JP3802974B2

JP3802974B2 - Magnetic sensor

Info

Publication number: JP3802974B2
Application number: JP25195197A
Authority: JP
Inventors: 勝広南
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 1997-09-17
Filing date: 1997-09-17
Publication date: 2006-08-02
Anticipated expiration: 2017-09-17
Also published as: JPH1194590A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体の凸部を通過するバイアス磁束の変化を検出し、そのバイアス磁束の変化に基づいて移動体の移動を検出する差動形の検出用磁気応感素子部を備えた磁気センサに関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
従来より、例えば自動車のステアリングホイールなどの回転体の回転を検出する回転検出装置として、図６に示すような可変抵抗器形のものが供されている。すなわち、図６において、円板状の回転体１は、ステアリングホイール（図示せず）の回転に応じてステアリングシャフト２と共に回転するもので、その回転体１の上面部には、薄膜の抵抗体３が円環状に形成されている。この抵抗体３は、周方向に沿って一部が切欠かれており、その一方の端部には電極４が設けられている。摺動子５は、例えばレバーコンビネーションスイッチ（図示せず）側に取付けられているもので、その先端部は、上記抵抗体３に接触した状態となっている。
【０００３】
このような回転検出装置によれば、ステアリングホイールが回転すると、これに応じて、回転体１が回転し、抵抗体３と摺動子５との接触位置が移動し、摺動子５と電極４との間の抵抗値が変化する。これにより、回転体１が回転したときに、そのときの摺動子５と電極４との間の抵抗値を検出することによって、回転体１の回転角度を検出することができ、ひいてはステアリングホイールの回転検出を行うことができる。
【０００４】
このような回転検出装置においては、回転体１の回転角度に応じて、摺動子５と電極４との間の抵抗値をアナログ的に出力することができるので、分解能を高めることができ、検出精度を高めることができるという利点がある。しかしながら、その反面、上述したように、摺動子５と抵抗体３とが接触する所謂接触タイプの構造であることから、これら摺動子５や抵抗体３において摩耗が生じ、製品としての寿命が短くなるという問題があった。
【０００５】
そこで、上述したような問題を解決するために、接触タイプのものに代えて、非接触タイプの回転検出装置が供されている。すなわち、このものは、磁気抵抗素子（以下、ＭＲＥと略称する）やホール素子を備えた磁気センサを採用し、磁束の変化に基づいて回転体の回転検出を行うようにしたもので、図７は、そのような磁気センサを採用した回転検出装置の一例を示している。
【０００６】
すなわち、図７において、磁気センサ６は、外周部に回転方向に沿って所定ピッチで凸部７ａが形成された磁性体製の回転体７と、この回転体７に磁束を放射する磁石８との間に配設されている。そして、この磁気センサ６には、回転体７の凸部７ａの回転軌跡に対向するように、例えばＭＲＥからなるセンサ部が薄膜パターンによって形成されている。
【０００７】
このような磁気センサ６によれば、磁石８のＮ極８ａから放射された磁束の一部（バイアス磁束）は、磁気センサ６のセンサ部を鎖交し、さらに、回転体７を通過して、Ｓ極８ｂに至るようになる（図７中、矢印Ｐ参照）。このとき、バイアス磁束は、回転体７にあってＮ極８ａとの距離が近い部分を通過するように、つまり、回転体７の凸部７ａを通過するように、磁気センサ６のセンサ部を鎖交するようになる。
【０００８】
しかして、上記した構成においては、回転体７が回転すると、回転体７の凸部７ａが回転し、それに応じて、センサ部を鎖交するバイアス磁束の方向が変化するようになる。そして、このとき、磁気センサ６からは、そのバイアス磁束の方向の変化に応じて、図８中、実線で示すように、回転角度に応じてアナログ的に変化する出力電圧が出力されるようになる。したがって、その出力電圧の電圧値を検出することによって、回転体７の回転角度を検出することができる。
【０００９】
このものでは、上述したように、前述した可変抵抗器形のものと同様に、回転体７の回転角度に応じて、出力電圧をアナログ的に出力することができるので、分解能を高めることができ、検出精度を高めることができる。しかも、摺動子５と抵抗体３とが接触するような構造はなく、つまり、非接触の構造によって回転体７の回転検出を行うことができるので、製品としての寿命を長くすることができるという利点がある。
【００１０】
ところで、磁気センサ６のセンサ部を構成するＭＲＥは、一般的に、温度係数（約−０．３５％／℃）を有していることから、周囲温度が変化すると、それに応じて、出力特性が変動するという性質がある。したがって、このようなＭＲＥを採用した磁気センサ６においては、周囲温度が変化すると、磁気センサ６から出力される出力電圧が図８中、破線で示すように変動してしまい、検出精度が低下してしまうという問題があった。
【００１１】
