JPH0618213A - Position sensor - Google Patents

Position sensor

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JPH0618213A
JPH0618213A JP17452192A JP17452192A JPH0618213A JP H0618213 A JPH0618213 A JP H0618213A JP 17452192 A JP17452192 A JP 17452192A JP 17452192 A JP17452192 A JP 17452192A JP H0618213 A JPH0618213 A JP H0618213A
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JP
Japan
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circuit
position sensor
voltage
voltage signal
signal
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Application number
JP17452192A
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Japanese (ja)
Inventor
Haruhiko Suzuki
治彦 鈴木
Kazuomi Ota
和臣 太田
Kimiaki Yamaguchi
公昭 山口
Hitoshi Tasaka
仁志 田坂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Publication date
Application filed by NipponDenso Co Ltd filed Critical NipponDenso Co Ltd
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a position sensor producing a digital value with desired different resolution for each detection range through a single A/D converter. CONSTITUTION:In a sensor for magnetically detecting throttle opening through a Hall element 21, output voltage from the Hall element 21 is amplified through two amplifier circuits 55, 57 having different amplification characteristic to produce voltage signals V1, V2, which are then fed to a subtractor circuit 59 where the differential voltage(V1-V2) is determined thus obtaining a detection signal VS which is nonlinear to the throttle opening. In the circuitry, detection characteristic of the sensor can be set arbitrarily depending on the amplification characteristic of the amplifier circuits 55, 57 and A/D conversion results with high resolution can be obtained only in a low throttle opening region, for example.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、被測定物の直線変位や
回転変位を検出する位置センサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a position sensor for detecting linear displacement and rotational displacement of an object to be measured.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、抵抗体の両端に電圧を加え、
その抵抗体の上を被測定物と連結されたブラシ等で摺動
して被測定物の変位を電気的に検出するポテンショメー
タや、例えば特開平2−122205号公報に開示され
ているように、被測定物に磁石を設け、磁石が発生する
磁界強度や磁界方向から被測定物の変位を検出する磁気
式センサ等、種々の位置センサが知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a voltage is applied to both ends of a resistor,
A potentiometer that slides on the resistor with a brush or the like connected to the object to be measured to electrically detect the displacement of the object to be measured, or, for example, as disclosed in JP-A-2-122205, 2. Description of the Related Art Various position sensors are known, such as a magnetic sensor in which a magnet is provided on an object to be measured and the displacement of the object to be measured is detected from the magnetic field strength and the magnetic field direction generated by the magnet.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た従来の位置センサは、検出信号として、被測定物の位
置に対して、直線状或は正弦波状に変化する、線形な検
出信号を出力するようにされていたため、被測定物をデ
ジタル制御するために検出信号をA/D変換すると、そ
のA/D変換結果は、位置センサの全検出範囲において
一律或は線形関数の微分に比例した分解能を持つことと
なる。
However, such a conventional position sensor outputs a detection signal which is a linear detection signal which changes linearly or sinusoidally with respect to the position of the object to be measured. Therefore, when the detection signal is A / D converted in order to digitally control the DUT, the A / D conversion result has a resolution that is uniform or proportional to the derivative of the linear function in the entire detection range of the position sensor. It will be.

【0004】このため、例えば、特定の検出範囲におい
てのみ高分解能なA/D変換結果が必要な場合であって
も、位置センサの全検出範囲で高分解能なA/D変換結
果を得ることのできるA/Dコンバータを用いる必要が
あった。また、高分解能なA/D変換結果が必要な検出
範囲とそれ以外の検出範囲とで使用するA/Dコンバー
タを変更するようにすれば、特定の検出範囲においての
み高分解能なA/D変換結果が得られるようにすること
ができるが、この場合には複数のA/Dコンバータが必
要となる。
Therefore, for example, even when a high resolution A / D conversion result is required only in a specific detection range, a high resolution A / D conversion result can be obtained in the entire detection range of the position sensor. It was necessary to use an available A / D converter. Further, by changing the A / D converter used in the detection range requiring a high-resolution A / D conversion result and the detection range other than that, the high-resolution A / D conversion is performed only in a specific detection range. The results can be obtained, but in this case multiple A / D converters are required.

【0005】本発明は、こうした問題に鑑みなされたも
ので、一つのA/Dコンバータを用いて、検出範囲毎に
異なる所望の分解能のデジタル値を得ることのできる位
置センサを提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of these problems, and an object thereof is to provide a position sensor which can obtain a digital value of a desired resolution which is different for each detection range by using one A / D converter. I am trying.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めになされた請求項1に記載の位置センサは、被測定物
の位置を検出し、該検出位置に対応した電圧信号を発生
する位置検出手段と、該位置検出手段からの電圧信号
を、検出位置に対して予め設定された非線形な電圧信号
に変換し、該電圧信号を被測定物の位置を表す検出信号
として外部に出力する信号処理回路とを備えたことを特
徴としている。
A position sensor according to claim 1, which has been made to achieve the above object, detects a position of an object to be measured and detects a position to generate a voltage signal corresponding to the detected position. Means for converting the voltage signal from the position detecting means into a non-linear voltage signal preset for the detection position, and outputting the voltage signal to the outside as a detection signal representing the position of the object to be measured. And a circuit.

