JP2014095656A - Magnetic sensor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁気抵抗素子によって磁界の変化を検出する磁気センサ装置に関する。 The present invention relates to a magnetic sensor device that detects a change in a magnetic field by a magnetoresistive element.
相対移動方向にN極とS極が交互に並ぶトラックを備える磁気スケールと、磁気スケールの相対移動を検出する磁気センサ装置を備えるエンコーダが知られている。かかるエンコーダの磁気センサ装置は、磁気スケールに対向配置されるセンサ基板にA相およびB相を検出するための磁気検出回路を備えている。 There is known an encoder including a magnetic scale having tracks in which N poles and S poles are alternately arranged in the relative movement direction, and a magnetic sensor device for detecting the relative movement of the magnetic scale. The magnetic sensor device of such an encoder includes a magnetic detection circuit for detecting the A phase and the B phase on a sensor substrate arranged to face the magnetic scale.
A相を検出する磁気検出回路は、一般的に、直接に接続された2つの磁気抵抗素子を2組備えるブリッジ回路である。ブリッジ回路には所定の一定電圧が印加されており、磁気スケールとセンサ基板が相対移動すると、ブリッジ回路の2つの中点位置からは、磁気スケールとセンサ基板との相対移動に対応する+a相と−a相の電圧信号が出力される。B相を検出する磁気検出回路も、A相を検出する磁気検出回路と同様のブリッジ回路である。ブリッジ回路には所定の一定電圧が印加されており、磁気スケールとセンサ基板が相対移動すると、ブリッジ回路の2つの中点位置からは、磁気スケールとセンサ基板との相対移動に対応する+b相と−b相の電圧信号が出力される。+a相の電圧信号、−a相の電圧信号、+b相の電圧信号および−b相の電圧信号は、それぞれ信号増幅回路に入力され、当該信号増幅回路よって増幅された後に磁気スケールとセンサ基板との相対移動速度を算出するための演算回路に入力される。特許文献1には、磁気抵抗素子を備えるブリッジ回路に電圧を印加して、出力として電圧信号を得る磁気センサ装置が記載されている。
The magnetic detection circuit for detecting the A phase is generally a bridge circuit including two sets of two magnetoresistive elements directly connected. When a predetermined constant voltage is applied to the bridge circuit and the magnetic scale and the sensor substrate move relative to each other, the + a phase corresponding to the relative movement between the magnetic scale and the sensor substrate starts from the two midpoint positions of the bridge circuit. -A phase voltage signal is output. The magnetic detection circuit for detecting the B phase is also a bridge circuit similar to the magnetic detection circuit for detecting the A phase. When a predetermined constant voltage is applied to the bridge circuit and the magnetic scale and the sensor substrate move relative to each other, the + b phase corresponding to the relative movement between the magnetic scale and the sensor substrate starts from the two midpoint positions of the bridge circuit. -B phase voltage signal is output. The + a phase voltage signal, the -a phase voltage signal, the + b phase voltage signal, and the -b phase voltage signal are respectively input to the signal amplification circuit, amplified by the signal amplification circuit, and then the magnetic scale and the sensor substrate. Is input to an arithmetic circuit for calculating the relative movement speed.
磁気抵抗素子には環境温度が上昇すると抵抗値が上昇するという温度特性がある。従って、予め設定された基準温度よりも環境温度が上昇するとブリッジ回路の中点位置から出力される電圧信号の振幅が小さくなる。 The magnetoresistive element has a temperature characteristic that the resistance value increases as the environmental temperature increases. Therefore, when the environmental temperature rises above the preset reference temperature, the amplitude of the voltage signal output from the midpoint position of the bridge circuit becomes small.
ここで、ブリッジ回路から出力される電圧信号の振幅が小さくなると、分解能が低下し、電圧信号に基づいて算出される相対移動速度の精度が低下するという問題がある。かかる問題に対して、環境温度の上昇に対応させて+a相の電圧信号、−a相の電圧信号、+b相の電圧信号および−b相の電圧信号が入力されるそれぞれの信号増幅回路の増幅率を増大させて各電圧信号の振幅を大きくし、これにより演算回路に入力される電圧信号のレベルを補正することが考えられる。 Here, when the amplitude of the voltage signal output from the bridge circuit is reduced, there is a problem that the resolution is lowered and the accuracy of the relative movement speed calculated based on the voltage signal is lowered. For such a problem, amplification of each signal amplifier circuit to which a + a phase voltage signal, a −a phase voltage signal, a + b phase voltage signal, and a −b phase voltage signal are input in response to a rise in environmental temperature It is conceivable to increase the amplitude of each voltage signal by increasing the rate, thereby correcting the level of the voltage signal input to the arithmetic circuit.
