JPH0862233A - Ｍｒ素子式回転センサ - Google Patents
Ｍｒ素子式回転センサInfo
- Publication number
- JPH0862233A JPH0862233A JP19880194A JP19880194A JPH0862233A JP H0862233 A JPH0862233 A JP H0862233A JP 19880194 A JP19880194 A JP 19880194A JP 19880194 A JP19880194 A JP 19880194A JP H0862233 A JPH0862233 A JP H0862233A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- slit
- slit disk
- rotation sensor
- elements
- type rotation
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＭＲ素子式回転センサにおいて，個々の製品
間で出力レベルを一定にする。 【構成】 ＭＲ素子式回転センサのスリット円板１０３
の一方の面側に，第１のＭＲ素子１０４を，他方の面側
に第２のＭＲ素子１０５をそれぞれ配置し，その第１，
第２のＭＲ素子１０４，１０５を挟んでスリット円板１
０３の反対側に第１，第２のバイアス磁石１０６，１０
７をそれぞれ配置し，第１のＭＲ素子１０４と第２のＭ
Ｒ素子１０５とを直列に接続して，中点電位を検知回路
１０８で計測する。
間で出力レベルを一定にする。 【構成】 ＭＲ素子式回転センサのスリット円板１０３
の一方の面側に，第１のＭＲ素子１０４を，他方の面側
に第２のＭＲ素子１０５をそれぞれ配置し，その第１，
第２のＭＲ素子１０４，１０５を挟んでスリット円板１
０３の反対側に第１，第２のバイアス磁石１０６，１０
７をそれぞれ配置し，第１のＭＲ素子１０４と第２のＭ
Ｒ素子１０５とを直列に接続して，中点電位を検知回路
１０８で計測する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，複数の角度検出用スリ
ットが形成されたスリット円板と，前記スリット円板の
角度検出用スリットに対向する位置に配置されたＭＲ素
子と，前記ＭＲ素子を挟んで前記スリット円板と反対側
に配置されたバイアス磁石とを備えたＭＲ素子式回転セ
ンサに関する。
ットが形成されたスリット円板と，前記スリット円板の
角度検出用スリットに対向する位置に配置されたＭＲ素
子と，前記ＭＲ素子を挟んで前記スリット円板と反対側
に配置されたバイアス磁石とを備えたＭＲ素子式回転セ
ンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の回転センサとして，複数の角度検
出用スリットが形成されたスリット円板を回転させるこ
とにより，バイアス磁石でバイアス磁界が印加されたＭ
Ｒ素子の抵抗を変化させて，回転体の回転量を検出する
ＭＲ素子式回転センサがある。このＭＲ素子式回転セン
サは，例えば，自動車においてエンジンを制御するため
に，エンジンのカム軸の回転数あるいは回転角などの回
転量を検出するのに用いられている。
出用スリットが形成されたスリット円板を回転させるこ
とにより，バイアス磁石でバイアス磁界が印加されたＭ
Ｒ素子の抵抗を変化させて，回転体の回転量を検出する
ＭＲ素子式回転センサがある。このＭＲ素子式回転セン
サは，例えば，自動車においてエンジンを制御するため
に，エンジンのカム軸の回転数あるいは回転角などの回
転量を検出するのに用いられている。
【０００３】ここで，ＭＲ素子式回転センサにおける回
転数検出の原理について，図７〜図１０を参照して説明
する。図７はＭＲ素子の磁束密度−抵抗値特性図，図８
はスリット円板とＭＲ素子との配置を示す図，図９は基
本検出回路図，図１０はＭＲ素子の抵抗値変化と出力と
の関係を示す図である。
転数検出の原理について，図７〜図１０を参照して説明
する。図７はＭＲ素子の磁束密度−抵抗値特性図，図８
はスリット円板とＭＲ素子との配置を示す図，図９は基
本検出回路図，図１０はＭＲ素子の抵抗値変化と出力と
の関係を示す図である。
【０００４】ＭＲ素子とは，磁束密度に応じてその抵抗
値が変化する薄膜の素子である。図７はその膜厚方向に
印加される磁束密度に応じてＭＲ素子の抵抗値が変化す
る状態を示し，図示の如く，ＭＲ素子は印加される磁束
密度Ｂが大きくなるにしたがって，その抵抗値Ｒも大き
くなるという特性を有している。
値が変化する薄膜の素子である。図７はその膜厚方向に
印加される磁束密度に応じてＭＲ素子の抵抗値が変化す
る状態を示し，図示の如く，ＭＲ素子は印加される磁束
密度Ｂが大きくなるにしたがって，その抵抗値Ｒも大き
くなるという特性を有している。
【０００５】このＭＲ素子を回転センサ用検出素子とし
て使用するには，図８に示すように，角度検出用スリッ
ト８００が形成されているスリット円板８０１の一方の
面側に，その角度検出用スリット８００に対向して２個
のＭＲ素子８０２，８０３を配置する。そして，バイア
ス磁界を印加するバイアス磁石８０４をＭＲ素子８０
２，８０３の背面に配置し，図９に示すように，２個の
ＭＲ素子８０２，８０３を直列に接続して，その中点電
位を計測するものである。
て使用するには，図８に示すように，角度検出用スリッ
ト８００が形成されているスリット円板８０１の一方の
面側に，その角度検出用スリット８００に対向して２個
