JPH02141617A - 磁気エンコーダ - Google Patents
磁気エンコーダInfo
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- JPH02141617A JPH02141617A JP29471088A JP29471088A JPH02141617A JP H02141617 A JPH02141617 A JP H02141617A JP 29471088 A JP29471088 A JP 29471088A JP 29471088 A JP29471088 A JP 29471088A JP H02141617 A JPH02141617 A JP H02141617A
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- bridge circuit
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- magnetic
- input terminal
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- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 title claims abstract description 63
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 claims description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 18
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野〕
本発明は9回転体の速度又は位置等を検出する磁気エン
コーダに係り、特に温度変化の影響を受けず、かつ、ド
ラム着磁の磁極強さの低下や磁気抵抗効果素子の磁気感
度の低下に対しても一定振幅の交流出力信号とすること
を図った磁気エンコーダに関する。
コーダに係り、特に温度変化の影響を受けず、かつ、ド
ラム着磁の磁極強さの低下や磁気抵抗効果素子の磁気感
度の低下に対しても一定振幅の交流出力信号とすること
を図った磁気エンコーダに関する。
従来技術を第2図、第3図により説明する。第2図の(
a)は磁気エンコーダの概念を示す構成図、(b)はド
ラムの着磁状態と磁気センサとの相関を示す展開図、(
C)は電気回路図、(d)。
a)は磁気エンコーダの概念を示す構成図、(b)はド
ラムの着磁状態と磁気センサとの相関を示す展開図、(
C)は電気回路図、(d)。
(e)は温度特性図である。図示の磁気エンコーダは9
回転体(図示せず)の回転軸1と一体のドラム2の外周
部3をN極、S極交互に等間隔に着磁し9強磁性体の薄
膜で形成された磁気抵抗効果素子R□〜R4を四辺ブリ
ッジに組込んでなる磁気センサ4がドラム2の外周面と
小空隙を介して対向配置される構成となっている。
回転体(図示せず)の回転軸1と一体のドラム2の外周
部3をN極、S極交互に等間隔に着磁し9強磁性体の薄
膜で形成された磁気抵抗効果素子R□〜R4を四辺ブリ
ッジに組込んでなる磁気センサ4がドラム2の外周面と
小空隙を介して対向配置される構成となっている。
ドラム2の外周着磁部3と磁気センサ4の磁気抵抗効果
素子R工〜R4との相関関係は(b)図に示すように外
周着磁部3の磁極ピッチλに対し4個の磁気抵抗効果素
子R□〜R4の配設ピッチがλ/2となるように配設さ
れている。さらに。
素子R工〜R4との相関関係は(b)図に示すように外
周着磁部3の磁極ピッチλに対し4個の磁気抵抗効果素
子R□〜R4の配設ピッチがλ/2となるように配設さ
れている。さらに。
(c)図に示すように4個の磁気抵抗効果素子R工〜R
4をブリッジに接続し、そのa、b端子に電源Eを接続
し、c、d端子には回転軸1の回転に応じて正弦波又は
疑似正弦波の電圧信号が得られるように構成されており
、この電圧信号を測定することにより回転軸の位置又は
