JP2015021790A - Method and device for detecting fault in bridge circuit - Google Patents

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聡 阿部
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To detect a fault in a bridge circuit of a mode in which the potentials of two output contacts do not change.SOLUTION: A bridge circuit 14 comprises contacts J11, J12, J13, J14 and resistors R11, R12, R13, R14. Both ends of the resistor R11 are connected to the contacts J11, J12; both ends of the resistor R12 are connected to the contacts J12, J13; both ends of the resistor R13 are connected to the contacts J13, J14; and both ends of the resistor R14 are connected to the contacts J14, J11. A method for detecting a fault in the bridge circuit involves measuring the potential of the contact J12 and the potential of the contact J14 by applying a voltage between the contacts J11, J13, measuring the potential of the contact J11 and the potential of the contact J13 by applying a voltage between the contacts J12, J14, and, if all of the potentials of the contacts J11-J14 are within a normal range, determines that the bridge circuit 14 is working properly, and, if otherwise, determining that the bridge circuit 14 is faulty.

Description

本発明は、磁気センサ等に用いられるブリッジ回路の故障を検出する故障検出方法および装置に関する。   The present invention relates to a failure detection method and apparatus for detecting a failure of a bridge circuit used in a magnetic sensor or the like.

近年、自動車のステアリングの回転位置の検出等の種々の用途で、対象物の回転位置を検出するために、磁気センサが広く利用されている。このような磁気センサが用いられるシステムでは、一般的に、対象物の回転に連動して方向が回転する外部磁界を発生する手段(例えば磁石)が設けられる。磁気センサは、例えば、外部磁界の方向が基準方向に対してなす角度を検出する。これにより、対象物の回転位置が検出される。   In recent years, magnetic sensors have been widely used to detect the rotational position of an object in various applications such as detection of the rotational position of an automobile steering. In a system in which such a magnetic sensor is used, generally, means (for example, a magnet) that generates an external magnetic field whose direction rotates in conjunction with the rotation of an object is provided. For example, the magnetic sensor detects an angle formed by the direction of the external magnetic field with respect to the reference direction. Thereby, the rotational position of the object is detected.

磁気センサとしては、特許文献1,2に記載されているように、2つのブリッジ回路(ホイートストンブリッジ回路)を有するものが知られている。1つのブリッジ回路は、第1ないし第4の接点と、第1ないし第4の磁気検出素子とを備えている。第1の磁気検出素子の両端は、それぞれ第1の接点と第2の接点に接続されている。第2の磁気検出素子の両端は、それぞれ第2の接点と第3の接点に接続されている。第3の磁気検出素子の両端は、それぞれ第3の接点と第4の接点に接続されている。第4の磁気検出素子の両端は、それぞれ第4の接点と第1の接点に接続されている。第1ないし第4の磁気検出素子は、外部磁界に応じて抵抗値が変化する素子である。外部磁界の一方向の成分の強度の変化に対して、第1および第3の磁気検出素子の抵抗値と、第2および第4の磁気検出素子の抵抗値は、互いに逆方向に変化する。このブリッジ回路では、第1の接点と第3の接点との間に所定の電圧が印加され、第2の接点の電位と第4の接点の電位の差が、外部磁界の一方向の成分の強度に対応する。   As a magnetic sensor, as described in Patent Documents 1 and 2, a sensor having two bridge circuits (Wheatstone bridge circuits) is known. One bridge circuit includes first to fourth contacts and first to fourth magnetic detection elements. Both ends of the first magnetic detection element are connected to the first contact and the second contact, respectively. Both ends of the second magnetic detection element are connected to the second contact and the third contact, respectively. Both ends of the third magnetic detection element are connected to a third contact and a fourth contact, respectively. Both ends of the fourth magnetic detection element are connected to the fourth contact and the first contact, respectively. The first to fourth magnetic detection elements are elements whose resistance values change according to the external magnetic field. The resistance value of the first and third magnetic detection elements and the resistance value of the second and fourth magnetic detection elements change in opposite directions with respect to the change in the intensity of the component in one direction of the external magnetic field. In this bridge circuit, a predetermined voltage is applied between the first contact and the third contact, and the difference between the potential of the second contact and the potential of the fourth contact is the unidirectional component of the external magnetic field. Corresponds to strength.

以下、第2の接点と第4の接点を出力接点とも言う。また、1つのブリッジ回路における第2の接点の電位と第4の接点の電位の差を、そのブリッジ回路の出力信号と言う。2つのブリッジ回路を有する磁気センサでは、外部磁界の方向が回転する場合、2つのブリッジ回路の出力信号は、同じ周期で周期的に変化する。ただし、2つのブリッジ回路の出力信号の位相は、各ブリッジ回路の出力信号の周期の1/4だけ異なっている。外部磁界の方向が基準方向に対してなす角度は、2つのブリッジ回路の出力信号に基づいて算出される。   Hereinafter, the second contact and the fourth contact are also referred to as output contacts. The difference between the potential of the second contact and the potential of the fourth contact in one bridge circuit is called an output signal of the bridge circuit. In a magnetic sensor having two bridge circuits, when the direction of the external magnetic field rotates, the output signals of the two bridge circuits change periodically with the same period. However, the phases of the output signals of the two bridge circuits differ by ¼ of the period of the output signal of each bridge circuit. The angle formed by the direction of the external magnetic field with respect to the reference direction is calculated based on the output signals of the two bridge circuits.

磁気検出素子としては、例えば特許文献1に記載されているように、複数の磁気抵抗効果素子(以下、MR素子と記す。)を直列に接続して構成されたものが知られている。なお、特許文献1における複数のMR膜は、ここで言う複数のMR素子に相当し、特許文献1におけるMR素子は、ここで言う磁気検出素子に相当する。   As a magnetic detection element, for example, as described in Patent Document 1, a structure in which a plurality of magnetoresistive elements (hereinafter referred to as MR elements) are connected in series is known. The plurality of MR films in Patent Document 1 correspond to a plurality of MR elements referred to here, and the MR element in Patent Document 1 corresponds to a magnetic detection element referred to herein.

特許第5110134号公報Japanese Patent No. 5110134 特開2003−194598号公報JP 2003-194598 A

前述のような2つのブリッジ回路を有し、外部磁界の方向が基準方向に対してなす角度を検出する磁気センサでは、少なくとも一方のブリッジ回路が故障していると、算出される角度が正確ではなくなる。そのため、磁気センサの製造時には、故障しているブリッジ回路を磁気センサの製造に使用しないために、ブリッジ回路の故障を検出する必要がある。   In the magnetic sensor having the two bridge circuits as described above and detecting the angle formed by the direction of the external magnetic field with respect to the reference direction, if at least one of the bridge circuits is faulty, the calculated angle is not accurate. Disappear. Therefore, at the time of manufacturing the magnetic sensor, it is necessary to detect a failure of the bridge circuit in order not to use the failed bridge circuit for manufacturing the magnetic sensor.

特許文献1,2には、磁気センサに組み込まれた状態のブリッジ回路の2つの出力接点(第2および第4の接点)の電位を監視することによって、ブリッジ回路の故障を検出する方法が記載されている。しかし、この方法では検出することができない故障の態様が存在する。以下、この態様について説明する。なお、以下の説明では、故障によらない磁気検出素子の抵抗値のばらつきは無視している。   Patent Documents 1 and 2 describe a method of detecting a failure in a bridge circuit by monitoring the potentials of two output contacts (second and fourth contacts) of the bridge circuit in a state incorporated in a magnetic sensor. Has been. However, there are failure modes that cannot be detected by this method. Hereinafter, this aspect will be described. In the following description, variations in the resistance value of the magnetic detection element that are not caused by a failure are ignored.

それぞれ複数のMR素子を直列に接続して構成された4つの磁気検出素子を備えたブリッジ回路では、故障の態様として、4つの磁気検出素子のうちの1つの磁気検出素子において、複数のMR素子のうちの少なくとも1つが短絡して、磁気検出素子の抵抗値が、所望の値からずれる態様がある。以下、この態様を第1の態様と言う。故障の態様としては、更に、4つの磁気検出素子のうちの2つの磁気検出素子において、それぞれ、複数のMR素子のうちの少なくとも1つが短絡して、磁気検出素子の抵抗値が、所望の値からずれる態様がある。以下、この態様を第2の態様と言う。故障の態様としては、更に、4つの磁気検出素子のうちの3つの磁気検出素子において、それぞれ、複数のMR素子のうちの少なくとも1つが短絡して、磁気検出素子の抵抗値が、所望の値からずれる態様がある。以下、この態様を第3の態様と言う。故障の態様としては、更に、4つの磁気検出素子の全てにおいて、磁気検出素子に含まれる複数のMR素子のうちの少なくとも1つが短絡する態様も考えられるが、実際には、このような態様の故障はほとんど発生しない。   In a bridge circuit including four magnetic detection elements each formed by connecting a plurality of MR elements in series, as a failure mode, in one of the four magnetic detection elements, a plurality of MR elements There is a mode in which at least one of these is short-circuited and the resistance value of the magnetic detection element deviates from a desired value. Hereinafter, this aspect is referred to as a first aspect. Further, as a failure mode, in two of the four magnetic detection elements, at least one of the plurality of MR elements is short-circuited, and the resistance value of the magnetic detection element is a desired value. There is an aspect that deviates. Hereinafter, this aspect is referred to as a second aspect. Further, as a failure mode, in three of the four magnetic detection elements, at least one of the plurality of MR elements is short-circuited, and the resistance value of the magnetic detection element is a desired value. There is an aspect that deviates. Hereinafter, this aspect is referred to as a third aspect. As an aspect of the failure, an aspect in which at least one of a plurality of MR elements included in the magnetic detection element is short-circuited in all four magnetic detection elements is conceivable. There is almost no failure.

ここで、上記の第2の態様のうち、第1および第2の磁気検出素子において、それぞれ、複数のMR素子のうちの1つが短絡して、第1および第2の磁気検出素子の抵抗値が、それぞれ所望の値から同じ値だけずれた場合について考える。この場合、第2の接点の電位は、第1および第2の磁気検出素子の抵抗値がいずれも所望の値である場合と変わらない。同様に、第3および第4の磁気検出素子において、それぞれ、複数のMR素子のうちの1つが短絡して、第3および第4の磁気検出素子の抵抗値が、それぞれ所望の値から同じ値だけずれた場合も、第4の接点の電位は、第3および第4の磁気検出素子の抵抗値がいずれも所望の値である場合と変わらない。従って、これらの2つの態様では、ブリッジ回路の2つの出力接点(第2および第4の接点)の電位を監視することによっては、ブリッジ回路の故障を検出することができない。   Here, in the first and second magnetic detection elements of the second aspect described above, one of the plurality of MR elements is short-circuited, and the resistance value of the first and second magnetic detection elements, respectively. However, consider the case where each deviates from the desired value by the same value. In this case, the potential of the second contact is the same as when the resistance values of the first and second magnetic detection elements are both desired values. Similarly, in each of the third and fourth magnetic sensing elements, one of the plurality of MR elements is short-circuited, and the resistance values of the third and fourth magnetic sensing elements are the same from the desired values, respectively. Even in the case of a deviation, the potential of the fourth contact is not different from the case where the resistance values of the third and fourth magnetic detection elements are both desired values. Therefore, in these two aspects, it is impossible to detect a failure of the bridge circuit by monitoring the potentials of the two output contacts (second and fourth contacts) of the bridge circuit.

このように、ブリッジ回路の2つの出力接点の電位を監視してブリッジ回路の故障を検出する方法では、2つの出力接点の電位が変化しない態様の故障を検出することができないという問題点があった。   As described above, the method of detecting the failure of the bridge circuit by monitoring the potential of the two output contacts of the bridge circuit has a problem in that it is not possible to detect a failure in which the potential of the two output contacts does not change. It was.

ここまでは、4つの磁気検出素子を備えたブリッジ回路の故障を検出する場合における問題点について説明してきた。しかし、上記の問題点は、第1ないし第4の磁気検出素子に限らない第1ないし第4の抵抗体を備えたブリッジ回路全般に当てはまる。   Up to this point, the problem in the case of detecting a failure of a bridge circuit including four magnetic detection elements has been described. However, the above problem applies to all bridge circuits including the first to fourth resistors not limited to the first to fourth magnetic detection elements.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、2つの出力接点の電位が変化しない態様のブリッジ回路の故障も検出できるようにしたブリッジ回路の故障検出方法および装置を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a bridge circuit failure detection method and apparatus capable of detecting a failure of a bridge circuit in a mode in which the potentials of two output contacts do not change. There is.

本発明のブリッジ回路の故障検出方法および装置は、第1ないし第4の接点と、第1ないし第4の抵抗体とを備えたブリッジ回路の故障を検出する方法および装置である。ブリッジ回路において、第1の抵抗体の両端はそれぞれ第1の接点と第2の接点に接続され、第2の抵抗体の両端はそれぞれ第2の接点と第3の接点に接続され、第3の抵抗体の両端はそれぞれ第3の接点と第4の接点に接続され、第4の抵抗体の両端はそれぞれ第4の接点と第1の接点に接続されている。   A fault detection method and apparatus for a bridge circuit according to the present invention is a method and apparatus for detecting a fault in a bridge circuit including first to fourth contacts and first to fourth resistors. In the bridge circuit, both ends of the first resistor are connected to the first contact and the second contact, respectively, and both ends of the second resistor are connected to the second contact and the third contact, respectively. Both ends of the resistor are connected to the third contact and the fourth contact, respectively, and both ends of the fourth resistor are connected to the fourth contact and the first contact, respectively.

本発明のブリッジ回路の故障検出方法は、
第1の接点と第3の接点との間に電圧を印加して、第2の接点の電位と第4の接点の電位を測定する第1の測定手順と、
第2の接点と第4の接点との間に電圧を印加して、第1の接点の電位と第3の接点の電位を測定する第2の測定手順と、
第1および第2の測定手順によって測定された第1ないし第4の接点の電位が全て正常範囲内である場合には、ブリッジ回路は正常であると判定し、それ以外の場合には、ブリッジ回路は故障していると判定する判定手順とを備えている。
The fault detection method of the bridge circuit of the present invention is
A first measurement procedure in which a voltage is applied between the first contact and the third contact to measure the potential of the second contact and the potential of the fourth contact;
A second measurement procedure for measuring a potential of the first contact and a potential of the third contact by applying a voltage between the second contact and the fourth contact;
When the potentials of the first to fourth contacts measured by the first and second measurement procedures are all within the normal range, the bridge circuit is determined to be normal, and otherwise, the bridge circuit is determined to be normal. The circuit includes a determination procedure for determining that the circuit has failed.

