JP3412297B2 - Ｍｒ素子式回転センサ - Google Patents
Ｍｒ素子式回転センサInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、回転センサに係り、特
に、回転体に取付けられたスリット円板と磁気抵抗素子
（以下ＭＲ素子と略記する）及びバイアス磁石とからな
るＭＲ素子式回転センサに関する。 【０００２】 【従来の技術】従来のＭＲ素子式回転センサは、例え
ば、図１０に示すような構造を有しており、自動車のエ
ンジン制御を目的とし、エンジンの回転数、カム軸の回
転角度、エンジンの各気筒におけるシリンダ位置などを
計測してエンジンの回転状況を検出するために、エンジ
ンのカム軸に取り付けられている。同図において、回転
センサ１は、ハウジング５内に収容された回転するシャ
フト３、シャフトロータ４によってシャフト３に固定さ
れたスリット円板２、スリット円板２と対向して設けた
センサユニット１３によって構成されており、センサユ
ニット１３は、ＭＲ素子７〜１０、バイアス磁石１１、
検出回路１２などを内蔵している。図１１に示すよう
に、スリット円板２には、角度検出用スリット１４、基
準位置検出用スリット１５が形成されている。また、図
１２に示すように、ＭＲ素子７、８はスリット１４と対
向する位置に、ＭＲ素子９、１０はスリット１５に対向
する位置に配設されている。さらに、ＭＲ素子７〜１０
の背面側、すなわち、ＭＲ素子７、８、９、１０に関し
て、スリット円板２と反対側にはバイアス磁石１１が配
置されている。そして、ＭＲ素子７、８、９、１０は、
図示しない端子を介して検出回路１２（図１０）に接続
されている。 【０００３】上記回転センサ１の構成において、図１２
に示す矢印Ａ方向にスリット円板２が回転すると、バイ
アス磁石１１による、ＭＲ素子７、８、９、１０を通過
する磁束密度が変化することにより、検出回路１２の抵
抗値が変化する。すなわち、図１３に示すようにＭＲ素
子７、８、９、１０を直列に接続し、その中点電位を増
幅器１７、１８により増幅し、その後、比較器１９、２
０により矩形波に変換し、角度信号と基準位置信号を出
力するようになっている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術の回転
センサは、ＭＲ素子７、８を角度検出用に、基準位置検
出用にＭＲ素子９、１０をそれぞれペアで使用する構成
となっているため、求めようとする信号の数に応じて、
このようなＭＲ素子のペアを増設しなければならず、構
造が複雑化し費用が増大するという問題点があった。本
発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので
ある。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、角度検出用としてスリット円板の第１
の円周上に等中心角で配設されるべきスリットｎ個のう
ち、基準位置となる角度範囲内に連続するｍ個のスリッ
トを、前記第１の円周と同心の第２の円周上に設け、残
りの（ｎ−ｍ）個のスリットを前記第１の円周上に残
し、かつ、第１のＭＲ素子を第１の円周上に形成した
（ｎ−ｍ）個のスリットと対応させ、第２のＭＲ素子を
前記ｍ個のスリットと対応させるように配置し、前記第
１のＭＲ素子と第２のＭＲ素子を直列に接続し、その接
続中点電位を計測することを特徴とするＭＲ素子式回転
センサである。すなわち、特許請求の範囲に記載されて
いるように、円板上に同一中心で半径を異にする第１の
円周と第２の円周を設け、第１の円周上に等中心角でｎ
分割し、ｎ個中の連続ｍ個分に相当するスリット欠落部
を残して穿設した（ｎ−ｍ）個の角度検出用の第１のス
リットと、前記第１の円周上の連続ｍ個分のスリット欠
落部に対応した第２の円周上の位置に、前記第１のスリ
ットと等中心角で穿設した基準位置検出用のｍ個の第２
のスリットと、前記第１のスリットに対向する位置に配
設した第１のＭＲ素子と、前記第２のスリットに対向す
る位置に配設した第２のＭＲ素子と、前記第１、第２の
