磁気センサ調整方法、及び、磁気センサ調整装置
【課題】磁気センサの調整が煩雑となることが抑制された磁気センサ調整方法、及び、磁気センサ調整装置を提供する。
【解決手段】磁電変換素子（２０）、磁石（３０）、及び、磁電変換素子（２０）の出力信号を閾値電圧に基づいて二値化する信号処理部（４３）を有する磁気センサ（１０）の出力特性を調整する磁気センサ調整方法であって、磁性体（７０）と磁気センサ（１０）との距離が第１距離の時の磁電変換素子（２０）の第１出力信号の電圧値Ｖａ、及び、磁性体（７０）と磁気センサ（１０）との距離が第２距離の時に出力される磁電変換素子（２０）の第２出力信号の電圧値Ｖｂを計測し、磁電変換素子（２０）の出力特性に関わる係数をａ，ｂ、閾値電圧をＶｔｈとすると、Ｖｔｈ＝ａ×ｌｎ（Ｖｂ−Ｖａ）＋ｂ＋Ｖａが成立するように磁電変換素子（２０）の出力信号の電圧レベルを調整する。
【解決手段】磁電変換素子（２０）、磁石（３０）、及び、磁電変換素子（２０）の出力信号を閾値電圧に基づいて二値化する信号処理部（４３）を有する磁気センサ（１０）の出力特性を調整する磁気センサ調整方法であって、磁性体（７０）と磁気センサ（１０）との距離が第１距離の時の磁電変換素子（２０）の第１出力信号の電圧値Ｖａ、及び、磁性体（７０）と磁気センサ（１０）との距離が第２距離の時に出力される磁電変換素子（２０）の第２出力信号の電圧値Ｖｂを計測し、磁電変換素子（２０）の出力特性に関わる係数をａ，ｂ、閾値電圧をＶｔｈとすると、Ｖｔｈ＝ａ×ｌｎ（Ｖｂ−Ｖａ）＋ｂ＋Ｖａが成立するように磁電変換素子（２０）の出力信号の電圧レベルを調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁電変換素子、該磁電変換素子の周囲に磁界を形成する磁石、及び、磁電変換素子の出力信号を閾値電圧に基づいて二値化する信号処理部を有し、回転体の回転状態を検出する磁気センサの出力特性を調整する磁気センサ調整方法、及び、磁気センサ調整装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に示されるように、マグネットと被検知体ユニットとの間に配置された磁界検出部と、該磁界検出部が出力する検出波形を閾値に基づいて二値化する波形処理部と、閾値を調整して設定する閾値調整・設定部と、を有する磁気センサの調整方法が提案されている。被検知体ユニットには、移動経路（回転方向）に沿って、磁気的に非等価な第一被検知部と第二被検知部とが交互に配置されており、第一被検知部（第二被検知部）と磁界検出部とが検知ギャップ長だけ離れている。この磁気センサの調整方法では、上記した検知ギャップ長を複数の設定値間で変更しつつ、それら検知ギャップ長の設定値毎に磁界検出部の検出波形を取得する。そして、取得した複数の検出波形を同相にて重ね合わせたときの波形間の交点が示す交点レベル値を算出し、算出した交点レベル値と一致するように閾値を調整する。
【０００３】
検知ギャップ長が当初の設定値からずれた場合、得られる検出波形の振幅が変化し、二値化が変動することとなる。しかしながら、特許文献１の発明者によれば、検知ギャップ長の影響によって変化した波形を同相で重ね合わせると、検知ギャップ長とは無関係に、各検出波形が一点で交わることが判明した。この交点の電圧レベルは、検知ギャップ長に依存しない値である。したがって、上記したように、交点レベル値と一致するように閾値を調整することで、検知ギャップ長に依らずに二値化することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３０１６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に示される磁気センサの調整方法では、検知ギャップ長を複数の設定値間で変更するために、検知ギャップ長が一律となった被検知用の被検知体ユニットに代えて、検知ギャップ長の互いに異なる区間が混在した調整用の可変ギャップ被検知体ユニットを磁気センサに組み付けている。可変ギャップ被検知体ユニットは回転体なので、可変ギャップ被検知体ユニットと被調整対象となる磁気センサとを対向させるには、可変ギャップ被検知体ユニットの周方向に磁気センサを配置しなければならない。一個の磁気センサを調整対象とする場合、上記方法でも、磁気センサの調整が煩雑と成る可能性は少ない。しかしながら、例えば、千個の磁気センサを調整対象とする場合、それら磁気センサを周方向に順次並べなくてはならず、調整が煩雑となる虞がある。
【０００６】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、磁気センサの調整が煩雑となることが抑制された磁気センサ調整方法、及び、磁気センサ調整装置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】
【０００７】
上記した目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、磁電変換素子（２０）、該磁電変換素子（２０）の周囲に磁界を形成する磁石（３０）、及び、磁電変換素子（２０）の出力信号を閾値電圧に基づいて二値化する信号処理部（４３）を有し、回転体の回転状態を検出する磁気センサ（１０）の出力特性を調整する磁気センサ調整方法であって、磁石（３０）が形成する磁界を変動するための磁性体（７０）と磁気センサ（１０）とが、第１距離だけ離れているときに出力される磁電変換素子（２０）の第１出力信号の電圧値Ｖａ、及び、磁性体（７０）と磁気センサ（１０）が、第１距離とは異なる第２距離だけ離れているときに出力される磁電変換素子（２０）の第２出力信号の電圧値Ｖｂを計測する計測工程と、該計測工程後、磁電変換素子（２０）の出力特性に関わる係数をａ，ｂ、閾値電圧をＶｔｈとすると、下記式
【数１】
が成立するように、磁電変換素子（２０）の出力信号の電圧レベルを調整する調整工程と、を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明者が検討したところ、以下の点が判明した。回転体と磁電変換素子（２０）との距離（検知ギャップ長）を複数の設定値間で変更し、これら検知ギャップ長の設定値毎に磁電変換素子（２０）の出力信号（波形信号）を取得する。そして、取得した複数の波形信号を同相にて重ね合わせたときの信号間の交点の電圧値Ｖ０（検知ギャップ長に依存しない電圧値）を算出する。これを、複数の磁気センサ（１０）で算出し、各磁気センサ（１０）の出力感度（Ｖｂ−Ｖａ）との相関を示したデータ点を作成した。そして、そのデータ点を結ぶ近似式を作成したところ、Ｖ０＝α×ｌｎ（Ｖｂ−Ｖａ）＋β（α、βは実数）が成立することが判明した。これによれば、請求項１に記載のように、磁電変換素子（２０）の波形信号ではなく、電圧値Ｖａ，Ｖｂを計測した後、数式１が成立するように磁電変換素子（２０）の出力信号の電圧レベルを調整することで、閾値電圧Ｖｔｈの電圧レベルを、検知ギャップ長に依存しない電圧値に設定することができる。
【０００９】
電圧値Ｖａ，Ｖｂを取得するには、請求項１に記載のように、磁気センサ（１０）と磁性体（７０）との相対距離を二度変更するだけでよくなる。これによれば、磁性体（７０）の形状として、円形ではなく、被調整対象となる複数の磁気センサ（１０）との対向配置が容易となる形状を選択することができる。この結果、磁気センサ（１０）の調整が煩雑となることが抑制される。
【００１０】
請求項２に記載のように、磁気センサ（１０）と磁性体（７０）との対向方向に垂直な方向に、複数の磁気センサ（１０）が磁性体（７０）の主面と対向するように、列を成して並んでおり、計測工程を行う前に、複数の磁気センサ（１０）の内の任意の一つを、磁電変換素子（２０）の出力信号の電圧レベルを調整する調整部（８０）と電気的に接続する接続工程を有し、該接続工程〜調整工程を全ての磁気センサ（１０）で行う構成が好適である。
【００１１】
このように、被調整対象である複数の磁気センサ（１０）が直線状に配置されるので、磁気センサ（１０）が弧状に配置される構成と比べて、磁気センサ（１０）の調整が煩雑となることが抑制される。また、磁気センサ（１０）と調整部（８０）との電気的な接続が制御されるので、各磁気センサに１つの調整部が設けられる構成と比べて、磁気センサ（１０）を調整する装置（磁気センサ調整装置）の体格の増大が抑制される。
【００１２】