本発明のブリッジ回路の故障検出装置は、
電圧を発生する電圧源と、
電位を測定する電位測定装置と、
電圧源および電位測定装置と第1ないし第4の接点との接続関係を切り換える切り換え装置と、
切り換え装置を制御すると共にブリッジ回路が故障しているか否かを判定する制御装置とを備えている。
The fault detection device for the bridge circuit of the present invention is
A voltage source for generating a voltage;
An electric potential measuring device for measuring electric potential;
A switching device for switching a connection relationship between the voltage source and the potential measuring device and the first to fourth contacts;
And a control device that controls the switching device and determines whether or not the bridge circuit is out of order.

制御装置は、
切り換え装置を制御して電圧源を第1および第3の接点に接続すると共に電位測定装置を第2および第4の接点に接続して、電圧源によって第1の接点と第3の接点との間に電圧を印加し、電位測定装置によって第2の接点の電位と第4の接点の電位を測定する第1の測定動作と、
切り換え装置を制御して電圧源を第2および第4の接点に接続すると共に電位測定装置を第1および第3の接点に接続して、電圧源によって第2の接点と第4の接点との間に電圧を印加し、電位測定装置によって第1の接点の電位と第3の接点の電位を測定する第2の測定動作と、
第1および第2の測定動作によって測定された第1ないし第4の接点の電位が全て正常範囲内である場合には、ブリッジ回路は正常であると判定し、それ以外の場合には、ブリッジ回路は故障していると判定する判定動作とを実行する。
The control device
The switching device is controlled to connect the voltage source to the first and third contacts, and the potential measuring device is connected to the second and fourth contacts, and the voltage source connects the first contact and the third contact. A first measurement operation in which a voltage is applied between them and the potential of the second contact and the potential of the fourth contact are measured by a potential measurement device;
The switching device is controlled to connect the voltage source to the second and fourth contacts, and the potential measuring device is connected to the first and third contacts, and the voltage source connects the second contact and the fourth contact. A second measurement operation in which a voltage is applied between the first contact point and the potential of the first contact point and the potential of the third contact point by a potential measuring device;
When the potentials of the first to fourth contacts measured by the first and second measurement operations are all within the normal range, the bridge circuit is determined to be normal, and otherwise, the bridge circuit is determined to be normal. A determination operation for determining that the circuit has failed is executed.

本発明のブリッジ回路の故障検出方法および装置において、第1ないし第4の抵抗体は、いずれも、外部磁界に応じて抵抗値が変化する磁気検出素子であってもよい。磁気検出素子は、直列に接続された複数の磁気抵抗効果素子を含んでいてもよい。複数の磁気抵抗効果素子の各々は、磁化方向が固定された磁化固定層と、外部磁界に応じて磁化が変化する自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置された非磁性層とを有していてもよい。非磁性層は、トンネルバリア層であってもよい。   In the bridge circuit failure detection method and apparatus according to the present invention, each of the first to fourth resistors may be a magnetic detection element whose resistance value changes according to an external magnetic field. The magnetic detection element may include a plurality of magnetoresistance effect elements connected in series. Each of the plurality of magnetoresistive elements includes a magnetization fixed layer whose magnetization direction is fixed, a free layer whose magnetization changes in response to an external magnetic field, a nonmagnetic layer disposed between the magnetization fixed layer and the free layer, You may have. The nonmagnetic layer may be a tunnel barrier layer.

本発明のブリッジ回路の故障検出方法および装置では、2つの出力接点に相当する第2および第4の接点の電位を測定するだけではなく、第2の接点と第4の接点との間に電圧を印加して、第1および第3の接点の電位も測定する。そして、本発明では、測定された第1ないし第4の接点の電位が全て正常範囲内である場合には、ブリッジ回路は正常であると判定し、それ以外の場合には、ブリッジ回路は故障していると判定する。これにより、本発明によれば、2つの出力接点の電位が変化しない態様のブリッジ回路の故障も検出することが可能になるという効果を奏する。   In the fault detection method and apparatus of the bridge circuit according to the present invention, not only the potentials of the second and fourth contacts corresponding to the two output contacts are measured, but also the voltage between the second contact and the fourth contact is measured. And the potentials of the first and third contacts are also measured. In the present invention, when all the measured potentials of the first to fourth contacts are within the normal range, it is determined that the bridge circuit is normal. In other cases, the bridge circuit fails. It is determined that As a result, according to the present invention, it is possible to detect a failure of the bridge circuit in a mode in which the potentials of the two output contacts do not change.

本発明の一実施の形態に係る故障検出方法および装置が適用されるブリッジ回路を含む磁気センサシステムを示す斜視図である。1 is a perspective view showing a magnetic sensor system including a bridge circuit to which a failure detection method and apparatus according to an embodiment of the present invention is applied. 図1に示した磁気センサにおける方向と角度の定義を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the definition of the direction and angle in the magnetic sensor shown in FIG. 図1に示した磁気センサの構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the magnetic sensor shown in FIG. 図3における1つの抵抗体の一部を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing a part of one resistor in FIG. 3. 複数のブリッジ回路を含む基礎構造物を示す平面図である。It is a top view which shows the foundation structure containing a some bridge circuit. 図5に示した基礎構造物において2つのブリッジ回路が形成された領域を示す平面図である。It is a top view which shows the area | region in which the two bridge circuits were formed in the foundation structure shown in FIG. 本発明の一実施の形態に係るブリッジ回路の故障検出装置を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the failure detection apparatus of the bridge circuit which concerns on one embodiment of this invention. 図7に示した故障検出装置の他の状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the other state of the failure detection apparatus shown in FIG. 図7に示した故障検出装置の制御装置の機能構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the function structure of the control apparatus of the failure detection apparatus shown in FIG. 図7に示した故障検出装置の制御装置のハードウェア構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the hardware constitutions of the control apparatus of the failure detection apparatus shown in FIG. 本発明の一実施の形態に係るブリッジ回路の故障検出装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the failure detection apparatus of the bridge circuit which concerns on one embodiment of this invention. 図11に示したフローチャート中の第1の測定動作を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the 1st measurement operation | movement in the flowchart shown in FIG. 図11に示したフローチャート中の第2の測定動作を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the 2nd measurement operation | movement in the flowchart shown in FIG. 図11に示したフローチャート中の第1または第2の測定動作によって測定された電位の分布の一例を示すヒストグラムである。12 is a histogram showing an example of a potential distribution measured by the first or second measurement operation in the flowchart shown in FIG. 11.

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。始めに、本発明の一実施の形態に係るブリッジ回路の故障検出方法および装置が適用されるブリッジ回路を含む装置の一例について説明する。ここでは、上記ブリッジ回路を含む装置の一例として、磁気センサ1について説明する。図1は、磁気センサ1を含む磁気センサシステムを示す斜視図である。図2は、磁気センサ1における方向と角度の定義を示す説明図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, an example of a device including a bridge circuit to which a bridge circuit failure detection method and device according to an embodiment of the present invention is applied will be described. Here, the magnetic sensor 1 will be described as an example of a device including the bridge circuit. FIG. 1 is a perspective view showing a magnetic sensor system including a magnetic sensor 1. FIG. 2 is an explanatory diagram showing definitions of directions and angles in the magnetic sensor 1.

図1に示したように、磁気センサ1は、基準位置における外部磁界MFの方向が基準方向に対してなす角度を検出するものである。基準位置における外部磁界MFの方向は、磁気センサ1から見て回転する。図1には、外部磁界MFを発生する手段の例として、円柱状の磁石2を示している。この磁石2は、円柱の中心軸を含む仮想の平面を中心として対称に配置されたN極とS極とを有している。この磁石2は、円柱の中心軸を中心として回転する。これにより、磁石2が発生する外部磁界MFの方向は、円柱の中心軸を含む回転中心Cを中心として回転する。   As shown in FIG. 1, the magnetic sensor 1 detects the angle formed by the direction of the external magnetic field MF at the reference position with respect to the reference direction. The direction of the external magnetic field MF at the reference position rotates as viewed from the magnetic sensor 1. In FIG. 1, a cylindrical magnet 2 is shown as an example of means for generating the external magnetic field MF. The magnet 2 has an N pole and an S pole that are arranged symmetrically about a virtual plane including the central axis of the cylinder. The magnet 2 rotates around the central axis of the cylinder. Thereby, the direction of the external magnetic field MF generated by the magnet 2 rotates around the rotation center C including the central axis of the cylinder.

基準位置は、磁石2の一方の端面に平行な仮想の平面(以下、基準平面と言う。)内に位置する。この基準平面内において、磁石2が発生する外部磁界MFの方向は、基準位置を中心として回転する。基準方向は、基準平面内に位置して、基準位置と交差する。以下の説明において、基準位置における外部磁界MFの方向とは、基準平面内に位置する方向を指す。磁気センサ1は、磁石2の上記一方の端面に対向するように配置される。   The reference position is located in a virtual plane (hereinafter referred to as a reference plane) parallel to one end face of the magnet 2. In this reference plane, the direction of the external magnetic field MF generated by the magnet 2 rotates around the reference position. The reference direction is located in the reference plane and intersects the reference position. In the following description, the direction of the external magnetic field MF at the reference position refers to the direction located in the reference plane. The magnetic sensor 1 is disposed so as to face the one end surface of the magnet 2.

なお、外部磁界MFを発生する手段と磁気センサ1の構成は、図1に示した例に限られない。外部磁界MFを発生する手段と磁気センサ1は、基準位置における外部磁界MFの方向が磁気センサ1から見て回転するように、外部磁界MFを発生する手段と磁気センサ1の相対的位置関係が変化するものであればよい。例えば、図1に示したように配置された磁石2と磁気センサ1において、磁石2が固定されて磁気センサ1が回転してもよいし、磁石2と磁気センサ1が互いに反対方向に回転してもよいし、磁石2と磁気センサ1が同じ方向に互いに異なる角速度で回転してもよい。   The configuration of the means for generating the external magnetic field MF and the magnetic sensor 1 is not limited to the example shown in FIG. The means for generating the external magnetic field MF and the magnetic sensor 1 have a relative positional relationship between the means for generating the external magnetic field MF and the magnetic sensor 1 such that the direction of the external magnetic field MF at the reference position rotates when viewed from the magnetic sensor 1. It only needs to change. For example, in the magnet 2 and the magnetic sensor 1 arranged as shown in FIG. 1, the magnet 2 may be fixed and the magnetic sensor 1 may rotate, or the magnet 2 and the magnetic sensor 1 may rotate in opposite directions. Alternatively, the magnet 2 and the magnetic sensor 1 may rotate at different angular velocities in the same direction.

また、磁石2の代わりに、1組以上のN極とS極が交互にリング状に配列された磁石を用い、この磁石の外周の近傍に磁気センサ1が配置されていてもよい。この場合には、磁石と磁気センサ1の少なくとも一方が回転すればよい。   Further, instead of the magnet 2, a magnet in which one or more sets of N poles and S poles are alternately arranged in a ring shape may be used, and the magnetic sensor 1 may be disposed in the vicinity of the outer periphery of the magnet. In this case, at least one of the magnet and the magnetic sensor 1 may be rotated.

上述の種々の外部磁界MFを発生する手段と磁気センサ1の構成においても、磁気センサ1と所定の位置関係を有する基準平面が存在し、この基準平面内において、外部磁界MFの方向は、磁気センサ1から見て、基準位置を中心として回転する。   Even in the configuration of the above-described means for generating various external magnetic fields MF and the magnetic sensor 1, there is a reference plane having a predetermined positional relationship with the magnetic sensor 1, and the direction of the external magnetic field MF is magnetic in the reference plane. As viewed from the sensor 1, it rotates around the reference position.

ここで、図1および図2を参照して、図1に示した磁気センサシステムにおける方向と角度の定義について説明する。まず、図1に示した回転中心Cに平行で、図1における下から上に向かう方向をZ方向と定義する。図2では、Z方向を図2における奥から手前に向かう方向として表している。次に、Z方向に垂直な2方向であって、互いに直交する2つの方向をX方向とY方向と定義する。図2では、X方向を右側に向かう方向として表し、Y方向を上側に向かう方向として表している。また、X方向とは反対の方向を−X方向と定義し、Y方向とは反対の方向を−Y方向と定義する。   Here, with reference to FIG. 1 and FIG. 2, the definition of the direction and angle in the magnetic sensor system shown in FIG. 1 will be described. First, a direction parallel to the rotation center C shown in FIG. 1 and extending from bottom to top in FIG. 1 is defined as a Z direction. In FIG. 2, the Z direction is represented as a direction from the back to the front in FIG. Next, two directions perpendicular to the Z direction and orthogonal to each other are defined as an X direction and a Y direction. In FIG. 2, the X direction is represented as a direction toward the right side, and the Y direction is represented as a direction toward the upper side. In addition, a direction opposite to the X direction is defined as -X direction, and a direction opposite to the Y direction is defined as -Y direction.

基準位置PRは、磁気センサ1が外部磁界MFを検出する位置である。基準方向DRはX方向とする。基準位置PRにおける外部磁界MFの方向DMが基準方向DRに対してなす角度を記号θで表す。外部磁界MFの方向DMは、図2において反時計回り方向に回転するものとする。角度θは、基準方向DRから反時計回り方向に見たときに正の値で表し、基準方向DRから時計回り方向に見たときに負の値で表す。   The reference position PR is a position where the magnetic sensor 1 detects the external magnetic field MF. The reference direction DR is the X direction. The angle formed by the direction DM of the external magnetic field MF at the reference position PR with respect to the reference direction DR is represented by the symbol θ. The direction DM of the external magnetic field MF is assumed to rotate counterclockwise in FIG. The angle θ is represented by a positive value when viewed counterclockwise from the reference direction DR, and is represented by a negative value when viewed clockwise from the reference direction DR.

磁気センサ1は、第1の検出部10と第2の検出部20とを備えている。第1および第2の検出部10,20は、それぞれ、本実施の形態に係るブリッジ回路の故障検出方法および装置が適用されるブリッジ回路を含んでいる。第1の検出部10は、基準位置PRにおける外部磁界MFのX方向の成分を検出し、その成分の強度に対応した第1の信号を生成する。第2の検出部20は、基準位置PRにおける外部磁界MFのY方向の成分を検出し、その成分の強度に対応した第2の信号を生成する。   The magnetic sensor 1 includes a first detection unit 10 and a second detection unit 20. The first and second detection units 10 and 20 each include a bridge circuit to which the bridge circuit failure detection method and apparatus according to the present embodiment is applied. The first detection unit 10 detects a component in the X direction of the external magnetic field MF at the reference position PR, and generates a first signal corresponding to the intensity of the component. The second detection unit 20 detects a component in the Y direction of the external magnetic field MF at the reference position PR, and generates a second signal corresponding to the intensity of the component.