しかし、+a相の電圧信号、−a相の電圧信号、+b相の電圧信号および−b相の電圧信号が入力されるそれぞれの信号増幅回路の増幅率を変化させるためには、複数の信号増幅回路に環境温度の変化に応じて増幅率を変化させる増幅率調整回路を構成する必要があるので、回路構成が複雑化し、部品点数の増加および回路基板への部品実装面積の増加を招くという問題がある。 However, in order to change the amplification factor of each signal amplifier circuit to which the + a phase voltage signal, the -a phase voltage signal, the + b phase voltage signal, and the -b phase voltage signal are input, a plurality of signal amplifications are used. Since it is necessary to configure an amplification factor adjustment circuit that changes the amplification factor according to changes in environmental temperature in the circuit, the circuit configuration becomes complicated, resulting in an increase in the number of components and an increase in the mounting area of components on the circuit board There is.
本発明の課題は、このような点に鑑みて、磁気抵抗素子を備えるブリッジ回路から出力される電圧信号のレベルが温度変化に起因して低下することを簡易な回路構成により補正できる磁気センサ装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a magnetic sensor device capable of correcting with a simple circuit configuration that the level of a voltage signal output from a bridge circuit including a magnetoresistive element is lowered due to a temperature change. Is to provide.
上記の課題を解決するために、本発明の磁気センサ装置は、
磁気抵抗素子を備えるブリッジ回路と、
前記ブリッジ回路へ印加する電圧を環境温度の変化に基づいて変化させる電圧調整回路と、を有することを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, a magnetic sensor device of the present invention includes:
A bridge circuit comprising a magnetoresistive element;
And a voltage adjustment circuit that changes a voltage applied to the bridge circuit based on a change in environmental temperature.
本発明によれば、環境温度の上昇に伴って磁気抵抗素子の抵抗値が増大することによりブリッジ回路から出力される電圧信号のレベルが低下する際に、ブリッジ回路へ印加する電圧を上昇させて、電圧信号のレベルを上昇させることができる。従って、簡易な回路構成により、環境温度の変化によって磁気センサ装置の分解能が低下することを防止或いは抑制できる。 According to the present invention, the voltage applied to the bridge circuit is increased when the level of the voltage signal output from the bridge circuit decreases due to an increase in the resistance value of the magnetoresistive element as the environmental temperature increases. The voltage signal level can be increased. Therefore, with a simple circuit configuration, it is possible to prevent or suppress the resolution of the magnetic sensor device from being lowered due to a change in environmental temperature.
本発明において、前記電圧調整回路は、一定電圧を出力する定電圧回路と、環境温度の変化に基づいて増幅率を変化させる増幅回路とを有し、前記増幅回路は、前記一定電圧を前記増幅率で増幅した増幅電圧を前記ブリッジ回路に印加することが望ましい。このようにすれば、増幅回路の増幅率を設定することによりブリッジ回路へ印加する電圧を任意に設定できる。 In the present invention, the voltage adjustment circuit includes a constant voltage circuit that outputs a constant voltage and an amplification circuit that changes an amplification factor based on a change in environmental temperature, and the amplification circuit amplifies the constant voltage. It is desirable to apply an amplified voltage amplified at a rate to the bridge circuit. In this way, the voltage applied to the bridge circuit can be arbitrarily set by setting the amplification factor of the amplifier circuit.
