JP2002054902A - 変位検出装置 - Google Patents
変位検出装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高分解能で、しかも厳しい温度環境において
も高精度で、変位の検出を行うこと。 【解決手段】 ハウジング１内に角変位自在に回転軸３
を設け、この回転軸３に強磁性材料によって実現される
被検出片４を固定する。ハウジングには、変位検出用ホ
ール素子ＨＥ２と、補正用ホール素子ＨＥ１とを固定す
る。変位検出用ホール素子ＨＥ２は、被検出片４の半
径、したがって間隙Ｇ２が角変位量θに対応して変化す
る変位検出用表面５に対向する。補正用ホール素子ＨＥ
１は、間隙Ｇ１が一定に保たれる補正用表面６に対向す
る。補正用ホール素子ＨＥ１の出力電圧と、基準電圧源
からの基準電圧Ｅ１との差ΔＥが零となるように、バイ
アス電圧を変化して設定し、変位検出用ホール素子ＨＥ
２に与える。これによって変位検出用ホール素子ＨＥ２
は、温度変化にかかわらず、被検出片４の角変位量θに
対応した正確な出力電圧を得ることができる。
も高精度で、変位の検出を行うこと。 【解決手段】 ハウジング１内に角変位自在に回転軸３
を設け、この回転軸３に強磁性材料によって実現される
被検出片４を固定する。ハウジングには、変位検出用ホ
ール素子ＨＥ２と、補正用ホール素子ＨＥ１とを固定す
る。変位検出用ホール素子ＨＥ２は、被検出片４の半
径、したがって間隙Ｇ２が角変位量θに対応して変化す
る変位検出用表面５に対向する。補正用ホール素子ＨＥ
１は、間隙Ｇ１が一定に保たれる補正用表面６に対向す
る。補正用ホール素子ＨＥ１の出力電圧と、基準電圧源
からの基準電圧Ｅ１との差ΔＥが零となるように、バイ
アス電圧を変化して設定し、変位検出用ホール素子ＨＥ
２に与える。これによって変位検出用ホール素子ＨＥ２
は、温度変化にかかわらず、被検出片４の角変位量θに
対応した正確な出力電圧を得ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、角変位または直線
変位を検出する変位検出装置に関する。
変位を検出する変位検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】典型的な先行技術は、光学式アブソリュ
ート形エンコーダである。回転軸に円板状コード板が固
定される。円板状のコード板は、合成樹脂材料から成る
円板の表面に、遮光性被膜が形成され、この遮光性被膜
には、半径方向に細長い透光性スリットが形成される。
このコード板のスリットは、角度位置を表すために、半
径方向に複数ビットから成り、コード化される。これら
のスリットを、コード板の厚み方向の一方側に配置され
た発光素子からの光が、透過し、コード板の他方側に配
置された受光素子で、各ビット毎に検出する。これによ
って回転軸の周方向に原点位置に対する座標位置である
角度位置が直接にコード化された信号を、得ることがで
きる。
ート形エンコーダである。回転軸に円板状コード板が固
定される。円板状のコード板は、合成樹脂材料から成る
円板の表面に、遮光性被膜が形成され、この遮光性被膜
には、半径方向に細長い透光性スリットが形成される。
このコード板のスリットは、角度位置を表すために、半
径方向に複数ビットから成り、コード化される。これら
のスリットを、コード板の厚み方向の一方側に配置され
た発光素子からの光が、透過し、コード板の他方側に配
置された受光素子で、各ビット毎に検出する。これによ
って回転軸の周方向に原点位置に対する座標位置である
角度位置が直接にコード化された信号を、得ることがで
きる。
【０００３】この先行技術では、周方向の各角度位置に
対応して、複数ビットでコード化したスリットを形成す
る必要がある。したがって分解能に限界があり、分解能
を向上するには、大きな半径を有するコード板を用いな
ければならず、したがって構成が大形化する。またこの
先行技術では、コード板が前述のように合成樹脂材料か
ら成り、したがって周囲温度の変化に対して検出値が変
化し、精度が低いという問題もある。
対応して、複数ビットでコード化したスリットを形成す
る必要がある。したがって分解能に限界があり、分解能
を向上するには、大きな半径を有するコード板を用いな
ければならず、したがって構成が大形化する。またこの
先行技術では、コード板が前述のように合成樹脂材料か
ら成り、したがって周囲温度の変化に対して検出値が変
化し、精度が低いという問題もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、分解
能を向上し、厳しい温度環境においても高精度で変位を
検出することができるようにした変位検出装置を提供す
ることである。
能を向上し、厳しい温度環境においても高精度で変位を
検出することができるようにした変位検出装置を提供す
ることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、強磁性材料か
ら成る被検出片と、被検出片と相対的に変位可能であ
り、被検出片との相対的な変位によって被検出片との間
の間隙が変化し、印加されるバイアス電圧および磁界の
強さに対応して出力電圧が変化する変位検出用ホール素
子ＨＥ２と、予め定める一定の強さの磁界が与えられ、
印加されるバイアス電圧および磁界の強さに対応して出
力電圧が変化する補正用ホール素子ＨＥ１と、補正用ホ
ール素子ＨＥ１の出力が、予め定める基準電圧Ｅ１にな
るように前記バイアス電圧を変化して、変位検出用ホー
ル素子と補正用ホール素子とに与えるバイアス手段とを
含むことを特徴とする変位検出装置である。
ら成る被検出片と、被検出片と相対的に変位可能であ
り、被検出片との相対的な変位によって被検出片との間
の間隙が変化し、印加されるバイアス電圧および磁界の
強さに対応して出力電圧が変化する変位検出用ホール素
子ＨＥ２と、予め定める一定の強さの磁界が与えられ、
印加されるバイアス電圧および磁界の強さに対応して出
力電圧が変化する補正用ホール素子ＨＥ１と、補正用ホ
ール素子ＨＥ１の出力が、予め定める基準電圧Ｅ１にな
るように前記バイアス電圧を変化して、変位検出用ホー
ル素子と補正用ホール素子とに与えるバイアス手段とを
含むことを特徴とする変位検出装置である。
【０００６】本発明に従えば、永久磁石片と一対のホー
ル素子とは相対的に変位可能であり、これらのホール素
子の電気的特性は近似しており、補正用ホール素子ＨＥ
１の出力電圧が予め定める基準電圧Ｅ１になるようにバ
イアス電圧を変化し、このバイアス電圧を変位検出用ホ
ール素子ＨＥ２に与えることによって、変位検出用ホー
ル素子ＨＥ２は、厳しい温度環境においても、その温度
の変化に悪影響されることなく、被検出片と変位検出用
ホール素子ＨＥ２との間の間隙に対応した出力電圧を導
出することができる。こうして被検出片と変位検出用ホ
ール素子ＨＥ２との相対的な変位を、高い分解能で検出
することができる。被検出片は強磁性材料から成り、磁
化されて永久磁石片によっても実現されてもよく、また
磁化されていない構成であってもよい。
ル素子とは相対的に変位可能であり、これらのホール素
子の電気的特性は近似しており、補正用ホール素子ＨＥ
１の出力電圧が予め定める基準電圧Ｅ１になるようにバ
イアス電圧を変化し、このバイアス電圧を変位検出用ホ
ール素子ＨＥ２に与えることによって、変位検出用ホー
ル素子ＨＥ２は、厳しい温度環境においても、その温度
の変化に悪影響されることなく、被検出片と変位検出用
ホール素子ＨＥ２との間の間隙に対応した出力電圧を導
出することができる。こうして被検出片と変位検出用ホ
ール素子ＨＥ２との相対的な変位を、高い分解能で検出
