JP2929238B2 - 較正機能を改善した磁気センサ - Google Patents
較正機能を改善した磁気センサInfo
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- JP2929238B2 JP2929238B2 JP8522424A JP52242496A JP2929238B2 JP 2929238 B2 JP2929238 B2 JP 2929238B2 JP 8522424 A JP8522424 A JP 8522424A JP 52242496 A JP52242496 A JP 52242496A JP 2929238 B2 JP2929238 B2 JP 2929238B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
- G01R33/09—Magnetoresistive devices
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の分野 本発明は、一般に磁気センサに関し、より詳細には、
磁気感応構成要素に対して磁石を移動させ、磁石と磁気
感応構成要素との間に所期の関係が達成されたときに、
その位置に堅固に取り付けることによって正確に較正す
ることができる磁気センサに関する。
磁気感応構成要素に対して磁石を移動させ、磁石と磁気
感応構成要素との間に所期の関係が達成されたときに、
その位置に堅固に取り付けることによって正確に較正す
ることができる磁気センサに関する。
従来技術の説明 磁気センサには多くの異なるタイプがあることは、当
業者にとって周知である。ある特定のタイプのセンサに
は、磁気抵抗素子やホール効果素子など、磁気感応構成
要素と連動するバイアス磁石が組み込まれる。バイアス
磁石を使用したセンサは、強磁性体が検出域に入ったと
きに永久磁石によって形成される磁界内の変化に応答す
る。このタイプのセンサを大量生産することを意図する
ときは、使用する特定のセンサの如何にかかわらず同じ
方式で強磁性体を検出できるように、磁石の磁気感応構
成要素と間の相対位置を正確に制御する必要がある。
業者にとって周知である。ある特定のタイプのセンサに
は、磁気抵抗素子やホール効果素子など、磁気感応構成
要素と連動するバイアス磁石が組み込まれる。バイアス
磁石を使用したセンサは、強磁性体が検出域に入ったと
きに永久磁石によって形成される磁界内の変化に応答す
る。このタイプのセンサを大量生産することを意図する
ときは、使用する特定のセンサの如何にかかわらず同じ
方式で強磁性体を検出できるように、磁石の磁気感応構
成要素と間の相対位置を正確に制御する必要がある。
このタイプのセンサには、磁気抵抗素子またはホール
効果素子を使用することができる。磁気抵抗センサにつ
いては、Scientific Honeyweller誌1987年秋季号に所載
のB.Pantの論文「Magnetoresistive Sensors」に記載さ
れている。この論文では、様々なセンサ用途における磁
気抵抗性材料の使用について記述されている。その中で
は、センサの抵抗性ならびに外部の磁界に応答した抵抗
性の変化についても論じられている。様々な設計上のト
レードオフが、対抗して磁気抵抗薄膜中の磁化の方向性
を決定する力によって規定されるが、このようなトレー
ドオフについても論じられている。
効果素子を使用することができる。磁気抵抗センサにつ
いては、Scientific Honeyweller誌1987年秋季号に所載
のB.Pantの論文「Magnetoresistive Sensors」に記載さ
れている。この論文では、様々なセンサ用途における磁
気抵抗性材料の使用について記述されている。その中で
は、センサの抵抗性ならびに外部の磁界に応答した抵抗
性の変化についても論じられている。様々な設計上のト
レードオフが、対抗して磁気抵抗薄膜中の磁化の方向性
を決定する力によって規定されるが、このようなトレー
ドオフについても論じられている。
1991年８月20日にGriebelerに対して発行された米国
特許第5041784号では、矩形領域を歪曲させた磁束棒を
伴う磁気センサが開示されている。このセンサは、運動
物体に面する極面を有し、物体の運動の方向に対して直
交している軸を有する永久磁石部材を備えた交互の磁気
伝導域を有する物体の運動の位置、速度または方向を測
定するのに使用される。磁石と同軸であり、物体の運動
方向に、運動方向に対して横になっている幅寸法より大
きい長さ寸法を有する磁石の面に、透過性の高い強磁性
ストリップが取り付けられる。
特許第5041784号では、矩形領域を歪曲させた磁束棒を
伴う磁気センサが開示されている。このセンサは、運動
物体に面する極面を有し、物体の運動の方向に対して直
交している軸を有する永久磁石部材を備えた交互の磁気
伝導域を有する物体の運動の位置、速度または方向を測
定するのに使用される。磁石と同軸であり、物体の運動
方向に、運動方向に対して横になっている幅寸法より大
きい長さ寸法を有する磁石の面に、透過性の高い強磁性
ストリップが取り付けられる。
1988年２月16日にOnodera他に対して発行された米国
特許第4725776号には、運動物体に対して傾斜した薄膜
の磁気抵抗素子を使用した磁気的位置検出器が記述され
ている。この検出器には磁気抵抗素子が採用されてお
り、検出すべき物体の磁気歯を検出する。より具体的に
は、直流磁界の非線形領域を避けるような方法で磁気抵
抗素子に定直流磁界を供給し、良好な線形性を示す領域
でこのような素子を使用できるようにする。この発明で
は、その中で磁気抵抗素子が永久磁石の磁気歯の間に形
成された磁界に対して傾斜して配列されている単純構造
を採用することによって、磁気抵抗素子に直流磁界が提
供される。
特許第4725776号には、運動物体に対して傾斜した薄膜
の磁気抵抗素子を使用した磁気的位置検出器が記述され
ている。この検出器には磁気抵抗素子が採用されてお
り、検出すべき物体の磁気歯を検出する。より具体的に
は、直流磁界の非線形領域を避けるような方法で磁気抵
抗素子に定直流磁界を供給し、良好な線形性を示す領域
でこのような素子を使用できるようにする。この発明で
は、その中で磁気抵抗素子が永久磁石の磁気歯の間に形
成された磁界に対して傾斜して配列されている単純構造
を採用することによって、磁気抵抗素子に直流磁界が提
供される。
1994年２月22日にShigenoに対して発行された米国特
許第5289122号では、進路と細密な磁気パターンを検出
するための磁気センサが開示されている。複数の検出部
が、膜状の素子基板上に付着され形成される。２つの検
出部の内側は、直列に接続されて狭いピッチの磁気パタ
ーンを読み取るのに使用され、２つの検出部の外側もま
た直列に接続され、広いピッチの磁気パターンを読み取
るのに使用される。検出部の接続は、端子と電線を使用
して実施される。端子は、検出部の端部を短絡するため
に設けられる。
許第5289122号では、進路と細密な磁気パターンを検出
するための磁気センサが開示されている。複数の検出部
が、膜状の素子基板上に付着され形成される。２つの検
出部の内側は、直列に接続されて狭いピッチの磁気パタ
ーンを読み取るのに使用され、２つの検出部の外側もま
た直列に接続され、広いピッチの磁気パターンを読み取
るのに使用される。検出部の接続は、端子と電線を使用
して実施される。端子は、検出部の端部を短絡するため
に設けられる。
The Institute of Physics1986年号に所載のW.Kwiatk
owskiとS.Tumanskiの論文「The Permalloy Magnetoresi
stive Sensors−Properties and Applications」では、
磁界のパーマロイ磁気抵抗センサの特性と応用の概説が
提示されている。この中では、センサに関連して使用さ
れる製造およびバイアス方法に関する情報が提供されて
いる。感度や寸法、線形性、分解能、変換器エラー差な
どの基本パラメータが解析され、これらのパラメータを
改善する様々な方法が論じられている。この論文では、
パーマロイのマイクロセンサ、小型センサおよび広域セ
ンサの実施形態も提示されている。パーマロイ磁気抵抗
体の、磁界測定ならびに電気的および非電気的変換器へ
の応用が記述されている。
owskiとS.Tumanskiの論文「The Permalloy Magnetoresi
stive Sensors−Properties and Applications」では、
磁界のパーマロイ磁気抵抗センサの特性と応用の概説が
提示されている。この中では、センサに関連して使用さ
れる製造およびバイアス方法に関する情報が提供されて
いる。感度や寸法、線形性、分解能、変換器エラー差な
どの基本パラメータが解析され、これらのパラメータを
改善する様々な方法が論じられている。この論文では、
パーマロイのマイクロセンサ、小型センサおよび広域セ
ンサの実施形態も提示されている。パーマロイ磁気抵抗
体の、磁界測定ならびに電気的および非電気的変換器へ
の応用が記述されている。
1992年７月７日にTakahashiに対して発行された米国
特許第5128613号には、非透磁性材料中の磁気炭化（mag
netic carbonization）の検査方法が記述されている。
磁石と非透磁性である場合に提供されるホール素子とを
備えるプローブが記述されている。ホール素子は、磁石
の２極間の中間部に磁束線に平行に付着される。検出す
べき部材中の炭化部（carbonized portion）の存在とそ
の炭化の深さは、ホール素子間に直流電流を流し、電流
の流れに対する垂直方向で対向している素子の２つの端
部の間に生成されるホール素子の電磁力を検出すること
によって検出される。
特許第5128613号には、非透磁性材料中の磁気炭化（mag
netic carbonization）の検査方法が記述されている。
磁石と非透磁性である場合に提供されるホール素子とを
備えるプローブが記述されている。ホール素子は、磁石
の２極間の中間部に磁束線に平行に付着される。検出す
べき部材中の炭化部（carbonized portion）の存在とそ
の炭化の深さは、ホール素子間に直流電流を流し、電流
の流れに対する垂直方向で対向している素子の２つの端
部の間に生成されるホール素子の電磁力を検出すること
によって検出される。
1989年８月１日にNagano他に対して発行された米国特
許第4853632号には、可動磁性体の位置を磁気的に検出
する装置が記述されている。この装置は、１対の磁気抵
抗体によって形成される３端子磁界強度検出構造を含ん
でいる。磁界強度検出構造は、磁界内にそれに対する運
動に対して配列された磁性体に対向して配置され、磁性
体の相対運動による磁界強度の変化に応答して正弦波形
の第１電気信号を生成する。この第１電気信号は、矩形
波形または正弦波形の第２電気信号の振幅が増幅される
とき装置から発生する。第１電気信号の波形を成形する
あるいはその振幅を増幅する回路の構成要素は、基板上
の磁気抵抗体と共に一体として取り付けられる。成形回
路または増幅回路は、基板上に形成された混成集積回路
の形とすることが好ましい。
許第4853632号には、可動磁性体の位置を磁気的に検出
する装置が記述されている。この装置は、１対の磁気抵
抗体によって形成される３端子磁界強度検出構造を含ん
でいる。磁界強度検出構造は、磁界内にそれに対する運
動に対して配列された磁性体に対向して配置され、磁性
体の相対運動による磁界強度の変化に応答して正弦波形
の第１電気信号を生成する。この第１電気信号は、矩形
波形または正弦波形の第２電気信号の振幅が増幅される