のＭＲ素子８０２，８０３を配置する。そして，バイア
ス磁界を印加するバイアス磁石８０４をＭＲ素子８０
２，８０３の背面に配置し，図９に示すように，２個の
ＭＲ素子８０２，８０３を直列に接続して，その中点電
位を計測するものである。
【０００６】図８において，スリット円板８０１を回転
させると，角度検出用スリット８００がＭＲ素子８０
２，８０３と相対しているため，そのＭＲ素子８０２，
８０３に印加される磁束密度が変化する。すなわち，角
度検出用スリット８００がＭＲ素子８０２あるいは８０
３と相対している場合，ＭＲ素子８０２，８０３に印加
される磁束密度Ｂは最も小さくなる。反対に，角度検出
用スリット８００，８００の中間部８０５がＭＲ素子８
０２あるいは８０３と相対している場合，磁束密度Ｂは
最も大きくなる。ここで，磁束密度Ｂの最大値と最小値
との差をΔＢとすると，ＭＲ素子の抵抗値変化ΔＲは次
式で表すことができる。ただし，Ｒ０はＢ＝０の場合に
おけるＭＲ素子の抵抗値，μは透磁率（電子移動度），
ｆはＭＲ素子の形状ファクタである。 ΔＲ＝Ｒ０・μ・ｆ・ΔＢ
させると，角度検出用スリット８００がＭＲ素子８０
２，８０３と相対しているため，そのＭＲ素子８０２，
８０３に印加される磁束密度が変化する。すなわち，角
度検出用スリット８００がＭＲ素子８０２あるいは８０
３と相対している場合，ＭＲ素子８０２，８０３に印加
される磁束密度Ｂは最も小さくなる。反対に，角度検出
用スリット８００，８００の中間部８０５がＭＲ素子８
０２あるいは８０３と相対している場合，磁束密度Ｂは
最も大きくなる。ここで，磁束密度Ｂの最大値と最小値
との差をΔＢとすると，ＭＲ素子の抵抗値変化ΔＲは次
式で表すことができる。ただし，Ｒ０はＢ＝０の場合に
おけるＭＲ素子の抵抗値，μは透磁率（電子移動度），
ｆはＭＲ素子の形状ファクタである。 ΔＲ＝Ｒ０・μ・ｆ・ΔＢ
【０００７】そして，２個のＭＲ素子８０２，８０３間
の距離ｌと角度検出用スリット８００のピッチＬとの配
置関係をｌ／Ｌ＝０．５とすると，各ＭＲ素子８０２，
８０３の抵抗値Ｒｃ，Ｒｄは，図１０（ａ）に示すよう
に変化する。従って，電源電圧をＶｃｃとすると，ＭＲ
素子の出力電圧Ｖｏｕｔの変化量Ｖｐ−ｐは， Ｖｐ−ｐ＝Ｖｃｃ・ΔＲ／（２Ｒ０’＋ΔＲ） となって，図１０（ｂ）に示すようにスリット円板８０
１の回転に応じた信号がえられる。ＭＲ素子式回転セン
サは，以上の原理を利用して構成されたものである。
の距離ｌと角度検出用スリット８００のピッチＬとの配
置関係をｌ／Ｌ＝０．５とすると，各ＭＲ素子８０２，
８０３の抵抗値Ｒｃ，Ｒｄは，図１０（ａ）に示すよう
に変化する。従って，電源電圧をＶｃｃとすると，ＭＲ
素子の出力電圧Ｖｏｕｔの変化量Ｖｐ−ｐは， Ｖｐ−ｐ＝Ｖｃｃ・ΔＲ／（２Ｒ０’＋ΔＲ） となって，図１０（ｂ）に示すようにスリット円板８０
１の回転に応じた信号がえられる。ＭＲ素子式回転セン
サは，以上の原理を利用して構成されたものである。
【０００８】但し，図１１に示すスリット円板１１０１
とＭＲ素子１１０２，１１０３との距離ｄが変化する
と，図１２に示されるように出力電圧Ｖｏｕｔの変動量
Ｖｐ−ｐの値が変化する。例えば，距離ｄ＝１ｍｍのと
き，変動量Ｖｐ−ｐの値を１とすると，距離ｄ＝０．５
ｍｍのとき，変動量Ｖｐ−ｐの値は約１．９，距離ｄ＝
１．５ｍｍのとき，変動量Ｖｐ−ｐの値は約０．２５と
なる。従って，スリット円板１１０１とＭＲ素子１１０
２，１１０３との距離ｄに注意をはらって組立てを行う
必要がある。
とＭＲ素子１１０２，１１０３との距離ｄが変化する
と，図１２に示されるように出力電圧Ｖｏｕｔの変動量
Ｖｐ−ｐの値が変化する。例えば，距離ｄ＝１ｍｍのと
き，変動量Ｖｐ−ｐの値を１とすると，距離ｄ＝０．５
ｍｍのとき，変動量Ｖｐ−ｐの値は約１．９，距離ｄ＝
１．５ｍｍのとき，変動量Ｖｐ−ｐの値は約０．２５と
なる。従って，スリット円板１１０１とＭＲ素子１１０
２，１１０３との距離ｄに注意をはらって組立てを行う
必要がある。
【０００９】次に，図１３〜図１５を参照して，従来の
ＭＲ素子式回転センサの具体的な構成を説明する。この
ＭＲ素子式回転センサは，自動車のエンジンのカム軸に
取り付けた例を示し，エンジンのカム軸（図示せず）に
連結されたシャフト１３０１が，ハウジング１３０２に
ベアリング１３０３で回転可能に支持されている。シャ
フト１３０１には，スリット円板１３０４がシャフトロ
ータ１３０５により前記カム軸と一体的に回転するよう
に固定されている。スリット円板１３０４の外周部に
は，図１４に示すように複数個の角度検出用スリット１
４０１が等ピッチに形成されている。スリット円板１３
０４の一方の面側には，２個のＭＲ素子１３０６，１３
０７が配置されている。そのＭＲ素子１３０６，１３０
７は，図１５に示すようにスリット円板１３０４上に投
影したとき，角度検出用スリット１４０１の半ピッチに
なるように，角度検出用スリット１４０１に対向して配
置されている。ＭＲ素子１３０６，１３０７の背面側に
は，そのＭＲ素子１３０６，１３０７にバイアス磁界を
印加するバイアス磁石１３０８が配置されている。前記
２個のＭＲ素子１３０６，１３０７は直列に接続されて
検出回路１３０９に接続されている。１３１０は，前記
２個のＭＲ素子１３０６，１３０７，バイアス磁石１３
０８，検出回路１３０９を内蔵するセンサユニットであ
る。
ＭＲ素子式回転センサの具体的な構成を説明する。この
ＭＲ素子式回転センサは，自動車のエンジンのカム軸に
