位置检测器的制作方法

专利名称：位置检测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及检测一个检测对象位置的位置检测器。
背景技术：
目前，车辆包括各种用以改善行驶稳定性的系统，诸如车辆稳定性控制系 统和/或电子控制悬挂系统。此类系统执行控制，用以稳定基于方向盘操纵角度 的车辆操作。对于这一方面，在车辆转向杆内结合有转动角检测器，以检测方 向盘的转动角。此种转动角检测器可以是检测转向角绝对值的绝对角度检测类型。
日本专利申请公开号2004-309222描述了本领域已知的绝对角度检测类型 转动角检测器的结构。该转动角检测器包括与转向杆一起旋转的主驱动齿轮， 以及与主驱动齿轮啮合的第一从动齿轮和第二从动齿轮。各从动齿轮包括与从 动齿轮一起旋转的磁体。两从动齿轮具有不同的齿数，从而驱动齿轮的转动使 从动齿轮旋转到不同的转动角。转动角检测器的控制单元检测第一从动齿轮和 第二从动齿轮的转动角，第一从动齿轮和第二从动齿轮带有图l所示的磁性传 感器MRE，该磁性传感器MRE设置在各从动齿轮上，以基于所测得的转动角 获得主驱动齿轮的转动角的绝对值。
更具体地，如图2A所示，只要主驱动齿轮(方向盘)转动预定角度，各 磁性传感器MRE生成具有正弦波的第一模拟信号A和具有余弦波的第二模拟 信号B。控制单元基于磁性传感器MRE提供的第一模拟信号A和第二模拟信 号B的组合来确定主驱动齿轮(方向盘)的转动角e。因此，即使在电源关闭 期间旋转方向盘并改变到新的转动角之后，再将电源开启，该控制单元也可立 即确定新的转动角。
在如图1所示的磁性传感器MRE中，当将相邻端子短路，输出信号(电 压值)以非正常方式变化。这致使基于两磁性传感器MRE输出信号的计算生 成错误的转动角。如果在电源启动时发生此类异常，控制单元会以下列方式检 测到异常。控制单元计算方向盘的前一转动角和方向盘目前的转动角之间的差。当该差值大于预定的阈值时，控制单元判断磁性传感器MRE产生了异常
情况。这让磁性传感器MRE的异常得以在电源启动时被发现。
然而，可能在电源关闭的时候发生异常。在上述的异常检测中，比较是基
于电源被启动时所测得的方向盘转动角而进行的。因此，如果电源启动时所测
得的转动角已经是异常的，则很难发现磁性传感器MRE的异常。
该申请人因此已采用一种用于实施半径检査的异常检测装置来检测电源
关闭期间发生的异常。该异常检测装置基于从磁性传感器MRE输出的第一模
拟信号A和第二模拟信号B的电压值来计算半径值，以检查半径值(即，日本
专利申请公开号2007-298291)。
更具体地，在半径检查中，控制单元首先基于第一模拟信号A的电压值和
第二模拟信号B的电压值计算转动角。该控制单元还利用下列公式计算半径值
r0
"=^(第一模拟信号电压值)2+(第二模拟信号电压值)2
当半径值r变得大于或等于上限CH，或小于等于下限CL时，判定磁性传 感器MRE为异常。上限CH和下限CL根据磁性传感器MRE的特性进行设置。 参看图2A，如果磁性传感器MRE都正常工作，各磁性传感器MRE输出的第 一模拟信号A和第二模拟信号B具有相同的波幅以及45。的相位差。因此， 如果半径值r通过在正常状态下获得一个单周期(对应于旋转180° )的模拟 信号A和B来计算，半径值r的路径形成基本理想的圆，如图3所示。对于形 成基本理想圆的半径值r的路径，上限CH设置为该圆外的值，而下限CL设 置为沿该圆内部的同心圆上的值。因而，当半径值r的路径在上限CH和下限 CL之间时，磁性传感器MRE判定为正常工作。
参看图2B，与图2A所示的正常模拟信号A和B相比，由异常磁性传感 器MRE输出的第一模拟信号Ae和第二模拟信号Be具有较小的波幅以及偏移 的相位。因此，由控制单元基于第一模拟信号Ae和第二模拟信号Be (为异常 信号)计算出的方向盘转动角包括相对于实际转向角的误差。在此情况下，异 常状态下的一个单周期的模拟信号Ae和Be半径值rl的路径如图3所示变成 大致的椭圆形，并包括值小于上限CH的部分。例如，当电源启动并检测方向 盘转动角时，从磁性传感器MRE的模拟信号Ae和Be获得对应于大致椭圆形 的路径上的位置P1的半径值rl。在此情况下，控制单元判定磁性传感器MRE 是正常的，即使它们处于异常。如果方向盘其后以预定方向旋转，并且半径值 rl以箭头Y所示方向变化，半径值rl随着方向盘的旋转而逐渐变小。控制单 元只有在到达半径rl小于或等于下限CL的椭圆形路径上位置P2之后，才判 定磁性传感器MRE为异常。
这样，在电源关闭期间磁性传感器MRE发生的异常无法被检测到，除非在电源启动后方向盘被转动了预定角度。换句话说，有误差的转动角被作为正 常值输出到车辆系统，直到磁性传感器MRE的异常被检测到。这影响了车辆 系统的稳定性。这一问题不仅限于检测对象(诸如方向盘)的旋转位移的检测，
而且在对带有磁性传感器MRE的检测对象的位移进行检测时，例如对直线移 动的检测对象的位移进行检测时，也会以同样的方式出现。

发明内容
本发明提供一种检测所检测对象位移的位置检测器，其可以在电源启动时 即刻对发生在检测器中的异常进行检测。
本发明的一个方面是一种位置检测器，用于对检测对象的运动进行检测。 所述位置检测器包括与所述检测对象的运动一起运动的磁体。磁性传感器对根 据磁体运动而变化的磁通量进行检测，并包括两个输出端子，所述输出端子分 别根据检测到的所述磁通量的方向输出第一检测信号和第二检测信号。所述第 一检测信号和所述第二检测信号具有不同的相位。信号处理电路包括两个接受 所述第一和第二检测信号的输入端子，并差分地放大所述第一和第二检测信号 以生成模拟信号。控制单元基于所述模拟信号计算出所述磁体的运动，将其作 为所述检测对象运动。异常检测电路设置在所述磁性传感器的所述两个输出端 子以及所述信号处理电路的所述两个输入端子之间，以检测所述磁性传感器和 所述信号处理电路中的异常。所述异常检测电路包括第一切换元件，所述第一 切换元件基于所述控制单元提供的控制信号，将所述磁性传感器的所述两输出 端子中的至少任意一个接地。所述控制单元基于在所述第一切换元件启动的状 态下，从信号处理电路输出的模拟信号的电压电平来判定所述磁性传感器和所 述信号处理电路中是否存在异常。
