JPH05281320A - 角度センサ - Google Patents
角度センサInfo
- Publication number
- JPH05281320A JPH05281320A JP4082548A JP8254892A JPH05281320A JP H05281320 A JPH05281320 A JP H05281320A JP 4082548 A JP4082548 A JP 4082548A JP 8254892 A JP8254892 A JP 8254892A JP H05281320 A JPH05281320 A JP H05281320A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- angle sensor
- substrate
- degrees
- permanent magnet
- bridge circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 回転角に対応して電気信号を出力する角度セ
ンサに関し、構造が簡単で小型軽量化が可能であると共
に信頼度が高く寿命の長い角度センサの提供を目的とす
る。 【構成】 永久磁石４によって形成されてなる磁界内に
磁束と平行に配設された絶縁性の基板51を有し、永久磁
石４と基板51のいずれか一方が回動自在に保持され他方
が固定されてなり、基板51上に強磁性体薄膜からなる少
なくとも４個のつづら折り状パターン52が90度づつ方向
をずらして形成され、少なくとも４個のつづら折り状パ
ターン52によってブリッジ回路53が形成されるように構
成する。
ンサに関し、構造が簡単で小型軽量化が可能であると共
に信頼度が高く寿命の長い角度センサの提供を目的とす
る。 【構成】 永久磁石４によって形成されてなる磁界内に
磁束と平行に配設された絶縁性の基板51を有し、永久磁
石４と基板51のいずれか一方が回動自在に保持され他方
が固定されてなり、基板51上に強磁性体薄膜からなる少
なくとも４個のつづら折り状パターン52が90度づつ方向
をずらして形成され、少なくとも４個のつづら折り状パ
ターン52によってブリッジ回路53が形成されるように構
成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は回転角に対応して電気信
号を出力する角度センサに関する。回転角に対応して電
気信号を出力する角度センサはロボットを始めとし各種
の自動制御システムに組み込まれている。しかし、角度
センサを組み込む空間は限定される場合が多く構造が簡
単で小型軽量化が可能であることが要求される。
号を出力する角度センサに関する。回転角に対応して電
気信号を出力する角度センサはロボットを始めとし各種
の自動制御システムに組み込まれている。しかし、角度
センサを組み込む空間は限定される場合が多く構造が簡
単で小型軽量化が可能であることが要求される。
【０００２】また、角度センサはメンテナンスの困難な
空間に組み込まれる場合が多く信頼度が高く長寿命であ
ることが要求される。そこで構造が簡単で小型軽量化が
可能であると共に信頼度が高く寿命の長い角度センサの
開発が要望されている。
空間に組み込まれる場合が多く信頼度が高く長寿命であ
ることが要求される。そこで構造が簡単で小型軽量化が
可能であると共に信頼度が高く寿命の長い角度センサの
開発が要望されている。
【０００３】
【従来の技術】図５は従来の角度センサの主要部を示す
側断面図である。図５(a) において従来の角度センサは
外装ケース１に固定された磁電変換素子２と回動自在に
軸止された可動部３を有し、磁電変換素子２として例え
ばホール素子や磁気抵抗素子、磁気ダイオード、磁気ト
ランジスタ等が用いられている。
側断面図である。図５(a) において従来の角度センサは
外装ケース１に固定された磁電変換素子２と回動自在に
軸止された可動部３を有し、磁電変換素子２として例え
ばホール素子や磁気抵抗素子、磁気ダイオード、磁気ト
ランジスタ等が用いられている。
【０００４】また、可動部３は磁電変換素子２を挟み内
側に配設された円弧状回転体31と外側に配設された円弧
状回転体32を有し、磁性金属からなり同心円状に配設さ
れた円弧状回転体31と円弧状回転体32は両端が永久磁石
33を介して結合されている。
側に配設された円弧状回転体31と外側に配設された円弧
状回転体32を有し、磁性金属からなり同心円状に配設さ
れた円弧状回転体31と円弧状回転体32は両端が永久磁石
33を介して結合されている。
【０００５】磁電変換素子２の内側に配設された円弧状
回転体31は回転軸34を介して外装ケース１に回動自在に
軸止されており、回転軸34の回転に伴って可動部３が回
動し図５(b) に示す如く回転角に対応する信号が磁電変
換素子２から出力される。
回転体31は回転軸34を介して外装ケース１に回動自在に
軸止されており、回転軸34の回転に伴って可動部３が回
動し図５(b) に示す如く回転角に対応する信号が磁電変
換素子２から出力される。
【０００６】即ち、両側の永久磁石33から出る磁束の大
半は内側の円弧状回転体31と外側の円弧状回転体32を経
由して元に戻るが、その一部は円弧状回転体の途中から