することができる。被検出片は強磁性材料から成り、磁
化されて永久磁石片によっても実現されてもよく、また
磁化されていない構成であってもよい。
【０００７】また本発明は、バイアス手段は、基準電圧
Ｅ１を発生する基準電圧源と、補正用ホール素子の出力
と基準電圧源からの基準電圧Ｅ１との差ΔＥを求める減
算器と、減算器の出力が零となるように前記バイアス電
圧を変化するバイアス制御回路とを含むことを特徴とす
る。
Ｅ１を発生する基準電圧源と、補正用ホール素子の出力
と基準電圧源からの基準電圧Ｅ１との差ΔＥを求める減
算器と、減算器の出力が零となるように前記バイアス電
圧を変化するバイアス制御回路とを含むことを特徴とす
る。
【０００８】本発明に従えば、バイアス手段では、補正
用ホール素子ＨＥ１の出力電圧と基準電圧源からの基準
電圧Ｅ１との差ΔＥを、減算器で演算して求め、この減
算器の出力が零となるようにバイアス制御回路によっ
て、補正用ホール素子ＨＥ１に与えるバイアス電圧を変
化して設定する。こうして補正用ホール素子ＨＥ１の温
度環境が変化し、この補正用ホール素子に近接して配置
される変位検出用ホール素子ＨＥ２の温度が同様に変化
しても、その温度に悪影響されることなく、バイアス電
圧が設定され、このバイアス電圧が前述のように変位検
出用ホール素子ＨＥ２に与えられる。したがって変位検
出用ホール素子ＨＥ２の出力電圧が温度環境によって悪
影響されて誤差を生じることはない。このようなバイア
ス手段の構成によって、補正用ホール素子ＨＥ１による
バイアス電圧を適切に設定することができる。
用ホール素子ＨＥ１の出力電圧と基準電圧源からの基準
電圧Ｅ１との差ΔＥを、減算器で演算して求め、この減
算器の出力が零となるようにバイアス制御回路によっ
て、補正用ホール素子ＨＥ１に与えるバイアス電圧を変
化して設定する。こうして補正用ホール素子ＨＥ１の温
度環境が変化し、この補正用ホール素子に近接して配置
される変位検出用ホール素子ＨＥ２の温度が同様に変化
しても、その温度に悪影響されることなく、バイアス電
圧が設定され、このバイアス電圧が前述のように変位検
出用ホール素子ＨＥ２に与えられる。したがって変位検
出用ホール素子ＨＥ２の出力電圧が温度環境によって悪
影響されて誤差を生じることはない。このようなバイア
ス手段の構成によって、補正用ホール素子ＨＥ１による
バイアス電圧を適切に設定することができる。
【０００９】また本発明は、いずれか少なくとも一方の
ホール素子と、バイアス手段との間に、可変抵抗から成
る調整手段が介在されることを特徴とする。
ホール素子と、バイアス手段との間に、可変抵抗から成
る調整手段が介在されることを特徴とする。
【００１０】本発明に従えば、変位検出用ホール素子Ｈ
Ｅ２または補正用ホール素子ＨＥ１のいずれか少なくも
一方のホール素子に与えられるバイアス電圧を、可変抵
抗から成る調整手段によって調整することができるの
で、これらの２つのホール素子ＨＥ２，ＨＥ１の電気的
特性がわずかに異なっていても、この調整手段によっ
て、各ホール素子ＨＥ２，ＨＥ１の電気的特性を近似す
ることができる。したがって補正用ホール素子ＨＥ１の
出力に基づいて得られたバイアス電圧を、変位検出用ホ
ール素子ＨＥ２に与えて、変位検出用ホール素子ＨＥ２
の出力電圧を、被検出片と変位検出用ホール素子ＨＥ２
との間隙に正確に対応して得ることができ、変位を高い
精度で検出することができるようになる。
Ｅ２または補正用ホール素子ＨＥ１のいずれか少なくも
一方のホール素子に与えられるバイアス電圧を、可変抵
抗から成る調整手段によって調整することができるの
で、これらの２つのホール素子ＨＥ２，ＨＥ１の電気的
特性がわずかに異なっていても、この調整手段によっ
て、各ホール素子ＨＥ２，ＨＥ１の電気的特性を近似す
ることができる。したがって補正用ホール素子ＨＥ１の
出力に基づいて得られたバイアス電圧を、変位検出用ホ
ール素子ＨＥ２に与えて、変位検出用ホール素子ＨＥ２
の出力電圧を、被検出片と変位検出用ホール素子ＨＥ２
との間隙に正確に対応して得ることができ、変位を高い
精度で検出することができるようになる。
【００１１】また本発明は、変位検出用ホール素子に臨
む被検出片の表面は、変位検出用ホール素子の出力レベ
ルが被検出片と変位検出用ホール素子との変位量に１次
関数で変化する形状を有することを特徴とする。
む被検出片の表面は、変位検出用ホール素子の出力レベ
ルが被検出片と変位検出用ホール素子との変位量に１次
関数で変化する形状を有することを特徴とする。
【００１２】本発明に従えば、被検出片の変位検出用ホ
ール素子ＨＥ２に臨む表面の形状を、変位検出用ホール
素子ＨＥ２の出力電圧などの電気信号のレベルが、被検
出片と変位検出用ホール素子との相対的な変位量に１次
関数で変化するように形成し、これによって変位量を高
精度で正確に検出することができるようになる。この被
検出片の前記表面の形状は、たとえば被検出片と変位検
出用ホール素子とが相対的に角変位する構成では、被検
出片の表面の回転軸線からの半径が、周方向に変化する
構成とされてもよく、また被検出片と変位検出用ホール
素子ＨＥ２とが相対的に直線状に変位する構成では、被
検出片の前記表面は、その相対的な変位の方向に変位検
出用ホール素子との間隙が変化するように構成されても
よい。さらに被検出片の前記表面の厚みが変化するよう
に構成されてもよい。
ール素子ＨＥ２に臨む表面の形状を、変位検出用ホール
素子ＨＥ２の出力電圧などの電気信号のレベルが、被検
出片と変位検出用ホール素子との相対的な変位量に１次
関数で変化するように形成し、これによって変位量を高
精度で正確に検出することができるようになる。この被
検出片の前記表面の形状は、たとえば被検出片と変位検
出用ホール素子とが相対的に角変位する構成では、被検
出片の表面の回転軸線からの半径が、周方向に変化する
構成とされてもよく、また被検出片と変位検出用ホール
素子ＨＥ２とが相対的に直線状に変位する構成では、被
検出片の前記表面は、その相対的な変位の方向に変位検
出用ホール素子との間隙が変化するように構成されても
よい。さらに被検出片の前記表面の厚みが変化するよう
に構成されてもよい。
【００１３】また本発明は、ハウジングと、このハウジ
ングに角変位自在に設けられる回転軸と、回転軸に固定
される被検出片とを含み、変位検出用ホール素子と補正
用ホール素子とは、ハウジングに固定され、被検出片
は、変位検出用ホール素子に臨み、その変位検出用ホー
ル素子の出力レベルが、被検出片の角変位量に１次関数
で変化するように、角変位量に対応して変位検出用ホー
ル素子に近づく形状を有する変位検出用表面と、補正用
ホール素子に臨み、その補正用ホール素子との間の間隙
が、被検出片の角変位量にかかわらず、予め定める一定
の値に保たれる半径を有する補正用表面とを有すること
を特徴とする。
ングに角変位自在に設けられる回転軸と、回転軸に固定
される被検出片とを含み、変位検出用ホール素子と補正
用ホール素子とは、ハウジングに固定され、被検出片
は、変位検出用ホール素子に臨み、その変位検出用ホー
ル素子の出力レベルが、被検出片の角変位量に１次関数
で変化するように、角変位量に対応して変位検出用ホー
ル素子に近づく形状を有する変位検出用表面と、補正用
ホール素子に臨み、その補正用ホール素子との間の間隙
が、被検出片の角変位量にかかわらず、予め定める一定
の値に保たれる半径を有する補正用表面とを有すること
を特徴とする。
【００１４】本発明に従えば、図１〜図７および図９に
関連して後述されるように、被検出片は、変位検出用ホ
ール素子ＨＥ２と補正用ホール素子ＨＥ１とに相対的に
角変位するように構成され、被検出片が角変位して、そ
の角変位量に対応して被検出片の表面と変位検出用ホー
