JPH01175141A - 磁気近接スイッチ装置 - Google Patents

磁気近接スイッチ装置

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JPH01175141A
JPH01175141A JP62334112A JP33411287A JPH01175141A JP H01175141 A JPH01175141 A JP H01175141A JP 62334112 A JP62334112 A JP 62334112A JP 33411287 A JP33411287 A JP 33411287A JP H01175141 A JPH01175141 A JP H01175141A
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shield body
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基司 鈴木
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は1強磁性体磁気抵抗素子(MR素子)を用いた
磁気近接スイッチ装置に関するものである。
〔従来の技術〕
従来1位置出し装置とか検出装置の主要部として利用さ
れている近接スイッチ装置としては、リードスイッチ型
、高周波発振型、静電容量型、そして光スイツチ型等が
ある。
これらの装置は、以下の長所および短所を持っている。
リードスイッチ型は、構造が簡単であると共に安価であ
るが、有接点構造であるため、外部から作用する振動と
か衝撃に弱く1時としてチャタリングを起こすことがあ
り、安定性に欠ける。
高周波発振型は、あらゆる金属体を極めて高い精度で検
出することが出来ると共に検出動作が安定しているため
、現在量も多く使用されているが高価であると共に小型
化に限界がある。
静電容量型は、金属に限らずあらゆる物体を検出するこ
とができるが、スイッチ装置を構成するための必要構成
部品数が多く、大型で高価とならざるを得ない。
そして光スイツチ型のものは、比較的大きな検出距離範
囲を得ることが出来ると共に被検出物までの距離を正確
に検出することが出来る反面、埃等の汚れの付着によっ
て検出動作が不能となるという動作機能上の致命的な欠
点を持っていると共に、装置全体が大型となり価格も高
い。
こうした多くの欠点を持つ従来装置に鑑み9本出願人は
、先に第11図に示す磁気近接スイッチ装置を出願した
。これは、筒形状の第一永久磁石6と第二永久磁石7と
を異極を対向位置させると共に両者の間にスペーサー8
を位置させて磁石体1を構成し、その内部にバイアス磁
石3と磁気抵抗素子体(MR素素子体色との一体物を、
中心軸を同一にして組付けたものである。
この装置は、従来装置が持つ多くの欠点を解決し、高周
波発振型に匹敵するほどの安定した性能を発揮すると共
に、小型でしかも安価に製造出来るという優れた効果を
有する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、この装置にも解決すべき問題点がある。
それは、第11図に示すように、検出体5以外の磁性体
が周囲に存在することによって磁束分布が乱れ、あらか
じめ設定されていた検出体5との距離である検出距離に
狂いが生じることである。従って、第12図に示すよう
に周囲に磁性体が存在するような場合1組付は中あるい
は組付は後、あらたに検出距離を設定しなければならな
いことになる。
この検出距離の設定は、バイアス磁石3とMR素素子体
色の一体物を、磁石体1に対して軸方向に前進あるいは
後退移動させると共に、それに応じて磁石体1を組付は
部分から前進あるいは後退させなければならないという
面倒なものである。
こうした問題を解決するために、磁石体1と。
バイアス磁石3およびMR素素子体色の一体物(以下、
これを磁気回路体10という)を安価な鉄製のシールド
材で覆って磁気シールドする方法も考えられる。しかし
、鉄製のシールド材は保磁力が大きいため、外部から強
磁界が印加された場合。
シールド材が帯磁することによって磁気回路が変化し、
検出距離が狂うし、又、シールド材の磁性を考慮しなが
ら検出距離を調整しなくてはならないので、調整が面倒
である2等の問題が発生する。
本発明は、こうした問題を解決するために創案されたも
ので、高性能、小型、安価であるといった優れた特徴を
有する磁気近接スイッチ装置において、上記の問題を取
り除くことを、その技術的課題とする。
〔問題点を解決するための手段〕
そのための手段として、磁石体1と2強磁性体磁気抵抗
素子体(MRR子体)2と、バイアス磁石3と、シール
ド体4と、検出体5とから構成した。
磁石体1は、リング形状をし、端面に磁極を位置させた
第一永久磁石6と第二永久磁石7とを。
非磁性材料製のスペーサー8を介して同軸状にかつ異な
る磁極を対向させて配置させたものである。
MR素素子体色、磁石体1に対し、磁石体1の中心軸で
ある直線に沿って相対変位可能に組付けられ、出力端子
が比較器9に接続されたものである。
バイアス磁石3は、MR素素子体色両磁極を結ぶ直線が
前記直線に直交する姿勢で一体的に組付けられている。
シールド体4は、磁石体1とMR素素子体色バイアス磁
石3との組合わせ物である磁気回路体1゜を収納するも
ので、筒形状で保磁力の小さい材料から形成した。
検出体5は、磁気回路体10とシールド体4との組付き
物に対して接近離反移動可能に設けた磁性材料製である
そして、前記した磁気回路体10とシールド体4との収
納組付けを1両者の中心軸を偏心させた位置関係で達成
した。
〔作用〕
本発明装置の基本作用は、以下の通りである。
MR素素子体色磁石体lの中心軸線(直UAK )上に
位置させたこと、および第一永久磁石6と第二永久磁石
7とを、同軸線上に配置したリング形状とすると共に異
なる磁極を対向位置させたことにより、第3図に示すよ
うに、MR素素子体色同軸線上の特定される個所に位置
させると、直線Kに沿った両永久磁石からあ磁力の作用
が正負均等(第3図(b)参照)となり、実質的にMR
素素子体色は直線Kに沿って両永久磁石から磁力が作用
していない状態となる。
この状態から第4図に示すように、磁石体lとMR素素
子体色の組合わせ物の近傍に磁性体である検出体5が位
置すると、磁石体lからの磁束の一部がこの検出体5側
に引かれて、磁石体1からMR素素子体色作用していた
磁束の作用分布が変化し、直線Kに沿った正負何れかの
方向への磁力の作用量が増大し、この磁力の作用量の増
大によりMR素素子体色出力電圧が増減変化する(第4
図(b)参照)。すなわち、磁石体lとMR素素子体色
の組合わせ物に対して検出体5が接近するにしたがって
MR素素子体色出力は減少し、MR素素子体色検出体5
との距離が零となったところでMR素素子体色出力が最
小となる。この動作特性を第5図の特性曲線で示す。従
って、MR素素子体色出力電圧の増減変化を検出するこ
とにより、検出体5が接近したことを検出できることに
なる。
又、この検出動作とは別に、MR素素子体色対する磁石
体1の相対移動変位に伴うMR素素子体色出力特性は、
MR素素子体色表面に沿って位置すると仮想されるy軸
(MR素素子体色作用する磁力の内、このy軸に沿った
方向の磁力が増大するとMR素素子体色出力値は減少す
る)に直線Kを一致させ、このy軸すなわち直線Kに沿
って磁石体1とMR素素子体色を相対移動させると、第
6図(b)のT゛曲線ようになる。すなわち、MR素素
子体色対する印加電圧を、y軸方向への磁力が増大する
ことにより出力が減少し、X軸方向への磁力が増大する
と出力が増大するように印加しておくと2両永久磁石か
らのy軸に沿って作用する磁力が正負方向に等しくなる
磁石体1の中心0”とMR素素子体色中心0とが距離Δ
lたけ変位した位置で最大出力値となり、この位置から
のy軸。
すなわち直線Kにそった変位が大きくなるほどMR素素
子体色出力電圧値が減少する出力特性を描く。
この変位置2の変化によるMR素素子体色出力値の変化
と、前記した磁石体1とMR素素子体色の組合わせ物に
対する検出体5の接近離反による距離りの変化によるM
R素素子体色出力値の変化とは殆ど等しいので、あらか
じめ変位量!を設定してMR素素子体色出力値を一定値
に設定し、この状態から検出体5の接近によるMR素素
子体色出力の低下を知ることにより、検出体5の検出を
達成出来ることになる。
しかしながら、第3図に示した磁石体1とMR素素子体
色の組合わせだけでは、MR素素子体色X軸方向への磁
力を作用させることが出来ず、このためMR素素子体色
最大出力値を零(V)以上とすることができないため、
MR素素子体色出力電圧値の増減変化を比較器9で検出
することが出来ない。そこで、MR素素子体色はあらか
じめバイアス磁石3を一体的に組付けておく。このバイ
