JP2001091300A - 非接触磁気式計測装置 - Google Patents
非接触磁気式計測装置Info
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- JP2001091300A JP2001091300A JP26778199A JP26778199A JP2001091300A JP 2001091300 A JP2001091300 A JP 2001091300A JP 26778199 A JP26778199 A JP 26778199A JP 26778199 A JP26778199 A JP 26778199A JP 2001091300 A JP2001091300 A JP 2001091300A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 広い温度範囲に亘り温度補償可能なポテンシ
ョメータ等の非接触磁気式計測装置を提供すること。 【解決手段】 このロータリー型非接触磁気式ポテンシ
ョメータ10は、計測対象（図示せず）における回転軸の
角度変位が伝達される回転棒11と、回転棒に装着された
永久磁石12と、永久磁石近傍の磁界強度が異なる位置に
配置されかつ同一特性を示す第一、第二磁気抵抗素子13
B、13Cと、これ等素子の近傍に配置されかつ第一、第二
磁気抵抗素子と同一特性を示す磁気シールドされた第三
磁気抵抗素子13Aとで主要部が構成され、第三磁気抵抗
素子の出力と第一磁気抵抗素子の出力の差および第三磁
気抵抗素子の出力と第二磁気抵抗素子の出力の差同士に
おける商を出力信号とすることを特徴とする。
ョメータ等の非接触磁気式計測装置を提供すること。 【解決手段】 このロータリー型非接触磁気式ポテンシ
ョメータ10は、計測対象（図示せず）における回転軸の
角度変位が伝達される回転棒11と、回転棒に装着された
永久磁石12と、永久磁石近傍の磁界強度が異なる位置に
配置されかつ同一特性を示す第一、第二磁気抵抗素子13
B、13Cと、これ等素子の近傍に配置されかつ第一、第二
磁気抵抗素子と同一特性を示す磁気シールドされた第三
磁気抵抗素子13Aとで主要部が構成され、第三磁気抵抗
素子の出力と第一磁気抵抗素子の出力の差および第三磁
気抵抗素子の出力と第二磁気抵抗素子の出力の差同士に
おける商を出力信号とすることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気抵抗素子が組
込まれた非接触磁気式ポテンショメータ、エンコーダ等
の非接触磁気式計測装置に係り、特に、広い温度範囲に
亘り温度補償可能な非接触磁気式計測装置に関するもの
である。
込まれた非接触磁気式ポテンショメータ、エンコーダ等
の非接触磁気式計測装置に係り、特に、広い温度範囲に
亘り温度補償可能な非接触磁気式計測装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】磁界強度を検出する簡便で安価な方法と
して、従来、ホール素子や磁気抵抗素子を用いた方法が
広く利用されている。すなわち、この方法は、上記ホー
ル素子が磁界の強さに応じて電圧を発生させる機能、お
よび、磁気抵抗素子が磁界の強さに応じてその電気抵抗
を変化させる機能を用いたものである。
して、従来、ホール素子や磁気抵抗素子を用いた方法が
広く利用されている。すなわち、この方法は、上記ホー
ル素子が磁界の強さに応じて電圧を発生させる機能、お
よび、磁気抵抗素子が磁界の強さに応じてその電気抵抗
を変化させる機能を用いたものである。
【０００３】そして、ホール素子や磁気抵抗素子等の上
記機能を利用し、永久磁石等の磁石体と組合わせること
で、回転角、距離等の変化量、あるいは、回転速度、移
動速度等の変化速度を非接触で計測する非接触磁気式ポ
テンショメータやエンコーダ等の非接触磁気式計測装置
を構成させることができる。
記機能を利用し、永久磁石等の磁石体と組合わせること
で、回転角、距離等の変化量、あるいは、回転速度、移
動速度等の変化速度を非接触で計測する非接触磁気式ポ
テンショメータやエンコーダ等の非接触磁気式計測装置
を構成させることができる。
【０００４】図７〜図１０はこれ等非接触磁気式計測装
置の概略構成を示すものである。
置の概略構成を示すものである。
【０００５】すなわち、ロータリー型非接触磁気式ポテ
ンショメータは、図７に示すように、ハンドル、アクセ
ル（図示せず）等計測対象における回転軸の角度変位が
伝達される回転棒１と、この回転棒１に装着され一方の
半円部がＮ極、他方の半円部がＳ極である円盤形状の永
久磁石２と、この永久磁石２の近傍に配置されたホール
素子、磁気抵抗素子等の磁界検出素子３とでその主要部
が構成されている。
ンショメータは、図７に示すように、ハンドル、アクセ
ル（図示せず）等計測対象における回転軸の角度変位が
伝達される回転棒１と、この回転棒１に装着され一方の
半円部がＮ極、他方の半円部がＳ極である円盤形状の永
久磁石２と、この永久磁石２の近傍に配置されたホール
素子、磁気抵抗素子等の磁界検出素子３とでその主要部
が構成されている。
【０００６】そして、計測対象における回転軸の角度変
位が伝達される回転棒１の回転に伴い上記磁界検出素子
３と永久磁石２との位置関係が変化し、かつ、この位置
関係の変化に起因して磁界検出素子３により検出される
磁界強度も変化するため、上記磁界検出素子３からの出
力信号（例えば磁界検出素子がホール素子で構成される
場合にはホール電圧等、また、磁界検出素子が磁気抵抗