請求項３に記載のように、計測工程を行う前に、調整対象となる、複数の磁気センサ（１０）の内から任意に一つの磁気センサ（１０）を選択する選択工程と、該選択工程後、選択した磁気センサ（１０）と回転状態の回転体とを対向させて、選択した磁気センサ（１０）と回転体との相対距離を少なくとも２度変化させることで、各相対距離間での磁電変換素子（２０）の出力信号を取得する第１取得工程と、該第１取得工程後、各相対距離間における磁電変換素子（２０）の出力信号の位相を合わせて、各出力信号を重ねることで、各出力信号が交わる交点の電圧値Ｖ０を算出する第１算出工程と、該第１算出工程後、選択した磁気センサ（１０）と磁性体（７０）とを対向させて、磁性体（７０）と磁気センサ（１０）とが第３距離だけ離れているときに出力される磁電変換素子（２０）の第３出力信号の電圧値Ｖｃ、及び、磁性体（７０）と磁気センサ（１０）とが第３距離とは異なる第４距離だけ離れているときに出力される磁電変換素子（２０）の第４出力信号の電圧値Ｖｄを取得する第２取得工程と、選択工程〜第２取得工程を複数回行うことで、第１算出工程にて算出した複数の交点の電圧値Ｖ０と、該交点の電圧値Ｖ０に対応する、第２取得工程にて取得した複数の電圧値の差分Ｖｄ−Ｖｃとのデータ点を取得するデータ取得工程と、該データ取得工程後、データ点の関係を下記式
【数２】
で近似することで、係数ａ，ｂを算出する第２算出工程と、を有し、第２算出工程後、計測工程及び調整工程を、調整対象となる全ての磁気センサ（１０）で行うのが良い。
【００１３】
これによれば、被調整対象である複数の磁気センサ（１０）の調整（計測工程及び調整工程）を行う前に、係数ａ，ｂが算出される。
【００１４】
なお、詳しくは実施形態で説明するが、温度特性の補正を行うには、請求項４に記載のように、第１温度で選択工程〜第２算出工程を行うことで第１温度での係数ａ，ｂを算出し、第１温度とは異なる第２温度で選択工程〜第２算出工程を行うことで第２温度での係数ａ，ｂを算出する。そして、請求項５に記載のように、第１温度で計測工程及び調整工程を行った後、第２温度で計測工程及び調整工程を行う。これによれば、第１温度での計測工程及び調整工程にて、オフセットの補正（磁電変換素子（２０）の出力信号の電圧レベルの調整）が為され、第２温度での計測工程及び調整工程にて、温度特性の補正が為される。
【００１５】
請求項６，７に記載の発明の作用効果は、請求項１，２に記載の発明の作用効果と同等なので、その記載を省略する。
【００１６】
なお、請求項７に記載の制御部（９０）としては、請求項８に記載のように、制御部（９０）は、磁気センサ（１０）と調整部（８０）との間に配置された選択スイッチ（９１）と、該選択スイッチ（９１）の開閉を制御する開閉制御部（９２）と、を有する構成を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態に係る磁気センサ調整装置の概略構成を示す上面図である。
【図２】磁気センサの概略構成を示す断面図である。
【図３】図１に示す磁気センサ調整装置の概略構成を示すブロック図である。
【図４】磁電変換素子の波形信号を示すグラフであり、（ａ）は室温、（ｂ）は高温を示している。
【図５】交点の電圧値Ｖ０と電圧値の差分Ｖｄ−Ｖｃとの関係を示すグラフであり、（ａ）は室温、（ｂ）は高温を示している。
【図６】磁気センサの変形例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る磁気センサ調整装置の概略構成を示す上面図である。図２は、磁気センサの概略構成を示す断面図である。図３は、図１に示す磁気センサ調整装置の概略構成を示すブロック図である。図４は、磁電変換素子の波形信号を示すグラフであり、（ａ）は室温、（ｂ）は高温を示している。図５は、交点の電圧値Ｖ０と電圧値の差分Ｖｄ−Ｖｃとの関係を示すグラフであり、（ａ）は室温、（ｂ）は高温を示している。なお、図４及び図５それぞれの縦軸と横軸の単位は任意単位である。
【００１９】
図１に示すように、磁気センサ調整装置１００は、要部として、磁気センサ１０の磁石３０が形成する磁界を変動するための磁性体７０と、磁気センサ１０及び磁性体７０の少なくとも一方を移動させる移動部（図示略）と、磁気センサ１０の出力特性を調整する調整部８０と、を有する。本実施形態に係る磁気センサ調整装置１００は、上記構成要素の他に、磁気センサ１０と調整部８０との電気的な接続を制御する制御部９０を有する。
【００２０】
以下、磁気センサ調整装置１００を説明する前に、被調整対象である磁気センサ１０を図２及び図３に基づいて説明する。磁気センサ１０は、表面に複数の歯が並んだ回転体（図示略）の回転状態を検出するものである。磁気センサ１０は、磁気の変化を電気信号に変換する磁電変換素子２０と、該磁電変換素子２０の周囲に磁界を形成する磁石３０と、磁電変換素子２０の出力信号を処理する処理部４０と、処理部４０と外部とで電気信号を送受信するためのターミナル５０と、ターミナル５０がインサート成形され、磁電変換素子２０及び処理部４０が搭載された台座６０と、を有する。本実施形態では、磁電変換素子２０及び処理部４０が、１枚のチップ１１に搭載され、チップ１１が台座６０に搭載されている。
【００２１】
磁電変換素子２０は、磁気の印加方向に応じて抵抗が変化する磁気抵抗効果素子２１を複数有する。図２に示すように、２つの磁気抵抗効果素子２１がハの字に配置され、図３に示すように、これら２つの磁気抵抗効果素子２１によってハーフブリッジ回路が構成されている。本実施形態では、上記したハーフブリッジ回路が２つ構成されており、これら２つのハーフブリッジ回路によってフルブリッジ回路が構成されている。これら２つのハーフブリッジ回路それぞれの中点が、処理部４０のアンプ４１に接続されている。
【００２２】
磁石３０は、円筒磁石であり、磁性体７０側の端部がＮ極、その反対側がＳ極に着磁されている。図２に示すように、磁石３０の中空内に、磁電変換素子２０及び処理部４０が配置されており、磁電変換素子２０が磁石３０のＮ極によって囲まれている。一般に、円筒磁石の中空と外とでは、中空の方が磁界の安定度が高い。そのため、上記構成の場合、磁電変換素子２０に印加される磁束が、急激に変動することが抑制される。
【００２３】
処理部４０は、図３に示すように、アンプ４１、補正部４２、コンパレータ４３、及び、出力バッファ４４を有する。アンプ４１の入力端子に、２つのハーフブリッジ回路それぞれの中点が接続され、アンプ４１の出力端子がコンパレータ４３の入力端子に接続されている。そして、アンプ４１とコンパレータ４３とを接続する配線に、補正部４２の入力端子が接続され、コンパレータ４３の出力端子が出力バッファ４４の入力端子に接続されている。最後に、出力バッファ４４の出力端子が、チップ１１の端子に接続され、外部（ターミナル５０）に出力される構成となっている。
【００２４】
上記接続構成により、アンプ４１にて、磁電変換素子２０の出力信号が差動増幅され、補正部４２にて、差動増幅された出力信号のオフセット及び温度特性が補正される。そして、コンパレータ４３にて、補正された出力信号が閾値電圧Ｖｔｈに基づいて二値化処理され、二値化処理された出力信号が、出力バッファ４４を介してターミナル５０に出力される。コンパレータ４３が、特許請求の範囲に記載の信号処理部に相当する。
【００２５】
なお、二値化処理とは、閾値電圧Ｖｔｈよりも電圧値が大きいか小さいかによって、信号を２つの電圧レベル（ＬｏレベルとＨｉレベル）に分けることである。そのため、磁気センサ１０の出力特性とは、電圧レベルのことではなく、２つの電圧レベルの切り替わるタイミングを示している。すなわち、ＬｏレベルからＨｉレベルへの信号の立ち上がりエッジ、及び、ＨｉレベルからＬｏレベルへの信号の立ち下りエッジを示している。
【００２６】
図３に示すように、補正部４２は、オフセット補正回路４２ａと、温度補正回路４２ｂと、を有する。オフセット補正回路４２ａは、オフセット電圧Ｖｏｆｆをアンプ４１の出力信号に畳重し、温度補正回路４２ｂは、温特電圧Ｖｔをアンプ４１の出力信号に畳重する。そうすることで、オフセットと温度特性とを補正する。なお、処理部４０の構成要素４１〜４４の詳細な構成は、例えば特開２００４−３０１６４５号公報に示されるように周知なので、その説明を本実施形態では割愛する。
【００２７】
ターミナル５０は、グランドと電気的に接続される接地ターミナル５１と、処理部４０を介した磁電変換素子２０の出力信号を外部に出力する出力ターミナル５２と、電源と電気的に接続される電源ターミナル５３と、を有する。
【００２８】
台座６０は、直方形状を成し、磁石３０のＮ極側の端部にチップ１１（磁電変換素子２０及び処理部４０）が搭載され、Ｓ極側の端部にターミナル５０がインサート成形されている。図示しないが、チップ１１の搭載面には配線パターンが形成されており、チップ１１と配線パターン、及び、配線パターンとターミナル５０それぞれは接続部材（図示略）を介して電気的に接続されている。台座６０へのチップ１１の搭載、及び、チップ１１とターミナル５０との電気的な接続終了後、台座６０は磁石３０の中空内に挿入され、台座６０（磁電変換素子２０）と磁石３０との位置が決定される。