取り付けた例を示し，エンジンのカム軸（図示せず）に
連結されたシャフト１３０１が，ハウジング１３０２に
ベアリング１３０３で回転可能に支持されている。シャ
フト１３０１には，スリット円板１３０４がシャフトロ
ータ１３０５により前記カム軸と一体的に回転するよう
に固定されている。スリット円板１３０４の外周部に
は，図１４に示すように複数個の角度検出用スリット１
４０１が等ピッチに形成されている。スリット円板１３
０４の一方の面側には，２個のＭＲ素子１３０６，１３
０７が配置されている。そのＭＲ素子１３０６，１３０
７は，図１５に示すようにスリット円板１３０４上に投
影したとき，角度検出用スリット１４０１の半ピッチに
なるように，角度検出用スリット１４０１に対向して配
置されている。ＭＲ素子１３０６，１３０７の背面側に
は，そのＭＲ素子１３０６，１３０７にバイアス磁界を
印加するバイアス磁石１３０８が配置されている。前記
２個のＭＲ素子１３０６，１３０７は直列に接続されて
検出回路１３０９に接続されている。１３１０は，前記
２個のＭＲ素子１３０６，１３０７，バイアス磁石１３
０８，検出回路１３０９を内蔵するセンサユニットであ
る。
【００１０】そして，スリット円板１３０４を，図１５
に示すように反時計方向に回転すると，ＭＲ素子１３０
６，１３０７を通過する磁束密度が変化し，ＭＲ素子１
３０６，１３０７の抵抗値が変化する。そのＭＲ素子１
３０６，１３０７の中点電位を比較器で矩形波に変換
し，角度信号を出力するものである。
に示すように反時計方向に回転すると，ＭＲ素子１３０
６，１３０７を通過する磁束密度が変化し，ＭＲ素子１
３０６，１３０７の抵抗値が変化する。そのＭＲ素子１
３０６，１３０７の中点電位を比較器で矩形波に変換
し，角度信号を出力するものである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら，従来の
ＭＲ素子式回転センサによれば，２個のＭＲ素子１３０
６，１３０７は，スリット円板１３０４の一方の面側に
配置されているため，個々の製品を比較すると，組立精
度の関係により，エアギャップｄ（スリット円板１３０
４とＭＲ素子１３０６，１３０７との距離）にばらつき
が生じ，個々の製品間で出力レベルが異なるという問題
点があった。
ＭＲ素子式回転センサによれば，２個のＭＲ素子１３０
６，１３０７は，スリット円板１３０４の一方の面側に
配置されているため，個々の製品を比較すると，組立精
度の関係により，エアギャップｄ（スリット円板１３０
４とＭＲ素子１３０６，１３０７との距離）にばらつき
が生じ，個々の製品間で出力レベルが異なるという問題
点があった。
【００１２】本発明は上記に鑑みてなされたものであっ
て，スリット円板の両面側にＭＲ素子をそれぞれ配置し
てＭＲ素子式回転センサを構成することにより，個々の
製品間の出力レベルを一定にすることを目的とする。
て，スリット円板の両面側にＭＲ素子をそれぞれ配置し
てＭＲ素子式回転センサを構成することにより，個々の
製品間の出力レベルを一定にすることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明に係るＭＲ素子式
回転センサは，上記の目的を達成するために，複数の角
度検出用スリットが形成されたスリット円板と，前記ス
リット円板の角度検出用スリットに対向する位置に配置
されたＭＲ素子と，前記ＭＲ素子を挟んで前記スリット
円板と反対側に配置されたバイアス磁石とを備えたＭＲ
素子式回転センサにおいて，前記スリット円板の一方の
面側で，かつ，前記角度検出用スリットに対向する位置
に配置された第１のＭＲ素子と，前記第１のＭＲ素子を
挟んで前記スリット円板と反対側に配置された第１のバ
イアス磁石と，前記スリット円板の他方の面側で，か
つ，前記角度検出用スリットに対向する位置に配置され
た第２のＭＲ素子と，前記第２のＭＲ素子を挟んで前記
スリット円板と反対側に配置された第２のバイアス磁石
と，前記第１のＭＲ素子および第２のＭＲ素子を直列に
接続して中点電位を計測する計測手段とを備えたもので
ある。
回転センサは，上記の目的を達成するために，複数の角
度検出用スリットが形成されたスリット円板と，前記ス
リット円板の角度検出用スリットに対向する位置に配置
されたＭＲ素子と，前記ＭＲ素子を挟んで前記スリット
円板と反対側に配置されたバイアス磁石とを備えたＭＲ
素子式回転センサにおいて，前記スリット円板の一方の
面側で，かつ，前記角度検出用スリットに対向する位置
に配置された第１のＭＲ素子と，前記第１のＭＲ素子を
挟んで前記スリット円板と反対側に配置された第１のバ
イアス磁石と，前記スリット円板の他方の面側で，か
つ，前記角度検出用スリットに対向する位置に配置され
た第２のＭＲ素子と，前記第２のＭＲ素子を挟んで前記
スリット円板と反対側に配置された第２のバイアス磁石
と，前記第１のＭＲ素子および第２のＭＲ素子を直列に
接続して中点電位を計測する計測手段とを備えたもので
ある。
【００１４】
【作用】本発明のＭＲ素子式回転センサは，スリット円
板を回転させると，そのスリット円板の一方の面側に配
置された第１のＭＲ素子，および他方の面側に配置され
た第２のＭＲ素子が角度検出用スリットが相対している
ため，第１，第２のバイアス磁石により第１，第２のＭ
Ｒ素子に印加される磁束密度が変化し，その各ＭＲ素子
の抵抗値が変化する。その第１，第２のＭＲ素子を直列
に接続し，計測手段により中点電位を計測するため，例
