JPS6125230B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6125230B2 JPS6125230B2 JP55101930A JP10193080A JPS6125230B2 JP S6125230 B2 JPS6125230 B2 JP S6125230B2 JP 55101930 A JP55101930 A JP 55101930A JP 10193080 A JP10193080 A JP 10193080A JP S6125230 B2 JPS6125230 B2 JP S6125230B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- displacement
- output
- hall
- elements
- 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.)
- Expired
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N52/00—Hall-effect devices
Landscapes
- Hall/Mr Elements (AREA)
- Adjustable Resistors (AREA)
Description
本発明は、機械的な変位をこれに対応した電気
信号に変換して出力する変位検出器における温度
補償、あるいは経年変化の補償方法に関する。 検出素子にホール素子又は、磁気抵抗素子を用
いた磁気変位検出器ではこれらの検出素子の温度
係数が大きい為に出力電圧が温度ドリフトし、ま
た、永久磁石の経年変化による減磁により、出力
電圧の変化幅が挾くなるものであつた。 上述の様なポテンシヨメータあるいはエンコー
ダ等の変位検出器において、従来、温度補償手段
として、例えば永久磁石の温度特性と、検出素子
の温度特性とで相殺する方法、あるいは、温度セ
ンサーとしてサーミスタ等を使用して、検出素子
の電流を変えて温度補償する方法等が知られてい
る。しかし、上述の温度補償方法では、いずれも
別個の感温素子の温度特性を利用して補償する方
法である為に、検出素子、あるいは感温素子の温
度特性のバラツキにより、完全な補償をすること
ができなかつた。また前述した永久磁石の減磁等
の経年変化に対する有効な補償手段は、未だ提案
されるに至つていない。 本発明は、上述の欠点に鑑み、別個の感温素子
を用いることなく、検出素子を複数個設置して互
いに位相が異なる複数個の電気信号を得、これら
の電気信号を演算して前記検出素子を帰還制御す
ることにより、温度補償及び経年変化の補償を効
果的に行なわしめんとするものである。 本発明は、ホール素子または磁気抵抗素子を用
いた、例えば磁気ポテンシヨメータ・磁気エンコ
ーダ等の様に、変位の検出素子を帰還制御し得る
ものに適用することができる温度等の補償方法で
あるが、以下の実施例では、ホール素子を用いた
磁気ポテンシヨメータに適用した場合のみについ
て説明する。 先ず本発明の原理について説明する。ホール素
子の出力電圧は、ポテンシヨメータの回転軸の回
転角度θに関して、便宜上三角関数的に変化する
ものとすると、電気角を90゜ずらせて配置したホ
ール素子の出力電圧Vc，Vsは、
信号に変換して出力する変位検出器における温度
補償、あるいは経年変化の補償方法に関する。 検出素子にホール素子又は、磁気抵抗素子を用
いた磁気変位検出器ではこれらの検出素子の温度
係数が大きい為に出力電圧が温度ドリフトし、ま
た、永久磁石の経年変化による減磁により、出力
電圧の変化幅が挾くなるものであつた。 上述の様なポテンシヨメータあるいはエンコー
ダ等の変位検出器において、従来、温度補償手段
として、例えば永久磁石の温度特性と、検出素子
の温度特性とで相殺する方法、あるいは、温度セ
ンサーとしてサーミスタ等を使用して、検出素子
の電流を変えて温度補償する方法等が知られてい
る。しかし、上述の温度補償方法では、いずれも
別個の感温素子の温度特性を利用して補償する方
法である為に、検出素子、あるいは感温素子の温
度特性のバラツキにより、完全な補償をすること
