JP2685489B2 - Device that magnetically detects position and speed - Google Patents

Device that magnetically detects position and speed

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は位置や速度を検出する装置に係り、特に磁気
抵抗効果素子を用いた検出装置の温度補償、あるいはこ
れに用いられるのに好適な磁気センサに関するものであ
る。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a device for detecting a position and a velocity, and in particular, it is suitable for temperature compensation of a detection device using a magnetoresistive effect element or for use in this. The present invention relates to a magnetic sensor.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の装置は磁気抵抗効果素子を用いた位置検出装置
では、出力振幅の温度変化に対する考慮はなされてない
のが一般的であった。これは磁気抵抗効果素子の出力を
波形整形して方形波として使用しているため、温度補償
なしでも方形波出力に与える影響が少ないからである。
しかし、位置検出の分解能を向上する目的で正弦波出力
の装置が要求されている。出力が正弦波であればアナロ
グ値を使用することで分解能を従来の方形波より高くで
きる。この技術に関して我々が特開昭62−204118号公報
で既に提案している。
In a conventional device, a position detecting device using a magnetoresistive effect element generally does not consider a change in output amplitude with temperature. This is because the output of the magnetoresistive effect element is used as a square wave after being waveform-shaped, and therefore the influence on the square wave output is small even without temperature compensation.
However, a sine wave output device is required for the purpose of improving the position detection resolution. If the output is a sine wave, the resolution can be made higher than the conventional square wave by using an analog value. We have already proposed this technique in JP-A-62-204118.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、正弦波出力の振幅が温度の影響で変化
すれば誤差となってしまい温度補償が必要となる。ま
た、方形波に波形整形する場合でも温度補償があればよ
り高精度で高分解能化ができる。しかし上記従来技術で
は磁気抵抗効果素子の出力振幅を温度補償することに配
慮されておらず、温度によって出力電圧の振幅が変化す
るので高分解能を得ることが難かしかった。
However, if the amplitude of the sine wave output changes due to the influence of temperature, an error will occur and temperature compensation will be required. Further, even when the waveform is shaped into a square wave, if temperature compensation is performed, it is possible to achieve higher precision and higher resolution. However, in the above-mentioned conventional technique, consideration is not given to temperature compensation of the output amplitude of the magnetoresistive effect element, and the amplitude of the output voltage changes depending on the temperature, so that it is difficult to obtain high resolution.

本発明の第1の目的は磁気抵抗効果素子の出力が温度
によって変化することを補償して温度による影響をとり
除いて、高精度で高分解能である位置や速度を検出する
装置を得ることであり、第2の目的は、この装置に好適
な磁気センサを提供することである。
A first object of the present invention is to obtain a device for detecting a position and velocity with high accuracy and high resolution by compensating that the output of a magnetoresistive effect element changes with temperature and removing the influence of temperature. And, a second object is to provide a magnetic sensor suitable for this device.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明は、近接して相対的に移動する第1の部材およ
び第2の部材と、この第1の部材に担持された磁気記録
媒体と、この磁気記録媒体に記録した磁気信号と、第2
の部材に担持された磁気センサの基体と、この基体に担
持され、前記磁気記録の磁気信号に感応して電気抵抗が
変化する複数の磁気抵抗効果素子と、これらの磁気抵抗
効果素子からの電気信号により第1および第2の部材間
の相対位置や速度を検出する装置において、前記複数の
磁気抵抗効果素子を3端子あるいはブリッジ回路にして
温度によるオフセットが補正されるように構成し、前記
基体は前記複数の磁気抵抗効果素子以外に磁気センサが
配置される周りの温度に比例して内部抵抗が変化する第
2の素子を担持するとともにこの第2の素子と前記複数
の磁気抵抗効果素子と同一の素材で形成し、更に第2の
素子と前記複数の磁気抵抗効果素子は同一のチップ上に
形成され、このチップを介して第2の素子と前記複数の
磁気抵抗効果素子は前記基体に担持し、第2の素子の長
手方向が前記磁気信号の磁界方向と合うように第2の素
子を配置するとともに第2の素子の長手方向と前記複数
の磁気抵抗効果素子の長手方向が直交するように配置
し、この第2の素子の出力で、前記磁気抵抗効果素子回
路の入力電圧あるいは出力振幅を補正することを特徴と
するものである。
The present invention relates to a first member and a second member that move close to each other, a magnetic recording medium carried by the first member, a magnetic signal recorded on the magnetic recording medium, and a second member.
Of the magnetic sensor carried by the member, a plurality of magnetoresistive effect elements which are carried by the base body and change in electric resistance in response to a magnetic signal of the magnetic recording, and electric power from these magnetoresistive effect elements. In a device for detecting a relative position or speed between a first member and a second member by a signal, the plurality of magnetoresistive effect elements are configured as three terminals or a bridge circuit so that an offset due to temperature is corrected, In addition to the plurality of magnetoresistive effect elements, the second element and the plurality of magnetoresistive effect elements carry a second element whose internal resistance changes in proportion to the temperature around which the magnetic sensor is arranged. The second element and the plurality of magnetoresistive effect elements are formed of the same material, and the second element and the plurality of magnetoresistive effect elements are formed on the same chip. The second element is supported on the base, the second element is arranged such that the longitudinal direction of the second element matches the magnetic field direction of the magnetic signal, and the longitudinal direction of the second element and the longitudinal directions of the plurality of magnetoresistive effect elements. Are arranged so as to be orthogonal to each other, and the input voltage or output amplitude of the magnetoresistive effect element circuit is corrected by the output of the second element.