このような問題に対しては、例えばマイコンによって、出力特性が変動した場合であっても、その温度変動分が出力電圧に影響しないような処理を行うことが考えられている。しかしながら、これでは、マイコンが必要となるため、全体として構成が複雑になると共に、コスト高になるという新たな問題が生じることになる。
【００１２】
また、このような事情から、上述したような磁気センサ６は、一般的には、回転体７の回転に応じてパルス信号を出力するように構成されており、これによって、周囲温度に依存しないようにしている。しかしながら、これでは、分解能を高めることができず、検出精度が低下することになり、実用的ではない。
【００１３】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構成で、コスト高になることなく、検出精度の向上を図ることができる磁気センサを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の磁気センサは、
移動方向に沿って所定ピッチで凸部が設けられた移動体と、
この移動体の前記凸部を通過するバイアス磁束が鎖交するように設けられ、前記移動体の移動に応じて前記バイアス磁束が変化したことを検出し、そのバイアス磁束の変化に基づいて検出信号を出力して前記移動体の移動を検出する差動形の検出用磁気応感素子部とを備えたものにおいて、
前記移動体の前記凸部から外れた部位を通過する温度補正用バイアス磁束が鎖交するように設けられ、その温度補正用バイアス磁束に基づいて温度補正信号を出力する温度補正用磁気応感素子部と、
この温度補正用磁気応感素子部から前記温度補正信号が与えられるように設けられ、その温度補正信号に基づいて前記検出信号に含まれる温度変動分による変動信号分を無効化するように、前記検出用磁気応感素子部に対する給電電圧を補正する給電電圧補正手段とを備えて構成したところに特徴を有するものである（請求項１）。
【００１５】
上記した構成の磁気センサによれば、移動体が移動すると、その移動体に設けられた凸部が移動し、検出用磁気応感素子部により、その凸部を通過するバイアス磁束の変化が検出され、検出信号が出力され、移動体の移動が検出されるようになる。
【００１６】
また、このとき、温度補正用磁気応感素子部により、その凸部から外れた部位を通過する温度補正用バイアス磁束に基づいて温度補正信号が出力されるようになる。そして、給電電圧補正手段により、その温度補正信号に基づいて上記した検出信号に含まれる温度変動分による変動信号分が無効化されるように、検出用磁気応感素子部に対する給電電圧が補正されるようになる。
【００１７】
すなわち、検出用磁気応感素子部には、検出信号に含まれる温度変動分による変動信号分が無効化されるように、補正された給電電圧が給電されることになる。したがって、検出用磁気応感素子部からは、周囲温度が変化した場合であっても、その温度変動分による影響が検出信号に与えられることがなく、これによって、検出精度の向上を図ることができる。
【００１８】
この場合、例えばマイコンを設け、そのマイコンにより、温度変動分による影響が検出信号に与えられないような処理を行う必要はないことから、全体として構成が複雑になることはなく、また、コスト高になることもない。
【００１９】
また、上記した構成の磁気センサにおいて、
前記検出用磁気応感素子部と前記温度補正用磁気応感素子部とは、同一チップ上に作製されているようにしても良い（請求項２）。
【００２０】
上記した構成の磁気センサによれば、検出用磁気応感素子部ならびに温度補正用磁気応感素子部の特性を略同一とすることができ、検出精度の向上をより一層図ることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を自動車のステアリングホイールの回転検出に適用した一実施例について図１ないし図５を参照して説明する。
磁性体からなる移動体としての回転体１１は、ステアリングホイール（図示せず）の回転に連動してステアリングシャフト１２を回転中心として回転可能になっており、その外周部には回転方向に沿って所定ピッチで複数の凸部１１ａが形成されている。この回転体１１の図２中、下部には、所定間隔を存して磁石１３が配設されており、その磁石１３のＮ極１３ａ側には磁気センサ１４が設けられている。
【００２２】
この磁気センサ１４の表面部（図２中、上面部）には、磁気抵抗素子（以下、ＭＲＥと略称する）からなる検出用センサ部１５（本発明でいう検出用磁気応感素子部）と、ＭＲＥからなる温度補正用センサ部１６（本発明でいう温度補正用磁気応感素子部）とが薄膜パターンによって同一チップ上に形成されている。
【００２３】
この場合、検出用センサ部１５は、回転体１１にあって凸部１１ａの回転軌跡に対向し、温度補正用センサ部１６は、回転体１１にあって凸部１１ａの回転軌跡よりも内側（ステアリングシャフト１２側）の部位に対向している。尚、これら検出用センサ部１５ならびに温度補正用センサ部１６をなすＭＲＥは、ニッケル−コバルト化合物の薄膜の両端部に電極が取付けられることによって構成されている。
【００２４】
しかして、上記した構成においては、磁石１３のＮ極１３ａから放射された磁束の一部は、検出用センサ部１５を鎖交し、さらに、回転体１１を通過して、Ｓ極１３ｂに至るようになっている。また、磁石１３のＮ極１３ａから放射された磁束の他の一部は、温度補正用センサ部１６を鎖交し、さらに、回転体１１を通過して、Ｓ極１３ｂに至るようになっている。尚、これ以降、検出用センサ部１５を鎖交する磁束をバイアス磁束と称し、温度補正用センサ部１６を鎖交する磁束を温度補正用バイアス磁束と称することとする。
【００２５】