素子で構成される場合には抵抗の変化に伴う出力電流若
しくは電圧等）に基づきハンドル、アクセル等計測対象
の変化量（回転角）、変化速度（回転速度）の計測が可
能となる。
位が伝達される回転棒１の回転に伴い上記磁界検出素子
３と永久磁石２との位置関係が変化し、かつ、この位置
関係の変化に起因して磁界検出素子３により検出される
磁界強度も変化するため、上記磁界検出素子３からの出
力信号（例えば磁界検出素子がホール素子で構成される
場合にはホール電圧等、また、磁界検出素子が磁気抵抗
素子で構成される場合には抵抗の変化に伴う出力電流若
しくは電圧等）に基づきハンドル、アクセル等計測対象
の変化量（回転角）、変化速度（回転速度）の計測が可
能となる。
【０００７】尚、円盤形状の永久磁石２に代えて、図８
に示すようにその厚み寸法が回転方向に亘り連続的に変
化する永久磁石４が組込まれたロータリー型非接触磁気
式ポテンショメータも知られている。
に示すようにその厚み寸法が回転方向に亘り連続的に変
化する永久磁石４が組込まれたロータリー型非接触磁気
式ポテンショメータも知られている。
【０００８】また、直線型非接触磁気式ポテンショメー
タは、一点鎖線で示す方向へ直線変位する計測対象（図
示せず）に取付けられたホール素子、磁気抵抗素子等の
磁界検出素子５と、計測対象の変位方向に亘り配置され
かつその厚み寸法が連続的に変化する帯状の永久磁石６
とでその主要部が構成されている（図９参照）。
タは、一点鎖線で示す方向へ直線変位する計測対象（図
示せず）に取付けられたホール素子、磁気抵抗素子等の
磁界検出素子５と、計測対象の変位方向に亘り配置され
かつその厚み寸法が連続的に変化する帯状の永久磁石６
とでその主要部が構成されている（図９参照）。
【０００９】そして、この直線型非接触磁気式ポテンシ
ョメータにおいても、計測対象の変位に伴い上記磁界検
出素子５と永久磁石６との間の距離（ｄ１、ｄ２）が変
化し、かつ、この変化に起因して磁界検出素子５により
検出される磁界強度も変化するため、上記磁界検出磁素
子５からの出力信号（ホール電圧等の出力電圧）に基づ
き計測対象の変化量（距離）、変化速度（移動速度）の
計測が可能となる。
ョメータにおいても、計測対象の変位に伴い上記磁界検
出素子５と永久磁石６との間の距離（ｄ１、ｄ２）が変
化し、かつ、この変化に起因して磁界検出素子５により
検出される磁界強度も変化するため、上記磁界検出磁素
子５からの出力信号（ホール電圧等の出力電圧）に基づ
き計測対象の変化量（距離）、変化速度（移動速度）の
計測が可能となる。
【００１０】尚、帯状の永久磁石６に代えて、図１０に
示すようにその厚み寸法は一定で幅寸法が長さ方向に亘
り連続的に変化する永久磁石７を組込んだ直線型非接触
磁気式ポテンショメータも知られている。
示すようにその厚み寸法は一定で幅寸法が長さ方向に亘
り連続的に変化する永久磁石７を組込んだ直線型非接触
磁気式ポテンショメータも知られている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ところで、これ等非接
触磁気式ポテンショメータ、エンコーダ等の非接触磁気
式計測装置は、接触型の計測装置と比較して、非接触で
あるために動作寿命が長く、回転トルクあるいはフリク
ションも小さく、高速応答性に優れ、摺動アークの発生
がなく防爆性がある等の長所を有しているが、その反
面、以下のような欠点も有していた。
触磁気式ポテンショメータ、エンコーダ等の非接触磁気
式計測装置は、接触型の計測装置と比較して、非接触で
あるために動作寿命が長く、回転トルクあるいはフリク
ションも小さく、高速応答性に優れ、摺動アークの発生
がなく防爆性がある等の長所を有しているが、その反
面、以下のような欠点も有していた。
【００１２】すなわち、上記ホール素子や磁気抵抗素子
等の磁界検出素子は大きな温度依存性を有し、これに起
因してこの磁界検出素子が組込まれた非接触磁気式ポテ
ンショメータ、エンコーダ等の非接触磁気式計測装置も
温度依存性を有するため、計測精度、すなわち計測対象
の角度、距離に対する電気信号出力の直線性が劣る問題
点を有していた。
等の磁界検出素子は大きな温度依存性を有し、これに起
因してこの磁界検出素子が組込まれた非接触磁気式ポテ
ンショメータ、エンコーダ等の非接触磁気式計測装置も
温度依存性を有するため、計測精度、すなわち計測対象
の角度、距離に対する電気信号出力の直線性が劣る問題
点を有していた。
【００１３】尚、非接触磁気式計測装置の温度特性を補
正する方法として、従来、サーミスターを用いる方法、
永久磁石の温度係数をホール素子の温度係数で打ち消す
方法等が提案されかつ実用化されているが、これ等の方
法では広い温度範囲に亘り温度補償をすることは困難
で、例えば、ハンドル、アクセル等が設置される自動車
内の想定される温度範囲（例えばマイナス４０℃からプ
ラス１２５℃）に亘り、温度依存性を含めた直線性の誤
差を±１％以内にすることは困難であった。
正する方法として、従来、サーミスターを用いる方法、
永久磁石の温度係数をホール素子の温度係数で打ち消す
方法等が提案されかつ実用化されているが、これ等の方
法では広い温度範囲に亘り温度補償をすることは困難
で、例えば、ハンドル、アクセル等が設置される自動車
内の想定される温度範囲（例えばマイナス４０℃からプ
ラス１２５℃）に亘り、温度依存性を含めた直線性の誤
差を±１％以内にすることは困難であった。
【００１４】特に、磁界検出素子として磁気抵抗素子が
適用された場合には、磁気抵抗効果の温度係数とは別