本发明的另一方面是一种位置检测器，用于对检测对象的运动进行检测。 所述位置检测器包括与所述检测对象的运动一起运动的磁体。磁性传感器对根 据磁体运动而变化的磁通量进行检测。所述磁性传感器包括第一感测电路和第 二感测电路，所述第一感测电路包括第一输出端子，所述第一和第二输出端子 根据检测到的所述磁通量的方向输出具有不同相位的第一检测信号和第二检 测信号。第二感测电路包括第三输出端子和第四输出端子，所述第三和第四输 出端子根据检测到的所述磁通量的方向输出具有不同相位的第三检测信号和 第四检测信号。第一信号处理电路差分地放大所述第一和第二检测信号以生成 第一模拟信号。第二信号处理电路差分地放大所述第三和第四检测信号以生成 第二模拟信号。控制单元基于所述第一和第二模拟信号计算出所述磁体的运 动，将其作为所述检测对象运动。第一异常检测电路包括第一切换元件和第二 切换元件，所述第一切换元件能使所述第一感测电路的第一输出端子接地，所述第二切换元件能使所述第一感测电路的第二输出端子接地。第二异常检测电 路包括第三切换元件和第四切换元件，所述第三切换元件能使所述第二感测电 路的第三输出端子接地，所述第四切换元件能使所述第二感测电路的第四输出 端子接地。所述控制单元，基于在所述第一和第二切换元件的至少任意一个启 动时，从所述第一信号处理电路输出的第一模拟信号的电压电平来判定所述第 一感测电路和所述第一信号处理电路中是否存在异常。并且，所述控制单元， 基于在所述第三和第四切换元件的至少任意一个启动时，从所述第二信号处理 电路输出的第二模拟信号的电压电平来判定所述第二感测电路和所述第二信 号处理电路中是否存在异常。所述第一切换元件和第四切换元件构成第一切换 单元。所述第二切换元件和第三切换元件构成第二切换单元。所述控制单元生 成控制所述第一切换单元中所述第一切换元件和第四切换元件的第一控制信 号，和控制所述第二切换单元中所述第二切换元件和第三切换元件的第二控制 信号。
本发明的其他方面和优点将从下面结合附图，对本发明的原理进行举例的 方式的说明中体现出来。


本发明及其目的和优点可以通过参看下面对现时较佳实施例及附图得到 最好的理解，其中
图1为显示磁性传感器(MRE)的立体图2A为显示现有技术中由磁性传感器在正常状态下产生模拟信号的波形
图2B为显示现有技术中由磁性传感器在异常状态下产生模拟信号的波形
图3为说明现有技术中异常检测处理的示意图4为显示转动角检测器第一实施例的平面示意图5为沿图4的线A-A剖切的剖视图6为第一实施例的转动角检测器的示意电路框图7为图6的转动角检测器的局部示意电路框图8A为显示第一差分放大器电路的输入信号的波形图8B为显示第一和第二差分放大器电路(第三和第四差分放大器电路) 的输出信号的波形图8C为显示基于第一和第二差分放大器电路的输出信号计算出的第一从 动齿轮的转动角的波形图8D为显示基于第三和第四差分放大器电路的输出信号计算出的第二从图9A为显示由运算放大器生成的、带有高电平的输出信号的波形图； 图9B为显示由运算放大器生成的、带有低电平的输出信号的波形图； 图9C为显示由运算放大器生成的、带有偏置电平的输出信号的波形图； 图IO为显示异常检测处理流程的流程图；图11为显示正常状态下和异常状态下各输出信号组合的表格；以及 图12为显示转动角检测器的第二实施例的示意电路图。
具体实施方式
图中，相同的附图标记通篇用于相同的元件。现将参考图4一11说明根据本发明的位置检测器的第一实施例。在该第一 实施例中，位置检测器包含在检测方向盘转向角的转动角检测器11中。如图4所示，该转动角检测器11安装于转向杆12，转向杆12连接于方向 盘(未显示)，从而与方向盘一起转动。该转动角检测器11包括中空壳体13， 其固定于诸如转向柱(未显示)之类的结构体从而绕转向杆12延伸。该壳体 13容纳有主驱动齿轮14，其配合到转向杆12，从而可与转向杆12—起转动， 并且可转动地支撑与该主驱动齿轮14啮合的第一从动齿轮15和第二从动齿轮 16。因此，转向杆12的旋转使主驱动齿轮14一起旋转，进而使第一从动齿轮 和第二从动齿轮15和16旋转。第一从动齿轮15和第二从动齿轮16具有不同 的齿数。因此，第一从动齿轮15和第二从动齿轮16的转动角相对于主驱动齿 轮14的转动角是不同的。在第一实施例中，主驱动齿轮14具有102个齿，第 一从动齿轮15具有51个齿，并且第二从动齿轮16具有54个齿。因此，只要 主驱动齿轮14转动90。 (180° X 51/102)，则第一从动齿轮15转动180° ; 并且只要主驱动齿轮14转动95° (180° X54/102)，则第二从动齿轮16转动 180° 。第一从动齿轮15和第二从动齿轮16，分别与第一和第二磁体(永久磁体) 17和18—起转动。如图5所示，第一磁体17和第二磁体18为块状，并且在 第一从动齿轮15和第二从动齿轮16的径向产生磁通量(磁场)。该第一磁体 17和第二磁体18设置成面朝形成在第一从动齿轮15和第二从动齿轮16下侧 的开口的向下方向。当第一从动齿轮15和第二从动齿轮16旋转一次(旋转360 ° )，由第一磁体17和第二磁体18产生的磁通量方向也旋转360。。在壳体13内，印刷基板19设置在第一从动齿轮15和第二从动齿轮16之 下，并垂直于第一从动齿轮15和第二从动齿轮16的旋转轴线延伸。第一磁性 传感器20和第二磁性传感器21设置在印刷基板19的上表面，从而分别面向 第一磁体17和第二磁体18。在壳体13内，另有印刷基板22设置在印刷基板19之下，并垂直于印刷基板19延伸。微机23作为控制单元设置在印刷基板22的表面上。 <电气配置>现将说明转动角检测器11的电气配置。如图6所示，转动角检测器ll包 括电源电路24，其生成具有预定电平的电压；第一磁性传感器20和第二磁 性传感器21，其检测作为电信号(检测信号)的第一从动齿轮15的转动角a 和第二从动齿轮16的转动角p;以及第一到第四差分放大器电路26 — 29 (信 号处理电路)，其放大从传感器20和21输出的电信号以及将被放大的电信号 (模拟信号)提供给微机23。第一异常检测电路4设置在第一磁性传感器20和第一差分放大器电路26 之间。第二异常检测电路5设置在第一磁性传感器20和第二差分放大器电路 27之间。第三异常检测电路6设置在第二磁性传感器21和第三差分放大器电 路28之间。第四异常检测电路7设置在第二磁性传感器21和第四差分放大器 电路29之间。第一异常检测电路4检测第一磁性传感器20和第一差分放大器 电路26中的异常，第二异常检测电路5检测第一磁性传感器20和第二差分放 大器电路27中的异常。第三异常检测电路6检测第二磁性传感器21和第三差 分放大器电路28中的异常，第四异常检测电路7检测第二磁性传感器21和第 四差分放大器电路29中的异常。现将详细说明第一至第四异常检测电路4一7。电源电路24将车辆电池(未显示)提供的电压转换成具有预定电平的电 压，该预定电平对应于转动角检测器11各部分，例如第一磁性传感器20、第 二磁性传感器21和微机23。该第一磁性传感器20、第二磁性传感器21和微 机23利用具有预定电平的、从电源电路24稳定供应的作为操作动力的电压进 行操作。<磁性传感器>现将详细说明第一和第二磁性传感器20和21中的第一磁性传感器20。第 二磁性传感器21与第一磁性传感器20基本相同，因而不作详细说明。如图7所示，第一磁性传感器20包括第一桥接电路31和相对于第一桥接 电路31偏差45°的第二桥接电路32。该桥接电路31和32各用作检测磁通量 的感测电路。该第一桥接电路31包括四个磁性电阻元件Rl至R4。特别地， 磁性电阻元件R1和磁性电阻元件R2串联，并且磁性电阻元件R3和磁性电阻 元件R4串联。包含磁性电阻元件Rl和R2的串联电路与包含磁性电阻元件R3 和R4的串联电路并联。磁性电阻元件Rl和磁性电阻元件R2之间的中点a连 接到第一磁性传感器20的输出端子-Vol;磁性电阻元件R3和磁性电阻元件 R4之间的中点b连接到第一磁性传感器20的输出端子+Vol。