JP2018146483A - Magnetic sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車の舵角検出等に用いられる磁気センサに関するものである。 The present invention relates to a magnetic sensor used for detecting a steering angle of a vehicle.
従来、イグニッションスイッチがオフの間でも舵角を検出する磁気センサが知られている。なお、この様な磁気センサにする先行技術文献としては、例えば、特許文献1〜3が知られている。 Conventionally, a magnetic sensor that detects a steering angle even when an ignition switch is off is known. For example, Patent Documents 1 to 3 are known as prior art documents for making such a magnetic sensor.
あるいは、磁気抵抗素子を用いて舵角などを含む物体の回転を検出する磁気センサが知られている。この様な磁気センサにする先行技術文献としては、例えば、特許文献4〜6が知られている。 Or the magnetic sensor which detects rotation of the object containing a steering angle etc. using a magnetoresistive element is known. For example, Patent Documents 4 to 6 are known as prior art documents for making such a magnetic sensor.
またあるいは、磁界発生手段を有し、これから発生する磁界を元にセンサの診断を行う磁気センサが知られている。この様な磁気センサにする先行技術文献としては、例えば、特許文献7、8が知られている。 Alternatively, a magnetic sensor having a magnetic field generating means and diagnosing the sensor based on a magnetic field generated from the magnetic field generating means is known. For example, Patent Documents 7 and 8 are known as prior art documents for making such a magnetic sensor.
またあるいは、磁気抵抗素子とホール素子とを組み合わせた磁気センサが知られている。この様な磁気センサにする先行技術文献としては、例えば、特許文献9、10が知られている。 Alternatively, a magnetic sensor combining a magnetoresistive element and a Hall element is known. For example, Patent Documents 9 and 10 are known as prior art documents for making such a magnetic sensor.
またあるいは、検出系統を2系統設けてセンサの冗長性を向上する磁気センサが知られている。この様な磁気センサにする先行技術文献としては、例えば、特許文献11、12、13が知られている。 Alternatively, there is known a magnetic sensor that provides two detection systems to improve sensor redundancy. For example, Patent Documents 11, 12, and 13 are known as prior art documents for making such a magnetic sensor.
またあるいは、NiFe合金からなる磁気抵抗膜を用いて、外部の磁界を検出する磁気センサが知られている。この様な磁気センサにする先行技術文献としては、例えば、特許文献14、15、16、17が知られている。 Alternatively, a magnetic sensor that detects an external magnetic field using a magnetoresistive film made of a NiFe alloy is known. For example, Patent Documents 14, 15, 16, and 17 are known as prior art documents for making such a magnetic sensor.
またあるいは、2つのセンサを縦方向に重ねて1つのパッケージにした磁気センサが知られている。この様な磁気センサにする先行技術文献としては、例えば、特許文献18、19、20、21、22が知られている。 Alternatively, a magnetic sensor is known in which two sensors are stacked in the vertical direction to form one package. For example, Patent Documents 18, 19, 20, 21, and 22 are known as prior art documents for making such a magnetic sensor.
またあるいは、磁気センサを用いてシフトレバーの位置を検出する位置検出装置が知られている。この様な位置検出装置にする先行技術文献としては、例えば、特許文23、24、25が知られている。 Alternatively, a position detection device that detects the position of a shift lever using a magnetic sensor is known. For example, Patent Documents 23, 24, and 25 are known as prior art documents for making such a position detection device.
またあるいは、磁気センサ及び磁石を2組用いる回転検出装置が知られている。この様な位置検出装置にする先行技術文献としては、例えば、特許文26、27が知られている。 Alternatively, a rotation detection device using two sets of a magnetic sensor and a magnet is known. For example, Patent Documents 26 and 27 are known as prior art documents for making such a position detection device.
またあるいは、磁気抵抗素子の封止や接着などに複数の樹脂を備える磁気センサが知られている。この様な位置検出装置にする先行技術文献としては、例えば、特許文28、29、30が知られている。 Alternatively, a magnetic sensor including a plurality of resins for sealing or adhering a magnetoresistive element is known. For example, Patent Documents 28, 29, and 30 are known as prior art documents for making such a position detection device.
しかしながら、上記従来の磁気センサでは増大し続けている高精度、高信頼性への要求に応えるには不十分である。 However, the conventional magnetic sensor is not sufficient to meet the demand for high accuracy and high reliability that continues to increase.
そこで本発明は、精度、あるいは、信頼性を向上した磁気センサを提供する。 Therefore, the present invention provides a magnetic sensor with improved accuracy or reliability.
上記目的を解決するために本発明は、ダイパッドと、前記ダイパッドに設けられる第1回路基板と、前記第1回路基板に設けられ、前記第1回路基板と電気的に接続される第1磁気抵抗素子と、前記ダイパッドと前記第1回路基板の間の第1樹脂と、前記第1回路基板と前記第1磁気抵抗素子との間の第2樹脂と、第2樹脂を覆う第3樹脂と、前記ダイパッド、第1回路基板、及び第1磁気抵抗素子を封止する封止樹脂と、を備える構成とする。 In order to solve the above-described object, the present invention provides a die pad, a first circuit board provided on the die pad, a first magnetoresistor provided on the first circuit board and electrically connected to the first circuit board. An element, a first resin between the die pad and the first circuit board, a second resin between the first circuit board and the first magnetoresistive element, a third resin covering the second resin, And a sealing resin for sealing the die pad, the first circuit board, and the first magnetoresistive element.
本発明の磁気センサは、高精度、あるいは高信頼性を有するので、例えば、車の舵角検出等に用いる磁気センサとして有用である。 Since the magnetic sensor of the present invention has high accuracy or high reliability, it is useful, for example, as a magnetic sensor used for detecting a steering angle of a car.
以下、本発明の実施の形態における磁気センサについて図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a magnetic sensor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、実施の形態の磁気センサのブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram of a magnetic sensor according to an embodiment.
磁気センサ100は、磁気抵抗素子12と、磁気抵抗素子12と電気的に接続する検出回路10と、を備える。 The magnetic sensor 100 includes a magnetoresistive element 12 and a detection circuit 10 that is electrically connected to the magnetoresistive element 12.
磁気抵抗素子12は、正弦第1磁気抵抗素子12a、正弦第2磁気抵抗素子12b、正弦第3磁気抵抗素子12c、及び、正弦第4磁気抵抗素子12dを備える。さらに、磁気抵抗素子12は、余弦第1磁気抵抗素子12e、余弦第2磁気抵抗素子12f、余弦第3磁気抵抗素子12g、及び、余弦第4磁気抵抗素子12hを備える。各磁気抵抗素子は、シリコンなどの基板の上に設けられた、鉄−ニッケル合金を含む磁気抵抗効果素子であり、外部から与えられる磁界の向き及び大きさの変化に応じて電気抵抗が変化する。 The magnetoresistive element 12 includes a sine first magnetoresistive element 12a, a sine second magnetoresistive element 12b, a sine third magnetoresistive element 12c, and a sine fourth magnetoresistive element 12d. Further, the magnetoresistive element 12 includes a cosine first magnetoresistive element 12e, a cosine second magnetoresistive element 12f, a cosine third magnetoresistive element 12g, and a cosine fourth magnetoresistive element 12h. Each magnetoresistive element is a magnetoresistive element including an iron-nickel alloy provided on a substrate such as silicon, and its electric resistance changes in accordance with changes in the direction and magnitude of a magnetic field applied from the outside. .
正弦第1磁気抵抗素子12a〜正弦第4磁気抵抗素子12dとで第1のブリッジ回路WB1を構成している。すなわち、第1のブリッジ回路WB1は、正弦第1磁気抵抗素子12aと正弦第3磁気抵抗素子12cとを直列に接続した回路と、正弦第2磁気抵抗素子12bと正弦第4磁気抵抗素子12dとを直列に接続した回路とが、並列に接続されて形成されている。また、第1のブリッジ回路WB1の一方の端部が電位VSに接続され、他方の端部がグランド(図中のGND)に接地されている。 The sine first magnetoresistive element 12a to the sine fourth magnetoresistive element 12d constitute a first bridge circuit WB1. That is, the first bridge circuit WB1 includes a circuit in which a sine first magnetoresistive element 12a and a sine third magnetoresistive element 12c are connected in series, a sine second magnetoresistive element 12b, and a sine fourth magnetoresistive element 12d. Are connected in parallel to each other. One end of the first bridge circuit WB1 is connected to the potential VS, and the other end is grounded to the ground (GND in the drawing).
余弦第1磁気抵抗素子12e〜余弦第4磁気抵抗素子12hとで第2のブリッジ回路WB2を構成している。すなわち、第2のブリッジ回路WB2は、余弦第1磁気抵抗素子12eと余弦第3磁気抵抗素子12gとを直列に接続した回路と、余弦第2磁気抵抗素子12fと余弦第4磁気抵抗素子12hとを直列に接続した回路とが、並列に接続されて形成されている。また、第2のブリッジ回路WB2の一方の端部が電位VCに接続され、他方の端部がグランド(図中のGND)に接地されている。 The cosine first magnetoresistive element 12e to the cosine fourth magnetoresistive element 12h constitute a second bridge circuit WB2. That is, the second bridge circuit WB2 includes a circuit in which a cosine first magnetoresistance element 12e and a cosine third magnetoresistance element 12g are connected in series, a cosine second magnetoresistance element 12f, and a cosine fourth magnetoresistance element 12h. Are connected in parallel to each other. One end of the second bridge circuit WB2 is connected to the potential VC, and the other end is grounded to the ground (GND in the drawing).
ここで、第1のブリッジ回路WB1は第2のブリッジ回路WB2に対して、45°回転させて配置されている。別の表現では、第2のブリッジ回路WB2は第1のブリッジ回路WB1に対して、45°回転させて配置されている。 Here, the first bridge circuit WB1 is rotated by 45 ° with respect to the second bridge circuit WB2. In other words, the second bridge circuit WB2 is arranged rotated by 45 ° with respect to the first bridge circuit WB1.
ここで、磁気センサ100は、被測定物である回転部材(例えばステアリングシャフトなど)とはギヤなどを介して連結される磁石の近傍に配置される。このとき、この磁石から与えられる外部磁界(あるいは回転磁界)の変化に応じて各磁気抵抗素子の抵抗値が変化する。よって、第1のブリッジ回路WB1を構成する正弦第1磁気抵抗素子12aと正弦第3磁気抵抗素子12cとの接続部と、正弦第2磁気抵抗素子12bと正弦第4磁気抵抗素子12dとの接続部とから、互いに位相が180°異なる正弦波状の2つの信号が出力される。同時に、前記第2のブリッジ回路WB2を構成する余弦第1磁気抵抗素子12eと余弦第3磁気抵抗素子12gとの接続部と、余弦第2磁気抵抗素子12fと余弦第4磁気抵抗素子12hとの接続部とからも、互いの位相が180°異なる余弦波状の2つの信号が出力される。なお、第1のブリッジ回路WB1から正弦波状の信号が得られるのに対し、第2のブリッジ回路WB2から余弦波状の信号が得られるのは、第1のブリッジ回路WB1が第2のブリッジ回路WB2に対して、45°回転させて配置されているためである。 Here, the magnetic sensor 100 is disposed in the vicinity of a magnet that is connected to a rotating member (for example, a steering shaft) that is an object to be measured via a gear or the like. At this time, the resistance value of each magnetoresistive element changes according to the change of the external magnetic field (or rotating magnetic field) given from this magnet. Therefore, the connection between the sine first magnetoresistive element 12a and the sine third magnetoresistive element 12c constituting the first bridge circuit WB1, and the connection between the sine second magnetoresistive element 12b and the sine fourth magnetoresistive element 12d. Output two sinusoidal signals whose phases are 180 ° different from each other. At the same time, the connection between the cosine first magnetoresistive element 12e and the cosine third magnetoresistive element 12g constituting the second bridge circuit WB2, the cosine second magnetoresistive element 12f, and the cosine fourth magnetoresistive element 12h. Two signals in the form of cosine waves whose phases are different from each other by 180 ° are also output from the connecting portion. The first bridge circuit WB1 obtains a sine wave signal, whereas the second bridge circuit WB2 obtains a cosine wave signal because the first bridge circuit WB1 uses the second bridge circuit WB2. This is because it is arranged by being rotated by 45 °.
ここで、第1のブリッジ回路WB1から出力される2つの信号を+sin信号,−sin信号とし、前記第2のブリッジ回路WB2から出力される2つの信号は+cos信号,−cos信号として表記する。 Here, the two signals output from the first bridge circuit WB1 are denoted as + sin signal and -sin signal, and the two signals output from the second bridge circuit WB2 are denoted as + cos signal and -cos signal.
検出回路10は、+sin信号,−sin信号、+cos信号,−cos信号が入力されるとともに、+sin信号,−sin信号、+cos信号,−cos信号に対して増幅、AD変換など各種の信号処理を行う構成を備える。 The detection circuit 10 receives a + sin signal, a −sin signal, a + cos signal, and a −cos signal, and performs various signal processing such as amplification and AD conversion on the + sin signal, the −sin signal, the + cos signal, and the −cos signal. The structure to perform is provided.
なお、各磁気抵抗素子からの信号を「第1回転信号」と記載することができる。 A signal from each magnetoresistive element can be referred to as a “first rotation signal”.
以下、検出回路10の構成及び動作について具体的に説明する。 Hereinafter, the configuration and operation of the detection circuit 10 will be described in detail.
第1増幅器14aは、+sin信号を増幅する。 The first amplifier 14a amplifies the + sin signal.
第2増幅器14bは、−sin信号を増幅する。 The second amplifier 14b amplifies the −sin signal.
第3増幅器14cは、+cos信号を増幅する。 The third amplifier 14c amplifies the + cos signal.
第4増幅器14dは、−cos信号を増幅する。 The fourth amplifier 14d amplifies the −cos signal.
オフセット調整回路15は、第1増幅器14a、第2増幅器14b、第3増幅器14c、及び第4増幅器14dの入力段にそれぞれ接続され、+sin信号と−sin信号の間の中点電位差、+cos信号と−cos信号の間の中点電位差を0にするようにそれぞれ調整する。 The offset adjustment circuit 15 is connected to the input stages of the first amplifier 14a, the second amplifier 14b, the third amplifier 14c, and the fourth amplifier 14d, respectively, and the midpoint potential difference between the + sin signal and the −sin signal, the + cos signal, Each adjustment is made so that the midpoint potential difference between the −cos signals becomes zero.
第1差動増幅器16aは、第1のブリッジ回路WB1から出力される+sin信号と−sin信号とを差動増幅して2倍の振幅からなるsin信号を生成する。 The first differential amplifier 16a differentially amplifies the + sin signal and the −sin signal output from the first bridge circuit WB1 to generate a sin signal having a double amplitude.
なお、第1のブリッジ回路wb1を第1磁気抵抗素子、第1のブリッジ回路wb1からの信号を第1検出信号、と記載することができる。 The first bridge circuit wb1 can be described as a first magnetoresistive element, and the signal from the first bridge circuit wb1 can be described as a first detection signal.
第2差動増幅器16bは、第2のブリッジ回路WB2から出力される+cos信号と−cos信号とを差動増幅して2倍の振幅からなるcos信号を生成する。 The second differential amplifier 16b differentially amplifies the + cos signal and the −cos signal output from the second bridge circuit WB2 to generate a cos signal having a double amplitude.
なお、第2のブリッジ回路wb2を第2磁気抵抗素子、第2のブリッジ回路wb2からの信号を第2検出信号、と記載することができる。 The second bridge circuit wb2 can be described as a second magnetoresistive element, and the signal from the second bridge circuit wb2 can be described as a second detection signal.
ゲイン調整回路17は、第1差動増幅器16aと第2差動増幅器16bのそれぞれに接続し、差動増幅された後のsin信号及びcos信号の振幅が所定の振幅となるように増幅器のゲインを調整する。 The gain adjustment circuit 17 is connected to each of the first differential amplifier 16a and the second differential amplifier 16b, and the gain of the amplifier is set so that the amplitude of the sin signal and the cos signal after differential amplification becomes a predetermined amplitude. Adjust.
この構成により、増幅器段のそれぞれに対してオフセット・ゲインの調整を行う必要ながないので、オフセット・ゲイン調整ともに1回ずつにて信号を調整することができる。これは特に回路の小型化に貢献する。 With this configuration, there is no need to adjust the offset / gain for each of the amplifier stages, so that the signal can be adjusted once for both the offset / gain adjustment. This particularly contributes to circuit miniaturization.
なお、オフセット・ゲイン調整を別の表現で記載すると、例えば次の様に記載できる。 If the offset / gain adjustment is described in another expression, for example, it can be described as follows.
本実施の形態の磁気センサ100の補正方法は、ブリッジ回路wb1、wb2の出力を増幅する第1ステップと、ブリッジ回路wb1、wb2の出力のオフセットを補正する第2ステップと、オフセットを補正した出力を増幅する第3ステップと、オフセットを補正した出力のゲインを補正する第4ステップと、を備える。 The magnetic sensor 100 correction method according to the present embodiment includes a first step for amplifying the outputs of the bridge circuits wb1 and wb2, a second step for correcting an offset of the outputs of the bridge circuits wb1 and wb2, and an output with the offset corrected. And a fourth step for correcting the gain of the output whose offset is corrected.
第1AD変換器18aは、第1差動増幅器16aからの信号を所定のサンプリング周期
でA/D変換し、sin信号(デジタル信号)として出力する。
The first AD converter 18a performs A / D conversion on the signal from the first differential amplifier 16a at a predetermined sampling period and outputs it as a sin signal (digital signal).
第2AD変換器18bは、第2差動増幅器16bからの信号を所定のサンプリング周期でA/D変換し、cos信号(デジタル信号)として出力する。 The second AD converter 18b A / D-converts the signal from the second differential amplifier 16b at a predetermined sampling period and outputs it as a cos signal (digital signal).
第1ホール素子40aは、検出回路10を設ける回路基板に対して垂直、あるいは平行な方向の磁界に対して検出感度をもつホール素子であり、前述した外部磁界(回転磁界)の方向及び大きさの変化を検出し、検出信号を出力する。 The first Hall element 40a is a Hall element having detection sensitivity with respect to a magnetic field perpendicular or parallel to the circuit board on which the detection circuit 10 is provided, and the direction and magnitude of the external magnetic field (rotating magnetic field) described above. Is detected and a detection signal is output.
第2ホール素子40bは、検出回路10を設ける回路基板に対して垂直あるいは平行な方向の磁界に対して検出感度をもつホール素子であり、前述した外部磁界(回転磁界)の方向及び大きさの変化を検出し、検出信号を出力する。 The second Hall element 40b is a Hall element having detection sensitivity with respect to a magnetic field in a direction perpendicular or parallel to the circuit board on which the detection circuit 10 is provided, and has the direction and magnitude of the external magnetic field (rotating magnetic field) described above. A change is detected and a detection signal is output.
なお、各ホール素子からの信号を「第2回転信号」と記載することができる。 A signal from each Hall element can be described as a “second rotation signal”.
第1増幅器42aは、第1ホール素子40aからの信号を増幅する。 The first amplifier 42a amplifies the signal from the first Hall element 40a.
第2増幅器42bは、第2ホール素子40bからの信号を増幅する。 The second amplifier 42b amplifies the signal from the second hall element 40b.
第1コンパレーター44aは、第1増幅器42aからの信号を矩形波信号である第1パルス信号に変換する。 The first comparator 44a converts the signal from the first amplifier 42a into a first pulse signal that is a rectangular wave signal.
第2コンパレーター44bは、第2増幅器42bからの信号を矩形波信号である第1パルス信号に変換する。 The second comparator 44b converts the signal from the second amplifier 42b into a first pulse signal that is a rectangular wave signal.
ここで、第1ホール素子40aは第2ホール素子40bに対して90°回転して配置されている(別の表現では、第2ホール素子40bは第1ホール素子40aに対して90°回転して配置されている)。このため、第1パルス信号(別の表現では、第1ホール素子40a)及び第2パルス信号(第2ホール素子40bからの信号)は、互いに90度の位相差を持つ信号となる。 Here, the first Hall element 40a is arranged to be rotated by 90 ° with respect to the second Hall element 40b (in another expression, the second Hall element 40b is rotated by 90 ° with respect to the first Hall element 40a). Arranged). Therefore, the first pulse signal (in other words, the first Hall element 40a) and the second pulse signal (the signal from the second Hall element 40b) are signals having a phase difference of 90 degrees.
第1レギュレータ60bは、第1オシレータ80aに電位(第1電位)を供給する。また、第1ホール素子40a、第2ホール素子40b及び各ホール素子からの信号を処理する検出回路10内の増幅器等に電位(第1電位)を供給する。 The first regulator 60b supplies a potential (first potential) to the first oscillator 80a. Further, a potential (first potential) is supplied to the first Hall element 40a, the second Hall element 40b, and an amplifier in the detection circuit 10 that processes signals from the Hall elements.
第2レギュレータ60cは、第2オシレータ80bに電位(第1電位)を供給する。第2レギュレータ60cはホール素子の間欠動作(詳細は後述する)に用いる電位を供給する。 The second regulator 60c supplies a potential (first potential) to the second oscillator 80b. The second regulator 60c supplies a potential used for intermittent operation (details will be described later) of the Hall element.