本発明において、前記増幅回路は、前記環境温度が予め定めた基準温度のときに前記増幅電圧として予め設定した基準電圧を前記ブリッジ回路に印加するとともに、前記環境温度が前記基準温度よりも上昇した場合に前記増幅率を増大させ、前記環境温度が前記基準温度よりも下降した場合に前記増幅率を減少させることが望ましい。このようにすれば、増幅電圧は、環境温度が基準温度よりも上昇した場合に基準電圧よりも高い値となり、環境温度が基準温度よりも下降した場合に基準電圧よりも低い値となる。従って、環境温度が上昇したときに生じる電圧信号のレベルの低下を抑制するとともに、環境温度が下降したときに生じる電圧信号のレベルの過大な上昇を抑制できる。 In the present invention, the amplification circuit applies a reference voltage preset as the amplification voltage to the bridge circuit when the environmental temperature is a predetermined reference temperature, and the environmental temperature has risen above the reference temperature. In some cases, it is desirable to increase the amplification factor and decrease the amplification factor when the environmental temperature falls below the reference temperature. In this way, the amplified voltage becomes higher than the reference voltage when the environmental temperature rises above the reference temperature, and becomes lower than the reference voltage when the environmental temperature falls below the reference temperature. Accordingly, it is possible to suppress a decrease in the level of the voltage signal that occurs when the environmental temperature rises, and to suppress an excessive increase in the level of the voltage signal that occurs when the environmental temperature decreases.
本発明において、前記増幅回路は、前記環境温度によって抵抗値が変化する抵抗素子を備えていることが望ましい。このようにすれば、環境温度の変化に対応させて増幅回路の増幅率を変化させることが容易となる。 In the present invention, it is desirable that the amplifier circuit includes a resistance element whose resistance value varies depending on the environmental temperature. In this way, it becomes easy to change the amplification factor of the amplifier circuit in response to a change in the environmental temperature.
この場合には、前記増幅回路は、反転増幅回路であり、オペアンプの出力とマイナス入力とを前記抵抗素子を介して接続したネガティブフィードバックを備えているものとすれば、環境温度の変化に対応させて増幅回路の増幅率を変化させることができる。 In this case, if the amplifier circuit is an inverting amplifier circuit and has a negative feedback in which the output of the operational amplifier and the negative input are connected via the resistor element, the amplifier circuit can cope with a change in environmental temperature. Thus, the amplification factor of the amplifier circuit can be changed.
また、この場合には、前記増幅回路は、反転増幅回路であり、前記抵抗素子を介してオペアンプのプラス入力とグランドとが接続されているものとすれば、環境温度の変化に対応させて増幅回路の増幅率を変化させることができる。 In this case, if the amplifier circuit is an inverting amplifier circuit and the positive input of the operational amplifier is connected to the ground via the resistor element, the amplifier circuit is amplified in response to a change in environmental temperature. The gain of the circuit can be changed.
本発明において、前記抵抗素子は、サーミスタとすることができる。 In the present invention, the resistance element may be a thermistor.
本発明において、センサ基板を有し、前記磁気抵抗素子は、前記センサ基板上に形成された磁気抵抗パターンであり、前記抵抗素子は、前記センサ基板上において前記磁気抵抗素子の前記磁気抵抗パターンが形成された領域から離間した位置に形成された磁気抵抗パターンであることが望ましい。すなわち、磁気抵抗パターンには環境温度が上昇すると抵抗値が上昇するという温度特性があるので、環境温度によって抵抗値が変化する抵抗素子として、磁気抵抗パターンを用いることができる。また、このようにすれば、磁界の変化を検出するための磁気抵抗素子の磁気抵抗パターンを形成する工程を利用して、センサ基板上に環境温度によって抵抗値が変化する抵抗素子を形成することができるので、磁気センサ装置の製造コストを抑制できる。 In this invention, it has a sensor board | substrate, The said magnetoresistive element is a magnetoresistive pattern formed on the said sensor board | substrate, The said magnetoresistive pattern of the said magnetoresistive element is on the said sensor board | substrate. A magnetoresistive pattern formed at a position spaced from the formed region is desirable. That is, since the magnetoresistive pattern has a temperature characteristic that the resistance value increases as the environmental temperature rises, the magnetoresistive pattern can be used as a resistance element whose resistance value changes depending on the environmental temperature. In addition, in this way, a resistance element whose resistance value changes depending on the environmental temperature is formed on the sensor substrate by using a process of forming a magnetoresistive pattern of the magnetoresistive element for detecting a change in the magnetic field. Therefore, the manufacturing cost of the magnetic sensor device can be suppressed.