また、磁気センサ１４の表面部には検出用センサ部１５ならびに温度補正用センサ部１６と共に、給電電圧補正手段としての給電回路部１７（図３参照）が形成されている。これら検出用センサ部１５、温度補正用センサ部１６ならびに給電回路部１７は、図３に示すような機能ブロックで表すことができる。
【００２６】
すなわち、検出用センサ部１５は、直流電源電圧（Ｖｃｃ）から給電回路部１７を介して給電されるようになっており、給電状態でバイアス磁束の方向に応じた検出信号Ｓ１を出力するようになっている。また、給電回路部１７は、温度補正用センサ部１６から温度補正信号Ｓ２が与えられるようになっており、その与えられた温度補正信号Ｓ２に基づいて、上記検出用センサ部１５に出力する給電電圧を決定するようになっている。
【００２７】
次いで、これら検出用センサ部１５、温度補正用センサ部１６ならびに給電回路部１７の具体的な電気回路について、図４を参照して説明する。
直流電源電圧（Ｖｃｃ）は、給電回路部１７の電源端子１７ａに接続されている。給電回路部１７の電源端子１７ａは、抵抗１８および５Ｖツェナーダイオード１９からなる直列回路２０に接続されており、これら抵抗１８および５Ｖツェナーダイオード１９の共通接続点は、抵抗値Ｒ１の抵抗２１および抵抗値Ｒ１の抵抗２２からなる直列回路２３、演算回路２４の一方の入力端子ならびに抵抗値Ｒ１の抵抗２５を介してオペアンプ２６の反転入力端子に接続されている。
【００２８】
上記直列回路２３にあって抵抗２１および抵抗２２の共通接続点は、抵抗値Ｒ２の抵抗２７を介してオペアンプ２８の反転入力端子に接続されている。オペアンプ２８の出力端子は、負帰還抵抗２９を介して自己の反転入力端子に負帰還されて接続されていると共に、抵抗値Ｒ１の抵抗３０を介して上記オペアンプ２６の反転入力端子に接続されている。
【００２９】
ここで、上記負帰還抵抗２９は、上記した温度補正用センサ部１６の内部抵抗３１により構成されているもので、その抵抗値は、上記した抵抗２７と等しくＲ２となっている。また、オペアンプ２８の非反転入力端子はアースに接続されている。
【００３０】
オペアンプ２６の出力端子は、抵抗値２Ｒ１の負帰還抵抗３２を介して自己の反転入力端子に負帰還されて接続されていると共に、上記した演算回路２４の他方の入力端子に接続されている。また、オペアンプ２６の非反転入力端子はアースに接続されている。
【００３１】
演算回路２４の出力端子は、給電回路部１７の出力端子１７ｂに接続されており、その給電回路部１７の出力端子１７ｂは、上記した検出用センサ部１５に接続されている。
【００３２】
検出用センサ部１５は、２個の内部抵抗３３および３４が直列に接続された差動形に構成されており、それら内部抵抗３３および３４の共通接続点は、検出用センサ部１５の出力端子とされ、その出力端子からは、上記した検出信号Ｓ１が出力されるようになっている。
【００３３】
尚、この場合、検出用センサ部１５ならびに温度補正用センサ部１６において、それらを構成するＭＲＥならびに各ＭＲＥの内部抵抗３１、３３、３４は、それぞれ以下に示す所定の温度係数を有している。
【００３４】
ＭＲＥの出力の温度係数 … 約−０．３５％／℃
内部抵抗の出力の温度係数 … 約＋０．３％／℃
次に、上記構成の作用について説明する。
いま、回転体１１が静止状態にあるとき、バイアス磁束は、回転体１１にあってＮ極１３ａとの距離が近い部分を通過するように、つまり、回転体１１の凸部１１ａを通過するように、検出用センサ部１５を鎖交するようになる。
【００３５】
この状態から、ステアリングホイールが回転すると、回転体１１の凸部１１ａが回転し、それに応じて、バイアス磁束の方向が変化するようになる。そして、検出用センサ部１５から、そのバイアス磁束の方向の変化に応じて、図５に示すように、回転体１１回転角度に応じてアナログ的に変化する検出信号Ｓ１が出力されるようになる。したがって、その検出信号Ｓ１の電圧値を検出することによって、回転体１１の回転角度を検出することができ、ひいてはステアリングホイールの回転角度を検出することができるようになる。
【００３６】
一方、温度補正用センサ部１６は、前述したように、回転体１１にあって凸部１１ａの回転軌跡よりも内側の部位に対向しているので、温度補正用バイアス磁束は、回転体１１の回転に関わらず、何ら変化することはない。
【００３７】
さて、ここで、検出用センサ部１５から出力される検出信号Ｓ１について考える。検出用センサ部１５を構成するＭＲＥは、前述したように、所定の温度係数を有しているので、周囲温度が変化すると、その出力特性が変動し、それによって、検出信号Ｓ１の電圧値は、温度変動分による影響を受けて変動することが考えられる。しかしながら、本実施例では、上述した給電回路部１７において、以下に説明する処理を行うことにより、検出用センサ部１５の給電電圧を補正し、温度変動分による影響が検出信号Ｓ１に与えられないようにしている。
【００３８】
以下においては、図４にしたがって、検出用センサ部１５の給電電圧を補正する処理について説明する。尚、ＶA 〜ＶE は、図４中、各点の電圧値を示している。いま、
ＶA ＝Ｖref
とすると、ＶB は、抵抗２１および抵抗２２の抵抗値が等しいことから、
ＶB ＝ＶA ／２＝Ｖref ／２
となる。
【００３９】
ＶC は、前述したように、負帰還抵抗２９が温度補正用センサ部１６の内部抵抗３１により構成され、その内部抵抗３１が上述した所定の温度係数を有していることから、その抵抗値の温度係数をａ（＝＋０．３％／℃）、基準温度（初期温度）に対する温度変動分をΔｔとすると、

