(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
分圧回路と抵抗と帰還抵抗部と入力抵抗部とで構成されるとともに一端側に設けた抵抗を電源電圧に接続させかつ他端側に設けた分圧回路を前記電源電圧に接続し、さらに入力抵抗部と帰還抵抗部との中点電位により基準電圧を形成する基準電圧決定部と、磁界の強さに対応した抵抗値を示す少なくとも２つの磁気抵抗素子からなる素子部と、この素子部からの出力信号を増幅するとともに素子部からの出力信号の特定の周波数帯域のみを通過させる帰還抵抗と並列に設けたコンデンサとからなるフィルターを設けた増幅器と、前記基準電圧決定部により決定された基準電圧と前記増幅器からの出力信号とを比較するコンパレータを設けた比較出力回路とを備え、前記比較出力回路におけるコンパレータの入力抵抗部を直列に接続された抵抗の一方と並列に感温素子を接続することにより温度の変化によるコンパレータに入力される基準電圧を変化させるように構成した回転数センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等で用いられる回転数センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の回転数センサは、図８に示されるような回路構成を有していた。
【０００３】
図８において、１は素子部で、この素子部１は一対の磁気抵抗素子２を直列に接続することにより構成されている。３は増幅回路で、この増幅回路３は素子部１における一対の磁気抵抗素子２からの出力信号を増幅するとともに、帰還抵抗４およびオペアンプ５とを設けている。６は分圧回路で、この分圧回路６は３つの抵抗７により構成され、この分圧回路６により、２つの基準電圧を発生させる。８は比較出力回路で、この比較出力回路８は２つのコンパレータ９を設けており、この２つのコンパレータ９に増幅回路３からの出力信号と、分圧回路６により発生した基準電圧とが入力され、比較を行っている。そして、前記増幅回路３からの出力電圧が分圧回路６で発生した２つの基準電圧の間にある場合のみＨレベルの信号が出力されるように構成されている。
【０００４】
以上のように構成された従来の回転数センサについて、次にその動作を説明する。
【０００５】
素子部１は、例えば磁性体からなる回転体（図示せず）に近接配置され、回転体（図示せず）の回転に応じて磁気抵抗素子２に加わる磁束密度が変化する。この磁束密度の変化に応じて変化する磁気抵抗素子２の抵抗値の変動が、素子部１より磁気抵抗素子２の中点電圧として増幅回路３に入力される。増幅回路３の帰還抵抗４はリニア正温度係数の特性を有する抵抗で構成されており、温度上昇時には増幅回路３の増幅率が増大され、そしてこの増幅回路３からは温度補償された調整電圧が出力される。この調整電圧は比較出力回路８における２つのコンパレータ９に入力され、分圧回路６で発生した２つの基準電圧と比較され、前記増幅回路３からの出力電圧が分圧回路６で発生した２つの基準電圧の間にある場合のみＨレベルの信号が出力される。
【０００６】
ここで、例えば図９に示すように、増幅回路３の帰還抵抗４と並列にコンデンサ１０を接続してフィルターを構成する場合を考えると、増幅回路３において素子部１からの出力信号から高周波成分を除去して増幅することができるため、ノイズ信号を除去した回転数センサを提供できるものである。
【０００７】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開平１１−３０３８１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の構成においては、温度特性を向上させるように増幅回路３の帰還抵抗４を感温抵抗としているため、周囲の温度変化により抵抗値が変化すると帰還抵抗４と並列に設けたコンデンサ１０によるフィルターの特性まで変化することになり、これにより、素子部１から比較出力回路８に通じる信号の帯域幅が変動してしまい、回転数センサの出力特性が劣化してしまうという課題を有していた。
【０００９】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、温度特性を向上させることができるとともに、周囲の温度が変化しても、素子部から比較出力回路に通じる信号の帯域幅が安定していて、出力特性を向上させることができる回転数センサを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。