〔作用〕[Action]

位置検出装置を構成する磁気センサ内の磁気抵抗効果
素子の出力が温度によって変化するので、この温度を測
定し、温度に対して出力が一定になるように磁気センサ
の入力電圧を制御するか又は磁気抵抗効果素子の出力を
増幅する回路のゲインを温度に対応して可変にしてやれ
ば位置検出装置の出力を温度に対して一定に保つことが
できる。
Since the output of the magnetoresistive element in the magnetic sensor that constitutes the position detecting device changes with temperature, this temperature is measured and the input voltage of the magnetic sensor is controlled so that the output becomes constant with respect to temperature. If the gain of the circuit for amplifying the output of the magnetoresistive effect element is made variable according to the temperature, the output of the position detecting device can be kept constant with respect to the temperature.

すなわち、本発明の磁気センサが配される雰囲気の温
度に応じてその内部抵抗が変化する第2の素子は、温度
変化によって磁気抵抗効果素子の出力が減少傾向にある
ときは磁気抵抗効果素子に印加する入力電圧を増大し、
又、磁気抵抗効果素子の出力が増加傾向にあるときは磁
気抵抗効果素子に印加する入力電圧を減少するように作
用する。
That is, the second element, the internal resistance of which changes according to the temperature of the atmosphere in which the magnetic sensor of the present invention is arranged, becomes the magnetoresistive effect element when the output of the magnetoresistive effect element tends to decrease due to the temperature change. Increase the applied input voltage,
Further, when the output of the magnetoresistive effect element tends to increase, it acts so as to reduce the input voltage applied to the magnetoresistive effect element.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例構成を第1図ないし第6図に
基づいて説明する。第1図は磁気抵抗効果素子を用いた
回転位置検出装置の構成を示す。1はモータ軸等の回転
軸である。この回転軸1にはその表面に磁気媒体21を有
する磁気ドラム2が固定されている。磁気媒体21には磁
気信号N−Sを着磁書き込みにより連続記録している。
3はこの磁気ドラムに近接対向させて配した磁気センサ
3である。この磁気センサ3は基体31を有し、この基体
31には複数の磁気抵抗効果素子を有する。したがって、
磁気ドラム2が回転すると磁気抵抗効果素子に加わる磁
界が磁気信号N−Sに対応して変化するので、磁気抵抗
効果素子の抵抗変化として磁気ドラム2の回転位置を検
出できる。第2図は磁気ドラム2と磁気センサ3との関
係を展開して示したものである。磁気ドラム2の磁気媒
体21には図示のように記録ピッチλの磁気信号N−S,S
−Nが連続して記録しており、これに対応して磁気セン
サ3には磁気抵抗効果素子MR1〜MR4とMR5で構成され
る。磁気抵抗効果素子MR1〜MR4はλ/2間隔で配置し、MR
5はこれらに対して直交する方向に配置する。第3図は
磁気抵抗効果素子MR1〜MR4の接続図で各磁気抵抗効果素
子MR1〜MR4でブリッジを構成している。また、各磁気抵
抗効果素子MR1〜MR5はパーマロイやNiCO等の薄膜で作ら
れており、長手方向に対して直角方向の磁気Hにより、
第4図のように内部電気抵抗が変化する。しかし、長手
方向の磁界に対しては電気抵抗の変化はほとんど生じな
い。したがって、第1図の磁気ドラム2が回転すると磁
気センサ3の各磁気抵抗効果素子MR1〜MR4には磁気信号
により、第4図のような磁気信号磁界Hmが加えられる。
この磁界Hmは磁気ドラム2が回転中は連続して発生して
いるので磁気抵抗効果素子MR1等の抵抗変化は図示のよ
うな波形の連続となる。また、磁気抵抗効果素子MR2はM
R1に対してλ/2位置がずれているので図示の破線のよう
な抵抗変化となる。同様に磁気抵抗効果素子MR3及びMR4
も図示のような波形となる。従って、第3図のブリッジ
回路の入力端子には直流電圧Vが加わっているので、出
力端子e0には第4図のe0のような出力が得られる。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 6. FIG. 1 shows the configuration of a rotational position detecting device using a magnetoresistive effect element. Reference numeral 1 is a rotating shaft such as a motor shaft. A magnetic drum 2 having a magnetic medium 21 on its surface is fixed to the rotary shaft 1. The magnetic signal N-S is continuously recorded on the magnetic medium 21 by magnetizing writing.
Reference numeral 3 is a magnetic sensor 3 arranged close to and facing the magnetic drum. The magnetic sensor 3 has a base 31.
31 has a plurality of magnetoresistive effect elements. Therefore,
When the magnetic drum 2 rotates, the magnetic field applied to the magnetoresistive effect element changes corresponding to the magnetic signal N-S, so that the rotational position of the magnetic drum 2 can be detected as the resistance change of the magnetoresistive effect element. FIG. 2 is an expanded view of the relationship between the magnetic drum 2 and the magnetic sensor 3. On the magnetic medium 21 of the magnetic drum 2, as shown in the drawing, the magnetic signals N-S, S of the recording pitch .lambda.
Keeps track -N is continuously constituted by the magnetoresistive element MR 1 ~MR 4 and MR 5 The magnetic sensor 3 in response thereto. The magnetoresistive effect elements MR 1 to MR 4 are arranged at λ / 2 intervals and
5 is arranged in a direction orthogonal to these. Figure 3 constitute a bridge at each magnetoresistive element MR 1 ~MR 4 in connection diagram of the magnetoresistive element MR 1 ~MR 4. Further, each of the magnetoresistive effect elements MR 1 to MR 5 is made of a thin film such as permalloy or NiCO, and due to the magnetic H in the direction perpendicular to the longitudinal direction,
The internal electric resistance changes as shown in FIG. However, the electric resistance hardly changes with respect to the magnetic field in the longitudinal direction. Therefore, when the magnetic drum 2 of FIG. 1 rotates, the magnetic signal magnetic field H m as shown in FIG. 4 is applied to each of the magnetoresistive effect elements MR 1 to MR 4 of the magnetic sensor 3 by a magnetic signal.
Since this magnetic field H m is continuously generated while the magnetic drum 2 is rotating, the resistance change of the magnetoresistive effect element MR 1 and the like has a continuous waveform as shown in the figure. In addition, the magnetoresistive effect element MR 2 is M
Since the λ / 2 position is displaced with respect to R 1 , the resistance changes as shown by the broken line in the figure. Similarly, the magnetoresistive effect elements MR 3 and MR 4
Also has a waveform as shown. Therefore, since the DC voltage V is applied to the input terminal of the bridge circuit of FIG. 3, an output like e 0 of FIG. 4 is obtained at the output terminal e 0 .

