(57)【要約】【課題】ノイズの影響を受けず、ゼロクロスを検出した直後にモーターの回転が逆転したことを検出することが出来るゼロクロス検出回路及びセンサ装置を提供する。【解決手段】入力信号ｎ１と入力信号ｎ２が入力され第一比較結果を出力する第一比較回路と、ヒステリシス機能を有し、入力信号ｎ１と入力信号ｎ２が入力され第二比較結果を出力する第二比較回路と、第一比較結果と第二比較結果に基づいてゼロクロス検出信号を出力する論理回路を備え、論理回路は第一比較結果と第二比較結果に基づいて第二比較回路に逆転信号を出力することを特徴とする。【選択図】図１
2019190970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサ素子の出力信号である入力信号ｎ１と入力信号ｎ２が入力され、第一比較結果を出力する第一比較回路と、
ヒステリシス機能を有し、前記入力信号ｎ１と前記入力信号ｎ２が入力され、第二比較結果を出力する第二比較回路と、
前記第一比較結果と前記第二比較結果に基づいてゼロクロス検出信号を出力する論理回路と、を備え、
前記論理回路は、前記第一比較結果と前記第二比較結果に基づいて前記第二比較回路に逆転信号を出力する
ことを特徴とするゼロクロス検出回路。
【請求項２】
前記論理回路は、前記第一比較結果と前記第二比較結果に基づいて、前記センサ素子の出力信号が逆転したことを示すフラグを備え、前記フラグの状態に応じて前記ゼロクロス検出信号を出力する
ことを特徴とする請求項１に記載のゼロクロス検出回路。
【請求項３】
前記第二比較回路は、前記入力信号ｎ１と前記入力信号ｎ２の状態に応じて切替える第一閾値と第二閾値を有し、
前記論理回路から逆転信号を受けると、前記第二比較結果の論理を反転して出力し、前記第一閾値と前記第二閾値とを切替える
ことを特徴とする請求項１または２に記載のゼロクロス検出回路。
【請求項４】
印加される物理量の強度に応じて信号を出力するセンサ素子と、
前記センサ素子の出力する信号のゼロクロス検出を行う請求項１から３のいずれかに記載のゼロクロス検出回路と、
を備えたことを特徴とするセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゼロクロス検出回路およびセンサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からゼロクロス検出回路において、ゼロクロス近傍での入力信号のノイズを防止するための技術が検討されている。
【０００３】
従来のゼロクロス検出回路を図４に示す。従来のゼロクロス検出回路は、比較回路１０と、ヒステリシス機能を有する比較回路１１と、論理回路２０を備えている。
【０００４】
比較回路１０は、入力信号ｎ１と入力信号ｎ２によってゼロクロス検出した結果の信号ｏｕｔ１０を出力する。比較回路１１は、入力信号ｎ１と入力信号ｎ２と状況によって切替えられる閾値（Ｖｔｈ１またはＶｔｈ２）との比較した結果の信号ｏｕｔ１１を出力する。
【０００５】
論理回路２０は、信号ｏｕｔ１０と信号ｏｕｔ１１の論理状態に応じて出力する信号ｏｕｔ２０の論理を決定する。より詳しくは、論理回路２０は、信号ｏｕｔ１１がＨｉであるときには、信号ｏｕｔ１０のＨｉからＬｏの遷移によって信号ｏｕｔ２０をＬｏに遷移させ、信号ｏｕｔ１０のＬｏからＨｉの遷移によって信号ｏｕｔ２０は変化させない。また、信号ｏｕｔ１１がＬｏであるときには、信号ｏｕｔ１０のＬｏからＨｉの遷移によって信号ｏｕｔ２０をＨｉに遷移させ、信号ｏｕｔ１０のＨｉからＬｏの遷移によって信号ｏｕｔ２０は変化させない。
【０００６】