となる。ここで、このＶC は、前述した温度補正信号Ｓ２に相当する。
【００４０】
また、ＶD は、ＶA ならびにＶC に基づいて、

となる。
【００４１】
そして、ＶE は、演算回路２４において、ＶA ならびにＶD が次式によって演算されることにより、

となる。
【００４２】
つまり、検出用センサ部１５の給電電圧であるＶE は、Ｖref に対して、
ｋ＝１／（１−ａ・Δｔ）
の温度係数ｋを有するようになる。これは、
ａ＝＋０．３％／℃
であることから、検出用センサ部１５が、この温度係数ｋにより、前述した自己のＭＲＥの出力の温度係数（−０．３５％／℃）による検出信号Ｓ１の変動分が略相殺されるように、温度補正されることを意味するものである。このようにして、検出用センサ部１５においては、温度変動分による影響が検出信号Ｓ１に与えられないようにしている。
【００４３】
このように本実施例においては、温度補正用センサ部１６ならびに給電回路部１７により、検出用センサ部１５に与えられる給電電圧を、検出信号Ｓ１に含まれる温度変動分が無効化されるように補正する構成とした。これにより、周囲温度が変化した場合であっても、その温度変動分による影響が検出信号Ｓ１に与えられることがなく、よって、検出精度の向上を図ることができる。この場合、例えばマイコンを設け、そのマイコンにより、温度変動分による影響が検出信号Ｓ１に与えられないような処理を行う必要はないことから、全体として構成が複雑になることはなく、また、コスト高になることもない。
【００４４】
また、検出用センサ部１５と温度補正用センサ部１６とを同一チップ上に作製したので、検出用センサ部１５ならびに温度補正用センサ部１６の特性を略同一とすることができ、検出精度の向上をより一層図ることができる。
【００４５】
本発明は、上記実施例にのみ限定されるものでなく、次のように変形または拡張することができる。
回転体の回転を検出するものに限らず、物体の平行移動を検出するものに適用しても良い。
【００４６】
ＭＲＥに代えて、ホール素子を採用し、磁束量の変化を検出することによって、回転体の回転検出を行うようにしても良い。
温度補正用センサ部は、回転体の凸部の回転軌跡よりも内側の部位に限らず、回転体の回転に応じて、温度補正用バイアス磁束が何ら変化しないような部位であれば、いずれの部位に設けても良い。
【００４７】
【発明の効果】
以上の説明によって明らかなように、請求項１記載の磁気センサによれば、温度補正用磁気応感素子部ならびに給電電圧補正手段により、検出用磁気応感素子部に与えられる給電電圧を、検出信号に含まれる温度変動分による変動信号分が無効化されるように補正する構成としたので、周囲温度が変化した場合であっても、その温度変動分による影響が検出信号に与えられることがなく、これによって、検出精度の向上を図ることができる。この場合、例えばマイコンを設け、そのマイコンにより、温度変動分による影響が検出信号に与えられないような処理を行う必要はないことから、全体として構成が複雑になることはなく、また、コスト高になることもない。
【００４８】
請求項２記載の磁気センサによれば、検出用磁気応感素子部と温度補正用磁気応感素子部とを同一チップ上に作製したので、検出用磁気応感素子部ならびに温度補正用磁気応感素子部の特性を略同一とすることができ、検出精度の向上をより一層図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の全体構成を示す平面図
【図２】側面図
【図３】ブロック構成図
【図４】電気回路図
【図５】出力電圧の波形図
【図６】従来例を示す外観斜視図
【図７】他の従来例を示す全体構成図
【図８】図５相当図
【符号の説明】
図面中、１１は回転体（移動体）、１１ａは凸部、１４は磁気センサ、１５は検出用センサ部（検出用磁気応感素子部）、１６は温度補正用センサ部（温度補正用磁気応感素子部）、１７は給電回路部（給電電圧補正手段）である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention detects a change in a bias magnetic flux passing through a convex portion of a moving body and detects a change in the magnetic flux based on the change in the bias magnetic flux. It relates to sensors.
[0002]
[Problems to be solved by the invention]
2. Description of the Related Art Conventionally, a variable resistor type as shown in FIG. 6 has been provided as a rotation detection device that detects the rotation of a rotating body such as a steering wheel of an automobile. That is, in FIG. 6, a disk-shaped rotating body 1 rotates with the steering shaft 2 in accordance with the rotation of a steering wheel (not shown), and a thin film resistor is formed on the upper surface of the rotating body 1. 3 is formed in an annular shape. The resistor 3 is partially cut out along the circumferential direction, and an electrode 4 is provided at one end thereof. The slider 5 is attached to, for example, a lever combination switch (not shown), and its tip is in contact with the resistor 3.
[0003]
According to such a rotation detection device, when the steering wheel rotates, the rotating body 1 rotates accordingly, and the contact position between the resistor 3 and the slider 5 moves, and the slider 5 and the electrode move. The resistance value between 4 changes. Thereby, when the rotating body 1 rotates, the rotation angle of the rotating body 1 can be detected by detecting the resistance value between the slider 5 and the electrode 4 at that time, and consequently the steering wheel. Rotation detection can be performed.
[0004]
In such a rotation detection device, the resistance value between the slider 5 and the electrode 4 can be output in an analog manner according to the rotation angle of the rotating body 1, so that the resolution can be increased, There is an advantage that detection accuracy can be increased. However, on the other hand, as described above, because of the so-called contact type structure in which the slider 5 and the resistor 3 are in contact with each other, wear occurs in the slider 5 and the resistor 3, and the product life is reached. There was a problem that became shorter.
[0005]
In order to solve the above-described problem, a non-contact type rotation detection device is provided instead of the contact type. That is, this employs a magnetic sensor provided with a magnetoresistive element (hereinafter abbreviated as MRE) and a Hall element, and detects the rotation of the rotating body based on the change in magnetic flux. Shows an example of a rotation detection device employing such a magnetic sensor.
[0006]
That is, in FIG. 7, the magnetic sensor 6 includes a rotating body 7 made of a magnetic material in which convex portions 7 a are formed at a predetermined pitch along the rotation direction on the outer periphery, and a magnet 8 that radiates magnetic flux to the rotating body 7. Between the two. And in this magnetic sensor 6, the sensor part which consists of MRE, for example is formed by the thin film pattern so that the rotation locus of the convex part 7a of the rotary body 7 may be opposed.
[0007]
According to such a magnetic sensor 6, a part of the magnetic flux (bias magnetic flux) radiated from the N pole 8 a of the magnet 8 is linked to the sensor unit of the magnetic sensor 6 and further passes through the rotating body 7. To the S pole 8b (see arrow P in FIG. 7). At this time, the bias magnetic flux passes through the portion of the rotating body 7 that is close to the N pole 8a, that is, passes through the convex portion 7a of the rotating body 7, so that the sensor portion of the magnetic sensor 6 is passed. Become interlinked.
[0008]
Thus, in the above-described configuration, when the rotating body 7 rotates, the convex portion 7a of the rotating body 7 rotates, and the direction of the bias magnetic flux that links the sensor units changes accordingly. At this time, the magnetic sensor 6 outputs an output voltage that changes in an analog manner according to the rotation angle, as shown by a solid line in FIG. 8, in accordance with the change in the direction of the bias magnetic flux. Become. Therefore, the rotation angle of the rotating body 7 can be detected by detecting the voltage value of the output voltage.
