(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出結果に応じて自身を流れる電流量を変化させる電流出力式検出装置であって、
検出回路部と、その検出回路部を起動する起動機能部とを備え、
該起動機能部は、該検出回路部に対して定電流となる電力を供給する電力供給回路部と、自身に流れる起動電流を安定化する電流安定回路部とを備えることを特徴とする電流出力式検出装置。
【請求項２】
前記電力供給回路部は、前記検出回路部に対して定電流を供給する定電流源であることを特徴とする請求項１に記載の電流出力式検出装置。
【請求項３】
前記電力供給回路部は、前記電流安定回路部に対しても定電流を供給する機能を有することを特徴とする請求項２に記載の電流出力式検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象となる検出結果に応じて自身を流れる電流量を変化させる電流出力式検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、例えば磁気センサ等の検出装置として、検出結果に応じて自身を流れる電流量を変化させる電流出力式検出装置が知られている。この種の電流出力式検出装置は、個別の信号線を用いて検出信号を出力するタイプの検出装置と比べて、該検出信号を出力するための信号線が不要となるというメリットがある。
【０００３】
従来、こうした電流出力式検出装置は、例えば図４に示すような構成をなしている。すなわち、同図に示すように検出装置５１は、全体として一つのＩＣチップによって構成され、電力供給源５０の陽極側に接続される電源端子Ｖｃｃと、該電力供給源５０の陰極側に接続される接地端子Ｖｓｓとを備えている。また、検出装置５１は、磁気検出素子等によって構成された検出回路部５２と、その検出回路部５２に対して安定的に電力を供給するための定電流供給回路部５３とを備えている。そして、定電流供給回路部５３の電源端子が該電源端子Ｖｃｃに接続され、定電流供給回路部５３の接地端子及び検出回路部５２の接地端子が接地端子Ｖｓｓに接続されている。また、定電流供給回路部５３の出力端子が検出回路部５２の電源端子に接続されている。
【０００４】
このため、定電流供給回路部５３には検出回路部５２に定電流を供給するための起動電流Ｉｓが流れるとともに、出力端子から検出回路部５２に対して安定した電流が供給されることとなる。また、検出回路部５２は、検出対象の有無など、検出結果に応じて自身を流れる電流を検出電流Ｉｘとしてその値を変化させる。すなわち、検出装置５１による消費電流Ｉは、起動電流Ｉｓと検出電流Ｉｘとの和となる（Ｉ＝Ｉｓ＋Ｉｘ）。
【０００５】
よって、例えば図４に示すように、検出装置５１の接地端子Ｖｓｓと電力供給源５０の陰極側との間に低抵抗値の抵抗Ｒを接続するとともに、その抵抗Ｒの両端に測定部５４を接続して該測定部５４によって該抵抗Ｒの両端電圧を測定することにより、検出装置５１の消費電流値Ｉを間接的に求めることが可能となる。それゆえ、該消費電流値Ｉに基づいて検出装置５１による検出状態を認識可能となる。具体的には、例えば検出回路部５２が、検出状態において検出電流Ｉｘの値を大きくし、非検出状態において検出電流Ｉｘの値を小さくする場合等、検出状態と非検出状態とで二値的に検出電流Ｉｘの値を変化させる場合、図５に示すように、Ｈレベルとなる消費電流Ｉが検出状態、Ｌレベルとなる消費電流Ｉが非検出状態となる。したがって、測定部５４は、こうした検出装置５１の消費電流ＩがＨレベルに相当するかＬレベルに相当するかを測定することにより、該検出装置５１による検出有無が認識可能となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、このように構成された検出装置５１では、装置全体に電力を供給する電力供給源５０の電圧に変動が生じると、その電圧変動によって検出装置５１を流れる電流量（消費電流Ｉ）にも変動が生じてしまう。詳しくは、電力供給源５０の電圧に変動が生じると、定電流供給回路部５３から検出回路部５２に対しては定電流が供給されるため検出電流Ｉｘに変動は生じないものの、該定電流供給回路部５３を流れる起動電流Ｉｓに変動が生じてしまう。
【０００７】