【００２９】
次に、磁気センサ調整装置１００を説明する。上記したように、磁気センサ調整装置１００は、磁性体７０、移動部（図示略）、調整部８０、及び、制御部９０を有する。図１に示すように、磁性体７０は、直方形状を成し、複数の磁気センサ１０が磁性体７０の主面と対向するように、磁気センサ１０と磁性体７０との対向方向に垂直な方向に、列を成して並んでいる。本実施形態では、移動部によって、磁性体７０が対向方向に移動可能となっている。
【００３０】
調整部８０は、磁電変換素子２０の出力信号を計測する計測部（図示略）と、後述する係数ａ，ｂ、及び、閾値電圧Ｖｔｈを記憶する記憶部（図示略）と、該記憶部から係数ａ，ｂを読み出して後述する数式４を演算し、その演算結果と閾値電圧Ｖｔｈとの差を演算する演算部（図示略）と、該演算部の演算結果に基づいて、磁気センサ１０のオフセット電圧Ｖｏｆｆ及び温特電圧Ｖｔを書き換える書換部（図示略）と、を有する。
【００３１】
制御部９０は、磁気センサ１０と調整部８０との間に配置された選択スイッチ９１と、該選択スイッチ９１の開閉を制御する開閉制御部９２と、を有する。開閉制御部９２は、複数の選択スイッチ９１の内、１つの選択スイッチ９１を順次閉状態とすることで、１つの磁気センサ１０と調整部８０とを順次電気的に接続する。
【００３２】
次に、本実施形態に係る磁気センサ調整方法を説明する。先ず、図１に示すように、被調整対象となる複数の磁気センサ１０を、選択スイッチ９１を介して調整部８０と電気的に接続し、磁性体７０と対向させる。そして、開閉制御部９２によって、複数の磁気センサ１０の内の任意の一つを調整部８０と電気的に接続する。以上が接続工程である。
【００３３】
接続工程後、磁気センサ１０と磁性体７０との相対距離を、磁電変換素子２０に印加される磁界が磁性体７０によって変動する程度の距離（第１距離）とする。この第１距離における磁電変換素子２０の出力信号（第１出力信号）の電圧値Ｖａを調整部８０の計測部にて計測する。次いで、移動部によって磁性体７０を磁気センサ１０に近づけることで、磁気センサ１０と磁性体７０との相対距離を、第１距離よりも短い第２距離（図１で磁性体７０を破線で示す位置）とする。この第２距離における磁電変換素子２０の出力信号（第２出力信号）の電圧値Ｖｂを計測部にて計測する。以上が、計測工程である。
【００３４】
該計測工程後、調整部８０の演算部は、記憶部から係数ａ，ｂを読み出して、下記式を計算する。
【数４】
【００３５】
次いで、演算部は、演算結果と閾値電圧Ｖｔｈとの差を演算する。その差に基づいて、調整部８０の書換部は、オフセット電圧Ｖｏｆｆ及び温特電圧Ｖｔを書き換えることで、下記式
【数５】
が成立するように磁電変換素子２０（アンプ４１）の出力信号の電圧レベルを調整する。以上が、調整工程である。上記した接続工程〜調整工程を、全ての磁気センサ１０にて行うことで、全ての磁気センサ１０の調整が終了となる。
【００３６】
なお、本実施形態では、上記した接続工程〜調整工程を、温度の異なる雰囲気下、すなわち、室温と、室温よりも高い高温下で行う。こうすることで、オフセットの補正だけではなく温度特性の補正も行うが、そのことについては後述する。ちなみに、室温が、特許請求の範囲に記載の第１温度に相当し、高温が、特許請求の範囲に記載の第２温度に相当する。
【００３７】
上記した係数ａ，ｂは、下記工程を経ることで算出される。計測工程を行う前に、調整対象となる、複数の磁気センサ１０の内から任意の一つの磁気センサ１０を選択する。以上が、選択工程である。
【００３８】
選択工程後、選択した磁気センサ１０と回転状態の回転体とを対向させて、選択した磁気センサ１０と回転体との相対距離を移動部によって少なくとも２度変化させる。そうすることで、各相対距離間での磁電変換素子２０の出力信号（出力波形）を取得する。以上が、第１取得工程である。
【００３９】
第１取得工程後、図４に示すように、各相対距離間における磁電変換素子２０の出力波形の位相を合わせて、各出力波形を重ねる。そうすることで、各出力波形が交わる交点の電圧値Ｖ０を算出する。以上が、第１算出工程である。なお、第１算出工程での電圧値Ｖ０の算出は、演算部にて行われる。図４の縦軸は磁電変換素子２０の出力波形の電圧、横軸は出力波形の位相（回転体の回転角度）を示している。
【００４０】
第１算出工程後、選択した磁気センサ１０と磁性体７０とを対向させて、磁気センサ１０と磁性体７０との相対距離を第３距離とする。この第３距離における磁電変換素子２０の出力信号（第３出力信号）の電圧値Ｖｃを調整部８０の計測部で取得する。次いで、移動部によって磁性体７０を磁気センサ１０に近づけることで、磁気センサ１０と磁性体７０との相対距離を、第３距離よりも短い第４距離とする。この第４距離における磁電変換素子２０の出力信号（第４出力信号）の電圧値Ｖｄを計測部にて取得する。以上が、第２取得工程である。
【００４１】
なお、本実施形態では、第３距離は第１距離に等しく、第４距離は第２距離に等しい。そして、第１距離と第２距離との差は、回転体の歯の長さに等しくなっている。
【００４２】
上記した選択工程〜第２取得工程を複数回（例えば８回）行うことで、第１算出工程にて算出した複数の交点の電圧値Ｖ０と、該交点の電圧値Ｖ０に対応する、第２取得工程にて取得した複数の電圧値の差分Ｖｄ−Ｖｃとのデータ点を取得する。以上が、データ取得工程である。
【００４３】
データ取得工程後、図５に示すように、データ点の関係を下記式
【数６】
で近似することで、係数ａ，ｂを算出する。以上が、第２算出工程である。なお、データ取得工程でのデータ点の取得及び係数ａ，ｂの算出は、演算部にて行われ、算出された係数ａ，ｂは、記憶部に記憶される。図５の縦軸は交点の電圧値Ｖ０、横軸は電圧値の差分Ｖｄ−Ｖｃを示している。
【００４４】
以上の工程を経ることで、被調整対象である複数の磁気センサ１０の調整（接続工程〜調整工程）を行う前に、係数ａ，ｂが算出される。
【００４５】
なお、本実施形態では、温度特性を補正するために、室温、及び、室温よりも温度の高い高温下それぞれにおいて、第１取得工程〜第２算出工程を行う。こうすることで、室温での係数ａ１，ｂ１だけではなく、高温での係数ａ２，ｂ２も算出する。
【００４６】
次に、磁電変換素子２０（アンプ４１）の出力信号の電圧レベルの調整について詳説する。上記した調整工程では、数式５が成立するように（閾値電圧Ｖｔｈと数式４で示された電圧値の電圧レベルとが一致するように）磁電変換素子２０（アンプ４１）の出力信号の電圧レベルを調整する、と記載した。これを実現するためには、オフセット電圧Ｖｏｆｆを調整する。また、温度特性を調整するには、温特電圧Ｖｔを調整する。
【００４７】
以下、オフセットの補正と温度特性の補正とを説明する。先ず、被調整対象である磁気センサ１０のオフセット電圧Ｖｏｆｆ、温特電圧Ｖｔ、及び、閾値電圧Ｖｔｈを適当な値に定めておく。そして、室温で電圧値Ｖａ１，Ｖｂ１を計測し、係数ａ１，ｂ１に基づいて、数式４を計算する。ここで、適当に調整しておいた閾値電圧Ｖｔｈと数式４によって算出した室温の電圧値との差分を取る。この差分に基づいて、オフセット電圧Ｖｏｆｆが決定され、調整部８０の書換部によってオフセット電圧Ｖｏｆｆが書き換えられる（調整される）。この結果、室温にて、数式５が成立する。
【００４８】
オフセット電圧Ｖｏｆｆの調整後、高温で電圧値Ｖａ２，Ｖｂ２を計測し、係数ａ２，ｂ２に基づいて、数式４を計算する。ここで、オフセット補正した閾値電圧Ｖｔｈと数式４によって算出した高温の電圧値との差分を取る。この差分に基づいて、温特電圧Ｖｔが決定され、調整部８０の書換部によって温特電圧Ｖｔが書き換えられる（調整される）。この結果、温度が変化した場合においても、数式５が成立する。
【００４９】
次に、本実施形態に係る磁気センサ調整方法、及び、磁気センサ調整装置１００の作用効果を説明する。本発明者が検討したところ、以下の点が判明した。回転体と磁電変換素子２０との距離（検知ギャップ長）を複数の設定値間で変更し、これら検知ギャップ長の設定値毎に磁電変換素子２０の出力信号（波形信号）を取得する。そして、取得した複数の波形信号を同相にて重ね合わせたときの信号間の交点の電圧値Ｖ０（検知ギャップ長に依存しない電圧値）を算出する。これを、複数の磁気センサ１０で算出し、各磁気センサ１０の出力感度（Ｖｂ−Ｖａ）との相関を示したデータ点を作成した。そして、そのデータ点を結ぶ近似式を作成したところ、Ｖ０＝α×ｌｎ（Ｖｂ−Ｖａ）＋β（α、βは実数）が成立することが判明した。これによれば、磁電変換素子２０の波形信号ではなく、電圧値Ｖａ，Ｖｂを計測した後、数式５が成立するように磁電変換素子の出力信号の電圧レベルを調整することで、閾値電圧Ｖｔｈの電圧レベルを、検知ギャップ長に依存しない電圧値に設定することができる。