ＭＲ素子を挟んで前記スリット円板と反対側に配設した
バイアス磁石を有し、前記第１のＭＲ素子と第２のＭＲ
素子を直列に接続し、その接続中点電位と第１の基準電
圧とを比較して、前記接続中点電位が前記第１の基準電
圧以上である場合に高出力を出力する第１の比較器と、
前記接続中点電位と第１の基準電圧よりも低い第２の基
準電圧とを比較して、前記接続中点電位が前記第２の基
準電圧よりも低い場合に高出力を出力する第２の比較器
と、前記第１の比較器の出力と前記第２の比較器の出力
とを入力し、どちらかの出力が高出力である場合に高出
力を出力するＯＲ回路と、前記ＯＲ回路の出力に基づい
て角度信号を検出すると共に、前記第２の比較器の出力
に基づいて前記基準位置信号を求めるように構成してい
る。 【０００６】 【作用】回転検出素子としてＭＲ素子を使用する回転セ
ンサの原理について、図６〜図９を用いて説明する。Ｍ
Ｒ素子とは、磁束密度に応じてその電気抵抗値が変化す
る薄膜素子であって、主として半導体を使用するもの
と、強磁性体を使用するものとに大別することができ
る。なかでも、In−Sb 半導体薄膜によるＭＲ素子が挙
げられ、ＭＲ素子の膜厚方向に印加される磁束密度Ｂに
応じて、抵抗値Ｒは図６に示すように変化する。一般的
にＭＲ素子を回転検出素子として使用する構成は、図７
に示すように、２個のＭＲ素子３３、３４の前面をスリ
ット３６が通過するように回転するスリット円板３５が
配置される。ＭＲ素子３３、３４の背面にはバイアス磁
界を付与するバイアス磁石３７が設けられている。スリ
ット円板３５の材質は、エネルギー積ＢＨmaxの大きいN
d−Fe−B磁石（ＢＨmax＝４０ＭＧＯe程度）が望ましい
が、使用温度範囲が広いときは、不可逆減磁及び可逆温
度係数が小さく、かつ、エネルギー積も大きいSm−Co磁
石（ＢＨmax＝３０ＭＧＯe程度）が望ましい。スリット
円板３５が回転するとＭＲ素子３３、３４の前面をスリ
ット３６が通過する。一般にスリットがＭＲ素子と正対
する位置関係にあるときに磁束密度Ｂが最も大きくな
る。このように、スリットがＭＲ素子の前面を通過する
ことにより、ＭＲ素子に垂直な方向の磁束密度Ｂが変化
する。磁束密度の最大値と最小値の差をΔＢ、このとき
のＭＲ素子抵抗値の変化をΔＲとすると、 ΔＲ＝Ｒ0・μ・ｆ・ΔＢ ……（数１） となる。ここで、Ｒ0はＢ＝０のときのＭＲ素子の抵抗
値、μは電子移動速度、ｆはＭＲ素子の形状ファクタで
ある。 【０００７】ＭＲ素子は温度に対する抵抗値の変化が極
めて大きく、例えば、In−Sb半導体薄膜のＭＲ素子では
２５℃における抵抗値を１とすると、−４０℃において
７程度、１５０℃において０．２程度である。このた
め、図８の回路に示されるように、２個のＭＲ素子３
３、３４を直列に接続し、その中点電位を計測すること
によって、温度による影響を相殺する手法が採用されて
いる。 【０００８】ＭＲ素子３３、３４の間隔Ｌ1とスリット
３６間のピッチＬ2との比が１：２、すなわち、Ｌ1／Ｌ
2＝０．５となるように、ＭＲ素子を配設した場合、Ｍ
Ｒ素子３３、３４の抵抗値Ｒc、Ｒdは、時間とともに図
９（ａ）に示すように変化する。電源電圧をＶccとする
と、ＭＲ素子３３と３４の中点電位Ｖoutの変化量Ｖpp
は Ｖpp＝Ｖcc・ΔＲ／（２Ｒ0′＋ΔＲ） ……（数２） となり、図９（ｂ）に示すようなスリット円板３５の回
転に応じた信号が得られる。 【０００９】 【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るＭＲ素子式回転センサの構造を示
す断面図、図２は、同回転センサのスリット円板の平面
図、図３は、同スリット円板とＭＲ素子の位置関係を示
す図である。図１において、回転センサ２１は、従来技
術の回転センサ（図１３）に準ずる断面構造を有してお
り、ハウジング５内に収容された回転するシャフト３、
シャフトロータ４によってシャフト３に固定されたスリ
ット円板２２、スリット円板２２と対向して設けたセン
サユニット２６によって構成されており、センサユニッ