【0007】また請求項2に記載の位置センサは、請求
項1に記載の信号処理回路が、入力電圧に対する増幅特
性が異なり、上記位置検出手段からの電圧信号を各々増
幅する複数の増幅回路と、該複数の増幅回路にて増幅さ
れた電圧信号を加算又は減算する演算回路とを備えたこ
とを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, in the position sensor according to the first aspect, the signal processing circuit according to the first aspect is different in amplification characteristic with respect to an input voltage, and has a plurality of amplification circuits for amplifying the voltage signals from the position detection means. And an arithmetic circuit for adding or subtracting the voltage signals amplified by the plurality of amplifier circuits.

【0008】また次に請求項3に記載の位置センサは、
請求項1又は請求項2に記載の位置センサ位置センサ
に、更に、周囲温度を検出し、該温度に応じた電圧信号
を外部に出力する温度信号出力手段を設けたことを特徴
としている。
Further, the position sensor according to claim 3 is
The position sensor according to claim 1 or 2, further comprising temperature signal output means for detecting an ambient temperature and outputting a voltage signal according to the temperature to the outside.

【0009】[0009]

【作用及び発明の効果】上記のように構成された請求項
1に記載の位置センサにおいては、信号処理回路が、位
置検出手段から出力される被測定物の位置に対応した電
圧信号を、検出位置に対して予め設定された非線形な電
圧信号に変換し、その電圧信号を被測定物の位置を表す
検出信号として外部に出力する。
In the position sensor according to claim 1 configured as described above, the signal processing circuit detects the voltage signal corresponding to the position of the measured object output from the position detecting means. The voltage signal is converted into a non-linear voltage signal preset with respect to the position, and the voltage signal is output to the outside as a detection signal representing the position of the measured object.

【0010】このため請求項1に記載の位置センサによ
れば、例えば被測定物が所定の検出領域にある状態で
は、被測定物の変位量に対して検出信号が大きく変化
し、被測定物が所定の検出領域から外れるに従い、被測
定物の変位量に対して検出信号の変化が小さくなる、と
いうように、信号処理回路の電圧信号の変換特性によ
り、被測定物の位置に応じて所望の変化特性で非線形に
変化する検出信号を得ることができる。
Therefore, according to the position sensor of the first aspect, for example, when the object to be measured is in a predetermined detection area, the detection signal greatly changes with respect to the amount of displacement of the object to be measured, The change in the detection signal with respect to the displacement amount of the object to be measured becomes smaller as the value deviates from the predetermined detection area. It is possible to obtain a detection signal that changes non-linearly with the changing characteristics of.

【0011】従って、被測定物の特定の検出領域で高分
解能のA/D変換結果が必要な場合には、その検出領域
における被測定物の変位量に対して検出信号が大きく変
化するようにしておくことにより、高分解能のA/Dコ
ンバータを用いることなく、一つのA/Dコンバータを
用いて、所望の分解能のA/D変換結果を得ることがで
きるようになる。このため、当該位置センサからの検出
信号を受けて各種制御を行なう制御装置の構成を簡素化
できる。
Therefore, when a high resolution A / D conversion result is required in a specific detection area of the object to be measured, the detection signal should be changed greatly with respect to the displacement amount of the object to be measured in the detection area. With this, it becomes possible to obtain an A / D conversion result with a desired resolution by using one A / D converter without using a high resolution A / D converter. Therefore, it is possible to simplify the configuration of the control device that receives various detection signals from the position sensor and performs various controls.

【0012】また請求項2に記載の位置センサにおいて
は、入力電圧に対する増幅特性が異なる複数の増幅回路
が、位置検出手段から出力される電圧信号を、夫々増幅
し、演算回路が、その増幅された複数の電圧信号を加算
又は減算することにより、位置検出手段から出力される
電圧信号を、被測定物の検出位置に対して非線形な電圧
信号に変換する。このため、各増幅回路の増幅特性の組
み合せにより、検出信号の検出位置に対する非線形特性
を自由に設定することができ、また使用する増幅回路の
数を多くすればするほど、検出信号の非線形特性を滑ら
かにすることができる。
In the position sensor according to the second aspect of the invention, a plurality of amplifier circuits having different amplification characteristics with respect to the input voltage respectively amplify the voltage signals output from the position detecting means, and the arithmetic circuit amplifies the voltage signals. By adding or subtracting the plurality of voltage signals, the voltage signal output from the position detecting means is converted into a non-linear voltage signal with respect to the detected position of the object to be measured. Therefore, by combining the amplification characteristics of the amplifier circuits, it is possible to freely set the non-linear characteristics with respect to the detection position of the detection signal, and as the number of amplification circuits used increases, Can be smooth.

