JP2004069655A

JP2004069655A - 磁気センサのオフセット調整方法

Info

Publication number: JP2004069655A
Application number: JP2002233102A
Authority: JP
Inventors: Takamasa Kanehara; 金原　　孝昌; Norihiro Katayama; 片山　　典浩
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-08-09
Filing date: 2002-08-09
Publication date: 2004-03-04

Abstract

【課題】新規な方法にて、磁性体等の磁気発生源によるセンサ出力のオフセットを調整することができる磁気センサを提供すること。
【解決手段】仮配置した際に、ＭＲ素子３，４に印加される理想的な磁気ベクトルＢが、磁性体等の磁気発生源によって磁気ベクトルＢ_１のようにずれていた場合、オフセット特性検出工程にて、被検出対象の運動に伴うバイアス磁界の向きの変化を検出する方法と同様の方法を用いて、この磁気ベクトルＢ_１と理想的な磁気ベクトルＢとの差分Ｂ_２を検出する。そして、磁気センサを配置位置から一旦移動させた後に、オフセット特性調整工程にて、移動させた磁気センサ若しくは別の磁気センサの磁気ベクトルＢを差分Ｂ_２だけずらしておき、磁気センサを所定の配置位置に再び配置する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、この発明は半導体磁気センサ、特に、磁気抵抗素子を用いた磁気センサに係り、詳しくは、センサ出力のオフセットを調整する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特開平３−１９５９７０号公報等に開示されているように、磁気抵抗素子を利用したギヤ近接方式の回転センサが知られている。
【０００３】
このセンサは、図４に示されるように、基板５０に磁気抵抗素子５１，５２が蒸着され、この基板５０がバイアス磁石５３の着磁面５３ａに垂直に取り付けられている。この基板５０が磁性体よりなるギヤ５４に対向配置され、バイアス磁石５３からギヤ５４に向けてバイアス磁界を発生させる。
【０００４】
そして、ギヤ５４の回転に伴いバイアス磁界の変化（磁気ベクトルＢの向きの変化）を抵抗変化として検出する。つまり、ギヤ５４における１つの歯５５が基板５０の前方を通過する度に磁気ベクトルＢの向きが変化し、それを電気信号として取り出す。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、本来、ギヤ５４の歯５５（山／谷）の通過により磁気ベクトルＢの向きが変化することにより素子５１，５２の中点αでの電圧が変化し、比較器５６にて基準電圧Ｖｒｅｆ　との比較にて２値化信号を得るものであるが、センサ配置時にセンサの近傍に磁性体等の磁気発生源が存在すると、この磁気発生源の影響を受けて磁気ベクトルＢや信号オフセット等が変化してしまう。
【０００６】
このために、磁性体等の磁気発生源の影響により発生する磁気抵抗素子出力のオフセット対策として、ＣＭＯＳを用いた自動補正回路、およびピーク・ボトムホールド回路等、複雑な回路方式を用いてオフセットを許容していた。
【０００７】
しかしながら、この方式ではバイポーラチップの他に、処理回路用ＣＭＯＳチップが必要であり、小型化が困難であるという問題が生じる。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記問題に鑑み、新規な方法にて、磁性体等の磁気発生源によるセンサ出力のオフセットを調整することができる磁気センサを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の磁気センサは、基板の上に磁気抵抗素子を配置するとともに基板の後方にバイアス磁石を配置し、バイアス磁石によるバイアス磁界内に磁気抵抗素子を位置させ、被検出対象の運動に伴うバイアス磁界の向きの変化を磁気抵抗素子にて検出するようにした磁気センサのオフセット調整方法において、予め磁気センサを所定の配置位置に配置し、被検出対象以外の磁気発生源によって磁気抵抗素子に発生するオフセット特性の誤差を検出しておき、この検出した誤差分だけ磁気抵抗素子のオフセット特性をずらして磁気センサを配置位置に再び配置することで、磁気抵抗素子に対するオフセット特性を補正するようにしたことを特徴としている。