に、磁気抵抗素子自体の電気抵抗の温度依存性が加わる
ため温度補償が極めて困難であった。
適用された場合には、磁気抵抗効果の温度係数とは別
に、磁気抵抗素子自体の電気抵抗の温度依存性が加わる
ため温度補償が極めて困難であった。
【００１５】本発明はこの様な問題点に着目してなされ
たもので、その課題とするところは、磁界検出素子とし
て磁気抵抗素子を用いた広い温度範囲に亘り温度補償可
能な非接触磁気式計測装置を提供することにある。
たもので、その課題とするところは、磁界検出素子とし
て磁気抵抗素子を用いた広い温度範囲に亘り温度補償可
能な非接触磁気式計測装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】すなわち、請求項１に係
る発明は、互いに相対変位する磁石体と磁気抵抗素子を
備え、かつ、その一方が計測対象に取付けられると共
に、磁気抵抗素子により検出された磁石体の磁界強度に
基づく出力信号により上記計測対象の変化量若しくは変
化速度を計測する非接触磁気式計測装置を前提とし、互
いの位置関係が固定された同一特性を示す第一および第
二磁気抵抗素子を上記磁石体の磁界強度が異なる位置に
設け、かつ、第一および第二磁気抵抗素子の近傍にこれ
等磁気抵抗素子と同一の特性を示す磁気シールドされた
第三磁気抵抗素子を配置すると共に、基準となる第三磁
気抵抗素子の出力と第一磁気抵抗素子の出力の差および
基準となる第三磁気抵抗素子の出力と第二磁気抵抗素子
の出力の差同士における商を上記出力信号とすることを
特徴とするものである。
る発明は、互いに相対変位する磁石体と磁気抵抗素子を
備え、かつ、その一方が計測対象に取付けられると共
に、磁気抵抗素子により検出された磁石体の磁界強度に
基づく出力信号により上記計測対象の変化量若しくは変
化速度を計測する非接触磁気式計測装置を前提とし、互
いの位置関係が固定された同一特性を示す第一および第
二磁気抵抗素子を上記磁石体の磁界強度が異なる位置に
設け、かつ、第一および第二磁気抵抗素子の近傍にこれ
等磁気抵抗素子と同一の特性を示す磁気シールドされた
第三磁気抵抗素子を配置すると共に、基準となる第三磁
気抵抗素子の出力と第一磁気抵抗素子の出力の差および
基準となる第三磁気抵抗素子の出力と第二磁気抵抗素子
の出力の差同士における商を上記出力信号とすることを
特徴とするものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
て図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】図１は本発明に係るロータリー型非接触磁
気式ポテンショメータ１０の概略構成を示す説明図であ
る。
気式ポテンショメータ１０の概略構成を示す説明図であ
る。
【００１９】すなわち、このロータリー型非接触磁気式
ポテンショメータ１０は、計測対象（図示せず）におけ
る回転軸の角度変位が伝達される回転棒１１と、この回
転棒１１に装着されその厚み寸法が回転方向に亘り連続
的に変化する永久磁石１２と、この永久磁石１２近傍の
磁界強度が異なる位置にそれぞれ設けられかつ同一の特
性［例えば、温度特性、基準温度や外部磁界作用時の抵
抗値、磁気抵抗変化率等の特性が同一、具体的には以下
数式中のＲ0、ｆ（Ｔ）、ｇ（Ｔ）、ｋ等が同一のこと
を意味する］を示す第一および第二磁気抵抗素子１３
Ｂ、１３Ｃと、第一および第二磁気抵抗素子１３Ｂ、１
３Ｃの近傍に配置されかつ第一および第二磁気抵抗素子
１３Ｂ、１３Ｃと同一の特性（同上）を示す磁気シール
ドされた第三磁気抵抗素子１３Ａとでその主要部が構成
されている。
ポテンショメータ１０は、計測対象（図示せず）におけ
る回転軸の角度変位が伝達される回転棒１１と、この回
転棒１１に装着されその厚み寸法が回転方向に亘り連続
的に変化する永久磁石１２と、この永久磁石１２近傍の
磁界強度が異なる位置にそれぞれ設けられかつ同一の特
性［例えば、温度特性、基準温度や外部磁界作用時の抵
抗値、磁気抵抗変化率等の特性が同一、具体的には以下
数式中のＲ0、ｆ（Ｔ）、ｇ（Ｔ）、ｋ等が同一のこと
を意味する］を示す第一および第二磁気抵抗素子１３
Ｂ、１３Ｃと、第一および第二磁気抵抗素子１３Ｂ、１
３Ｃの近傍に配置されかつ第一および第二磁気抵抗素子
１３Ｂ、１３Ｃと同一の特性（同上）を示す磁気シール
ドされた第三磁気抵抗素子１３Ａとでその主要部が構成
されている。
【００２０】そして、このロータリー型非接触磁気式ポ
テンショメータ１０が、広い温度範囲に亘り温度補償を
可能とする原理について以下説明する。
テンショメータ１０が、広い温度範囲に亘り温度補償を
可能とする原理について以下説明する。
【００２１】まず、磁気抵抗素子の動作時の電気抵抗を
Ｒ、基準温度での電気抵抗をＲ0、基準温度での磁気抵
抗変化率（磁界ゼロとある磁界での磁気抵抗素子におけ
る電気抵抗値の変化を磁界で割った値）をｋ、磁界強度
をＨexとすると、温度依存性を有する磁気抵抗素子の電
気抵抗Ｒは、温度Ｔの関数［ｆ（Ｔ）は磁気抵抗素子に
おける電気抵抗の温度変化を表す関数式、ｇ（Ｔ）は磁
気抵抗素子における磁気抵抗変化率の温度変化を表す関
数式を示す］として以下の数式（１）にて示すことがで
きる。
Ｒ、基準温度での電気抵抗をＲ0、基準温度での磁気抵
抗変化率（磁界ゼロとある磁界での磁気抵抗素子におけ
る電気抵抗値の変化を磁界で割った値）をｋ、磁界強度
をＨexとすると、温度依存性を有する磁気抵抗素子の電
気抵抗Ｒは、温度Ｔの関数［ｆ（Ｔ）は磁気抵抗素子に
