JP5360503B2 - 磁気検出装置、および、これを用いた回転角度検出装置ならびにストローク量検出装置 - Google Patents
磁気検出装置、および、これを用いた回転角度検出装置ならびにストローク量検出装置 Download PDFInfo
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Description
本発明は、半導体パッケージとして基板やターミナル等に装着される磁気検出装置、および、これを用いて回転体の回転角度を検出する回転角度装置、ならびに、これを用いて直線移動体のストローク量を検出するストローク量検出装置に関する。
特許文献1には、回転角度検出装置の温度特性補正方法が開示されている。ホールICは、補正手段としてのDSP、記憶媒体としてのメモリを有する。DSPは、磁束密度に応じて、メモリに記憶されている温度特性補正値を用いて補正を実行する。これにより温度変化に対する出力変動が低減される。
また、特許文献2には、磁気検出素子としてのホール素子が集積された二つの半導体チップをパッケージの厚さ方向の中心に対して対称配置する磁気検出装置が開示されている。
ところで、特許文献1では、ホール素子の変形または剥離による出力変動は、温度補正によって補正することができない。
特許文献2では、二つのチップを配置し、熱膨張または熱収縮によってチップが受ける応力を低減することで、応力による出力変動を低減する。しかしながら、チップが剥離した場合、出力変動を補正することはできない。また、温度補正だけで、温度変化および歪みによる磁気検出装置の検出誤差を低減するには限度があり、磁気検出装置の検出精度を高めることは困難である。
特許文献2では、二つのチップを配置し、熱膨張または熱収縮によってチップが受ける応力を低減することで、応力による出力変動を低減する。しかしながら、チップが剥離した場合、出力変動を補正することはできない。また、温度補正だけで、温度変化および歪みによる磁気検出装置の検出誤差を低減するには限度があり、磁気検出装置の検出精度を高めることは困難である。
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、温度変化および歪みによる出力変動に伴う検出誤差を低減する磁気検出装置を提供することにある。
また、この磁気検出装置を用いることにより、高精度の検出結果を維持可能な回転角検出装置ならびにストローク量検出装置を提供する。
また、この磁気検出装置を用いることにより、高精度の検出結果を維持可能な回転角検出装置ならびにストローク量検出装置を提供する。
請求項1に記載の発明によると、磁気検出装置は、磁気検出素子、歪みセンサ、温度センサ、処理部、および、記憶部を備える。磁気検出素子は、磁界を検出し磁気検出値を出力する。歪みセンサは磁気検出素子の近傍に設けられ、磁気検出素子の歪みを検出し、歪み検出値を出力する。温度センサは、磁気検出センサの近傍に設けられ、磁気検出素子の温度を検出し、温度検出値を出力する。処理部は、磁気検出値、歪み検出値、および、温度検出値を処理する。記憶部は処理部での処理を行うためのプログラム、および、処理部での処理を行うためのデータを記憶する。また、処理部は、温度検出値を用いて磁気検出値を補正する温度補正手段、および、歪み検出値を用いて磁気検出値を補正する歪み補正手段によって磁気検出値に対して補正処理を行う。
磁気検出素子の出力は、温度の変化、または、磁気検出素子の歪みによって変動する。このため、温度検出値を用いて磁気検出値に対し温度補正を行い、かつ歪み検出値を用いて磁気検出値に対して歪み補正を行うことで、磁気検出素子の出力変動を低減し、磁気検出装置の検出精度を高めることができる。
請求項2に記載の発明によると、歪み補正手段は、記憶部に記憶されている所定値、および、歪み検出値を用いて磁気検出値を補正する。ここで、前記所定値というのは、磁気検出素子の正常状態を表すものであり、例えば、磁気検出素子が正常状態である場合、歪みセンサの検出値で表すことができる。
また、請求項3に記載の発明によると、歪み補正手段は温度検出値を用いて前記所定値を処理し、温度検出値を用いて処理した前記所定値、および、歪み検出値を用いて磁気検出値を補正する。これにより、異なる温度条件での磁気検出素子の正常状態に基づいて補正を行うことができ、磁気検出装置の補正精度を高め、検出精度を高めることができる。