【００５０】
電圧値Ｖａ，Ｖｂを取得するには、上記したように、磁気センサ１０と磁性体７０との相対距離を二度変更するだけでよくなる。これによれば、磁性体７０の形状として、円形ではなく、被調整対象となる複数の磁気センサ１０との対向配置が容易となる形状を選択することができる。この結果、磁気センサ１０の調整が煩雑となることが抑制される。
【００５１】
本実施形態では、磁性体７０は直方形状を成し、磁気センサ１０と磁性体７０との対向方向に垂直な方向に、複数の磁気センサ１０が磁性体７０の主面と対向するように、列を成して並んでいる。このように、被調整対象である複数の磁気センサ１０が直線状に配置されるので、複数の磁気センサ１０が弧状に配置される構成と比べて、磁気センサ１０の調整が煩雑となることが抑制される。
【００５２】
本実施形態では、接続工程にて、複数の磁気センサ１０の内の任意の一つを調整部８０と電気的に接続した後、計測工程及び調整工程を行う。このように、磁気センサ１０と調整部８０との電気的な接続が制御されるので、各磁気センサ１０に１つの調整部８０が設けられる構成と比べて、磁気センサ調整装置１００の体格の増大が抑制される。
【００５３】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【００５４】
本実施形態では、磁電変換素子２０及び処理部４０が、１枚のチップ１１に搭載された例を示した。しかしながら、図６に示すように、磁電変換素子２０及び処理部４０それぞれが別のチップ１２，１３に搭載された構成と採用することもできる。図６は、磁気センサの変形例を示すブロック図である。
【００５５】
本実施形態では、室温、及び、高温で各工程を行う例を示した。もちろんであるが、各工程を行う温度としては、上記例に限定されず、例えば、室温、及び、室温よりも低い低温で行っても良い。
【００５６】
本実施形態では、磁性体７０が移動部によって移動する例を示した。しかしながら、磁気センサ１０と磁性体７０との相対距離を変更するためには、上記例に限定されない。例えば、移動部によって磁気センサ１０を移動しても良いし、磁性体７０と磁気センサ１０の両方を移動しても良い。
【符号の説明】
【００５７】
１０・・・磁気センサ
２０・・・磁電変換素子
２１・・・磁気抵抗効果素子
３０・・・磁石
４０・・・調整部
４２・・・補正部
４３・・・コンパレータ
７０・・・磁性体
８０・・・調整部
９０・・・制御部
１００・・・磁気センサ調整装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁電変換素子、該磁電変換素子の周囲に磁界を形成する磁石、及び、磁電変換素子の出力信号を閾値電圧に基づいて二値化する信号処理部を有し、回転体の回転状態を検出する磁気センサの出力特性を調整する磁気センサ調整方法、及び、磁気センサ調整装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１に示されるように、マグネットと被検知体ユニットとの間に配置された磁界検出部と、該磁界検出部が出力する検出波形を閾値に基づいて二値化する波形処理部と、閾値を調整して設定する閾値調整・設定部と、を有する磁気センサの調整方法が提案されている。被検知体ユニットには、移動経路（回転方向）に沿って、磁気的に非等価な第一被検知部と第二被検知部とが交互に配置されており、第一被検知部（第二被検知部）と磁界検出部とが検知ギャップ長だけ離れている。この磁気センサの調整方法では、上記した検知ギャップ長を複数の設定値間で変更しつつ、それら検知ギャップ長の設定値毎に磁界検出部の検出波形を取得する。そして、取得した複数の検出波形を同相にて重ね合わせたときの波形間の交点が示す交点レベル値を算出し、算出した交点レベル値と一致するように閾値を調整する。
【０００３】
検知ギャップ長が当初の設定値からずれた場合、得られる検出波形の振幅が変化し、二値化が変動することとなる。しかしながら、特許文献１の発明者によれば、検知ギャップ長の影響によって変化した波形を同相で重ね合わせると、検知ギャップ長とは無関係に、各検出波形が一点で交わることが判明した。この交点の電圧レベルは、検知ギャップ長に依存しない値である。したがって、上記したように、交点レベル値と一致するように閾値を調整することで、検知ギャップ長に依らずに二値化することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３０１６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に示される磁気センサの調整方法では、検知ギャップ長を複数の設定値間で変更するために、検知ギャップ長が一律となった被検知用の被検知体ユニットに代えて、検知ギャップ長の互いに異なる区間が混在した調整用の可変ギャップ被検知体ユニットを磁気センサに組み付けている。可変ギャップ被検知体ユニットは回転体なので、可変ギャップ被検知体ユニットと被調整対象となる磁気センサとを対向させるには、可変ギャップ被検知体ユニットの周方向に磁気センサを配置しなければならない。一個の磁気センサを調整対象とする場合、上記方法でも、磁気センサの調整が煩雑と成る可能性は少ない。しかしながら、例えば、千個の磁気センサを調整対象とする場合、それら磁気センサを周方向に順次並べなくてはならず、調整が煩雑となる虞がある。
【０００６】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、磁気センサの調整が煩雑となることが抑制された磁気センサ調整方法、及び、磁気センサ調整装置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】
【０００７】
上記した目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、磁電変換素子（２０）、該磁電変換素子（２０）の周囲に磁界を形成する磁石（３０）、及び、磁電変換素子（２０）の出力信号を閾値電圧に基づいて二値化する信号処理部（４３）を有し、回転体の回転状態を検出する磁気センサ（１０）の出力特性を調整する磁気センサ調整方法であって、磁石（３０）が形成する磁界を変動するための磁性体（７０）と磁気センサ（１０）とが、第１距離だけ離れているときに出力される磁電変換素子（２０）の第１出力信号の電圧値Ｖａ、及び、磁性体（７０）と磁気センサ（１０）が、第１距離とは異なる第２距離だけ離れているときに出力される磁電変換素子（２０）の第２出力信号の電圧値Ｖｂを計測する計測工程と、該計測工程後、磁電変換素子（２０）の出力特性に関わる係数をａ，ｂ、閾値電圧をＶｔｈとすると、下記式
【数１】
が成立するように、磁電変換素子（２０）の出力信号の電圧レベルを調整する調整工程と、を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明者が検討したところ、以下の点が判明した。回転体と磁電変換素子（２０）との距離（検知ギャップ長）を複数の設定値間で変更し、これら検知ギャップ長の設定値毎に磁電変換素子（２０）の出力信号（波形信号）を取得する。そして、取得した複数の波形信号を同相にて重ね合わせたときの信号間の交点の電圧値Ｖ０（検知ギャップ長に依存しない電圧値）を算出する。これを、複数の磁気センサ（１０）で算出し、各磁気センサ（１０）の出力感度（Ｖｂ−Ｖａ）との相関を示したデータ点を作成した。そして、そのデータ点を結ぶ近似式を作成したところ、Ｖ０＝α×ｌｎ（Ｖｂ−Ｖａ）＋β（α、βは実数）が成立することが判明した。これによれば、請求項１に記載のように、磁電変換素子（２０）の波形信号ではなく、電圧値Ｖａ，Ｖｂを計測した後、数式１が成立するように磁電変換素子（２０）の出力信号の電圧レベルを調整することで、閾値電圧Ｖｔｈの電圧レベルを、検知ギャップ長に依存しない電圧値に設定することができる。
【０００９】
電圧値Ｖａ，Ｖｂを取得するには、請求項１に記載のように、磁気センサ（１０）と磁性体（７０）との相対距離を二度変更するだけでよくなる。これによれば、磁性体（７０）の形状として、円形ではなく、被調整対象となる複数の磁気センサ（１０）との対向配置が容易となる形状を選択することができる。この結果、磁気センサ（１０）の調整が煩雑となることが抑制される。