ト２６は、ＭＲ素子２３、２４、バイアス磁石１１、検
出回路２５などを内蔵している。シャフト３は、ベアリ
ング６を介して円滑に回転可能のようにハウジング５内
に係止されている。ＭＲ素子２３、２４の背面にはバイ
アス磁石１１が配置されていて、ＭＲ素子２３、２４
は、図示しない端子を介して検知回路２５と電気的に接
続されている。スリット円板２２、ＭＲ素子２３、２
４、検出回路２５及びセンサユニット２６を除く他の部
品は、図１０と共通使用可能である。 【００１０】図２に示すように、本実施例のスリット円
板２２には、角度検出用のスリット２７が、第１の円周
上に等角度ピッチで、また、角度検出と基準位置検出用
を兼ねる兼用のスリット２８が、スリット２７のピッチ
円より内周側の第２の円周上に前記と等ピッチで設けら
れている。すなわち、スリット２８を形成する中心角θ
の範囲内は、スリット２７に代ってスリット２８が第２
の円周上に形成されている。そして図３に示すように、
ＭＲ素子２３は前記角度検出用のスリット２７と対向す
るように、ＭＲ素子２４は前記兼用のスリット２８にそ
れぞれ対向するように構成されている。 【００１１】図５は、検出回路２５の構成を示す図であ
る。図５において、２９はＭＲ素子２３、２４の中点電
位を増幅する増幅器、３０、３１は増幅器２９からの信
号を受けて基準電圧Ｖ１、Ｖ２と比較し矩形波を出力す
る比較器であり、３２は比較器３０、３１からの信号を
演算して角度信号を出力するＯＲ回路である。また図４
は、スリット円板２２の回転に伴い、ＭＲ素子２３、２
４を有する検出回路２５の動作特性を示す図である。図
４（ａ）は、スリット円板２２の回転に伴いＭＲ素子２
３、２４の位置に対向して変化するスリット２７及びス
リット２８の相互関係位置を示す図であって、上段はス
リット２７、下段はスリット２８を表示している。すな
わち、角度検出用のスリット２７がＭＲ素子２３と対向
する位置では、角度検出と基準位置検出を兼ねるスリッ
ト２８はＭＲ素子２４とは対向していない。従って、ス
リット円板２２が矢印Ａ方向に回転したときに、スリッ
ト２７、及びスリット２８がそれぞれＭＲ素子２３、及
びＭＲ素子２４の位置を通過し、ＭＲ素子２３の抵抗値
Ｒａ、及びＲｂはそれぞれ図４（ｂ）に示すように変化
する。 【００１２】図５に示すようにＭＲ素子２３と２４を直
列に接続すると、その中点電位Ｖａは図４（ｃ）のよう
に変化する。Ｖａは増幅器２９によりＶａ′に増幅され
比較器３０、３１に入力される。比較器３０においてＶ
ａ′は「＋」側に入力されて、「−」側に入力された所
定の電圧Ｖ１と比較され、比較器３０からの出力は
Ｖａ′＞Ｖ１のときに高出力、Ｖａ′＜Ｖ１のときに低
出力となり、図４（ｄ）におけるＶｂような特性を示
す。一方比較器３１ではＶａ′は「−」側に入力され、
「＋」側に入力された所定電圧Ｖ２と比較され、比較器
３１の出力はＶａ′＜Ｖ２のときに高出力となり、図４
（ｄ）に示されるＶｃが出力される。Ｖｃはこのまま基
準位置検出信号として出力される。また、ＶｂとＶｃは
ＯＲ回路３２において演算され、角度検出用信号Ｖｄと
して出力される。中点電位Ｖａは、周囲環境温度Ｔａが
Ｔａ＝Ｔ０のとき次式によって表わされる。 【００１３】 Ｖa（Ｔ0）＝Ｖcc×Ｒa／（Ｒa＋Ｒb） ……（数３） 周囲環境温度ＴaがＴ0からＴ1に変化すると、Ｒa、Ｒb
は物質固有の温度係数に応じてα倍となる。Ｔa＝Ｔ1の
ときの中点電位Ｖa（Ｔ1）は次式によって示される。 【００１４】 Ｖa（Ｔ1）＝Ｖcc×αＲa／α（Ｒa＋Ｒb） ＝Ｖcc×Ｒa／（Ｒa＋Ｒb）＝Ｖa（Ｔ0） ……（数４） このように、周囲環境温度Ｔaが変化しても、ＭＲ素子
２３とＭＲ素子２４の中点電位Ｖaは変化せず、温度変
化による影響は相殺されることがわかる。 【００１５】上記の実施例に示したように、スリット円
板２２は、角度検出用として、第１の円周上に等角度で
穿設されるべきｎ個のスリットのうち、基準位置となる
角度範囲内にｍ個のスリット２８を第１の円周と同心の
第２の円周上に移動して設けることにより、第１の円周
上に（ｎ−ｍ）個のスリット２７と、第２の円周上にｍ