ル素子ＨＥ２との間隙が変化し、これによって角変位量
に対応した変位検出用ホール素子ＨＥ２からの出力電圧
が得られ、このとき補正用ホール素子と被検出片との間
隙は一定に保たれているので、温度変化にかかわらず、
適切なバイアス電圧が得られる。
関連して後述されるように、被検出片は、変位検出用ホ
ール素子ＨＥ２と補正用ホール素子ＨＥ１とに相対的に
角変位するように構成され、被検出片が角変位して、そ
の角変位量に対応して被検出片の表面と変位検出用ホー
ル素子ＨＥ２との間隙が変化し、これによって角変位量
に対応した変位検出用ホール素子ＨＥ２からの出力電圧
が得られ、このとき補正用ホール素子と被検出片との間
隙は一定に保たれているので、温度変化にかかわらず、
適切なバイアス電圧が得られる。
【００１５】また本発明は、ハウジングと、このハウジ
ングに角変位自在に設けられる回転軸と、回転軸に固定
される被検出片とを含み、変位検出用ホール素子と補正
用ホール素子とは、ハウジングに固定され、被検出片
は、変位検出用ホール素子に臨み、その変位検出用ホー
ル素子の出力レベルが、被検出片の角変位量に１次関数
で変化するように、角変位量に対応して回転軸の軸線方
向に厚みが変化する形状を有する変位検出用表面と、補
正用ホール素子に臨み、その補正用ホール素子との間の
間隙が、被検出片の角変位量にかかわらず、予め定める
一定の値に保たれる半径を有し、かつ回転軸の軸線方向
に厚みが予め定める一定の値を有する補正用表面とを有
することを特徴とする。
ングに角変位自在に設けられる回転軸と、回転軸に固定
される被検出片とを含み、変位検出用ホール素子と補正
用ホール素子とは、ハウジングに固定され、被検出片
は、変位検出用ホール素子に臨み、その変位検出用ホー
ル素子の出力レベルが、被検出片の角変位量に１次関数
で変化するように、角変位量に対応して回転軸の軸線方
向に厚みが変化する形状を有する変位検出用表面と、補
正用ホール素子に臨み、その補正用ホール素子との間の
間隙が、被検出片の角変位量にかかわらず、予め定める
一定の値に保たれる半径を有し、かつ回転軸の軸線方向
に厚みが予め定める一定の値を有する補正用表面とを有
することを特徴とする。
【００１６】本発明に従えば、図８に関連して後述され
るように、角変位される被検出片の厚みが変化され、こ
のような構成によってもまた、補正用ホール素子に基づ
くバイアス電圧を得て、変位検出用ホール素子に与え、
温度などの環境変化にかかわらず、変位検出用ホール素
子によって正確に角変位量を得ることができる。
るように、角変位される被検出片の厚みが変化され、こ
のような構成によってもまた、補正用ホール素子に基づ
くバイアス電圧を得て、変位検出用ホール素子に与え、
温度などの環境変化にかかわらず、変位検出用ホール素
子によって正確に角変位量を得ることができる。
【００１７】また本発明は、ハウジングを含み、被検出
片は、ハウジングに一直線状に移動自在に設けられ、被
検出用ホール素子と、補正用ホール素子とは、ハウジン
グに固定され、被検出片は、変位検出用ホール素子に臨
み、その変位検出用ホール素子の出力レベルが、被検出
片の角変位量に１次関数で変化するように、変位量に対
応して変位検出用ホール素子に近づく形状を有する変位
検出用表面と、補正用ホール素子に臨み、その補正用ホ
ール素子との間の間隙が、被検出片の角変位量にかかわ
らず、予め定める一定の値に保たれる移動方向に平行な
補正用表面とを有することを特徴とする。
片は、ハウジングに一直線状に移動自在に設けられ、被
検出用ホール素子と、補正用ホール素子とは、ハウジン
グに固定され、被検出片は、変位検出用ホール素子に臨
み、その変位検出用ホール素子の出力レベルが、被検出
片の角変位量に１次関数で変化するように、変位量に対
応して変位検出用ホール素子に近づく形状を有する変位
検出用表面と、補正用ホール素子に臨み、その補正用ホ
ール素子との間の間隙が、被検出片の角変位量にかかわ
らず、予め定める一定の値に保たれる移動方向に平行な
補正用表面とを有することを特徴とする。
【００１８】本発明に従えば、図１０に関連して後述さ
れるように、被検出片が直線状に移動し、その変位量
を、変位検出用ホール素子の出力によって正確に検出す
ることができる。
れるように、被検出片が直線状に移動し、その変位量
を、変位検出用ホール素子の出力によって正確に検出す
ることができる。
【００１９】また本発明は、ハウジングと、このハウジ
ングに角変位自在に設けられる回転軸と、回転軸に固定
される被検出片とを含み、変位検出用ホール素子と補正
用ホール素子とは、ハウジングに固定され、被検出片
は、変位検出用ホール素子に臨み、その変位検出用ホー
ル素子の出力レベルが、被検出片の角変位量に１次関数
で変化するように、変位量に対応して移動方向に厚みが
変化する形状を有する変位検出用表面と、補正用ホール
素子に臨み、移動方向に平行であって、厚みが予め定め
る一定の幅を有する補正用表面とを有することを特徴と
する。
ングに角変位自在に設けられる回転軸と、回転軸に固定
される被検出片とを含み、変位検出用ホール素子と補正
用ホール素子とは、ハウジングに固定され、被検出片
は、変位検出用ホール素子に臨み、その変位検出用ホー
ル素子の出力レベルが、被検出片の角変位量に１次関数
で変化するように、変位量に対応して移動方向に厚みが
変化する形状を有する変位検出用表面と、補正用ホール
素子に臨み、移動方向に平行であって、厚みが予め定め
る一定の幅を有する補正用表面とを有することを特徴と
する。
【００２０】本発明に従えば、図１１に関連して後述さ
れるように、被検出片の厚みが変化し、このような構成
によっても、補正用ホール素子に基づく適切なバイアス
電圧を得て、変位検出用ホール素子の出力によって、温
度などの環境変化にかかわらず、正確に変位量の検出が
可能になる。
れるように、被検出片の厚みが変化し、このような構成
によっても、補正用ホール素子に基づく適切なバイアス
電圧を得て、変位検出用ホール素子の出力によって、温
度などの環境変化にかかわらず、正確に変位量の検出が
可能になる。
【００２１】また本発明は、被検出片は、磁化されてお
らず、変位検出用ホール素子と、補正用ホール素子とに
近接して、バイアス用永久磁石片が、それぞれ配置され
ることを特徴とする。
らず、変位検出用ホール素子と、補正用ホール素子とに
近接して、バイアス用永久磁石片が、それぞれ配置され
ることを特徴とする。
【００２２】本発明に従えば、被検出片は、鉄などの強
磁性材料であって磁化されておらず、この被検出片とバ
イアス用永久磁石片との間における被検出用ホール素子
によって検出される磁界の変化に対応して、被検出片と
変位検出用ホール素子との間隙に対応した変位量を正確
に検出することができるようになる。
磁性材料であって磁化されておらず、この被検出片とバ
イアス用永久磁石片との間における被検出用ホール素子
によって検出される磁界の変化に対応して、被検出片と
変位検出用ホール素子との間隙に対応した変位量を正確
に検出することができるようになる。
【００２３】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の一形態の簡
略化した平面図であり、図２はその一部の斜視図であ
る。ハウジング１内には、回転軸線２を有する回転軸３
が、その軸線２のまわりに角変位自在に支持されて設け
られる。軸線２は、図１の紙面に垂直である。被検出片
４の基端部は、回転軸３に固定される。ハウジング１に
は、補正用ホール素子ＨＥ１と、変位検出用ホール素子
ＨＥ２とが固定される。被検出片４は、強磁性材料から
成り、たとえば鉄などの金属材料から成り、軸線２に沿