【００１０】
請求項２に記載のように、磁気センサ（１０）と磁性体（７０）との対向方向に垂直な方向に、複数の磁気センサ（１０）が磁性体（７０）の主面と対向するように、列を成して並んでおり、計測工程を行う前に、複数の磁気センサ（１０）の内の任意の一つを、磁電変換素子（２０）の出力信号の電圧レベルを調整する調整部（８０）と電気的に接続する接続工程を有し、該接続工程〜調整工程を全ての磁気センサ（１０）で行う構成が好適である。
【００１１】
このように、被調整対象である複数の磁気センサ（１０）が直線状に配置されるので、磁気センサ（１０）が弧状に配置される構成と比べて、磁気センサ（１０）の調整が煩雑となることが抑制される。また、磁気センサ（１０）と調整部（８０）との電気的な接続が制御されるので、各磁気センサに１つの調整部が設けられる構成と比べて、磁気センサ（１０）を調整する装置（磁気センサ調整装置）の体格の増大が抑制される。
【００１２】
請求項３に記載のように、計測工程を行う前に、調整対象となる、複数の磁気センサ（１０）の内から任意に一つの磁気センサ（１０）を選択する選択工程と、該選択工程後、選択した磁気センサ（１０）と回転状態の回転体とを対向させて、選択した磁気センサ（１０）と回転体との相対距離を少なくとも２度変化させることで、各相対距離間での磁電変換素子（２０）の出力信号を取得する第１取得工程と、該第１取得工程後、各相対距離間における磁電変換素子（２０）の出力信号の位相を合わせて、各出力信号を重ねることで、各出力信号が交わる交点の電圧値Ｖ０を算出する第１算出工程と、該第１算出工程後、選択した磁気センサ（１０）と磁性体（７０）とを対向させて、磁性体（７０）と磁気センサ（１０）とが第３距離だけ離れているときに出力される磁電変換素子（２０）の第３出力信号の電圧値Ｖｃ、及び、磁性体（７０）と磁気センサ（１０）とが第３距離とは異なる第４距離だけ離れているときに出力される磁電変換素子（２０）の第４出力信号の電圧値Ｖｄを取得する第２取得工程と、選択工程〜第２取得工程を複数回行うことで、第１算出工程にて算出した複数の交点の電圧値Ｖ０と、該交点の電圧値Ｖ０に対応する、第２取得工程にて取得した複数の電圧値の差分Ｖｄ−Ｖｃとのデータ点を取得するデータ取得工程と、該データ取得工程後、データ点の関係を下記式
【数２】
で近似することで、係数ａ，ｂを算出する第２算出工程と、を有し、第２算出工程後、計測工程及び調整工程を、調整対象となる全ての磁気センサ（１０）で行うのが良い。
【００１３】
これによれば、被調整対象である複数の磁気センサ（１０）の調整（計測工程及び調整工程）を行う前に、係数ａ，ｂが算出される。
【００１４】
なお、詳しくは実施形態で説明するが、温度特性の補正を行うには、請求項４に記載のように、第１温度で選択工程〜第２算出工程を行うことで第１温度での係数ａ，ｂを算出し、第１温度とは異なる第２温度で選択工程〜第２算出工程を行うことで第２温度での係数ａ，ｂを算出する。そして、請求項５に記載のように、第１温度で計測工程及び調整工程を行った後、第２温度で計測工程及び調整工程を行う。これによれば、第１温度での計測工程及び調整工程にて、オフセットの補正（磁電変換素子（２０）の出力信号の電圧レベルの調整）が為され、第２温度での計測工程及び調整工程にて、温度特性の補正が為される。
【００１５】
請求項６，７に記載の発明の作用効果は、請求項１，２に記載の発明の作用効果と同等なので、その記載を省略する。
【００１６】
なお、請求項７に記載の制御部（９０）としては、請求項８に記載のように、制御部（９０）は、磁気センサ（１０）と調整部（８０）との間に配置された選択スイッチ（９１）と、該選択スイッチ（９１）の開閉を制御する開閉制御部（９２）と、を有する構成を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態に係る磁気センサ調整装置の概略構成を示す上面図である。
【図２】磁気センサの概略構成を示す断面図である。
【図３】図１に示す磁気センサ調整装置の概略構成を示すブロック図である。
【図４】磁電変換素子の波形信号を示すグラフであり、（ａ）は室温、（ｂ）は高温を示している。
【図５】交点の電圧値Ｖ０と電圧値の差分Ｖｄ−Ｖｃとの関係を示すグラフであり、（ａ）は室温、（ｂ）は高温を示している。
【図６】磁気センサの変形例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る磁気センサ調整装置の概略構成を示す上面図である。図２は、磁気センサの概略構成を示す断面図である。図３は、図１に示す磁気センサ調整装置の概略構成を示すブロック図である。図４は、磁電変換素子の波形信号を示すグラフであり、（ａ）は室温、（ｂ）は高温を示している。図５は、交点の電圧値Ｖ０と電圧値の差分Ｖｄ−Ｖｃとの関係を示すグラフであり、（ａ）は室温、（ｂ）は高温を示している。なお、図４及び図５それぞれの縦軸と横軸の単位は任意単位である。
【００１９】
図１に示すように、磁気センサ調整装置１００は、要部として、磁気センサ１０の磁石３０が形成する磁界を変動するための磁性体７０と、磁気センサ１０及び磁性体７０の少なくとも一方を移動させる移動部（図示略）と、磁気センサ１０の出力特性を調整する調整部８０と、を有する。本実施形態に係る磁気センサ調整装置１００は、上記構成要素の他に、磁気センサ１０と調整部８０との電気的な接続を制御する制御部９０を有する。
【００２０】
以下、磁気センサ調整装置１００を説明する前に、被調整対象である磁気センサ１０を図２及び図３に基づいて説明する。磁気センサ１０は、表面に複数の歯が並んだ回転体（図示略）の回転状態を検出するものである。磁気センサ１０は、磁気の変化を電気信号に変換する磁電変換素子２０と、該磁電変換素子２０の周囲に磁界を形成する磁石３０と、磁電変換素子２０の出力信号を処理する処理部４０と、処理部４０と外部とで電気信号を送受信するためのターミナル５０と、ターミナル５０がインサート成形され、磁電変換素子２０及び処理部４０が搭載された台座６０と、を有する。本実施形態では、磁電変換素子２０及び処理部４０が、１枚のチップ１１に搭載され、チップ１１が台座６０に搭載されている。
【００２１】
磁電変換素子２０は、磁気の印加方向に応じて抵抗が変化する磁気抵抗効果素子２１を複数有する。図２に示すように、２つの磁気抵抗効果素子２１がハの字に配置され、図３に示すように、これら２つの磁気抵抗効果素子２１によってハーフブリッジ回路が構成されている。本実施形態では、上記したハーフブリッジ回路が２つ構成されており、これら２つのハーフブリッジ回路によってフルブリッジ回路が構成されている。これら２つのハーフブリッジ回路それぞれの中点が、処理部４０のアンプ４１に接続されている。
【００２２】
磁石３０は、円筒磁石であり、磁性体７０側の端部がＮ極、その反対側がＳ極に着磁されている。図２に示すように、磁石３０の中空内に、磁電変換素子２０及び処理部４０が配置されており、磁電変換素子２０が磁石３０のＮ極によって囲まれている。一般に、円筒磁石の中空と外とでは、中空の方が磁界の安定度が高い。そのため、上記構成の場合、磁電変換素子２０に印加される磁束が、急激に変動することが抑制される。
【００２３】
処理部４０は、図３に示すように、アンプ４１、補正部４２、コンパレータ４３、及び、出力バッファ４４を有する。アンプ４１の入力端子に、２つのハーフブリッジ回路それぞれの中点が接続され、アンプ４１の出力端子がコンパレータ４３の入力端子に接続されている。そして、アンプ４１とコンパレータ４３とを接続する配線に、補正部４２の入力端子が接続され、コンパレータ４３の出力端子が出力バッファ４４の入力端子に接続されている。最後に、出力バッファ４４の出力端子が、チップ１１の端子に接続され、外部（ターミナル５０）に出力される構成となっている。
【００２４】
上記接続構成により、アンプ４１にて、磁電変換素子２０の出力信号が差動増幅され、補正部４２にて、差動増幅された出力信号のオフセット及び温度特性が補正される。そして、コンパレータ４３にて、補正された出力信号が閾値電圧Ｖｔｈに基づいて二値化処理され、二値化処理された出力信号が、出力バッファ４４を介してターミナル５０に出力される。コンパレータ４３が、特許請求の範囲に記載の信号処理部に相当する。
【００２５】
なお、二値化処理とは、閾値電圧Ｖｔｈよりも電圧値が大きいか小さいかによって、信号を２つの電圧レベル（ＬｏレベルとＨｉレベル）に分けることである。そのため、磁気センサ１０の出力特性とは、電圧レベルのことではなく、２つの電圧レベルの切り替わるタイミングを示している。すなわち、ＬｏレベルからＨｉレベルへの信号の立ち上がりエッジ、及び、ＨｉレベルからＬｏレベルへの信号の立ち下りエッジを示している。