上述のようなゼロクスロス検出回路は、ゼロクロス近傍での入力信号のノイズの影響を除去できるので、ゼロクロス点を高精度に検出することが可能である（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１７−２１１３６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来のゼロクロス検出回路は、例えば、モーターの回転を磁気センサで検出するセンサ装置において、ゼロクロスを検出した直後にモーターの回転が逆転した場合、それを検出することが出来ない。従って、センサ装置はＳ極とＮ極を正常に検知出来ないという課題がある。
【０００９】
図５は、従来のゼロクロス検出回路の動作を示すタイミングチャートである。期間ｔ５１〜ｔ５２においてモータが逆転し、反転した入力信号ｎ１と入力信号ｎ２が入力されているにも係らず、信号ｏｕｔ２０は反転していない。即ち、期間ｔ５２〜ｔ５３において、センサ装置の検出結果は極性が逆転している。このように、従来のゼロクロス検出回路は、ゼロクロスを検出した直後に入力信号が反転した場合に、入力信号に応じた信号を出力することが出来ない。
【００１０】
したがって、本発明は、ノイズの影響を受けず、ゼロクロスを検出した直後にモーターの回転が逆転したことを検出することが出来きるゼロクロス検出回路及びセンサ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
従来のこのような問題点を解決するために、本発明のゼロクロス検出回路は、入力信号ｎ１と入力信号ｎ２が入力され、第一比較結果を出力する第一比較回路と、ヒステリシス機能を有し、前記入力信号ｎ１と前記入力信号ｎ２が入力され、第二比較結果を出力する第二比較回路と、前記第一比較結果と前記第二比較結果に基づいてゼロクロス検出信号を出力する論理回路と、を備え、前記論理回路は、前記第一比較結果と前記第二比較結果に基づいて前記第二比較回路に逆転信号を出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のゼロクスロス検出回路によれば、ノイズの影響を受けず、ゼロクロスを検出した直後にモーターの回転が逆転したことを検出することが出来き、センサ装置はＳ極とＮ極を正常に検知出来することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態のゼロクロス検出回路を備えたセンサ装置を示すブロック図である。
【図２】本実施形態のゼロクロス検出回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図３】本実施形態のゼロクロス検出回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図４】従来のゼロクロス検出回路を示すブロック図である。
【図５】従来のゼロクロス検出回路の動作を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明のゼロクロス検出回路及びセンサ装置について図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態のゼロクロス検出回路を備えたセンサ装置を示すブロック図である。本実施形態のセンサ装置は、ホール素子１と、差動増幅回路２と、ゼロクロス検出回路３を備えている。ゼロクロス検出回路３は、比較回路３１と、ヒステリシスを有する比較回路３２と、論理回路３３を備えている。
【００１６】
ホール素子１は、電源端子に端子ａが接続され、接地端子に端子ｃが接続され、端子ｂと端子ｄから印加された磁場に応じた電圧を出力する。差動増幅回路２は、２つの入力端子にホール素子１の端子ｂと端子ｄが接続され、出力端子ｎ１及びｎ２から入力電圧に応じた出力電圧を出力する。ゼロクロス検出回路３は、２つの入力端子に差動増幅回路２の出力端子ｎ１及びｎ２が接続され、出力端子ｏｕｔからゼロクロス検出信号を出力する。