第3レギュレータ60aは、磁気抵抗素子12及び磁気抵抗素子12からの信号を処理する検出回路10内の増幅器等に電位(第1電位)を供給する。 The third regulator 60a supplies a potential (first potential) to the magnetoresistive element 12 and an amplifier in the detection circuit 10 that processes a signal from the magnetoresistive element 12.
演算回路70は、角度検出回路70a、回転数検出回路70b、オフセット温度特性補正回路70c、ゲイン温度特性補正回路70d、を備える。 The arithmetic circuit 70 includes an angle detection circuit 70a, a rotation speed detection circuit 70b, an offset temperature characteristic correction circuit 70c, and a gain temperature characteristic correction circuit 70d.
角度検出回路70aは、sin信号(デジタル信号)、cos信号(デジタル信号)、第1パルス信号及び第2パルス信号から、前述した磁石の回転角を検出し信号(Vout)を出力する。具体的には、sin信号とcos信号とに対してarctan演算を行うことで回転角を検出する。角度検出回路70aはarctan演算を行った後の回転角を表す角度信号を出力する。 The angle detection circuit 70a detects the rotation angle of the magnet from the sin signal (digital signal), the cos signal (digital signal), the first pulse signal, and the second pulse signal, and outputs a signal (Vout). Specifically, the rotation angle is detected by performing an arctan operation on the sin signal and the cos signal. The angle detection circuit 70a outputs an angle signal representing the rotation angle after performing the arctan calculation.
なお、角度検出回路70aをarctan回路と記載してもよい。 The angle detection circuit 70a may be described as an arctan circuit.
回転数検出回路70bは、第1パルス信号と第2パルス信号とから前述した磁石の回転数を計測する。回転数を計測する方法は後述する。 The rotation speed detection circuit 70b measures the rotation speed of the magnet described above from the first pulse signal and the second pulse signal. A method for measuring the rotational speed will be described later.
オフセット温度特性補正回路70cは、各磁気抵抗素子の抵抗バラツキなどに起因してsin信号(デジタル信号)、あるいはcos信号(デジタル信号)に生じるDCオフセットを補正する。補正の方法は後述する。 The offset temperature characteristic correction circuit 70c corrects a DC offset generated in a sin signal (digital signal) or a cos signal (digital signal) due to resistance variation of each magnetoresistive element. The correction method will be described later.
ゲイン温度特性補正回路70dは、各磁気抵抗素子の温度変化に起因してsin信号(デジタル信号)、あるいはcos信号(デジタル信号)に生じるゲイン(振幅)のオフセットを補正する。その方法としては例えば、sin信号(デジタル信号)、あるいはcos信号(デジタル信号)が温度に応じてどのように変化するか予め測定しておき、その測定値を検出回路10内のメモリが保持する。そして、温度センサ80dから得られる温度情報に基づいて、メモリ内の測定値が読み出される。そして、メモリから読み出された測定値がsin信号(デジタル信号)、あるいはcos信号(デジタル信号)に重畳される。これにより温度オフセットの補正が達成される。 The gain temperature characteristic correction circuit 70d corrects a gain (amplitude) offset generated in a sin signal (digital signal) or a cos signal (digital signal) due to a temperature change of each magnetoresistive element. As the method, for example, it is measured in advance how the sin signal (digital signal) or the cos signal (digital signal) changes according to the temperature, and the measured value is held in the memory in the detection circuit 10. . Then, based on the temperature information obtained from the temperature sensor 80d, the measured value in the memory is read out. Then, the measurement value read from the memory is superimposed on the sin signal (digital signal) or the cos signal (digital signal). This achieves correction of the temperature offset.
第1オシレータ80aは、検出回路10で用いる内部クロックを生成するための発振回路である。第1オシレータ80aで生成した内部クロックは、磁気抵抗素子12及び各ホール素子の検出に用いられる。 The first oscillator 80 a is an oscillation circuit for generating an internal clock used in the detection circuit 10. The internal clock generated by the first oscillator 80a is used to detect the magnetoresistive element 12 and each Hall element.
第2オシレータ80bは、検出回路10で用いる別の内部クロックを生成するための発振回路である。 The second oscillator 80 b is an oscillation circuit for generating another internal clock used in the detection circuit 10.
ここで、第1オシレータ80aが生成する信号(別の表現では、第1クロック信号)が第1の周波数を有し、第2オシレータ80bが生成する信号(別の表現では、第2クロック信号)が第2の周波数を有するとしたとき、第2の周波数は第1の周波数よりも低い。 Here, a signal (first clock signal in another expression) generated by the first oscillator 80a has a first frequency, and a signal generated by the second oscillator 80b (second clock signal in another expression). Is assumed to have a second frequency, the second frequency is lower than the first frequency.
メモリ80cは、前述した回転数検出回路70bで計測された回転数や、温度オフセットの補正に用いる測定値などが保存される。 The memory 80c stores the rotational speed measured by the rotational speed detection circuit 70b described above, measurement values used for correcting the temperature offset, and the like.
図2A(a)は、磁気センサ100を用いた回転検出装置150の模式図である。
回転検出装置150は、磁気センサ100と、検知対象磁石142と、検知対象磁石142を支持する回転軸144と、回転軸144を支持する軸受け146と、回転軸144を回転させるモータ158とを備える。
FIG. 2A (a) is a schematic diagram of a rotation detection device 150 using the magnetic sensor 100.
The rotation detection device 150 includes the magnetic sensor 100, a detection target magnet 142, a rotation shaft 144 that supports the detection target magnet 142, a bearing 146 that supports the rotation shaft 144, and a motor 158 that rotates the rotation shaft 144. .
図2A(b)は、回転検出装置150を用いた制御システムの一例を示す模式図である。 FIG. 2A (b) is a schematic diagram illustrating an example of a control system using the rotation detection device 150.
制御システムは、ステアリングホイール152、操舵トルク154、トルクセンサ156、モータ158、磁気センサ100、ECU160(電子制御装置)を備える。運転者が自動車の方向を切り替えるために、ステアリングホイール152を回転させると、連結された操舵トルク154が回転と同方向に回転する。トルクセンサ156はステアリングホイール152の回転に伴う入力軸、出力軸の相対回転変位を検出し、電気信号をECU160へと送信する。モータ158はステアリングホイール152と操舵トルク154を補助するためのモータであり、運転手が手軽に自動車の方向を切り替えるためのアシストを行う。モータ158には磁気センサ100が取り付けられ、モータの回転角を検出することでモータを制御する。 The control system includes a steering wheel 152, a steering torque 154, a torque sensor 156, a motor 158, a magnetic sensor 100, and an ECU 160 (electronic control device). When the driver rotates the steering wheel 152 in order to switch the direction of the automobile, the connected steering torque 154 rotates in the same direction as the rotation. The torque sensor 156 detects the relative rotational displacement of the input shaft and the output shaft accompanying the rotation of the steering wheel 152 and transmits an electrical signal to the ECU 160. The motor 158 is a motor for assisting the steering wheel 152 and the steering torque 154, and assists the driver to easily switch the direction of the automobile. The magnetic sensor 100 is attached to the motor 158, and the motor is controlled by detecting the rotation angle of the motor.
図2Bは、磁気センサ100を用いた回転検出装置150bの模式図である。図中のZ軸は回転軸144の延びる方向に一致する。X軸及びY軸は、Z軸に垂直であり、検知対象磁石142の中心を通る。 FIG. 2B is a schematic diagram of a rotation detection device 150 b using the magnetic sensor 100. The Z axis in the figure coincides with the direction in which the rotating shaft 144 extends. The X axis and the Y axis are perpendicular to the Z axis and pass through the center of the detection target magnet 142.
回転検出装置150bは、磁気センサ100と、検知対象磁石142と、検知対象磁石142を支持する回転軸144と、上側の磁気センサ100と、下側の磁気センサ100と、を備える。なお、「上側」を「回転軸144(図中のZ軸)の正側」と記載され得る。「下側」を「回転軸144(図中のZ軸)の負側」と表記しても良い。 The rotation detection device 150 b includes a magnetic sensor 100, a detection target magnet 142, a rotation shaft 144 that supports the detection target magnet 142, an upper magnetic sensor 100, and a lower magnetic sensor 100. The “upper side” can be described as “the positive side of the rotation shaft 144 (Z axis in the drawing)”. “Lower side” may be expressed as “the negative side of the rotating shaft 144 (Z axis in the drawing)”.
回転軸144の幅(図中のX軸に沿う方向の幅)はD1として表記されている。 The width of the rotating shaft 144 (the width in the direction along the X axis in the drawing) is denoted as D1.
検知対象磁石142は、回転軸144に支持され、回転軸144(図中のZ軸)に垂直な第1面142aと、第1面142aに対向する第2面142bと、を有する。検知対象磁石142の回転軸144(図中のZ軸)に沿う方向の幅はD2(D2の2倍)として表記されている。検知対象磁石142の第1面142a側がS極、である。検知対象磁石142の第2面142b側がN極、である。別の表現では、「検知対象磁石142は、上側の磁気センサ100に向き合う面と、下側の磁気センサ100に向き合う面とで逆の極性を有する」と記載され得る。検知対象磁石142は、X軸の正側とはX軸の負側とで逆の極性を有する。 The detection target magnet 142 has a first surface 142a that is supported by the rotation shaft 144 and is perpendicular to the rotation shaft 144 (Z-axis in the drawing), and a second surface 142b that faces the first surface 142a. The width of the detection target magnet 142 in the direction along the rotation axis 144 (Z axis in the drawing) is expressed as D2 (twice D2). The first surface 142a side of the detection target magnet 142 is the S pole. The second surface 142b side of the detection target magnet 142 is an N pole. In another expression, it may be described that “the magnet 142 to be detected has opposite polarities on the surface facing the upper magnetic sensor 100 and the surface facing the lower magnetic sensor 100”. The detection target magnet 142 has a polarity opposite to the positive side of the X axis and the negative side of the X axis.
上側の磁気センサ100は、第1面142aと第1間隔(D1)を空けて設けられる。上側の磁気センサ100は、回転軸144と第2間隔(D2)を空けて設けられる。別の表現では、上側の磁気センサ100と回転軸144との間の距離が回転軸144の幅に等しい。 The upper magnetic sensor 100 is provided with a first distance (D1) from the first surface 142a. The upper magnetic sensor 100 is provided with a second space (D2) from the rotation shaft 144. In other words, the distance between the upper magnetic sensor 100 and the rotating shaft 144 is equal to the width of the rotating shaft 144.
下側の磁気センサ100は、第2面142bと第1間隔(D1)を空けて設けられる。下側の磁気センサ100は、回転軸144と第2間隔(D2)を空けて設けられる。別の表現では、下側の磁気センサ100と回転軸144との間の距離が回転軸144の幅に等しい。 The lower magnetic sensor 100 is provided to be spaced apart from the second surface 142b by a first distance (D1). The lower magnetic sensor 100 is provided with a second space (D2) from the rotation shaft 144. In other words, the distance between the lower magnetic sensor 100 and the rotating shaft 144 is equal to the width of the rotating shaft 144.
すなわち、上側の磁気センサ100と回転軸144の間の距離と、下側の磁気センサ100と回転軸144の間の距離とが等しい。更に、上側の磁気センサ100と検知対象磁石142の間の距離と、下側の磁気センサ100と検知対象磁石142の間の距離とが等しい。また、第1間隔(D1)は第2間隔(D2)より小さい。一例として、第1間隔(D1)は1mm、第2間隔(D2)は5mmである。 That is, the distance between the upper magnetic sensor 100 and the rotating shaft 144 is equal to the distance between the lower magnetic sensor 100 and the rotating shaft 144. Furthermore, the distance between the upper magnetic sensor 100 and the detection target magnet 142 is equal to the distance between the lower magnetic sensor 100 and the detection target magnet 142. The first interval (D1) is smaller than the second interval (D2). As an example, the first distance (D1) is 1 mm, and the second distance (D2) is 5 mm.
ところで、検知対象磁石142が発生させる(すなわち検出すべき回転磁界)の他に、ノイズ磁界が印加される場合がある。ノイズ磁界としては、例えばモータからの漏れ磁界がある。このように磁気センサに対してノイズ磁界が印加される場合、磁気センサは、回転磁界とノイズ磁界との合成磁界を検出する。このため、検出すべき磁界の方向とノイズ磁界の方向が異なるときには、磁気センサの検出角度に誤差が生じる。 Incidentally, in addition to the detection target magnet 142 generating (that is, the rotating magnetic field to be detected), a noise magnetic field may be applied. An example of the noise magnetic field is a leakage magnetic field from a motor. Thus, when a noise magnetic field is applied to the magnetic sensor, the magnetic sensor detects a combined magnetic field of the rotating magnetic field and the noise magnetic field. For this reason, when the direction of the magnetic field to be detected is different from the direction of the noise magnetic field, an error occurs in the detection angle of the magnetic sensor.
ここで、回転検出装置150bでは、上側の磁気センサ100と下側の磁気センサ100の各々の出力信号に含まれるノイズ成分は、正負の符号が逆になることから、上側の磁気センサ100と下側の磁気センサ100との出力の差動を取る事でノイズ磁界に起因したノイズ成分を相殺することができる。 Here, in the rotation detection device 150b, the noise components included in the output signals of the upper magnetic sensor 100 and the lower magnetic sensor 100 are opposite in sign to the upper magnetic sensor 100. The noise component caused by the noise magnetic field can be canceled by taking a differential output from the magnetic sensor 100 on the side.
なお、検知対象磁石142は図2Cに示すように、2つに分割されていても構わない。すなわち、「検知対象磁石142の第1面142a側がS極、である。検知対象磁石14
2の第2面142b側がN極、である」と記載したが、この文中における、検知対象磁石142は図2Cのような構成も含む。
The detection target magnet 142 may be divided into two as shown in FIG. 2C. That is, “the first surface 142 a side of the detection target magnet 142 is the S pole. The detection target magnet 14.
Although the second side 142b side of the second side is the N pole, ”the detection target magnet 142 in this sentence includes a configuration as shown in FIG. 2C.
図3は、本実施の形態の磁気センサ100が備える磁気センサ100の動作を説明する図である。図3は、イグニッションオン(以下、「IGon」と表記する場合がある)の間において磁気センサ100がステアリングの動きを検出する動作を説明する為のフローチャートである。 FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the magnetic sensor 100 provided in the magnetic sensor 100 of the present embodiment. FIG. 3 is a flowchart for explaining an operation in which the magnetic sensor 100 detects the movement of the steering during the ignition on (hereinafter may be referred to as “IGon”).
まず、磁気センサ100センサ起動(S300)の後、磁気センサ100は回転角の検出(S302及びS303)を開始する。そして、磁気センサ100の各磁気抵抗素子は回転角検出の演算を実行する(S302)。そして、磁気センサ100は、各ホール素子の出力を元に象限判別と回転数検知の2つの検出を実行する(S303)。以上の演算(S302とS303の演算)により得られた回転角や回転数などが磁気センサ100から外部のマイコンなどに送信する。 First, after the magnetic sensor 100 is activated (S300), the magnetic sensor 100 starts detecting the rotation angle (S302 and S303). And each magnetoresistive element of the magnetic sensor 100 performs the calculation of rotation angle detection (S302). Then, the magnetic sensor 100 performs two detections of quadrant determination and rotation speed detection based on the output of each Hall element (S303). The rotation angle and the number of rotations obtained by the above calculation (calculations of S302 and S303) are transmitted from the magnetic sensor 100 to an external microcomputer or the like.
図4は、本実施の形態の磁気センサ100の別の動作を説明する図である。図4は、イグニッションオフ(以下、「IGoff」と表記する場合がある)の間において磁気センサ100がステアリングの動きを検出する動作を説明する為のフローチャートである。 FIG. 4 is a diagram for explaining another operation of the magnetic sensor 100 according to the present embodiment. FIG. 4 is a flowchart for explaining an operation in which the magnetic sensor 100 detects the movement of the steering during the ignition-off state (hereinafter, sometimes referred to as “IGoff”).
まず、IGoffされた時に車体側に設けられた制御システム(例えばステアリングシステム)から制御命令信号が磁気センサ100に入力される(S401)。そして、この制御命令信号が入力されることで磁気センサ100は間欠動作モード(別の表現では、低消費電力モード)に移行する(S402)。そして、磁気センサ100は、間欠動作モード移行時に、通常時の回転数(すなわち間欠動作モード移行前の最終回転数)を保持する(S403)。同時に、磁気抵抗素子12及び磁気抵抗素子12からの信号処理に用いられる検出回路10の構成(例えば、第1〜第4増幅器、オフセット調整回路15、ゲイン調整回路17、第1、第2AD変換器など)をスリープ(即ち通電を停止)する(S404)。そして、磁気センサ100は、各ホール素子の出力信号を用いて被検出部材の回転数のみを一定時間毎に検出する(S405)。そして、磁気センサ100は、間欠動作モード中に検出した回転数をメモリ80cに保持する(S406)。そして、IGonされた時に車体側に設けられた制御システム(例えばステアリングシステム)から制御命令信号が磁気センサ100に入力される(S408)。そして、磁気センサ100は、この制御命令信号を受けて通常モードに移行する(S409)。そして、通常モード移行時に一度だけ、各磁気抵抗素子と各ホール素子の信号を用いて、その時の被検出部材の角度を検出する(S410,S411)。そして、この検出結果と間欠動作モード開始時の回転数(すなわち間欠動作モード移行前の最終回転数)とを同時に外部のマイコンなどに送信する。なお、ここで言う「同時」とは、2つの出力が完全に同じ時間に出力されるという意味に限定して解釈されず、実質的に同じ時間に出力される場合を含む。 First, a control command signal is input to the magnetic sensor 100 from a control system (for example, a steering system) provided on the vehicle body side when the IG is turned off (S401). Then, when this control command signal is input, the magnetic sensor 100 shifts to the intermittent operation mode (in another expression, the low power consumption mode) (S402). The magnetic sensor 100 holds the normal rotation speed (that is, the final rotation speed before the transition to the intermittent operation mode) at the time of transition to the intermittent operation mode (S403). At the same time, the configuration of the magnetoresistive element 12 and the detection circuit 10 used for signal processing from the magnetoresistive element 12 (for example, the first to fourth amplifiers, the offset adjustment circuit 15, the gain adjustment circuit 17, the first and second AD converters) Etc.) is set to sleep (that is, energization is stopped) (S404). And the magnetic sensor 100 detects only the rotation speed of a to-be-detected member for every fixed time using the output signal of each Hall element (S405). Then, the magnetic sensor 100 holds the rotational speed detected during the intermittent operation mode in the memory 80c (S406). Then, a control command signal is input to the magnetic sensor 100 from a control system (for example, a steering system) provided on the vehicle body side when IGon is performed (S408). The magnetic sensor 100 receives the control command signal and shifts to the normal mode (S409). Then, the angle of the member to be detected at that time is detected using the signals of each magnetoresistive element and each Hall element only once during the transition to the normal mode (S410, S411). Then, the detection result and the rotation speed at the start of the intermittent operation mode (that is, the final rotation speed before shifting to the intermittent operation mode) are simultaneously transmitted to an external microcomputer or the like. The term “simultaneously” as used herein is not limited to the meaning that two outputs are output at exactly the same time, but includes a case where the outputs are output at substantially the same time.
なお、間欠動作モードにおいては、第2オシレータ80bが生成する第2クロック信号が、検出回路10の各種動作(処理)に用いられる。これは、間欠動作周期に合わせて第2オシレータの周波数を決めている為に消費電力などの効率が良いことと、また2つのオシレータを用いることでオシレータの相互監視(診断)を行うことが出来る。 In the intermittent operation mode, the second clock signal generated by the second oscillator 80 b is used for various operations (processing) of the detection circuit 10. This is because the frequency of the second oscillator is determined in accordance with the intermittent operation cycle, so that the efficiency of power consumption and the like is good, and the two oscillators can be used for mutual monitoring (diagnosis) of the oscillators. .
図5は、本実施の形態の磁気センサが備える検出回路10の更に別の動作を説明する図である。図5は、イグニッションオフの間において磁気センサ100の各ホール素子がステアリングの動きを検出する動作を説明する為の波形図である。 FIG. 5 is a diagram for explaining still another operation of the detection circuit 10 provided in the magnetic sensor of the present embodiment. FIG. 5 is a waveform diagram for explaining an operation in which each hall element of the magnetic sensor 100 detects the movement of the steering during ignition off.
まず、一般に磁気抵抗素子では被検出部材の回転角θに対してSin2θ、Cos2θの波形からなる信号が得られる。この為、磁気抵抗素子のみを備え磁気センサでは180
度までしか検出できない(このような磁気センサでは、例えば90度と270度が同じ信号となり判別ができない)。
First, in general, in a magnetoresistive element, a signal having waveforms of Sin2θ and Cos2θ is obtained with respect to the rotation angle θ of the member to be detected. For this reason, a magnetic sensor having only a magnetoresistive element is 180.
(In such a magnetic sensor, for example, 90 degrees and 270 degrees are the same signal and cannot be distinguished).