第1および第2の信号は、互いに等しい信号周期Tで周期的に変化する。第2の信号の位相は、第1の信号の位相と異なっている。第2の信号の位相は、第1の信号の位相に対して、信号周期Tの1/4の奇数倍だけ異なっていることが好ましい。ただし、磁気検出素子の作製の精度等の観点から、第1の信号と第2の信号の位相差は、信号周期Tの1/4の奇数倍から、わずかにずれていてもよい。ここでは、第2の信号の位相は、第1の信号の位相に対して、信号周期Tの1/4だけ異なっているものとする。第1および第2の信号の波形は、理想的には、正弦曲線(サイン(Sine)波形とコサイン(Cosine)波形を含む)となる。   The first and second signals periodically change with a signal period T equal to each other. The phase of the second signal is different from the phase of the first signal. The phase of the second signal is preferably different from the phase of the first signal by an odd multiple of 1/4 of the signal period T. However, the phase difference between the first signal and the second signal may be slightly shifted from an odd multiple of ¼ of the signal period T from the viewpoint of the accuracy of manufacturing the magnetic detection element. Here, it is assumed that the phase of the second signal differs from the phase of the first signal by ¼ of the signal period T. The waveforms of the first and second signals are ideally sinusoidal curves (including a sine waveform and a cosine waveform).

次に、図3を参照して、磁気センサ1の構成について詳しく説明する。図3は、磁気センサ1の構成を示す回路図である。第1の検出部10は、ブリッジ回路14と、差分検出器15と、電圧源V1と、2つの出力ポートE11,E12とを有している。ブリッジ回路14は、具体的には、ホイートストンブリッジ回路である。ブリッジ回路14は、第1ないし第4の接点J11,J12,J13,J14と、第1ないし第4の抵抗体R11,R12,R13,R14とを備えている。第1の抵抗体R11の両端はそれぞれ第1の接点J11と第2の接点J12に接続されている。第2の抵抗体R12の両端はそれぞれ第2の接点J12と第3の接点J13に接続されている。第3の抵抗体R13の両端はそれぞれ第3の接点J13と第4の接点J14に接続されている。第4の抵抗体R14の両端はそれぞれ第4の接点J14と第1の接点J11に接続されている。   Next, the configuration of the magnetic sensor 1 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of the magnetic sensor 1. The first detection unit 10 includes a bridge circuit 14, a difference detector 15, a voltage source V1, and two output ports E11 and E12. Specifically, the bridge circuit 14 is a Wheatstone bridge circuit. The bridge circuit 14 includes first to fourth contacts J11, J12, J13, J14 and first to fourth resistors R11, R12, R13, R14. Both ends of the first resistor R11 are connected to the first contact J11 and the second contact J12, respectively. Both ends of the second resistor R12 are connected to the second contact J12 and the third contact J13, respectively. Both ends of the third resistor R13 are connected to the third contact J13 and the fourth contact J14, respectively. Both ends of the fourth resistor R14 are connected to the fourth contact J14 and the first contact J11, respectively.

第1および第3の接点J11,J13は、電圧源V1に接続されている。第2の接点J12は、出力ポートE11に接続されている。第4の接点J14は、出力ポートE12に接続されている。電圧源V1は、所定の大きさの電圧を接点J11,J13間に印加する。差分検出器15は、出力ポートE11,E12の電位差に対応する信号を出力する。   The first and third contacts J11 and J13 are connected to the voltage source V1. The second contact J12 is connected to the output port E11. The fourth contact J14 is connected to the output port E12. The voltage source V1 applies a voltage having a predetermined magnitude between the contacts J11 and J13. The difference detector 15 outputs a signal corresponding to the potential difference between the output ports E11 and E12.

第2の検出部20の回路構成は、第1の検出部10と同様である。すなわち、第2の検出部20は、ブリッジ回路24と、差分検出器25と、電圧源V2と、2つの出力ポートE21,E22とを有している。ブリッジ回路24は、第1ないし第4の接点J21,J22,J23,J24と、第1ないし第4の抵抗体R21,R22,R23,R24とを備えている。第1の抵抗体R21の両端はそれぞれ第1の接点J21と第2の接点J22に接続されている。第2の抵抗体R22の両端はそれぞれ第2の接点J22と第3の接点J23に接続されている。第3の抵抗体R23の両端はそれぞれ第3の接点J23と第4の接点J24に接続されている。第4の抵抗体R24の両端はそれぞれ第4の接点J24と第1の接点J21に接続されている。   The circuit configuration of the second detection unit 20 is the same as that of the first detection unit 10. That is, the second detection unit 20 includes a bridge circuit 24, a difference detector 25, a voltage source V2, and two output ports E21 and E22. The bridge circuit 24 includes first to fourth contacts J21, J22, J23, J24 and first to fourth resistors R21, R22, R23, R24. Both ends of the first resistor R21 are connected to the first contact J21 and the second contact J22, respectively. Both ends of the second resistor R22 are connected to the second contact J22 and the third contact J23, respectively. Both ends of the third resistor R23 are connected to the third contact J23 and the fourth contact J24, respectively. Both ends of the fourth resistor R24 are connected to the fourth contact J24 and the first contact J21, respectively.

第1および第3の接点J21,J23は、電圧源V2に接続されている。第2の接点J22は、出力ポートE21に接続されている。第4の接点J24は、出力ポートE22に接続されている。電圧源V2は、所定の大きさの電圧を接点J21,J23間に印加する。差分検出器25は、出力ポートE21,E22の電位差に対応する信号を出力する。   The first and third contacts J21 and J23 are connected to the voltage source V2. The second contact J22 is connected to the output port E21. The fourth contact J24 is connected to the output port E22. The voltage source V2 applies a voltage having a predetermined magnitude between the contacts J21 and J23. The difference detector 25 outputs a signal corresponding to the potential difference between the output ports E21 and E22.

抵抗体R11〜R14,R21〜R24は、いずれも外部磁界MFに応じて抵抗値が変化する磁気検出素子である。磁気検出素子は、直列に接続された複数のMR素子を含んでいる。本実施の形態では、MR素子として、スピンバルブ型のMR素子、特にTMR素子を用いている。なお、TMR素子の代わりにGMR素子を用いてもよい。TMR素子またはGMR素子は、磁化方向が固定された磁化固定層と、外部磁界MFの方向DMに応じて磁化の方向が変化する自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置された非磁性層とを有している。   The resistors R11 to R14 and R21 to R24 are all magnetic detection elements whose resistance values change according to the external magnetic field MF. The magnetic detection element includes a plurality of MR elements connected in series. In this embodiment, a spin valve MR element, particularly a TMR element is used as the MR element. A GMR element may be used instead of the TMR element. The TMR element or GMR element includes a magnetization fixed layer whose magnetization direction is fixed, a free layer whose magnetization direction changes according to the direction DM of the external magnetic field MF, and a non-magnetic layer arranged between the magnetization fixed layer and the free layer. And a magnetic layer.

TMR素子では、非磁性層はトンネルバリア層である。GMR素子では、非磁性層は非磁性導電層である。TMR素子またはGMR素子では、自由層の磁化の方向が磁化固定層の磁化の方向に対してなす角度に応じて抵抗値が変化し、この角度が0°のときに抵抗値は最小値となり、角度が180°のときに抵抗値は最大値となる。図3において、塗りつぶした矢印は、MR素子における磁化固定層の磁化の方向を表し、白抜きの矢印は、MR素子における自由層の磁化の方向を表している。   In the TMR element, the nonmagnetic layer is a tunnel barrier layer. In the GMR element, the nonmagnetic layer is a nonmagnetic conductive layer. In the TMR element or the GMR element, the resistance value changes according to the angle formed by the magnetization direction of the free layer with respect to the magnetization direction of the magnetization fixed layer, and when this angle is 0 °, the resistance value becomes the minimum value. When the angle is 180 °, the resistance value becomes the maximum value. In FIG. 3, a solid arrow indicates the magnetization direction of the magnetization fixed layer in the MR element, and a white arrow indicates the magnetization direction of the free layer in the MR element.

第1の検出部10のブリッジ回路14では、抵抗体R11,R13に含まれる複数のMR素子における磁化固定層の磁化の方向はX方向であり、抵抗体R12,R14に含まれる複数のMR素子における磁化固定層の磁化の方向は−X方向である。図2において、符号DP1を付した矢印は、抵抗体R11,R13に含まれる複数のMR素子における磁化固定層の磁化の方向を表している。この場合、外部磁界MFのX方向の成分の強度の変化に対して、抵抗体R11,R13の抵抗値と、抵抗体R12,R14の抵抗値は、互いに逆方向に変化する。このブリッジ回路14では、第1の接点J11と第3の接点J13との間に所定の電圧が印加され、第2の接点J12と第4の接点J14の電位の差が、外部磁界MFのX方向の成分の強度に対応する。第1の検出部10は、出力ポートE11,E12の電位差すなわち第2および第4の接点J12,J14の電位差に対応する信号を第1の信号S1として出力する。第2および第4の接点J12,J14は、ブリッジ回路14の2つの出力接点である。   In the bridge circuit 14 of the first detection unit 10, the magnetization direction of the magnetization fixed layer in the plurality of MR elements included in the resistors R11 and R13 is the X direction, and the plurality of MR elements included in the resistors R12 and R14. The magnetization direction of the magnetization pinned layer at − is the −X direction. In FIG. 2, the arrow denoted by reference numeral DP1 represents the direction of magnetization of the magnetization fixed layer in the plurality of MR elements included in the resistors R11 and R13. In this case, the resistance values of the resistors R11 and R13 and the resistance values of the resistors R12 and R14 change in opposite directions with respect to the change in the intensity of the component in the X direction of the external magnetic field MF. In this bridge circuit 14, a predetermined voltage is applied between the first contact J11 and the third contact J13, and the difference in potential between the second contact J12 and the fourth contact J14 is the X of the external magnetic field MF. Corresponds to the intensity of the direction component. The first detection unit 10 outputs a signal corresponding to the potential difference between the output ports E11 and E12, that is, the potential difference between the second and fourth contacts J12 and J14, as the first signal S1. The second and fourth contacts J12 and J14 are two output contacts of the bridge circuit 14.

第2の検出部20のブリッジ回路24では、抵抗体R21,R23に含まれる複数のMR素子における磁化固定層の磁化の方向はY方向であり、抵抗体R22,R24に含まれる複数のMR素子における磁化固定層の磁化の方向は−Y方向である。図2において、符号DP2を付した矢印は、抵抗体R21,R23に含まれる複数のMR素子における磁化固定層の磁化の方向を表している。この場合、外部磁界MFのY方向の成分の強度の変化に対して、抵抗体R21,R23の抵抗値と、抵抗体R22,R24の抵抗値は、互いに逆方向に変化する。このブリッジ回路24では、第1の接点J21と第3の接点J23との間に所定の電圧が印加され、第2の接点J22と第4の接点J24の電位の差が、外部磁界MFのY方向の成分の強度に対応する。第2の検出部20は、出力ポートE21,E22の電位差すなわち第2および第4の接点J22,J24の電位差に対応する信号を第2の信号S2として出力する。第2および第4の接点J22,J24は、ブリッジ回路14の2つの出力接点である。   In the bridge circuit 24 of the second detection unit 20, the magnetization direction of the magnetization fixed layer in the plurality of MR elements included in the resistors R21 and R23 is the Y direction, and the plurality of MR elements included in the resistors R22 and R24. The magnetization direction of the magnetization fixed layer at is in the -Y direction. In FIG. 2, the arrow denoted by reference numeral DP2 represents the magnetization direction of the magnetization fixed layer in the plurality of MR elements included in the resistors R21 and R23. In this case, the resistance values of the resistors R21 and R23 and the resistance values of the resistors R22 and R24 change in opposite directions with respect to the change in the intensity of the component in the Y direction of the external magnetic field MF. In this bridge circuit 24, a predetermined voltage is applied between the first contact J21 and the third contact J23, and the difference in potential between the second contact J22 and the fourth contact J24 is the Y of the external magnetic field MF. Corresponds to the intensity of the direction component. The second detection unit 20 outputs a signal corresponding to the potential difference between the output ports E21 and E22, that is, the potential difference between the second and fourth contacts J22 and J24, as the second signal S2. The second and fourth contacts J22 and J24 are two output contacts of the bridge circuit 14.

なお、検出部10,20内の複数のMR素子における磁化固定層の磁化の方向は、MR素子の作製の精度等の観点から、上述の方向からわずかにずれていてもよい。   In addition, the magnetization direction of the magnetization fixed layer in the plurality of MR elements in the detection units 10 and 20 may be slightly deviated from the above-mentioned direction from the viewpoint of the accuracy of manufacturing the MR element.