とき装置から発生する。第１電気信号の波形を成形する
あるいはその振幅を増幅する回路の構成要素は、基板上
の磁気抵抗体と共に一体として取り付けられる。成形回
路または増幅回路は、基板上に形成された混成集積回路
の形とすることが好ましい。
1985年８月13日にAbe他に対して発行された米国特許
第4535289号では、運動物体の位置を測定する装置が開
示されている。運動物体には、磁性材料製の検出される
部材が固定され、運動方向に対して横にされた測定され
る部材に隣接してＥ形状の磁石が配置される。磁石の中
央の脚部分の端部には、磁石の磁束密度の変化を電圧の
変化に変換するためのホールICが固定される。測定され
る部材は細長い棒であり、両側の細長い棒への一連の突
出部を備える。両側の突出部は、ねじれた関係に配置さ
れる。ホールICは、運動物体が細長い方向に移動すると
きに一方の突出部の内側部分に隣接する。ホールICは、
反転波間のゼロ・レベル間隔の波形を有する出力を生成
する。
第4535289号では、運動物体の位置を測定する装置が開
示されている。運動物体には、磁性材料製の検出される
部材が固定され、運動方向に対して横にされた測定され
る部材に隣接してＥ形状の磁石が配置される。磁石の中
央の脚部分の端部には、磁石の磁束密度の変化を電圧の
変化に変換するためのホールICが固定される。測定され
る部材は細長い棒であり、両側の細長い棒への一連の突
出部を備える。両側の突出部は、ねじれた関係に配置さ
れる。ホールICは、運動物体が細長い方向に移動すると
きに一方の突出部の内側部分に隣接する。ホールICは、
反転波間のゼロ・レベル間隔の波形を有する出力を生成
する。
1994年４月19日にWuに対して発行された米国特許第53
04926号には、２つのホール効果素子を伴う歯車位置セ
ンサが記述されている。この位置センサは、磁石と運動
する２つの磁気感応装置を有する。このセンサは、その
表面に少なくとも１つの不連続性を有する回転自在の部
材に近接して配置可能である。ホール効果変換器など２
つの磁気感応装置がそれぞれ、そのそれぞれの変換器が
配置された磁気の方向と強度を表す出力信号を供給す
る。磁気感応装置からの第１出力信号と第２の出力信号
の代数的和が、センサに近接して配置された回転自在の
部材の位置の表示として生成される。
04926号には、２つのホール効果素子を伴う歯車位置セ
ンサが記述されている。この位置センサは、磁石と運動
する２つの磁気感応装置を有する。このセンサは、その
表面に少なくとも１つの不連続性を有する回転自在の部
材に近接して配置可能である。ホール効果変換器など２
つの磁気感応装置がそれぞれ、そのそれぞれの変換器が
配置された磁気の方向と強度を表す出力信号を供給す
る。磁気感応装置からの第１出力信号と第２の出力信号
の代数的和が、センサに近接して配置された回転自在の
部材の位置の表示として生成される。
高分解能の磁気歯車センサでは一般に、特定の用途の
ための較正が必要とされる。こうしたタイプの用途の１
つには、1993年３月18日にWuによって出願され本発明の
出願人に譲渡された、米国特許出願第08/032883号で開
示されているような相補的目標方式がある。
ための較正が必要とされる。こうしたタイプの用途の１
つには、1993年３月18日にWuによって出願され本発明の
出願人に譲渡された、米国特許出願第08/032883号で開
示されているような相補的目標方式がある。
このタイプの歯車センサには、システムの適切な動作
のための磁気的空間（magnetic null）を達成するため
に磁石の調整を必要とする磁気システムを使用すること
ができる。なしうる最高の精度を達成するために、回路
の調整にはゼロ交差検出が使用される。従来、このタイ
プの試作装置は単に、バイアスを導入する前にブリッジ
出力がその基点であるブリッジのゼロ値に等しくなるま
で、磁気抵抗センサの後ろにあるバイアス磁石を調整す
ることによって、ゼロ交差付近に較正されていた。較正
手順の最初の部分の間、常にこのブリッジのアナログ出
力を監視するが、基点であるゼロ電圧に達すると完了す
る。調整は、磁気センサの検出域内に相補的目標を存在
させずに行われる。較正手順の最後の部分は、最初に測
定されたブリッジのゼロ値の一致させるように回路のゼ
ロ値を調整することによって達成される。このタイプの
較正方式は全体として、センサが別々のブリッジと回路
を有していたときの試作センサには問題がなかったが、
これはまた、柔軟性、製造容易性および生産性を考慮し
たときに重大に不利な制限をもたらす。たとえば、２段
階の較正手順が必要であったが、これは費用効果が高く
ない。このタイプの方式では、較正サイクル時間が長く
なるばかりか、２重の調整に対処するのに必要とされる
装置に必要な費用が増す。ICプローブ検査手順の間の適
切なバランス調整手順によってブリッジと回路を適合さ
せた場合、このタイプの較正手順での第２の調整を省略
することができる。その上、一体型ICセンサは、供給、
負および出力終端を備えていることから、実際のブリッ
ジ出力を測定するためにセンサICの出力ピンを形成する
には、２つの追加の相互接続が必要である。ブリッジの
ゼロ電圧を監視するには、ブリッジ出力、すなわち磁気
抵抗ブリッジ間の差電圧が与えられている必要がある。
ブリッジ出力に、制御回路ならびに必要なワイヤ接続の
ための追加のボンディング・パットとは別々にされたバ
ッファリングが必要であると仮定すると、これによって
ICに必要とされる空間と追加の費用が増すことになる。
その上、ブリッジ出力接続がワイヤ・ボンディング、ピ
ン、トレースおよびパットを通じて外界に露出し、様々
なタイプの干渉信号を受信するアンテナのように働くの
で、EMIおよびRFI感受性における欠点が増す。
のための磁気的空間（magnetic null）を達成するため
に磁石の調整を必要とする磁気システムを使用すること
ができる。なしうる最高の精度を達成するために、回路
の調整にはゼロ交差検出が使用される。従来、このタイ
プの試作装置は単に、バイアスを導入する前にブリッジ
出力がその基点であるブリッジのゼロ値に等しくなるま
で、磁気抵抗センサの後ろにあるバイアス磁石を調整す
ることによって、ゼロ交差付近に較正されていた。較正
手順の最初の部分の間、常にこのブリッジのアナログ出
力を監視するが、基点であるゼロ電圧に達すると完了す
る。調整は、磁気センサの検出域内に相補的目標を存在
させずに行われる。較正手順の最後の部分は、最初に測
定されたブリッジのゼロ値の一致させるように回路のゼ
ロ値を調整することによって達成される。このタイプの
較正方式は全体として、センサが別々のブリッジと回路
を有していたときの試作センサには問題がなかったが、
これはまた、柔軟性、製造容易性および生産性を考慮し
たときに重大に不利な制限をもたらす。たとえば、２段
階の較正手順が必要であったが、これは費用効果が高く
ない。このタイプの方式では、較正サイクル時間が長く
なるばかりか、２重の調整に対処するのに必要とされる
装置に必要な費用が増す。ICプローブ検査手順の間の適
切なバランス調整手順によってブリッジと回路を適合さ
せた場合、このタイプの較正手順での第２の調整を省略
することができる。その上、一体型ICセンサは、供給、
負および出力終端を備えていることから、実際のブリッ
ジ出力を測定するためにセンサICの出力ピンを形成する
には、２つの追加の相互接続が必要である。ブリッジの
ゼロ電圧を監視するには、ブリッジ出力、すなわち磁気
抵抗ブリッジ間の差電圧が与えられている必要がある。
ブリッジ出力に、制御回路ならびに必要なワイヤ接続の
ための追加のボンディング・パットとは別々にされたバ
ッファリングが必要であると仮定すると、これによって
ICに必要とされる空間と追加の費用が増すことになる。
その上、ブリッジ出力接続がワイヤ・ボンディング、ピ
ン、トレースおよびパットを通じて外界に露出し、様々
なタイプの干渉信号を受信するアンテナのように働くの
で、EMIおよびRFI感受性における欠点が増す。
ブリッジからのアナログ出力を継続的に監視すること
によってもまた、較正サイクル時間が長くなる。このタ
イプの較正手順では、ブリッジ出力を読み取り、センサ
によって様々に異なる事前に求めたゼロ電圧と比較し、
磁気感応構成要素に対する磁石の移動を最後に停止させ
るデジタル論理回路に通すことが必要である。その上、
アナログのブリッジ出力は、ミリボルト単位で測定され
るのでシステムの制御電圧よりはるかに低い。このタイ
プの較正システムの雑音感受性は、アナログ出力を十分
にフィルタリングしないかぎり自然に増すことになる。
このようなフィルタリングによってもまた、較正サイク
ル時間が増す。
によってもまた、較正サイクル時間が長くなる。このタ
イプの較正手順では、ブリッジ出力を読み取り、センサ
によって様々に異なる事前に求めたゼロ電圧と比較し、
磁気感応構成要素に対する磁石の移動を最後に停止させ
るデジタル論理回路に通すことが必要である。その上、
アナログのブリッジ出力は、ミリボルト単位で測定され
るのでシステムの制御電圧よりはるかに低い。このタイ
プの較正システムの雑音感受性は、アナログ出力を十分
にフィルタリングしないかぎり自然に増すことになる。
このようなフィルタリングによってもまた、較正サイク
ル時間が増す。
磁気センサの製造においては、歯車などの強磁性体に
対して特定の位置に置かれたときに、センサが予測可能
な信号を供給するようにセンサを較正することが重要で
ある。自動車用の用途では、歯車のエッジがセンサの検
出域内の特定の位置を通過したときに、センサが周知の
強さの予め選定された信号に予測可能に反応するように
センサを較正することが特に重要である。センサが適切
に較正されていない場合、その出力信号を早すぎるまた
は遅すぎる形で供給する可能性があり、それによって正
確なタイミング信号が必要とされる自動車用エンジンに
は使用できなくなる。磁気センサを製造するときには一
般に、較正手順に２つの別々の付随する工程が必要であ
る。一方の工程は、付随する回路要素に対する磁気感応
構成要素の較正である。その上、磁気感応構成要素に対
する永久磁石の位置を正確に保持する必要がある。これ
らの較正手順は、費用的にも時間的にも浪費する可能性
がある。さらに較正測定を適切に行うのに必要な回路は
ときとして、電磁妨害雑音すなわちEMIおよび高周波雑
音すなわちRFIに対する感受性に関する別の問題を引き
起こす。したがって、較正工程の間に磁気感応構成要素
に対して磁石を移動できるようにし、センサ構造内に不
変に固定することができるまで磁石を所定の位置に堅固
に保持することによって、その較正手順が単純化された
磁気センサを実現することができれば、有益であること
になる。
対して特定の位置に置かれたときに、センサが予測可能
な信号を供給するようにセンサを較正することが重要で
ある。自動車用の用途では、歯車のエッジがセンサの検
出域内の特定の位置を通過したときに、センサが周知の
強さの予め選定された信号に予測可能に反応するように
センサを較正することが特に重要である。センサが適切
に較正されていない場合、その出力信号を早すぎるまた
は遅すぎる形で供給する可能性があり、それによって正
確なタイミング信号が必要とされる自動車用エンジンに
は使用できなくなる。磁気センサを製造するときには一
般に、較正手順に２つの別々の付随する工程が必要であ
る。一方の工程は、付随する回路要素に対する磁気感応
構成要素の較正である。その上、磁気感応構成要素に対
する永久磁石の位置を正確に保持する必要がある。これ
らの較正手順は、費用的にも時間的にも浪費する可能性
がある。さらに較正測定を適切に行うのに必要な回路は
ときとして、電磁妨害雑音すなわちEMIおよび高周波雑