個のスリット２８を形成したものであって、第１の円周
上の角度θの範囲にはスリット２７は形成されていな
い。この構成のスリット円板２２のスリット２７と対向
してＭＲ素子２３（第１のＭＲ素子）、スリット２８と
対向してＭＲ素子２４（第２のＭＲ素子）が配設されて
いる。そして、第２のＭＲ素子２４と第１のＭＲ素子２
３を直列に接続すると共に、その中点電位を計測するこ
とにより、角度信号と基準位置信号を求めるように構成
されているものである。 【００１６】 【発明の効果】本発明の実施により、２組のＭＲ素子を
使用する必要がなく、１組のＭＲ素子によって角度信号
と基準位置信号の検出用信号を得ることができ、しか
も、周囲環境温度の変化による影響が小さく、精度の高
い回転センサを提供することができる。
に、回転体に取付けられたスリット円板と磁気抵抗素子
（以下ＭＲ素子と略記する）及びバイアス磁石とからな
るＭＲ素子式回転センサに関する。 【０００２】 【従来の技術】従来のＭＲ素子式回転センサは、例え
ば、図１０に示すような構造を有しており、自動車のエ
ンジン制御を目的とし、エンジンの回転数、カム軸の回
転角度、エンジンの各気筒におけるシリンダ位置などを
計測してエンジンの回転状況を検出するために、エンジ
ンのカム軸に取り付けられている。同図において、回転
センサ１は、ハウジング５内に収容された回転するシャ
フト３、シャフトロータ４によってシャフト３に固定さ
れたスリット円板２、スリット円板２と対向して設けた
センサユニット１３によって構成されており、センサユ
ニット１３は、ＭＲ素子７〜１０、バイアス磁石１１、
検出回路１２などを内蔵している。図１１に示すよう
に、スリット円板２には、角度検出用スリット１４、基
準位置検出用スリット１５が形成されている。また、図
１２に示すように、ＭＲ素子７、８はスリット１４と対
向する位置に、ＭＲ素子９、１０はスリット１５に対向
する位置に配設されている。さらに、ＭＲ素子７〜１０
の背面側、すなわち、ＭＲ素子７、８、９、１０に関し
て、スリット円板２と反対側にはバイアス磁石１１が配
置されている。そして、ＭＲ素子７、８、９、１０は、
図示しない端子を介して検出回路１２（図１０）に接続
されている。 【０００３】上記回転センサ１の構成において、図１２
に示す矢印Ａ方向にスリット円板２が回転すると、バイ
アス磁石１１による、ＭＲ素子７、８、９、１０を通過
する磁束密度が変化することにより、検出回路１２の抵
抗値が変化する。すなわち、図１３に示すようにＭＲ素
子７、８、９、１０を直列に接続し、その中点電位を増
幅器１７、１８により増幅し、その後、比較器１９、２
０により矩形波に変換し、角度信号と基準位置信号を出
力するようになっている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術の回転
センサは、ＭＲ素子７、８を角度検出用に、基準位置検
出用にＭＲ素子９、１０をそれぞれペアで使用する構成
となっているため、求めようとする信号の数に応じて、
このようなＭＲ素子のペアを増設しなければならず、構
造が複雑化し費用が増大するという問題点があった。本
発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので
ある。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、角度検出用としてスリット円板の第１
の円周上に等中心角で配設されるべきスリットｎ個のう
ち、基準位置となる角度範囲内に連続するｍ個のスリッ
トを、前記第１の円周と同心の第２の円周上に設け、残
りの（ｎ−ｍ）個のスリットを前記第１の円周上に残
し、かつ、第１のＭＲ素子を第１の円周上に形成した
（ｎ−ｍ）個のスリットと対応させ、第２のＭＲ素子を
前記ｍ個のスリットと対応させるように配置し、前記第
１のＭＲ素子と第２のＭＲ素子を直列に接続し、その接
続中点電位を計測することを特徴とするＭＲ素子式回転
センサである。すなわち、特許請求の範囲に記載されて
いるように、円板上に同一中心で半径を異にする第１の