[0009]
In this case, as described above, the output voltage can be output in an analog manner according to the rotation angle of the rotator 7 as in the case of the variable resistor type described above, so that the resolution can be increased. , Detection accuracy can be increased. In addition, there is no structure in which the slider 5 and the resistor 3 are in contact with each other, that is, the rotation of the rotating body 7 can be detected by a non-contact structure, so that the product life can be extended. There is an advantage.
[0010]
By the way, since the MRE constituting the sensor unit of the magnetic sensor 6 generally has a temperature coefficient (about −0.35% / ° C.), when the ambient temperature changes, the output characteristics accordingly. Has the property of fluctuating. Therefore, in the magnetic sensor 6 employing such MRE, when the ambient temperature changes, the output voltage output from the magnetic sensor 6 fluctuates as shown by the broken line in FIG. 8, and the detection accuracy decreases. There was a problem that.
[0011]
In order to deal with such a problem, for example, it is considered to perform processing so that the temperature variation does not affect the output voltage even when the output characteristics fluctuate by a microcomputer. However, this necessitates a microcomputer, resulting in a new problem that the configuration is complicated as a whole and the cost is increased.
[0012]
In addition, due to such circumstances, the magnetic sensor 6 as described above is generally configured to output a pulse signal in accordance with the rotation of the rotating body 7, thereby not depending on the ambient temperature. I am doing so. However, in this case, the resolution cannot be increased, and the detection accuracy is lowered, which is not practical.
[0013]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a magnetic sensor capable of improving detection accuracy with a simple configuration and without increasing costs.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The magnetic sensor of the present invention is
A moving body provided with convex portions at a predetermined pitch along the moving direction;
A bias magnetic flux passing through the convex portion of the moving body is provided so as to interlink, and it is detected that the bias magnetic flux has changed in accordance with the movement of the moving body, and a detection signal based on the change of the bias magnetic flux And a differential-type magnetic sensing element for detection that detects the movement of the moving body,
A temperature-correcting magnetic sensitive element that is provided so that temperature-correcting bias magnetic fluxes passing through a portion of the movable body that is off the convex portion are linked, and that outputs a temperature correction signal based on the temperature-correcting bias magnetic flux. And
The temperature correction magnetic sensing element is provided so that the temperature correction signal is given, and based on the temperature correction signal, the fluctuation signal due to the temperature fluctuation included in the detection signal is invalidated. The present invention is characterized in that it is provided with a power supply voltage correction means for correcting the power supply voltage to the magnetic sensing element portion for detection (claim 1).
[0015]
According to the magnetic sensor having the above-described configuration, when the moving body moves, the convex portion provided on the moving body moves, and the change in the bias magnetic flux passing through the convex portion is detected by the magnetic sensing element for detection. Then, a detection signal is output, and the movement of the moving body is detected.
[0016]
At this time, a temperature correction signal is output by the temperature correction magnetic sensitive element portion based on the temperature correction bias magnetic flux passing through the portion deviated from the convex portion. The power supply voltage correction means corrects the power supply voltage to the magnetic sensing element for detection so that the fluctuation signal due to the temperature fluctuation included in the detection signal is invalidated based on the temperature correction signal. Become so.
[0017]
In other words, the detection power-sensitive voltage is supplied to the magnetic sensing element for detection so that the fluctuation signal due to the temperature fluctuation included in the detection signal is invalidated. Therefore, even if the ambient temperature changes, the detection magnetic sensing element unit does not affect the detection signal due to the temperature fluctuation, thereby improving the detection accuracy. it can.
[0018]
In this case, for example, a microcomputer is provided, and the microcomputer does not need to perform processing that does not affect the detection signal due to temperature fluctuations. It will never be.
[0019]
In the magnetic sensor having the above-described configuration,
The detection magnetic sensitive element portion and the temperature correcting magnetic sensitive element portion may be fabricated on the same chip.
[0020]
According to the magnetic sensor configured as described above, the characteristics of the magnetic sensing element for detection and the magnetic sensor element for temperature correction can be made substantially the same, and the detection accuracy can be further improved.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to detection of rotation of a steering wheel of an automobile will be described with reference to FIGS.
The rotating body 11 as a moving body made of a magnetic body is rotatable around the steering shaft 12 in conjunction with the rotation of a steering wheel (not shown), and has an outer peripheral portion along the rotation direction. A plurality of convex portions 11a are formed at a predetermined pitch. In FIG. 2, a magnet 13 is disposed at a lower portion of the rotating body 11 in FIG. 2, and a magnetic sensor 14 is provided on the N pole 13 a side of the magnet 13.
[0022]
On the surface portion (upper surface portion in FIG. 2) of the magnetic sensor 14, a detection sensor portion 15 (magnetic detection element portion for detection referred to in the present invention) composed of a magnetoresistive element (hereinafter abbreviated as MRE) and The temperature correction sensor unit 16 (temperature correction magnetic sensitive element unit referred to in the present invention) made of MRE is formed on the same chip by a thin film pattern.
[0023]
In this case, the detection sensor unit 15 is on the rotating body 11 and faces the rotation locus of the convex portion 11a, and the temperature correction sensor unit 16 is on the inner side of the rotation locus of the convex portion 11a in the rotating body 11 ( It faces the part on the steering shaft 12 side. The MRE constituting the detection sensor unit 15 and the temperature correction sensor unit 16 is configured by attaching electrodes to both ends of a nickel-cobalt compound thin film.
[0024]
Therefore, in the above-described configuration, a part of the magnetic flux radiated from the N pole 13a of the magnet 13 is linked to the detection sensor unit 15, and further passes through the rotating body 11 to reach the S pole 13b. It is like that. Further, another part of the magnetic flux radiated from the N pole 13a of the magnet 13 is linked to the temperature correction sensor unit 16, and further passes through the rotating body 11 to reach the S pole 13b. Yes. Hereinafter, the magnetic flux interlinking the detection sensor unit 15 is referred to as a bias magnetic flux, and the magnetic flux interlinking the temperature correction sensor unit 16 is referred to as a temperature correction bias magnetic flux.
[0025]
In addition to the detection sensor unit 15 and the temperature correction sensor unit 16, a power supply circuit unit 17 (see FIG. 3) serving as a power supply voltage correction unit is formed on the surface of the magnetic sensor 14. The detection sensor unit 15, the temperature correction sensor unit 16, and the power feeding circuit unit 17 can be represented by functional blocks as shown in FIG.
[0026]
That is, the detection sensor unit 15 is supplied with power from the DC power supply voltage (Vcc) via the power supply circuit unit 17 and outputs the detection signal S1 corresponding to the direction of the bias magnetic flux in the power supply state. It has become. The power supply circuit unit 17 is supplied with a temperature correction signal S2 from the temperature correction sensor unit 16, and based on the supplied temperature correction signal S2, the power supply circuit 17 outputs power to the detection sensor unit 15. The voltage is to be determined.
[0027]
Next, specific electric circuits of the detection sensor unit 15, the temperature correction sensor unit 16, and the power feeding circuit unit 17 will be described with reference to FIG.
The DC power supply voltage (Vcc) is connected to the power supply terminal 17 a of the power supply circuit unit 17. The power supply terminal 17a of the power supply circuit unit 17 is connected to a series circuit 20 including a resistor 18 and a 5V Zener diode 19. The common connection point of the resistor 18 and the 5V Zener diode 19 is a resistor 21 having a resistance value R1 and a resistor 21. The series circuit 23 composed of the resistor 22 having the value R1 and one input terminal of the arithmetic circuit 24 and the resistor 25 having the resistance value R1 are connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 26.
[0028]
The common connection point of the resistor 21 and the resistor 22 in the series circuit 23 is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 28 via the resistor 27 having a resistance value R2. The output terminal of the operational amplifier 28 is negatively fed back and connected to its own inverting input terminal via a negative feedback resistor 29 and is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 26 via a resistor 30 having a resistance value R1. Yes.
[0029]
Here, the negative feedback resistor 29 is constituted by the internal resistor 31 of the temperature correction sensor unit 16 described above, and its resistance value is R2 equal to the resistor 27 described above. The non-inverting input terminal of the operational amplifier 28 is connected to the ground.
[0030]
The output terminal of the operational amplifier 26 is negatively fed back and connected to its own inverting input terminal via a negative feedback resistor 32 having a resistance value 2R1, and is connected to the other input terminal of the arithmetic circuit 24 described above. The non-inverting input terminal of the operational amplifier 26 is connected to the ground.
[0031]
The output terminal of the arithmetic circuit 24 is connected to the output terminal 17 b of the power feeding circuit unit 17, and the output terminal 17 b of the power feeding circuit unit 17 is connected to the detection sensor unit 15 described above.
[0032]
The detection sensor unit 15 is configured as a differential type in which two

internal resistors

33 and 34 are connected in series. The common connection point of the

internal resistors

33 and 34 is an output terminal of the detection sensor unit 15. The detection signal S1 described above is output from the output terminal.
[0033]
In this case, in the detection sensor unit 15 and the temperature correction sensor unit 16, the MREs constituting them and the

internal resistances

31, 33, and 34 of each MRE have predetermined temperature coefficients shown below. .
[0034]
Temperature coefficient of MRE output: approx. -0.35% / ° C
Temperature coefficient of output of internal resistance: approx. + 0.3% / ° C
Next, the operation of the above configuration will be described.
Now, when the rotating body 11 is in a stationary state, the bias magnetic flux passes through a portion of the rotating body 11 that is close to the N pole 13a, that is, passes through the convex portion 11a of the rotating body 11. In addition, the detection sensor unit 15 is interlinked.
[0035]
When the steering wheel rotates from this state, the convex portion 11a of the rotating body 11 rotates, and the direction of the bias magnetic flux changes accordingly. Then, as shown in FIG. 5, a detection signal S <b> 1 that changes in an analog manner according to the rotation angle of the rotating body 11 is output from the detection sensor unit 15 according to the change in the direction of the bias magnetic flux. . Therefore, by detecting the voltage value of the detection signal S1, the rotation angle of the rotating body 11 can be detected, and consequently the rotation angle of the steering wheel can be detected.
[0036]
On the other hand, as described above, the temperature correction sensor unit 16 is located on the rotating body 11 and faces the inner part of the rotation locus of the convex portion 11a. Regardless of the rotation, there is no change.
[0037]
Now, the detection signal S1 output from the detection sensor unit 15 will be considered. As described above, the MRE constituting the detection sensor unit 15 has a predetermined temperature coefficient. Therefore, when the ambient temperature changes, the output characteristics fluctuate, whereby the voltage value of the detection signal S1 is It can be considered that it fluctuates under the influence of temperature fluctuation. However, in this embodiment, the above-described power supply circuit unit 17 corrects the power supply voltage of the detection sensor unit 15 by performing the processing described below, and the influence due to the temperature variation is not given to the detection signal S1. I am doing so.
[0038]
Below, the process which correct | amends the electric power feeding voltage of the sensor part 15 for a detection is demonstrated according to FIG. Note that VA to VE indicate voltage values at respective points in FIG. Now
VA = Vref
Then, since VB has the same resistance value of the resistor 21 and the resistor 22,
VB = VA / 2 = Vref / 2
It becomes.
[0039]
As described above, since the negative feedback resistor 29 is constituted by the internal resistor 31 of the temperature correction sensor unit 16 and the internal resistor 31 has the above-described predetermined temperature coefficient, VC has a resistance value of VC. When the temperature coefficient is a (= + 0.3% / ° C.) and the temperature fluctuation relative to the reference temperature (initial temperature) is Δt,

It becomes. Here, this VC corresponds to the temperature correction signal S2 described above.
[0040]
VD is based on VA and VC.

It becomes.
[0041]
VE is calculated by calculating VA and VD in the arithmetic circuit 24 by the following equation.

It becomes.
[0042]
That is, VE, which is the supply voltage of the detection sensor unit 15, is Vref.
k = 1 / (1-a · Δt)
Temperature coefficient k. this is,
a = + 0.3% / ° C.
Therefore, the detection sensor unit 15 can substantially cancel out the fluctuation of the detection signal S1 due to the temperature coefficient (−0.35% / ° C.) of the output of its own MRE by the temperature coefficient k. Furthermore, it means that the temperature is corrected. In this way, the detection sensor unit 15 prevents the detection signal S1 from being affected by the temperature fluctuation.
[0043]
As described above, in this embodiment, the temperature correction sensor unit 16 and the power supply circuit unit 17 invalidate the power supply voltage supplied to the detection sensor unit 15 so that the temperature variation included in the detection signal S1 is invalidated. It was set as the structure corrected. As a result, even if the ambient temperature changes, the detection signal S1 is not affected by the temperature fluctuation, and therefore the detection accuracy can be improved. In this case, for example, a microcomputer is provided, and the microcomputer does not need to perform processing that does not affect the detection signal S1 due to temperature fluctuations. It will never be high.
[0044]
Further, since the detection sensor unit 15 and the temperature correction sensor unit 16 are fabricated on the same chip, the characteristics of the detection sensor unit 15 and the temperature correction sensor unit 16 can be made substantially the same, and the detection accuracy can be improved. Further improvement can be achieved.
[0045]
The present invention is not limited to the above embodiment, and can be modified or expanded as follows.
The present invention is not limited to the detection of the rotation of the rotating body, and may be applied to the detection of the parallel movement of the object.
[0046]
Instead of the MRE, a Hall element may be employed to detect rotation of the rotating body by detecting a change in the amount of magnetic flux.
The sensor unit for temperature correction is not limited to the part inside the rotation locus of the convex part of the rotating body, but any part as long as the temperature correcting bias magnetic flux does not change according to the rotation of the rotating body. It may be provided at the site.
[0047]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the magnetic sensor of the first aspect, the power supply voltage applied to the magnetic sensing element for detection is detected by the magnetic sensor element for temperature correction and the power supply voltage correcting means. Since the correction is made so that the fluctuation signal due to the temperature fluctuation included in the signal is invalidated, even if the ambient temperature changes, the detection signal may be affected by the temperature fluctuation. Thus, the detection accuracy can be improved. In this case, for example, a microcomputer is provided, and the microcomputer does not need to perform processing that does not affect the detection signal due to temperature fluctuations. It will never be.
[0048]
According to the magnetic sensor of the second aspect, since the magnetic sensing element for detection and the magnetic sensor for temperature correction are fabricated on the same chip, the magnetic sensor for detection and the magnetic sensor for temperature correction The characteristics of the sensitive element portions can be made substantially the same, and the detection accuracy can be further improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing the overall configuration of an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a side view. FIG. 3 is a block diagram. FIG. 4 is an electric circuit diagram. FIG. 7 is an external perspective view showing a conventional example. FIG. 7 is an overall configuration diagram showing another conventional example. FIG. 8 is a diagram corresponding to FIG.
In the drawing, 11 is a rotating body (moving body), 11a is a convex part, 14 is a magnetic sensor, 15 is a sensor part for detection (magnetic sensing element part for detection), 16 is a sensor part for temperature correction (magnetism for temperature correction). A sensitive element unit 17 is a power supply circuit unit (power supply voltage correcting means).

Claims

A moving body provided with convex portions at a predetermined pitch along the moving direction;
A bias magnetic flux passing through the convex portion of the moving body is provided so as to interlink, and it is detected that the bias magnetic flux has changed in accordance with the movement of the moving body, and a detection signal based on the change of the bias magnetic flux In a magnetic sensor provided with a differential-type magnetic sensing element for detection that detects the movement of the moving body by outputting
A temperature-correcting magnetic sensitive element that is provided so that temperature-correcting bias magnetic fluxes passing through a portion of the movable body that is off the convex portion are linked, and that outputs a temperature correction signal based on the temperature-correcting bias magnetic flux. And
The temperature correction magnetic sensing element is provided so that the temperature correction signal is given, and based on the temperature correction signal, the fluctuation signal due to the temperature fluctuation included in the detection signal is invalidated. A magnetic sensor comprising: a power supply voltage correcting means for correcting a power supply voltage to the magnetic sensing element for detection.

2. The magnetic sensor according to claim 1, wherein the magnetic sensing element portion for detection and the magnetic sensitive element portion for temperature correction are fabricated on the same chip.