JPH0127368B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は磁気抵抗素子、またはホール素子の磁
界変化に対して出力が変化する磁気変化素子を用
いた位置検出器に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a position detector using a magnetoresistive element or a magnetic change element whose output changes in response to a change in the magnetic field of a Hall element.
従来の磁気変化素子として磁気抵抗素子を用い
た位置検出器の一例を第1図および第2図に示
す。第1図において、1は磁気抵抗素子(たとえ
ば、ジーメンス社製差動センサ製品番号
FP211D155)を使用した位置検出器であり、1
aはハウジング、1b,1cは磁気抵抗素子、1
dは磁気抵抗素子1b,1cをマウントする樹脂
である。1eは円筒形になつた永久磁石である。
2は磁性体で出来ている円板で1つの突起2aを
持つており、この突起2a部分が回転軸の基準位
置である。第2図は第1図の磁気抵抗素子1b,
1cの配置を示すために第1図図示のA方向から
見た図であり、図中二点鎖線の部分は第1図の円
板2の突起2a部分の状態を示している。第3図
は磁気抵抗素子1b,1cの抵抗値変化を電気的
に取り出すための電気回路図である。磁気抵抗素
子1b,1cは同じ特性をもつた素子である。第
4図は円板2が第1図の矢印の方向に回転して円
板2の突起2a部分が位置検出器1の検出部分を
通過した時に発生する電圧波形である。 An example of a conventional position detector using a magnetoresistive element as a magnetic change element is shown in FIGS. 1 and 2. In Fig. 1, 1 is a magnetoresistive element (for example, Siemens differential sensor product number
FP211D155)
a is a housing, 1b and 1c are magnetic resistance elements, 1
d is a resin for mounting the magnetoresistive elements 1b and 1c. 1e is a cylindrical permanent magnet.
Reference numeral 2 is a disk made of a magnetic material and has one protrusion 2a, and this protrusion 2a is the reference position of the rotating shaft. FIG. 2 shows the magnetoresistive element 1b in FIG.
This is a view seen from the direction A shown in FIG. 1 to show the arrangement of the disk 1c, and the portion indicated by the two-dot chain line in the drawing shows the state of the protrusion 2a portion of the disk 2 in FIG. FIG. 3 is an electrical circuit diagram for electrically extracting the change in resistance value of the magnetoresistive elements 1b and 1c. The magnetoresistive elements 1b and 1c are elements with the same characteristics. FIG. 4 shows a voltage waveform generated when the disc 2 rotates in the direction of the arrow in FIG.
第3図において、磁気抵抗素子1b,1cは直
列に接続し、磁気抵抗素子1cの一端には一定電
圧Vcが印加してあり、磁気抵抗素子1bの一端
は接地してある。一方、固定抵抗R3,R4も直列
に接続してあり、固定抵抗R4の一端には前記一
定電圧Vcが印加してあり、固定抵抗R3の一端は
接地してある。前記各磁気抵抗素子1bと1cの
接続点と該固定抵抗R3とR4の接続点との電位差
△Vが出力になつている。各磁気抵抗素子1b,
1cを各固定抵抗R3,R4とはブリツジ回路を構
成しており、磁気抵抗素子1b,1cの抵抗値を
それぞれR1,R2とすると、電圧△Vは、
△V=Vc×(R1・R4−R2・R3)/(R1+R2)×
(R3+R4) ……(1)式
となる。この場合、突起2a部分が接近していな
い状態の時、R1×R4=R2×R3になるように設定
してある。 In FIG. 3, magnetoresistive elements 1b and 1c are connected in series, a constant voltage Vc is applied to one end of magnetoresistive element 1c, and one end of magnetoresistive element 1b is grounded. On the other hand, fixed resistors R 3 and R 4 are also connected in series, the constant voltage Vc is applied to one end of the fixed resistor R 4 , and one end of the fixed resistor R 3 is grounded. The potential difference ΔV between the connection point between the magnetoresistive elements 1b and 1c and the connection point between the fixed resistors R3 and R4 is output. Each magnetoresistive element 1b,
1c and fixed resistors R 3 and R 4 constitute a bridge circuit, and if the resistance values of the magnetoresistive elements 1b and 1c are R 1 and R 2 , respectively, then the voltage △V is as follows: △V=Vc×( R 1・R 4 −R 2・R 3 )/(R 1 +R 2 )×
(R 3 + R 4 )...Equation (1) is obtained. In this case, the setting is such that R 1 ×R 4 =R 2 ×R 3 when the projections 2a are not close to each other.
