JPH04282417A - 磁気センサ - Google Patents
磁気センサInfo
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- JPH04282417A JPH04282417A JP3069278A JP6927891A JPH04282417A JP H04282417 A JPH04282417 A JP H04282417A JP 3069278 A JP3069278 A JP 3069278A JP 6927891 A JP6927891 A JP 6927891A JP H04282417 A JPH04282417 A JP H04282417A
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- magnetic sensor
- magnetic
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- magnetoresistive elements
- magnetoresistive
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- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 9
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
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- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
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- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
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
- G01D5/145—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 relative movement between the Hall device and magnetic fields
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気記録媒体の磁気信
号を受けて磁気抵抗効果素子の抵抗値が変化することを
利用した磁気センサに関する。
号を受けて磁気抵抗効果素子の抵抗値が変化することを
利用した磁気センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気記録媒体の磁気信号を検出するため
、磁気信号を磁気抵抗効果素子で磁電変換して検出する
ようにした磁気センサが使用されている。その１つとし
て例えば一対の櫛歯状パターンを図６に示すように磁極
間ピッチλで周期的に着磁された磁気記録媒体の着磁パ
ターン面に対し垂直でかつ着磁パターン方向の平面内に
λ／２ずらして配置した磁気センサが知られている。 （特開昭５４−４１３３５号公報）。しかしこの方式で
はより分解能を向上させるために着磁ピッチλを極めて
微小間隔とした場合には、櫛歯状パターン面内での回転
磁界の強さが弱くなり、磁気抵抗効果素子を飽和磁化さ
せることができないため、良好な検出が出来なくなると
いう問題があった。このため、２本の磁気抵抗効果素子
を着磁パターン面に平行かつ着磁パターン方向に直行す
る方向に配置した磁気センサが提案されている（特公平
２−１６９７３号公報）。この場合、、図６に示す方式
と同様に磁気記録媒体１１は１周期の間隔をλとしてＮ
、Ｓ磁極が交互に着磁されており、ストライプ状の２本
の磁気抵抗効果素子が間隔λ／２だけ離されて配置され
る。２本の磁気抵抗効果素子は直列に接続されて、その
両端が電源に接続され、中点の出力端子から出力させて
いる。この磁気センサに使用さる磁気抵抗効果素子は、
それに電流をながすとともに電流に直角方向の磁界を印
加すると、磁気抵抗効果素子の両端間の抵抗値は図５に
示されるような抵抗変化をするが、磁気的に飽和しない
領域を使用した場合には、ほぼ正弦波状の出力を得るこ
とが可能であり、その性質をこの磁気センサは利用して
いるのである。すなわち、磁気記録媒体の回転等により
磁気抵抗効果素子に作用する磁界強度が正弦波状に変化
するため出力端子から得られる抵抗変化の出力波形もほ
ぼ正弦波になり、それを波形処理などを行なうことによ
り矩形波に変換して磁気信号の変化を検出していた。
、磁気信号を磁気抵抗効果素子で磁電変換して検出する
ようにした磁気センサが使用されている。その１つとし
て例えば一対の櫛歯状パターンを図６に示すように磁極
間ピッチλで周期的に着磁された磁気記録媒体の着磁パ
ターン面に対し垂直でかつ着磁パターン方向の平面内に
λ／２ずらして配置した磁気センサが知られている。 （特開昭５４−４１３３５号公報）。しかしこの方式で
はより分解能を向上させるために着磁ピッチλを極めて
微小間隔とした場合には、櫛歯状パターン面内での回転
磁界の強さが弱くなり、磁気抵抗効果素子を飽和磁化さ
せることができないため、良好な検出が出来なくなると
いう問題があった。このため、２本の磁気抵抗効果素子
を着磁パターン面に平行かつ着磁パターン方向に直行す
る方向に配置した磁気センサが提案されている（特公平
２−１６９７３号公報）。この場合、、図６に示す方式
と同様に磁気記録媒体１１は１周期の間隔をλとしてＮ
、Ｓ磁極が交互に着磁されており、ストライプ状の２本
の磁気抵抗効果素子が間隔λ／２だけ離されて配置され
る。２本の磁気抵抗効果素子は直列に接続されて、その
両端が電源に接続され、中点の出力端子から出力させて
いる。この磁気センサに使用さる磁気抵抗効果素子は、
それに電流をながすとともに電流に直角方向の磁界を印
加すると、磁気抵抗効果素子の両端間の抵抗値は図５に
示されるような抵抗変化をするが、磁気的に飽和しない
領域を使用した場合には、ほぼ正弦波状の出力を得るこ
とが可能であり、その性質をこの磁気センサは利用して
いるのである。すなわち、磁気記録媒体の回転等により
磁気抵抗効果素子に作用する磁界強度が正弦波状に変化
するため出力端子から得られる抵抗変化の出力波形もほ
ぼ正弦波になり、それを波形処理などを行なうことによ
り矩形波に変換して磁気信号の変化を検出していた。
【０００３】この場合、磁気抵抗効果素子の出力が飽和
しない状態で使用し、出力端子に表われる信号を正弦波
状とする必要があるため、磁気記録媒体と磁気センサと
の間隔を比較的広くするためセンサの受ける磁界が小さ
い。しかし場合によっては、磁気記録媒体と磁気センサ
との間隔を狭くせざるを得ないことがあり、センサの受
ける磁界が大きくなった場合には、磁気抵抗素子は飽和
し出力波形が大きく歪んでしまう。このため、矩形波に
変換する際に図７に示されるコンパレートレベル１５付
近での傾きが図７の破線丸印に示すように小さくなり、
例えば、処理回路の温度ドリフト等によりコンパレート
レベルが若干変化しただけでも矩形波出力信号が大きく
変化するため、位置などを検出することが困難であった
。磁気記録媒体と磁気センサとの間隔は磁気記録媒体な
どの工作精度によるが、軸の偏心等避けがたい要因が多
く、上記コンパレートレベル付近での傾きの大きい出力
信号の得られるセンサの出現が望まれていた。
しない状態で使用し、出力端子に表われる信号を正弦波
状とする必要があるため、磁気記録媒体と磁気センサと
の間隔を比較的広くするためセンサの受ける磁界が小さ
い。しかし場合によっては、磁気記録媒体と磁気センサ
との間隔を狭くせざるを得ないことがあり、センサの受
ける磁界が大きくなった場合には、磁気抵抗素子は飽和
し出力波形が大きく歪んでしまう。このため、矩形波に
変換する際に図７に示されるコンパレートレベル１５付
近での傾きが図７の破線丸印に示すように小さくなり、
例えば、処理回路の温度ドリフト等によりコンパレート
レベルが若干変化しただけでも矩形波出力信号が大きく
変化するため、位置などを検出することが困難であった
。磁気記録媒体と磁気センサとの間隔は磁気記録媒体な
どの工作精度によるが、軸の偏心等避けがたい要因が多
く、上記コンパレートレベル付近での傾きの大きい出力
信号の得られるセンサの出現が望まれていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】また上記問題を解決し
たものとして、着磁ピッチλの磁気記録媒体に対向させ
る２つの磁気抵抗効果素子の間隔をｉλとしたパターン
と、（ｉ＋ｊ）λ（ここでｉは０か整数、０＜ｊ＜１と
する）にしたパターンの２組で１つの磁気センサを構成
し、各組の出力の加減算の結果による波形が、コンパー
トレベル付近において大きな傾きとなるようにしたもの
も知られている（特開昭６３−３０２３１９号公報）。 すなわち、例えば図８に示すように磁気記録媒体２１上
に、λごとにＮ、Ｓ極を交互に磁気記録しておき、それ
に対向して２本１組の磁気抵抗効果素子２２、２３を直
列に接続し、その両端に電源を供給するとともに、両磁
気抵抗素子の接続点Ａからを図９にＡで示すような波形
の出力としてとして得ている。同様にして、１組の磁気
抵抗効果素子２５、２６の間隔を０．８λとして、磁気
記録媒体２１に対向配置し、それらの接続点Ｂから図９
にＢで示す波形のような出力を得ている。尚、この例で
は２組の磁気抵抗効果素子で得られた両方の出力に適当
な位相差をもたせるため、両者を０．７λの間隔離して
配置してある。そしてその加算出力を図１０に示すよう
な波形として得ている。
たものとして、着磁ピッチλの磁気記録媒体に対向させ
る２つの磁気抵抗効果素子の間隔をｉλとしたパターン
と、（ｉ＋ｊ）λ（ここでｉは０か整数、０＜ｊ＜１と
する）にしたパターンの２組で１つの磁気センサを構成
し、各組の出力の加減算の結果による波形が、コンパー
トレベル付近において大きな傾きとなるようにしたもの
も知られている（特開昭６３−３０２３１９号公報）。 すなわち、例えば図８に示すように磁気記録媒体２１上
に、λごとにＮ、Ｓ極を交互に磁気記録しておき、それ
に対向して２本１組の磁気抵抗効果素子２２、２３を直
列に接続し、その両端に電源を供給するとともに、両磁
気抵抗素子の接続点Ａからを図９にＡで示すような波形
の出力としてとして得ている。同様にして、１組の磁気
抵抗効果素子２５、２６の間隔を０．８λとして、磁気
記録媒体２１に対向配置し、それらの接続点Ｂから図９
にＢで示す波形のような出力を得ている。尚、この例で
は２組の磁気抵抗効果素子で得られた両方の出力に適当
な位相差をもたせるため、両者を０．７λの間隔離して
配置してある。そしてその加算出力を図１０に示すよう
な波形として得ている。
【０００５】このように形成された磁気センサの出力波
形は、従来のλ間隔２本の磁気抵抗効果素子を間隔（Ｎ
＋１／２）λ離して２組併設して成る磁気センサよりも
、コンパレートレベル付近の出力波形の立ち上りが急峻
で優れている。しかしながら上記２組の磁気抵抗効果素
子を使用した磁気センサでは、図８からわかるように電
流端子を基板上にＶｃｃ、ＧＮＤ、Ｖｃｃ、ＧＮＤのよ
うに交互に配置する必要があり、基板面上で端子を共通
化できないので、４本の全端子を磁気抵抗効果素子の外
側へ引き出すパターンとしなければならず、素子が大き
くなる恐れがある。また磁気抵抗効果素子で結線しなけ
ればならないので製作上及び使用上、不都合が多い。 さらにまた、この方式では、出力１および出力２の加算
回路まで含めて１つの磁気センサとしての機能が初めて
達成される構成であるため、複数個の磁気センサを用い
る用途への適用は、高価かつ複雑となるため問題があっ
た。
形は、従来のλ間隔２本の磁気抵抗効果素子を間隔（Ｎ
＋１／２）λ離して２組併設して成る磁気センサよりも
、コンパレートレベル付近の出力波形の立ち上りが急峻
で優れている。しかしながら上記２組の磁気抵抗効果素
子を使用した磁気センサでは、図８からわかるように電
流端子を基板上にＶｃｃ、ＧＮＤ、Ｖｃｃ、ＧＮＤのよ
うに交互に配置する必要があり、基板面上で端子を共通
化できないので、４本の全端子を磁気抵抗効果素子の外
側へ引き出すパターンとしなければならず、素子が大き
くなる恐れがある。また磁気抵抗効果素子で結線しなけ
ればならないので製作上及び使用上、不都合が多い。 さらにまた、この方式では、出力１および出力２の加算
回路まで含めて１つの磁気センサとしての機能が初めて
達成される構成であるため、複数個の磁気センサを用い
る用途への適用は、高価かつ複雑となるため問題があっ
た。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
した磁気センサであり、磁気信号を発する磁気記録媒体
の着磁ピッチ（λ）の方向に順に第１、第２、第３、第
４の磁気抵抗効果素子を配置し、第１と第２の磁気抵抗
効果素子の間隔が信号の電気角でθ、第３と第４の磁気
抵抗効果素子の間隔が信号電気角３６０°−θ、第１と
第２の磁気抵抗効果素子間の中心線と、第３と第４の磁
気抵抗効果素子間の中心線との間隔がｎλにされる。ま
た４つの磁気抵抗効果素子は第１、第２、第４、第３の
順に直列に接続されてその両端に電源端子が設けられ、
第２と第４の磁気抵抗効果素子の接続部に出力端子が設
けられる。そして上記θを、３０°≦θ≦９０°の範囲
にした。
した磁気センサであり、磁気信号を発する磁気記録媒体
の着磁ピッチ（λ）の方向に順に第１、第２、第３、第
４の磁気抵抗効果素子を配置し、第１と第２の磁気抵抗
効果素子の間隔が信号の電気角でθ、第３と第４の磁気
抵抗効果素子の間隔が信号電気角３６０°−θ、第１と
第２の磁気抵抗効果素子間の中心線と、第３と第４の磁
気抵抗効果素子間の中心線との間隔がｎλにされる。ま
た４つの磁気抵抗効果素子は第１、第２、第４、第３の
順に直列に接続されてその両端に電源端子が設けられ、
第２と第４の磁気抵抗効果素子の接続部に出力端子が設
けられる。そして上記θを、３０°≦θ≦９０°の範囲
にした。
【０００７】本発明を図面を参照してより詳細に説明す
る。図１は本発明磁気センサの概略構成説明図であり、
磁気記録媒体１は、ピッチλで周期的に異なる磁極が着
磁されており、この着磁部に対向して微小ギャップを介
して磁気センサが配置されることにより、この着磁部か
らの磁気信号変化を磁気センサが検出できるようになっ
ている。
る。図１は本発明磁気センサの概略構成説明図であり、
磁気記録媒体１は、ピッチλで周期的に異なる磁極が着
磁されており、この着磁部に対向して微小ギャップを介
して磁気センサが配置されることにより、この着磁部か
らの磁気信号変化を磁気センサが検出できるようになっ
ている。
【０００８】磁気センサは、第１、第２、第３、第４の
磁気抵抗効果素子からなっており、前記着磁ピッチの方
向に順に第１、第２、第３、第４の磁気抵抗効果素子Ｍ
Ｒ１〜ＭＲ４ が配置される。第１と第２の磁気抵抗効
果素子ＭＲ１ 、ＭＲ２ は電気角でθの間隔で配置さ
れ、第３と第４の磁気抵抗効果素子ＭＲ３ 、ＭＲ４
とは電気角で３６０°−θの間隔で配置される。また、
第１と第２の磁気抵抗効果素子間の中心線と、第３と第
４の磁気抵抗効果素子間の中心線との間隔がλになるよ
う設定配置されている。４つの磁気抵抗効果素子ＭＲ１
〜ＭＲ４ は第１、第２、第４、第３の順に直列に接
続されて、その両端が電源端子となり、第２と第４の磁
気抵抗効果素子ＭＲ２ 、ＭＲ４ の接続部に、出力端
子２が設けられている。そして第１と第２の磁気抵抗効
果素子ＭＲ１ 、ＭＲ２ の抵抗変化の合成出力と、第
３と第４の磁気抵抗効果素子ＭＲ３ 、ＭＲ４ の抵抗
変化の合成出力との合成値が、出力端子２から出力され
るようになっている。
磁気抵抗効果素子からなっており、前記着磁ピッチの方
向に順に第１、第２、第３、第４の磁気抵抗効果素子Ｍ
Ｒ１〜ＭＲ４ が配置される。第１と第２の磁気抵抗効
果素子ＭＲ１ 、ＭＲ２ は電気角でθの間隔で配置さ
れ、第３と第４の磁気抵抗効果素子ＭＲ３ 、ＭＲ４
とは電気角で３６０°−θの間隔で配置される。また、
第１と第２の磁気抵抗効果素子間の中心線と、第３と第
４の磁気抵抗効果素子間の中心線との間隔がλになるよ
う設定配置されている。４つの磁気抵抗効果素子ＭＲ１
〜ＭＲ４ は第１、第２、第４、第３の順に直列に接
続されて、その両端が電源端子となり、第２と第４の磁
気抵抗効果素子ＭＲ２ 、ＭＲ４ の接続部に、出力端
子２が設けられている。そして第１と第２の磁気抵抗効
果素子ＭＲ１ 、ＭＲ２ の抵抗変化の合成出力と、第
３と第４の磁気抵抗効果素子ＭＲ３ 、ＭＲ４ の抵抗
変化の合成出力との合成値が、出力端子２から出力され
るようになっている。
【０００９】上記の磁気抵抗効果素子ＭＲ１ とＭＲ２
との各電圧変位はＭＲ１ の抵抗変化よりＭＲ２ の
抵抗変化がθだけ遅れるので図２（ａ）、（ｂ）に示す
ようになり、両者の合成出力電圧Ｖ１ は図２（ｃ）に
示すような波形になる。次に磁気抵抗効果素子ＭＲ３
とＭＲ４ の各電圧変化は、図２（ｄ）および（ｅ）に
示すようにＭＲ１ とＭＲ２ の出力波形の位相差θの
中間（換言すればＭＲ１ の出力よりθ／２遅れた位置
）からλ遅れた位置を中心にしてそれぞれ（３６０−θ
）／２ずつ進んだ位相の出力波形と遅れた出力波形にな
る。そして両者の合成出力電圧Ｖ２ は図２（ｆ）に示
すような波形になる。したがって出力電圧Ｖ１ とＶ２
との合成出力Ｖは、図２（ｇ）の実線で示す波形にな
り、コンパレートレベル付近での傾きが極めて大きく、
このためコンパレートレベルが若干ドリフトしたとして
もその出力波形から得られる矩形波は殆ど変化せず、検
出精度が向上する。
との各電圧変位はＭＲ１ の抵抗変化よりＭＲ２ の
抵抗変化がθだけ遅れるので図２（ａ）、（ｂ）に示す
ようになり、両者の合成出力電圧Ｖ１ は図２（ｃ）に
示すような波形になる。次に磁気抵抗効果素子ＭＲ３
とＭＲ４ の各電圧変化は、図２（ｄ）および（ｅ）に
示すようにＭＲ１ とＭＲ２ の出力波形の位相差θの
中間（換言すればＭＲ１ の出力よりθ／２遅れた位置
）からλ遅れた位置を中心にしてそれぞれ（３６０−θ
）／２ずつ進んだ位相の出力波形と遅れた出力波形にな
る。そして両者の合成出力電圧Ｖ２ は図２（ｆ）に示
すような波形になる。したがって出力電圧Ｖ１ とＶ２
との合成出力Ｖは、図２（ｇ）の実線で示す波形にな
り、コンパレートレベル付近での傾きが極めて大きく、
このためコンパレートレベルが若干ドリフトしたとして
もその出力波形から得られる矩形波は殆ど変化せず、検
出精度が向上する。
【００１０】
【実施例】（実施例１）前述した図１に示す磁気センサ
において、θを０°から１５°間隔で９０°まで変化さ
せた場合の出力波形を求めたところ図３に示すようにな
った。図３からわかるように、θが大きくなるにしたが
い出力波形のコンパレートレベル付近での傾きが大きく
なり、実用的にはθが３０°以上好ましくは４５°以上
とすることにより、矩形波に変換した際、出力の変動や
雑音に影響されず、出力信号のＯＮ、ＯＦＦ比や、位置
の変動が小さく、検出精度が向上する。一方θが９０°
に近づくにつれてコンパレートレベル付近での傾きは大
きくなるものの出力値が減少するため、９０°より大き
くしない方が望ましいことがわかる。すなわち本発明に
おいては３０°≦θ≦９０°とすることにより出力振幅
を犠牲にすることなしに、出力波形の改善が可能になる
。また、本発明の磁気センサは、４つの磁気抵抗素子か
ら構成されるが、実質的に３端子素子であるため複数個
を適宜組合せて使用する用途においても特別な処理回路
を必要としない利点がある。
において、θを０°から１５°間隔で９０°まで変化さ
せた場合の出力波形を求めたところ図３に示すようにな
った。図３からわかるように、θが大きくなるにしたが
い出力波形のコンパレートレベル付近での傾きが大きく
なり、実用的にはθが３０°以上好ましくは４５°以上
とすることにより、矩形波に変換した際、出力の変動や
雑音に影響されず、出力信号のＯＮ、ＯＦＦ比や、位置
の変動が小さく、検出精度が向上する。一方θが９０°
に近づくにつれてコンパレートレベル付近での傾きは大
きくなるものの出力値が減少するため、９０°より大き
くしない方が望ましいことがわかる。すなわち本発明に
おいては３０°≦θ≦９０°とすることにより出力振幅
を犠牲にすることなしに、出力波形の改善が可能になる
。また、本発明の磁気センサは、４つの磁気抵抗素子か
ら構成されるが、実質的に３端子素子であるため複数個
を適宜組合せて使用する用途においても特別な処理回路
を必要としない利点がある。
【００１１】（実施例２）次に本発明の他の実施例の磁
気センサについて図４により説明する。この実施例は、
第１実施例の磁気センサを５つ使用し、高分解能化を図
ったものである。図４においてＳａ 〜Ｓｅ はそれぞ
れ第１実施例に示した磁気抵抗効果素子Ｍｒ１ 〜ＭＲ
４ から構成された磁気センサである。尚、θ＝６０°
とした。 また各磁気センサ部分Ｓａ 〜Ｓｅ は、磁気記録媒体
１の着磁ピッチ（λ）の方向に５／８λずつずらして配
置してある。そして、これら各磁気センサの出力Ｖａ、
Ｖｂ 、Ｖｃ 、Ｖｄ 、Ｖｅ について相隣る磁気セ
ンサの出力をそれぞれ合成器（図示せず）に接続し、そ
の加減算出力Ｉ 、ＩＩ 、ＩＩＩ 、ＩＶ 、Ｖ を
得るようにした。なお、相隣る磁気センサ部例えばＳａ
、Ｓｂ のずらし間隔は、ｎを整数として［（ｎ＋５
／８）λ］にしてもよい。
気センサについて図４により説明する。この実施例は、
第１実施例の磁気センサを５つ使用し、高分解能化を図
ったものである。図４においてＳａ 〜Ｓｅ はそれぞ
れ第１実施例に示した磁気抵抗効果素子Ｍｒ１ 〜ＭＲ
４ から構成された磁気センサである。尚、θ＝６０°
とした。 また各磁気センサ部分Ｓａ 〜Ｓｅ は、磁気記録媒体
１の着磁ピッチ（λ）の方向に５／８λずつずらして配
置してある。そして、これら各磁気センサの出力Ｖａ、
Ｖｂ 、Ｖｃ 、Ｖｄ 、Ｖｅ について相隣る磁気セ
ンサの出力をそれぞれ合成器（図示せず）に接続し、そ
の加減算出力Ｉ 、ＩＩ 、ＩＩＩ 、ＩＶ 、Ｖ を
得るようにした。なお、相隣る磁気センサ部例えばＳａ
、Ｓｂ のずらし間隔は、ｎを整数として［（ｎ＋５
／８）λ］にしてもよい。
【００１２】回転センサでは、インクリメント信号の高
分解能化の要求が強い。しかし、同ドラム径で分解能を
上げた場合、着磁ヒッチλが小さくなるため、ドラム表
面からの出力磁束が低下する。このため、センサとドラ
ムの間隔が狭くなり、組立が難しくなるという問題があ
った。しかし本発明によれば、センサドラム間の距離を
変えずに（着磁ピッチを小さくせずに）高分解能化が可
能になるのである。前述したように本実施例では、ドラ
ムの着磁ピッチλに対して、各センサは５／８λの間隔
をもって配置される。したがってこれら磁気センサから
の出力信号Ｖａ 、Ｖｂ 、Ｖｃ 、Ｖｄ 、Ｖｅ は
（図４（ｂ））に示すように、それぞれ５／８λずつ遅
れた信号となる。
分解能化の要求が強い。しかし、同ドラム径で分解能を
上げた場合、着磁ヒッチλが小さくなるため、ドラム表
面からの出力磁束が低下する。このため、センサとドラ
ムの間隔が狭くなり、組立が難しくなるという問題があ
った。しかし本発明によれば、センサドラム間の距離を
変えずに（着磁ピッチを小さくせずに）高分解能化が可
能になるのである。前述したように本実施例では、ドラ
ムの着磁ピッチλに対して、各センサは５／８λの間隔
をもって配置される。したがってこれら磁気センサから
の出力信号Ｖａ 、Ｖｂ 、Ｖｃ 、Ｖｄ 、Ｖｅ は
（図４（ｂ））に示すように、それぞれ５／８λずつ遅
れた信号となる。
【００１３】実施例１からも分るように本発明磁気セン
サ出力は、高調波を含むものであるが、説明の便宜上、
その基本波にのみ着目してその原理を説明する。例えば
Ｖａ ＝Ｖｓｉｎθとすると、各々の信号の位相差は５
／８であるから Ｉ ＝Ｖａ −Ｖｂ ＝Ｖｓｉｎθ−Ｖｓｉｎ（θ−５
・２π／８） ＝２Ｖｓｉ
ｎ５π／８・ｃｏｓ（θ−５π／８）
＝２Ｖｓｉｎ５
π／８・ｓｉｎ（θ−π／８）
同様に、 ＩＩ ＝Ｖｃ −Ｖｂ ＝２Ｖｓｉｎ５π／８・ｓｉｎ
（θ−３π／８） ＩＩＩ＝Ｖｃ
−Ｖｄ ＝２Ｖｓｉｎ５π／８・ｓｉｎ（θ−５π／８
） ＩＶ ＝Ｖａ −Ｖｄ ＝２Ｖ
ｓｉｎ５π／８・ｓｉｎ（θ−７π／８）となり、４５
°位相差の波形を４組合成することができるのである。 図４（ｃ）は、図４（ｂ）に示した本実施例の出力波形
より得られる信号 Ｉ（＝Ｖａ −Ｖｂ ）と信号ＩＩ
Ｉ（＝Ｖｃ −Ｖｄ ）および Ｉ と ＩＩＩ から
合成した波形について例示したものであり、原波形及び
合成波形を処理後、波形整形、排他的論理和を取る等の
手法により、図４（ｄ）に示すように周期が（１／２）
λの信号を合成することができる。またＩ とＩＩＩ
、ＩＩ とＩＶ から合成した処理信号波形は、４５°
位相差（原波形の）であり、これらの信号は、周期が原
波形の１／２、９０°位相差をもつＡ、Ｂ相信号が得ら
れる。Ｉ からＩＶ 信号の波形及び処理後の位相関係
は、図４（ｅ）に示すようになる。すなわち本発明によ
れば、単位磁気センサパターンを複数個所定のピッチで
配置するだけで容易に高分解能の磁気センサが実現でき
る利点がある。
サ出力は、高調波を含むものであるが、説明の便宜上、
その基本波にのみ着目してその原理を説明する。例えば
Ｖａ ＝Ｖｓｉｎθとすると、各々の信号の位相差は５
／８であるから Ｉ ＝Ｖａ −Ｖｂ ＝Ｖｓｉｎθ−Ｖｓｉｎ（θ−５
・２π／８） ＝２Ｖｓｉ
ｎ５π／８・ｃｏｓ（θ−５π／８）
＝２Ｖｓｉｎ５
π／８・ｓｉｎ（θ−π／８）
同様に、 ＩＩ ＝Ｖｃ −Ｖｂ ＝２Ｖｓｉｎ５π／８・ｓｉｎ
（θ−３π／８） ＩＩＩ＝Ｖｃ
−Ｖｄ ＝２Ｖｓｉｎ５π／８・ｓｉｎ（θ−５π／８
） ＩＶ ＝Ｖａ −Ｖｄ ＝２Ｖ
ｓｉｎ５π／８・ｓｉｎ（θ−７π／８）となり、４５
°位相差の波形を４組合成することができるのである。 図４（ｃ）は、図４（ｂ）に示した本実施例の出力波形
より得られる信号 Ｉ（＝Ｖａ −Ｖｂ ）と信号ＩＩ
Ｉ（＝Ｖｃ −Ｖｄ ）および Ｉ と ＩＩＩ から
合成した波形について例示したものであり、原波形及び
合成波形を処理後、波形整形、排他的論理和を取る等の
手法により、図４（ｄ）に示すように周期が（１／２）
λの信号を合成することができる。またＩ とＩＩＩ
、ＩＩ とＩＶ から合成した処理信号波形は、４５°
位相差（原波形の）であり、これらの信号は、周期が原
波形の１／２、９０°位相差をもつＡ、Ｂ相信号が得ら
れる。Ｉ からＩＶ 信号の波形及び処理後の位相関係
は、図４（ｅ）に示すようになる。すなわち本発明によ
れば、単位磁気センサパターンを複数個所定のピッチで
配置するだけで容易に高分解能の磁気センサが実現でき
る利点がある。
【００１４】
【発明の効果】本発明の磁気センサでは、４本の磁気抵
抗効果素子を所定の配列にして直列に接続するとともに
、各磁気抵抗効果素子間の間隔を適切なものにしている
ので、出力波形のコンパレートレベル付近での傾きが大
きくなるとともに出力値も大きなものとなり、磁気セン
サとしての検出精度を向上させることができる。また４
つの磁気抵抗効果素子を使用しているが、電源端子は２
つでよいので製造上及び使用上好都合である。さらに４
つの磁気抵抗効果素子からなる前記磁気センサを複数個
使用して、それらを所定間隔で離して配置するとともに
両者の合成出力を得るようにした場合には、高分解能化
が可能であってより検出精度が向上する。
抗効果素子を所定の配列にして直列に接続するとともに
、各磁気抵抗効果素子間の間隔を適切なものにしている
ので、出力波形のコンパレートレベル付近での傾きが大
きくなるとともに出力値も大きなものとなり、磁気セン
サとしての検出精度を向上させることができる。また４
つの磁気抵抗効果素子を使用しているが、電源端子は２
つでよいので製造上及び使用上好都合である。さらに４
つの磁気抵抗効果素子からなる前記磁気センサを複数個
使用して、それらを所定間隔で離して配置するとともに
両者の合成出力を得るようにした場合には、高分解能化
が可能であってより検出精度が向上する。
【図１】第１実施例の磁気センサの説明図である。
【図２】各抵抗効果素子での出力波形と合成波形と合成
出力を示す波形図である。
出力を示す波形図である。
【図３】第１実施例の磁気センサを使用した場合の出力
波形図である。
波形図である。
【図４】第２実施例の磁気センサの説明図と波形図であ
る。
る。
【図５】磁気抵抗効果素子の特性図である。
【図６】従来の２本の磁気抵抗効果素子を使用した磁気
センサの説明図である。
センサの説明図である。
【図７】従来例の磁気センサの出力波形図である。
【図８】従来の４本の磁気抵抗効果素子を使用した磁気
センサの説明図である。
センサの説明図である。
【図９】従来の磁気センサの各２本の磁気抵抗効果素子
の合成出力の波形図である。
の合成出力の波形図である。
【図１０】従来の磁気センサの４本の磁気抵抗効果素子
の合成出力の波形図である。
の合成出力の波形図である。
１ 磁気記録媒体
２ 出力端子
Claims (2)
- 【請求項１】 磁極間ピッチλで周期的に着磁された
磁気記録媒体の磁気信号を受けて磁気抵抗効果素子の抵
抗値が変化するようにした磁気センサにおいて、前記着
磁ピッチの方向に順に第１、第２、第３、第４の磁気抵
抗効果素子が配置されるとともに、第１磁気抵抗効果素
子と第２磁気抵抗効果素子とが電気角でθの間隔で配置
され、第３磁気抵抗効果素子と第４磁気抵抗効果素子と
の間隔が電気角で３６０°−θで配置され、第１と第２
の磁気抵抗効果素子間の中心線と、第３と第４の磁気抵
抗効果素子間の中心線との間隔がｎλにされ（ｎは整数
）、４つの磁気抵抗効果素子が第１、第２、第４、第３
の順に直列に接続されてその両端に電源端子が設けられ
、第２と第４の磁気抵抗効果素子の接続部に出力端子が
設けられ、上記θが３０°≦θ≦９０°の範囲になって
いることを特徴とする磁気センサ。 - 【請求項２】 ４つの磁気抵抗効果素子からなる請求
項１の磁気センサがｋ組で構成され、各組の磁気センサ
部分の間隔が［ｌ＋ｍ／２＋１／（２ｋ）］λで配置さ
れ（ｌ、ｍは０か整数、ｋは整数、λは着磁ピッチ）、
各磁気センサ部分の出力を合成して出力させる構成にし
たことを特徴とする磁気センサ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3069278A JPH04282417A (ja) | 1991-03-08 | 1991-03-08 | 磁気センサ |
| US07/818,340 US5198762A (en) | 1991-03-08 | 1992-01-09 | Magnetic sensor having spaced magneto-resistance elements |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3069278A JPH04282417A (ja) | 1991-03-08 | 1991-03-08 | 磁気センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04282417A true JPH04282417A (ja) | 1992-10-07 |
Family
ID=13398017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3069278A Pending JPH04282417A (ja) | 1991-03-08 | 1991-03-08 | 磁気センサ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5198762A (ja) |