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、磁気センサを配置した際に、磁気センサの近傍に磁気発生源が存在すると磁気抵抗素子のオフセット特性は変化してしまうが、予めオフセット特性の誤差だけ磁気抵抗素子のオフセット特性をずらして配置したことにより、磁気抵抗素子のオフセット特性を得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態を、図面に従って説明する。図１には、本発明の一実施形態に係る磁気センサの平面図を示し、図２には、磁気センサの電気的構成を示す図である。尚、本発明の磁気センサは車載用回転センサとして用いられるものであって、具体的には、カム角センサ、クランク角センサ、車速センサ、自動変速機に組み込まれる回転センサ、車輪速センサ等に使用されるものである。
【００１２】
まず、図１に示されるように、センサハウジング１の内部には基板２が配置されており、この基板２の上には、磁気抵抗素子（以下、ＭＲ素子という）３，４が配置されている。尚、ＭＲ素子３，４の材料としては、Ｎｉ−Ｃｏ系やＮｉ−Ｆｅ系を挙げることができ、蒸着法にて基板２上に堆積しパターニングしたものである。また、ＭＲ素子３，４は、その表面を保護膜（図示せず）にて覆われている。
【００１３】
ＭＲ素子３，４は帯状をなしており、ＭＲ素子３の一端が接地されるとともに、他端がＭＲ素子４の一端と接続され、ＭＲ素子４の他端が電源１６と接続されている。このようにして、ＭＲ素子３，４は電源１６とグランド（ＧＮＤ）間に直列にブリッジ接続されており、２つのＭＲ素子３，４による直列回路に所定電圧Ｖｒを印加したときの両素子間の中点αでの電圧がセンシング信号として取り出される。
【００１４】
一方、基板２の後方において、基板２から離間してバイアス磁石５が配置されており、バイアス磁石５はＮ極に着磁されたＮ極面６とＳ極に着磁されたＳ極面７を有し、Ｎ極面６が基板２側を向いている。そして、このバイアス磁石５のＮ極面６にてＭＲ素子３，４に向く磁界（磁気ベクトルＢｂｉａｓ）が形成されており、このバイアス磁石５によるバイアス磁界内にＭＲ素子３，４が位置している。
【００１５】
また、図２に示されるように、センサハウジング１は、磁性体よりなるギヤ８に対向して設けられている。詳しくは、ＭＲ素子３，４がギヤ８の外周の歯９と所定の間隔をおいて配設されている。
【００１６】
このギヤ８は回転軸（エンジンのクランクシャフト等）に固定され、エンジンの駆動に伴うクランクシャフト等の回転に同期して回転する。そして、被検出対象であるギヤ８の回転に伴う歯９（山と谷）の通過によってバイアス磁界（磁気ベクトル）Ｂの向きが変化する。このバイアス磁界Ｂの向きが変化すると、ＭＲ素子３，４の抵抗値も変化する。その結果、中点αの電圧も変化する。
【００１７】
図２において、中点αの電圧がオペアンプ１０にて増幅され、比較器１１にて基準電圧Ｖｒｅｆと比較され、その大小関係にて比較器１１から２値化された信号が送出される。この２値化信号の周期がギヤ８の回転速度に対応する。よって、この２値化信号の周期からギヤ８の回転速度が求められる。具体的には、２値化信号（パルス信号）の周期の測定、あるいは、所定時間当たりのパルス数の計数にてギヤ８の回転速度が求められる。このように、被検出対象の運動に伴うバイアス磁界の向きの変化をＭＲ素子３，４にて検出することができる。
【００１８】
ここで、本来、ギヤ８の歯９（山と谷）の通過により磁気ベクトルＢの向きが変化することにより中点αの電圧が変化し回転速度を検出することができるわけであるが、センサ配置時にセンサの近傍に磁性体等の磁気発生源が存在すると、この磁気発生源の影響を受けて磁気ベクトルＢやオフセット電圧等が変化してしまう。