【００１１】
本発明の請求項１に記載の発明は、分圧回路と抵抗と帰還抵抗部と入力抵抗部とで構成されるとともに一端側に設けた抵抗を電源電圧に接続させかつ他端側に設けた分圧回路を前記電源電圧に接続し、さらに入力抵抗部と帰還抵抗部との中点電位により基準電圧を形成する基準電圧決定部と、磁界の強さに対応した抵抗値を示す少なくとも２つの磁気抵抗素子からなる素子部と、この素子部からの出力信号を増幅するとともに素子部からの出力信号の特定の周波数帯域のみを通過させる帰還抵抗と並列に設けたコンデンサとからなるフィルターを設けた増幅器と、前記基準電圧決定部により決定された基準電圧と前記増幅器からの出力信号とを比較するコンパレータを設けた比較出力回路とを備え、前記比較出力回路におけるコンパレータの入力抵抗部を直列に接続された抵抗の一方と並列に感温素子を接続することにより温度の変化によるコンパレータに入力される基準電圧を変化させるようにしたもので、この構成によれば、比較出力回路におけるコンパレータの入力抵抗部を直列に接続された抵抗の一方と並列に感温素子を接続することにより温度の変化によるコンパレータに入力される基準電圧を変化させるようにしたため、周囲の温度変化に応じてコンパレータに入力される基準電圧が変化することとなり、これにより、この基準電圧の変化によりヒステリシスコンパレータにおけるヒステリシスの幅が変化するから、素子部の温度特性を補正することができるとともに、基準電圧決定部における分圧回路からの出力信号を直接に増幅器の基準電圧とするようにしたため、コンデンサからなるフィルターの特性を変動させることがない状態で、周囲の温度の変化に合わせてサーミスタからなる感温素子の抵抗値を変化させることができ、これにより、温度特性を向上させることができるとともに、周囲の温度が変化しても、素子部から比較出力回路に通じる信号の帯域幅を安定させることができるという作用効果を有するものである。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように本発明の回転数センサは、分圧回路と抵抗と帰還抵抗部と入力抵抗部とで構成されるとともに一端側に設けた抵抗を電源電圧に接続させかつ他端側に設けた分圧回路を前記電源電圧に接続し、さらに入力抵抗部と帰還抵抗部との中点電位により基準電圧を形成する基準電圧決定部と、磁界の強さに対応した抵抗値を示す少なくとも２つの磁気抵抗素子からなる素子部と、この素子部からの出力信号を増幅するとともに素子部からの出力信号の特定の周波数帯域のみを通過させる帰還抵抗と並列に設けたコンデンサとからなるフィルターを設けた増幅器と、前記基準電圧決定部により決定された基準電圧と前記増幅器からの出力信号とを比較するコンパレータを設けた比較出力回路とを備え、前記比較出力回路におけるコンパレータの入力抵抗部を直列に接続された抵抗の一方と並列に感温素子を接続することにより温度の変化によるコンパレータに入力される基準電圧を変化させるようにしたもので、この構成によれば、比較出力回路におけるコンパレータの入力抵抗部を直列に接続された抵抗の一方と並列に感温素子を接続することにより温度の変化によるコンパレータに入力される基準電圧を変化させるようにしたため、周囲の温度変化に応じてコンパレータに入力される基準電圧が変化することとなり、これにより、この基準電圧の変化によりヒステリシスコンパレータにおけるヒステリシスの幅が変化するから、素子部の温度特性を補正することができるとともに、基準電圧決定部における分圧回路からの出力信号を直接に増幅器の基準電圧とするようにしたため、コンデンサからなるフィルターの特性を変動させることがない状態で、周囲の温度の変化に合わせてサーミスタからなる感温素子の抵抗値を変化させることができ、これにより、温度特性を向上させることができるとともに、周囲の温度が変化しても、素子部から比較出力回路に通じる信号の帯域幅を安定した回転数センサを提供できるという効果を有するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、一実施の形態を用いて、本発明の請求項１〜３に記載の発明について説明する。
【００１４】
図１は本発明の一実施の形態における回転数センサの側断面図、図２は同回転数センサからケースを取り出した状態を示す分解斜視図、図３は同回転数センサにおける回路図である。