一方各磁気抵抗効果素子の抵抗値は温度に対して変化
し、温度が上昇すると抵抗値も上昇する特性を有する。
従って温度が上昇すると第3図の出力e0の振幅が低下し
てしまい、温度に対する出力e0の温度特性は第6図の破
線で示したe01のように温度と共に変化してしまう。
On the other hand, the resistance value of each magnetoresistive element changes with temperature, and the resistance value also increases as the temperature rises.
Therefore, when the temperature rises, the amplitude of the output e 0 in FIG. 3 decreases, and the temperature characteristic of the output e 0 with respect to the temperature changes with the temperature like e 01 shown by the broken line in FIG.

第5図はこの温度変化を補償するための回路である。
磁気抵抗効果素子MR5と固定抵抗R1〜R3で図示のような
抵抗ブリッジを構成し、この出力端子a,bより各々抵抗R
4,R5を介して増幅器OP1の入力端子に接続している、ま
た増幅器の負入力と出力間にはフィードバック抵抗R6
接続している。増幅器OP1の出力には磁気抵抗効果素子M
R1〜MR4のブリッジ回路の電源端子を接続しており、電
源端子の他端は負電圧−Vを加えてある。磁気抵抗効果
素子MR1〜MR4のブリッジの出力端子c,dより抵抗R7,R8
介して増幅器OP2の入力接続している。増幅器OP2の負入
力と出力間にはフィードバック抵抗R9を接続してある。
この回路構成において、温度一定の場合は磁気抵抗効果
素子MR5の抵抗は一定であり、増幅器OP1の出力すなわち
磁気抵抗効果素子MR1〜MR4のブリッジの入力電圧Vmは一
定である。しかし、温度が上昇すると磁気抵抗効果素子
MR5の抵抗値が上昇するので増幅器OP1の負入力の電圧が
低下し、その結果磁気抵抗効果素子MR1〜MR4のブリッジ
の入力電圧Vinは上昇する。温度に対してこの入力電圧V
inは第6図のVinのようになる。したがって、第5図の
磁気抵抗効果素子MR1〜MR4のブリッジの出力e0の増幅は
温度に対して丁度相殺されて温度による変化が補償され
る。その結果位置検出装置の出力である増加幅器OP2
出力E0の振幅は第6図の実線のように温度に対して振幅
変化がなく補償できる。なお、磁気抵抗効果素子MR5
磁気ドラム2の磁気信号に対して長手方向に配置してあ
るので磁気信号磁界Hmによって抵抗変化は生じない。ま
た、磁気抵抗効果素子MR1〜MR4と温度補償用の磁気抵抗
効果素子MR6は同一材料でかつ同一チップ上に構成され
ているので、温度的にはほぼ同じ変化をするので、温度
補償もほぼ完全にできる。
FIG. 5 shows a circuit for compensating for this temperature change.
A magnetoresistive element MR 5 and fixed resistors R 1 to R 3 form a resistor bridge as shown in the figure.
It is connected to the input terminal of the amplifier OP 1 via 4 and R 5 , and the feedback resistor R 6 is connected between the negative input and the output of the amplifier. The magnetoresistive element M is connected to the output of the amplifier OP 1.
Connects the power supply terminals of the bridge circuit of R 1 ~MR 4, the other end of the power terminals are added to the negative voltage -V. The input terminals of the amplifier OP 2 are connected from the output terminals c and d of the bridge of the magnetoresistive effect elements MR 1 to MR 4 through the resistors R 7 and R 8 . A feedback resistor R 9 is connected between the negative input and the output of the amplifier OP 2 .
In this circuit configuration, when the temperature is constant, the resistance of the magnetoresistive effect element MR 5 is constant, and the output of the amplifier OP 1 , that is, the input voltage V m of the bridge of the magnetoresistive effect elements MR 1 to MR 4 is constant. However, when the temperature rises, the magnetoresistive effect element
Voltage at the negative input of the amplifier OP 1 is lowered since the resistance of the MR 5 is raised, so that the input voltage V in the bridge of the magnetoresistive element MR 1 ~MR 4 rises. This input voltage V over temperature
in becomes like Vin in Fig. 6. Therefore, the amplification of the output e 0 of the bridge of the magnetoresistive effect elements MR 1 to MR 4 shown in FIG. 5 is just offset with respect to the temperature, and the change due to the temperature is compensated. As a result, the amplitude of the output E 0 of the increasing device OP 2 which is the output of the position detecting device can be compensated without changing the amplitude as shown by the solid line in FIG. Since the magnetoresistive effect element MR 5 is arranged in the longitudinal direction with respect to the magnetic signal of the magnetic drum 2, no resistance change occurs due to the magnetic signal magnetic field H m . Further, since the magnetoresistive effect elements MR 1 to MR 4 and the magnetoresistive effect element MR 6 for temperature compensation are made of the same material and are formed on the same chip, they have almost the same change in temperature. Can be done almost completely.

