JP2006029792A - Anisotropic magnetoresistive element and turning angle detector using the same - Google Patents

Anisotropic magnetoresistive element and turning angle detector using the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a turning angle detector for surely detecting the short-circuiting between adjoining terminals and realizing power saving, for an anisotropic magnetoresistive element used for turning angle detection, etc. on a steering wheel of an automobile, and to provide a turning angle detector that uses the same. <P>SOLUTION: An AMR (anisotropic magnetoresistive) element 25 is formed, by disposing a power terminal or a ground terminal next to output terminals 22F, 22H, 23F, and 23H while structuring the turning angle detector by using the AMR element 25. If adjoining terminals are short-circuited, an output signal at a ground potential or power potential is inputted into a control means 31. Thus, the short-circuiting between the adjoining terminals can be surely detected, and power saving can be realized. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、主に自動車のステアリングなどの回転体の回転角度検出に用いられる異方性磁気抵抗素子及びこれを用いた回転角度検出装置に関するものである。   The present invention relates to an anisotropic magnetoresistive element mainly used for detecting a rotation angle of a rotating body such as an automobile steering, and a rotation angle detection device using the same.

近年、自動車の高機能化が進む中、各種制御のためステアリングの回転角度を検出する回転角度検出装置において、磁界の回転を検出する異方性磁気抵抗素子(以降、AMR素子と呼ぶ)を用いたものが増えている。   In recent years, as the functionality of automobiles has increased, an anisotropic magnetoresistive element (hereinafter referred to as an AMR element) that detects the rotation of a magnetic field is used in a rotation angle detection device that detects the rotation angle of a steering wheel for various controls. What was there is increasing.

このような、従来のAMR素子及びこれを用いた回転角度検出装置について、図6〜図9を用いて説明する。   Such a conventional AMR element and a rotation angle detection apparatus using the same will be described with reference to FIGS.

図6は従来のAMR素子の構成図であり、同図において、2は4つの磁気抵抗素子1が略矩形状に接続された第一のホイートストンブリッジ、3は同じく4つの磁気抵抗素子1が略矩形状に接続された第二のホイートストンブリッジで、この第二のホイートストンブリッジ3は第一のホイートストンブリッジ2近傍に、45度傾けて配置されている。   FIG. 6 is a configuration diagram of a conventional AMR element. In FIG. 6, reference numeral 2 denotes a first Wheatstone bridge in which four magnetoresistive elements 1 are connected in a substantially rectangular shape, and 3 denotes the same four magnetoresistive elements 1. A second Wheatstone bridge 3 is connected in a rectangular shape, and the second Wheatstone bridge 3 is disposed in the vicinity of the first Wheatstone bridge 2 with an inclination of 45 degrees.

そして、ホイートストンブリッジ2の磁気抵抗素子1同士が結合した結合点2A、2B、2C及び2Dは、ワイヤーボンディング等により、各々アース端子2E、出力端子2F、電源端子2G及び出力端子2Hに接続されている。   The coupling points 2A, 2B, 2C and 2D where the magnetoresistive elements 1 of the Wheatstone bridge 2 are coupled to each other are connected to the ground terminal 2E, the output terminal 2F, the power supply terminal 2G and the output terminal 2H by wire bonding or the like. Yes.

また、ホイートストンブリッジ3の結合点3A、3B、3C及び3Dからは、各々アース端子3E、出力端子3F、電源端子3G及び出力端子3Hが同じく導出されている。   Further, from the connection points 3A, 3B, 3C, and 3D of the Wheatstone bridge 3, a ground terminal 3E, an output terminal 3F, a power supply terminal 3G, and an output terminal 3H are similarly derived.

さらに、4は絶縁樹脂製のモールド部であり、シリコンウエハー上に形成されたホイートストンブリッジ2や3、及び各種端子2E〜2H、3E〜3Hの一部を覆っている。   Furthermore, 4 is a mold part made of an insulating resin and covers the Wheatstone bridges 2 and 3 formed on the silicon wafer and a part of the various terminals 2E to 2H and 3E to 3H.

そして、モールド部4外周の上方左側から順に、アース端子2E、3E、出力端子3F及び2Fが、所定の間隔で並んでモールド部4から延出すると共に、モールド部4外周の下方左側からは順に、出力端子2H、3H、電源端子3G及び2Gが、所定の間隔で並んでモールド部4から延出し配置されて、AMR素子5が構成されている。   Then, in order from the upper left side of the outer periphery of the mold part 4, the ground terminals 2E, 3E and the output terminals 3F and 2F extend from the mold part 4 side by side at a predetermined interval, and from the lower left side of the outer periphery of the mold part 4 in order. The output terminals 2H and 3H and the power supply terminals 3G and 2G are arranged so as to extend from the mold portion 4 and are arranged at a predetermined interval to constitute the AMR element 5.