本発明によれば、ブリッジ回路から出力される電圧信号のレベルを、ブリッジ回路への印加電圧によって調整するので、簡易な回路構成により、環境温度の変化によって磁気センサ装置の分解能が低下することを防止或いは抑制できる。 According to the present invention, since the level of the voltage signal output from the bridge circuit is adjusted by the voltage applied to the bridge circuit, it is possible to reduce the resolution of the magnetic sensor device due to a change in environmental temperature with a simple circuit configuration. It can be prevented or suppressed.
以下に、図面を参照して、本発明を適用した実施の形態として磁気センサ装置を搭載するリニアエンコーダを説明する。 A linear encoder equipped with a magnetic sensor device will be described below as an embodiment to which the present invention is applied with reference to the drawings.
(全体構成)
図1は本発明を適用したリニアエンコーダの構成を示す説明図である。図2(a)はリニアエンコーダの磁気センサ装置をセンサ面の側から見た斜視図であり、図2(b)は磁気センサ装置の内部構造を示す斜視図である。図1に示すように、リニアエンコーダ1は、長手方向に沿ってN極とS極が交互に並ぶトラックを備える磁気スケール2と、磁気スケール2の相対移動を検出する磁気センサ装置3を備えている。磁気スケール2の長手方向は、磁気スケール2と磁気センサ装置3の相対移動方向である。
(overall structure)
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of a linear encoder to which the present invention is applied. FIG. 2A is a perspective view of the magnetic sensor device of the linear encoder viewed from the sensor surface side, and FIG. 2B is a perspective view showing the internal structure of the magnetic sensor device. As shown in FIG. 1, the
磁気センサ装置3は、直方体形状のセンサ本体4と、センサ本体4から延びるケーブル5を有している。センサ本体4において、磁気スケール2に対向配置される面はセンサ面6となっている。図2(a)に示すように、センサ面6には開口部7が形成されており、開口部7には、センサ面6と平行にシリコン基板やセラミックグレース基板などのセンサ基板8が配置されている。センサ基板8上には磁気検出回路9が形成されている。磁気検出回路9は、センサ基板8において磁気スケール2と対向する面に半導体プロセスによって形成された強磁性体NiFe等の磁性体膜からなる磁気抵抗パターン(磁気抵抗素子)10を備えている。
The
センサ本体4内には、センサ基板8と平行に剛性の回路基板11が配置されている。回路基板11には磁気検出回路9へ電圧を印加するための電圧調整回路12、磁気検出回路9から出力される電圧信号を増幅して増幅電圧信号として出力する信号増幅回路13などが搭載されている(図3参照)。回路基板11とセンサ基板8とはフレキシブルプリント基板14を介して接続されている。電圧調整回路12への電力の供給はケーブル5を介して外部から行われる。また、信号増幅回路13から出力される増幅電圧信号はケーブル5を介して外部の演算装置(不図示)に入力される。演算装置はA/D変換回路を備えており、増幅電圧信号に基づいて磁気スケール2と磁気センサ装置3の相対移動速度および相対移動方向を算出する。
A
(回路構成)
図3(a)は磁気センサ装置3の回路構成を示す概略ブロック図であり、図3(b)は増幅回路の回路図である。図3に示すように磁気センサ装置3は、磁気検出回路9、電圧調整回路12、信号増幅回路13を備えている。
(Circuit configuration)
FIG. 3A is a schematic block diagram showing a circuit configuration of the