前述したように消費電流値Ｉは定電流供給回路部５３の起動電流Ｉｓと検出電流Ｉｘとの和であることから、起動電流Ｉｓに変動が生じると消費電流Ｉの値も変動してしまう。なお、図６に、電力供給源５０の電圧に対する検出装置５１の消費電流Ｉの変動傾向の一例を示す。よって、電流出力式検出装置の場合、こうした電源電圧の変動に起因する消費電流量の変動により、測定部５４は、検出装置５１による検出結果を誤判定してしまうおそれがある。
【０００８】
従来、こうした誤判定を抑止するためには、ＨレベルかＬレベルかを判定するための判定閾値に電流変動分のマージンを大きく設定する必要がある。すなわち、図５に示すように、Ｈレベルの判定閾値Ｈｔｈの幅と、Ｌレベルの判定閾値Ｌｔｈの幅を広く設定することによって消費電流量の変動に対応するとともに、ＨレベルとＬレベルとを区別するための差分Ｄを広く設定する必要がある。しかしながら、このようにすると、検出装置５１の消費電流Ｉを増やす必要があるため、該検出装置５１による消費電力量が増大してしまい、省電力化の観点からは好ましくない。その反面、該マージン（判定閾値Ｈｔｈ，Ｌｔｈ及び差分Ｄ）を小さく設定すると、結果として検出精度が低下してしまう。特に、検出結果に応じて検出電流を微小に変化させる素子によって検出回路部５２が構成されている場合には、その影響が大きい。
【０００９】
本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、消費電力量の増大化を抑制しつつ、電源電圧に変動が生じても検出精度の低下を抑制することができる電流出力式検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、検出結果に応じて自身を流れる電流量を変化させる電流出力式検出装置であって、検出回路部と、その検出回路部を起動する起動機能部とを備え、該起動機能部は、該検出回路部に対して定電流となる電力を供給する電力供給回路部と、自身に流れる起動電流を安定化する電流安定回路部とを備えることを要旨とする。
【００１１】
上記構成によると、起動機能部に流れる起動電流が電流安定回路部によって安定化される。このため、検出装置に電力を供給する電力供給源に電圧変動が生じても、検出装置全体を流れる電流（消費電流）に変動が生じにくくなる。よって、該電圧変動に起因する検出装置の消費電流のバラツキが抑制され、高い精度で検出結果を得ることが可能となる。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の電流出力式検出装置において、前記電力供給回路部は、前記検出回路部に対して定電流を供給する定電流源であることを要旨とする。
【００１３】
上記構成によると、電力供給回路部を定電流源とすることにより、検出回路部には常に安定した電流が供給される。このため、温度要因などによって検出回路部の内部インピーダンスに変動が生じたとしても、該検出回路部による検出電流に変動が生じにくくなる。よって、こうした場合においても高い精度で検出結果を得ることが可能となる。
【００１４】
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の電流出力式検出装置において、前記電力供給回路部は、前記電流安定回路部に対しても定電流を供給する機能を有することを要旨とする。
【００１５】
上記構成によると、電流安定回路部は、電力供給回路部から定電流が供給されることにより、簡単な構成で起動部を流れる電流量を安定化することが可能となる。すなわち、電流安定回路部は、定電流が供給されない場合、起動機能部を流れる起動電流を安定化するためには自身に定電流回路を有している必要がある。しかしながら、電力供給回路部から定電流が供給されることにより、該定電流回路を電流安定回路部に設ける必要がなくなり、電流安定回路部の構成を簡素化することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上詳述したように、本発明によれば、消費電力量の増大化を抑制しつつ、電源電圧に変動が生じても検出精度の低下を抑制することができる電流出力式検出装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図３に基づき詳細に説明する。
図１（ａ），（ｂ）に示すように、電流出力式検出装置（以下、単に「検出装置」という）１は、ワンチップＩＣによって構成され、電源端子Ｖｃｃと接地端子Ｖｓｓとを備えている。電源端子Ｖｃｃには該検出装置１に対して電力を供給する電力供給源２の陽極側が接続され、接地端子Ｖｓｓには測定用抵抗Ｒを介して電力供給源２の陰極側が接続されている。また、測定用抵抗Ｒの両端には測定部３が並列接続されている。このため、測定部３は、測定用抵抗Ｒの両端電圧を測定することにより、検出装置１の消費電流を間接的に測定可能となる。