【００１５】
図１〜図３において、１１は樹脂からなるケースで、このケース１１は中空部１２とコネクタ部１３とを設けている。１４は第１の内ケースで、この第１の内ケース１４は前記ケース１１の中空部１２に挿入されている。１５は第２の内ケースで、この第２の内ケース１５は前記ケース１１の中空部１２に挿入されるとともに、穴部１６を設けている。１７は磁気発生手段である磁石で、この磁石１７は第２の内ケース１５の穴部１６に挿入されている。１８は回路モジュールで、この回路モジュール１８は前記第１の内ケース１４と第２の内ケース１５とに挟持されている。また、回路モジュール１８は、第１の保護板１９、第２の保護板２０と、素子部２１および回路部品からなる処理回路２２が実装されたリードフレーム２３とにより構成されている。そして、回路モジュール１８における素子部２１および処理回路２２は図３に示すような回路構成となっている。素子部２１はＧＭＲからなる第１の磁気抵抗素子２４と第２の磁気抵抗素子２５を直列に接続することにより構成されている。前記第１の磁気抵抗素子２４の一端には電源Ｖｃｃ２６が接続され電圧が印加されるとともに、第１の磁気抵抗素子２４の他端には第２の磁気抵抗素子２５の一端を接続し、さらにこの第２の磁気抵抗素子２５の他端は接地している。そして、前記素子部２１は、処理回路２２に自身が感知する磁界に応じた出力電圧である中点電圧Ｖｓを出力する。また、２７は分圧回路で、この分圧回路２７は一端が電源Ｖｃｃ２６に接続されて電圧が印加されるとともに他端を接地しており、分圧された電圧Ｖａを出力する。
【００１６】
前記処理回路２２において、２８はフィルター・増幅回路で、このフィルター・増幅回路２８は第１のコンデンサ２９と、第１の抵抗３０および増幅器であるオペアンプ３１を設けている。前記オペアンプ３１は、非反転入力端子に分圧回路２７からの出力電圧Ｖａを入力し、かつ反転入力端子に素子部２１からの出力信号を第１のコンデンサ２９および第１の抵抗３０を介して入力している。また、フィルター・増幅回路２８は、オペアンプ３１と並列に第２の抵抗３２およびフィルターである第２のコンデンサ３３を接続している。そして、これらの構成により、フィルター・増幅回路２８は、素子部２１からの出力信号を増幅する増幅機能と素子部２１からの出力信号の特定の周波数のみを通過させるフィルター機能とを有するものである。
【００１７】
上記したように、フィルター・増幅回路２８は、素子部２１からの出力信号を増幅する増幅器であるオペアンプ３１を設けるとともに、素子部２１からの出力信号の特定の周波数帯域のみを通過させるフィルターである第２のコンデンサ３３を設けているため、素子部２１から後述する比較出力回路に通じる信号の帯域幅を安定させることができるという効果を有するものである。
【００１８】
３４は比較出力回路で、この比較出力回路３４はコンパレータ３５を設けており、このコンパレータ３５の反転入力端子にフィルター・増幅回路２８からの出力信号を入力している。また、この比較出力回路３４は抵抗３６を有しており、この抵抗３６は一端を電源Ｖｃｃ２６に接続し、かつ他端をコンパレータ３５の出力端子に接続している。そしてまた、比較出力回路３４はコンパレータ３５の帰還部に帰還抵抗部３７を有するとともに、入力部に入力抵抗部３８を有しており、この入力抵抗部３８は抵抗３９，４０と、負の温度係数を有するサーミスタからなる感温素子４１とにより構成されている。そして、入力抵抗部３８に前記分圧回路２７からの出力電圧Ｖｂが入力されている。また、基準電圧決定部４２は分圧回路２７、抵抗３６、帰還抵抗部３７、入力抵抗部３８により構成され、かつコンパレータ３５の非反転出力端子には、基準電圧決定部４２により決定される基準電圧が入力される。これらの構成により、比較出力回路３４はヒステリシスコンパレータを構成し、ＨレベルもしくはＬレベルの信号を出力する。そして、比較出力回路３４からの出力信号が、回路モジュールと溶接されたコネクタ部１３のコネクタ端子より出力されるものである。
【００１９】
以上のように構成された本発明の一実施の形態における回転数センサについて、次に、その組み立て方法について説明する。
【００２０】
まず、リードフレーム２３上に素子部２１および処理回路２２を実装した後、第１の保護板１９と第２の保護板２０との間にリードフレーム２３を挿入して固着し、回路モジュール１８を形成する。