アス磁石3によりMR素素子体色対してX軸方向の一定
の磁力が常に作用するので、MR素素子体色y軸に沿っ
て作用する磁力が実質的に零となっている状態では、第
6図(b)の1曲線で示すようにバイアス磁石3からの
作用磁力による出力値VBが出力されることになる。
それゆえ、変位量!を設定固定することによりMR素素
子体色出力値をあらかじめ設定すると共に、このMR素
素子体色接続された比較器9のしきい値シフを、この出
力値v6よりも小さい値に設定しておくことにより、こ
の状態から、磁石体1とMR素素子体色の組合わせ物に
対して検出体5を接近させると、前記説明のようにMR
素素子体色対する磁石体1からのy軸方向に沿った磁束
の作用量が増大し、もってMR素素子体色出力値が出力
値v6から低下し始める。検出体5がある一定の接近距
離まで接近すると、MR素素子体色出力値が比較器9の
しきい値よりも小さくなり、このため比較器9はその出
力のレベルを変化させ、この比較器9の出力レベルの変
化により検出体5の接近が検知されることになる。
このように本発明装置による検出動作の基本作用は、一
定値に設定された比較器9のしきい値v7と、検出体5
の接離によるMR素素子体色出力値の変化とによって行
われるものである。検出体5の接離によるMR素素子体
色出力値の変化は、検出体5の変位に従って一定の線形
に沿って変化するものであるので、あらかじめ設定され
るしきい値v7と出力値v6との差を適当に設定変更す
ることにより、検出すべき検出体5の位置、すなわち検
出距離りを自由に設定変更できる。
尚9本発明装置は、極めて小さいMR素素子体色よび比
較器9と、小型化が充分可能である磁石体1と、そして
バイアス磁石3とにより構成されるので、全体を極めて
小型にすることができると共に、構成部品点数が少ない
ので組み立て製造が容易であり、かつ各構成部品の何れ
もが安価なものであるので、装置全体を安価に製作する
ことが出来る。
そして1本発明装置の大きな特徴は、第7図に示すよう
に、磁気回路体lOを保磁力の小さい材料製のシールド
体4によってシールドしたことによって、磁束が同図示
のように分布し、よって検知面取外の部分に磁性体が存
在しても、シールド体4による磁気シールドによって磁
束分布に乱れが生ぜず、検出距離が変化しないことであ
る。従って、磁性材料製の機械等に組付けしてもその磁
性によって検出距離が変化することがない。又、上記し
たように、このシールド体4は保磁力が小さいので、従
来のように帯磁して磁束を乱し、検出距離に影響を及ぼ
すことがない。
又9本発明においては、磁気回路体10とシールド体4
との収納組付けを1両者の中心軸を偏心させた位置関係
で達成しているので、検出距離設定のための調整が容易
に行える。第8図と第9図は。
磁気回路体10とシールド体4とが偏心した姿勢で組付
けられた状態において、MR素素子体色作用する磁石体
lからの磁束分布のかたよりを、磁力ベクトルの傾きで
示したものである。MR素素子体色かかる磁束は、磁石
体1が接触しているシールド体4の方向に傾くため、第
8図では反時計方向、そして第9図では時計方向に偏り
、それぞれy軸方向およびX軸方向への磁力ベクトルが
大きくなる。
こうした性質を利用して、検出距離の設定が行われる。
すなわち、一定の検出距離を持つ磁気回路体10に、f
6i性体であるシールド体4を組付けると前記の検出距
離に狂いが生じるが、この狂いは磁気回路体10をシー
ルド体4内周面の周方向に沿って移動させることによっ
て調整出来る。例えば磁力ベクトルがy軸方向へ傾いて
MR素素子体色らの出力が低下した場合、第9図に示す
ような姿勢に磁気回路体10とシールド体4とを組付け
れば磁力ベクトルはX軸方向に傾いてMR素素子体色ら
の出力値が増し、これによって検出距離が調整されるこ
とになる。逆に、MR素素子体色出力値が増加した場合
は1両者を第8図に示す姿勢に組付けて磁力ベクトルを
y軸方向へ傾けてMR素素子体色らの出力を減少させ、
これによって検出距離の調整を図るものである。
このように検出距離の調整を、磁気回路体10をシール
ド体4内周面の周方向に沿って移動させるのみで行うこ
とが出来るので、検出距離測定の基準面が変わらない。
これによって、従来のように検出距離調整のためにバイ
アス磁石3とMR素素子体色の一体物を軸方向に移動さ
せる必要上、基準面が変わり調整が非常に難しく面倒で
あるといった問題が解決された。
〔実施例〕
第1図と第2図に1本発明の一実施例を示す。
この実施例においては、第二永久磁石7の磁力を第一永
久磁石6のそれより大きいものとし、 MR素素子体色
作用するy軸に沿った正負方向の磁力の作用量が等しく
なる直線Kに沿った位置が第一永久磁石6に大きく偏る
ようにしている。
又、MR素素子体色電源13に対する接続は9MR素子
体2に外部磁力が作用していない状態における出力値、
すなわち不平衡電圧がO(V)となるように設定されて
いる。このように、MR素素子体色不平衡電圧を0〔V
〕に設定することにより、バイアス磁石3による出力電
圧値VBの設定が容易となると共に正確に設定出来る。
第6図において、比較器9のしきい値v7は、  O(
V〕に設定されているので、磁石体lに対するMR素素
子体色直線Kに沿った位置設定は、この位置設定による
MR素素子体色出力値v6が出力値VBよりも小さいが
、しきい値v7よりも大きい値となるように達成されて
いる。
このMR素素子体色出力値v6の設定に際して。
磁石体1に対するMR素素子体色変位位置を、第6図(
b)の点a付近に設定すると、検出体5のわずかな影響
によりMR素素子体色出力値がしきい値v7よりも低い
値となるので、距離りが大きい状態で検出体5を検出す
ることが出来1反対に特性曲線Tの頂点付近に対応する
点す付近に設定すると、検出体5の磁気的影響が大きく
ないとMR素素子体色出力値をしきい値よりも低い値に
することが出来ないので、検出体5がMR素素子体色充
分に接近しなければ、すなわち距離りが小さくならなけ
れば検出体5を検出することが出来ないので、検出範囲
を小さくすることが出来る。
磁気回路体10のシールド体4に対する組付は手段とし
てはいろいろ考えられるが2弾力性のある物質(例えば
スポンジ等)を組付は材11として磁気回路体10とシ
ールド体4内面との間に挿入して磁気回路体10をシー
ルド体4に弾接組付けすると。
検出距離の設定のための磁気回路体10の微動を容易に
行うことが出来る。−旦、検出距離が設定されると、接
着剤等でその位置を固定すると良い。
尚1本実施例においては、シールド体4外表面に有頂筒
形状で非磁性体のケース体12を嵌着しているが、こう
することによって2本発明装置の取付は場所が磁性体の
場合、その磁性体と本発明装置との間に少なくともケー
ス体12肉厚分の間隔が形成されるため、磁性体の影響
をさらに少なくすることが出来るものである。
〔発明の効果〕
このように本発明は、高性能、小型、安価であるといっ
た優れた特徴を有する本出願人が先に出願した磁気近接
スイッチ装置に、保磁力の小さいシールド体を磁気回路
体に中心軸をずらして組付けしたので、外部磁気による
影響がなくなりその性能がさらに向上した。
又、検出距離の設定も磁気回路体をシールド体内周面に
2周方向に移動させることによって達成出来るため、従
来装置のように軸方向への移動が必要なため、検出距離
の基準面が変わり、検出距離の調整が難しくて面倒であ
るといった問題が解決された等、多くの優れた効果を発
揮するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す側面断面図。 第2図は同正面断面図。第3図(a)は磁石体のMR素
子体に対する磁力の作用形態を示す説明図、第3図(b
)はMR素子体に作用する磁力の方向と大小関係を示す
説明図。第4図(a)は磁石体のMR素子体に対する磁
力の作用に対する検出体の影響を説明するための説明図
、第4図(b)はMR素子体に作用する磁力の方向と大
小関係を示す説明図。第5図は第4図に示した検出体に
よるMR素子体に対する磁力の作用形態の変化特性を示
す特性線図。 第6図は本発明の動作特性を説明するもので。 (a)は磁石体に対するMR素子体の変位形態を示す説
明図、(b)は検出動作特性を示す説明図。第7図は本
発明一実施例における磁束の流れを示す説明図。第8図
と第9図は磁気回路体とシールド体との組付き位置と磁
気ベクトルの向きとの関係を示す説明図。 第10図は本出願人によって先に出願された装置を示す
断面図。第11図はその装置において外部磁性体に対す
る磁束の流れを示す説明図。第12図はその装置を磁性
体に組付けた状態を示す断面図である。 符号の説明 1:磁石体、   2:MR素子体。 3:バイアス磁石、  4:シールド体。 5:検出体、  6:第一永久磁石。 7:第二永久磁石、  8ニスペーサ−19:比較器、
