JPH06310776A - 故障検出機能付き磁気検出素子 - Google Patents

故障検出機能付き磁気検出素子

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JPH06310776A
JPH06310776A JP5100952A JP10095293A JPH06310776A JP H06310776 A JPH06310776 A JP H06310776A JP 5100952 A JP5100952 A JP 5100952A JP 10095293 A JP10095293 A JP 10095293A JP H06310776 A JPH06310776 A JP H06310776A
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JP
Japan
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magnetic field
magnetic
detection
detecting
failure
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Withdrawn
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JP5100952A
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English (en)
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Hiroshi Kajitani
浩 梶谷
Shinkichi Shimizu
信吉 清水
Shigemi Kurashima
茂美 倉島
Shigeo Tanji
成生 丹治
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 故障検出機能付き磁気検出素子に関し、小さ
な電流で十分な強さの磁界をばらつきのないように発生
して、磁気検出素子の故障の検出は勿論、劣化を高い精
度で検知することのできる故障検出機能付き磁気検出素
子を提供することを目的とする。 【構成】基板8上に磁界の変化により抵抗値が変化する
強磁性体薄膜よりなる磁気抵抗パターンが形成された磁
界検出手段3と、基板8に対して磁界検出手段3と同一
面側または反対側に設けられ、制御信号が入力されて磁
界検出手段3に印加する磁界を発生する巻回コイル、薄
膜コイル、ヨークと薄膜コイルとの組み合わせ、また
は、ヨークと永久磁石との組み合わせからなる磁界発生
手段2と、磁界発生手段2に入力される制御信号と磁界
検出手段3の出力とを比較回路6で比較して故障を検出
する故障検出回路7とで構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、故障検出機能付き磁気
検出素子に関する。
【0002】近年、薄膜強磁性体よりなる磁気抵抗素子
が外部磁界に対する感度が良好であるため、この磁気抵
抗素子を使用した磁気検出素子が測定器、制御機器、自
動車等における位置、角度、速度、加速度等のセンサと
して利用されている。また、これらの機器においては、
測定量の高精度化とゝもに、検出素子としての高信頼性
が求められている。
【0003】
【従来の技術】磁気検出素子自体の故障(断線等)ある
いはハーネスやコンタクト等の断線が発生した場合に
は、磁気検出素子の出力信号のレベルが一定値になった
り、あるいは発信して、例えば自動車の車輪の回転速度
の検出に使用されている場合には回転が停止しているも
のと誤判断されて、システムの誤動作の原因となる。こ
のため、故障を自己診断して動作の高信頼化を図る必要
がある。
【0004】特開平2−75087号公報には、動作確
認機構を有する磁気ラインセンサが提案されている。
【0005】この提案の要旨について図9を参照して説
明する。図において、12は多数の磁気抵抗素子をライ
ン状に配置した磁気ラインセンサであり、13はこれら
の磁気抵抗素子毎にその出力を増幅する容量結合増幅回
路であり、14は、磁気ラインセンサの一方の端に取り
付けられた電源端子であり、15は磁気ラインセンサの