磁性电阻元件 Rl和磁性电阻元件R4的节点通过第一磁性传感器20的输入端子Vcc连接到电源电路24，并且磁性电阻元件R2和磁性电阻元件R3的节点通过第一磁性 传感器20的输入端子GND接地。第二桥接电路32包括四个磁性电阻元件R5至R8。特别地，磁性电阻元 件R5和磁性电阻元件R6串联，并且磁性电阻元件R7和磁性电阻元件R8串 联。包含磁性电阻元件R5和R6的串联电路与包含磁性电阻元件R7和R8的 串联电路并联。磁性电阻元件R5和磁性电阻元件R6之间的中点c连接到第一 磁性传感器20的输出端子-Vo2;磁性电阻元件R7和磁性电阻元件R8之间的 中点d连接到第一磁性传感器20的输出端子+Vo2。磁性电阻元件R5和磁性电 阻元件R8的节点通过第一磁性传感器20的输入端子Vcc连接到电源电路24， 并且磁性电阻元件R6和磁性电阻元件R7的节点通过第一磁性传感器20的输 入端子GND接地。在本实施例中，从电源电路24供应到各个电路元件的电压 设为5V。在第一桥接电路31和第二桥接电路32中，源于电源电路24的具有预定 电平的电压施加在输入端子Vcc和输入端子GND之间。构成第一桥接电路31 和第二桥接电路32的磁性电阻元件Rl至R8具有跟随外加磁场(特别是，磁 通量的方向)变化的阻值。当第一磁体17产生的磁通量方向随着第一从动齿 轮15旋转而改变时，施加到第一桥接电路31和第二桥接电路32的磁场也改 变。根据所施加磁场的变化，第一桥接电路31在中点a和b生成电位，并且第 二桥接电路32在中点c和d生成电位，作为磁通量的检测信号。例如，第一桥 接电路31在中间点a和b产生电位，分别作为第一检测信号Al'和第二检测信 号A2'。第一桥接电路32在中间点c和d产生电位，分别作为第三检测信号 B1'和第四检测信号B2'。如图8A所示，从第一桥接电路31输出的第一检测信 号Al'和第二检测信号A2，为倒相，即相位差为90° (在此， 一个周期为180 ° )的正弦波。虽然图中未示，本领域技术人员应当认识到，从第二桥接电路 32输出的第三检测信号Bl，和第四检测信号B2，为倒相，即相位差为90° (在 此， 一个周期为180° )的余弦波。换句话说，第二桥接电路32相对于第一桥 接电路31偏差45。，从而形成正弦波和余弦波。<差分放大器电路〉 如图8B和8C所示，第一差分放大器电路26，将输出到第一磁性传感器 20输出端子-Vol和+Vol的第一检测信号Al'和第二检测信号A2'以基于偏置 值的固定增益差分地放大，以产生第一模拟信号A。第二差分放大器电路27， 将输出到第一磁性传感器20输出端子-Vo2禾口+Vo2的第三检测信号Bl，和第四 检测信号B2'以基于偏置值的固定增益差分地放大，以产生第二模拟信号B。 以与第一差分放大器电路26相同的方式，第三差分放大器电路28还从第二磁 性传感器21的第一和第二检测信号(未显示)产生第三模拟信号C，该第 磁11性传感器21的第一和第二检测信号是以与第一磁性传感器20的第一和第二检测信号Al'和A2'相同的方式产生的。并且，以与第二差分放大器电路27相同 的方式，第四差分放大器电路29还从第二磁性传感器21的第三和第四检测信 号(未显示)产生第四模拟信号D，该第二磁性传感器21的第三和第四检测信 号是以与第一磁性传感器20的第三和第四检测信号Bl，和B2，相同的方式产生 的。因此，第一和第三模拟信号A和C是正弦信号，而第二和第四信号B和D 是余弦信号。第一和第二模拟信号A和B根据第一从动齿轮15的转动角a而 变化，并且第三和第四模拟信号C和D根据第二从动齿轮16的转动角p而连 续变化。在第一至第四差分放大器电路26至29中，第一差分放大器电路26将作 进一步的详细说明。第二至第四差分放大器电路27至29具有与第一差分放大 器电路26基本相同的结构，从而不再作详细说明。如图7所示，第一差分放大器电路26包括运算放大器36。电容C与运算 放大器36并联，并位于运算放大器36的正电源端子Vcc和负电源端子Vee之 间。运算放大器36由积聚在电容C中的电压供电，从而执行放大运算。运算 放大器36的负相输入端子V-通过线路Ll连接到第一磁性传感器20的输出端 子-Vol，并且正相输入端子V+通过线路L2连接到第一磁性传感器20的输出 端子+Vo1。电阻R9与运算放大器并联，并位于运算放大器36的输出端子Vo和负相 输入端子V-之间。换句话说，电阻R9具有连接到负相输入端子V-的一端以及 连接到输出端子Vo的另一端。电阻R9和负相输入端子V-的节点经由设置在 线路Ll中电阻Rll连接到第一磁性传感器20的输出端子-Vol。设置在线路 L2中的电阻R12连接到运算放大器36的正相输入端子V+以及第一磁性传感 器20的输出端子+Vo1。第一差分放大器电路26包括由电阻R13和R14构成的串联电路，其中源 于电源电路24的具有预定电平的电压施加在该串联电路的两个端子之间。电 阻R13连接到电源电路24，并且串联到电阻R13的电阻R14接地。电阻R13 和R14的节点经由电阻R10连接到电阻R12和正相输入端子V+的节点。电阻R9至R12用于设置运算放大器36的增益。当电阻R9和R10具有相 同的值，并且电阻Rll和R12具有相同的值，运算放大器36的增益由电阻R9 和电阻R11之比(电阻R10和电阻R12之比)来确定。在第一实施例中，电 阻R9至R12的值设置成使运算放大器36的增益为16。电阻R13和R14用于设置运算放大器36的偏置值。运算放大器36的偏置 值通过将电阻R14的值除以电阻R13值和电阻R14值的和，然后将除得的值 乘以电源电压的值(在此为从电源电路24供应的、具有预定电平的电压)得电路24供应的电压值为5.0V，如上所述。在这 种情况下，电阻R13和R14的值设置成，使得偏压值在第一实施例中为2.5V。 当Vout代表运算放大器36的输出电压、Vinl代表输入到运算放大器36 的负相输入端子V-的输入电压、Vin2代表输入到正相输入端子V+的输入电压、 Ad代表运算放大器36的增益，以及VOffset代表偏置值，则Vout依照下式计 算。Vout= (Vinl—Vin2) Ad+VOffset在一个实例中，以0mV为中心，幅度为50mV进行振荡的第一检测信号 Al'，以及具有倒相的第二检测信号A2'，被输入到第一差分放大器电路26， 如图8A所示。在此情况下，第一模拟信号A或第一差分放大器电路26的输出 信号(运算放大器36的输出电压)是以偏置值2.5V为中心，幅度y为1.6V进 行振荡的正弦波，如图8B所示。第二模拟信号B或第二差分放大器电路27的输出信号是以偏置值2.5V为 中心，幅度y为1.6V进行振荡的余弦波。如上所述，第二桥接电路32相对于 第一桥接电路31偏差45° 。因此第二模拟信号B的相位与对应于第一从动齿 轮15的转动角a的第一模拟信号A相差45。，如图8B和8C所示。以相同的 方式，如图8B和8D所示，由第四差分放大器电路29生成的第四模拟信号D 的相位，相对于由第三差分放大器电路28基于第二磁性传感器21对磁通量的 检测而生成的第三模拟信号C相差45。。