速度を検出することができるものである。
4をブリッジに接続し、そのa、b端子に電源Eを接続
し、c、d端子には回転軸1の回転に応じて正弦波又は
疑似正弦波の電圧信号が得られるように構成されており
、この電圧信号を測定することにより回転軸の位置又は
速度を検出することができるものである。
磁気抵抗効果素子に電流を供給する電源Eは定電圧回路
によるのが一般的である。
によるのが一般的である。
磁気抵抗効果素子の抵抗値は素子に作用する磁界の強さ
により変化し、磁界の強さが零の時の抵抗値をRoとし
、磁界の強さに比例して抵抗値はR6より小となり、あ
る磁界強度以上において抵抗値は最小と成る。ここで、
ある磁界により変化する抵抗値の変化量をΔRとすると
、磁気抵抗効果素子が磁界を受けている時の抵抗値はR
=R8−ΔRと表すことができる。
により変化し、磁界の強さが零の時の抵抗値をRoとし
、磁界の強さに比例して抵抗値はR6より小となり、あ
る磁界強度以上において抵抗値は最小と成る。ここで、
ある磁界により変化する抵抗値の変化量をΔRとすると
、磁気抵抗効果素子が磁界を受けている時の抵抗値はR
=R8−ΔRと表すことができる。
(0)図において、R□とR2の直列回路の端子a、b
に電圧Eを印加したときに端子c、b間に表れる電圧e
1はe□=R2・E/(R1+R2)と表され、R,、
R,を夫々Rとし相互関係が(b)図の位置にあるもの
とすると、R□は作用する磁界が零の位置であるからΔ
Rが零でR,=Roとなり。
に電圧Eを印加したときに端子c、b間に表れる電圧e
1はe□=R2・E/(R1+R2)と表され、R,、
R,を夫々Rとし相互関係が(b)図の位置にあるもの
とすると、R□は作用する磁界が零の位置であるからΔ
Rが零でR,=Roとなり。
R2は作用磁界が最大の位置であるからΔRが最大でR
,=R,−ΔRとなり eh=(Ro−ΔR)・E/(2Ro−ΔR)−(1)
と表される。
,=R,−ΔRとなり eh=(Ro−ΔR)・E/(2Ro−ΔR)−(1)
と表される。
磁気抵抗効果素子に作用する磁界がドラムの回転により
正弦波状に変化すると電圧e1も正弦波状に変化するも
のであり、ブリッジの他の辺R,R4においても同様に
端子d、b間に電圧e2が生じ、R3,R4を夫々Rと
すると e 2= R,・E/(2R,−ΔR)・・・・・・・
・・・・・・・・(2)と表され、したがってブリッジ
の出力電圧e。はe、=e、−e1=ΔR−E/(2R
,−ΔR)・曲直3)と表され、ΔRに比例した電圧が
出力する。
正弦波状に変化すると電圧e1も正弦波状に変化するも
のであり、ブリッジの他の辺R,R4においても同様に
端子d、b間に電圧e2が生じ、R3,R4を夫々Rと
すると e 2= R,・E/(2R,−ΔR)・・・・・・・
・・・・・・・・(2)と表され、したがってブリッジ
の出力電圧e。はe、=e、−e1=ΔR−E/(2R
,−ΔR)・曲直3)と表され、ΔRに比例した電圧が
出力する。
ここで、磁気抵抗効果素子の抵抗値は1作用する磁界の
強さによって変化するのは勿論であるが。
強さによって変化するのは勿論であるが。
(d)図に示すように温度によっても変化する特性で正
の温度係数を持っており、一方で(e)図に示すように
、磁界による変化分であるΔRは温度によっては変化し
ない。したがって、出力電圧eoの振幅が周囲温度によ
り変化し9例えばサーボモータの位置検出に使用する正
弦波出力の磁気エンコーダでは位置の検出に温度変化に
よる誤差を生じるという不都合があった。
の温度係数を持っており、一方で(e)図に示すように
、磁界による変化分であるΔRは温度によっては変化し
ない。したがって、出力電圧eoの振幅が周囲温度によ
り変化し9例えばサーボモータの位置検出に使用する正
弦波出力の磁気エンコーダでは位置の検出に温度変化に
よる誤差を生じるという不都合があった。
これに対処して9本発明人は先に、上記した温度変化に
よる影響を除くことのできる。定電流回路を有する電源
からの定電流をブリッジ回路に供給する第3図構成のも