他方の端に取り付けられたアース端子である。16は磁
気ラインセンサの近傍に設けられた磁界発生用の直線導
体であり、17は直線導体16に磁界発生用の電流を流
す基準発信器である。
【0006】端子14と15との間に電圧を印加した状
態で基準発信器17から基準の交流信号を直線導体16
に流すと、導体16は信号電流に応じた磁界を発生す
る。この磁界がラインセンサ12のそれぞれの磁気抵抗
素子に印加されると磁界に応じた信号が容量結合増幅回
路13を介して出力されるので、この出力信号を検査す
ることによって磁気ラインセンサ12の故障を検知する
ものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】磁界は磁気ラインセン
サの近傍に設けられた直線導体によって発生されるた
め、十分な強さの磁界を発生するためには出力電流の大
きな基準発信器を設けるか、または発信器の出力電流を
増幅する増幅回路を設けることが必要である。
【0008】また、直線導体により磁界が発生されるの
で、導体とそれぞれの磁気抵抗素子との間の距離のばら
つきによってそれぞれの磁気抵抗素子に印加される磁界
にばらつきが生じるため、磁気抵抗素子の劣化検知精度
が低くなる。
【0009】本発明の目的は、これらの欠点を解消する
ことにあり、小さな電流で十分な強さの磁界をばらつき
のないように発生して、磁気検出素子の故障の検出は勿
論、劣化を高い精度で検知することのできる故障検出機
能付き磁気検出素子を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、基板
(8)上に磁界の変化により抵抗値が変化する強磁性体
薄膜よりなる磁気抵抗パターンが形成された磁界検出手
段(3)と、前記の基板(8)に対して前記の磁界検出
手段(3)と同一面側または反対側に設けられ、制御信
号が入力されて前記の磁界検出手段(3)に印加する磁
界を発生する磁界発生手段(2)と、この磁界発生手段
(2)に入力される制御信号と前記の磁界検出手段
(3)の出力とを比較回路(6)で比較して故障を検出
する故障検出回路(7)とを有する故障検出機能付き磁
気検出素子によって達成される。なお、前記の磁界検出
手段(3)の磁気抵抗パターンはバーバーポールパター
ンであることが好ましく、また、前記の磁界検出手段
(3)と前記の磁界発生手段(2)と前記の故障検出回
路(7)とが同一基板(8)上に形成され、パッケージ
内に収容されるとよい。そして、前記の磁界発生手段
(2)は巻回コイル(21)とするか、または、前記の
磁界検出手段(3)に巻装された薄膜コイル(22)と
するか、または、前記の磁界検出手段(3)と閉回路を
なすように形成されたヨーク(9)とこのヨーク(9)
に巻装された薄膜コイル(22)とするか、または、前
記の磁界検出手段(3)と閉回路をなすように形成され
たヨーク(9)と永久磁石(10)とし、このヨーク
(9)と永久磁石(10)のうちのいずれか一方をアク
チュエータにより駆動して磁気回路を開閉するようにす
るものとする。
【0011】
【作用】図1に故障検出機能付き磁気検出素子の原理説
明図を示す。同図(a)はブロック図であり、同図
(b)は入出力波形図である。図1(b)の(イ)に示
す形状の制御信号を図1(a)の増幅回路1を介して磁
界発生手段2に入力すると、断続的な磁界が発生する。
この磁界を磁気抵抗パターンが形成されている磁界検出
手段3に印加すると、抵抗が変化して図1(b)の
(ロ)または(ハ)に示す信号が出力される。磁気検出
素子が正常である場合は、図1(b)の(ロ)に示す波
形の信号が出力されるが、磁気検出素子の一部が断線等
の故障状態にある場合には、図1(b)の(ハ)に示す
ように出力信号レベルは変化しない。したがって、磁界
検出手段3の出力信号を容量結合増幅回路4で増幅し、
波形成形回路5で波形成形した後、比較回路6において
制御信号と比較すれば、容量結合増幅回路4、波形成形
回路5、比較回路6からなる故障検出回路7を含めた磁
気検出素子の故障検出が可能である。
【0012】磁界発生手段2は直線導体ではなく、巻回
コイルまたは薄膜コイルをもって構成されているため、
小さい制御信号で大きな磁界を発生させることができる
ので、場合によっては電流増幅回路1は不要になる。ま
た、コイル中に磁界検出手段3を複数個配置してアレイ