一方で、一般にホール素子では、図5に示すように、被検出部材の回転角θに対してSinθ、Cosθの波形からなる信号が得られる。この為、ホール素子を備える磁気センサでは360度まで検出できる。 On the other hand, generally, in the Hall element, as shown in FIG. 5, a signal having waveforms of Sinθ and Cosθ with respect to the rotation angle θ of the detected member is obtained. For this reason, a magnetic sensor having a Hall element can detect up to 360 degrees.
本実施の形態の磁気センサ100は、磁気抵抗素子とホール素子とを併用することによって被検出部材の回転角を360度で検出する。 The magnetic sensor 100 of the present embodiment detects the rotation angle of the detected member at 360 degrees by using a magnetoresistive element and a Hall element in combination.
図6は、本実施の形態の磁気センサ100が回転を検出する方法を説明する図である。図6は、イグニッションオフの間において検出回路10の各磁気抵抗素子がステアリングの動きを検出する動作を説明する為の波形図である。 FIG. 6 is a diagram illustrating a method for detecting rotation by the magnetic sensor 100 of the present embodiment. FIG. 6 is a waveform diagram for explaining the operation in which each magnetoresistive element of the detection circuit 10 detects the movement of the steering during ignition off.
まず、エンコーダのA相、B相出力のように、各ホール素子からの信号がパルス化された信号である第1パルス信号と第2パルス信号とを生成する。 First, a first pulse signal and a second pulse signal, which are signals obtained by pulsing signals from the Hall elements, such as the A-phase and B-phase outputs of the encoder, are generated.
そして、第1パルス信号と第2パルス信号は象限判別に使用する為、1(Pulse/Revolution)であり、4(Counts/Revolution)の信号が生成されるようになっている。具体的には、第1パルス信号の立上り及び立下りの時に、第2パルス信号の状態を確認してカウントする。以下、回転数の計算例を説明する。 Since the first pulse signal and the second pulse signal are used for quadrant discrimination, 1 (Pulse / Revolution) and 4 (Counts / Revolution) signals are generated. Specifically, when the first pulse signal rises and falls, the state of the second pulse signal is confirmed and counted. Hereinafter, a calculation example of the rotation speed will be described.
第1パルス信号が立上った時に第2パルス信号が0の状態から、第1パルス信号がたち下がったときに第2パルス信号がHighの状態から、第1パルス信号が立上った時に第2パルス信号が0の状態へと遷移した場合に「正転+1回転」と検出する。 When the first pulse signal rises from the state where the second pulse signal rises from 0 when the first pulse signal rises, and when the second pulse signal falls from the high state when the first pulse signal falls When the second pulse signal transitions to a state of 0, “forward rotation + 1 rotation” is detected.
第1パルス信号が立上った時に第2パルス信号がHigh、第1パルス信号が立下がった時に第2パルス信号が0、第1パルス信号が立上った時に第2パルス信号がHigh、と状態が遷移した場合に「反転+1回転」と検出する。 The second pulse signal is High when the first pulse signal rises, the second pulse signal is 0 when the first pulse signal falls, the second pulse signal is High when the first pulse signal rises, When the state transitions, it is detected that “inversion + 1 rotation”.
この構成により、IGoffの間に動いたモータの回転角を検出する場合において、再びIGonになった時に従来よりも高精度、低電力で検出することができる。 With this configuration, when the rotation angle of the motor that has moved during IGoff is detected, it can be detected with higher accuracy and lower power than in the past when IGon is detected again.
図7は、本実施の形態の磁気センサ100が備える検出回路10の更に別の動作を説明する図である。図7は、検出回路10が磁気抵抗素子12からの出力を補正する動作を説明するための図であり、図7(a)は、自動補正回路70eの動作を説明するフローチャート、図7(b)は、補正の動作を説明する概念図である。 FIG. 7 is a diagram for explaining still another operation of the detection circuit 10 provided in the magnetic sensor 100 of the present embodiment. FIG. 7 is a diagram for explaining an operation in which the detection circuit 10 corrects the output from the magnetoresistive element 12. FIG. 7A is a flowchart for explaining the operation of the automatic correction circuit 70e, and FIG. ) Is a conceptual diagram illustrating the correction operation.
ところで、磁気センサ100の演算回路70は、磁気抵抗素子12から出力されるsin信号、cos信号を補正する為の、「オートキャリブレーションモード(第1の補正モードあるいは、アクティブ補正モード)」と「温特補正モード(第2の補正モードあるいは、パッシブ補正モード)」とを搭載している。 By the way, the arithmetic circuit 70 of the magnetic sensor 100 performs “auto calibration mode (first correction mode or active correction mode)” and “to correct the sin signal and the cos signal output from the magnetoresistive element 12. "Temperature correction mode (second correction mode or passive correction mode)".
まず、「温特補正モード(第2の補正モードあるいは、パッシブ補正モード)」について説明する。 First, the “temperature characteristic correction mode (second correction mode or passive correction mode)” will be described.
メモリ80cは、磁気抵抗素子12から出力されるsin信号、cos信号のそれぞれについて、オフセットの温度に対する依存性を多項式関数で近似したときの係数を保存している。また、A/D変換後のsin信号、cos信号それぞれのゲイン(即ち振幅)の温度に対する依存性を多項式関数で近似したときの係数を保存している。 The memory 80c stores a coefficient when the dependency of the offset on the temperature is approximated by a polynomial function for each of the sin signal and the cos signal output from the magnetoresistive element 12. In addition, the coefficient when the dependence of the gain (that is, amplitude) of the sin signal and the cos signal after A / D conversion on the temperature is approximated by a polynomial function is stored.
オフセット温度特性補正回路70cは、温度センサ80dから入力される温度情報(デジタル信号)と、メモリ80cに保存されているオフセットの温度依存性に関する係数を用いて演算処理することで、sin信号・cos信号のオフセットの温度特性を補正する。 The offset temperature characteristic correction circuit 70c performs arithmetic processing using the temperature information (digital signal) input from the temperature sensor 80d and a coefficient related to the temperature dependence of the offset stored in the memory 80c, thereby obtaining a sin signal / cos. Correct the temperature characteristics of the signal offset.
ゲイン温度特性補正回路70dは、温度センサ80dから入力される温度情報(デジタル信号)と、メモリ80cに保存されているゲインの温度依存性に関する係数を用いて演算処理することで、sin信号・cos信号のゲインの温度特性を補正する。 The gain temperature characteristic correction circuit 70d performs arithmetic processing using the temperature information (digital signal) input from the temperature sensor 80d and a coefficient related to the temperature dependence of the gain stored in the memory 80c, thereby obtaining a sin signal / cos. Correct the temperature characteristics of the signal gain.
次に、「オートキャリブレーションモード(第1の補正モードあるいは、アクティブ補正モード)」について説明する。 Next, the “auto calibration mode (first correction mode or active correction mode)” will be described.
自動補正回路70eは、被検出部材が1回転するごとに、磁気抵抗素子12からのsin信号及びcos信号のオフセット及びゲインの補正に用いる補正値を生成・更新する。そして、更新された補正値を用いて磁気抵抗素子12からのsin信号及びcos信号が常に一定の中点・振幅となるようにする。この様な、被検出部材が1回転する間に得られる磁気抵抗素子12からの信号に基づいて補正値を生成・更新し、被検出部材が次の1回転をする間に得られる磁気抵抗素子12からの信号を補正する動作が「オートキャリブレーション」の動作である。 The automatic correction circuit 70e generates and updates correction values used for correcting the offset and gain of the sin signal and the cos signal from the magnetoresistive element 12 each time the member to be detected rotates once. Then, the updated correction value is used so that the sin signal and the cos signal from the magnetoresistive element 12 always have a constant midpoint / amplitude. Such a magnetoresistive element obtained while generating / updating a correction value based on a signal from the magnetoresistive element 12 obtained during one rotation of the member to be detected, and obtained during the next one rotation of the member to be detected. The operation of correcting the signal from 12 is an “auto calibration” operation.
オートキャリブレーションがONの時は常に磁気抵抗素子12からのsin信号及びcos信号の最大値Vmax・最小値Vminを保持(ピークホールド、S703)し、被回転部材が1回転した時点で、オフセットについては(Vmax+Vmin)/2、ゲインについては(Vmax−Vmin)の演算を行い、オフセット・ゲインを補正する補正値を生成し、それぞれ更新する(S705)。これと同時に、Vmax・Vmin値を0にリセットする(S706)。 When auto calibration is ON, the maximum value Vmax / minimum value Vmin of the sine signal and cos signal from the magnetoresistive element 12 are always held (peak hold, S703), and the offset is obtained when the rotated member makes one rotation. Calculates (Vmax + Vmin) / 2, and (Vmax−Vmin) for the gain, generates correction values for correcting the offset / gain, and updates them (S705). At the same time, the Vmax · Vmin values are reset to 0 (S706).
そして、次の1回転が完了するまでの間、この更新されたオフセット・ゲインの値に基いてsin信号及びcos信号が補正される。 Then, until the next one rotation is completed, the sin signal and the cos signal are corrected based on the updated offset / gain values.
そして再び、次の1回転が完了するまでの間ずっとVmax、Vmin値を保持し続け、以降同じ動作を繰り返す。 Again, the Vmax and Vmin values are kept until the next one rotation is completed, and the same operation is repeated thereafter.
なお、“1回転”されたかどうかの判定は、arctan後の角度出力値が360度から0度にジャンプするとき(正転)、もしくは0度から360度にジャンプするとき(反転)に行うが、正転/反転の向きが前回値と異なる場合には“1回転”とみなさず、この様な場合には補正値の更新を行わない。より具体的には以下の様に説明される、
図7(b)Aの様な、前回正転(図(7b)の矢印1)、今回正転(図(7b)の矢印2)の場合は、“1回転”とみなし、自動補正回路70eは補正値を更新する動作を行う。
The determination of whether or not the rotation has been made “one rotation” is performed when the angle output value after arctan jumps from 360 degrees to 0 degrees (forward rotation), or jumps from 0 degrees to 360 degrees (inversion). When the forward / reverse direction is different from the previous value, it is not regarded as “one rotation”, and in such a case, the correction value is not updated. More specifically, it is explained as follows:
In the case of the previous forward rotation (arrow 1 in FIG. 7B) and the current forward rotation (arrow 2 in FIG. 7B) as shown in FIG. 7B, the automatic correction circuit 70e is regarded as “one rotation”. Performs the operation of updating the correction value.
図7(b)Bの様な、前回正転(図(7b)の矢印2)、今回正転(図(7b)の矢印3)の場合は、“1回転”とみなし、自動補正回路70eは補正値を更新する動作を行う。 In the case of the previous forward rotation (arrow 2 in FIG. 7B) and the current forward rotation (arrow 3 in FIG. 7B) as in FIG. 7B, it is regarded as “one rotation” and the automatic correction circuit 70e. Performs the operation of updating the correction value.
同様に、前回反転、今回反転の場合は、“1回転”とみなし、自動補正回路70eは補正値を更新する動作を行う。 Similarly, in the case of previous reversal and current reversal, it is regarded as “one rotation”, and the automatic correction circuit 70e performs an operation of updating the correction value.
図7(b)のC様な、前回正転(図(7b)の矢印4)、今回反転(図(7b)の矢印
5)の場合は、“1回転”とみなさず、自動補正回路70eは補正値を更新する動作を行わない。
In the case of the previous forward rotation (arrow 4 in FIG. 7B) and the current reverse rotation (arrow 5 in FIG. 7B), such as C in FIG. 7B, the automatic correction circuit 70e is not regarded as “one rotation”. Does not update the correction value.
なお、補正値を更新する動作を行わないと説明したが、補正値を生成する動作を停止してもよい。 Although it has been described that the operation for updating the correction value is not performed, the operation for generating the correction value may be stopped.
図7(b)のE様な、前回反転(図(7b)の矢印6)、今回正転の場合は、(図(7b)の矢印7)“1回転とみなさず、自動補正回路70eは補正値を更新する動作を行わない。 In the case of previous reversal (arrow 6 in FIG. 7B), such as E in FIG. 7B, and forward rotation this time (arrow 7 in FIG. 7B), the automatic correction circuit 70e is not regarded as “one rotation”. The operation to update the correction value is not performed.
この構成により、磁気センサ素子のsin信号及びcos信号のオフセット・ゲイン(振幅)の経時的な変化があった場合でも逐一調整値を更新することにより、常に一定のオフセット・ゲイン(振幅)にすることができる。同時に、被検出部材が正転と反転の両方の回転をする場合にあっても、正確にオフセットの更新を行うことができる。 With this configuration, even when the offset / gain (amplitude) of the sin signal and the cos signal of the magnetic sensor element change with time, the adjustment value is updated one by one, so that the offset / gain (amplitude) is always constant. be able to. At the same time, even when the detected member rotates both in the normal direction and in the reverse direction, the offset can be accurately updated.
なお、「オートキャリブレーションモード(第1の補正モードあるいは、アクティブ補正モード)」がONの状態では「温特補正モード(第2の補正モードあるいは、パッシブ補正モード)」がOFF、「オートキャリブレーションモード(第1の補正モードあるいは、アクティブ補正モード)」がOFFの状態では「温特補正モード(第2の補正モードあるいは、パッシブ補正モード)」がON、となるように動作させる事が好ましい。別の表現では、磁気センサ100は、「オートキャリブレーションモード(第1の補正モードあるいは、アクティブ補正モード)」と「温特補正モード(第2の補正モードあるいは、パッシブ補正モード)」とを切り替え動作をする。この構成により、オートキャリブレーションモードがONの状態では、温特も含めた全ての経時的な変化に対して補正がかかるため、温特補正モードをOFFにすることができる。一方で、オートキャリブレーションモードは被回転部材が1回転されるまで補正値が更新されないため、1回転しないアプリケーション、あるいは1回転するまでの間にオフセット・ゲイン値の変化が大きいアプリケーションにおいてはオートキャリブレーションモードよりもパッシブ補正モードを用いるのが望ましい。 When the “auto calibration mode (first correction mode or active correction mode)” is ON, the “temperature characteristic correction mode (second correction mode or passive correction mode)” is OFF, and “auto calibration is performed. It is preferable to operate so that the “temperature characteristic correction mode (second correction mode or passive correction mode)” is ON when the “mode (first correction mode or active correction mode)” is OFF. In another expression, the magnetic sensor 100 switches between “auto calibration mode (first correction mode or active correction mode)” and “temperature characteristic correction mode (second correction mode or passive correction mode)”. To work. With this configuration, when the auto-calibration mode is on, correction is applied to all changes over time including the temperature characteristics, so that the temperature characteristics correction mode can be turned off. On the other hand, in the auto calibration mode, the correction value is not updated until the rotated member is rotated once, so that the auto calibration is performed in an application that does not rotate once or an application that has a large change in offset / gain value until it rotates once. It is preferable to use the passive correction mode rather than the calibration mode.
なお、オートキャリブレーションモードの説明において、オフセットとゲインの両方を補正する場合について説明したがこれに限らない。即ち、オフセットだけ、あるいはゲインだけの補正を行うモードでもよい。 In the description of the auto calibration mode, the case where both the offset and the gain are corrected has been described. However, the present invention is not limited to this. That is, a mode in which only the offset or the gain is corrected may be used.
なお、オートキャリブレーションモードと温特補正モードの説明において、磁気抵抗素子からの磁気抵抗素子のsin信号及びcos信号に対して補正する場合を説明したがこれに限らない。被検出部材の回転に応じてsin信号及びcos信号を出力する磁気に反応する素子であれば磁気抵抗でなくてよい。すなわち、オートキャリブレーションモードと温特補正モードは、磁気素子のsin信号及びcos信号に対する補正に用いることができる。 In the description of the auto-calibration mode and the temperature characteristic correction mode, the case of correcting the sin signal and cos signal of the magnetoresistive element from the magnetoresistive element has been described, but the present invention is not limited thereto. Any element that reacts to magnetism and outputs a sin signal and a cos signal according to the rotation of the member to be detected may not be a magnetic resistance. That is, the auto calibration mode and the temperature characteristic correction mode can be used for correcting the sin signal and the cos signal of the magnetic element.
なお、オートキャリブレーションモードにおける自動補正回路70eの動作を別の表現で表すことができる。具体的には次の様に記載できる。自動補正回路70eは、角度検出回路70aから出力される角度信号が360度から0度に変化するときを正転、0度から360度に変化するときを反転とした時、正転から正転、または反転から反転と変化した時に補正値の生成及び又は更新を実行する。 The operation of the automatic correction circuit 70e in the auto calibration mode can be expressed by another expression. Specifically, it can be described as follows. The automatic correction circuit 70e has a normal rotation when the angle signal output from the angle detection circuit 70a changes from 360 degrees to 0 degrees, and an inversion when the angle signal changes from 0 degrees to 360 degrees. Or, when a change from inversion to inversion occurs, generation and / or updating of a correction value is executed.
なお、オートキャリブレーションモードにおける自動補正回路70eの動作を更に別の表現で表すことができる。具体的には次の様に記載できる。 It should be noted that the operation of the automatic correction circuit 70e in the auto calibration mode can be expressed by yet another expression. Specifically, it can be described as follows.
オートキャリブレーションモードは、sin信号及びcos信号の差動信号から補正値を生成、更新する第1ステップと、被検出部材が「正転から反転」又は「反転から正転」の順に回転するか検出する第2ステップと、この第2ステップにおいて「正転から反転」又は「反転から正転」の順に回転したと検出された場合に第1ステップを停止する第3ステップと、を含む回転検出装置の補正方法である。 In the auto-calibration mode, the first step of generating and updating the correction value from the differential signal of the sin signal and the cos signal and whether the member to be detected rotates in the order of “inverted from normal rotation” or “inverted from normal rotation”. Rotation detection including a second step for detecting, and a third step for stopping the first step when it is detected in this second step that the rotation has been performed in the order of “inversion from normal rotation” or “inversion from inversion”. This is a correction method for the apparatus.
図8は、本実施の形態の磁気センサの変形例を示すブロック図である。以下、図8の変形例について説明する。 FIG. 8 is a block diagram showing a modification of the magnetic sensor of the present embodiment. Hereinafter, a modification of FIG. 8 will be described.
正弦第1磁気抵抗素子12aの一端と正弦第2磁気抵抗素子12bの一端とは電位Vsに接続される。 One end of the sine first magnetoresistive element 12a and one end of the sine second magnetoresistive element 12b are connected to the potential Vs.
正弦第3磁気抵抗素子12cの一端と正弦第4磁気抵抗素子12dの一端とはグランド(図中のGND)に接続される。 One end of the sine third magnetoresistive element 12c and one end of the sine fourth magnetoresistive element 12d are connected to the ground (GND in the drawing).
正弦第1磁気抵抗素子12aの他端は配線100a1を介して検出回路10と接続される。 The other end of the sine first magnetoresistive element 12a is connected to the detection circuit 10 via a wiring 100a1.
正弦第2磁気抵抗素子12bの他端は配線100a2を介して検出回路10と接続される。 The other end of the sine second magnetoresistive element 12b is connected to the detection circuit 10 via the wiring 100a2.
正弦第3磁気抵抗素子12cの他端は配線100a3を介して検出回路10と接続される。 The other end of the sine third magnetoresistive element 12c is connected to the detection circuit 10 via the wiring 100a3.
正弦第4磁気抵抗素子12dの他端は配線100a4を介して検出回路10と接続される。 The other end of the sine fourth magnetoresistive element 12d is connected to the detection circuit 10 via the wiring 100a4.
別の表現では、正弦第1〜第4磁気抵抗素子それぞれの他端は、配線100a1〜100a4を介して検出回路10と接続される。 In another expression, the other end of each of the sine first to fourth magnetoresistive elements is connected to the detection circuit 10 via wirings 100a1 to 100a4.
検出回路10の内部において、正弦第1磁気抵抗素子12aの他端と正弦第3磁気抵抗素子12cの他端との接続点A(別の表現では、第1のブリッジ回路wb1を構成する中点A)が形成される。 Inside the detection circuit 10, a connection point A between the other end of the sine first magnetoresistive element 12a and the other end of the sine third magnetoresistive element 12c (in other words, a midpoint constituting the first bridge circuit wb1) A) is formed.
接続点A(中点A)の信号は第1増幅器14aに入力、増幅され、第1差動増幅器16aに入力される。 The signal at the connection point A (middle point A) is input to the first amplifier 14a, amplified, and input to the first differential amplifier 16a.
検出回路10の内部において、正弦第2磁気抵抗素子12bの他端と正弦第4磁気抵抗素子12dの他端との接続点B(別の表現では、第1のブリッジ回路wb1を構成する中点B)が形成される。 Inside the detection circuit 10, a connection point B between the other end of the sine second magnetoresistive element 12b and the other end of the sine fourth magnetoresistive element 12d (in other words, a midpoint constituting the first bridge circuit wb1) B) is formed.
接続点B(中点B)の信号は第2増幅器14bに入力、増幅され、第1差動増幅器16aに入力される。 The signal at the connection point B (middle point B) is input to the second amplifier 14b, amplified, and input to the first differential amplifier 16a.
余弦第1磁気抵抗素子12eの他端は配線100b1を介して検出回路10と接続される。 The other end of the cosine first magnetoresistive element 12e is connected to the detection circuit 10 via the wiring 100b1.
余弦第2磁気抵抗素子12fの他端は配線100b2を介して検出回路10と接続される。 The other end of the cosine second magnetoresistive element 12f is connected to the detection circuit 10 via the wiring 100b2.