さらに、磁気抵抗効果素子MR5とMR1〜MR4と異なった
材料を使用した場合は、両者の温度係数が異なるが、増
幅器OP1の抵抗R5とR6で決る増幅率を調整して温度補償
を完全に行うことが可能である。
Furthermore, when different materials are used for the magnetoresistive element MR 5 and MR 1 to MR 4 , the temperature coefficients of the two differ, but the amplification factor determined by the resistors R 5 and R 6 of the amplifier OP 1 is adjusted. Complete temperature compensation is possible.

また、この例では温度補償用の抵抗MR5は磁気抵抗効
果素子で構成しているが、他の材料でも温度に対して抵
抗が変化するものであれば同じ効果が得られる。さらに
第2図の例では磁気抵抗効果素子MR5を磁気ドラム2か
らの磁界が長手方向に受けるように配置してあるが、磁
気ドラム2からの磁界が及ばないような位置に配置すれ
ば、その配置の方向は任意にできる。
Further, in this example, the temperature compensating resistor MR 5 is composed of a magnetoresistive effect element, but the same effect can be obtained as long as the resistance changes with temperature with other materials. Further, in the example of FIG. 2, the magnetoresistive effect element MR 5 is arranged so that the magnetic field from the magnetic drum 2 is received in the longitudinal direction, but if it is arranged at a position where the magnetic field from the magnetic drum 2 does not reach, The direction of the arrangement can be arbitrary.

第7図は他の実施例で温度補償用の磁気抵抗効果素子
MR5を他の磁気抵抗効果素子MR1〜MR4の横に配列した例
である。第7図でL1〜L5は各磁気抵抗効果素子MR1〜MR5
のリード線部であり、MR1〜MR5より十分広い幅をもち磁
気ドラム2からの信号磁界Hmに対して抵抗変化が生じな
いようにしてある。又、磁気抵抗効果素子MR5は磁気ド
ラム2の信号磁界に対して長手方向になるような配置と
なっているので、信号磁界によって抵抗変化を生じな
い。すなわち、磁気抵抗効果素子MR5は温度変化に対し
てのみ抵抗変化を生ずるので、第5図と組合せて温度補
償をすることができる。
FIG. 7 shows another embodiment of a magnetoresistive element for temperature compensation.
This is an example in which MR 5 is arranged next to other magnetoresistive effect elements MR 1 to MR 4 . In FIG. 7, L 1 to L 5 are the magnetoresistive effect elements MR 1 to MR 5 respectively.
And has a width sufficiently wider than MR 1 to MR 5 so that resistance change does not occur with respect to the signal magnetic field H m from the magnetic drum 2. Further, since the magnetoresistive effect element MR 5 is arranged in the longitudinal direction with respect to the signal magnetic field of the magnetic drum 2, the resistance change is not caused by the signal magnetic field. That is, since the magnetoresistive effect element MR 5 causes a resistance change only with respect to a temperature change, it is possible to perform temperature compensation in combination with FIG.

第8図は他の実施例を示す温度補償回路である。直流
電圧Vに対して抵抗R1〜R3及び磁気抵抗効果素子MR5
構成した抵抗ブリッジ及び、磁気抵抗効果素子MR1〜MR4
で構成したブリッジが接続してある。各ブリッジの出力
は抵抗R7,R8及びR4,R5を介して増幅器OP1及びOP2の入力
端子に加えられる。さらに各増幅器OP1及びOP2の負入力
端子と出力端子間にはフィードバック抵抗R9及びR6を接
続し、各増幅器OP1及びOP2の出力は乗算器MPの入力に加
えられ、乗算器MPの出力E0が位置検出装置の出力であ
る。増幅器OP1の出力Vcは第5図のOP1の出力Vinと全く
同じ構成であり、温度に対して第9図の一点破線Vcのよ
うに温度に比例して変る。また磁気抵抗効果素子MR1〜M
R4のブリッジ出力は第5図で説明したように温度によ
り、出力振幅が低下するのでこれを増幅した増幅器OP2
の出力e02は第9図の破線のように温度に反比例して変
化をする。したがって第9図の電圧Vcとe0の積は温度に
対して出力振幅が変化しないE0となる。
FIG. 8 is a temperature compensation circuit showing another embodiment. Resistor bridge composed of resistors R 1 to R 3 and magnetoresistive effect element MR 5 for DC voltage V, and magnetoresistive effect elements MR 1 to MR 4
The bridge configured in is connected. The output of each bridge is applied to the input terminals of amplifiers OP 1 and OP 2 via resistors R 7 , R 8 and R 4 , R 5 . Further connecting a feedback resistor R 9 and R 6 are between the negative input terminal and the output terminal of each amplifier OP 1 and OP 2, the output of each amplifier OP 1 and OP 2 are applied to the input of the multiplier MP, a multiplier The output E 0 of MP is the output of the position detection device. The output V c of the amplifier OP 1 has exactly the same configuration as the output V in of OP 1 in FIG. 5, and changes in proportion to temperature as indicated by the one-dot broken line V c in FIG. In addition, the magnetoresistive element MR 1 to M
Bridge output of R 4 is the temperature as described in FIG. 5, the amplifier OP 2 is output amplitude amplifying this because drops
Output e 02 changes in inverse proportion to temperature as indicated by the broken line in FIG. Therefore, the product of the voltages V c and e 0 in FIG. 9 is E 0 where the output amplitude does not change with temperature.