磁気検出回路9は、磁気スケール2と磁気センサ装置3の相対移動に対応したA相(SIN相)、B相(COS相)およびZ相の電圧信号を出力するA相検出用ブリッジ回路20、B相検出用ブリッジ回路30、およびZ相検出用ブリッジ回路40を備えている。A相検出用ブリッジ回路20およびB相検出用ブリッジ回路30は互いに90°の位相差で相対移動する磁気スケール2の磁界を検出することが可能な位置に形成されている。Z相検出用ブリッジ回路40はリファレンス電圧信号を得るためのものであり、A相検出用ブリッジ回路20およびB相検出用ブリッジ回路30とは異なる位置に形成されている。
The
A相検出用ブリッジ回路20は、直列に接続された2つの磁気抵抗パターン21、22からなる+a相検出用パターン23と、直列に接続された2つの磁気抵抗パターン24、25からなる−a相検出用パターン26を備えている。また、これら+a相検出用パターン23と−a相検出用パターン26が並列に接続されてブリッジ回路を構成しており、ブリッジ回路の一方端が電源端子Vccに接続され、他方端がグランド端子GNDに接続されている。+a相の磁気抵抗パターン21、22の中点位置には、+a相が出力される端子27が設けられ、−a相の磁気抵抗パターン24、25の中点位置には、−a相が出力される端子28が設けられている。
The A phase
B相検出用ブリッジ回路30は、直列に接続された2つの磁気抵抗パターン31、32からなる+b相検出用パターン33と、直列に接続された2つの磁気抵抗パターン34、35からなる−b相検出用パターン36を備えている。また、これら+b相検出用パターン33と−b相検出用パターン36が並列に接続されてブリッジ回路を構成しており、ブリッジ回路の一方端が電源端子Vccに接続され、他方端がグランド端子GNDに接続されている。また、+b相の磁気抵抗パターン31、32の中点位置には、+b相が出力される端子37が設けられ、−b相の磁気抵抗パターン34、35中点位置には、−b相が出力される端子38が設けられている。
The B-phase
Z相検出用ブリッジ回路40は、直列に接続された2つの磁気抵抗パターン41、42からなる+z相検出用パターン43と、直列に接続された2つの磁気抵抗パターン44、45からなる−z相検出用パターン46を備えている。また、これら+z相検出用パターン43と−z相検出用パターン46が並列に接続されてブリッジ回路を構成しており、ブリッジ回路の一方端が電源端子Vccに接続され、他方端がグランド端子GNDに接続されている。また、+z相の磁気抵抗パターン41、42の中点位置には、+z相が出力される端子47が設けられ、−z相の磁気抵抗パターン44、45の中点位置には、−z相が出力される端子48が設けられている。
The Z-phase
電圧調整回路12は、所定電圧の電力の供給を受けて一定電圧Vrefの電力を出力する定電圧回路50と、環境温度の変化に基づいて増幅率を変化させる増幅回路51を有している。定電圧回路50は、例えば、3端子レギュレータを備える一般的なものであり、本例では、5Vの電力の供給を受けて2.5Vの一定電圧Vrefを出力する。増幅回路51は定電圧回路50からの一定電圧Vrefを増幅した増幅電圧MRVccを磁気検出回路9の電源端子Vccに供給する。すなわち、増幅回路51は増幅電圧MRVccを各ブリッジ回路20、30、40に印加する。
The
増幅回路51は、図3(b)に示すように、オペアンプ52を中心に構成された反転増幅回路である。オペアンプ52のマイナス入力は抵抗素子53を介してグランド端子GNDに接続されている。増幅回路51の出力端子54とオペアンプ52の出力との間には抵抗素子55が接続されている。また、オペアンプ52の出力側には、オペアンプ52の出力とマイナス入力をサーミスタ56(抵抗素子)を介して接続したネガティブフィードバックが設けられている。オペアンプ52のプラス入力とグランド端子GNDは抵抗素子57を介して接続されている。定電圧回路50からの一定電圧Vrefは抵抗素子58を介してオペアンプ52のプラス入力に供給され、出力端子54からは増幅電圧MRVccが出力される。ここで、増幅回路51の増幅率は、サーミスタ56の抵抗値が変化することにより変化する。なお、増幅回路51の増幅率は、抵抗素子57を抵抗値の異なる他の抵抗素子とすることによっても変更することができる。
The
図4(a)は環境温度の変化に伴うサーミスタ56の抵抗値の変化を示すグラフであり、図4(b)は環境温度の変化に伴う増幅回路51の増幅率の変化を示すグラフであり、図4(c)は環境温度の変化に伴う増幅電圧の変化を示すグラフである。図4(a)に示すようにサーミスタ56は、温度係数が正の値のものであり、環境温度の上昇に伴ってその抵抗値が増大する。サーミスタ56の温度係数は3500ppm/℃である
FIG. 4A is a graph showing a change in resistance value of the