次に、このようなAMR素子5を用いた回転角度検出装置について説明する。   Next, a rotation angle detection apparatus using such an AMR element 5 will be described.

図7は回転角度検出装置の分解斜視図であり、同図において、6は外周に平歯車部6Aが形成された回転体で、中央部には挿通するステアリング(図示せず)の軸と係合する係合部6Bが設けられている。   FIG. 7 is an exploded perspective view of the rotation angle detecting device. In FIG. 7, reference numeral 6 denotes a rotating body having a spur gear portion 6A formed on the outer periphery, and is connected to a steering shaft (not shown) inserted in the center portion. A mating engagement portion 6B is provided.

そして、7は検出体で、この外周の平歯車部7Aが回転体6の平歯車部6Aに噛合すると共に、検出体7の中央には、略円柱形状の磁石8が接着等により装着されている。   Reference numeral 7 denotes a detection body. The spur gear portion 7A on the outer periphery meshes with the spur gear portion 6A of the rotating body 6, and a substantially cylindrical magnet 8 is attached to the center of the detection body 7 by adhesion or the like. Yes.

また、9は検出体7下面にほぼ平行に配置された配線基板で、両面に複数の配線パターン(図示せず)が形成されると共に、検出体7との対向面にはAMR素子5が装着され、この対向した磁石8とAMR素子5によって検出手段10が形成されている。   Reference numeral 9 denotes a wiring board disposed substantially in parallel with the lower surface of the detection body 7. A plurality of wiring patterns (not shown) are formed on both surfaces, and the AMR element 5 is mounted on the surface facing the detection body 7. The detecting means 10 is formed by the opposed magnet 8 and the AMR element 5.

さらに、配線基板9にはマイコン等の電子部品によって、検出手段10に接続された制御手段11が形成されると共に、AMR素子5の出力端子2F、3F、2H及び3Hが制御手段11に、電源端子2G及び3Gが供給電源に、アース端子2E及び3Eがアース回路に各々接続されて、回転角度検出装置が構成されている。   Further, the control means 11 connected to the detection means 10 is formed on the wiring board 9 by electronic parts such as a microcomputer, and the output terminals 2F, 3F, 2H and 3H of the AMR element 5 are connected to the control means 11 with a power supply. The terminals 2G and 3G are connected to a power supply, and the ground terminals 2E and 3E are connected to a ground circuit, respectively, thereby constituting a rotation angle detection device.

そして、このような回転角度検出装置は、制御手段11がコネクタ(図示せず)等を通して自動車本体の電子回路(図示せず)に接続されると共に、回転体6中央部の係合部6Bにはステアリング軸(図示せず)が挿通されて、自動車に装着される。   In such a rotation angle detecting device, the control means 11 is connected to an electronic circuit (not shown) of the automobile body through a connector (not shown) or the like, and is connected to the engaging portion 6B in the center of the rotating body 6. The steering shaft (not shown) is inserted through and is mounted on the automobile.

以上の構成において、運転時、イグニッションスイッチ(図示せず)がONの状態で、ステアリングを回転すると、これに伴って回転体6が回転し、この外周の平歯車部6Aに平歯車部7Aが噛合した検出対7も回転する。   In the above configuration, during operation, when the steering is rotated with an ignition switch (not shown) turned on, the rotating body 6 rotates accordingly, and the spur gear portion 7A is connected to the spur gear portion 6A on the outer periphery. The meshed detection pair 7 also rotates.

そして、この検出体7の回転に伴って、検出体7中央に装着された磁石8の磁界が変化し、この変化する磁界をAMR素子5が検出して、図8の電圧波形図に示すように、電圧が約2.4V〜2.6Vの範囲の、余弦波の出力信号12と正弦波の出力信号13が、制御手段11に入力される。   As the detection body 7 rotates, the magnetic field of the magnet 8 mounted at the center of the detection body 7 changes, and the AMR element 5 detects this changing magnetic field, as shown in the voltage waveform diagram of FIG. In addition, a cosine wave output signal 12 and a sine wave output signal 13 having a voltage in the range of about 2.4 V to 2.6 V are input to the control means 11.