余弦第3磁気抵抗素子12gの他端は配線100b3を介して検出回路10と接続される。 The other end of the cosine third magnetoresistive element 12g is connected to the detection circuit 10 via the wiring 100b3.
余弦第4磁気抵抗素子12hの他端は配線100b4を介して検出回路10と接続される。 The other end of the cosine fourth magnetoresistive element 12h is connected to the detection circuit 10 via the wiring 100b4.
別の表現では、余弦第1〜第4磁気抵抗素それぞれの他端は、配線100b1〜100b4を介して検出回路10と接続される。 In another expression, the other end of each of the cosine first to fourth magnetoresistive elements is connected to the detection circuit 10 via the wirings 100b1 to 100b4.
なお、配線は例えば、金属ワイヤ(ワイヤボンディング)である。 The wiring is, for example, a metal wire (wire bonding).
検出回路10の内部において、余弦第1磁気抵抗素子12eの他端と余弦第3磁気抵抗素子12gの他端との接続点C(別の表現では、第2のブリッジ回路wb2を構成する中点C)が形成される。 Inside the detection circuit 10, a connection point C between the other end of the cosine first magnetoresistive element 12e and the other end of the cosine third magnetoresistive element 12g (in other words, a midpoint constituting the second bridge circuit wb2) C) is formed.
接続点C(中点C)の信号は第3増幅器14cに入力、増幅され、第2差動増幅器16bに入力される。 The signal at the connection point C (middle point C) is input to the third amplifier 14c, amplified, and input to the second differential amplifier 16b.
検出回路10の内部において、余弦第2磁気抵抗素子12fの他端と余弦第4磁気抵抗素子12hの他端との接続点D(別の表現では、第2のブリッジ回路wb2を構成する中点D)が形成される。 Inside the detection circuit 10, a connection point D between the other end of the cosine second magnetoresistive element 12f and the other end of the cosine fourth magnetoresistive element 12h (in other words, a midpoint constituting the second bridge circuit wb2) D) is formed.
接続点D(中点D)の信号は第4増幅器14dに入力、増幅され、第2差動増幅器16bに入力される。 The signal at the connection point D (middle point D) is input to the fourth amplifier 14d, amplified, and input to the second differential amplifier 16b.
なお、第2のブリッジ回路wb2を第2磁気抵抗素子、第2のブリッジ回路wb2からの信号を第2検出信号、と記載することができる。 The second bridge circuit wb2 can be described as a second magnetoresistive element, and the signal from the second bridge circuit wb2 can be described as a second detection signal.
磁気抵抗素子12と検出回路10を接続する配線100a1〜a4及び100b1〜b4の断線検知について説明する。 The detection of disconnection of the wirings 100a1 to a4 and 100b1 to b4 connecting the magnetoresistive element 12 and the detection circuit 10 will be described.
通常動作において、磁気抵抗素子12からの入力信号である接地点A,B、C及びDの電位は中点電位付近となり、その結果、第1増幅器14a〜第4増幅器14d、第1差動増幅器16a及び第1AD変換器18a出力は中点付近が出力される。一方で、配線100a1〜a4及び100b1〜b4のいずれか1つが切断された場合、磁気抵抗素子12の切断箇所の接地点は、High(VSもしくはVC)もしくはLow(GND)に固着するため、第1増幅器14a〜第4増幅器14d、第1差動増幅器16a、第2差動増幅器16b及び第1AD変換器18a、18b出力はHighもしくはLowに固定される。その結果、診断回路A90は、第1AD変換器18aもしくは第2AD変換器18bの出力が通常動作レンジから外れたことを検出し異常判定と診断して異常信号を出力する。この構成により、磁気抵抗素子12と検出回路10を接続部の断線検知することができる。 In normal operation, the potentials of the ground points A, B, C, and D, which are input signals from the magnetoresistive element 12, are in the vicinity of the midpoint potential. As a result, the first amplifier 14a to the fourth amplifier 14d, the first differential amplifier 16a and the first AD converter 18a are output near the middle point. On the other hand, when any one of the wirings 100a1 to a4 and 100b1 to b4 is cut, the ground point of the cut portion of the magnetoresistive element 12 is fixed to High (VS or VC) or Low (GND). The outputs of the first amplifier 14a to the fourth amplifier 14d, the first differential amplifier 16a, the second differential amplifier 16b, and the first AD converters 18a and 18b are fixed to High or Low. As a result, the diagnostic circuit A90 detects that the output of the first AD converter 18a or the second AD converter 18b is out of the normal operation range, diagnoses an abnormality determination, and outputs an abnormal signal. With this configuration, it is possible to detect disconnection of the connecting portion of the magnetoresistive element 12 and the detection circuit 10.
なお、第1AD変換器18aもしくは第2AD変換器18bの出力が通常動作レンジ(別の表現では、所定のレンジ、所定の電圧レンジなど記載され得る)から外れたことを検出し異常判定と診断して異常信号を出力する場合について説明したがこれに限らない。例えば、第1差動増幅器16aもしくは第2差動増幅器の出力が通常動作レンジから外れたことを検出し異常判定と診断して異常信号を出力してもよい。 In addition, it is detected that the output of the first AD converter 18a or the second AD converter 18b is out of the normal operation range (in other expressions, a predetermined range, a predetermined voltage range, etc. can be described), and an abnormality determination is diagnosed. However, the present invention is not limited to this. For example, it is possible to detect that the output of the first differential amplifier 16a or the second differential amplifier is out of the normal operation range, diagnose an abnormality determination, and output an abnormal signal.
なお、図8の構成を別の記載で表現すると以下の様に記載できる。第1〜第4磁気抵抗
素子(正弦第1〜4磁気抵抗素子又は余弦第1〜4磁気抵抗素子)からなるブリッジ回路(wb1又はwb2)を備える第1基板と、この第1〜第4磁気抵抗素子に接続される検出回路10を備える第2基板と、第1、2、3、4磁気抵抗素子それぞれの一端と検出回路10との間を接続する第1、2、3、4配線(100a1〜100a4または100b1〜100b4)と、を備える。ここで、ブリッジ回路の中点を前記第2基板に設けている。
In addition, when the structure of FIG. 8 is expressed by another description, it can be described as follows. A first substrate including a bridge circuit (wb1 or wb2) composed of first to fourth magnetoresistive elements (sine first to fourth magnetoresistive elements or cosine first to fourth magnetoresistive elements), and the first to fourth magnetisms A first substrate having a detection circuit 10 connected to the resistance element, and first, first, second, third, and fourth wirings that connect between one end of each of the first, second, third, and fourth magnetoresistance elements and the detection circuit 10 ( 100a1-100a4 or 100b1-100b4). Here, the midpoint of the bridge circuit is provided on the second substrate.
次に、磁気抵抗素子12の抵抗値異常検知について説明する。 Next, detection of an abnormal resistance value of the magnetoresistive element 12 will be described.
磁気抵抗素子12は、切替スイッチ110a、110bにより電流検出抵抗112a、112bを介して接続もしくは直接接続(抵抗無し)で検出回路10内部の第3レギュレータ60aに接続される。通常時は切替スイッチ110a、110bは第3レギュレータ60aに直接接続される電流経路が選択されており、磁気抵抗素子12の抵抗値診断時のみ、切替スイッチ110a、110bは抵抗112a、112bを介して第3レギュレータ60aに接続される電流経路となる。ここで、診断回路B91は、第3レギュレータ60aに接続されており、抵抗112a、112bの抵抗両端の電圧を測定する。あるいは、各抵抗を流れる電流値を測定する。この時、磁気抵抗素子12に何らかの不具合が生じて抵抗値に異常が発生している場合、あるいは、VS及びVCのワイヤが断線している場合には、抵抗112a、112bを流れる電流量が通常のレンジを外れる。診断回路B91は、このレンジを外れたことで異常が発生したと判定し、異常信号を出力する。この構成により、磁気抵抗素子12の抵抗値異常及びVS、VCとのワイヤ断線検知を行うことができる。磁気抵抗素子12のシート抵抗が変化する(すなわち、ブリッジ回路を構成する4つの磁気抵抗素子の抵抗が同時に変化する)場合でも故障を検知できる。 The magnetoresistive element 12 is connected to the third regulator 60a in the detection circuit 10 by the changeover switches 110a and 110b via the current detection resistors 112a and 112b or by direct connection (no resistance). In normal times, the change-over switches 110a and 110b are selected to have a current path directly connected to the third regulator 60a, and the change-over switches 110a and 110b are connected via the resistors 112a and 112b only during the resistance value diagnosis of the magnetoresistive element 12. This is a current path connected to the third regulator 60a. Here, the diagnostic circuit B91 is connected to the third regulator 60a and measures the voltage across the resistors 112a and 112b. Alternatively, the current value flowing through each resistor is measured. At this time, if some trouble occurs in the magnetoresistive element 12 and the resistance value is abnormal, or if the wires of VS and VC are broken, the amount of current flowing through the resistors 112a and 112b is normally Out of range. The diagnostic circuit B91 determines that an abnormality has occurred due to out of this range, and outputs an abnormality signal. With this configuration, it is possible to detect an abnormal resistance value of the magnetoresistive element 12 and to detect a wire breakage with the VS and VC. A failure can be detected even when the sheet resistance of the magnetoresistive element 12 changes (that is, the resistance of the four magnetoresistive elements constituting the bridge circuit changes simultaneously).
なお、抵抗112aを介して第3レギュレータ60aに接続される電流経路が選択されている期間(即ち、第1のブリッジ回路wb1の診断が行われている期間)の後に、抵抗112bを介して第3レギュレータ60aに接続される電流経路が選択されている期間(即ち、第2のブリッジ回路wbの診断が行われている期間)を設ける事が好ましい。これにより、診断回路B91には第1のブリッジ回路wb1を流れる電流値と第2のブリッジ回路wb2を流れる電流値とが順次入力されるので、診断回路B91の回路規模を大きくすることなく、第1のブリッジ回路wb1と第2のブリッジ回路wb2とを診断することができる。 In addition, after the period during which the current path connected to the third regulator 60a through the resistor 112a is selected (that is, the period during which the diagnosis of the first bridge circuit wb1 is performed), the first path through the resistor 112b. It is preferable to provide a period during which the current path connected to the three regulator 60a is selected (that is, a period during which the diagnosis of the second bridge circuit wb is performed). As a result, since the current value flowing through the first bridge circuit wb1 and the current value flowing through the second bridge circuit wb2 are sequentially input to the diagnostic circuit B91, the first circuit without increasing the circuit scale of the diagnostic circuit B91. The first bridge circuit wb1 and the second bridge circuit wb2 can be diagnosed.
なお、切替スイッチ110aを第1スイッチ、切替スイッチ110bを第2スイッチ、抵抗112aを第1抵抗、抵抗112bを第2抵抗、と記載してもよい。また、第1抵抗112aを通らず磁気抵抗素子12へ至る電気経路を第1電流経路、第1抵抗112aを通って磁気抵抗素子12へ至る電気経路を第2電流経路、第2抵抗112bを通らず磁気抵抗素子12へ至る電気経路を第3電流経路、第2抵抗112bを通って磁気抵抗素子12へ至る電気経路と第4電流経路、と記載してもよい。また、診断回路B91は第2電流経路及び第4電流経路に接続されている、と記載してよい。また、第2電流経路は第1電流経路より抵抗値が大きい。第4電流経路は第3電流経路より抵抗値が大きいといえる。なお、診断回路B91の動作を別の表現で記載することができる。例えば、以下の様に記載できる。 The changeover switch 110a may be described as a first switch, the changeover switch 110b as a second switch, the resistor 112a as a first resistor, and the resistor 112b as a second resistor. In addition, an electric path leading to the magnetoresistive element 12 without passing through the first resistor 112a passes through the first current path, an electric path passing through the first resistor 112a to the magnetoresistive element 12 passes through the second current path, and a second resistor 112b. The electrical path to the magnetoresistive element 12 may be described as a third current path, and the electrical path to the magnetoresistive element 12 through the second resistor 112b and the fourth current path. Further, the diagnostic circuit B91 may be described as being connected to the second current path and the fourth current path. Further, the second current path has a larger resistance value than the first current path. It can be said that the fourth current path has a larger resistance value than the third current path. Note that the operation of the diagnostic circuit B91 can be described in another expression. For example, it can be described as follows.
診断回路B91が実施する診断方法は、次の第1から第6ステップを含む方法である。 The diagnostic method performed by the diagnostic circuit B91 is a method including the following first to sixth steps.
第1ステップは、第3レギュレータ60aから第1のブリッジ回路wb1へ第1電流経路を介して電位を供給する。 In the first step, a potential is supplied from the third regulator 60a to the first bridge circuit wb1 via the first current path.
第2ステップは、第3レギュレータ60aから第1のブリッジ回路wb1へ(第1電流
経路より抵抗の大きい)第2電流経路を介して電位を供給する。
In the second step, a potential is supplied from the third regulator 60a to the first bridge circuit wb1 via the second current path (having a larger resistance than the first current path).
第3ステップは、第3レギュレータ60aから第2のブリッジ回路wb2への第3電流経路を介して電位を供給する。 In the third step, a potential is supplied via the third current path from the third regulator 60a to the second bridge circuit wb2.
第4ステップは、第3レギュレータ60aから第2のブリッジ回路wb2へ(第3電流経路より抵抗の大きい)第4電流経路を介して電位を供給する。 In the fourth step, a potential is supplied from the third regulator 60a to the second bridge circuit wb2 via the fourth current path (having a larger resistance than the third current path).
第5ステップは、第2ステップの電流値が所定の値より大きい/小さい場合に、エラー信号を生成する。 The fifth step generates an error signal when the current value of the second step is larger / smaller than a predetermined value.
第6ステップは、第4ステップの電流値が所定の値より大きい/小さい場合に、エラー信号を生成する。 The sixth step generates an error signal when the current value of the fourth step is larger / smaller than a predetermined value.
なお、第2、5ステップと、第4、6ステップは、同時ではなく、互いに前後して実施されることが好ましい。これにより、診断回路B91には第1のブリッジ回路wb1を流れる電流値と第2のブリッジ回路wb2を流れる電流値とが順次入力されるので、診断回路B91の回路規模を大きくすることなく、第1のブリッジ回路wb1と第2のブリッジ回路wb2とを診断することができる。 The second and fifth steps and the fourth and sixth steps are preferably performed before and after each other, not simultaneously. As a result, since the current value flowing through the first bridge circuit wb1 and the current value flowing through the second bridge circuit wb2 are sequentially input to the diagnostic circuit B91, the first circuit without increasing the circuit scale of the diagnostic circuit B91. The first bridge circuit wb1 and the second bridge circuit wb2 can be diagnosed.
図9は、磁気センサ100の上面図である。図10は、磁気センサ100の正面図である。図9では一部の構成を省略している。図9では、検出回路10を設ける回路基板に平行な方向の磁界を検出する縦型ホール素子を用いる場合の磁気センサ100が記載されている。なお、以下の説明において、正弦第1磁気抵抗素子12a〜12dを総称して「第1磁気抵抗素子群12i」、余弦第1磁気抵抗素子12e〜12hを総称して「第2磁気抵抗素子群12j」と記載する場合がある。 FIG. 9 is a top view of the magnetic sensor 100. FIG. 10 is a front view of the magnetic sensor 100. In FIG. 9, a part of the configuration is omitted. FIG. 9 shows a magnetic sensor 100 in the case of using a vertical Hall element that detects a magnetic field in a direction parallel to a circuit board on which the detection circuit 10 is provided. In the following description, the sine first magnetoresistive elements 12a to 12d are collectively referred to as “first magnetoresistive element group 12i”, and the cosine first magnetoresistive elements 12e to 12h are collectively referred to as “second magnetoresistive element group”. 12j "in some cases.
磁気センサ100は、磁気抵抗素子12、検出回路10、ダイパッド130、ワイヤ134、封止樹脂138、リード132、を備える。 The magnetic sensor 100 includes a magnetoresistive element 12, a detection circuit 10, a die pad 130, a wire 134, a sealing resin 138, and a lead 132.
ダイパッド130には、磁気抵抗素子12及び検出回路10が置かれる。 The magnetoresistive element 12 and the detection circuit 10 are placed on the die pad 130.
封止樹脂138、磁気抵抗素子12、検出回路10及びダイパッド130を封止する。 The sealing resin 138, the magnetoresistive element 12, the detection circuit 10, and the die pad 130 are sealed.
リード132は、封止樹脂138から延出して外部との電気的接続を行う。 The lead 132 extends from the sealing resin 138 and makes electrical connection with the outside.
図9の直線L1は、正弦第1磁気抵抗素子12a〜正弦第4磁気抵抗素子12dと、余弦第1磁気抵抗素子12e〜余弦第4磁気抵抗素子12hとの略中心を通る。ここで、第1ホール素子40aと、第2ホール素子40bとは互いに、直線L1に対して線対称に設けられる。より詳細には、第1ホール素子40aと第2ホール素子40bとは直線L1に対して45°傾いて設けられる。別の表現では、第1ホール素子40aの略中心を通る直線L3の略中心を通る直線L4は、正弦第1磁気抵抗素子12a〜正弦第4磁気抵抗素子12dのいずれかが有する磁気抵抗パターンと平行である。第2ホール素子40bの略中心を通る直線L5は、正弦第1磁気抵抗素子12a〜正弦第4磁気抵抗素子12dのいずれかが有する磁気抵抗パターンと平行である。 A straight line L1 in FIG. 9 passes through substantially the center of the sine first magnetoresistive element 12a to sine fourth magnetoresistive element 12d and the cosine first magnetoresistive element 12e to cosine fourth magnetoresistive element 12h. Here, the first Hall element 40a and the second Hall element 40b are provided symmetrically with respect to the straight line L1. More specifically, the first Hall element 40a and the second Hall element 40b are provided with an inclination of 45 ° with respect to the straight line L1. In another expression, the straight line L4 passing through the approximate center of the straight line L3 passing through the approximate center of the first Hall element 40a is a magnetoresistive pattern included in any of the sine first magnetoresistive element 12a to the sine fourth magnetoresistive element 12d. Parallel. A straight line L5 passing through the approximate center of the second hall element 40b is parallel to the magnetoresistive pattern of any one of the sine first magnetoresistive element 12a to the sine fourth magnetoresistive element 12d.
また、第2ホール素子40bは、第1ホール素子40aを90°回転したものである。 The second Hall element 40b is obtained by rotating the first Hall element 40a by 90 °.
第1ホール素子40aと第2ホール素子40bとは共に検出回路10を設ける回路基板に平行な方向の磁界を検出する縦型ホール素子であるので、回路基板に平行な方向の磁界
が得やすい回路基板の中心付近に設ける事が好ましい。
Since both the first Hall element 40a and the second Hall element 40b are vertical Hall elements that detect a magnetic field in a direction parallel to the circuit board on which the detection circuit 10 is provided, a circuit that easily obtains a magnetic field in a direction parallel to the circuit board. It is preferable to provide near the center of the substrate.
図11は、本実施の形態の別の磁気センサ100aの正面図である。図12は、磁気センサ100aの上面図である。図12では一部の構成を省略している。なお、以下の説明において、磁気抵抗素子121が有する正弦第1磁気抵抗素子12a〜正弦第4磁気抵抗素子12dを総称して「第1磁気抵抗素子群121a」、磁気抵抗素子121が有する余弦第1磁気抵抗素子12e〜余弦第4磁気抵抗素子12hを総称して「第2磁気抵抗素子群121b」と記載する場合がある。同様に、磁気抵抗素子122が有する正弦第1磁気抵抗素子12a〜正弦第4磁気抵抗素子12dを総称して「第1磁気抵抗素子群122a」、磁気抵抗素子122が有する余弦第1磁気抵抗素子12e〜余弦第4磁気抵抗素子12hを総称して「第2磁気抵抗素子群122b」と記載する場合がある。なお、検出回路10aを「第1回路基板」、検出回路10bを「第2回路基板」と記載する場合がある。 FIG. 11 is a front view of another magnetic sensor 100a of the present embodiment. FIG. 12 is a top view of the magnetic sensor 100a. In FIG. 12, a part of the configuration is omitted. In the following description, the sine first magnetoresistive element 12 a to the sine fourth magnetoresistive element 12 d included in the magnetoresistive element 121 are collectively referred to as “first magnetoresistive element group 121 a”, and the cosine number included in the magnetoresistive element 121. The first magnetoresistive element 12e to the cosine fourth magnetoresistive element 12h may be collectively referred to as “second magnetoresistive element group 121b”. Similarly, the sine first magnetoresistive element 12a to sine fourth magnetoresistive element 12d included in the magnetoresistive element 122 are collectively referred to as “first magnetoresistive element group 122a”, and the cosine first magnetoresistive element included in the magnetoresistive element 122. 12e to cosine fourth magnetoresistive element 12h may be collectively referred to as “second magnetoresistive element group 122b”. The detection circuit 10a may be referred to as a “first circuit board” and the detection circuit 10b may be referred to as a “second circuit board”.