【００２６】
図３に示すように、補正部４２は、オフセット補正回路４２ａと、温度補正回路４２ｂと、を有する。オフセット補正回路４２ａは、オフセット電圧Ｖｏｆｆをアンプ４１の出力信号に畳重し、温度補正回路４２ｂは、温特電圧Ｖｔをアンプ４１の出力信号に畳重する。そうすることで、オフセットと温度特性とを補正する。なお、処理部４０の構成要素４１〜４４の詳細な構成は、例えば特開２００４−３０１６４５号公報に示されるように周知なので、その説明を本実施形態では割愛する。
【００２７】
ターミナル５０は、グランドと電気的に接続される接地ターミナル５１と、処理部４０を介した磁電変換素子２０の出力信号を外部に出力する出力ターミナル５２と、電源と電気的に接続される電源ターミナル５３と、を有する。
【００２８】
台座６０は、直方形状を成し、磁石３０のＮ極側の端部にチップ１１（磁電変換素子２０及び処理部４０）が搭載され、Ｓ極側の端部にターミナル５０がインサート成形されている。図示しないが、チップ１１の搭載面には配線パターンが形成されており、チップ１１と配線パターン、及び、配線パターンとターミナル５０それぞれは接続部材（図示略）を介して電気的に接続されている。台座６０へのチップ１１の搭載、及び、チップ１１とターミナル５０との電気的な接続終了後、台座６０は磁石３０の中空内に挿入され、台座６０（磁電変換素子２０）と磁石３０との位置が決定される。
【００２９】
次に、磁気センサ調整装置１００を説明する。上記したように、磁気センサ調整装置１００は、磁性体７０、移動部（図示略）、調整部８０、及び、制御部９０を有する。図１に示すように、磁性体７０は、直方形状を成し、複数の磁気センサ１０が磁性体７０の主面と対向するように、磁気センサ１０と磁性体７０との対向方向に垂直な方向に、列を成して並んでいる。本実施形態では、移動部によって、磁性体７０が対向方向に移動可能となっている。
【００３０】
調整部８０は、磁電変換素子２０の出力信号を計測する計測部（図示略）と、後述する係数ａ，ｂ、及び、閾値電圧Ｖｔｈを記憶する記憶部（図示略）と、該記憶部から係数ａ，ｂを読み出して後述する数式４を演算し、その演算結果と閾値電圧Ｖｔｈとの差を演算する演算部（図示略）と、該演算部の演算結果に基づいて、磁気センサ１０のオフセット電圧Ｖｏｆｆ及び温特電圧Ｖｔを書き換える書換部（図示略）と、を有する。
【００３１】
制御部９０は、磁気センサ１０と調整部８０との間に配置された選択スイッチ９１と、該選択スイッチ９１の開閉を制御する開閉制御部９２と、を有する。開閉制御部９２は、複数の選択スイッチ９１の内、１つの選択スイッチ９１を順次閉状態とすることで、１つの磁気センサ１０と調整部８０とを順次電気的に接続する。
【００３２】
次に、本実施形態に係る磁気センサ調整方法を説明する。先ず、図１に示すように、被調整対象となる複数の磁気センサ１０を、選択スイッチ９１を介して調整部８０と電気的に接続し、磁性体７０と対向させる。そして、開閉制御部９２によって、複数の磁気センサ１０の内の任意の一つを調整部８０と電気的に接続する。以上が接続工程である。
【００３３】
接続工程後、磁気センサ１０と磁性体７０との相対距離を、磁電変換素子２０に印加される磁界が磁性体７０によって変動する程度の距離（第１距離）とする。この第１距離における磁電変換素子２０の出力信号（第１出力信号）の電圧値Ｖａを調整部８０の計測部にて計測する。次いで、移動部によって磁性体７０を磁気センサ１０に近づけることで、磁気センサ１０と磁性体７０との相対距離を、第１距離よりも短い第２距離（図１で磁性体７０を破線で示す位置）とする。この第２距離における磁電変換素子２０の出力信号（第２出力信号）の電圧値Ｖｂを計測部にて計測する。以上が、計測工程である。
【００３４】
該計測工程後、調整部８０の演算部は、記憶部から係数ａ，ｂを読み出して、下記式を計算する。
【数４】
【００３５】
次いで、演算部は、演算結果と閾値電圧Ｖｔｈとの差を演算する。その差に基づいて、調整部８０の書換部は、オフセット電圧Ｖｏｆｆ及び温特電圧Ｖｔを書き換えることで、下記式
【数５】
が成立するように磁電変換素子２０（アンプ４１）の出力信号の電圧レベルを調整する。以上が、調整工程である。上記した接続工程〜調整工程を、全ての磁気センサ１０にて行うことで、全ての磁気センサ１０の調整が終了となる。
【００３６】
なお、本実施形態では、上記した接続工程〜調整工程を、温度の異なる雰囲気下、すなわち、室温と、室温よりも高い高温下で行う。こうすることで、オフセットの補正だけではなく温度特性の補正も行うが、そのことについては後述する。ちなみに、室温が、特許請求の範囲に記載の第１温度に相当し、高温が、特許請求の範囲に記載の第２温度に相当する。
【００３７】
上記した係数ａ，ｂは、下記工程を経ることで算出される。計測工程を行う前に、調整対象となる、複数の磁気センサ１０の内から任意の一つの磁気センサ１０を選択する。以上が、選択工程である。
【００３８】
選択工程後、選択した磁気センサ１０と回転状態の回転体とを対向させて、選択した磁気センサ１０と回転体との相対距離を移動部によって少なくとも２度変化させる。そうすることで、各相対距離間での磁電変換素子２０の出力信号（出力波形）を取得する。以上が、第１取得工程である。
【００３９】
第１取得工程後、図４に示すように、各相対距離間における磁電変換素子２０の出力波形の位相を合わせて、各出力波形を重ねる。そうすることで、各出力波形が交わる交点の電圧値Ｖ０を算出する。以上が、第１算出工程である。なお、第１算出工程での電圧値Ｖ０の算出は、演算部にて行われる。図４の縦軸は磁電変換素子２０の出力波形の電圧、横軸は出力波形の位相（回転体の回転角度）を示している。
【００４０】
第１算出工程後、選択した磁気センサ１０と磁性体７０とを対向させて、磁気センサ１０と磁性体７０との相対距離を第３距離とする。この第３距離における磁電変換素子２０の出力信号（第３出力信号）の電圧値Ｖｃを調整部８０の計測部で取得する。次いで、移動部によって磁性体７０を磁気センサ１０に近づけることで、磁気センサ１０と磁性体７０との相対距離を、第３距離よりも短い第４距離とする。この第４距離における磁電変換素子２０の出力信号（第４出力信号）の電圧値Ｖｄを計測部にて取得する。以上が、第２取得工程である。
【００４１】
なお、本実施形態では、第３距離は第１距離に等しく、第４距離は第２距離に等しい。そして、第１距離と第２距離との差は、回転体の歯の長さに等しくなっている。
【００４２】
上記した選択工程〜第２取得工程を複数回（例えば８回）行うことで、第１算出工程にて算出した複数の交点の電圧値Ｖ０と、該交点の電圧値Ｖ０に対応する、第２取得工程にて取得した複数の電圧値の差分Ｖｄ−Ｖｃとのデータ点を取得する。以上が、データ取得工程である。
【００４３】
データ取得工程後、図５に示すように、データ点の関係を下記式
【数６】
で近似することで、係数ａ，ｂを算出する。以上が、第２算出工程である。なお、データ取得工程でのデータ点の取得及び係数ａ，ｂの算出は、演算部にて行われ、算出された係数ａ，ｂは、記憶部に記憶される。図５の縦軸は交点の電圧値Ｖ０、横軸は電圧値の差分Ｖｄ−Ｖｃを示している。
【００４４】
以上の工程を経ることで、被調整対象である複数の磁気センサ１０の調整（接続工程〜調整工程）を行う前に、係数ａ，ｂが算出される。
【００４５】
なお、本実施形態では、温度特性を補正するために、室温、及び、室温よりも温度の高い高温下それぞれにおいて、第１取得工程〜第２算出工程を行う。こうすることで、室温での係数ａ１，ｂ１だけではなく、高温での係数ａ２，ｂ２も算出する。
【００４６】
次に、磁電変換素子２０（アンプ４１）の出力信号の電圧レベルの調整について詳説する。上記した調整工程では、数式５が成立するように（閾値電圧Ｖｔｈと数式４で示された電圧値の電圧レベルとが一致するように）磁電変換素子２０（アンプ４１）の出力信号の電圧レベルを調整する、と記載した。これを実現するためには、オフセット電圧Ｖｏｆｆを調整する。また、温度特性を調整するには、温特電圧Ｖｔを調整する。
【００４７】
以下、オフセットの補正と温度特性の補正とを説明する。先ず、被調整対象である磁気センサ１０のオフセット電圧Ｖｏｆｆ、温特電圧Ｖｔ、及び、閾値電圧Ｖｔｈを適当な値に定めておく。そして、室温で電圧値Ｖａ１，Ｖｂ１を計測し、係数ａ１，ｂ１に基づいて、数式４を計算する。ここで、適当に調整しておいた閾値電圧Ｖｔｈと数式４によって算出した室温の電圧値との差分を取る。この差分に基づいて、オフセット電圧Ｖｏｆｆが決定され、調整部８０の書換部によってオフセット電圧Ｖｏｆｆが書き換えられる（調整される）。この結果、室温にて、数式５が成立する。