【００２１】
次に、第２の内ケース１５の穴部１６に磁石１７を挿入した後、この磁石１７が挿入された第２の内ケース１５と第１の内ケース１４とで回路モジュール１８を挟持する。
【００２２】
次に、第１の内ケース１４、第２の内ケース１５および回路モジュール１８をケース１１の形成を行うための金型（図示せず）に嵌めこんだ後、第１の内ケース１４および第２の内ケース１５と回路モジュール１８との位置を金型（図示せず）に付属する固定ピン（図示せず）で固定する。
【００２３】
最後に、固定ピン（図示せず）を引き抜きながら、金型（図示せず）内に樹脂を流し込み、ケース１１を形成する。
【００２４】
以上のように構成された本発明の一実施の形態における回転数センサについて、次に、その動作を説明する。
【００２５】
素子部２１は、図４で示すように例えば磁性体を有する歯車状の回転体４３に近接配置され、そして、この回転体４３の回転に応じて、第１の磁気抵抗素子２４および第２の磁気抵抗素子２５に加わる磁束密度が変化する。この磁束密度の変化に応じて変化する第１の磁気抵抗素子２４および第２の磁気抵抗素子２５の抵抗値の変動を、素子部２１より第１の磁気抵抗素子２４および第２の磁気抵抗素子２５の中点電圧としてフィルター・増幅回路２８に入力する。素子部２１からの出力信号が入力されるフィルター・増幅回路２８は、第１のコンデンサ２９、第１の抵抗３０、オペアンプ３１、第２の抵抗３２および第２のコンデンサ３３によりバンドパスフィルターを構成しているもので、素子部２１からの出力信号の特定の周波数帯域のみを通過させて増幅した信号を出力し比較出力回路３４に入力させる。そして通過させる周波数帯域は（数１）で表される。
【００２６】
【数１】
0004613509.tif 000002
【００２７】
比較出力回路３４は、フィルター・増幅回路２８からの出力電圧が基準電圧決定部４２により決定される基準電圧より低ければＨレベルの信号を、高ければＬレベルの信号を出力する。また、この比較出力回路３４は、周囲の温度変化によりヒステリシスの幅が変化するヒステリシスコンパレータを構成しているため、基準電圧近傍でのチャタリング等の誤検出を防止することができる。
【００２８】
また、第１の磁気抵抗素子２４および第２の磁気抵抗素子２５はＧＭＲからなるため、素子部２１からの出力電圧の振幅は低温では大きく、かつ高温では小さく変化するという温度特性を持っている。そして比較出力回路３４ではこの温度特性の補正を行う。前記素子部２１からの出力信号の温度特性の補正を行うためには、素子部２１からの出力信号振幅の変化に応じて比較出力回路３４におけるヒステリシスの幅を変化させる必要がある。前記比較出力回路３４における入力抵抗部３８はサーミスタからなる感温素子４１を有しているため、周囲の温度変化に応じてコンパレータ３５に入力される基準電圧が変化するもので、この基準電圧の変化によりヒステリシスコンパレータにおけるヒステリシスの幅が変化し、素子部２１の温度特性を補正することが可能となる。
【００２９】
周囲温度が変化した場合のヒステリシスの幅の変化は（数２）で表される。
【００３０】
【数２】
0004613509.tif 000003
【００３１】
帰還抵抗部３７のもつ抵抗値を５６０ｋΩ、抵抗３６の抵抗値を２７ｋΩ、抵抗３９の抵抗値を１０ｋΩ、抵抗４０の抵抗値を１０ｋΩ、サーミスタからなる感温素子４１を２５℃で１０ｋΩ、Ｂ係数が３３８００００の特性を有するもの、電圧Ｖｂを２．５Ｖとすると、感温素子４１の温度変化による抵抗値の変化は、図５に示すように、横軸に温度、縦軸に２５℃を基準としたサーミスタからなる感温素子４１の抵抗変化率として表される。また、図６に、周囲の温度が変化した場合の入力抵抗部３８の合成抵抗の変化を、横軸に温度、縦軸に合成抵抗の変化として図示している。この図６から、温度が高くなるにつれ、合成抵抗の値が小さくなることがわかる。
【００３２】
また、ヒステリシスコンパレータの基準電圧は（数３）のように表わされる。
【００３３】
【数３】
0004613509.tif 000004
【００３４】
そして、比較出力回路３４が有するヒステリシスの幅Ｖｈの周囲の温度が変化した場合の変化は図７のようになる。周囲の温度が−５０℃から＋１５０℃まで変化した時、ヒステリシスの幅は−５０℃で１６６ｍＶ、１５０℃で８８ｍＶとなり、２５℃を基準として±３０％程度の変化率を持つことができる。これにより、素子部２１からの出力電圧の温度特性の補正が可能となる。