う厚みは一定である。この被検出片４は、変位検出用ホ
ール素子ＨＥ２に臨む変位検出用表面５と、補正用ホー
ル素子ＨＥ１に臨む補正用表面６とを有し、全体の形状
がほぼ扇形に構成される。被検出片４は、軸線２まわり
に図１の実線で示される位置と仮想線７で示される位置
との間の角変位移動範囲θａ内で、角変位することがで
きる。この角変位移動範囲θａは、たとえば１５度であ
ってもよい。変位検出用ホール素子ＨＥ２と補正用ホー
ル素子ＨＥ１とは、被検出片４の変位検出用表面５と補
正用表面６とにそれぞれ対応する角変位移動範囲θａの
図１における実線で示される一端に、それぞれ配置され
る。
略化した平面図であり、図２はその一部の斜視図であ
る。ハウジング１内には、回転軸線２を有する回転軸３
が、その軸線２のまわりに角変位自在に支持されて設け
られる。軸線２は、図１の紙面に垂直である。被検出片
４の基端部は、回転軸３に固定される。ハウジング１に
は、補正用ホール素子ＨＥ１と、変位検出用ホール素子
ＨＥ２とが固定される。被検出片４は、強磁性材料から
成り、たとえば鉄などの金属材料から成り、軸線２に沿
う厚みは一定である。この被検出片４は、変位検出用ホ
ール素子ＨＥ２に臨む変位検出用表面５と、補正用ホー
ル素子ＨＥ１に臨む補正用表面６とを有し、全体の形状
がほぼ扇形に構成される。被検出片４は、軸線２まわり
に図１の実線で示される位置と仮想線７で示される位置
との間の角変位移動範囲θａ内で、角変位することがで
きる。この角変位移動範囲θａは、たとえば１５度であ
ってもよい。変位検出用ホール素子ＨＥ２と補正用ホー
ル素子ＨＥ１とは、被検出片４の変位検出用表面５と補
正用表面６とにそれぞれ対応する角変位移動範囲θａの
図１における実線で示される一端に、それぞれ配置され
る。
【００２４】被検出片４の変位検出用表面５は、軸線２
を中心とし、被検出片４の図１における位置から仮想線
７で示される位置に向かう角変位量θに対応して、その
表面５と変位検出用ホール素子ＨＥ２との間の間隙Ｇ２
が小さくなるように、すなわち表面５が変位検出用ホー
ル素子ＨＥ２に近づく形状を有する。この間隙Ｇ２は、
変位検出用ホール素子ＨＥ２の出力電圧が、被検出片４
の軸線２まわりの角変位量θにたとえば１次関数で変化
する形状に形成されてもよい。
を中心とし、被検出片４の図１における位置から仮想線
７で示される位置に向かう角変位量θに対応して、その
表面５と変位検出用ホール素子ＨＥ２との間の間隙Ｇ２
が小さくなるように、すなわち表面５が変位検出用ホー
ル素子ＨＥ２に近づく形状を有する。この間隙Ｇ２は、
変位検出用ホール素子ＨＥ２の出力電圧が、被検出片４
の軸線２まわりの角変位量θにたとえば１次関数で変化
する形状に形成されてもよい。
【００２５】被検出片４の補正用表面６は、軸線２を中
心とする半径が一定である仮想円に形成され、変位検出
用表面５に接続位置８で滑らかに連なる。これによって
補正用表面６と補正用ホール素子ＨＥ１との間の間隙Ｇ
１は、被検出片４の角変位量にかかわらず、一定の値に
保たれる。
心とする半径が一定である仮想円に形成され、変位検出
用表面５に接続位置８で滑らかに連なる。これによって
補正用表面６と補正用ホール素子ＨＥ１との間の間隙Ｇ
１は、被検出片４の角変位量にかかわらず、一定の値に
保たれる。
【００２６】被検出片４は、磁化されておらず、変位検
出用ホール素子ＨＥ２と補正用ホール素子ＨＥ１とに近
接して、バイアス用永久磁石片９１，９２がハウジング
１に固定されてそれぞれ配置される。これらのバイアス
用永久磁石片９１，９２は、軸線２を中心とする半径方
向に磁化され、たとえば永久磁石片９１，９２は、ホー
ル素子ＨＥ２，ＨＥ１側の端部がＮ極であり、ホール素
子ＨＥ２，ＨＥ１から遠去かった端部がＳ極であっても
よい。こうして変位検出用表面５と変位検出用ホール素
子ＨＥ２との間隙Ｇ２が変化することによって、被検出
片４とバイアス用永久磁石片９１との間の間隙Ｇ２にお
ける磁界の強さが変化し、この磁界の変化に対応して変
位検出用ホール素子ＨＥ２の出力電圧が変化する。これ
によって間隙Ｈ２の検出を高精度で行うことができる。
補正用表面６と補正用ホール素子ＨＥ１との間隙Ｇ１は
前述のように一定であるので、その間隙Ｈ１におけるバ
イアス用永久磁石片９２による磁界の強さは、被検出片
４の角変位にかかわらず一定である。
出用ホール素子ＨＥ２と補正用ホール素子ＨＥ１とに近
接して、バイアス用永久磁石片９１，９２がハウジング
１に固定されてそれぞれ配置される。これらのバイアス
用永久磁石片９１，９２は、軸線２を中心とする半径方
向に磁化され、たとえば永久磁石片９１，９２は、ホー
ル素子ＨＥ２，ＨＥ１側の端部がＮ極であり、ホール素
子ＨＥ２，ＨＥ１から遠去かった端部がＳ極であっても
よい。こうして変位検出用表面５と変位検出用ホール素
子ＨＥ２との間隙Ｇ２が変化することによって、被検出
片４とバイアス用永久磁石片９１との間の間隙Ｇ２にお
ける磁界の強さが変化し、この磁界の変化に対応して変
位検出用ホール素子ＨＥ２の出力電圧が変化する。これ
によって間隙Ｈ２の検出を高精度で行うことができる。
補正用表面６と補正用ホール素子ＨＥ１との間隙Ｇ１は
前述のように一定であるので、その間隙Ｈ１におけるバ
イアス用永久磁石片９２による磁界の強さは、被検出片
４の角変位にかかわらず一定である。
【００２７】図３は、図１および図２に示す変位検出装
置の電気回路図である。ホール素子ＨＥ１，ＨＥ２は、
ほぼ近似した電気的特性を有し、被検出片４による図２
の間隙Ｇ１，Ｇ２に対応する磁界の強さを検出する半導
体素子である。ホール素子ＨＥ１，ＨＥ２は、バイアス
電圧が与えられるバイアス電圧端子１１，１２；１３，
１４と、検出した磁界の強さに対応した電圧を出力する
出力端子１５，１６；１７，１８とを有する。
置の電気回路図である。ホール素子ＨＥ１，ＨＥ２は、
ほぼ近似した電気的特性を有し、被検出片４による図２
の間隙Ｇ１，Ｇ２に対応する磁界の強さを検出する半導
体素子である。ホール素子ＨＥ１，ＨＥ２は、バイアス
電圧が与えられるバイアス電圧端子１１，１２；１３，
１４と、検出した磁界の強さに対応した電圧を出力する
出力端子１５，１６；１７，１８とを有する。
【００２８】図４は、ホール素子ＨＥ１，ＨＥ２のバイ
アス電圧に対応する出力電圧を示す図である。この図４
において各ホール素子ＨＥ１，ＨＥ２に与えられる磁界
の強さは、一定に保たれた状態となっている。各ホール
素子ＨＥ１，ＨＥ２のバイアス電圧端子１１，１２；１
３，１４に与えられるバイアス電圧を変化したとき、出
力端子１５，１６；１７，１８から導出される出力電圧
は、１次関数で表される特性を有し、たとえば正比例で
あってもよい。ライン２１はホール素子ＨＥ１を特性を
示し、ライン２２はホール素子ＨＥ２の特性を示す。し
たがってホール素子ＨＥ１，ＨＥ２のバイアス電圧を変
化することによって、出力端子１５，１６；１７，１８
から導出される出力電圧が１次関数で変化して調整する
ことができる。すなわちホール素子は、印加されるバイ
アス電圧の１次関数で出力電圧が変化する電気的特性を
有する。
アス電圧に対応する出力電圧を示す図である。この図４
において各ホール素子ＨＥ１，ＨＥ２に与えられる磁界
の強さは、一定に保たれた状態となっている。各ホール
素子ＨＥ１，ＨＥ２のバイアス電圧端子１１，１２；１
３，１４に与えられるバイアス電圧を変化したとき、出
力端子１５，１６；１７，１８から導出される出力電圧
は、１次関数で表される特性を有し、たとえば正比例で
あってもよい。ライン２１はホール素子ＨＥ１を特性を
示し、ライン２２はホール素子ＨＥ２の特性を示す。し
たがってホール素子ＨＥ１，ＨＥ２のバイアス電圧を変
化することによって、出力端子１５，１６；１７，１８