【００１７】
比較回路３１は、反転入力端子と非反転入力端子と出力端子ｏｕｔ１を有する。比較回路３２は、反転入力端子と非反転入力端子と制御端子と出力端子ｏｕｔ２を有する。論理回路３３は、第一及び第二入力端子と、逆転信号出力端子ｒｅｖと、出力端子ｏｕｔ３を有する。
【００１８】
比較回路３１は、反転入力端子に差動増幅回路２の出力端子ｎ１が接続され、非反転入力端子に差動増幅回路２の出力端子ｎ２が接続され、出力端子ｏｕｔ１は論理回路３３の第一入力端子に接続される。比較回路３２は、反転入力端子に差動増幅回路２の出力端子ｎ１が接続され、非反転入力端子に差動増幅回路２の出力端子ｎ２が接続され、出力端子ｏｕｔ２は論理回路３３の第二入力端子に接続される。
【００１９】
論理回路３３は、逆転信号出力端子ｒｅｖが比較回路３２の制御端子に接続され、出力端子ｏｕｔ３がゼロクロス検出回路３の出力端子ｏｕｔと接続される。論理回路３３は、出力端子ｏｕｔ１の信号と出力端子ｏｕｔ２の信号から論理演算した結果を出力端子ｏｕｔ３から出力し、また逆転信号出力端子ｒｅｖから逆転信号を出力する。
【００２０】
次に、本実施形態のゼロクロス検出回路３の動作を図１、図２および図３を用いて説明する。
図２及び図３は、本実施形態のゼロクロス検出回路の動作を示すタイミングチャートである。詳細には、図２はゼロクロスを検出した直後にモーターの回転が逆転した場合動作を、図３はゼロクロスを検出した直後にノイズが入った場合動作を示す。ここで、横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示す。
【００２１】
まず、比較回路３１の動作を説明する。比較回路３１は、非反転入力端子の電圧が反転入力端子の電圧よりも高いときは出力端子ｏｕｔ１からＨｉを出力し、非反転入力端子の電圧が反転入力端子の電圧よりも低いときは出力端子ｏｕｔ１からＬｏを出力する。例えば、図２の時刻ｔ１において、入力電圧Ｖｎ２−Ｖｎ１が０を超えた時に出力端子ｏｕｔ１の電圧をＬｏからＨｉにする。また、図２の時刻ｔ３において、入力電圧Ｖｎ２−Ｖｎ１が０より低くなると出力端子ｏｕｔ１の電圧をＨｉからＬｏにする。すなわち、比較回路３１は、入力電圧Ｖｎ２−Ｖｎ１のゼロクロスを検出して、出力端子ｏｕｔ１の信号を反転する。
【００２２】
次に、比較回路３２の動作を説明する。比較回路３２は、非反転入力端子の電圧が反転入力端子の電圧と閾値電圧Ｖｔｈ１の和よりも高いときは出力端子ｏｕｔ２からＨｉを出力し、非反転入力端子の電圧が反転入力端子の電圧と閾値電圧Ｖｔｈ２の和よりも低いときは出力端子ｏｕｔ２からＬｏを出力する。例えば、図２の時刻ｔ２において、入力電圧Ｖｎ２−Ｖｎ１が閾値電圧Ｖｔｈ１を超えた時に、出力端子ｏｕｔ２の電圧をＬｏからＨｉにする。そして、閾値電圧をＶｔｈ１からＶｔｈ２に切替える。また、図２の時刻ｔ４において、入力電圧Ｖｎ２−Ｖｎ１が閾値電圧Ｖｔｈ２より低くなると、出力端子ｏｕｔ２の電圧をＨｉからＬｏにする。そして、閾値電圧をＶｔｈ２からＶｔｈ１に切替える。すなわち、比較回路３２は、ヒステリシス幅｜Ｖｔｈ１｜＋｜Ｖｔｈ２｜を有する比較回路として動作する。
【００２３】
更に、比較回路３２は、制御端子に論理回路３３の逆転信号出力端子ｒｅｖから逆転信号が入力されると、出力端子ｏｕｔ２の信号を反転して、閾値電圧を切替える。例えば、図２の時刻ｔ６において、逆転信号が入力されると、出力端子ｏｕｔ２の電圧をＬｏからＨｉにする。そして、閾値電圧をＶｔｈ１からＶｔｈ２に切替える。
【００２４】