音すなわちRFIに対する感受性に関する別の問題を引き
起こす。したがって、較正工程の間に磁気感応構成要素
に対して磁石を移動できるようにし、センサ構造内に不
変に固定することができるまで磁石を所定の位置に堅固
に保持することによって、その較正手順が単純化された
磁気センサを実現することができれば、有益であること
になる。
発明の概要 本発明の好ましい実施態様では、磁石の位置が調整可
能な磁気センサは、くぼみを有する担保を具備する。こ
れはまた、担体の中に成形された複数の電気リードも具
備する。くぼみは、その中に永久磁石を受けるように形
作られ、磁石は、外力に応答してくぼみに滑り込むよう
に形作られる。本発明ではまた、磁石が外力に応答して
くぼみに滑り込むときに予め選定された軸に沿って磁石
を案内するための、くぼみと連結された手段を備える。
本発明の好ましい実施態様ではまた、磁石が外力に応答
してくぼみに滑り込むときに磁石に抵抗するための、く
ぼみと連結された手順を備える。抵抗手段は、磁石が外
力に応答してくぼみに滑り込むときに磁石との強制的な
接触に応答して変形可能である。抵抗手段は、磁石に対
して外力がかかっていないときに磁石をくぼみの中の所
定の位置に保持するように形作られる。その上、本発明
ではまた、磁気感応構成要素と基板を具備する。磁気感
応構成要素は基板に取り付けられ、基板は担体に取り付
けられる。
能な磁気センサは、くぼみを有する担保を具備する。こ
れはまた、担体の中に成形された複数の電気リードも具
備する。くぼみは、その中に永久磁石を受けるように形
作られ、磁石は、外力に応答してくぼみに滑り込むよう
に形作られる。本発明ではまた、磁石が外力に応答して
くぼみに滑り込むときに予め選定された軸に沿って磁石
を案内するための、くぼみと連結された手段を備える。
本発明の好ましい実施態様ではまた、磁石が外力に応答
してくぼみに滑り込むときに磁石に抵抗するための、く
ぼみと連結された手順を備える。抵抗手段は、磁石が外
力に応答してくぼみに滑り込むときに磁石との強制的な
接触に応答して変形可能である。抵抗手段は、磁石に対
して外力がかかっていないときに磁石をくぼみの中の所
定の位置に保持するように形作られる。その上、本発明
ではまた、磁気感応構成要素と基板を具備する。磁気感
応構成要素は基板に取り付けられ、基板は担体に取り付
けられる。
本発明の好ましい実施態様では、担体は成形プラスチ
ック製であり、磁石は永久磁石である。案内手段は、く
ぼみの壁面に形成された複数の突出部を具備する。複数
の突出部は、複数のリブを具備することができる。複数
のリブは、磁石がくぼみに滑り込むときに沿って移動す
る予め選定された軸に対して平行に位置合せすることが
できる。抵抗手段は、変形可能なリブを具備することが
できる。磁気感応構成要素は、特に本発明の好ましい実
施態様では、ブリッジ構成内に配置された複数の磁気抵
抗素子を具備する。本発明はさらに、基板に取り付けら
れ磁気感応構成要素と電気的に連絡して接続された複数
の電気部品を具備する。その上、複数の電気リード線を
担体を通して延ばし、磁気感応構成要素と電気的に連絡
して接続することができる。
ック製であり、磁石は永久磁石である。案内手段は、く
ぼみの壁面に形成された複数の突出部を具備する。複数
の突出部は、複数のリブを具備することができる。複数
のリブは、磁石がくぼみに滑り込むときに沿って移動す
る予め選定された軸に対して平行に位置合せすることが
できる。抵抗手段は、変形可能なリブを具備することが
できる。磁気感応構成要素は、特に本発明の好ましい実
施態様では、ブリッジ構成内に配置された複数の磁気抵
抗素子を具備する。本発明はさらに、基板に取り付けら
れ磁気感応構成要素と電気的に連絡して接続された複数
の電気部品を具備する。その上、複数の電気リード線を
担体を通して延ばし、磁気感応構成要素と電気的に連絡
して接続することができる。
本発明のある特定の好ましい実施態様では、担体、基
板、磁石および磁気感応構成要素は、オーバモールドさ
れた構造内にカプセル封じされる。
板、磁石および磁気感応構成要素は、オーバモールドさ
れた構造内にカプセル封じされる。
図面の簡単な説明 以下の好ましい実施形態の説明を図面と併せ読めば、
本発明をより十分かつ完全に理解できよう。
本発明をより十分かつ完全に理解できよう。
第１図および第２図は、取付台に取り付けた磁気抵抗
素子を概略的に示す図である。
素子を概略的に示す図である。
第３図は、第１図および第２図のセンサ組立体を永久
磁石と併せて示す図である。
磁石と併せて示す図である。
第４図は、複数の磁気抵抗素子と電圧供給によって形
成されたブリッジ構造を示す図である。
成されたブリッジ構造を示す図である。
第５図および第６図は、永久磁石との様々な相対位置
にあるセンサの組立体を示す図である。
にあるセンサの組立体を示す図である。
第７図は、本発明に関連して使用される目標を示す図
である。
である。
第８図、第９図および第10図は、第７図に示した目標
を３方向から見た図である。
を３方向から見た図である。
第11図は、センサと目標の２つの間隙に関して、第４
図に示したブリッジによって提供されるブリッジ出力信
号のタイプを示す図である。
図に示したブリッジによって提供されるブリッジ出力信
号のタイプを示す図である。
第12図は、本発明の好ましい実施形態の分解図であ
る。
る。
第13図は、本発明の平面図である。
第14図は、第13図に示した装置の断面図である。
第15図は、第13図に示した装置の底面図である。
第16図は、センサ組立体に対して精密な軸に沿って磁
石を移動させる必要性を示す図である。
石を移動させる必要性を示す図である。
第17図は、第４図のブリッジからの例示的出力信号
を、ブリッジ信号によって誘導されるデジタル信号と共
に示す図である。
を、ブリッジ信号によって誘導されるデジタル信号と共
に示す図である。
第18図は、較正中の、目標に対するセンサの移動に応
答したブリッジ出力信号の変化を示す図である。
答したブリッジ出力信号の変化を示す図である。
第19図は、較正中の、目標に対するセンサの交互の移
動を示す図である。
動を示す図である。
第20図は、オーバモールドされた後の本発明を示す図
である。
である。
好ましい実施形態の説明 好ましい実施形態の説明全体にわたり、同種の構成要
素を同じ符号で表す。
素を同じ符号で表す。
第１図に、基板12上に１群の磁気抵抗素子を配置した
センサ構成10を概略的に示す。符号14、16、18および20
によって、磁気抵抗素子を示す。磁気抵抗素子間の電気
的接続については、図面の概略的な性質上、第１図には
図示していない。ただし、磁気抵抗素子間の電気的接続
については、以下第４図に関連して詳細にわたり述べ
る。磁気抵抗素子は、磁石にして相対的に位置決めでき
るように基板12上に配置される。
センサ構成10を概略的に示す。符号14、16、18および20
によって、磁気抵抗素子を示す。磁気抵抗素子間の電気
的接続については、図面の概略的な性質上、第１図には
図示していない。ただし、磁気抵抗素子間の電気的接続
については、以下第４図に関連して詳細にわたり述べ
る。磁気抵抗素子は、磁石にして相対的に位置決めでき
るように基板12上に配置される。
第２図に、センサ構成10の側面図を示す。磁気抵抗素
子は、本発明の好ましい実施形態では基板12の上面に配
置された薄膜構造であることを理解されたい。さらに、
第１図および第２図では磁気抵抗素子を単純なボックス
として示したが、これらは、典型的な場合では蛇行パタ
ーンでインタリーブされたパーマロイ材料のストリップ
である。インタリーブはこのタイプのセンサでは絶対的
な要件ではないが、これによって磁気抵抗体14および18
が同時に同様の磁界にさらされる可能性に加え、磁気抵
抗体16および20が同時に同様の磁界にさらされる可能性
が増す。
子は、本発明の好ましい実施形態では基板12の上面に配
置された薄膜構造であることを理解されたい。さらに、
第１図および第２図では磁気抵抗素子を単純なボックス
として示したが、これらは、典型的な場合では蛇行パタ
ーンでインタリーブされたパーマロイ材料のストリップ
である。インタリーブはこのタイプのセンサでは絶対的
な要件ではないが、これによって磁気抵抗体14および18
が同時に同様の磁界にさらされる可能性に加え、磁気抵
抗体16および20が同時に同様の磁界にさらされる可能性
が増す。
第３図に、磁石24の磁界内に配置されたセンサ構成10
を示す。磁石24は、第３図に矢印によって概略的に示し
た磁界を形成する永久磁石である。磁気抵抗体の電気的
な接続によって、磁界内のセンサ構成10の対称位置で
は、全体として平衡信号が得られる。
を示す。磁石24は、第３図に矢印によって概略的に示し
た磁界を形成する永久磁石である。磁気抵抗体の電気的
な接続によって、磁界内のセンサ構成10の対称位置で
は、全体として平衡信号が得られる。
第４図に、ブリッジ構成に接続された４つの磁気抵抗
素子を示す。供給電圧VSUPPLYは、示したようにブリッ
ジを横断して接続されており、第４図に示した回路の位
置で信号電圧VSIGNALを監視することができる。この構
成によって、磁気抵抗センサ構成の感度が向上する。た
とえば、磁気抵抗素子14および18に作用している磁界
が、磁気抵抗体16および20に作用している磁界に対して
強くなった場合、その差は、第４図に示したブリッジ構
成の電気的接続によって強調される。歯車センサに磁気
抵抗素子を使用することは、前述の従来技術の説明で述
べたように当業者にとって周知である。
素子を示す。供給電圧VSUPPLYは、示したようにブリッ
ジを横断して接続されており、第４図に示した回路の位
置で信号電圧VSIGNALを監視することができる。この構
成によって、磁気抵抗センサ構成の感度が向上する。た
とえば、磁気抵抗素子14および18に作用している磁界
が、磁気抵抗体16および20に作用している磁界に対して
強くなった場合、その差は、第４図に示したブリッジ構
成の電気的接続によって強調される。歯車センサに磁気
抵抗素子を使用することは、前述の従来技術の説明で述
べたように当業者にとって周知である。
第５図および第６図に、本発明によって改善される較
性のタイプを示す。第５図では、センサ構成10は、磁石
24によって形成される磁界と非対称の関係にある。第５
図に示した状況は誇張されていることを理解する必要が
あるが、センサ構成10と永久磁石24との間のこのタイプ
の関係によって、非対称構成のため信号に歪みがもたら
されることに留意されたい。多くのタイプの歯車センサ
にはゼロ交差法が必要であることから、第５図に提示し
た状況は、すべての磁気抵抗素子への磁界効果が単極の
性質であるため、著しく不都合であることになる。第５
図を見るとわかるが、磁束の線は、同一方向にあるすべ
ての磁気抵抗体に作用する。磁気抵抗素子は特に、セン
サ自体の面の範囲の磁界の構成要素に感応するため、第
５図に示した磁気抵抗体すべてに作用している磁界の水
平方向の構成要素は、右方に向かう方向になることを理
解されたい。これは、磁気抵抗素子と磁石の両極関係を
達成することを意図されているセンサにとって不都合で
ある。
性のタイプを示す。第５図では、センサ構成10は、磁石
24によって形成される磁界と非対称の関係にある。第５
図に示した状況は誇張されていることを理解する必要が
あるが、センサ構成10と永久磁石24との間のこのタイプ
の関係によって、非対称構成のため信号に歪みがもたら
されることに留意されたい。多くのタイプの歯車センサ
にはゼロ交差法が必要であることから、第５図に提示し
た状況は、すべての磁気抵抗素子への磁界効果が単極の
性質であるため、著しく不都合であることになる。第５
図を見るとわかるが、磁束の線は、同一方向にあるすべ