化した場合、それぞれの磁界検出手段にはほゞ等しい磁
界が印加されるので、容量結合増幅回路4からの出力信
号を観察することにより磁気検出素子の劣化を精度よく
検知することができる。
【0013】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の要旨に係る
磁界発生手段と磁界検出手段とに関する四つの実施例に
ついて説明する。
【0014】第1例 図2・図3参照 図において、8は、シリコン等の基板であり、3は強磁
性体薄膜磁気抵抗パターンが形成された磁界検出手段で
あり、21は磁界検出手段3に磁界を印加する巻回コイ
ルよりなる磁界発生手段である。巻回コイルよりなる磁
界発生手段21は、図2においてはシリコン等の基板8
の突出部に設けられており、図3においては磁界検出手
段3が形成されているシリコン等の基板8を取り巻くよ
うに設けられている。
【0015】図4参照 図4に磁界検出手段3に形成された強磁性体薄膜磁気抵
抗パターンの一例を示す。磁気抵抗パターンはシリコン
基板8上にパーマロイ等の強磁性体薄膜を蒸着した後、
これをパターニングして形成される。磁気抵抗パターン
はブリッジを構成しており、かつブリッジの隣接する辺
のパターンは相互に90°ずれるように形成されてい
る。端子A、C間に電圧を印加しておき、磁界発生手段
21により矢印方向に磁界が印加されると、隣接する2
辺の抵抗値に差が生じて出力端子B、D間に電圧が発生
する。磁界が0の場合は端子B、D間の出力はほぼ0で
ある。
【0016】図5参照 磁気抵抗パターンの他の例を図5に示す。バーバーポー
ルパターンと呼ばれるもので、パーマロイの薄膜からな
るパターンの中に金の薄膜11がバーバーポールパター
ンをなすように挿入されている。図4の例と同様に、端
子A、C間に電圧を印加しておき、矢印方向に磁界が加
えられると端子B、D間に電圧が発生する。
【0017】なお、図示しないが、図1(a)のブロッ
ク図に示すように、磁界発生手段2には必要に応じて制
御信号の増幅回路1が接続され、磁界検出手段3の磁気
抵抗パターンの出力端子には容量結合増幅回路4、波形
成形回路5、比較回路6が接続されている。
【0018】第2例 図6参照 図において、図2で示したものと同一の部材は同一記号
で示してある。22は磁界検出手段3を取り巻くように
形成されたアルミニウム等の薄膜コイルからなる磁界発
生手段である。薄膜コイルは通常の半導体薄膜形成技術
により形成することができるので、第1例に比し素子を
小型化することが可能である。
【0019】第3例 図7参照 図において、図2・6で示したものと同一の部材は同一
記号で示してある。薄膜コイルからなる磁界発生手段2
2は基板8に対して磁界検出手段3の反対側に設けら
れ、磁界発生手段22の発生する磁界はパーマロイ等か
らなるヨーク9を介して磁界検出手段3に導かれる。こ
のようにすれば、磁界検出手段3を被測定物体に近づけ
ることができ、磁気検出素子の感度を高めることができ
る。
【0020】第4例 図8参照 図において、図2・7で示したものと同一の部材は同一
記号で示してある。10は磁石であり、磁石10と基板
8との間に、図示しないがアクチュエータが設けられて
いる。アクチュエータの1例としては圧電素子があり、
電圧を印加することにより発生する歪みを利用して磁石
10を移動することができる。通常はアクチュエータは
駆動されておらず、磁石10とヨーク9とからなる磁気
回路は開いており、磁界検出手段3に導かれる磁界の強
度は小さい。故障を診断する場合には、アクチュエータ
を駆動して磁石10を移動し、磁気回路を閉じることに
よって磁界検出手段3に導かれる磁界の強度を大きくす
る。磁界の変化による磁界検出手段3の出力信号とアク
チュエータ駆動信号とを比較することによって磁気検出
素子の故障を診断することができる。
【0021】なお、アクチュエータで磁石10を移動す
るのに代えて、ヨーク9の一部を移動させて磁気回路を
閉じるようにしてもよい。
【0022】図10参照 磁石10の磁界をバイアス磁界として磁界検出手段3に
予め印加しておけば、図に示すように磁界検出手段3の
出力変化が急峻となる領域で使用することができ、磁界
検出感度を高めることができる。
【0023】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明に係る故障
