JPH0258561B2 - - Google Patents
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- JPH0258561B2 JPH0258561B2 JP56120323A JP12032381A JPH0258561B2 JP H0258561 B2 JPH0258561 B2 JP H0258561B2 JP 56120323 A JP56120323 A JP 56120323A JP 12032381 A JP12032381 A JP 12032381A JP H0258561 B2 JPH0258561 B2 JP H0258561B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thin film
- magnetic thin
- resistance value
- displacement
- magnet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、磁性薄膜抵抗体の磁界の有無による
抵抗値変化を利用した変位量検出装置に関する。
抵抗値変化を利用した変位量検出装置に関する。
従来の磁性薄膜抵抗体を用いた変位量検出装置
は、第１図に示すように磁性薄膜抵抗体１1，１2
を用いてブリツジ回路を構成し、磁性薄膜抵抗体
１1，１2に磁界を加える磁石２の変位量に関係し
た出力電圧を取り出すものであるが、この変位量
検出装置はアナログ的に変位を検出するものであ
るため、以下に示すような欠点を有している。
は、第１図に示すように磁性薄膜抵抗体１1，１2
を用いてブリツジ回路を構成し、磁性薄膜抵抗体
１1，１2に磁界を加える磁石２の変位量に関係し
た出力電圧を取り出すものであるが、この変位量
検出装置はアナログ的に変位を検出するものであ
るため、以下に示すような欠点を有している。
(1) 磁性薄膜抵抗体１1，１2の磁界による抵抗値
の変化の量が均一でないため出力特性の直線性
が悪い。
の変化の量が均一でないため出力特性の直線性
が悪い。
(2) 前記(1)の直線性を改善するには、磁性薄膜抵
抗体１1，１2の形状を微細に変更しなくてはな
らないが、連続形状であるため形状変更は著し
く難しく直線性の補正は困難である。
抗体１1，１2の形状を微細に変更しなくてはな
らないが、連続形状であるため形状変更は著し
く難しく直線性の補正は困難である。
(3) 第２図に示す特性Ａ〜特性Ｄのような任意の
出力特性を得ることおよびその特性の補正を行
うことは前記(2)と同様の理由により困難であ
る。
出力特性を得ることおよびその特性の補正を行
うことは前記(2)と同様の理由により困難であ
る。
(4) 磁性薄膜抵抗体１1，１2の製造時の微細な条
件変化が、磁性薄膜抵抗体１1，１2の抵抗値変
化量に大きな差異をもたらすので、量産時の出
力特性の再現性が悪い。
件変化が、磁性薄膜抵抗体１1，１2の抵抗値変
化量に大きな差異をもたらすので、量産時の出
力特性の再現性が悪い。
尚、第１図中、RD，REはブリツジ回路を構成
する抵抗、Vccは電源電圧、Vputは出力電圧を示
している。
する抵抗、Vccは電源電圧、Vputは出力電圧を示
している。
以上の点に鑑み、本発明は、デジタル的に変位
を検出することにより直線性の改善および特性の
補正が容易で、かつ任意の出力特性を容易に得る
ことができる変位量検出装置を提供することを目
的とする。
を検出することにより直線性の改善および特性の
補正が容易で、かつ任意の出力特性を容易に得る
ことができる変位量検出装置を提供することを目
的とする。
この目的を達成するために本発明は、磁界によ
りその抵抗値が変化する磁性薄膜抵抗体を複数個
並置してなる磁性薄膜抵抗体群と、基準抵抗体
と、磁性薄膜抵抗体上を移動する磁石と、この磁
石の移動により変化する磁性薄膜抵抗体群の並列
抵抗値を基準抵抗体の抵抗値と比較し磁石の変位
量を対応する電気量の変化として検出する手段と
で変位量検出装置を構成したものであり、以下、
実施例について説明する。
りその抵抗値が変化する磁性薄膜抵抗体を複数個
並置してなる磁性薄膜抵抗体群と、基準抵抗体
と、磁性薄膜抵抗体上を移動する磁石と、この磁
石の移動により変化する磁性薄膜抵抗体群の並列
抵抗値を基準抵抗体の抵抗値と比較し磁石の変位
量を対応する電気量の変化として検出する手段と