つまり、回転に伴って変化する磁石8の磁界に応じて、ホイートストンブリッジ2の出力端子2Fと2Hからは余弦波の出力信号12が出力され、これに対し45度傾いたホイートストンブリッジ3の出力端子3Fと3Hからは、位相が45度ずれた正弦波の出力信号13が制御手段11へ出力される。   That is, the output signal 12 of the cosine wave is output from the output terminals 2F and 2H of the Wheatstone bridge 2 in accordance with the magnetic field of the magnet 8 that changes with rotation, and the output terminal of the Wheatstone bridge 3 tilted by 45 degrees relative thereto. From 3F and 3H, a sine wave output signal 13 whose phase is shifted by 45 degrees is output to the control means 11.

そして、この入力された出力信号12と出力信号13を制御手段11が演算し、回転するステアリングの回転角度を検出するようにして回転角度検出装置が構成されている。   Then, the control means 11 calculates the input output signal 12 and output signal 13 and detects the rotation angle of the rotating steering wheel to constitute the rotation angle detection device.

なお、このような回転角度検出装置において、AMR素子5のモールド部4から延出した各種端子2E〜2Hや3E〜3Hの隣合う端子間に、金属粉等の導電性の異物等が侵入し、例えば出力端子2Hと3Hが短絡した場合には、図9の電圧波形図に示すように、出力信号12と出力信号13は出力信号14に変化するため、制御手段11がこの出力信号14によって、回路に何らかの異常が生じたと判定する。   In such a rotation angle detection device, conductive foreign matters such as metal powder enter between adjacent terminals 2E to 2H and 3E to 3H extending from the mold part 4 of the AMR element 5. For example, when the output terminals 2H and 3H are short-circuited, the output signal 12 and the output signal 13 change to the output signal 14 as shown in the voltage waveform diagram of FIG. It is determined that some abnormality has occurred in the circuit.

また、出力端子3Hと右隣の電源端子3Gが短絡した場合には、出力端子3Hが約5Vの電源電位となるため、図9に示すような、出力信号15が制御手段11に入力され、出力端子3Fと左隣のアース端子3Eが短絡した場合には、出力端子3Fがアース電位と同電位となるため、0Vの出力信号16が制御手段11に入力される。   When the output terminal 3H and the power terminal 3G adjacent to the right are short-circuited, the output terminal 3H has a power supply potential of about 5V, so that an output signal 15 as shown in FIG. When the output terminal 3F and the ground terminal 3E adjacent to the left side are short-circuited, the output terminal 3F has the same potential as the ground potential, so that the 0V output signal 16 is input to the control means 11.

そして、制御手段11は閾値として0.5V以下または4.5V以上の入力電圧を異常と判定するように構成されているため、こうした閾値を超えた出力信号15や16が入力された場合には、上記と同様に、回路に異常が生じたと判定する。   And since the control means 11 is comprised so that the input voltage of 0.5V or less or 4.5V or more as a threshold value may be determined as abnormal, when the output signals 15 and 16 exceeding such a threshold value are input. In the same manner as described above, it is determined that an abnormality has occurred in the circuit.

さらに、運転時ではなく、イグニッションスイッチがOFFで、検出手段10や制御手段11に電源が供給されていない状態で、上記のような隣合う端子間の短絡が生じた場合、例えば出力端子3Hと電源端子3G、或いは出力端子3Fとアース端子3Eが短絡した場合には、イグニッションスイッチをONにし検出手段10や制御手段11が作動すると、上記のように、電源電位の約5Vの出力信号15やアース電位の0Vの出力信号16が出力されるため、制御手段11がこれらから異常の判定を行う。   Further, when the short-circuit between the adjacent terminals as described above occurs when the ignition switch is OFF and the power is not supplied to the detection means 10 or the control means 11, not during operation, for example, the output terminal 3H When the power supply terminal 3G or the output terminal 3F and the ground terminal 3E are short-circuited, the ignition switch is turned on and the detection means 10 and the control means 11 are operated. As described above, the output signal 15 of about 5V of the power supply potential or Since the output signal 16 of the ground potential of 0V is output, the control means 11 determines abnormality from these.

しかし、出力端子2Hと3Hが短絡した場合には、イグニッションスイッチをONにした時、最初から上記のように、閾値の0.5Vから4.5Vの範囲内で出力信号12や13に類似した波形の出力信号14が出力されるため、制御手段11がこれを出力信号12と13が変化した波形と判定することができず、誤った回転角度の検出を行ってしまう。   However, when the output terminals 2H and 3H are short-circuited, when the ignition switch is turned on, it is similar to the output signals 12 and 13 within the threshold value range of 0.5V to 4.5V as described above from the beginning. Since the waveform output signal 14 is output, the control means 11 cannot determine this as a waveform in which the output signals 12 and 13 have changed, and erroneously detects the rotation angle.