磁気センサ100aは、磁気抵抗素子121、磁気抵抗素子121、検出回路10a、検出回路10b、ダイパッド130、ワイヤ134、封止樹脂138、リード132a、リード132b、を備える。 The magnetic sensor 100a includes a magnetoresistive element 121, a magnetoresistive element 121, a detection circuit 10a, a detection circuit 10b, a die pad 130, a wire 134, a sealing resin 138, a lead 132a, and a lead 132b.
ダイパッド130には、磁気抵抗素子121、122及び検出回路10a、10bが置かれる。 The magnetoresistive elements 121 and 122 and the detection circuits 10a and 10b are placed on the die pad 130.
封止樹脂138は、磁気抵抗素子121、122及び検出回路10a、10b及びダイパッド130を封止する。 The sealing resin 138 seals the magnetoresistive elements 121 and 122, the detection circuits 10a and 10b, and the die pad 130.
リード132a、132bは、封止樹脂138から延出して外部との電気的接続を行う。 The leads 132a and 132b extend from the sealing resin 138 and are electrically connected to the outside.
検出回路10aは、磁気抵抗素子121からの信号が入力される。検出回路10aの構成及び動作は検出回路10の構成及び動作を同じである。 A signal from the magnetoresistive element 121 is input to the detection circuit 10a. The configuration and operation of the detection circuit 10a are the same as the configuration and operation of the detection circuit 10.
検出回路10bは、磁気抵抗素子122からの信号が入力される。検出回路10bの構成及び動作は検出回路10の構成及び動作を同じである。 A signal from the magnetoresistive element 122 is input to the detection circuit 10b. The configuration and operation of the detection circuit 10b are the same as the configuration and operation of the detection circuit 10.
磁気抵抗素子121と磁気抵抗素子122は図12の直線L1に対して互いに対象である。あるいは第1磁気抵抗素子群121aの略中心、第2磁気抵抗素子群121bの略中心、第1磁気抵抗素子群122aの略中心及び第2磁気抵抗素子群122bの略中心は、直線L2を通る。この様にして、磁気抵抗素子121と磁気抵抗素子122とを設けることで、センサの冗長性を向上することができるので信頼性が向上する。 The magnetoresistive element 121 and the magnetoresistive element 122 are objects with respect to the straight line L1 in FIG. Alternatively, the approximate center of the first magnetoresistive element group 121a, the approximate center of the second magnetoresistive element group 121b, the approximate center of the first magnetoresistive element group 122a, and the approximate center of the second magnetoresistive element group 122b pass through the straight line L2. . By providing the magnetoresistive element 121 and the magnetoresistive element 122 in this manner, the redundancy of the sensor can be improved, and the reliability is improved.
また、磁気センサ100aに近い側において、磁気抵抗素子121の端面と検出回路10aの(第1回路基板の)端面とが一致するように設けられている。別の表現では、上面視において、磁気抵抗素子121の端面と検出回路10aの(第1回路基板の)端面とが直線L3を通る。 Further, on the side close to the magnetic sensor 100a, the end face of the magnetoresistive element 121 and the end face (of the first circuit board) of the detection circuit 10a are provided so as to coincide with each other. In another expression, when viewed from above, the end surface of the magnetoresistive element 121 and the end surface (of the first circuit board) of the detection circuit 10a pass through a straight line L3.
また、磁気センサ100aに近い側において、磁気抵抗素子122の端面と検出回路10bの(第2回路基板の)端面とが一致するように設けられている。別の表現では、上面視において、磁気抵抗素子122の端面と検出回路10bの(第2回路基板の)端面とが直線L4を通る。 Further, on the side close to the magnetic sensor 100a, the end face of the magnetoresistive element 122 and the end face (of the second circuit board) of the detection circuit 10b are provided to coincide with each other. In another expression, when viewed from above, the end face of the magnetoresistive element 122 and the end face (of the second circuit board) of the detection circuit 10b pass through a straight line L4.
また、検出回路10aと検出回路10bはそれぞれ、磁気抵抗素子やリードと電気的に接続する電極群を有する。ここで、この電極群は、第1電極群126a、第2電極群12
6bからなる。第1電極群126a及び第2電極群126bは直線L5、直線L6に平行である。この様にして、電極群(及びそれに接続されるワイヤ)を直線L5(すなわち各磁気抵抗素子の中心)から遠ざけるようにしている。これにより、電極群(及びそれに接続されるワイヤ)からの干渉を受け難くなり、磁気センサの精度が向上する。
Each of the detection circuit 10a and the detection circuit 10b includes an electrode group that is electrically connected to the magnetoresistive element and the lead. Here, the electrode group includes the first electrode group 126a and the second electrode group 12.
6b. The first electrode group 126a and the second electrode group 126b are parallel to the straight line L5 and the straight line L6. In this way, the electrode group (and the wires connected thereto) are kept away from the straight line L5 (that is, the center of each magnetoresistive element). Thereby, it becomes difficult to receive interference from an electrode group (and the wire connected to it), and the precision of a magnetic sensor improves.
図13は、本実施の形態の更に別の磁気センサ100bの正面図である。 FIG. 13 is a front view of still another magnetic sensor 100b of the present embodiment.
磁気センサ100bは、磁気抵抗素子121、磁気抵抗素子121、検出回路10a、検出回路10b、ダイパッド130a、ダイパッド130b、ワイヤ134、封止樹脂138、リード132、を備える。 The magnetic sensor 100b includes a magnetoresistive element 121, a magnetoresistive element 121, a detection circuit 10a, a detection circuit 10b, a die pad 130a, a die pad 130b, a wire 134, a sealing resin 138, and a lead 132.
磁気センサ100bは、磁気抵抗素子122が磁気抵抗素子121の上に配置されている。ここで、磁気抵抗素子121の中心と磁気抵抗素子122の中心とが略一致するように配置されている。別の表現では、磁気抵抗素子121の中心と磁気抵抗素子122の中心とが直線C1を通る。この様にすることで、磁気抵抗素子121の中心と磁気抵抗素子122の中心と近いので、磁気抵抗素子121と磁気抵抗素子122とから得られる信号を略同一にできるので好ましい。 In the magnetic sensor 100 b, the magnetoresistive element 122 is disposed on the magnetoresistive element 121. Here, the center of the magnetoresistive element 121 and the center of the magnetoresistive element 122 are arranged so as to substantially coincide. In other words, the center of the magnetoresistive element 121 and the center of the magnetoresistive element 122 pass through the straight line C1. By doing in this way, since the center of the magnetoresistive element 121 and the center of the magnetoresistive element 122 are close, the signal obtained from the magnetoresistive element 121 and the magnetoresistive element 122 can be made substantially the same, which is preferable.
また、磁気センサ100bは、上面視で磁気抵抗素子122と重ならない部分136、別の表現では、磁気抵抗素子121から張り出した部分136、を有する。部分136は、磁気抵抗素子121を構成する基板が延長されたものである。別の表現では、第1磁気抵抗素子121を構成する基板の幅は、第2磁気抵抗素子122を構成する基板の幅よりも長く、この第2磁気抵抗素子122を構成する基板の幅よりも長い部分が張り出した部分136である。部分136はワイヤ134bを設けるための領域を得る為の部分であり、部分136を設けることにより、磁気抵抗素子121と磁気抵抗素子122との中心を略一致させることができるので、磁気抵抗素子121と磁気抵抗素子122とから得られる信号を略同一にできるので好ましい。なお、図14に示したように、ダイパッド130は分割されていてもよい。この様なダイパッドが分割される構造は、図11の磁気センサ100aにも採用され得る。 The magnetic sensor 100b has a portion 136 that does not overlap the magnetoresistive element 122 in a top view, and in another expression, a portion 136 that protrudes from the magnetoresistive element 121. The portion 136 is an extension of the substrate constituting the magnetoresistive element 121. In other words, the width of the substrate constituting the first magnetoresistive element 121 is longer than the width of the substrate constituting the second magnetoresistive element 122 and larger than the width of the substrate constituting the second magnetoresistive element 122. A long portion is a protruding portion 136. The portion 136 is a portion for obtaining a region for providing the wire 134b. By providing the portion 136, the centers of the magnetoresistive element 121 and the magnetoresistive element 122 can be made substantially coincident with each other. And the signal obtained from the magnetoresistive element 122 can be made substantially the same, which is preferable. Note that the die pad 130 may be divided as shown in FIG. Such a structure in which the die pad is divided can also be adopted in the magnetic sensor 100a of FIG.
図15は磁気センサ100bの斜視図、図16は、磁気センサ100bの別の斜視図である。図15では一部の構成を省略、あるいは簡単化している。図16では図15から一部の構成を省略している。 FIG. 15 is a perspective view of the magnetic sensor 100b, and FIG. 16 is another perspective view of the magnetic sensor 100b. In FIG. 15, a part of the configuration is omitted or simplified. In FIG. 16, a part of the configuration is omitted from FIG.
第1磁気抵抗素子121は第3電極群127aを有する。第2磁気抵抗素子122は第4電極群127bを有する。 The first magnetoresistive element 121 has a third electrode group 127a. The second magnetoresistive element 122 has a fourth electrode group 127b.
第3電極群127aは第1磁気抵抗素子121から張り出した部分136に設けられる。第3電極群127aは直線L7に沿って並ぶ。 The third electrode group 127 a is provided on a portion 136 that protrudes from the first magnetoresistive element 121. The third electrode group 127a is arranged along the straight line L7.
第4電極群127bは第2磁気抵抗素子122に設けられる。第4電極群127bは直線L8に沿って並ぶ。ここで、直線L7と直線L8とは互いに平行である。 The fourth electrode group 127 b is provided in the second magnetoresistive element 122. The fourth electrode group 127b is arranged along the straight line L8. Here, the straight line L7 and the straight line L8 are parallel to each other.
なお、磁気センサ100をステアリングホイール152と操舵トルク154を補助するためのモータに取り付けるとして説明したが、これに限らない。例えば、自動車のシフトレバーのレバー位置を検出するために用いることができる。すなわち、磁気センサ100はそれ単体で独立して用いることができる。 Although the magnetic sensor 100 has been described as being attached to a motor for assisting the steering wheel 152 and the steering torque 154, the present invention is not limited to this. For example, it can be used to detect the lever position of a shift lever of an automobile. That is, the magnetic sensor 100 can be used independently by itself.
なお、診断回路90Aは、演算回路70の中の一部であってよい。 The diagnostic circuit 90A may be a part of the arithmetic circuit 70.
図19は、本実施の形態の更に別の磁気センサ100dを示す図である。図19(a)は磁気センサ100dの上面図、図19(b)は磁気センサ100dの正面図、図19(c)は磁気センサ100dの側面図、を示している。
図19では一部の構成を省略、あるいは簡単化している。
FIG. 19 is a diagram showing still another magnetic sensor 100d of the present embodiment. 19A is a top view of the magnetic sensor 100d, FIG. 19B is a front view of the magnetic sensor 100d, and FIG. 19C is a side view of the magnetic sensor 100d.
In FIG. 19, a part of the configuration is omitted or simplified.
磁気センサ100dは、第1磁気抵抗素子群121a、第2磁気抵抗素子群122b、検出回路10a〜10bダイパッド130、ワイヤ134、封止樹脂138、リード132、第1基板201a、第2基板201b、第3基板201c、第4基板201d、を備える。なお、既に説明した様に、正弦第1磁気抵抗素子12a〜正弦第4磁気抵抗素子12dを総称して「第1磁気抵抗素子群121a(または第1磁気抵抗素子群122a)」、余弦第1磁気抵抗素子12e〜余弦第4磁気抵抗素子12hを総称して「第2磁気抵抗素子群121b(または第2磁気抵抗素子群122b)」と表記する。 The magnetic sensor 100d includes a first magnetoresistive element group 121a, a second magnetoresistive element group 122b, detection circuits 10a to 10b, a die pad 130, a wire 134, a sealing resin 138, a lead 132, a first substrate 201a, a second substrate 201b, A third substrate 201c and a fourth substrate 201d are provided. As already described, the sine first magnetoresistive element 12a to the sine fourth magnetoresistive element 12d are collectively referred to as “first magnetoresistive element group 121a (or first magnetoresistive element group 122a)”, cosine first The magnetoresistive element 12e to the cosine fourth magnetoresistive element 12h are collectively referred to as “second magnetoresistive element group 121b (or second magnetoresistive element group 122b)”.
第1基板201aの上には第1磁気抵抗素子群121aが設けられる。 A first magnetoresistive element group 121a is provided on the first substrate 201a.
第2基板201bの上には第2磁気抵抗素子群121bが設けられる。第2基板201bは第1基板201aより厚い第1部分201b1と、この厚い部分から延びて第1基板201aにオーバーラップする第2部分201b2と、を有する。第2磁気抵抗素子群121bはこのオーバーラップする第2部分201b2に設けられる。 A second magnetoresistive element group 121b is provided on the second substrate 201b. The second substrate 201b includes a first portion 201b1 that is thicker than the first substrate 201a, and a second portion 201b2 that extends from the thick portion and overlaps the first substrate 201a. The second magnetoresistive element group 121b is provided in the overlapping second portion 201b2.
第3基板201cの上には第1磁気抵抗素子群122aが設けられる。第3基板201cは第2基板201bより厚い第1部分201c1と、この厚い部分から延びて第2基板201bにオーバーラップする第2部分201c2と、を有する。第1磁気抵抗素子群122aはこのオーバーラップする第2部分201c2に設けられる。 A first magnetoresistive element group 122a is provided on the third substrate 201c. The third substrate 201c includes a first portion 201c1 that is thicker than the second substrate 201b, and a second portion 201c2 that extends from the thick portion and overlaps the second substrate 201b. The first magnetoresistive element group 122a is provided in the overlapping second portion 201c2.
第4基板201dの上には第2磁気抵抗素子群122bが設けられる。第4基板201dは第4基板201dより厚い第1部分201d1と、この厚い部分から延びて第3基板201cにオーバーラップする第2部分201d2と、を有する。第2磁気抵抗素子群122bはこのオーバーラップする第2部分201d2に設けられる。 A second magnetoresistive element group 122b is provided on the fourth substrate 201d. The fourth substrate 201d includes a first portion 201d1 that is thicker than the fourth substrate 201d, and a second portion 201d2 that extends from the thick portion and overlaps the third substrate 201c. The second magnetoresistive element group 122b is provided in the overlapping second portion 201d2.
第1基板201aと第2基板201bはY軸(第2軸)に沿って並ぶ。第3基板201cと第4基板201dはX軸(第1軸)に沿って並ぶ。X軸とY軸は互いに直交する。これにより、各基板の少なくとも一部が上面視で露出するので、各基板と検出回路10a(10b)とを電気的に接続するための電極203を設けることができる。別の表現では、各基板の少なくとも一部が上面視で露出しているので、各基板と検出回路10a(10b)とを電気的に接続するための電極203を設けることができる。 The first substrate 201a and the second substrate 201b are arranged along the Y axis (second axis). The third substrate 201c and the fourth substrate 201d are arranged along the X axis (first axis). The X axis and the Y axis are orthogonal to each other. Thereby, since at least a part of each substrate is exposed in a top view, an electrode 203 for electrically connecting each substrate and the detection circuit 10a (10b) can be provided. In other words, since at least a part of each substrate is exposed in a top view, an electrode 203 for electrically connecting each substrate and the detection circuit 10a (10b) can be provided.
第2基板201b、第3基板201c及び第4基板201dはそれぞれ実装基板の上に置かれる。本実施の形態では実装基板は検出回路10a、10bを設ける回路基板である。そして、第2基板201bの第1部分201b1、第3基板201cの第1部分201c1及び第4基板201dの第1部分201d1はそれぞれ、この実装基板に対して所定の角度θで傾斜する部分有する。ここで、θは45〜55度である。 The second substrate 201b, the third substrate 201c, and the fourth substrate 201d are respectively placed on the mounting substrate. In the present embodiment, the mounting board is a circuit board on which the detection circuits 10a and 10b are provided. The first portion 201b1 of the second substrate 201b, the first portion 201c1 of the third substrate 201c, and the first portion 201d1 of the fourth substrate 201d each have a portion inclined at a predetermined angle θ with respect to the mounting substrate. Here, θ is 45 to 55 degrees.
第1基板201a、第2基板201bの第2部分201b2、第3基板201cの第2部分201c2及び第4基板201dの第2部分201d2は互いに略同じ厚みである。第2基板201bの第2部分201b2、第3基板201cの第2部分201c2及び第4基板201dの第2部分201d2部分は、アルカリ性湿式異方性エッチング液(例えば、KOH(水酸化カリウム水溶液)、TMAH(テトラメチル水酸化アンモニウム水溶液)等)を用いたシリコン異方性エッチングによりシリコン基板の一部を除去することで形成することができる。 The first substrate 201a, the second portion 201b2 of the second substrate 201b, the second portion 201c2 of the third substrate 201c, and the second portion 201d2 of the fourth substrate 201d have substantially the same thickness. The second portion 201b2 of the second substrate 201b, the second portion 201c2 of the third substrate 201c, and the second portion 201d2 of the fourth substrate 201d are made of an alkaline wet anisotropic etchant (for example, KOH (potassium hydroxide aqueous solution), It can be formed by removing a part of the silicon substrate by silicon anisotropic etching using TMAH (tetramethyl ammonium hydroxide aqueous solution) or the like.
第1磁気抵抗素子群121a及び第2磁気抵抗素子群122bの中心が上面視で略一致する。別の表言では、第1磁気抵抗素子群121a及び第2磁気抵抗素子群122bの少なくとも一部が上面視でオーバーラップする(少なくとも一部が上面視で重なる)。この構成により、第1磁気抵抗素子群121aと第2磁気抵抗素子群121bの中心位置が略一致するので、第1磁気抵抗素子群121aが出力するSin信号と第2磁気抵抗素子群121bが出力するCOS信号との間に位相ズレが抑制できる。このため、磁気センサの100dの角度誤差が低減される。さらに、第1磁気抵抗素子群121a、第2磁気抵抗素子群121bが出力する角度信号と第1磁気抵抗素子群122a、第2磁気抵抗素子群122bが出力する角度信号との間の位相ズレも抑制できる。このため、磁気センサの100dは冗長性が向上する。 The centers of the first magnetoresistive element group 121a and the second magnetoresistive element group 122b substantially coincide with each other when viewed from above. In other words, at least a part of the first magnetoresistive element group 121a and the second magnetoresistive element group 122b overlap in a top view (at least a part overlaps in a top view). With this configuration, since the center positions of the first magnetoresistive element group 121a and the second magnetoresistive element group 121b substantially coincide, the Sin signal output from the first magnetoresistive element group 121a and the second magnetoresistive element group 121b output The phase shift can be suppressed between the COS signal and the COS signal. For this reason, the 100d angular error of the magnetic sensor is reduced. Further, the phase shift between the angle signals output from the first magnetoresistive element group 121a and the second magnetoresistive element group 121b and the angle signals output from the first magnetoresistive element group 122a and the second magnetoresistive element group 122b is also generated. Can be suppressed. For this reason, the redundancy of the magnetic sensor 100d is improved.
なお、ここまで、本実施の形態の磁気センサが角度を検出する事ができると説明したが、これに限らない。例えば、物体の直線変位を検出することができる。この点について詳細に説明する。 Heretofore, it has been described that the magnetic sensor of the present embodiment can detect an angle, but the present invention is not limited to this. For example, the linear displacement of the object can be detected. This point will be described in detail.
図20、図21は、本実施の形態の磁気センサを用いて物体の直線変位を検出する場合の検出動作を説明する図である。図20は磁気センサ100の左側に直線変位を検知される磁石がある場合、図21は磁気センサ100の右側に直線変位を検知される磁石がある場合、をそれぞれ示している。 20 and 21 are diagrams for explaining the detection operation when the linear displacement of the object is detected using the magnetic sensor of the present embodiment. FIG. 20 shows the case where there is a magnet whose linear displacement is detected on the left side of the magnetic sensor 100, and FIG. 21 shows the case where there is a magnet whose linear displacement is detected on the right side of the magnetic sensor 100.
図20における動作について説明する。
磁石が変位軸方向の+Amm移動すると磁気センサ100に対し−90degの磁気ベクトル角が入力され、逆に磁石が変位軸方向の−Amm移動すると磁気センサ100に対し+90degの磁気ベクトル角が入力される。このような軸方向移動により磁気センサ100へ入力される磁気ベクトル角が図20(b)のような磁石の変位位置と磁気ベクトルとの関係となる。この磁石の移動に伴う磁気センサ100の出力は第一の回路ブロックと第二の回路ブロックの出力を演算(ARCTAN)することによりベクトル角が図20(c)のような磁石の変位位置に対して略リニアな出力を得られるものである。
The operation in FIG. 20 will be described.
When the magnet moves + A mm in the displacement axis direction, a magnetic vector angle of −90 deg is input to the magnetic sensor 100, and conversely, when the magnet moves −A mm in the displacement axis direction, a magnetic vector angle of +90 deg is input to the magnetic sensor 100. . The magnetic vector angle input to the magnetic sensor 100 by such movement in the axial direction is the relationship between the displacement position of the magnet and the magnetic vector as shown in FIG. The output of the magnetic sensor 100 accompanying the movement of the magnet is calculated (ARCTAN) by calculating the outputs of the first circuit block and the second circuit block, so that the vector angle is relative to the displacement position of the magnet as shown in FIG. A substantially linear output.