次に、論理回路３３の動作を説明する。論理回路３３は、通常の動作と異なる動作を検出した時に、例えば逆転を検出した時にセットするフラグを有し、そのフラグの状態と出力端子ｏｕｔ１と出力端子ｏｕｔ２の論理状態に応じて出力電圧信号ｏｕｔ３の論理を決定する。但し、フラグについては論理回路３３の内部に設けられるものであり、ラッチ回路などで適宜設計されれば良いので、特に図示はしない。
【００２５】
論理回路３３は、フラグがリセット状態で、出力端子ｏｕｔ１の電圧が変化して出力端子ｏｕｔ２の電圧と逆論理になると出力端子ｏｕｔ３の電圧を反転し、出力端子ｏｕｔ２の電圧が変化して出力端子ｏｕｔ１の電圧と同じ論理になると出力端子ｏｕｔ３の電圧を維持する。また、論理回路３３は、出力端子ｏｕｔ１の電圧が変化して出力端子ｏｕｔ２の電圧と同じ論理になると、出力端子ｏｕｔ３の電圧を維持し、逆転信号出力端子ｒｅｖから逆転信号を出力し、フラグがセット状態ならリセットし、フラグがリセット状態ならセットする。ここで、逆転信号は、比較回路３２が状態を変更するためトリガー信号なので、ワンショットパルスであることが望ましい。また、論理回路３３は、フラグがセット状態で、出力端子ｏｕｔ２の電圧が変化して出力端子ｏｕｔ１の電圧と同じ論理になると、出力端子ｏｕｔ３の電圧を反転して、フラグをリセットする。
【００２６】
例えば、図２の時刻ｔ１において、出力端子ｏｕｔ１の電圧がＨｉになったとき、出力端子ｏｕｔ２の電圧がＬｏなので、出力端子ｏｕｔ３の電圧はＬｏからＨｉにする。図２の時刻ｔ２において、出力端子ｏｕｔ２の電圧がＨｉになったとき、出力端子ｏｕｔ１の電圧がＨｉなので、出力端子ｏｕｔ３の電圧はＨｉを維持する。時刻ｔ３、時刻ｔ４においても、同様である。
【００２７】
次に、ゼロクロス検出回路３がゼロクロスを検出した直後に入力電圧Ｖｎ２−Ｖｎ１が逆転した場合の動作について、図２を用いて説明する。
【００２８】
時刻ｔ５において、入力電圧Ｖｎ２−Ｖｎ１が０を超えた時に、比較回路３１は出力端子ｏｕｔ１の電圧をＬｏからＨｉにする。その後、入力電圧Ｖｎ２−Ｖｎ１が反転して、時刻ｔ６において、入力電圧Ｖｎ２−Ｖｎ１が０より低くなると、比較回路３１は出力端子ｏｕｔ１の電圧をＨｉからＬｏにする。この時、入力電圧Ｖｎ２−Ｖｎ１は比較回路３２の閾値電圧Ｖｔｈ１を越えていないので、比較回路３２は出力端子ｏｕｔ２の電圧をＬｏに維持している。
【００２９】
時刻ｔ６までは通常の入力電圧Ｖｎ２−Ｖｎ１が入力されているので、論理回路３３は、フラグがリセット状態でる。そして、時刻ｔ６において、出力端子ｏｕｔ１の電圧が変化して出力端子ｏｕｔ２の電圧と同じ論理になると、出力端子ｏｕｔ３の電圧はＨｉを維持し、逆転信号出力端子ｒｅｖから逆転信号を出力し、フラグをセットする。比較回路３２は、制御端子に逆転信号が入力されると、出力端子ｏｕｔ２の電圧をＬｏからＨｉにして、閾値電圧をＶｔｈ１からＶｔｈ２に切替える。
【００３０】
時刻ｔ６以降、入力電圧Ｖｎ２−Ｖｎ１が反転した状態になると、時刻ｔ７において、入力電圧Ｖｎ２−Ｖｎ１が比較回路３２の閾値電圧Ｖｔｈ２より低くなるので、比較回路３２は、出力端子ｏｕｔ２の電圧をＨｉからＬｏにして、閾値電圧をＶｔｈ２からＶｔｈ１に切替える。ここで、論理回路３３は、フラグがセット状態で、出力端子ｏｕｔ２の電圧が変化して出力端子ｏｕｔ１の電圧と同じ論理になると、出力端子ｏｕｔ３の電圧をＨｉからＬｏにして、フラグをリセットする。時刻ｔ７において、論理回路３３は、フラグがリセット状態、すなわち通常状態になるので、時刻ｔ８、ｔ９においても、時刻ｔ１、ｔ２と同じ電圧を出力端子ｏｕｔ３から出力する。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態のゼロクロス検出回路３は、例えば、モーターの回転を磁気センサで検出するセンサ装置において、ゼロクロスを検出した直後にモーターの回転が逆転したことを検出することが出来るので、センサ装置はＳ極とＮ極を正常に検知することが出来る。