従って、このような回転角度検出装置は、イグニッションスイッチがOFFの状態でも、通常、バッテリーから検出手段10や制御手段11に間欠的に電源を供給し、上記のような、出力端子間の短絡に伴うAMR素子5からの出力信号の変化がないかどうかを、常に検出するように構成されているものであった。   Therefore, such a rotation angle detection device normally supplies power intermittently from the battery to the detection means 10 and the control means 11 even when the ignition switch is OFF, and this causes a short circuit between the output terminals as described above. It is configured to always detect whether there is a change in the output signal from the accompanying AMR element 5.

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
特開2002−213910号公報
As prior art document information related to the invention of this application, for example, Patent Document 1 is known.
JP 2002-213910 A

しかしながら、上記従来の回転角度検出装置においては、AMR素子5の隣合った出力端子2Fと3F、あるいは出力端子2Hと3Hが短絡したことを検出するため、イグニッションスイッチのOFF時にも、バッテリーから電源を間欠的に検出手段10や制御手段11に供給する必要があり、消費電力が大きくなるという課題があった。   However, in the above conventional rotation angle detection device, since the output terminals 2F and 3F adjacent to the AMR element 5 or the output terminals 2H and 3H are short-circuited, the power is supplied from the battery even when the ignition switch is OFF. Needs to be intermittently supplied to the detection means 10 and the control means 11, and there is a problem that power consumption increases.

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、AMR素子の出力端子と隣合う端子との短絡を、容易かつ確実に検出することが可能で、省電力化が図れるAMR素子、及びこれを用いた回転角度検出装置を提供することを目的とする。   The present invention solves such a conventional problem. An AMR element capable of easily and reliably detecting a short circuit between an output terminal of an AMR element and an adjacent terminal, and saving power, And it aims at providing the rotation angle detection apparatus using the same.

上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。   In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.

本発明の請求項1に記載の発明は、出力端子の隣に電源端子またはアース端子を配置して異方性磁気抵抗素子を構成したものであり、出力端子と隣合う他の端子が短絡した場合、AMR素子の出力端子からアース電位または電源電位の信号が出力されるため、端子間の短絡を確実に検出することが可能なAMR素子を得ることができるという作用を有する。   According to the first aspect of the present invention, an anisotropic magnetoresistive element is configured by arranging a power supply terminal or a ground terminal next to an output terminal, and another terminal adjacent to the output terminal is short-circuited. In this case, since the ground potential or power supply potential signal is output from the output terminal of the AMR element, an AMR element capable of reliably detecting a short circuit between the terminals can be obtained.

請求項2に記載の発明は、回転体に連動して回転する検出体の中央に磁石を配置すると共に、この磁石に対向して請求項1記載のAMR素子を配置して回転角度検出装置を構成したものであり、端子間の短絡を確実に検出することができるため、イグニッションスイッチOFF時の制御手段や検出手段への電源供給が不要となり、省電力化が図れる回転角度検出装置を実現することができるという作用を有する。   According to a second aspect of the present invention, a magnet is disposed at the center of a detection body that rotates in conjunction with the rotating body, and the AMR element according to the first aspect is disposed opposite to the magnet to provide a rotational angle detection device. Since it is configured and short-circuits between terminals can be reliably detected, it is not necessary to supply power to the control means and detection means when the ignition switch is OFF, and a rotation angle detection device that can save power is realized. It has the effect of being able to.

以上のように本発明によれば、端子間の短絡を確実に検出することができ、省電力化が図れるAMR素子、及びこれを用いた回転角度検出装置を実現することができるという有利な効果が得られる。   As described above, according to the present invention, an advantageous effect that an AMR element capable of reliably detecting a short circuit between terminals and saving power and a rotation angle detection device using the AMR element can be realized. Is obtained.

以下、本発明の実施の形態について、図1〜図5を用いて説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.

なお、背景技術の項で説明した構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を簡略化する。   In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part of the structure same as the structure demonstrated in the term of background art, and detailed description is simplified.

(実施の形態)
図1は本発明の一実施の形態によるAMR素子の構成図であり、同図において、21はニッケル−鉄合金製の磁気抵抗素子、22はシリコーンウェハー上に4つの磁気抵抗素子21が略矩形状に接続された第一のホイートストンブリッジ、23は同じく4つの磁気抵抗素子21が略矩形状に接続された第二のホイートストンブリッジで、この第二のホイートストンブリッジ23は第一のホイートストンブリッジ22近傍に、45度傾けて配置されている。
(Embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram of an AMR element according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 21 is a magnetoresistive element made of nickel-iron alloy, 22 is a quadrilateral magnetoresistive element 21 on a silicone wafer. A first Wheatstone bridge 23 connected in a shape is a second Wheatstone bridge in which four magnetoresistive elements 21 are connected in a substantially rectangular shape. The second Wheatstone bridge 23 is in the vicinity of the first Wheatstone bridge 22. Are inclined at 45 degrees.