ができなかつた。また前述した永久磁石の減磁等
の経年変化に対する有効な補償手段は、未だ提案
されるに至つていない。 本発明は、上述の欠点に鑑み、別個の感温素子
を用いることなく、検出素子を複数個設置して互
いに位相が異なる複数個の電気信号を得、これら
の電気信号を演算して前記検出素子を帰還制御す
ることにより、温度補償及び経年変化の補償を効
果的に行なわしめんとするものである。 本発明は、ホール素子または磁気抵抗素子を用
いた、例えば磁気ポテンシヨメータ・磁気エンコ
ーダ等の様に、変位の検出素子を帰還制御し得る
ものに適用することができる温度等の補償方法で
あるが、以下の実施例では、ホール素子を用いた
磁気ポテンシヨメータに適用した場合のみについ
て説明する。 先ず本発明の原理について説明する。ホール素
子の出力電圧は、ポテンシヨメータの回転軸の回
転角度θに関して、便宜上三角関数的に変化する
ものとすると、電気角を90゜ずらせて配置したホ
ール素子の出力電圧Vc，Vsは、
で表わされ、各ホール素子に接続された増幅器の
増幅率をαｃ，αｓとすると、各増幅器の出力電
圧Vc，Vsは、 Vc＝αｃ Kc ｉ Bo cosθ Vs＝αｓ Ks ｉ Bo sinθ …… となるから、各ホール素子の出力電圧υｃ，υｓ
は、第式によりホール素子積感度Kc，Ksの温
度ドリフト及び磁束密度Bo温度ドリフト及び経
年変化により変動し、また各増幅器の出力電圧
Vc，Vsも第式により変動することとなる。 そこで、各増幅器の出力電圧Vc，Vsの絶対値
の和をとると、その加算された電圧Voは、 Vo＝｜Vs｜＋｜Vc｜＝ｉ Bo｛αｓ Ks｜sinθ｜＋αｃ Kc｜cosθ｜｝ ∴ｉ＝Ｖｏ／Ｂｏ｛αｓ Ｋｓ｜ｓｉｎθ｜＋αｃ Ｋｃ｜ｃｏｓθ｜｝ …… 第式を第式に代入すると、 Vs＝αｓ Ｋｓ ｓｉｎθ／αｓ Ｋｓ｜ｓｉｎθ｜＋αｃ Ｋｃ｜ｃｏｓθ｜Vo …… となり、磁束密度Boが消去され、永久磁石の起
磁力の温度ドリフト、または経年変化による影響
が現われないこととなる。 さらに、ホール素子積感度Kc，Ksは、温度に
関して、 Kc＝Kco（１＋βＴ）、Ks＝Kso（１＋βＴ） と表わされるので、これを第式に代入すると、 Vs＝αｓＫｓｏ（１＋βＴ）ｓｉｎθ／αｓＫｓｏ（１＋βＴ）｜ｓｉｎθ｜＋αｃＫｃｏ（１＋βＴ）｜ｃｏ
ｓθ｜Vo ＝αｓＫｓｏ ｓｉｎθ／αｓＫｓｏ｜ｓｉｎθ｜＋αｃＫｃｏ｜ｃｏｓθ｜Vo …… となり、Kso Kcoは定数であるから、出力電圧
は、温度ドリフトをする係数及び経年変化をする
係数がすべて消去されることとなる。 したがつて、絶対値の加算電圧Voが一定にな
る様に調整することにより、前記温度ドリフト及
び経年変化による影響が全くないポテンシヨメー
タの出力信号を得ることができる。 次に、本発明を用いた具体的な実施例について
第１図を参照して説明する。１は回転軸に固着さ
れて回転する永久磁石である。２，３は、前記永
久磁石１の回転に関して、電気角で90゜位相がず
れた位置に配設されたホール素子で、該ホール素
子の電源Vinに関して直列に接続されている。
４，５は、それぞれ前記ホール素子２，３のホー
ル電圧を増幅する増幅器で、それぞれ増幅率α
ｃ，αｓは、出力電圧Vc，Vsが｜Vc｜max＝｜
Vs｜maxとなる様に調整されている。６は、前
記増幅器４，５の出力電圧Vc，Vsが入力される
演算回路で、前記出力電圧VcとVsの絶対値の加
算が行なわれる。７は基準電圧源、８は比較回路
で、前記演算回路６の出力電圧と、前記基準電圧
源７の電圧Voを比較し、互いの偏差に対応する
信号を出力する。９は、前記比較回路８の出力に
より動作するトランジスタで、エミツタとコレク
タが前記ホール素子２，３の電源Vinに関して直
列に接続され、該ホール素子２，３の制御回路を
構成している。 永久磁石１の回転により、それぞれのホール素
子２，３には、位相が90゜ずれたホール電源が発
生し、これを増幅器４，５で増幅した後、演算回
路６でその絶対値が加算される。比較器８は、基
準電圧源７の電圧Voと演算回路６の出力を比較
してその偏差に相当する信号をトランジスタ９の
ベースへ印加し、該トランジスタ９を動作させて
前記ホール素子２，３の供給電流を制御して、前