如上所述，只要主驱动齿轮14转动90° ，则第一从动齿轮15转动180° ， 如图8C所示。当第一从动齿轮15转动180° ，由第一磁体17生成的磁通量也 转动180° 。这实质上使第一磁性传感器20相对第一从动齿轮15转动。当施 加到第一磁性传感器20的磁通量的方向变化180° ，第一磁性传感器20的第 一至第四检测信号A1'、 A2'、 B1，和B2'，以及第一差分放大器电路26的第一 模拟信号A和第二差分放大器电路27的第二模拟信号B变化了一个周期。因 此，例如，当第一从动齿轮15的转动角a为0°和180°时，第一差分放大器 电路26输出具有相同电压值的第一模拟信号A，第二差分放大器电路27输出 具有相同电压值(不同于模拟信号A的值)的第二模拟信号B。以相同的方式，当施加到第二磁性传感器21的磁通量方向变化180° ，第 二磁性传感器21的第一至第四检测信号(未显示)，以及第三差分放大器电 路28的第三模拟信号C和第四差分放大器电路29的第四模拟信号D变化了一 个周期。因此，例如，当第二从动齿轮16的转动角P为0。和180°时，第三 差分放大器电路28输出具有相同电压值的第三模拟信号C，第四差分放大器电 路29输出具有相同电压值(不同于模拟信号C的值)的第四模拟信号D。图8D中，主驱动齿轮14的转动角e的数值是圆整过的。
微机23包括CPU、 ROM、 RAM和模/数转换器(均未被显示)。ROM储 存了各种用于控制整个转动角检测器11的控制程序。储存在ROM中的控制程 序可包括转动角计算程序和异常检测程序。转动角计算程序可用于，基于第一 和第二磁性传感器20和21的检测信号，特别是第一至第四差分放大器电路26 一29的第一至第四模拟信号A — D获得主驱动齿轮14或者转向杆12的转动角 e的绝对值。异常检测程序可以用于检测第一和第二磁性传感器20和21以及 第一至第四差分放大器电路26 — 29中的异常。RAM为调用ROM控制程序并 使CPU执行各种处理的数据存储区。模/数转换器将模拟信号(从第一至第四 差分放大器电路26 — 29输出的第一至第四模拟信号A — D)转换成数字信号。
微机23根据储存在ROM中的转动角计算程序计算出主驱动齿轮14的转 动角6。例如，微机23首先基于第一和第二差分放大器电路26和27提供的第 一和第二模拟信号A和B (正弦信号和余弦信号)，通过反切计算得到第一从 动齿轮15的转动角a。以相同的方式，微机23基于第三和第四差分放大器电 路28和29提供的第三和第四模拟信号C和D，通过反切计算得到第二从动齿 轮15的转动角p。由反切计算得到转动角a和(3的值是变化的，以形成只要第 一和第二从动齿轮15和16转动180°就重复上升和下降的锯齿形波。
微机23基于计算出的第一和第二从动齿轮15和16的转动角a和|3，计算 主驱动齿轮14的转动角e。因为，如上所述，第一和第二从动齿轮15和16之 间的齿数不同，主驱动齿轮14和第一从动齿轮15之间的减速比(齿数比)与 主驱动齿轮14和第二从动齿轮16之间的减速比(齿数比)不同。换句话说， 因为在本例中，第二从动齿轮16的齿数大于第一从动齿轮15的齿数，所以第 二从动齿轮16的转动周期变得大于第一从动齿轮15的转动周期。因此，当方 向盘以处于中间位置(转向角=0° )进行旋转时，第一和第二从动齿轮15和 16的转动角a和p的差，相对于转向角的变化而线性变化。换句话说，第一和 第二从动齿轮15和16的转动角a和p的差，相对于方向盘或主驱动齿轮14
的转动角e具有唯一的值。因此，基于转动角a和p的差可即刻测得主驱动齿
轮14或转向轴12的转动角9 (绝对值)。
根据这一设想，微机23计算出转动角a和p差的绝对值(|a-|3|)，然后基 于该计算结果计算出转动角9。微机23将计算出的转动角e提供到各个系统， 诸如车辆稳定性控制系统和电子控制悬挂系统，以改善行驶的稳定性。
微机23根据储存在ROM中的异常检测程序执行第一和第二磁性传感器 20和21以及第一至第四差分放大器电路26 — 29的异常检测处理。该异常检测 处理将在下面作说明。
在转动角检测器11中，由于第一和第二磁性传感器20和21以及在第一至第四差分放大器电路26 — 29中的一个原因或其它原因，会发生诸如端子间
短路之类的异常。此类异常体现为所检测转动角中的异常(跳动等)或者是第
一和第二磁性传感器20和21的输出电压值的异常。因此，通过监测转动角或 第一和第二磁性传感器20和21的输出电压的变化，可以监测到发生异常。如 上所述，此类异常可以假设为不仅发生在电源启动时，也可以发生在电源关闭 期间。然而，利用现有技术的检测方法很难即刻进行异常检测，因为方向盘必 须在电源启动之后转动预定角度。
在本例中，参考图6，在电源启动后，第一至第四异常检测电路4一7即刻 检测在电源关闭期间发生的异常。因为各电路具有相同的结构，仅说明对应于 第一磁性传感器20的第一和第二异常检测电路4和5，不对第三和第四异常检 测电路6、 7作说明。
如图7所示，上拉电阻R15具有连接于第一线路Ll的一个端子以及连接 到电源电路24的另一端子，第一线路Ll连接在第一桥接电路31的输出端子 -Vol和第一差分放大器电路26 (具体地，运算放大器36的负相输入端子V-) 之间。上拉电阻R16具有连接于第二线路L2的一个端子以及连接到电源电路 24的另一端子，第二线路L2连接在第一桥接电路31的输出端子+Vol和第一 差分放大器电路26 (具体地，运算放大器36的正相输入端子V+)之间。以相 同的方式，上拉电阻R17和R18各具有连接于第三和第四线路L3和L4的端 子以及连接到电源电路24的另一端子，第三和第四线路L3和L4连接在第二 桥接电路32的输出端子-Vo2和+Vo2与第二差分放大器电路27之间。上拉电 阻R15 — R18检测第一磁性传感器20以及第一和第二差分放大器电路26和27 的异常(特别是，断开的端子)。例如，当第一磁性传感器的输出端子-Vol断 开，电源电压通过上拉电阻R15施加到运算放大器36的端子V-。
微机23还连接到被用作开关元件的四个场效应晶体管FET1—FET4的栅 极端子。晶体管FET1—FET4还用于检测电路元件，例如第一和第二磁性传感 器20和21中的异常。晶体管FET1—FET4的源极端子连接到线路L1—L4上 比上拉电阻R15 —R18更靠近第一磁性传感器20的位置。晶体管FET1—FET4 的漏极端子接地。当从微机23发出的控制信号(电压)提供到晶体管FET1 — FET4的栅极时，源极和漏极彼此相连。换句话说，线路L1一L4，以及最终， 第一磁性传感器20的端子+Vol、 -Vol、 -Vo2以及+Vo2接地。
<异常检测处理〉
现将参看图10的流程图，说明由转动角检测器11执行的异常检测处理。 该流程图由微机23基于储存在ROM中、并在车辆电源启动时进行初检的异常 检测程序执行。
在电源启动之后，即刻进行该异常检测处理以对电路元件在电源关闭期间发生的异常进行检测，诸如第一和第二磁性传感器20和21的异常，及/或第一