えスリット円板がいずれかのＭＲ素子側に片寄っても，
一定の信号を出力することができる。
板を回転させると，そのスリット円板の一方の面側に配
置された第１のＭＲ素子，および他方の面側に配置され
た第２のＭＲ素子が角度検出用スリットが相対している
ため，第１，第２のバイアス磁石により第１，第２のＭ
Ｒ素子に印加される磁束密度が変化し，その各ＭＲ素子
の抵抗値が変化する。その第１，第２のＭＲ素子を直列
に接続し，計測手段により中点電位を計測するため，例
えスリット円板がいずれかのＭＲ素子側に片寄っても，
一定の信号を出力することができる。
【００１５】
【実施例】以下，本発明に係るＭＲ素子式回転センサの
実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は，ＭＲ
素子式回転センサの縦断正面図，図２は，スリット円板
とＭＲ素子との位置関係を示す平面図にして，回転体
（図示せず）に連結されるシャフト１００は，ハウジン
グ１０１にベアリング１０２により回転可能に支持され
ている。シャフト１００には，スリット円板１０３がシ
ャフトロータ１０４により一体的に回転するように固定
されている。スリット円板１０３の外周部には，図２に
示すように複数の角度検出用スリット２００が等ピッチ
で形成されている。
実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は，ＭＲ
素子式回転センサの縦断正面図，図２は，スリット円板
とＭＲ素子との位置関係を示す平面図にして，回転体
（図示せず）に連結されるシャフト１００は，ハウジン
グ１０１にベアリング１０２により回転可能に支持され
ている。シャフト１００には，スリット円板１０３がシ
ャフトロータ１０４により一体的に回転するように固定
されている。スリット円板１０３の外周部には，図２に
示すように複数の角度検出用スリット２００が等ピッチ
で形成されている。
【００１６】スリット円板１０３の一方の面側で，か
つ，前記角度検出用スリット２００に対向する位置に
は，第１のＭＲ素子１０４が配置されている。スリット
円板１０３の他方の面側で，かつ，前記角度検出用スリ
ット２００に対向する位置には，第２のＭＲ素子１０５
が配置されている。その第１，第２のＭＲ素子１０４，
１０５は，スリット円板１０３上に投影したとき前記角
度検出用スリット２００の半ピッチの距離になるように
配置されている。第１のＭＲ素子１０４を挟んでスリッ
ト円板１０３の反対側には，ＭＲ素子１０４にバイアス
磁界を印加する第１のバイアス磁石１０６が配置されて
いる。第２のＭＲ素子１０５を挟んでスリット円板１０
３の反対側には，ＭＲ素子１０５にバイアス磁界を印加
する第２のバイアス磁石１０７が配置されている。そし
て，第１，第２のＭＲ素子１０４，１０５は直列に接続
され，計測手段たる検知回路１０８に接続されている。
第１，第２のＭＲ素子１０４，１０５，バイアス磁石１
０６，１０７，および検知回路１０８はセンサユニット
１０９に内蔵されている。なお，ＭＲ素子１０４，１０
５間の間隔は，常に一定となるように配置される。
つ，前記角度検出用スリット２００に対向する位置に
は，第１のＭＲ素子１０４が配置されている。スリット
円板１０３の他方の面側で，かつ，前記角度検出用スリ
ット２００に対向する位置には，第２のＭＲ素子１０５
が配置されている。その第１，第２のＭＲ素子１０４，
１０５は，スリット円板１０３上に投影したとき前記角
度検出用スリット２００の半ピッチの距離になるように
配置されている。第１のＭＲ素子１０４を挟んでスリッ
ト円板１０３の反対側には，ＭＲ素子１０４にバイアス
磁界を印加する第１のバイアス磁石１０６が配置されて
いる。第２のＭＲ素子１０５を挟んでスリット円板１０
３の反対側には，ＭＲ素子１０５にバイアス磁界を印加
する第２のバイアス磁石１０７が配置されている。そし
て，第１，第２のＭＲ素子１０４，１０５は直列に接続
され，計測手段たる検知回路１０８に接続されている。
第１，第２のＭＲ素子１０４，１０５，バイアス磁石１
０６，１０７，および検知回路１０８はセンサユニット
１０９に内蔵されている。なお，ＭＲ素子１０４，１０
５間の間隔は，常に一定となるように配置される。
【００１７】図３は検知回路図である。図３において，
直列に接続した第１，第２のＭＲ素子１０４，１０５の
中間側にコンデンサ３００が，第１のＭＲ素子１０４の
一端側に電源３０１が接続され，そのコンデンサ３００
と電源３０１とは比較器３０２に接続されている。
直列に接続した第１，第２のＭＲ素子１０４，１０５の
中間側にコンデンサ３００が，第１のＭＲ素子１０４の
一端側に電源３０１が接続され，そのコンデンサ３００
と電源３０１とは比較器３０２に接続されている。
【００１８】第１，第２のＭＲ素子１０４，１０５は，
前記のように磁束密度に応じて抵抗値が変化する薄膜素
子で，主に，半導体で形成されるものと強磁性体で形成
されるのに大別される。そのなかで，最も感度の高い素
子として，Ｉｎ−Ｓｂ半導体薄膜で形成されたＭＲ素子
が使用される。スリット円板１０３は，透磁率μが高く
（μ＝６０００程度），かつ低コストの電磁軟鉄が多く
用いられる。バイアス磁石１０６，１０７は，エネルギ
ー積ＢＨｍａｘ．の大きいＮｄ─Ｆｅ─Ｂ磁石（ＢＨｍ
ａｘ．＝４０ＭＧＯｅ程度）が望ましい。ただし，使用
温度範囲が広いときは，不可逆減磁及び可逆温度係数が
小さく，かつ，エネルギー積が大きいＳｍ−Ｃｏ磁石
