(57)【要約】【課題】検出精度の向上を可能にしたセンサ装置を提供すること。【解決手段】ＡＭＰ回路３には、内部定電圧として、ＳＩＮ出力及びＣＯＳ出力の理想の中心電圧に等しい２．５ボルトが入力される。ＡＭＰ回路３に内部定電圧が入力されると、その内部定電圧にＡＭＰ回路３のオフセット電圧の加わった実際の中心電圧がＡＭＰ回路３から出力される。角度演算回路５は、実際の中心電圧のデータをＡ／Ｄ変換回路４から取得し、当該実際の中心電圧から内部定電圧を減じることで得られる電圧をＡＭＰ回路３のオフセット電圧として特定する。角度演算回路５は、オフセット電圧の変動を補正可能な算出式を用いて角度を算出し、その角度の検出値を出力する。【選択図】図１
2017058135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサの出力をアンプで増幅し、増幅後の出力を電気的に処理して検出値を出力するセンサ装置において、
前記アンプに定電圧を入力することに伴い当該アンプから出力される電圧を基準電圧とし、その基準電圧のデータを取得するデータ取得手段を備える
ことを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
前記データ取得手段は、取得した前記基準電圧のデータを一時的に記憶保持する
請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項３】
前記データ取得手段は、前記センサの出力を前記アンプで増幅する毎に、前記基準電圧のデータを取得する
請求項１又は２に記載のセンサ装置。
【請求項４】
前記データ取得手段によって取得された前記基準電圧のデータを参照して、当該基準電圧から前記定電圧を減じることで得られる電圧を前記アンプのオフセット電圧として特定するオフセット電圧特定手段を備える
請求項１〜３のいずれか一項に記載のセンサ装置。
【請求項５】
前記オフセット電圧特定手段によって特定された前記オフセット電圧の変動を補正可能な算出式を用いて前記増幅後の出力から前記検出値を算出する演算手段を備える
請求項４に記載のセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサの出力をアンプで増幅し、増幅後の出力を電気的に処理して検出値を出力するセンサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＭＲ（magnetoresistance ）センサの出力から角度を算出するセンサ装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
図３に示すように、従来のセンサ装置５１は、ＭＲセンサ５２のＳＩＮ出力をＡＭＰ回路５３で増幅して増幅後のＳＩＮ出力を得るとともに、ＭＲセンサ５２のＣＯＳ出力をＡＭＰ回路５３で増幅して増幅後のＣＯＳ出力を得る。増幅後のＳＩＮ出力は、「１．５（振幅）×ＳＩＮ２θ＋２．５（中心電圧）」で表され、増幅後のＣＯＳ出力は、「１．５（振幅）×ＣＯＳ２θ＋２．５（中心電圧）」で表される。
【０００３】
そして、増幅後のＳＩＮ出力をＡ／Ｄ変換回路５４にてデジタル変換するとともに、増幅後のＣＯＳ出力をＡ／Ｄ変換回路５４にてデジタル変換し、各デジタル変換後のデータを用いて角度演算回路５５で角度を算出する。このとき、角度演算回路５５は、「（増幅後のＳＩＮ出力−２．５［中心電圧］）／ＳＩＮ振幅値」／「（増幅後のＣＯＳ出力−２．５［中心電圧］）／ＣＯＳ振幅値」で表される算出式を用いて演算解を求め、その演算解から角度テーブルを参照して角度を算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１９１１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図４に示すように、温度或いは経年により中心電圧が変動すると、演算解から算出する角度に誤差が発生して検出精度が低下する。その原因はＡＭＰ回路５３のオフセット電圧の変動であり、これをαとすると、角度演算回路５５は、「（増幅後のＳＩＮ出力＋α−２．５［中心電圧］）／ＳＩＮ振幅値」／「（増幅後のＣＯＳ出力＋α−２．５［中心電圧］）／ＣＯＳ振幅値」にて「演算解＋誤差」を求めることになる。そして、この「演算解＋誤差」から角度テーブルを参照して「角度＋誤差」を算出してしまう。