到第四差分放大器电路26 — 29的异常。电路元件的异常是指端子变成断开以 及端子之间短路。
在此，仅对第一磁性传感器20的第一桥接电路31和第一差分放大器电路 26上的异常检测处理作说明。因为在第一磁性传感器20的第二桥接电路32、 第二磁性传感器21 (具体地，其中的第一和第二桥接电路)、以及第二至第四 差分放大器电路27 — 29上的电路异常检测是同样方式执行的，就不再详细说 明该异常检测。
在该第一实施例中，判断异常出现是集中在这一点上，即在线路L1和L2 (具体地，输出端子-Vol、 +Vol)接地时，从第一差分放大器电路26 (具体 地，运算放大器36)输出的第一模拟信号A的值在正常状态和异常状态下是不 同的。首先将说明当线路Ll和L2接地时处于正常状态下的第一模拟信号A的 值，然后具体说明异常检测处理。正常状态是指第一桥接电路31和第一差分 放大器电路26的端子既没有断开，也没有短路的状态。
首先，在正常状态下，当FET1因电源启动而被启动，第一磁性传感器20 的输出端子-Vol接地。因此，施加到运算放大器36的负相输入端子V-的电压 为零。施加到运算放大器36的正相输入端子V+的电压为2.5V (偏置值)。负 相输入端子V-和正相输入端子V+之间的电位差因而为2.5V。通过将该电位差 代入式2计算得到的输出电压Vout变得大于或等于电源电压(5V)。然而， 输出电压，即实际输出的第一模拟信号A固定在大于等于4.9V且小于5.0V的 值，如图9A所示。这是因为运算放大器36的特性是输出电压不能大于或等于 电源电压。在本例子中，微机23认为大于或等于第一阈值(例如，4.9V)的信 号是具有高电平的信号。图9A至9C的虚线显示了在正常状态下的第一模拟信 号A的波形(正弦波)。
当FET2在电源启动的状态下被启动时，第一磁性传感器20的输出端子 +Vol接地。因此，施加到运算放大器36的正相输入端子V+的电压为零。施 加到运算放大器36的负相输入端子V-的电压为2.5V。正相输入端子V+和负 相输入端子V-之间的电位差因而为-2.5V。由式2计算得到的输出电压Vout变 得小于或等于地电位(OV)。然而，输出电压，即实际输出的第一模拟信号A 固定在OV，如图9B所示。这是因为运算放大器36的特性是输出电压不能小 于或等于地电压。微机23认为小于或等于第二阈值(例如，0.1V)的信号是具 有低电平的信号。
当晶体管FET1和FET2在电源启动的状态下被同时启动，第一磁性传感 器20的输出端子-Vol和+Vol被同时接地。因此，施加到正相输入端子V+和 负相输入电子V-的电压为零。正相输入端子V+和负相输入电子V-之间的电位差因此为零。由式2计算得到的输出电压Vout固定为2.5V (偏置值)，如图 9C所示。微机23认为小于第一阈值并大于第二阈值的信号是具有偏置值电平 的偏置信号。最好，微机认为1.5V和3.5V之间的信号是偏置信号。
因此，如图11中的上部的行所示，在正常状态下，当FET1启动并且输出 端子-Vol接地时，输出电压或者第一模拟信号为高(高电平)；当FET2启动 并且输出端子+Vol接地时，输出电压或者第一模拟信号为低(低电平)；并 且当FET1和FET2同时启动并且输出端子-Vol禾P+Vo1接地时，输出电压或者 第一模拟信号为偏置(偏置值电平)。
在正常状态下，与FET1及FET2的启动和关闭相关的、从运算放大器36 输出的电压电平(高、低、偏置)储存在ROM中作为判定电平。如上所述， 微机23通过将电源开启时第一模拟信号A的电压电平与储存在ROM中的正常 状态下输出信号的电压电平(高、低、偏置)进行比较来判定电路元件是否存 在异常。
异常检测处理的一个例子将参考图10进行说明。当第一磁性传感器20(例 如，第一桥接电路31)的端子+Vol和端子Vcc在电源关闭的状态下短路，通 过以下处理流程检测到异常。
当电源启动时，在步骤S1，微机23首先输出控制信号到晶体管FET1，并 启动晶体管FET1使第一线路L1(具体地，第一磁性传感器20的输出端子-Vo1) 接地。在此情况下，运算放大器36的输出信号为高。在步骤S2，微机23将输 出的高信号与晶体管FET1在正常状态下启动时运算放大器36的输出电平(所 储存电压电平为高)进行比较。此时，在正常状态和异常状态下，输出信号都 为高(见图ll)。因此，微机23判定不存在异常(S2中为是)。
在步骤S3中，微机23启动晶体管FET2。在此情况下，运算放大器36的 输出信号为高。在步骤S4中，微机23将输出的高信号与晶体管FET2在正常 状态下启动时运算放大器36的输出电平(所储存电压电平为低)进行比较。 此时，正常状态下的输出信号为低，而检测到的输出信号为高(见图ll)。因 此，微机23判定在运算放大器36或第一磁性传感器20 (具体地，第一桥接电 路31)中存在异常(S4中为否)，然后终止异常检测处理。
虽然在此未作详细说明，但如图ll上部的行所示，在第一磁性传感器20 (例如桥接电路31)的端子-Vol和端子+Vol、 Vcc和GND之间的短路，以及 端子+Vol和端子-Vol、 Vcc和GND之间的短路可以相同的方式被检测。当各 输入/输出端子-Vol、 +Vol、 Vcc、 GND断开时，运算放大器36的输出电平与 正常状态下的输出电平相同。因此，用上述方法检测不到异常。上拉电阻R15 和R16用于检测各端子-Vo1、 +Vol、 Vcc和GND的断开。将详细说明利用上 拉电阻R15和R16的断开检测。如果第一磁性传感器20的端子Vcc断开，输出的信号(电压值)不对应于高输出、低输出以及偏置输出中的任意一个。因 此，当输入端子VCC断开时，判断出第一磁性传感器20包括异常。
此外，还可以用类似处理方法检测运算放大器36的各端子Vo、 V+、 V-和Vcc的断开以及端子V+、 V-、 Vcc和Vee之间的短路。现将参考图10说明 电源关闭期间运算放大器36的输出端子Vo和输入端子Vcc发生短路情况下的 异常检测处理。在此情况下，当电源启动时，微机23首先输出控制信号到晶 体管FET1，并在步骤S1，启动晶体管FET1使第一线路(具体地，第一磁性 传感器20的输出端子-Vol) Ll接地。在此情况下，运算放大器36的输出信号 为高。在步骤S2，微机23将输出的高信号与晶体管FET1在正常状态下启动 时运算放大器36的输出电平(所储存电压电平为高)进行比较。此时，在正 常状态和异常状态下，输出信号都为高(见图ll)。因此，微机23判定不存 在异常(S2中为是)。
然后，在步骤S3中，微机23启动晶体管FET2。在此情况下，运算放大 器36的输出信号为高。在步骤S4中，微机23将输出的高信号与晶体管FET2 在正常状态下启动时运算放大器36的输出电平(所储存电压电平为低)进行 比较。此时，正常状态下的输出信号为低，而检测到的输出信号为高(见图11)。 因此，微机23判定在运算放大器36或第一磁性传感器20 (具体地，第一桥接 电路31)中存在异常(S4中为否)，然后终止异常检测处理。