円周と第２の円周を設け、第１の円周上に等中心角でｎ
分割し、ｎ個中の連続ｍ個分に相当するスリット欠落部
を残して穿設した（ｎ−ｍ）個の角度検出用の第１のス
リットと、前記第１の円周上の連続ｍ個分のスリット欠
落部に対応した第２の円周上の位置に、前記第１のスリ
ットと等中心角で穿設した基準位置検出用のｍ個の第２
のスリットと、前記第１のスリットに対向する位置に配
設した第１のＭＲ素子と、前記第２のスリットに対向す
る位置に配設した第２のＭＲ素子と、前記第１、第２の
ＭＲ素子を挟んで前記スリット円板と反対側に配設した
バイアス磁石を有し、前記第１のＭＲ素子と第２のＭＲ
素子を直列に接続し、その接続中点電位と第１の基準電
圧とを比較して、前記接続中点電位が前記第１の基準電
圧以上である場合に高出力を出力する第１の比較器と、
前記接続中点電位と第１の基準電圧よりも低い第２の基
準電圧とを比較して、前記接続中点電位が前記第２の基
準電圧よりも低い場合に高出力を出力する第２の比較器
と、前記第１の比較器の出力と前記第２の比較器の出力
とを入力し、どちらかの出力が高出力である場合に高出
力を出力するＯＲ回路と、前記ＯＲ回路の出力に基づい
て角度信号を検出すると共に、前記第２の比較器の出力
に基づいて前記基準位置信号を求めるように構成してい
る。 【０００６】 【作用】回転検出素子としてＭＲ素子を使用する回転セ
ンサの原理について、図６〜図９を用いて説明する。Ｍ
Ｒ素子とは、磁束密度に応じてその電気抵抗値が変化す
る薄膜素子であって、主として半導体を使用するもの
と、強磁性体を使用するものとに大別することができ
る。なかでも、In−Sb 半導体薄膜によるＭＲ素子が挙
げられ、ＭＲ素子の膜厚方向に印加される磁束密度Ｂに
応じて、抵抗値Ｒは図６に示すように変化する。一般的
にＭＲ素子を回転検出素子として使用する構成は、図７
に示すように、２個のＭＲ素子３３、３４の前面をスリ
ット３６が通過するように回転するスリット円板３５が
配置される。ＭＲ素子３３、３４の背面にはバイアス磁
界を付与するバイアス磁石３７が設けられている。スリ
ット円板３５の材質は、エネルギー積ＢＨmaxの大きいN
d−Fe−B磁石（ＢＨmax＝４０ＭＧＯe程度）が望ましい
が、使用温度範囲が広いときは、不可逆減磁及び可逆温
度係数が小さく、かつ、エネルギー積も大きいSm−Co磁
石（ＢＨmax＝３０ＭＧＯe程度）が望ましい。スリット
円板３５が回転するとＭＲ素子３３、３４の前面をスリ
ット３６が通過する。一般にスリットがＭＲ素子と正対
する位置関係にあるときに磁束密度Ｂが最も大きくな
る。このように、スリットがＭＲ素子の前面を通過する
ことにより、ＭＲ素子に垂直な方向の磁束密度Ｂが変化
する。磁束密度の最大値と最小値の差をΔＢ、このとき
のＭＲ素子抵抗値の変化をΔＲとすると、 ΔＲ＝Ｒ0・μ・ｆ・ΔＢ ……（数１） となる。ここで、Ｒ0はＢ＝０のときのＭＲ素子の抵抗
値、μは電子移動速度、ｆはＭＲ素子の形状ファクタで
ある。 【０００７】ＭＲ素子は温度に対する抵抗値の変化が極
めて大きく、例えば、In−Sb半導体薄膜のＭＲ素子では
２５℃における抵抗値を１とすると、−４０℃において
７程度、１５０℃において０．２程度である。このた
め、図８の回路に示されるように、２個のＭＲ素子３
３、３４を直列に接続し、その中点電位を計測すること
によって、温度による影響を相殺する手法が採用されて
いる。 【０００８】ＭＲ素子３３、３４の間隔Ｌ1とスリット
３６間のピッチＬ2との比が１：２、すなわち、Ｌ1／Ｌ
2＝０．５となるように、ＭＲ素子を配設した場合、Ｍ
Ｒ素子３３、３４の抵抗値Ｒc、Ｒdは、時間とともに図
９（ａ）に示すように変化する。電源電圧をＶccとする
と、ＭＲ素子３３と３４の中点電位Ｖoutの変化量Ｖpp
は Ｖpp＝Ｖcc・ΔＲ／（２Ｒ0′＋ΔＲ） ……（数２） となり、図９（ｂ）に示すようなスリット円板３５の回
転に応じた信号が得られる。 【０００９】 【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るＭＲ素子式回転センサの構造を示