のを提案した(特願昭63−93456号)。
よる影響を除くことのできる。定電流回路を有する電源
からの定電流をブリッジ回路に供給する第3図構成のも
のを提案した(特願昭63−93456号)。
従来の第2図(c)のブリッジ構成では、磁気センサの
温度が高くなると(1)式のe、、(2)式の02は、
磁気抵抗効果素子のR8が大きくなり。
温度が高くなると(1)式のe、、(2)式の02は、
磁気抵抗効果素子のR8が大きくなり。
電源電圧Eが一定であるがら、電圧値e□、e2は低下
する。これに対して、第3図のブリッジ構成を採用すれ
ば、Roが温度変化により変化しても磁気センサを流れ
る電流は一定であるから、電圧値all 62は温度変
化の影響を受けなくなる利点がある。
する。これに対して、第3図のブリッジ構成を採用すれ
ば、Roが温度変化により変化しても磁気センサを流れ
る電流は一定であるから、電圧値all 62は温度変
化の影響を受けなくなる利点がある。
しかしながら、第3図のブリッジ構成によっても、磁気
抵抗効果素子R工〜R4に作用する磁界の強さが、ドラ
ム2の外周部3に着磁した磁極の強さが低下したり磁気
抵抗効果素子の磁気感度が低下する等により、低下する
とΔRの大きさが小さくなり、ブリッジから出力される
正弦波信号の振幅が低下して、速度や位置の検出に誤差
を生じさせるという不都合があった。
抵抗効果素子R工〜R4に作用する磁界の強さが、ドラ
ム2の外周部3に着磁した磁極の強さが低下したり磁気
抵抗効果素子の磁気感度が低下する等により、低下する
とΔRの大きさが小さくなり、ブリッジから出力される
正弦波信号の振幅が低下して、速度や位置の検出に誤差
を生じさせるという不都合があった。
本発明の目的は、従来技術での上記した不都合を解消し
、温度変化によっても、さらに、ドラム磁極の強さが低
下したり磁気抵抗効果素子の磁気感度が低下したりして
も、出力の正弦波信号の振幅を一定にすることができ、
速度や位置の検出に誤差を生ゼしぬることのない磁気エ
ンコーダを提供することにある。
、温度変化によっても、さらに、ドラム磁極の強さが低
下したり磁気抵抗効果素子の磁気感度が低下したりして
も、出力の正弦波信号の振幅を一定にすることができ、
速度や位置の検出に誤差を生ゼしぬることのない磁気エ
ンコーダを提供することにある。
上記目的は2回転体の回転軸と一体のドラム(2)の外
周部をN極、S極交互に等間隔に着磁し9強磁性体の薄
膜で形成される磁気抵抗効果素子を四辺ブリッジ回路の
少なくとも一辺に組込んでなる磁気センサ(4)を上記
ドラムと空隙を介して対向配置して、上記磁気抵抗効果
素子の抵抗変化を検出することにより上記回転体の速度
又は位置に対応した正弦波信号を得る磁気エンコーダに
おいて、前記ブリッジ回路の2つの中点出力電位(e工
、el)の差電圧に比例する電圧(e、)を反転側入力
に、所定の一定電圧をもつ基準電圧値(e4)を非反転
側入力に印加される差動増幅器を設け、この差動増幅器
の出力(e、)を前記ブリッジ回路の電流供給源とする
ことにより、達成される。
周部をN極、S極交互に等間隔に着磁し9強磁性体の薄
膜で形成される磁気抵抗効果素子を四辺ブリッジ回路の
少なくとも一辺に組込んでなる磁気センサ(4)を上記
ドラムと空隙を介して対向配置して、上記磁気抵抗効果
素子の抵抗変化を検出することにより上記回転体の速度
又は位置に対応した正弦波信号を得る磁気エンコーダに
おいて、前記ブリッジ回路の2つの中点出力電位(e工
、el)の差電圧に比例する電圧(e、)を反転側入力
に、所定の一定電圧をもつ基準電圧値(e4)を非反転
側入力に印加される差動増幅器を設け、この差動増幅器
の出力(e、)を前記ブリッジ回路の電流供給源とする
ことにより、達成される。
磁気センサを形成する四辺ブリッジ回路の2つの中点出
力電位e1.l 82の差電圧に比例する電圧e3=K
(el−el)(Kは比例定数〕をオペ・アンプで構成
さる差動増幅器の反転側入力端子に。
力電位e1.l 82の差電圧に比例する電圧e3=K
(el−el)(Kは比例定数〕をオペ・アンプで構成
さる差動増幅器の反転側入力端子に。