虽然未作详细说明，但除了运算放大器36的端子V+、 V-、 Vcc和Vee之 间短路以外，还可通过类似处理流程判定各端子的断开。
而且，可通过类似的处理流程对设定第一差分放大器电路26的增益和偏 置值的电阻R9至R14的短路和断开进行异常检测。
例如，在电源关闭期间电阻RIO断开情况下的异常检测处理将参考图10 进行说明。在此情况下，当电源启动时，在步骤S1，微机23首先输出控制信 号到晶体管FET1，并启动晶体管FET1使第一线路Ll (具体地，第一磁性传 感器20的输出端子-Vol)接地。在此情况下，运算放大器36的输出信号为高。 微机23然后将输出的高信号与晶体管FET1在正常状态下启动时运算放大器 36的输出电平(所储存电压电平为高)进行比较。此时，在正常状态和异常状 态下，输出信号都为高(见图ll)。因此，微机23判定不存在异常(S2中为 是)。
在步骤S3中，微机23启动晶体管FET2。在此情况下，运算放大器36的 输出信号为低。微机23将输出的低信号与晶体管FET2在正常状态下启动时运 算放大器36的输出电平(所储存电压电平为低)进行比较。此时，正常状态 下和异常状态下，输出信号都为低。因此，微机23判定不存在异常(S4中为 是)。在步骤S5，微机23同时启动晶体管FET1和FET2。在此状态下，运算放 大器36的输出信号为低。在步骤S6，微机23将输出的低信号与晶体管FET1 和FET2在正常状态下启动时运算放大器36的输出电平(所储存电压电平为偏 置)进行比较。此时，正常状态下的输出信号为偏置，而检测到的输出信号为 低(见图11)。因此，微机23判定在运算放大器36或第一磁性传感器20 (具 体地，第一桥接电路31)中存在异常(S5中为否)，并终止异常检测处理。
在对第一磁性传感器20的第一桥接电路31进行检测的同时，以相同的方 式对第二桥接电路32执行晶体管FET启动或关闭时的异常检测处理。而且， 在对第一磁性传感器20进行检测的同时，以相同的方式对第二磁性传感器21 的第一桥接电路(对应于第一磁性传感器20的第一桥接电路31)和第二桥接 电路(对应于第一磁性传感器20的第二桥接电路32)执行晶体管FET启动或 关闭时的异常检测处理。
<上拉电阻>
以此方式，可以通过晶体管FET1和FET2的启动和关闭控制来检测第一 磁性传感器20 (例如，第一桥接电路31)的端子之间的短路。然而，当磁性 传感器的端子断开，第一差分放大器电路26的输出信号(电压值)的组合与 图ll上方的行所示的、正常状态下的情况相同。因此，不会检测到异常。
因此，除了用晶体管FET1和FET2的启动和关闭控制执行异常检测处理 之外，可利用分别设置在第一磁性传感器20 (例如第一桥接电路31)的两输 出端子-Vol禾卩+Vol的上拉电阻R15和R16来检测输出端子-Vo1和+Vol的断 开。
当晶体管FET1和FET2没有被微机23启动时，第一桥接电路31的端子 +Vol、 -Vol没有接地。如果运算放大器36的输出信号的电压电平在此状态下 变成高或低，微机23判定第一磁性传感器20(第一桥接电路31)的端子+Vo1、 -Vol、 GND和Vcc中的一个断开。例如，如果第一磁性传感器20的输出端子 -Vol在点PA (用交叉线标记在图7中)处断开，5V的电压施加在运算放大器 36的负相输入端子V-处。约2.5V的电压施加在正相输入端子V+。因此，在 此情况下，运算放大器36的输出信号的电压电平根据式2固定在低电平。如 果输出端子+Vol在点PB (用交叉线标记在图7中)处断开，2.5V的电压施加 在负相输入端子V-处，并且5V的电压施加在正相输入端子V+。因此，在此 情况下，式2将该状态下的输出信号的电压电平固定在高电平。因此，即使晶 体管FET1和FET2未启动，运算放大器36的输出固定在高电平或低电平。因 此，微机23可以检测第一磁性传感器20 (具体地，第一桥接电路31)中的断 开。
可用相同的方式检测第一磁性传感器20的第二桥接电路32中各端子的断开，以及检测第二磁性传感器21的第一桥接电路(对应于第一桥接电路31)和第二桥接电路(对应于第二桥接电路32)中各端子的断开。第一实施例的转动角检测器11具有以下优点。
(1) 当电源启动时，微机23首先将第一线路L1 (输出端子-Vol)接地，然后将第二线路L2 (输出端子+Vol)接地，并且最终将第一线路L1 (输出端子-Vol)和第二线路L2 (输出端子+Vol)接地。微机23将第一差分放大器电路26的输出信号的电压电平与正常状态下各连接状态的输出信号的电压电平相比较，当电压电平与正常时候不同时，判定在第一磁性传感器20或第一差分放大器电路26中有异常。因此，在电源关闭期间发生在检测器11中的异常在电源开启时立刻被检测到。异常包括第一磁性传感器20的端子(或端子之间)Vcc、 GND、々01和+￥01的短路和断开；第一差分放大器电路26的端子
(或端子之间)V+、 V-、 Vo、 Vcc和Vee的短路和断开；以及电阻(或电阻之间)R9 — R14的断开和短路。通过类似方法来检测第二磁性传感器21和第二至第四差分放大器电路27 — 29在电源关闭期间发生的异常。因此，在电源关闭期间发生的异常在电源启动时被检测到，而无需在电源启动后转动方向
盈.o
(2) 如果第一磁性传感器20 (例如第一桥接电路31)的输出端子-Vol、+Vol断开，即使晶体管FET1和FET2没有开启，从第一差分放大器电路26输出高信号或低信号。因此，如果在晶体管FET1和FET2关闭时输出高信号或低信号，微机23判定输出端子-Vol、 +Vol中的至少一个断开。因此，输出端子-Vol、 +Vol的断开被检测到，无需在电源开启时转动方向盘。
现将参看图12说明根据本发明的转动角检测器第二实施例。第二实施例的转动角检测器与第一实施例不同之处在于晶体管FET1和FET4，连同晶体管FET2禾口 FET3是同时开关的。
现将主要说明与第一实施例不同之处。第二实施例的转动角检测器具有与图6所示第 一 实施例的结构基本相同的结构。
微机23包括连接到晶体管FET1和FET4的栅极端子的第一端口 40，和连接到晶体管FET2和FET3的栅极端子的第二端口 41。晶体管FET1和FET4构成第一切换单元42，并且晶体管FET2和FET3构成第二切换单元43。
晶体管FET1的源极端子通过图12中的联接器A连接到所示输出端子-Vol ，并且晶体管FET4的源极端子通过联接器B连接到所示的输出端子+Vo2。晶体管FET1和晶体管FET4的漏极端子接地。以相同的方式，晶体管FET2的源极端子通过联接器C连接到输出端子+Vo1，并且晶体管FET3的源极端子通过联接器D连接到输出端子-Vo2。晶体管FET2和晶体管FET3的漏极端子接地。现将说明由第二实施例的电路元件执行的异常检测处理。
首先，当电源启动时，微机23通过第一端口 40将控制信号提供给第一切换单元42，并启动晶体管FET1和晶体管FET4。这将第一桥接电路31的输出端子-Vol和第二桥接电路32的输出端子+Vo2接地。