（ＢＨｍａｘ．＝３０ＭＧＯｅ程度）が望ましい。
前記のように磁束密度に応じて抵抗値が変化する薄膜素
子で，主に，半導体で形成されるものと強磁性体で形成
されるのに大別される。そのなかで，最も感度の高い素
子として，Ｉｎ−Ｓｂ半導体薄膜で形成されたＭＲ素子
が使用される。スリット円板１０３は，透磁率μが高く
（μ＝６０００程度），かつ低コストの電磁軟鉄が多く
用いられる。バイアス磁石１０６，１０７は，エネルギ
ー積ＢＨｍａｘ．の大きいＮｄ─Ｆｅ─Ｂ磁石（ＢＨｍ
ａｘ．＝４０ＭＧＯｅ程度）が望ましい。ただし，使用
温度範囲が広いときは，不可逆減磁及び可逆温度係数が
小さく，かつ，エネルギー積が大きいＳｍ−Ｃｏ磁石
（ＢＨｍａｘ．＝３０ＭＧＯｅ程度）が望ましい。
【００１９】以上の構成において，その動作を図４〜図
６に参照して具体的に説明する。
６に参照して具体的に説明する。
【００２０】図４は，スリット円板１０３と各ＭＲ素子
１０４，１０５との位置関係を示す拡大図で，スリット
円板１０３と各ＭＲ素子１０４，１０５との距離をｄ
１，ｄ２としている。ここで，ｄ１＋ｄ２＝一定（後述
の場合は，２ｍｍ）となるように設定されている。。図
５は，スリット円板からの距離に対する磁束密度の変動
量，およびバイアス磁束の特性の一例を示す図である。
図６は，スリット円板１０３とＭＲ素子１０４との距離
ｄ１毎の出力状態を示す図で，距離ｄ１＝０．５ｍｍ，
１．０ｍｍ，１．５ｍｍのときにおける出力状態を示し
ている。
１０４，１０５との位置関係を示す拡大図で，スリット
円板１０３と各ＭＲ素子１０４，１０５との距離をｄ
１，ｄ２としている。ここで，ｄ１＋ｄ２＝一定（後述
の場合は，２ｍｍ）となるように設定されている。。図
５は，スリット円板からの距離に対する磁束密度の変動
量，およびバイアス磁束の特性の一例を示す図である。
図６は，スリット円板１０３とＭＲ素子１０４との距離
ｄ１毎の出力状態を示す図で，距離ｄ１＝０．５ｍｍ，
１．０ｍｍ，１．５ｍｍのときにおける出力状態を示し
ている。
【００２１】具体例として，バイアス磁石は５×５×６
ｍｍのＮｄ−Ｆｅ磁石を，スリット円板は純鉄製で，角
度検出用スリットのピッチＬを４．６２ｍｍにしたもの
を使用した場合，スリット円板からの距離ｄにおける磁
束密度の変動量，およびバイアス磁束の大きさは，図５
に示されるように変化する。
ｍｍのＮｄ−Ｆｅ磁石を，スリット円板は純鉄製で，角
度検出用スリットのピッチＬを４．６２ｍｍにしたもの
を使用した場合，スリット円板からの距離ｄにおける磁
束密度の変動量，およびバイアス磁束の大きさは，図５
に示されるように変化する。
【００２２】そして，スリット円板１０３と各ＭＲ素子
１０４，１０５との距離は，本来ｄ１＝ｄ２＝１ｍｍに
設計される。ところが，組立時に誤差が発生すると，ス
リット円板はどちらか一方のＭＲ素子１０４あるいは１
０５側に片寄る。
１０４，１０５との距離は，本来ｄ１＝ｄ２＝１ｍｍに
設計される。ところが，組立時に誤差が発生すると，ス
リット円板はどちらか一方のＭＲ素子１０４あるいは１
０５側に片寄る。
【００２３】距離ｄ１＝０．５ｍｍ（ｄ２＝１．５ｍ
ｍ）のとき，スリット円板１０３は第１のＭＲ素子１０
４に近く，第２のＭＲ素子１０５から離れた状態にあ
る。この状態でスリット円板１０３を回転すると，図６
（ａ）に示されるように，スリット円板１０３に近い第
１のＭＲ素子１０４が感じる磁束密度Ｂａの値は，振幅
が大きく，遠い第２のＭＲ素子１０５が感じる磁束密度
Ｂｂの値は，振幅が小さい。第１，第２のＭＲ素子１０
４，１０５を直列に接続した中点電位Ｖａは，一方の磁
束密度Ｂａの値が他方の磁束密度Ｂｂの値に対して非常
に大きいため，図６（ｂ）に示されるように，基準電圧
Ｖｃｃ／２を中心とすることなく，上方にずれた波形と
なっている。そこで，中点電位Ｖａをコンデンサ３００
で交流結合させてＤＣ成分をカットし，図６（ｃ）に示
されるように電源３０１で作られる基準電圧Ｖｃｃ／２
を中心とする出力電圧Ｖｂに変換する。その出力電圧Ｖ
ｂをヒステリシスを持たせて比較器３０２で矩形波に変
換すると，図６（ｄ）に示されるように信号（出力電
圧）Ｖｏｕｔを得ることができる。
ｍ）のとき，スリット円板１０３は第１のＭＲ素子１０
４に近く，第２のＭＲ素子１０５から離れた状態にあ
る。この状態でスリット円板１０３を回転すると，図６
（ａ）に示されるように，スリット円板１０３に近い第
１のＭＲ素子１０４が感じる磁束密度Ｂａの値は，振幅
が大きく，遠い第２のＭＲ素子１０５が感じる磁束密度
Ｂｂの値は，振幅が小さい。第１，第２のＭＲ素子１０
４，１０５を直列に接続した中点電位Ｖａは，一方の磁
束密度Ｂａの値が他方の磁束密度Ｂｂの値に対して非常
に大きいため，図６（ｂ）に示されるように，基準電圧
Ｖｃｃ／２を中心とすることなく，上方にずれた波形と
なっている。そこで，中点電位Ｖａをコンデンサ３００
で交流結合させてＤＣ成分をカットし，図６（ｃ）に示
されるように電源３０１で作られる基準電圧Ｖｃｃ／２
を中心とする出力電圧Ｖｂに変換する。その出力電圧Ｖ
ｂをヒステリシスを持たせて比較器３０２で矩形波に変
換すると，図６（ｄ）に示されるように信号（出力電
圧）Ｖｏｕｔを得ることができる。
【００２４】距離ｄ１＝１．０ｍｍ（ｄ２＝１．０ｍ
ｍ）のとき，スリット円板１０３と第１，第２のＭＲ素
子１０４，１０５とは等距離にあるため，その各ＭＲ素
子１０４，１０５が感じる磁束密度Ｂａ，Ｂｂの値は，
振幅が同じである。各ＭＲ素子１０４，１０５の中点電