から導出される出力電圧が１次関数で変化して調整する
ことができる。すなわちホール素子は、印加されるバイ
アス電圧の１次関数で出力電圧が変化する電気的特性を
有する。
【００２９】図５は、ホール素子ＨＥ１，ＨＥ２に与え
られる磁界の強さを変化したときにおける出力電圧を示
す図である。この図５において、ホール素子ＨＥ１，Ｈ
Ｅ２のバイアス電圧端子１１，１２；１３，１４に与え
られるバイアス電圧は、一定の値に保たれたままであ
る。検出される磁界の強さが変化するとき、出力電圧
は、ホール素子ＨＥ１，ＨＥ２の特性がライン２３，２
４で示されるように、１次関数で示され、たとえば正比
例する。
られる磁界の強さを変化したときにおける出力電圧を示
す図である。この図５において、ホール素子ＨＥ１，Ｈ
Ｅ２のバイアス電圧端子１１，１２；１３，１４に与え
られるバイアス電圧は、一定の値に保たれたままであ
る。検出される磁界の強さが変化するとき、出力電圧
は、ホール素子ＨＥ１，ＨＥ２の特性がライン２３，２
４で示されるように、１次関数で示され、たとえば正比
例する。
【００３０】再び図３を参照して、ホール素子ＨＥ１，
ＨＥ２の出力端子１５，１６；１７，１８からの出力
は、演算増幅器２６，２７を含むフィルタ２８，２９に
入力される。フィルタ２８，２９は、同一構成を有す
る。これらのフィルタ２８，２９は、ホール素子ＨＥ
１，ＨＥ２からの出力電圧を、接地電位からの電位に変
換するとともに、高周波ノイズを除去する働きをする。
一方のフィルタ２８からライン３７に導出される出力電
圧は、バイアス手段３８に与えられる。
ＨＥ２の出力端子１５，１６；１７，１８からの出力
は、演算増幅器２６，２７を含むフィルタ２８，２９に
入力される。フィルタ２８，２９は、同一構成を有す
る。これらのフィルタ２８，２９は、ホール素子ＨＥ
１，ＨＥ２からの出力電圧を、接地電位からの電位に変
換するとともに、高周波ノイズを除去する働きをする。
一方のフィルタ２８からライン３７に導出される出力電
圧は、バイアス手段３８に与えられる。
【００３１】このバイアス手段３８は、基準電圧源３９
と、減算器であるエラーアンプ４１と、バイアス制御回
路４２とを含む。ライン３７の電圧を、Ｅ３７で示す。
基準電圧源３９は、基準電圧Ｅ１を発生する。エラーア
ンプ４１は、ライン３７を介する出力Ｅ３７と、基準電
圧源３９からの基準電圧Ｅ１との差ΔＥを求めて、ライ
ン４３を経て、バイアス制御回路４２に与える。 ΔＥ ＝ Ｅ１−Ｅ３７ …（１）
と、減算器であるエラーアンプ４１と、バイアス制御回
路４２とを含む。ライン３７の電圧を、Ｅ３７で示す。
基準電圧源３９は、基準電圧Ｅ１を発生する。エラーア
ンプ４１は、ライン３７を介する出力Ｅ３７と、基準電
圧源３９からの基準電圧Ｅ１との差ΔＥを求めて、ライ
ン４３を経て、バイアス制御回路４２に与える。 ΔＥ ＝ Ｅ１−Ｅ３７ …（１）
【００３２】基準電圧Ｅ１は、この実施の形態では、ホ
ール素子ＨＥ１の出力電圧の通常の動作時におけるライ
ン３７の電圧に等しい値に定められる。
ール素子ＨＥ１の出力電圧の通常の動作時におけるライ
ン３７の電圧に等しい値に定められる。
【００３３】バイアス制御回路４２において、エラーア
ンプ４１のライン４３からの出力は、演算増幅器４５の
反転入力端子に、抵抗４６を介して与えられるととも
に、電圧源４７からの追加電圧Ｅ４７が、抵抗４８を介
して与えられ、こうして加算演算が行われる。演算増幅
器４５の加算出力は、ライン４９から、演算増幅器５０
に与えられて反転され、さらにライン５１から、電流増
幅回路５４に与えられる。この電流増幅回路５４はライ
ン５１の出力が与えられる演算増幅器５２と、演算増幅
器５２の出力によってインピーダンスが変化するトラン
ジスタ５３とを含む。トランジスタ５３には、電源電圧
Ｖｃｃが与えられるとともに、抵抗５５を介して接地さ
れる。トランジスタ５３の出力は、ライン５６から、抵
抗５７を介して補正用ホール素子ＨＥ１のバイアス電圧
端子１１に与えられる。ライン５６の出力はまた、調整
手段５８から変位検出用ホール素子ＨＥ２のバイアス電
圧端子１３に与えられる。ホール素子ＨＥ１，ＨＥ２の
バイアス電圧端子１２，１４は、接地される。調整手段
５８は、可変抵抗５９から成る。
ンプ４１のライン４３からの出力は、演算増幅器４５の
反転入力端子に、抵抗４６を介して与えられるととも
に、電圧源４７からの追加電圧Ｅ４７が、抵抗４８を介
して与えられ、こうして加算演算が行われる。演算増幅
器４５の加算出力は、ライン４９から、演算増幅器５０
に与えられて反転され、さらにライン５１から、電流増
幅回路５４に与えられる。この電流増幅回路５４はライ
ン５１の出力が与えられる演算増幅器５２と、演算増幅
器５２の出力によってインピーダンスが変化するトラン
ジスタ５３とを含む。トランジスタ５３には、電源電圧
Ｖｃｃが与えられるとともに、抵抗５５を介して接地さ
れる。トランジスタ５３の出力は、ライン５６から、抵
抗５７を介して補正用ホール素子ＨＥ１のバイアス電圧
端子１１に与えられる。ライン５６の出力はまた、調整
手段５８から変位検出用ホール素子ＨＥ２のバイアス電
圧端子１３に与えられる。ホール素子ＨＥ１，ＨＥ２の
バイアス電圧端子１２，１４は、接地される。調整手段
５８は、可変抵抗５９から成る。
【００３４】バイアス制御回路４２は、フィルタ２８の
ライン３７から導出される電圧Ｅ３７が、基準電圧Ｅ１
になるように、すなわち差ΔＥが零となるように、ライ
ン５６から導出されるバイアス電圧を変化する。たとえ
ば、フィルタ２８のライン３７に導出される出力電圧Ｅ
３７が基準電圧Ｅ１を超えて上昇したとき、バイアス制
御回路４２は、ライン５６のバイアス電圧を低下し、こ
れによって電圧Ｅ３７が、基準電圧Ｅ１に保たれる。ま
た電圧Ｅ３７が下降したとき、バイアス電圧が上昇され
る。
ライン３７から導出される電圧Ｅ３７が、基準電圧Ｅ１
になるように、すなわち差ΔＥが零となるように、ライ
ン５６から導出されるバイアス電圧を変化する。たとえ
ば、フィルタ２８のライン３７に導出される出力電圧Ｅ
３７が基準電圧Ｅ１を超えて上昇したとき、バイアス制
御回路４２は、ライン５６のバイアス電圧を低下し、こ
れによって電圧Ｅ３７が、基準電圧Ｅ１に保たれる。ま
た電圧Ｅ３７が下降したとき、バイアス電圧が上昇され
る。
【００３５】調整手段５８は、２つのホール素子ＨＥ
１，ＨＥ２の感度の違いを補正して同一にする働きを果
たす。調整手段５８の可変抵抗５９の抵抗値は、バイア
ス制御回路４２のライン５６から導出される出力電圧
を、フィードバック制御することなく一定に保った状態
で、変位検出用ホール素子ＨＥ２の図１および図２に示
される間隙Ｇ２が最小時における出力端子１７，１８間
の出力電圧が、予め定める希望する出力電圧、たとえば
零になるように、そのホール素子ＨＥ２に与えるバイア
ス電圧を調整する。ホール素子ＨＥ２のフィルタ２９を
介するライン３１からの出力は、増幅回路６１で増幅さ
れ、出力端子６２から導出される。この増幅回路６１の
出力電圧は、被検出片４とホール素子ＨＥ２との間隙Ｇ
２に対応し、したがって被検出片４の移動範囲θａ内の
角変位量θに対応する。
１，ＨＥ２の感度の違いを補正して同一にする働きを果
たす。調整手段５８の可変抵抗５９の抵抗値は、バイア
ス制御回路４２のライン５６から導出される出力電圧
を、フィードバック制御することなく一定に保った状態
で、変位検出用ホール素子ＨＥ２の図１および図２に示
される間隙Ｇ２が最小時における出力端子１７，１８間
の出力電圧が、予め定める希望する出力電圧、たとえば
零になるように、そのホール素子ＨＥ２に与えるバイア
ス電圧を調整する。ホール素子ＨＥ２のフィルタ２９を