なお、図1では判り易いように、ホイートストンブリッジ22とホイートストンブリッジ23を左右に並べて記載しているが、実際は、例えばホイートストンブリッジ22の上方にホイートストンブリッジ23が、互いに同軸心で45度傾けた状態で配置されている。   In FIG. 1, the Wheatstone bridge 22 and the Wheatstone bridge 23 are shown side by side so as to be easily understood, but actually, for example, the Wheatstone bridge 23 is inclined coaxially by 45 degrees above the Wheatstone bridge 22. Is arranged in.

そして、ホイートストンブリッジ22の磁気抵抗素子21同士が結合した結合点22A、22B、22C及び22Dは、ワイヤーボンディング等により、各々銅合金製で略平板状のアース端子22E、出力端子22F、電源端子22G及び出力端子22Hに接続されている。   The coupling points 22A, 22B, 22C, and 22D at which the magnetoresistive elements 21 of the Wheatstone bridge 22 are coupled to each other are each made of a copper alloy and formed of a substantially flat earth terminal 22E, an output terminal 22F, and a power terminal 22G by wire bonding or the like. And the output terminal 22H.

また、同じくホイートストンブリッジ23の結合点23A、23B、23C及び23Dからは、各々アース端子23E、出力端子23F、電源端子23G及び出力端子23Hが導出されている。   Similarly, a ground terminal 23E, an output terminal 23F, a power supply terminal 23G, and an output terminal 23H are led out from the connection points 23A, 23B, 23C, and 23D of the Wheatstone bridge 23, respectively.

さらに、24はエポキシ樹脂等の絶縁樹脂製のモールド部であり、シリコンウエハーとその上に形成されたホイートストンブリッジ22や23、及び各種端子22E〜22H、23E〜23Hの一部を覆っている。   Furthermore, 24 is a mold part made of an insulating resin such as an epoxy resin, and covers a silicon wafer, the Wheatstone bridges 22 and 23 formed thereon, and various terminals 22E to 22H and 23E to 23H.

そして、モールド部24外周の上方左側から順に、アース端子22E、出力端子23F、アース端子23E、及び出力端子22Fが、所定の間隔で並んでモールド部24から延出すると共に、モールド部24外周の下方左側からは順に、出力端子22H、電源端子23G、出力端子23H及び電源端子22Gが、所定の間隔で並んでモールド部24から延出し配置されて、AMR素子25が構成されている。   Then, in order from the upper left side of the outer periphery of the mold part 24, the ground terminal 22E, the output terminal 23F, the ground terminal 23E, and the output terminal 22F extend from the mold part 24 in a line at a predetermined interval. From the lower left side, the output terminal 22H, the power supply terminal 23G, the output terminal 23H, and the power supply terminal 22G are arranged in a predetermined interval so as to extend from the mold portion 24 to constitute the AMR element 25.

次に、このようなAMR素子25を用いた回転角度検出装置について説明する。   Next, a rotation angle detection apparatus using such an AMR element 25 will be described.

図2は回転角度検出装置の分解斜視図、図3は同断面図であり、同図において、6は外周に平歯車部6Aが形成された回転体で、中央部には挿通するステアリング(図示せず)の軸と係合する係合部6Bが設けられている。   2 is an exploded perspective view of the rotation angle detection device, and FIG. 3 is a sectional view thereof. In FIG. 2, reference numeral 6 denotes a rotating body having a spur gear portion 6A formed on the outer periphery, and a steering (see FIG. An engaging portion 6B that engages with a shaft (not shown) is provided.

そして、7は検出体で、この外周の平歯車部7Aが回転体6の平歯車部6Aに噛合すると共に、検出体7の中央には、略円柱形状の磁石8が接着等により装着されている。   Reference numeral 7 denotes a detection body. The spur gear portion 7A on the outer periphery meshes with the spur gear portion 6A of the rotating body 6, and a substantially cylindrical magnet 8 is attached to the center of the detection body 7 by adhesion or the like. Yes.

また、29は検出体7上面にほぼ平行に配置された配線基板で、両面に複数の配線パターン(図示せず)が形成されると共に、検出体7との対向面にはAMR素子25が装着され、この対向した磁石8とAMR素子25によって検出手段30が形成されている。   Reference numeral 29 denotes a wiring board disposed substantially parallel to the upper surface of the detection body 7, and a plurality of wiring patterns (not shown) are formed on both surfaces, and an AMR element 25 is mounted on the surface facing the detection body 7. The detecting means 30 is formed by the magnet 8 and the AMR element 25 facing each other.