在此状态下，微机23以与第一实施例相同的、基于第一和第二差分放大器电路26和27中各输出信号的电压电平(高、低、偏置)的方式检测第一和第二差分放大器电路26和27以及第一磁性传感器20中的异常。换句话说，当第一切换单元42 (具体地，晶体管FET1和晶体管FET4)在正常状态下启动时，第一差分放大器电路26的输出信号的电压电平固定为高，并且第二差分放大器电路27的输出信号的电压电平固定为低。因此，如果各检测到的电压电平与正常状态下的相应电压电平不同，则微机23检测到异常。
如果在第一切换单元42 (晶体管FET1和FET4)启动时未检测到异常，微机23通过第一和第二端口 40和41将控制信号提供给第一和第二切换单元42和43，并启动晶体管FET1至FET4。这将第一桥接电路31的输出端子-Vol和+Vol以及第二桥接电路32的输出端子-Vo2禾B+Vo2接地。在此状态下，微机23以与第一实施例相同的、基于第一和第二差分放大器电路26和27中的输出信号(高、低、偏置)的方式检测第一和第二差分放大器电路26和27以及第一磁性传感器20中的异常。换句话说，当第一和第二切换单元42和43(具体地，晶体管FET1至晶体管FET4)在正常状态下启动时，第一和第二差分放大器电路26和27的输出信号的电压电平都具有偏置值电平(偏置)。因此，如果检测到的电压电平不具有偏置电平，则微机23检测到异常。
如果在此情况下仍未检测到异常，则判定第一磁性传感器20以及第一和第二差分放大器电路26和27中没有异常。尽管图中未示，微机23还包括第三端口 (对应于第一端口 40)和第四端口 (对应于第二端口 41)，这两个端口与对应于第二磁性传感器21的两切换单元相连接。在此情况下，通过第一和第二端口 40和41执行的异常检测处理，和通过第三和第四端口 (对应于第一和第二端口 40和41)执行的异常检测处理是同时执行的。
第二实施例的转动角检测器11具有以下优点。(3)微机23通过第一端口 40输出控制信号，以同时启动晶体管FET1和FET4。这将输出端子-Vol和+Vo2同时接地。微机23还通过第二端口 41输出控制信号，同时启动晶体管FET2和FET3。这将输出端子+Vol和-Vo2同时接地。因此，微机23不输出单独地切换晶体管FET1至FET4的控制信号。相反，微机23向第一端口 40和第二端口 41输出控制信号，以同时检测第一磁性传感器20和第一和第二差分放大器电路26和27中的异常。以这种方法，微机23将控制信号提供至连接到第二磁性传感器21的输出端子上的第三端口 (对应于第一端口 40)和第四端口 (对应于第二端口 41)，以检测第二磁性传感
器21以及第三和第四差分放大器电路28和29中的异常。
在不脱离本发明的精神或范围的情况下，本发明可以许多其它特定形式进行实施，这对于本领域技术人员而言应当是明显的。特别是，应当理解本发明可以以下形式进行实施。
转动检测器不限于磁阻效应(MRE)传感器，而可以是巨磁阻效应(GMR)传感器，其对带有倒相(例如正弦波和余弦波)的两个输出进行检测。
磁性传感器不是必须包括两个桥接电路，而是可以仅包括一个桥接电路。换句话说，位置检测器可使用包含单个桥接电路的磁性传感器来检测所检测对象的位移。在此情况下，包括一个磁性传感器、 一个差分放大器电路以及一个设置在上述两者之间的异常检测电路。
诸如全桥接形AMR传感器(第一和第二磁性传感器20和21)之类的磁性传感器，除了可检测所检测对象的转动位移之外，还可检测所检测对象的直线位移。例如，对应于所检测对象的直线位移而移位的磁体可用于检测磁体移位时磁通量方向的变化。因此，在此情况下也可检测异常。
第一和第二磁性传感器20和21各由包含两个桥接电路的单一芯片组成，或者可由各包含一个桥接电路的两个芯片组成。
晶体管FET1至FET4和上拉电阻R15至R18用于检测电路中的异常。然而，如果不需要检测第一磁性传感器20的输出端子-Vol、 +Vol、 -Vo2和+Vo2的断开，上拉电阻R15至R18可以取消。或者，如果只需要检测输出端子-Vol、+Vo 1 、 -Vo2和+Vo2的断开，晶体管FET1至FET4可以取消。
异常检测电路4可以仅包括连接到线路Ll的晶体管FET1或连接到线路L2的晶体管FET2。在此情况下，能够检测到的异常类型是有限的(见图11)。因此，最好是使异常检测电路4包含两个晶体管FET1和FET2，如上所述。以相同方式，异常检测电路4可以仅包括连接到线路L1的电阻R15或连接到线路L2的电阻R16。同样情况也适用于其它的异常检测电路5至7中。
在异常检测电路4中， 一个晶体管FET (例如，仅晶体管FET1)可用于将第一磁性传感器20的输出端子-Vol和+Vol接地。在这种情况下，微机23仅可检测电阻R9至R14的断开和短路。同样情况也适用于其它的异常检测电路5至7中。
在异常检测电路4中， 一个电阻(例如，仅电阻R15)可用于将电源电压施加到运算放大器36的输入端子V-和V+。同样情况也适用于其它的异常检测电路5至7中。
在第一实施例中，基于晶体管FET的启动和关闭的异常检测处理是对第一磁性传感器20 (各桥接电路)和第二磁性传感器21 (各桥接电路)同时执行的。然而，该异常检测处理不必以此方式同时执行。例如，可以对第一磁性传
感器20的第一桥接电路31和第二桥接电路32先后进行该异常检测处理，并且然后对第二磁性传感器的第一桥接电路和第二桥接电路先后进行该异常检测处理。
在第二实施例中，通过第一和第二端口 40和41进行的异常检测处理与通过第三和第四端口 (对应于该第一和第二端口 40和41)进行的异常检测处理是同时执行的。然而，不必同时执行该异常检测处理。可以先执行通过第一和第二端口40和41进行的异常检测处理，然后再执行通过第三和第四端口 (对应于该第一和第二端口 40和41)进行的异常检测处理。
用于检测诸如磁性传感器之类电路元件异常的切换元件不限于场效应晶体管FET1至FET4。该切换元件可以包括通过从微机23发出的命令进行启动和关闭的机械接触装置。
在图10所示的异常检测处理流程图中，当已检测到在步骤S2和S4有异常时，不执行下一个异常检测并且异常检测处理终止。但是，可以不管是否存在异常，都进行所有Sl至S6的异常检测处理。在此情况下，微机23将所有的输入电压电平与正常状态的电压电平相比较，如果有至少一个电压电平与标准状态不同则判定有异常。
在第一实施例的异常检测处理中，晶体管FET1首先启动，然后晶体管FET2启动，并且晶体管FET1和FET2最终同时启动。然而，启动晶体管的这一次序可以根据需要而改变。
在第二实施例中，控制信号首先通过第一端口 40提供给晶体管FET1和晶体管FET4。控制信号然后通过第二端口 41提供给晶体管FET2和FET3，同时保持控制信号被提供到晶体管FET1和晶体管FET4的状态。然而，通过第一和第二端口 40和41提供控制信号的次序并不限于此方式。例如，控制信号可以首先提供给第一端口 40。可以在不再将控制信号提供给第一端口 40的情况下，将控制信号提供给第二端口 41。最终，控制信号可以同时提供给第一和第二端口40和41。
