位置檢測器的製作方法

2023-05-31 09:09:26 2

專利名稱：位置檢測器的製作方法
技術領域：
本發明涉及檢測一個檢測對象位置的位置檢測器。
背景技術：
目前，車輛包括各種用以改善行駛穩定性的系統，諸如車輛穩定性控制系 統和/或電子控制懸掛系統。此類系統執行控制，用以穩定基於方向盤操縱角度 的車輛操作。對於這一方面，在車輛轉向杆內結合有轉動角檢測器，以檢測方 向盤的轉動角。此種轉動角檢測器可以是檢測轉向角絕對值的絕對角度檢測類型。
日本專利申請公開號2004-309222描述了本領域已知的絕對角度檢測類型 轉動角檢測器的結構。該轉動角檢測器包括與轉向杆一起旋轉的主驅動齒輪， 以及與主驅動齒輪嚙合的第一從動齒輪和第二從動齒輪。各從動齒輪包括與從 動齒輪一起旋轉的磁體。兩從動齒輪具有不同的齒數，從而驅動齒輪的轉動使 從動齒輪旋轉到不同的轉動角。轉動角檢測器的控制單元檢測第一從動齒輪和 第二從動齒輪的轉動角，第一從動齒輪和第二從動齒輪帶有圖l所示的磁性傳 感器MRE，該磁性傳感器MRE設置在各從動齒輪上，以基於所測得的轉動角 獲得主驅動齒輪的轉動角的絕對值。
更具體地，如圖2A所示，只要主驅動齒輪(方向盤)轉動預定角度，各 磁性傳感器MRE生成具有正弦波的第一模擬信號A和具有餘弦波的第二模擬 信號B。控制單元基於磁性傳感器MRE提供的第一模擬信號A和第二模擬信 號B的組合來確定主驅動齒輪(方向盤)的轉動角e。因此，即使在電源關閉 期間旋轉方向盤並改變到新的轉動角之後，再將電源開啟，該控制單元也可立 即確定新的轉動角。
在如圖1所示的磁性傳感器MRE中，當將相鄰端子短路，輸出信號(電 壓值)以非正常方式變化。這致使基於兩磁性傳感器MRE輸出信號的計算生 成錯誤的轉動角。如果在電源啟動時發生此類異常，控制單元會以下列方式檢 測到異常。控制單元計算方向盤的前一轉動角和方向盤目前的轉動角之間的差。當該差值大於預定的閾值時，控制單元判斷磁性傳感器MRE產生了異常
情況。這讓磁性傳感器MRE的異常得以在電源啟動時被發現。
然而，可能在電源關閉的時候發生異常。在上述的異常檢測中，比較是基
於電源被啟動時所測得的方向盤轉動角而進行的。因此，如果電源啟動時所測
得的轉動角已經是異常的，則很難發現磁性傳感器MRE的異常。
該申請人因此已採用一種用於實施半徑檢査的異常檢測裝置來檢測電源
關閉期間發生的異常。該異常檢測裝置基於從磁性傳感器MRE輸出的第一模
擬信號A和第二模擬信號B的電壓值來計算半徑值，以檢查半徑值(即，日本
專利申請公開號2007-298291)。
更具體地，在半徑檢查中，控制單元首先基於第一模擬信號A的電壓值和
第二模擬信號B的電壓值計算轉動角。該控制單元還利用下列公式計算半徑值
r0
"=^(第一模擬信號電壓值)2+(第二模擬信號電壓值)2
當半徑值r變得大於或等於上限CH，或小於等於下限CL時，判定磁性傳 感器MRE為異常。上限CH和下限CL根據磁性傳感器MRE的特性進行設置。 參看圖2A，如果磁性傳感器MRE都正常工作，各磁性傳感器MRE輸出的第 一模擬信號A和第二模擬信號B具有相同的波幅以及45。的相位差。因此， 如果半徑值r通過在正常狀態下獲得一個單周期(對應於旋轉180° )的模擬 信號A和B來計算，半徑值r的路徑形成基本理想的圓，如圖3所示。對於形 成基本理想圓的半徑值r的路徑，上限CH設置為該圓外的值，而下限CL設 置為沿該圓內部的同心圓上的值。因而，當半徑值r的路徑在上限CH和下限 CL之間時，磁性傳感器MRE判定為正常工作。
參看圖2B，與圖2A所示的正常模擬信號A和B相比，由異常磁性傳感 器MRE輸出的第一模擬信號Ae和第二模擬信號Be具有較小的波幅以及偏移 的相位。因此，由控制單元基於第一模擬信號Ae和第二模擬信號Be (為異常 信號)計算出的方向盤轉動角包括相對於實際轉向角的誤差。在此情況下，異 常狀態下的一個單周期的模擬信號Ae和Be半徑值rl的路徑如圖3所示變成 大致的橢圓形，並包括值小於上限CH的部分。例如，當電源啟動並檢測方向 盤轉動角時，從磁性傳感器MRE的模擬信號Ae和Be獲得對應於大致橢圓形 的路徑上的位置P1的半徑值rl。在此情況下，控制單元判定磁性傳感器MRE 是正常的，即使它們處於異常。如果方向盤其後以預定方向旋轉，並且半徑值 rl以箭頭Y所示方向變化，半徑值rl隨著方向盤的旋轉而逐漸變小。控制單 元只有在到達半徑rl小於或等於下限CL的橢圓形路徑上位置P2之後，才判 定磁性傳感器MRE為異常。
這樣，在電源關閉期間磁性傳感器MRE發生的異常無法被檢測到，除非在電源啟動後方向盤被轉動了預定角度。換句話說，有誤差的轉動角被作為正 常值輸出到車輛系統，直到磁性傳感器MRE的異常被檢測到。這影響了車輛 系統的穩定性。這一問題不僅限於檢測對象(諸如方向盤)的旋轉位移的檢測，
而且在對帶有磁性傳感器MRE的檢測對象的位移進行檢測時，例如對直線移 動的檢測對象的位移進行檢測時，也會以同樣的方式出現。

發明內容
本發明提供一種檢測所檢測對象位移的位置檢測器，其可以在電源啟動時 即刻對發生在檢測器中的異常進行檢測。
本發明的一個方面是一種位置檢測器，用於對檢測對象的運動進行檢測。 所述位置檢測器包括與所述檢測對象的運動一起運動的磁體。磁性傳感器對根 據磁體運動而變化的磁通量進行檢測，並包括兩個輸出端子，所述輸出端子分 別根據檢測到的所述磁通量的方向輸出第一檢測信號和第二檢測信號。所述第 一檢測信號和所述第二檢測信號具有不同的相位。信號處理電路包括兩個接受 所述第一和第二檢測信號的輸入端子，並差分地放大所述第一和第二檢測信號 以生成模擬信號。控制單元基於所述模擬信號計算出所述磁體的運動，將其作 為所述檢測對象運動。異常檢測電路設置在所述磁性傳感器的所述兩個輸出端 子以及所述信號處理電路的所述兩個輸入端子之間，以檢測所述磁性傳感器和 所述信號處理電路中的異常。所述異常檢測電路包括第一切換元件，所述第一 切換元件基於所述控制單元提供的控制信號，將所述磁性傳感器的所述兩輸出 端子中的至少任意一個接地。所述控制單元基於在所述第一切換元件啟動的狀 態下，從信號處理電路輸出的模擬信號的電壓電平來判定所述磁性傳感器和所 述信號處理電路中是否存在異常。
本發明的另一方面是一種位置檢測器，用於對檢測對象的運動進行檢測。 所述位置檢測器包括與所述檢測對象的運動一起運動的磁體。磁性傳感器對根 據磁體運動而變化的磁通量進行檢測。所述磁性傳感器包括第一感測電路和第 二感測電路，所述第一感測電路包括第一輸出端子，所述第一和第二輸出端子 根據檢測到的所述磁通量的方向輸出具有不同相位的第一檢測信號和第二檢 測信號。第二感測電路包括第三輸出端子和第四輸出端子，所述第三和第四輸 出端子根據檢測到的所述磁通量的方向輸出具有不同相位的第三檢測信號和 第四檢測信號。第一信號處理電路差分地放大所述第一和第二檢測信號以生成 第一模擬信號。第二信號處理電路差分地放大所述第三和第四檢測信號以生成 第二模擬信號。控制單元基於所述第一和第二模擬信號計算出所述磁體的運 動，將其作為所述檢測對象運動。第一異常檢測電路包括第一切換元件和第二 切換元件，所述第一切換元件能使所述第一感測電路的第一輸出端子接地，所述第二切換元件能使所述第一感測電路的第二輸出端子接地。第二異常檢測電 路包括第三切換元件和第四切換元件，所述第三切換元件能使所述第二感測電 路的第三輸出端子接地，所述第四切換元件能使所述第二感測電路的第四輸出 端子接地。所述控制單元，基於在所述第一和第二切換元件的至少任意一個啟 動時，從所述第一信號處理電路輸出的第一模擬信號的電壓電平來判定所述第 一感測電路和所述第一信號處理電路中是否存在異常。並且，所述控制單元， 基於在所述第三和第四切換元件的至少任意一個啟動時，從所述第二信號處理 電路輸出的第二模擬信號的電壓電平來判定所述第二感測電路和所述第二信 號處理電路中是否存在異常。所述第一切換元件和第四切換元件構成第一切換 單元。所述第二切換元件和第三切換元件構成第二切換單元。所述控制單元生 成控制所述第一切換單元中所述第一切換元件和第四切換元件的第一控制信 號，和控制所述第二切換單元中所述第二切換元件和第三切換元件的第二控制 信號。
本發明的其他方面和優點將從下面結合附圖，對本發明的原理進行舉例的 方式的說明中體現出來。


本發明及其目的和優點可以通過參看下面對現時較佳實施例及附圖得到 最好的理解，其中
圖1為顯示磁性傳感器(MRE)的立體圖2A為顯示現有技術中由磁性傳感器在正常狀態下產生模擬信號的波形
圖2B為顯示現有技術中由磁性傳感器在異常狀態下產生模擬信號的波形
圖3為說明現有技術中異常檢測處理的示意圖4為顯示轉動角檢測器第一實施例的平面示意圖5為沿圖4的線A-A剖切的剖視圖6為第一實施例的轉動角檢測器的示意電路框圖7為圖6的轉動角檢測器的局部示意電路框圖8A為顯示第一差分放大器電路的輸入信號的波形圖8B為顯示第一和第二差分放大器電路(第三和第四差分放大器電路) 的輸出信號的波形圖8C為顯示基於第一和第二差分放大器電路的輸出信號計算出的第一從 動齒輪的轉動角的波形圖8D為顯示基於第三和第四差分放大器電路的輸出信號計算出的第二從圖9A為顯示由運算放大器生成的、帶有高電平的輸出信號的波形圖； 圖9B為顯示由運算放大器生成的、帶有低電平的輸出信號的波形圖； 圖9C為顯示由運算放大器生成的、帶有偏置電平的輸出信號的波形圖； 圖IO為顯示異常檢測處理流程的流程圖；圖11為顯示正常狀態下和異常狀態下各輸出信號組合的表格；以及 圖12為顯示轉動角檢測器的第二實施例的示意電路圖。
具體實施方式
圖中，相同的附圖標記通篇用於相同的元件。現將參考圖4一11說明根據本發明的位置檢測器的第一實施例。在該第一 實施例中，位置檢測器包含在檢測方向盤轉向角的轉動角檢測器11中。如圖4所示，該轉動角檢測器11安裝於轉向杆12，轉向杆12連接於方向 盤(未顯示)，從而與方向盤一起轉動。該轉動角檢測器11包括中空殼體13， 其固定於諸如轉向柱(未顯示)之類的結構體從而繞轉向杆12延伸。該殼體 13容納有主驅動齒輪14，其配合到轉向杆12，從而可與轉向杆12—起轉動， 並且可轉動地支撐與該主驅動齒輪14嚙合的第一從動齒輪15和第二從動齒輪 16。因此，轉向杆12的旋轉使主驅動齒輪14一起旋轉，進而使第一從動齒輪 和第二從動齒輪15和16旋轉。第一從動齒輪15和第二從動齒輪16具有不同 的齒數。因此，第一從動齒輪15和第二從動齒輪16的轉動角相對於主驅動齒 輪14的轉動角是不同的。在第一實施例中，主驅動齒輪14具有102個齒，第 一從動齒輪15具有51個齒，並且第二從動齒輪16具有54個齒。因此，只要 主驅動齒輪14轉動90。 (180° X 51/102)，則第一從動齒輪15轉動180° ; 並且只要主驅動齒輪14轉動95° (180° X54/102)，則第二從動齒輪16轉動 180° 。第一從動齒輪15和第二從動齒輪16，分別與第一和第二磁體(永久磁體) 17和18—起轉動。如圖5所示，第一磁體17和第二磁體18為塊狀，並且在 第一從動齒輪15和第二從動齒輪16的徑向產生磁通量(磁場)。該第一磁體 17和第二磁體18設置成面朝形成在第一從動齒輪15和第二從動齒輪16下側 的開口的向下方向。當第一從動齒輪15和第二從動齒輪16旋轉一次(旋轉360 ° )，由第一磁體17和第二磁體18產生的磁通量方向也旋轉360。。在殼體13內，印刷基板19設置在第一從動齒輪15和第二從動齒輪16之 下，並垂直於第一從動齒輪15和第二從動齒輪16的旋轉軸線延伸。第一磁性 傳感器20和第二磁性傳感器21設置在印刷基板19的上表面，從而分別面向 第一磁體17和第二磁體18。在殼體13內，另有印刷基板22設置在印刷基板19之下，並垂直於印刷基板19延伸。微機23作為控制單元設置在印刷基板22的表面上。 現將說明轉動角檢測器11的電氣配置。如圖6所示，轉動角檢測器ll包 括電源電路24，其生成具有預定電平的電壓；第一磁性傳感器20和第二磁 性傳感器21，其檢測作為電信號(檢測信號)的第一從動齒輪15的轉動角a 和第二從動齒輪16的轉動角p;以及第一到第四差分放大器電路26 — 29 (信 號處理電路)，其放大從傳感器20和21輸出的電信號以及將被放大的電信號 (模擬信號)提供給微機23。第一異常檢測電路4設置在第一磁性傳感器20和第一差分放大器電路26 之間。第二異常檢測電路5設置在第一磁性傳感器20和第二差分放大器電路 27之間。第三異常檢測電路6設置在第二磁性傳感器21和第三差分放大器電 路28之間。第四異常檢測電路7設置在第二磁性傳感器21和第四差分放大器 電路29之間。第一異常檢測電路4檢測第一磁性傳感器20和第一差分放大器 電路26中的異常，第二異常檢測電路5檢測第一磁性傳感器20和第二差分放 大器電路27中的異常。第三異常檢測電路6檢測第二磁性傳感器21和第三差 分放大器電路28中的異常，第四異常檢測電路7檢測第二磁性傳感器21和第 四差分放大器電路29中的異常。現將詳細說明第一至第四異常檢測電路4一7。電源電路24將車輛電池(未顯示)提供的電壓轉換成具有預定電平的電 壓，該預定電平對應於轉動角檢測器11各部分，例如第一磁性傳感器20、第 二磁性傳感器21和微機23。該第一磁性傳感器20、第二磁性傳感器21和微 機23利用具有預定電平的、從電源電路24穩定供應的作為操作動力的電壓進 行操作。現將詳細說明第一和第二磁性傳感器20和21中的第一磁性傳感器20。第 二磁性傳感器21與第一磁性傳感器20基本相同，因而不作詳細說明。如圖7所示，第一磁性傳感器20包括第一橋接電路31和相對於第一橋接 電路31偏差45°的第二橋接電路32。該橋接電路31和32各用作檢測磁通量 的感測電路。該第一橋接電路31包括四個磁性電阻元件Rl至R4。特別地， 磁性電阻元件R1和磁性電阻元件R2串聯，並且磁性電阻元件R3和磁性電阻 元件R4串聯。包含磁性電阻元件Rl和R2的串聯電路與包含磁性電阻元件R3 和R4的串聯電路並聯。磁性電阻元件Rl和磁性電阻元件R2之間的中點a連 接到第一磁性傳感器20的輸出端子-Vol;磁性電阻元件R3和磁性電阻元件 R4之間的中點b連接到第一磁性傳感器20的輸出端子+Vol。磁性電阻元件 Rl和磁性電阻元件R4的節點通過第一磁性傳感器20的輸入端子Vcc連接到電源電路24，並且磁性電阻元件R2和磁性電阻元件R3的節點通過第一磁性 傳感器20的輸入端子GND接地。第二橋接電路32包括四個磁性電阻元件R5至R8。特別地，磁性電阻元 件R5和磁性電阻元件R6串聯，並且磁性電阻元件R7和磁性電阻元件R8串 聯。包含磁性電阻元件R5和R6的串聯電路與包含磁性電阻元件R7和R8的 串聯電路並聯。磁性電阻元件R5和磁性電阻元件R6之間的中點c連接到第一 磁性傳感器20的輸出端子-Vo2;磁性電阻元件R7和磁性電阻元件R8之間的 中點d連接到第一磁性傳感器20的輸出端子+Vo2。磁性電阻元件R5和磁性電 阻元件R8的節點通過第一磁性傳感器20的輸入端子Vcc連接到電源電路24， 並且磁性電阻元件R6和磁性電阻元件R7的節點通過第一磁性傳感器20的輸 入端子GND接地。在本實施例中，從電源電路24供應到各個電路元件的電壓 設為5V。在第一橋接電路31和第二橋接電路32中，源於電源電路24的具有預定 電平的電壓施加在輸入端子Vcc和輸入端子GND之間。構成第一橋接電路31 和第二橋接電路32的磁性電阻元件Rl至R8具有跟隨外加磁場(特別是，磁 通量的方向)變化的阻值。當第一磁體17產生的磁通量方向隨著第一從動齒 輪15旋轉而改變時，施加到第一橋接電路31和第二橋接電路32的磁場也改 變。根據所施加磁場的變化，第一橋接電路31在中點a和b生成電位，並且第 二橋接電路32在中點c和d生成電位，作為磁通量的檢測信號。例如，第一橋 接電路31在中間點a和b產生電位，分別作為第一檢測信號Al'和第二檢測信 號A2'。第一橋接電路32在中間點c和d產生電位，分別作為第三檢測信號 B1'和第四檢測信號B2'。如圖8A所示，從第一橋接電路31輸出的第一檢測信 號Al'和第二檢測信號A2，為倒相，即相位差為90° (在此， 一個周期為180 ° )的正弦波。雖然圖中未示，本領域技術人員應當認識到，從第二橋接電路 32輸出的第三檢測信號Bl，和第四檢測信號B2，為倒相，即相位差為90° (在 此， 一個周期為180° )的餘弦波。換句話說，第二橋接電路32相對於第一橋 接電路31偏差45。，從而形成正弦波和餘弦波。<差分放大器電路〉 如圖8B和8C所示，第一差分放大器電路26，將輸出到第一磁性傳感器 20輸出端子-Vol和+Vol的第一檢測信號Al'和第二檢測信號A2'以基於偏置 值的固定增益差分地放大，以產生第一模擬信號A。第二差分放大器電路27， 將輸出到第一磁性傳感器20輸出端子-Vo2禾口+Vo2的第三檢測信號Bl，和第四 檢測信號B2'以基於偏置值的固定增益差分地放大，以產生第二模擬信號B。 以與第一差分放大器電路26相同的方式，第三差分放大器電路28還從第二磁 性傳感器21的第一和第二檢測信號(未顯示)產生第三模擬信號C，該第 磁11性傳感器21的第一和第二檢測信號是以與第一磁性傳感器20的第一和第二檢測信號Al'和A2'相同的方式產生的。並且，以與第二差分放大器電路27相同 的方式，第四差分放大器電路29還從第二磁性傳感器21的第三和第四檢測信 號(未顯示)產生第四模擬信號D，該第二磁性傳感器21的第三和第四檢測信 號是以與第一磁性傳感器20的第三和第四檢測信號Bl，和B2，相同的方式產生 的。因此，第一和第三模擬信號A和C是正弦信號，而第二和第四信號B和D 是餘弦信號。第一和第二模擬信號A和B根據第一從動齒輪15的轉動角a而 變化，並且第三和第四模擬信號C和D根據第二從動齒輪16的轉動角p而連 續變化。在第一至第四差分放大器電路26至29中，第一差分放大器電路26將作 進一步的詳細說明。第二至第四差分放大器電路27至29具有與第一差分放大 器電路26基本相同的結構，從而不再作詳細說明。如圖7所示，第一差分放大器電路26包括運算放大器36。電容C與運算 放大器36並聯，並位於運算放大器36的正電源端子Vcc和負電源端子Vee之 間。運算放大器36由積聚在電容C中的電壓供電，從而執行放大運算。運算 放大器36的負相輸入端子V-通過線路Ll連接到第一磁性傳感器20的輸出端 子-Vol，並且正相輸入端子V+通過線路L2連接到第一磁性傳感器20的輸出 端子+Vo1。電阻R9與運算放大器並聯，並位於運算放大器36的輸出端子Vo和負相 輸入端子V-之間。換句話說，電阻R9具有連接到負相輸入端子V-的一端以及 連接到輸出端子Vo的另一端。電阻R9和負相輸入端子V-的節點經由設置在 線路Ll中電阻Rll連接到第一磁性傳感器20的輸出端子-Vol。設置在線路 L2中的電阻R12連接到運算放大器36的正相輸入端子V+以及第一磁性傳感 器20的輸出端子+Vo1。第一差分放大器電路26包括由電阻R13和R14構成的串聯電路，其中源 於電源電路24的具有預定電平的電壓施加在該串聯電路的兩個端子之間。電 阻R13連接到電源電路24，並且串聯到電阻R13的電阻R14接地。電阻R13 和R14的節點經由電阻R10連接到電阻R12和正相輸入端子V+的節點。電阻R9至R12用於設置運算放大器36的增益。當電阻R9和R10具有相 同的值，並且電阻Rll和R12具有相同的值，運算放大器36的增益由電阻R9 和電阻R11之比(電阻R10和電阻R12之比)來確定。在第一實施例中，電 阻R9至R12的值設置成使運算放大器36的增益為16。電阻R13和R14用於設置運算放大器36的偏置值。運算放大器36的偏置 值通過將電阻R14的值除以電阻R13值和電阻R14值的和，然後將除得的值 乘以電源電壓的值(在此為從電源電路24供應的、具有預定電平的電壓)得電路24供應的電壓值為5.0V，如上所述。在這 種情況下，電阻R13和R14的值設置成，使得偏壓值在第一實施例中為2.5V。 當Vout代表運算放大器36的輸出電壓、Vinl代表輸入到運算放大器36 的負相輸入端子V-的輸入電壓、Vin2代表輸入到正相輸入端子V+的輸入電壓、 Ad代表運算放大器36的增益，以及VOffset代表偏置值，則Vout依照下式計 算。Vout= (Vinl—Vin2) Ad+VOffset在一個實例中，以0mV為中心，幅度為50mV進行振蕩的第一檢測信號 Al'，以及具有倒相的第二檢測信號A2'，被輸入到第一差分放大器電路26， 如圖8A所示。在此情況下，第一模擬信號A或第一差分放大器電路26的輸出 信號(運算放大器36的輸出電壓)是以偏置值2.5V為中心，幅度y為1.6V進 行振蕩的正弦波，如圖8B所示。第二模擬信號B或第二差分放大器電路27的輸出信號是以偏置值2.5V為 中心，幅度y為1.6V進行振蕩的餘弦波。如上所述，第二橋接電路32相對於 第一橋接電路31偏差45° 。因此第二模擬信號B的相位與對應於第一從動齒 輪15的轉動角a的第一模擬信號A相差45。，如圖8B和8C所示。以相同的 方式，如圖8B和8D所示，由第四差分放大器電路29生成的第四模擬信號D 的相位，相對於由第三差分放大器電路28基於第二磁性傳感器21對磁通量的 檢測而生成的第三模擬信號C相差45。。如上所述，只要主驅動齒輪14轉動90° ，則第一從動齒輪15轉動180° ， 如圖8C所示。當第一從動齒輪15轉動180° ，由第一磁體17生成的磁通量也 轉動180° 。這實質上使第一磁性傳感器20相對第一從動齒輪15轉動。當施 加到第一磁性傳感器20的磁通量的方向變化180° ，第一磁性傳感器20的第 一至第四檢測信號A1'、 A2'、 B1，和B2'，以及第一差分放大器電路26的第一 模擬信號A和第二差分放大器電路27的第二模擬信號B變化了一個周期。因 此，例如，當第一從動齒輪15的轉動角a為0°和180°時，第一差分放大器 電路26輸出具有相同電壓值的第一模擬信號A，第二差分放大器電路27輸出 具有相同電壓值(不同於模擬信號A的值)的第二模擬信號B。以相同的方式，當施加到第二磁性傳感器21的磁通量方向變化180° ，第 二磁性傳感器21的第一至第四檢測信號(未顯示)，以及第三差分放大器電 路28的第三模擬信號C和第四差分放大器電路29的第四模擬信號D變化了一 個周期。因此，例如，當第二從動齒輪16的轉動角P為0。和180°時，第三 差分放大器電路28輸出具有相同電壓值的第三模擬信號C，第四差分放大器電 路29輸出具有相同電壓值(不同於模擬信號C的值)的第四模擬信號D。圖8D中，主驅動齒輪14的轉動角e的數值是圓整過的。
微機23包括CPU、 ROM、 RAM和模/數轉換器(均未被顯示)。ROM儲 存了各種用於控制整個轉動角檢測器11的控制程序。儲存在ROM中的控制程 序可包括轉動角計算程序和異常檢測程序。轉動角計算程序可用於，基於第一 和第二磁性傳感器20和21的檢測信號，特別是第一至第四差分放大器電路26 一29的第一至第四模擬信號A — D獲得主驅動齒輪14或者轉向杆12的轉動角 e的絕對值。異常檢測程序可以用於檢測第一和第二磁性傳感器20和21以及 第一至第四差分放大器電路26 — 29中的異常。RAM為調用ROM控制程序並 使CPU執行各種處理的數據存儲區。模/數轉換器將模擬信號(從第一至第四 差分放大器電路26 — 29輸出的第一至第四模擬信號A — D)轉換成數位訊號。
微機23根據儲存在ROM中的轉動角計算程序計算出主驅動齒輪14的轉 動角6。例如，微機23首先基於第一和第二差分放大器電路26和27提供的第 一和第二模擬信號A和B (正弦信號和餘弦信號)，通過反切計算得到第一從 動齒輪15的轉動角a。以相同的方式，微機23基於第三和第四差分放大器電 路28和29提供的第三和第四模擬信號C和D，通過反切計算得到第二從動齒 輪15的轉動角p。由反切計算得到轉動角a和(3的值是變化的，以形成只要第 一和第二從動齒輪15和16轉動180°就重複上升和下降的鋸齒形波。
微機23基於計算出的第一和第二從動齒輪15和16的轉動角a和|3，計算 主驅動齒輪14的轉動角e。因為，如上所述，第一和第二從動齒輪15和16之 間的齒數不同，主驅動齒輪14和第一從動齒輪15之間的減速比(齒數比)與 主驅動齒輪14和第二從動齒輪16之間的減速比(齒數比)不同。換句話說， 因為在本例中，第二從動齒輪16的齒數大於第一從動齒輪15的齒數，所以第 二從動齒輪16的轉動周期變得大於第一從動齒輪15的轉動周期。因此，當方 向盤以處於中間位置(轉向角=0° )進行旋轉時，第一和第二從動齒輪15和 16的轉動角a和p的差，相對於轉向角的變化而線性變化。換句話說，第一和 第二從動齒輪15和16的轉動角a和p的差，相對於方向盤或主驅動齒輪14
的轉動角e具有唯一的值。因此，基於轉動角a和p的差可即刻測得主驅動齒
輪14或轉向軸12的轉動角9 (絕對值)。
根據這一設想，微機23計算出轉動角a和p差的絕對值(|a-|3|)，然後基 於該計算結果計算出轉動角9。微機23將計算出的轉動角e提供到各個系統， 諸如車輛穩定性控制系統和電子控制懸掛系統，以改善行駛的穩定性。
微機23根據儲存在ROM中的異常檢測程序執行第一和第二磁性傳感器 20和21以及第一至第四差分放大器電路26 — 29的異常檢測處理。該異常檢測 處理將在下面作說明。
在轉動角檢測器11中，由於第一和第二磁性傳感器20和21以及在第一至第四差分放大器電路26 — 29中的一個原因或其它原因，會發生諸如端子間
短路之類的異常。此類異常體現為所檢測轉動角中的異常(跳動等)或者是第
一和第二磁性傳感器20和21的輸出電壓值的異常。因此，通過監測轉動角或 第一和第二磁性傳感器20和21的輸出電壓的變化，可以監測到發生異常。如 上所述，此類異常可以假設為不僅發生在電源啟動時，也可以發生在電源關閉 期間。然而，利用現有技術的檢測方法很難即刻進行異常檢測，因為方向盤必 須在電源啟動之後轉動預定角度。
在本例中，參考圖6，在電源啟動後，第一至第四異常檢測電路4一7即刻 檢測在電源關閉期間發生的異常。因為各電路具有相同的結構，僅說明對應於 第一磁性傳感器20的第一和第二異常檢測電路4和5，不對第三和第四異常檢 測電路6、 7作說明。
如圖7所示，上拉電阻R15具有連接於第一線路Ll的一個端子以及連接 到電源電路24的另一端子，第一線路Ll連接在第一橋接電路31的輸出端子 -Vol和第一差分放大器電路26 (具體地，運算放大器36的負相輸入端子V-) 之間。上拉電阻R16具有連接於第二線路L2的一個端子以及連接到電源電路 24的另一端子，第二線路L2連接在第一橋接電路31的輸出端子+Vol和第一 差分放大器電路26 (具體地，運算放大器36的正相輸入端子V+)之間。以相 同的方式，上拉電阻R17和R18各具有連接於第三和第四線路L3和L4的端 子以及連接到電源電路24的另一端子，第三和第四線路L3和L4連接在第二 橋接電路32的輸出端子-Vo2和+Vo2與第二差分放大器電路27之間。上拉電 阻R15 — R18檢測第一磁性傳感器20以及第一和第二差分放大器電路26和27 的異常(特別是，斷開的端子)。例如，當第一磁性傳感器的輸出端子-Vol斷 開，電源電壓通過上拉電阻R15施加到運算放大器36的端子V-。
微機23還連接到被用作開關元件的四個場效應電晶體FET1—FET4的柵 極端子。電晶體FET1—FET4還用於檢測電路元件，例如第一和第二磁性傳感 器20和21中的異常。電晶體FET1—FET4的源極端子連接到線路L1—L4上 比上拉電阻R15 —R18更靠近第一磁性傳感器20的位置。電晶體FET1—FET4 的漏極端子接地。當從微機23發出的控制信號(電壓)提供到電晶體FET1 — FET4的柵極時，源極和漏極彼此相連。換句話說，線路L1一L4，以及最終， 第一磁性傳感器20的端子+Vol、 -Vol、 -Vo2以及+Vo2接地。
<異常檢測處理〉
現將參看圖10的流程圖，說明由轉動角檢測器11執行的異常檢測處理。 該流程圖由微機23基於儲存在ROM中、並在車輛電源啟動時進行初檢的異常 檢測程序執行。
在電源啟動之後，即刻進行該異常檢測處理以對電路元件在電源關閉期間發生的異常進行檢測，諸如第一和第二磁性傳感器20和21的異常，及/或第一
到第四差分放大器電路26 — 29的異常。電路元件的異常是指端子變成斷開以 及端子之間短路。
在此，僅對第一磁性傳感器20的第一橋接電路31和第一差分放大器電路 26上的異常檢測處理作說明。因為在第一磁性傳感器20的第二橋接電路32、 第二磁性傳感器21 (具體地，其中的第一和第二橋接電路)、以及第二至第四 差分放大器電路27 — 29上的電路異常檢測是同樣方式執行的，就不再詳細說 明該異常檢測。
在該第一實施例中，判斷異常出現是集中在這一點上，即在線路L1和L2 (具體地，輸出端子-Vol、 +Vol)接地時，從第一差分放大器電路26 (具體 地，運算放大器36)輸出的第一模擬信號A的值在正常狀態和異常狀態下是不 同的。首先將說明當線路Ll和L2接地時處於正常狀態下的第一模擬信號A的 值，然後具體說明異常檢測處理。正常狀態是指第一橋接電路31和第一差分 放大器電路26的端子既沒有斷開，也沒有短路的狀態。
首先，在正常狀態下，當FET1因電源啟動而被啟動，第一磁性傳感器20 的輸出端子-Vol接地。因此，施加到運算放大器36的負相輸入端子V-的電壓 為零。施加到運算放大器36的正相輸入端子V+的電壓為2.5V (偏置值)。負 相輸入端子V-和正相輸入端子V+之間的電位差因而為2.5V。通過將該電位差 代入式2計算得到的輸出電壓Vout變得大於或等於電源電壓(5V)。然而， 輸出電壓，即實際輸出的第一模擬信號A固定在大於等於4.9V且小於5.0V的 值，如圖9A所示。這是因為運算放大器36的特性是輸出電壓不能大於或等於 電源電壓。在本例子中，微機23認為大於或等於第一閾值(例如，4.9V)的信 號是具有高電平的信號。圖9A至9C的虛線顯示了在正常狀態下的第一模擬信 號A的波形(正弦波)。
當FET2在電源啟動的狀態下被啟動時，第一磁性傳感器20的輸出端子 +Vol接地。因此，施加到運算放大器36的正相輸入端子V+的電壓為零。施 加到運算放大器36的負相輸入端子V-的電壓為2.5V。正相輸入端子V+和負 相輸入端子V-之間的電位差因而為-2.5V。由式2計算得到的輸出電壓Vout變 得小於或等於地電位(OV)。然而，輸出電壓，即實際輸出的第一模擬信號A 固定在OV，如圖9B所示。這是因為運算放大器36的特性是輸出電壓不能小 於或等於地電壓。微機23認為小於或等於第二閾值(例如，0.1V)的信號是具 有低電平的信號。
當電晶體FET1和FET2在電源啟動的狀態下被同時啟動，第一磁性傳感 器20的輸出端子-Vol和+Vol被同時接地。因此，施加到正相輸入端子V+和 負相輸入電子V-的電壓為零。正相輸入端子V+和負相輸入電子V-之間的電位差因此為零。由式2計算得到的輸出電壓Vout固定為2.5V (偏置值)，如圖 9C所示。微機23認為小於第一閾值並大於第二閾值的信號是具有偏置值電平 的偏置信號。最好，微機認為1.5V和3.5V之間的信號是偏置信號。
因此，如圖11中的上部的行所示，在正常狀態下，當FET1啟動並且輸出 端子-Vol接地時，輸出電壓或者第一模擬信號為高(高電平)；當FET2啟動 並且輸出端子+Vol接地時，輸出電壓或者第一模擬信號為低(低電平)；並 且當FET1和FET2同時啟動並且輸出端子-Vol禾P+Vo1接地時，輸出電壓或者 第一模擬信號為偏置(偏置值電平)。
在正常狀態下，與FET1及FET2的啟動和關閉相關的、從運算放大器36 輸出的電壓電平(高、低、偏置)儲存在ROM中作為判定電平。如上所述， 微機23通過將電源開啟時第一模擬信號A的電壓電平與儲存在ROM中的正常 狀態下輸出信號的電壓電平(高、低、偏置)進行比較來判定電路元件是否存 在異常。
異常檢測處理的一個例子將參考圖10進行說明。當第一磁性傳感器20(例 如，第一橋接電路31)的端子+Vol和端子Vcc在電源關閉的狀態下短路，通 過以下處理流程檢測到異常。
當電源啟動時，在步驟S1，微機23首先輸出控制信號到電晶體FET1，並 啟動電晶體FET1使第一線路L1(具體地，第一磁性傳感器20的輸出端子-Vo1) 接地。在此情況下，運算放大器36的輸出信號為高。在步驟S2，微機23將輸 出的高信號與電晶體FET1在正常狀態下啟動時運算放大器36的輸出電平(所 儲存電壓電平為高)進行比較。此時，在正常狀態和異常狀態下，輸出信號都 為高(見圖ll)。因此，微機23判定不存在異常(S2中為是)。
在步驟S3中，微機23啟動電晶體FET2。在此情況下，運算放大器36的 輸出信號為高。在步驟S4中，微機23將輸出的高信號與電晶體FET2在正常 狀態下啟動時運算放大器36的輸出電平(所儲存電壓電平為低)進行比較。 此時，正常狀態下的輸出信號為低，而檢測到的輸出信號為高(見圖ll)。因 此，微機23判定在運算放大器36或第一磁性傳感器20 (具體地，第一橋接電 路31)中存在異常(S4中為否)，然後終止異常檢測處理。
雖然在此未作詳細說明，但如圖ll上部的行所示，在第一磁性傳感器20 (例如橋接電路31)的端子-Vol和端子+Vol、 Vcc和GND之間的短路，以及 端子+Vol和端子-Vol、 Vcc和GND之間的短路可以相同的方式被檢測。當各 輸入/輸出端子-Vol、 +Vol、 Vcc、 GND斷開時，運算放大器36的輸出電平與 正常狀態下的輸出電平相同。因此，用上述方法檢測不到異常。上拉電阻R15 和R16用於檢測各端子-Vo1、 +Vol、 Vcc和GND的斷開。將詳細說明利用上 拉電阻R15和R16的斷開檢測。如果第一磁性傳感器20的端子Vcc斷開，輸出的信號(電壓值)不對應於高輸出、低輸出以及偏置輸出中的任意一個。因 此，當輸入端子VCC斷開時，判斷出第一磁性傳感器20包括異常。
此外，還可以用類似處理方法檢測運算放大器36的各端子Vo、 V+、 V-和Vcc的斷開以及端子V+、 V-、 Vcc和Vee之間的短路。現將參考圖10說明 電源關閉期間運算放大器36的輸出端子Vo和輸入端子Vcc發生短路情況下的 異常檢測處理。在此情況下，當電源啟動時，微機23首先輸出控制信號到晶 體管FET1，並在步驟S1，啟動電晶體FET1使第一線路(具體地，第一磁性 傳感器20的輸出端子-Vol) Ll接地。在此情況下，運算放大器36的輸出信號 為高。在步驟S2，微機23將輸出的高信號與電晶體FET1在正常狀態下啟動 時運算放大器36的輸出電平(所儲存電壓電平為高)進行比較。此時，在正 常狀態和異常狀態下，輸出信號都為高(見圖ll)。因此，微機23判定不存 在異常(S2中為是)。
然後，在步驟S3中，微機23啟動電晶體FET2。在此情況下，運算放大 器36的輸出信號為高。在步驟S4中，微機23將輸出的高信號與電晶體FET2 在正常狀態下啟動時運算放大器36的輸出電平(所儲存電壓電平為低)進行 比較。此時，正常狀態下的輸出信號為低，而檢測到的輸出信號為高(見圖11)。 因此，微機23判定在運算放大器36或第一磁性傳感器20 (具體地，第一橋接 電路31)中存在異常(S4中為否)，然後終止異常檢測處理。
雖然未作詳細說明，但除了運算放大器36的端子V+、 V-、 Vcc和Vee之 間短路以外，還可通過類似處理流程判定各端子的斷開。
而且，可通過類似的處理流程對設定第一差分放大器電路26的增益和偏 置值的電阻R9至R14的短路和斷開進行異常檢測。
例如，在電源關閉期間電阻RIO斷開情況下的異常檢測處理將參考圖10 進行說明。在此情況下，當電源啟動時，在步驟S1，微機23首先輸出控制信 號到電晶體FET1，並啟動電晶體FET1使第一線路Ll (具體地，第一磁性傳 感器20的輸出端子-Vol)接地。在此情況下，運算放大器36的輸出信號為高。 微機23然後將輸出的高信號與電晶體FET1在正常狀態下啟動時運算放大器 36的輸出電平(所儲存電壓電平為高)進行比較。此時，在正常狀態和異常狀 態下，輸出信號都為高(見圖ll)。因此，微機23判定不存在異常(S2中為 是)。
在步驟S3中，微機23啟動電晶體FET2。在此情況下，運算放大器36的 輸出信號為低。微機23將輸出的低信號與電晶體FET2在正常狀態下啟動時運 算放大器36的輸出電平(所儲存電壓電平為低)進行比較。此時，正常狀態 下和異常狀態下，輸出信號都為低。因此，微機23判定不存在異常(S4中為 是)。在步驟S5，微機23同時啟動電晶體FET1和FET2。在此狀態下，運算放 大器36的輸出信號為低。在步驟S6，微機23將輸出的低信號與電晶體FET1 和FET2在正常狀態下啟動時運算放大器36的輸出電平(所儲存電壓電平為偏 置)進行比較。此時，正常狀態下的輸出信號為偏置，而檢測到的輸出信號為 低(見圖11)。因此，微機23判定在運算放大器36或第一磁性傳感器20 (具 體地，第一橋接電路31)中存在異常(S5中為否)，並終止異常檢測處理。
在對第一磁性傳感器20的第一橋接電路31進行檢測的同時，以相同的方 式對第二橋接電路32執行電晶體FET啟動或關閉時的異常檢測處理。而且， 在對第一磁性傳感器20進行檢測的同時，以相同的方式對第二磁性傳感器21 的第一橋接電路(對應於第一磁性傳感器20的第一橋接電路31)和第二橋接 電路(對應於第一磁性傳感器20的第二橋接電路32)執行電晶體FET啟動或 關閉時的異常檢測處理。

以此方式，可以通過電晶體FET1和FET2的啟動和關閉控制來檢測第一 磁性傳感器20 (例如，第一橋接電路31)的端子之間的短路。然而，當磁性 傳感器的端子斷開，第一差分放大器電路26的輸出信號(電壓值)的組合與 圖ll上方的行所示的、正常狀態下的情況相同。因此，不會檢測到異常。
因此，除了用電晶體FET1和FET2的啟動和關閉控制執行異常檢測處理 之外，可利用分別設置在第一磁性傳感器20 (例如第一橋接電路31)的兩輸 出端子-Vol禾卩+Vol的上拉電阻R15和R16來檢測輸出端子-Vo1和+Vol的斷 開。
當電晶體FET1和FET2沒有被微機23啟動時，第一橋接電路31的端子 +Vol、 -Vol沒有接地。如果運算放大器36的輸出信號的電壓電平在此狀態下 變成高或低，微機23判定第一磁性傳感器20(第一橋接電路31)的端子+Vo1、 -Vol、 GND和Vcc中的一個斷開。例如，如果第一磁性傳感器20的輸出端子 -Vol在點PA (用交叉線標記在圖7中)處斷開，5V的電壓施加在運算放大器 36的負相輸入端子V-處。約2.5V的電壓施加在正相輸入端子V+。因此，在 此情況下，運算放大器36的輸出信號的電壓電平根據式2固定在低電平。如 果輸出端子+Vol在點PB (用交叉線標記在圖7中)處斷開，2.5V的電壓施加 在負相輸入端子V-處，並且5V的電壓施加在正相輸入端子V+。因此，在此 情況下，式2將該狀態下的輸出信號的電壓電平固定在高電平。因此，即使晶 體管FET1和FET2未啟動，運算放大器36的輸出固定在高電平或低電平。因 此，微機23可以檢測第一磁性傳感器20 (具體地，第一橋接電路31)中的斷 開。
可用相同的方式檢測第一磁性傳感器20的第二橋接電路32中各端子的斷開，以及檢測第二磁性傳感器21的第一橋接電路(對應於第一橋接電路31)和第二橋接電路(對應於第二橋接電路32)中各端子的斷開。第一實施例的轉動角檢測器11具有以下優點。
(1) 當電源啟動時，微機23首先將第一線路L1 (輸出端子-Vol)接地，然後將第二線路L2 (輸出端子+Vol)接地，並且最終將第一線路L1 (輸出端子-Vol)和第二線路L2 (輸出端子+Vol)接地。微機23將第一差分放大器電路26的輸出信號的電壓電平與正常狀態下各連接狀態的輸出信號的電壓電平相比較，當電壓電平與正常時候不同時，判定在第一磁性傳感器20或第一差分放大器電路26中有異常。因此，在電源關閉期間發生在檢測器11中的異常在電源開啟時立刻被檢測到。異常包括第一磁性傳感器20的端子(或端子之間)Vcc、 GND、々01和+￥01的短路和斷開；第一差分放大器電路26的端子
(或端子之間)V+、 V-、 Vo、 Vcc和Vee的短路和斷開；以及電阻(或電阻之間)R9 — R14的斷開和短路。通過類似方法來檢測第二磁性傳感器21和第二至第四差分放大器電路27 — 29在電源關閉期間發生的異常。因此，在電源關閉期間發生的異常在電源啟動時被檢測到，而無需在電源啟動後轉動方向
盈.o
(2) 如果第一磁性傳感器20 (例如第一橋接電路31)的輸出端子-Vol、+Vol斷開，即使電晶體FET1和FET2沒有開啟，從第一差分放大器電路26輸出高信號或低信號。因此，如果在電晶體FET1和FET2關閉時輸出高信號或低信號，微機23判定輸出端子-Vol、 +Vol中的至少一個斷開。因此，輸出端子-Vol、 +Vol的斷開被檢測到，無需在電源開啟時轉動方向盤。
現將參看圖12說明根據本發明的轉動角檢測器第二實施例。第二實施例的轉動角檢測器與第一實施例不同之處在於電晶體FET1和FET4，連同電晶體FET2禾口 FET3是同時開關的。
現將主要說明與第一實施例不同之處。第二實施例的轉動角檢測器具有與圖6所示第 一 實施例的結構基本相同的結構。
微機23包括連接到電晶體FET1和FET4的柵極端子的第一埠 40，和連接到電晶體FET2和FET3的柵極端子的第二埠 41。電晶體FET1和FET4構成第一切換單元42，並且電晶體FET2和FET3構成第二切換單元43。
電晶體FET1的源極端子通過圖12中的聯接器A連接到所示輸出端子-Vol ，並且電晶體FET4的源極端子通過聯接器B連接到所示的輸出端子+Vo2。電晶體FET1和電晶體FET4的漏極端子接地。以相同的方式，電晶體FET2的源極端子通過聯接器C連接到輸出端子+Vo1，並且電晶體FET3的源極端子通過聯接器D連接到輸出端子-Vo2。電晶體FET2和電晶體FET3的漏極端子接地。現將說明由第二實施例的電路元件執行的異常檢測處理。
首先，當電源啟動時，微機23通過第一埠 40將控制信號提供給第一切換單元42，並啟動電晶體FET1和電晶體FET4。這將第一橋接電路31的輸出端子-Vol和第二橋接電路32的輸出端子+Vo2接地。
在此狀態下，微機23以與第一實施例相同的、基於第一和第二差分放大器電路26和27中各輸出信號的電壓電平(高、低、偏置)的方式檢測第一和第二差分放大器電路26和27以及第一磁性傳感器20中的異常。換句話說，當第一切換單元42 (具體地，電晶體FET1和電晶體FET4)在正常狀態下啟動時，第一差分放大器電路26的輸出信號的電壓電平固定為高，並且第二差分放大器電路27的輸出信號的電壓電平固定為低。因此，如果各檢測到的電壓電平與正常狀態下的相應電壓電平不同，則微機23檢測到異常。
如果在第一切換單元42 (電晶體FET1和FET4)啟動時未檢測到異常，微機23通過第一和第二埠 40和41將控制信號提供給第一和第二切換單元42和43，並啟動電晶體FET1至FET4。這將第一橋接電路31的輸出端子-Vol和+Vol以及第二橋接電路32的輸出端子-Vo2禾B+Vo2接地。在此狀態下，微機23以與第一實施例相同的、基於第一和第二差分放大器電路26和27中的輸出信號(高、低、偏置)的方式檢測第一和第二差分放大器電路26和27以及第一磁性傳感器20中的異常。換句話說，當第一和第二切換單元42和43(具體地，電晶體FET1至電晶體FET4)在正常狀態下啟動時，第一和第二差分放大器電路26和27的輸出信號的電壓電平都具有偏置值電平(偏置)。因此，如果檢測到的電壓電平不具有偏置電平，則微機23檢測到異常。
如果在此情況下仍未檢測到異常，則判定第一磁性傳感器20以及第一和第二差分放大器電路26和27中沒有異常。儘管圖中未示，微機23還包括第三埠 (對應於第一埠 40)和第四埠 (對應於第二埠 41)，這兩個埠與對應於第二磁性傳感器21的兩切換單元相連接。在此情況下，通過第一和第二埠 40和41執行的異常檢測處理，和通過第三和第四埠 (對應於第一和第二埠 40和41)執行的異常檢測處理是同時執行的。
第二實施例的轉動角檢測器11具有以下優點。(3)微機23通過第一埠 40輸出控制信號，以同時啟動電晶體FET1和FET4。這將輸出端子-Vol和+Vo2同時接地。微機23還通過第二埠 41輸出控制信號，同時啟動電晶體FET2和FET3。這將輸出端子+Vol和-Vo2同時接地。因此，微機23不輸出單獨地切換電晶體FET1至FET4的控制信號。相反，微機23向第一埠 40和第二埠 41輸出控制信號，以同時檢測第一磁性傳感器20和第一和第二差分放大器電路26和27中的異常。以這種方法，微機23將控制信號提供至連接到第二磁性傳感器21的輸出端子上的第三埠 (對應於第一埠 40)和第四埠 (對應於第二埠 41)，以檢測第二磁性傳感
器21以及第三和第四差分放大器電路28和29中的異常。
在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，本發明可以許多其它特定形式進行實施，這對於本領域技術人員而言應當是明顯的。特別是，應當理解本發明可以以下形式進行實施。
轉動檢測器不限於磁阻效應(MRE)傳感器，而可以是巨磁阻效應(GMR)傳感器，其對帶有倒相(例如正弦波和餘弦波)的兩個輸出進行檢測。
磁性傳感器不是必須包括兩個橋接電路，而是可以僅包括一個橋接電路。換句話說，位置檢測器可使用包含單個橋接電路的磁性傳感器來檢測所檢測對象的位移。在此情況下，包括一個磁性傳感器、 一個差分放大器電路以及一個設置在上述兩者之間的異常檢測電路。
諸如全橋接形AMR傳感器(第一和第二磁性傳感器20和21)之類的磁性傳感器，除了可檢測所檢測對象的轉動位移之外，還可檢測所檢測對象的直線位移。例如，對應於所檢測對象的直線位移而移位的磁體可用於檢測磁體移位時磁通量方向的變化。因此，在此情況下也可檢測異常。
第一和第二磁性傳感器20和21各由包含兩個橋接電路的單一晶片組成，或者可由各包含一個橋接電路的兩個晶片組成。
電晶體FET1至FET4和上拉電阻R15至R18用於檢測電路中的異常。然而，如果不需要檢測第一磁性傳感器20的輸出端子-Vol、 +Vol、 -Vo2和+Vo2的斷開，上拉電阻R15至R18可以取消。或者，如果只需要檢測輸出端子-Vol、+Vo 1 、 -Vo2和+Vo2的斷開，電晶體FET1至FET4可以取消。
異常檢測電路4可以僅包括連接到線路Ll的電晶體FET1或連接到線路L2的電晶體FET2。在此情況下，能夠檢測到的異常類型是有限的(見圖11)。因此，最好是使異常檢測電路4包含兩個電晶體FET1和FET2，如上所述。以相同方式，異常檢測電路4可以僅包括連接到線路L1的電阻R15或連接到線路L2的電阻R16。同樣情況也適用於其它的異常檢測電路5至7中。
在異常檢測電路4中， 一個電晶體FET (例如，僅電晶體FET1)可用於將第一磁性傳感器20的輸出端子-Vol和+Vol接地。在這種情況下，微機23僅可檢測電阻R9至R14的斷開和短路。同樣情況也適用於其它的異常檢測電路5至7中。
在異常檢測電路4中， 一個電阻(例如，僅電阻R15)可用於將電源電壓施加到運算放大器36的輸入端子V-和V+。同樣情況也適用於其它的異常檢測電路5至7中。
在第一實施例中，基於電晶體FET的啟動和關閉的異常檢測處理是對第一磁性傳感器20 (各橋接電路)和第二磁性傳感器21 (各橋接電路)同時執行的。然而，該異常檢測處理不必以此方式同時執行。例如，可以對第一磁性傳
感器20的第一橋接電路31和第二橋接電路32先後進行該異常檢測處理，並且然後對第二磁性傳感器的第一橋接電路和第二橋接電路先後進行該異常檢測處理。
在第二實施例中，通過第一和第二埠 40和41進行的異常檢測處理與通過第三和第四埠 (對應於該第一和第二埠 40和41)進行的異常檢測處理是同時執行的。然而，不必同時執行該異常檢測處理。可以先執行通過第一和第二埠40和41進行的異常檢測處理，然後再執行通過第三和第四埠 (對應於該第一和第二埠 40和41)進行的異常檢測處理。
用於檢測諸如磁性傳感器之類電路元件異常的切換元件不限於場效應電晶體FET1至FET4。該切換元件可以包括通過從微機23發出的命令進行啟動和關閉的機械接觸裝置。
在圖10所示的異常檢測處理流程圖中，當已檢測到在步驟S2和S4有異常時，不執行下一個異常檢測並且異常檢測處理終止。但是，可以不管是否存在異常，都進行所有Sl至S6的異常檢測處理。在此情況下，微機23將所有的輸入電壓電平與正常狀態的電壓電平相比較，如果有至少一個電壓電平與標準狀態不同則判定有異常。
在第一實施例的異常檢測處理中，電晶體FET1首先啟動，然後電晶體FET2啟動，並且電晶體FET1和FET2最終同時啟動。然而，啟動電晶體的這一次序可以根據需要而改變。
在第二實施例中，控制信號首先通過第一埠 40提供給電晶體FET1和電晶體FET4。控制信號然後通過第二埠 41提供給電晶體FET2和FET3，同時保持控制信號被提供到電晶體FET1和電晶體FET4的狀態。然而，通過第一和第二埠 40和41提供控制信號的次序並不限於此方式。例如，控制信號可以首先提供給第一埠 40。可以在不再將控制信號提供給第一埠 40的情況下，將控制信號提供給第二埠 41。最終，控制信號可以同時提供給第一和第二埠40和41。
在此的例子和實施例應認為是說明性的，而非限制性，並且本發明不限於在此給出的細節，而是可在後附的權利要求的範圍以及等同範圍內作修改。
權利要求
1.一種位置檢測器，用於對檢測對象的運動進行檢測，所述位置檢測器包括與所述檢測對象的運動一起運動的磁體；對根據所述磁體的運動而變化的磁通量進行檢測的磁性傳感器，所述磁性傳感器包括兩個輸出端子，所述輸出端子分別根據檢測到的所述磁通量的方向輸出第一檢測信號和第二檢測信號，所述第一檢測信號和所述第二檢測信號具有不同的相位；信號處理電路，所述信號處理電路包括兩個接受所述第一和第二檢測信號的輸入端子，並差分地放大所述第一和第二檢測信號以生成模擬信號；控制單元，所述控制單元基於所述模擬信號計算出所述磁體的運動，將其作為所述檢測對象的運動；以及異常檢測電路，所述異常檢測電路設置在所述磁性傳感器的所述兩個輸出端子以及所述信號處理電路的所述兩個輸入端子之間，以檢測所述磁性傳感器和所述信號處理電路中的異常，所述異常檢測電路包括第一切換元件，所述第一切換元件基於所述控制單元提供的控制信號，將所述磁性傳感器的所述兩輸出端子中的至少任意一個接地；其中所述控制單元，基於在所述第一切換元件啟動的狀態下，從所述信號處理電路輸出的模擬信號的電壓電平來判定所述磁性傳感器和所述信號處理電路中是否存在異常。
2. 如權利要求l所述的位置檢測器，其中所述異常檢測電路還包括 設置在所述磁性傳感器的兩輸出端子和所述信號處理電路的兩輸入端子之間的第一上拉電阻，所述第一上拉電阻在所述磁性傳感器的輸出線路被切斷 時，向所述信號處理電路的所述兩輸入端子中的至少任意一個施加電源電壓。
3. 如權利要求2所述的位置檢測器，其中所述第一切換元件連接到所述磁 性傳感器的輸出線路上比所述第一上拉電阻更靠近所述磁性傳感器的位置。
4. 如權利要求l所述的位置檢測器，其中 所述異常檢測電路包括連接到所述磁性傳感器的所述兩個輸出端子中的第一輸出端子的所 述第一切換元件；以及連接到所述磁性傳感器的所述兩個輸出端子中的第二輸出端子的第二切換元件；並且所述控制單元單獨或同時啟動所述第一切換元件和第二切換元件。
5. 如權利要求4所述的位置檢測器，其中所述控制單元通過啟動所述第一切換元件和第二切換元件中的一個來檢測所述磁性傳感器中的短路。
6. 如權利要求4所述的位置檢測器，其中所述控制單元通過啟動所述第一 切換元件和第二切換元件中至少任意一個來檢測所述信號處理電路中的短路 或斷開。
7. 如權利要求2所述的位置檢測器，其中所述異常檢測電路包括 連接到所述磁性傳感器的所述兩個輸出端子中的第一輸出端子的所述第一上拉電阻；以及連接到所述磁性傳感器的所述兩個輸出端子中的第二輸出端子的第二上 拉電阻。
8. 如權利要求7所述的位置檢測器，其中所述第一上拉電阻和所述第二上 拉電阻將電源電壓施加到所述磁性傳感器的所述第一輸出端子和第二輸出端 子，以利用所述控制單元來檢測所述磁性傳感器的斷開。
9. 如權利要求4所述的位置檢測器，還包括第一線路，其連接所述磁性傳感器的所述第一輸出端子和所述信號處理電 路的所述兩個輸入端子中的第一輸入端子；以及第二線路，其連接所述磁性傳感器的所述第二輸出端子和所述信號處理電 路的所述兩個輸入端子中的第二輸入端子；其中，所述第一切換元件包括連接到所述第一線路的源極端子，接地的漏 極端子，以及接收來自所述控制單元的控制信號的柵極端子；並且所述第二切換元件包括連接到所述第二線路的源極端子，接地的漏極端 子，以及接收來自所述控制單元的控制信號的柵極端子。
10. 如權利要求9所述的位置檢測器，其中所述異常檢測電路包括 連接到所述第一線路、以將電源電壓供應到所述信號處理電路的所述第一輸入端子的所述第一上拉電阻；以及連接到所述第二線路、以將電源電壓供應到所述信號處理電路的所述第二 輸入端子的所述第二上拉電阻。
11. 如權利要求IO所述的位置檢測器，其中所述第一切換元件的源極端子連接到所述第一線路上比所述第一上拉電 阻更靠近所述磁性傳感器的所述第一輸出端子的位置；並且所述第二切換元件的源極端子連接到所述第二線路上比所述第二上拉電 阻更靠近所述磁性傳感器的所述第二輸出端子的位置處。
12. —種位置檢測器，用於對檢測對象的運動進行檢測，所述位置檢測器 包括與所述檢測對象的運動一起運動的磁體；對根據所述磁體運動而變化的磁通量進行檢測的磁性傳感器，所述磁性傳感器包括第一感測電路和第二感測電路，所述第一感測電路包括第一輸出端子 和第二輸出端子，所述第一和第二輸出端子根據檢測到的所述磁通量的方向輸出具有不同相位的第一檢測信號和第二檢測信號；所述第二感測電路包括第三輸出端子和第四輸出端子，所述第三和第四輸出端子根據檢測到的所述磁通量的方向輸出具有不同相位的第三檢測信號和第四檢測信號；第一信號處理電路，所述第一信號處理電路差分地放大所述第一和第二檢 測信號以生成第一模擬信號；第二信號處理電路，所述第二信號處理電路差分地放大所述第三和第四檢 測信號以生成第二模擬信號；控制單元，所述控制單元基於所述第一和第二模擬信號計算出所述磁體的 運動，將其作為所述檢測對象的運動；第一異常檢測電路，所述第一異常檢測電路包括第一切換元件和第二切換 元件，所述第一切換元件能使所述第一感測電路的第一輸出端子接地，所述第 二切換元件能使所述第一感測電路的第二輸出端子接地；以及第二異常檢測電路，所述第二異常檢測電路包括第三切換元件和第四切換 元件，所述第三切換元件能使所述第二感測電路的第三輸出端子接地，所述第 四切換元件能使所述第二感測電路的第四輸出端子接地；其中所述控制單元，基於在所述第一和第二切換元件的至少任意一個啟動時，從所述第一信號處理電路輸出的第一模擬信號的電壓電平來判定所述第一感測電路和所述第一信號處理電路中是否存在異常，並且所述控制單元，基於在所述第三和第四切換元件的至少任意一個啟動時、從所述第二信號處理電路輸出的第二模擬信號的電壓電平來判定所述第二感測電路和所述第二信號處理電路中是否存在異常；所述第一切換元件和第四切換元件構成第一切換單元；所述第二切換元件和第三切換元件構成第二切換單元；並且 所述控制單元生成控制所述第一切換單元中所述第一切換元件和第四切換元件的第一控制信號，和控制所述第二切換單元中所述第二切換元件和第三切換元件的第二控制信號。
全文摘要
一種位置檢測器包括與檢測對象的運動一起運動的磁體。磁性傳感器檢測從磁體產生的磁通量，並從兩個輸出端子輸出第一檢測信號和第二檢測信號。信號處理電路差分地放大所述檢測信號以生成模擬信號。控制單元基於所述模擬信號計算檢測對象的運動。異常檢測電路包括切換元件，其將磁性傳感器的輸出端子中的一個接地。控制單元，通過將模擬信號的電壓電平與預定的判斷電平相比較來判斷磁性傳感器和信號處理電路中的異常，該預定的判斷電平為磁性傳感器和信號處理電路正常運行期間第一切換元件啟動時模擬信號的電壓電平。
文檔編號G01B7/00GK101655345SQ200910167398
公開日2010年2月24日 申請日期2009年8月23日 優先權日2008年8月22日
發明者近藤誠二 申請人:株式會社東海理化電機製作所