本例では、リニアエンコーダ1が使用される環境の基準温度Tが25℃に設定されており、環境温度が基準温度Tのときに増幅回路51からは増幅電圧MRVccとして基準電圧VTの3Vが出力されるように構成されている(図4(c)参照)。環境温度が基準温度Tから上昇すると、図4(a)に示すように、サーミスタ56は環境温度の上昇に伴ってその抵抗値を線形的に増大させる。サーミスタ56の抵抗値が増大すると、図4(b)に示すように、増幅回路51の増幅率が線形的に増大するので、増幅回路51から出力される増幅電圧MRVccは、図4(c)に示すように、線形的に上昇して、基準電圧VTよりも高い値となる。従って、各ブリッジ回路20、30、40には基準電圧VTよりも大きな増幅電圧MRVccが印加される。
In this example, the reference temperature T of the environment in which the
一方、環境温度が基準温度Tから下降すると、図4(a)に示すように、サーミスタ56は環境温度の下降に伴ってその抵抗値を線形的に減少させる。サーミスタ56の抵抗値が減少すると、図4(b)に示すように増幅回路51の増幅率が線形的に減少するので、増幅回路51から出力される増幅電圧MRVccは、図4(c)に示すように、線形的に下降して、基準電圧VTよりも低い値となる。従って、各ブリッジ回路20、30、40には基準電圧VTよりも小さな増幅電圧MRVccが印加される。
On the other hand, when the environmental temperature falls from the reference temperature T, as shown in FIG. 4A, the
ここで、磁気検出回路9の各ブリッジ回路20、30、40を構成している各磁気抵抗パターン21、22、24、25、31、32、34、35、41、42、44、45には環境温度が上昇すると抵抗値が上昇するという温度特性がある。このため、基準温度Tよりも環境温度が上昇すると各ブリッジ回路20、30、40の中点位置の端子27、28、37、38、47、48から出力される電圧信号の振幅が小さくなる。磁気検出回路9から出力される電圧信号の振幅が小さくなると、分解能が低下して、電圧信号に基づいて算出される相対移動速度の精度が低下するという問題が発生する。
Here, each of the
かかる問題に対して、電圧調整回路12は、環境温度の上昇に伴って各ブリッジ回路20、30、40から出力される電圧信号のレベルが低下する際に、電圧調整回路12から各ブリッジ回路20、30、40へ印加する電圧を上昇させ、これにより、各ブリッジ回路20、30、40から出力される電圧信号のレベルを上昇させる。すなわち、環境温度が変化した場合には、各ブリッジ回路20、30、40へ印加する電圧を調整して、各ブリッジ回路20、30、40から出力される電圧信号のレベルを補正する。従って、環境温度の変化によって磁気センサ装置3の分解能が低下することを防止或いは抑制できる。また、環境温度が基準温度Tから下降する際には、電圧調整回路12は、各ブリッジ回路20、30、40へ印加する電圧を下降させる。従って、各ブリッジ回路20、30、40から出力される電圧信号のレベルの過大な上昇を抑制することができる。
In order to deal with such a problem, the
次に、信号増幅回路13は、図3(a)に示すように、磁気検出回路9のA相検出用ブリッジ回路20の端子27、28から出力される+a相の電圧信号および−a相の電圧信号を増幅して+a相の増幅電圧信号および−a相の増幅電圧信号を出力するA相用信号増幅回路61、B相検出用ブリッジ回路30の端子37、38から出力される+b相の電圧信号および−b相の電圧信号を増幅して+b相の増幅電圧信号および−b相の増幅電圧信号を出力するB相用信号増幅回路62、Z相検出用ブリッジ回路40の端子47、48から出力される+z相の電圧信号および−z相の電圧信号を増幅して+z相の増幅電圧信号および−z相の増幅電圧信号を出力するZ相用信号増幅回路63を備えている。A相用信号増幅回路61、B相用信号増幅回路62およびZ相用信号増幅回路63のそれぞれは、一般的な構成であり、例えば、各+相の電圧信号を増幅するための第1のオペアンプと各−相の電圧信号を増幅するための第2のオペアンプを備えるものとすることができる。
Next, as shown in FIG. 3A, the
(作用効果)
本例によれば、電圧調整回路12が各ブリッジ回路20、30、40(磁気検出回路9)へ印加する電圧を変化させることによって各ブリッジ回路20、30、40から出力される電圧信号のレベルを補正するので、各ブリッジ回路20、30、40から出力される各+相および各−相の電圧信号のそれぞれを増幅する信号増幅回路13に電圧信号のレベルを補正する電圧補正回路を設ける場合と比較して、回路構成を簡易なものとすることができる。また、磁気センサ装置3がA相、B相、或いはZ相を検出するための複数の各ブリッジ回路20、30、40を備えている場合でも、各ブリッジ回路20、30、40へ電圧を印加する電圧調整回路12を共通のものとすることができるので、A相、B相およびC相の電圧信号のレベルをそれぞれの信号増幅回路の側で補正する場合と比較して、回路構成をより簡易なものとすることができる。従って、部品点数の増加を抑制することができ、回路基板11における部品の実装面積の増加を抑制できる。