10:磁気回路体、11:組付は材。 12:ケース体、13:電源。 m:磁気回路体中心軸、   rzシールド体中心軸。 K:直線、i、:変位量、  L:距離。 v6:出力値、V7:Lきい値、   0.0’:中心
。 fyAδ 1−Jは1ノ6イ2ト 2−−−ハ’lRjメ(43=
−バイ1フ46式シ54−3−)ν#’45−Jづさd
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Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)リング形状をし、端面に磁極を位置させた第一永
    久磁石(6)と第二永久磁石(7)とを、非磁性材料製
    のスペーサー(8)を介して同軸状にかつ異なる磁極を
    対向させて配置した磁石体(1)と、該磁石体(1)に
    対し、該磁石体(1)の中心軸である直線に沿って相対
    変位可能に組付けられると共に、出力端子が比較器(9
    )に接続された強磁性体磁気抵抗素子体(MR素子体)
    (2)と、 該強磁性体磁気抵抗素子体(2)に両磁極を結ぶ直線が
    前記直線に直交する姿勢で一体的に組付けられたバイア
    ス磁石(3)と、 前記磁石体(1)と強磁性体磁気抵抗素子(2)とバイ
    アス磁石(3)との組合わせ物である磁気回路体(10
    )を収納組付けする筒形状で保磁力の小さい材料製のシ
    ールド体(4)と、 前記磁気回路体(10)と前記シールド体(4)との組
    付き物に対して接近離反移動可能に設けた磁性材料製の
    検出体(5)とから構成し、 前記磁気回路体(10)の中心軸(m)と、前記シール
    ド体(4)の中心軸(n)とをずらして成る磁気近接ス
    イッチ装置。
  2. (2)リング形状をし、端面に磁極を位置させた第一永
    久磁石(6)と第二永久磁石(7)とを、非磁性材料製
    のスペーサー(8)を介して同軸状にかつ異なる磁極を
    対向させて配置した磁石体(1)と、該磁石体(1)に
    対し、該磁石体(1)の中心軸である直線に沿って相対
    変位可能に組付けられると共に、出力端子が比較器(9
    )に接続された強磁性体磁気抵抗素子体(MR素子体)
    (2)と、 該強磁性体磁気抵抗素子体(2)に両磁極を結ぶ直線が
    前記直線に直交する姿勢で一体的に組付けられたバイア
    ス磁石(3)と、 前記磁石体(1)と強磁性体磁気抵抗素子(2)とバイ
    アス磁石(3)との組合わせ物である磁気回路体(10
    )を収納組付けする筒形状で保磁力の小さい材料製のシ
    ールド体(4)と、 前記磁気回路体(10)と前記シールド体(4)との組
    付き物に対して接近離反移動可能に設けた磁性材料製の
    検出体(5)と、 前記磁気回路体(10)と前記シールド体(4)との組
    付き物を収納組付けする非磁性材料製のケース体(12
    )とから構成し、 前記磁気回路体(10)の中心軸(m)と、前記シール
    ド体(4)の中心軸(n)とを偏心させて成る磁気近接
    スイッチ装置。
  3. (3)磁気回路体(10)とシールド体(4)との収納
    組付けを、該磁気回路体(10)とシールド体(4)と
    の間に弾性物質である組付け材(11)を挿入すること
    によって達成して成る特許請求の範囲第1項または第2
    項に記載の磁気近接スイッチ装置。
JP62334112A 1987-12-28 1987-12-28 磁気近接スイッチ装置 Granted JPH01175141A (ja)

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JPH0353731B2 JPH0353731B2 (ja) 1991-08-16

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0676706A (ja) * 1992-08-27 1994-03-18 Nippon Autom Kk 磁性体検出用近接スイッチ
JP2014103071A (ja) * 2012-11-22 2014-06-05 Panasonic Corp スイッチ装置

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