ここで、図4を参照して、抵抗体R11〜R14,R21〜R24としての磁気検出素子の構成の一例について説明する。図4は、図3に示した磁気センサ1における1つの磁気検出素子(抵抗体)の一部を示す斜視図である。この例では、1つの磁気検出素子は、複数の下部電極42と、複数のMR素子50と、複数の上部電極43とを含んでいる。複数の下部電極42は図示しない基板上に配置されている。個々の下部電極42は細長い形状を有している。下部電極42の長手方向に隣接する2つの下部電極42の間には、間隙が形成されている。図4に示したように、下部電極42の上面上において、長手方向の両端の近傍に、それぞれMR素子50が配置されている。MR素子50は、下部電極42側から順に積層された自由層51、非磁性層52、磁化固定層53および反強磁性層54を含んでいる。自由層51は、下部電極42に電気的に接続されている。反強磁性層54は、反強磁性材料よりなり、磁化固定層53との間で交換結合を生じさせて、磁化固定層53の磁化の方向を固定する。複数の上部電極43は、複数のMR素子50の上に配置されている。個々の上部電極43は細長い形状を有し、下部電極42の長手方向に隣接する2つの下部電極42上に配置されて隣接する2つのMR素子50の反強磁性層54同士を電気的に接続する。このような構成により、図4に示した磁気検出素子は、複数の下部電極42と複数の上部電極43とによって直列に接続された複数のMR素子50を含んでいる。なお、MR素子50における層51〜54の配置は、図4に示した配置とは上下が反対でもよい。   Here, with reference to FIG. 4, an example of a configuration of the magnetic detection elements as the resistors R11 to R14, R21 to R24 will be described. FIG. 4 is a perspective view showing a part of one magnetic detection element (resistor) in the magnetic sensor 1 shown in FIG. In this example, one magnetic detection element includes a plurality of lower electrodes 42, a plurality of MR elements 50, and a plurality of upper electrodes 43. The plurality of lower electrodes 42 are disposed on a substrate (not shown). Each lower electrode 42 has an elongated shape. A gap is formed between two lower electrodes 42 adjacent to each other in the longitudinal direction of the lower electrode 42. As shown in FIG. 4, MR elements 50 are arranged on the upper surface of the lower electrode 42 in the vicinity of both ends in the longitudinal direction. The MR element 50 includes a free layer 51, a nonmagnetic layer 52, a magnetization fixed layer 53, and an antiferromagnetic layer 54, which are stacked in this order from the lower electrode 42 side. The free layer 51 is electrically connected to the lower electrode 42. The antiferromagnetic layer 54 is made of an antiferromagnetic material and causes exchange coupling with the magnetization fixed layer 53 to fix the magnetization direction of the magnetization fixed layer 53. The plurality of upper electrodes 43 are disposed on the plurality of MR elements 50. Each upper electrode 43 has an elongated shape, and is disposed on two lower electrodes 42 adjacent to each other in the longitudinal direction of the lower electrode 42 to electrically connect the antiferromagnetic layers 54 of the two adjacent MR elements 50. To do. With such a configuration, the magnetic detection element shown in FIG. 4 includes a plurality of MR elements 50 connected in series by a plurality of lower electrodes 42 and a plurality of upper electrodes 43. It should be noted that the arrangement of the layers 51 to 54 in the MR element 50 may be reversed upside down from the arrangement shown in FIG.

図3に示したように、磁気センサ1は、更に、演算部30を備えている。演算部30は、磁気センサ1によって検出された角度θの値である検出値θsを算出する。演算部30は、例えばマイクロコンピュータによって実現することができる。   As shown in FIG. 3, the magnetic sensor 1 further includes a calculation unit 30. The calculation unit 30 calculates a detection value θs that is a value of the angle θ detected by the magnetic sensor 1. The computing unit 30 can be realized by a microcomputer, for example.

以下、検出値θsの算出方法について説明する。図3に示した例では、理想的には、ブリッジ回路24におけるMR素子50の磁化固定層53の磁化方向は、ブリッジ回路14におけるMR素子50の磁化固定層53の磁化方向に直交している。この場合、理想的には、第1の信号S1の波形は、角度θに依存したコサイン(Cosine)波形になり、第2の信号S2の波形は、角度θに依存したサイン(Sine)波形になる。この場合、第2の信号S2の位相は、第1の信号S1の位相に対して、信号周期Tの1/4すなわちπ/2(90°)だけ異なっている。   Hereinafter, a method for calculating the detection value θs will be described. In the example shown in FIG. 3, ideally, the magnetization direction of the magnetization fixed layer 53 of the MR element 50 in the bridge circuit 24 is orthogonal to the magnetization direction of the magnetization fixed layer 53 of the MR element 50 in the bridge circuit 14. . In this case, ideally, the waveform of the first signal S1 is a cosine waveform depending on the angle θ, and the waveform of the second signal S2 is a sine waveform depending on the angle θ. Become. In this case, the phase of the second signal S2 differs from the phase of the first signal S1 by ¼ of the signal period T, that is, π / 2 (90 °).

角度θが0°以上90°未満のとき、および270°より大きく360°以下のときは、第1の信号S1は正の値であり、角度θが90°よりも大きく270°よりも小さいときは、第1の信号S1は負の値である。また、角度θが0°よりも大きく180°よりも小さいときは、第2の信号S2は正の値であり、角度θが180°よりも大きく360°よりも小さいときは、第2の信号S2は負の値である。   When the angle θ is greater than or equal to 0 ° and less than 90 °, and greater than 270 ° and less than or equal to 360 °, the first signal S1 is a positive value, and the angle θ is greater than 90 ° and smaller than 270 ° The first signal S1 has a negative value. When the angle θ is larger than 0 ° and smaller than 180 °, the second signal S2 is a positive value. When the angle θ is larger than 180 ° and smaller than 360 °, the second signal S2 is positive. S2 is a negative value.

演算部30は、第1および第2の信号S1,S2に基づいて、角度θと対応関係を有する検出値θsを算出する。具体的には、例えば、演算部30は、下記の式(1)によって、θsを算出する。なお、“atan”は、アークタンジェントを表す。   The computing unit 30 calculates a detection value θs having a correspondence relationship with the angle θ based on the first and second signals S1 and S2. Specifically, for example, the calculation unit 30 calculates θs by the following equation (1). “Atan” represents an arc tangent.

θs=atan(S2/S1) …(1)   θs = atan (S2 / S1) (1)

式(1)におけるatan(S2/S1)は、θsを求めるアークタンジェント計算を表している。なお、θsが0°以上360°未満の範囲内では、式(1)におけるθsの解には、180°異なる2つの値がある。しかし、S1,S2の正負の組み合わせにより、θsの真の値が、式(1)におけるθsの2つの解のいずれであるかを判別することができる。すなわち、S1が正の値のときは、θsは、0°以上90゜未満、および270°より大きく360°以下の範囲内である。S1が負の値のときは、θsは90°よりも大きく270°よりも小さい。S2が正の値のときは、θsは0°よりも大きく180°よりも小さい。S2が負の値のときは、θsは180°よりも大きく360°よりも小さい。演算部30は、式(1)と、上記のS1,S2の正負の組み合わせの判定により、0°以上360°未満の範囲内でθsを求める。   Atan (S2 / S1) in Equation (1) represents arctangent calculation for obtaining θs. In the range where θs is 0 ° or more and less than 360 °, the solution of θs in Equation (1) has two values that differ by 180 °. However, it is possible to determine which of the two solutions of θs in Equation (1) is the true value of θs by the positive / negative combination of S1 and S2. That is, when S1 is a positive value, θs is in the range of 0 ° to less than 90 ° and greater than 270 ° to 360 °. When S1 is a negative value, θs is greater than 90 ° and smaller than 270 °. When S2 is a positive value, θs is larger than 0 ° and smaller than 180 °. When S2 is a negative value, θs is greater than 180 ° and smaller than 360 °. The computing unit 30 obtains θs within a range of 0 ° or more and less than 360 ° by determining the combination of the expression (1) and the positive / negative combination of S1 and S2.

次に、本実施の形態に係るブリッジ回路の故障検出方法について説明する。本実施の形態に係る故障検出方法は、磁気センサ1の製造時に、ブリッジ回路14,24の故障を検出する方法である。   Next, a failure detection method for the bridge circuit according to the present embodiment will be described. The failure detection method according to the present embodiment is a method of detecting a failure of the bridge circuits 14 and 24 when the magnetic sensor 1 is manufactured.

始めに、図5および図6を参照して、ブリッジ回路14,24の形成方法について簡単に説明する。図5は、磁気センサ1の製造過程において作製される基礎構造物60を示す平面図である。基礎構造物60は、ブリッジ回路14,24を複数組含んでいる。図6は、図5に示した基礎構造物60中の1組のブリッジ回路14,24を示している。ブリッジ回路14,24の形成方法では、例えば、半導体基板と絶縁層とを有する基板上に、複数組のブリッジ回路14,24を一括して形成して、基礎構造物60を作製する。図5および図6において、符号61は、一組のブリッジ回路14,24が形成された領域を示している。なお、図5は、理解を容易にするために、基礎構造物60に比べて領域61を大きく描いている。基礎構造物60において、領域61は複数列に配列されている。   First, a method of forming the bridge circuits 14 and 24 will be briefly described with reference to FIGS. FIG. 5 is a plan view showing the substructure 60 manufactured in the manufacturing process of the magnetic sensor 1. The foundation structure 60 includes a plurality of sets of bridge circuits 14 and 24. FIG. 6 shows a set of bridge circuits 14 and 24 in the substructure 60 shown in FIG. In the method of forming the bridge circuits 14 and 24, for example, a plurality of sets of bridge circuits 14 and 24 are collectively formed on a substrate having a semiconductor substrate and an insulating layer, and the foundation structure 60 is manufactured. 5 and 6, reference numeral 61 indicates a region where a pair of bridge circuits 14 and 24 are formed. In FIG. 5, the region 61 is drawn larger than the substructure 60 for easy understanding. In the foundation structure 60, the regions 61 are arranged in a plurality of rows.

各領域61には、ブリッジ回路14,24の他に、パッド状の端子T11,T12,T13,T14,T21,T22,T23,T24が形成されている。ブリッジ回路14の第1ないし第4の接点J11,J12,J13,J14は、それぞれ、端子T11,T12,T13,T14に接続されている。ブリッジ回路24の第1ないし第4の接点J21,J22,J23,J24は、それぞれ、端子T21,T22,T23,T24に接続されている。   In each region 61, pad-shaped terminals T11, T12, T13, T14, T21, T22, T23, and T24 are formed in addition to the bridge circuits 14 and 24. The first to fourth contacts J11, J12, J13, J14 of the bridge circuit 14 are connected to terminals T11, T12, T13, T14, respectively. The first to fourth contacts J21, J22, J23, J24 of the bridge circuit 24 are connected to terminals T21, T22, T23, T24, respectively.

基礎構造物60に含まれる複数のブリッジ回路14,24に対しては、後で説明する本実施の形態に係る故障検出方法による検査が実施され、ブリッジ回路毎に、故障しているか否かが判定される。その後、複数組のブリッジ回路14,24が、1組毎に互いに分離されるように、基礎構造物60が切断される。そして、ブリッジ回路14,24の両方が故障していないブリッジ回路14,24の組のみが、磁気センサ1の製造のために使用される。   The plurality of bridge circuits 14 and 24 included in the foundation structure 60 are inspected by a failure detection method according to the present embodiment, which will be described later, and whether or not each bridge circuit has a failure is determined. Determined. Thereafter, the foundation structure 60 is cut so that the plurality of sets of bridge circuits 14 and 24 are separated from each other. Only the set of the bridge circuits 14 and 24 in which both the bridge circuits 14 and 24 are not in failure is used for manufacturing the magnetic sensor 1.

次に、図6ないし図8を参照して、本実施の形態に係る故障検出方法の実施に用いられる故障検出装置について説明する。図7は、本実施の形態に係る故障検出装置を示す説明図である。図8は、図7に示した故障検出装置の他の状態を示す説明図である。   Next, with reference to FIG. 6 thru | or FIG. 8, the failure detection apparatus used for implementation of the failure detection method which concerns on this Embodiment is demonstrated. FIG. 7 is an explanatory diagram showing the failure detection apparatus according to the present embodiment. FIG. 8 is an explanatory diagram showing another state of the failure detection apparatus shown in FIG.

図7および図8に示したように、故障検出装置70は、電圧を発生する電圧源71と、電位を測定する電位測定装置72と、切り換え装置73と、制御装置74とを備えている。切り換え装置73は、4つの第1のポートP11〜P14と、4つの第2のポートP21〜P24と、マトリクス状に配置された16個のスイッチS11〜S14,S21〜S24,S31〜S34,S41〜S44とを有している。   As shown in FIGS. 7 and 8, the failure detection device 70 includes a voltage source 71 that generates a voltage, a potential measurement device 72 that measures a potential, a switching device 73, and a control device 74. The switching device 73 includes four first ports P11 to P14, four second ports P21 to P24, and 16 switches S11 to S14, S21 to S24, S31 to S34, and S41 arranged in a matrix. To S44.

16個のスイッチは、それぞれ4つの第1のポートP11〜P14のうちの1つと、4つの第2のポートP21〜P24のうちの1つとに接続され、接続された第1のポートと第2のポートの間における導通状態と非導通状態が選択されるようになっている。具体的には、スイッチS11〜S14は第1のポートP11に接続され、スイッチS21〜S24は第1のポートP12に接続され、スイッチS31〜S34は第1のポートP13に接続され、スイッチS41〜S44は第1のポートP14に接続されている。また、スイッチS11,S21,S31,S41は第2のポートP21に接続され、スイッチS12,S22,S32,S42は第2のポートP22に接続され、スイッチS13,S23,S33,S43は第2のポートP23に接続され、スイッチS14,S24,S34,S44は第2のポートP24に接続されている。   The 16 switches are connected to one of the four first ports P11 to P14 and one of the four second ports P21 to P24, respectively, and the connected first port and second A conduction state and a non-conduction state between the two ports are selected. Specifically, the switches S11 to S14 are connected to the first port P11, the switches S21 to S24 are connected to the first port P12, the switches S31 to S34 are connected to the first port P13, and the switches S41 to S41 are connected. S44 is connected to the first port P14. The switches S11, S21, S31, and S41 are connected to the second port P21, the switches S12, S22, S32, and S42 are connected to the second port P22, and the switches S13, S23, S33, and S43 are connected to the second port P22. Connected to the port P23, the switches S14, S24, S34, S44 are connected to the second port P24.

電圧源71は、ポートP21,P22に接続されている。電位測定装置72は、ポートP23,P24に接続されている。故障検出装置70は、それぞれポートP11〜P14に接続された4つのプローブ75(図6参照)を備えている。4つのプローブ75を端子T11〜T14に接触させることにより、ポートP11〜P14は、それぞれ端子T11,T14,T13,T12に接続される。また、4つのプローブ75を端子T21〜T24に接触させることにより、ポートP11〜P14は、それぞれ端子T21,T24,T23,T22に接続される。   The voltage source 71 is connected to the ports P21 and P22. The potential measuring device 72 is connected to the ports P23 and P24. The failure detection apparatus 70 includes four probes 75 (see FIG. 6) connected to the ports P11 to P14, respectively. By bringing the four probes 75 into contact with the terminals T11 to T14, the ports P11 to P14 are connected to the terminals T11, T14, T13, and T12, respectively. Further, by bringing the four probes 75 into contact with the terminals T21 to T24, the ports P11 to P14 are connected to the terminals T21, T24, T23, and T22, respectively.