で変位量検出装置を構成したものであり、以下、
実施例について説明する。
第３図は本発明の一実施例を示す構成図であ
り、図において、３1，３2，…３oは磁界により
その抵抗値が変化する磁性薄膜抵抗体で等間隔に
配置されており、その両端はそれぞれ導体４1，
４2により供通に接続されている。また５は導体
４1，４2に平行に配置された基準抵抗体で本実施
例においては磁性薄膜抵抗体からなり導体４2、
導体４3間に接続されている。これらが設けられ
た６は基板である。導体４2には電圧V1が印加さ
れ、導体４1，４3はそれぞれ差動増幅器７の各入
力端子に接続されている。尚、RA，RBは抵抗で
ある。
り、図において、３1，３2，…３oは磁界により
その抵抗値が変化する磁性薄膜抵抗体で等間隔に
配置されており、その両端はそれぞれ導体４1，
４2により供通に接続されている。また５は導体
４1，４2に平行に配置された基準抵抗体で本実施
例においては磁性薄膜抵抗体からなり導体４2、
導体４3間に接続されている。これらが設けられ
た６は基板である。導体４2には電圧V1が印加さ
れ、導体４1，４3はそれぞれ差動増幅器７の各入
力端子に接続されている。尚、RA，RBは抵抗で
ある。
いま第４図に示すように磁石８1，８2を配置
し、磁石８1を磁性薄膜抵抗体３1，…，３o上を
矢印Ｍ方向に移動させると、差動増幅器７の出力
電圧Vputはその磁石の移動量（変位量）Ｌに応じ
て変化する。尚、磁石８1，８2は磁性薄膜抵抗体
３1，…，３oの矢印Ｍ方向に磁路が形成されるよ
うに配置される。
し、磁石８1を磁性薄膜抵抗体３1，…，３o上を
矢印Ｍ方向に移動させると、差動増幅器７の出力
電圧Vputはその磁石の移動量（変位量）Ｌに応じ
て変化する。尚、磁石８1，８2は磁性薄膜抵抗体
３1，…，３oの矢印Ｍ方向に磁路が形成されるよ
うに配置される。
第５図はこの変位量と出力電圧Vputの関係の一
例を示す出力特性図で、直線的な出力特性をデジ
タル的に近似したものとなつている。この近似度
合は磁性薄膜抵抗体の数を増すことによりいくら
でも高めることができ、例えば100個の磁性薄膜
抵抗体を設置すれば、任意の変位量における出力
の誤差は理想値に対し±0.5％以下となり、前記
アナログ的は検出方法によるものの非直線性が±
数％であることと比較して優れている。
例を示す出力特性図で、直線的な出力特性をデジ
タル的に近似したものとなつている。この近似度
合は磁性薄膜抵抗体の数を増すことによりいくら
でも高めることができ、例えば100個の磁性薄膜
抵抗体を設置すれば、任意の変位量における出力
の誤差は理想値に対し±0.5％以下となり、前記
アナログ的は検出方法によるものの非直線性が±
数％であることと比較して優れている。
次に動作原理について説明する。ここで個々の
磁性薄膜抵抗体３1，…，３oは磁界のない状態で
R0なる抵抗値をとり、磁界を加えることにより
個々の磁性薄膜抵抗体３1，…，３oはR1なる抵抗
値に変化するものとする。また基準抵抗体５は
ｎ／R0に相当する抵抗値を持ち、かつ本実施例にお いては磁性薄膜抵抗体により構成されているので
磁界の影響を実質的に受けない位置に配置されて
いる。
磁性薄膜抵抗体３1，…，３oは磁界のない状態で
R0なる抵抗値をとり、磁界を加えることにより
個々の磁性薄膜抵抗体３1，…，３oはR1なる抵抗
値に変化するものとする。また基準抵抗体５は
ｎ／R0に相当する抵抗値を持ち、かつ本実施例にお いては磁性薄膜抵抗体により構成されているので
磁界の影響を実質的に受けない位置に配置されて
いる。
いま磁性薄膜抵抗体３1，…，３iに磁界が加え
られているとすると、差動増幅器７の出力電圧
Vputは次のように求められる。
られているとすると、差動増幅器７の出力電圧
Vputは次のように求められる。
すなわち、第３図ａは等価的に示すと第３図ｂ
のようになる。ただし、図においてRxはMR素
子のハシゴ状の合成抵抗値、Ryは基準抵抗値を
示している。
のようになる。ただし、図においてRxはMR素
子のハシゴ状の合成抵抗値、Ryは基準抵抗値を
示している。
ここで、差動増幅器の入力端子には電流がほと
んど流れないため、 V1−Vx／Rx＝Vx−Vout／RA ……(1) V1−Vy／Ry＝Vy／RB ……(2) (1)、(2)式よりVoutは、 Vout＝RA｛V1／VY（１／RX＋１／RA）／１／RY＋１／RS
−R1／Rx｝……(3) このとき、ハシゴ状のMR素子の抵抗値Rxは