空間を経由して反対側の円弧状回転体に伝わりその量は
永久磁石33に近い程多い。
半は内側の円弧状回転体31と外側の円弧状回転体32を経
由して元に戻るが、その一部は円弧状回転体の途中から
空間を経由して反対側の円弧状回転体に伝わりその量は
永久磁石33に近い程多い。
【０００７】その結果、磁電変換素子２の出力電圧は図
５(b) に示す如く永久磁石33の中間において０である
が、例えば図の右側の永久磁石33が近づくに伴って
（＋）の電圧が、また左側の永久磁石33が近づくに伴っ
て（−）の電圧が出力される。
５(b) に示す如く永久磁石33の中間において０である
が、例えば図の右側の永久磁石33が近づくに伴って
（＋）の電圧が、また左側の永久磁石33が近づくに伴っ
て（−）の電圧が出力される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の角度セ
ンサは図５(b) の如く出力信号の直線性に欠けると共に
構造が複雑で小型軽量化が阻害される。しかも、質量の
大きい可動部があるため寿命が短く可動部が移動する際
に大きい振動を発生するという問題があった。
ンサは図５(b) の如く出力信号の直線性に欠けると共に
構造が複雑で小型軽量化が阻害される。しかも、質量の
大きい可動部があるため寿命が短く可動部が移動する際
に大きい振動を発生するという問題があった。
【０００９】本発明の目的は構造が簡単で小型軽量化が
可能であると共に信頼度が高く寿命の長い角度センサを
提供することにある。
可能であると共に信頼度が高く寿命の長い角度センサを
提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】図１は本発明になる角度
センサの主要部を示す斜視図である。なお全図を通し同
じ対象物は同一記号で表している。
センサの主要部を示す斜視図である。なお全図を通し同
じ対象物は同一記号で表している。
【００１１】上記課題は永久磁石４によって形成されて
なる磁界内に磁束と平行に配設された絶縁性の基板51を
有し、永久磁石４と基板51のいずれか一方が回動自在に
保持され他方が固定されてなり、基板51上に強磁性体薄
膜からなる少なくとも４個のつづら折り状パターン52が
90度づつ方向をずらして形成され、つづら折り状パター
ン52によってブリッジ回路53が構成されてなる本発明の
角度センサにより達成される。
なる磁界内に磁束と平行に配設された絶縁性の基板51を
有し、永久磁石４と基板51のいずれか一方が回動自在に
保持され他方が固定されてなり、基板51上に強磁性体薄
膜からなる少なくとも４個のつづら折り状パターン52が
90度づつ方向をずらして形成され、つづら折り状パター
ン52によってブリッジ回路53が構成されてなる本発明の
角度センサにより達成される。
【００１２】
【作用】図１において永久磁石の磁界内に磁束と平行に
配設された絶縁性の基板を有し、永久磁石と基板のいず
れか一方が回動自在に保持され他方が固定されてなり、
基板上に強磁性体薄膜からなる少なくとも４個のつづら
折り状パターンが90度づつ方向をずらして形成され、つ
づら折り状パターンによってブリッジ回路が構成されて
なる本発明の角度センサによって、構造が簡単で小型軽
量化が可能であると共に信頼度が高く寿命の長い角度セ
ンサを実現することができる。
配設された絶縁性の基板を有し、永久磁石と基板のいず
れか一方が回動自在に保持され他方が固定されてなり、
基板上に強磁性体薄膜からなる少なくとも４個のつづら
折り状パターンが90度づつ方向をずらして形成され、つ
づら折り状パターンによってブリッジ回路が構成されて
なる本発明の角度センサによって、構造が簡単で小型軽
量化が可能であると共に信頼度が高く寿命の長い角度セ
ンサを実現することができる。
【００１３】
【実施例】以下添付図により本発明の実施例について説
明する。なお図２は本発明になる角度センサの動作を示
す図、図３は本発明になる角度センサの一実施例を示す
側断面図、図４は本発明になる角度センサの他の実施例
を示す図である。
明する。なお図２は本発明になる角度センサの動作を示
す図、図３は本発明になる角度センサの一実施例を示す
側断面図、図４は本発明になる角度センサの他の実施例
を示す図である。
【００１４】図１において本発明の角度センサ５は永久
磁石４の磁界内に絶縁性の基板51が回転体６によって回
動自在に保持され、基板51上にはパーマロイ(Fe-Ni系合
金）等の強磁性体薄膜からなる４個のつづら折り状パタ
ーン52が形成されている。
磁石４の磁界内に絶縁性の基板51が回転体６によって回
動自在に保持され、基板51上にはパーマロイ(Fe-Ni系合
金）等の強磁性体薄膜からなる４個のつづら折り状パタ
ーン52が形成されている。
【００１５】90度づつ方向の異なるつづら折り状パター
ン52は中継電極54を介して接続されてブリッジ回路53を
構成しており、矢印の如く対角線上にある一対の中継電
極54に基準電圧が入力され他の一対の中継電極54から出
力電圧が取り出される。
ン52は中継電極54を介して接続されてブリッジ回路53を
構成しており、矢印の如く対角線上にある一対の中継電
極54に基準電圧が入力され他の一対の中継電極54から出
力電圧が取り出される。
【００１６】図２において矢印は磁束の方向を示してお
りつづら折り状パターン52の直線部が共に磁束の方向に
対し45度の場合は、つづら折り状パターン52の抵抗値が
等しく対角線上にある一対の中継電極54から取り出され
る出力電圧は０になる。
りつづら折り状パターン52の直線部が共に磁束の方向に
対し45度の場合は、つづら折り状パターン52の抵抗値が
等しく対角線上にある一対の中継電極54から取り出され
る出力電圧は０になる。
【００１７】基板51を回転させるとつづら折り状パター
ン52の抵抗値は対向する一対において増大し他の一対に
おいて減少する。その結果、中継電極54から出力される
電圧は基板51が 180度回転する毎に（＋）電圧と（−）
電圧の間で増減を繰り返す。
ン52の抵抗値は対向する一対において増大し他の一対に
おいて減少する。その結果、中継電極54から出力される
電圧は基板51が 180度回転する毎に（＋）電圧と（−）
電圧の間で増減を繰り返す。
【００１８】基板51の回転に伴うそれぞれのつづら折り
状パターン52における抵抗値の変化は直線性に欠け歪み
が重畳されるが、ブリッジ回路の構成によって出力電圧
は歪みが補正されて図示の如く＋45度と−45度の間でほ
ぼ直線状に変化する。
状パターン52における抵抗値の変化は直線性に欠け歪み
が重畳されるが、ブリッジ回路の構成によって出力電圧
は歪みが補正されて図示の如く＋45度と−45度の間でほ
ぼ直線状に変化する。
【００１９】即ち、基板上に形成された強磁性体薄膜か
らなる少なくとも４個のつづら折り状パターンを有し、
90度づつ方向の異なるつづら折り状パターンがブリッジ
回路を構成してなるいわゆる磁気抵抗素子を、永久磁石
によって形成されてなる磁界内に磁束と平行にかつ回動
自在に保持することによって、＋45度と−45度の間で基
板の回転角に対応した電圧を出力する角度センサを実現
することができる。
らなる少なくとも４個のつづら折り状パターンを有し、
90度づつ方向の異なるつづら折り状パターンがブリッジ
回路を構成してなるいわゆる磁気抵抗素子を、永久磁石
によって形成されてなる磁界内に磁束と平行にかつ回動
自在に保持することによって、＋45度と−45度の間で基
板の回転角に対応した電圧を出力する角度センサを実現
することができる。
【００２０】例えば、各種装置に設けられたレバーや自
動車のアクセル等を操作することによって回動する回転
軸の端面に、本発明になる角度センサを貼着することに
よって操作レバーやアクセル等の操作量に対応した信号
を取り出すことができる。
動車のアクセル等を操作することによって回動する回転
軸の端面に、本発明になる角度センサを貼着することに
よって操作レバーやアクセル等の操作量に対応した信号
を取り出すことができる。
【００２１】即ち、図３に示す如く本発明になる角度セ
ンサ５は軸受部81により回動自在に支持された回転軸82
の端面に貼着され、各種装置に設けられたレバーや自動
車のアクセル等を操作することによって角度センサ５は
回転軸82と共に回動する。
ンサ５は軸受部81により回動自在に支持された回転軸82
の端面に貼着され、各種装置に設けられたレバーや自動
車のアクセル等を操作することによって角度センサ５は
回転軸82と共に回動する。
【００２２】図示省略されているが基板51上には４個の
つづら折り状パターン52からなるブリッジ回路53が構成
されており、一方、軸受部81に螺着され回転軸82の端面
を覆う非磁性材料からなる保護カバー83の裏側には永久
磁石４が固定されている。
つづら折り状パターン52からなるブリッジ回路53が構成
されており、一方、軸受部81に螺着され回転軸82の端面
を覆う非磁性材料からなる保護カバー83の裏側には永久
磁石４が固定されている。
【００２３】各種装置に設けられたレバーや自動車のア
クセル等を操作することにより回動する範囲が＋45度と
−45度の間であれば、貼着された角度センサ５から操作
レバーやアクセル等の操作量に高い精度で対応した信号
を取り出すことができる。
クセル等を操作することにより回動する範囲が＋45度と
−45度の間であれば、貼着された角度センサ５から操作
レバーやアクセル等の操作量に高い精度で対応した信号
を取り出すことができる。
【００２４】更に、図４(a) に示す如くブリッジ回路53
の後段にアナログ信号をデジタル信号に変換する信号変
換回路７を設けることによって、図４(b) に示す如く基
板51が90度または 180度回転する毎にレベルの異なる信
号を取り出すことができる。
の後段にアナログ信号をデジタル信号に変換する信号変
換回路７を設けることによって、図４(b) に示す如く基
板51が90度または 180度回転する毎にレベルの異なる信
号を取り出すことができる。
【００２５】即ち、信号変換回路７を設け基板51が90度
または 180度回転する毎にレベルの異なる信号を取り出
すことによって、例えば、自動制御システム等において
配管の途中に設けられたバルブの開閉をデジタル信号と
して取り出すことができる。
または 180度回転する毎にレベルの異なる信号を取り出
すことによって、例えば、自動制御システム等において
配管の途中に設けられたバルブの開閉をデジタル信号と