介するライン３１からの出力は、増幅回路６１で増幅さ
れ、出力端子６２から導出される。この増幅回路６１の
出力電圧は、被検出片４とホール素子ＨＥ２との間隙Ｇ
２に対応し、したがって被検出片４の移動範囲θａ内の
角変位量θに対応する。
【００３６】図６は、図１〜図５に示される変位検出装
置の動作を説明するための波形図である。フィルタ２８
のライン３７から導出される加算値を表す電圧は、図６
（１）に示される。バイアス手段３８のエラーアンプ４
１からライン４３に導出される前記差ΔＥを表す出力信
号は、図６（２）に示される。バイアス制御回路４２
は、ライン５６から図６（３）に示されるバイアス電圧
を導出する。このバイアス電圧は、直流電源４７の出力
電圧Ｅ４７だけ調整されて追加される。
置の動作を説明するための波形図である。フィルタ２８
のライン３７から導出される加算値を表す電圧は、図６
（１）に示される。バイアス手段３８のエラーアンプ４
１からライン４３に導出される前記差ΔＥを表す出力信
号は、図６（２）に示される。バイアス制御回路４２
は、ライン５６から図６（３）に示されるバイアス電圧
を導出する。このバイアス電圧は、直流電源４７の出力
電圧Ｅ４７だけ調整されて追加される。
【００３７】図７は、図１〜図６に示される変位検出装
置の被検出片４が角変位するときにおける出力端子６２
から導出される出力電圧を示す図である。この実施の形
態によれば、被検出片４が軸線２まわりに角変位量θ、
角変位するとき、その角変位量θの１次関数で、たとえ
ば正比例して、出力端子６２から電圧が得られる。この
ような本件変位検出装置の特性は、温度環境が変化して
も、また経年変化が生じても、変わらず、角変位量θを
高精度で検出することができる。
置の被検出片４が角変位するときにおける出力端子６２
から導出される出力電圧を示す図である。この実施の形
態によれば、被検出片４が軸線２まわりに角変位量θ、
角変位するとき、その角変位量θの１次関数で、たとえ
ば正比例して、出力端子６２から電圧が得られる。この
ような本件変位検出装置の特性は、温度環境が変化して
も、また経年変化が生じても、変わらず、角変位量θを
高精度で検出することができる。
【００３８】図８は、本発明の実施の他の形態の斜視図
である。この実施の形態は、前述の図１〜図７に示され
る実施の形態に類似し、対応する部分には同一の参照符
および同一の数字に添え字ａを付して示す。注目すべは
この実施の形態では、被検出片４ａの変位検出用表面５
ａは、軸線２まわりの角変位量θに対応してその軸線２
方向に厚みが変化する形状を有する。この検出用表面５
ａの形状は、変位検出用ホール素子ＨＥ２の出力レベル
が被検出片４の角変位量θに１次関数で変化する形状に
選ばれる。補正用表面６の厚みは、予め定める一定の値
を有する。そのほかの構成と動作は、前述の実施の形態
と同様である。
である。この実施の形態は、前述の図１〜図７に示され
る実施の形態に類似し、対応する部分には同一の参照符
および同一の数字に添え字ａを付して示す。注目すべは
この実施の形態では、被検出片４ａの変位検出用表面５
ａは、軸線２まわりの角変位量θに対応してその軸線２
方向に厚みが変化する形状を有する。この検出用表面５
ａの形状は、変位検出用ホール素子ＨＥ２の出力レベル
が被検出片４の角変位量θに１次関数で変化する形状に
選ばれる。補正用表面６の厚みは、予め定める一定の値
を有する。そのほかの構成と動作は、前述の実施の形態
と同様である。
【００３９】図９は、本発明の実施のさらに他の形態の
簡略化した平面図である。この実施の形態は、前述の図
１〜図８の実施の各形態に類似し、対応する部分には同
一の参照符を付す。注目すべきはこの実施の形態では、
被検出片４は、変位検出用表面５を有し、前述の補正用
表面６は省略される。補正用ホール素子ＨＥ１には、被
検出片４と同様な強磁性材料から成る補正部材９４が、
ハウジング１に固定される。変位検出用表面５の形状
は、前述の図８の実施の形態における厚みが変化する参
照符５ａで示される構成を有してもよい。このような図
９に示される実施の形態によれば、被検出片４を小形化
し、慣性力を小さくし、検出精度をさらに向上すること
ができる。
簡略化した平面図である。この実施の形態は、前述の図
１〜図８の実施の各形態に類似し、対応する部分には同
一の参照符を付す。注目すべきはこの実施の形態では、
被検出片４は、変位検出用表面５を有し、前述の補正用
表面６は省略される。補正用ホール素子ＨＥ１には、被
検出片４と同様な強磁性材料から成る補正部材９４が、
ハウジング１に固定される。変位検出用表面５の形状
は、前述の図８の実施の形態における厚みが変化する参
照符５ａで示される構成を有してもよい。このような図
９に示される実施の形態によれば、被検出片４を小形化
し、慣性力を小さくし、検出精度をさらに向上すること
ができる。
【００４０】図１０は、本発明の実施のさらに他の形態
の簡略化した平面図である。この実施の形態では、ハウ
ジング７１において、被検出片４ｂは、軌道７２に一直
線状に移動自在に設けられる。被検出片４ｂの変位検出
用表面５ｂおよび補正用表面６ｂに対向して、被検出片
４ｂの移動範囲内で、変位検出用ホール素子ＨＥ２およ
び補正用ホール素子ＨＥ１が、ハウジング７１に配置さ
れて固定される。この実施の形態におけるそのほかの構
成と動作は、前述の図１〜図７の実施の形態と同様であ
る。
の簡略化した平面図である。この実施の形態では、ハウ
ジング７１において、被検出片４ｂは、軌道７２に一直
線状に移動自在に設けられる。被検出片４ｂの変位検出
用表面５ｂおよび補正用表面６ｂに対向して、被検出片
４ｂの移動範囲内で、変位検出用ホール素子ＨＥ２およ
び補正用ホール素子ＨＥ１が、ハウジング７１に配置さ
れて固定される。この実施の形態におけるそのほかの構
成と動作は、前述の図１〜図７の実施の形態と同様であ
る。
【００４１】図１１は、本発明の実施のさらに他の形態
の簡略化した斜視図である。被検出片４ｃは、ハウジン
グ７１において軌道７２を一直線状に移動自在に設けら
れ、ハウジング７１には、変位検出用ホール素子ＨＥ２
と補正用ホール素子ＨＥ１とが固定して配置される。注
目すべきはこの実施の形態では、被検出片４ｃの変位検
出用表面５ｃは、直線変位方向に沿って厚みが変化する
構成を有し、補正用表面６ｃは、その厚みが一定であ
る。図１１に示される実施の形態におけるそのほかの構
成と動作は、前述の図８および図１〜図７の各実施の形
態と同様である。図１０および図１１の実施の形態にお
いても、図９に関連して説明した実施の形態と同様に、
補正用表面６ｂ，６ｃを省略し、ハウジング７１に固定
された強磁性材料から成る補正部材９４を、補正用ホー
ル素子ＨＥ１に近接して配置するようにしてもよい。
の簡略化した斜視図である。被検出片４ｃは、ハウジン
グ７１において軌道７２を一直線状に移動自在に設けら
れ、ハウジング７１には、変位検出用ホール素子ＨＥ２
と補正用ホール素子ＨＥ１とが固定して配置される。注
目すべきはこの実施の形態では、被検出片４ｃの変位検
出用表面５ｃは、直線変位方向に沿って厚みが変化する
構成を有し、補正用表面６ｃは、その厚みが一定であ
る。図１１に示される実施の形態におけるそのほかの構
成と動作は、前述の図８および図１〜図７の各実施の形
態と同様である。図１０および図１１の実施の形態にお
いても、図９に関連して説明した実施の形態と同様に、
補正用表面６ｂ，６ｃを省略し、ハウジング７１に固定
された強磁性材料から成る補正部材９４を、補正用ホー
ル素子ＨＥ１に近接して配置するようにしてもよい。
【００４２】本発明の実施の他の形態では、被検出片
４，４ａ，４ｂ，４ｃを、永久磁石片によって実現し、