す断面図、図２は、同回転センサのスリット円板の平面
図、図３は、同スリット円板とＭＲ素子の位置関係を示
す図である。図１において、回転センサ２１は、従来技
術の回転センサ（図１３）に準ずる断面構造を有してお
り、ハウジング５内に収容された回転するシャフト３、
シャフトロータ４によってシャフト３に固定されたスリ
ット円板２２、スリット円板２２と対向して設けたセン
サユニット２６によって構成されており、センサユニッ
ト２６は、ＭＲ素子２３、２４、バイアス磁石１１、検
出回路２５などを内蔵している。シャフト３は、ベアリ
ング６を介して円滑に回転可能のようにハウジング５内
に係止されている。ＭＲ素子２３、２４の背面にはバイ
アス磁石１１が配置されていて、ＭＲ素子２３、２４
は、図示しない端子を介して検知回路２５と電気的に接
続されている。スリット円板２２、ＭＲ素子２３、２
４、検出回路２５及びセンサユニット２６を除く他の部
品は、図１０と共通使用可能である。 【００１０】図２に示すように、本実施例のスリット円
板２２には、角度検出用のスリット２７が、第１の円周
上に等角度ピッチで、また、角度検出と基準位置検出用
を兼ねる兼用のスリット２８が、スリット２７のピッチ
円より内周側の第２の円周上に前記と等ピッチで設けら
れている。すなわち、スリット２８を形成する中心角θ
の範囲内は、スリット２７に代ってスリット２８が第２
の円周上に形成されている。そして図３に示すように、
ＭＲ素子２３は前記角度検出用のスリット２７と対向す
るように、ＭＲ素子２４は前記兼用のスリット２８にそ
れぞれ対向するように構成されている。 【００１１】図５は、検出回路２５の構成を示す図であ
る。図５において、２９はＭＲ素子２３、２４の中点電
位を増幅する増幅器、３０、３１は増幅器２９からの信
号を受けて基準電圧Ｖ１、Ｖ２と比較し矩形波を出力す
る比較器であり、３２は比較器３０、３１からの信号を
演算して角度信号を出力するＯＲ回路である。また図４
は、スリット円板２２の回転に伴い、ＭＲ素子２３、２
４を有する検出回路２５の動作特性を示す図である。図
４（ａ）は、スリット円板２２の回転に伴いＭＲ素子２
３、２４の位置に対向して変化するスリット２７及びス
リット２８の相互関係位置を示す図であって、上段はス
リット２７、下段はスリット２８を表示している。すな
わち、角度検出用のスリット２７がＭＲ素子２３と対向
する位置では、角度検出と基準位置検出を兼ねるスリッ
ト２８はＭＲ素子２４とは対向していない。従って、ス
リット円板２２が矢印Ａ方向に回転したときに、スリッ
ト２７、及びスリット２８がそれぞれＭＲ素子２３、及
びＭＲ素子２４の位置を通過し、ＭＲ素子２３の抵抗値
Ｒａ、及びＲｂはそれぞれ図４（ｂ）に示すように変化
する。 【００１２】図５に示すようにＭＲ素子２３と２４を直
列に接続すると、その中点電位Ｖａは図４（ｃ）のよう
に変化する。Ｖａは増幅器２９によりＶａ′に増幅され
比較器３０、３１に入力される。比較器３０においてＶ
ａ′は「＋」側に入力されて、「−」側に入力された所
定の電圧Ｖ１と比較され、比較器３０からの出力は
Ｖａ′＞Ｖ１のときに高出力、Ｖａ′＜Ｖ１のときに低
出力となり、図４（ｄ）におけるＶｂような特性を示
す。一方比較器３１ではＶａ′は「−」側に入力され、
「＋」側に入力された所定電圧Ｖ２と比較され、比較器
３１の出力はＶａ′＜Ｖ２のときに高出力となり、図４
（ｄ）に示されるＶｃが出力される。Ｖｃはこのまま基
準位置検出信号として出力される。また、ＶｂとＶｃは
ＯＲ回路３２において演算され、角度検出用信号Ｖｄと
して出力される。中点電位Ｖａは、周囲環境温度Ｔａが
Ｔａ＝Ｔ０のとき次式によって表わされる。 【００１３】 Ｖa（Ｔ0）＝Ｖcc×Ｒa／（Ｒa＋Ｒb） ……（数３） 周囲環境温度ＴaがＴ0からＴ1に変化すると、Ｒa、Ｒb
は物質固有の温度係数に応じてα倍となる。Ｔa＝Ｔ1の
ときの中点電位Ｖa（Ｔ1）は次式によって示される。 【００１４】 Ｖa（Ｔ1）＝Ｖcc×αＲa／α（Ｒa＋Ｒb） ＝Ｖcc×Ｒa／（Ｒa＋Ｒb）＝Ｖa（Ｔ0） ……（数４） このように、周囲環境温度Ｔaが変化しても、ＭＲ素子