第３図ｃに示すように、R0を１素辺の磁界Ｏの
ときの抵抗値、R1を１素辺の磁界飽和時の抵抗
値とすると（なお基準抵抗Ry＝R0／ｎ）、 １／Rx＝１／R1／ｉ＋１／R0／ｎ−ｉ＝ｉ／R1＋ｎ
−ｉ／R0 １／Ry＝１／R0／ｎ＝ｎ／R0 ……(4) （基準抵抗Ry＝R0／ｎに設定） (3)式に(4)式を代入すると、 Vout＝RA・V1・ｉ（１／R0−RB−１／R1・RB）／ｎ／R0
＋１／RB……(5) ここでRA＝RBとすると、 Vout＝V1・ｉ（１／R0−１／R1）／ｎ／R0＋１／
RB すなわち、 V1（１／R0−１／R1）／ｎ／R0＋１／RB＝ｋ（比例定
数） とすると、出力は Vout＝ｋ・ｉ となり、変位量ｉに比例した電圧が出力される。
んど流れないため、 V1−Vx／Rx＝Vx−Vout／RA ……(1) V1−Vy／Ry＝Vy／RB ……(2) (1)、(2)式よりVoutは、 Vout＝RA｛V1／VY（１／RX＋１／RA）／１／RY＋１／RS
−R1／Rx｝……(3) このとき、ハシゴ状のMR素子の抵抗値Rxは
第３図ｃに示すように、R0を１素辺の磁界Ｏの
ときの抵抗値、R1を１素辺の磁界飽和時の抵抗
値とすると（なお基準抵抗Ry＝R0／ｎ）、 １／Rx＝１／R1／ｉ＋１／R0／ｎ−ｉ＝ｉ／R1＋ｎ
−ｉ／R0 １／Ry＝１／R0／ｎ＝ｎ／R0 ……(4) （基準抵抗Ry＝R0／ｎに設定） (3)式に(4)式を代入すると、 Vout＝RA・V1・ｉ（１／R0−RB−１／R1・RB）／ｎ／R0
＋１／RB……(5) ここでRA＝RBとすると、 Vout＝V1・ｉ（１／R0−１／R1）／ｎ／R0＋１／
RB すなわち、 V1（１／R0−１／R1）／ｎ／R0＋１／RB＝ｋ（比例定
数） とすると、出力は Vout＝ｋ・ｉ となり、変位量ｉに比例した電圧が出力される。
尚、個々の磁性薄膜抵抗体の値はトリミングに
よつて簡単に均一になるように補正でき、従つて
出力特性の再現性は量産化された場合においても
優れている。また本実施例においては基準抵抗体
５を磁性薄膜抵抗体で構成しているので製造の
際、磁性薄膜抵抗体３1，…，３oと同時に形成す
ることができ、従つて温度係数も同一になるので
温度補償の必要がない。尚、基準抵抗体５として
磁性薄膜抵抗体以外で形成しても良いのは当然で
あり、その場合は磁性薄膜抵抗体とできるだけ同
じ温度係数を有する材料で形成するのが温度補償
の点から望ましい。
よつて簡単に均一になるように補正でき、従つて
出力特性の再現性は量産化された場合においても
優れている。また本実施例においては基準抵抗体
５を磁性薄膜抵抗体で構成しているので製造の
際、磁性薄膜抵抗体３1，…，３oと同時に形成す
ることができ、従つて温度係数も同一になるので
温度補償の必要がない。尚、基準抵抗体５として
磁性薄膜抵抗体以外で形成しても良いのは当然で
あり、その場合は磁性薄膜抵抗体とできるだけ同
じ温度係数を有する材料で形成するのが温度補償
の点から望ましい。
次に本発明の第２の実施例について説明する。
この第２の実施例は第２図に示したような任意の
出力特性を得ることを可能にしたものである。例
えば第６図に示すような出力特性、すなわち破線
で示す基本的な出力特性の一部を変更して不感帯
を設けた出力特性を得たい場合には、第７図に示
すように第１段の磁性薄膜抵抗体３A1として巾
Ｗ、抵抗値Ｒのものを配置し、第２段、第３段の
位置には磁性薄膜抵抗体を配置しないことにより
第１段の出力が保持されるようにして不感帯を形
成し、第４段の位置には、３段分の出力が増加す
るように巾3W、抵抗値Ｒ／３の磁性薄膜抵抗体３ A4を配置する。以下、磁性薄膜抵抗体３A1と同
じ巾、抵抗値を有する磁性薄膜抵抗体３A5，３
A6，３A7を第５段、第６段、第７段の位置に配
置することにより、第６図に示す特性のものが得
られる。
この第２の実施例は第２図に示したような任意の
出力特性を得ることを可能にしたものである。例
えば第６図に示すような出力特性、すなわち破線
で示す基本的な出力特性の一部を変更して不感帯
を設けた出力特性を得たい場合には、第７図に示
すように第１段の磁性薄膜抵抗体３A1として巾
Ｗ、抵抗値Ｒのものを配置し、第２段、第３段の
位置には磁性薄膜抵抗体を配置しないことにより
第１段の出力が保持されるようにして不感帯を形
成し、第４段の位置には、３段分の出力が増加す