(Function and effect)
According to this example, the level of the voltage signal output from each
また、本例では、電圧調整回路12が定電圧回路50からの一定電圧Vrefを増幅する増幅回路51を備えているので、増幅回路51の増幅率を設定することにより磁気検出回路9へ印加する電圧を任意に設定できる。より具体的には、抵抗素子53の抵抗値とサーミスタ56の抵抗値を所望の比率に設定することによって磁気検出回路9へ印加する電圧を任意に設定できる。
Further, in this example, since the
(その他の実施の形態)
上記の例では、増幅回路51においてサーミスタ56がオペアンプ52の出力とマイナス入力の間に配置されているが、当該サーミスタ56を抵抗値が固定の抵抗素子とし、オペアンプ52のプラス入力とグランドとの間に配置されている抵抗素子57をサーミスタ56としてもよい。このようにしても、環境温度の変化に対応させて増幅回路51の増幅率を変化させることができる。すなわち、増幅回路51から出力される増幅電圧MRVccを、環境温度が予め定めた基準温度よりも上昇した場合に基準電圧よりも高い値とし、環境温度が基準温度よりも下降した場合に基準電圧よりも低い値とすることができる。
(Other embodiments)
In the above example, the
また、上記の例では、電圧調整回路12の増幅回路51はサーミスタ56を用いてその増幅率を変化させているが、サーミスタ56の代わりに回路基板11或いはセンサ基板8に形成された磁気抵抗パターンを用いることもできる。すなわち、磁気抵抗パターンはサーミスタ56と同様に、環境温度の上昇に伴ってその抵抗値を増大させる温度特性を備えている。また、各磁気抵抗パターン21、22、24、25、31、32、34、35、41、42、44、45は、サーミスタ56の温度係数と同等の温度係数を備えている。従って、磁気抵抗パターンをサーミスタ56に代替できる。
In the above example, the
ここで、サーミスタ56の代替とする磁気抵抗パターンを、各磁気抵抗パターン21、22、24、25、31、32、34、35、41、42、44、45と同様にセンサ基板8上に形成すれば、各磁気抵抗パターン21、22、24、25、31、32、34、35、41、42、44、45をセンサ基板8上に形成する工程を利用して、サーミスタ56の代替とする磁気抵抗パターンを形成できる。従って、磁気センサ装置3の製造コストを抑制することができる。なお、センサ基板8上にサーミスタ56の代替とする磁気抵抗パターンを形成する場合には、その形成位置を磁気スケール2の磁界を検出しない位置としておくことが望ましい。すなわち、サーミスタ56の代替とする磁気抵抗パターンは、磁気検出回路9(各磁気抵抗パターン21、22、24、25、31、32、34、35、41、42、44、45)の形成領域から離間した位置に形成することが望ましい。
Here, a magnetoresistive pattern as a substitute for the
3・・・磁気センサ装置
8・・・センサ基板
9・・・磁気検出回路
12・・・電圧調整回路
21・・・磁気抵抗パターン(磁気抵抗素子)
20・・・A相検出用ブリッジ回路
30・・・B相検出用ブリッジ回路
40・・・Z相検出用ブリッジ回路
50・・・定電圧回路
51・・・増幅回路
52・・・オペアンプ
56・・・サーミスタ(抵抗素子)
T・・・基準温度
VT・・基準電圧
DESCRIPTION OF
20 ... A phase
T ... Reference temperature VT ... Reference voltage
Claims (8)
前記ブリッジ回路へ印加する電圧を環境温度の変化に基づいて変化させる電圧調整回路と、を有することを特徴とする磁気センサ装置。 A bridge circuit comprising a magnetoresistive element;
A magnetic sensor device comprising: a voltage adjustment circuit that changes a voltage applied to the bridge circuit based on a change in environmental temperature.