このとき永久磁石片９１，９２を省略する。被検出片４
ｂ，４ｃが永久磁石片によって構成される実施の形態で
は、変位検出用表面５ｂ，５ｃと補正用表面６ｂ，６ｃ
は、一方の磁極、たとえばＮ極に磁化し、ホール素子Ｈ
Ｅ２，ＨＥ１から遠去かった反対側の端部を、他方の磁
極、たとえばＳ極に磁化して構成する。
４，４ａ，４ｂ，４ｃを、永久磁石片によって実現し、
このとき永久磁石片９１，９２を省略する。被検出片４
ｂ，４ｃが永久磁石片によって構成される実施の形態で
は、変位検出用表面５ｂ，５ｃと補正用表面６ｂ，６ｃ
は、一方の磁極、たとえばＮ極に磁化し、ホール素子Ｈ
Ｅ２，ＨＥ１から遠去かった反対側の端部を、他方の磁
極、たとえばＳ極に磁化して構成する。
【００４３】回転軸３には、たとえばレーダの電磁波を
放射する指向性を有するアンテナが取付けられ、そのア
ンテナの角度を検出するために、本発明が実施されても
よく、そのほかの分野で本発明が実施されてもよい。
放射する指向性を有するアンテナが取付けられ、そのア
ンテナの角度を検出するために、本発明が実施されても
よく、そのほかの分野で本発明が実施されてもよい。
【００４４】
【発明の効果】請求項１の本発明によれば、補正用ホー
ル素子ＨＥ１の出力が、温度などの周囲の環境の変化に
かかわらず基準電圧Ｅ１になるようにバイアス電圧を変
化して設定し、このバイアス電圧を変位検出用ホール素
子ＨＥ２に与えて被検出片と変位検出用ホール素子ＨＥ
２との間隙に対応した相対的な変位を検出するようにし
たので、変位検出用ホール素子ＨＥ２の出力によって、
高い分解能で変位を検出することができるとともに、厳
しい温度環境においても高精度で変位検出を行うことが
できる。
ル素子ＨＥ１の出力が、温度などの周囲の環境の変化に
かかわらず基準電圧Ｅ１になるようにバイアス電圧を変
化して設定し、このバイアス電圧を変位検出用ホール素
子ＨＥ２に与えて被検出片と変位検出用ホール素子ＨＥ
２との間隙に対応した相対的な変位を検出するようにし
たので、変位検出用ホール素子ＨＥ２の出力によって、
高い分解能で変位を検出することができるとともに、厳
しい温度環境においても高精度で変位検出を行うことが
できる。
【００４５】請求項２の本発明によれば、補正用ホール
素子の出力と基準電圧源からの基準電圧Ｅ１との差ΔＥ
が、零となるようにバイアス電圧が変化して制御され、
こうしてバイアス電圧を正確に得ることができ、これに
よって変位検出用ホール素子ＨＥ２の出力による変位の
検出を前述のように高い分解能で、しかも厳しい温度環
境においても高精度で、達成することができるようにな
る。
素子の出力と基準電圧源からの基準電圧Ｅ１との差ΔＥ
が、零となるようにバイアス電圧が変化して制御され、
こうしてバイアス電圧を正確に得ることができ、これに
よって変位検出用ホール素子ＨＥ２の出力による変位の
検出を前述のように高い分解能で、しかも厳しい温度環
境においても高精度で、達成することができるようにな
る。
【００４６】請求項３の本発明によれば、可変抵抗から
成る調整手段によって、変位検出用ホール素子ＨＥ２と
補正用ホール素子ＨＥ１との電気的特性を、ごく近似す
ることができ、これによって使用されるホール素子の選
択が容易になり、生産性が向上される。
成る調整手段によって、変位検出用ホール素子ＨＥ２と
補正用ホール素子ＨＥ１との電気的特性を、ごく近似す
ることができ、これによって使用されるホール素子の選
択が容易になり、生産性が向上される。
【００４７】請求項４〜８の各発明によれば、被検出片
と変位検出用ホール素子ＨＥ２とは、角変位または直線
変位し、その変位量に対応する電気信号レベルを、変位
検出用ホール素子から得ることができる。
と変位検出用ホール素子ＨＥ２とは、角変位または直線
変位し、その変位量に対応する電気信号レベルを、変位
検出用ホール素子から得ることができる。
【００４８】請求項９の本発明によれば、被検出片は永
久磁石片であってもよいが、磁化されていなくてもよ
く、被検出片が磁化されていない構成では、変位検出用
ホール素子と補正用ホール素子とに近接してバイアス用
永久磁石片を用い、変位検出用ホール素子に与えられる
磁界の強さが、被検出片との相対的な変位量に対応する
ようにすることができる。被検出片は磁化されないこと
によって、本発明の実施が容易である。
久磁石片であってもよいが、磁化されていなくてもよ
く、被検出片が磁化されていない構成では、変位検出用
ホール素子と補正用ホール素子とに近接してバイアス用
永久磁石片を用い、変位検出用ホール素子に与えられる
磁界の強さが、被検出片との相対的な変位量に対応する
ようにすることができる。被検出片は磁化されないこと
によって、本発明の実施が容易である。
【図１】本発明の実施の一形態の簡略化した平面図であ
る。
る。
【図２】図１の一部の斜視図である。
【図３】図１および図２に示す変位検出装置の電気回路
図である。
図である。
【図４】ホール素子ＨＥ１，ＨＥ２のバイアス電圧に対
応する出力電圧を示す図である。
応する出力電圧を示す図である。
【図５】ホール素子ＨＥ１，ＨＥ２に与えられる磁界の
強さを変化したときにおける出力電圧を示す図である。
強さを変化したときにおける出力電圧を示す図である。
【図６】図１〜図５に示される変位検出装置の動作を説
明するための波形図である。
明するための波形図である。
【図７】図１〜図６に示される変位検出装置の被検出片
４が角変位するときにおける出力端子６２から導出され
る出力電圧を示す図である。
４が角変位するときにおける出力端子６２から導出され
る出力電圧を示す図である。
【図８】本発明の実施の他の形態の斜視図である。
【図９】本発明の実施のさらに他の形態の簡略化した平
面図である。
面図である。
【図１０】本発明の実施のさらに他の形態の簡略化した
平面図である。
平面図である。
【図１１】本発明の実施のさらに他の形態の簡略化した
斜視図である。
斜視図である。
１，７１ ハウジング ２ 回転軸線 ３ 回転軸 ４ 被検出片 ５ 変位検出用表面 ６ 補正用表面 ８ 接続位置 １１，１２；１３，１４ バイアス電圧端子 １５，１６；１７，１８，６２ 出力端子 ２６，２７，４５，５０，５２ 演算増幅器 ２８，２９ フィルタ ３８ バイアス手段 ３９ 基準電圧源 ４１ エラーアンプ ４２ バイアス制御回路 ４７ 電圧源 ４８，５７ 抵抗 ５３ トランジスタ ５４ 電流増幅器 ５８ 調整手段 ５９ 可変抵抗 ６１ 増幅回路 ７２ 軌道 ９１，９２ バイアス用永久磁石片 ９４ 補正部材 ＨＥ１ 補正用ホール素子 ＨＥ２ 変位検出用ホール素子
Claims (9)
- 【請求項１】 強磁性材料から成る被検出片と、 被検出片と相対的に変位可能であり、被検出片との相対
的な変位によって被検出片との間の間隙が変化し、印加
されるバイアス電圧および磁界の強さに対応して出力電
圧が変化する変位検出用ホール素子ＨＥ２と、 予め定める一定の強さの磁界が与えられ、印加されるバ
イアス電圧および磁界の強さに対応して出力電圧が変化
する補正用ホール素子ＨＥ１と、 補正用ホール素子ＨＥ１の出力が、予め定める基準電圧
Ｅ１になるように前記バイアス電圧を変化して、変位検
出用ホール素子と補正用ホール素子とに与えるバイアス
手段とを含むことを特徴とする変位検出装置。 - 【請求項２】 バイアス手段は、 基準電圧Ｅ１を発生する基準電圧源と、 補正用ホール素子の出力と基準電圧源からの基準電圧Ｅ
１との差ΔＥを求める減算器と、 減算器の出力が零となるように前記バイアス電圧を変化
するバイアス制御回路とを含むことを特徴とする請求項
１記載の変位検出装置。 - 【請求項３】 いずれか少なくとも一方のホール素子
と、バイアス手段との間に、可変抵抗から成る調整手段
