JPH057030A - 磁気センサ - Google Patents
磁気センサInfo
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- JPH057030A JPH057030A JP3156481A JP15648191A JPH057030A JP H057030 A JPH057030 A JP H057030A JP 3156481 A JP3156481 A JP 3156481A JP 15648191 A JP15648191 A JP 15648191A JP H057030 A JPH057030 A JP H057030A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 磁気抵抗効果を有する強磁性体からなる磁気
センサにおいて、エアーシリンダーのピストンヘッド位
置検出用に用いた場合、従来の磁気センサではピストン
ヘッド位置の検出範囲が狭いという課題を有した。 【構成】 磁気抵抗効果を有する強磁性体からなり、直
列に接続されている感知側，補償側パターンエレメント
１，２が互いに直交に配置され、この接続点に設けられ
ている出力端子５と、前記両パターンエレメントの他端
側にそれぞれ設けられている電流供給端子とからなり、
前記補償側パターンエレメント１を透磁率の高い材料で
囲む磁束バイパスパターン６、または前記補償側エレメ
ントパターンの上部あるいは下部に絶縁膜を介して透磁
率の高い材料で磁束バイパス層７を形成するものであ
る。
センサにおいて、エアーシリンダーのピストンヘッド位
置検出用に用いた場合、従来の磁気センサではピストン
ヘッド位置の検出範囲が狭いという課題を有した。 【構成】 磁気抵抗効果を有する強磁性体からなり、直
列に接続されている感知側，補償側パターンエレメント
１，２が互いに直交に配置され、この接続点に設けられ
ている出力端子５と、前記両パターンエレメントの他端
側にそれぞれ設けられている電流供給端子とからなり、
前記補償側パターンエレメント１を透磁率の高い材料で
囲む磁束バイパスパターン６、または前記補償側エレメ
ントパターンの上部あるいは下部に絶縁膜を介して透磁
率の高い材料で磁束バイパス層７を形成するものであ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気抵抗効果を有する
強磁性体からなる磁気センサに関するものである。
強磁性体からなる磁気センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、強磁性体からなる磁気センサの構
造は補償側及び感知側の電流通路がそれぞれジグザグ状
に延び、かつ互いに直交するように配列されたものが主
流であった。
造は補償側及び感知側の電流通路がそれぞれジグザグ状
に延び、かつ互いに直交するように配列されたものが主
流であった。
【０００３】以下図面を参照しながら、上述した従来の
磁気センサの構造と用途の一例について説明する。
磁気センサの構造と用途の一例について説明する。
【０００４】図４は磁気抵抗効果の原理説明図、図５は
磁気抵抗エレメントに入射する磁場強度（角度）と電気
抵抗値の関係図、図６は従来の磁気センサの平面図、図
７はその応用の一例であるエアーシリンダーのピストン
ヘッド位置検出の説明図、図８は図７のピストンヘッド
位置と出力の関係図である。図７において、１１は磁
石、１２はシリンダーチューブ、１３はピストン、１４
はセンサである。磁気抵抗効果とは、図４に示すように
薄膜面内において矢印方向に電流ｉが流れている時、磁
場Ｈをθ（ｉとＨのなす角度）の角度で印加すると、θ
に依存した電気抵抗変化が起こるというものである。一
般にθ＝０゜の時エレメントの電気抵抗値は最大とな
り、θ＝９０゜の時最小となる。これは以下の（数１）
で示されるVoigt-Thomsonの式で表すことができる。
磁気抵抗エレメントに入射する磁場強度（角度）と電気
抵抗値の関係図、図６は従来の磁気センサの平面図、図
７はその応用の一例であるエアーシリンダーのピストン
ヘッド位置検出の説明図、図８は図７のピストンヘッド
位置と出力の関係図である。図７において、１１は磁
石、１２はシリンダーチューブ、１３はピストン、１４
はセンサである。磁気抵抗効果とは、図４に示すように
薄膜面内において矢印方向に電流ｉが流れている時、磁