その非反転側入力端子に基準電圧e4を印加し。
この差動増幅器の出力e5を上記四辺ブリッジ回路の電
流供給源とすることにより、温度変化あるいはドラム磁
極の強さの変化あるいは磁気抵抗効果素子の磁気感度の
変化が生じてe3が変化してもl e、は基準電圧e4
に等しくなるように差動増幅器の出力e5が変化する。
流供給源とすることにより、温度変化あるいはドラム磁
極の強さの変化あるいは磁気抵抗効果素子の磁気感度の
変化が生じてe3が変化してもl e、は基準電圧e4
に等しくなるように差動増幅器の出力e5が変化する。
この出力e5がブリッジ回路に帰還されるループ構成で
あるので、e3は一定値に保たれ、結果的にブリッジ回
路の出力は一定になる。
あるので、e3は一定値に保たれ、結果的にブリッジ回
路の出力は一定になる。
本発明の一実施例を第1図により説明する。第1図にお
いて、磁気抵抗効果素子R1〜R4で四辺ブリッジ回路
を組み磁気センサを構成する点は第2図従来例と同じで
ある。この磁気センサとドラムの外周着磁部との相互関
係も従来例と同じように第2図(b)の関係にあるとす
る。この四辺ブリッジ回路の2つの中点出力電位e□j
elが夫々抵抗R5を介して第1のオペ・アンプOP
Iに入力され、このオペ・アンプOPIの出力e、が差
動増幅器を構成する第2のオペ・アンプOP2の反転側
入力端子に、そして、OF2の非反転側入力端子には設
定可変の基準電圧e4が印加され。
いて、磁気抵抗効果素子R1〜R4で四辺ブリッジ回路
を組み磁気センサを構成する点は第2図従来例と同じで
ある。この磁気センサとドラムの外周着磁部との相互関
係も従来例と同じように第2図(b)の関係にあるとす
る。この四辺ブリッジ回路の2つの中点出力電位e□j
elが夫々抵抗R5を介して第1のオペ・アンプOP
Iに入力され、このオペ・アンプOPIの出力e、が差
動増幅器を構成する第2のオペ・アンプOP2の反転側
入力端子に、そして、OF2の非反転側入力端子には設
定可変の基準電圧e4が印加され。
このOF2の出力e5が四辺ブリッジ回路の電流供給源
に帰還される回路構成となっている。
に帰還される回路構成となっている。
ここで、R工=R,、R2=R,とすると、ブリッジの
R1+R,側とR□+R4側には同じ電流工。が流れ、
また、従来例の場合と同様に、磁界の強さが零のときの
R2及びR,の抵抗値をR8とじ、磁界により変化する
抵抗値の変化量をΔRとすると。
R1+R,側とR□+R4側には同じ電流工。が流れ、
また、従来例の場合と同様に、磁界の強さが零のときの
R2及びR,の抵抗値をR8とじ、磁界により変化する
抵抗値の変化量をΔRとすると。
R2は作用する磁界が最大の位置にあるからΔRが最大
となりR2=R,−ΔRとなり、R4は作用磁界が零の
位置にあるからΔRが零でR4=R,となる。したがっ
て。
となりR2=R,−ΔRとなり、R4は作用磁界が零の
位置にあるからΔRが零でR4=R,となる。したがっ
て。
eo=e、−e、=I。R4−l0R2=I0・ΔR−
(4)と表され、■。とΔRとのそれぞれに比例する電
圧e0がブリッジ回路より出力する。このeoが第1の
オペ・アンプOPIで増幅され。
(4)と表され、■。とΔRとのそれぞれに比例する電
圧e0がブリッジ回路より出力する。このeoが第1の
オペ・アンプOPIで増幅され。
e、=−・■。・ΔR・・・・・・・・・・・・・・・
(5)で表される電圧e、がOF1より出力される。た
だし、R6はOF1の図示位置に挿入されている抵抗で
ある。
(5)で表される電圧e、がOF1より出力される。た
だし、R6はOF1の図示位置に挿入されている抵抗で
ある。
いま、温度が上昇側に変化した場合を考える。
温度が上昇すると、R工〜R4の各抵抗値は大きくなり
、したがって工。は小さくなる。(5)式よりIoが小
さくなるとe、が小さくなる。(従来の技術の項で述べ
たように、ΔRは温度には関係なく一定値である。)こ
のe、はOF2で基準電圧e4と比較されl e3が基
準電圧になるまで電圧e5は上昇する。このesがブリ
ッジ回路の電源に供給されているので、このループによ
りe、は−定値に保たれ、結果的にブリッジ回路の出力
e。
、したがって工。は小さくなる。(5)式よりIoが小
さくなるとe、が小さくなる。(従来の技術の項で述べ
たように、ΔRは温度には関係なく一定値である。)こ
のe、はOF2で基準電圧e4と比較されl e3が基
準電圧になるまで電圧e5は上昇する。このesがブリ
ッジ回路の電源に供給されているので、このループによ
りe、は−定値に保たれ、結果的にブリッジ回路の出力
e。
は一定に保たれる。温度が下降した場合も、まったく同
じように説明できl eoは一定となる。
じように説明できl eoは一定となる。
次に、ドラム外周着磁部の磁極の強さが低下したり、磁
気抵抗効果素子の磁気感度が低下した場合には、R2に
作用する磁界の量が小さくなり。
気抵抗効果素子の磁気感度が低下した場合には、R2に
作用する磁界の量が小さくなり。
ΔRが小さくなりr e3が小さくなる。これ以降は、
前述の温度変化の場合と同じように動作して、ブリッジ
回路の出力e。は一定に保たれる。
前述の温度変化の場合と同じように動作して、ブリッジ
回路の出力e。は一定に保たれる。
さらに、温度変化と、磁極強さの低下と、磁気感度の低
下とが同時に生じる場合でも1以上の説明から容易に類
推できるように2本実施例構成によれば、ブリッジ回路
の出力e、を常に一定に保つことができ、これにより、
磁気エンコーダの出力正弦波信号の振幅を一定値に保つ
ことが可能となる。
下とが同時に生じる場合でも1以上の説明から容易に類
推できるように2本実施例構成によれば、ブリッジ回路
の出力e、を常に一定に保つことができ、これにより、
磁気エンコーダの出力正弦波信号の振幅を一定値に保つ
ことが可能となる。
なお、実施例では、R1−R4はすべて磁気抵抗効果素
子であるとして述べたが、必ずしもその必要はなく、R
2のみ磁気抵抗効果素子としてドラム磁界の変化で抵抗
値を変化するようにし、他のR□、 R,、R4は磁界
の変化では抵抗値が変化しない9例えば通常の金属被膜
抵抗を用いる。構成とすることも可能である。
子であるとして述べたが、必ずしもその必要はなく、R
2のみ磁気抵抗効果素子としてドラム磁界の変化で抵抗
値を変化するようにし、他のR□、 R,、R4は磁界
の変化では抵抗値が変化しない9例えば通常の金属被膜
抵抗を用いる。構成とすることも可能である。
本発明によれば、磁気エンコーダの出力正弦波信号の振
幅が9周囲温度の変化、ドラム外周部に着磁した磁極の
強さの低下、磁気抵抗効果素子の磁気感度の低下のいず
れにも影響を受けず、常に一定値に保たれるので2例え
ばサーボモータの位置や速度の検出に使用して、検出誤
差のない高精度の結果を得ることができる。
幅が9周囲温度の変化、ドラム外周部に着磁した磁極の
強さの低下、磁気抵抗効果素子の磁気感度の低下のいず
れにも影響を受けず、常に一定値に保たれるので2例え
ばサーボモータの位置や速度の検出に使用して、検出誤
差のない高精度の結果を得ることができる。
第1図は本発明の一実施例回路図、第2図は従来の磁気
エンコーダの概念図(a)、展開図(b)。 電気回路図(C)、磁気センサの温度特性図(d)。 (e)、第3図は従来の定電流を電源とする磁気センサ
回路図である。 符号の説明 1・・・回転軸 2・・・ドラム3・・・外
周着磁部 4・・・磁気センサ代理人弁理士
中 村 純之助 第1図 (b) 第3図 第2図
エンコーダの概念図(a)、展開図(b)。 電気回路図(C)、磁気センサの温度特性図(d)。 (e)、第3図は従来の定電流を電源とする磁気センサ
回路図である。 符号の説明 1・・・回転軸 2・・・ドラム3・・・外
周着磁部 4・・・磁気センサ代理人弁理士
中 村 純之助 第1図 (b) 第3図 第2図
Claims (1)
- 1、回転体の回転軸と一体のドラム(2)の外周部をN
極、S極交互に等間隔に着磁し、強磁性体の薄膜で形成
される磁気抵抗効果素子を四辺ブリッジ回路の少なくと
も一辺に組込んでなる磁気センサ(4)を上記ドラムと
空隙を介して対向配置して、上記磁気抵抗効果素子の抵
抗変化を検出することにより上記回転体の速度又は位置
に対応した正弦波信号を得る磁気エンコーダにおいて、
前記ブリッジ回路の2つの中点出力電位(e_1、e_
2)の差電圧に比例する電圧(e_3)を反転側入力に
、所定の一定電圧をもつ基準電圧値(e_4)を非反転
側入力に印加される差動増幅器を設け、この差動増幅器
の出力(e_5)を前記ブリッジ回路の電流供給源とし
たことを特徴とする磁気エンコーダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29471088A JPH02141617A (ja) | 1988-11-24 | 1988-11-24 | 磁気エンコーダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29471088A JPH02141617A (ja) | 1988-11-24 | 1988-11-24 | 磁気エンコーダ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02141617A true JPH02141617A (ja) | 1990-05-31 |
Family
ID=17811306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29471088A Pending JPH02141617A (ja) | 1988-11-24 | 1988-11-24 | 磁気エンコーダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02141617A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19538490C1 (de) * | 1995-10-16 | 1996-12-19 | Siemens Ag | Verfahren und Schaltungsanordnung zum Kompensieren von Störgrößen in feldbeeinflußten Gebersystemen |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6186614A (ja) * | 1984-09-29 | 1986-05-02 | ローベルト・ボツシユ・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング | 磁気抵抗差動センサ装置 |
| JPS6370116A (ja) * | 1986-09-12 | 1988-03-30 | Hitachi Ltd | 磁気式正弦波エンコ−ダの出力回路 |
-
1988
- 1988-11-24 JP JP29471088A patent/JPH02141617A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6186614A (ja) * | 1984-09-29 | 1986-05-02 | ローベルト・ボツシユ・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング | 磁気抵抗差動センサ装置 |
| JPS6370116A (ja) * | 1986-09-12 | 1988-03-30 | Hitachi Ltd | 磁気式正弦波エンコ−ダの出力回路 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19538490C1 (de) * | 1995-10-16 | 1996-12-19 | Siemens Ag | Verfahren und Schaltungsanordnung zum Kompensieren von Störgrößen in feldbeeinflußten Gebersystemen |
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