【００１８】
図１（ａ）に示すように、検出装置１は、磁気検出素子等によって構成された検出回路部４と、その検出回路部４を起動する起動機能部５とを備えている。
本実施形態において起動機能部５は、定電流（電流Ｉｎ）となる電力を検出回路部４に供給する定電流源として機能するとともに、検出回路部４は、起動機能部５から供給される電力により起動し、検出対象の検出結果を検出電流Ｉｘとして出力する。すなわち、検出回路部４は、出力電流量を変化させることにより、検出結果を出力するようになっている。また、起動機能部５には起動電流Ｉｓが流れるため、検出装置１の消費電流Ｉは、起動電流Ｉｓと検出電流Ｉｘの総和となる。よって、測定部３は、この消費電流Ｉを間接的に検出することにより、検出装置１による検出結果を認識可能となる。
【００１９】
図１（ｂ）に示すように、起動機能部５は、起動回路部１１、電力供給回路部１２及び電流安定回路部１３に大別される３つの回路部を有している。
起動回路部１１は、電力供給回路部１２、電流安定回路部１３及び検出回路部４を起動する機能を有し、一端が電源端子Ｖｃｃに接続された第１抵抗Ｒ１と、該第１抵抗Ｒ１の他端がコレクタに接続されるとともに、エミッタが接地端子Ｖｓｓに接続されたＮＰＮ型の第１トランジスタＴｒ１とによって構成されている。
【００２０】
電力供給回路部１２は、電流安定回路部１３及び検出回路部１４に対して定電流となる電力を供給する機能を有し、ＮＰＮ型の第２トランジスタＴｒ２と、ＰＮＰ型の第３トランジスタＴｒ３と、第２抵抗Ｒ２とによって構成されている。詳しくは、第２トランジスタＴｒ２のベースが第１トランジスタＴｒ１のコレクタに接続されるとともに、コレクタが第３トランジスタＴｒ３のコレクタ及びベースに接続され、エミッタが第２抵抗Ｒ２を介して接地端子Ｖｓｓに接続されている。また、第３トランジスタＴｒ３のエミッタは電源端子Ｖｃｃに接続されている。
【００２１】
電流安定回路部１３は、電力供給源２の電圧変動時においても起動機能部５全体に流れる電流量を安定化する機能を有し、前記第３トランジスタＴｒ３と同特性を有する第４トランジスタＴｒ４及び第５トランジスタＴｒ５と、前記第１トランジスタＴｒ１と同特性を有する第６〜第８トランジスタＴｒ８とによって構成されている。
【００２２】
詳しくは、第４トランジスタＴｒ４及び第５トランジスタＴｒ５は、ベースが第３トランジスタＴｒ３のベースにそれぞれ接続され、エミッタが電源端子Ｖｃｃにそれぞれ接続されている。また、第４トランジスタＴｒ４のコレクタは、第６トランジスタＴｒ６及び第７トランジスタＴｒ７のコレクタと、第７トランジスタＴｒ７及び第８トランジスタＴｒ８のベースとに接続されている。そして、第５トランジスタＴｒ５のコレクタは、検出回路部４の高電位側端子に接続され、該検出回路部４の低電位側端子は接地端子Ｖｓｓに接続されている。すなわち、第３トランジスタＴｒ３、第４トランジスタＴｒ４及び第５トランジスタＴｒ５によってカレントミラー回路が構成されている。このため、第４及び第５トランジスタＴｒ４，Ｔｒ５の出力電流は、第３トランジスタＴｒ３の出力電流、すなわち電力供給回路部１２を流れる電流Ｉｎと等しくなる。つまり、第４及び第５トランジスタＴｒ４，Ｔｒ５の出力電流は電流Ｉｎとなる。
【００２３】
また、該第６〜第８トランジスタＴｒ６Ｔｒ８のエミッタは接地端子Ｖｓｓにそれぞれ接続されるとともに、第８トランジスタＴｒ８のコレクタは電源端子Ｖｃｃに接続されている。すなわち、第１トランジスタＴｒ１及び第６トランジスタＴｒ６によってカレントミラー回路が構成されるとともに、第７トランジスタＴｒ７及び第８トランジスタＴｒ８によってカレントミラー回路が構成されている。このため、第１トランジスタＴｒ１の出力電流、すなわち起動回路部１１を流れる電流ｉ１と、第６トランジスタＴｒ６の出力電流ｉ２とが等しくなる。また、第７トランジスタＴｒ７の出力電流ｉ３と、第８トランジスタＴｒ８の出力電流ｉ４とが等しくなる。
【００２４】
次に、このように構成された検出装置１の動作について説明する。
こうした検出装置１では、まず第２トランジスタＴｒ２がＯＮ状態となり、電力供給回路部１２に定電流Ｉｎが流れる。そして、これに伴って他の全てのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ３〜Ｔｒ８がＯＮ状態となる。第１トランジスタＴｒ１と第６トランジスタＴｒ６とはカレントミラー回路となっているため、該第６トランジスタＴｒ６の出力電流ｉ２は、第１トランジスタＴｒ１の出力電流ｉ１と等しくなる。