在此的例子和实施例应认为是说明性的，而非限制性，并且本发明不限于在此给出的细节，而是可在后附的权利要求的范围以及等同范围内作修改。
权利要求
1.一种位置检测器，用于对检测对象的运动进行检测，所述位置检测器包括与所述检测对象的运动一起运动的磁体；对根据所述磁体的运动而变化的磁通量进行检测的磁性传感器，所述磁性传感器包括两个输出端子，所述输出端子分别根据检测到的所述磁通量的方向输出第一检测信号和第二检测信号，所述第一检测信号和所述第二检测信号具有不同的相位；信号处理电路，所述信号处理电路包括两个接受所述第一和第二检测信号的输入端子，并差分地放大所述第一和第二检测信号以生成模拟信号；控制单元，所述控制单元基于所述模拟信号计算出所述磁体的运动，将其作为所述检测对象的运动；以及异常检测电路，所述异常检测电路设置在所述磁性传感器的所述两个输出端子以及所述信号处理电路的所述两个输入端子之间，以检测所述磁性传感器和所述信号处理电路中的异常，所述异常检测电路包括第一切换元件，所述第一切换元件基于所述控制单元提供的控制信号，将所述磁性传感器的所述两输出端子中的至少任意一个接地；其中所述控制单元，基于在所述第一切换元件启动的状态下，从所述信号处理电路输出的模拟信号的电压电平来判定所述磁性传感器和所述信号处理电路中是否存在异常。
2. 如权利要求l所述的位置检测器，其中所述异常检测电路还包括 设置在所述磁性传感器的两输出端子和所述信号处理电路的两输入端子之间的第一上拉电阻，所述第一上拉电阻在所述磁性传感器的输出线路被切断 时，向所述信号处理电路的所述两输入端子中的至少任意一个施加电源电压。
3. 如权利要求2所述的位置检测器，其中所述第一切换元件连接到所述磁 性传感器的输出线路上比所述第一上拉电阻更靠近所述磁性传感器的位置。
4. 如权利要求l所述的位置检测器，其中 所述异常检测电路包括连接到所述磁性传感器的所述两个输出端子中的第一输出端子的所 述第一切换元件；以及连接到所述磁性传感器的所述两个输出端子中的第二输出端子的第二切换元件；并且所述控制单元单独或同时启动所述第一切换元件和第二切换元件。
5. 如权利要求4所述的位置检测器，其中所述控制单元通过启动所述第一切换元件和第二切换元件中的一个来检测所述磁性传感器中的短路。
6. 如权利要求4所述的位置检测器，其中所述控制单元通过启动所述第一 切换元件和第二切换元件中至少任意一个来检测所述信号处理电路中的短路 或断开。
7. 如权利要求2所述的位置检测器，其中所述异常检测电路包括 连接到所述磁性传感器的所述两个输出端子中的第一输出端子的所述第一上拉电阻；以及连接到所述磁性传感器的所述两个输出端子中的第二输出端子的第二上 拉电阻。
8. 如权利要求7所述的位置检测器，其中所述第一上拉电阻和所述第二上 拉电阻将电源电压施加到所述磁性传感器的所述第一输出端子和第二输出端 子，以利用所述控制单元来检测所述磁性传感器的断开。
9. 如权利要求4所述的位置检测器，还包括第一线路，其连接所述磁性传感器的所述第一输出端子和所述信号处理电 路的所述两个输入端子中的第一输入端子；以及第二线路，其连接所述磁性传感器的所述第二输出端子和所述信号处理电 路的所述两个输入端子中的第二输入端子；其中，所述第一切换元件包括连接到所述第一线路的源极端子，接地的漏 极端子，以及接收来自所述控制单元的控制信号的栅极端子；并且所述第二切换元件包括连接到所述第二线路的源极端子，接地的漏极端 子，以及接收来自所述控制单元的控制信号的栅极端子。
10. 如权利要求9所述的位置检测器，其中所述异常检测电路包括 连接到所述第一线路、以将电源电压供应到所述信号处理电路的所述第一输入端子的所述第一上拉电阻；以及连接到所述第二线路、以将电源电压供应到所述信号处理电路的所述第二 输入端子的所述第二上拉电阻。
11. 如权利要求IO所述的位置检测器，其中所述第一切换元件的源极端子连接到所述第一线路上比所述第一上拉电 阻更靠近所述磁性传感器的所述第一输出端子的位置；并且所述第二切换元件的源极端子连接到所述第二线路上比所述第二上拉电 阻更靠近所述磁性传感器的所述第二输出端子的位置处。
12. —种位置检测器，用于对检测对象的运动进行检测，所述位置检测器 包括与所述检测对象的运动一起运动的磁体；对根据所述磁体运动而变化的磁通量进行检测的磁性传感器，所述磁性传感器包括第一感测电路和第二感测电路，所述第一感测电路包括第一输出端子 和第二输出端子，所述第一和第二输出端子根据检测到的所述磁通量的方向输出具有不同相位的第一检测信号和第二检测信号；所述第二感测电路包括第三输出端子和第四输出端子，所述第三和第四输出端子根据检测到的所述磁通量的方向输出具有不同相位的第三检测信号和第四检测信号；第一信号处理电路，所述第一信号处理电路差分地放大所述第一和第二检 测信号以生成第一模拟信号；第二信号处理电路，所述第二信号处理电路差分地放大所述第三和第四检 测信号以生成第二模拟信号；控制单元，所述控制单元基于所述第一和第二模拟信号计算出所述磁体的 运动，将其作为所述检测对象的运动；第一异常检测电路，所述第一异常检测电路包括第一切换元件和第二切换 元件，所述第一切换元件能使所述第一感测电路的第一输出端子接地，所述第 二切换元件能使所述第一感测电路的第二输出端子接地；以及第二异常检测电路，所述第二异常检测电路包括第三切换元件和第四切换 元件，所述第三切换元件能使所述第二感测电路的第三输出端子接地，所述第 四切换元件能使所述第二感测电路的第四输出端子接地；其中所述控制单元，基于在所述第一和第二切换元件的至少任意一个启动时，从所述第一信号处理电路输出的第一模拟信号的电压电平来判定所述第一感测电路和所述第一信号处理电路中是否存在异常，并且所述控制单元，基于在所述第三和第四切换元件的至少任意一个启动时、从所述第二信号处理电路输出的第二模拟信号的电压电平来判定所述第二感测电路和所述第二信号处理电路中是否存在异常；所述第一切换元件和第四切换元件构成第一切换单元；所述第二切换元件和第三切换元件构成第二切换单元；并且 所述控制单元生成控制所述第一切换单元中所述第一切换元件和第四切换元件的第一控制信号，和控制所述第二切换单元中所述第二切换元件和第三切换元件的第二控制信号。
全文摘要
一种位置检测器包括与检测对象的运动一起运动的磁体。磁性传感器检测从磁体产生的磁通量，并从两个输出端子输出第一检测信号和第二检测信号。信号处理电路差分地放大所述检测信号以生成模拟信号。控制单元基于所述模拟信号计算检测对象的运动。异常检测电路包括切换元件，其将磁性传感器的输出端子中的一个接地。控制单元，通过将模拟信号的电压电平与预定的判断电平相比较来判断磁性传感器和信号处理电路中的异常，该预定的判断电平为磁性传感器和信号处理电路正常运行期间第一切换元件启动时模拟信号的电压电平。
文档编号G01B7/00GK101655345SQ200910167398
公开日2010年2月24日 申请日期2009年8月23日 优先权日2008年8月22日
发明者近藤诚二 申请人:株式会社东海理化电机制作所