記演算回路６の出力電圧が前記基準電圧Voと一
致する様に作動する。 上述の様に、増幅器４，５の増幅率αｃ，αｓ
は、出力電圧Vc，Vsが｜Vc｜max＝｜Vs｜max
となる様に調整されているから、αｃ Kc＝as
Ksとなり、これを前記第式に代入すると、ポ
テンシヨメータの出力電圧Voutは、 Vout＝Vsｓｉｎθ／｜ｓｉｎθ｜＋｜ｃｏｓθ｜Vo……
で表わされ、上記第式を図示すると、第２図に
示す様に同図Ａの正弦波形及び余弦波形が合成さ
れ、同図Ｂの様に、概ね直線的な三角波形とな
る。 よつて、ポテンシヨメータの出力電圧Voutは
前述した第式で表わされる様にホール素子２，
３の温度ドリフト及び経年変化による影響がなく
なり、その波形は、第式により第２図Ｂに示さ
れる様な三角波として出力される。 尚、上述した本発明の原理及び実施例において
は、ポテンシヨメータの回転軸の回転角度に関し
てホール素子の出力電圧が三角関数的に変化する
磁界分布の検出手段を用いた場合について説明し
たが、本発明は上述の実施例に限ることなく例え
ばホール素子の出力が三角波形になるような磁界
分布の検出手段を用いることができる。この様な
検出手段によれば、その出力は直線的に変化する
から、ポテンシヨメータの出力電圧波形は第２図
Ｂに示される様な波形のうねりが無くなつて、直
線性の優れた出力波形を得ることができる。 また、上記実施例では、ホール素子２，３を電
源Vinに関して直列的に接続して電流制御した場
合について説明しているが、この実施例に限るこ
となく、例えばホール素子２，３を電源Vinに関
して並列的に接続して電圧制御することもでき
る。この場合は、例えば２つのホール素子の内部
抵抗が同じものを用いることによつて、上述の原
理で説明したことと同様にして、温度及び経年変
化する係数が消去され、これらに影響されないポ
テンシヨメータとすることができる。 上述の説明では、２個の変位検出手段がホール
素子であつたが、それは磁気抵抗素子に置換可能
である。 また、変位検出器として、磁気ポテンシヨメー
タの場合を説明したが、磁気エンコーダにも適用
可能である。 以上述べた如く、本発明は、位相が異なる少な
くとも２個の位置検出手段による出力信号を演算
処理した後、この演算結果が一定となる様に前記
位置検出手段を帰還制御するものであるから、温
度センサー等の温度特性と一致させる為の微妙な
調整等を行なうことなく、温度ドリフト及び経年
変化による影響をほぼ完全に除去することができ
るという利点がある。
増幅率をαｃ，αｓとすると、各増幅器の出力電
圧Vc，Vsは、 Vc＝αｃ Kc ｉ Bo cosθ Vs＝αｓ Ks ｉ Bo sinθ …… となるから、各ホール素子の出力電圧υｃ，υｓ
は、第式によりホール素子積感度Kc，Ksの温
度ドリフト及び磁束密度Bo温度ドリフト及び経
年変化により変動し、また各増幅器の出力電圧
Vc，Vsも第式により変動することとなる。 そこで、各増幅器の出力電圧Vc，Vsの絶対値
の和をとると、その加算された電圧Voは、 Vo＝｜Vs｜＋｜Vc｜＝ｉ Bo｛αｓ Ks｜sinθ｜＋αｃ Kc｜cosθ｜｝ ∴ｉ＝Ｖｏ／Ｂｏ｛αｓ Ｋｓ｜ｓｉｎθ｜＋αｃ Ｋｃ｜ｃｏｓθ｜｝ …… 第式を第式に代入すると、 Vs＝αｓ Ｋｓ ｓｉｎθ／αｓ Ｋｓ｜ｓｉｎθ｜＋αｃ Ｋｃ｜ｃｏｓθ｜Vo …… となり、磁束密度Boが消去され、永久磁石の起
磁力の温度ドリフト、または経年変化による影響
が現われないこととなる。 さらに、ホール素子積感度Kc，Ksは、温度に
関して、 Kc＝Kco（１＋βＴ）、Ks＝Kso（１＋βＴ） と表わされるので、これを第式に代入すると、 Vs＝αｓＫｓｏ（１＋βＴ）ｓｉｎθ／αｓＫｓｏ（１＋βＴ）｜ｓｉｎθ｜＋αｃＫｃｏ（１＋βＴ）｜ｃｏ
ｓθ｜Vo ＝αｓＫｓｏ ｓｉｎθ／αｓＫｓｏ｜ｓｉｎθ｜＋αｃＫｃｏ｜ｃｏｓθ｜Vo …… となり、Kso Kcoは定数であるから、出力電圧
は、温度ドリフトをする係数及び経年変化をする
係数がすべて消去されることとなる。 したがつて、絶対値の加算電圧Voが一定にな
る様に調整することにより、前記温度ドリフト及
び経年変化による影響が全くないポテンシヨメー