場Ｈをθ（ｉとＨのなす角度）の角度で印加すると、θ
に依存した電気抵抗変化が起こるというものである。一
般にθ＝０゜の時エレメントの電気抵抗値は最大とな
り、θ＝９０゜の時最小となる。これは以下の（数１）
で示されるVoigt-Thomsonの式で表すことができる。
【０００５】
【数１】
【０００６】また、sinθ＝Ｈ／Ｈｓ（Ｈｓ：エレメン
ト飽和磁場）とおくと磁場強度の変数として電気抵抗値
を表すことができる。磁場強度と抵抗値の関係を図５に
示す。このセンサを例えば図７に示したようにエアーシ
リンダーに取り付けピストンヘッドの位置を検知する用
途においては、ピストンヘッドに取り付けられた磁石か
らの漏れ磁束量に応じたセンサの抵抗値が得られ、それ
に伴う出力量より位置を決定していた。そして図８に示
したようなピストンヘッド移動距離と出力の関係が得ら
れ、なお、出力値は以下の（数２）により求めることが
できる。
ト飽和磁場）とおくと磁場強度の変数として電気抵抗値
を表すことができる。磁場強度と抵抗値の関係を図５に
示す。このセンサを例えば図７に示したようにエアーシ
リンダーに取り付けピストンヘッドの位置を検知する用
途においては、ピストンヘッドに取り付けられた磁石か
らの漏れ磁束量に応じたセンサの抵抗値が得られ、それ
に伴う出力量より位置を決定していた。そして図８に示
したようなピストンヘッド移動距離と出力の関係が得ら
れ、なお、出力値は以下の（数２）により求めることが
できる。
【０００７】
【数２】
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成では、エアーシリンダーのピストンヘッド位
置検出用に用いた場合、図８のような出力波形になり、
ピストンヘッド位置にのみ依存した出力の得られる範囲
が狭い（検出範囲が狭い）ので、それを広くしたいとい
う課題を有していた。これは磁気センサの出力に対する
補償側のエレメントの抵抗変化の寄与が大きいことが起
因すると考えられる。
ような構成では、エアーシリンダーのピストンヘッド位
置検出用に用いた場合、図８のような出力波形になり、
ピストンヘッド位置にのみ依存した出力の得られる範囲
が狭い（検出範囲が狭い）ので、それを広くしたいとい
う課題を有していた。これは磁気センサの出力に対する
補償側のエレメントの抵抗変化の寄与が大きいことが起
因すると考えられる。
【０００９】本発明は、ピストンヘッド位置検知等に利
用した場合に検出範囲を広くする磁気センサを実現する
ことを目的とする。
用した場合に検出範囲を広くする磁気センサを実現する
ことを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の磁気センサは、磁気抵抗効果を有する強磁
性体からなり、ジグザグ形状の補償側エレメントパター
ンと感知側エレメントパターンとを互いに直交するよう
に直列に接続し、その接続点に出力端子を設けるととも
に、両エレメントパターンの他端側にそれぞれ電流供給
端子を設け、前記補償側エレメントパターンを囲むよう
に透磁率の高い材料で磁束バイパスパターンを形成して
なるものである。
に、本発明の磁気センサは、磁気抵抗効果を有する強磁
性体からなり、ジグザグ形状の補償側エレメントパター
ンと感知側エレメントパターンとを互いに直交するよう
に直列に接続し、その接続点に出力端子を設けるととも
に、両エレメントパターンの他端側にそれぞれ電流供給
端子を設け、前記補償側エレメントパターンを囲むよう
に透磁率の高い材料で磁束バイパスパターンを形成して
なるものである。
【００１１】また磁束バイパスパターンの代わりに補償
側エレメントパターンの上部または下部に絶縁膜を介し
て透磁率の高い磁性材料からなる磁束バイパス層を備え
たものでもよい。
側エレメントパターンの上部または下部に絶縁膜を介し
て透磁率の高い磁性材料からなる磁束バイパス層を備え
たものでもよい。
【００１２】
【作用】本発明によれば、補償側パターンエレメントを
透磁率の高い材料で囲み、磁束をバイパスさせるパター
ン、また、補償側エレメントパターンの上部あるいは下
部に絶縁膜を介して透磁率の高い材料で磁束をバイパス
させる層を備えているため、あらゆる方向からの磁界に
対して補償側エレメントに入ってくる磁束が減り、補償
側エレメントの抵抗値変化は抑えられ、磁気センサの出
力に対する補償側エレメントパターンの抵抗変化の寄与
は小さくなる。これにより、本発明の磁気センサをエア