ての磁気抵抗体に作用する。磁気抵抗素子は特に、セン
サ自体の面の範囲の磁界の構成要素に感応するため、第
５図に示した磁気抵抗体すべてに作用している磁界の水
平方向の構成要素は、右方に向かう方向になることを理
解されたい。これは、磁気抵抗素子と磁石の両極関係を
達成することを意図されているセンサにとって不都合で
ある。
引き続き第５図を参照すると、外力Ｆを利用して磁石
24をセンサ構成10の位置に対して右方に移動させること
ができることが理解できよう。外力Ｆを加えることによ
ってそのような磁石の24の移動が達成される場合、第６
図に示した相対位置を達成することができる。本発明の
目標は、必ずしもセンサ構成10と磁石24の中心軸との間
の物理的な平衡を達成することではないことを理解され
たい。その代わりに、本発明の意図は、は磁気抵抗素子
から所定の信号出力が得られる位置に、センサ構成10に
対して磁石24を位置付けることである。言い換えれば、
磁気抵抗ブリッジおよび関連する構成要素に非ゼロの空
白（null）が僅かにでも存在する場合、磁石24の位置
は、磁気抵抗素子に対して物理的に対称でないが、その
代わり、磁気抵抗素子との位置ならびにブリッジ構成と
完全な平衡状態ではなくすかもしれないその他の要素の
関数として、所期の出力を達成する位置とすることが可
能である。
24をセンサ構成10の位置に対して右方に移動させること
ができることが理解できよう。外力Ｆを加えることによ
ってそのような磁石の24の移動が達成される場合、第６
図に示した相対位置を達成することができる。本発明の
目標は、必ずしもセンサ構成10と磁石24の中心軸との間
の物理的な平衡を達成することではないことを理解され
たい。その代わりに、本発明の意図は、は磁気抵抗素子
から所定の信号出力が得られる位置に、センサ構成10に
対して磁石24を位置付けることである。言い換えれば、
磁気抵抗ブリッジおよび関連する構成要素に非ゼロの空
白（null）が僅かにでも存在する場合、磁石24の位置
は、磁気抵抗素子に対して物理的に対称でないが、その
代わり、磁気抵抗素子との位置ならびにブリッジ構成と
完全な平衡状態ではなくすかもしれないその他の要素の
関数として、所期の出力を達成する位置とすることが可
能である。
本発明は特に、複数の歯車と間隙空間を備える強磁性
目標と共に使用することを意図している。より具体的に
言うと、本発明の好ましい実施形態は特に、２つのトラ
ックの相補的目標素子を備える回転自在な目標と共に使
用することを意図している。第７図に、２つの相補的目
標トラックを備える歯および間隙空間の線形構成を示
す。第７図に示した構成は、線形であり、回転自在な歯
車などの円形の形態で配置されてはいないが、磁気セン
サへの作用は、相補的目標が線形の形態の構成かあるい
は回転自在な要素の円周上にあっても、本質的に同じで
あることを理解されたい。第７図に示した構成要素は、
歯70、72および74を備えた第１目標トラックを具備す
る。それらの歯の中間には、間隙空間71、73および75が
ある。他方の目標トラックは、歯80、82および84を具備
する。それらの第２トラックの歯の中間には、間隙空間
79、81および83がある。２つの目標トラックは、互いに
相補的である。言い換えれば、第１目標トラック内のあ
らゆる歯は、第２目標トラックの空間と並べて配置され
ている。さらに、第２目標トラック内のあらゆる歯は、
第１目標トラックの空間と並べて配置される。このタイ
プの構成は、当業者には周知のものであり、1993年７月
７日にWuによって出願された米国特許出願第08/099296
号に特に詳しく記述されている。第７図に示した構成要
素は、センサが製造され機器内に組み込まれた後に関連
付けられる実際の目標をシミュレートすることによって
センサを較正するために、磁気センサと共に使用可能で
ある。
目標と共に使用することを意図している。より具体的に
言うと、本発明の好ましい実施形態は特に、２つのトラ
ックの相補的目標素子を備える回転自在な目標と共に使
用することを意図している。第７図に、２つの相補的目
標トラックを備える歯および間隙空間の線形構成を示
す。第７図に示した構成は、線形であり、回転自在な歯
車などの円形の形態で配置されてはいないが、磁気セン
サへの作用は、相補的目標が線形の形態の構成かあるい
は回転自在な要素の円周上にあっても、本質的に同じで
あることを理解されたい。第７図に示した構成要素は、
歯70、72および74を備えた第１目標トラックを具備す
る。それらの歯の中間には、間隙空間71、73および75が
ある。他方の目標トラックは、歯80、82および84を具備
する。それらの第２トラックの歯の中間には、間隙空間
79、81および83がある。２つの目標トラックは、互いに
相補的である。言い換えれば、第１目標トラック内のあ
らゆる歯は、第２目標トラックの空間と並べて配置され
ている。さらに、第２目標トラック内のあらゆる歯は、
第１目標トラックの空間と並べて配置される。このタイ
プの構成は、当業者には周知のものであり、1993年７月
７日にWuによって出願された米国特許出願第08/099296
号に特に詳しく記述されている。第７図に示した構成要
素は、センサが製造され機器内に組み込まれた後に関連
付けられる実際の目標をシミュレートすることによって
センサを較正するために、磁気センサと共に使用可能で
ある。
第８図および第９図に、第７図と共に前述した目標68
の２つの外観を示す。これは、強磁性材料でできてお
り、回転自在な相補的目標の歯および間隙空間をシミュ
レートすることを意図している。第８図では、センサ構
成10は、両方の目標トラックの移行位置の上方に面して
配置されて示されている。言い換えれば、センサ構成10
に取り付けられた磁気感応構成要素（第８図には図示せ
ず）は、歯72と空間71の間の移行線ならびに歯80と空間
81の間の移行線の上方に配置されている。この位置に置
くと、特定の信号が磁気抵抗素子のブリッジ構成から出
力されることが予想される。
の２つの外観を示す。これは、強磁性材料でできてお
り、回転自在な相補的目標の歯および間隙空間をシミュ
レートすることを意図している。第８図では、センサ構
成10は、両方の目標トラックの移行位置の上方に面して
配置されて示されている。言い換えれば、センサ構成10
に取り付けられた磁気感応構成要素（第８図には図示せ
ず）は、歯72と空間71の間の移行線ならびに歯80と空間
81の間の移行線の上方に配置されている。この位置に置
くと、特定の信号が磁気抵抗素子のブリッジ構成から出
力されることが予想される。
第10図に、目標の上方に配置されたセンサ構成10と共
に目標68の端面図を示す。磁石24は、センサ構成10に関
連させて示されている。矢印Ｆは、センサ構成10に対す
る磁石24の潜在的な移動方向の力を表す。
に目標68の端面図を示す。磁石24は、センサ構成10に関
連させて示されている。矢印Ｆは、センサ構成10に対す
る磁石24の潜在的な移動方向の力を表す。
本発明によって可能になる較正工程の間、磁気抵抗素
子を目標68に対する予め選定された位置に配置し、セン
サから特定の信号が受信されるまで外力Ｆによって磁石
24を移動する。信号が受信されたときに、外力Ｆを除去
し、磁石24を外力を除去したときにそれが位置していた
正確な位置に保持する。センサに対してさらに製造工程
を行う間、磁石をその位置に保持する。そうした工程の
１つは、磁気抵抗素子、担体、および磁石の構造全体を
カプセル化されたプラスチック構造内にカプセル封じす
ることであろう。このカプセル封じを実行すると、磁石
24の位置は、較正工程の間に磁石によってセンサが所期
に信号を受信するようにされたときの磁石の位置で、永
久に定位置に保持される。
子を目標68に対する予め選定された位置に配置し、セン
サから特定の信号が受信されるまで外力Ｆによって磁石
24を移動する。信号が受信されたときに、外力Ｆを除去
し、磁石24を外力を除去したときにそれが位置していた
正確な位置に保持する。センサに対してさらに製造工程
を行う間、磁石をその位置に保持する。そうした工程の
１つは、磁気抵抗素子、担体、および磁石の構造全体を
カプセル化されたプラスチック構造内にカプセル封じす
ることであろう。このカプセル封じを実行すると、磁石
24の位置は、較正工程の間に磁石によってセンサが所期
に信号を受信するようにされたときの磁石の位置で、永
久に定位置に保持される。
磁気センサの典型的な用途は、自動車エンジンの歯車
センサであることを理解されたい。自動車エンジン内で
の歯車センサの目的は、回転自在な目標の歯および間隙
空間の通過を検出し、歯のエッジがセンサの検出域内の
予め選定された位置を通過する正確な瞬間に信号を供給
することである。このタイプの精密位置検出は、歯車セ
ンサを使用してエンジンの運転の制御を行うマイクロプ
ロセッサにタイミング信号を供給する用途において必要
とされる。歯車センサをエンジンに組み込む間に、いく
つかの問題が発生する可能性がある。この種の用途のほ
とんどでは、歯車センサはその先端を歯車の歯の外周に
近接させて配置される。したがって、出力信号のタイミ
ングは、磁気センサの先端と歯との間の間隔によってあ
る程度決定される。言い換えれば、センサの先端が歯車
に近すぎる場合、出力信号タイミングは影響を受けるこ
とになる。同様に、歯車センサの先端が歯車から離れす
ぎている場合もまた、タイミングは影響を受けることに
なる。一例として、第11図に、第４図の信号出力V
SIGNALを示す。第11図に示したパターンは、磁気センサ
の先端を２つの異なる間隙位置に配置したときの、第４
図に示したものなどの構成のブリッジ出力である。曲線
90は、磁気センサの先端を、それと歯車の外面との間の
間隙を0.01mm（0.004インチ）にして配置したときのブ
リッジ出力である。曲線92は、歯車の外面からの間隙を
0.124mm（0.049インチ）、にして先端を配置したとき
の、同様の信号のパターンを表している。図を見るとわ
かるが、２つの信号のパターンは互いに等しくない。し
かしながら、たいていの自動車用の用途では磁気センサ
をある間隙の範囲内で作動させる能力が必要とされるた
め、磁気センサによって供給される信号を確実に、その
間隙の範囲内のいずれの位置についても適切にするため
の処置を講じる必要がある。
センサであることを理解されたい。自動車エンジン内で
の歯車センサの目的は、回転自在な目標の歯および間隙
空間の通過を検出し、歯のエッジがセンサの検出域内の
予め選定された位置を通過する正確な瞬間に信号を供給
することである。このタイプの精密位置検出は、歯車セ
ンサを使用してエンジンの運転の制御を行うマイクロプ
ロセッサにタイミング信号を供給する用途において必要
とされる。歯車センサをエンジンに組み込む間に、いく
つかの問題が発生する可能性がある。この種の用途のほ
とんどでは、歯車センサはその先端を歯車の歯の外周に
近接させて配置される。したがって、出力信号のタイミ
ングは、磁気センサの先端と歯との間の間隔によってあ
る程度決定される。言い換えれば、センサの先端が歯車
に近すぎる場合、出力信号タイミングは影響を受けるこ
とになる。同様に、歯車センサの先端が歯車から離れす
ぎている場合もまた、タイミングは影響を受けることに
なる。一例として、第11図に、第４図の信号出力V
SIGNALを示す。第11図に示したパターンは、磁気センサ
の先端を２つの異なる間隙位置に配置したときの、第４
図に示したものなどの構成のブリッジ出力である。曲線
90は、磁気センサの先端を、それと歯車の外面との間の
間隙を0.01mm（0.004インチ）にして配置したときのブ
リッジ出力である。曲線92は、歯車の外面からの間隙を
0.124mm（0.049インチ）、にして先端を配置したとき