さらに、配線基板29にはマイコン等の電子部品によって、検出手段30に接続された制御手段31が形成されると共に、AMR素子25の出力端子22F、23F、22H及び23Hが制御手段31に、電源端子22G及び23Gが供給電源に、アース端子22E及び23Eがアースに各々配線パターンを介して接続されて、回転角度検出装置が構成されている。   Further, the control means 31 connected to the detection means 30 is formed on the wiring board 29 by electronic components such as a microcomputer, and the output terminals 22F, 23F, 22H and 23H of the AMR element 25 are connected to the control means 31 with a power supply. The terminals 22G and 23G are connected to the power supply, and the ground terminals 22E and 23E are connected to the ground via wiring patterns, respectively, thereby constituting a rotation angle detecting device.

そして、このような回転角度検出装置は、制御手段31がコネクタ(図示せず)等を通して自動車本体の電子回路(図示せず)に接続されると共に、回転体6中央部の係合部6Bにはステアリング軸(図示せず)が挿通されて、自動車に装着される。   In such a rotation angle detecting device, the control means 31 is connected to an electronic circuit (not shown) of the automobile body through a connector (not shown) and the like, and the engaging portion 6B at the center of the rotating body 6 is connected. The steering shaft (not shown) is inserted through and is mounted on the automobile.

以上の構成において、運転時、イグニッションスイッチ(図示せず)がONの状態で、ステアリングを回転すると、これに伴って回転体6が回転し、この外周の平歯車部6Aに平歯車部7Aが噛合した検出体7も回転する。   In the above configuration, during operation, when the steering is rotated with an ignition switch (not shown) turned on, the rotating body 6 rotates accordingly, and the spur gear portion 7A is connected to the spur gear portion 6A on the outer periphery. The meshed detection body 7 also rotates.

そして、この検出体7の回転に伴って、検出体7中央に装着された磁石8の磁界が変化し、この変化する磁界をAMR素子25が検出して、図4の電圧波形図に示すように、電圧が約2.4V〜2.6Vの範囲の、余弦波の出力信号32と正弦波の出力信号33が、制御手段31に入力される。   As the detection body 7 rotates, the magnetic field of the magnet 8 mounted at the center of the detection body 7 changes, and the AMR element 25 detects this changing magnetic field, as shown in the voltage waveform diagram of FIG. In addition, a cosine wave output signal 32 and a sine wave output signal 33 having a voltage in the range of about 2.4 V to 2.6 V are input to the control means 31.

つまり、回転に伴って変化する磁石8の磁界に応じて、ホイートストンブリッジ22の出力端子22Fと22Hからは余弦波の出力信号32が出力され、これに対し45度傾いたホイートストンブリッジ23の出力端子23Fと23Hからは、位相が45度ずれた正弦波の出力信号33が制御手段31へ出力される。   That is, the output signal 32 of the cosine wave is output from the output terminals 22F and 22H of the Wheatstone bridge 22 in accordance with the magnetic field of the magnet 8 that changes with rotation, and the output terminal of the Wheatstone bridge 23 tilted 45 degrees relative thereto. From 23F and 23H, a sine wave output signal 33 whose phase is shifted by 45 degrees is outputted to the control means 31.

そして、この入力された出力信号32と出力信号33を制御手段31が演算し、回転するステアリングの回転角度を検出するようにして回転角度検出装置が構成されている。   Then, the control means 31 calculates the input output signal 32 and output signal 33 and detects the rotation angle of the rotating steering wheel to constitute the rotation angle detection device.

なお、このような回転角度検出装置において、AMR素子25のモールド部24から延出した各種端子22E〜22Hや23E〜23Hの隣合う端子間に、金属粉等の導電性の異物等が侵入し、例えば出力端子23Hと隣合う電源端子22Gが短絡した場合には、図5の電圧波形図に示すように、出力端子23Hからの出力信号が正弦波の出力信号33から、電源端子22Gへの供給電源の電位である約5Vの出力信号35に変化する。   In such a rotation angle detection device, conductive foreign matters such as metal powder enter between adjacent terminals 22E to 22H and 23E to 23H extending from the mold part 24 of the AMR element 25. For example, when the power supply terminal 22G adjacent to the output terminal 23H is short-circuited, the output signal from the output terminal 23H is output from the sine wave output signal 33 to the power supply terminal 22G as shown in the voltage waveform diagram of FIG. It changes to an output signal 35 of about 5V which is the potential of the power supply.

そして、制御手段31は閾値として0.5V以下または4.5V以上の入力電力を異常と判定するように構成されているため、こうした閾値を超えた出力信号35が入力された場合には、回路に何らかの異常が生じたと判定する。   And since the control means 31 is comprised so that the input electric power of 0.5V or less or 4.5V or more as a threshold value may be determined as abnormality, when the output signal 35 exceeding such a threshold value is input, a circuit is provided. It is determined that some abnormality has occurred.

また、例えば、出力端子22Fと隣合うアース端子23Eが短絡した場合には、出力端子23Fから制御手段31へ、アース電位である0Vの出力信号36が入力されるため、制御手段31が同様に回路の異常を判定する。   In addition, for example, when the ground terminal 23E adjacent to the output terminal 22F is short-circuited, the output signal 36 of 0V that is the ground potential is input from the output terminal 23F to the control means 31, and thus the control means 31 is similarly configured. Determine circuit anomalies.

さらに、運転時ではなく、イグニッションスイッチがOFFで、検出手段30や制御手段31に電源が供給されていない状態で、上記のような隣合う端子間の短絡が生じた場合、例えば出力端子23Hと電源端子22G、或いは出力端子22Fとアース端子23Eが短絡した場合には、イグニッションスイッチをONにし検出手段30や制御手段31が作動すると、上記のように、電源電位の約5Vの出力信号35やアース電位の0Vの出力信号36が出力されるため、制御手段31がこれらから異常の判定を行う。   Further, when the short-circuit between the adjacent terminals as described above occurs when the ignition switch is OFF and the power is not supplied to the detection means 30 or the control means 31, not during operation, for example, the output terminal 23H When the power supply terminal 22G or the output terminal 22F and the ground terminal 23E are short-circuited, when the ignition switch is turned on and the detection means 30 and the control means 31 are operated, as described above, the output signal 35 of about 5V of the power supply potential or Since the output signal 36 of the ground potential of 0V is output, the control means 31 determines abnormality from these.

なお、出力端子23Hと隣合う電源端子23G、或いは出力端子22Hと電源端子23Gが短絡した場合には、同様に電源電位の約5Vの出力信号35が、また、出力端子23Fと隣合うアース端子23E、或いは出力端子23Fとアース端子22Eが短絡した場合には、アース電位の0Vの出力信号36が制御手段31へ入力される。   When the output terminal 23H is adjacent to the power supply terminal 23G, or when the output terminal 22H and the power supply terminal 23G are short-circuited, the output signal 35 having a power supply potential of about 5V is similarly applied to the output terminal 23F. 23E, or when the output terminal 23F and the ground terminal 22E are short-circuited, an output signal 36 having a ground potential of 0V is input to the control means 31.

つまり、出力端子22Fや22H、23F、23Hの隣には電源端子またはアース端子が配置されているため、これら出力端子と隣合う他の端子が短絡した場合には、AMR素子の出力端子から電源電位の出力信号35またはアース電位の出力信号36が出力され、制御手段31が隣合う端子間の短絡を確実に検出することが可能なように構成されている。   That is, since the power supply terminal or the ground terminal is arranged next to the output terminals 22F, 22H, 23F, and 23H, when the other terminals adjacent to these output terminals are short-circuited, the power supply is output from the output terminal of the AMR element. The potential output signal 35 or the ground potential output signal 36 is output so that the control means 31 can reliably detect a short circuit between adjacent terminals.

従って、イグニッションスイッチがOFFの状態で、隣合う端子間の短絡が生じた場合にも、イグニッションスイッチをONにし検出手段30や制御手段31が作動すると、上記のように直ちに出力信号35や出力信号36が出力され、制御手段31が異常の判定を行うため、イグニッションスイッチOFF時に、バッテリーから電源を間欠的に検出手段30や制御手段31に供給する必要がなく、省電力化を図ることが可能となる。   Therefore, even when the ignition switch is OFF and a short circuit occurs between adjacent terminals, if the ignition switch is turned ON and the detection means 30 and the control means 31 are operated, the output signal 35 and the output signal are immediately output as described above. 36 is output, and the control unit 31 determines abnormality, so that it is not necessary to intermittently supply power from the battery to the detection unit 30 or the control unit 31 when the ignition switch is OFF, thereby saving power. It becomes.

