JPH0379648B2 - - Google Patents
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- JPH0379648B2 JPH0379648B2 JP56073757A JP7375781A JPH0379648B2 JP H0379648 B2 JPH0379648 B2 JP H0379648B2 JP 56073757 A JP56073757 A JP 56073757A JP 7375781 A JP7375781 A JP 7375781A JP H0379648 B2 JPH0379648 B2 JP H0379648B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
- G01D5/147—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the movement of a third element, the position of Hall device and the source of magnetic field being fixed in respect to each other
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/003—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring position, not involving coordinate determination
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
本発明は、直線運動における移動位置や回転運
動における角度位置等を測定する際に使用される
位置検出器に関する。
動における角度位置等を測定する際に使用される
位置検出器に関する。
工作機械等の直線運動系や内燃機関のクランク
軸等の回転運動系においては、その移動位置や角
度位置を検出する必要がある。このための検出器
としては、磁性体とホール素子等の感磁素子を組
み合わせて、磁束変化に基づいて移動位置や角度
位置等を検出するセンサーが従来から使用されて
いる。 従来の位置検出器は、たとえば第１図に示すよ
うな構造をもつている。すなわち、検出体１の上
面に等立方体状のブロツク２を等間隔で隆起さ
せ、これらブロツク２の上面に端面が対向するよ
うにコ字型の磁石３を検出体１の上方に配置して
いる。磁石３のＮ極側端面には感磁素子４が固着
されている。そして、感磁素子４及びＳ極側端面
は、所定のクリアランスＤをもつてブロツク２の
上面から離間した位置に保持されている。 検出体１が直線方向に移動すると、各ブロツク
２は、磁石３の端面を通過するごとに、Ｎ極及び
Ｓ極の間に流れている磁束を横切ることになる。
その結果、感磁素子４を通過する磁束密度に変化
が生じる。この磁束密度の変化は感磁素子４で電
流変化に変換されて系外に取り出され、この電流
変化に基づいてブロツク２の位置、換言すれば検
出体１の移動位置が検出される。 このような磁束変化を利用した位置検出器は、
従来から各種のものが開発されており、特願昭55
−137222号、特開昭52−65806号公報、特開昭50
−159371号公報、実開昭55−51797号公報、実開
昭55−51798号公報等でその一部が紹介されてい
る。
軸等の回転運動系においては、その移動位置や角
度位置を検出する必要がある。このための検出器
としては、磁性体とホール素子等の感磁素子を組
み合わせて、磁束変化に基づいて移動位置や角度
位置等を検出するセンサーが従来から使用されて
いる。 従来の位置検出器は、たとえば第１図に示すよ
うな構造をもつている。すなわち、検出体１の上
面に等立方体状のブロツク２を等間隔で隆起さ
せ、これらブロツク２の上面に端面が対向するよ
うにコ字型の磁石３を検出体１の上方に配置して
いる。磁石３のＮ極側端面には感磁素子４が固着
されている。そして、感磁素子４及びＳ極側端面