【００４８】
オフセット電圧Ｖｏｆｆの調整後、高温で電圧値Ｖａ２，Ｖｂ２を計測し、係数ａ２，ｂ２に基づいて、数式４を計算する。ここで、オフセット補正した閾値電圧Ｖｔｈと数式４によって算出した高温の電圧値との差分を取る。この差分に基づいて、温特電圧Ｖｔが決定され、調整部８０の書換部によって温特電圧Ｖｔが書き換えられる（調整される）。この結果、温度が変化した場合においても、数式５が成立する。
【００４９】
次に、本実施形態に係る磁気センサ調整方法、及び、磁気センサ調整装置１００の作用効果を説明する。本発明者が検討したところ、以下の点が判明した。回転体と磁電変換素子２０との距離（検知ギャップ長）を複数の設定値間で変更し、これら検知ギャップ長の設定値毎に磁電変換素子２０の出力信号（波形信号）を取得する。そして、取得した複数の波形信号を同相にて重ね合わせたときの信号間の交点の電圧値Ｖ０（検知ギャップ長に依存しない電圧値）を算出する。これを、複数の磁気センサ１０で算出し、各磁気センサ１０の出力感度（Ｖｂ−Ｖａ）との相関を示したデータ点を作成した。そして、そのデータ点を結ぶ近似式を作成したところ、Ｖ０＝α×ｌｎ（Ｖｂ−Ｖａ）＋β（α、βは実数）が成立することが判明した。これによれば、磁電変換素子２０の波形信号ではなく、電圧値Ｖａ，Ｖｂを計測した後、数式５が成立するように磁電変換素子の出力信号の電圧レベルを調整することで、閾値電圧Ｖｔｈの電圧レベルを、検知ギャップ長に依存しない電圧値に設定することができる。
【００５０】
電圧値Ｖａ，Ｖｂを取得するには、上記したように、磁気センサ１０と磁性体７０との相対距離を二度変更するだけでよくなる。これによれば、磁性体７０の形状として、円形ではなく、被調整対象となる複数の磁気センサ１０との対向配置が容易となる形状を選択することができる。この結果、磁気センサ１０の調整が煩雑となることが抑制される。
【００５１】
本実施形態では、磁性体７０は直方形状を成し、磁気センサ１０と磁性体７０との対向方向に垂直な方向に、複数の磁気センサ１０が磁性体７０の主面と対向するように、列を成して並んでいる。このように、被調整対象である複数の磁気センサ１０が直線状に配置されるので、複数の磁気センサ１０が弧状に配置される構成と比べて、磁気センサ１０の調整が煩雑となることが抑制される。
【００５２】
本実施形態では、接続工程にて、複数の磁気センサ１０の内の任意の一つを調整部８０と電気的に接続した後、計測工程及び調整工程を行う。このように、磁気センサ１０と調整部８０との電気的な接続が制御されるので、各磁気センサ１０に１つの調整部８０が設けられる構成と比べて、磁気センサ調整装置１００の体格の増大が抑制される。
【００５３】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【００５４】
本実施形態では、磁電変換素子２０及び処理部４０が、１枚のチップ１１に搭載された例を示した。しかしながら、図６に示すように、磁電変換素子２０及び処理部４０それぞれが別のチップ１２，１３に搭載された構成と採用することもできる。図６は、磁気センサの変形例を示すブロック図である。
【００５５】
本実施形態では、室温、及び、高温で各工程を行う例を示した。もちろんであるが、各工程を行う温度としては、上記例に限定されず、例えば、室温、及び、室温よりも低い低温で行っても良い。
【００５６】
本実施形態では、磁性体７０が移動部によって移動する例を示した。しかしながら、磁気センサ１０と磁性体７０との相対距離を変更するためには、上記例に限定されない。例えば、移動部によって磁気センサ１０を移動しても良いし、磁性体７０と磁気センサ１０の両方を移動しても良い。
【符号の説明】
【００５７】
１０・・・磁気センサ
２０・・・磁電変換素子
２１・・・磁気抵抗効果素子
３０・・・磁石
４０・・・調整部
４２・・・補正部
４３・・・コンパレータ
７０・・・磁性体
８０・・・調整部
９０・・・制御部
１００・・・磁気センサ調整装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁電変換素子（２０）、該磁電変換素子（２０）の周囲に磁界を形成する磁石（３０）、及び、前記磁電変換素子（２０）の出力信号を閾値電圧に基づいて二値化する信号処理部（４３）を有し、回転体の回転状態を検出する磁気センサ（１０）の出力特性を調整する磁気センサ調整方法であって、
前記磁石（３０）が形成する磁界を変動するための磁性体（７０）と前記磁気センサ（１０）とが、第１距離だけ離れているときに出力される前記磁電変換素子（２０）の第１出力信号の電圧値Ｖａ、及び、前記磁性体（７０）と前記磁気センサ（１０）が、前記第１距離とは異なる第２距離だけ離れているときに出力される前記磁電変換素子（２０）の第２出力信号の電圧値Ｖｂを計測する計測工程と、
該計測工程後、前記磁電変換素子（２０）の出力特性に関わる係数をａ，ｂ、前記閾値電圧をＶｔｈとすると、下記式
【数１】
が成立するように、前記磁電変換素子（２０）の出力信号の電圧レベルを調整する調整工程と、を有することを特徴とする磁気センサ調整方法。
【請求項２】
前記磁気センサ（１０）と前記磁性体（７０）との対向方向に垂直な方向に、複数の前記磁気センサ（１０）が前記磁性体（７０）の主面と対向するように、列を成して並んでおり、
前記計測工程を行う前に、複数の前記磁気センサ（１０）の内の任意の一つを、前記磁電変換素子（２０）の出力信号の電圧レベルを調整する調整部（８０）と電気的に接続する接続工程を有し、
該接続工程〜前記調整工程を全ての磁気センサ（１０）で行うことを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ調整方法。
【請求項３】
前記計測工程を行う前に、調整対象となる、複数の前記磁気センサ（１０）の内から任意に一つの磁気センサ（１０）を選択する選択工程と、
該選択工程後、選択した磁気センサ（１０）と回転状態の前記回転体とを対向させて、選択した磁気センサ（１０）と前記回転体との相対距離を少なくとも２度変化させることで、各相対距離間での前記磁電変換素子（２０）の出力信号を取得する第１取得工程と、
該第１取得工程後、各相対距離間における前記磁電変換素子（２０）の出力信号の位相を合わせて、各出力信号を重ねることで、各出力信号が交わる交点の電圧値Ｖ０を算出する第１算出工程と、
該第１算出工程後、選択した磁気センサ（１０）と前記磁性体（７０）とを対向させて、前記磁性体（７０）と前記磁気センサ（１０）とが第３距離だけ離れているときに出力される前記磁電変換素子（２０）の第３出力信号の電圧値Ｖｃ、及び、前記磁性体（７０）と前記磁気センサ（１０）とが前記第３距離とは異なる第４距離だけ離れているときに出力される前記磁電変換素子（２０）の第４出力信号の電圧値Ｖｄを取得する第２取得工程と、
前記選択工程〜前記第２取得工程を複数回行うことで、前記第１算出工程にて算出した複数の交点の電圧値Ｖ０と、該交点の電圧値Ｖ０に対応する、前記第２取得工程にて取得した複数の電圧値の差分Ｖｄ−Ｖｃとのデータ点を取得するデータ取得工程と、
該データ取得工程後、前記データ点の関係を下記式
【数２】
で近似することで、前記係数ａ，ｂを算出する第２算出工程と、を有し、
前記第２算出工程後、前記計測工程及び前記調整工程を、調整対象となる全ての磁気センサ（１０）で行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の磁気センサ調整方法。
【請求項４】
第１温度で前記選択工程〜前記第２算出工程を行うことで前記第１温度での係数ａ，ｂを算出し、前記第１温度とは異なる第２温度で前記選択工程〜前記第２算出工程を行うことで前記第２温度での係数ａ，ｂを算出することを特徴とする請求項３に記載の磁気センサ調整方法。
【請求項５】
前記第１温度で前記計測工程及び前記調整工程を行った後、前記第２温度で前記計測工程及び前記調整工程を行うことを特徴とする請求項４に記載の磁気センサ調整方法。
【請求項６】
磁電変換素子（２０）、該磁電変換素子（２０）の周囲に磁界を形成する磁石（３０）、及び、前記磁電変換素子（２０）の出力信号を閾値電圧に基づいて二値化する信号処理部（４３）を有し、回転体の回転状態を検出する磁気センサ（１０）の出力特性を調整する磁気センサ調整装置であって、
前記磁石（３０）が形成する磁界を変動するための磁性体（７０）と、
該磁性体（７０）及び前記磁気センサ（１０）の少なくとも一方を移動させることで、前記磁性体（７０）と前記磁気センサ（１０）との相対距離を変動する移動部と、