【0013】また更に請求項3に記載の位置センサにお
いては、上記請求項1又は請求項2に記載の位置センサ
のように、検出位置に対して非線形な電圧信号を出力す
るだけでなく、温度信号出力手段が、周囲温度に応じた
電圧信号を外部に出力する。このため、当該位置センサ
からの検出信号を受けて各種制御を行なう制御装置側で
は、この温度信号出力手段からの電圧信号により被測定
物の周囲温度を知ることができ、温度検出用のセンサを
新たに設ける必要がなく、これによっても制御装置の構
成を簡素化できる。
Further, in the position sensor according to the third aspect, unlike the position sensor according to the first or the second aspect, not only the non-linear voltage signal is output with respect to the detected position, but also the temperature is detected. The signal output means outputs a voltage signal according to the ambient temperature to the outside. Therefore, on the control device side that receives various detection signals from the position sensor and performs various controls, the ambient temperature of the object to be measured can be known from the voltage signal from the temperature signal output means, and the temperature detection sensor can be used. It is not necessary to newly provide it, and the configuration of the control device can be simplified also by this.

【0014】[0014]

【実施例】以下に本発明の実施例を図面と共に説明す
る。まず図3〜図5を用いて、本発明が適用された、自
動車の内燃機関のスロットルバルブの開度(スロットル
開度)を検出するスロットルポジションセンサの構成に
ついて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the configuration of a throttle position sensor for detecting the opening of a throttle valve (throttle opening) of an internal combustion engine of a vehicle, to which the present invention is applied, will be described with reference to FIGS. 3 to 5.

【0015】なお、図3は本実施例のスロットルポジシ
ョンセンサの内部構成を表す断面図、図4は図3におけ
るA−B−C−A線に沿った断面図、図5はスロットル
ポジションセンサの底面図である。図3〜図5に示す如
く、本実施例のスロットルポジションセンサは、樹脂製
で中空のハウジング1を備えている。ハウジング1の中
心部には、ベアリング3が埋設されており、このベアリ
ング3には、磁性材からなる中空のロータ5が回転自在
に設けられている。またロータ5の図3に示す下端部に
は、スロットルバルブの回転を受けるレバー7が固設さ
れており、このレバー7とハウジング1との間にはコイ
ルバネ9が設けられている。
3 is a sectional view showing the internal structure of the throttle position sensor of this embodiment, FIG. 4 is a sectional view taken along the line ABCA in FIG. 3, and FIG. 5 is a throttle position sensor. It is a bottom view. As shown in FIGS. 3 to 5, the throttle position sensor of the present embodiment includes a resin-made hollow housing 1. A bearing 3 is embedded in the center of the housing 1, and a hollow rotor 5 made of a magnetic material is rotatably provided in the bearing 3. A lever 7 for receiving the rotation of the throttle valve is fixed to the lower end portion of the rotor 5 shown in FIG. 3, and a coil spring 9 is provided between the lever 7 and the housing 1.

【0016】図5に示す如く、このコイルバネ9の両端
にはフック部9a、9bが形成されており、これら各フ
ック部9a,9bは、夫々、ハウジング1に形成された
突起部1a及びレバー7に形成された溝部7aに係止さ
れている。この結果、コイルバネ9は、スロットルバル
ブに連動して回動するレバー7とロータ5とをスロット
ルバルブの閉方向(矢印X方向)に付勢する。
As shown in FIG. 5, hook portions 9a and 9b are formed at both ends of the coil spring 9, and the hook portions 9a and 9b are formed on the housing 1, and the protrusion portion 1a and the lever 7 are respectively formed. It is locked in the groove portion 7a formed in. As a result, the coil spring 9 urges the lever 7 and the rotor 5, which rotate in conjunction with the throttle valve, in the throttle valve closing direction (arrow X direction).

【0017】一方、ロータ5の図3における上端外周部
にはワッシャ10が固設されており、このワッシャ10
とベアリング3の図3における上端外周部との間には、
ウェーブ状の弾性のあるワッシャ11が設けられてい
る。つまり、このワッシャ11により、図3に示すZ方
向のガタが発生しないようにされている。
On the other hand, a washer 10 is fixedly provided on the outer peripheral portion of the upper end of the rotor 5 in FIG.
Between the bearing 3 and the outer periphery of the upper end of FIG.
A wave-like elastic washer 11 is provided. That is, the washer 11 prevents the play in the Z direction shown in FIG. 3 from occurring.