【０００６】
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、その目的は、検出精度の向上を可能にしたセンサ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するセンサ装置は、センサの出力をアンプで増幅し、増幅後の出力を電気的に処理して検出値を出力するセンサ装置において、前記アンプに定電圧を入力することに伴い当該アンプから出力される電圧を基準電圧とし、その基準電圧のデータを取得するデータ取得手段を備えることをその要旨としている。
【０００８】
この構成によれば、アンプに定電圧を入力すると、その定電圧にアンプのオフセット電圧の加わった基準電圧がアンプから出力される。基準電圧のデータからアンプのオフセット電圧を特定できるため、増幅後の出力を電気的に処理する際、オフセット電圧の変動を補正した上で、検出値を出力できることになる。したがって、検出精度を向上することができる。
【０００９】
上記センサ装置について、前記データ取得手段は、取得した前記基準電圧のデータを一時的に記憶保持することとしてもよい。
この構成によれば、一時保持したデータを使用して検出値を求めることができる。
【００１０】
上記センサ装置について、前記データ取得手段は、前記センサの出力を前記アンプで増幅する毎に、前記基準電圧のデータを取得することとしてもよい。
この構成によれば、検出の度に高精度化を達成できる。
【００１１】
上記センサ装置について、前記データ取得手段によって取得された前記基準電圧のデータを参照して、当該基準電圧から前記定電圧を減じることで得られる電圧を前記アンプのオフセット電圧として特定するオフセット電圧特定手段を備えることとしてもよい。
【００１２】
この構成によれば、アンプのオフセット電圧の変動を補正することができる。
上記センサ装置について、前記オフセット電圧特定手段によって特定された前記オフセット電圧の変動を補正可能な算出式を用いて前記増幅後の出力から前記検出値を算出する演算手段を備えることとしてもよい。
【００１３】
この構成によれば、温度或いは経年による変動の影響をなくすことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、検出精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】回転角センサＩＣの角度算出機能を示す原理図。
【図２】角度演算の算出式と、その算出式を用いることによる効果を表すグラフ。
【図３】従来の角度算出機能を示す原理図。
【図４】中心電圧の温度或いは経年による変動を示すグラフと、その変動が角度の誤差として現れることを示す算出式。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、センサ装置の一実施の形態について説明する。本例のセンサ装置は、ステアリングの回転操作角度を磁気的に検出する回転角センサＩＣ（integrated circuit）である。
図１に示すように、センサ装置１は、ＭＲセンサ２のＳＩＮ出力をＡＭＰ回路３で増幅して増幅後のＳＩＮ出力を得るとともに、ＭＲセンサ２のＣＯＳ出力をＡＭＰ回路３で増幅して増幅後のＣＯＳ出力を得る。本例のＡＭＰ回路３には、内部定電圧として、ＳＩＮ出力及びＣＯＳ出力の理想の中心電圧に等しい２．５ボルトが入力される。ＡＭＰ回路３に内部定電圧が入力されると、その内部定電圧にＡＭＰ回路３のオフセット電圧の加わった実際の中心電圧（基準電圧に相当）がＡＭＰ回路３から出力される。尚、ＡＭＰ回路３に対する入力は、一例として、内部定電圧、ＭＲセンサ２のＣＯＳ出力、ＭＲセンサ２のＳＩＮ出力の順に切り替えられる。
【００１７】
そして、ＡＭＰ回路３からの各出力をＡ／Ｄ変換回路４にてデジタル変換し、各デジタル変換後のデータを用いて角度演算回路５で角度を算出する。角度演算回路５は、実際の中心電圧のデータを取得すると、そのデータを一時的に記憶保持し、この一時保持した実際の中心電圧のデータを参照して、当該実際の中心電圧から内部定電圧を減じることで得られる電圧をＡＭＰ回路３のオフセット電圧として特定する。ＡＭＰ回路３のオフセット電圧をαとすると、実際の中心電圧は、「２．５ボルト＋α」で表される。角度演算回路５は、特定したＡＭＰ回路３のオフセット電圧の変動を補正可能な算出式を用いて角度を算出し、その角度の検出値を出力する。尚、角度演算回路５は、角度算出毎にＡＭＰ回路３のオフセット電圧を特定する。角度演算回路５は、「データ取得手段」及び「オフセット電圧特定手段」及び「演算手段」に相当する。