おける電気抵抗の温度変化を表す関数式、ｇ（Ｔ）は磁
気抵抗素子における磁気抵抗変化率の温度変化を表す関
数式を示す］として以下の数式（１）にて示すことがで
きる。
【００２２】すなわち、 Ｒ ＝ Ｒ0・ｆ（Ｔ）・［１＋ｋ・ｇ（Ｔ）・Ｈex］ ＝ Ｒ0・ｆ（Ｔ）＋Ｒ0・ｋ・ｆ（Ｔ）・ｇ（Ｔ）・Ｈex （１） そして、この数式（１）から、単純に磁気抵抗素子１つ
を使用して磁界を検出する場合、磁界に比例するはずの
磁気抵抗が、温度によっても複雑に変化してしまうこと
が理解できる。
を使用して磁界を検出する場合、磁界に比例するはずの
磁気抵抗が、温度によっても複雑に変化してしまうこと
が理解できる。
【００２３】そこで、３個の磁気抵抗素子１３Ａ、１３
Ｂ、１３Ｃを用い（但し、磁気抵抗素子１３Ａは磁気シ
ールドされている）、それぞれＨex-A、Ｈex-B、Ｈex-C
の磁界（数式中の添え字Ａ、Ｂ、Ｃは磁気抵抗素子１３
Ａ、１３Ｂ、１３Ｃにそれぞれ対応する。但し、磁気シ
ールドされた磁気抵抗素子１３ＡのＨex-A＝０）に対応
する各磁気抵抗素子１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃにおける抵
抗値の差をとると、以下の数式（２）（３）にて示すこ
とができる。
Ｂ、１３Ｃを用い（但し、磁気抵抗素子１３Ａは磁気シ
ールドされている）、それぞれＨex-A、Ｈex-B、Ｈex-C
の磁界（数式中の添え字Ａ、Ｂ、Ｃは磁気抵抗素子１３
Ａ、１３Ｂ、１３Ｃにそれぞれ対応する。但し、磁気シ
ールドされた磁気抵抗素子１３ＡのＨex-A＝０）に対応
する各磁気抵抗素子１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃにおける抵
抗値の差をとると、以下の数式（２）（３）にて示すこ
とができる。
【００２４】 ＲB−ＲA ＝ Ｒ0・ｋ・ｆ（Ｔ）・ｇ（Ｔ）・Ｈex-B （２） ＲC−ＲA ＝ Ｒ0・ｋ・ｆ（Ｔ）・ｇ（Ｔ）・Ｈex-C （３） さらに、上記抵抗値の差、すなわち（ＲB−ＲA）を（Ｒ
C−ＲA）で割り算すると、以下の数式（４）が導かれ、
その値（ＲB−ＲA）／（ＲC−ＲA）は温度に依存しなく
なる。
C−ＲA）で割り算すると、以下の数式（４）が導かれ、
その値（ＲB−ＲA）／（ＲC−ＲA）は温度に依存しなく
なる。
【００２５】 （ＲB−ＲA）／（ＲC−ＲA） ＝ Ｈex-B／Ｈex-C （４） すなわち、この数式（４）から、回転角、あるいは距離
に応じて第一および第二磁気抵抗素子１３Ｂ、１３Ｃが
検出する磁界についてその強度比が変化するようにポテ
ンショメータ、あるいはエンコーダを構成することで、
温度に対して変化せず常に安定した出力信号が得られる
ことを確認できる。
に応じて第一および第二磁気抵抗素子１３Ｂ、１３Ｃが
検出する磁界についてその強度比が変化するようにポテ
ンショメータ、あるいはエンコーダを構成することで、
温度に対して変化せず常に安定した出力信号が得られる
ことを確認できる。
【００２６】但し、磁石体が上述したような永久磁石１
２で構成される場合、やはり永久磁石の温度変化によ
り、磁石体の磁界強度も数式（５）に示すように温度の
関数となる。ここで数式（５）中のＨiniは基準となる
温度での磁界強度とする。
２で構成される場合、やはり永久磁石の温度変化によ
り、磁石体の磁界強度も数式（５）に示すように温度の
関数となる。ここで数式（５）中のＨiniは基準となる
温度での磁界強度とする。
【００２７】 Ｈex ＝ ｈ（Ｔ）・Ｈini （５） この数式（５）を数式（４）に代入すると以下の数式
（６）が導かれる。
（６）が導かれる。
【００２８】 （ＲB−ＲA）／（ＲC−ＲA） ＝ ｈ-B（Ｔ）・Ｈini-B／ｈ-C（Ｔ）・Ｈini-C （６） ここで、永久磁石材料の温度変化率は材質に固有のもの
であるので、単一の永久磁石により磁石体（図１の１２
参照）を構成しかつこの磁石体と第一および第二磁気抵
抗素子１３Ｂ、１３Ｃ間の位置関係が異なる（例えば磁
石体からの距離あるいは磁石体から受ける磁界強度が異
なる）ようにするか（請求項２）、同一材質の永久磁石
を複数組合わせて磁石体（図２の１２’参照）を構成し
かつ磁石体と第一および第二磁気抵抗素子１３Ｂ、１３
Ｃ間の位置関係が異なるようにして（請求項３）、第一
および第二磁気抵抗素子１３Ｂ、１３Ｃが検出する磁界
強度に変化を持たせる構成を採れば、 ｈ-B（Ｔ） ＝ ｈ-C（Ｔ） （７） となり、やはり、 （ＲB−ＲA）／（ＲC−ＲA） ＝ Ｈini-B／Ｈini-C （８） のように温度に依存しない結果が得られる。
であるので、単一の永久磁石により磁石体（図１の１２
参照）を構成しかつこの磁石体と第一および第二磁気抵
抗素子１３Ｂ、１３Ｃ間の位置関係が異なる（例えば磁
石体からの距離あるいは磁石体から受ける磁界強度が異
なる）ようにするか（請求項２）、同一材質の永久磁石
を複数組合わせて磁石体（図２の１２’参照）を構成し
かつ磁石体と第一および第二磁気抵抗素子１３Ｂ、１３
Ｃ間の位置関係が異なるようにして（請求項３）、第一
および第二磁気抵抗素子１３Ｂ、１３Ｃが検出する磁界
強度に変化を持たせる構成を採れば、 ｈ-B（Ｔ） ＝ ｈ-C（Ｔ） （７） となり、やはり、 （ＲB−ＲA）／（ＲC−ＲA） ＝ Ｈini-B／Ｈini-C （８） のように温度に依存しない結果が得られる。
【００２９】従って、互いの位置関係が固定された同一
特性を示す第一および第二磁気抵抗素子１３Ｂ、１３Ｃ
を上記磁石体（永久磁石１２）の磁界強度が異なる位置