【００２５】
一方、第３トランジスタＴｒ３と第４トランジスタＴｒ４及び第５トランジスタＴｒ５とはカレントミラー回路となっているため、第４及び第５トランジスタＴｒ４，Ｔｒ５の出力電流は、第３トランジスタＴｒ３の出力電流、すなわち電力供給回路部１２を流れる電流Ｉｎと等しくなる。よって、検出回路部４には定電流Ｉｎとなる電力が供給されることとなる。
【００２６】
また、第７トランジスタＴｒ７と第８トランジスタＴｒ８とはカレントミラー回路となっているため、第７トランジスタＴｒ７の出力電流ｉ３と第８トランジスタＴｒ８の出力電流ｉ４とは等しくなる。
【００２７】
ここで、第６〜第８トランジスタＴｒ６〜Ｔｒ８に供給される電流、すなわち第４トランジスタＴｒ４の出力電流Ｉｎは定電流であることから、以下の関係が成り立つ。
「ｉ２＝ｉ１、ｉ３＝Ｉｎ−ｉ２、ｉ４＝ｉ３」
よって、
「ｉ１＋ｉ２＋ｉ３＋ｉ４
＝ｉ１＋（ｉ１）＋（Ｉｎ−ｉ１）＋（Ｉｎ−ｉ１）
＝２Ｉｎ」
となる。
【００２８】
したがって、起動機能部５の起動電流Ｉｓは「ｉ１＋ｉ２＋ｉ３＋ｉ４＋Ｉｎ」であることから、起動電流Ｉｓ＝３Ｉｎとなる。
前述したように、電流Ｉｎは定電流であることから、起動電流Ｉｓは常に一定の値となる。よって、たとえ電力供給源２の電圧が変動したとしても、起動電流Ｉｓに変動は生じにくい。また、検出回路部４に対しても定電流Ｉｎとなる電力が起動機能部５から供給されるため、該電力供給源２の電圧変動に起因した検出電流Ｉｘの変動も生じにくい。
【００２９】
なお、電力供給源２の電圧変動に起因する本実施形態の検出装置１の消費電流Ｉの変動傾向と、前述した従来の検出装置５１の消費電流Ｉの変動傾向とを、図２のグラフに示す。同図から明らかなように、本実施形態の検出装置１では、同図に２点鎖線で示す従来の検出装置に比べて、消費電流Ｉが電力供給源２の電圧変動に起因して変動しにくいことが判る。
【００３０】
ところで、例えば図３に示すように、例えば検出回路部４が、検出状態において検出電流Ｉｘの値を大きくし、非検出状態において検出電流Ｉｘの値を小さくする場合等、検出状態と非検出状態とで二値的に検出電流Ｉｘの値を変化させる場合、Ｈレベルとなる消費電流Ｉが検出状態、Ｌレベルとなる消費電流Ｉが非検出状態となる。したがって、測定部３は、こうした検出装置１の消費電流ＩがＨレベルに相当するかＬレベルに相当するかを測定することにより、該検出装置１による検出有無が認識可能となる。
【００３１】
ここで、電力供給源２に電圧辺同時においても起動機能部５の起動電流Ｉｓは常にほぼ一定となることから、ＨレベルかＬレベルかを判定するための判定閾値（同図に示す判定閾値Ｈｔｈ，Ｌｔｈ）に電流変動分のマージンを大きく設定する必要がない。すなわち、Ｈレベルの判定閾値Ｈｔｈの幅と、Ｌレベルの判定閾値Ｌｔｈの幅を、従来に比べて狭く設定しても、測定部３は誤判定を生じることがない。また、ＨレベルとＬレベルとを区別するための差分Ｄも狭く設定することができる。よって、各判定閾値Ｈｔｈ，Ｌｔｈの値自体を小さく設定することが可能となり、検出装置１による消費電力量を低減可能となる。しかも、検出結果に応じて検出電流を微小に変化させる素子によって検出回路部４を構成した場合おいても、測定部３は、高い精度で該検出結果を認識可能となる。
【００３２】
なお、本実施形態において起動電流Ｉｓは、Ｈレベル検出時における検出電流Ｉｘよりも低い値となるように設定されている。
したがって、本実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
【００３３】
（１）起動機能部５に流れる電流量、すなわち起動電流Ｉｓが電流安定回路部１３によって安定化される。このため、電力供給源２に電圧変動が生じても、検出装置１全体を流れる電流量、すなわち消費電流Ｉに変動が生じにくくなる。よって、該消費電流Ｉの変動は、検出回路部４による検出結果のみが要因となる。したがって、該電圧変動に起因する検出装置１の消費電流Ｉのバラツキを抑制することができ、測定部３は高い精度で検出結果を得ることができる。つまり、検出装置１の消費電力量の増大化を抑制しつつ、電力供給源２の電圧に変動が生じても該検出装置１の検出精度の低下を抑制することができる。
【００３４】