の、同様の信号のパターンを表している。図を見るとわ
かるが、２つの信号のパターンは互いに等しくない。し
かしながら、たいていの自動車用の用途では磁気センサ
をある間隙の範囲内で作動させる能力が必要とされるた
め、磁気センサによって供給される信号を確実に、その
間隙の範囲内のいずれの位置についても適切にするため
の処置を講じる必要がある。
引き続き第11図を参照すると、曲線90と曲線92は、正
の出力信号から負の出力信号に変換する度に交差するこ
とがわかる。それらの曲線90と曲線92の交差は、第11図
中のゼロ値軸93でのそれら２つの信号の交差と完全に一
致しているわけではない。回路のゼロ値が、曲線90と曲
線92が線95で互いに交差するときのセンサのブリッジ出
力の値と一致する場合、エアギャップの配置ミスによる
エラーは最小限になる。以下により詳しく述べるが、本
発明は、較正中に、第11図の曲線のゼロ交差位置での影
響が有利な形で与えられるような方法で、磁気抵抗素子
に対して磁石を移動させることができるようにする。
の出力信号から負の出力信号に変換する度に交差するこ
とがわかる。それらの曲線90と曲線92の交差は、第11図
中のゼロ値軸93でのそれら２つの信号の交差と完全に一
致しているわけではない。回路のゼロ値が、曲線90と曲
線92が線95で互いに交差するときのセンサのブリッジ出
力の値と一致する場合、エアギャップの配置ミスによる
エラーは最小限になる。以下により詳しく述べるが、本
発明は、較正中に、第11図の曲線のゼロ交差位置での影
響が有利な形で与えられるような方法で、磁気抵抗素子
に対して磁石を移動させることができるようにする。
外力の影響下にある磁石24を移動させ、較正の後に外
力を除去するときに磁石をその位置に保持させるため
に、本発明は、そのくぼみ内に、磁石の移動を第１軸に
沿って案内し外力が除去されるときに磁石の位置を保持
する手段を提供する。第12図に、本発明の好ましい実施
形態の分解図を示す。担体100は、その中に形成された
くぼみ104を備える。くぼみ104は、磁石が外力Ｆに応答
してくぼみに押し込まれるときに磁石24を受けるように
形作られる。磁石が外力Ｆに応答してくぼみ104に滑り
込むときに、磁石24を予め選定された軸に沿って案内す
るための手段が提供される。第12図では、案内手段は、
くぼみ104の壁面に形成された突出部110および112を具
備する。予め選定された軸（第12図には図示せず）は、
垂直であり外力Ｆの方向に対して平行である。案内手段
の意図については、以下詳しく述べる。本発明はまた、
くぼみ104に付随する、くぼみ104に滑り込むときの磁石
の移動に抵抗するための手段も備えている。本発明の好
ましい実施形態では特に、その抵抗手段は、変形可能な
リブ120からなる。変形可能リブ120は、磁石がくぼみ10
4に入り込むときに磁石24によって押しつぶされる。リ
ブ120の変形によって、磁石24は、第12図に示したよう
に下方に移動するときくぼみとしまりばめの関係になる
ことが確実になる。リブ120のおかげで、磁石24は、外
力Ｆが除去されるときにその瞬間の位置に保持されるこ
とになる。本発明のいくつかの実施形態では、担体100
は、変形可能リブ120と共に働いて磁石がくぼみ104に滑
り込むときの磁石24に対する圧縮力を維持するための可
とう性薄壁122も備える。ただし、可とう性薄壁122は、
必ずしも本発明のすべての実施形態で必要ではないこと
を理解されたい。
力を除去するときに磁石をその位置に保持させるため
に、本発明は、そのくぼみ内に、磁石の移動を第１軸に
沿って案内し外力が除去されるときに磁石の位置を保持
する手段を提供する。第12図に、本発明の好ましい実施
形態の分解図を示す。担体100は、その中に形成された
くぼみ104を備える。くぼみ104は、磁石が外力Ｆに応答
してくぼみに押し込まれるときに磁石24を受けるように
形作られる。磁石が外力Ｆに応答してくぼみ104に滑り
込むときに、磁石24を予め選定された軸に沿って案内す
るための手段が提供される。第12図では、案内手段は、
くぼみ104の壁面に形成された突出部110および112を具
備する。予め選定された軸（第12図には図示せず）は、
垂直であり外力Ｆの方向に対して平行である。案内手段
の意図については、以下詳しく述べる。本発明はまた、
くぼみ104に付随する、くぼみ104に滑り込むときの磁石
の移動に抵抗するための手段も備えている。本発明の好
ましい実施形態では特に、その抵抗手段は、変形可能な
リブ120からなる。変形可能リブ120は、磁石がくぼみ10
4に入り込むときに磁石24によって押しつぶされる。リ
ブ120の変形によって、磁石24は、第12図に示したよう
に下方に移動するときくぼみとしまりばめの関係になる
ことが確実になる。リブ120のおかげで、磁石24は、外
力Ｆが除去されるときにその瞬間の位置に保持されるこ
とになる。本発明のいくつかの実施形態では、担体100
は、変形可能リブ120と共に働いて磁石がくぼみ104に滑
り込むときの磁石24に対する圧縮力を維持するための可
とう性薄壁122も備える。ただし、可とう性薄壁122は、
必ずしも本発明のすべての実施形態で必要ではないこと
を理解されたい。
引き続き第12図を参照すると、複数の導電性リード13
0、132および134が担体100のボディ内に成形されており
担体を貫通して延びている。基板140は、示したように
基板140中の孔を貫通して延びることができるプラスチ
ック製ペグ141および142を使用して、担体100に取付け
可能である。基板140を担体100の端部と接触させて置
き、プラスチック製ペグを基板140中のそれらが関連付
けられた孔に挿入した後、基板を担体に永久に取り付け
るために、熱を加えることによってプラスチック製ペグ
を溶融することができる。基板140中には、そこを貫通
して導電性リードを受けるための３つの孔が形成されて
いる。分解図には、それらの孔の内の２つの孔144およ
び146が示されている。言い換えれば、導電性リード134
は孔144を貫通して延び、導電性リード132は孔146を貫
通して延びる。第12図に示されていないもう１つの孔
は、導電性リード130を受ける。基板140を担体100に組
み付けた後、電気リードと基板140に取り付けられてい
る構成要素との間の電気的連絡を形成するために、３つ
導電性リードを所定の位置ではんだ付けする。センサ構
成10は、基板140に取り付けられ、同じく基板に取り付
けられている複数の電気的構成部品と連絡して接続され
る。したがって、導電性リード130、132および134は、
センサ構成10ならびに基板上の関連付けられた電気的構
成部品と電気的に連絡して接続される。孔150および152
は、担保100、磁石24、基板140、および電気的構成部品
を外界から保護するための、熱硬化オーバモールド材料
と導電性材料130、132および134との間の結合を作成す
るために設けられている。担体中の孔160は、熱硬化成
形型の中で担体を位置決めするために設けられている。
0、132および134が担体100のボディ内に成形されており
担体を貫通して延びている。基板140は、示したように
基板140中の孔を貫通して延びることができるプラスチ
ック製ペグ141および142を使用して、担体100に取付け
可能である。基板140を担体100の端部と接触させて置
き、プラスチック製ペグを基板140中のそれらが関連付
けられた孔に挿入した後、基板を担体に永久に取り付け
るために、熱を加えることによってプラスチック製ペグ
を溶融することができる。基板140中には、そこを貫通
して導電性リードを受けるための３つの孔が形成されて
いる。分解図には、それらの孔の内の２つの孔144およ
び146が示されている。言い換えれば、導電性リード134
は孔144を貫通して延び、導電性リード132は孔146を貫
通して延びる。第12図に示されていないもう１つの孔
は、導電性リード130を受ける。基板140を担体100に組
み付けた後、電気リードと基板140に取り付けられてい
る構成要素との間の電気的連絡を形成するために、３つ
導電性リードを所定の位置ではんだ付けする。センサ構
成10は、基板140に取り付けられ、同じく基板に取り付
けられている複数の電気的構成部品と連絡して接続され
る。したがって、導電性リード130、132および134は、
センサ構成10ならびに基板上の関連付けられた電気的構
成部品と電気的に連絡して接続される。孔150および152
は、担保100、磁石24、基板140、および電気的構成部品
を外界から保護するための、熱硬化オーバモールド材料
と導電性材料130、132および134との間の結合を作成す
るために設けられている。担体中の孔160は、熱硬化成
形型の中で担体を位置決めするために設けられている。
引き続き第12図を参照すると、担体100のくぼみ104内
に形成された構造によって、基板140上の回路が適切な
デジタル信号を受信するまで磁石24を外力によってくぼ
み内に押し下げることが可能になることが理解できよ
う。ブリッジ出力としきい値との交差に対応してデジタ
ル信号を提供するための様々な回路があることは、当業
者には周知のことである。デジタル信号が受信される
と、外力Ｆを即座に除去することが可能であり、磁石24
は、回路から信号の発生につながった正確な位置で、く
ぼみ内のその位置に正確に保持されることになる。
に形成された構造によって、基板140上の回路が適切な
デジタル信号を受信するまで磁石24を外力によってくぼ
み内に押し下げることが可能になることが理解できよ
う。ブリッジ出力としきい値との交差に対応してデジタ
ル信号を提供するための様々な回路があることは、当業
者には周知のことである。デジタル信号が受信される
と、外力Ｆを即座に除去することが可能であり、磁石24
は、回路から信号の発生につながった正確な位置で、く
ぼみ内のその位置に正確に保持されることになる。
第13図に、担体100の平面図を示す。第13図に示した
ように、導電性リード130、132および134は担体100を貫
通して延びその中で成形されている。くぼみ104は、４
つのリブ110〜113を有しているが、これらのリブは、磁
石が外力によってくぼみの中に押し下げられるときに磁
石を案内する役割をする。変形可能リブ120によって、
磁石が外力によってくぼみ104の中に押し下げられると
きに磁石24の移動に抵抗するための手段が提供される
（第13図には図示せず）。前述したように、可とう性壁
122は、くぼみ104と開口部170の間に形成されている。
可とう性壁122は、変形可能であり、変形可能リブ120に
対する磁石24の力によって開口部170に向かって移動す
ることができる。前述したように、可とう性壁122を設
けることは本発明の要件ではない。
ように、導電性リード130、132および134は担体100を貫
通して延びその中で成形されている。くぼみ104は、４
つのリブ110〜113を有しているが、これらのリブは、磁
石が外力によってくぼみの中に押し下げられるときに磁
石を案内する役割をする。変形可能リブ120によって、
磁石が外力によってくぼみ104の中に押し下げられると
きに磁石24の移動に抵抗するための手段が提供される
（第13図には図示せず）。前述したように、可とう性壁
122は、くぼみ104と開口部170の間に形成されている。
可とう性壁122は、変形可能であり、変形可能リブ120に
対する磁石24の力によって開口部170に向かって移動す
ることができる。前述したように、可とう性壁122を設
けることは本発明の要件ではない。
第14図に、第13図に示す図の断面図を示す。この図に
は、くぼみ104および変形可能リブ120に対する案内用リ