【００１８】
次に、センサ装置１の作用について説明する。
図２に示すように、角度演算回路５は、「（増幅後のＳＩＮ出力＋α−（２．５＋α）［実際の中心電圧］）／ＳＩＮ振幅値」／「（増幅後のＣＯＳ出力＋α−（２．５＋α）［実際の中心電圧］）／ＣＯＳ振幅値」で表される算出式を用いて演算解を求め、その演算解から角度テーブルを参照して角度を算出する。この算出式によると、分子と分母の双方からαが除去されることで、ＡＭＰ回路３のオフセット電圧の変動が補正される。これにより、誤差を含まない演算解が求まることになり、この演算解から誤差を含まない角度を算出できるようになる。
【００１９】
そして、この効果をグラフで表すと、温度或いは経年により実際の中心電圧が変動したとしても、中心電圧は演算上では常に一定（理想の中心電圧に等しい２．５ボルト）で角度誤差とはならないことになる。
【００２０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）ＡＭＰ回路３に内部定電圧（理想の中心電圧に等しい２．５ボルト）を入力すると、その内部定電圧にＡＭＰ回路３のオフセット電圧の加わった実際の中心電圧がＡＭＰ回路３から出力される。実際の中心電圧のデータからＡＭＰ回路３のオフセット電圧を特定できるため、増幅後のＳＩＮ出力及びＣＯＳ出力を電気的に処理する際、オフセット電圧の変動を補正した上で、角度の検出値を出力できることになる。したがって、検出精度を向上することができる。
【００２１】
（２）角度演算回路５は、Ａ／Ｄ変換回路４から取得した実際の中心電圧のデータを一時的に記憶保持する。この構成によれば、一時保持したデータを使用して角度の検出値を求めることができる。
【００２２】
（３）角度演算回路５は、ＭＲセンサ２のＳＩＮ出力及びＣＯＳ出力をＡＭＰ回路３で増幅する毎に、実際の中心電圧のデータを取得する。この構成によれば、検出の度に高精度化を達成できる。
【００２３】
（４）角度演算回路５は、実際の中心電圧のデータを参照して、当該実際の中心電圧から内部定電圧（理想の中心電圧に等しい２．５ボルト）を減じることで得られる電圧をＡＭＰ回路３のオフセット電圧として特定する。この構成によれば、ＡＭＰ回路３のオフセット電圧の変動を補正することができる。
【００２４】
（５）角度演算回路５は、ＡＭＰ回路３のオフセット電圧の変動を補正可能な算出式を用いて増幅後のＳＩＮ出力及びＣＯＳ出力から角度を算出する。この構成によれば、温度或いは経年による変動の影響をなくすことができる。
【００２５】
尚、上記実施の形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ＭＲセンサは磁気センサの一例である。他の磁気センサの出力をＡＭＰ回路３等のアンプで増幅するセンサ装置に具体化してもよい。
【００２６】
・磁気センサの出力をアンプで増幅するセンサ装置に限らず、光学センサの出力をアンプで増幅するセンサ装置に具体化してもよい。
・検出対象となる回転体はステアリングに限定されない。
【００２７】
・本例において、アンプによる増幅後の出力を電気的に処理することには、アナログ信号をＡ／Ｄ変換回路４によってデジタル信号に変換することの他、角度演算回路５によって角度を算出することが含まれる。もっとも、角度を算出するにあたり、ＡＭＰ回路３のオフセット電圧の変動を補正することも電気的な処理に含まれる。
【００２８】
・回転角センサＩＣは、ＡＭＰ回路３及びＡ／Ｄ変換回路４及び角度演算回路５の他、ＭＲセンサ２を含んでもよいし、ＭＲセンサ２だけが別体で増幅から角度算出までの電気的処理に特化したＩＣであってもよい。
【符号の説明】
【００２９】
１…センサ装置、２…ＭＲセンサ（センサ）、３…ＡＭＰ回路（アンプ）、４…Ａ／Ｄ変換回路、５…角度演算回路（データ取得手段、オフセット電圧特定手段、演算手段）。
【図１】
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【図２】
2017058135.tif 000004
【図３】
2017058135.tif 000005
【図４】
2017058135.tif 000006