JPH0821488B2 - 非接触型ポテンショメータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、強磁性磁気抵抗素子を利用し、この抵抗
素子に平行な面の磁界を回転させるようにした場合、こ
の磁界の回転角度が上記強磁性磁気抵抗素子による回路
部で検出されるようにする非接触型ポテンショメータに
関する。

［従来の技術］ 従来から、強磁性抵抗素子を利用して非接触型のポテ
ンショメータを構成することは、種々試みられているも
ので、直線部分を含むパターンを強磁性薄膜により形成
することによって構成される。

第６図はこの従来の非接触型ポテンショメータの磁気
抵抗素子部の構成を示しているもので、それぞれ特定さ
れる方向に向けた直線状の細線部を有する第１および第
２の磁気抵抗体11および12を、例えば絶縁基板上に形成
する。この場合、この第１および第２の抵抗体11および
12の直線部分の向く方向は、互いに90゜異なるように設
定するものであり、この抵抗体11および12のパターンに
近接して対面するように回転素子を設定し、この回転素
子に抵抗体11および12のパータンに平行な磁界が設定さ
れ、この磁界が上記回転素子によって回転されるように
する。

ここで、上記抵抗体11および12は相互に端子13部で直
列状態に接続され、この直列回路の両端に電源に接続さ
れる端子14および接地回路に接続される端子15が設定さ
れるようにする。そして、端子13から検出信号が得られ
るようにしている。

強磁性抵抗素子の特性は、第７図に示すようになり、
磁気抵抗素子の電流の方向と磁界方向が平行となるとき
に抵抗値が最大となり、直角関係となったときに最小と
なる特性を示す。このような性質を利用して効率よく磁
界の回転角位置を検出する手段として、第６図で示した
ような構成が考えられた。しかし、このような強磁性抵
抗素子のパターンによって非接触型ポテンショメータを
構成すると、このポテンショメータからの検出信号の直
線部分は、ほぼ50゜の範囲となり、限られた範囲の角度
しか精度のある信号が検出できない。

［発明が解決しようとする課題］ この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、検
出信号において回転角度に対応する出力信号の特性にお
いて直線部分が充分に長く設定され、より大きな回転角
度に対応する検出信号が高精度に得られるようにした非
接触型ポテンショメータを提供しようとするものであ
る。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る非接触型ポテンショメータは、絶縁基
板の面上に第１の方向に延びる細線部を主体にしたパタ
ーンによる第１の抵抗体を強磁性薄膜によって形成し、
さらにこの絶縁基板の面上の第１の抵抗体に近接する位
置に、第１の方向と角度が10〜70゜あるいは110〜170゜
異なる第２の方向に延びる細線部を主体にしたパターン
の第２の抵抗体を強磁性体薄膜によって形成し、この第
１および第２の抵抗体が形成された絶縁基板の面に直交
する回転軸で保持して、抵抗体パターンの面に平行に第
１および第２の抵抗体全体に所定量以上の強度の磁界が
印加されるようにすると共に、この磁界が上記回転軸の
回転に伴って第１および第２の抵抗体パターンと交差す
るように回転する磁界として設定される回転素子を設け
る。そして、第１および第２の抵抗体はブリッジ接続
し、上記回転素子の回転角度に対応した検出信号が上記
ブリッジ回路から検出されるようにする。

［作用］ 強磁性抵抗素子パターンによって第１および第２の抵
抗体を構成し、この各抵抗体を構成する細線部の延びる
方向の相互角度と上記抵抗体によるブリッジからの検出
信号との関係をみると、10〜70゜、および110〜170゜の
範囲で直線性の良好な出力信号が得られる。したがっ
て、第１および第２の抵抗体の主要な構成部となる細線
部の向く方向の関係を、上記のような角度範囲に設定さ
れるようにすると、全体として大きな直線範囲の出力特
性の得られる非接触型ポテンショメータとすることがで
きる。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明す
る。第１図はその構成を示しているもので、絶縁基板21
上に第１および第２の抵抗体22および23のパータンが形
成されている。この抵抗体22および23は、絶縁基板21の
表面上に強磁性材料により薄膜を形成し、この薄膜を所
定のパターンにしたがってエッチングすることにより形
成されるもので、第１の抵抗体22は第１の方向Ａ（図で
は垂直状）に向く細線部を主体にして構成される。また
第２の抵抗体23は、上記第１の方向と45゜異なる方向の
第２の方向Ｂに向けて細線部が設定されるように構成さ
れている。

この第１および第２の抵抗体22および23はブリッジ回
路の一部を構成するようになるもので、この抵抗体22お
よび23は直列に接続されて、その相互の接続部に設定さ
れる端子24が出力端子とされ、第１の抵抗体22の端部に
設定される端子25が電源に接続され、第２の抵抗体23の
端部に設定される端子26が接地回路に接続されるように
する。

このように構成される検出部に対して、上記第１およ
び第２の抵抗体22および23のパターンの中心部に対応し
て回転軸27が設定されるもので、この回転軸27に磁石28
が取付けられ、この磁石28は回転軸27と共に回転される
ようにする。この場合、磁石28は上記検出部を構成する
前縁基板21の面に平行に、すなわち抵抗体22および23の
パターン面に平行にＮおよびＳの磁極が設定されるよう
にしているもので、抵抗体22および23のパターンに平行
な磁界が設定され、この磁界が回転軸27の回転と共に回
転されるようにする。

ここで、上記磁石28による磁界強度は、例えば強磁性
薄膜よりなる抵抗体22および23の面上で、200ガウス以
上とされるようにしている。

このように構成されるポテンショメータにおいては、
回転軸27の回転に伴って磁石28が回転され、抵抗体22お
よび23それぞれの主体となる細線部の方向に対して磁界
方向が変化する。そして、例えば回転軸27の時計方向の
回転に伴って、第１および第２の抵抗体パターンによる
ブリッジからの出力信号が、第２図で示すように変化す
るものであり、ほぼ105゜の範囲の直線部が得られるよ
うになる。すなわち、第６図で示した従来に比較して、
２倍以上の範囲で回転角が精度良く検出されるようにな
る。

ここで、第１の抵抗体22と第２の抵抗体23のそれぞれ
主要部となる細線部の向く方向の相互角度関係と、この
第１および第２の抵抗体22および23により構成されるブ
リッジの出力信号との関係を実験的に求めてみると、上
記角度と上記出力信号に設定される直線部（リニアリテ
ィ2.5％F.S.）関係は第３図で示すようになる。

この図から明らかなように、第１および第２の抵抗体
22、23のそれぞれ細線部の向く方向の角度θが70゜より
小さく、あるいは110゜より大きくなると直線部が急激
に増加する。また角度θが10゜より小さく、あるいは17
0゜より大きくなると、逆に急激に直線部が減少する。
したがって、第１および第２の抵抗体22および23それぞ
れの細線部のなす角度が、10〜70゜、あるいは110〜170
゜の範囲であれば、この第１および第２の抵抗体22およ
び23によって構成されたブリッジから得られる検出信号
は、大きな範囲で直線性が得られるようになる。

第４図は他の実施例を示しているもので、絶縁基板21
上に直線状の第１乃至第４の抵抗体31〜34を形成する。
この場合、第１および第３の抵抗体31および33は共に第
１の方向Ａに向くように平行に形成されるものであり、
第２および第４の抵抗体32および34は、上記第１の方向
Ａに対して30゜異なる第２の方向Ｂに向くように設定さ
れている。

そして、上記抵抗体31〜34は順次端子35〜38によって
接続してフルブリッジが形成されるようにするもので、
例えば端子35が電源に接続され、端子37が接地回路に接
続されるようにすると共に、端子36および38から検出出
力信号が得られるようにする。

このように構成された検出素子部に対しては、前記実
施例と同様に回転軸27が設定され、この回転軸27に抵抗
体31〜34のパターンに平行な磁界の設定される磁石28が
取付けられ、この磁石28が回転軸27によって回転される
ようにする。

このように構成される非接触型ポテンショメータにあ
っては、回転軸27の回転に伴って磁石28が回転される
と、抵抗体31〜34のパターンに印加される磁界の方向が
回転し、この回転角度θに対応して、この抵抗体31〜34
で構成されるフルブリッジ回路からの出力信号が第５図
で示すように変化する。すなわち、この出力信号におい
て、直線部分が115゜の範囲で設定されるようになる。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明に係る非接触型ポテンショメー
タにあっては、従来に比較して充分大きな角度範囲で直
線部分が設定されるようになるものであり、大きな可変
範囲が容易に設定させることができるようになるポテン
ショメータとすることができる。したがって、各種検出
素子として効果的に応用できるものであり、その検出精
度の向上に大きな効果が発揮されるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図の（Ａ）はこの発明の一実施例に係る非接触型ポ
テンショメータを平面から見た構成図、第１図（Ｂ）は
第１図（Ａ）のｂ−ｂ線に対応する断面構成図、第２図
は上記実施例の出力特性を示す図、第３図は２つの抵抗
体を使用した場合のこの抵抗体相互の角度関係と出力直
線性との関係を実験的に求めた状態を示す図、第４図は
この発明の他の実施例を示す平面から見た構成図、第５
図は上記実施例の出力特性を示す図、第６図は従来の非
接触型ポテンショメータの構成を説明する図、第７図は
この従来のポテンショメータの出力特性を示す図であ
る。 21……絶縁基板、22、23、31〜34……抵抗体（強磁性薄
膜による）、24〜26、35〜38……端子、27……回転軸、
28……磁石。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁基板の面上に強磁性薄膜によって形成
   され、第１の方向に延びる細線部を主体にしたパターン
   によって構成された第１の抵抗体と、 上記絶縁基板の面上の上記第１の抵抗体に近接する位置
   に強磁性体薄膜によって形成され、上記絶縁基板の面上
   で上記第１の方向と角度が10〜70゜あるいは110〜170゜
   異なる第２の方向に延びる細線部を主体にしたパターン
   によって構成された第２の抵抗体と、 上記絶縁基板の上記第１および第２の抵抗体が形成され
   た面上に対設され、上記絶縁基板面に直交する回転軸で
   保持され、このパターン面に平行に上記第１および第２
   の抵抗体全体に所定量以上の強度の磁界が印加されるよ
   うにすると共に、この磁界が上記回転軸の回転に伴って
   上記第１および第２の抵抗体パターンと交差するように
   回転する磁界として設定される回転素子とを具備し、 上記第１および第２の抵抗体はブリッジ接続し、上記回
   転素子の回転角度に対応した検出信号が、上記ブリッジ
   回路から検出されるようにしたことを特徴とする非接触
   型ポテンショメータ。