また、請求項3に記載の発明によると、歪み補正手段は温度検出値を用いて前記所定値を処理し、温度検出値を用いて処理した前記所定値、および、歪み検出値を用いて磁気検出値を補正する。これにより、異なる温度条件での磁気検出素子の正常状態に基づいて補正を行うことができ、磁気検出装置の補正精度を高め、検出精度を高めることができる。
請求項4に記載の発明によると、前記所定値は歪みセンサの所定抵抗値である。ここで、歪みセンサの所定抵抗値というのは、例えば、出荷前の時点において、磁気検出装置が正常だと判断された場合、常温常圧で検出された歪みセンサの抵抗値で表すことができる。
請求項5に記載の発明によると、歪みセンサと磁気検出素子とは同じヤング率を有する。歪みセンサは磁気検出素子の近傍に設けられているので、磁気検出素子が応力を受けて変形すると歪みセンサは同じ応力を受けて磁気検出素子と概ね同率で変形する。ここで、歪みセンサのヤング率と磁気検出素子ヤング率とは同じであるため、歪みセンサと磁気検出素子とは同じ応力が作用したとき歪みが同じとなる。また、歪みセンサの抵抗値の変化率と、磁気検出素子の検出値の変化率とは概ね同じである。これにより、歪みセンサの所定抵抗値、および、歪みセンサの検出値によって算出された実抵抗値を用いて磁気検出素子の検出値に対して補正を行うことができる。
請求項6に記載の発明によると、歪みセンサは磁気検出素子の近傍に複数設けられる。これにより、複数の歪みセンサから得られた値の平均値を算出することができ、磁気検出装置の補正精度を高めることができる。
請求項7に記載の発明によると、磁気検出素子はホール素子である。
請求項7に記載の発明によると、磁気検出素子はホール素子である。
請求項8に記載の発明によると、磁気検出素子および歪みセンサを一つのチップに集積する。そのため、磁気検出素子と歪み検出センサとを一体に設けることができる。これにより、歪みセンサによって磁気検出素子の歪みを正確に検出することができる。
請求項9に記載の回転角検出装置は、回転体と一体に回転する磁石と、磁石が発生する磁界の変化を検出する請求項1〜8のいずれか一項に記載の磁気検出装置とを備え、回転体の回転角度を検出する。これにより、回転角度検出装置の検出精度を高めることができる。
請求項10に記載のストローク量検出装置は、直線移動体と一体に直線移動する磁石と、磁石が発生する磁界の変化を検出する請求項1〜8のいずれか一項に記載の磁気検出装置とを備え、直線移動体のストローク量を検出する。これにより、ストローク量検出装置の検出精度を高めることができる。
請求項10に記載のストローク量検出装置は、直線移動体と一体に直線移動する磁石と、磁石が発生する磁界の変化を検出する請求項1〜8のいずれか一項に記載の磁気検出装置とを備え、直線移動体のストローク量を検出する。これにより、ストローク量検出装置の検出精度を高めることができる。
以下、本発明による実施形態を図面に基づいて説明する。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態は、車両の回転角検出装置に用いられる磁気検出装置に適用したものである。本実施形態の磁気検出装置の構成を図1に基づいて説明する。
本実施形態の磁気検出装置10は、ホール素子11と歪みセンサ12と温度センサ13とデジタルシグナルプロセッサ(以下「DSP」と称する)14とメモリ15とが配置されるパッケージ19、電源リード21、出力リード22、および、ダイリード23を備える。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態は、車両の回転角検出装置に用いられる磁気検出装置に適用したものである。本実施形態の磁気検出装置の構成を図1に基づいて説明する。
本実施形態の磁気検出装置10は、ホール素子11と歪みセンサ12と温度センサ13とデジタルシグナルプロセッサ(以下「DSP」と称する)14とメモリ15とが配置されるパッケージ19、電源リード21、出力リード22、および、ダイリード23を備える。
ホール素子11は、例えば厚さμmオーダーの矩形であり、半導体薄膜で形成される。また、ホール素子11は、例えば磁界の変化に対応して磁気検出値を出力する。ここでホール素子11は、特許請求の範囲における「磁気検出素子」に相当する。