【００３２】
次に、ゼロクロス検出回路３がゼロクロスを検出した直後に入力電圧Ｖｎ２−Ｖｎ１にノイズの影響があった場合の動作について、図３を用いて説明する。
【００３３】
時刻ｔ１１において、入力電圧Ｖｎ２−Ｖｎ１が０より低くなると、比較回路３１は出力端子ｏｕｔ１の電圧をＨｉからＬｏにする。その後、時刻ｔ１２において、ノイズの影響で入力電圧Ｖｎ２−Ｖｎ１が０を超えた時に、比較回路３１は出力端子ｏｕｔ１の電圧をＬｏからＨｉにする。この時、入力電圧Ｖｎ２−Ｖｎ１は比較回路３２の閾値電圧Ｖｔｈ２より低くなっていないので、比較回路３２は出力端子ｏｕｔ２の電圧をＨｉに維持している。
【００３４】
時刻ｔ１２までは通常の入力電圧Ｖｎ２−Ｖｎ１が入力されているので、論理回路３３は、フラグがリセット状態でる。そして、時刻ｔ１２において、出力端子ｏｕｔ１の電圧が変化して出力端子ｏｕｔ２の電圧と同じ論理になると、論理回路３３は、出力端子ｏｕｔ３の電圧はＬｏを維持し、逆転信号出力端子ｒｅｖから逆転信号を出力し、フラグをセットする。比較回路３２は、制御端子に逆転信号が入力されると、出力端子ｏｕｔ２の電圧をＨｉからＬｏにして、閾値電圧をＶｔｈ２からＶｔｈ１に切替える。
【００３５】
時刻ｔ１３において、ノイズの影響で入力電圧Ｖｎ２−Ｖｎ１が再び０より低くなると、比較回路３１は出力端子ｏｕｔ１の電圧をＨｉからＬｏにする。この時、入力電圧Ｖｎ２−Ｖｎ１は比較回路３２の閾値電圧Ｖｔｈ１を越えていないので、比較回路３２は出力端子ｏｕｔ２の電圧をＬｏに維持している。論理回路３３は、フラグがセット状態なので、出力端子ｏｕｔ１の電圧が変化して出力端子ｏｕｔ２の電圧と同じ論理になると、出力端子ｏｕｔ３の電圧はＬｏを維持し、逆転信号出力端子ｒｅｖから逆転信号を出力し、フラグをリセットする。
【００３６】
時刻ｔ１３以降、入力電圧Ｖｎ２−Ｖｎ１にノイズの影響がなくなると、時刻ｔ１４において、入力電圧Ｖｎ２−Ｖｎ１が比較回路３２の閾値電圧Ｖｔｈ２より低くなるので、比較回路３２は、出力端子ｏｕｔ２の電圧をＨｉからＬｏにして、閾値電圧をＶｔｈ２からＶｔｈ１に切替える。ここで、論理回路３３は、フラグがリセット状態で、出力端子ｏｕｔ２の電圧が変化して出力端子ｏｕｔ１の電圧と同じ論理になると、出力端子ｏｕｔ３の電圧をＬｏに維持して、フラグはセットしない。そして、時刻ｔ１４以降、ゼロクロス検出回路３は通常状態に復帰する。
【００３７】
また、説明は省略するが、入力電圧Ｖｎ２−Ｖｎ１が０を超えた時にノイズの影響を受けても、同様にして論理回路３３は、ノイズの影響を受けずに、出力端子ｏｕｔ３に正しい電圧を出力することが出来る。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態のゼロクロス検出回路及びセンサ装置に寄れば、ノイズの影響を受けず、ゼロクロスを検出した直後にモーターの回転が逆転したことを検出することが出来るので、センサ装置は常にＳ極とＮ極を正常に検知することが出来る。
【００３９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【００４０】
例えば、比較回路３２は、制御端子に論理回路３３の逆転信号出力端子ｒｅｖから逆転信号が入力される構成としたが、比較回路３１の出力端子ｏｕｔ１の信号を入力するようにしても良い。
【符号の説明】
【００４１】
１  ホール素子
２  差動増幅回路
３  ゼロクロス検出回路
３１、３２  比較回路
３３  論理回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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