ポートP11〜P14が、それぞれ端子T11,T14,T13,T12に接続された場合には、ポートP11〜P14は、それぞれ、T11,T14,T13,T12を介して接点J11,J14,J13,J12に接続される。ポートP11〜P14が、それぞれ端子T21,T24,T23,T22に接続された場合には、ポートP11〜P14は、それぞれ、端子T21,T24,T23,T22を介して接点J21,J24,J23,J22に接続される。図7および図8には、ポートP11〜P14が、それぞれ、T11,T14,T13,T12を介して接点J11,J14,J13,J12に接続された例を示している。   When the ports P11 to P14 are connected to the terminals T11, T14, T13, and T12, respectively, the ports P11 to P14 are respectively connected to the contacts J11, J14, J13, and J12 via the T11, T14, T13, and T12. Connected. When the ports P11 to P14 are connected to the terminals T21, T24, T23, and T22, the ports P11 to P14 are connected to the contacts J21, J24, J23, and J22 via the terminals T21, T24, T23, and T22, respectively. Connected to. 7 and 8 show examples in which the ports P11 to P14 are connected to the contacts J11, J14, J13, and J12 through T11, T14, T13, and T12, respectively.

切り換え装置73は、16個のスイッチの導通状態と非導通状態が制御されることにより、電圧源71および電位測定装置72と、接点J11〜J14または接点J21〜J24との接続関係を切り換える。図7および図8に示した例では、塗りつぶした円は導通状態のスイッチを表し、白抜きの円は非導通状態のスイッチを表している。制御装置74は、上述のように切り換え装置73を制御すると共に、電位測定装置72の測定結果に基づいてブリッジ回路14またはブリッジ回路24が故障しているか否かを判定する。   The switching device 73 switches the connection relationship between the voltage source 71 and the potential measuring device 72 and the contacts J11 to J14 or the contacts J21 to J24 by controlling the conduction state and non-conduction state of the 16 switches. In the example shown in FIGS. 7 and 8, the filled circle represents a conductive switch, and the white circle represents a non-conductive switch. The control device 74 controls the switching device 73 as described above, and determines whether or not the bridge circuit 14 or the bridge circuit 24 has failed based on the measurement result of the potential measurement device 72.

故障検出装置70は、2組の電圧源71、電位測定装置72および切り換え装置73を備えていてもよい。この場合、故障検出装置70は、図6に示したように、端子T11〜T14,T21〜T24に接触する8つのプローブ75を備える。この場合には、1組の電圧源71、電位測定装置72および切り換え装置73を用いてブリッジ回路14の検査を行い、他の1組の電圧源71、電位測定装置72および切り換え装置73を用いてブリッジ回路24の検査を行うことができる。この場合、制御装置74は、2つの切り換え装置73を制御すると共に、2つの電位測定装置72の測定結果に基づいてブリッジ回路14,24が故障しているか否かを判定する。   The failure detection device 70 may include two sets of voltage sources 71, a potential measurement device 72, and a switching device 73. In this case, as shown in FIG. 6, the failure detection apparatus 70 includes eight probes 75 that are in contact with the terminals T11 to T14 and T21 to T24. In this case, the bridge circuit 14 is inspected using one set of voltage source 71, potential measuring device 72 and switching device 73, and another set of voltage source 71, potential measuring device 72 and switching device 73 is used. Thus, the bridge circuit 24 can be inspected. In this case, the control device 74 controls the two switching devices 73 and determines whether or not the bridge circuits 14 and 24 are out of order based on the measurement results of the two potential measuring devices 72.

あるいは、1つの切り換え装置73が、8つの第1のポートと、4つの第2のポートP21〜P24と、マトリクス状に配置された32個のスイッチとを有していてもよい。32個のスイッチは、それぞれ8つの第1のポートのうちの1つと、4つの第2のポートP21〜P24のうちの1つとに接続され、接続された第1のポートと第2のポートの間における導通状態と非導通状態が選択されるようになっている。この場合、故障検出装置70は、8つの第1のポートに接続された8つのプローブ75を備える。この場合には、図6に示したように、8つのプローブ75を端子T11〜T14,T21〜T24に接触させることにより、8つの第1のポートは、端子T11〜T14,T21〜T24に接続される。切り換え装置73は、32個のスイッチの導通状態と非導通状態が制御されることにより、電圧源71および電位測定装置72と、接点J11〜J14,J21〜J24との接続関係を切り換える。制御装置74は、上述のように切り換え装置73を制御すると共に、電位測定装置72の測定結果に基づいてブリッジ回路14,24が故障しているか否かを判定する。   Alternatively, one switching device 73 may include eight first ports, four second ports P21 to P24, and 32 switches arranged in a matrix. Each of the 32 switches is connected to one of the eight first ports and one of the four second ports P21 to P24, and is connected to the connected first port and second port. A conduction state and a non-conduction state are selected. In this case, the failure detection apparatus 70 includes eight probes 75 connected to the eight first ports. In this case, as shown in FIG. 6, the eight first ports are connected to the terminals T11 to T14 and T21 to T24 by bringing the eight probes 75 into contact with the terminals T11 to T14 and T21 to T24. Is done. The switching device 73 switches the connection relationship between the voltage source 71 and the potential measuring device 72 and the contacts J11 to J14 and J21 to J24 by controlling the conduction and non-conduction states of the 32 switches. The control device 74 controls the switching device 73 as described above, and determines whether or not the bridge circuits 14 and 24 are out of order based on the measurement result of the potential measuring device 72.

故障検出装置70は、更に、基礎構造物60と複数のプローブ75との相対的位置関係を変化させる図示しない駆動装置を備えている。図示しない駆動装置は、基礎構造物60と複数のプローブ75のうちの少なくとも一方を移動させて、複数のプローブ75を、基礎構造物60の任意の領域61における端子T11〜T14と端子T21〜24の少なくとも一方に接触させる。制御装置74は、図示しない駆動装置を制御してもよい。   The failure detection device 70 further includes a drive device (not shown) that changes the relative positional relationship between the foundation structure 60 and the plurality of probes 75. A drive device (not shown) moves at least one of the foundation structure 60 and the plurality of probes 75 to move the plurality of probes 75 to terminals T11 to T14 and terminals T21 to T24 in an arbitrary region 61 of the foundation structure 60. At least one of them. The control device 74 may control a driving device (not shown).

次に、図9および図10を参照して、制御装置74の機能構成およびハードウェア構成について詳しく説明する。図9は、制御装置74の機能構成を示す機能ブロック図である。図10は、制御装置74のハードウェア構成を示すブロック図である。   Next, the functional configuration and hardware configuration of the control device 74 will be described in detail with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. 9 is a functional block diagram showing a functional configuration of the control device 74. FIG. 10 is a block diagram illustrating a hardware configuration of the control device 74.

図9に示したように、制御装置74は、シーケンス制御部81と、電圧源71および電位測定装置72を制御する計測制御部82と、切り換え装置73を制御する切り換え制御部83と、電位測定装置72の測定結果を保存する記憶部84と、記憶部84に保存された電位測定装置72の測定結果に基づいてブリッジ回路14,24が故障しているか否かを判定する判定部85とを有している。シーケンス制御部81は、計測制御部82、切り換え制御部83、記憶部84および判定部85を制御して、ブリッジ回路14,24の故障を検出する際の故障検出装置70の一連の動作を制御する。   As shown in FIG. 9, the control device 74 includes a sequence control unit 81, a measurement control unit 82 that controls the voltage source 71 and the potential measurement device 72, a switching control unit 83 that controls the switching device 73, and a potential measurement. A storage unit 84 that stores the measurement result of the device 72; and a determination unit 85 that determines whether or not the bridge circuits 14 and 24 are out of order based on the measurement result of the potential measurement device 72 stored in the storage unit 84. Have. The sequence control unit 81 controls the measurement control unit 82, the switching control unit 83, the storage unit 84, and the determination unit 85 to control a series of operations of the failure detection device 70 when detecting a failure of the bridge circuits 14 and 24. To do.

制御装置74は、例えば、図10に示したようなハードウェア構成のコンピュータ90によって実現される。このコンピュータ90は、主制御部91と、入力装置92と、出力装置93と、記憶装置94と、これらを互いに接続するバス95とを備えている。主制御部91は、CPU(中央処理装置)およびRAM(ランダムアクセスメモリ)を有している。入力装置92は、本実施の形態に係る故障検出方法による検査を行う際の各種のパラメータの入力や故障検出装置70の各種の動作の指示を行うために用いられる。出力装置93は、検査に関連する各種の情報を出力(表示を含む)するために用いられる。   The control device 74 is realized, for example, by a computer 90 having a hardware configuration as shown in FIG. The computer 90 includes a main control unit 91, an input device 92, an output device 93, a storage device 94, and a bus 95 that connects them to each other. The main control unit 91 has a CPU (central processing unit) and a RAM (random access memory). The input device 92 is used for inputting various parameters and instructing various operations of the failure detection device 70 when performing an inspection by the failure detection method according to the present embodiment. The output device 93 is used to output (including display) various information related to the examination.

記憶装置94は、情報を記憶できるものであれば、その形態は問わないが、例えばハードディスク装置または光ディスク装置である。また、記憶装置94は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体96に対して情報を記録し、また記録媒体96より情報を再生するようになっている。記録媒体96は、例えばハードディスクまたは光ディスクである。記録媒体96は、故障検出装置70の制御プログラムを記録した記録媒体であってもよい。   The storage device 94 may be of any form as long as it can store information. For example, the storage device 94 is a hard disk device or an optical disk device. The storage device 94 records information on a computer-readable recording medium 96 and reproduces information from the recording medium 96. The recording medium 96 is, for example, a hard disk or an optical disk. The recording medium 96 may be a recording medium that records a control program for the failure detection device 70.

主制御部91は、例えば記憶装置94の記録媒体96に記録されたプログラムを実行することにより、図9に示した種々の機能を発揮するようになっている。なお、図9に示したシーケンス制御部81、計測制御部82、切り換え制御部83および判定部85は、物理的に別個の要素ではなく、ソフトウェアによって実現される。記憶部84は、主制御部91のRAMまたは記憶装置94の記録媒体96によって実現される。   The main control unit 91 performs various functions shown in FIG. 9 by executing a program recorded in the recording medium 96 of the storage device 94, for example. Note that the sequence control unit 81, the measurement control unit 82, the switching control unit 83, and the determination unit 85 illustrated in FIG. 9 are realized by software, not physically separate elements. The storage unit 84 is realized by the RAM of the main control unit 91 or the recording medium 96 of the storage device 94.

次に、図7、図8および図11を参照して、故障検出装置70の動作について説明する。図11は、故障検出装置70の動作を示すフローチャートである。以下の説明は、本実施の形態に係る故障検出方法の説明を含んでいる。ここでは、ブリッジ回路14に対して検査を実施する場合を例にとって説明する。   Next, the operation of the failure detection apparatus 70 will be described with reference to FIGS. 7, 8, and 11. FIG. 11 is a flowchart showing the operation of the failure detection apparatus 70. The following description includes a description of the failure detection method according to the present embodiment. Here, a case where inspection is performed on the bridge circuit 14 will be described as an example.

図11に示したように、制御装置74は、まず、ステップS101で、第1の測定動作を実行する。第1の測定動作は、本実施の形態に係る故障判定方法の第1の測定手順に対応する。図7は、第1の測定動作における故障検出装置70の状態を示している。図7に示したように、第1の測定動作では、制御装置74は、切り換え制御部83によって切り換え装置73を制御して、電圧源71をブリッジ回路14の第1および第3の接点J11,J13に接続すると共に、電位測定装置72をブリッジ回路14の第2および第4の接点J12,J14に接続する。この状態で、制御装置74は、計測制御部82によって電圧源71および電位測定装置72を制御して、電圧源71によって第1の接点J11と第3の接点J13との間に所定の電圧を印加し、電位測定装置72によって第2の接点J12の電位と第4の接点J14の電位を測定する。電位測定装置72の測定結果は、記憶部84に保存される。   As shown in FIG. 11, the control device 74 first executes a first measurement operation in step S101. The first measurement operation corresponds to the first measurement procedure of the failure determination method according to the present embodiment. FIG. 7 shows the state of the failure detection apparatus 70 in the first measurement operation. As shown in FIG. 7, in the first measurement operation, the control device 74 controls the switching device 73 by the switching control unit 83 so that the voltage source 71 is connected to the first and third contacts J11, J11 of the bridge circuit 14. In addition to connecting to J13, the potential measuring device 72 is connected to the second and fourth contacts J12 and J14 of the bridge circuit 14. In this state, the control device 74 controls the voltage source 71 and the potential measuring device 72 by the measurement control unit 82 and applies a predetermined voltage between the first contact J11 and the third contact J13 by the voltage source 71. Then, the potential measuring device 72 measures the potential of the second contact J12 and the potential of the fourth contact J14. The measurement result of the potential measuring device 72 is stored in the storage unit 84.

制御装置74は、次に、ステップS102で、第2の測定動作を実行する。第2の測定動作は、本実施の形態に係る故障判定方法の第2の測定手順に対応する。図8は、第2の測定動作における故障検出装置70の状態を示している。図8に示したように、第2の測定動作では、制御装置74は、切り換え制御部83によって切り換え装置73を制御して、電圧源71をブリッジ回路14の第2および第4の接点J12,J14に接続すると共に、電位測定装置72をブリッジ回路14の第1および第3の接点J11,J13に接続する。この状態で、制御装置74は、計測制御部82によって電圧源71および電位測定装置72を制御して、電圧源71によって第2の接点J12と第4の接点J14との間に所定の電圧を印加し、電位測定装置72によって第1の接点J11の電位と第3の接点J13の電位を測定する。電位測定装置72の測定結果は、記憶部84に保存される。   Next, in step S102, the control device 74 executes a second measurement operation. The second measurement operation corresponds to the second measurement procedure of the failure determination method according to the present embodiment. FIG. 8 shows the state of the failure detection apparatus 70 in the second measurement operation. As shown in FIG. 8, in the second measurement operation, the control device 74 controls the switching device 73 by the switching control unit 83 so that the voltage source 71 is connected to the second and fourth contacts J12, J12 of the bridge circuit 14. In addition to being connected to J14, the potential measuring device 72 is connected to the first and third contacts J11 and J13 of the bridge circuit 14. In this state, the control device 74 controls the voltage source 71 and the potential measuring device 72 by the measurement control unit 82, and causes the voltage source 71 to apply a predetermined voltage between the second contact J12 and the fourth contact J14. Then, the potential measuring device 72 measures the potential of the first contact J11 and the potential of the third contact J13. The measurement result of the potential measuring device 72 is stored in the storage unit 84.