前記電圧調整回路は、一定電圧を出力する定電圧回路と、環境温度の変化に基づいて増幅率を変化させる増幅回路とを有し、
前記増幅回路は、前記一定電圧を前記増幅率で増幅した増幅電圧を前記ブリッジ回路に印加することを特徴とする磁気センサ装置。 In claim 1,
The voltage adjustment circuit includes a constant voltage circuit that outputs a constant voltage, and an amplification circuit that changes an amplification factor based on a change in environmental temperature,
The amplifying circuit applies an amplified voltage obtained by amplifying the constant voltage with the amplification factor to the bridge circuit.
前記増幅回路は、前記環境温度が予め定めた基準温度のときに前記増幅電圧として予め設定した基準電圧を前記ブリッジ回路に印加するとともに、前記環境温度が前記基準温度よりも上昇した場合に前記増幅率を増大させ、前記環境温度が前記基準温度よりも下降した場合に前記増幅率を減少させることを特徴とする磁気センサ装置。 In claim 2,
The amplification circuit applies a reference voltage preset as the amplification voltage to the bridge circuit when the environmental temperature is a predetermined reference temperature, and when the environmental temperature rises above the reference temperature, the amplification circuit A magnetic sensor device characterized by increasing the rate and decreasing the amplification factor when the environmental temperature falls below the reference temperature.
前記増幅回路は、前記環境温度によって抵抗値が変化する抵抗素子を備えていることを特徴とする磁気センサ装置。 In claim 2 or 3,
The amplifying circuit includes a resistance element whose resistance value changes according to the environmental temperature.
前記増幅回路は、反転増幅回路であり、オペアンプの出力とマイナス入力とを前記抵抗素子を介して接続したネガティブフィードバックを備えていることを特徴とする磁気センサ装置。 In claim 4,
The amplifying circuit is an inverting amplifying circuit, and includes a negative feedback in which an output of an operational amplifier and a negative input are connected via the resistance element.
前記増幅回路は、反転増幅回路であり、前記抵抗素子を介してオペアンプのプラス入力とグランドとが接続されていることを特徴とする磁気センサ装置。 In claim 5,
The amplifying circuit is an inverting amplifying circuit, and a positive input of an operational amplifier is connected to the ground through the resistance element.
前記抵抗素子は、サーミスタであることを特徴とする磁気センサ装置。 In any one of claims 4 to 6,
The resistance element is a thermistor, and a magnetic sensor device.
センサ基板を有し、
前記磁気抵抗素子は、前記センサ基板上に形成された磁気抵抗パターンであり、
前記抵抗素子は、前記センサ基板上において前記磁気抵抗素子の前記磁気抵抗パターンが形成された領域から離間した位置に形成されている磁気抵抗パターンであることを特徴とする磁気センサ装置。 In any one of claims 4 to 7,
Having a sensor substrate,
The magnetoresistive element is a magnetoresistive pattern formed on the sensor substrate,
2. The magnetic sensor device according to claim 1, wherein the resistive element is a magnetoresistive pattern formed on the sensor substrate at a position separated from a region where the magnetoresistive pattern of the magnetoresistive element is formed.
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---|---|---|---|---|
JP2016125967A (en) * | 2015-01-07 | 2016-07-11 | 日本電産サンキョー株式会社 | Magnetic sensor device and magnetic detection device |
CN111947693A (en) * | 2019-05-16 | 2020-11-17 | 日本电产三协株式会社 | Magnetic sensor device |
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- 2012-11-12 JP JP2012248239A patent/JP2014095656A/en active Pending
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