このように本実施の形態によれば、出力端子22Fや22H、23F、23Hの隣に電源端子またはアース端子を配置してAMR素子25を形成すると共に、このAMR素子25を用いて回転角度検出装置を構成することによって、隣合う端子間の短絡を確実に検出することが可能で、省電力化が図れるAMR素子、及びこれを用いた回転角度検出装置を得ることができるものである。   As described above, according to the present embodiment, the AMR element 25 is formed by arranging the power supply terminal or the ground terminal adjacent to the output terminals 22F, 22H, 23F, and 23H, and the rotation angle is detected using the AMR element 25. By configuring the device, it is possible to reliably detect a short circuit between adjacent terminals, and to obtain an AMR element that can save power and a rotation angle detection device using the same.

本発明による異方性磁気抵抗素子及びこれを用いた回転角度検出装置は、隣合う端子間の短絡を確実に検出することが可能で、省電力化が図れるものが得られ、自動車のステアリングの回転角度検出等に有用である。   An anisotropic magnetoresistive element and a rotation angle detection device using the same according to the present invention can reliably detect a short-circuit between adjacent terminals, and can achieve power savings. This is useful for detecting the rotation angle.

本発明の一実施の形態による異方性磁気抵抗素子の構成図The block diagram of the anisotropic magnetoresistive element by one embodiment of this invention 同回転角度検出装置の分解斜視図Exploded perspective view of the rotation angle detector 同断面図Cross section 同電圧波形図Same voltage waveform diagram 同異常時の電圧波形図Voltage waveform diagram at the time of abnormality 従来の異方性磁気抵抗素子の構成図Configuration diagram of conventional anisotropic magnetoresistive element 同回転角度検出装置の分解斜視図Exploded perspective view of the rotation angle detector 同電圧波形図Same voltage waveform diagram 同異常時の電圧波形図Voltage waveform diagram at the time of abnormality

符号の説明Explanation of symbols

6 回転体
6A、7A 平歯車部
6B 係合部
7 検出体
8 磁石
21 磁気抵抗素子
22 第一のホイートストンブリッジ
23 第二のホイートストンブリッジ
22A、22B、22C、22D、23A、23B、23C、23D 結合点
22E、23E アース端子
22F、23F、22H、23H 出力端子
22G、23G 電源端子
24 モールド部
25 異方性磁気抵抗素子
29 配線基板
30 検出手段
31 制御手段
32、33、35、36 出力信号
6 Rotating body 6A, 7A Spur gear portion 6B Engaging portion 7 Detector 8 Magnet 21 Magnetoresistive element 22 First Wheatstone bridge 23 Second Wheatstone bridge 22A, 22B, 22C, 22D, 23A, 23B, 23C, 23D Coupling Point 22E, 23E Ground terminal 22F, 23F, 22H, 23H Output terminal 22G, 23G Power supply terminal 24 Mold part 25 Anisotropic magnetoresistive element 29 Wiring board 30 Detection means 31 Control means 32, 33, 35, 36 Output signal

Claims (2)

4つの磁気抵抗素子が略矩形状に接続された第一のホイートストンブリッジと、この第一のホイートストンブリッジの近傍に45度傾けて配置された第二のホイートストンブリッジと、前記第一及び前記第二のホイートストンブリッジの対角位置の結合点から導出した複数の出力端子と、他の結合点の一つから導出した電源端子と、前記電源端子の対角位置の結合点から導出したアース端子と、前記第一及び前記第二のホイートストンブリッジを覆うモールド部からなり、前記出力端子の隣に前記電源端子または前記アース端子を配置した異方性磁気抵抗素子。 A first Wheatstone bridge in which four magnetoresistive elements are connected in a substantially rectangular shape; a second Wheatstone bridge disposed at an angle of 45 degrees in the vicinity of the first Wheatstone bridge; the first and second A plurality of output terminals derived from a diagonal coupling point of the Wheatstone bridge, a power terminal derived from one of the other coupling points, a ground terminal derived from the diagonal coupling point of the power terminal, An anisotropic magnetoresistive element comprising a molded part covering the first and second Wheatstone bridges, wherein the power supply terminal or the ground terminal is arranged next to the output terminal. ステアリングに連動して回転する回転体と、この回転体の回転に連動して回転する検出体と、前記検出体の中央に配置された磁石と、この磁石に対向して配置された請求項1記載の異方性磁気抵抗素子と、この異方性磁気抵抗素子からの出力信号によって前記回転体の回転角度を検出する制御手段からなる回転角度検出装置。 A rotating body that rotates in conjunction with a steering, a detection body that rotates in conjunction with the rotation of the rotating body, a magnet that is disposed in the center of the detection body, and a magnet that is disposed opposite to the magnet. A rotation angle detecting device comprising the anisotropic magnetoresistive element described above and control means for detecting the rotation angle of the rotating body based on an output signal from the anisotropic magnetoresistive element.
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