第10図は温度補償回路の他の実施例である。直流電圧
Vに対して抵抗R1〜R3と磁気抵抗効果素子MR5及びMR1
MR5は第9図と同じ構成であり、増幅器OP1の抵抗も第9
図と同じである。磁気抵抗効果素子MR1〜MR4のブリッジ
出力は抵抗R4,R5を介して可変ゲインの増幅器VOPの入力
に接続してある。可変ゲインの増幅器VOPは増幅器OP1
出力電圧によって内部ゲインが決定される増幅器であ
る。したがって、磁気抵抗効果素子MR1〜MR4の出力振幅
が温度によって第9図の破線のように変化する。しかし
その出力を増幅する増幅器VOPは第9図の一点破線の出
力でゲインが変化するのでその出力E0は第9図の実線の
ように温度に対して一定値となる。
FIG. 10 shows another embodiment of the temperature compensation circuit. Resistors R 1 to R 3 and magnetoresistive elements MR 5 and MR 1 to DC voltage V
MR 5 has the same structure as in FIG. 9, and the resistance of amplifier OP 1 is also shown in FIG.
It is the same as the figure. The bridge outputs of the magnetoresistive elements MR 1 to MR 4 are connected to the inputs of the variable gain amplifier VOP via resistors R 4 and R 5 . The variable gain amplifier VOP is an amplifier whose internal gain is determined by the output voltage of the amplifier OP 1 . Therefore, the output amplitude of the magnetoresistive element MR 1 ~MR 4 changes as shown in dashed line in Fig. 9 by temperature. However, since the gain of the amplifier VOP that amplifies the output changes with the output indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 9, its output E 0 has a constant value with respect to temperature as shown by the solid line in FIG.

以上回転体を位置検出装置の例で説明したが、本発明
は直線運動をするものに適用しても同じ作用,効果が得
られるものである。
Although the rotating body has been described as an example of the position detecting device, the same operation and effect can be obtained even if the present invention is applied to a linear moving body.

第11図は温度補償の他の実施例を示す。この実施例は
温度検出用素子を特別用いることなく、位置検出用の磁
気抵抗効果素子MR1〜MR4で温度検出を共用した例であ
る。電源Vに抵抗R1,R2を直列接続し、その中点から増
幅器OP1の正入力に接続する。また増幅器OP1の出力に接
続した磁気抵抗効果素子MR1〜MR4のブリッジに直列に抵
抗R3を接続し、その中点a0より抵抗R4を介して増幅器OP
1の負入力に接続する。さらに磁気抵抗効果素子MR1〜MR
4のブリッジの出力端から各抵抗R9,R10を介して増幅器O
P2の入力に接続する。また増幅器OP1の出力には抵抗R6,
R7を直列に接続し、その中点から抵抗R8を介して増幅器
OP2の入力端に接続する。各増幅器OP1,OP2の出力と負入
力間にはフィードバック抵抗R5,R11が接続してある。抵
抗R1とR2の中点b0の電位により増幅器OP1にはバイアス
が加えられるのでOP1の出力にある電圧Vinが発生する。
また、各磁気抵抗効果素子MR1とMR2及びMR4とMR3は第4
図に示したように磁気信号による磁界Hmに対して、抵抗
変化の位相が逆位相となるため、MR1とMR2及びMR4とMR3
の直列端子から見た抵抗変化は相殺されなくなり、一定
値となるので位置検出動作では点a0の電位は一定であ
る。しかし温度が上昇すれば磁気抵抗効果素子MR1〜MR4
の抵抗は上昇する。固定抵抗R3は温度に対してほとんど
抵抗変化がないので点a0の電位は温度上昇に対して低下
する。したがって増加幅器OP1の負入力電位が低下する
のでOP1の出力が増加するように動作するので点a0の電
位は一定に保たれる。これは温度によって磁気抵抗効果
電子MR1〜MR4の値が増加して、その結果位置検出出力の
振幅が低下するのを補償するように動作することであ
る。これは第6図のように温度によって磁気抵抗効果素
子MR1〜MR4に加える電圧Vinを制御して位置検出出力E0
の振幅を温度変化に対して一定になるようにする。ま
た、抵抗R6とR7は回路のオフセットが温度により変化し
ないようにバイアスするものである。すなわち、磁気抵
抗効果素子MR1〜MR4のブリッジ出力にオフセットが生じ
ている場合は温度変化によって電圧Vinが変化するので
このオフセット電圧も変化してしまう。そこで抵抗R6,R
7でこのオフセットを打消すようにすれば増幅器OP2の出
力のオフセット変化を取除くことができる。以上この実
施例では位置検出用磁気抵抗効果素子以外の温度検出素
子を用いずに温度補償を可能にしたものである。
FIG. 11 shows another embodiment of temperature compensation. This embodiment is an example in which the temperature detection is shared by the magnetoresistive effect elements MR 1 to MR 4 for position detection, without using a temperature detection element specially. Resistors R 1 and R 2 are connected in series to the power source V, and the midpoint between them is connected to the positive input of the amplifier OP 1 . Further, a resistor R 3 is connected in series to the bridge of the magnetoresistive effect elements MR 1 to MR 4 connected to the output of the amplifier OP 1, and the amplifier OP is connected via the resistor R 4 from its midpoint a 0.
Connect to negative input of 1 . Furthermore, magnetoresistive effect elements MR 1 to MR
From the output of the bridge of 4 to the amplifier O via the resistors R 9 and R 10.
Connect to P 2 input. The output of the amplifier OP 1 has a resistance R 6 ,
R 7 is connected in series and the amplifier is connected from its midpoint through resistor R 8.
Connect to the input terminal of OP 2 . Feedback resistors R 5 and R 11 are connected between the outputs of the amplifiers OP 1 and OP 2 and the negative inputs. The potential at the midpoint b 0 of the resistors R 1 and R 2 biases the amplifier OP 1 so that the voltage V in at the output of OP 1 is generated.
In addition, each magnetoresistive effect element MR 1 and MR 2 and MR 4 and MR 3 are
As shown in the figure, the resistance change phase is opposite to the magnetic field H m due to the magnetic signal, so MR 1 and MR 2 and MR 4 and MR 3
Since the resistance change seen from the serial terminal of is not canceled and becomes a constant value, the potential at the point a 0 is constant in the position detection operation. However, if the temperature rises, the magnetoresistive effect elements MR 1 to MR 4
Resistance increases. Since the fixed resistance R 3 hardly changes in resistance with temperature, the potential at the point a 0 decreases with increasing temperature. Therefore, since the negative input potential of the increasing unit OP 1 decreases, the output of OP 1 operates so as to increase, so that the potential of the point a 0 is kept constant. This is to compensate for the increase in the values of the magnetoresistive electrons MR 1 to MR 4 due to the temperature and the resulting decrease in the amplitude of the position detection output. This position detection output E 0 by controlling the voltage V in applied to the magnetoresistive element MR 1 ~MR 4 by temperature as in the sixth Figure
The amplitude of is constant with respect to temperature changes. The resistors R 6 and R 7 are biased so that the offset of the circuit does not change with temperature. That is, when an offset occurs in the bridge outputs of the magnetoresistive elements MR 1 to MR 4 , the voltage V in changes due to the temperature change, and therefore the offset voltage also changes. So the resistance R 6 , R
By canceling this offset with 7 , it is possible to remove the offset change in the output of the amplifier OP 2 . As described above, in this embodiment, temperature compensation is possible without using a temperature detecting element other than the position detecting magnetoresistive effect element.

第11図の例では磁気抵抗効果素子を4個使用してブリ
ッジを構成した例であるが、磁気抵抗効果素子を2個又
は1個使用した位置検出装置にも全く同様に使用でき
る。また第11図の抵抗R3は温度係数の少ないものが最良
であるが、磁気抵抗効果素子の温度係数と異なるもので
あれば同じ効果が得られる。さらにこの抵抗R3は磁気抵
抗効果素子に比べて小さな値であれば磁気抵抗効果素子
に加えられる電圧を大きくでき有利である。したがって
抵抗R3の値によって増幅器OP1の増幅率を抵抗R4,R5によ
って調整するようにすれば良好な温度補償が可能であ
る。
Although the example of FIG. 11 is an example in which four magnetoresistive effect elements are used to form a bridge, the same can be applied to a position detecting device using two or one magnetoresistive effect element. Further, the resistance R 3 of FIG. 11 is best one having a small temperature coefficient, but the same effect can be obtained if it is different from the temperature coefficient of the magnetoresistive effect element. Further, if the resistance R 3 has a smaller value than that of the magnetoresistive effect element, the voltage applied to the magnetoresistive effect element can be increased, which is advantageous. Therefore, if the amplification factor of the amplifier OP 1 is adjusted by the resistors R 4 and R 5 according to the value of the resistor R 3 , good temperature compensation is possible.

第12図に磁気抵抗効果素子MR5の配置に関し、他の構
成について述べる。
FIG. 12 shows another configuration regarding the arrangement of the magnetoresistive effect element MR 5 .

第12図においては、雰囲気温度を検出するための素子
MR5を絶縁性基体31に担持し、その上をガラス等の絶縁
被膜Gで被膜する。そして、この絶縁被膜Gに磁気抵抗
効果素子MR1〜MR4を担持させる。このとき、磁気抵抗効
果素子MR3の真下に素子MR5が位置するようにする。
In FIG. 12, an element for detecting the ambient temperature is shown.
MR 5 is carried on the insulating base 31, and the insulating base G is coated with an insulating coating G such as glass. Then, the magnetoresistive effect elements MR 1 to MR 4 are carried on the insulating coating G. At this time, the element MR 5 is positioned directly below the magnetoresistive effect element MR 3 .

このように構成すると磁気媒体からの磁気信号N−S
の磁界Hmは、MR3に作用してMR3の磁気抵抗を変化させる
ように作用することは前述のとおりであるが、このMR3
はMR5に対し磁気シールド効果をもつ。これは、磁気信
号N−Sからの磁界はMR3を通る磁気閉回路が形成され
ることから明らかである。したがって、MR5は温度の影
響のみを受けて抵抗変化する。
With this configuration, the magnetic signal N-S from the magnetic medium is generated.
As described above, the magnetic field H m of MR 3 acts on MR 3 to change the magnetic resistance of MR 3.
Has a magnetic shield effect on MR 5 . This is clear from the fact that the magnetic field from the magnetic signal N-S forms a magnetic closed circuit through MR 3 . Therefore, MR 5 changes its resistance only under the influence of temperature.

尚、このとき、MR3に電流が流れると発熱するが、MR3
の裏面に非常に近接してMR5が配されているので、MR5
MR3の温度状態を正確に検出することができ、他の例で
示した磁気センサの配置空間の温度に感応するものに比
し、補償感度を向上することが出来る。
At this time, although heat when current flows through the MR 3, MR 3
Since MR 5 very close to the rear surface of the are arranged, MR 5 is
The temperature condition of MR 3 can be detected accurately, and the compensating sensitivity can be improved as compared with the one which is sensitive to the temperature of the arrangement space of the magnetic sensor shown in other examples.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上述べたように、本発明は、近接して相対的に移動
する第1の部材および第2の部材と、この第1の部材に
担持された磁気記録媒体と、この磁気記録媒体に記録し
た磁気信号と、第2の部材に担持された磁気センサの基
体と、この基体に担持され、前記磁気記録の磁気信号に
感応して電気抵抗が変化する複数の磁気抵抗効果素子
と、これらの磁気抵抗効果素子からの電気信号により第
1および第2の部材間の相対位置や速度を検出する装置
において、前記複数の磁気抵抗効果素子を3端子あるい
はブリッジ回路にして温度によるオフセットが補償され
るように構成し、前記基体は前記複数の磁気抵抗効果素
子以外に磁気センサが配置される周りの温度に比較して
内部抵抗が変化する第2の素子を担持するとともにこの
第2の素子と前記複数の磁気抵抗効果素子を同一の素材
で形成し、更に第2の素子と前記複数の磁気抵抗効果素
子は同一のチップ上に形成され、このチップを介して第
2の素子と前記複数の磁気抵抗効果素子は前記基体に担
持し、第2の素子と長手方向が前記磁気信号の磁界方向
と合うように第2の素子を配置するとともに第2の素子
の長手方向と前記複数の磁気抵抗効果素子の長手方向が
直交するように配置し、この第2の素子の出力で、前記
磁気抵抗効果素子回路の入力電圧あるいは出力振幅を補
正する磁気的に位置や速度を検出する装置にある。
As described above, according to the present invention, the first member and the second member that move close to each other and relatively move, the magnetic recording medium carried by the first member, and the recording on the magnetic recording medium. The magnetic signal, the base of the magnetic sensor carried by the second member, a plurality of magnetoresistive effect elements carried by the base, the electric resistance of which changes in response to the magnetic signal of the magnetic recording, and the magnetic properties of these elements. In a device for detecting the relative position and speed between the first and second members by an electric signal from the resistance effect element, the plurality of magnetoresistive effect elements are made into three terminals or a bridge circuit so that offset due to temperature is compensated. In addition to the plurality of magnetoresistive effect elements, the base body carries a second element whose internal resistance changes in comparison with the ambient temperature around which the magnetic sensor is arranged, and the second element and the plurality of elements. The magnetoresistive effect element is formed of the same material, and the second element and the plurality of magnetoresistive effect elements are formed on the same chip, and the second element and the plurality of magnetoresistive effect elements are formed through this chip. The element is carried on the base, and the second element is arranged so that the longitudinal direction of the element coincides with the magnetic field direction of the magnetic signal, and the longitudinal direction of the second element and the plurality of magnetoresistive effect elements. The apparatus is arranged so that the longitudinal directions thereof are orthogonal to each other, and the output of this second element corrects the input voltage or output amplitude of the magnetoresistive effect element circuit to magnetically detect the position and speed.

上記の構成によれば次の良さがある。 The above configuration has the following advantages.

(1)第2の素子の出力にて前者の磁気抵抗効果素子の
入力あるいは出力を補正するように構成したので、磁気
抵抗効果素子の出力が温度変化に影響されず、高精度で
高分解能の装置を得ることができる。
(1) Since the input or output of the former magnetoresistive effect element is corrected by the output of the second element, the output of the magnetoresistive effect element is not affected by temperature changes, and it is highly accurate and has high resolution. The device can be obtained.

(2)磁気抵抗効果素子と第2の素子は同一のチップ上
に形成されているので、小型化になるのである。
(2) Since the magnetoresistive effect element and the second element are formed on the same chip, the size can be reduced.

(3)第2の素子は磁気抵抗効果素子と直交するように
配置されているので、第2の素子は磁気信号の磁界の変
化による抵抗変化を受けない。そのため、磁気抵抗効果
素子の出力の温度変化補償がよく行われる。
(3) Since the second element is arranged so as to be orthogonal to the magnetoresistive effect element, the second element does not undergo resistance change due to change in the magnetic field of the magnetic signal. Therefore, temperature change compensation of the output of the magnetoresistive element is often performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の位置検出装置の構成図、第2図は本発
明の磁気センサと磁気ドラムの展開図の一実施例、第3
図は本発明の磁気センサの接続図、第4図は磁気抵抗効
果素子の特性と動作説明図、第5図は本発明の温度補償
回路の一実施例、第6図は第5図の特性説明図、第7図
は本発明の磁気センサの他の実施例を示す展開図、第8
図は本発明の他の実施例の温度補償回路図、第9図は第
8図の特性説明図、第10図は本発明のその他の実施例の
温度補償回路図、第11図は本発明の他の実施例の温度補
償回路図、第12図は同じく他の実施例の構造を示す断面
図である。 1……回転軸、2……磁気ドラム、3……磁気センサ、
21……磁気媒体、31……基体、MR1〜MR4……磁気抵抗効
果素子、MR5……温度により抵抗が変化する素子。
FIG. 1 is a configuration diagram of a position detecting device of the present invention, FIG. 2 is an embodiment of a development view of a magnetic sensor and a magnetic drum of the present invention, and FIG.
FIG. 4 is a connection diagram of a magnetic sensor of the present invention, FIG. 4 is a characteristic and operation explanation diagram of a magnetoresistive effect element, FIG. 5 is an embodiment of a temperature compensation circuit of the present invention, and FIG. 6 is a characteristic of FIG. Explanatory drawing, FIG. 7 is a development view showing another embodiment of the magnetic sensor of the present invention, FIG.
FIG. 9 is a temperature compensation circuit diagram of another embodiment of the present invention, FIG. 9 is a characteristic explanatory diagram of FIG. 8, FIG. 10 is a temperature compensation circuit diagram of another embodiment of the present invention, and FIG. 11 is the present invention. FIG. 12 is a temperature compensation circuit diagram of another embodiment, and FIG. 12 is a sectional view showing the structure of another embodiment. 1 ... Rotary axis, 2 ... Magnetic drum, 3 ... Magnetic sensor,
21 ...... magnetic media, 31 ...... substrate, MR 1 ~MR 4 ...... magnetoresistive element, MR 5 ...... temperature by element resistance varies.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】近接して相対的に移動する第1の部材およ
び第2の部材と、この第1の部材に担持された磁気記録
媒体と、この磁気記録媒体に記録した磁気信号と、第2
の部材に担持された磁気センサの基体と、この基体に担
持され、前記磁気記録の磁気信号に感応して電気抵抗が
変化する複数の磁気抵抗効果素子と、これらの磁気抵抗
効果素子からの電気信号により第1および第2の部材間
の相対位置や速度を検出する装置において、 前記複数の磁気抵抗効果素子を3端子あるいはブリッジ
回路にして温度によるオフセットが補正されるように構
成し、前記基体は前記複数の磁気抵抗効果素子以外に磁
気センサが配置される周りの温度に比例して内部抵抗が
変化する第2の素子を担持するとともにこの第2の素子
と前記複数の磁気抵抗効果素子を同一の素材で形成し、
更に第2の素子と前記複数の磁気抵抗効果素子は同一の
チップ上に形成され、このチップを介して第2の素子と
前記複数の磁気抵抗効果素子は前記基体に担持し、第2
の素子の長手方向が前記磁気信号の磁界方向と合うよう
に第2の素子を配置するとともに第2の素子の長手方向
と前記複数の磁気抵抗効果素子の長手方向が直交するよ
うに配置し、この第2の素子の出力で、前記磁気抵抗効
果素子回路の入力電圧あるいは出力振幅を補正すること
を特徴とする磁気的に位置や速度を検出する装置。
1. A first member and a second member which move in close proximity to each other, a magnetic recording medium carried by the first member, a magnetic signal recorded on the magnetic recording medium, and Two
Of the magnetic sensor carried by the member, a plurality of magnetoresistive effect elements which are carried by the base body and change in electric resistance in response to a magnetic signal of the magnetic recording, and electric power from these magnetoresistive effect elements. In a device for detecting a relative position or speed between a first member and a second member by a signal, the plurality of magnetoresistive effect elements are configured as three terminals or a bridge circuit so that an offset due to temperature is corrected, In addition to the plurality of magnetoresistive elements, the second element and the plurality of magnetoresistive elements carry a second element whose internal resistance changes in proportion to the temperature around which the magnetic sensor is arranged. Made of the same material,
Further, the second element and the plurality of magnetoresistive effect elements are formed on the same chip, and the second element and the plurality of magnetoresistive effect elements are carried on the base through the chip,
Arranging the second element so that the longitudinal direction of the element of is aligned with the magnetic field direction of the magnetic signal, and arranging so that the longitudinal direction of the second element and the longitudinal directions of the plurality of magnetoresistive effect elements are orthogonal to each other, A device for magnetically detecting a position or velocity, characterized in that the output of the second element corrects the input voltage or output amplitude of the magnetoresistive effect element circuit.
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