るように巾3W、抵抗値Ｒ／３の磁性薄膜抵抗体３ A4を配置する。以下、磁性薄膜抵抗体３A1と同
じ巾、抵抗値を有する磁性薄膜抵抗体３A5，３
A6，３A7を第５段、第６段、第７段の位置に配
置することにより、第６図に示す特性のものが得
られる。
第８図は磁性薄膜抵抗体の形状の別の変形例を
示したもので、第１段、第４段、第５段、第６
段、第７段の位置に抵抗値3R、Ｒ、3R、3R、
3Rの磁性薄膜抵抗体３B1，３B4、３B5，３B6、
３B7を配したものでその抵抗比は第７図のもの
と同じである。
示したもので、第１段、第４段、第５段、第６
段、第７段の位置に抵抗値3R、Ｒ、3R、3R、
3Rの磁性薄膜抵抗体３B1，３B4、３B5，３B6、
３B7を配したものでその抵抗比は第７図のもの
と同じである。
第９図は別の出力特性を示したものであり、第
１０図は、第９図の出力特性を得るための磁性薄
膜抵抗体の配置構成を示すものであり、磁性薄膜
抵抗体３C1，３C2，３C3，３Co-1，３Coの各抵
抗値は、Ｒ、Ｒ、Ｒ／５、Ｒ、Ｒである。
１０図は、第９図の出力特性を得るための磁性薄
膜抵抗体の配置構成を示すものであり、磁性薄膜
抵抗体３C1，３C2，３C3，３Co-1，３Coの各抵
抗値は、Ｒ、Ｒ、Ｒ／５、Ｒ、Ｒである。
第１１図は曲線的な出力特性を示したものであ
り、第１２図はこの第１１図の出力特性を得るた
めの磁性薄膜抵抗体の配置構成を示すものであ
り、磁性薄膜抵抗体３D1，３D2，…，３D9の抵
抗値は段階的に小さなものとなつている。
り、第１２図はこの第１１図の出力特性を得るた
めの磁性薄膜抵抗体の配置構成を示すものであ
り、磁性薄膜抵抗体３D1，３D2，…，３D9の抵
抗値は段階的に小さなものとなつている。
第１３図は本発明の第３の実施例を示すもので
あり、第１、第２の実施例は変化量が直線の場合
に適したものであるのに対し、本実施例は回転角
を変位量とするものに適している。
あり、第１、第２の実施例は変化量が直線の場合
に適したものであるのに対し、本実施例は回転角
を変位量とするものに適している。
本実施例においては、図に示すように磁性薄膜
抵抗体３E1，３E2，…，３Eoを円周上に配置し、
また磁石８A1を円弧状とし、前記円周上に配置
された磁性薄膜抵抗体３E1，…，３Eoの上を移
動するように構成している。このように構成する
ことにより磁石８A1の回転角（変位量）に比例
した出力電圧Vputが得られる。尚、４A1，４A2
は円弧状に形成された導体、５Ａは円径状に形成
された基準抵抗体、Ｏは回転中心である。
抵抗体３E1，３E2，…，３Eoを円周上に配置し、
また磁石８A1を円弧状とし、前記円周上に配置
された磁性薄膜抵抗体３E1，…，３Eoの上を移
動するように構成している。このように構成する
ことにより磁石８A1の回転角（変位量）に比例
した出力電圧Vputが得られる。尚、４A1，４A2
は円弧状に形成された導体、５Ａは円径状に形成
された基準抵抗体、Ｏは回転中心である。
以上のように本発明の変位量検出装置は構成し
たので、任意の出力特性を容易に得ることがで
き、また直線性の改善など出力特性の補正も容易
に行うことができ、その工業的価値は高い。
たので、任意の出力特性を容易に得ることがで
き、また直線性の改善など出力特性の補正も容易
に行うことができ、その工業的価値は高い。
第１図は従来のアナログ的変位量検出装置の構
成図、第２図は各種の出力電圧−変位量特性図、
第３図ａは本発明の変位量検出装置の一実施例の
構成図、第３図ｂは同実施例を等価的に示した回
路図、第３図ｃは同実施例におけるハシゴ状MR
素子を等価的に示した回路図、第４図は同実施例
における磁石の配置構成を示すための正面断面
図、第５図は同実施例における出力電圧−変位量
特性図、第６図、第９図、第１１図は第３図に示
した実施例の出力電圧−変位量特性を種々変化さ
せた場合の特性図、第７図および第８図、第１０
図、第１２図はそれぞれ第６図、第９図、第１１
図に示した特性を得るための磁性薄膜抵抗体の配
置構成図、第１３図は本発明の別の実施例におけ
る要部構成図である。 ３1，…，３o，３A1，…，３A7，３B1，…，
３B7，３C1，…，３Co，３D1，…，３D9，３
E1，…，３Eo……磁性薄膜抵抗体、４1，４2，４
３，４A1，４A2……導体、５，５Ａ……基準抵抗
体、７……差動増幅器、８1，８A1……磁石。
成図、第２図は各種の出力電圧−変位量特性図、
第３図ａは本発明の変位量検出装置の一実施例の