【0018】またロータ5の内周部には、円弧形状で、
一方の磁石面から対向する磁石面方向に磁路を形成する
ように着磁された、Nd−Fe−B系等の希土類からな
る一対の永久磁石15,16が、磁力及び接着により固
定されている。次に永久磁石15,16の図3における
上方には、4個の貫通コンデンサ17がはんだ等により
電気的に接続固定され、中央に穴部20aが形成され、
周囲にハウジング1への取付穴が形成された非磁性の導
電材からなるケース20が配設されている。
The inner peripheral portion of the rotor 5 has an arc shape,
A pair of permanent magnets 15 and 16 made of a rare earth element such as Nd-Fe-B system magnetized so as to form a magnetic path from one magnet surface to the opposite magnet surface direction is fixed by magnetic force and adhesion. There is. Next, four feedthrough capacitors 17 are electrically connected and fixed by solder or the like above the permanent magnets 15 and 16 in FIG. 3, and a hole portion 20a is formed in the center,
A case 20 made of a non-magnetic conductive material is provided around which a mounting hole for the housing 1 is formed.

【0019】またこのケース20の更に上方には、ホー
ル素子21,各種回路素子23,及び4個のターミナル
24が実装され、且つホール素子21を収納しているホ
ルダ25が固定されたプリント基板27が配設されてい
る。そしてこれらケース20及びプリント基板27は、
スクリュ29にてハウジング1に固定されている。な
お、ホルダ25は、ホール素子21のプリント基板27
への固定及び位置決めを行うためのものである。
Further, above the case 20, a hall element 21, various circuit elements 23, and four terminals 24 are mounted, and a holder 25 accommodating the hall element 21 is fixed to a printed circuit board 27. Is provided. The case 20 and the printed circuit board 27 are
It is fixed to the housing 1 with a screw 29. The holder 25 is a printed circuit board 27 of the hall element 21.
For fixing and positioning.

【0020】またこのようにホール素子21は、ホルダ
25を介してプリント基板27に位置決め固定されるた
め、ホール素子21の位置は、上記構成により、ハウジ
ング1,プリント基板27及びホルダ25の各々の寸法
・精度によって決定されるが、本実施例では、ホール素
子21は、ロータ5の回転軸上で永久磁石15,16の
中心がホール素子21のチップ中心となり、ロータ5の
回転軸と直交する磁界を感磁する位置にあるように設計
されている。
Further, since the hall element 21 is positioned and fixed to the printed board 27 via the holder 25 in this manner, the position of the hall element 21 is determined by the above-described structure of the housing 1, the printed board 27 and the holder 25. In the present embodiment, in the Hall element 21, the centers of the permanent magnets 15 and 16 are the chip centers of the Hall element 21 on the rotation axis of the rotor 5 and are orthogonal to the rotation axis of the rotor 5, although this is determined by the dimensions and accuracy. It is designed to be in a position to sense a magnetic field.

【0021】次にハウジング1のコネクタ部31には、
ケース20に固定された4個の貫通コンデンサ17を介
して、プリント基板27に実装された4個のターミナル
24に夫々接続された4個のコネクタターミナル32が
設けられており、このコネクタターミナル32により、
プリント基板27に実装された各種回路素子23に外部
から電源供給を行ない回路素子23を動作させると共
に、この動作によって得られる検出信号を外部に取り出
すことが可能となる。
Next, in the connector portion 31 of the housing 1,
The four connector terminals 32 connected to the four terminals 24 mounted on the printed circuit board 27 via the four feedthrough capacitors 17 fixed to the case 20 are provided. ,
It is possible to externally supply power to the various circuit elements 23 mounted on the printed circuit board 27 to operate the circuit elements 23, and to take out the detection signal obtained by this operation to the outside.

【0022】また上記プリント基板27の図3における
上方のハウジング開口部1bには、ゴムパッキン34が
設けられ、更にその上に磁性材のカバー35を設けて、
ハウジング開口部1bの周縁を熱かしめすることによ
り、これら各部が固定されている。またプリント基板2
7の図3における上方には、ヒューミシールのような防
湿剤36が充てん又は塗布され、ゴムパッキン34によ
り密閉された内部を湿気から保護するようにされてい
る。また図4に示す如く、ハウジング1の外側の、ロー
タ5の回転軸を中心として対称な2ヶ所には、ブッシュ
38が埋没された相手取付部1cが形成されている。
A rubber packing 34 is provided in the housing opening 1b above the printed circuit board 27 in FIG. 3, and a magnetic material cover 35 is further provided thereon.
These parts are fixed by caulking the periphery of the housing opening 1b. Printed circuit board 2
The upper part of FIG. 3 of FIG. 7 is filled or coated with a moisture-proof agent 36 such as a Humi-seal so as to protect the inside sealed by the rubber packing 34 from moisture. Further, as shown in FIG. 4, mating attachment portions 1c in which bushes 38 are embedded are formed at two locations outside the housing 1 and symmetrical with respect to the rotation axis of the rotor 5.

【0023】このように構成された本実施例のスロット
ルポジションセンサにおいては、レバー7が、内燃機関
のスロットルバルブの回転軸に連結され、その回転に伴
いロータ5が回転する。するとこの回転に伴い永久磁石
15,16が、ホール素子21の周りを回転するため、
ホール素子21の感磁面に対する磁界方向が図6(a)
に示すように変化する。
In the throttle position sensor of this embodiment constructed as described above, the lever 7 is connected to the rotary shaft of the throttle valve of the internal combustion engine, and the rotor 5 rotates with the rotation thereof. Then, with this rotation, the permanent magnets 15 and 16 rotate around the Hall element 21,
The magnetic field direction with respect to the magnetically sensitive surface of the Hall element 21 is shown in FIG.
It changes as shown in.

【0024】この結果、ホール素子21からの出力VH
は、次式(1) の如く変化し、 VH =VA ・sinθ …(1) 図6(b)に示す如く、ロータ5が−90°から+90
°へ回転する間に、−VA から+VA へと正弦波上を連
続的に変化する、線形な電圧信号となる。
As a result, the output VH from the Hall element 21
Changes as in the following equation (1): VH = VA.sin θ (1) As shown in FIG. 6 (b), the rotor 5 moves from −90 ° to +90.
A linear voltage signal that continuously changes on the sine wave from −VA to + VA while rotating to °.

【0025】次にこうした出力特性が得られるホール素
子21を動作させて、検出信号を取り出すためのセンサ
回路は、プリント基板27に形成された回路パターンと
プリント基板に実装された回路素子23とにより、図1
に示す如く構成されている。図1に示す如く、センサ回
路は、上記4個のコネクタターミナル32の内、外部か
ら電源電圧VCCが供給される端子T1 と接地端子T4 と
の間に接続されて、周囲温度に応じた図7に示す基準電
圧VT を発生する、正の温度特性を有する感温抵抗器を
備えた温度補償回路51と、温度補償回路51から出力
される基準電圧VT によりホール素子21を定電流駆動
するための演算増幅器OP1と抵抗器R1とからなる駆
動回路53と、ホール素子21から出力される電圧信号
VH を夫々増幅する2個の増幅回路55,57と、増幅
回路55及び57から出力される電圧信号V1 ,V2 の
差(V1−V2)をとり、その差電圧VS をロータ5の回
転角度(即ち、スロットル開度)を表す検出信号とし
て、4個のコネクタターミナル32の一つである端子T
3 から外部に出力する減算回路59と、温度補償回路5
1から出力される正の温度特性を有する基準電圧VT を
温度検出信号として4個のコネクタターミナル32の一
つである端子T2 から外部に出力するバッファ回路61
とから構成されている。
Next, the sensor circuit for operating the Hall element 21 which obtains such an output characteristic to take out the detection signal is formed by the circuit pattern formed on the printed board 27 and the circuit element 23 mounted on the printed board. , Figure 1
It is configured as shown in. As shown in FIG. 1, the sensor circuit is connected between the terminal T1 to which the power supply voltage Vcc is supplied from the outside and the ground terminal T4 among the four connector terminals 32, and the sensor circuit shown in FIG. The temperature compensating circuit 51 having a temperature sensitive resistor having a positive temperature characteristic for generating the reference voltage VT shown in FIG. A drive circuit 53 including an operational amplifier OP1 and a resistor R1, two amplifier circuits 55 and 57 for amplifying the voltage signal VH output from the Hall element 21, and voltage signals output from the amplifier circuits 55 and 57. The difference (V1-V2) between V1 and V2 is taken, and the difference voltage VS is used as a detection signal representing the rotation angle (that is, the throttle opening) of the rotor 5, which is one of the four connector terminals 32.
Subtraction circuit 59 that outputs from 3 to the outside, and temperature compensation circuit 5
A buffer circuit 61 for outputting the reference voltage VT having a positive temperature characteristic output from the terminal 1 as a temperature detection signal from the terminal T2 which is one of the four connector terminals 32 to the outside.
It consists of and.

【0026】また増幅回路55は、ホール素子21から
出力される電圧信号VH をそのまま増幅して、ロータ5
の回転角度に応じた図2(a)に示す電圧信号V1 を出
力するように構成され、増幅回路57は、ホール素子2
1から出力される電圧信号VH が反転して入力されるこ
とにより、電圧信号VH が小さい程大きく、ロータ5の
回転角度が所定開度θ1 以上となって電圧信号VH が所
定レベルを越えると飽和して所定の低レベルとなる、図
2(a)に示す電圧信号V2 を出力するように構成され
ている。
Further, the amplifier circuit 55 amplifies the voltage signal VH output from the Hall element 21 as it is, and outputs it to the rotor 5
2A according to the rotation angle of the Hall element 2 and the amplifier circuit 57 is configured to output the voltage signal V1 shown in FIG.
When the voltage signal VH output from No. 1 is inverted and input, the smaller the voltage signal VH, the larger the rotation angle of the rotor 5 becomes equal to or greater than the predetermined opening θ1 and the voltage signal VH becomes saturated when the voltage signal VH exceeds a predetermined level. Then, the voltage signal V2 shown in FIG. 2A, which becomes a predetermined low level, is output.

【0027】本実施例のスロットルポジションセンサに
おいては、減算回路59の動作によって、これら各増幅
回路55及び57から出力される電圧信号V1 ,V2 の
差(V1−V2)をロータ5の回転角度を表す検出信号V
S として出力するため、その検出信号VS は、図2
(b)に示す如く、ロータ5の回転角度がθ1 以下の低
回転角領域では、ロータ5の回転角度に対する変化が大
きく、ロータ5の回転角度がθ1 を越えて最大開度θ2
になるまでの高回転角領域では、ロータ5の回転角度に
対する変化が小さい、非線形な特性となる。
In the throttle position sensor of this embodiment, the difference (V1−V2) between the voltage signals V1 and V2 output from the amplifier circuits 55 and 57 is calculated by the operation of the subtraction circuit 59 to determine the rotation angle of the rotor 5. Detection signal V
Since it is output as S, its detection signal VS is
As shown in (b), in the low rotation angle region where the rotation angle of the rotor 5 is θ1 or less, the change with respect to the rotation angle of the rotor 5 is large, and the rotation angle of the rotor 5 exceeds θ1 and the maximum opening θ2
In the high rotation angle region up to, the change with respect to the rotation angle of the rotor 5 has a small nonlinear characteristic.

【0028】このため本実施例のスロットルポジション
センサは、スロットルバルブの低開度領域(0<θ<θ
1)では検出感度が大きく、スロットルバルブの高開度
領域(θ1<θ<θ2)では検出感度が小さいものとな
り、図1に示す如く、このセンサ出力(検出信号)VS
をそのままA/Dコンバータ70に入力すれば、スロッ
トルバルブの低開度領域では高分解能で、スロットルバ
ルブの高開度領域では低分解能な、A/D変換結果を得
ることができるようになる。
For this reason, the throttle position sensor of this embodiment has a low opening region (0 <θ <θ
In 1), the detection sensitivity is high, and in the high opening range of the throttle valve (θ1 <θ <θ2), the detection sensitivity is low. As shown in FIG. 1, this sensor output (detection signal) VS
By directly inputting to the A / D converter 70, it is possible to obtain an A / D conversion result with high resolution in the low opening region of the throttle valve and low resolution in the high opening region of the throttle valve.

【0029】従って、従来のように、スロットルバルブ
の低開度領域で高分解能なA/D変換結果を得るため
に、高分解能のA/Dコンバータを用いる必要はなく、
通常のA/Dコンバータを一つ用いるだけで、スロット
ルバルブの低開度領域のみ高分解能なA/D変換結果を
得ることが可能となる。
Therefore, it is not necessary to use a high resolution A / D converter in order to obtain a high resolution A / D conversion result in the low opening range of the throttle valve, unlike the conventional case.
By using one ordinary A / D converter, it is possible to obtain a high resolution A / D conversion result only in the low opening region of the throttle valve.

【0030】また、本実施例のスロットルポジションセ
ンサには、検出信号VS の温度補償を行なうための温度
補償回路51が備えられており、この温度補償回路51
から出力される基準電圧VT を温度検出信号として外部
に出力するようにされている。
Further, the throttle position sensor of this embodiment is provided with a temperature compensating circuit 51 for compensating the temperature of the detection signal VS.
The reference voltage VT output from the device is output to the outside as a temperature detection signal.

【0031】このため、本実施例のスロットルポジショ
ンセンサからの検出信号VS を受けてエンジン制御等を
行なう制御装置側では、この温度検出信号VT によりセ
ンサ温度を知ることができ、センサ温度或はスロットル
バルブ周囲の温度を検出するために、他の温度センサを
設ける必要がなく、制御装置の構成を簡素化できる。
Therefore, on the control device side which receives the detection signal VS from the throttle position sensor of the present embodiment and controls the engine and the like, the sensor temperature can be known from this temperature detection signal VT, and the sensor temperature or the throttle Since it is not necessary to provide another temperature sensor to detect the temperature around the valve, the configuration of the control device can be simplified.

【0032】なお、本実施例では、ホール素子21が本
発明の位置検出手段に相当し、増幅回路55,57及び
減算回路59が本発明の信号処理回路に相当し、温度補
償回路51及びバッファ回路61が温度信号出力手段に
相当する。ここで、上記実施例では、スロットルバルブ
の低開度領域(0<θ<θ1)での検出感度を大きくす
るために、増幅回路55を、ホール素子21から出力さ
れる電圧信号VH をそのまま増幅し、増幅回路57を、
ホール素子21から出力される電圧信号VH を反転増幅
して、電圧信号VH が所定レベルを越えると飽和するよ
うに構成したが、例えば、各増幅回路55,57の出力
特性を図8(a)に示す如く設定すれば、図8(b)に
示す如く、ロータ5の回転角度がθ1 以下の低回転角領
域では、ロータ5の回転角度の増加に伴い検出信号VS
が除々に低下し、ロータ5の回転角度がθ1 を越えて最
大開度θ2 になるまでの高回転角領域では、ロータ5の
回転角度の増加に伴い検出信号VS が急激に低下するよ
うにすることもできる。
In this embodiment, the Hall element 21 corresponds to the position detecting means of the present invention, the amplifier circuits 55 and 57 and the subtraction circuit 59 correspond to the signal processing circuit of the present invention, and the temperature compensating circuit 51 and the buffer. The circuit 61 corresponds to the temperature signal output means. Here, in the above embodiment, in order to increase the detection sensitivity in the low opening range of the throttle valve (0 <θ <θ1), the amplifier circuit 55 is used to amplify the voltage signal VH output from the hall element 21 as it is. The amplifier circuit 57,
The voltage signal VH output from the Hall element 21 is inverted and amplified to be saturated when the voltage signal VH exceeds a predetermined level. For example, the output characteristics of the amplifier circuits 55 and 57 are shown in FIG. 8B, as shown in FIG. 8B, in the low rotation angle region where the rotation angle of the rotor 5 is θ1 or less, the detection signal VS increases as the rotation angle of the rotor 5 increases.
Is gradually decreased, and in the high rotation angle region in which the rotation angle of the rotor 5 exceeds θ1 and reaches the maximum opening θ2, the detection signal VS is sharply reduced as the rotation angle of the rotor 5 increases. You can also

【0033】また、上記実施例では、異なる増幅特性を
有する2個の増幅回路55,57を用いて、ロータ5の
回転角度(即ちスロットル開度)に対して非線形な検出
信号VS を得るようにしたが、例えば、図9に示す如
く、センサ回路内に、図10(a)に示す如き増幅特性
を有するn個の増幅回路A1 〜An を設け、これら各増
幅回路A1 〜An から出力される電圧信号V1 〜Vn
を、(n-1) 個の減算回路B1〜Bn-1を用いて、図10
(b),(c)に示す如く、順次減算するようにすれ
ば、ロータ5の回転角度,即ちスロットル開度に対して
滑らかに変化する、図10(d)に示す如き検出信号V
S が得られるようにすることができる。
Further, in the above embodiment, the two amplification circuits 55 and 57 having different amplification characteristics are used to obtain the non-linear detection signal VS with respect to the rotation angle (that is, the throttle opening) of the rotor 5. However, for example, as shown in FIG. 9, n amplifier circuits A1 to An having the amplification characteristics as shown in FIG. 10A are provided in the sensor circuit, and output from each of these amplifier circuits A1 to An. Voltage signals V1 to Vn
10 by using (n-1) subtraction circuits B1 to Bn-1.
As shown in (b) and (c), if the subtraction is sequentially performed, the detection signal V as shown in FIG. 10 (d) smoothly changes with respect to the rotation angle of the rotor 5, that is, the throttle opening.
S can be obtained.

【0034】また更に、上記実施例では、増幅回路5
5,57から出力される電圧信号V1,V2 を、減算回
路59を用いて減算することにより、ロータ5の回転角
度(即ちスロットル開度)に対して非線形な検出信号V
S を得るようにしたが、減算回路59の代わりに、加算
回路を用いて、ロータ5の回転角度(即ちスロットル開
度)に対して非線形な検出信号VS が得られるようにす
ることもできる。
Furthermore, in the above embodiment, the amplifier circuit 5
By subtracting the voltage signals V1 and V2 output from the inverters 5 and 57 using the subtraction circuit 59, a detection signal V that is non-linear with respect to the rotation angle of the rotor 5 (that is, the throttle opening) is obtained.
Although S is obtained, an addition circuit may be used instead of the subtraction circuit 59 so that a non-linear detection signal VS with respect to the rotation angle of the rotor 5 (that is, the throttle opening) can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例のセンサ回路の構成を表す回路構成図で
ある。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram illustrating a configuration of a sensor circuit according to an embodiment.

【図2】センサ回路内の増幅回路の増幅特性及びセンサ
回路からの検出信号の出力特性を表す線図である。
FIG. 2 is a diagram showing an amplification characteristic of an amplification circuit in the sensor circuit and an output characteristic of a detection signal from the sensor circuit.

【図3】実施例のスロットルポジションセンサの全体構
成を表す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the overall configuration of a throttle position sensor of the embodiment.

【図4】図3におけるA−B−C−A線に沿った断面図
である。
4 is a cross-sectional view taken along the line ABCA in FIG.

【図5】実施例のスロットルポジションセンサの底面図
である。
FIG. 5 is a bottom view of the throttle position sensor of the embodiment.

【図6】ホール素子21と永久磁石15,16との配置
及びホール素子の出力特性を表す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the arrangement of the hall element 21 and the permanent magnets 15 and 16 and the output characteristics of the hall element.

【図7】センサ回路内の温度補償回路から出力される基
準電圧VT を表す線図である。
FIG. 7 is a diagram showing a reference voltage VT output from a temperature compensation circuit in a sensor circuit.

【図8】センサ回路内の増幅回路の増幅特性及びセンサ
回路からの検出信号の出力特性の他の例を表す線図であ
る。
FIG. 8 is a diagram showing another example of amplification characteristics of an amplification circuit in a sensor circuit and output characteristics of a detection signal from the sensor circuit.

【図9】n個の増幅回路を備えたセンサ回路の構成を表
す回路構成図である。
FIG. 9 is a circuit configuration diagram illustrating a configuration of a sensor circuit including n amplifier circuits.

【図10】図9に示したセンサ回路の動作及びセンサ回
路から出力される検出信号の特性を説明する説明図であ
る。
10 is an explanatory diagram illustrating an operation of the sensor circuit illustrated in FIG. 9 and characteristics of a detection signal output from the sensor circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

5…ロータ 15,16…永久磁石 21…ホール
素子 27…プリント基板 51…温度補償回路 53…
駆動回路 55,57…増幅回路 59…減算回路 61…バ
ッファ回路 70…A/Dコンバータ A1〜An…増幅回路 B
1〜Bn…減算回路
5 ... Rotor 15, 16 ... Permanent magnet 21 ... Hall element 27 ... Printed circuit board 51 ... Temperature compensation circuit 53 ...
Drive circuit 55, 57 ... Amplification circuit 59 ... Subtraction circuit 61 ... Buffer circuit 70 ... A / D converter A1 to An ... Amplification circuit B
1 to Bn ... Subtraction circuit

フロントページの続き (72)発明者 田坂 仁志 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装株式会社内Front Page Continuation (72) Inventor Hitoshi Tasaka 1-1, Showa-cho, Kariya city, Aichi Nihon Denso Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被測定物の位置を検出し、該検出位置に
対応した電圧信号を発生する位置検出手段と、 該位置検出手段からの電圧信号を、検出位置に対して予
め設定された非線形な電圧信号に変換し、該電圧信号を
被測定物の位置を表す検出信号として外部に出力する信
号処理回路と、 を備えたことを特徴とする位置センサ。
1. A position detecting means for detecting a position of an object to be measured and generating a voltage signal corresponding to the detected position, and a voltage signal from the position detecting means is set in advance with respect to the detected position. A position sensor, comprising: a signal processing circuit for converting the voltage signal into a different voltage signal and outputting the voltage signal to the outside as a detection signal representing the position of the object to be measured.
【請求項2】 信号処理回路が、入力電圧に対する増幅
特性が異なり、上記位置検出手段からの電圧信号を各々
増幅する複数の増幅回路と、 該複数の増幅回路にて増幅された電圧信号を加算又は減
算する演算回路と、 を備えたことを特徴とする請求項1に記載の位置セン
サ。
2. A signal processing circuit, which has different amplification characteristics with respect to an input voltage, adds a plurality of amplification circuits for amplifying the voltage signals from the position detecting means, respectively, and adds the voltage signals amplified by the plurality of amplification circuits. The position sensor according to claim 1, further comprising: an arithmetic circuit that subtracts or.
【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載の位置セン
サに、更に、周囲温度を検出し、該温度に応じた電圧信
号を外部に出力する温度信号出力手段を設けたことを特
徴とする位置センサ。
3. The position sensor according to claim 1 or 2, further comprising temperature signal output means for detecting an ambient temperature and outputting a voltage signal according to the temperature to the outside. Position sensor to do.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0968403A (en) * 1995-08-31 1997-03-11 Denso Corp Opening sensor for throttle valve
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