ブ111および113の相対位置を示した。さらに、可とう性
壁122を、くぼみ104と開口部170の間のその位置に示し
た。第13図および第14図には特に示していないが、導電
性リードは、担体100のボディを通過するにつれて曲げ
られていることを理解されたい。これは、２つの理由に
より形成されている。第１に、導電性リードを曲げるこ
とによって、リードの一方の端部を基板中の開口部に適
合する特定の位置に配置すると同時に、３つのリードの
他方の端部を外部構成部品への取付けに関して適切な位
置に配置することが実現される。その上、リードに設け
られた２段屈曲によって、それに沿って液体が金属製リ
ードと担体100のプラスチック製ボディとの間の界面内
に容易には通過しない蛇行する経路が形成されることに
よって、追加の封止手段が提供される。
は、くぼみ104および変形可能リブ120に対する案内用リ
ブ111および113の相対位置を示した。さらに、可とう性
壁122を、くぼみ104と開口部170の間のその位置に示し
た。第13図および第14図には特に示していないが、導電
性リードは、担体100のボディを通過するにつれて曲げ
られていることを理解されたい。これは、２つの理由に
より形成されている。第１に、導電性リードを曲げるこ
とによって、リードの一方の端部を基板中の開口部に適
合する特定の位置に配置すると同時に、３つのリードの
他方の端部を外部構成部品への取付けに関して適切な位
置に配置することが実現される。その上、リードに設け
られた２段屈曲によって、それに沿って液体が金属製リ
ードと担体100のプラスチック製ボディとの間の界面内
に容易には通過しない蛇行する経路が形成されることに
よって、追加の封止手段が提供される。
引き続き第14図を参照すると、第14図に示した磁石24
のくぼみ104の中への上方移動によって、変形可能リブ1
20に変形が生じる。さらに、可とう性壁122は、開口部1
70の中に屈曲し、磁石に対して第14図の左に向かう方向
の圧縮力を与えることができる。変形可能リブ120と可
とう性壁122の連結によって、磁石は、外力が除去され
たときに所定の位置に保持される。この形式の磁石の停
止によって、磁石は、外力が除去されたときに保持され
ていたその所定の位置に正確に保持される。
のくぼみ104の中への上方移動によって、変形可能リブ1
20に変形が生じる。さらに、可とう性壁122は、開口部1
70の中に屈曲し、磁石に対して第14図の左に向かう方向
の圧縮力を与えることができる。変形可能リブ120と可
とう性壁122の連結によって、磁石は、外力が除去され
たときに所定の位置に保持される。この形式の磁石の停
止によって、磁石は、外力が除去されたときに保持され
ていたその所定の位置に正確に保持される。
第15図に、第13図に示した本発明の底面図を示す。こ
の図には、導電性リード130、132および134の相対位置
を示したが、プラスチック製ペグ141および142の相対位
置も併せて示した。
の図には、導電性リード130、132および134の相対位置
を示したが、プラスチック製ペグ141および142の相対位
置も併せて示した。
第16図に、センサ構成10および磁石24の概略図を示
す。第16図の意図は、磁気24を予め選定された軸200に
沿って確実に移動させることの重要性を示すことであ
る。くぼみ104の中には、こうした適切な移動を確実に
するために、リブ110〜113が設けられている。磁石24が
第16図の磁石上の矢印によって表される方向に移動しな
い場合、磁気抵抗素子14、16、18および20によって形成
されるブリッジからの出力信号に対する所期の効果は、
達成されないことになる。担体のくぼみ104の中に設け
られた４つのリブは、予め選定された軸200に沿ったこ
うした適切な方向に磁石を案内するための手段である。
す。第16図の意図は、磁気24を予め選定された軸200に
沿って確実に移動させることの重要性を示すことであ
る。くぼみ104の中には、こうした適切な移動を確実に
するために、リブ110〜113が設けられている。磁石24が
第16図の磁石上の矢印によって表される方向に移動しな
い場合、磁気抵抗素子14、16、18および20によって形成
されるブリッジからの出力信号に対する所期の効果は、
達成されないことになる。担体のくぼみ104の中に設け
られた４つのリブは、予め選定された軸200に沿ったこ
うした適切な方向に磁石を案内するための手段である。
第17図は、第４図に示し前述したブリッジからの出力
である出力信号VSIGNAL表している曲線を概略的に表し
た図である。多くの磁気センサはデジタル出力を提供す
ることから、ブリッジからの出力信号208がゼロ基準線
と交差するときにハイ信号からロー信号、またその逆も
同様に切り替える適切な回路が提供されている。理想的
には、信号基準線210をこうした目的に使用することが
できる。しかしながら、たいていのシステムには電気的
ノイズが存在するので、適切な信号切替を発生させるた
めにヒステリシスが形成される。典型的な場合では、上
側のしきい値220と下側のしきい値222は、基準値210の
上方と下方に設けられる。点P1で示したように、信号20
8が下側のしきい値222を通過すると、デジタル出力信号
230は、ハイからローに切り替えられる。ブリッジから
の信号208が上昇して点P2で上側のしきい値220を越える
と、デジタル信号240は、ロー状態からハイ状態に変化
する。信号208がしきい値の上下で変化し続けるのにつ
れて、デジタル出力信号も変化し続ける。第17図を見る
とよくわかるが、点P3での下側のしきい値222の交差に
よって信号のロー状態が達成され、点P4での上側のしき
い値220の交差によってデジタル出力信号250のハイ状態
が再び達成される。やがて、信号208が点P5で下側のし
きい値222と交差することによって、デジタル出力信号
のロー状態が再び達成される。
である出力信号VSIGNAL表している曲線を概略的に表し
た図である。多くの磁気センサはデジタル出力を提供す
ることから、ブリッジからの出力信号208がゼロ基準線
と交差するときにハイ信号からロー信号、またその逆も
同様に切り替える適切な回路が提供されている。理想的
には、信号基準線210をこうした目的に使用することが
できる。しかしながら、たいていのシステムには電気的
ノイズが存在するので、適切な信号切替を発生させるた
めにヒステリシスが形成される。典型的な場合では、上
側のしきい値220と下側のしきい値222は、基準値210の
上方と下方に設けられる。点P1で示したように、信号20
8が下側のしきい値222を通過すると、デジタル出力信号
230は、ハイからローに切り替えられる。ブリッジから
の信号208が上昇して点P2で上側のしきい値220を越える
と、デジタル信号240は、ロー状態からハイ状態に変化
する。信号208がしきい値の上下で変化し続けるのにつ
れて、デジタル出力信号も変化し続ける。第17図を見る
とよくわかるが、点P3での下側のしきい値222の交差に
よって信号のロー状態が達成され、点P4での上側のしき
い値220の交差によってデジタル出力信号250のハイ状態
が再び達成される。やがて、信号208が点P5で下側のし
きい値222と交差することによって、デジタル出力信号
のロー状態が再び達成される。
引き続き第17図を参照すると、基準値210と上側およ
び下側のしきい値220および222に対する信号208の適切
な縦の位置付けは、磁気感応構成要素に対する磁石24の
位置によって形成されるオフセットと相まって、回路の
ゼロオフセットの関数であることを理解されたい。
び下側のしきい値220および222に対する信号208の適切
な縦の位置付けは、磁気感応構成要素に対する磁石24の
位置によって形成されるオフセットと相まって、回路の
ゼロオフセットの関数であることを理解されたい。
第18図は、信号208をさらに概略的に示す図である。
信号208は、第７図に示した目標68に沿った線形位置の
関数としての、第４図のブリッジの出力VSIGANLであ
る。磁石24が外力Ｆに応答して予め選定された軸200に
沿って移動する場合、ブリッジからの出力信号を、第18
図に符号208で示したところから符号208′で示したとこ
ろに変化させることができる。したがって、磁石24を予
め選定された軸200に沿って移動させることによって、
ブリッジからの出力電圧の瞬間の値を変化させることが
可能である。言い換えれば、磁石24が移動する方向によ
って、ブリッジからの瞬間出力信号を、第18図にP6で示
したところからP7で示したところに変化させることが可
能である。第18図は、信号VSIGANLの変化の精密な値を
表すようには意図されていないが、磁気感応構成要素に
対して磁石24を移動させることによって達成することが
可能な変化の相対的なタイプが示されている。本発明
は、磁石をこの形で移動させることを可能にすると共
に、外力が除去されたときに磁石をその所定の位置に正
確に保持するための手段を提供する。
信号208は、第７図に示した目標68に沿った線形位置の
関数としての、第４図のブリッジの出力VSIGANLであ
る。磁石24が外力Ｆに応答して予め選定された軸200に
沿って移動する場合、ブリッジからの出力信号を、第18
図に符号208で示したところから符号208′で示したとこ
ろに変化させることができる。したがって、磁石24を予
め選定された軸200に沿って移動させることによって、
ブリッジからの出力電圧の瞬間の値を変化させることが
可能である。言い換えれば、磁石24が移動する方向によ
って、ブリッジからの瞬間出力信号を、第18図にP6で示
したところからP7で示したところに変化させることが可
能である。第18図は、信号VSIGANLの変化の精密な値を
表すようには意図されていないが、磁気感応構成要素に
対して磁石24を移動させることによって達成することが
可能な変化の相対的なタイプが示されている。本発明
は、磁石をこの形で移動させることを可能にすると共
に、外力が除去されたときに磁石をその所定の位置に正
確に保持するための手段を提供する。
較正手順において位相シフトを与えることが必要にな
った場合、磁気センサおよび目標の相対的な開始位置を
変えることができる。目標68をその縦軸に沿った方向に
僅かに移動させた場合の信号208への影響は、第19図を
見るとよくわかる。言い換えれば、磁石24を磁気感応構
成要素に対して調整する前に出力信号に変えることがで
きる。
った場合、磁気センサおよび目標の相対的な開始位置を
変えることができる。目標68をその縦軸に沿った方向に
僅かに移動させた場合の信号208への影響は、第19図を
見るとよくわかる。言い換えれば、磁石24を磁気感応構
成要素に対して調整する前に出力信号に変えることがで
きる。
第20図に、プラスチックでオーバモールドされたボデ
ィ内にカプセル封じされた後に本発明に従って製作され
た磁気センサを示す。言い換えれば、担体100を基板140
に堅固に取り付け磁石24をくぼみ104内のその較正深さ
まで挿入し、回路のデジタル出力を監視して磁石24がそ
の適切な位置にあり変形可能リブ120によって所定の位
置に保持されていることを確認した後に、周知の技法を
使用し組立体全体をオーバモールドすることができる。
その場合、磁気センサをオーバモールドするのに使用さ
れる熱硬化性エポキシ化合物によって、磁気はその較正
位置に保持される。
ィ内にカプセル封じされた後に本発明に従って製作され
た磁気センサを示す。言い換えれば、担体100を基板140
に堅固に取り付け磁石24をくぼみ104内のその較正深さ
まで挿入し、回路のデジタル出力を監視して磁石24がそ
の適切な位置にあり変形可能リブ120によって所定の位
