JP6344908B2 - センサ装置およびセンサ装置での温度制御方法 - Google Patents
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Description
定電圧が印加される分圧回路と、前記分圧回路において前記温度監視用抵抗素子と前記分圧抵抗とによって分圧された温度検出電圧を制御目標電圧と比較する比較器と、前記比較器での比較結果に基づいて前記ヒータへの通電を制御する通電制御部と、前記温度監視用抵抗素子が実際に、予め設定された温度になったときの前記温度検出電圧を前記制御目標電圧として前記比較器に出力するマイクロコンピュータと、を有し、前記マイクロコンピュータは、前記分圧回路に前記定電圧を印加した際の環境温度、前記分圧回路に前記定電圧を印加した際の前記温度検出電圧、前記分圧抵抗の抵抗値、および前記温度監視用抵抗素子の抵抗値の温度係数に基づいて、前記温度監視用抵抗素子が予め設定された温度になったときの前記温度検出電圧を算出した結果を前記制御目標電圧として前記比較器に出力することを特徴とする。
対応する温度検出電圧を制御目標電圧として比較器に出力するので、温度監視用抵抗素子の抵抗値にバラツキがあってもセンサ素子の温度を適正に制御することができる。
図1は、本発明を適用した磁気センサ装置の説明図であり、図1(a)、(b)は、磁気センサ装置を軸線方向の一方側からみた斜視図、およびその分解斜視図である。
図2は、本発明を適用した磁気センサ装置10に用いた素子基板40の説明図であり、図2(a)、(b)、(c)は、素子基板40の平面構成を示す説明図、断面構成を示す説明図、および断面構成の変形例を示す説明図である。なお、図2(b)、(c)では、磁気抵抗素子4(感磁膜41〜44)、温度監視用抵抗膜47、および加熱用抵抗膜48の層構造を模式的に示してある。また、図2(a)では、温度監視用抵抗膜47については右下がりの斜線を付し、加熱用抵抗膜48については右上がりの斜線を付してある。
層に形成され、温度監視用抵抗膜47と加熱用抵抗膜48とは同一の層に形成されている。
図3は、本発明を適用した磁気センサ装置10での検出原理等を示す説明図であり、図3(a)、(b)、(c)、(d)は、A相用の感磁膜の電気的な接続構造を示す説明図、B相用の感磁膜の電気的な接続構造を示す説明図、磁気抵抗素子4から出力される信号の説明図、およびかかる信号と磁石20の角度位置(電気角)との関係を示す説明図である。
図4は、本発明を適用した磁気センサ装置10の電気的構成を示す説明図であり、図4(a)、(b)は、磁気センサ装置10全体の電気的構成を示す説明図、および温度制御用の電気的構成を示す説明図である。
図4(a)、(b)に示すように、本形態の磁気センサ装置10には、温度監視用抵抗膜47の抵抗変化に基づいて加熱用抵抗膜48への給電を制御する通電制御部が構成されている。より具体的には、素子基板40において、温度監視用抵抗膜47の温度監視用の電源端子VccSには、固定抵抗からなる分圧抵抗84が接続されており、分圧抵抗84において温度監視用抵抗膜47が接続されている側と反対側は、温度監視用の定電圧が印加された電源端子VccS0に接続されている。温度監視用抵抗膜47において分圧抵抗84が接続されている側と反対側はグランド端子GNDが接続されており、温度監視用抵抗膜47と分圧抵抗84は、電源端子VccS0とグランド端子GNDとの間で直列に接続された分圧回路80を構成している。
上記の温度制御を行うにあたって、制御目標電圧V0は、マイクロコンピュータ9から比較器85に出力される。すなわち、マイクロコンピュータ9には、制御目標電圧設定部9
4が内蔵されているとともに、マイクロコンピュータ9の外部には、制御目標電圧V0を記憶しておくメモリ99が設けられており、マイクロコンピュータ9の制御目標電圧設定部94は、メモリ99から読み出した制御目標電圧V0を、D/A変換部93によってデジタル信号からアナログ信号に変換した後、比較器85に出力する。ここで、制御目標電圧V0は、磁気センサ装置10を出荷する前に実施される制御目標電圧設定工程において、磁気センサ装置10毎に設定される。
Vata=Rsta×(Vc/(Rsta+Rc))
Rsta=Vata×((Rsta+Rc)/Vc)
Rsta=(Vata×Rc)/(Vc−Vata)
Va=Vc×R70/(R70+Ra)
但し、R70=Rs×(1+(α×(70−ta))
以上説明したように、本形態の磁気センサ装置10では、磁気抵抗素子4の温度が変化
すると、温度監視用抵抗膜47の抵抗値が変化し、分圧回路80において、温度監視用抵抗膜47と分圧抵抗84とによって分圧された温度検出電圧が変化する。従って、通電制御用のスイッチング素子83(通電制御部)によって、比較器85での温度検出電圧と制御目標電圧V0との比較結果に基づいて加熱用抵抗膜48(ヒータ)への通電を制御すれば、磁気抵抗素子4の温度を所定の温度に維持することができる。それ故、磁気抵抗素子4の検出結果は環境温度の影響を受けにくい。
上記実施の形態では、磁気センサ装置10の出荷前に制御目標電圧設定工程を行って、制御目標電圧V0を設定したが、磁気センサ装置10の出荷後、予め指定されたタイミングで制御目標電圧設定工程を行って、制御目標電圧V0を設定してもよい。例えば、磁気センサ装置10の動作を休止した後、再度、磁気センサ装置10を動作させるタイミングで制御目標電圧設定工程を行って、制御目標電圧V0を設定してもよい。
上記実施の形態では、センサ装置として磁気センサ装置10を例示したが、光センサ装置等、他のセンサ装置に本発明を適用してもよい。
れた抵抗膜(温度監視用抵抗膜47および加熱用抵抗膜48)を用いたが、回路基板50に温度監視用抵抗素子やヒータが搭載されている構造を採用してもよい。
6・・ホルダ
9・・マイクロコンピュータ
10・・磁気センサ装置(センサ装置)
40・・素子基板
41〜44・・感磁膜
47・・温度監視用抵抗膜(温度監視用抵抗素子)
48・・加熱用抵抗膜(ヒータ)
50・・回路基板
84・・分圧抵抗
80・・分圧回路
83・・スイッチング素子(通電制御部)
85・・比較器
92・・信号処理部
94・・制御目標電圧設定部
96・・演算部
97・・温度計測部
99・・メモリ
Claims (14)
- センサ素子が設けられた素子基板と、
前記センサ素子の温度を監視する温度監視用抵抗素子と、
前記センサ素子を加熱するヒータと、
前記温度監視用抵抗素子に分圧抵抗が直列に電気的に接続され、両端に定電圧が印加される分圧回路と、
前記分圧回路において前記温度監視用抵抗素子と前記分圧抵抗とによって分圧された温度検出電圧を制御目標電圧と比較する比較器と、
前記比較器での比較結果に基づいて前記ヒータへの通電を制御する通電制御部と、
前記温度監視用抵抗素子が実際に、予め設定された温度になったときの前記温度検出電圧を前記制御目標電圧として前記比較器に出力するマイクロコンピュータと、
を有し、
前記マイクロコンピュータは、前記分圧回路に前記定電圧を印加した際の環境温度、前記分圧回路に前記定電圧を印加した際の前記温度検出電圧、前記分圧抵抗の抵抗値、および前記温度監視用抵抗素子の抵抗値の温度係数に基づいて、前記温度監視用抵抗素子が予め設定された温度になったときの前記温度検出電圧を算出した結果を前記制御目標電圧として前記比較器に出力することを特徴とするセンサ装置。 - 前記温度監視用抵抗素子は、温度監視用抵抗膜であることを特徴とする請求項1に記載のセンサ装置。
- 前記温度監視用抵抗膜は、前記素子基板に形成されていることを特徴とする請求項2に記載のセンサ装置。
- 前記マイクロコンピュータは、前記環境温度を計測する温度計測部を有していることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載のセンサ装置。
- 前記制御目標電圧を記憶しておくメモリを有していることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載のセンサ装置。
- 前記メモリには、前記センサ装置の出荷前に決定された前記制御目標電圧が記憶されて
いることを特徴とする請求項5に記載のセンサ装置。 - 前記メモリには、前記センサ装置の出荷後、予め指定されたタイミングで決定された前記制御目標電圧が記憶されていることを特徴とする請求項5に記載のセンサ装置。
- 前記ヒータは、前記素子基板に形成された加熱用抵抗膜であることを特徴とする請求項1乃至7の何れか一項に記載のセンサ装置。
- 前記素子基板と前記マイクロコンピュータとは同一の回路基板に実装されていることを特徴とする請求項1乃至8の何れか一項に記載のセンサ装置。
- 前記センサ素子は、前記素子基板に形成された磁気抵抗膜を備えた磁気抵抗素子であることを特徴とする請求項1乃至9の何れか一項に記載のセンサ装置。
- 前記磁気抵抗素子に対向して回転する磁石を有していることを特徴とする請求項10に記載のセンサ装置。
- センサ素子が設けられた素子基板と、
前記センサ素子の温度を監視する温度監視用抵抗素子と、
前記センサ素子を加熱するヒータと、
前記温度監視用抵抗素子に分圧抵抗が直列に電気的に接続され、両端に定電圧が印加される分圧回路と、
前記分圧回路において前記温度監視用抵抗素子と前記分圧抵抗とによって分圧された温度検出電圧を制御目標電圧と比較する比較器と、
前記比較器での比較結果に基づいて前記ヒータへの通電を制御する通電制御部と、
前記温度監視用抵抗素子が予め設定された温度になったときの前記温度検出電圧に相当する温度を前記制御目標電圧として前記比較器に出力するマイクロコンピュータと、
をセンサ装置に設けておき、
前記分圧回路に前記定電圧を印加する制御目標電圧設定工程を行い、
当該制御目標電圧設定工程では、前記マイクロコンピュータが、前記分圧回路に前記定電圧を印加した際の環境温度、前記分圧回路に前記定電圧を印加した際の前記温度検出電圧、前記分圧抵抗の抵抗値、および前記温度監視用抵抗素子の抵抗値の温度係数に基づいて、前記温度監視用抵抗素子が予め設定された温度になったときの前記温度検出電圧を算出した結果を前記制御目標電圧として決定することを特徴とするセンサ装置での温度制御方法。 - 前記制御目標電圧設定工程を前記センサ装置の出荷前に行うことを特徴とする請求項12に記載のセンサ装置での温度制御方法。
- 前記制御目標電圧設定工程を、前記センサ装置の出荷後、予め指定されたタイミングで行うことを特徴とする請求項12に記載のセンサ装置での温度制御方法。
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