して取り出すことができる。
【００２６】このように基板上に形成された強磁性体薄
膜からなる少なくとも４個のつづら折り状パターンを有
し、90度づつ方向の異なるつづら折り状パターンがブリ
ッジ回路を構成してなるいわゆる磁気抵抗素子を、永久
磁石によって形成されてなる磁界内に磁束と平行にかつ
回動自在に保持する本発明の角度センサによって、構造
が簡単で小型軽量化が可能であると共に信頼度が高く寿
命の長い角度センサを実現することができる。
膜からなる少なくとも４個のつづら折り状パターンを有
し、90度づつ方向の異なるつづら折り状パターンがブリ
ッジ回路を構成してなるいわゆる磁気抵抗素子を、永久
磁石によって形成されてなる磁界内に磁束と平行にかつ
回動自在に保持する本発明の角度センサによって、構造
が簡単で小型軽量化が可能であると共に信頼度が高く寿
命の長い角度センサを実現することができる。
【００２７】なお、上記実施例はいずれも固定された永
久磁石によって形成される磁界内で本発明になる角度セ
ンサを回動させているが、反対に本発明になる角度セン
サを固定し磁界を形成する永久磁石を回動させてもよい
ことはいうまでもない。
久磁石によって形成される磁界内で本発明になる角度セ
ンサを回動させているが、反対に本発明になる角度セン
サを固定し磁界を形成する永久磁石を回動させてもよい
ことはいうまでもない。
【００２８】
【発明の効果】上述の如く本発明によれば構造が簡単で
小型軽量化が可能であると共に信頼度が高く寿命の長い
角度センサを提供することができる。
小型軽量化が可能であると共に信頼度が高く寿命の長い
角度センサを提供することができる。
【図１】 本発明になる角度センサの主要部を示す斜視
図である。
図である。
【図２】 本発明になる角度センサの動作を示す図であ
る。
る。
【図３】 本発明になる角度センサの一実施例を示す側
断面図である。
断面図である。
【図４】 本発明になる角度センサの他の実施例を示す
図である。
図である。
【図５】 従来の角度センサの主要部を示す側断面図で
ある。
ある。
４ 永久磁石 ５ 角度センサ ６ 回転体 ７ 信号変換回路 51 基板 52 つづら折り状パターン 53 ブリッジ回路 54 中継電極 81 軸受部 82 回転軸 83 保護カバー
Claims (3)
- 【請求項１】 永久磁石(4) によって形成されてなる磁
界内に磁束と平行に配設された絶縁性の基板(51)を有
し、該永久磁石(4) と該基板(51)のいずれか一方が回動
自在に保持され他方が固定されてなり、該基板(51)上に
強磁性体薄膜からなる少なくとも４個のつづら折り状パ
ターン(52)が90度づつ方向をずらして形成され、該つづ
ら折り状パターン(52)によってブリッジ回路(53)が構成
されてなることを特徴とする角度センサ。 - 【請求項２】 請求項１記載の角度センサにおいてブリ
ッジ回路(53)から基板(51)の回転角に対応する電圧を取
り出すことを特徴とした角度センサ。 - 【請求項３】 請求項１記載の角度センサにおいてアナ
ログ信号をデジタル信号に変換する信号変換回路(7)
を、ブリッジ回路(53)の後段に設けて90度または 180度
毎にレベルの異なる信号を取り出すことを特徴とする角
度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4082548A JPH05281320A (ja) | 1992-04-06 | 1992-04-06 | 角度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4082548A JPH05281320A (ja) | 1992-04-06 | 1992-04-06 | 角度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05281320A true JPH05281320A (ja) | 1993-10-29 |
Family
ID=13777560
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4082548A Withdrawn JPH05281320A (ja) | 1992-04-06 | 1992-04-06 | 角度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05281320A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0943327A (ja) * | 1995-08-03 | 1997-02-14 | Nec Corp | 磁気抵抗効果電流センサ |
-
1992
- 1992-04-06 JP JP4082548A patent/JPH05281320A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0943327A (ja) * | 1995-08-03 | 1997-02-14 | Nec Corp | 磁気抵抗効果電流センサ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990608 |