置に保持されていることを確認した後に、周知の技法を
使用し組立体全体をオーバモールドすることができる。
その場合、磁気センサをオーバモールドするのに使用さ
れる熱硬化性エポキシ化合物によって、磁気はその較正
位置に保持される。
本発明によって提供される構造は、別の方法では不可
能な形式で較正手順を実行することを可能にする。そう
した較正手順について、以上で論じた様々な構成要素お
よび較正に関連して以下に述べる。
能な形式で較正手順を実行することを可能にする。そう
した較正手順について、以上で論じた様々な構成要素お
よび較正に関連して以下に述べる。
磁気センサにおいて多くの正確なセンサ特性を得るた
めには、一般に微調整を行う必要がある。磁気抵抗セン
サのブリッジの調整は、磁気抵抗ブリッジに対して磁石
を移動させることによってほとんど直接的に行われる。
磁気抵抗ブリッジはきわめて高感度であり、その出力は
ミリボルト単位で測定されるため、高い精度を達成する
必要がある場合、磁石の精密な位置が非常に重要であ
る。磁気センサのこうしたタイプの較正を実現し、その
場合に較正結果を確実に不変にするために、磁石24と担
体100との間のしまりばめ結合が設けられ、かつ熱硬化
オーバモールドも使用される。初期段階として、磁気抵
抗ブリッジを入れた型を集積回路パッケージに成形す
る。このパッケージは、第12図に、基板140に取り付け
られて示されている。このパッケージは、センサ構成10
を含む。次いで、集積回路パッケージは、必要なセンサ
回路を形成するために、他の構成要素およびリードに沿
って基板140などのプリント基板にはんだ付けされる。
本発明のいずれかの特定用途に使用される特定のタイプ
のセンサ回路は、本発明には限定されない。磁石と基板
140を正確に位置付けるために、成形された熱可塑性担
体100が用意される。次いで、プラスチック製ペグを基
板の開口部に通してヒートステーキングするなどの適切
な形で、基板140を担体の面に堅固に取り付ける。これ
によって、基板140が傾いたり回転する、あるいはそう
でない場合に後続の処理やオーバモールド工程中に移動
することが確実になくなる。次いで、必要なセンサの接
続は、基板に導体をはんだ付けにすることによって行わ
れる。組立体を、センサが移行信号を与えるのに望まし
い地点に位置決めされた目標68の移行部分を伴う固定物
内に配置する。この目標機構は、両方の平行トラック上
の歯と空間の間の移行である。第18図に関連して前述し
たように、センサの周知のヒステリシスに対処するため
に、中心から僅かにずらして目標機構を配置することが
できる。担体は、磁石24の寸法より若干大きいくぼみ10
4を備える。くぼみ104内には、熱可塑性材料でできた少
なくとも１つの変形可能リブ120を設ける。磁石24がく
ぼみ104に挿入されると、変形可能リブ120は、押しつぶ
されるかせん断される。このリブの変形によって、くぼ
みと磁石24との間のしまりばめを制御することが可能に
なる。このしまりばめの形成を助けるために、少なくと
も１つの可とう壁122を設けて変形可能リブ120を補助す
ることが可能であり、またそれによって、壁を外側に屈
曲させて磁石24の挿入に対応して基板に加わるいずれの
力も防止することが可能になる。外力Ｆを与える細密な
ねじ山の線形螺旋駆動装置を使用することによって、磁
石をくぼみに挿入し担体内にゆっくりと載せる。磁石24
をくぼみ104内に移動させるときには、センサのデジタ
ル出力を連続的に監視する。センサが所期に出力を実現
したときに、磁石をそれ以上くぼみ104内に進行させる
ことを止め外力を除去する。変形可能リブ120と可とう
性壁122の組合せの作用によって、磁石24をその所定の
位置に固定する。
めには、一般に微調整を行う必要がある。磁気抵抗セン
サのブリッジの調整は、磁気抵抗ブリッジに対して磁石
を移動させることによってほとんど直接的に行われる。
磁気抵抗ブリッジはきわめて高感度であり、その出力は
ミリボルト単位で測定されるため、高い精度を達成する
必要がある場合、磁石の精密な位置が非常に重要であ
る。磁気センサのこうしたタイプの較正を実現し、その
場合に較正結果を確実に不変にするために、磁石24と担
体100との間のしまりばめ結合が設けられ、かつ熱硬化
オーバモールドも使用される。初期段階として、磁気抵
抗ブリッジを入れた型を集積回路パッケージに成形す
る。このパッケージは、第12図に、基板140に取り付け
られて示されている。このパッケージは、センサ構成10
を含む。次いで、集積回路パッケージは、必要なセンサ
回路を形成するために、他の構成要素およびリードに沿
って基板140などのプリント基板にはんだ付けされる。
本発明のいずれかの特定用途に使用される特定のタイプ
のセンサ回路は、本発明には限定されない。磁石と基板
140を正確に位置付けるために、成形された熱可塑性担
体100が用意される。次いで、プラスチック製ペグを基
板の開口部に通してヒートステーキングするなどの適切
な形で、基板140を担体の面に堅固に取り付ける。これ
によって、基板140が傾いたり回転する、あるいはそう
でない場合に後続の処理やオーバモールド工程中に移動
することが確実になくなる。次いで、必要なセンサの接
続は、基板に導体をはんだ付けにすることによって行わ
れる。組立体を、センサが移行信号を与えるのに望まし
い地点に位置決めされた目標68の移行部分を伴う固定物
内に配置する。この目標機構は、両方の平行トラック上
の歯と空間の間の移行である。第18図に関連して前述し
たように、センサの周知のヒステリシスに対処するため
に、中心から僅かにずらして目標機構を配置することが
できる。担体は、磁石24の寸法より若干大きいくぼみ10
4を備える。くぼみ104内には、熱可塑性材料でできた少
なくとも１つの変形可能リブ120を設ける。磁石24がく
ぼみ104に挿入されると、変形可能リブ120は、押しつぶ
されるかせん断される。このリブの変形によって、くぼ
みと磁石24との間のしまりばめを制御することが可能に
なる。このしまりばめの形成を助けるために、少なくと
も１つの可とう壁122を設けて変形可能リブ120を補助す
ることが可能であり、またそれによって、壁を外側に屈
曲させて磁石24の挿入に対応して基板に加わるいずれの
力も防止することが可能になる。外力Ｆを与える細密な
ねじ山の線形螺旋駆動装置を使用することによって、磁
石をくぼみに挿入し担体内にゆっくりと載せる。磁石24
をくぼみ104内に移動させるときには、センサのデジタ
ル出力を連続的に監視する。センサが所期に出力を実現
したときに、磁石をそれ以上くぼみ104内に進行させる
ことを止め外力を除去する。変形可能リブ120と可とう
性壁122の組合せの作用によって、磁石24をその所定の
位置に固定する。
次いで、担体100内の２つの孔にある位置決め用コア
・ピンを使用して、組立体を熱硬化成形型内に挿入し所
定の位置に保持することができる。これらの２つの孔
は、その１つが符号160で識別されて第13図に示されて
いる。熱硬化性エポキシ材料で組立体を被覆し、それに
よってブリッジと磁石を全体的にカプセル封じすること
が可能になる。これによって永久に、磁石、磁気感応構
成要素、基板および担体を併せて封止する。インサート
組立体を所定の位置に保持するために十分な量の熱硬化
性材料を硬化させた後にピンを陥没させる必要がある
が、これは熱硬化性材料がすべて硬化する前に当業者に
とって周知の方法で行う必要がある。これによって、コ
ア・ピンがあったところに熱硬化性エポキシ材料を埋め
戻すことが可能になる。コア・ピンから離れた領域にあ
る熱硬化性の薄壁部分によって、材料をその部分でより
速く硬化させることが容易になり、ピンを速く陥没させ
ることが可能になる。プリント回路板および磁石のイン
サートへの締結は、これらの構成要素が処理工程および
オーバモールド手順の間に確実に移動しない程度の強度
があればよい。
・ピンを使用して、組立体を熱硬化成形型内に挿入し所
定の位置に保持することができる。これらの２つの孔
は、その１つが符号160で識別されて第13図に示されて
いる。熱硬化性エポキシ材料で組立体を被覆し、それに
よってブリッジと磁石を全体的にカプセル封じすること
が可能になる。これによって永久に、磁石、磁気感応構
成要素、基板および担体を併せて封止する。インサート
組立体を所定の位置に保持するために十分な量の熱硬化
性材料を硬化させた後にピンを陥没させる必要がある
が、これは熱硬化性材料がすべて硬化する前に当業者に
とって周知の方法で行う必要がある。これによって、コ
ア・ピンがあったところに熱硬化性エポキシ材料を埋め
戻すことが可能になる。コア・ピンから離れた領域にあ
る熱硬化性の薄壁部分によって、材料をその部分でより
速く硬化させることが容易になり、ピンを速く陥没させ
ることが可能になる。プリント回路板および磁石のイン
サートへの締結は、これらの構成要素が処理工程および
オーバモールド手順の間に確実に移動しない程度の強度
があればよい。
本発明によって、ブリッジの調整か回路のオフセット
の調整のどちらかによって行われる一体型設計の整合ブ
リッジおよび回路を、較正工程に利用することが可能に
なる。これは、第12図に符号10で示したような構成要素
にカプセル封じする前に、ICを試験することによって実
現される。ICには、３つの出力ピンしか必要ない。これ
らの出力ピンは、供給接続、負接続およびデジタル出力
接続である。較正設備を設け、それによってセンサのデ
ジタル出力の状態が切り替わるまで磁気感応構成要素に
対して磁石24を移動させる。その設備と共に目標68を使
用し、その磁気感応構成要素が目標の歯と間隙空間の間
の移行に近接する位置にセンサを置く。トリガ回路には
一般に、磁気センサに使用されるものと同様の有限のヒ
ステリシスが使用されることから、この方式では端部精
度および繰返し性の誤りが発生する恐れがある。第17図
に関連して前述したヒステリシスのため磁石24は正確な
回路のゼロ値に完全には調整されないことになるが、こ
れはデジタル出力が実際のゼロ値に到達する前に作動す
ると予想されることによる。言い換えれば、デジタル出
力は、信号208が至近のしきい値を通過するときに状態
が変化することになる。より高い調整分解能を達成する
ために最大エアギャップでまたはそれを越えてその相補
的目標を配置することによって、これらの端部繰返し性
および精度の誤りを低減することができる。これは主
に、センサの先端と目標68の間のエアギャップが離れて
いればブリッジ出力のスロープがより平坦になるためで
ある。端部繰返し性の誤りが、これが許容範囲外の値に
調整されているために発生する場合、相補的目標68をそ
の短い幅の方向に調整することができる。言い換えれ
ば、磁気抵抗ブリッジを目標の２つのトラックの一方に
向けて移動させることができる。これを行うと、磁気較
正中の目標の軸位置に応じて、IC回路をしきい値よりも
早くまたは遅く作動させるようにすることができる。端
部精度も調整する必要がある場合、目標68を長手方向に
移動させることができる。第19図に関連して前述したよ
うに、この調整によってブリッジ出力に位相変移が生じ
る。この形式の調整は、ブリッジ出力に位相変移を引き
起こし較正中の端部精度に直接的に影響する。
の調整のどちらかによって行われる一体型設計の整合ブ
リッジおよび回路を、較正工程に利用することが可能に
なる。これは、第12図に符号10で示したような構成要素
にカプセル封じする前に、ICを試験することによって実
現される。ICには、３つの出力ピンしか必要ない。これ
らの出力ピンは、供給接続、負接続およびデジタル出力
接続である。較正設備を設け、それによってセンサのデ
ジタル出力の状態が切り替わるまで磁気感応構成要素に
対して磁石24を移動させる。その設備と共に目標68を使
用し、その磁気感応構成要素が目標の歯と間隙空間の間
の移行に近接する位置にセンサを置く。トリガ回路には
一般に、磁気センサに使用されるものと同様の有限のヒ
ステリシスが使用されることから、この方式では端部精
度および繰返し性の誤りが発生する恐れがある。第17図
に関連して前述したヒステリシスのため磁石24は正確な
回路のゼロ値に完全には調整されないことになるが、こ
れはデジタル出力が実際のゼロ値に到達する前に作動す
ると予想されることによる。言い換えれば、デジタル出
力は、信号208が至近のしきい値を通過するときに状態
が変化することになる。より高い調整分解能を達成する
ために最大エアギャップでまたはそれを越えてその相補
的目標を配置することによって、これらの端部繰返し性
および精度の誤りを低減することができる。これは主
に、センサの先端と目標68の間のエアギャップが離れて
いればブリッジ出力のスロープがより平坦になるためで
ある。端部繰返し性の誤りが、これが許容範囲外の値に
調整されているために発生する場合、相補的目標68をそ
の短い幅の方向に調整することができる。言い換えれ
ば、磁気抵抗ブリッジを目標の２つのトラックの一方に
向けて移動させることができる。これを行うと、磁気較
正中の目標の軸位置に応じて、IC回路をしきい値よりも
早くまたは遅く作動させるようにすることができる。端
部精度も調整する必要がある場合、目標68を長手方向に
移動させることができる。第19図に関連して前述したよ
うに、この調整によってブリッジ出力に位相変移が生じ
る。この形式の調整は、ブリッジ出力に位相変移を引き
起こし較正中の端部精度に直接的に影響する。
要約すると、両方の目標トラックの歯と溝の間の目標
68の移行領域に近接して磁気センサを配置する。達成す
べき特定の特性に応じて、担体100および磁気感応構成
要素に対して磁石24を調整する前に、目標68を第19図に
示したようにその長手方向か第18図に示したようにその
幅に対して移動することができる。次いで、センサを目
標68に対する所定の位置に堅固に取り付け、デジタル出
力信号の状態が変化するまで外力に対応して磁石24をく
ぼみ104内に押し込むことができる。出力信号の状態が
変化すると、外力を即座に除去し、磁石24をくぼみ104
内のその正確な位置に保持する。磁石は、前述のように
組立体全体をオーバモールドするまでこの位置に留ま
る。
68の移行領域に近接して磁気センサを配置する。達成す
べき特定の特性に応じて、担体100および磁気感応構成
要素に対して磁石24を調整する前に、目標68を第19図に
示したようにその長手方向か第18図に示したようにその
幅に対して移動することができる。次いで、センサを目
標68に対する所定の位置に堅固に取り付け、デジタル出
力信号の状態が変化するまで外力に対応して磁石24をく
ぼみ104内に押し込むことができる。出力信号の状態が
変化すると、外力を即座に除去し、磁石24をくぼみ104
内のその正確な位置に保持する。磁石は、前述のように
組立体全体をオーバモールドするまでこの位置に留ま
る。
本発明による較正手順は、単一の段階工程で実行され
る。較正中の使用には、供給、負および出力信号しか必
要ない。較正回路からブリッジを絶縁するのに追加のバ
ッファリングは必要なく、センサの露出したブリッジ出
力アンテナが外界にさらされることはない。その結果、
EMIおよびRFIに対する感受性は低減する。従来の較正方
式の場合のような、実際のアナログ出力信号VSIGNALを
監視する必要がなくなるので、較正サイクル時間は著し
く低減される。センサからのデジタル出力信号をセンサ
自体が使用してシステムをトリガし、担体100に対する
磁石の移動を停止することが可能である。デジタル出力
信号を使用しているので、電圧レベルは、ミリボルトの
ブリッジ出力よりはるかに高く、信号対雑音比（S/N
比）が大幅に改善される。出力が供給電圧からグランド
に切り替わると、較正が一致したことを表す。本発明に
よる較正方式にはまた、実際に磁気ブリッジのゼロ値を
正確なゼロ交差に調整して回路ヒステリシスの存在を消
散させる能力もある。これは、ハウジング（担体）100
に対して磁石24を移動させる前に、センサに対する目標
68の開始位置を調整することによって行われる。その
上、本発明による較正方式には、特定の用途に対処する
ために、固定回路作動点に関して磁気ブリッジのゼロ値
を調整する機能もある。言い換えれば、出力信号の負端
部の移行が正端部の移行より正確であることが必要な用
途の場合、磁気ブリッジのゼロ値を調整して負のしきい
値の方にバイアスさせることが可能である。これを実現
するのに、回路のしきい値の調整を変える必要はない。
る。較正中の使用には、供給、負および出力信号しか必
要ない。較正回路からブリッジを絶縁するのに追加のバ
ッファリングは必要なく、センサの露出したブリッジ出
力アンテナが外界にさらされることはない。その結果、
EMIおよびRFIに対する感受性は低減する。従来の較正方
式の場合のような、実際のアナログ出力信号VSIGNALを
監視する必要がなくなるので、較正サイクル時間は著し
く低減される。センサからのデジタル出力信号をセンサ
自体が使用してシステムをトリガし、担体100に対する
磁石の移動を停止することが可能である。デジタル出力
信号を使用しているので、電圧レベルは、ミリボルトの
ブリッジ出力よりはるかに高く、信号対雑音比（S/N
比）が大幅に改善される。出力が供給電圧からグランド
に切り替わると、較正が一致したことを表す。本発明に
よる較正方式にはまた、実際に磁気ブリッジのゼロ値を
正確なゼロ交差に調整して回路ヒステリシスの存在を消
散させる能力もある。これは、ハウジング（担体）100
に対して磁石24を移動させる前に、センサに対する目標
68の開始位置を調整することによって行われる。その
上、本発明による較正方式には、特定の用途に対処する
ために、固定回路作動点に関して磁気ブリッジのゼロ値
を調整する機能もある。言い換えれば、出力信号の負端
部の移行が正端部の移行より正確であることが必要な用
途の場合、磁気ブリッジのゼロ値を調整して負のしきい
値の方にバイアスさせることが可能である。これを実現
するのに、回路のしきい値の調整を変える必要はない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01R 33/07 - 33/09 H01L 43/02 - 43/08
Claims (6)
- 【請求項１】磁気センサの較正方法であって、 担体を用意する段階と、 前記担体内にくぼみを形成する段階と、 磁気感応構成要素を基板に取り付ける段階と、 前記基板を担体に取り付ける段階と、 前記磁気感応構成要素の検出域内に目標を配置する段階
と、 磁石を前記くぼみに挿入する段階と、 前記磁石に対して力を与えて前記磁石を前記くぼみに押
し込む段階と、 前記磁気感応構成要素からの予め選定された信号を監視
する段階と、 前記の予め選定された信号の所定の状態が検出されたと
きに前記力を除去し、かつ 前記力を除去したときに前記磁石を前記くぼみ内の所定
の位置に保持する抵抗要素を前記くぼみに形成する段階
と を含む方法。 - 【請求項２】前記磁石を前記くぼみに押し込む際に前記
磁石の位置合せを制御するために複数の案内リブを前記
くぼみの壁に形成する段階とを含む請求項１に記載の方
法。 - 【請求項３】前記くぼみの可とう性壁を形成する段階を
含む請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】磁気センサの較正方法であって、 担体を用意する段階と、 前記担体内にくぼみを形成する段階と、 磁気感応構成要素を基板に取り付ける段階と、 前記基板を担体に取り付ける段階と、 前記磁気感応構成要素の検出域内に目標を配置する段階
と、 磁石を前記くぼみに挿入する段階と、 前記磁石に対して力を与えて前記磁石を前記くぼみに押
し込む段階と、 前記磁気感応構成要素からの予め選定された信号を監視
する段階と、 前記の予め選定された信号の所定の状態が検出されたと
きに前記力を除去する段階と、 前記力を除去したときに前記磁石を前記くぼみ内の所定
の位置に保持する抵抗要素を前記くぼみに形成する段階
と、 前記磁石を前記くぼみに押し込む際に前記磁石の位置合
せを制御するために複数の案内リブを前記くぼみの壁に
形成する段階とを含む方法。 - 【請求項５】前記くぼみの可とう性壁を形成する段階を
含む請求項４に記載の方法。 - 【請求項６】磁気センサの較正方法であって、 担体を用意する段階と、 前記担体内にくぼみを形成する段階と、 磁気感応構成要素を基板に取り付ける段階と、 前記基板を担体に取り付ける段階と、 前記磁気感応構成要素の検出域内に目標を配置する段階
と、 磁石を前記くぼみに挿入する段階と、 前記磁石に対して力を与えて前記磁石を前記くぼみに押
し込む段階と、 前記磁気感応構成要素からの予め選定された信号を監視
する段階と、 前記の予め選定された信号の所定の状態が検出されたと
きに前記力を除去する段階と、 前記力を除去したときに前記磁石を前記くぼみ内の所定
の位置に保持する抵抗要素を前記くぼみに形成する段階
と、 前記磁石を前記くぼみに押し込む際に前記磁石の位置合
せを制御するために複数の案内リブを前記くぼみの壁に
形成する段階と、 前記くぼみの可とう性壁を形成させる段階とを含む方
法。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/374,942 | 1995-01-18 | ||
| US08/374,942 US5500589A (en) | 1995-01-18 | 1995-01-18 | Method for calibrating a sensor by moving a magnet while monitoring an output signal from a magnetically sensitive component |
| US374,942 | 1995-01-18 | ||
| PCT/US1996/000807 WO1996022543A1 (en) | 1995-01-18 | 1996-01-18 | Magnetic sensor with improved calibration capability |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09505410A JPH09505410A (ja) | 1997-05-27 |
| JP2929238B2 true JP2929238B2 (ja) | 1999-08-03 |
Family
ID=23478835
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8522424A Expired - Fee Related JP2929238B2 (ja) | 1995-01-18 | 1996-01-18 | 較正機能を改善した磁気センサ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5500589A (ja) |
| JP (1) | JP2929238B2 (ja) |
| DE (1) | DE19680088B4 (ja) |
| WO (1) | WO1996022543A1 (ja) |
Families Citing this family (80)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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