制御装置74は、次に、ステップS103,S104,S105からなる判定動作を実行する。この判定動作は、本実施の形態に係る故障判定方法の判定手順に対応する。判定動作では、ステップS103で、第1および第2の測定動作(ステップS101,S102)によって測定され、記憶部84に保存された第1ないし第4の接点J11〜J14の電位がそれぞれ正常範囲内か否かを判定する。そして、制御装置74は、第1ないし第4の接点J11〜J14の電位が全て正常範囲内である場合(Yes)には、ステップS104で、ブリッジ回路14は正常であると判定し、それ以外の場合(No)には、ステップS105で、ブリッジ回路14は故障していると判定して、ブリッジ回路14に対する検査を終了する。   Next, the control device 74 executes a determination operation including steps S103, S104, and S105. This determination operation corresponds to the determination procedure of the failure determination method according to the present embodiment. In the determination operation, in step S103, the potentials of the first to fourth contacts J11 to J14 measured by the first and second measurement operations (steps S101 and S102) and stored in the storage unit 84 are within the normal range. It is determined whether or not. If the potentials of the first to fourth contacts J11 to J14 are all within the normal range (Yes), the control device 74 determines that the bridge circuit 14 is normal in step S104, and otherwise In the case of (No), in step S105, it is determined that the bridge circuit 14 has failed, and the inspection for the bridge circuit 14 is terminated.

なお、ステップS103で、第1ないし第4の接点J11〜J14の電位がそれぞれ正常範囲内か否かを判定する際には、第1ないし第4の接点J11〜J14の電位の測定値をそのまま用いてもよいし、測定値から所定の値を引いた値を用いてもよい。この所定の値としては、例えば、第1および第4の抵抗体R11〜R14がいずれも所望の値であると想定したときの第1ないし第4の接点J11〜J14の電位の値(以下、理想値と言う。)が用いられる。この場合、上記正常範囲は、電位の測定値の、理想値からのずれ量によって規定される。正常範囲を規定する方法については、後で詳しく説明する。   In step S103, when determining whether or not the potentials of the first to fourth contacts J11 to J14 are within the normal range, the measured values of the potentials of the first to fourth contacts J11 to J14 are used as they are. A value obtained by subtracting a predetermined value from the measured value may be used. As this predetermined value, for example, the potential values of the first to fourth contacts J11 to J14 when the first and fourth resistors R11 to R14 are both assumed to be desired values (hereinafter referred to as the following values) Called ideal value). In this case, the normal range is defined by the amount of deviation of the measured potential value from the ideal value. A method for defining the normal range will be described in detail later.

本実施の形態によれば、判定動作によって、ブリッジ回路14の第1ないし第4の抵抗体R11〜R14のうちの1つないし3つの抵抗体が故障した態様のブリッジ回路14の故障を検出することができる。以下、これについて詳しく説明する。   According to the present embodiment, the determination operation detects a failure of the bridge circuit 14 in a state in which one to three of the first to fourth resistors R11 to R14 of the bridge circuit 14 have failed. be able to. This will be described in detail below.

第1ないし第4の抵抗体R11〜R14のうちの第1の抵抗体R11のみが故障した場合には、第1および第2の接点J11,J12の電位が、それぞれ正常範囲から外れる。第2の抵抗体R12のみが故障した場合には、第2および第3の接点J12,J13の電位が、それぞれ正常範囲から外れる。第3の抵抗体R13のみが故障した場合には、第3および第4の接点J13,J14の電位が、それぞれ正常範囲から外れる。第4の抵抗体R14のみが故障した場合には、第4および第1の接点J14,J11の電位が、それぞれ正常範囲から外れる。   When only the first resistor R11 out of the first to fourth resistors R11 to R14 fails, the potentials of the first and second contacts J11 and J12 are out of the normal range. When only the second resistor R12 fails, the potentials of the second and third contacts J12 and J13 are out of the normal range. When only the third resistor R13 fails, the potentials of the third and fourth contacts J13 and J14 are out of the normal range. When only the fourth resistor R14 fails, the potentials of the fourth and first contacts J14 and J11 are out of the normal range.

また、第1および第2の抵抗体R11,R12のみが故障した場合には、第1および第3の接点J11,J13の電位が、それぞれ正常範囲から外れる。第1および第3の抵抗体R11,R13のみが故障した場合には、第1ないし第4の接点J11〜J14の電位が、それぞれ正常範囲から外れる。第1および第4の抵抗体R11,R14のみが故障した場合には、第2および第4の接点J12,J14の電位が、それぞれ正常範囲から外れる。第2および第3の抵抗体R12,R13のみが故障した場合には、第2および第4の接点J12,J14の電位が、それぞれ正常範囲から外れる。第2および第4の抵抗体R12,R14のみが故障した場合には、第1ないし第4の接点J11〜J14の電位が、それぞれ正常範囲から外れる。第3および第4の抵抗体R13,R14のみが故障した場合には、第1および第3の接点J11,J13の電位が、それぞれ正常範囲から外れる。   When only the first and second resistors R11 and R12 fail, the potentials of the first and third contacts J11 and J13 are out of the normal range. When only the first and third resistors R11 and R13 fail, the potentials of the first to fourth contacts J11 to J14 are out of the normal range. When only the first and fourth resistors R11 and R14 fail, the potentials of the second and fourth contacts J12 and J14 are out of the normal range, respectively. When only the second and third resistors R12 and R13 fail, the potentials of the second and fourth contacts J12 and J14 are out of the normal range, respectively. When only the second and fourth resistors R12 and R14 fail, the potentials of the first to fourth contacts J11 to J14 are out of the normal range. When only the third and fourth resistors R13 and R14 fail, the potentials of the first and third contacts J11 and J13 are out of the normal range, respectively.

また、第1の抵抗体R11以外の3つの抵抗体R12〜R14が故障した場合には、第1および第2の接点J11,J12の電位が、それぞれ正常範囲から外れる。第2の抵抗体R12以外の3つの抵抗体R11,R13,R14が故障した場合には、第2および第3の接点J12,J13の電位が、それぞれ正常範囲から外れる。第3の抵抗体R13以外の3つの抵抗体R11,R12,R14が故障した場合には、第3および第4の接点J13,J14の電位が、それぞれ正常範囲から外れる。第4の抵抗体R14以外の3つの抵抗体R11〜R13が故障した場合には、第4および第1の接点J14,J11の電位が、それぞれ正常範囲から外れる。   When the three resistors R12 to R14 other than the first resistor R11 fail, the potentials of the first and second contacts J11 and J12 are out of the normal range. When the three resistors R11, R13, R14 other than the second resistor R12 fail, the potentials of the second and third contacts J12, J13 are out of the normal range. When three resistors R11, R12, R14 other than the third resistor R13 fail, the potentials of the third and fourth contacts J13, J14 are out of the normal range. When the three resistors R11 to R13 other than the fourth resistor R14 fail, the potentials of the fourth and first contacts J14 and J11 are out of the normal range.

なお、第1ないし第4の抵抗体R11〜R14の故障には、例えば、MR素子50の短絡による故障と、下部電極42および上部電極43の断線による故障が含まれる。いずれの故障であっても、第1ないし第4の接点J11〜J14の電位は、上述のように正常範囲から外れる。   The failure of the first to fourth resistors R11 to R14 includes, for example, a failure due to a short circuit of the MR element 50 and a failure due to disconnection of the lower electrode 42 and the upper electrode 43. In any case, the potentials of the first to fourth contacts J11 to J14 are out of the normal range as described above.

ここまでは、ブリッジ回路14に対して検査を実施する場合の例について説明してきた。ブリッジ回路24に対して検査を実施する場合は、ブリッジ回路14の第1ないし第4の接点J11〜J14を、ブリッジ回路24の第1ないし第4の接点J21〜J24に置き換えて、第1の測定動作、第2の測定動作および判定動作を実行する。本実施の形態によれば、ブリッジ回路14の故障を検出する場合と同様に、判定動作によって、ブリッジ回路24の第1ないし第4の抵抗体R21〜R24のうちの1つないし3つの抵抗体が故障した態様のブリッジ回路24の故障を検出することができる。   So far, the example in the case of inspecting the bridge circuit 14 has been described. When the inspection is performed on the bridge circuit 24, the first to fourth contacts J11 to J14 of the bridge circuit 14 are replaced with the first to fourth contacts J21 to J24 of the bridge circuit 24, and the first The measurement operation, the second measurement operation, and the determination operation are executed. According to the present embodiment, one to three resistors among the first to fourth resistors R21 to R24 of the bridge circuit 24 are determined by a determination operation, as in the case of detecting a failure of the bridge circuit 14. It is possible to detect a failure of the bridge circuit 24 in the form of failure.

以上説明したように、本実施の形態では、制御装置74は、第1の測定動作(ステップS101)と、第2の測定動作(ステップS102)と、判定動作(ステップS103,S104,S105)とを実行する。本実施の形態に係る故障検出方法は、第1の測定動作に対応する第1の測定手順と、第2の測定動作に対応する第2の測定手順と、判定動作に対応する判定手順とを備えている。   As described above, in the present embodiment, the control device 74 performs the first measurement operation (step S101), the second measurement operation (step S102), and the determination operation (steps S103, S104, S105). Execute. The failure detection method according to the present embodiment includes a first measurement procedure corresponding to the first measurement operation, a second measurement procedure corresponding to the second measurement operation, and a determination procedure corresponding to the determination operation. I have.

本実施の形態に係る故障検出方法および故障検出装置70によれば、2つの出力接点の電位が変化しない態様のブリッジ回路の故障も検出することができる。以下、これについて、ブリッジ回路14の故障を検出する場合を例にとって説明する。前述のように、ブリッジ回路14では、第2および第4の接点J12,J14が2つの出力接点である。   According to the failure detection method and the failure detection apparatus 70 according to the present embodiment, it is possible to detect a failure of the bridge circuit in a mode in which the potentials of the two output contacts do not change. Hereinafter, this will be described by taking as an example a case where a failure of the bridge circuit 14 is detected. As described above, in the bridge circuit 14, the second and fourth contacts J12 and J14 are two output contacts.

始めに、図12および図13を参照して、2つの出力接点(第2および第4の接点J12,J14)の電位が変化しない態様のブリッジ回路14の故障について説明する。図12は、図11に示したフローチャート中の第1の測定動作および測定手順における電圧源71および電位測定装置72とブリッジ回路14の接点J11〜J14との接続関係を示す説明図である。図13は、図11に示したフローチャート中の第2の測定動作および測定手順における電圧源71および電位測定装置72とブリッジ回路14の接点J11〜J14との接続関係を示す説明図である。   First, with reference to FIGS. 12 and 13, the failure of the bridge circuit 14 in a mode in which the potentials of the two output contacts (second and fourth contacts J12 and J14) do not change will be described. FIG. 12 is an explanatory diagram showing a connection relationship between the voltage source 71 and the potential measuring device 72 and the contacts J11 to J14 of the bridge circuit 14 in the first measurement operation and measurement procedure in the flowchart shown in FIG. FIG. 13 is an explanatory diagram showing a connection relationship between the voltage source 71 and the potential measuring device 72 and the contacts J11 to J14 of the bridge circuit 14 in the second measurement operation and measurement procedure in the flowchart shown in FIG.

2つの出力接点の電位が変化しない態様の1つとしては、図12に示したように、第3の抵抗体R13と第4の抵抗体R14において、同じ数の1つまたは複数のMR素子50が短絡して、第3および第4の抵抗体R13,R14の抵抗値が、それぞれ所望の値から同じ値だけずれる態様がある。図12および図13では、上述のように故障した第3および第4の抵抗体R13,R14にハッチングを付している。この態様では、第4の接点J14の電位は、第3および第4の抵抗体R13,R14の抵抗値がいずれも所望の値である場合と変わらない。従って、この態様では、図12に示したように、2つの出力接点(第2および第4の接点J12,J14)の電位を監視することによっては、ブリッジ回路14の故障を検出することができない。   As one aspect in which the potentials of the two output contacts do not change, as shown in FIG. 12, the same number of one or more MR elements 50 in the third resistor R13 and the fourth resistor R14. Is short-circuited, and the resistance values of the third and fourth resistors R13 and R14 are each shifted from the desired value by the same value. 12 and 13, the third and fourth resistors R13 and R14 that have failed as described above are hatched. In this aspect, the potential of the fourth contact J14 is the same as when the resistance values of the third and fourth resistors R13 and R14 are both desired values. Therefore, in this aspect, as shown in FIG. 12, the failure of the bridge circuit 14 cannot be detected by monitoring the potentials of the two output contacts (second and fourth contacts J12 and J14). .

これに対し、本実施の形態では、図12に示した第1の測定動作および測定手順によって、2つの出力接点に相当する第2および第4の接点J12,J14の電位を測定するだけでなく、図13に示した第2の測定動作および測定手順によって、第2の接点J12と第4の接点J14との間に電圧を印加して、第1および第3の接点J11,J13の電位も測定する。図13に示したように第3および第4の抵抗体R13,R14の抵抗値が、それぞれ所望の値から同じ値だけずれている場合、第2の測定動作および測定手順で測定された第1および第3の接点J11,J13の電位は、それぞれ正常範囲から外れる。そのため、本実施の形態によれば、図11に示したフローチャート中の判定動作(ステップS103,S104,S105)および判定手順によって、第3および第4の抵抗体R13,R14の抵抗値が、それぞれ所望の値から同じ値だけずれた態様のブリッジ回路14の故障も検出することができる。   On the other hand, in the present embodiment, not only the potentials of the second and fourth contacts J12 and J14 corresponding to the two output contacts are measured by the first measurement operation and the measurement procedure shown in FIG. By applying the voltage between the second contact J12 and the fourth contact J14 by the second measurement operation and measurement procedure shown in FIG. 13, the potentials of the first and third contacts J11 and J13 are also changed. taking measurement. As shown in FIG. 13, when the resistance values of the third and fourth resistors R13 and R14 are shifted from the desired values by the same value, the first measured by the second measurement operation and the measurement procedure. The potentials of the third contacts J11 and J13 are out of the normal range. Therefore, according to the present embodiment, the resistance values of the third and fourth resistors R13, R14 are respectively determined by the determination operation (steps S103, S104, S105) and the determination procedure in the flowchart shown in FIG. It is also possible to detect a failure of the bridge circuit 14 in a mode that is shifted from the desired value by the same value.

なお、2つの出力接点の電位が変化しない態様としては、上記の例の他に、第1の抵抗体R11と第2の抵抗体R12において、同じ数の1つまたは複数のMR素子50が短絡して、第1および第2の抵抗体R11,R12の抵抗値が、それぞれ所望の値から同じ値だけずれる態様がある。この態様では、第2の接点J12の電位は、第1および第2の抵抗体R11,R12の抵抗値がいずれも所望の値である場合と変わらない。本実施の形態によれば、この態様のブリッジ回路14の故障も検出することができる。   As an aspect in which the potentials of the two output contacts do not change, in addition to the above example, the same number of one or more MR elements 50 are short-circuited in the first resistor R11 and the second resistor R12. Thus, there is a mode in which the resistance values of the first and second resistors R11 and R12 are each shifted from the desired value by the same value. In this aspect, the potential of the second contact J12 is the same as when the resistance values of the first and second resistors R11 and R12 are both desired values. According to the present embodiment, it is possible to detect a failure of the bridge circuit 14 of this aspect.

次に、ブリッジ回路14を例にとって、本実施の形態における判定動作および判定手順で用いられる正常範囲を規定する方法について説明する。この例では、ブリッジ回路14の第1ないし第4の抵抗体R11〜R14は、それぞれ、直列に接続された50個のMR素子50を含む。また、ブリッジ回路14に含まれる全てのMR素子50において、故障によらない抵抗値のばらつきはなく、抵抗値は100Ωであると仮定する。抵抗体R11〜R14の故障の態様としては、1つの抵抗体に含まれる50個のMR素子50のうちの1つが短絡する態様を考える。第1の測定動作では、第1の接点J11の電位が5V、第3の接点J13の電位が0Vになるように、第1の接点J11と第3の接点J13との間に5Vの電圧を印加する。また、第2の測定動作および測定手順では、第2の接点J12の電位が5V、第4の接点J14の電位が0Vになるように、第2の接点J12と第4の接点J14との間に5Vの電圧を印加する。   Next, taking the bridge circuit 14 as an example, a method for defining the normal range used in the determination operation and determination procedure in the present embodiment will be described. In this example, the first to fourth resistors R11 to R14 of the bridge circuit 14 each include 50 MR elements 50 connected in series. Further, it is assumed that all MR elements 50 included in the bridge circuit 14 have no variation in resistance value due to failure, and the resistance value is 100Ω. As a failure mode of the resistors R11 to R14, a mode in which one of the 50 MR elements 50 included in one resistor is short-circuited is considered. In the first measurement operation, a voltage of 5V is applied between the first contact J11 and the third contact J13 so that the potential of the first contact J11 is 5V and the potential of the third contact J13 is 0V. Apply. In the second measurement operation and measurement procedure, the second contact J12 and the fourth contact J14 are arranged so that the potential of the second contact J12 is 5V and the potential of the fourth contact J14 is 0V. A voltage of 5V is applied.

抵抗体R11〜R14のいずれにおいても故障がない場合には、第1の測定動作および測定手順によって測定される第2の接点J12の電位および第4の接点J14の電位、ならびに第2の測定動作および測定手順によって測定される第1の接点J11の電位および第3の接点J13の電位は、いずれも理想値である2.5Vとなる。   If there is no failure in any of the resistors R11 to R14, the potential of the second contact J12 and the potential of the fourth contact J14 measured by the first measurement operation and the measurement procedure, and the second measurement operation In addition, the potential of the first contact J11 and the potential of the third contact J13 measured by the measurement procedure are both 2.5V, which is an ideal value.

第1ないし第4の抵抗体R11〜R14のうちの第1の抵抗体R11のみが故障した場合には、第1および第2の接点J11,J12の電位が、それぞれ理想値から25.3mVだけ増加する。第2の抵抗体R12のみが故障した場合には、第2の接点J12の電位は、理想値から25.3mVだけ低下し、第3の接点J13の電位は理想値から25.3mVだけ増加する。第3の抵抗体R13のみが故障した場合には、第3および第4の接点J13,J14の電位が、それぞれ理想値から25.3mVだけ低下する。第4の抵抗体R14のみが故障した場合には、第4の接点J14の電位は、理想値から25.3mVだけ増加し、第1の接点J11の電位は理想値から25.3mVだけ低下する。   When only the first resistor R11 out of the first to fourth resistors R11 to R14 fails, the potentials of the first and second contacts J11 and J12 are each 25.3 mV from the ideal value. To increase. When only the second resistor R12 fails, the potential of the second contact J12 decreases by 25.3 mV from the ideal value, and the potential of the third contact J13 increases by 25.3 mV from the ideal value. . When only the third resistor R13 fails, the potentials of the third and fourth contacts J13 and J14 are each reduced by 25.3 mV from the ideal value. When only the fourth resistor R14 fails, the potential of the fourth contact J14 increases by 25.3 mV from the ideal value, and the potential of the first contact J11 decreases by 25.3 mV from the ideal value. .

また、第1および第2の抵抗体R11,R12のみが故障した場合には、第1および第3の接点J11,J13の電位が、それぞれ理想値から25.3mVだけ増加する。第1および第3の抵抗体R11,R13のみが故障した場合には、第1および第2の接点J11,J12の電位が、それぞれ理想値から25.3mVだけ増加し、第3および第4の接点J13,J14の電位が、それぞれ理想値から25.3mVだけ低下する。第1および第4の抵抗体R11,R14のみが故障した場合には、第2および第4の接点J12,J14の電位が、それぞれ理想値から25.3mVだけ増加する。第2および第3の抵抗体R12,R13のみが故障した場合には、第2および第4の接点J12,J14の電位が、それぞれ理想値から25.3mVだけ低下する。第2および第4の抵抗体R12,R14のみが故障した場合には、第1および第2の接点J11,J12の電位が、それぞれ理想値から25.3mVだけ低下し、第3および第4の接点J13,J14の電位が、それぞれ理想値から25.3mVだけ増加する。第3および第4の抵抗体R13,R14のみが故障した場合には、第1および第3の接点J11,J13の電位が、それぞれ理想値から25.3mVだけ低下する。   When only the first and second resistors R11 and R12 fail, the potentials of the first and third contacts J11 and J13 increase by 25.3 mV from their ideal values, respectively. When only the first and third resistors R11 and R13 fail, the potentials of the first and second contacts J11 and J12 are increased by 25.3 mV from the ideal values, respectively. The potentials of the contacts J13 and J14 are each reduced by 25.3 mV from the ideal value. When only the first and fourth resistors R11 and R14 fail, the potentials of the second and fourth contacts J12 and J14 increase by 25.3 mV from their ideal values, respectively. When only the second and third resistors R12 and R13 fail, the potentials of the second and fourth contacts J12 and J14 are each reduced by 25.3 mV from the ideal value. When only the second and fourth resistors R12 and R14 fail, the potentials of the first and second contacts J11 and J12 decrease by 25.3 mV from the ideal value, respectively, and the third and fourth The potentials of the contacts J13 and J14 are each increased by 25.3 mV from the ideal value. When only the third and fourth resistors R13 and R14 fail, the potentials of the first and third contacts J11 and J13 are decreased from the ideal value by 25.3 mV, respectively.

また、第1の抵抗体R11以外の3つの抵抗体R12〜R14が故障した場合には、第1および第2の接点J11,J12の電位が、それぞれ理想値から25.3mVだけ低下する。第2の抵抗体R12以外の3つの抵抗体R11,R13,R14が故障した場合には、第2の接点J12の電位は、理想値から25.3mVだけ増加し、第3の接点J13の電位は理想値から25.3mVだけ低下する。第3の抵抗体R13以外の3つの抵抗体R11,R12,R14が故障した場合には、第3および第4の接点J13,J14の電位が、それぞれ理想値から25.3mVだけ増加する。第4の抵抗体R14以外の3つの抵抗体R11〜R13が故障した場合には、第4の接点J14の電位は、理想値から25.3mVだけ低下し、第1の接点J11の電位は理想値から25.3mVだけ増加する。   In addition, when the three resistors R12 to R14 other than the first resistor R11 fail, the potentials of the first and second contacts J11 and J12 are each reduced by 25.3 mV from the ideal value. When three resistors R11, R13, and R14 other than the second resistor R12 fail, the potential of the second contact J12 increases by 25.3 mV from the ideal value, and the potential of the third contact J13. Decreases by 25.3 mV from the ideal value. When three resistors R11, R12, and R14 other than the third resistor R13 fail, the potentials of the third and fourth contacts J13 and J14 increase by 25.3 mV from their ideal values, respectively. When the three resistors R11 to R13 other than the fourth resistor R14 fail, the potential of the fourth contact J14 decreases by 25.3 mV from the ideal value, and the potential of the first contact J11 is ideal. Increase by 25.3 mV from the value.

このように、ブリッジ回路14の第1ないし第4の抵抗体R11〜R14のうちの1つないし3つの抵抗体が故障した場合には、第1ないし第4の接点J11〜J14のうちの少なくとも1つの電位が、理想値から25.3mVだけ変動(増加または低下)する。   Thus, when one to three of the first to fourth resistors R11 to R14 of the bridge circuit 14 fail, at least one of the first to fourth contacts J11 to J14. One potential fluctuates (increases or decreases) by 25.3 mV from the ideal value.

ここで、第1ないし第4の接点J11〜J14の電位の理想値からの変動量を、それぞれの電位のオフセット量と定義する。第1ないし第4の接点J11〜J14の電位が理想値から増加した場合にはオフセット量は正の値であり、第1ないし第4の接点J11〜J14の電位が理想値から低下した場合にはオフセット量は負の値である。   Here, the amount of fluctuation from the ideal value of the potential of the first to fourth contacts J11 to J14 is defined as the offset amount of each potential. When the potential of the first to fourth contacts J11 to J14 increases from the ideal value, the offset amount is a positive value, and when the potential of the first to fourth contacts J11 to J14 decreases from the ideal value. The offset amount is a negative value.

第1ないし第4の接点J11〜J14の電位の正常範囲は、第1ないし第4の接点J11〜J14の電位のオフセット量の絶対値が、第1ないし第4の抵抗体R11〜R14のうちの1つないし3つの抵抗体が故障した場合における第1ないし第4の接点J11〜J14の電位のオフセット量の絶対値より小さい範囲と規定すればよい。   The normal range of the potential of the first to fourth contacts J11 to J14 is such that the absolute value of the offset amount of the potential of the first to fourth contacts J11 to J14 is the first to fourth resistors R11 to R14. What is necessary is just to prescribe | regulate as the range smaller than the absolute value of the amount of offsets of the electric potential of the 1st thru | or 4th contact J11-J14 when one to three resistors of this.

具体的には、上記の例では、0より大きく25.3より小さい2つの数値TH1,TH2を決定し、第1ないし第4の接点J11〜J14の電位の正常範囲は、理想値(2.5V)から−TH1(mV)だけ低い電位から、理想値(2.5V)からTH2(mV)だけ高い電位までの範囲と規定すればよい。数値TH1,TH2は等しくてもよいし、異なっていてもよい。   Specifically, in the above example, two numerical values TH1 and TH2 that are larger than 0 and smaller than 25.3 are determined, and the normal range of the potentials of the first to fourth contacts J11 to J14 is an ideal value (2. 5V) may be defined as a range from a potential lower by −TH1 (mV) to a potential higher by an ideal value (2.5V) by TH2 (mV). The numerical values TH1 and TH2 may be equal or different.

ここまでは、ブリッジ回路14に含まれる全てのMR素子50において、故障によらない抵抗値のばらつきがないと仮定して説明してきたが、実際には、MR素子50において、故障によらない抵抗値のばらつきが発生し得る。そこで、以下、図14を参照して、故障によらないMR素子50の抵抗値のばらつきを考慮して、第1ないし第4の接点J11〜J14の電位の正常範囲を規定する方法について説明する。以下の説明において、MR素子50の抵抗値のばらつき以外の前提条件は、上述の例と同じである。   Up to this point, the description has been made on the assumption that all MR elements 50 included in the bridge circuit 14 have no variation in resistance value not caused by a failure. Variations in value can occur. Therefore, with reference to FIG. 14, a method for defining the normal range of the potentials of the first to fourth contacts J11 to J14 in consideration of variations in the resistance value of the MR element 50 not caused by a failure will be described below. . In the following description, the preconditions other than the variation in the resistance value of the MR element 50 are the same as those in the above example.

図14は、図11に示したフローチャート中の第1または第2の測定動作によって測定された電位の分布の一例を示すヒストグラムである。図14において、横軸は前述のように定義されたオフセット量を示し、縦軸は頻度を示す。故障によらないMR素子50の抵抗値のばらつきがある場合、故障していないブリッジ回路14における第1ないし第4の接点J11〜J14の電位のオフセット量は、0mVを中心として分布する。以下、このような分布を正常時の分布と言う。図14において、オフセット量が0mVのときをピークとし、オフセット量が−12mV〜9mVの範囲に存在する分布は、正常時の分布を表している。   FIG. 14 is a histogram showing an example of the distribution of potentials measured by the first or second measurement operation in the flowchart shown in FIG. In FIG. 14, the horizontal axis indicates the offset amount defined as described above, and the vertical axis indicates the frequency. When there is a variation in the resistance value of the MR element 50 not caused by a failure, the offset amount of the potential of the first to fourth contacts J11 to J14 in the bridge circuit 14 that is not broken is distributed around 0 mV. Hereinafter, such a distribution is referred to as a normal distribution. In FIG. 14, a distribution having a peak when the offset amount is 0 mV and having an offset amount within a range of −12 mV to 9 mV represents a normal distribution.

一方、ブリッジ回路14の第1ないし第4の抵抗体R11〜R14のうちの1つないし3つの抵抗体が故障した場合には、第1ないし第4の接点J11〜J14のうちの少なくとも1つの電位のオフセット量は、故障によらないMR素子50の抵抗値のばらつきを考慮しなければ、−25.3mVまたは25.3mVとなる。故障によらないMR素子50の抵抗値のばらつきがある場合には、上記の第1ないし第4の接点J11〜J14のうちの少なくとも1つの電位のオフセット量は、−25.3mV付近と、25.3mV付近に分布する。以下、−25.3mV付近のオフセット量の分布を故障時の第1の分布と言い、25.3mV付近のオフセット量の分布を故障時の第2の分布と言う。図14には、−27mV〜−21mVの範囲に存在する故障時の第1の分布と、18mV〜30mVの範囲に存在する故障時の第2の分布が示されている。なお、理解を容易にするために、図14に示した故障時の第1および第2の分布における頻度は、実際のブリッジ回路14の製造過程で発生する故障時の第1および第2の分布における頻度よりも多くしている。   On the other hand, when one to three of the first to fourth resistors R11 to R14 of the bridge circuit 14 fail, at least one of the first to fourth contacts J11 to J14. The potential offset amount is −25.3 mV or 25.3 mV unless the variation in the resistance value of the MR element 50 due to failure is taken into consideration. When there is a variation in the resistance value of the MR element 50 not due to a failure, the offset amount of the potential of at least one of the first to fourth contacts J11 to J14 is about −25.3 mV, 25 Distributed around 3 mV. Hereinafter, the offset amount distribution near −25.3 mV is referred to as a first distribution at the time of failure, and the offset amount distribution near 25.3 mV is referred to as a second distribution at the time of failure. FIG. 14 shows a first distribution at the time of failure existing in the range of −27 mV to −21 mV, and a second distribution at the time of failure existing in the range of 18 mV to 30 mV. For ease of understanding, the frequencies in the first and second distributions at the time of failure shown in FIG. 14 are the first and second distributions at the time of failure that occur in the actual manufacturing process of the bridge circuit 14. There are more than the frequency.

通常、図14に示したように、故障時の第1および第2の分布は、正常時の分布とは重ならない。そこで、故障によらないMR素子50の抵抗値のばらつきを考慮した場合には、−TH1(mV)の値を、故障時の第1の分布と正常時の分布との間の値に設定し、TH2(mV)の値を、正常時の分布と故障時の第2の分布との間の値に設定すればよい。第1ないし第4の接点J11〜J14の電位の正常範囲は、オフセット量が−TH1(mV)〜TH2(mV)の範囲である。図14に示した例では、−TH1(mV)の値を−16.5mVに設定し、TH2(mV)の値を16.5mVに設定し、第1ないし第4の接点J11〜J14の電位の正常範囲を、オフセット量が−16.5mV〜16.5mVの範囲と規定している。   Normally, as shown in FIG. 14, the first and second distributions at the time of failure do not overlap with the distributions at the normal time. Therefore, in consideration of variations in the resistance value of the MR element 50 not caused by a failure, the value of -TH1 (mV) is set to a value between the first distribution at the time of failure and the distribution at the time of normal. , TH2 (mV) may be set to a value between the distribution at normal time and the second distribution at failure. The normal range of the potentials of the first to fourth contacts J11 to J14 is a range where the offset amount is -TH1 (mV) to TH2 (mV). In the example shown in FIG. 14, the value of -TH1 (mV) is set to -16.5 mV, the value of TH2 (mV) is set to 16.5 mV, and the potentials of the first to fourth contacts J11 to J14 are set. Is defined as a range in which the offset amount is −16.5 mV to 16.5 mV.

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、本発明の故障検出方法および装置は、第1ないし第4の磁気検出素子に限らない第1ないし第4の抵抗体を備えたブリッジ回路全般に適用することができる。また、本発明の故障検出方法および装置は、それぞれ抵抗の他にリアクタンスを有する第1ないし第4の抵抗体を備えたブリッジ回路の故障の検出にも適用することができる。この場合には、第1の接点と第3の接点との間に印加する電圧と、第2の接点と第4の接点との間に印加する電圧は、それぞれ交流電圧であってもよい。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible. For example, the failure detection method and apparatus of the present invention can be applied to all bridge circuits including first to fourth resistors that are not limited to the first to fourth magnetic detection elements. The failure detection method and apparatus of the present invention can also be applied to detection of a failure in a bridge circuit including first to fourth resistors having reactances in addition to resistors. In this case, the voltage applied between the first contact and the third contact and the voltage applied between the second contact and the fourth contact may each be an alternating voltage.

1…磁気センサ、2…磁石、10…第1の検出部、20…第2の検出部、14,24…ブリッジ回路、30…演算部、50…MR素子、70…故障検出装置、71…電圧源、72…電位測定装置、73…切り換え装置、74…制御装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Magnetic sensor, 2 ... Magnet, 10 ... 1st detection part, 20 ... 2nd detection part, 14, 24 ... Bridge circuit, 30 ... Operation part, 50 ... MR element, 70 ... Failure detection apparatus, 71 ... Voltage source 72 ... Potential measuring device 73 ... Switching device 74 ... Control device

Claims (10)

第1ないし第4の接点と、第1ないし第4の抵抗体とを備え、第1の抵抗体の両端がそれぞれ第1の接点と第2の接点に接続され、第2の抵抗体の両端がそれぞれ第2の接点と第3の接点に接続され、第3の抵抗体の両端がそれぞれ第3の接点と第4の接点に接続され、第4の抵抗体の両端がそれぞれ第4の接点と第1の接点に接続されたブリッジ回路の故障検出方法であって、
前記第1の接点と第3の接点との間に電圧を印加して、前記第2の接点の電位と前記第4の接点の電位を測定する第1の測定手順と、
前記第2の接点と第4の接点との間に電圧を印加して、前記第1の接点の電位と前記第3の接点の電位を測定する第2の測定手順と、
前記第1および第2の測定手順によって測定された前記第1ないし第4の接点の電位が全て正常範囲内である場合には、前記ブリッジ回路は正常であると判定し、それ以外の場合には、前記ブリッジ回路は故障していると判定する判定手順と
を備えたことを特徴とするブリッジ回路の故障検出方法。
First to fourth contacts and first to fourth resistors, both ends of the first resistor being connected to the first contact and the second contact, respectively, both ends of the second resistor Are respectively connected to the second contact and the third contact, both ends of the third resistor are respectively connected to the third contact and the fourth contact, and both ends of the fourth resistor are respectively connected to the fourth contact. And a fault detection method for the bridge circuit connected to the first contact,
A first measurement procedure in which a voltage is applied between the first contact and the third contact to measure a potential of the second contact and a potential of the fourth contact;
A second measurement procedure for applying a voltage between the second contact and the fourth contact to measure the potential of the first contact and the potential of the third contact;
When the potentials of the first to fourth contacts measured by the first and second measurement procedures are all within the normal range, the bridge circuit is determined to be normal, and otherwise And a determination procedure for determining that the bridge circuit is in failure.
前記第1ないし第4の抵抗体は、いずれも、外部磁界に応じて抵抗値が変化する磁気検出素子であることを特徴とする請求項1記載のブリッジ回路の故障検出方法。   The bridge circuit failure detection method according to claim 1, wherein each of the first to fourth resistors is a magnetic detection element whose resistance value changes in accordance with an external magnetic field. 前記磁気検出素子は、直列に接続された複数の磁気抵抗効果素子を含むことを特徴とする請求項2記載のブリッジ回路の故障検出方法。   The bridge circuit failure detection method according to claim 2, wherein the magnetic detection element includes a plurality of magnetoresistive elements connected in series. 前記複数の磁気抵抗効果素子の各々は、磁化方向が固定された磁化固定層と、前記外部磁界に応じて磁化が変化する自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置された非磁性層とを有することを特徴とする請求項3記載のブリッジ回路の故障検出方法。   Each of the plurality of magnetoresistive elements includes a magnetization fixed layer having a fixed magnetization direction, a free layer whose magnetization changes according to the external magnetic field, and a nonmagnetic layer disposed between the magnetization fixed layer and the free layer. The fault detection method for a bridge circuit according to claim 3, further comprising: a layer. 前記非磁性層は、トンネルバリア層であることを特徴とする請求項4記載のブリッジ回路の故障検出方法。   The bridge circuit failure detection method according to claim 4, wherein the nonmagnetic layer is a tunnel barrier layer. 第1ないし第4の接点と、第1ないし第4の抵抗体とを備え、第1の抵抗体の両端がそれぞれ第1の接点と第2の接点に接続され、第2の抵抗体の両端がそれぞれ第2の接点と第3の接点に接続され、第3の抵抗体の両端がそれぞれ第3の接点と第4の接点に接続され、第4の抵抗体の両端がそれぞれ第4の接点と第1の接点に接続されたブリッジ回路の故障検出装置であって、
電圧を発生する電圧源と、
電位を測定する電位測定装置と、
前記電圧源および電位測定装置と前記第1ないし第4の接点との接続関係を切り換える切り換え装置と、
前記切り換え装置を制御すると共に前記ブリッジ回路が故障しているか否かを判定する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記切り換え装置を制御して前記電圧源を前記第1および第3の接点に接続すると共に前記電位測定装置を前記第2および第4の接点に接続して、前記電圧源によって前記第1の接点と第3の接点との間に電圧を印加し、前記電位測定装置によって前記第2の接点の電位と前記第4の接点の電位を測定する第1の測定動作と、
前記切り換え装置を制御して前記電圧源を前記第2および第4の接点に接続すると共に前記電位測定装置を前記第1および第3の接点に接続して、前記電圧源によって前記第2の接点と第4の接点との間に電圧を印加し、前記電位測定装置によって前記第1の接点の電位と前記第3の接点の電位を測定する第2の測定動作と、
前記第1および第2の測定動作によって測定された前記第1ないし第4の接点の電位が全て正常範囲内である場合には、前記ブリッジ回路は正常であると判定し、それ以外の場合には、前記ブリッジ回路は故障していると判定する判定動作とを実行することを特徴とするブリッジ回路の故障検出装置。
First to fourth contacts and first to fourth resistors, both ends of the first resistor being connected to the first contact and the second contact, respectively, both ends of the second resistor Are respectively connected to the second contact and the third contact, both ends of the third resistor are respectively connected to the third contact and the fourth contact, and both ends of the fourth resistor are respectively connected to the fourth contact. And a fault detection device for a bridge circuit connected to the first contact,
A voltage source for generating a voltage;
An electric potential measuring device for measuring electric potential;
A switching device for switching a connection relationship between the voltage source and the potential measuring device and the first to fourth contacts;
A controller that controls the switching device and determines whether the bridge circuit is faulty,
The controller is
The switching device is controlled to connect the voltage source to the first and third contacts, and the potential measuring device is connected to the second and fourth contacts, and the voltage source supplies the first contact. A first measuring operation in which a voltage is applied between the first contact and the third contact, and the potential measurement device measures the potential of the second contact and the potential of the fourth contact;
The switching device is controlled to connect the voltage source to the second and fourth contacts, and the potential measuring device is connected to the first and third contacts, and the voltage source supplies the second contact. A second measuring operation in which a voltage is applied between the first contact and the fourth contact, and the potential measuring device measures the potential of the first contact and the potential of the third contact;
When the potentials of the first to fourth contacts measured by the first and second measurement operations are all within the normal range, the bridge circuit is determined to be normal, and otherwise Performs a determination operation for determining that the bridge circuit is faulty.
前記第1ないし第4の抵抗体は、いずれも、外部磁界に応じて抵抗値が変化する磁気検出素子であることを特徴とする請求項6記載のブリッジ回路の故障検出装置。   The bridge circuit failure detection device according to claim 6, wherein each of the first to fourth resistors is a magnetic detection element whose resistance value changes according to an external magnetic field. 前記磁気検出素子は、直列に接続された複数の磁気抵抗効果素子を含むことを特徴とする請求項7記載のブリッジ回路の故障検出装置。   8. The failure detection apparatus for a bridge circuit according to claim 7, wherein the magnetic detection element includes a plurality of magnetoresistive elements connected in series. 前記複数の磁気抵抗効果素子の各々は、磁化方向が固定された磁化固定層と、前記外部磁界に応じて磁化が変化する自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置された非磁性層とを有することを特徴とする請求項8記載のブリッジ回路の故障検出装置。   Each of the plurality of magnetoresistive elements includes a magnetization fixed layer having a fixed magnetization direction, a free layer whose magnetization changes according to the external magnetic field, and a nonmagnetic layer disposed between the magnetization fixed layer and the free layer. 9. The fault detection device for a bridge circuit according to claim 8, further comprising a layer. 前記非磁性層は、トンネルバリア層であることを特徴とする請求項9記載のブリッジ回路の故障検出装置。   The bridge circuit failure detection device according to claim 9, wherein the nonmagnetic layer is a tunnel barrier layer.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111220935A (en) * 2018-11-26 2020-06-02 Tdk株式会社 Magnetic sensor device
DE102020212329A1 (en) 2020-09-30 2022-03-31 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Method of testing a sensor and electronic circuit
EP4134684A4 (en) * 2020-04-09 2023-08-30 Minebea Mitsumi Inc. Fault detection circuit and detection system
CN117686178A (en) * 2023-11-20 2024-03-12 哈尔滨工业大学 Wind tunnel strain balance strain sensor fault diagnosis device and method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04109371U (en) * 1991-03-06 1992-09-22 日本電気ホームエレクトロニクス株式会社 Diagnostic circuit for semiconductor acceleration sensor
JP2004191189A (en) * 2002-12-11 2004-07-08 Hitachi Unisia Automotive Ltd Bridge type resistance circuit device
US20080297181A1 (en) * 2007-05-30 2008-12-04 Udo Ausserlechner Measuring Bridge Arrangement, Method of Testing a Measuring Bridge, Test Arrangement for Testing a Measuring Bridge, Method of Producing a Tested Measuring Bridge Arrangement, and Computer Program
JP2012107963A (en) * 2010-11-17 2012-06-07 Tdk Corp Rotation magnetic field sensor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04109371U (en) * 1991-03-06 1992-09-22 日本電気ホームエレクトロニクス株式会社 Diagnostic circuit for semiconductor acceleration sensor
JP2004191189A (en) * 2002-12-11 2004-07-08 Hitachi Unisia Automotive Ltd Bridge type resistance circuit device
US20080297181A1 (en) * 2007-05-30 2008-12-04 Udo Ausserlechner Measuring Bridge Arrangement, Method of Testing a Measuring Bridge, Test Arrangement for Testing a Measuring Bridge, Method of Producing a Tested Measuring Bridge Arrangement, and Computer Program
JP2012107963A (en) * 2010-11-17 2012-06-07 Tdk Corp Rotation magnetic field sensor

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111220935A (en) * 2018-11-26 2020-06-02 Tdk株式会社 Magnetic sensor device
JP2020085645A (en) * 2018-11-26 2020-06-04 Tdk株式会社 Magnetic sensor device
JP2022016641A (en) * 2018-11-26 2022-01-21 Tdk株式会社 Magnetic sensor device
US11340319B2 (en) 2018-11-26 2022-05-24 Tdk Corporation Magnetic sensor device
CN115452006A (en) * 2018-11-26 2022-12-09 Tdk株式会社 Magnetic sensor device
EP4134684A4 (en) * 2020-04-09 2023-08-30 Minebea Mitsumi Inc. Fault detection circuit and detection system
JP7542982B2 (en) 2020-04-09 2024-09-02 ミネベアミツミ株式会社 Fault detection circuit and detection system
DE102020212329A1 (en) 2020-09-30 2022-03-31 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Method of testing a sensor and electronic circuit
WO2022069233A1 (en) 2020-09-30 2022-04-07 Robert Bosch Gmbh Method for testing a sensor, and electronic circuit
DE102020212329B4 (en) 2020-09-30 2022-08-18 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Method of testing a sensor and electronic circuit
CN117686178A (en) * 2023-11-20 2024-03-12 哈尔滨工业大学 Wind tunnel strain balance strain sensor fault diagnosis device and method

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