【００１９】
そこで、本実施形態においては、予めＭＲ素子３，４のオフセット特性をずらして配置することで、ＭＲ素子３，４に対するオフセット特性を補正するようにしている。
【００２０】
詳しくは、本発明におけるＭＲ素子３，４のオフセット調整手順を示す図３を用いて説明する。
【００２１】
まず、磁気センサを所定の配置位置に配置する（仮配置工程）。
【００２２】
次に、上記仮配置した際に、磁性体等の磁気発生源によってＭＲ素子３，４に発生するオフセット特性の誤差を検出する（オフセット特性検出工程）。
【００２３】
次に、上記オフセット特性検出工程にて検出した誤差分だけ、ＭＲ素子３，４のオフセット特性をずらす（オフセット特性調整工程）。
【００２４】
最後に、磁気センサを再び配置する（本配置工程）。
【００２５】
即ち、例えば磁気ベクトルＢのオフセット調整手順について説明すると、図１に示されるように、上記仮配置した際に、ＭＲ素子３，４に印加される理想的な磁気ベクトルＢが、磁性体等の磁気発生源によって磁気ベクトルＢ_１のようにずれていた場合、上記オフセット特性検出工程にて、上記被検出対象の運動に伴うバイアス磁界の向きの変化を検出する方法と同様の方法を用いて、この磁気ベクトルＢ_１と理想的な磁気ベクトルＢとの差分Ｂ_２を検出する。そして、磁気センサを配置位置から一旦移動させた後に、上記オフセット特性調整工程にて、移動させた磁気センサ若しくは別の磁気センサの磁気ベクトルＢを差分Ｂ_２だけずらしておき、磁気センサを所定の配置位置に再び配置する。
【００２６】
その結果、再び配置された磁気センサの磁気ベクトルはＢ_１となっており、この状態で磁性体等の磁気発生源の影響を受けると、磁気ベクトルは差分Ｂ_２だけずれて磁気ベクトルＢと変化するため、本来欲しい理想的な磁気ベクトルを得ることができる。
【００２７】
このように、予めＭＲ素子３，４のオフセット特性をずらして配置することにより、磁性体等の磁気発生源によって生じるセンサ出力のオフセットを調整することができる。
【００２８】
尚、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、様々な態様に適用可能である。
【００２９】
例えば、上記実施形態では、ＭＲ素子３，４の配置形状をハの字形状としたが、これに限られるものではなく、ＭＲ素子の配置形状はハの字形状でなくてもよい。
【００３０】
また、上記実施形態では、オフセット特性の調整手順として磁気ベクトルＢを用いて説明したが、これに限られるものではなく、信号オフセットや信号しきい値等のオフセット特性においても上記調整手順を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における磁気回転センサの平面図を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態における磁気回転センサの電気的構成を示す図である。
【図３】本発明における磁気抵抗素子のオフセットを調整する手順を示すフロー図である。
【図４】従来技術における磁気回転センサの平面図を示す図である。
【符号の説明】
１…センサハウジング、
２…基板、
３，４…ＭＲ素子、
５…バイアス磁石、
６…Ｎ極面、
７…Ｓ極面、
８…ギア、
９…歯、
１０…オペアンプ、
１１…比較器。

Claims

基板の上に磁気抵抗素子を配置するとともに当該基板の後方にバイアス磁石を配置し、前記バイアス磁石によるバイアス磁界内に前記磁気抵抗素子を位置させ、被検出対象の運動に伴うバイアス磁界の向きの変化を前記磁気抵抗素子にて検出するようにした磁気センサのオフセット調整方法において、
予め前記磁気センサを所定の配置位置に配置し、前記被検出対象以外の磁気発生源によって前記磁気抵抗素子に発生するオフセット特性の誤差を検出しておき、この検出した誤差分だけ前記磁気抵抗素子のオフセット特性をずらして前記磁気センサを前記配置位置に再び配置することで、前記磁気抵抗素子に対するオフセット特性を補正するようにしたことを特徴とする磁気センサのオフセット調整方法。