位Ｖａは，図６（ｂ）に示されるように基準電圧Ｖｃｃ
／２を中心とした波形になっている。この場合も，中点
電位Ｖａをコンデンサ３００で交流結合させてＤＣ成分
をカットし，図６（ｃ）に示されるように電源３０１で
作られる基準電圧Ｖｃｃ／２を中心とする出力電圧Ｖｂ
に変換する。その出力電圧Ｖｂをヒステリシスを持たせ
て比較器３０２で矩形波に変換すると，図６（ｄ）に示
されるように信号（出力電圧）Ｖｏｕｔを得ることがで
きる。
ｍ）のとき，スリット円板１０３と第１，第２のＭＲ素
子１０４，１０５とは等距離にあるため，その各ＭＲ素
子１０４，１０５が感じる磁束密度Ｂａ，Ｂｂの値は，
振幅が同じである。各ＭＲ素子１０４，１０５の中点電
位Ｖａは，図６（ｂ）に示されるように基準電圧Ｖｃｃ
／２を中心とした波形になっている。この場合も，中点
電位Ｖａをコンデンサ３００で交流結合させてＤＣ成分
をカットし，図６（ｃ）に示されるように電源３０１で
作られる基準電圧Ｖｃｃ／２を中心とする出力電圧Ｖｂ
に変換する。その出力電圧Ｖｂをヒステリシスを持たせ
て比較器３０２で矩形波に変換すると，図６（ｄ）に示
されるように信号（出力電圧）Ｖｏｕｔを得ることがで
きる。
【００２５】距離ｄ１＝１．５ｍｍ（ｄ２＝０．５ｍ
ｍ）のときは，前記と反対に，スリット円板１０３に遠
い第１のＭＲ素子１０４が感じる磁束密度Ｂａの値は，
振幅が小さく，近い第２のＭＲ素子１０５が感じる磁束
密度Ｂｂの値は，振幅が大きい（図６（ａ））。従っ
て，ＭＲ素子１０４，１０５の中点電位Ｖａは，図６
（ｂ）に示されるように基準電圧Ｖｃｃ／２より下方に
ずれた波形になっている。この場合も，前記中点電位Ｖ
ａをコンデンサ３００で交流結合させてＤＣ成分をカッ
トし，図６（ｃ）に示されるように電源３０１で作られ
る基準電圧Ｖｃｃ／２を中心とする出力電圧Ｖｂに変換
する。その出力電圧Ｖｂをヒステリシスを持たせて比較
器３０２で矩形波に変換すると，図６（ｄ）に示すよう
に信号（出力電圧）Ｖｏｕｔを得ることができる。
ｍ）のときは，前記と反対に，スリット円板１０３に遠
い第１のＭＲ素子１０４が感じる磁束密度Ｂａの値は，
振幅が小さく，近い第２のＭＲ素子１０５が感じる磁束
密度Ｂｂの値は，振幅が大きい（図６（ａ））。従っ
て，ＭＲ素子１０４，１０５の中点電位Ｖａは，図６
（ｂ）に示されるように基準電圧Ｖｃｃ／２より下方に
ずれた波形になっている。この場合も，前記中点電位Ｖ
ａをコンデンサ３００で交流結合させてＤＣ成分をカッ
トし，図６（ｃ）に示されるように電源３０１で作られ
る基準電圧Ｖｃｃ／２を中心とする出力電圧Ｖｂに変換
する。その出力電圧Ｖｂをヒステリシスを持たせて比較
器３０２で矩形波に変換すると，図６（ｄ）に示すよう
に信号（出力電圧）Ｖｏｕｔを得ることができる。
【００２６】以上のように，スリット円板１０３を回転
させると，角度検出用スリット２００が第１，第２のＭ
Ｒ素子１０４，１０５と相対しているため，各ＭＲ素子
１０４，１０５に印加される磁束密度が変化し，各ＭＲ
素子１０４，１０５の抵抗値が変化する。そして，第
１，第２のＭＲ素子１０４，１０５の中点電位Ｖａは，
基準電圧Ｖｃｃ／２に対して上下いずれかにずれた波形
になっている。ところが，コンデンサ３００および電源
３０１で第１，第２のＭＲ素子１０４，１０５の中点電
位のＤＣ成分をカットし，比較器３０２で矩形波を出力
すると，スリット円板１０３の回転に応じ，常に一定の
出力信号が得られるものである。
させると，角度検出用スリット２００が第１，第２のＭ
Ｒ素子１０４，１０５と相対しているため，各ＭＲ素子
１０４，１０５に印加される磁束密度が変化し，各ＭＲ
素子１０４，１０５の抵抗値が変化する。そして，第
１，第２のＭＲ素子１０４，１０５の中点電位Ｖａは，
基準電圧Ｖｃｃ／２に対して上下いずれかにずれた波形
になっている。ところが，コンデンサ３００および電源
３０１で第１，第２のＭＲ素子１０４，１０５の中点電
位のＤＣ成分をカットし，比較器３０２で矩形波を出力
すると，スリット円板１０３の回転に応じ，常に一定の
出力信号が得られるものである。
【００２７】具体的に，バイアス磁石は５×５×６ｍｍ
のＮｄ−Ｆｅ磁石を，スリット円板は純鉄製で，角度検
出用スリットのピッチＬを４．６２ｍｍにしたものを使
用した場合，中点電位Ｖａの変動量Ｖｐ−ｐの値は，ｄ
１＝ｄ２＝１ｍｍのときを１とすると，ｄ１＝０．５ｍ
ｍ，ｄ２＝１．５ｍｍのいずれの場合においても約１．
３であり，回転センサの組立誤差により，スリット円板
１０３と一方のＭＲ素子１０４との距離ｄ１の値が変化
しても出力は変化せず，また変化率も小さくなった。
のＮｄ−Ｆｅ磁石を，スリット円板は純鉄製で，角度検
出用スリットのピッチＬを４．６２ｍｍにしたものを使
用した場合，中点電位Ｖａの変動量Ｖｐ−ｐの値は，ｄ
１＝ｄ２＝１ｍｍのときを１とすると，ｄ１＝０．５ｍ
ｍ，ｄ２＝１．５ｍｍのいずれの場合においても約１．
３であり，回転センサの組立誤差により，スリット円板
１０３と一方のＭＲ素子１０４との距離ｄ１の値が変化
しても出力は変化せず，また変化率も小さくなった。
【００２８】また，ＭＲ素子は温度に対する抵抗値の変
化が非常に大きい（例えば，Ｉｎ−Ｓｂ半導体薄膜のＭ
Ｒ素子において，周囲温度２５°Ｃのときを１とする
と，−４０°Ｃで約７，１５０°Ｃで約０．２）。とこ
ろが，２個のＭＲ素子を直列に接続すると，周囲温度Ｔ
ａ＝Ｔ０のとき，中点電位Ｖａは次式で表すことができ