ーシリンダーのピストンヘッドの位置検出に用いた場
合、ピストンヘッド位置検出範囲を広くすることができ
る。
透磁率の高い材料で囲み、磁束をバイパスさせるパター
ン、また、補償側エレメントパターンの上部あるいは下
部に絶縁膜を介して透磁率の高い材料で磁束をバイパス
させる層を備えているため、あらゆる方向からの磁界に
対して補償側エレメントに入ってくる磁束が減り、補償
側エレメントの抵抗値変化は抑えられ、磁気センサの出
力に対する補償側エレメントパターンの抵抗変化の寄与
は小さくなる。これにより、本発明の磁気センサをエア
ーシリンダーのピストンヘッドの位置検出に用いた場
合、ピストンヘッド位置検出範囲を広くすることができ
る。
【００１３】
【実施例】（実施例１）以下本発明の一実施例につい
て、図面を参照しながら説明する。
て、図面を参照しながら説明する。
【００１４】本実施例における磁気センサは、図１のよ
うに補償側及び感知側エレメントパターン１，２は、そ
の電流通路がそれぞれジグザグ状に延び、かつ互いに直
交するように配列されている。また補償側エレメントパ
ターン１を囲むように透磁率の高い磁性材料で磁束バイ
パスパターン６を備えている。補償側，感知側両エレメ
ントパターン１，２は磁気抵抗効果を有する強磁性体か
らなり、互いに直列に接続され、その接続点に出力端子
５が設けられ、そして、前記両エレメントパターンの他
端側にそれぞれ電流供給端子３，４が設けられている。
うに補償側及び感知側エレメントパターン１，２は、そ
の電流通路がそれぞれジグザグ状に延び、かつ互いに直
交するように配列されている。また補償側エレメントパ
ターン１を囲むように透磁率の高い磁性材料で磁束バイ
パスパターン６を備えている。補償側，感知側両エレメ
ントパターン１，２は磁気抵抗効果を有する強磁性体か
らなり、互いに直列に接続され、その接続点に出力端子
５が設けられ、そして、前記両エレメントパターンの他
端側にそれぞれ電流供給端子３，４が設けられている。
【００１５】以上のように構成された磁気センサについ
て、以下図面を用いて動作を説明するとともに、従来例
との違いを明らかにする。補償側エレメントパターン１
を囲むように磁束バイパスパターン６が形成されている
が、この磁束バイパスパターン６により補償側エレメン
トパターン１に入ってくる磁束は積極的に側路され、補
償側エレメントパターン１の抵抗値変化を抑える効果を
有する。従って、出力に対する補償側エレメントパター
ン１の寄与は小さくなり、感知側エレメントパターン２
の抵抗値変化が大きく出力に寄与してくる。
て、以下図面を用いて動作を説明するとともに、従来例
との違いを明らかにする。補償側エレメントパターン１
を囲むように磁束バイパスパターン６が形成されている
が、この磁束バイパスパターン６により補償側エレメン
トパターン１に入ってくる磁束は積極的に側路され、補
償側エレメントパターン１の抵抗値変化を抑える効果を
有する。従って、出力に対する補償側エレメントパター
ン１の寄与は小さくなり、感知側エレメントパターン２
の抵抗値変化が大きく出力に寄与してくる。
【００１６】このように構成された磁気センサをピスト
ンヘッド位置検出に用いると図３に示すようなピストン
ヘッド位置と出力電圧値の関係が得られる。これを従来
例の図８と比較すれば、出力波形の違いと検出範囲が広
くなっていることがよくわかる。
ンヘッド位置検出に用いると図３に示すようなピストン
ヘッド位置と出力電圧値の関係が得られる。これを従来
例の図８と比較すれば、出力波形の違いと検出範囲が広
くなっていることがよくわかる。
【００１７】（実施例２）以下本発明の他の実施例につ
いて、図面を参照しながら説明する。
いて、図面を参照しながら説明する。
【００１８】本発明における磁気センサは、図２（ａ）
のように補償側及び感知側エレメントパターン１，２
は、その電流通路がそれぞれジグザグ状に延び、かつ互
いに直交するように配列されている。また補償側エレメ
ントパターン１の上部あるいは下部に絶縁膜を介して透
磁率の高い磁性材料で磁束バイパス層７を備えている。
補償側，感知側両エレメントパターン１，２は磁気抵抗
効果を有する強磁性体からなり、互いに直列に接続さ
れ、その接続点に出力端子５が設けられ、そして、前記
両エレメントパターンの他端側にそれぞれ電流供給端子
３，４が設けられている。
のように補償側及び感知側エレメントパターン１，２
は、その電流通路がそれぞれジグザグ状に延び、かつ互