| JP (1) | JPH04282417A (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3271162B2 (ja) * | 1992-05-29 | 2002-04-02 | ソニー株式会社 | 回転検出装置 |
| AT407196B (de) * | 1993-11-17 | 2001-01-25 | Amo Automatisierung Messtechni | Positionsmelder für automatisierung |
| FR2792403B1 (fr) * | 1999-04-14 | 2001-05-25 | Roulements Soc Nouvelle | Capteur de position et/ou de deplacement comportant une pluralite d'elements sensibles alignes |
| US7521923B2 (en) * | 2002-04-23 | 2009-04-21 | Abas, Incorporated | Magnetic displacement transducer |
| JP4288676B2 (ja) * | 2005-09-30 | 2009-07-01 | 日立金属株式会社 | 磁気エンコーダー |
| JP4240402B2 (ja) * | 2005-12-02 | 2009-03-18 | 日立金属株式会社 | 磁気エンコーダー |
| FR2918451A1 (fr) * | 2007-07-05 | 2009-01-09 | Skf Ab | Dispositif de mesure du couple de torsion |
| DE102012214916A1 (de) * | 2012-08-22 | 2014-03-20 | Robert Bosch Gmbh | Sensoranordnung zur Erfassung von Drehwinkeln an einem drehbewegten Bauteil |
| US10591274B2 (en) | 2016-09-28 | 2020-03-17 | Infineon Technologies Ag | External field robust angle sensing with differential magnetic field |
| CN111664778B (zh) * | 2019-03-06 | 2021-10-26 | 英飞凌科技股份有限公司 | 使用差分磁场的外部场稳健角度感测 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0623931Y2 (ja) * | 1984-08-30 | 1994-06-22 | 株式会社ソキア | 磁気スケール用検出器 |
| JPS62204118A (ja) * | 1986-03-05 | 1987-09-08 | Hitachi Ltd | 磁気的に位置あるいは速度を検出する装置 |
| JP2683346B2 (ja) * | 1987-06-03 | 1997-11-26 | 株式会社ソキア | 磁電変換装置 |
| US5047716A (en) * | 1988-02-19 | 1991-09-10 | K.K. Sankyo Seiki Seisakusho | Movement detector employing constant current drive |
| JPH02264818A (ja) * | 1989-04-05 | 1990-10-29 | Seiko Epson Corp | 磁気エンコーダー |
-
1991
- 1991-03-08 JP JP3069278A patent/JPH04282417A/ja active Pending
-
1992
- 1992-01-09 US US07/818,340 patent/US5198762A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5198762A (en) | 1993-03-30 |
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