は、所定のクリアランスＤをもつてブロツク２の
上面から離間した位置に保持されている。 検出体１が直線方向に移動すると、各ブロツク
２は、磁石３の端面を通過するごとに、Ｎ極及び
Ｓ極の間に流れている磁束を横切ることになる。
その結果、感磁素子４を通過する磁束密度に変化
が生じる。この磁束密度の変化は感磁素子４で電
流変化に変換されて系外に取り出され、この電流
変化に基づいてブロツク２の位置、換言すれば検
出体１の移動位置が検出される。 このような磁束変化を利用した位置検出器は、
従来から各種のものが開発されており、特願昭55
−137222号、特開昭52−65806号公報、特開昭50
−159371号公報、実開昭55−51797号公報、実開
昭55−51798号公報等でその一部が紹介されてい
る。
しかし、第１図に示したような構造をもつ位置
検出器においては、磁気力が一定であつても、感
磁素子４が検出する磁束密度のレベルがクリアラ
ンスＤの間隙如何に応じて変化する。そこで、感
磁素子４の検出レベルを一定化させるため、感磁
素子４と検出体１との間の間隙が変化しないよう
に加工精度を高める必要がある。 また、検出体１の位置検出においては、相対位
置と基準位置とを検出する必要がある。そこで、
二個の磁石及び感磁素子をそれぞれ備えたセンサ
ーを用い、個々のセンサーで別個に相対位置及び
基準位置を検出する方法が採られる。しかし、こ
の方法では、検出機構の構成が複雑となり、検出
器に対する経済的負担が大きくなるばかりか、メ
ンテナンスの作業も面倒なものとなる。 この欠点を解消するため、１個の磁石３及び感
磁素子４からなるセンサーを使用して相対位置及
び基準位置を検出するものとして、第２図に示し
た構成がある。この場合、検出体１に突出して設
けたブロツク２−ａ，２−ｂの高さを変え、感磁
素子４を貫通する磁束量の大小でブロツク２−ｂ
の位置を検出して、このブロツク２−ｂの位置を
基準位置として判別させるものである。 しかし、磁石３とブロツク２−ａ，２−ｂの間
隙が変化するとき、感磁素子４を貫通する磁束密
度が第３図に示すように大きく変動する。そのた
め、判断基準となるスライスレベルの設定範囲が
きわめて狭くなり、その調整が困難となる欠点が
あつた。 そこで、本発明は、これらの問題を解消すべく
案出されたものであり、感磁素子を通過する磁束
の極性を正方向、逆方向及び零に変化させること
により、位置検出における相対位置及び基準位置
の２種類を何れも１個の感磁素子で検出すること
ができる位置検出器を提供することを目的とす
る。
検出器においては、磁気力が一定であつても、感
磁素子４が検出する磁束密度のレベルがクリアラ
ンスＤの間隙如何に応じて変化する。そこで、感
磁素子４の検出レベルを一定化させるため、感磁
素子４と検出体１との間の間隙が変化しないよう
に加工精度を高める必要がある。 また、検出体１の位置検出においては、相対位
置と基準位置とを検出する必要がある。そこで、
二個の磁石及び感磁素子をそれぞれ備えたセンサ
ーを用い、個々のセンサーで別個に相対位置及び
基準位置を検出する方法が採られる。しかし、こ
の方法では、検出機構の構成が複雑となり、検出
器に対する経済的負担が大きくなるばかりか、メ
ンテナンスの作業も面倒なものとなる。 この欠点を解消するため、１個の磁石３及び感
磁素子４からなるセンサーを使用して相対位置及
び基準位置を検出するものとして、第２図に示し
た構成がある。この場合、検出体１に突出して設
けたブロツク２−ａ，２−ｂの高さを変え、感磁
素子４を貫通する磁束量の大小でブロツク２−ｂ
の位置を検出して、このブロツク２−ｂの位置を
基準位置として判別させるものである。 しかし、磁石３とブロツク２−ａ，２−ｂの間
隙が変化するとき、感磁素子４を貫通する磁束密
度が第３図に示すように大きく変動する。そのた
め、判断基準となるスライスレベルの設定範囲が
きわめて狭くなり、その調整が困難となる欠点が
あつた。 そこで、本発明は、これらの問題を解消すべく
案出されたものであり、感磁素子を通過する磁束
の極性を正方向、逆方向及び零に変化させること