構成図、第３図ｂは同実施例を等価的に示した回
路図、第３図ｃは同実施例におけるハシゴ状MR
素子を等価的に示した回路図、第４図は同実施例
における磁石の配置構成を示すための正面断面
図、第５図は同実施例における出力電圧−変位量
特性図、第６図、第９図、第１１図は第３図に示
した実施例の出力電圧−変位量特性を種々変化さ
せた場合の特性図、第７図および第８図、第１０
図、第１２図はそれぞれ第６図、第９図、第１１
図に示した特性を得るための磁性薄膜抵抗体の配
置構成図、第１３図は本発明の別の実施例におけ
る要部構成図である。 ３1，…，３o，３A1，…，３A7，３B1，…，
３B7，３C1，…，３Co，３D1，…，３D9，３
E1，…，３Eo……磁性薄膜抵抗体、４1，４2，４
３，４A1，４A2……導体、５，５Ａ……基準抵抗
体、７……差動増幅器、８1，８A1……磁石。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 磁界によりその抵抗値が変化する磁性薄膜抵
抗体を複数個並置してなる磁性薄膜抵抗体群と、
基準抵抗体と、前記磁性薄膜抵抗体上を移動する
磁石と、この磁石の移動により変化する前記磁性
薄膜抵抗体群の並列抵抗値の逆数を前記基準抵抗
体の抵抗値の逆数と比較し、前記磁石の変位量を
対応する電気量の変化として検出する手段とを備
えた変位量検出装置。 ２ 個々の磁性薄膜抵抗体の配置間隔、巾または
長さを変化させて磁石の移動量に対する抵抗値変
化の割合を変化させた特許請求の範囲第１項記載
の変位量検出装置。 ３ 磁性薄膜抵抗体を円周上に配置した特許請求
の範囲第１項記載の変位量検出装置。 ４ 基準抵抗体が磁性薄膜抵抗体で、かつ磁石の
移動による磁界の影響を実質的に受けない位置に
配置した特許請求の範囲第１項記載の変位量検出
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56120323A JPS5821102A (ja) | 1981-07-30 | 1981-07-30 | 変位量検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56120323A JPS5821102A (ja) | 1981-07-30 | 1981-07-30 | 変位量検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5821102A JPS5821102A (ja) | 1983-02-07 |
| JPH0258561B2 true JPH0258561B2 (ja) | 1990-12-10 |
Family
ID=14783402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56120323A Granted JPS5821102A (ja) | 1981-07-30 | 1981-07-30 | 変位量検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5821102A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2565824Y2 (ja) * | 1984-04-16 | 1998-03-25 | 日本電気株式会社 | 位置検出器 |
| JP2562319Y2 (ja) * | 1984-04-16 | 1998-02-10 | 日本電気株式会社 | 位置検出器 |
| JP2016057125A (ja) * | 2014-09-08 | 2016-04-21 | セイコーＮｐｃ株式会社 | 磁気ラインセンサ及びこの磁気ラインセンサを用いた画像化装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5379558U (ja) * | 1976-12-03 | 1978-07-03 |
-
1981
- 1981-07-30 JP JP56120323A patent/JPS5821102A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5821102A (ja) | 1983-02-07 |
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