る。 Ｖａ（Ｔ０）＝Ｖｃｃ×Ｒａ（Ｒａ＋Ｒｂ）
化が非常に大きい（例えば，Ｉｎ−Ｓｂ半導体薄膜のＭ
Ｒ素子において，周囲温度２５°Ｃのときを１とする
と，−４０°Ｃで約７，１５０°Ｃで約０．２）。とこ
ろが，２個のＭＲ素子を直列に接続すると，周囲温度Ｔ
ａ＝Ｔ０のとき，中点電位Ｖａは次式で表すことができ
る。 Ｖａ（Ｔ０）＝Ｖｃｃ×Ｒａ（Ｒａ＋Ｒｂ）
【００２９】周囲温度ＴａがＴ０からＴ１に変化する
と，各ＭＲ素子１０４，１０５の抵抗値Ｒａ，Ｒｂは物
質固有の温度係数に応じてα倍となる。このとき，中点
電位Ｖａ（Ｔ１）は次式で計算することができる。 Ｖａ（Ｔ１）＝Ｖｃｃ×αＲａ（αＲａ＋αＲｂ） ＝Ｖｃｃ×Ｒａ（Ｒａ＋Ｒｂ） ＝Ｖａ（Ｔ０）
と，各ＭＲ素子１０４，１０５の抵抗値Ｒａ，Ｒｂは物
質固有の温度係数に応じてα倍となる。このとき，中点
電位Ｖａ（Ｔ１）は次式で計算することができる。 Ｖａ（Ｔ１）＝Ｖｃｃ×αＲａ（αＲａ＋αＲｂ） ＝Ｖｃｃ×Ｒａ（Ｒａ＋Ｒｂ） ＝Ｖａ（Ｔ０）
【００３０】以上にように，２個のＭＲ素子を直列に接
続し，その中点電位を計測することにより，周囲温度Ｔ
ａが変化しても，各ＭＲ素子１０４，１０５の中点電位
Ｖａは変化しないため，温度変化による影響を相殺する
ことができる。
続し，その中点電位を計測することにより，周囲温度Ｔ
ａが変化しても，各ＭＲ素子１０４，１０５の中点電位
Ｖａは変化しないため，温度変化による影響を相殺する
ことができる。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように，本発明のＭＲ素子
式回転センサによれば，スリット円板の一方の面側に配
置された第１のＭＲ素子，および他方の面側に配置され
た第２のＭＲ素子が角度検出用スリットが相対している
ため，第１，第２のバイアス磁石により第１，第２のＭ
Ｒ素子に印加される磁束密度が変化し，その各ＭＲ素子
の抵抗値が変化する。その第１，第２のＭＲ素子を直列
に接続し，計測手段により中点電位を計測するため，例
えスリット円板がいずれかのＭＲ素子側に片寄っても，
一定の信号を出力することができる。従って，個々の製
品間で組立誤差が生じて，第１，第２のＭＲ素子とスリ
ット円板との距離がばらついた場合でも，個々の製品間
の出力レベルを一定に保つことができ，また，周囲温度
変化による影響を少なくできる。
式回転センサによれば，スリット円板の一方の面側に配
置された第１のＭＲ素子，および他方の面側に配置され
た第２のＭＲ素子が角度検出用スリットが相対している
ため，第１，第２のバイアス磁石により第１，第２のＭ
Ｒ素子に印加される磁束密度が変化し，その各ＭＲ素子
の抵抗値が変化する。その第１，第２のＭＲ素子を直列
に接続し，計測手段により中点電位を計測するため，例
えスリット円板がいずれかのＭＲ素子側に片寄っても，
一定の信号を出力することができる。従って，個々の製
品間で組立誤差が生じて，第１，第２のＭＲ素子とスリ
ット円板との距離がばらついた場合でも，個々の製品間
の出力レベルを一定に保つことができ，また，周囲温度
変化による影響を少なくできる。
【図１】本発明に係るＭＲ素子式回転センサの縦断正面
図である。
図である。
【図２】本発明に係るＭＲ素子式回転センサの一部の拡
大平面図である。
大平面図である。
【図３】本発明に係るＭＲ素子式回転センサの検知回路
図である。
図である。
【図４】本発明に係るＭＲ素子式回転センサのスリット
円板とＭＲ素子との位置関係を示す拡大図である。
円板とＭＲ素子との位置関係を示す拡大図である。
【図５】本発明に係るＭＲ素子式回転センサのスリット
円板からの距離に対する磁束密度の変動量，およびバイ
アス磁束の特性の一例を示す図である。
円板からの距離に対する磁束密度の変動量，およびバイ
アス磁束の特性の一例を示す図である。
【図６】本発明に係るＭＲ素子式回転センサのスリット
円板とＭＲ素子との距離毎の出力状態を示す図である。
円板とＭＲ素子との距離毎の出力状態を示す図である。
【図７】ＭＲ素子を用いた回転センサの回転検出原理を
示す，ＭＲ素子の磁束密度─抵抗値特性図である。
示す，ＭＲ素子の磁束密度─抵抗値特性図である。
【図８】ＭＲ素子を用いた回転センサの回転検出原理を
示す，スリット円板とＭＲ素子との配置を示す図であ
る。
示す，スリット円板とＭＲ素子との配置を示す図であ
る。
【図９】ＭＲ素子を用いた回転センサの回転検出原理を
示す，基本検出回路図である。
示す，基本検出回路図である。
【図１０】ＭＲ素子を用いた回転センサの回転検出原理
を示す，ＭＲ素子の抵抗値変化と出力との関係を示す図
である。
を示す，ＭＲ素子の抵抗値変化と出力との関係を示す図
である。
【図１１】ＭＲ素子とスリット円板との距離に対する出
力変動量の特性を説明する拡大縦断面図である。
力変動量の特性を説明する拡大縦断面図である。
【図１２】ＭＲ素子とスリット円板との距離に対する出
力変動量の特性の一例を示す図である。
力変動量の特性の一例を示す図である。
【図１３】従来例の縦断正面図である。
【図１４】スリット円板の正面図である。
【図１５】従来例の一部の拡大平面図である。
１０３ スリット円板 １０４ 第１のＭＲ素子 １０５ 第２のＭＲ素子 １０６ 第１のバイアス磁石 １０７ 第２のバイアス磁石 １０８ 計測手段たる検知回路 ２００ 角度検出用スリット
Claims (1)
- 【請求項１】 複数の角度検出用スリットが形成された
スリット円板と，前記スリット円板の角度検出用スリッ
トに対向する位置に配置されたＭＲ素子と，前記ＭＲ素
子を挟んで前記スリット円板と反対側に配置されたバイ
アス磁石とを備えたＭＲ素子式回転センサにおいて，前
記スリット円板の一方の面側で，かつ，前記角度検出用
スリットに対向する位置に配置された第１のＭＲ素子
と，前記第１のＭＲ素子を挟んで前記スリット円板と反
対側に配置された第１のバイアス磁石と，前記スリット
円板の他方の面側で，かつ，前記角度検出用スリットに
対向する位置に配置された第２のＭＲ素子と，前記第２
のＭＲ素子を挟んで前記スリット円板と反対側に配置さ
れた第２のバイアス磁石と，前記第１のＭＲ素子および
第２のＭＲ素子を直列に接続して中点電位を計測する計
測手段とを備えたことを特徴とするＭＲ素子式回転セン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19880194A JPH0862233A (ja) | 1994-08-23 | 1994-08-23 | Ｍｒ素子式回転センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19880194A JPH0862233A (ja) | 1994-08-23 | 1994-08-23 | Ｍｒ素子式回転センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0862233A true JPH0862233A (ja) | 1996-03-08 |
Family
ID=16397145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19880194A Pending JPH0862233A (ja) | 1994-08-23 | 1994-08-23 | Ｍｒ素子式回転センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0862233A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012018091A (ja) * | 2010-07-08 | 2012-01-26 | Tokai Rika Co Ltd | 回転角度検出装置 |
| JP2015190880A (ja) * | 2014-03-28 | 2015-11-02 | Dmg森精機株式会社 | 位置検出装置 |
-
1994
- 1994-08-23 JP JP19880194A patent/JPH0862233A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012018091A (ja) * | 2010-07-08 | 2012-01-26 | Tokai Rika Co Ltd | 回転角度検出装置 |
| JP2015190880A (ja) * | 2014-03-28 | 2015-11-02 | Dmg森精機株式会社 | 位置検出装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1063207A (en) | Magnetic field sensing apparatus | |
| US6222359B1 (en) | Non-contacting position sensor using radial bipolar tapered magnets | |
| JPS6349724Y2 (ja) | ||
| US4754221A (en) | Position detecting apparatus for detecting a signal magnetic field indicative of a desired position | |
| JPH10232242A (ja) | 検出装置 | |
| JP2000180114A (ja) | テ―パ―付きの二極の磁石を用いる非接触式のポジションセンサ | |
| JPS597213A (ja) | エンコ−ダ | |
| JPH0350965B2 (ja) | ||
| JPH10239098A (ja) | 磁気検出装置 | |
| JPS6243483B2 (ja) | ||
| JPH07119619B2 (ja) | 角度センサ | |
| JPH10148641A (ja) | 角加速度センサ | |
| JP3412297B2 (ja) | Ｍｒ素子式回転センサ | |
| JP3170806B2 (ja) | 磁電変換器 | |
| US6211669B1 (en) | Magnetic detector with improved noise resistance characteristics | |
| JP2526913B2 (ja) | 回転検出装置 | |
| JPH07243804A (ja) | 無接触ポテンショメータ | |
| JPH063158A (ja) | 検出器 | |
| JPH04257Y2 (ja) | ||
| JPH081387B2 (ja) | 磁気センサ | |
| JPH09257897A (ja) | 磁気センサ | |
| JPS60114714A (ja) | 磁気式エンコ−ダ− | |
| JP2003240602A (ja) | 回転角度センサ | |
| JPH06261524A (ja) | 回転検出装置 | |
| JPH0622505A (ja) | 速度検出器付モータ |