【００３５】
すなわち、本発明の一実施の形態においては、基準電圧決定部４２における入力抵抗部３８にサーミスタからなる感温素子４１を設けているため、第２のコンデンサ３３からなるフィルターの特性を変動させることがない状態で、周囲の温度の変化に合わせてサーミスタからなる感温素子４１の抵抗値を変化させることができ、これにより、温度特性を向上させることができるとともに、周囲の温度が変化しても、素子部２１から比較出力回路３４に通じる信号の帯域幅を安定させることができるという効果を有するものである。
【００３６】
また、本発明の一実施の形態においては、コンパレータ３５、帰還抵抗部３７および入力抵抗部３８により比較出力回路３４を構成しているため、この比較出力回路３４はヒステリシスの幅を有するものが得られ、そしてこの比較出力回路３４における入力抵抗部３８にはサーミスタからなる感温素子４１を設けているため、この感温素子４１の温度変化による抵抗値の変化により、前記比較出力回路３４のヒステリシスの幅を変化させることができ、これにより、出力信号の基準電圧近傍でのチャタリングを防止できるとともに、素子部２１の温度変化による出力信号の変動を防止することができるという効果を有するものである。
【００３７】
なお、上記本発明の一実施の形態における回転数センサにおいては、対象物として磁性体を有する歯車状の回転体を用いたものについて説明したが、対象物は必ずしも歯車状の回転体である必要はなく、磁界を変化させるものであれば検知可能である。
【００３８】
また、本発明の一実施の形態における回転数センサにおいては、第１の磁気抵抗素子２４と第２の磁気抵抗素子２５を直列接続した例を説明したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、複数個の磁気抵抗素子および抵抗を直列、もしくは並列に接続して素子部を構成した場合でも、上記本発明の一実施の形態と同様の効果が得られるものである。
【００３９】
そしてまた、本発明の一実施の形態における回転数センサにおいては、入力抵抗部３８に負の温度係数を有するサーミスタからなる感温素子４１を設けているが、素子部２１もしくは磁気発生手段の温度特性に合わせて、これを正の温度係数を有する感温素子に置き換えてもよく、またこの感温素子は帰還抵抗部３７に設けてもよく、あるいは入力抵抗部３８と帰還抵抗部３７の双方に設けてもよいものである。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明にかかる回転数センサは、温度特性を向上させることができるとともに、周囲の温度が変化しても、素子部から比較出力回路に通じる信号の帯域幅を安定させることができるという効果を有し、自動車等に用いられる回転数センサとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施の形態における回転数センサの側断面図
【図２】同回転数センサからケースを取り外した状態を示す分解斜視図
【図３】同回転数センサの回路図
【図４】同回転数センサの動作状態を示す側断面図
【図５】同回転数センサの動作状態において感温素子の温度と抵抗値変化率の関係を示す特性図
【図６】同回転数センサの入力抵抗部の合成抵抗と温度の関係を示す特性図
【図７】同回転数センサの比較出力部のヒステリシスの幅と温度の関係を示す特性図
【図８】従来の回転数センサの回路図
【図９】同回転数センサにおける増幅回路にフィルターを取付けた状態を示す回路図
【符号の説明】
【００４２】
２１  素子部
２４，２５  磁気抵抗素子
３１  オペアンプ（増幅器）
３３  第２のコンデンサ（フィルター）
３４  比較出力回路
３５  コンパレータ
３７  帰還抵抗部
３８  入力抵抗部
４１  感温素子
４２  基準電圧決定部
【図１】
0004613509.tif 000005
【図２】
0004613509.tif 000006
【図３】
0004613509.tif 000007
【図４】
0004613509.tif 000008
【図５】
0004613509.tif 000009
【図６】
0004613509.tif 000010
【図７】
0004613509.tif 000011
【図８】
0004613509.tif 000012
【図９】
0004613509.tif 000013