検出機能付き磁気検出素子においては、巻回コイル、薄
膜コイルまたは磁石からなる磁界発生手段によって複数
の磁界検出手段にばらつきのないほゞ等しい磁界が印加
をされるので、磁気検出素子の劣化を精度よく検知でき
るとゝもに、磁界発生手段の消費電流が小さくすむ。ま
た、磁石の磁界をバイアス磁界として磁界検出手段に印
加することによって磁界検出感度を向上することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】原理説明図である。
【図2】磁界発生手段と磁界検出手段の構成図である。
【図3】磁界発生手段と磁界検出手段の構成図である。
【図4】磁気抵抗パターンを示す図である
【図5】磁気抵抗パターンを示す図である
【図6】磁界発生手段と磁界検出手段の構成図である。
【図7】磁界発生手段と磁界検出手段の構成図である。
【図8】磁界発生手段と磁界検出手段の構成図である。
【図9】従来技術の説明図である。
【図10】バイアス磁界印加時の磁界検出手段の特性で
ある。
【符号の説明】
1 増幅器 2 磁界発生手段 21 巻回コイル 22 薄膜コイル 3 磁界検出手段 4 容量結合増幅回路 5 波形成形回路 6 比較回路 7 故障検出回路 8 基板 9 ヨーク 10 磁石 11 金薄膜 12 磁気ラインセンサ 13 容量結合増幅回路 14 電源端子 15 アース端子 16 直線導体 17 基準発信器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丹治 成生 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板(8)上に磁界の変化により抵抗値
    が変化する強磁性体薄膜よりなる磁気抵抗パターンが形
    成された磁界検出手段(3)と、 前記基板(8)に対して前記磁界検出手段(3)と同一
    面側または反対側に設けられ、制御信号が入力されて前
    記磁界検出手段(3)に印加する磁界を発生する磁界発
    生手段(2)と、 該磁界発生手段(2)に入力される制御信号と前記磁界
    検出手段(3)の出力とを比較回路(6)で比較して故
    障を検出する故障検出回路(7)とを有することを特徴
    とする故障検出機能付き磁気検出素子。
  2. 【請求項2】 前記磁界検出手段(3)の磁気抵抗パタ
    ーンはバーバーポールパターンであることを特徴とする
    請求項1記載の故障検出機能付き磁気検出素子。
  3. 【請求項3】 前記磁界検出手段(3)と前記磁界発生
    手段(2)と前記故障検出回路(7)とが同一基板
    (8)上に形成され、パッケージ内に収容されてなるこ
    とを特徴とする請求項1または2記載の故障検出機能付
    き磁気検出素子。
  4. 【請求項4】 前記磁界発生手段(2)は巻回コイル
    (21)からなることを特徴とする請求項1、2、また
    は、3記載の故障検出機能付き磁気検出素子。
  5. 【請求項5】 前記磁界発生手段(2)は前記磁界検出
    手段(3)に巻装された薄膜コイル(22)からなるこ
    とを特徴とする請求項1、2、または、3記載の故障検
    出機能付き磁気検出素子。
  6. 【請求項6】 前記磁界発生手段(2)は、前記磁界検
    出手段(3)と閉回路をなすように形成されたヨーク
    (9)と該ヨーク(9)に巻装された薄膜コイル(2
    2)からなることを特徴とする請求項1、2、または、
    3記載の故障検出機能付き磁気検出素子。
  7. 【請求項7】 前記磁界発生手段(2)は、前記磁界検
    出手段(3)と閉回路をなすように形成されたヨーク
    (9)と永久磁石(10)とからなり、該ヨーク(9)
    と該永久磁石(10)のうちのいずれか一方をアクチュ
    エータにより駆動して磁気回路を開閉することを特徴と
    する請求項1、2、または、3記載の故障検出機能付き
    磁気検出素子。
JP5100952A 1993-04-27 1993-04-27 故障検出機能付き磁気検出素子 Withdrawn JPH06310776A (ja)

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