以上の構成でその作動を説明すると、第1図に
おいて、永久磁石1eにより点線で示す磁束が出
ているとすると、円板2の突起2a部分が接近し
ていない場合には、磁束は磁気抵抗素子1b,1
cに均等に通つている。そして、円板2が回転し
て突起2a部分が第1図のように磁気抵抗素子1
bに接近すると磁気抵抗素子1bを通る磁束は増
加して磁気抵抗素子1bの抵抗値は大きくなり、
逆に磁気抵抗素子1cを通過する磁束は減少して
磁気抵抗素子1cの抵抗値は小さくなる。従つ
て、第3図の電圧△Vは第4図図示のAの波形に
なる。反対に突起2a部分が磁気抵抗素子1cを
通過する時には第4図図示のCの波形になる。従
つて、波形Aと波形Cの切換わり点Bを基準位置
とすれば良いわけである。 To explain its operation with the above configuration, in FIG. 1, if the permanent magnet 1e emits magnetic flux shown by the dotted line, if the protrusion 2a of the disk 2 is not close, the magnetic flux will flow through the magnetic resistance. Element 1b,1
It passes evenly through c. Then, the disk 2 rotates and the protrusion 2a portion becomes the magnetoresistive element 1 as shown in FIG.
When approaching b, the magnetic flux passing through the magnetoresistive element 1b increases, and the resistance value of the magnetoresistive element 1b increases,
Conversely, the magnetic flux passing through the magnetoresistive element 1c decreases, and the resistance value of the magnetoresistive element 1c becomes smaller. Therefore, the voltage ΔV in FIG. 3 has the waveform A shown in FIG. 4. On the other hand, when the protrusion 2a portion passes through the magnetoresistive element 1c, the waveform becomes C shown in FIG. Therefore, the switching point B between waveform A and waveform C may be used as the reference position.
しかし、このようにして位置検出器を使用する
場合には、円筒形になつた永久磁石1e、磁気抵
抗素子1b,1c、突起2a部分の形状から、各
磁気抵抗素子1bと1cは第2図のように回転方
向に並べて置かれないと具合が悪い。従つて、位
置検出器1と円板2の相対的な位置関係から位置
検出器1を検出部分と円板2との距離ご保ちなが
ら第2図のような方向性を持たせるには位置検出
器の装着が難かしいという問題がある。例えば、
第5図のようにハウジング1aにねじ1bを切つ
てそのねじ1bで検出器1を被取付部3に固定す
る場合には、円板2側が目にみえない場合は特に
距離lで方向性を持たせるのが困難になる。特
に、距離lに精度が必要な場合には、検出器1を
回わせばねじ1bの性質によりlが出なく、lを
出せば方向が出なくなつてしまうので、検出器1
をこのようなねじ1bで簡単に装着することが出
来ないという欠点がある。その他の方法として被
付付部3に支持板をつけて検出器1のハウジング
1aには穴をあけるようなものが考えられるが、
いずれの場合も密封の問題や、支持板の形状が大
きくなつたりするので簡単に取付けられないとい
う欠点がある。 However, when the position detector is used in this way, each magnetoresistive element 1b and 1c is divided into two parts as shown in FIG. It will be a problem if they are not placed side by side in the direction of rotation, as shown in the figure. Therefore, from the relative positional relationship between the position detector 1 and the disc 2, in order to make the position detector 1 have the directionality as shown in Fig. 2 while maintaining the distance between the detection part and the disc 2, the position detection method is necessary. There is a problem that it is difficult to attach the device. for example,
When fixing the detector 1 to the mounting part 3 by cutting a screw 1b in the housing 1a as shown in FIG. It becomes difficult to hold it. In particular, when accuracy is required for the distance l, if you turn the detector 1, l will not come out due to the properties of the screw 1b, and if you turn the detector 1, the direction will not come out, so the detector 1
There is a disadvantage that it cannot be easily attached using such screws 1b. Another possible method is to attach a support plate to the attachment part 3 and make a hole in the housing 1a of the detector 1.
In either case, there are problems with sealing and the size of the support plate becomes large, making it difficult to install it easily.
また、方向性のない位置検出器としては発振型
のコイルにより磁束を発生させ、磁性体が通過す
ると磁束が遮断されるのを利用したものがある
が、この種の検出器の欠点としては、発振回路、
増幅スイツチング回路等が必要となり、回路が複
雑になり高価になることと発振周波数との関係上
応答周波数が10KHz以下になり、検出値の回転が
高速になると応答しないという問題と、検出器と
検出体との距離lの調整がむつかしいという欠点
がある。 In addition, there are position detectors without directionality that use an oscillation type coil to generate magnetic flux, and when a magnetic material passes through, the magnetic flux is interrupted. However, the drawbacks of this type of detector are: oscillation circuit,
This requires an amplification switching circuit, etc., which makes the circuit complicated and expensive, and due to the relationship with the oscillation frequency, the response frequency is below 10KHz, resulting in no response when the detected value rotates at high speed. The disadvantage is that it is difficult to adjust the distance l from the body.
本発明は以上の欠点を解消するために、内側が
中空になつている円筒形状つまりドーナツツ型の
1つの永久磁石をその端面を被検出体に対向させ
て使用し、該永久磁石のつくる磁束のうち円筒内
側を通る磁束と外側を通る磁束との接合面の中心
軸上の点の磁束強度が零の近傍に磁気抵抗素子あ
るいはホール素子等の磁気変化素子を置きかつこ
の磁気変化素子を前記端面側で前記永久磁石に固
定し、磁性体が近づくことにより前記0点が移動
するために、前記磁気変化素子の電気的出力が変
化することを利用して、方向性がなくしかも割合
検出体との距離を精度良く押える必要がなく、小
型軽量な位置検出器を提供することを目的とする
ものである。 In order to solve the above-mentioned drawbacks, the present invention uses one permanent magnet having a hollow cylindrical shape, that is, a donut shape, with its end face facing the object to be detected, and the magnetic flux generated by the permanent magnet is A magnetic change element such as a magnetoresistive element or a Hall element is placed near the point on the central axis of the interface between the magnetic flux passing through the inside of the cylinder and the magnetic flux passing outside the cylinder, and the magnetic change element, such as a magnetoresistive element or a Hall element, is placed on the end face. It is fixed to the permanent magnet on the side, and by utilizing the fact that the electrical output of the magnetic change element changes because the zero point moves when a magnetic body approaches, it is possible to detect a non-directional and proportional detection object. It is an object of the present invention to provide a small and lightweight position detector that does not require accurate measurement of the distance.
以下本発明を図に示す実施例について説明す
る。第6図Aは動作原理図であり、5は中空の円
筒状の永久磁石であり、軸方向の断面が示してあ
り、磁界の方向が矢印の実線にて図示してある。
なお、該永久磁石5の材質はフエライトで図示の
ごとく軸方向にN、S極に着磁してある。このよ
うな永久磁石5においては、N極からS極に行く
磁束のうち永久磁石5の内側に行くものと、外側
に行くものとの接合点P0が永久磁石5の中心線
上に必ずあり、この接合点P0の磁束の強さとし
ては0である。磁束の強さの様子を第6図Bに示
す。この第6図Bにおいて、横軸は軸方向の距
離、縦軸は磁束の強さを表わす。この第6図Bに
実線で示すように永久磁石5の内側の磁束はほと
んど平行になつている。そして、P0点から遠く
なるに従つて磁界の強度は距離の2乗に反比例し
て小さくなつていき、P0点附近が一番磁界の変
化が大きい。この状態で磁性材料の検出体6がそ
の回転中に最も接近した場合、P0点は永久磁石
5側に中心軸上を下がつて点線のような磁界にな
り、磁束0点はP0点からP0′になる。従つていま
P0点に磁界変化に応動する磁気変化素子を置い
ておくと、検出体6が接近した場合には磁気変化
素子にはHxの磁束が印加される。それによつて
磁気変化素子の電気量は変化する。当然磁束は回
転対称になつているので方向には無関係である。
また、零磁束の点P0は中空円筒型の形状つまり、
内型、外径、長さにより決まり、着磁磁束の強さ
は無関係である。 The present invention will be described below with reference to embodiments shown in the drawings. FIG. 6A is a diagram showing the principle of operation, and 5 is a hollow cylindrical permanent magnet, its axial cross section is shown, and the direction of the magnetic field is shown by the solid arrow line.
The permanent magnet 5 is made of ferrite and is magnetized in the axial direction to have N and S poles as shown in the figure. In such a permanent magnet 5, the junction point P0 between the magnetic flux going inside the permanent magnet 5 and that going outside of the magnetic flux going from the N pole to the S pole is always on the center line of the permanent magnet 5, The strength of the magnetic flux at this junction point P 0 is 0. Figure 6B shows the strength of the magnetic flux. In FIG. 6B, the horizontal axis represents the distance in the axial direction, and the vertical axis represents the strength of the magnetic flux. As shown by the solid line in FIG. 6B, the magnetic flux inside the permanent magnet 5 is almost parallel. The strength of the magnetic field decreases in inverse proportion to the square of the distance as the distance from the P 0 point increases, and the change in the magnetic field is greatest near the P 0 point. In this state, when the detection object 6 made of magnetic material approaches the closest during its rotation, the P 0 point will move down on the central axis toward the permanent magnet 5 side, creating a magnetic field as shown by the dotted line, and the magnetic flux 0 point will be the P 0 point. becomes P 0 ′. I'm following now
If a magnetic change element that responds to changes in the magnetic field is placed at the P 0 point, a magnetic flux of Hx will be applied to the magnetic change element when the detection object 6 approaches. As a result, the amount of electricity in the magnetic change element changes. Naturally, the magnetic flux is rotationally symmetrical, so the direction is irrelevant.
In addition, the point P 0 of zero magnetic flux has a hollow cylindrical shape, that is,
It is determined by the inner mold, outer diameter, and length, and has nothing to do with the strength of the magnetizing magnetic flux.
第7図に本発明の一実施例における構成を示
す。2は回転円板、2aは回転円板2に設けた磁
性体製の突起であり、3は位置検出器10を装着
する被取付部、5は前述した内側が中空の永久磁
石で、第6図図示のごとく突起2a側をN極に、
その反対側をS極に着磁してある。11は磁気変
化素子として用いたソニー株式会社製品番
DM101Aよりなる磁気抵抗素子であり、12は
増幅回路としての増幅スイツチング回路である。
13は接着剤でアラルダイト(商品名)よりな
る。そして、検出器10のアルミニユーム、銅等
の非磁性体よりなる円筒状ハウジング10aの内
部に増幅スイツチング回路12が内蔵してあり、
ハウジング10a内の開口端側に永久磁石5が内
蔵され、この永久磁石5の外側端には非磁性体製
のリング状保護部材15が設けてある。また、磁
気抵抗素子11は、公知の通り(昭和52年電気学
会論文誌C97巻8号の論文52−C21付録参照)、非
常に小さな基板上に水平パターンと垂直パターン
とが蒸着され、基板と同一面上の磁界により抵抗
値が変化するものである。この磁気抵抗素子11
は永久磁石5の中心線上の零磁束の付近であるリ
ング状保護部材15の中心に、第8図に示すよう
に水平パターン11aと垂直パターン11bとを
区別するパターンの中心線11cが永久磁石5の
中心軸に一致するように、かつ水平パターン11
aと垂直パターン11bとが蒸着された基板面と
が永久磁石5の一端面とが垂直になるように配設
され、これら磁気抵抗素子11、永久磁石5およ
びリング状保護部材15は、このリング状保護部
材15およびハウジング10a内に充填した接着
剤13によりハウジング10aに固着保持され
る。検出器10はそのハウジング10aの外周に
形成したねじ10cにより被取付部に螺着され、
ねじ10cに螺合したロツクナツト14によりロ
ツクする。 FIG. 7 shows the configuration of an embodiment of the present invention. 2 is a rotating disk, 2a is a protrusion made of a magnetic material provided on the rotating disk 2, 3 is an attached part to which the position detector 10 is attached, 5 is the above-mentioned permanent magnet with a hollow inside; As shown in the figure, the protrusion 2a side is the N pole,
The opposite side is magnetized to the S pole. 11 is the Sony Corporation product number used as the magnetic change element.
It is a magnetoresistive element made of DM101A, and 12 is an amplification switching circuit as an amplification circuit.
13 is an adhesive made of Araldite (trade name). An amplification switching circuit 12 is built inside a cylindrical housing 10a of the detector 10 made of non-magnetic material such as aluminum or copper.
A permanent magnet 5 is built into the open end side of the housing 10a, and a ring-shaped protection member 15 made of a non-magnetic material is provided at the outer end of the permanent magnet 5. As is well known, the magnetoresistive element 11 is made by depositing a horizontal pattern and a vertical pattern on a very small substrate. The resistance value changes depending on the magnetic field on the same surface. This magnetoresistive element 11
As shown in FIG. 8, the center line 11c of the pattern that distinguishes the horizontal pattern 11a and the vertical pattern 11b is located at the center of the ring-shaped protective member 15 near zero magnetic flux on the center line of the permanent magnet 5. horizontal pattern 11 so that it coincides with the central axis of
The magnetoresistive element 11, the permanent magnet 5, and the ring-shaped protective member 15 are disposed such that the substrate surface on which the vertical pattern 11b is evaporated is perpendicular to one end surface of the permanent magnet 5. The protective member 15 and the adhesive 13 filled in the housing 10a securely hold the housing 10a. The detector 10 is screwed onto the attached part by a screw 10c formed on the outer periphery of the housing 10a,
It is locked by a lock nut 14 screwed onto the screw 10c.
前記中空同筒型永久磁石5の形状は外径8φ、
内径3.5φ、長さ4mmでこのとき零磁束の距離dは
該永久磁石5の端面から約0.5mm附近である。 The shape of the hollow cylindrical permanent magnet 5 has an outer diameter of 8φ,
The inner diameter is 3.5φ, the length is 4 mm, and the distance d of zero magnetic flux is approximately 0.5 mm from the end face of the permanent magnet 5.
第8図は第7図図示の増幅スイツチング回路1
2の内部回路を示すものである。この第8図にお
いて、入力端子120,121,122は前記磁
気抵抗素子11の一方のバイアス電圧端子、出力
電圧端子、他方のバイアス電圧端子にこの順にそ
れぞれ接続してある。コンデンサ123の一端は
前記入力端子121に、他端は演算増幅器(以下
オペアンプという)128の反転入力に接続して
ある。抵抗124と抵抗125は直列に接続して
あり、抵抗124の他端は入力端子120に接続
してあり、抵抗125の他端は入力端子122に
接続してある。入力端子120は電源端子131
に接続されていて一定電圧Vcが印加してある。
入力端子122は接地端子133に接続してあ
る。抵抗124と抵抗125の接続点はオペアン
プ128の非反転入力に接続してある。抵抗12
6は前記コンデンサ123の他端と抵抗124と
抵抗125の接続点に接続してあり、抵抗127
はコンデンサ123の他端と接地端子133の間
に接続してある。オペアンプ128はジーメンス
社製ICで製品番号TAA765Wを使用している。
該オペアンプ128の非反転入力と出力との間に
正帰還用抵抗129が挿入してある。該オペアン
プ128の出力と電源端子131との間に負荷抵
抗130が接続してある。該オペアンプ128の
プラス電源端子は電源端子131に、マイナス電
源端子は接地端子133に接続してある。オペア
ンプ128の出力は増幅スイツチング回路12の
出力端子132となつている。 Figure 8 shows the amplification switching circuit 1 shown in Figure 7.
2 shows the internal circuit of No. 2. In FIG. 8, input terminals 120, 121, and 122 are connected to one bias voltage terminal, the output voltage terminal, and the other bias voltage terminal of the magnetoresistive element 11 in this order, respectively. One end of the capacitor 123 is connected to the input terminal 121, and the other end is connected to the inverting input of an operational amplifier (hereinafter referred to as an operational amplifier) 128. The resistor 124 and the resistor 125 are connected in series, the other end of the resistor 124 is connected to the input terminal 120, and the other end of the resistor 125 is connected to the input terminal 122. Input terminal 120 is power supply terminal 131
It is connected to , and a constant voltage Vc is applied to it.
Input terminal 122 is connected to ground terminal 133. A connection point between resistor 124 and resistor 125 is connected to a non-inverting input of operational amplifier 128. resistance 12
6 is connected to the other end of the capacitor 123 and the connection point between the resistor 124 and the resistor 125, and the resistor 127
is connected between the other end of the capacitor 123 and the ground terminal 133. The operational amplifier 128 is a Siemens IC with product number TAA765W.
A positive feedback resistor 129 is inserted between the non-inverting input and output of the operational amplifier 128. A load resistor 130 is connected between the output of the operational amplifier 128 and a power supply terminal 131. The operational amplifier 128 has a positive power terminal connected to a power terminal 131 and a negative power terminal connected to a ground terminal 133. The output of the operational amplifier 128 serves as an output terminal 132 of the amplification switching circuit 12.
以上の構成でその作動を説明すると、第7図の
回転円板2が回転して突起部分2aが接近する
と、第6図A,Bの原理図で説明したように、中
空円筒型の永久磁石5の外側を通つてN極からS
極へ向かう磁界の0点が変化するので、磁界の大
きさと方向が大きく変化する。その磁界の変化は
磁気抵抗素子11の抵抗値変化として表れ、入力
端子121の電圧は突起2a部分が接近しない場
合とした場合とで変化する。つまり、突起2a部
分が接近するにつれて、永久磁石5から突起2a
部分方向に向かう磁束が増加すると共に、その方
向が永久磁石5の中心線に対して平行になつてい
く。これに応じて、それぞれのパターン11a,
11bが磁界の方向と平行であるとき抵抗値が最
大になり、逆に垂直であるとき最小になるという
性質を有しているために、水平パターンの抵抗値
が減少して、入力端子121の電圧は上昇する。
そして、その変化をコンデンサ123で検出す
る。この場合、抵抗124と抵抗125は同じ抵
抗値になつているので接続点の電圧は1/2Vcにな
つており、この電圧はオペアンプ128の非反転
入力に印加してあると同時に、抵抗126を介し
てコンデンサ123のオペアンプ128側の電圧
が1/2Vcにしてある。しかしこの場合、オペアン
プ128は比較器として使用しているので、低レ
ベルが高レベルかはオペアンプ128のオフセツ
ト電圧により決まつてしまう。それを防ぐために
抵抗127により1/2Vcを抵抗126と抵抗12
7により分割した電圧をオペアンプ128とコン
デンサ123とに印加することにより、オペアン
プ128の出力が高レベルに設定してある。この
状態で、突起2a部分が接近すると、磁気抵抗素
子11の抵抗値が変化して入力端子121の電圧
が上がり、オペアンプ128の反転入力の電圧が
1/2Vcより大きくなつて、オペアンプ128の出
力は低レベルになる。突起2a部分が遠ざかると
入力端子121の電圧は下がり、オペアンプ12
8の出力は低レベルから高レベルになる。このよ
うにして、増幅スイツチング回路12は磁気抵抗
素子11の抵抗値変化を増幅して出力端子132
に高レベル、低レベルのスイツチング信号を出
す。この高レベルから低レベルに変化する所を位
置検出信号として使用することにより位置検出が
できる。 To explain its operation with the above configuration, when the rotating disk 2 in FIG. 7 rotates and the protruding portion 2a approaches, the hollow cylindrical permanent magnet 5 from the N pole to the S
Since the zero point of the magnetic field toward the pole changes, the magnitude and direction of the magnetic field change significantly. The change in the magnetic field appears as a change in the resistance value of the magnetoresistive element 11, and the voltage at the input terminal 121 changes depending on whether or not the protrusion 2a portion approaches. In other words, as the protrusion 2a approaches, the permanent magnet 5 moves away from the protrusion 2a.
As the magnetic flux in the partial direction increases, its direction becomes parallel to the center line of the permanent magnet 5. Accordingly, each pattern 11a,
11b has the property that the resistance value is maximum when it is parallel to the direction of the magnetic field, and minimum when it is perpendicular to the direction of the magnetic field, so the resistance value of the horizontal pattern decreases and the resistance value of the input terminal 121 The voltage increases.
Then, the change is detected by the capacitor 123. In this case, the resistor 124 and the resistor 125 have the same resistance value, so the voltage at the connection point is 1/2Vc, and this voltage is applied to the non-inverting input of the operational amplifier 128, and at the same time, the resistor 126 is The voltage on the operational amplifier 128 side of the capacitor 123 is set to 1/2Vc through the capacitor 123. However, in this case, since the operational amplifier 128 is used as a comparator, whether a low level is a high level is determined by the offset voltage of the operational amplifier 128. To prevent this, resistor 127 connects 1/2Vc to resistor 126 and resistor 12.
By applying a voltage divided by 7 to the operational amplifier 128 and the capacitor 123, the output of the operational amplifier 128 is set to a high level. In this state, when the protrusion 2a approaches, the resistance value of the magnetoresistive element 11 changes, the voltage at the input terminal 121 increases, the voltage at the inverting input of the operational amplifier 128 becomes greater than 1/2Vc, and the output of the operational amplifier 128 increases. will be at a low level. As the protrusion 2a moves away, the voltage at the input terminal 121 decreases, and the operational amplifier 12
The output of 8 goes from low level to high level. In this way, the amplification switching circuit 12 amplifies the change in resistance value of the magnetoresistive element 11 and outputs it to the output terminal 132.
outputs high-level and low-level switching signals. Position detection can be performed by using this change from high level to low level as a position detection signal.
なお、突起2a部分が最も接近した位置にある
とき、あるいは突起2aが永久磁石5の生ずる磁
束に影響を与えないほど離れているときには、永
久磁石5の生ずる磁束は永久磁石5の中心軸を中
心として回転対象になつている。このため、磁気
抵抗素子11のパターンの中心線11cが永久磁
石5の中心軸と一致していれば、上記のような状
態においては磁気抵抗素子11の基板の取り付け
方向にかかわらず、磁気抵抗素子11が検出する
磁束は常に一定となる。すなわち、円板2の突起
2a部分がどのような方向から接近しようとも、
磁気抵抗素子が検出する磁束は零磁束から円板2
の突起2a部分が最も接近したときに検出する最
大磁束へと増加していく。このとき、零磁束から
最大磁束へとどのように増加していくかが基板の
取り付け方向に応じてごくわずかに変化するが、
磁気抵抗素子11の基板は非常に小さいため、そ
の変化は非常に小さいものであり、実質的にはな
んら影響を与えるものではない。従つて、検出器
10を被取り付け部3へねじこみ、方向性を考慮
することなく取り付けることができる。 Note that when the projections 2a are at the closest position, or when the projections 2a are far enough apart that they do not affect the magnetic flux generated by the permanent magnet 5, the magnetic flux generated by the permanent magnet 5 is centered around the central axis of the permanent magnet 5. It is subject to rotation as Therefore, as long as the center line 11c of the pattern of the magnetoresistive element 11 coincides with the central axis of the permanent magnet 5, the magnetoresistive element 11 will be The magnetic flux detected by 11 is always constant. In other words, no matter from which direction the protrusion 2a of the disc 2 approaches,
The magnetic flux detected by the magnetoresistive element changes from zero magnetic flux to disk 2.
The magnetic flux increases to the maximum magnetic flux that is detected when the protrusion 2a portion approaches the closest. At this time, how the magnetic flux increases from zero to maximum varies slightly depending on the mounting direction of the board, but
Since the substrate of the magnetoresistive element 11 is very small, the change is very small and does not substantially have any effect. Therefore, the detector 10 can be screwed into the attachment part 3 and attached without considering the directionality.
また、増幅スイツチング回路を位置検出器10
に内蔵することにより、S/N比を大きくするこ
とが出来るので、外部雑音による影響を少なくす
ることが出来る。 In addition, the amplification switching circuit is connected to the position detector 10.
Since the S/N ratio can be increased by incorporating the signal into the circuit, the influence of external noise can be reduced.
この場合第7図において突起2a部分の形状を
縦4mm、横5mm、奥行9mmのS15Cの鉄にした場
合に、磁気抵抗素子11の方向に無関係に、突起
2a部分と位置検出器10の先端までの距離lは
0〜2.5mmまで検出出来た。 In this case, if the shape of the protrusion 2a in FIG. 7 is made of S15C iron with a length of 4 mm, a width of 5 mm, and a depth of 9 mm, the distance between the protrusion 2a and the tip of the position detector 10 is independent of the direction of the magnetoresistive element 11. The distance l could be detected from 0 to 2.5 mm.
なお、磁気変化素子11としては小さい程良い
が実施例における感磁部の大きさは1.18×2.36
〔mm2〕であり、厚さは1mm以下の形状であるが本
発明による磁気変化素子としては十分使用出来
る。 The smaller the magnetic change element 11, the better, but the size of the magnetic sensing part in this example is 1.18 x 2.36.
[mm 2 ], and the thickness is 1 mm or less, but it can be sufficiently used as a magnetic change element according to the present invention.
また、本実施例においては磁気変化素子として
ソニー社製製品番号DM101Aを使用したが、ジ
ーメンス社製の磁気抵抗素子を使用しても良いこ
とは当然であり、また磁気変化素子として磁気抵
抗素子の代りにホール素子を用いても良いことは
原理から云つても明らかである。また、増幅スイ
ツチング回路12として交流増幅スイツチング回
路を用いたが、第3図のようにしてブリツジ回路
の出力△Vを比較器の反転入力、非反転入力に印
加する直流増幅スイツチング回路で可能なことは
当業者においては当然わかるのでここでは説明は
省略する。 In addition, in this example, Sony Corporation product number DM101A was used as the magnetic change element, but it goes without saying that a magnetoresistive element manufactured by Siemens Corporation may also be used. It is clear from the principle that a Hall element may be used instead. Although an AC amplification switching circuit was used as the amplification switching circuit 12, what is possible with a DC amplification switching circuit that applies the output ΔV of the bridge circuit to the inverting input and non-inverting input of the comparator as shown in FIG. As those skilled in the art will naturally understand, the explanation will be omitted here.
また、実施例においては永久磁石5のN極側の
零磁束点に磁気抵抗素子を置いたが、永久磁石5
の方向を逆にしてS極の零磁束点に磁気抵抗素子
を置いても位置検出出来ることは明白である。 In addition, in the embodiment, the magnetic resistance element was placed at the zero magnetic flux point on the N pole side of the permanent magnet 5, but the permanent magnet 5
It is clear that the position can be detected even if the direction of is reversed and the magnetoresistive element is placed at the zero magnetic flux point of the S pole.
また、上述した実施例においては、増幅スイツ
チング回路12をハウジング10内に挿入した
が、別の場所に設けるようにしてもよい。 Further, in the embodiment described above, the amplification switching circuit 12 is inserted into the housing 10, but it may be provided in another location.
以上のように本発明においては、中空円筒型の
1つの永久磁石をその端面を被検出体に対向さ
せ、該永久磁石により発生する磁束のうち、永久
磁石の円筒内側を通る磁束と外側を通る磁束との
接合点である中心軸上の零磁束点の附近に磁気変
化素子を置き、前記端面側で前記永久磁石に固定
したから、従来、この種の位置検出器にはあつた
方向性をなくすことが出来しかも検出体と位置検
出器の検出部分との距離の設定に大幅な余裕が出
来ることに加えて、小型軽量であるという優れた
効果がある。 As described above, in the present invention, one hollow cylindrical permanent magnet is arranged with its end face facing the detected object, and out of the magnetic flux generated by the permanent magnet, the magnetic flux passing through the inside of the cylinder of the permanent magnet and the magnetic flux passing through the outside. Since the magnetic change element is placed near the zero magnetic flux point on the central axis, which is the junction point with the magnetic flux, and fixed to the permanent magnet on the end face side, the directionality that conventionally existed in this type of position detector can be improved. It has the advantage of being small and lightweight, in addition to being able to eliminate the need for a sensor and allowing a great deal of leeway in setting the distance between the detection object and the detection part of the position detector.
第1図は従来検出器の要部を示す縦断面図、第
2図は第1図の右側面図、第3図は第1図図示検
出器における電気回路図、第4図は第1図図示検
出器における磁気抵抗素子の出力波形図、第5図
は従来検出器の取付状態を示す部分断面正面図、
第6図A,Bは本発明検出器の原理構成図および
その磁束波形図、第7図は本発明検出器の一実施
例を示す部分断面正面図、第8図は第7図図示検
出器における電気回路図である。
5……永久磁石、10a……ハウジング、11
……磁気変化素子としての磁気抵抗素子、12…
…増幅回路としての増幅スイツチング回路。
Fig. 1 is a vertical sectional view showing the main parts of a conventional detector, Fig. 2 is a right side view of Fig. 1, Fig. 3 is an electric circuit diagram of the detector shown in Fig. 1, and Fig. 4 is the same as that shown in Fig. 1. An output waveform diagram of the magnetoresistive element in the illustrated detector; FIG. 5 is a partially sectional front view showing the mounting state of the conventional detector;
6A and 6B are the principle configuration diagram of the detector of the present invention and its magnetic flux waveform diagram, FIG. 7 is a partially sectional front view showing an embodiment of the detector of the present invention, and FIG. 8 is the detector shown in FIG. 7. FIG. 5... Permanent magnet, 10a... Housing, 11
... Magnetoresistive element as a magnetic change element, 12...
...Amplification switching circuit as an amplifier circuit.
Claims (1)
向し軸方向に着磁されて被取付部材に固定された
中空円筒状の単一の永久磁石と、 この永久磁石より発生する磁束のうち内側を通
る磁束と外側を通る磁束との接合点である中心軸
上の零磁束点付近での前記外側を通つて前記永久
磁石のN極からS極に向かう磁束の磁界強度を検
出すべくこの零磁束点付近に配設され、かつ前記
一端面側で前記永久磁石に固定され、磁界変化に
応じた出力変化を生ずる磁気変化素子と、 前記突起の通過時における前記零磁束点付近の
電気的出力変化量を増幅して前記回転体の回転位
置を示す信号を生ずる増幅回路とを備えることを
特徴とする位置検出器。[Scope of Claims] 1. A single hollow cylindrical permanent magnet that closely opposes the circumferential portion of the rotating body, has a protrusion on one end surface, is magnetized in the axial direction, and is fixed to a member to be attached, and this permanent magnet The magnetic field of the magnetic flux passing through the outside from the N pole to the S pole of the permanent magnet near the zero magnetic flux point on the central axis, which is the junction point of the magnetic flux passing inside and the magnetic flux passing outside among the magnetic flux generated by a magnetic change element that is disposed near the zero magnetic flux point to detect the strength, is fixed to the permanent magnet on the one end surface side, and generates an output change according to a change in the magnetic field; A position detector comprising: an amplifier circuit that amplifies the amount of change in electrical output near a magnetic flux point to generate a signal indicating the rotational position of the rotating body.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4707278A JPS54138457A (en) | 1978-04-19 | 1978-04-19 | Location detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4707278A JPS54138457A (en) | 1978-04-19 | 1978-04-19 | Location detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54138457A JPS54138457A (en) | 1979-10-26 |
| JPH0127368B2 true JPH0127368B2 (en) | 1989-05-29 |
Family
ID=12764954
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4707278A Granted JPS54138457A (en) | 1978-04-19 | 1978-04-19 | Location detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPS54138457A (en) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPS63208715A (en) * | 1987-02-25 | 1988-08-30 | Akai Electric Co Ltd | Magnetic encoder |
| EP0379180B1 (en) * | 1989-01-18 | 1996-11-20 | Nippondenso Co., Ltd. | Magnetic detection device and physical quantity detection device using same |
| US5686835A (en) * | 1989-01-18 | 1997-11-11 | Nippondenso Co., Ltd | Physical quantity detection device for converting a physical quantity into a corresponding time interval |
| JP2868266B2 (en) * | 1990-01-25 | 1999-03-10 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | Signal phase difference detection circuit and signal phase difference detection method |
| JPH06174490A (en) * | 1992-12-09 | 1994-06-24 | Nippondenso Co Ltd | Magnetic detecting device |
| US5637995A (en) * | 1992-12-09 | 1997-06-10 | Nippondenso Co., Ltd. | Magnetic detection device having a magnet including a stepped portion for eliminating turbulence at the MR sensor |
-
1978
- 1978-04-19 JP JP4707278A patent/JPS54138457A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54138457A (en) | 1979-10-26 |
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