タの出力信号を得ることができる。 次に、本発明を用いた具体的な実施例について
第１図を参照して説明する。１は回転軸に固着さ
れて回転する永久磁石である。２，３は、前記永
久磁石１の回転に関して、電気角で90゜位相がず
れた位置に配設されたホール素子で、該ホール素
子の電源Vinに関して直列に接続されている。
４，５は、それぞれ前記ホール素子２，３のホー
ル電圧を増幅する増幅器で、それぞれ増幅率α
ｃ，αｓは、出力電圧Vc，Vsが｜Vc｜max＝｜
Vs｜maxとなる様に調整されている。６は、前
記増幅器４，５の出力電圧Vc，Vsが入力される
演算回路で、前記出力電圧VcとVsの絶対値の加
算が行なわれる。７は基準電圧源、８は比較回路
で、前記演算回路６の出力電圧と、前記基準電圧
源７の電圧Voを比較し、互いの偏差に対応する
信号を出力する。９は、前記比較回路８の出力に
より動作するトランジスタで、エミツタとコレク
タが前記ホール素子２，３の電源Vinに関して直
列に接続され、該ホール素子２，３の制御回路を
構成している。 永久磁石１の回転により、それぞれのホール素
子２，３には、位相が90゜ずれたホール電源が発
生し、これを増幅器４，５で増幅した後、演算回
路６でその絶対値が加算される。比較器８は、基
準電圧源７の電圧Voと演算回路６の出力を比較
してその偏差に相当する信号をトランジスタ９の
ベースへ印加し、該トランジスタ９を動作させて
前記ホール素子２，３の供給電流を制御して、前
記演算回路６の出力電圧が前記基準電圧Voと一
致する様に作動する。 上述の様に、増幅器４，５の増幅率αｃ，αｓ
は、出力電圧Vc，Vsが｜Vc｜max＝｜Vs｜max
となる様に調整されているから、αｃ Kc＝as
Ksとなり、これを前記第式に代入すると、ポ
テンシヨメータの出力電圧Voutは、 Vout＝Vsｓｉｎθ／｜ｓｉｎθ｜＋｜ｃｏｓθ｜Vo……
で表わされ、上記第式を図示すると、第２図に
示す様に同図Ａの正弦波形及び余弦波形が合成さ
れ、同図Ｂの様に、概ね直線的な三角波形とな
る。 よつて、ポテンシヨメータの出力電圧Voutは
前述した第式で表わされる様にホール素子２，
３の温度ドリフト及び経年変化による影響がなく
なり、その波形は、第式により第２図Ｂに示さ
れる様な三角波として出力される。 尚、上述した本発明の原理及び実施例において
は、ポテンシヨメータの回転軸の回転角度に関し
てホール素子の出力電圧が三角関数的に変化する
磁界分布の検出手段を用いた場合について説明し
たが、本発明は上述の実施例に限ることなく例え
ばホール素子の出力が三角波形になるような磁界
分布の検出手段を用いることができる。この様な
検出手段によれば、その出力は直線的に変化する
から、ポテンシヨメータの出力電圧波形は第２図
Ｂに示される様な波形のうねりが無くなつて、直
線性の優れた出力波形を得ることができる。 また、上記実施例では、ホール素子２，３を電
源Vinに関して直列的に接続して電流制御した場
合について説明しているが、この実施例に限るこ
となく、例えばホール素子２，３を電源Vinに関
して並列的に接続して電圧制御することもでき
る。この場合は、例えば２つのホール素子の内部
抵抗が同じものを用いることによつて、上述の原
理で説明したことと同様にして、温度及び経年変
化する係数が消去され、これらに影響されないポ
テンシヨメータとすることができる。 上述の説明では、２個の変位検出手段がホール
素子であつたが、それは磁気抵抗素子に置換可能
である。 また、変位検出器として、磁気ポテンシヨメー
タの場合を説明したが、磁気エンコーダにも適用
可能である。 以上述べた如く、本発明は、位相が異なる少な
くとも２個の位置検出手段による出力信号を演算
処理した後、この演算結果が一定となる様に前記
位置検出手段を帰還制御するものであるから、温
度センサー等の温度特性と一致させる為の微妙な
調整等を行なうことなく、温度ドリフト及び経年
変化による影響をほぼ完全に除去することができ
るという利点がある。
第１図は、本発明方法を用いた一実施例を示す
ブロツク回路図、第２図Ａ及びＢは、それぞれ本
発明の原理に基づく電圧波形図である。 １……永久磁石、２，３……ホール素子、４，