図21における動作は磁石が変位軸方向の+Amm移動すると磁気センサ100に対し+90degの磁気ベクトル角が入力され、逆に磁石が変位軸方向の−Amm移動すると磁気センサ100に対し−90degの磁気ベクトル角が入力される。このような軸方向移動により磁気センサ100へ入力される磁気ベクトル角が図21(b)のような磁石の変位位置と磁気ベクトルとの関係となる。この磁石の移動に伴う磁気センサ100の出力は第一の回路ブロックと第二の回路ブロックの出力を演算(ARCTAN)することによりベクトル角が図21(c)のような磁石の変位位置に対して略リニアな出力を得られるものである。よって、図20の配置と図21の配置では磁気センサ100の出力変化が逆となる特性を得られる。 In the operation in FIG. 21, when the magnet moves + A mm in the displacement axis direction, a magnetic vector angle of +90 deg is input to the magnetic sensor 100, and conversely, when the magnet moves -A mm in the displacement axis direction, the magnetic vector of -90 deg. A corner is entered. The magnetic vector angle input to the magnetic sensor 100 by such an axial movement is the relationship between the displacement position of the magnet and the magnetic vector as shown in FIG. The output of the magnetic sensor 100 accompanying the movement of the magnet is calculated (ARCTAN) by calculating the outputs of the first circuit block and the second circuit block, so that the vector angle is relative to the displacement position of the magnet as shown in FIG. A substantially linear output. Therefore, in the arrangement shown in FIG. 20 and the arrangement shown in FIG.
図22は、本実施の形態の磁気センサ100を用いた検出装置230の模式図である。検出装置230、ケース231、ガイド232、検知対象磁石233シャフト234(シャフト234はシフトレバーとも記載され得る)と、磁気センサ100と、を備える。 FIG. 22 is a schematic diagram of a detection device 230 using the magnetic sensor 100 of the present embodiment. A detection device 230, a case 231, a guide 232, a detection target magnet 233 shaft 234 (the shaft 234 can also be described as a shift lever), and the magnetic sensor 100 are provided.
ケース231は、所定の形状のスリット236を有している。 The case 231 has a slit 236 having a predetermined shape.
スリット236は直線L231(直線L231は第1直線と記載され得る)、直線L232(直線L232は第2直線と記載され得る)に沿う部分を有する。直線L231、と直線L232は互いに並行である。図22ではスリット236はH型である。スリット236の内壁にはガイド232が設けられている。「ガイド」は「窪み」と表記され得る。 The slit 236 has a portion along a straight line L231 (the straight line L231 can be described as a first straight line) and a straight line L232 (the straight line L232 can be described as a second straight line). The straight line L231 and the straight line L232 are parallel to each other. In FIG. 22, the slit 236 is H-shaped. A guide 232 is provided on the inner wall of the slit 236. “Guide” may be written as “dent”.
検知対象磁石233はガイド232に沿ってスリット236を移動可能に配置されている。別の表現では、検知対象磁石233は、直線L232及び直線L231に沿って移動可能である。また、直線L232及び直線L231は、検知対象磁石233の移動する軌跡と記載することもできる。また、このような、直線L232、直線L231、あるいは、検知対象磁石233の移動する軌跡のことを「検出レーン」(あるいは単に「レーン」と記載することもできる。「レーン」の記載を用いると、ケース231は、互いに平行な第1、第2検出レーンを有すると記載することができる。 The detection target magnet 233 is arranged so as to be able to move the slit 236 along the guide 232. In another expression, the detection target magnet 233 is movable along the straight line L232 and the straight line L231. Moreover, the straight line L232 and the straight line L231 can also be described as a trajectory along which the detection target magnet 233 moves. Further, such a trajectory of movement of the straight line L232, the straight line L231, or the detection target magnet 233 can also be described as “detection lane” (or simply “lane”. When the description of “lane” is used. The case 231 can be described as having first and second detection lanes parallel to each other.
なお、検知対象磁石233の一部がガイド232に嵌まり込むようにしてもよいし、検知対象磁石233を樹脂等で覆い、この樹脂の一部がガイド232に嵌まり込むようにしてよい。または、シャフト234がレバー機構の構成とし、レバー機構に連結されたリンク機構により検知対象磁石233が移動する構成としても良い。 A part of the detection target magnet 233 may be fitted into the guide 232, or the detection target magnet 233 may be covered with a resin or the like, and a part of the resin may be fitted into the guide 232. Alternatively, the shaft 234 may be configured as a lever mechanism, and the detection target magnet 233 may be moved by a link mechanism connected to the lever mechanism.
シャフト234は、検知対象磁石233に連結され、ユーザーが操作することで検知対象磁石233がガイド232に沿って移動する。 The shaft 234 is connected to the detection target magnet 233, and the detection target magnet 233 moves along the guide 232 when operated by the user.
磁気センサ100は、ケース231に取り付けられており、直線L231、直線L232の間に配置され、図20、図21で説明した動作で検知対象磁石233の直線変位を検出する。 The magnetic sensor 100 is attached to the case 231 and is disposed between the straight line L231 and the straight line L232, and detects the linear displacement of the detection target magnet 233 by the operation described with reference to FIGS.
図23は、図22の一部を上面から見た図である。図23においては、説明に不要な構成を省略する。また、直線L231、直線L232の中間を通る直線が直線L241として表記されている。ここで、直線L241は、直線L231に平行であり、直線L231及び直線L232から等しい距離にある直線と記載され得る。 FIG. 23 is a view of a part of FIG. 22 as viewed from above. In FIG. 23, configurations unnecessary for description are omitted. A straight line passing through the middle of the straight line L231 and the straight line L232 is represented as a straight line L241. Here, the straight line L241 may be described as a straight line that is parallel to the straight line L231 and is at an equal distance from the straight line L231 and the straight line L232.
検出装置230では、第1磁気抵抗素子群12iと第2磁気抵抗素子群12jとが直線L241を挟む位置に設けられる。あるいは別の表現では、直線L241が通る位置に磁気抵抗素子12が設けられている。一方で、第1ホール素子40a、第2ホール素子40bは直線L241が通らない位置に設けられている。あるいは別の表現では、第1ホール素子40a、第2ホール素子40bは直線L241から一定の距離を置いて設けられている。 In the detection device 230, the first magnetoresistive element group 12i and the second magnetoresistive element group 12j are provided at a position sandwiching the straight line L241. Alternatively, in another expression, the magnetoresistive element 12 is provided at a position where the straight line L241 passes. On the other hand, the first Hall element 40a and the second Hall element 40b are provided at positions where the straight line L241 does not pass. Alternatively, in another expression, the first Hall element 40a and the second Hall element 40b are provided at a certain distance from the straight line L241.
この構成により、磁気抵抗素子に関しては、検知対象磁石233が直線L231、直線L232のどちらの上にある場合でも、各磁気抵抗の略中心と各直線までの距離が同じであるので、各磁気抵抗から出力される信号の大きさはほぼ一定である。例えば、図23の検知対象磁石233がA点にいるときと、C点にいる時とで各磁気抵抗から出力される信号の大きさは同じである。即ち、検知対象磁石233が磁気センサ100の左右のいずれの方向に離れてある場合でも、高精度に検知対象磁石233の位置を検出することができる。 With this configuration, with respect to the magnetoresistive element, the distance from the approximate center of each magnetoresistor to each straight line is the same regardless of whether the detection target magnet 233 is on the straight line L231 or the straight line L232. The magnitude of the signal output from is constant. For example, the magnitude of the signal output from each magnetic resistance is the same when the detection target magnet 233 in FIG. 23 is at point A and when it is at point C. That is, the position of the detection target magnet 233 can be detected with high accuracy even when the detection target magnet 233 is separated in either the left or right direction of the magnetic sensor 100.
一方、各ホール素子に関しては、検知対象磁石233が直線L232の上を移動している時よりも、検知対象磁石233が直線L231の上を移動している時の方が、検知対象磁石233が第1ホール素子40a、第2ホール素子40bに近い位置を通る。ここで、ホール素子は外部から与えられる磁界強度が大きい大きな信号を出力する。このため、検知対象磁石233が直線L231の上を移動している時に各ホール素子が出力する信号が、検知対象磁石233が直線L232の上を移動している時に各ホール素子が出力する信号よりも大きくなる。 On the other hand, for each Hall element, the detection target magnet 233 is more moved when the detection target magnet 233 is moving on the straight line L231 than when the detection target magnet 233 is moving on the straight line L232. It passes through a position close to the first Hall element 40a and the second Hall element 40b. Here, the Hall element outputs a large signal having a large magnetic field strength applied from the outside. For this reason, the signal output by each Hall element when the detection target magnet 233 is moving on the straight line L231 is based on the signal output by each Hall element when the detection target magnet 233 is moving on the straight line L232. Also grows.
従って、各ホール素子が出力する信号に対して、例えば、閾値判定を行うことにより、
検知対象磁石233が磁気センサ100の左右のいずれの方向に離れてあるかを判別することができる。別の表現では、検知対象磁石233が磁気センサ100の左右のいずれにあるかを判別できる。
Therefore, for example, by performing threshold determination on the signal output from each Hall element,
It can be determined whether the detection target magnet 233 is away from the left or right direction of the magnetic sensor 100. In another expression, it can be determined whether the detection target magnet 233 is on the left or right of the magnetic sensor 100.
図22で説明した磁気センサ100は次の様に表現され得る。磁気センサ100は、磁気抵抗素子とホール素子とからの信号が入力される検出回路を備える。ここで、この検出回路は、磁気抵抗素子から入力される信号に対して、増幅、AD変換、オフセット補正、温特補正から選ばれる少なくとも1の処理を施して外部に出力信号として出力する出力端子(図32のVOUT)を有する。さらに、ホール素子から入力される信号が所定の閾値より大きい場合に第1インタラプト信号を出力するインタラプト出力端子(図32のINT)。ここで、第1インタラプト信号は、検知対象磁石233が磁気センサ100に対して第1の方向に離れて位置していることを示す信号である。 The magnetic sensor 100 described in FIG. 22 can be expressed as follows. The magnetic sensor 100 includes a detection circuit to which signals from the magnetoresistive element and the Hall element are input. Here, the detection circuit performs at least one process selected from amplification, AD conversion, offset correction, and temperature characteristic correction on the signal input from the magnetoresistive element and outputs the output signal to the outside as an output signal (VOUT in FIG. 32). Further, an interrupt output terminal (INT in FIG. 32) that outputs a first interrupt signal when a signal input from the Hall element is larger than a predetermined threshold value. Here, the first interrupt signal is a signal indicating that the detection target magnet 233 is located away from the magnetic sensor 100 in the first direction.
また、ホール素子から入力される信号が前記所定の閾値より小さい場合に第2インタラプト信号を出力してもよい。第2インタラプト信号は、検知対象磁石233が磁気センサ100に対して、第1方向と反対の第2方向に離れて位置していることを示す信号である。 Further, the second interrupt signal may be output when the signal input from the Hall element is smaller than the predetermined threshold value. The second interrupt signal is a signal indicating that the detection target magnet 233 is located away from the magnetic sensor 100 in the second direction opposite to the first direction.
また、第1、2インタラプト信号は、図24に示すように、検出回路10に設けたインタラプトジェネレータ80eが生成する。インタラプトジェネレータ80eは、演算回路70から各ホール素子からの信号を受け取り、この信号に対して閾値判定を行う(?)ことで、第1、2インタラプト信号を生成する。なお、「インタラプトジェネレータ80e」を「インタラプト生成部」と記載してもよい。 The first and second interrupt signals are generated by an interrupt generator 80e provided in the detection circuit 10, as shown in FIG. The interrupt generator 80e receives the signal from each Hall element from the arithmetic circuit 70, and determines the threshold value for this signal (?), Thereby generating the first and second interrupt signals. Note that “interrupt generator 80e” may be described as an “interrupt generator”.
ところで、図13では、磁気抵抗素子122が磁気抵抗素子121の上に配置されている(磁気抵抗素子121の中心と磁気抵抗素子122の中心とが略一致するように配置されている)磁気センサ100bについて説明したが、磁気抵抗素子121の中心と磁気抵抗素子122の中心とを略一致させることができる構成はこれに限らない。 By the way, in FIG. 13, the magnetoresistive element 122 is disposed on the magnetoresistive element 121 (disposed so that the center of the magnetoresistive element 121 and the center of the magnetoresistive element 122 substantially coincide). Although 100b has been described, the configuration in which the center of the magnetoresistive element 121 and the center of the magnetoresistive element 122 can be substantially matched is not limited thereto.
図26から図32では、磁気抵抗素子121の中心と磁気抵抗素子122の中心とを略一致させる為に採用され得る別の磁気センサ100eが説明される。ここで、図25から図31では、磁気センサ100eの製造方法が説明される。図32は磁気センサ100eの斜視図である。 26 to 32, another magnetic sensor 100e that can be employed to make the center of the magnetoresistive element 121 substantially coincide with the center of the magnetoresistive element 122 is described. Here, in FIGS. 25 to 31, a method for manufacturing the magnetic sensor 100 e will be described. FIG. 32 is a perspective view of the magnetic sensor 100e.
まず、図25に示されるように、磁気センサ100eのダイパッド130a、ダイパッド130bは、連結部251により繋がっている。 First, as shown in FIG. 25, the die pad 130 a and the die pad 130 b of the magnetic sensor 100 e are connected by a connecting portion 251.
次に、図26に示されるように、ダイパッド130aの上に検出回路10aを配置する。ダイパッド130bの上に検出回路10bを配置する。 Next, as shown in FIG. 26, the detection circuit 10a is disposed on the die pad 130a. The detection circuit 10b is disposed on the die pad 130b.
次に、図27に示されるように、検出回路10aの上に磁気抵抗素子121を配置する。検出回路10bの上に磁気抵抗素子122を配置する。 Next, as shown in FIG. 27, the magnetoresistive element 121 is disposed on the detection circuit 10a. A magnetoresistive element 122 is disposed on the detection circuit 10b.
次に、図28に示されるように、検出回路10aと磁気抵抗素子121、検出回路10aとリード132a、検出回路10bと磁気抵抗素子122、及び、検出回路10bとリード132b、の間をそれぞれワイヤ134で電気的に接続する。 Next, as shown in FIG. 28, the detection circuit 10a and the magnetoresistive element 121, the detection circuit 10a and the lead 132a, the detection circuit 10b and the magnetoresistive element 122, and the detection circuit 10b and the lead 132b are respectively wired. Electrical connection is made at 134.
次に、図29に示されるように、封止樹脂138で磁気抵抗素子121、122などを樹脂モールドする。 Next, as shown in FIG. 29, the magnetoresistive elements 121 and 122 are resin-molded with a sealing resin 138.
次に、図30に示されるように、タイバー291(Tie bar291)の一部を切り離してからリード132a、132bを折り曲げる。 Next, as shown in FIG. 30, a part of the tie bar 291 (Tie bar 291) is cut off, and then the leads 132a and 132b are bent.
次に、図31に示されるように、残りのタイバー291(Tie bar291)のを切り離して、連結部251を折り曲げることで図32の磁気センサ100eとなる。 Next, as shown in FIG. 31, the remaining tie bar 291 (Tie bar 291) is cut off and the connecting portion 251 is bent, so that the magnetic sensor 100e of FIG. 32 is obtained.
この構造により、磁気抵抗素子121の中心と磁気抵抗素子122の中心を精度良く近づける事が可能となるので、磁気抵抗素子121と磁気抵抗素子122とから得られる信号を略同一にできるので好ましい。 This structure is preferable because the center of the magnetoresistive element 121 and the center of the magnetoresistive element 122 can be brought close to each other with high accuracy, and signals obtained from the magnetoresistive element 121 and the magnetoresistive element 122 can be made substantially the same.
以上説明した製造工程を経て磁気センサ100bは形成されるため、以下の様な特徴を有している。 Since the magnetic sensor 100b is formed through the manufacturing process described above, it has the following characteristics.
検出回路10aに電気的に接続されるリード132aは、封止樹脂138の第1面321から引き出され、検出回路10bに電気的に接続されるリード132bは、封止樹脂138の第1面321と対向する第2面323から引き出される。ここで、検出回路10aに接続されるリード132aは検出回路10bに接続されるリード132bよりも、封止樹脂138の底面から、より低い位置で引き出されている。別の表現では、検出回路10aに接続されるリード132aと検出回路10bに接続されるリード132bとは、封止樹脂138の底面(あるいは上面)から、互いに異なる高さで引き出される。なお、図32において、この高さの差は「W1」として記されている。 The lead 132a electrically connected to the detection circuit 10a is drawn from the first surface 321 of the sealing resin 138, and the lead 132b electrically connected to the detection circuit 10b is the first surface 321 of the sealing resin 138. It is pulled out from the second surface 323 facing the. Here, the lead 132a connected to the detection circuit 10a is drawn from the bottom surface of the sealing resin 138 at a lower position than the lead 132b connected to the detection circuit 10b. In other words, the lead 132a connected to the detection circuit 10a and the lead 132b connected to the detection circuit 10b are drawn from the bottom surface (or top surface) of the sealing resin 138 at different heights. In FIG. 32, this height difference is indicated as “W1”.
連結部251は、第1面321及び第2面323と垂直な第3面325から引き出され、アーチ状の形状である。なお、連結部251の形はアーチ状に限らず、例えば、連結部251を折り曲げた後にその一部が切削された場合には、アーチが途中で途切れた形状(アーチの天頂部分が欠損した形状)となる事もありえる。即ち、連結部251は、第3面325の少なくとも2箇所から引き出される部分を含む、と表現され得る。また、連結部251が形成するアーチの下(別の表現では、連結部251の第3面325から引き出される2箇所の間)には、図32の一点鎖線L1で示されように、封止樹脂138に境界が残留し得る。境界は、図31で説明した、磁気抵抗素子121を封止する封止樹脂138と磁気抵抗素子122を封止する封止樹脂138とを張り合わせた痕跡が残留したものである。ここで「境界」とは、樹脂に残る線、及び/又は、樹脂の一部に間隙が生じている状態を意味し得る。また、「境界」の位置はダイパッド130aとダイパッド130bの間であると記載され得る。 The connecting portion 251 is drawn from the third surface 325 perpendicular to the first surface 321 and the second surface 323 and has an arch shape. The shape of the connecting portion 251 is not limited to an arch shape. For example, when a part of the connecting portion 251 is bent and then cut, the shape of the arch is interrupted in the middle (the shape in which the zenith portion of the arch is missing). ) Can also occur. That is, the connecting portion 251 can be expressed as including a portion drawn from at least two places of the third surface 325. Further, under the arch formed by the connecting portion 251 (in another expression, between the two places drawn from the third surface 325 of the connecting portion 251), as shown by a one-dot chain line L1 in FIG. A boundary may remain on the resin 138. The boundary is the trace of the sealing resin 138 that seals the magnetoresistive element 121 and the sealing resin 138 that seals the magnetoresistive element 122 described with reference to FIG. 31 remaining. Here, the “boundary” may mean a state where a line is left in the resin and / or a gap is generated in a part of the resin. Further, the position of the “boundary” may be described as being between the die pad 130a and the die pad 130b.
連結部251が引き出される第3面325と対向する第4面327からは、ダイパッド130a、130bをタイバー291との間を連結する支持部281が引き出される。 A support portion 281 for connecting the die pads 130a and 130b to the tie bar 291 is drawn from the fourth surface 327 opposite to the third surface 325 from which the connection portion 251 is drawn.
なお、上記図25から30に関わる実施例の詳細な説明においてはダイパッド130上に配置した検出回路(10a、10b)上に磁気抵抗素子(121、122)を配置する構成としているが、ダイパッド130上に配置した磁気抵抗素子(121、122)上に検出回路(10a、10b)を配置する構成としても良い。この構成においては磁気抵抗素子121と磁気抵抗素子122の距離が近接することで磁気抵抗素子に入力される検出磁界が近似したものとなり出力される信号の一致性がより高まる効果を有する。 25 to 30, the magnetoresistive elements (121, 122) are arranged on the detection circuits (10a, 10b) arranged on the die pad 130. However, the die pad 130 is used. It is good also as a structure which arrange | positions a detection circuit (10a, 10b) on the magnetoresistive element (121,122) arrange | positioned on the top. In this configuration, when the distance between the magnetoresistive element 121 and the magnetoresistive element 122 is close, the detection magnetic field input to the magnetoresistive element is approximated, and the consistency of the output signals is further enhanced.
ところで、図22で本実施の形態の磁気センサ100を用いた検出装置230を説明したが、検出装置の構成はこれに限らない。 By the way, although the detection apparatus 230 using the magnetic sensor 100 of this Embodiment was demonstrated in FIG. 22, the structure of a detection apparatus is not restricted to this.
図33は、本実施の形態の別の(位置)検出装置260の斜視図である。図34Aは、検出装置260の一部の上面図である。なお、図34では説明に不要な構成を適宜省略し
て記載している。
FIG. 33 is a perspective view of another (position) detection device 260 of the present embodiment. FIG. 34A is a top view of a part of the detection device 260. In FIG. 34, components unnecessary for description are omitted as appropriate.
検出装置260は、ケース261、ガイド262、リンク機構263、シャフト264(シャフト264は、シフトレバーとも記載され得る)と、磁気センサ100と、を備える。 The detection device 260 includes a case 261, a guide 262, a link mechanism 263, a shaft 264 (the shaft 264 can also be described as a shift lever), and the magnetic sensor 100.
ケース261は、所定の形状のスリット266を有している。 The case 261 has a slit 266 having a predetermined shape.
スリット266は直線L261(直線L261は第1直線と記載され得る)、直線L262(直線L262は第2直線と記載され得る)に沿う部分を有する。直線L261、と直線L262は互いに並行である。図33ではスリット266はH型である。スリット266の内壁にはガイド262が設けられている。「ガイド」は「窪み」と表記され得る。 The slit 266 has a portion along a straight line L261 (the straight line L261 can be described as a first straight line) and a straight line L262 (the straight line L262 can be described as a second straight line). The straight line L261 and the straight line L262 are parallel to each other. In FIG. 33, the slit 266 is H-shaped. A guide 262 is provided on the inner wall of the slit 266. “Guide” may be written as “dent”.
シャフト264は、リンク機構263に連結される。ユーザーがシャフト234を操作することでリンク機構263(より正確にはリンク機構263を構成する部材の一部)がガイド262に沿って移動する。 The shaft 264 is connected to the link mechanism 263. When the user operates the shaft 234, the link mechanism 263 (more precisely, a part of the members constituting the link mechanism 263) moves along the guide 262.
リンク機構263は、シャフト264に接続される支持部263aと、支持部263aに接続される第1可動体263bと、第1可動体263bに接続されるベルト263cと、ベルト263cに接続される第2可動体263dと、第2可動体263dに接続される検知対象磁石268と、を備える。 The link mechanism 263 includes a support portion 263a connected to the shaft 264, a first movable body 263b connected to the support portion 263a, a belt 263c connected to the first movable body 263b, and a first portion connected to the belt 263c. A second movable body 263d and a detection target magnet 268 connected to the second movable body 263d.
支持部263aは、ガイド262に沿ってスリット266を移動可能に配置されている。別の表現では、支持部263aは、直線L262及び直線L261に沿って移動可能である。また、直線L262及び直線L261は、支持部263aの移動する軌跡と記載することもできる。また、このような、直線L262、直線L261、あるいは支持部263aの移動する軌跡のことを「検出レーン」(あるいは単に「レーン」と記載することもできる。「レーン」の記載を用いると、ケース261は、互いに平行な第1、第2検出レーンを有すると記載することができる。 The support portion 263 a is disposed so as to be movable along the slit 266 along the guide 262. In other words, the support portion 263a is movable along the straight line L262 and the straight line L261. Further, the straight line L262 and the straight line L261 can also be described as a trajectory of movement of the support portion 263a. Further, such a trajectory of movement of the straight line L262, the straight line L261, or the support portion 263a can also be described as “detection lane” (or simply “lane”. When the description of “lane” is used, 261 can be described as having first and second detection lanes parallel to each other.
第1可動体263bは、支持部263aの上下移動を回転移動に変換するように構成されている。また、左右移動することにより第1可動体263bの回転量が変わるような形状で断面の支持部263a側の内周側が広く外周側が狭い台形形状で構成されている。 The first movable body 263b is configured to convert the vertical movement of the support portion 263a into a rotational movement. Further, the first movable body 263b has a trapezoidal shape in which the amount of rotation of the first movable body 263b is changed by moving left and right, and the inner peripheral side on the support portion 263a side of the cross section is wide and the outer peripheral side is narrow.
ベルト263cは、第1可動体263bと第2可動体263dを接続し、第1可動体263bの回転運動を第2可動体263dに伝達するベルトで構成されている。 The belt 263c is a belt that connects the first movable body 263b and the second movable body 263d and transmits the rotational motion of the first movable body 263b to the second movable body 263d.
第2可動体263dは、ベルト263cの動力伝達を受けて回転運動をするような構成で、円柱形状をしている。また、検知対象磁石268が接続されていることにより、磁気センサ100に検知対象磁石268の磁界変化を与えている。このように、シャフト264(シフトレバー)にリンク機構263を結合し、シャフト264の左右移動で第2可動体の回転量が変わるように構成する。これにより、B位置とD位置とでマグネットの回転角に差が生まれるようにする。この結果、A位置からD位置までの位置判定を1つの磁気センサ100で行うことが可能となる。 The second movable body 263d has a cylindrical shape and is configured to rotate by receiving power transmission from the belt 263c. Further, since the detection target magnet 268 is connected, the magnetic field of the detection target magnet 268 is given to the magnetic sensor 100. In this way, the link mechanism 263 is coupled to the shaft 264 (shift lever), and the rotation amount of the second movable body is changed by the left-right movement of the shaft 264. Thereby, a difference is generated in the rotation angle of the magnet between the B position and the D position. As a result, position determination from the A position to the D position can be performed by one magnetic sensor 100.
なお、このようなリンク機構263は「変速プーリー」と表記され得る。 Such a link mechanism 263 can be expressed as a “transmission pulley”.
なお、このようなリンク機構263を用いる場合においては磁気センサ100のホール素子(及びホール素子からの出力の検出に用いられる回路の構成)は必須では無い。 When such a link mechanism 263 is used, the Hall element of the magnetic sensor 100 (and the configuration of the circuit used for detecting the output from the Hall element) is not essential.
図34Bは、本実施の形態の別の(位置)検出装置290の斜視図である。図34Cは、検出装置290の一部の上面図である。なお、図34Cでは説明に不要な構成を適宜省略して記載している。 FIG. 34B is a perspective view of another (position) detection device 290 of the present embodiment. FIG. 34C is a top view of a part of the detection device 290. In FIG. 34C, components unnecessary for description are omitted as appropriate.
検出装置290は、ケース261、ガイド262、リンク機構263、シャフト264(シャフト264は、シフトレバーとも記載され得る)と、磁気センサ100と、を備える。 The detection device 290 includes a case 261, a guide 262, a link mechanism 263, a shaft 264 (the shaft 264 can also be described as a shift lever), and the magnetic sensor 100.
ケース261は、所定の形状のスリット266を有している。 The case 261 has a slit 266 having a predetermined shape.
スリット266は直線L261(直線L261は第1直線と記載され得る)、直線L262(直線L262は第2直線と記載され得る)に沿う部分を有する。直線L261、と直線L262は互いに並行である。図33ではスリット266はH型である。スリット266の内壁にはガイド262が設けられている。「ガイド」は「窪み」と表記され得る。 The slit 266 has a portion along a straight line L261 (the straight line L261 can be described as a first straight line) and a straight line L262 (the straight line L262 can be described as a second straight line). The straight line L261 and the straight line L262 are parallel to each other. In FIG. 33, the slit 266 is H-shaped. A guide 262 is provided on the inner wall of the slit 266. “Guide” may be written as “dent”.
シャフト264は、リンク機構263に連結される。ユーザーがシャフト264を操作することでリンク機構263(より正確にはリンク機構263を構成する部材の一部)がガイド262に沿って移動する。 The shaft 264 is connected to the link mechanism 263. When the user operates the shaft 264, the link mechanism 263 (more precisely, a part of the members constituting the link mechanism 263) moves along the guide 262.
リンク機構263は、支持部263aと、支持部263aと連動するシャフト272と、シャフト272に連動する歯車270と、歯車270に支持される検知対象磁石268と、を備える。 The link mechanism 263 includes a support portion 263a, a shaft 272 interlocking with the support portion 263a, a gear 270 interlocking with the shaft 272, and a detection target magnet 268 supported by the gear 270.
支持部263aは、シャフト272に沿ってスリット266を移動可能に配置されている。別の表現では、支持部263aは、直線L262及び直線L261に沿って移動可能である。また、直線L262及び直線L261は、支持部263aの移動する軌跡と記載することもできる。また、このような、直線L262、直線L261、あるいは支持部263aの移動する軌跡のことを「検出レーン」(あるいは単に「レーン」と記載することもできる。「レーン」の記載を用いると、ケース261は、互いに平行な第1、第2検出レーンを有すると記載することができる。 The support portion 263 a is disposed so as to be movable along the slit 266 along the shaft 272. In other words, the support portion 263a is movable along the straight line L262 and the straight line L261. Further, the straight line L262 and the straight line L261 can also be described as a trajectory of movement of the support portion 263a. Further, such a trajectory of movement of the straight line L262, the straight line L261, or the support portion 263a can also be described as “detection lane” (or simply “lane”. When the description of “lane” is used, 261 can be described as having first and second detection lanes parallel to each other.
歯車270は、支持部263aのニュートラル側Cからホーム側Aへの移動に連動して、図中の矢印A1の示す方向に移動する。この移動により、ホーム側の磁気センサ100の歯車270(検知対象磁石268)の間の距離、あるいは、ニュートラル側の磁気センサ100の歯車270(検知対象磁石268)の間の距離が変化する。また、歯車270は、シャフト272に連動して回転する。詳細には、支持部263aのAB間の移動又は、支持部263aのED間の移動によりシャフト272が図中の矢印A2の方向に沿って移動する。このシャフト272の移動に連動して、歯車270が回転する。 The gear 270 moves in the direction indicated by the arrow A1 in the drawing in conjunction with the movement of the support portion 263a from the neutral side C to the home side A. By this movement, the distance between the gear 270 (detection target magnet 268) of the home-side magnetic sensor 100 or the distance between the gear 270 (detection target magnet 268) of the neutral-side magnetic sensor 100 changes. The gear 270 rotates in conjunction with the shaft 272. Specifically, the shaft 272 moves along the direction of the arrow A2 in the drawing by movement of the support portion 263a between AB or movement of the support portion 263a between EDs. The gear 270 rotates in conjunction with the movement of the shaft 272.
なお、歯車270(検知対象磁石268)の回転を磁気センサ100で検出する機構は、図2Bの回転検出装置150bと同じである。従って、検出装置290は図2Bの回転検出装置150bを備えている、と記載することもできる。 The mechanism for detecting the rotation of the gear 270 (detection target magnet 268) by the magnetic sensor 100 is the same as that of the rotation detection device 150b in FIG. 2B. Therefore, it can be described that the detection device 290 includes the rotation detection device 150b of FIG. 2B.
表1は、検出装置290が備える磁気センサ100の出力を、支持部263aの位置毎に示したものである。 Table 1 shows the output of the magnetic sensor 100 included in the detection device 290 for each position of the support portion 263a.
磁気センサ100のホール素子の出力を用いて支持部263aが(あるいはシャフト264が)ホーム側にあるか、支持部263aが(あるいはシャフト264が)ニュートラル側にあるかを判断することができる。詳細には、支持部263aがホーム側にあるときは、ホーム側の磁気センサ100と歯車270(検知対象磁石268)の間の距離小さくなるので、ホーム側の磁気センサ100が備えるホール素子の出力がHighになる。従って、ホール素子の出力がHighの時は支持部263a(シャフト264)の位置はABのいずれかであると特定できる。この時更に、ホーム側の磁気センサ100の出力を用いることで支持部263a(シャフト264)がABのいずれにあるかを特定できる。 The output of the Hall element of the magnetic sensor 100 can be used to determine whether the support portion 263a (or the shaft 264) is on the home side or the support portion 263a (or the shaft 264) is on the neutral side. Specifically, when the support portion 263a is on the home side, the distance between the home-side magnetic sensor 100 and the gear 270 (detection target magnet 268) is small, so the output of the Hall element included in the home-side magnetic sensor 100 Becomes High. Therefore, when the output of the Hall element is High, the position of the support portion 263a (shaft 264) can be specified as any one of AB. Further, at this time, by using the output of the home-side magnetic sensor 100, it is possible to specify which of the AB the support portion 263a (the shaft 264) is in.
一方、支持部263aがニュートラル側にあるときは、ホーム側の磁気センサ100と歯車270(検知対象磁石268)の間の距離大きくなるので、ホーム側の磁気センサ100が備えるホール素子の出力がLowになる。従って、ホーム側の磁気センサ100が備えるホール素子の出力がLoWの時は支持部263a(シャフト264)の位置を特定の位置はCDEのいずれかであると特定できる。この時更に、ニュートラル側の磁気センサ100の出力を用いることで支持部263a(シャフト264)がCDEのいずれにあるかを特定できる。 On the other hand, when the support portion 263a is on the neutral side, the distance between the home-side magnetic sensor 100 and the gear 270 (detection target magnet 268) is large, so that the output of the Hall element included in the home-side magnetic sensor 100 is low. become. Therefore, when the output of the Hall element included in the home-side magnetic sensor 100 is LoW, the position of the support portion 263a (shaft 264) can be specified as one of the CDEs. Further, at this time, by using the output of the magnetic sensor 100 on the neutral side, it is possible to specify which of the CDE the support portion 263a (the shaft 264) is in.
更に、検出装置290は、ホーム側の磁気センサ100の出力とニュートラル側の磁気センサ100の出力と間には常に180度の差があるため、2つの出力の差異が180にあるか否かを監視することで、検出装置290に異常が無いかを監視することができる。これにより、検出装置290は高い信頼性を有する。 Further, since the detection device 290 always has a difference of 180 degrees between the output of the home-side magnetic sensor 100 and the output of the neutral-side magnetic sensor 100, it is determined whether or not the difference between the two outputs is 180. By monitoring, it is possible to monitor whether or not the detection device 290 is abnormal. Thereby, the detection apparatus 290 has high reliability.
図34Dは、本実施の形態の別の(位置)検出装置292の斜視図である。図34Eは、検出装置292の一部の上面図である。なお、図34Dでは説明に不要な構成を適宜省略して記載している。 FIG. 34D is a perspective view of another (position) detection device 292 of the present embodiment. FIG. 34E is a top view of part of the detection device 292. In FIG. 34D, components unnecessary for description are omitted as appropriate.
検出装置292は、ケース261、ガイド262、リンク機構263、シャフト264(シャフト264は、シフトレバーとも記載され得る)と、磁気センサ100と、を備える。 The detection device 292 includes a case 261, a guide 262, a link mechanism 263, a shaft 264 (the shaft 264 can also be described as a shift lever), and the magnetic sensor 100.
ケース261は、所定の形状のスリット266を有している。 The case 261 has a slit 266 having a predetermined shape.
スリット266は直線L261(直線L261は第1直線と記載され得る)、直線L262(直線L262は第2直線と記載され得る)に沿う部分を有する。直線L261、と直線L262は互いに並行である。図33ではスリット266はH型である。スリット266の内壁にはガイド262が設けられている。「ガイド」は「窪み」と表記され得る。 The slit 266 has a portion along a straight line L261 (the straight line L261 can be described as a first straight line) and a straight line L262 (the straight line L262 can be described as a second straight line). The straight line L261 and the straight line L262 are parallel to each other. In FIG. 33, the slit 266 is H-shaped. A guide 262 is provided on the inner wall of the slit 266. “Guide” may be written as “dent”.
シャフト264は、リンク機構263に連結される。ユーザーがシャフト264を操作することでリンク機構263(より正確にはリンク機構263を構成する部材の一部)がガイド262に沿って移動する。 The shaft 264 is connected to the link mechanism 263. When the user operates the shaft 264, the link mechanism 263 (more precisely, a part of the members constituting the link mechanism 263) moves along the guide 262.
リンク機構263は、支持部263aと、支持部263aと連動するシャフト272と、シャフト272に支持される検知対象磁石268と、を備える。 The link mechanism 263 includes a support portion 263a, a shaft 272 that works in conjunction with the support portion 263a, and a detection target magnet 268 that is supported by the shaft 272.
支持部263aは、シャフト272に沿ってスリット266を移動可能に配置されている。別の表現では、支持部263aは、直線L262及び直線L261に沿って移動可能である。また、直線L262及び直線L261は、支持部263aの移動する軌跡と記載することもできる。また、このような、直線L262、直線L261、あるいは支持部263aの移動する軌跡のことを「検出レーン」(あるいは単に「レーン」と記載することもできる。「レーン」の記載を用いると、ケース261は、互いに平行な第1、第2検出レーンを有すると記載することができる。 The support portion 263 a is disposed so as to be movable along the slit 266 along the shaft 272. In other words, the support portion 263a is movable along the straight line L262 and the straight line L261. Further, the straight line L262 and the straight line L261 can also be described as a trajectory of movement of the support portion 263a. Further, such a trajectory of movement of the straight line L262, the straight line L261, or the support portion 263a can also be described as “detection lane” (or simply “lane”. When the description of “lane” is used, 261 can be described as having first and second detection lanes parallel to each other.
シャフト272は、支持部263aのニュートラル側からホーム側への移動に連動して、図中の矢印A1の示す方向に移動する。この移動により、ホーム側の磁気センサ100の検知対象磁石268の間の距離、あるいは、ニュートラル側の磁気センサ100の検知対象磁石268の間の距離が変化する。 The shaft 272 moves in the direction indicated by the arrow A1 in the drawing in conjunction with the movement of the support portion 263a from the neutral side to the home side. By this movement, the distance between the detection target magnets 268 of the home-side magnetic sensor 100 or the distance between the detection target magnets 268 of the neutral-side magnetic sensor 100 changes.
また、検知対象磁石268は、シャフト272に連動して回転する。詳細には、シャフト272がクランク形状を有しているので、支持部263aのAB間の移動又は、支持部263aのED間の移動によりシャフト272が図中の矢印A2の方向に沿って移動する。このシャフト272の移動に連動して、検知対象磁石268が回転する。 Further, the detection target magnet 268 rotates in conjunction with the shaft 272. Specifically, since the shaft 272 has a crank shape, the shaft 272 moves along the direction of the arrow A2 in the drawing by movement of the support portion 263a between AB or movement of the support portion 263a between EDs. . The detection target magnet 268 rotates in conjunction with the movement of the shaft 272.
なお、検知対象磁石268の回転を磁気センサ100で検出する機構は、検知対象磁石が2つに離れているが、基本的な構成は図2Bの回転検出装置150bと同じである。検知対象磁石が離れた構成とすることで、ニュートラル側の磁気センサ100とホーム側の磁気センサ100の各々が検知対象磁石268の中心に配置することができる。これにより、検出装置292は高い検出精度を有する。 The mechanism for detecting the rotation of the detection target magnet 268 by the magnetic sensor 100 has two detection target magnets, but the basic configuration is the same as the rotation detection device 150b of FIG. 2B. By adopting a configuration in which the detection target magnets are separated from each other, each of the neutral-side magnetic sensor 100 and the home-side magnetic sensor 100 can be disposed at the center of the detection target magnet 268. Thereby, the detection device 292 has high detection accuracy.
検出装置292が備える磁気センサ100の出力は表1に示したものと同じであるので、検出装置290と同様にして磁気センサ100の出力から支持部263a(シャフト264)の位置を特定できる。 Since the output of the magnetic sensor 100 provided in the detection device 292 is the same as that shown in Table 1, the position of the support portion 263a (shaft 264) can be specified from the output of the magnetic sensor 100 in the same manner as the detection device 290.
図34Fは、本実施の形態の別の(位置)検出装置296の斜視図である。図34Gは、検出装置296の一部の上面図である。なお、図34Fでは説明に不要な構成を適宜省略して記載している。 FIG. 34F is a perspective view of another (position) detection device 296 of the present embodiment. FIG. 34G is a top view of part of the detection device 296. In FIG. 34F, components unnecessary for description are omitted as appropriate.
検出装置296は、ケース261、ガイド262、リンク機構263、シャフト264(シャフト264は、シフトレバーとも記載され得る)と、磁気センサ100と、を備える。 The detection device 296 includes a case 261, a guide 262, a link mechanism 263, a shaft 264 (the shaft 264 can also be described as a shift lever), and the magnetic sensor 100.
ケース261は、所定の形状のスリット266を有している。 The case 261 has a slit 266 having a predetermined shape.
スリット266は直線L261(直線L261は第1直線と記載され得る)、直線L262(直線L262は第2直線と記載され得る)に沿う部分を有する。直線L261、と直線L262は互いに並行である。図33ではスリット266はH型である。スリット266の内壁にはガイド262が設けられている。「ガイド」は「窪み」と表記され得る。 The slit 266 has a portion along a straight line L261 (the straight line L261 can be described as a first straight line) and a straight line L262 (the straight line L262 can be described as a second straight line). The straight line L261 and the straight line L262 are parallel to each other. In FIG. 33, the slit 266 is H-shaped. A guide 262 is provided on the inner wall of the slit 266. “Guide” may be written as “dent”.
シャフト264は、リンク機構263に連結される。ユーザーがシャフト234を操作することでリンク機構263(より正確にはリンク機構263を構成する部材の一部)がガイド262に沿って移動する。 The shaft 264 is connected to the link mechanism 263. When the user operates the shaft 234, the link mechanism 263 (more precisely, a part of the members constituting the link mechanism 263) moves along the guide 262.
リンク機構263は、支持部263aと、支持部263aと連動するシャフト272と、シャフト272に支持される検知対象磁石268と、を備える。 The link mechanism 263 includes a support portion 263a, a shaft 272 that works in conjunction with the support portion 263a, and a detection target magnet 268 that is supported by the shaft 272.
支持部263aは、シャフト272に沿ってスリット266を移動可能に配置されている。別の表現では、支持部263aは、直線L262及び直線L261に沿って移動可能である。また、直線L262及び直線L261は、支持部263aの移動する軌跡と記載することもできる。また、このような、直線L262、直線L261、あるいは支持部263aの移動する軌跡のことを「検出レーン」(あるいは単に「レーン」と記載することもできる。「レーン」の記載を用いると、ケース261は、互いに平行な第1、第2検出レーンを有すると記載することができる。 The support portion 263 a is disposed so as to be movable along the slit 266 along the shaft 272. In other words, the support portion 263a is movable along the straight line L262 and the straight line L261. Further, the straight line L262 and the straight line L261 can also be described as a trajectory of movement of the support portion 263a. Further, such a trajectory of movement of the straight line L262, the straight line L261, or the support portion 263a can also be described as “detection lane” (or simply “lane”. When the description of “lane” is used, 261 can be described as having first and second detection lanes parallel to each other.
シャフト272は、支持部263aのニュートラル側からホーム側への移動に連動して、図中の矢印A1の示す方向に移動する。この移動により、ホーム側の磁気センサ100の検知対象磁石268の間の距離、あるいは、ニュートラル側の磁気センサ100の検知対象磁石268の間の距離が変化する。 The shaft 272 moves in the direction indicated by the arrow A1 in the drawing in conjunction with the movement of the support portion 263a from the neutral side to the home side. By this movement, the distance between the detection target magnets 268 of the home-side magnetic sensor 100 or the distance between the detection target magnets 268 of the neutral-side magnetic sensor 100 changes.
また、検知対象磁石268は、シャフト272に連動して回転する。詳細には、シャフト272がクランク形状を有しているので、支持部263aのAB間の移動又は、支持部263aのED間の移動によりシャフト272が図中の矢印A2の方向に沿って回転する。このシャフト272の移動に連動して、検知対象磁石268が回転する。 Further, the detection target magnet 268 rotates in conjunction with the shaft 272. Specifically, since the shaft 272 has a crank shape, the shaft 272 rotates along the direction of the arrow A2 in the drawing by movement of the support portion 263a between AB or movement of the support portion 263a between EDs. . The detection target magnet 268 rotates in conjunction with the movement of the shaft 272.
検出装置292が備える磁気センサ100の出力は表1に示したものと同じであるので、検出装置290と同様にして磁気センサ100の出力から支持部263a(シャフト264)の位置を特定できる。更に、検出装置296は、ホーム側の磁気センサ100とニュートラル側の磁気センサ100が基板274を介して反対に備えられているため、検知対象磁石268が1個のみで2つの磁気センサが検知できるため、検出装置として小型のものを提供することができる。加えて、磁気センサ出力との間には常に180度の差があるため、2つの出力の差異が180にあるか否かを監視することで、検出装置290に異常が無いかを監視することができる。これにより、検出装置290は高い信頼性を有する。 Since the output of the magnetic sensor 100 provided in the detection device 292 is the same as that shown in Table 1, the position of the support portion 263a (shaft 264) can be specified from the output of the magnetic sensor 100 in the same manner as the detection device 290. Furthermore, since the home side magnetic sensor 100 and the neutral side magnetic sensor 100 are provided oppositely via the substrate 274, the detection device 296 can detect two magnetic sensors with only one detection target magnet 268. Therefore, a small detection device can be provided. In addition, since there is always a difference of 180 degrees from the output of the magnetic sensor, it is monitored whether there is an abnormality in the detection device 290 by monitoring whether the difference between the two outputs is 180 or not. Can do. Thereby, the detection apparatus 290 has high reliability.
ところで、図10、図11などで磁気センサの正面図を説明したが、ダイパッド130と、検出回路10a、10bと、磁気抵抗素子121、122の接続構造を図35から図40で詳細に説明する。 By the way, although the front view of the magnetic sensor has been described with reference to FIGS. 10, 11, etc., the connection structure of the die pad 130, the detection circuits 10a, 10b, and the magnetoresistive elements 121, 122 will be described in detail with reference to FIGS. .
図中、厚みT1は、第1樹脂351の厚みである。厚みT2は、検出回路10a、10bの厚みである。厚みT3は、ダイパッド130と検出回路10a、10bとの間における第2樹脂352の厚みである。厚みT4は、磁気抵抗素子121、122の厚みである。厚みT5は、磁気抵抗素子と第3樹脂353との間における第2樹脂352の厚みである。厚みT6は、第3樹脂353と封止樹脂138の間における第3樹脂353の厚みである。 In the drawing, the thickness T <b> 1 is the thickness of the first resin 351. The thickness T2 is the thickness of the detection circuits 10a and 10b. The thickness T3 is the thickness of the second resin 352 between the die pad 130 and the detection circuits 10a and 10b. The thickness T4 is the thickness of the magnetoresistive elements 121 and 122. The thickness T5 is the thickness of the second resin 352 between the magnetoresistive element and the third resin 353. The thickness T6 is the thickness of the third resin 353 between the third resin 353 and the sealing resin 138.
図35は、本実施の形態の別の磁気センサ100gの正面図である。 FIG. 35 is a front view of another magnetic sensor 100g of the present embodiment.
磁気センサ100gは、ダイパッド130と、検出回路10a、10bと、磁気抵抗素子121、122と、リード132a、132bと、ワイヤ134、134bと、封止樹
脂138と、第1樹脂351と、第2樹脂352と、第3樹脂353と、を備える。
The magnetic sensor 100g includes a die pad 130, detection circuits 10a and 10b, magnetoresistive elements 121 and 122, leads 132a and 132b, wires 134 and 134b, a sealing resin 138, a first resin 351, and a second resin. A resin 352 and a third resin 353 are provided.
第1樹脂351は、ダイパッド130と、検出回路10a、10bとの間を接続する材料である。詳細には、第1樹脂351はエポキシ材料からなるダイボンド材である。ここで、第1樹脂351の弾性率は8GPaとしている。 The first resin 351 is a material that connects the die pad 130 and the detection circuits 10a and 10b. Specifically, the first resin 351 is a die bond material made of an epoxy material. Here, the elastic modulus of the first resin 351 is 8 GPa.
第2樹脂352は、検出回路10a、10bと磁気抵抗素子121、122との間を接続する材料である。詳細には、第2樹脂352はシリコン系の材料からなるダイボンド材である。ここで、第2樹脂352の弾性率は5MPaとしている。 The second resin 352 is a material that connects between the detection circuits 10 a and 10 b and the magnetoresistive elements 121 and 122. Specifically, the second resin 352 is a die bond material made of a silicon-based material. Here, the elastic modulus of the second resin 352 is 5 MPa.
第3樹脂353は、磁気抵抗素子121、122と封止樹脂138との間を接続する材料である。詳細には、第3樹脂353はチップコート材である。ここで、第3樹脂353の弾性率は20MPaとしている。 The third resin 353 is a material that connects the magnetoresistive elements 121 and 122 and the sealing resin 138. Specifically, the third resin 353 is a chip coat material. Here, the elastic modulus of the third resin 353 is 20 MPa.
第2樹脂352の弾性率が第1樹脂351の弾性率よりも小さい。第3樹脂353の弾性率が第2樹脂352の弾性率よりも大きい。 The elastic modulus of the second resin 352 is smaller than the elastic modulus of the first resin 351. The elastic modulus of the third resin 353 is larger than the elastic modulus of the second resin 352.
厚みT3が厚みT1より大きい。厚みT3が厚みT5より大きい。厚みT6は厚みT5より大きい。 The thickness T3 is larger than the thickness T1. Thickness T3 is larger than thickness T5. Thickness T6 is larger than thickness T5.
第2樹脂352は磁気抵抗素子121、122を覆う。第2樹脂352の端部E1は磁気抵抗素子122より外側で検出回路10bの上面に接する。 The second resin 352 covers the magnetoresistive elements 121 and 122. The end E1 of the second resin 352 contacts the upper surface of the detection circuit 10b outside the magnetoresistive element 122.
第3樹脂353は第2樹脂352を覆う。第3樹脂353の端部E2は検出回路10bの側面に接する。 The third resin 353 covers the second resin 352. The end E2 of the third resin 353 is in contact with the side surface of the detection circuit 10b.
図36は、本実施の形態の別の磁気センサ100hの正面図である。以下、図35の磁気センサ100gとの違いを中心に説明する。 FIG. 36 is a front view of another magnetic sensor 100h according to the present embodiment. Hereinafter, the difference from the magnetic sensor 100g of FIG. 35 will be mainly described.
磁気センサ100hは、ダイパッド130と、検出回路10a、10bと、磁気抵抗素子121、122と、リード132a、132bと、ワイヤ134、134bと、封止樹脂138と、第1樹脂351と、第2樹脂352と、第3樹脂353と、を備える。図35の磁気センサ100gとの違いを中心に説明する。 The magnetic sensor 100h includes a die pad 130, detection circuits 10a and 10b, magnetoresistive elements 121 and 122, leads 132a and 132b, wires 134 and 134b, a sealing resin 138, a first resin 351, and a second resin. A resin 352 and a third resin 353 are provided. The difference from the magnetic sensor 100g in FIG. 35 will be mainly described.
第2樹脂352は磁気抵抗素子121、122の下面と一部を覆う。第2樹脂352の端部E3、端部E4は磁気抵抗素子122の側面に接する。 The second resin 352 covers the lower surface and part of the magnetoresistive elements 121 and 122. The end E3 and the end E4 of the second resin 352 are in contact with the side surface of the magnetoresistive element 122.
図37は、本実施の形態の別の磁気センサ100iの正面図である。以下、図35の磁気センサ100gとの違いを中心に説明する。 FIG. 37 is a front view of another magnetic sensor 100i of the present embodiment. Hereinafter, the difference from the magnetic sensor 100g of FIG. 35 will be mainly described.
磁気センサ100iは、ダイパッド130と、検出回路10a、10bと、磁気抵抗素子121、122と、リード132a、132bと、ワイヤ134、134bと、封止樹脂138と、第1樹脂351と、第2樹脂352と、第3樹脂353と、を備える。 The magnetic sensor 100i includes a die pad 130, detection circuits 10a and 10b, magnetoresistive elements 121 and 122, leads 132a and 132b, wires 134 and 134b, a sealing resin 138, a first resin 351, and a second resin. A resin 352 and a third resin 353 are provided.
第2樹脂352は磁気抵抗素子121、122の下面を覆う。第2樹脂352の端部E3、端部E4は磁気抵抗素子122の側面に接する。 The second resin 352 covers the lower surfaces of the magnetoresistive elements 121 and 122. The end E3 and the end E4 of the second resin 352 are in contact with the side surface of the magnetoresistive element 122.
図38は、本実施の形態の別の磁気センサ100jの正面図である。磁気抵抗素子121、122の中と検出回路10a、10bの中心とが一致する点で図35の磁気センサ100gと異なっている。 FIG. 38 is a front view of another magnetic sensor 100j of the present embodiment. 35 is different from the magnetic sensor 100g of FIG. 35 in that the inside of the magnetoresistive elements 121 and 122 and the centers of the detection circuits 10a and 10b coincide.
図39は、本実施の形態の別の磁気センサ100kの正面図である。磁気抵抗素子121、122の中と検出回路10a、10bの中心とが一致する点で図35の磁気センサ100gと異なっている。 FIG. 39 is a front view of another magnetic sensor 100k according to the present embodiment. 35 is different from the magnetic sensor 100g of FIG. 35 in that the inside of the magnetoresistive elements 121 and 122 and the centers of the detection circuits 10a and 10b coincide.
図40は、本実施の形態の別の磁気センサ100lの正面図である。磁気抵抗素子121、122の中と検出回路10a、10bの中心とが一致する点で図35の磁気センサ100gと異なっている。 FIG. 40 is a front view of another magnetic sensor 100l according to the present embodiment. 35 is different from the magnetic sensor 100g of FIG. 35 in that the inside of the magnetoresistive elements 121 and 122 and the centers of the detection circuits 10a and 10b coincide.
図35から図40のような構成とすることにより磁気センサ組立時に磁気抵抗素子へ加わる応力を緩和する効果と磁気センサを半田実装等により搭載した際および搭載後の外部応力が加えられた際にも磁気抵抗素子へ伝わる応力を緩和することが可能となる。また、磁気抵抗素子へ外部から水分が侵入するのを抑止ことができ磁気センサの耐久性を高める効果もある。さらに、外部振動に対して磁気抵抗素子への防振効果も得られる。
なお、上記実施例では磁気抵抗素子の応力緩和構成としているが、検出回路と磁気抵抗素子を入れ替えて検出回路の応力緩和構成としても良い。
また、本実施例では樹脂材料毎の弾性率にて応力緩和構成を示したが樹脂材料毎の熱伝導率を適正に構成し磁気センサの内部発熱を外部へ伝達させる構成とすることも可能である。
The structure as shown in FIGS. 35 to 40 reduces the stress applied to the magnetoresistive element when the magnetic sensor is assembled, and when the magnetic sensor is mounted by solder mounting or when external stress after mounting is applied. It is possible to relieve the stress transmitted to the magnetoresistive element. Further, it is possible to prevent moisture from entering the magnetoresistive element from the outside, and there is an effect of improving the durability of the magnetic sensor. Furthermore, a vibration-proofing effect on the magnetoresistive element against external vibration can be obtained.
In the above embodiment, the stress relieving structure of the magnetoresistive element is used. However, the detecting circuit and the magnetoresistive element may be replaced to have a stress relieving structure of the detecting circuit.
Further, in this embodiment, the stress relaxation configuration is shown by the elastic modulus for each resin material, but it is also possible to appropriately configure the thermal conductivity for each resin material and transmit the internal heat generation of the magnetic sensor to the outside. is there.
本発明の位置検出装置は、高精度、あるいは高信頼性を有するので、例えば、車の舵角検出等に用いる磁気センサとして有用である。 Since the position detection device of the present invention has high accuracy or high reliability, it is useful, for example, as a magnetic sensor used for detecting the steering angle of a vehicle.
10、10a、10b 検出回路
12 磁気抵抗素子
12a 正弦第1磁気抵抗素子
12b 正弦第2磁気抵抗素子
12c 正弦第3磁気抵抗素子
12d 正弦第4磁気抵抗素子
12e 余弦第1磁気抵抗素子
12f 余弦第2磁気抵抗素子
12g 余弦第3磁気抵抗素子
12h 余弦第4磁気抵抗素子
12i 第1磁気抵抗素子群
12j 第2磁気抵抗素子群
14a 第1増幅器
14b 第2増幅器
14c 第3増幅器
14d 第4増幅器
15 オフセット調整回路
16a 第1差動増幅器
16b 第2差動増幅器
17 ゲイン調整回路
18a 第1AD変換器
18b 第2AD変換器
40a 第1ホール素子
40b 第2ホール素子
42a 第1増幅器
42b 第2増幅器
44a 第1コンパレーター
44b 第2コンパレーター
60a 第3レギュレータ
60b 第1レギュレータ
60c 第2レギュレータ
70 演算回路
70a 角度検出回路
70b 回転数検出回路
70c オフセット温度特性補正回路
70d ゲイン温度特性補正回路
70e 自動補正回路
80a 第1オシレータ
80b 第2オシレータ
80c メモリ
80d 温度センサ
80e インタラプトジェネレータ
90 診断回路A
91 診断回路B
100、100a、100b、100d、100e、100g、100h、100i、100j、100k、100l 磁気センサ
100a1 配線
100a2 配線
100a3 配線
100a4 配線
100b1 配線
100b2 配線
100b3 配線
100b4 配線
121、122 磁気抵抗素子
121a、122a 第1磁気抵抗素子群
121b、122b 第2磁気抵抗素子群
126a 第1電極群
126b 第2電極群
127a 第3電極群
127b 第4電極群
130、130a、130b ダイパッド
132、132a、132b リード
134、134b ワイヤ
136 部分
138 封止樹脂
142 検知対象磁石
142a 第1面
142b 第2面
144 回転軸
146 軸受け
150、150b 回転検出装置
152 ステアリングホイール
154 操舵トルク
156 トルクセンサ
158 モータ
160 ECU
201a 第1基板
201b 第2基板
201b1 第1部分
201b2 第2部分
201c 第3基板
201c1 第1部分
201c2 第2部分
201d 第4基板
201d1 第1部分
201d2 第2部分
203 電極
230、260、290、292、296 検出装置
231 ケース
232 ガイド
233 検知対象磁石
234 シャフト
236 スリット
251 連結部
261 ケース
262 ガイド
263 リンク機構
263a 支持部
263b 第1可動体
263c ベルト
263d 第2可動体
264 シャフト
266 スリット
268 検知対象磁石
270 歯車
272 シャフト
274 基板
281 支持部
291 タイバー
321 第1面
323 第2面
325 第3面
327 第4面
351 第1樹脂
352 第2樹脂
353 第3樹脂
10, 10a, 10b Detection circuit 12 Magnetoresistive element 12a Sine first magnetoresistive element 12b Sine second magnetoresistive element 12c Sine third magnetoresistive element 12d Sine fourth magnetoresistive element 12e Cosine first magnetoresistive element 12f Cosine second Magnetoresistive element 12g cosine third magnetoresistive element 12h cosine fourth magnetoresistive element 12i first magnetoresistive element group 12j second magnetoresistive element group 14a first amplifier 14b second amplifier 14c third amplifier 14d fourth amplifier 15 offset adjustment Circuit 16a First differential amplifier 16b Second differential amplifier 17 Gain adjustment circuit 18a First AD converter 18b Second AD converter 40a First Hall element 40b Second Hall element 42a First amplifier 42b Second amplifier 44a First comparator 44b Second comparator 60a Third regulator 6 0b first regulator 60c second regulator 70 arithmetic circuit 70a angle detection circuit 70b rotation speed detection circuit 70c offset temperature characteristic correction circuit 70d gain temperature characteristic correction circuit 70e automatic correction circuit 80a first oscillator 80b second oscillator 80c memory 80d temperature sensor 80e Interrupt generator 90 Diagnostic circuit A
91 Diagnostic circuit B
100, 100a, 100b, 100d, 100e, 100g, 100h, 100i, 100j, 100k, 100l Magnetic sensor 100a1 wiring 100a2 wiring 100a3 wiring 100a4 wiring 100b1 wiring 100b2 wiring 100b3 wiring 100b4 wiring 121, 122 Magnetoresistive element 121a, 122a Magnetoresistive element group 121b, 122b Second magnetoresistive element group 126a First electrode group 126b Second electrode group 127a Third electrode group 127b Fourth electrode group 130, 130a, 130b Die pads 132, 132a, 132b Lead 134, 134b Wire 136 Portion 138 Sealing resin 142 Magnet to be detected 142a First surface 142b Second surface 144 Rotating shaft 146 Bearing 150, 150b Rotation detecting device 152 Steering wheel Eel 154 Steering torque 156 Torque sensor 158 Motor 160 ECU
201a First substrate 201b Second substrate 201b1 First portion 201b2 Second portion 201c Third substrate 201c1 First portion 201c2 Second portion 201d Fourth substrate 201d1 First portion 201d2 Second portion 203 Electrodes 230, 260, 290, 292, 296 Detection device 231 Case 232 Guide 233 Magnet to be detected 234 Shaft 236 Slit 251 Connection portion 261 Case 262 Guide 263 Link mechanism 263a Support portion 263b First movable body 263c Belt 263d Second movable body 264 Shaft 266 Slit 268 Detection target magnet 270 Gear 272 Shaft 274 Substrate 281 Support part 291 Tie bar 321 First surface 323 Second surface 325 Third surface 327 Fourth surface 351 First resin 352 Second resin 353 Third resin
Claims (7)
前記ダイパッドに設けられる第1回路基板と、
前記第1回路基板に設けられ、前記第1回路基板と電気的に接続される第1磁気抵抗素子と、
前記ダイパッドと前記第1回路基板の間の第1樹脂と、
前記第1回路基板と前記第1磁気抵抗素子との間の第2樹脂と、
第2樹脂を覆う第3樹脂と、
前記ダイパッド、第1回路基板、前記第1磁気抵抗素子、及び前記第3樹脂を封止する封止樹脂と、を備え、
断面において、前記第1磁気抵抗素子の側面の少なくとも一部が前記第2樹脂に覆われる磁気センサ。 Die pad,
A first circuit board provided on the die pad;
A first magnetoresistive element provided on the first circuit board and electrically connected to the first circuit board;
A first resin between the die pad and the first circuit board;
A second resin between the first circuit board and the first magnetoresistive element;
A third resin covering the second resin;
A sealing resin that seals the die pad, the first circuit board, the first magnetoresistive element, and the third resin;
A magnetic sensor wherein at least a part of a side surface of the first magnetoresistive element is covered with the second resin in a cross section.
前記第3樹脂の前記第2樹脂の上面に配される部分の厚みは、前記第2樹脂の前記磁気抵抗素子の底面に配される部分の厚みより大きい請求項1の磁気センサ。 The thickness of the portion of the second resin disposed on the bottom surface of the magnetoresistive element is greater than the thickness of the portion of the first resin disposed on the bottom surface of the first circuit board,
2. The magnetic sensor according to claim 1, wherein a thickness of a portion of the third resin disposed on an upper surface of the second resin is greater than a thickness of a portion of the second resin disposed on a bottom surface of the magnetoresistive element.
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- 2017-03-08 JP JP2017043906A patent/JP2018146483A/en active Pending
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