が介在されることを特徴とする請求項１または２記載の
変位検出装置。 - 【請求項４】 変位検出用ホール素子に臨む被検出片の
表面は、変位検出用ホール素子の出力レベルが被検出片
と変位検出用ホール素子との変位量に１次関数で変化す
る形状を有することを特徴とする請求項１〜３のうちの
１つに記載の変位検出装置。 - 【請求項５】 ハウジングと、 このハウジングに角変位自在に設けられる回転軸と、 回転軸に固定される被検出片とを含み、 変位検出用ホール素子と補正用ホール素子とは、ハウジ
ングに固定され、 被検出片は、 変位検出用ホール素子に臨み、その変位検出用ホール素
子の出力レベルが、被検出片の角変位量に１次関数で変
化するように、角変位量に対応して変位検出用ホール素
子に近づく形状を有する変位検出用表面と、 補正用ホール素子に臨み、その補正用ホール素子との間
の間隙が、被検出片の角変位量にかかわらず、予め定め
る一定の値に保たれる半径を有する補正用表面とを有す
ることを特徴とする請求項４記載の変位検出装置。 - 【請求項６】 ハウジングと、 このハウジングに角変位自在に設けられる回転軸と、 回転軸に固定される被検出片とを含み、 変位検出用ホール素子と補正用ホール素子とは、ハウジ
ングに固定され、 被検出片は、 変位検出用ホール素子に臨み、その変位検出用ホール素
子の出力レベルが、被検出片の角変位量に１次関数で変
化するように、角変位量に対応して回転軸の軸線方向に
厚みが変化する形状を有する変位検出用表面と、 補正用ホール素子に臨み、その補正用ホール素子との間
の間隙が、被検出片の角変位量にかかわらず、予め定め
る一定の値に保たれる半径を有し、かつ回転軸の軸線方
向に厚みが予め定める一定の値を有する補正用表面とを
有することを特徴とする請求項４記載の変位検出装置。 - 【請求項７】 ハウジングを含み、 被検出片は、ハウジングに一直線状に移動自在に設けら
れ、 被検出用ホール素子と、補正用ホール素子とは、ハウジ
ングに固定され、 被検出片は、 変位検出用ホール素子に臨み、その変位検出用ホール素
子の出力レベルが、被検出片の角変位量に１次関数で変
化するように、変位量に対応して変位検出用ホール素子
に近づく形状を有する変位検出用表面と、 補正用ホール素子に臨み、その補正用ホール素子との間
の間隙が、被検出片の角変位量にかかわらず、予め定め
る一定の値に保たれる移動方向に平行な補正用表面とを
有することを特徴とする請求項４記載の変位検出装置。 - 【請求項８】 ハウジングと、 このハウジングに角変位自在に設けられる回転軸と、 回転軸に固定される被検出片とを含み、 変位検出用ホール素子と補正用ホール素子とは、ハウジ
ングに固定され、 被検出片は、 変位検出用ホール素子に臨み、その変位検出用ホール素
子の出力レベルが、被検出片の角変位量に１次関数で変
化するように、変位量に対応して移動方向に厚みが変化
する形状を有する変位検出用表面と、 補正用ホール素子に臨み、移動方向に平行であって、厚
みが予め定める一定の幅を有する補正用表面とを有する
ことを特徴とする請求項４記載の変位検出装置。 - 【請求項９】 被検出片は、磁化されておらず、 変位検出用ホール素子と、補正用ホール素子とに近接し
て、バイアス用永久磁石片が、それぞれ配置されること
を特徴とする請求項１〜８のうちの１つに記載の変位検
出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000242580A JP2002054902A (ja) | 2000-08-10 | 2000-08-10 | 変位検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000242580A JP2002054902A (ja) | 2000-08-10 | 2000-08-10 | 変位検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002054902A true JP2002054902A (ja) | 2002-02-20 |
Family
ID=18733582
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000242580A Pending JP2002054902A (ja) | 2000-08-10 | 2000-08-10 | 変位検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002054902A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003081182A1 (fr) * | 2002-03-22 | 2003-10-02 | Asahi Kasei Emd Corporation | Appareil et systeme de determination d'angle |
| JP2006502381A (ja) * | 2002-10-07 | 2006-01-19 | ムービング マグネット テクノロジーズ （ソシエテ アノニム） | 可変リラクタンス位置センサ |
| JP2006214736A (ja) * | 2005-02-01 | 2006-08-17 | Konica Minolta Opto Inc | 駆動装置 |
| JP2010515880A (ja) * | 2007-01-08 | 2010-05-13 | キョントン ネットワーク コーポレーション リミテッド | 精密圧力センサ |
| WO2015006454A1 (en) * | 2013-07-09 | 2015-01-15 | United Technologies Corporation | Non-contact strain measurement |
| US9671214B2 (en) | 2013-07-17 | 2017-06-06 | Infineon Technologies Ag | Discrete magnetic angle sensor device, a magnetic angle sensor arrangement, a method for generating an angle signal and a method for providing a sensor signal |
| CN115900517A (zh) * | 2022-11-14 | 2023-04-04 | 哈尔滨理工大学 | 一种凹凸式方形槽检测电机主轴窜动的装置及方法 |
-
2000
- 2000-08-10 JP JP2000242580A patent/JP2002054902A/ja active Pending
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| US10782116B2 (en) | 2013-07-17 | 2020-09-22 | Infineon Technologies Ag | Discrete magnetic angle sensor device, a magnetic angle sensor arrangement, a method for generating an angle signal and a method for providing a sensor signal |
| CN115900517A (zh) * | 2022-11-14 | 2023-04-04 | 哈尔滨理工大学 | 一种凹凸式方形槽检测电机主轴窜动的装置及方法 |
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