歪みセンサ12は、例えば薄い絶縁体上にジグザグ形状にレイアウトされた金属の抵抗体が取り付けられた構造であり、変形による電気抵抗の変化を測定することにより歪みを検出する。
また、歪みセンサ12はホール素子11の近傍に配置されている。歪みセンサ12とホール素子11とは、例えば電気絶縁接着剤によって接合され、チップ18にモールドされている。そして、歪みセンサ12はホール素子11と同じヤング率を有するよう形成される。このため、同じ応力を受ける場合、ホール素子11と歪みセンサ12とは同率で変形する。ここで、チップ18は、特許請求の範囲における「チップ」に相当する。
温度センサ13は、歪みセンサ12およびホール素子11の近傍に配置され、例えばサーミスタ等が用いられる。
磁気検出装置10は、アナログ電気信号をデジタル電気信号に変換する三つのA/D変換部16、および、デジタル信号をアナログ信号に変換するD/A変換部17をさらに備える。A/D変換部16は、ホール素子11、歪み検出センサ12、および温度センサ13が出力するアナログ信号をデジタル信号に変換する。
磁気検出装置10は、アナログ電気信号をデジタル電気信号に変換する三つのA/D変換部16、および、デジタル信号をアナログ信号に変換するD/A変換部17をさらに備える。A/D変換部16は、ホール素子11、歪み検出センサ12、および温度センサ13が出力するアナログ信号をデジタル信号に変換する。
DSP14は、デジタル信号処理に特化したものであり、ホール素子11、歪みセンサ12、および、温度センサ13から検出され、デジタル信号に変換された値に対し種々の処理を行う。ここで、DSP14は、特許請求の範囲における「処理部」に相当する。
メモリ15は、DSP14で実行する各種プログラム、および、DSP14で使われる各種データが記憶されている。本実施形態の場合、メモリ15には、ホール素子11の正常状態を表す歪みセンサ12の初期抵抗値R0が記憶されている。ここで、メモリ15は、特許請求の範囲における「記憶部」に相当する。
メモリ15は、DSP14で実行する各種プログラム、および、DSP14で使われる各種データが記憶されている。本実施形態の場合、メモリ15には、ホール素子11の正常状態を表す歪みセンサ12の初期抵抗値R0が記憶されている。ここで、メモリ15は、特許請求の範囲における「記憶部」に相当する。
本実施形態の場合、ホール素子11、歪みセンサ12、温度センサ13、DSP14、メモリ15、A/D変換部16、および、D/A変換部17は、例えば樹脂などによりモールドされた一つのパッケージ19内に配置されている。また、電源リード21、出力リード22、および、ダイリード23は、パッケージ19から突出するよう形成される。
作動
次に、図2〜図5に基づいて、本実施形態の作動について説明する。
図2に示すように、A/D変換部16は、ホール素子11、歪みセンサ12、および温度センサ13から検出されたアナログ値をデジタル値に変換し、DSP14に伝送する。DSP14は、デジタル値に変換された検出値(以下、単に「検出値」という場合、「デジタル値に変換された検出値」を意味する)、および、メモリ15に記憶された各種のデータを用いて、メモリ15に記憶された各種プログラムを実行する。DSP14は、デジタル値に変換されたホール素子11からの検出値に対し、温度補正、歪み補正、感度補正、およびオフセット補正を行う。
次に、図2〜図5に基づいて、本実施形態の作動について説明する。
図2に示すように、A/D変換部16は、ホール素子11、歪みセンサ12、および温度センサ13から検出されたアナログ値をデジタル値に変換し、DSP14に伝送する。DSP14は、デジタル値に変換された検出値(以下、単に「検出値」という場合、「デジタル値に変換された検出値」を意味する)、および、メモリ15に記憶された各種のデータを用いて、メモリ15に記憶された各種プログラムを実行する。DSP14は、デジタル値に変換されたホール素子11からの検出値に対し、温度補正、歪み補正、感度補正、およびオフセット補正を行う。
(温度補正処理)
まず、ホール素子11からの検出値(以下「実出力値」という)V0に対して温度補正を行う。この温度補正は、温度センサ13からの検出値(以下「感温値」という)T、および、第1温度補正関数f1(t)を用いて行う。第1温度補正関数f1(t)は、ホール素子11に使われる半導体によって決められ、特に半導体のキャリア濃度によって決められる。ここで、第1温度補正関数f1(t)は、特許請求の範囲における「温度補正手段」に相当する。また、実出力値V0は特許請求の範囲における「磁気検出値」に相当し、感温値Tは特許請求の範囲における「温度検出値」に相当する。
感温値Tおよび第1温度補正関数f1(t)を用いて実出力値V0に対して温度補正を行い、温度補正後のホール素子11の検出値(以下「第1補正値」という)をV1とすると、以下の式1によって第1補正値V1はV0×f1(T)となる。
V1=V0×f1(t) ・・・ 式1
まず、ホール素子11からの検出値(以下「実出力値」という)V0に対して温度補正を行う。この温度補正は、温度センサ13からの検出値(以下「感温値」という)T、および、第1温度補正関数f1(t)を用いて行う。第1温度補正関数f1(t)は、ホール素子11に使われる半導体によって決められ、特に半導体のキャリア濃度によって決められる。ここで、第1温度補正関数f1(t)は、特許請求の範囲における「温度補正手段」に相当する。また、実出力値V0は特許請求の範囲における「磁気検出値」に相当し、感温値Tは特許請求の範囲における「温度検出値」に相当する。
感温値Tおよび第1温度補正関数f1(t)を用いて実出力値V0に対して温度補正を行い、温度補正後のホール素子11の検出値(以下「第1補正値」という)をV1とすると、以下の式1によって第1補正値V1はV0×f1(T)となる。
V1=V0×f1(t) ・・・ 式1
(歪み補正処理)
DSP14は、歪みセンサ12からの検出値を抵抗値(以下「実抵抗値」という)RTに変換する処理を行い、実抵抗値RTと、メモリ15に記憶されている歪みセンサ12の初期抵抗値R0とを用いて、歪み補正を行う。ここで、初期抵抗値R0は、ホール素子11の正常状態を表すものであり、例えば出荷前、磁気検出装置10が正常だと判断された場合、常温常圧で検出された歪みセンサ12の正常な抵抗値である。ここで、初期抵抗値R0は、特許請求の範囲における「所定値」または「所定抵抗値」に相当する。また、初期抵抗値R0および実抵抗値RTは特許請求の範囲における「歪み検出値」に相当する。
DSP14は、歪みセンサ12からの検出値を抵抗値(以下「実抵抗値」という)RTに変換する処理を行い、実抵抗値RTと、メモリ15に記憶されている歪みセンサ12の初期抵抗値R0とを用いて、歪み補正を行う。ここで、初期抵抗値R0は、ホール素子11の正常状態を表すものであり、例えば出荷前、磁気検出装置10が正常だと判断された場合、常温常圧で検出された歪みセンサ12の正常な抵抗値である。ここで、初期抵抗値R0は、特許請求の範囲における「所定値」または「所定抵抗値」に相当する。また、初期抵抗値R0および実抵抗値RTは特許請求の範囲における「歪み検出値」に相当する。
図3に示すように、歪みセンサ12の抵抗値は温度変化によって変化する。また、応力によってチップ18とパッケージ19との間に剥離が発生すると、歪みセンサ12の抵抗値が大幅に変化する。
まず、温度変化の影響を除くために、感温値Tおよび第2温度補正関数f2(t)を用いて初期抵抗値R0に対して温度補正処理を行う。本実施形態の場合、第2温度補正関数f2(t)は、例えば以下の式2のような一次関数で表すことができる。式2中のaおよびbは、チップ18およびパッケージ19の材料特性および物理性質、例えばヤング率、線膨張率、および強度などに関わるものである。
f2(t)=at+b ・・・ 式2
まず、温度変化の影響を除くために、感温値Tおよび第2温度補正関数f2(t)を用いて初期抵抗値R0に対して温度補正処理を行う。本実施形態の場合、第2温度補正関数f2(t)は、例えば以下の式2のような一次関数で表すことができる。式2中のaおよびbは、チップ18およびパッケージ19の材料特性および物理性質、例えばヤング率、線膨張率、および強度などに関わるものである。
f2(t)=at+b ・・・ 式2
ここで、感温値Tおよび第2温度補正関数f2(t)を用いて初期抵抗値R0に対して温度補正を行い、温度補正後の初期抵抗値(以下「補正後抵抗値」という)をR0Tとすると、式2および以下の式3によって補正後抵抗値R0Tは(aT+b)×R0となる。補正後抵抗値R0Tは、検出時の温度に対応する歪みセンサ12の正常な抵抗値となる。
R0T=f2(t)×R0 ・・・ 式3
R0T=f2(t)×R0 ・・・ 式3
続いて、実抵抗値RTと補正後抵抗値R0Tとを用いて歪み補正を行う。本実施形態の場合、応力によってチップ18が変形すると、歪みセンサ12とホール素子11とは同率で変形する。このため、歪みセンサ12の歪みとホール素子11の歪みとは同じとなる。本実施形態の場合、歪みセンサ12の歪みは歪みセンサ12の抵抗値の変化率で表すことができ、ホール素子11の歪みはホール素子11の検出値の変化率で表すことができる。よって、歪みセンサ12の抵抗値の変化率とホール素子11の検出値の変化率とは同じとなる。
これにより、例えば応力によってチップ18に変形が発生した場合、変形前の歪みセンサの抵抗値を補正後抵抗値R0Tとし、変形後の歪みセンサの抵抗値を実抵抗値とすることができる。また、変形前のホール素子11の検出値(以下「第2補正値」という)をV2とし、変形後のホール素子11の検出値を第1補正値V1とすることができる。すると、以下の式4、および、式4を整理した式5が成立する。
(V1−V2)/V2=(RT−R0T)/R0T ・・・ 式4
V2/V1=R0T/RT ・・・ 式5
ここで、実抵抗値RT、補正後抵抗値R0T、および、式5を用いて、第1補正値V1に対して歪み補正を行うと、
V2=V1×R0T/RT ・・・ 式6
となる。また、式1および式3を式6に代入すると、
V2=V0×f1(t)×R0×f2(t)/RT ・・・ 式7
となる。
これにより、例えば応力によってチップ18に変形が発生した場合、変形前の歪みセンサの抵抗値を補正後抵抗値R0Tとし、変形後の歪みセンサの抵抗値を実抵抗値とすることができる。また、変形前のホール素子11の検出値(以下「第2補正値」という)をV2とし、変形後のホール素子11の検出値を第1補正値V1とすることができる。すると、以下の式4、および、式4を整理した式5が成立する。
(V1−V2)/V2=(RT−R0T)/R0T ・・・ 式4
V2/V1=R0T/RT ・・・ 式5
ここで、実抵抗値RT、補正後抵抗値R0T、および、式5を用いて、第1補正値V1に対して歪み補正を行うと、
V2=V1×R0T/RT ・・・ 式6
となる。また、式1および式3を式6に代入すると、
V2=V0×f1(t)×R0×f2(t)/RT ・・・ 式7
となる。
(感度補正処理)
DSP14は、メモリ15に記憶された感度補正係数Sを用いて感度補正を行う。
ここで、感度補正後のホール素子11の検出値(以下「第3補正値」という)をV3とすると、
V3=V2×S ・・・ 式8
となる。また、式7を式8に代入すると、
V3=V0×S×f1(t)×R0×f2(t)/RT ・・・ 式9
となる。
DSP14は、メモリ15に記憶された感度補正係数Sを用いて感度補正を行う。
ここで、感度補正後のホール素子11の検出値(以下「第3補正値」という)をV3とすると、
V3=V2×S ・・・ 式8
となる。また、式7を式8に代入すると、
V3=V0×S×f1(t)×R0×f2(t)/RT ・・・ 式9
となる。
(オフセット補正処理)
DSP14は、メモリ15に記憶されたオフセット値Voffsetを用いてオフセット補正を行う。
ここで、オフセット後のホール素子11の検出値(以下「第4補正値」)をV4とすると、
V4=V3+Voffset ・・・ 式10
となる。また、式9を式10に代入すると、
V4=V0×S×f1(t)×R0×f2(t)/RT+Voffset ・・・ 式11
となる。
DSP14は、メモリ15に記憶されたオフセット値Voffsetを用いてオフセット補正を行う。
ここで、オフセット後のホール素子11の検出値(以下「第4補正値」)をV4とすると、
V4=V3+Voffset ・・・ 式10
となる。また、式9を式10に代入すると、
V4=V0×S×f1(t)×R0×f2(t)/RT+Voffset ・・・ 式11
となる。
上述の補正処理をまとめると、実出力値V0は温度補正処理、歪み補正処理、感度補正処理、および、オフセット補正処理によって第4補正値V4に補正される。本実施形態では、温度補正処理、歪み補正処理、および感度補正処理をまとめてゲイン補正処理とし、以下の式12によってゲインGを定義し、式13によって歪み関数Hを定義すると、図4に示すグラフの式14が得られる。ここで、歪み関数Hは、特許請求の範囲における「歪み補正手段」に相当する。
G=S×f1(t)×R0×f2(t)/RT ・・・ 式12
H=R0×f2(t)/RT ・・・ 式13
G=S×f1(t)×H ・・・ 式14
G=S×f1(t)×R0×f2(t)/RT ・・・ 式12
H=R0×f2(t)/RT ・・・ 式13
G=S×f1(t)×H ・・・ 式14
図5に示すように、実出力値V0はゲイン補正処理、および、オフセット補正処理によって第4補正値V4に補正される。ここで、第4補正値V4は、磁気検出装置10の理想出力値であり、D/A変換部17によってアナログ値に変換され、増幅されてから出力される。
本実施形態では、歪みセンサ12をホール素子11の近傍に配置し、例えば歪みセンサ12とホール素子11とをチップ18内にモールドする。これにより、チップ18が変形すると、歪みセンサ12とホール素子11とは同様の応力を受けるため、概ね同率で変形する。また、歪みセンサ12のヤング率とホール素子11のヤング率とは同じであるため、歪みセンサ12とホール素子11とは同じ歪みで変形し、歪みセンサ12の抵抗値の変化率とホール素子11の検出値の変化率とは同じとなる。
また、例えばチップ18の剥離が発生した場合、実抵抗値RTは剥離発生後の歪みセンサ12の抵抗値に相当し、補正後抵抗値R0Tは剥離発生前の歪みセンサ12の抵抗値に相当する。そして、第1補正値V1は剥離発生後のホール素子11の検出値に相当し、第2補正値V2は剥離発生前のホール素子11の検出値に相当する。すると、DSP14は、実抵抗値RT、補正後抵抗値R0T、および、式6を用いて、第1補正値V1に対して歪み補正を行い、歪みによるホール素子11の検出値の変動を抑制することができる。これにより、チップ18の剥離が発生した場合であっても、ホール素子11の検出値の変動を低減し、磁気検出装置10の出力精度を高めることができる。
本実施形態では、DSP14は、歪みセンサ12の初期抵抗値R0に対して温度補正を行い、補正後の補正後抵抗値R0Tを用いて歪み補正処理を行う。これにより、DSP14の補正精度を高めることができる。
(変形例)
上記実施形態では、歪みセンサ12とホール素子11とはヤング率が同じとなるよう形成されるが、歪みセンサ12とホール素子11とはヤング率が異なるよう形成しても良い。ここで、歪みセンサ12とホール素子11とのヤング率が異なる場合、ホール素子11のヤング率をEbとし、歪みセンサ12のヤング率をEhとすると、歪みセンサ12とホール素子11とは同じ応力を受けるため、
Eb×(V1−V2)/V2=Eh×[RT−R0T]/R0T ・・・ 式15
となる。これにより、
V2=V1×R0T×Eh/RT×Eb ・・・ 式16
となる。また、式1および式3を式16に代入すると、
V2=V0×f1(t)×R0×f2(t)×Eh/RT×Eb ・・・ 式17
となる。
上記実施形態では、歪みセンサ12とホール素子11とはヤング率が同じとなるよう形成されるが、歪みセンサ12とホール素子11とはヤング率が異なるよう形成しても良い。ここで、歪みセンサ12とホール素子11とのヤング率が異なる場合、ホール素子11のヤング率をEbとし、歪みセンサ12のヤング率をEhとすると、歪みセンサ12とホール素子11とは同じ応力を受けるため、
Eb×(V1−V2)/V2=Eh×[RT−R0T]/R0T ・・・ 式15
となる。これにより、
V2=V1×R0T×Eh/RT×Eb ・・・ 式16
となる。また、式1および式3を式16に代入すると、
V2=V0×f1(t)×R0×f2(t)×Eh/RT×Eb ・・・ 式17
となる。
歪みセンサ12とホール素子11とのヤング率が異なる場合、歪みセンサ12とホール素子11とのヤング率の比Eb/Eh、実抵抗値RT、および、補正後抵抗値R0Tを用いて歪み補正処理を行う。これにより、磁気検出装置10の補正精度を高め、ホール素子11の出力精度を高めることができる。
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態を図6に基づいて説明する。なお、第1実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。第2実施形態は、第1実施形態の磁気検出装置を用いた回転角度検出装置である。
図6(A)は、第2実施形態の回転角度検出装置1の平面図であり、図6(B)は、図6(A)のJ−J線断面図である。
本発明の第2実施形態を図6に基づいて説明する。なお、第1実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。第2実施形態は、第1実施形態の磁気検出装置を用いた回転角度検出装置である。
図6(A)は、第2実施形態の回転角度検出装置1の平面図であり、図6(B)は、図6(A)のJ−J線断面図である。
回転角度検出装置1は、例えば吸気量を調節するスロットル装置等の検出対象である回転体93の回転角度を検出する装置である。回転角度検出装置1は、ロータコア91、永久磁石92、及び、磁気検出装置10からなる。円筒状のロータコア91は、検出対象である回転体93とともに回転する。ロータコア91の径方向反対側には二つの永久磁石92が取り付けられ、ロータコア91と一体に回転する。磁気検出装置10は、ロータコア91の内周側に設置され、ロータコア91の回転に伴う永久磁石92の磁界の変化を検出することにより、回転体93の回転角度を検出する。
本発明の磁気検出装置10は、歪みセンサ12からの検出値を用いて歪み補正を行うことにより、応力による出力変動を低減することができる。磁気検出装置10を使用した回転角度検出装置1では、検出精度を高めることができる。
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態を図7に基づいて説明する。なお、第1実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。第3実施形態は、第1実施形態の磁気検出装置を用いたストローク量検出装置である。
図7(A)は、第3実施形態のストローク量検出装置2の平面図であり、図7(B)は、図7(A)のP−P断面図である。
本発明の第3実施形態を図7に基づいて説明する。なお、第1実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。第3実施形態は、第1実施形態の磁気検出装置を用いたストローク量検出装置である。
図7(A)は、第3実施形態のストローク量検出装置2の平面図であり、図7(B)は、図7(A)のP−P断面図である。
ストローク量検出装置2は、検出対象である直線移動体のストローク量を検出する装置である。ストローク量検出装置2において、永久磁石96は、磁気検出装置10の直上に配置され、図7(A)の紙面と平行な平面内で、図示しないリンク手段によって検出対象である直線移動体とともに直線移動する。磁気検出装置10は、永久磁石96の磁界の変化を検出することにより、直線移動体95のストローク量を検出する。
ストローク量検出装置2においても、本発明の磁気検出装置10は、歪みセンサ12からの検出値を用いて歪み補正を行うことにより、応力による出力変動を低減することができる。磁気検出装置10を使用したストローク量検出装置2では、検出精度を高めることができる。
(他の実施形態)
本発明の他の実施形態では、マイコンまたは他の演算処理装置を処理部としても良い。
また、本発明の他の実施形態では、温度センサを複数設けても良い。
また、本発明の他の実施形態では、歪みセンサの初期抵抗値の代わりに初期電圧、初期電流、または初期応力などを所定値としても良い。
以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
本発明の他の実施形態では、マイコンまたは他の演算処理装置を処理部としても良い。
また、本発明の他の実施形態では、温度センサを複数設けても良い。
また、本発明の他の実施形態では、歪みセンサの初期抵抗値の代わりに初期電圧、初期電流、または初期応力などを所定値としても良い。
以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
1 ・・・回転角度検出装置、
2 ・・・ストローク量検出装置、
10 ・・・磁気検出装置、
11 ・・・ホール素子(「磁気検出素子」)、
12 ・・・検出センサ、
13 ・・・温度センサ、
14 ・・・DSP(「処理部」)、
15 ・・・メモリ(「記憶部」)、
16 ・・・A/D変換部、
17 ・・・D/A変換部、
18 ・・・チップ、
19 ・・・パッケージ、
21 ・・・電源リード、
22 ・・・出力リード、
23 ・・・ダイリード、
91 ・・・ロータコア、
92 ・・・永久磁石、
96 ・・・永久磁石、
G ・・・ゲイン、
H ・・・歪み関数(「歪み補正手段」)、
S ・・・感度補正係数、
T ・・・感温値、
R0 ・・・初期抵抗値、
RT ・・・実抵抗値、
V0 ・・・実出力値、
V1 ・・・第1補正値、
V2 ・・・第1補正値、
V4 ・・・第1補正値、
R0T ・・・補正後抵抗値。
2 ・・・ストローク量検出装置、
10 ・・・磁気検出装置、
11 ・・・ホール素子(「磁気検出素子」)、
12 ・・・検出センサ、
13 ・・・温度センサ、
14 ・・・DSP(「処理部」)、
15 ・・・メモリ(「記憶部」)、
16 ・・・A/D変換部、
17 ・・・D/A変換部、
18 ・・・チップ、
19 ・・・パッケージ、
21 ・・・電源リード、
22 ・・・出力リード、
23 ・・・ダイリード、
91 ・・・ロータコア、
92 ・・・永久磁石、
96 ・・・永久磁石、
G ・・・ゲイン、
H ・・・歪み関数(「歪み補正手段」)、
S ・・・感度補正係数、
T ・・・感温値、
R0 ・・・初期抵抗値、
RT ・・・実抵抗値、
V0 ・・・実出力値、
V1 ・・・第1補正値、
V2 ・・・第1補正値、
V4 ・・・第1補正値、
R0T ・・・補正後抵抗値。
Claims (10)
- 磁界を検出し、磁気検出値を出力する磁気検出素子と、
前記磁気検出素子の近傍に設けられ、前記磁気検出素子の歪みを検出し、歪み検出値を出力する歪みセンサと、
前記磁気検出素子の近傍に設けられ、前記磁気検出素子の温度を検出し、温度検出値を出力する温度センサと、
前記磁気検出値、前記歪み検出値、および、前記温度検出値を処理する処理部と、
前記処理部での処理を行うためのプログラム、および、前記処理部での処理を行うためのデータを記憶する記憶部とを備え、
前記処理部は、前記温度検出値を用いて前記磁気検出値を補正する温度補正手段、および、前記歪み検出値を用いて前記磁気検出値を補正する歪み補正手段によって前記磁気検出値に対して補正処理を行うことを特徴とする磁気検出装置。 - 前記歪み補正手段は、前記記憶部に記憶されている所定値、および、前記歪み検出値を用いて前記磁気検出値を補正することを特徴とする請求項1に記載の磁気検出装置。
- 前記歪み補正手段は、前記温度検出値を用いて前記所定値を処理し、前記温度検出値を用いて処理した前記所定値、および、前記歪み検出値を用いて前記磁気検出値を補正することを特徴とする請求項2に記載の磁気検出装置。
- 前記所定値は前記歪みセンサの所定抵抗値であることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の磁気検出装置。
- 前記歪みセンサのヤング率と前記磁気検出素子のヤング率とは同じであることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の磁気検出装置。
- 前記歪みセンサは、前記磁気検出素子の近傍に複数設けられることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の磁気検出装置。
- 前記磁気検出素子はホール素子であることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の磁気検出装置。
- 前記磁気検出素子および前記歪みセンサを一つのチップに集積することを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の磁気検出装置。
- 回転体の回転角度を検出する回転角度検出装置であって、
前記回転体と一体に回転する磁石と、
前記磁石が発生する磁界の変化を検出する請求項1〜請求項8のいずれか一項に記載の磁気検出装置と、
を備えることを特徴とする回転角度検出装置。 - 直線移動体のストローク量を検出するストローク量検出装置であって、
前記直線移動体と一体に直線移動する磁石と、
前記磁石が発生する磁界の変化を検出する請求項1〜請求項8のいずれか一項に記載の磁気検出装置と、
を備えることを特徴とするストローク量検出装置。
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