前記磁性体（７０）と前記磁気センサ（１０）とが、第１距離だけ離れているときに出力される前記磁電変換素子（２０）の第１出力信号の電圧値Ｖａ、及び、前記磁性体（７０）と前記磁気センサ（１０）とが、前記第１距離とは異なる第２距離だけ離れているときに出力される前記磁電変換素子（２０）の第２出力信号の電圧値Ｖｂに基づいて、前記磁電変換素子（２０）の出力信号の電圧レベルを調整する調整部（８０）と、を有し、
前記調整部（８０）は、前記磁電変換素子（２０）の出力特性に関わる係数をａ，ｂ、前記閾値電圧をＶｔｈとすると、下記式
【数３】
が成立するように、前記磁電変換素子（２０）の出力信号の電圧レベルを調整することを特徴とする磁気センサ調整装置。
【請求項７】
前記磁気センサ（１０）と前記磁性体（７０）との対向方向に垂直な方向に、複数の前記磁気センサ（１０）が前記磁性体（７０）の主面と対向するように、列を成して並んでおり、
前記磁気センサ（１０）と前記調整部（８０）との電気的な接続を制御する制御部（９０）を有し、
前記制御部（９０）によって、複数の前記磁気センサ（１０）の内の任意の一つを前記調整部（８０）と電気的に接続し、前記調整部（８０）によって、選択した前記磁気センサ（１０）のＶａ，Ｖｂ及び前記数式３に基づいて前記磁電変換素子（２０）の出力信号の電圧レベルを調整することを、全ての前記磁気センサ（１０）で行うことを特徴とする請求項６に記載の磁気センサ調整装置。
【請求項８】
前記制御部（９０）は、前記磁気センサ（１０）と前記調整部（８０）との間に配置された選択スイッチ（９１）と、該選択スイッチ（９１）の開閉を制御する開閉制御部（９２）と、を有することを特徴とする請求項７に記載の磁気センサ調整装置。
【請求項１】
磁電変換素子（２０）、該磁電変換素子（２０）の周囲に磁界を形成する磁石（３０）、及び、前記磁電変換素子（２０）の出力信号を閾値電圧に基づいて二値化する信号処理部（４３）を有し、回転体の回転状態を検出する磁気センサ（１０）の出力特性を調整する磁気センサ調整方法であって、
前記磁石（３０）が形成する磁界を変動するための磁性体（７０）と前記磁気センサ（１０）とが、第１距離だけ離れているときに出力される前記磁電変換素子（２０）の第１出力信号の電圧値Ｖａ、及び、前記磁性体（７０）と前記磁気センサ（１０）が、前記第１距離とは異なる第２距離だけ離れているときに出力される前記磁電変換素子（２０）の第２出力信号の電圧値Ｖｂを計測する計測工程と、
該計測工程後、前記磁電変換素子（２０）の出力特性に関わる係数をａ，ｂ、前記閾値電圧をＶｔｈとすると、下記式
【数１】
が成立するように、前記磁電変換素子（２０）の出力信号の電圧レベルを調整する調整工程と、を有することを特徴とする磁気センサ調整方法。
【請求項２】
前記磁気センサ（１０）と前記磁性体（７０）との対向方向に垂直な方向に、複数の前記磁気センサ（１０）が前記磁性体（７０）の主面と対向するように、列を成して並んでおり、
前記計測工程を行う前に、複数の前記磁気センサ（１０）の内の任意の一つを、前記磁電変換素子（２０）の出力信号の電圧レベルを調整する調整部（８０）と電気的に接続する接続工程を有し、
該接続工程〜前記調整工程を全ての磁気センサ（１０）で行うことを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ調整方法。
【請求項３】
前記計測工程を行う前に、調整対象となる、複数の前記磁気センサ（１０）の内から任意に一つの磁気センサ（１０）を選択する選択工程と、
該選択工程後、選択した磁気センサ（１０）と回転状態の前記回転体とを対向させて、選択した磁気センサ（１０）と前記回転体との相対距離を少なくとも２度変化させることで、各相対距離間での前記磁電変換素子（２０）の出力信号を取得する第１取得工程と、
該第１取得工程後、各相対距離間における前記磁電変換素子（２０）の出力信号の位相を合わせて、各出力信号を重ねることで、各出力信号が交わる交点の電圧値Ｖ０を算出する第１算出工程と、
該第１算出工程後、選択した磁気センサ（１０）と前記磁性体（７０）とを対向させて、前記磁性体（７０）と前記磁気センサ（１０）とが第３距離だけ離れているときに出力される前記磁電変換素子（２０）の第３出力信号の電圧値Ｖｃ、及び、前記磁性体（７０）と前記磁気センサ（１０）とが前記第３距離とは異なる第４距離だけ離れているときに出力される前記磁電変換素子（２０）の第４出力信号の電圧値Ｖｄを取得する第２取得工程と、
前記選択工程〜前記第２取得工程を複数回行うことで、前記第１算出工程にて算出した複数の交点の電圧値Ｖ０と、該交点の電圧値Ｖ０に対応する、前記第２取得工程にて取得した複数の電圧値の差分Ｖｄ−Ｖｃとのデータ点を取得するデータ取得工程と、
該データ取得工程後、前記データ点の関係を下記式
【数２】
で近似することで、前記係数ａ，ｂを算出する第２算出工程と、を有し、
前記第２算出工程後、前記計測工程及び前記調整工程を、調整対象となる全ての磁気センサ（１０）で行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の磁気センサ調整方法。
【請求項４】
第１温度で前記選択工程〜前記第２算出工程を行うことで前記第１温度での係数ａ，ｂを算出し、前記第１温度とは異なる第２温度で前記選択工程〜前記第２算出工程を行うことで前記第２温度での係数ａ，ｂを算出することを特徴とする請求項３に記載の磁気センサ調整方法。
【請求項５】
前記第１温度で前記計測工程及び前記調整工程を行った後、前記第２温度で前記計測工程及び前記調整工程を行うことを特徴とする請求項４に記載の磁気センサ調整方法。
【請求項６】
磁電変換素子（２０）、該磁電変換素子（２０）の周囲に磁界を形成する磁石（３０）、及び、前記磁電変換素子（２０）の出力信号を閾値電圧に基づいて二値化する信号処理部（４３）を有し、回転体の回転状態を検出する磁気センサ（１０）の出力特性を調整する磁気センサ調整装置であって、
前記磁石（３０）が形成する磁界を変動するための磁性体（７０）と、
該磁性体（７０）及び前記磁気センサ（１０）の少なくとも一方を移動させることで、前記磁性体（７０）と前記磁気センサ（１０）との相対距離を変動する移動部と、
前記磁性体（７０）と前記磁気センサ（１０）とが、第１距離だけ離れているときに出力される前記磁電変換素子（２０）の第１出力信号の電圧値Ｖａ、及び、前記磁性体（７０）と前記磁気センサ（１０）とが、前記第１距離とは異なる第２距離だけ離れているときに出力される前記磁電変換素子（２０）の第２出力信号の電圧値Ｖｂに基づいて、前記磁電変換素子（２０）の出力信号の電圧レベルを調整する調整部（８０）と、を有し、
前記調整部（８０）は、前記磁電変換素子（２０）の出力特性に関わる係数をａ，ｂ、前記閾値電圧をＶｔｈとすると、下記式
【数３】
が成立するように、前記磁電変換素子（２０）の出力信号の電圧レベルを調整することを特徴とする磁気センサ調整装置。
【請求項７】
前記磁気センサ（１０）と前記磁性体（７０）との対向方向に垂直な方向に、複数の前記磁気センサ（１０）が前記磁性体（７０）の主面と対向するように、列を成して並んでおり、
前記磁気センサ（１０）と前記調整部（８０）との電気的な接続を制御する制御部（９０）を有し、
前記制御部（９０）によって、複数の前記磁気センサ（１０）の内の任意の一つを前記調整部（８０）と電気的に接続し、前記調整部（８０）によって、選択した前記磁気センサ（１０）のＶａ，Ｖｂ及び前記数式３に基づいて前記磁電変換素子（２０）の出力信号の電圧レベルを調整することを、全ての前記磁気センサ（１０）で行うことを特徴とする請求項６に記載の磁気センサ調整装置。
【請求項８】
前記制御部（９０）は、前記磁気センサ（１０）と前記調整部（８０）との間に配置された選択スイッチ（９１）と、該選択スイッチ（９１）の開閉を制御する開閉制御部（９２）と、を有することを特徴とする請求項７に記載の磁気センサ調整装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１８５０７７（Ｐ２０１２−１８５０７７Ａ）
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４９２２９（Ｐ２０１１−４９２２９）
【出願日】平成２３年３月７日（２０１１．３．７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月７日（２０１１．３．７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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