２３とＭＲ素子２４の中点電位Ｖaは変化せず、温度変
化による影響は相殺されることがわかる。 【００１５】上記の実施例に示したように、スリット円
板２２は、角度検出用として、第１の円周上に等角度で
穿設されるべきｎ個のスリットのうち、基準位置となる
角度範囲内にｍ個のスリット２８を第１の円周と同心の
第２の円周上に移動して設けることにより、第１の円周
上に（ｎ−ｍ）個のスリット２７と、第２の円周上にｍ
個のスリット２８を形成したものであって、第１の円周
上の角度θの範囲にはスリット２７は形成されていな
い。この構成のスリット円板２２のスリット２７と対向
してＭＲ素子２３（第１のＭＲ素子）、スリット２８と
対向してＭＲ素子２４（第２のＭＲ素子）が配設されて
いる。そして、第２のＭＲ素子２４と第１のＭＲ素子２
３を直列に接続すると共に、その中点電位を計測するこ
とにより、角度信号と基準位置信号を求めるように構成
されているものである。 【００１６】 【発明の効果】本発明の実施により、２組のＭＲ素子を
使用する必要がなく、１組のＭＲ素子によって角度信号
と基準位置信号の検出用信号を得ることができ、しか
も、周囲環境温度の変化による影響が小さく、精度の高
い回転センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＭＲ素子式回転センサの構造を示
す断面図である。 【図２】図１に示した回転センサのスリット円板の平面
図である。 【図３】図１に示した回転センサのスリット円板とＭＲ
素子の位置関係を示す図である。を示す図である。 【図４】図１に示したスリット円板の回転に伴いＭＲ素
子を有する検出回路の動作特性を示す図である。 【図５】図１に示した回転センサの検出回路の構成を示
す図である。 【図６】ＭＲ素子を使用した回転センサの磁束密度と電
気抵抗値の関係を示す原理特性図である。 【図７】ＭＲ素子を使用した回転センサの構造と作用を
示す側面図である。 【図８】図７に示したＭＲ素子の中点電位を示す接続図
である。 【図９】図７に示したＭＲ素子の抵抗値の変化と中点電
位の変化を示す特性図である。 【図１０】従来のＭＲ素子式回転センサの構造を示す断
面図である。 【図１１】図１０に示した回転センサのスリット円板の
平面図である。 【図１２】図１０に示した回転センサのスリット円板の
平面図である。 【図１３】図１０に示した回転センサの検出回路を示す
図である。 【符号の説明】 １…回転センサ ２…スリット
円板 ３…シャフト ４…シャフト
ロータ ５…ハウジング ６…ベアリン
グ ７〜１０…ＭＲ素子 １１…バイアス
磁石 １２…検出回路 １３…センサ
ユニット
す断面図である。 【図２】図１に示した回転センサのスリット円板の平面
図である。 【図３】図１に示した回転センサのスリット円板とＭＲ
素子の位置関係を示す図である。を示す図である。 【図４】図１に示したスリット円板の回転に伴いＭＲ素
子を有する検出回路の動作特性を示す図である。 【図５】図１に示した回転センサの検出回路の構成を示
す図である。 【図６】ＭＲ素子を使用した回転センサの磁束密度と電
気抵抗値の関係を示す原理特性図である。 【図７】ＭＲ素子を使用した回転センサの構造と作用を
示す側面図である。 【図８】図７に示したＭＲ素子の中点電位を示す接続図
である。 【図９】図７に示したＭＲ素子の抵抗値の変化と中点電
位の変化を示す特性図である。 【図１０】従来のＭＲ素子式回転センサの構造を示す断
面図である。 【図１１】図１０に示した回転センサのスリット円板の
平面図である。 【図１２】図１０に示した回転センサのスリット円板の
平面図である。 【図１３】図１０に示した回転センサの検出回路を示す
図である。 【符号の説明】 １…回転センサ ２…スリット
円板 ３…シャフト ４…シャフト
ロータ ５…ハウジング ６…ベアリン
グ ７〜１０…ＭＲ素子 １１…バイアス
磁石 １２…検出回路 １３…センサ
ユニット