により、位置検出における相対位置及び基準位置
の２種類を何れも１個の感磁素子で検出すること
ができる位置検出器を提供することを目的とす
る。
本発明の位置検出器は、この目的を達成するた
め、両端にそれぞれＮ極及びＳ極となる突起が形
成され、中央部に感磁素子が配置された突起が形
成されたＥ字型の磁気検出部を、該磁気検出部の
幅にほぼ等しい幅をもつた検出体の移動方向に直
交して前記検出体の上方に配置し、複数の軟磁性
材料製のブロツクを前記検出体の移動方向に沿つ
て所定間隔をもつて前記検出体に設け、且つ前記
ブロツクが前記検出体の一側から幅方向中央部ま
で及び他側から中央部までの位置で互い違いに配
置されていることを特徴とする。
め、両端にそれぞれＮ極及びＳ極となる突起が形
成され、中央部に感磁素子が配置された突起が形
成されたＥ字型の磁気検出部を、該磁気検出部の
幅にほぼ等しい幅をもつた検出体の移動方向に直
交して前記検出体の上方に配置し、複数の軟磁性
材料製のブロツクを前記検出体の移動方向に沿つ
て所定間隔をもつて前記検出体に設け、且つ前記
ブロツクが前記検出体の一側から幅方向中央部ま
で及び他側から中央部までの位置で互い違いに配
置されていることを特徴とする。
本発明の位置検出器においては、検出体の一端
側にあるブロツクにＮ極及び感磁素子を設けた中
央突起が対向する状態と、検出体の他端側にある
ブロツクにＳ極及び中央突起が対向する状態が交
互に繰り返される。また、これら状態の間には、
ブロツクが設けられていない検出体の表面に、Ｎ
極、Ｓ極及び中央突起が対向する状態がある。 そして、Ｎ極と中央突起とがブロツクに対向す
る場合には、感磁素子を通過する磁束は正方向に
流れる。また、Ｓ極と中央突起がブロツクに対向
する場合には、感磁素子を通過する磁束は逆方向
に流れる。そして、Ｎ極、Ｓ極及び中央突起が検
出体の表面に対向する場合には、磁束はＮ極から
Ｓ極に流れ、感磁素子を通過する磁束は実質的に
零となる。 このように感磁素子を通過する磁束の方向性が
反転するため、正方向及び逆方向のそれぞれにス
ライスレベルを設けることができ、且つ２つのス
ライスレベルの間を大きく取ることが可能とな
る。
側にあるブロツクにＮ極及び感磁素子を設けた中
央突起が対向する状態と、検出体の他端側にある
ブロツクにＳ極及び中央突起が対向する状態が交
互に繰り返される。また、これら状態の間には、
ブロツクが設けられていない検出体の表面に、Ｎ
極、Ｓ極及び中央突起が対向する状態がある。 そして、Ｎ極と中央突起とがブロツクに対向す
る場合には、感磁素子を通過する磁束は正方向に
流れる。また、Ｓ極と中央突起がブロツクに対向
する場合には、感磁素子を通過する磁束は逆方向
に流れる。そして、Ｎ極、Ｓ極及び中央突起が検
出体の表面に対向する場合には、磁束はＮ極から
Ｓ極に流れ、感磁素子を通過する磁束は実質的に
零となる。 このように感磁素子を通過する磁束の方向性が
反転するため、正方向及び逆方向のそれぞれにス
ライスレベルを設けることができ、且つ２つのス
ライスレベルの間を大きく取ることが可能とな
る。
以下、図面を参照しながら、実施例によつて本
発明を具体的に説明する。 本実施例の位置検出器は、第４図に示すように
移動部材である検出体１１及び磁気検出部１２か
ら組み立てられている。検出体１１は、鉄、珪素
鋼板等の軟質磁性材料で作られており、その移動
方向に沿つて同一材料で形成された第１及び第２
のブロツク１３，１４が検出体１１の上面に等間
隔で突出している。これらブロツク１３，１４
は、位置検出の基準となるものである。 第１のブロツク１３の幅ａと第２のブロツク１
４の幅ｃとは同一であり、これら幅ａ，ｃと同一
の間隔ｂ，ｄをもつて第１のブロツク１３及び第
２のブロツク１４が交互に配置されている。第１
のブロツク１３及び第２のブロツク１４は、同一
の高さに形成されており、それぞれの長さｆ，ｇ
を検出体１１の幅ｅの半分よりも少し長くしてい
る。 第１のブロツク１３は第４図では検出体１１の
左側端部から中央部に延び、第２のブロツク１４
は検出体１１の右側端部から中央部に延びてい
る。この配置を検出体１１の上方からみるとき、
第１のブロツク１３及び第２のブロツク１４が交
互に千鳥状になつている。そして、検出体１１の
中央部では、第１のブロツク１３及び第２のブロ
ツク１４の端部が断続的に配置された状態とな
る。 磁気検出部１２は、アルニコ、希土類等の硬質
磁性材料でできた磁石１５と、ホール素子、ホー
ルIC、磁気抵抗素子等の感磁素子１６を備えて
いる。磁石１５は、Ｅ字型断面をもつており、Ｅ
字型の両端をそれぞれＮ極及びＳ極の極性をもつ
ように磁化させている。また、Ｅ字型の中央突起
には、その先端に感磁素子１６が固着されてい
る。そして、これらＮ極、Ｓ極及び感磁素子１６
の下端面は、同一平面上にあるように設計されて
いる。 磁石１５の長さは、検出体１１の幅とほぼ同一
にしており、Ｎ極及びＳ極が検出体１１の左端及
び右端にそれぞれ位置し、検出体１１の移動方向
に対して磁力線が直交するように、磁石１５を検
出体１１の上方に配置している。そして、Ｎ極、
Ｓ極及び感磁素子１６の下端面は、第１のブロツ
ク１３及び第２のブロツク１４の上面から若干離
れた間隔をもつて位置される。なお、第４図にお
いて、磁気検出部１２を検出体１１の上方に保持
する手段は、その図示を省略している。 検出体１１は、第４図に矢印で示す直線方向に
自由に移動することができる。検出体１１が移動
するとき、感磁素子１６の下端面は常に検出体１
１の中央上方に位置している。他方、磁石１５の
Ｎ極は第１のブロツク１３に、Ｓ極は第２のブロ
ツク１４にそれぞれ接離する。すなわち、Ｎ極と
感磁素子１６は、同時に第１のブロツク１３に接
離する。また、Ｓ極と感磁素子１６は、同時に第
２のブロツク１４に接離する。そして、ブロツク
１３，１４の間では、Ｎ極、Ｓ極及び感磁素子１
６の下端面は、検出体１１の上面から等距離に保
たれる。第１のブロツク１３及び第２のブロツク
１４に対する磁気検出部１２の接近は、検出体１
１の移動に従つて交互に行われる。 このとき、磁石１５にはＮ極、Ｓ極及び中央突
起の間でＮ極からＳ極に向かつた磁界、Ｎ極から
中央突起に向かつた磁界及び中央突起からＳ極に
向かつた磁界の３種類の磁界が形成されるが、第
１のブロツク１３或いは第２のブロツク１４に対
する磁気検出部１２の接近に応じて、感磁素子１
６を通過する磁束は、第５図に示すように変化す
る。 すなわち、第１のブロツク１３に磁石１５のＮ
極及び感磁素子１６が接近した状態では、磁束は
磁気抵抗の少ない箇所を流れる傾向をもつている
ので、第５図イに示すように、Ｎ極から第１のブ
ロツク１３を経由して感磁素子１６を通過する。
他方、Ｓ極は、検出体１１或いは第１のブロツク
１３から遠い距離にあるため、磁気抵抗が大きく
なる。したがつて、Ｓ極を通過する磁束の密度
は、感磁素子１６を通過する磁束密度に比較して
無視することができる程度の値となる。 第１のブロツク１３及び第２のブロツク１４の
間に磁気検出部１２が位置した状態では、第５図
ロに示すように、Ｎ極からＳ極に磁束が流れる。
このとき、Ｎ極から感磁素子１６及び感磁素子１
６からＳ極に流れる磁束も考えられるが、それら
は互いに相殺され、感磁素子１６を通過する磁束
は実質的に無いものとなる。 第２のブロツク１４に磁石１５のＳ極及び感磁
素子１６が接近した状態では、Ｎ極と検出体１１
との距離、すなわち磁気抵抗が大きくなるため、
第５図ハに示すように、感磁素子１６から第２の
ブロツク１４を経由してＳ極に至る磁路が形成さ
れる。 これら第５図イ〜ハの対比から明らかなよう
に、検出体１１の移動に応じて、感磁素子１６を
通過する磁束が正方向イ、零ロ及び逆方向ハの３
つの状態に変化する。 この磁路の変化に応じて、感磁素子１６を通過
する磁束密度は、第６図で示したようにプラス側
からマイナス側にわたつて階段状に変化する。こ
の磁束密度の変化は、磁路が同一方向である従来
の位置検出器に比較して非常に大きなものであ
る。したがつて、この磁束密度のレベルを検出す
ることによつて、第１のブロツク１３或いは第２
のブロツク１４に対して磁気検出部１２がどのよ
うな位置関係で対向しているかを容易に且つ正確
に判定することができる。 磁束密度の階段状変化は、精度誤差や温度変化
等による影響が小さなものである。たとえば、精
度誤差や温度変化等によつて感磁素子１６を通過
する磁束密度が第７図に示すように変化した場合
にあつても、磁束密度の変化は０レベルを中心と
してプラス側或いはマイナス側に変動する。その
ため、位置検出の判断基準となるスライスレベル
の範囲Ｍは、依然として広い範囲に維持されてい
る。 感磁素子１６で検出された磁束密度は、たとえ
ば第８図に示すような出力処理回路で処理され
る。 すなわち、感磁素子１６には直流の制御電流が
印加されており、この直流電流印加方向に対して
直交する方向に設けた一対の電極をそれぞれ抵抗
器１７，１８を介して演算増幅器１９に接続して
いる。また、演算増幅器１９の出力端子と負側入
力端子との間には、抵抗２０が接続されている。
演算増幅器１９の出力端子は、２個の比較器２
１，２２の正側又は負側入力端子に接続されてお
り、比較器２１，２２の他の入力端子には抵抗２
３，２４，２５で分圧した直流電圧が印加されて
いる。 この出力処理回路の作動は、次の通りである。 演算増幅器１９の出力電圧の変化Ｘは、感磁素
子１６を通過した磁束密度の変化に応じて、第９
図上段の波形となる。この出力波形Ｘが比較器２
１，２２に入力されると、各比較器２１，２２の
出力波形Ｙ，Ｚは、第９図の中段及び下段にそれ
ぞれ示すものとなる。これらは比較器２１，２２
には、それぞれ基準電圧がスライスレベルＡ，Ｂ
として別個に入力されている。したがつて、感磁
素子１６からの出力波形Ｘは、スライスレベルに
従つて判別され、整形してＹ及びＺの波形とな
る。 これら波形Ｙ，Ｚは、それぞれ第１のブロツク
１３及び第２のブロツク１４に対応する位置を示
している。このようにして、一つの磁気検出部１
２で二つの異なつた種類の信号を取り出すことが
できる。そこで、これら信号を、検出体１１の相
対位置信号及び基準位置信号として使い分けると
き、簡単な構造でしかも精度良く位置検出を行う
ことが可能となる。
発明を具体的に説明する。 本実施例の位置検出器は、第４図に示すように
移動部材である検出体１１及び磁気検出部１２か
ら組み立てられている。検出体１１は、鉄、珪素
鋼板等の軟質磁性材料で作られており、その移動
方向に沿つて同一材料で形成された第１及び第２
のブロツク１３，１４が検出体１１の上面に等間
隔で突出している。これらブロツク１３，１４
は、位置検出の基準となるものである。 第１のブロツク１３の幅ａと第２のブロツク１
４の幅ｃとは同一であり、これら幅ａ，ｃと同一
の間隔ｂ，ｄをもつて第１のブロツク１３及び第
２のブロツク１４が交互に配置されている。第１
のブロツク１３及び第２のブロツク１４は、同一
の高さに形成されており、それぞれの長さｆ，ｇ
を検出体１１の幅ｅの半分よりも少し長くしてい
る。 第１のブロツク１３は第４図では検出体１１の
左側端部から中央部に延び、第２のブロツク１４
は検出体１１の右側端部から中央部に延びてい
る。この配置を検出体１１の上方からみるとき、
第１のブロツク１３及び第２のブロツク１４が交
互に千鳥状になつている。そして、検出体１１の
中央部では、第１のブロツク１３及び第２のブロ
ツク１４の端部が断続的に配置された状態とな
る。 磁気検出部１２は、アルニコ、希土類等の硬質
磁性材料でできた磁石１５と、ホール素子、ホー
ルIC、磁気抵抗素子等の感磁素子１６を備えて
いる。磁石１５は、Ｅ字型断面をもつており、Ｅ
字型の両端をそれぞれＮ極及びＳ極の極性をもつ
ように磁化させている。また、Ｅ字型の中央突起
には、その先端に感磁素子１６が固着されてい
る。そして、これらＮ極、Ｓ極及び感磁素子１６
の下端面は、同一平面上にあるように設計されて
いる。 磁石１５の長さは、検出体１１の幅とほぼ同一
にしており、Ｎ極及びＳ極が検出体１１の左端及
び右端にそれぞれ位置し、検出体１１の移動方向
に対して磁力線が直交するように、磁石１５を検
出体１１の上方に配置している。そして、Ｎ極、
Ｓ極及び感磁素子１６の下端面は、第１のブロツ
ク１３及び第２のブロツク１４の上面から若干離
れた間隔をもつて位置される。なお、第４図にお
いて、磁気検出部１２を検出体１１の上方に保持
する手段は、その図示を省略している。 検出体１１は、第４図に矢印で示す直線方向に
自由に移動することができる。検出体１１が移動
するとき、感磁素子１６の下端面は常に検出体１
１の中央上方に位置している。他方、磁石１５の
Ｎ極は第１のブロツク１３に、Ｓ極は第２のブロ
ツク１４にそれぞれ接離する。すなわち、Ｎ極と
感磁素子１６は、同時に第１のブロツク１３に接
離する。また、Ｓ極と感磁素子１６は、同時に第
２のブロツク１４に接離する。そして、ブロツク
１３，１４の間では、Ｎ極、Ｓ極及び感磁素子１
６の下端面は、検出体１１の上面から等距離に保
たれる。第１のブロツク１３及び第２のブロツク
１４に対する磁気検出部１２の接近は、検出体１
１の移動に従つて交互に行われる。 このとき、磁石１５にはＮ極、Ｓ極及び中央突
起の間でＮ極からＳ極に向かつた磁界、Ｎ極から
中央突起に向かつた磁界及び中央突起からＳ極に
向かつた磁界の３種類の磁界が形成されるが、第
１のブロツク１３或いは第２のブロツク１４に対
する磁気検出部１２の接近に応じて、感磁素子１
６を通過する磁束は、第５図に示すように変化す
る。 すなわち、第１のブロツク１３に磁石１５のＮ
極及び感磁素子１６が接近した状態では、磁束は
磁気抵抗の少ない箇所を流れる傾向をもつている
ので、第５図イに示すように、Ｎ極から第１のブ
ロツク１３を経由して感磁素子１６を通過する。
他方、Ｓ極は、検出体１１或いは第１のブロツク
１３から遠い距離にあるため、磁気抵抗が大きく
なる。したがつて、Ｓ極を通過する磁束の密度
は、感磁素子１６を通過する磁束密度に比較して
無視することができる程度の値となる。 第１のブロツク１３及び第２のブロツク１４の
間に磁気検出部１２が位置した状態では、第５図
ロに示すように、Ｎ極からＳ極に磁束が流れる。
このとき、Ｎ極から感磁素子１６及び感磁素子１
６からＳ極に流れる磁束も考えられるが、それら
は互いに相殺され、感磁素子１６を通過する磁束
は実質的に無いものとなる。 第２のブロツク１４に磁石１５のＳ極及び感磁
素子１６が接近した状態では、Ｎ極と検出体１１
との距離、すなわち磁気抵抗が大きくなるため、
第５図ハに示すように、感磁素子１６から第２の
ブロツク１４を経由してＳ極に至る磁路が形成さ
れる。 これら第５図イ〜ハの対比から明らかなよう
に、検出体１１の移動に応じて、感磁素子１６を
通過する磁束が正方向イ、零ロ及び逆方向ハの３
つの状態に変化する。 この磁路の変化に応じて、感磁素子１６を通過
する磁束密度は、第６図で示したようにプラス側
からマイナス側にわたつて階段状に変化する。こ
の磁束密度の変化は、磁路が同一方向である従来
の位置検出器に比較して非常に大きなものであ
る。したがつて、この磁束密度のレベルを検出す
ることによつて、第１のブロツク１３或いは第２
のブロツク１４に対して磁気検出部１２がどのよ
うな位置関係で対向しているかを容易に且つ正確
に判定することができる。 磁束密度の階段状変化は、精度誤差や温度変化
等による影響が小さなものである。たとえば、精
度誤差や温度変化等によつて感磁素子１６を通過
する磁束密度が第７図に示すように変化した場合
にあつても、磁束密度の変化は０レベルを中心と
してプラス側或いはマイナス側に変動する。その
ため、位置検出の判断基準となるスライスレベル
の範囲Ｍは、依然として広い範囲に維持されてい
る。 感磁素子１６で検出された磁束密度は、たとえ
ば第８図に示すような出力処理回路で処理され
る。 すなわち、感磁素子１６には直流の制御電流が
印加されており、この直流電流印加方向に対して
直交する方向に設けた一対の電極をそれぞれ抵抗
器１７，１８を介して演算増幅器１９に接続して
いる。また、演算増幅器１９の出力端子と負側入
力端子との間には、抵抗２０が接続されている。
演算増幅器１９の出力端子は、２個の比較器２
１，２２の正側又は負側入力端子に接続されてお
り、比較器２１，２２の他の入力端子には抵抗２
３，２４，２５で分圧した直流電圧が印加されて
いる。 この出力処理回路の作動は、次の通りである。 演算増幅器１９の出力電圧の変化Ｘは、感磁素
子１６を通過した磁束密度の変化に応じて、第９
図上段の波形となる。この出力波形Ｘが比較器２
１，２２に入力されると、各比較器２１，２２の
出力波形Ｙ，Ｚは、第９図の中段及び下段にそれ
ぞれ示すものとなる。これらは比較器２１，２２
には、それぞれ基準電圧がスライスレベルＡ，Ｂ
として別個に入力されている。したがつて、感磁
素子１６からの出力波形Ｘは、スライスレベルに
従つて判別され、整形してＹ及びＺの波形とな
る。 これら波形Ｙ，Ｚは、それぞれ第１のブロツク
１３及び第２のブロツク１４に対応する位置を示
している。このようにして、一つの磁気検出部１
２で二つの異なつた種類の信号を取り出すことが
できる。そこで、これら信号を、検出体１１の相
対位置信号及び基準位置信号として使い分けると
き、簡単な構造でしかも精度良く位置検出を行う
ことが可能となる。
以上に説明したように、本発明においては、検
出体と磁気検出部との位置関係に応じて、感磁素
子に流れる磁束の方向が正方向、逆方向或いは零
の状態に切り換えられるようにしている。そのた
め、感磁素子から取り出される出力信号は、正方
向及び逆方向の２通りの方向性をもつたものとな
り、それぞれに一つのスライスレベルを設定する
ことができる。しかも、設定された二つのスライ
スレベルの間の範囲は、出力信号が正側及び負側
にわたることから、大きなものとなる。このよう
にして、本発明によるとき、一つのセンサーで基
準位置及び相対位置を検出することができ、しか
も磁気検出部と検出体とのクリアランス誤差、温
度に起因した感磁素子の特性変化等による影響を
受けることが無く、正確な位置検出を行うことが
可能で且つ簡単な構造の位置検出器が得られる。
出体と磁気検出部との位置関係に応じて、感磁素
子に流れる磁束の方向が正方向、逆方向或いは零
の状態に切り換えられるようにしている。そのた
め、感磁素子から取り出される出力信号は、正方
向及び逆方向の２通りの方向性をもつたものとな
り、それぞれに一つのスライスレベルを設定する
ことができる。しかも、設定された二つのスライ
スレベルの間の範囲は、出力信号が正側及び負側
にわたることから、大きなものとなる。このよう
にして、本発明によるとき、一つのセンサーで基
準位置及び相対位置を検出することができ、しか
も磁気検出部と検出体とのクリアランス誤差、温
度に起因した感磁素子の特性変化等による影響を
受けることが無く、正確な位置検出を行うことが
可能で且つ簡単な構造の位置検出器が得られる。
第１図は従来の位置検出器を示し、第２図はそ
の側面図、第３図は従来の位置検出器における検
出出力の波形を示し、第４図は本発明実施例の位
置検出器を示し、第５図はその位置検出器におけ
る磁束の方向を表した動作説明図、第６図は感磁
素子を通過する磁束密度の変化を表したグラフ、
第７図は何等かの原因で変動した磁束密度の変化
を表したグラフ、第８図は位置検出器からの出力
を処理する回路を示し、第９図はその出力処理回
路の各部における波形を示したグラフである。 １１……検出体、１２……磁気検出部、１３…
…第１のブロツク、１４……第２のブロツク、１
５……磁石、１６……感磁素子。
の側面図、第３図は従来の位置検出器における検
出出力の波形を示し、第４図は本発明実施例の位
置検出器を示し、第５図はその位置検出器におけ
る磁束の方向を表した動作説明図、第６図は感磁
素子を通過する磁束密度の変化を表したグラフ、
第７図は何等かの原因で変動した磁束密度の変化
を表したグラフ、第８図は位置検出器からの出力
を処理する回路を示し、第９図はその出力処理回
路の各部における波形を示したグラフである。 １１……検出体、１２……磁気検出部、１３…
…第１のブロツク、１４……第２のブロツク、１
５……磁石、１６……感磁素子。
Claims (1)
- １ 両端にそれぞれＮ極及びＳ極となる突起が形
成され、中央部に感磁素子が配置された突起が形
成されたＥ字型の磁気検出部を、該磁気検出部の
幅にほぼ等しい幅をもつた検出体の移動方向に直
交して前記検出体の上方に配置し、複数の軟磁性
材料製のブロツクを前記検出体の移動方向に沿つ
て所定間隔をもつて前記検出体に設け、且つ前記
ブロツクが前記検出体の一側から幅方向中央部ま
で及び他側から中央部までの位置で互い違いに配
置されていることを特徴とする位置検出器。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56073757A JPS57189011A (en) | 1981-05-15 | 1981-05-15 | Position detecting mechanism |
| GB8213985A GB2098743B (en) | 1981-05-15 | 1982-05-13 | Magnetic position sensor using hall-effect device |
| US06/377,640 US4535289A (en) | 1981-05-15 | 1982-05-13 | Device for measuring a position of a moving object |
| DE3218352A DE3218352C2 (de) | 1981-05-15 | 1982-05-14 | Vorrichtung zum Messen einer Position |
| FR8208596A FR2514492B1 (fr) | 1981-05-15 | 1982-05-17 | Appareil pour la determination de la position d'un corps mobile |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56073757A JPS57189011A (en) | 1981-05-15 | 1981-05-15 | Position detecting mechanism |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57189011A JPS57189011A (en) | 1982-11-20 |
| JPH0379648B2 true JPH0379648B2 (ja) | 1991-12-19 |
Family
ID=13527422
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56073757A Granted JPS57189011A (en) | 1981-05-15 | 1981-05-15 | Position detecting mechanism |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4535289A (ja) |
| JP (1) | JPS57189011A (ja) |
| DE (1) | DE3218352C2 (ja) |
| FR (1) | FR2514492B1 (ja) |
| GB (1) | GB2098743B (ja) |
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- 1982-05-13 GB GB8213985A patent/GB2098743B/en not_active Expired
- 1982-05-13 US US06/377,640 patent/US4535289A/en not_active Expired - Fee Related
- 1982-05-14 DE DE3218352A patent/DE3218352C2/de not_active Expired
- 1982-05-17 FR FR8208596A patent/FR2514492B1/fr not_active Expired
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