いに直交するように配列されている。また補償側エレメ
ントパターン１の上部あるいは下部に絶縁膜を介して透
磁率の高い磁性材料で磁束バイパス層７を備えている。
補償側，感知側両エレメントパターン１，２は磁気抵抗
効果を有する強磁性体からなり、互いに直列に接続さ
れ、その接続点に出力端子５が設けられ、そして、前記
両エレメントパターンの他端側にそれぞれ電流供給端子
３，４が設けられている。
【００１９】以上のように構成された磁気センサについ
て、以下図面を用いて動作を説明するとともに、従来例
との違いを明らかにする。補償側エレメントパターン１
の上部あるいは下部に絶縁膜を介して透磁率の高い磁性
材料で磁束バイパス層７が形成されているが、このバイ
パス層７により補償側エレメントパターン１に入ってく
る磁束は積極的に側路され、補償側エレメントパターン
１の抵抗値変化を抑える効果を有する。従って、出力に
対する補償側エレメントパターン１の寄与は小さくな
り、感知側エレメントパターン２の抵抗値変化が大きく
出力に寄与してくる。
て、以下図面を用いて動作を説明するとともに、従来例
との違いを明らかにする。補償側エレメントパターン１
の上部あるいは下部に絶縁膜を介して透磁率の高い磁性
材料で磁束バイパス層７が形成されているが、このバイ
パス層７により補償側エレメントパターン１に入ってく
る磁束は積極的に側路され、補償側エレメントパターン
１の抵抗値変化を抑える効果を有する。従って、出力に
対する補償側エレメントパターン１の寄与は小さくな
り、感知側エレメントパターン２の抵抗値変化が大きく
出力に寄与してくる。
【００２０】なお、図２（ｂ）に、第２の実施例の磁気
センサ磁束が入射した状態を示す断面図を示す。絶縁層
９に周囲を覆われた補償側エレメントパターン１は、上
下から磁束バイパス層７ではさまれ、さらに上面側は保
護膜８で覆われている。そして下面側が基板１０に取り
付けられている。磁束は、図示のように透磁率の高い材
料からなる磁束バイパス層７に入射して、補償用エレメ
ントパターン１の抵抗変化に寄与する磁束を抑えること
ができる。
センサ磁束が入射した状態を示す断面図を示す。絶縁層
９に周囲を覆われた補償側エレメントパターン１は、上
下から磁束バイパス層７ではさまれ、さらに上面側は保
護膜８で覆われている。そして下面側が基板１０に取り
付けられている。磁束は、図示のように透磁率の高い材
料からなる磁束バイパス層７に入射して、補償用エレメ
ントパターン１の抵抗変化に寄与する磁束を抑えること
ができる。
【００２１】このように構成された磁気センサをピスト
ンヘッド位置検出に用いると、第１の実施例と同様に図
３に示すようなピストンヘッド位置と出力電圧値の関係
が得られる。
ンヘッド位置検出に用いると、第１の実施例と同様に図
３に示すようなピストンヘッド位置と出力電圧値の関係
が得られる。
【００２２】以上のように実施例１，２によれば、出力
波形の裾野を広げることができたことによって、ピスト
ンヘッド位置の検出範囲を広げることができた。
波形の裾野を広げることができたことによって、ピスト
ンヘッド位置の検出範囲を広げることができた。
【００２３】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、バイパス
パターンもしくはバイパス層を設けることによって、補
償側エレメントパターンに入ってくる磁束を抑えられ、
出力に対する補償側エレメントパターンの抵抗値変化の
寄与を小さくすることが実現でき、ピストンヘッド位置
検出に用いると、出力波形の裾野を広げることができた
ことによって、ピストンヘッド位置の検出範囲を広げる
ことができる。
パターンもしくはバイパス層を設けることによって、補
償側エレメントパターンに入ってくる磁束を抑えられ、
出力に対する補償側エレメントパターンの抵抗値変化の
寄与を小さくすることが実現でき、ピストンヘッド位置
検出に用いると、出力波形の裾野を広げることができた
ことによって、ピストンヘッド位置の検出範囲を広げる
ことができる。
【図１】本発明の第１の実施例における磁気センサの構
成図
成図
【図２】（ａ）は本発明の第２の実施例における磁気セ
ンサの構成図 （ｂ）は同磁気センサの断面図
ンサの構成図 （ｂ）は同磁気センサの断面図
【図３】同磁気センサをピストンヘッド位置検出に応用
した場合のピストンヘッド位置と出力電圧の関係図
した場合のピストンヘッド位置と出力電圧の関係図