（２）電力供給回路部１２は、検出回路部４に対して定電流を供給する定電流源として機能するため、検出回路部４には常に安定した電流Ｉｎが供給される。よって、温度要因などによって検出回路部４の内部インピーダンスに変動が生じたとしても、該検出回路部４による検出電流に変動が生じにくくなる。したがって、こうした場合においても高い精度で検出結果を得ることができる。
【００３５】
（３）電力供給回路部１２は、電流安定回路部１３に対しても定電流（電流Ｉｎ）を供給する機能を有しているため、簡単な構成で起動機能部５の起動電流Ｉｓを安定化することができる。すなわち、定電流Ｉｎが供給されない場合、電流安定回路部１３は、起動電流Ｉｓを安定化するために自身に定電流回路を有している必要がある。しかしながら、電力供給回路部１２から定電流Ｉｎが供給されることにより、該定電流回路を電流安定回路部１３に設ける必要がなくなり、電流安定回路部１３の構成を簡素化することができる。
【００３６】
（４）電力供給源２の電圧変動に起因する検出装置１の消費電流Ｉのバラツキが抑制されることにより、測定部３によって検出装置１の消費電流Ｉを認識させる際に、該消費電流Ｉのバラツキを考慮した判定閾値（例えば前記判定閾値Ｈｔｈ，Ｌｔｈ）を該測定部３に設定する必要がない。このため、測定部３は、検出装置１の検出結果を高精度に検出可能となる。
【００３７】
なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
・  前記実施形態では、検出装置１の一例として、検出回路部４が検出結果として検出状態と非検出状態とを示す二値的な検出電流を出力する例を示したが、該検出回路部４は、検出状態を多値的に出力するようになっていたり、リニアな検出電流を出力するようになっていたりしてもよい。
【００３８】
・  前記実施形態において電力供給回路部１２は、検出回路部４と電流安定回路部１３とに対して定電流を供給するようになっている。しかし、検出回路部４に対して定電流を供給する電力供給回路部と、電流安定回路部１３に対して定電流を供給する電力供給回路部とを個別に設けてもよい。
【００３９】
なお、このように変更した場合、検出回路部４に対する電力供給回路部は、定電流を供給するものに限らず、定電圧を供給する構成をなすものであってもよい。
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
【００４０】
（１）  電流出力式検出装置において、前記起動回路部によって消費される起動電流は、前記検出回路部によって検出される検出電流よりも低い電流量となるように設定されていること。
【００４１】
（２）  電流出力式検出装置において、前記起動機能部は、カレントミラー回路を用いて構成されていること。
（３）  電流出力式検出装置において、前記検出回路部は、検出結果として、検出状態と非検出状態とを示す二値的な検出電流を出力すること。この（３）に記載の技術的思想によれば、検出状態における消費電流値と非検出状態における消費電流値との差を小さく設定することができるため、検出装置の電力消費量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】（ａ）は本発明の一実施形態の検出装置の概略構成を示すブロック図、（ｂ）は同検出装置の構成を示す回路図。
【図２】電力供給源の電圧変動に対する同実施形態の検出装置の消費電流の変動傾向を従来と比較して示すグラフ。
【図３】同実施形態の検出装置に対する測定閾値の一例を従来と比較して示すグラフ。
【図４】従来の検出装置の概略構成を示すブロック図。
【図５】電力供給源の電圧変動に対する従来の検出装置の消費電流の変動傾向を示すグラフ。
【図６】同実施形態の検出装置に対する測定閾値の一例を示すグラフ。
【符号の説明】
【００４３】
１…電流出力式検出装置（検出装置）、２…電力供給源、３…測定部、４…検出回路部、５…起動機能部、１１…起動回路部、１２…電力供給回路部、１３…電流安定回路部、Ｉｎ…定電流、Ｉｓ…起動電流。
【図１】
0004806563.tif 000002
【図２】
0004806563.tif 000003
【図３】
0004806563.tif 000004
【図４】
0004806563.tif 000005
【図５】
0004806563.tif 000006
【図６】
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