５……増幅器、６……演算回路、７……基準電圧
源、８……比較器、９……トランジスタ。
ブロツク回路図、第２図Ａ及びＢは、それぞれ本
発明の原理に基づく電圧波形図である。 １……永久磁石、２，３……ホール素子、４，
５……増幅器、６……演算回路、７……基準電圧
源、８……比較器、９……トランジスタ。
Claims (1)
- １ 機械的な変位を、これに対応した電気的な信
号として出力する変位検出器において、２個の変
位検出手段により互いに異なる位相の電気信号を
出力させ、前記変位検出手段の出力信号の絶対値
を演算し、前記演算された値が一定となる様に前
記変位検出手段を制御することを特徴とする変位
検出器における温度等の補償方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10193080A JPS5727082A (en) | 1980-07-25 | 1980-07-25 | Method for compensating temperature and the like in potentiometer |
| US06/285,330 US4395695A (en) | 1980-07-25 | 1981-07-22 | Non-contact magnetic potentiometer |
| US06/404,485 US4425557A (en) | 1980-07-25 | 1982-08-02 | Non-contact magnetic potentiometer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10193080A JPS5727082A (en) | 1980-07-25 | 1980-07-25 | Method for compensating temperature and the like in potentiometer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5727082A JPS5727082A (en) | 1982-02-13 |
| JPS6125230B2 true JPS6125230B2 (ja) | 1986-06-14 |
Family
ID=14313623
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10193080A Granted JPS5727082A (en) | 1980-07-25 | 1980-07-25 | Method for compensating temperature and the like in potentiometer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5727082A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH662649A5 (de) * | 1983-12-15 | 1987-10-15 | Maag Zahnraeder & Maschinen Ag | Zahnmesstaster. |
| JPS62111909A (ja) * | 1985-11-09 | 1987-05-22 | Shiseido Co Ltd | 美爪料 |
| JP2014163692A (ja) * | 2013-02-21 | 2014-09-08 | Seiko Instruments Inc | 磁気センサ装置 |
| JP2014163691A (ja) * | 2013-02-21 | 2014-09-08 | Seiko Instruments Inc | 磁気センサ装置 |
-
1980
- 1980-07-25 JP JP10193080A patent/JPS5727082A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5727082A (en) | 1982-02-13 |
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