に設け、かつ、第一および第二磁気抵抗素子１３Ｂ、１
３Ｃの近傍にこれ等磁気抵抗素子と同一の特性を示す磁
気シールドされた第三磁気抵抗素子１３Ａを配置すると
共に、基準となる第三磁気抵抗素子１３Ａの出力と第一
磁気抵抗素子１３Ｂの出力の差および基準となる第三磁
気抵抗素子１３Ａの出力と第二磁気抵抗素子１３Ｃの出
力の差同士における商を上記出力信号とすることによ
り、計測対象の変化量若しくは変化速度について広い温
度範囲に亘り高い精度で計測することが可能となる。
特性を示す第一および第二磁気抵抗素子１３Ｂ、１３Ｃ
を上記磁石体（永久磁石１２）の磁界強度が異なる位置
に設け、かつ、第一および第二磁気抵抗素子１３Ｂ、１
３Ｃの近傍にこれ等磁気抵抗素子と同一の特性を示す磁
気シールドされた第三磁気抵抗素子１３Ａを配置すると
共に、基準となる第三磁気抵抗素子１３Ａの出力と第一
磁気抵抗素子１３Ｂの出力の差および基準となる第三磁
気抵抗素子１３Ａの出力と第二磁気抵抗素子１３Ｃの出
力の差同士における商を上記出力信号とすることによ
り、計測対象の変化量若しくは変化速度について広い温
度範囲に亘り高い精度で計測することが可能となる。
【００３０】
【実施例】以下、本発明の原理と効果について確認する
確認試験と実施例について具体的に説明する。
確認試験と実施例について具体的に説明する。
【００３１】［確認試験］図３に示すように第一磁気抵
抗素子１３Ｂと第二磁気抵抗素子１３Ｃ並びにシールド
部材２３により磁気シールドされた第三磁気抵抗素子１
３Ａを用いると共に図４に示す磁界強度センサの回路を
構成して磁界測定を行なった。
抗素子１３Ｂと第二磁気抵抗素子１３Ｃ並びにシールド
部材２３により磁気シールドされた第三磁気抵抗素子１
３Ａを用いると共に図４に示す磁界強度センサの回路を
構成して磁界測定を行なった。
【００３２】すなわち、第一磁気抵抗素子１３Ｂには永
久磁石（ＳｍＣｏ5系樹脂ボンド磁石 住友金属鉱山社
製 WellmaxＰ９）２１により１６０ Ｏｅの磁界を与
え、また、第二磁気抵抗素子１３Ｃには永久磁石（Well
maxＰ９）２２により３５０Ｏｅの磁界を与え、−４０
℃、２５℃、１２５℃条件下において磁界測定を行なっ
た。
久磁石（ＳｍＣｏ5系樹脂ボンド磁石 住友金属鉱山社
製 WellmaxＰ９）２１により１６０ Ｏｅの磁界を与
え、また、第二磁気抵抗素子１３Ｃには永久磁石（Well
maxＰ９）２２により３５０Ｏｅの磁界を与え、−４０
℃、２５℃、１２５℃条件下において磁界測定を行なっ
た。
【００３３】尚、図４中、２５は定電流回路、２６は第
一減算回路、２７は第二減算回路、２８は除算回路、２
９は電圧測定端子（電圧計）を示している。
一減算回路、２７は第二減算回路、２８は除算回路、２
９は電圧測定端子（電圧計）を示している。
【００３４】そして、図４に示すような回路構成を採る
ことにより、実質的に、第一磁気抵抗素子１３Ｂと第三
磁気抵抗素子１３Ａの出力の差（ＲB−ＲA）、および、
第二磁気抵抗素子１３Ｃと第三磁気抵抗素子１３Ａの出
力の差（ＲC−ＲA）同士における商［（ＲB−ＲA）／
（ＲC−ＲA）］を出力電圧（Ｖ）として取り出せること
となる。但し、実質的に、上記商［（ＲB−ＲA）／（Ｒ
C−ＲA）］を取り出せる構成であれば、図４に示す以外
の回路構成を採ることも可能である。
ことにより、実質的に、第一磁気抵抗素子１３Ｂと第三
磁気抵抗素子１３Ａの出力の差（ＲB−ＲA）、および、
第二磁気抵抗素子１３Ｃと第三磁気抵抗素子１３Ａの出
力の差（ＲC−ＲA）同士における商［（ＲB−ＲA）／
（ＲC−ＲA）］を出力電圧（Ｖ）として取り出せること
となる。但し、実質的に、上記商［（ＲB−ＲA）／（Ｒ
C−ＲA）］を取り出せる構成であれば、図４に示す以外
の回路構成を採ることも可能である。
【００３５】そして、この測定結果を以下の表１に示
す。尚、表１中のカッコ内は、２５℃を基準とした場合
の誤差を％で表示した数値である。
す。尚、表１中のカッコ内は、２５℃を基準とした場合
の誤差を％で表示した数値である。
【００３６】
【表１】 ２５℃を基準とした場合における出力電圧（Ｖ）の温度
による影響は、表１から明らかなように±１％以内に収
まる良好な温度特性を示している。
による影響は、表１から明らかなように±１％以内に収
まる良好な温度特性を示している。
【００３７】［実施例］この実施例は、確認試験で適用
した３つの磁気抵抗素子１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃを用い
て、図１に示したロータリー型非接触磁気式ポテンショ
メータ１０を構成している。
した３つの磁気抵抗素子１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃを用い
て、図１に示したロータリー型非接触磁気式ポテンショ
メータ１０を構成している。
【００３８】すなわち、この実施例に係るロータリー型
非接触磁気式ポテンショメータ１０は、図１に示すよう
に計測対象（図示せず）における回転軸の角度変位が伝
達される回転棒１１と、この回転棒１１に装着されその
厚み寸法が回転方向に亘り連続的に変化する永久磁石１
２と、この永久磁石１２近傍の磁界強度が異なる位置に
それぞれ設けられかつ同一の特性を示す第一および第二
磁気抵抗素子１３Ｂ、１３Ｃと、第一および第二磁気抵
抗素子１３Ｂ、１３Ｃの近傍に配置されかつ第一および
第二磁気抵抗素子１３Ｂ、１３Ｃと同一の特性を示す磁
気シールドされた第三磁気抵抗素子１３Ａとでその主要
部が構成され、かつ、図４に示すように第一磁気抵抗素
子１３Ｂと第三磁気抵抗素子１３Ａの出力が第二減算回
路２７を介して除算回路２８に入力されると共に、第二
磁気抵抗素子１３Ｃと第三磁気抵抗素子１３Ａの出力が
第一減算回路２６を介して除算回路２８に入力され、そ
の商［（ＲB−ＲA）／（ＲC−ＲA）］が電圧測定端子
（電圧計）２９により計測されるようになっている。
非接触磁気式ポテンショメータ１０は、図１に示すよう
に計測対象（図示せず）における回転軸の角度変位が伝
達される回転棒１１と、この回転棒１１に装着されその
厚み寸法が回転方向に亘り連続的に変化する永久磁石１
２と、この永久磁石１２近傍の磁界強度が異なる位置に
それぞれ設けられかつ同一の特性を示す第一および第二
磁気抵抗素子１３Ｂ、１３Ｃと、第一および第二磁気抵
抗素子１３Ｂ、１３Ｃの近傍に配置されかつ第一および
第二磁気抵抗素子１３Ｂ、１３Ｃと同一の特性を示す磁
気シールドされた第三磁気抵抗素子１３Ａとでその主要
部が構成され、かつ、図４に示すように第一磁気抵抗素
子１３Ｂと第三磁気抵抗素子１３Ａの出力が第二減算回
路２７を介して除算回路２８に入力されると共に、第二
磁気抵抗素子１３Ｃと第三磁気抵抗素子１３Ａの出力が
第一減算回路２６を介して除算回路２８に入力され、そ
の商［（ＲB−ＲA）／（ＲC−ＲA）］が電圧測定端子
（電圧計）２９により計測されるようになっている。
【００３９】尚、上記永久磁石１２は、確認試験で適用
したのと同様の磁石材料を射出成形により加工して得て
いる。
したのと同様の磁石材料を射出成形により加工して得て
いる。
【００４０】表２は、このロータリー型非接触磁気式ポ
テンショメータ１０においてその角度変位（θ）が−９
０°、−４５°、０°、＋４５°、＋９０°のときの第
一磁気抵抗素子１３Ｂと第三磁気抵抗素子１３Ａの出力
の差（ＲB−ＲA）および第二磁気抵抗素子１３Ｃと第三
磁気抵抗素子１３Ａの出力の差（ＲC−ＲA）同士におけ
る商［（ＲB−ＲA）／（ＲC−ＲA）］の出力信号につい
て、−４０℃、＋２５℃、および、＋１２５℃条件下の
場合に分けてそれぞれ表示したものである。
テンショメータ１０においてその角度変位（θ）が−９
０°、−４５°、０°、＋４５°、＋９０°のときの第
一磁気抵抗素子１３Ｂと第三磁気抵抗素子１３Ａの出力
の差（ＲB−ＲA）および第二磁気抵抗素子１３Ｃと第三
磁気抵抗素子１３Ａの出力の差（ＲC−ＲA）同士におけ
る商［（ＲB−ＲA）／（ＲC−ＲA）］の出力信号につい
て、−４０℃、＋２５℃、および、＋１２５℃条件下の
場合に分けてそれぞれ表示したものである。
【００４１】
【表２】 そして、２５℃における角度変位（θ）に対する出力信
号［（ＲB−ＲA）／（ＲC−ＲA）］を基準として−４０
℃および＋１２５℃の誤差を測定すると、各温度での誤
差の最大値は、表２から、−４０℃で＋０．９１％、＋
１２５℃で−０．９１％であり、その誤差は極めて僅か
であった。
号［（ＲB−ＲA）／（ＲC−ＲA）］を基準として−４０
℃および＋１２５℃の誤差を測定すると、各温度での誤
差の最大値は、表２から、−４０℃で＋０．９１％、＋
１２５℃で−０．９１％であり、その誤差は極めて僅か
であった。
【００４２】また、図５と図６は、３つの磁気抵抗素子
１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃを組込んで構成された直線型非
接触磁気式ポテンショメータ３０、３１を示している。
尚、図５、図６中、６、７は従来例と同様な永久磁石を
示している。
１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃを組込んで構成された直線型非
接触磁気式ポテンショメータ３０、３１を示している。
尚、図５、図６中、６、７は従来例と同様な永久磁石を
示している。
【００４３】そして、これ等直線型非接触磁気式ポテン
ショメータ３０、３１においても、図４に示した回路構
成を採ることにより計測対象の変化量若しくは変化速度
について広い温度範囲に亘り高い精度で計測することが
可能となる。
ショメータ３０、３１においても、図４に示した回路構
成を採ることにより計測対象の変化量若しくは変化速度
について広い温度範囲に亘り高い精度で計測することが
可能となる。
【００４４】尚、図４の回路において、第一磁気抵抗素
子１３Ｂと第三磁気抵抗素子１３Ａの出力の差（ＲB−
ＲA）および第二磁気抵抗素子１３Ｃと第三磁気抵抗素
子１３Ａの出力の差（ＲC−ＲA）同士における商［（Ｒ
B−ＲA）／（ＲC−ＲA）］を求める部材として第一、第
二減算回路２６、２７と除算回路２８が適用されている
がこれ等回路に代えてマイコンを適用してもよい。
子１３Ｂと第三磁気抵抗素子１３Ａの出力の差（ＲB−
ＲA）および第二磁気抵抗素子１３Ｃと第三磁気抵抗素
子１３Ａの出力の差（ＲC−ＲA）同士における商［（Ｒ
B−ＲA）／（ＲC−ＲA）］を求める部材として第一、第
二減算回路２６、２７と除算回路２８が適用されている
がこれ等回路に代えてマイコンを適用してもよい。
【００４５】［比較例］図８に示した従来例に係るロー
タリー型非接触磁気式ポテンショメータを作製した。
尚、磁気抵抗素子３と永久磁石４は実施例で適用したも
のと同一のものを用いている。
タリー型非接触磁気式ポテンショメータを作製した。
尚、磁気抵抗素子３と永久磁石４は実施例で適用したも
のと同一のものを用いている。
【００４６】そして、実施例と同様な測定を行なった結
果、−４０℃で最大＋３．６％、＋１２５℃で最大＋３
８％となった。
果、−４０℃で最大＋３．６％、＋１２５℃で最大＋３
８％となった。
【００４７】この結果、比較例に係るロータリー型非接
触磁気式ポテンショメータに較べ実施例に係るロータリ
ー型非接触磁気式ポテンショメータの優位性が確認され
た。
触磁気式ポテンショメータに較べ実施例に係るロータリ
ー型非接触磁気式ポテンショメータの優位性が確認され
た。
【００４８】
【発明の効果】請求項１〜３記載の発明に係る非接触磁
気式計測装置によれば、互いの位置関係が固定された同
一特性を示す第一および第二磁気抵抗素子を上記磁石体
の磁界強度が異なる位置に設け、かつ、第一および第二
磁気抵抗素子の近傍にこれ等磁気抵抗素子と同一の特性
を示す磁気シールドされた第三磁気抵抗素子を配置する
と共に、基準となる第三磁気抵抗素子の出力と第一磁気
抵抗素子の出力の差および基準となる第三磁気抵抗素子
の出力と第二磁気抵抗素子の出力の差同士における商を
出力信号としているため、磁気抵抗素子の温度依存性が
解消されて計測対象の変化量若しくは変化速度について
広い温度範囲に亘り高い精度で計測できる効果を有す
る。
気式計測装置によれば、互いの位置関係が固定された同
一特性を示す第一および第二磁気抵抗素子を上記磁石体
の磁界強度が異なる位置に設け、かつ、第一および第二
磁気抵抗素子の近傍にこれ等磁気抵抗素子と同一の特性
を示す磁気シールドされた第三磁気抵抗素子を配置する
と共に、基準となる第三磁気抵抗素子の出力と第一磁気
抵抗素子の出力の差および基準となる第三磁気抵抗素子
の出力と第二磁気抵抗素子の出力の差同士における商を
出力信号としているため、磁気抵抗素子の温度依存性が
解消されて計測対象の変化量若しくは変化速度について
広い温度範囲に亘り高い精度で計測できる効果を有す
る。
【図１】実施例に係るロータリー型非接触磁気式ポテン
ショメータの概略構成を示す説明図。
ショメータの概略構成を示す説明図。
【図２】他の実施例に係るロータリー型非接触磁気式ポ
テンショメータの概略構成を示す説明図。
テンショメータの概略構成を示す説明図。
【図３】本発明の原理と効果を確認する確認試験の説明
図。
図。
【図４】実施例に係るロータリー型非接触磁気式ポテン
ショメータに組込まれた磁界強度センサの回路説明図。
ショメータに組込まれた磁界強度センサの回路説明図。
【図５】他の実施例に係る直線型非接触磁気式ポテンシ
ョメータの概略構成を示す説明図。
ョメータの概略構成を示す説明図。
【図６】他の実施例に係る直線型非接触磁気式ポテンシ
ョメータの概略構成を示す説明図。
ョメータの概略構成を示す説明図。
【図７】従来例に係るロータリー型非接触磁気式ポテン
ショメータの概略構成を示す説明図。
ショメータの概略構成を示す説明図。
【図８】他の従来例に係るロータリー型非接触磁気式ポ
テンショメータの概略構成を示す説明図。
テンショメータの概略構成を示す説明図。
【図９】従来例に係る直線型非接触磁気式ポテンショメ
ータの概略構成を示す説明図。
ータの概略構成を示す説明図。
【図１０】他の従来例に係る直線型非接触磁気式ポテン
ショメータの概略構成を示す説明図。
ショメータの概略構成を示す説明図。
１０ ロータリー型非接触磁気式ポテンショメータ １１ 回転棒 １２ 永久磁石 １３Ａ 第三磁気抵抗素子 １３Ｂ 第一磁気抵抗素子 １３Ｃ 第二磁気抵抗素子 ２３ シールド部材
Claims (3)
- 【請求項１】互いに相対変位する磁石体と磁気抵抗素子
を備え、かつ、その一方が計測対象に取付けられると共
に、磁気抵抗素子により検出された磁石体の磁界強度に
基づく出力信号により上記計測対象の変化量若しくは変
化速度を計測する非接触磁気式計測装置において、 互いの位置関係が固定された同一特性を示す第一および
第二磁気抵抗素子を上記磁石体の磁界強度が異なる位置
に設け、かつ、第一および第二磁気抵抗素子の近傍にこ
れ等磁気抵抗素子と同一の特性を示す磁気シールドされ
た第三磁気抵抗素子を配置すると共に、基準となる第三
磁気抵抗素子の出力と第一磁気抵抗素子の出力の差およ
び基準となる第三磁気抵抗素子の出力と第二磁気抵抗素
子の出力の差同士における商を上記出力信号とすること
を特徴とする非接触磁気式計測装置。 - 【請求項２】単一の永久磁石により上記磁石体が構成さ
れ、かつ、この磁石体と第一および第二磁気抵抗素子間
の位置関係が異なるように第一および第二磁気抵抗素子
を設けたことを特徴とする請求項１記載の非接触磁気式
計測装置。 - 【請求項３】同一材質の永久磁石を複数組合わせて上記
磁石体が構成され、かつ、この磁石体と第一および第二
磁気抵抗素子間の位置関係が異なるように第一および第
二磁気抵抗素子を設けたことを特徴とする請求項１記載
の非接触磁気式計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26778199A JP2001091300A (ja) | 1999-09-21 | 1999-09-21 | 非接触磁気式計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26778199A JP2001091300A (ja) | 1999-09-21 | 1999-09-21 | 非接触磁気式計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001091300A true JP2001091300A (ja) | 2001-04-06 |
Family
ID=17449505
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26778199A Pending JP2001091300A (ja) | 1999-09-21 | 1999-09-21 | 非接触磁気式計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001091300A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003021207A1 (fr) * | 2001-08-28 | 2003-03-13 | Nippon Seiki Co., Ltd | Dispositif de detection du niveau d'un liquide |
| JP2007121256A (ja) * | 2005-09-28 | 2007-05-17 | Sharp Corp | 磁気センサー及びそれを備えたリニアアクチュエータ |
| WO2008053939A1 (fr) * | 2006-10-31 | 2008-05-08 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Dispositif de détection d'angle de rotation |
| WO2008053928A1 (fr) * | 2006-10-31 | 2008-05-08 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Dispositif de détection d'angle de rotation |
| CN103234451A (zh) * | 2013-03-28 | 2013-08-07 | 重庆理工大学 | 一种可实现在线自标定的时栅角位移传感器系统及方法 |
| JP2018109612A (ja) * | 2016-12-02 | 2018-07-12 | ドクトル・ヨハネス・ハイデンハイン・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツングＤｒ． Ｊｏｈａｎｎｅｓ Ｈｅｉｄｅｎｈａｉｎ Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ Ｍｉｔ Ｂｅｓｃｈｒａｎｋｔｅｒ Ｈａｆｔｕｎｇ | 位置測定装置および位置測定装置を作動する方法 |
-
1999
- 1999-09-21 JP JP26778199A patent/JP2001091300A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003021207A1 (fr) * | 2001-08-28 | 2003-03-13 | Nippon Seiki Co., Ltd | Dispositif de detection du niveau d'un liquide |
| JP2007121256A (ja) * | 2005-09-28 | 2007-05-17 | Sharp Corp | 磁気センサー及びそれを備えたリニアアクチュエータ |
| WO2008053939A1 (fr) * | 2006-10-31 | 2008-05-08 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Dispositif de détection d'angle de rotation |
| WO2008053928A1 (fr) * | 2006-10-31 | 2008-05-08 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Dispositif de détection d'angle de rotation |
| CN103234451A (zh) * | 2013-03-28 | 2013-08-07 | 重庆理工大学 | 一种可实现在线自标定的时栅角位移传感器系统及方法 |
| CN103234451B (zh) * | 2013-03-28 | 2015-08-19 | 重庆理工大学 | 一种可实现在线自标定的时栅角位移传感器系统及方法 |
| JP2018109612A (ja) * | 2016-12-02 | 2018-07-12 | ドクトル・ヨハネス・ハイデンハイン・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツングＤｒ． Ｊｏｈａｎｎｅｓ Ｈｅｉｄｅｎｈａｉｎ Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ Ｍｉｔ Ｂｅｓｃｈｒａｎｋｔｅｒ Ｈａｆｔｕｎｇ | 位置測定装置および位置測定装置を作動する方法 |
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|---|---|---|---|
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|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080201 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080212 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080729 |