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(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01B 7/30 101
G01D 5/244
G01D 5/245
G01P 3/488
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】円板上に同一中心で半径を異にする第１の
円周と第２の円周を設け、 第１の円周上に等中心角でｎ分割し、ｎ個中の連続ｍ個
分に相当するスリット欠落部を残して穿設した（ｎ−
ｍ）個の角度検出用の第１のスリットと、 前記第１の円周上の連続ｍ個分のスリット欠落部に対応
した第２の円周上の位置に、前記第１のスリットと等中
心角で穿設した基準位置検出用のｍ個の第２のスリット
と、 前記第１のスリットに対向する位置に配設した第１のＭ
Ｒ素子と、 前記第２のスリットに対向する位置に配設した第２のＭ
Ｒ素子と、 前記第１、第２のＭＲ素子を挟んで前記スリット円板と
反対側に配設したバイアス磁石を有し、前記第１のＭＲ素子と第２のＭＲ素子を直列に接続し、
その接続中点電位と第１の基準電圧とを比較して、前記
接続中点電位が前記第１の基準電圧以上である場合に高
出力を出力する第１の比較器と、 前記接続中点電位と第１の基準電圧よりも低い第２の基
準電圧とを比較して、前記接続中点電位が前記第２の基
準電圧よりも低い場合に高 出力を出力する第２の比較器
と、 前記第１の比較器の出力と前記第２の比較器の出力とを
入力し、どちらかの出力が高出力である場合に高出力を
出力するＯＲ回路と、 前記ＯＲ回路の出力に基づいて角度信号を検出すると共
に、前記第２の比較器の出力に基づいて前記 基準位置信
号を求めるように構成したことを特徴とするＭＲ素子式
回転センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30614394A JP3412297B2 (ja) | 1994-12-09 | 1994-12-09 | Ｍｒ素子式回転センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30614394A JP3412297B2 (ja) | 1994-12-09 | 1994-12-09 | Ｍｒ素子式回転センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08159708A JPH08159708A (ja) | 1996-06-21 |
| JP3412297B2 true JP3412297B2 (ja) | 2003-06-03 |
Family
ID=17953578
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30614394A Expired - Fee Related JP3412297B2 (ja) | 1994-12-09 | 1994-12-09 | Ｍｒ素子式回転センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3412297B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5458498B2 (ja) * | 2008-02-08 | 2014-04-02 | 日本精工株式会社 | 転がり軸受ユニットの状態量測定装置 |
| WO2013046472A1 (ja) * | 2011-09-30 | 2013-04-04 | パイオニア株式会社 | 回転角度検出装置及び回転角度検出方法 |
-
1994
- 1994-12-09 JP JP30614394A patent/JP3412297B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08159708A (ja) | 1996-06-21 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |