(57)【要約】【課題】モータ駆動速度が遅いときであっても、モータ駆動速度を精度よく計測する磁気抵抗センサシステムを提供することを目的とする。【解決手段】オペアンプ３Ｐ、ダイオード４Ｐ、コンデンサ５Ｐから構成されるピークホールド回路は、センサ電圧信号を入力してピーク電圧信号を出力する。オペアンプ３Ｂ、ダイオード４Ｂ、コンデンサ５Ｂから構成されるボトムホールド回路は、センサ電圧信号を入力してボトム電圧信号を出力する。中間電圧信号生成回路６は、ピーク電圧信号とボトム電圧信号を入力して、ピーク電圧値とボトム電圧値の中間値をとる中間電圧信号を生成する。コンパレータ７は、センサ電圧値と中間電圧値の大小関係に基づいて、デューティー比５０％の正確な矩形波電圧信号を生成する。これにより、モータ駆動速度が遅いときであっても、モータ駆動速度を精度よく計測することができる。【選択図】図２
2008304348.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多極に着磁された磁石による磁場を検知する磁気抵抗センサから、前記磁石と前記磁気抵抗センサとの相対的な位置の移動変化による磁場の変化に基づくセンサ電圧信号を入力して、前記センサ電圧信号を矩形波電圧信号に変換する電圧信号変換回路であって、
前記磁気抵抗センサから入力した前記センサ電圧信号の電圧値のうち最大値を採用して、前記最大値を電圧値とするピーク電圧信号を出力するピークホールド回路と、
前記磁気抵抗センサから入力した前記センサ電圧信号の電圧値のうち最小値を採用して、前記最小値を電圧値とするボトム電圧信号を出力するボトムホールド回路と、
前記ピークホールド回路から入力した前記ピーク電圧信号の電圧値と、前記ボトムホールド回路から入力した前記ボトム電圧信号の電圧値と、の平均値を電圧値とする中間電圧信号を出力する中間電圧信号生成回路と、
前記磁気抵抗センサから入力した前記センサ電圧信号の電圧値と、前記中間電圧信号生成回路から入力した前記中間電圧信号の電圧値と、の大小関係に基づいて前記矩形波電圧信号を出力する矩形波電圧信号生成回路と、
を備えることを特徴とする電圧信号変換回路。
【請求項２】
請求項１に記載の電圧信号変換回路において、
前記ピークホールド回路は、
非反転入力端子において前記センサ電圧信号を入力する第１演算増幅器と、
前記第１演算増幅器に係る負帰還部分における整流方向を、反転入力端子への入力方向に対して順方向に設定する第１整流器と、
前記ピーク電圧信号の電圧値に対応して電荷を蓄積する第１コンデンサと、
を含むことを特徴とする電圧信号変換回路。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電圧信号変換回路において、
前記ボトムホールド回路は、
非反転入力端子において前記センサ電圧信号を入力する第２演算増幅器と、
前記第２演算増幅器に係る負帰還部分における整流方向を、反転入力端子への入力方向に対して逆方向に設定する第２整流器と、
前記ボトム電圧信号の電圧値に対応して電荷を蓄積する第２コンデンサと、
を含むことを特徴とする電圧信号変換回路。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電圧信号変換回路において、
前記中間電圧信号生成回路は、
相互に等しい抵抗値を有する２個の抵抗が直列に接続された分圧回路、
を含み、
前記分圧回路は、
一方の入力端子において前記ピーク電圧信号を入力する手段と、
他方の入力端子において前記ボトム電圧信号を入力する手段と、
前記２個の抵抗の接続点において前記中間電圧信号を出力する手段と、
を含むことを特徴とする電圧信号変換回路。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の電圧信号変換回路において、
前記矩形波電圧信号生成回路は、
前記センサ電圧信号の電圧値および前記中間電圧信号の電圧値を比較する比較回路、
を含み、
前記比較回路は、
一方の入力端子において前記センサ電圧信号を入力する手段と、
他方の入力端子において前記中間電圧信号を入力する手段と、
出力端子において前記矩形波電圧信号を出力する手段と、
を含むことを特徴とする電圧信号変換回路。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の電圧信号変換回路において、さらに、
前記ピーク電圧信号の電圧値を減少させる電圧値減少手段と、
前記ボトム電圧信号の電圧値を増加させる電圧値増加手段と、
を備えることを特徴とする電圧信号変換回路。
【請求項７】
請求項２に記載の電圧信号変換回路において、さらに、
前記ピーク電圧信号の電圧値を減少させる電圧値減少手段、
を備え、
前記電圧値減少手段は、
前記ピーク電圧信号の電圧値よりも低電圧側に、前記第１コンデンサから電荷を放電することにより、前記ピーク電圧信号の電圧値を減少させる手段、
を含むことを特徴とする電圧信号変換回路。
【請求項８】
請求項７に記載の電圧信号変換回路において、
前記低電圧側は、
前記ボトム電圧信号が出力される側、
を含むことを特徴とする電圧信号変換回路。
【請求項９】
請求項７に記載の電圧信号変換回路において、
前記低電圧側は、
前記ボトム電圧信号の電圧値よりも低電圧が印加される側、
を含むことを特徴とする電圧信号変換回路。
【請求項１０】
請求項６ないし請求項９のいずれかに記載の電圧信号変換回路において、
前記電圧値減少手段は、
温度変化により前記ピーク電圧信号の電圧値が増加する速度よりも、前記ピーク電圧信号の電圧値を減少させる速度が速くなるように制御する手段、
を含むことを特徴とする電圧信号変換回路。
【請求項１１】
請求項３に記載の電圧信号変換回路において、さらに、
前記ボトム電圧信号の電圧値を増加させる電圧値増加手段、
を備え、
前記電圧値増加手段は、
前記ボトム電圧信号の電圧値よりも高電圧側から、前記第２コンデンサに電荷を充電することにより、前記ボトム電圧信号の電圧値を増加させる手段、
を含むことを特徴とする電圧信号変換回路。
【請求項１２】
請求項１１に記載の電圧信号変換回路において、
前記高電圧側は、
前記ピーク電圧信号が出力される側、
を含むことを特徴とする電圧信号変換回路。
【請求項１３】
請求項１１に記載の電圧信号変換回路において、
前記高電圧側は、
前記ピーク電圧信号の電圧値よりも高電圧が印加される側、
を含むことを特徴とする電圧信号変換回路。
【請求項１４】
請求項６または請求項１１ないし請求項１３のいずれかに記載の電圧信号変換回路において、
前記電圧値増加手段は、
温度変化により前記ボトム電圧信号の電圧値が減少する速度よりも、前記ボトム電圧信号の電圧値を増加させる速度が速くなるように制御する手段、
を含むことを特徴とする電圧信号変換回路。
【請求項１５】
請求項１ないし請求項１４のいずれかに記載の電圧信号変換回路を備えることを特徴とするモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動速度が遅いときであっても、モータ駆動速度を精度よく計測する磁気抵抗センサシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
モータ駆動速度を計測する磁気抵抗センサシステムがある。磁気抵抗センサシステムの概略図を図１０に示す。センサ磁石１はモータロータと同軸上に取り付けられて、モータロータと一体的に回転する。また、センサ磁石１は略円板形状を有するディスク円周に沿って多極に着磁されている。
【０００３】
磁気抵抗素子１０Ａは定電圧電源により定電圧が印加される側に接続されて、磁気抵抗素子１０Ｂは接地側に接続されている。そして、磁気抵抗センサシステムは磁気抵抗素子１０Ａ、１０Ｂの接続点においてセンサ電圧信号を生成して、電圧信号変換回路において矩形波電圧信号を生成する。ここで、センサ電圧信号および矩形波電圧信号について以下に簡単に説明する。
【０００４】
センサ磁石１がモータロータと一体的に回転するときに、磁気抵抗素子１０Ａ、１０Ｂが検知する磁場の大きさは周期的に変化する。そのため、磁気抵抗素子１０Ａ、１０Ｂの抵抗値も周期的に変化して、ひいては、センサ電圧信号の電圧値も周期的に変化するのである。
【０００５】
電圧信号変換回路はセンサ電圧信号を入力して、センサ電圧信号を矩形波電圧信号に変換する。センサ電圧信号の電圧値が周期的に変化するときに、矩形波電圧信号の電圧値は周期的にＨｉｇｈまたはＬｏｗを交互に採用する。矩形波電圧信号の電圧値がＨｉｇｈまたはＬｏｗを採用する時間幅を測定することにより、モータと磁気抵抗センサシステムを備えるモータシステムは、モータ駆動速度を計測することができて、モータ電流値を適切なタイミングで設定することができる。
【０００６】
特許文献１が開示している電圧信号変換回路を図１１および図１２に示す。図１１については、磁気抵抗素子１０Ａ、１０Ｂの接続点Ｘにおいて、センサ電圧信号が生成される。また、抵抗１２Ａ、１２Ｂの接続点Ｙにおいて、定電圧電源による定電圧値の半分の電圧値を有する中間電圧信号が生成される。そして、コンパレータ１４の非反転入力端子において、コンデンサ１１を介してセンサ電圧信号の交流成分のみと、抵抗１３を介して中間電圧信号と、が入力される。また、コンパレータ１４の反転入力端子において、中間電圧信号が入力される。そのため、コンパレータ１４の出力端子において、センサ電圧信号の交流成分を反映したデューティー比５０％の矩形波電圧信号が生成されるのである。
【０００７】
図１２については、磁気抵抗素子１０Ａ、１０Ｂの接続点Ｘにおいて、センサ電圧信号が生成される。また、抵抗１５、コンデンサ１６Ａ、１６Ｂの接続点Ｚにおいて、抵抗およびコンデンサによる遅延効果により、センサ電圧信号の直流成分のみが生成される。そして、コンパレータ１７の非反転入力端子において、センサ電圧信号が入力される。また、コンパレータ１７の反転入力端子において、センサ電圧信号の直流成分のみが入力される。そのため、コンパレータ１７の出力端子において、センサ電圧信号の交流成分を反映したデューティー比５０％の矩形波電圧信号が生成されるのである。
【０００８】
【特許文献１】特開平５−３３２７８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１が開示している電圧信号変換回路においては、モータ駆動速度が遅いときには、モータ駆動速度を精度よく計測することができない。そのため、モータ電流値を適切なタイミングで設定することができない。
【００１０】
図１１については、モータ駆動速度が遅いためにセンサ電圧信号の周波数が低いときには、コンデンサ１１のインピーダンスは大きくなる。そのため、コンパレータ１４の非反転入力端子に入力されるセンサ電圧信号の交流成分は小さくなる。この結果、デューティー比５０％の矩形波電圧信号が生成されにくくなるのである。
【００１１】
図１２については、モータ駆動速度が遅いためにセンサ電圧信号の周波数が低いときには、センサ電圧信号の周期時間が抵抗１５、コンデンサ１６Ａ、１６Ｂによる遅延時間よりも長くなる。そのため、コンパレータ１７の反転入力端子に入力される電圧信号として、センサ電圧信号の直流成分のみならず交流成分が含まれることになる。この結果、デューティー比５０％の矩形波電圧信号が生成されにくくなるのである。
【００１２】
そこで、本発明は前記問題点に鑑み、モータ駆動速度が遅いときであっても、モータ駆動速度を精度よく計測する磁気抵抗センサシステム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】
【００１３】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、多極に着磁された磁石による磁場を検知する磁気抵抗センサから、前記磁石と前記磁気抵抗センサとの相対的な位置の移動変化による磁場の変化に基づくセンサ電圧信号を入力して、前記センサ電圧信号を矩形波電圧信号に変換する電圧信号変換回路であって、前記磁気抵抗センサから入力した前記センサ電圧信号の電圧値のうち最大値を採用して、前記最大値を電圧値とするピーク電圧信号を出力するピークホールド回路と、前記磁気抵抗センサから入力した前記センサ電圧信号の電圧値のうち最小値を採用して、前記最小値を電圧値とするボトム電圧信号を出力するボトムホールド回路と、前記ピークホールド回路から入力した前記ピーク電圧信号の電圧値と、前記ボトムホールド回路から入力した前記ボトム電圧信号の電圧値と、の平均値を電圧値とする中間電圧信号を出力する中間電圧信号生成回路と、前記磁気抵抗センサから入力した前記センサ電圧信号の電圧値と、前記中間電圧信号生成回路から入力した前記中間電圧信号の電圧値と、の大小関係に基づいて前記矩形波電圧信号を出力する矩形波電圧信号生成回路と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の電圧信号変換回路において、前記ピークホールド回路は、非反転入力端子において前記センサ電圧信号を入力する第１演算増幅器と、前記第１演算増幅器に係る負帰還部分における整流方向を、反転入力端子への入力方向に対して順方向に設定する第１整流器と、前記ピーク電圧信号の電圧値に対応して電荷を蓄積する第１コンデンサと、を含むことを特徴とする。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の電圧信号変換回路において、前記ボトムホールド回路は、非反転入力端子において前記センサ電圧信号を入力する第２演算増幅器と、前記第２演算増幅器に係る負帰還部分における整流方向を、反転入力端子への入力方向に対して逆方向に設定する第２整流器と、前記ボトム電圧信号の電圧値に対応して電荷を蓄積する第２コンデンサと、を含むことを特徴とする。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電圧信号変換回路において、前記中間電圧信号生成回路は、相互に等しい抵抗値を有する２個の抵抗が直列に接続された分圧回路、を含み、前記分圧回路は、一方の入力端子において前記ピーク電圧信号を入力する手段と、他方の入力端子において前記ボトム電圧信号を入力する手段と、前記２個の抵抗の接続点において前記中間電圧信号を出力する手段と、を含むことを特徴とする。
【００１７】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の電圧信号変換回路において、前記矩形波電圧信号生成回路は、前記センサ電圧信号の電圧値および前記中間電圧信号の電圧値を比較する比較回路、を含み、前記比較回路は、一方の入力端子において前記センサ電圧信号を入力する手段と、他方の入力端子において前記中間電圧信号を入力する手段と、出力端子において前記矩形波電圧信号を出力する手段と、を含むことを特徴とする。
【００１８】
請求項６記載の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の電圧信号変換回路において、さらに、前記ピーク電圧信号の電圧値を減少させる電圧値減少手段と、前記ボトム電圧信号の電圧値を増加させる電圧値増加手段と、を備えることを特徴とする。
【００１９】
請求項７記載の発明は、請求項２に記載の電圧信号変換回路において、さらに、前記ピーク電圧信号の電圧値を減少させる電圧値減少手段、を備え、前記電圧値減少手段は、前記ピーク電圧信号の電圧値よりも低電圧側に、前記第１コンデンサから電荷を放電することにより、前記ピーク電圧信号の電圧値を減少させる手段、を含むことを特徴とする。
【００２０】
請求項８記載の発明は、請求項７に記載の電圧信号変換回路において、前記低電圧側は、前記ボトム電圧信号が出力される側、を含むことを特徴とする。
【００２１】
請求項９記載の発明は、請求項７に記載の電圧信号変換回路において、前記低電圧側は、前記ボトム電圧信号の電圧値よりも低電圧が印加される側、を含むことを特徴とする。
【００２２】
請求項１０記載の発明は、請求項６ないし請求項９のいずれかに記載の電圧信号変換回路において、前記電圧値減少手段は、温度変化により前記ピーク電圧信号の電圧値が増加する速度よりも、前記ピーク電圧信号の電圧値を減少させる速度が速くなるように制御する手段、を含むことを特徴とする。
【００２３】
請求項１１記載の発明は、請求項３に記載の電圧信号変換回路において、さらに、前記ボトム電圧信号の電圧値を増加させる電圧値増加手段、を備え、前記電圧値増加手段は、前記ボトム電圧信号の電圧値よりも高電圧側から、前記第２コンデンサに電荷を充電することにより、前記ボトム電圧信号の電圧値を増加させる手段、を含むことを特徴とする。
【００２４】
請求項１２記載の発明は、請求項１１に記載の電圧信号変換回路において、前記高電圧側は、前記ピーク電圧信号が出力される側、を含むことを特徴とする。
【００２５】
請求項１３記載の発明は、請求項１１に記載の電圧信号変換回路において、前記高電圧側は、前記ピーク電圧信号の電圧値よりも高電圧が印加される側、を含むことを特徴とする。
【００２６】
請求項１４記載の発明は、請求項６または請求項１１ないし請求項１３のいずれかに記載の電圧信号変換回路において、前記電圧値増加手段は、温度変化により前記ボトム電圧信号の電圧値が減少する速度よりも、前記ボトム電圧信号の電圧値を増加させる速度が速くなるように制御する手段、を含むことを特徴とする。
【００２７】
請求項１５記載の発明は、モータであって、請求項１ないし請求項１４のいずれかに記載の電圧信号変換回路を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係る電圧信号変換回路は、ピークホールド回路、ボトムホールド回路、中間電圧信号生成回路、矩形波電圧信号生成回路を備えている。ピークホールド回路は、センサ電圧信号の電圧値のうち最大値を電圧値とするピーク電圧信号を生成する。ボトムホールド回路は、センサ電圧信号の電圧値のうち最小値を電圧値とするボトム電圧信号を生成する。中間電圧信号生成回路は、ピーク電圧信号の電圧値とボトム電圧信号の電圧値の平均値を電圧値とする中間電圧信号を生成する。矩形波電圧信号生成回路は、センサ電圧信号の電圧値と中間電圧信号の電圧値の大小関係に基づく矩形波電圧信号を生成する。
【００２９】
本発明に係る電圧信号変換回路においては、矩形波電圧信号生成回路に入力されるセンサ電圧信号の交流成分が小さくなることはない。また、矩形波電圧信号生成回路に入力される中間電圧信号が、直流成分のみならず交流成分をも含むことはない。そのため、モータ駆動速度が遅いためにセンサ電圧信号の周波数が低いときであっても、モータと磁気抵抗センサシステムを備えるモータシステムは、モータ駆動速度を精度よく計測することができて、モータ電流値を適切なタイミングで設定することができる。
【００３０】
モータ温度の時間変化などにより、センサ電圧信号の電圧振幅または振幅中心は変化する。しかし、本発明に係る電圧信号変換回路は、センサ電圧信号の電圧振幅または振幅中心の変化に追従して、正確にピーク電圧信号およびボトム電圧信号を生成して、ひいては、正確に中間電圧信号を生成することができる。そのため、モータ温度の時間変化などがあるときでも、電圧信号変換回路は正確に矩形波電圧信号を生成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。最初に、磁気抵抗センサシステムの概略について説明する。次に、本発明に係る電圧信号変換回路について説明する。また、モータ駆動による電圧信号の時間変化について説明する。最後に、電圧信号変換回路が温度変化に追従する方法について説明する。
【００３２】
｛磁気抵抗センサシステムの概略｝
図１（ａ）は、磁気抵抗センサシステムの概略を示す図である。センサ磁石１は、モータロータと同軸上に取り付けられている。そのため、センサ磁石１は、モータ駆動時においてモータロータと一体的に回転するのである。センサ磁石１の回転方向は、矢印Ｉの方向である。また、センサ磁石１は、略円板形状を有するディスク円周に沿って、多極に着磁されている。図１においては、センサ磁石１のディスク円周には、Ｎ極またはＳ極を示すＮまたはＳを付している。
【００３３】
磁気抵抗素子２Ａ、２Ｂは、センサ磁石１の着磁幅の１／２を間隔として、センサ磁石１の近傍に固定して配置されている。また、磁気抵抗素子２Ａは定電圧電源により定電圧が印加される側に接続されて、磁気抵抗素子２Ｂは接地側に接続されている。本実施の形態においては、定電圧電源による定電圧として５Ｖが印加されている。そして、磁気抵抗素子２Ａ、２Ｂの接続点においてセンサ電圧信号が生成されて、図２および図３において説明する電圧信号変換回路にセンサ電圧信号が出力される。ここで、センサ電圧信号が生成される方法について説明する。
【００３４】
図１（ｂ）は、センサ磁石１と磁気抵抗素子２Ａ、２Ｂの位置関係の時間変化を示す図である。図１（ｂ）においては、センサ磁石１のディスク円周が平面上に展開されて示されている。また、磁気抵抗素子２Ａ、２Ｂの断面が模式的に示されている。さらに、図１（ｂ）の最上段で示した初期状態からセンサ磁石１のディスク円周上の一点Ｊが移動した距離ｄが、着磁幅λを単位として示されている。ここで、センサ磁石１のディスク円周上の一点Ｊはドットにより示されている。モータ駆動時において距離ｄが増加するときに、センサ磁石１のディスク円周は矢印Ｉの方向に移動しているが、磁気抵抗素子２Ａ、２Ｂは移動していないのである。
【００３５】
磁気抵抗素子２Ａ、２Ｂは、負の磁気抵抗効果または正の磁気抵抗効果のうち、どちらの磁気抵抗効果を示していてもよい。磁気抵抗素子２Ａ、２Ｂが負の磁気抵抗効果を示しているときには、磁気抵抗素子２Ａ、２Ｂが検知する磁場について、図１（ｂ）における左右方向成分が大きいときに、磁気抵抗素子２Ａ、２Ｂの抵抗値は小さくなる。磁気抵抗素子２Ａ、２Ｂの近傍に示されている矢印Ｔは、磁気抵抗素子２Ａ、２Ｂが検知する磁場の左右方向成分の大きさおよび方向を示している。ここで、センサ磁石１のディスク円周近傍における磁力線は、Ｎ極中心からそのＮ極中心に隣接するＳ極中心までに向けて主に分布している。
【００３６】
距離ｄが０である状態においては、磁気抵抗素子２Ａ、２Ｂが検知する磁場の左右方向成分は、大きさおよび方向を同じくしている。そのため、磁気抵抗素子２Ａ、２Ｂの抵抗値は同一であり、センサ電圧信号の電圧値は２．５Ｖになる。
【００３７】
距離ｄがλ／４である状態においては、磁気抵抗素子２Ａが検知する磁場の左右方向成分は、磁気抵抗素子２Ｂが検知する磁場の左右方向成分よりも大きい。そのため、磁気抵抗素子２Ａの抵抗値は磁気抵抗素子２Ｂの抵抗値より小さく、センサ電圧信号の電圧値は２．５Ｖより大きくなる。
【００３８】
距離ｄがλ／２である状態においては、磁気抵抗素子２Ａ、２Ｂが検知する磁場の左右方向成分は、大きさを同じくしているが、方向を相互に逆方向としている。そのため、磁気抵抗素子２Ａ、２Ｂの抵抗値は同一であり、センサ電圧信号の電圧値は２．５Ｖになる。
【００３９】
距離ｄが３λ／４である状態においては、磁気抵抗素子２Ａが検知する磁場の左右方向成分は、磁気抵抗素子２Ｂが検知する磁場の左右方向成分よりも小さい。そのため、磁気抵抗素子２Ａの抵抗値は磁気抵抗素子２Ｂの抵抗値より大きく、センサ電圧信号の電圧値は２．５Ｖより小さくなる。
【００４０】
距離ｄがλである状態においては、磁気抵抗素子２Ａ、２Ｂが検知する磁場の左右方向成分は、大きさおよび方向を同じくしている。そのため、磁気抵抗素子２Ａ、２Ｂの抵抗値は同一であり、センサ電圧信号の電圧値は２．５Ｖになる。
【００４１】
図１（ｃ）は、センサ電圧信号の電圧値の時間変化を示す図である。センサ電圧信号の電圧値は、モータ駆動時において距離ｄが増加するときに、着磁幅λを周期として一定振幅で周期変化する。図１（ｃ）においては、センサ電圧信号の電圧値の周期変化を、正弦波を用いて示している。もっとも、センサ磁石１および磁気抵抗素子２Ａ、２Ｂの形状によっては、センサ電圧信号の電圧値の周期変化を、正弦波を用いて示すことができない場合が多い。しかし、この場合であっても、センサ電圧信号の電圧値は着磁幅λを周期として一定振幅で周期変化するため、本発明を適用することは可能である。
【００４２】
｛電圧信号変換回路の構成｝
図２および図３は、電圧信号変換回路の構成を示す図である。磁気抵抗素子２Ａ、２Ｂは、磁気抵抗センサを構成している。オペアンプ３Ｐ、ダイオード４Ｐ、コンデンサ５Ｐは、ピークホールド回路を構成している。オペアンプ３Ｂ、ダイオード４Ｂ、コンデンサ５Ｂは、ボトムホールド回路を構成している。中間電圧信号生成回路６については、図４ないし図７において説明する構成例をあげることができる。コンパレータ７、抵抗８は、矩形波電圧信号生成回路を構成している。
【００４３】
抵抗９Ｐ、９Ｂは、モータシステムの温度が徐々に変化するときであっても、電圧信号変換回路を適切に制御させるための構成要素である。これらの構成要素については、後で詳しく説明する。以下の説明では、磁気抵抗センサ、ピークホールド回路、ボトムホールド回路、中間電圧信号生成回路、矩形波電圧信号生成回路について説明する。これらの回路については、図２および図３で示した電圧信号変換回路において共通している。
【００４４】
磁気抵抗センサは、図１で示した磁気抵抗センサと同一のものである。すなわち、磁気抵抗素子２Ａは定電圧電源により定電圧が印加される側に接続されて、磁気抵抗素子２Ｂは接地側に接続されている。そして、磁気抵抗素子２Ａ、２Ｂの接続点において、図１（ｃ）で示した時間変化を示すセンサ電圧信号が出力されるのである。
【００４５】
ピークホールド回路は、点Ｓにおいて入力したセンサ電圧信号の電圧値のうち最大値を採用して、最大値を電圧値とするピーク電圧信号を点Ｐにおいて出力する。すなわち、ピークホールド回路が入力しつつあるセンサ電圧信号の電圧値が、ピークホールド回路が現状において出力しているピーク電圧信号の電圧値よりも大きいならば、ピーク電圧信号の電圧値はこのセンサ電圧信号の電圧値に更新されるのである。しかし、ピークホールド回路が入力しつつあるセンサ電圧信号の電圧値が、ピークホールド回路が現状において出力しているピーク電圧信号の電圧値よりも小さいならば、ピーク電圧信号の電圧値は更新されないのである。
【００４６】
図１（ｃ）において示したように、センサ磁石１のディスク円周が移動した距離ｄが増加するにしたがって、センサ電圧信号の電圧値は一定振幅で周期的に変化している。そのため、モータ駆動の定常状態においては、ピーク電圧信号の電圧値はセンサ電圧信号の電圧値の最大値を維持しているのである。ピークホールド回路の構成要素について、以下に説明する。
【００４７】
オペアンプ３Ｐは、非反転入力端子において、センサ電圧信号を入力する。また、オペアンプ３Ｐは、反転入力端子において、すでにピーク電圧信号を入力している。そのため、オペアンプ３Ｐは、ダイオード４Ｐがなければ、電圧フォロア回路を構成することになる。すなわち、オペアンプ３Ｐは、ピーク電圧信号の電圧値を、新たなセンサ電圧信号の電圧値に常に更新することになる。
【００４８】
しかし、オペアンプ３Ｐの負帰還部分には、オペアンプ３Ｐの反転入力端子への入力方向に対して、整流方向を順方向に設定しているダイオード４Ｐが介在する。そのため、オペアンプ３Ｐが入力しつつあるセンサ電圧信号の電圧値が、オペアンプ３Ｐがすでに入力しているピーク電圧信号の電圧値よりも大きいときにのみ、オペアンプ３Ｐの負帰還部分が導通する。そして、ピーク電圧信号の電圧値がこのセンサ電圧信号の電圧値に更新されるのである。
【００４９】
コンデンサ５Ｐの一方の電極は点Ｐ側に接続されて、コンデンサ５Ｐの他方の電極は接地側に接続される。コンデンサ５Ｐはピーク電圧信号の電圧値に対応して電荷を蓄積する。そのため、モータ駆動の定常状態においては、ピーク電圧信号の電圧値をセンサ電圧信号の電圧値の最大値に維持できる。
【００５０】
ボトムホールド回路は、点Ｓにおいて入力したセンサ電圧信号の電圧値のうち最小値を採用して、最小値を電圧値とするボトム電圧信号を点Ｂにおいて出力する。すなわち、ボトムホールド回路が入力しつつあるセンサ電圧信号の電圧値が、ボトムホールド回路が現状において出力しているボトム電圧信号の電圧値よりも小さいならば、ボトム電圧信号の電圧値はこのセンサ電圧信号の電圧値に更新されるのである。しかし、ボトムホールド回路が入力しつつあるセンサ電圧信号の電圧値が、ボトムホールド回路が現状において出力しているボトム電圧信号の電圧値よりも大きいならば、ボトム電圧信号の電圧値は更新されないのである。
【００５１】
図１（ｃ）において示したように、センサ磁石１のディスク円周が移動した距離ｄが増加するにしたがって、センサ電圧信号の電圧値は一定振幅で周期的に変化している。そのため、モータ駆動の定常状態においては、ボトム電圧信号の電圧値はセンサ電圧信号の電圧値の最小値を維持しているのである。ボトムホールド回路の構成要素について、以下に説明する。
【００５２】
オペアンプ３Ｂは、非反転入力端子において、センサ電圧信号を入力する。また、オペアンプ３Ｂは、反転入力端子において、すでにボトム電圧信号を入力している。そのため、オペアンプ３Ｂは、ダイオード４Ｂがなければ、電圧フォロア回路を構成することになる。すなわち、オペアンプ３Ｂは、ボトム電圧信号の電圧値を、新たなセンサ電圧信号の電圧値に常に更新することになる。
【００５３】
しかし、オペアンプ３Ｂの負帰還部分には、オペアンプ３Ｂの反転入力端子への入力方向に対して、整流方向を逆方向に設定しているダイオード４Ｂが介在する。そのため、オペアンプ３Ｂが入力しつつあるセンサ電圧信号の電圧値が、オペアンプ３Ｂがすでに入力しているボトム電圧信号の電圧値よりも小さいときにのみ、オペアンプ３Ｂの負帰還部分が導通する。そして、ボトム電圧信号の電圧値がこのセンサ電圧信号の電圧値に更新されるのである。
【００５４】
コンデンサ５Ｂの一方の電極は点Ｂ側に接続されて、コンデンサ５Ｂの他方の電極は接地側に接続される。コンデンサ５Ｂはボトム電圧信号の電圧値に対応して電荷を蓄積する。そのため、モータ駆動の定常状態においては、ボトム電圧信号の電圧値をセンサ電圧信号の電圧値の最小値に維持できる。
【００５５】
中間電圧信号生成回路は、ピーク電圧信号を点Ｐにおいて入力して、ボトム電圧信号を点Ｂにおいて入力する。そして、中間電圧信号生成回路は、ピーク電圧信号の電圧値とボトム電圧信号の電圧値の平均値を採用して、平均値を電圧値とする中間電圧信号を点Ｍにおいて出力する。
【００５６】
モータ駆動の定常状態においては、ピーク電圧信号の電圧値はセンサ電圧信号の電圧値の最大値を維持しており、ボトム電圧信号の電圧値はセンサ電圧信号の電圧値の最小値を維持している。そのため、中間電圧信号の電圧値はセンサ電圧信号の電圧値の直流成分を維持しているのである。中間電圧信号生成回路の構成例について、図４ないし図７を用いて以下に説明する。図４ないし図７は、中間電圧信号生成回路の構成例を示す図である。
【００５７】
図４で示した中間電圧信号生成回路は、抵抗６１Ｐ、６１Ｂなどから構成されている。抵抗６１Ｐ、６１Ｂは直列に接続されており、同一の抵抗値を有している。そして、ピーク電圧信号が抵抗６１Ｐに対して入力されて、ボトム電圧信号が抵抗６１Ｂに対して入力される。そのため、中間電圧信号が抵抗６１Ｐ、６１Ｂの接続点において出力されるのである。
【００５８】
図５で示した中間電圧信号生成回路は、抵抗６２Ｐ、６２Ｂ、オペアンプ６３などから構成されている。抵抗６２Ｐ、６２Ｂは直列に接続されており、同一の抵抗値を有している。オペアンプ６３は電圧フォロア回路を構成している。そして、ピーク電圧信号が抵抗６２Ｐに対して入力されて、ボトム電圧信号が抵抗６２Ｂに対して入力される。そのため、中間電圧信号がオペアンプ６３の出力端子において出力されるのである。
【００５９】
図６で示した中間電圧信号生成回路は、加算回路６４、反転増幅回路６５などから構成されている。加算回路６４は、ピーク電圧信号（電圧値Ｖｐ）とボトム電圧信号（電圧値Ｖｂ）を入力して、電圧信号（電圧値−（Ｖｐ＋Ｖｂ））を出力する。そして、反転増幅回路６５は、電圧信号（電圧値−（Ｖｐ＋Ｖｂ））を入力して、中間電圧信号（電圧値（Ｖｐ＋Ｖｂ）／２）を出力する。
【００６０】
図６で示した中間電圧信号生成回路においては、加算回路６４の増幅率は１であり、反転増幅回路６５の増幅率は１／２である。しかし、加算回路６４の増幅率と反転増幅回路６５の増幅率の積が１／２であれば、加算回路６４と反転増幅回路６５により中間電圧信号を生成することができる。
【００６１】
図７で示した中間電圧信号生成回路は、反転増幅回路６６Ｐ、６６Ｂ、加算回路６７などから構成されている。反転増幅回路６６Ｐは、ピーク電圧信号（電圧値Ｖｐ）を入力して、電圧信号（電圧値−Ｖｐ／２）を出力する。反転増幅回路６６Ｂは、ボトム電圧信号（電圧値Ｖｂ）を入力して、電圧信号（電圧値−Ｖｂ／２）を出力する。そして、加算回路６７は、電圧信号（電圧値−Ｖｐ／２）と電圧信号（電圧値−Ｖｂ／２）を入力して、中間電圧信号（電圧値（Ｖｐ＋Ｖｂ）／２）を出力する。
【００６２】
図７で示した中間電圧信号生成回路においては、反転増幅回路６６Ｐ、６６Ｂの増幅率は１／２であり、加算回路６７の増幅率は１である。しかし、反転増幅回路６６Ｐ、６６Ｂの増幅率が同一であり、反転増幅回路６６Ｐ、６６Ｂの増幅率と加算回路６７の増幅率の積が１／２であれば、反転増幅回路６６Ｐ、６６Ｂと加算回路６７により中間電圧信号を生成することができる。
【００６３】
矩形波電圧信号生成回路は、センサ電圧信号を点Ｓにおいて入力して、中間電圧信号を点Ｍにおいて入力する。そして、矩形波電圧信号生成回路は、センサ電圧信号の電圧値と中間電圧信号の電圧値を比較して、これらの電圧値の大小関係に基づいて矩形波電圧信号を点Ｒにおいて出力する。
【００６４】
モータ駆動の定常状態においては、センサ電圧信号の電圧値は一定振幅で周期的に変化しており、中間電圧信号の電圧値はセンサ電圧信号の電圧値の直流成分を維持している。そのため、矩形波電圧信号はデューティー比５０％を有するため、モータシステムはモータ電流値を適切なタイミングで設定することができるのである。矩形波電圧信号生成回路の構成要素について、以下に説明する。
【００６５】
コンパレータ７は、非反転入力端子において、中間電圧信号を入力する。また、コンパレータ７は、反転入力端子において、センサ電圧信号を入力する。そして、コンパレータ７は、センサ電圧信号の電圧値と中間電圧信号の電圧値を比較する。センサ電圧信号の電圧値が中間電圧信号の電圧値よりも大きいならば、矩形波電圧信号の電圧値はＬｏｗになるのである。センサ電圧信号の電圧値が中間電圧信号の電圧値よりも小さいならば、矩形波電圧信号の電圧値はＨｉｇｈになるのである。
【００６６】
抵抗８の一端は点Ｒ側に接続されて、抵抗８の他端は一定電圧側に接続される。これにより、矩形波電圧信号の電圧値は、Ｈｉｇｈとしてその一定電圧値をとるのである。
【００６７】
本発明に係る電圧信号変換回路についてまとめる。電圧信号変換回路が出力する矩形波電圧信号は、電圧信号変換回路が入力するセンサ電圧信号について、全電圧成分と直流電圧成分の大小関係が判断されることにより生成される。モータシステムがモータ電流値を適切なタイミングで設定するためには、矩形波電圧信号はデューティー比５０％を有することが望ましい。すなわち、全電圧成分が十分に大きな電圧振幅を有して、直流電圧成分が全電圧成分から適切に抽出されることにより、全電圧成分と直流電圧成分の大小関係が正確に判断されることが望ましい。
【００６８】
本発明に係る電圧信号変換回路においては、全電圧成分は直接的にコンパレータ７の反転入力端子に入力されている。また、直流電圧成分は高周波数フィルタ回路を用いることなく、ピークホールド回路、ボトムホールド回路、中間電圧信号生成回路を用いて、コンパレータ７の非反転入力端子に入力されている。
【００６９】
そのため、センサ電圧信号の周波数に依存することなく、全電圧成分の電圧振幅は十分に大きい。また、センサ電圧信号の周波数が低いときであっても、直流電圧成分は交流電圧成分を含むことなく、全電圧成分から適切に抽出される。すなわち、矩形波電圧信号はデューティー比５０％を有するため、モータ駆動速度が遅いためにセンサ電圧信号の周波数が低いときであっても、モータシステムはモータ駆動速度を精度よく計測することができて、モータ電流値を適切なタイミングで設定することができるのである。
【００７０】
｛モータ駆動による電圧信号の時間変化｝
図８および図９は、モータ駆動による電圧信号の時間変化を示す図である。図８においては、モータ駆動開始時にセンサ磁石１は距離ｄ＝０の位置にある。図９においては、モータ駆動開始時にセンサ磁石１は距離ｄ＝λ／４の位置にある。図８および図９において、横軸は距離ｄを示しており、縦軸は各電圧信号の電圧値Ｖを示している。また、時間が経過するに伴って、距離ｄが増加している。すなわち、センサ磁石１はモータ駆動開始時から、矢印Ｉの方向に回転し続けているのである。
【００７１】
まず、図８における電圧信号の時間変化について説明する。モータ駆動開始時において、センサ磁石１が距離ｄ＝０の位置にあるときには、センサ電圧信号の電圧値は約２．５Ｖである。磁気抵抗素子２Ａ、２Ｂが完全に同一の磁気抵抗素子であるとは限らないため、センサ電圧信号の電圧値は２．５Ｖにオフセット電圧値を加えた電圧値になるのである。センサ磁石１が回転しているときには、センサ電圧信号の電圧値は、２．５Ｖにオフセット電圧値を加えた電圧値を中心として、一定の電圧振幅を有する周期変化を行なう。
【００７２】
センサ磁石１が距離ｄ＝０の位置にあるときには、ピーク電圧信号およびボトム電圧信号の電圧値は、２．５Ｖにオフセット電圧値を加えた電圧値である。そして、中間電圧信号の電圧値は、２．５Ｖにオフセット電圧値を加えた電圧値である。中間電圧信号の電圧値はセンサ電圧信号の電圧値と同一であるため、矩形波電圧信号の電圧値は不定となるのである。
【００７３】
センサ磁石１が距離ｄ＝０の位置から距離ｄ＝λ／４の位置まで移動するときには、センサ電圧信号の電圧値は、一定の電圧振幅分だけ増加する。すなわち、センサ電圧信号の電圧値は、その最大値を更新し続けることになる。しかし、センサ電圧信号の電圧値は、その最小値を更新することはない。そのため、ピーク電圧信号の電圧値は、センサ電圧信号の電圧値と同様に、一定の電圧振幅分だけ増加する。しかし、ボトム電圧信号の電圧値は、従来の電圧値を維持する。そして、中間電圧信号の電圧値は、一定の電圧振幅の半分だけ増加する。中間電圧信号の電圧値はセンサ電圧信号の電圧値よりも小さいため、矩形波電圧信号の電圧値はＬｏｗとなるのである。
【００７４】
センサ磁石１が距離ｄ＝λ／４の位置から距離ｄ＝λ／２の位置まで移動するときには、センサ電圧信号の電圧値は、一定の電圧振幅分だけ減少する。すなわち、センサ電圧信号の電圧値は、その最大値およびその最小値を更新することはない。そのため、ピーク電圧信号およびボトム電圧信号の電圧値は、従来の電圧値を維持する。そして、中間電圧信号の電圧値は、従来の電圧値を維持する。
【００７５】
センサ磁石１が距離ｄ＝λ／４の位置から距離ｄ＝λ／２の位置まで移動するときには、センサ電圧信号と中間電圧信号の電圧値の大小関係が途中で入れ替わる。センサ電圧信号と中間電圧信号の大小関係が入れ替わるときには、センサ磁石１が距離ｄ＝αの位置にあるとする。センサ磁石１が距離ｄ＝λ／４の位置から距離ｄ＝αの位置まで移動するときには、中間電圧信号の電圧値はセンサ電圧信号の電圧値よりも小さいため、矩形波電圧信号の電圧値はＬｏｗとなるのである。センサ磁石１が距離ｄ＝αの位置から距離ｄ＝λ／２の位置まで移動するときには、中間電圧信号の電圧値はセンサ電圧信号の電圧値よりも大きいため、矩形波電圧信号の電圧値はＨｉｇｈとなるのである。
【００７６】
センサ磁石１が距離ｄ＝λ／２の位置から距離ｄ＝３λ／４の位置まで移動するときには、センサ電圧信号の電圧値は、一定の電圧振幅分だけ減少する。すなわち、センサ電圧信号の電圧値は、その最大値を更新することはない。しかし、センサ電圧信号の電圧値は、その最小値を更新し続けることになる。そのため、ピーク電圧信号の電圧値は、従来の電圧値を維持する。しかし、ボトム電圧信号の電圧値は、センサ電圧信号の電圧値と同様に、一定の電圧振幅分だけ減少する。そして、中間電圧信号の電圧値は、一定の電圧振幅の半分だけ減少する。すなわち、中間電圧信号の電圧値は、２．５Ｖにオフセット電圧値を加えた電圧値に戻るのである。中間電圧信号の電圧値はセンサ電圧信号の電圧値よりも大きいため、矩形波電圧信号の電圧値はＨｉｇｈとなるのである。
【００７７】
センサ磁石１が距離ｄ＝３λ／４の位置から距離ｄ＝λの位置まで移動するときには、センサ電圧信号の電圧値は、一定の電圧振幅分だけ増加する。すなわち、センサ電圧信号の電圧値は、その最大値およびその最小値を更新することはない。そのため、ピーク電圧信号およびボトム電圧信号の電圧値は、従来の電圧値を維持する。そして、中間電圧信号の電圧値は、従来の電圧値を維持する。中間電圧信号の電圧値はセンサ電圧信号の電圧値よりも大きいため、矩形波電圧信号の電圧値はＨｉｇｈとなるのである。
【００７８】
センサ磁石１が距離ｄ＝λの位置から距離ｄ＝３λ／２の位置まで移動するときには、センサ電圧信号の電圧値は、周期変化のうち半周期分の変化を行なう。すなわち、センサ電圧信号の電圧値は、その最大値およびその最小値を更新することはない。そのため、ピーク電圧信号およびボトム電圧信号の電圧値は、従来の電圧値を維持する。そして、中間電圧信号の電圧値は、従来の電圧値を維持する。中間電圧信号の電圧値はセンサ電圧信号の電圧値よりも小さいため、矩形波電圧信号の電圧値はＬｏｗとなるのである。
【００７９】
センサ磁石１が距離ｄ＝３λ／２の位置から距離ｄ＝２λの位置まで移動するときには、センサ電圧信号の電圧値は、周期変化のうち半周期分の変化を行なう。すなわち、センサ電圧信号の電圧値は、その最大値およびその最小値を更新することはない。そのため、ピーク電圧信号およびボトム電圧信号の電圧値は、従来の電圧値を維持する。そして、中間電圧信号の電圧値は、従来の電圧値を維持する。中間電圧信号の電圧値はセンサ電圧信号の電圧値よりも大きいため、矩形波電圧信号の電圧値はＨｉｇｈとなるのである。
【００８０】
センサ磁石１がさらに回転を続けるときには、センサ磁石１が距離ｄ＝λの位置から距離ｄ＝２λの位置まで移動するときにおける電圧信号の時間変化が繰り返して行なわれる。すなわち、センサ電圧信号の電圧値は、２．５Ｖにオフセット電圧値を加えた電圧値を中心として、一定の電圧振幅を有する周期変化を行なう。また、中間電圧信号の電圧値は、２．５Ｖにオフセット電圧値を加えた電圧値を維持する。そして、矩形波電圧信号の電圧値は、デューティー比を５０％として、ＨｉｇｈまたはＬｏｗを採用するのである。
【００８１】
矩形波電圧信号のデューティー比が５０％であるためには、中間電圧信号の電圧値は、２．５Ｖにオフセット電圧値を加えた電圧値であることが必要である。センサ磁石１が距離ｄ＝０の位置から距離ｄ＝３λ／４の位置まで移動するときには、中間電圧信号の電圧値は、２．５Ｖにオフセット電圧値を加えた電圧値に落ち着いていない。しかし、センサ磁石１が距離ｄ＝３λ／４の位置を超えたときには、中間電圧信号の電圧値は、２．５Ｖにオフセット電圧値を加えた電圧値に落ち着いている。そのため、モータシステムがモータ駆動速度を精度よく計測して、モータ電流値を適切なタイミングで設定するときに、特段の問題は生じないのである。
【００８２】
次に、図９における電圧信号の時間変化について説明する。モータ駆動開始時において、センサ磁石１が距離ｄ＝λ／４の位置にあるときには、センサ電圧信号の電圧値は、２．５Ｖにオフセット電圧値を加えた電圧値に、さらに一定の電圧振幅分を加えた電圧値である。センサ磁石１が回転しているときには、センサ電圧信号の電圧値は、２．５Ｖにオフセット電圧値を加えた電圧値を中心として、一定の電圧振幅を有する周期変化を行なう。
【００８３】
センサ磁石１が距離ｄ＝λ／４の位置にあるときには、ピーク電圧信号、ボトム電圧信号および中間電圧信号の電圧値は、２．５Ｖにオフセット電圧値を加えた電圧値に、さらに一定の電圧振幅分を加えた電圧値である。中間電圧信号の電圧値はセンサ電圧信号の電圧値と同一であるため、矩形波電圧信号の電圧値は不定となるのである。
【００８４】
センサ磁石１が距離ｄ＝λ／４の位置から距離ｄ＝３λ／４の位置まで移動するときには、センサ電圧信号の電圧値は、一定の電圧振幅の２倍分だけ減少する。すなわち、センサ電圧信号の電圧値は、その最大値を更新することはない。しかし、センサ電圧信号の電圧値は、その最小値を更新し続けることになる。そのため、ピーク電圧信号の電圧値は、従来の電圧値を維持する。しかし、ボトム電圧信号の電圧値は、センサ電圧信号の電圧値と同様に、一定の電圧振幅の２倍分だけ減少する。そして、中間電圧信号の電圧値は、一定の電圧振幅分だけ減少する。すなわち、中間電圧信号の電圧値は、２．５Ｖにオフセット電圧値を加えた電圧値に到達するのである。中間電圧信号の電圧値はセンサ電圧信号の電圧値よりも大きいため、矩形波電圧信号の電圧値はＨｉｇｈとなるのである。
【００８５】
センサ磁石１が距離ｄ＝３λ／４の位置から距離ｄ＝λの位置まで移動するときには、センサ電圧信号の電圧値は、一定の電圧振幅分だけ増加する。すなわち、センサ電圧信号の電圧値は、その最大値およびその最小値を更新することはない。そのため、ピーク電圧信号およびボトム電圧信号の電圧値は、従来の電圧値を維持する。そして、中間電圧信号の電圧値は、従来の電圧値を維持する。中間電圧信号の電圧値はセンサ電圧信号の電圧値よりも大きいため、矩形波電圧信号の電圧値はＨｉｇｈとなるのである。
【００８６】
センサ磁石１がさらに回転を続けるときには、図８を用いて説明したように、センサ磁石１が距離ｄ＝λの位置から距離ｄ＝２λの位置まで移動するときにおける電圧信号の時間変化が繰り返して行なわれる。センサ磁石１が距離ｄ＝３λ／４の位置を超えたときには、中間電圧信号の電圧値は、２．５Ｖにオフセット電圧値を加えた電圧値に落ち着いている。そのため、モータ駆動開始時におけるセンサ磁石１の位置にかかわらず、モータシステムがモータ駆動速度を精度よく計測して、モータ電流値を適切なタイミングで設定するときに、特段の問題は生じないのである。
【００８７】
｛電圧信号変換回路が温度変化に追従する方法｝
図８および図９で示したモータ駆動による電圧信号の時間変化においては、モータ温度の時間変化などは考慮されていない。しかし、実際の磁気抵抗センサシステムにおいては、モータ温度が時間変化したりすることにより、センサ電圧信号の電圧振幅またはオフセット電圧も時間変化する。
【００８８】
この場合においても、電圧信号変換回路は正確にピーク電圧信号およびボトム電圧信号、中間電圧信号、矩形波電圧信号を生成することができる。まず、電圧信号変換回路がモータ温度の時間変化に追従できないと仮定するときに、以下に掲げる具体的な場合における問題点をあげる。
【００８９】
具体的な場合の１例目として、センサ電圧信号の電圧振幅が小さくなるが、センサ電圧信号のオフセット電圧が変化しない場合について説明する。ピークホールド回路が新たに入力するセンサ電圧信号の電圧値の最大値は、ピークホールド回路が現状において出力しているピーク電圧信号の電圧値より小さくなる。また、ボトムホールド回路が新たに入力するセンサ電圧信号の電圧値の最小値は、ボトムホールド回路が現状において出力しているボトム電圧信号の電圧値より大きくなる。そのため、センサ電圧信号の電圧振幅が小さくなったときに、ピークホールド回路およびボトムホールド回路は、それぞれピーク電圧信号およびボトム電圧信号の電圧値を更新することができない。
【００９０】
具体的な場合の２例目として、センサ電圧信号の電圧振幅は変化しないが、センサ電圧信号のオフセット電圧が正の方向に変化する場合について説明する。ピークホールド回路が新たに入力するセンサ電圧信号の電圧値の最大値は、ピークホールド回路が現状において出力しているピーク電圧信号の電圧値より大きくなる。また、ボトムホールド回路が新たに入力するセンサ電圧信号の電圧値の最小値は、ボトムホールド回路が現状において出力しているボトム電圧信号の電圧値より大きくなる。そのため、センサ電圧信号のオフセット電圧が正の方向に変化したときに、ピークホールド回路はピーク電圧信号の電圧値を更新することができるが、ボトムホールド回路はボトム電圧信号の電圧値を更新することができない。
【００９１】
次に、センサ電圧信号の電圧振幅またはオフセット電圧が変化する場合であっても、電圧信号変換回路が正確に矩形波電圧信号を生成することができる方法について説明する。具体的には、図２および図３で示した電圧信号変換回路についてこの順序で説明する。また、図４で示した中間信号生成回路６を使用する場合について説明する。
【００９２】
図２の電圧信号変換回路においては、点Ｐにおいて出力されるピーク電圧信号の電圧値は、点Ｂにおいて出力されるボトム電圧信号の電圧値より大きい。そのため、コンデンサ５Ｐは中間電圧信号生成回路６を介して点Ｂ側に放電する。また、コンデンサ５Ｂは中間電圧信号生成回路６を介して点Ｐ側から充電する。すなわち、中間電圧信号生成回路６は、ピーク電圧信号およびボトム電圧信号から中間電圧信号を生成するのみならず、コンデンサ５Ｐの放電およびコンデンサ５Ｂの充電をも担うのである。
【００９３】
コンデンサ５Ｐが放電を行なうときには、点Ｐにおいて出力されるピーク電圧信号の電圧値は減少する。すなわち、ピークホールド回路はピーク電圧信号の電圧値を増加させる方向に作用するが、中間電圧信号生成回路６はピーク電圧信号の電圧値を減少させる方向に作用する。そのため、ピークホールド回路および中間電圧信号生成回路６が協調することにより、正確なピーク電圧信号が生成されるのである。
【００９４】
コンデンサ５Ｂが充電を行なうときには、点Ｂにおいて出力されるボトム電圧信号の電圧値は増加する。すなわち、ボトムホールド回路はボトム電圧信号の電圧値を減少させる方向に作用するが、中間電圧信号生成回路６はボトム電圧信号の電圧値を増加させる方向に作用する。そのため、ボトムホールド回路および中間電圧信号生成回路６が協調することにより、正確なボトム電圧信号が生成されるのである。
【００９５】
以上に説明したことにより、モータ温度が時間変化したりすることにより、センサ電圧信号の電圧振幅またはオフセット電圧が時間変化するとしても、図２の電圧信号変換回路は正確な矩形波信号を生成することができる。
【００９６】
図２の電圧信号変換回路は、モータ温度の時間変化に追従して、正確な矩形波電圧信号を生成することが望ましい。そのためには、コンデンサ５Ｐ、５Ｂの静電容量および抵抗６１Ｐ、６１Ｂの抵抗値により決定される時定数が、モータ温度が変化する時間スケールなどと比較して、充分に小さいことが望ましい。
【００９７】
図３の電圧信号変換回路においては、図２の電圧信号変換回路と比較して、抵抗９Ｐ、９Ｂが構成要素として新たに追加される。抵抗９Ｐの一端は点Ｐ側に接続されて、抵抗９Ｐの他端は接地側に接続される。また、抵抗９Ｂの一端は点Ｂ側に接続されて、抵抗９Ｂの他端は定電圧電源により定電圧が印加される側に接続される。
【００９８】
点Ｐにおいて出力されるピーク電圧信号の電圧値は接地電圧値より充分に大きい。そのため、コンデンサ５Ｐは接地側に放電する。また、点Ｂにおいて出力されるボトム電圧信号の電圧値は定電圧電源による定電圧値より充分に小さい。そのため、コンデンサ５Ｂは定電圧電源により定電圧が印加される側から充電する。
【００９９】
コンデンサ５Ｐが放電するためには、抵抗９Ｐの他端が必ずしも接地側に接続されている必要はない。抵抗９Ｐの他端にボトム電圧より低い電圧が印加されていればよい。また、コンデンサ５Ｂが充電するためには、抵抗９Ｂの他端が必ずしも定電圧電源により定電圧が印加される側に接続されている必要はない。抵抗９Ｂの他端にピーク電圧より高い電圧が印加されていればよい。さらに、コンデンサ５Ｐ、５Ｂの静電容量および抵抗９Ｐ、９Ｂの抵抗値により決定される時定数が、モータ温度が変化する時間スケールなどと比較して、充分に小さいことが望ましい。
【０１００】
図２および図３の電圧信号変換回路がさらに正確な矩形波電圧信号を生成するためには、オペアンプ３Ｐ、３Ｂ、７について、入力オフセット電圧をできる限り小さくすることが望ましい。また、抵抗６１Ｐ、６１Ｂの抵抗値をできる限り等しくすることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】磁気抵抗センサシステムの概略を示す図である。
【図２】電圧信号変換回路の構成を示す図である。
【図３】電圧信号変換回路の構成を示す図である。
【図４】中間電圧信号生成回路の構成例を示す図である。
【図５】中間電圧信号生成回路の構成例を示す図である。
【図６】中間電圧信号生成回路の構成例を示す図である。
【図７】中間電圧信号生成回路の構成例を示す図である。
【図８】モータ駆動による電圧信号の時間変化を示す図である。
【図９】モータ駆動による電圧信号の時間変化を示す図である。
【図１０】磁気抵抗センサシステムの概略を示す図である。
【図１１】従来技術に係る電圧信号変換回路を示す図である。
【図１２】従来技術に係る電圧信号変換回路を示す図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１  センサ磁石
２Ａ、２Ｂ  磁気抵抗素子
３Ｐ、３Ｂ  オペアンプ
４Ｐ、４Ｂ  ダイオード
５Ｐ、５Ｂ  コンデンサ
６  中間電圧信号生成回路
７  コンパレータ
８  抵抗
９Ｐ、９Ｂ  抵抗
【図１】
2008304348.tif 000003
【図２】
2008304348.tif 000004
【図３】
2008304348.tif 000005
【図４】
2008304348.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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