【図４】磁気抵抗効果を用いた磁気センサの原理図
【図５】磁気センサのエレメントパターンに入射する磁
場強度（角度）と電気抵抗値の関係図
場強度（角度）と電気抵抗値の関係図
【図６】従来の磁気センサの平面図
【図７】磁気センサの応用の一例であるエアーシリンダ
ーのピストンヘッド位置検出の説明図
ーのピストンヘッド位置検出の説明図
【図８】従来の磁気センサをピストンヘッド位置検出に
応用した場合のピストンヘッド位置と出力電圧の関係図
応用した場合のピストンヘッド位置と出力電圧の関係図
１ 補償側エレメントパターン
２ 感知側エレメントパターン
３，４ 電流供給端子
５ 出力端子
６ 磁束バイパスパターン
７ 磁束バイパス層
８ 保護膜
９ 絶縁層
１０ 基板
１１ 磁石
１２ シリンダーチューブ
１３ ピストン
１４ センサ
Claims (2)
- 【請求項１】磁気抵抗効果を有する強磁性体からなりジ
グザグ形状の補償側エレメントパターンと感知側エレメ
ントパターンとを互いに直交するように直列に接続し、
その接続点に出力端子を設けるとともに、両エレメント
パターンの他端側にそれぞれ電流供給端子を設け、前記
補償側エレメントパターンを囲むように透磁率の高い材
料で磁束バイパスパターンを形成してなる磁気センサ。 - 【請求項２】磁束バイパスパターンの代わりに、補償側
エレメントパターンの上部または下部に絶縁膜を介して
透磁率の高い磁性材料からなる磁束バイパス層を備えた
請求項１記載の磁気センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3156481A JP3067278B2 (ja) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | 磁気センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3156481A JP3067278B2 (ja) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | 磁気センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH057030A true JPH057030A (ja) | 1993-01-14 |
| JP3067278B2 JP3067278B2 (ja) | 2000-07-17 |
Family
ID=15628703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3156481A Expired - Fee Related JP3067278B2 (ja) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | 磁気センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3067278B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0875403A (ja) * | 1994-08-31 | 1996-03-22 | Teikoku Tsushin Kogyo Co Ltd | 微小位置変化量検出器 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7188439B2 (en) * | 2003-03-10 | 2007-03-13 | Adidas International Marketing B.V. | Intelligent footwear systems |
-
1991
- 1991-06-27 JP JP3156481A patent/JP3067278B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0875403A (ja) * | 1994-08-31 | 1996-03-22 | Teikoku Tsushin Kogyo Co Ltd | 微小位置変化量検出器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3067278B2 (ja) | 2000-07-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |