JPH08233841A - 回転センサ - Google Patents
回転センサInfo
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- JPH08233841A JPH08233841A JP3691095A JP3691095A JPH08233841A JP H08233841 A JPH08233841 A JP H08233841A JP 3691095 A JP3691095 A JP 3691095A JP 3691095 A JP3691095 A JP 3691095A JP H08233841 A JPH08233841 A JP H08233841A
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- Japan
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- magnetoresistive element
- slit
- rotation sensor
- magnetoresistive
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、スリット数に対しｎ倍の分解能を
簡単な構成の検出回路で得ることを目的とする。 【構成】 複数個のスリット２４の形成ピッチλに対し
λ／ｎづつ位相をずらして配置されたｎ個の磁気抵抗素
子２５と２７，２６と２８を電気的に接続して磁気抵抗
素子グループ２９，３０を形成し、磁気抵抗素子グルー
プ２９，３０の全抵抗値の変化から回転体の回転状態を
検出することを特徴とする。
簡単な構成の検出回路で得ることを目的とする。 【構成】 複数個のスリット２４の形成ピッチλに対し
λ／ｎづつ位相をずらして配置されたｎ個の磁気抵抗素
子２５と２７，２６と２８を電気的に接続して磁気抵抗
素子グループ２９，３０を形成し、磁気抵抗素子グルー
プ２９，３０の全抵抗値の変化から回転体の回転状態を
検出することを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気抵抗素子（ＭＲ素
子）式の回転センサに関する。
子）式の回転センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のＭＲ素子式の回転センサとして
は、例えば図１７に示すようなものがある。これは、例
えば自動車のエンジン制御の目的で、エンジンの回転数
や回転角度を検出するために、エンジンのクランク軸に
取り付けられる回転センサ１である。回転センサ１は、
回転体としての上記クランク軸等に取り付けられるシグ
ナルロータ２とＭＲ素子式磁気ピックアップ３から構成
されている。シグナルロータ２にはスリット４が形成さ
れている。ピックアップ３は、第１〜第４のＭＲ素子５
〜８、そのＭＲ素子５〜８の背面に設けられたバイアス
磁石９、ＭＲ素子５〜８からの出力電圧を波形整形する
検知回路１０より構成されている。ＭＲ素子５〜８とス
リット４は図１８に示される位置関係となるように配置
されている。スリット４が所定のピッチλで形成されて
おり、スリット４の幅ｗはｗ＝λ／２となっている。Ｍ
Ｒ素子５と７がλ／２の位相をずらして配置され、第１
のＭＲ素子ペアを形成している。またＭＲ素子６と８で
同様に第２のＭＲ素子ペアを形成している。第１のＭＲ
素子ペアと第２のＭＲ素子ペアはλ／４だけ位相をずら
して配置されている。
は、例えば図１７に示すようなものがある。これは、例
えば自動車のエンジン制御の目的で、エンジンの回転数
や回転角度を検出するために、エンジンのクランク軸に
取り付けられる回転センサ１である。回転センサ１は、
回転体としての上記クランク軸等に取り付けられるシグ
ナルロータ２とＭＲ素子式磁気ピックアップ３から構成
されている。シグナルロータ２にはスリット４が形成さ
れている。ピックアップ３は、第１〜第４のＭＲ素子５
〜８、そのＭＲ素子５〜８の背面に設けられたバイアス
磁石９、ＭＲ素子５〜８からの出力電圧を波形整形する
検知回路１０より構成されている。ＭＲ素子５〜８とス
リット４は図１８に示される位置関係となるように配置
されている。スリット４が所定のピッチλで形成されて
おり、スリット４の幅ｗはｗ＝λ／２となっている。Ｍ
Ｒ素子５と７がλ／２の位相をずらして配置され、第１
のＭＲ素子ペアを形成している。またＭＲ素子６と８で
同様に第２のＭＲ素子ペアを形成している。第１のＭＲ
素子ペアと第２のＭＲ素子ペアはλ／４だけ位相をずら
して配置されている。
【０００３】シグナルロータ２が回転することにより、
２つのＭＲ素子ペアの中点電位Ｖa，Ｖb はそれぞれ図
２０（ａ）に示されるように変化する。これらの信号を
図１９に示す検出回路で波形整形し、回転信号を得る。
まず、Ｖa ，Ｖb を比較器１１，１２で基準電圧Ｖr と
比較することにより矩形波Ｖc ，Ｖd に変換する（図２
０（ｂ））。こうして得られたＶc ，Ｖd を演算器１３
で演算することにより、λ／２の周期を持つ信号Ｖe を
得る（図２０（ｃ））。このように２つのＭＲ素子ペア
をλ／４の位相だけずらして配置させることにより、ス
リット４のピッチλに対し倍の分解能を得ることができ
る。
２つのＭＲ素子ペアの中点電位Ｖa，Ｖb はそれぞれ図
２０（ａ）に示されるように変化する。これらの信号を
図１９に示す検出回路で波形整形し、回転信号を得る。
まず、Ｖa ，Ｖb を比較器１１，１２で基準電圧Ｖr と
比較することにより矩形波Ｖc ，Ｖd に変換する（図２
０（ｂ））。こうして得られたＶc ，Ｖd を演算器１３
で演算することにより、λ／２の周期を持つ信号Ｖe を
得る（図２０（ｃ））。このように２つのＭＲ素子ペア
をλ／４の位相だけずらして配置させることにより、ス
リット４のピッチλに対し倍の分解能を得ることができ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の回転センサにあっては、分解能をｎ倍に向上
させるためには、ｎ個のＭＲ素子ペアを使用して、それ
ぞれのＭＲ素子ペアに対し独立して波形整形用の比較器
を設ける必要があった。さらに、こうして得られた矩形
波信号を演算器で演算処理して、目的とする分解能を得
る構成としていたため、ＭＲ素子ペアの数（必要な分解
能）に応じて回路構成が複雑になるという問題点があっ
た。
うな従来の回転センサにあっては、分解能をｎ倍に向上
させるためには、ｎ個のＭＲ素子ペアを使用して、それ
ぞれのＭＲ素子ペアに対し独立して波形整形用の比較器
を設ける必要があった。さらに、こうして得られた矩形
波信号を演算器で演算処理して、目的とする分解能を得
る構成としていたため、ＭＲ素子ペアの数（必要な分解
能）に応じて回路構成が複雑になるという問題点があっ
た。
【０００５】本発明は、このような従来の問題点に着目
されてなされたもので、スリット数に対しｎ倍の分解能
を簡単な回路構成の検出回路で得ることができる回転セ
ンサを提供することを目的とする。
されてなされたもので、スリット数に対しｎ倍の分解能
を簡単な回路構成の検出回路で得ることができる回転セ
ンサを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、複数個のスリットが円周方
向に等間隔で形成され回転体に取り付けられる高透磁率
材質製のシグナルロータと、前記スリット部分に対向し
て配置された複数の磁気抵抗素子と、該複数の磁気抵抗
素子の背面に配置されたバイアス磁石とを有し、前記ス
リットが前記磁気抵抗素子の前面を通過することによる
該磁気抵抗素子に印加される磁束密度の変化に対応した
該磁気抵抗素子の抵抗値の変化から前記回転体の回転状
態を検出する回転センサにおいて、前記複数個のスリッ
トの形成ピッチλに対しλ／ｎ（ｎは２以上の整数）づ
つ位相をずらして配置されたｎ個の前記磁気抵抗素子を
電気的に接続して磁気抵抗素子グループを形成するとと
もに該磁気抵抗素子グループは少なくとも１グループを
形成し、該磁気抵抗素子グループの全抵抗値の変化から
前記回転体の回転状態を検出するように構成してなるこ
とを要旨とする。
に、請求項１記載の発明は、複数個のスリットが円周方
向に等間隔で形成され回転体に取り付けられる高透磁率
材質製のシグナルロータと、前記スリット部分に対向し
て配置された複数の磁気抵抗素子と、該複数の磁気抵抗
素子の背面に配置されたバイアス磁石とを有し、前記ス
リットが前記磁気抵抗素子の前面を通過することによる
該磁気抵抗素子に印加される磁束密度の変化に対応した
該磁気抵抗素子の抵抗値の変化から前記回転体の回転状
態を検出する回転センサにおいて、前記複数個のスリッ
トの形成ピッチλに対しλ／ｎ（ｎは２以上の整数）づ
つ位相をずらして配置されたｎ個の前記磁気抵抗素子を
電気的に接続して磁気抵抗素子グループを形成するとと
もに該磁気抵抗素子グループは少なくとも１グループを
形成し、該磁気抵抗素子グループの全抵抗値の変化から
前記回転体の回転状態を検出するように構成してなるこ
とを要旨とする。
【０００７】請求項２記載の発明は、上記請求項１記載
の回転センサにおいて、前記磁気抵抗素子グループを形
成するｎ個の磁気抵抗素子の電気的接続は並列接続であ
ることを要旨とする。
の回転センサにおいて、前記磁気抵抗素子グループを形
成するｎ個の磁気抵抗素子の電気的接続は並列接続であ
ることを要旨とする。
【０００８】請求項３記載の発明は、上記請求項１記載
の回転センサにおいて、前記磁気抵抗素子グループを形
成するｎ個の磁気抵抗素子の電気的接続は直列接続であ
り、前記スリットの幅ｗはｗ≠０．５λであることを要
旨とする。
の回転センサにおいて、前記磁気抵抗素子グループを形
成するｎ個の磁気抵抗素子の電気的接続は直列接続であ
り、前記スリットの幅ｗはｗ≠０．５λであることを要
旨とする。
【０００９】請求項４記載の発明は、上記請求項１記載
の回転センサにおいて、前記磁気抵抗素子グループは２
個形成し、該２個の磁気抵抗素子グループはλ／２ｎの
位相をずらして配置し、前記２個の磁気抵抗素子グルー
プを直列に接続してその中点電位を計測することを要旨
とする。
の回転センサにおいて、前記磁気抵抗素子グループは２
個形成し、該２個の磁気抵抗素子グループはλ／２ｎの
位相をずらして配置し、前記２個の磁気抵抗素子グルー
プを直列に接続してその中点電位を計測することを要旨
とする。
【００１０】請求項５記載の発明は、上記請求項３記載
の回転センサにおいて、前記スリットの幅ｗはｗ＞０．
５λであることを要旨とする。
の回転センサにおいて、前記スリットの幅ｗはｗ＞０．
５λであることを要旨とする。
【００１１】請求項６記載の発明は、上記請求項３記載
の回転センサにおいて、前記スリットの幅ｗはｗ≧０．
６５λであることを要旨とする。
の回転センサにおいて、前記スリットの幅ｗはｗ≧０．
６５λであることを要旨とする。
【００１２】
【作用】請求項１記載の発明において、スリットの形成
ピッチλに対しλ／ｎづつ位相をずらして配置されたｎ
個の磁気抵抗素子を電気的に接続して磁気抵抗素子グル
ープを形成したとき、シグナルロータが回転することに
より得られるその磁気抵抗素子グループの全抵抗値はλ
／ｎの周期で変化する。したがって、この全抵抗値の変
化から回転体の回転状態を検出することにより、スリッ
ト数に対しｎ倍の分解能を簡単な回路構成の検出回路で
得ることが可能となる。
ピッチλに対しλ／ｎづつ位相をずらして配置されたｎ
個の磁気抵抗素子を電気的に接続して磁気抵抗素子グル
ープを形成したとき、シグナルロータが回転することに
より得られるその磁気抵抗素子グループの全抵抗値はλ
／ｎの周期で変化する。したがって、この全抵抗値の変
化から回転体の回転状態を検出することにより、スリッ
ト数に対しｎ倍の分解能を簡単な回路構成の検出回路で
得ることが可能となる。
【００１３】請求項２記載の発明において、磁気抵抗素
子グループを形成するｎ個の磁気抵抗素子の電気的接続
は、具体的には並列接続とすることにより、シグナルロ
ータが回転することにより得られるその磁気抵抗素子グ
ループの全抵抗値はλ／ｎの周期で変化する。
子グループを形成するｎ個の磁気抵抗素子の電気的接続
は、具体的には並列接続とすることにより、シグナルロ
ータが回転することにより得られるその磁気抵抗素子グ
ループの全抵抗値はλ／ｎの周期で変化する。
【００１４】請求項３記載の発明において、磁気抵抗素
子グループを形成するｎ個の磁気抵抗素子の電気的接続
を直列接続とし、かつスリットの幅ｗはｗ≠０．５λと
することにより、シグナルロータが回転したとき、各磁
気抵抗素子に印加される磁束密度は正弦波状ではなく、
ひずんだ波形で変化する。この結果、各磁気抵抗素子の
抵抗値変化も同様にひずんだ波形となる。各磁気抵抗素
子はλ／ｎづつ位相がずれて配置されているためにその
各抵抗値変化を合成した全抵抗値は前記と同様にλ／ｎ
の周期で変化する。
子グループを形成するｎ個の磁気抵抗素子の電気的接続
を直列接続とし、かつスリットの幅ｗはｗ≠０．５λと
することにより、シグナルロータが回転したとき、各磁
気抵抗素子に印加される磁束密度は正弦波状ではなく、
ひずんだ波形で変化する。この結果、各磁気抵抗素子の
抵抗値変化も同様にひずんだ波形となる。各磁気抵抗素
子はλ／ｎづつ位相がずれて配置されているためにその
各抵抗値変化を合成した全抵抗値は前記と同様にλ／ｎ
の周期で変化する。
【００１５】請求項４記載の発明において、磁気抵抗素
子グループは２個形成し、この２個の磁気抵抗素子グル
ープはλ／２ｎの位相をずらして配置するとともに直列
に接続してその中点電位を計測することにより、磁気抵
抗素子グループの全抵抗値の変化を電圧変化として出力
させることが可能となる。
子グループは２個形成し、この２個の磁気抵抗素子グル
ープはλ／２ｎの位相をずらして配置するとともに直列
に接続してその中点電位を計測することにより、磁気抵
抗素子グループの全抵抗値の変化を電圧変化として出力
させることが可能となる。
【００１６】請求項５記載の発明において、磁気抵抗素
子グループを形成するｎ個の磁気抵抗素子の電気的接続
を直列接続とし、スリットの幅ｗをｗ≠０．５λとする
場合に、ｗ＞０．５λとすることにより、ｗ＜０．５λ
とする場合よりもシグナルロータが回転したときの磁束
密度の変化幅が大になって磁気抵抗素子グループの全抵
抗値の変化量を大にすることが可能となる。
子グループを形成するｎ個の磁気抵抗素子の電気的接続
を直列接続とし、スリットの幅ｗをｗ≠０．５λとする
場合に、ｗ＞０．５λとすることにより、ｗ＜０．５λ
とする場合よりもシグナルロータが回転したときの磁束
密度の変化幅が大になって磁気抵抗素子グループの全抵
抗値の変化量を大にすることが可能となる。
【００１７】請求項６記載の発明において、上記のスリ
ット幅ｗは、ｗ＞０．５λでできるだけ１．０λに近い
方が磁束密度の変化幅ΔＢは大きくなるが、ｗ≧０．６
５λであればΔＢの大きさに大きな変化はみられない。
したがってスリット幅ｗはｗ≧０．６５λとすることで
磁気抵抗素子グループの全抵抗値の変化量を一層大にな
し得る。
ット幅ｗは、ｗ＞０．５λでできるだけ１．０λに近い
方が磁束密度の変化幅ΔＢは大きくなるが、ｗ≧０．６
５λであればΔＢの大きさに大きな変化はみられない。
したがってスリット幅ｗはｗ≧０．６５λとすることで
磁気抵抗素子グループの全抵抗値の変化量を一層大にな
し得る。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。まず、ＭＲ素子による回転検出原理について、図
９〜図１２を用いて説明する。ＭＲ素子とは、磁束密度
に応じてその抵抗値が変化する薄膜の素子で、主に半導
体によるものと強磁性体によるものに分けられる。その
うち最も感度の高い素子として、Ｉｎ−Ｓｂ半導体薄膜
によるＭＲ素子が挙げられ、ＭＲ素子の膜厚方向に印加
される磁束密度Ｂに応じて抵抗値Ｒが図９に示されるよ
うに変化する。ＭＲ素子を回転センサ用検出素子として
使用する場合には、図１０のような構成とすることが考
えられる。２個のＭＲ素子４１，４２の前面にはスリッ
ト４４が形成されたシグナルロータ４３が配置されてい
る。スリット４４は等ピッチλで形成され、スリット４
４の幅ｗはｗ＝λ／２となっている。ＭＲ素子４１，４
２はシグナルロータ４３の回転方向に沿って配置されて
おり、２個のＭＲ素子４１と４２はλ／２だけ位相をず
らして配置されている。ＭＲ素子４１，４２の背面には
バイアス磁界を与えるためバイアス磁石４５が配置され
ている。シグナルロータ４３の材質には、透磁率μが高
く、かつ、低コストの電磁軟鉄（μ＝６０００程度）等
が多く用いられる。バイアス磁石４５の材質にはエネル
ギー積ＢＨmax.の大きいＮｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石（ＢＨmax.
＝４０ＭＧＯｅ程度）が望ましいが、使用温度範囲が広
いときは、不可逆減磁及び可逆温度係数が小さく、か
つ、エネルギー積も大きいＳｍ−Ｃｏ磁石（ＢＨmax.＝
３０ＭＧＯｅ程度）が望ましい。
する。まず、ＭＲ素子による回転検出原理について、図
９〜図１２を用いて説明する。ＭＲ素子とは、磁束密度
に応じてその抵抗値が変化する薄膜の素子で、主に半導
体によるものと強磁性体によるものに分けられる。その
うち最も感度の高い素子として、Ｉｎ−Ｓｂ半導体薄膜
によるＭＲ素子が挙げられ、ＭＲ素子の膜厚方向に印加
される磁束密度Ｂに応じて抵抗値Ｒが図９に示されるよ
うに変化する。ＭＲ素子を回転センサ用検出素子として
使用する場合には、図１０のような構成とすることが考
えられる。２個のＭＲ素子４１，４２の前面にはスリッ
ト４４が形成されたシグナルロータ４３が配置されてい
る。スリット４４は等ピッチλで形成され、スリット４
４の幅ｗはｗ＝λ／２となっている。ＭＲ素子４１，４
２はシグナルロータ４３の回転方向に沿って配置されて
おり、２個のＭＲ素子４１と４２はλ／２だけ位相をず
らして配置されている。ＭＲ素子４１，４２の背面には
バイアス磁界を与えるためバイアス磁石４５が配置され
ている。シグナルロータ４３の材質には、透磁率μが高
く、かつ、低コストの電磁軟鉄（μ＝６０００程度）等
が多く用いられる。バイアス磁石４５の材質にはエネル
ギー積ＢＨmax.の大きいＮｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石（ＢＨmax.
＝４０ＭＧＯｅ程度）が望ましいが、使用温度範囲が広
いときは、不可逆減磁及び可逆温度係数が小さく、か
つ、エネルギー積も大きいＳｍ−Ｃｏ磁石（ＢＨmax.＝
３０ＭＧＯｅ程度）が望ましい。
【００１９】シグナルロータ４３が回転すると、ＭＲ素
子４１，４２の前面をスリット４４が通過する。スリッ
ト４４がＭＲ素子の正面に来ているときに、ＭＲ素子に
印加される磁束密度Ｂは最も小さくなり、スリット４４
とスリット４４の中間にＭＲ素子が来ているときに、磁
束密度Ｂは最も大きくなる。このように、スリット４４
がＭＲ素子の前面を通過することにより、ＭＲ素子に垂
直な方向の磁束密度Ｂが変化する。特にスリット４４の
ピッチλに対し、スリット４４の幅ｗがｗ＝λ／２のと
きには磁束密度Ｂは正弦波状に変化する。磁束密度の最
大値と最小値との差をΔＢ、このときのＭＲ素子の抵抗
値変化をΔＲとすると、ΔＲは次式で表される。
子４１，４２の前面をスリット４４が通過する。スリッ
ト４４がＭＲ素子の正面に来ているときに、ＭＲ素子に
印加される磁束密度Ｂは最も小さくなり、スリット４４
とスリット４４の中間にＭＲ素子が来ているときに、磁
束密度Ｂは最も大きくなる。このように、スリット４４
がＭＲ素子の前面を通過することにより、ＭＲ素子に垂
直な方向の磁束密度Ｂが変化する。特にスリット４４の
ピッチλに対し、スリット４４の幅ｗがｗ＝λ／２のと
きには磁束密度Ｂは正弦波状に変化する。磁束密度の最
大値と最小値との差をΔＢ、このときのＭＲ素子の抵抗
値変化をΔＲとすると、ΔＲは次式で表される。
【００２０】 ΔＲ＝Ｒo ・μ・ｆ・ΔＢ …（１） ここで、Ｒo はＢ＝０の時のＭＲ素子の抵抗値、μは電
子移動度、ｆはＭＲ素子の形状ファクタである。ＭＲ素
子は温度に対する抵抗値の変化が非常に大きい（Ｉｎ−
Ｓｂ半導体薄膜のＭＲ素子では、２５℃を１とすると、
−４０℃で約７、１５０℃で約０．２）。そのため、図
１１の回路に示されるように、２個のＭＲ素子４１，４
２を直列に接続し、その中点電位を計測することによ
り、温度の影響を相殺させる手法がとられる。スリット
４４の形成ピッチλに対し、２個のＭＲ素子がλ／２だ
け位相をずらして配置される場合、ＭＲ素子４１，４２
の抵抗値Ｒ４１，Ｒ４２はそれぞれ図１２（ａ）のよう
に変化する。電源電圧をＶccとすると、ＭＲ素子４１と
４２の中点電位Ｖout の変化量Ｖp-p は、次式で表され
る。
子移動度、ｆはＭＲ素子の形状ファクタである。ＭＲ素
子は温度に対する抵抗値の変化が非常に大きい（Ｉｎ−
Ｓｂ半導体薄膜のＭＲ素子では、２５℃を１とすると、
−４０℃で約７、１５０℃で約０．２）。そのため、図
１１の回路に示されるように、２個のＭＲ素子４１，４
２を直列に接続し、その中点電位を計測することによ
り、温度の影響を相殺させる手法がとられる。スリット
４４の形成ピッチλに対し、２個のＭＲ素子がλ／２だ
け位相をずらして配置される場合、ＭＲ素子４１，４２
の抵抗値Ｒ４１，Ｒ４２はそれぞれ図１２（ａ）のよう
に変化する。電源電圧をＶccとすると、ＭＲ素子４１と
４２の中点電位Ｖout の変化量Ｖp-p は、次式で表され
る。
【００２１】
【数１】 Ｖp-p ＝Ｖcc・ΔＲ／（２Ｒo ′＋ΔＲ） …（２） となり、図１２（ｂ）のようなシグナルロータ４３の回
転に応じた信号が得られる。
転に応じた信号が得られる。
【００２２】次いで、本発明の第１実施例を図１〜図８
を用いて説明する。図１に示すように、本実施例の回転
センサ２１は、シグナルロータ２２とピックアップ２３
から構成されている。シグナルロータ２２は、回転体と
してのエンジンのクランク軸（図示せず）等に取り付け
られ、シグナルロータ２２には図２に示すように回転角
度を検出するためのスリット２４が周方向に等角度ピッ
チλで設けられている。本実施例においては、３６個の
スリット２４が等角度ピッチで形成されている（即ち、
λ＝１０°）。スリット２４の幅ｗは、スリット２４の
形成ピッチλに対しｗ＝λ／２＝５°ではなく、ｗ＝８
°となっている。図３に示されるように、スリット２４
が通過する周方向に沿ってＭＲ素子２５〜２８が配置さ
れている。図４の検知回路に示されるように、λ／２
（＝５°）だけ位相のずれたＭＲ素子２５と２７は直列
に接続されて第１のＭＲ素子グループ２９を形成し、同
様にλ／２だけ位相のずれたＭＲ素子２６と２８とで第
２のＭＲ素子グループ３０を形成している。第１と第２
のＭＲ素子グループ２９，３０は、λ／４（＝２．５
°）だけ位相をずらして配置されている。ＭＲ素子２５
〜２８の背面にはバイアス磁石３１が配置されている。
検知回路３２には、第１と第２のＭＲ素子グループ２９
と３０の中点電位Ｖs を基準電圧Ｖr と比較し、矩形波
を出力する比較器３５が設けられている。３３は、ＭＲ
素子２５〜２８、バイアス磁石３１、検知回路３２を保
持するピックアップケース、３４はピックアップカバー
である。
を用いて説明する。図１に示すように、本実施例の回転
センサ２１は、シグナルロータ２２とピックアップ２３
から構成されている。シグナルロータ２２は、回転体と
してのエンジンのクランク軸（図示せず）等に取り付け
られ、シグナルロータ２２には図２に示すように回転角
度を検出するためのスリット２４が周方向に等角度ピッ
チλで設けられている。本実施例においては、３６個の
スリット２４が等角度ピッチで形成されている（即ち、
λ＝１０°）。スリット２４の幅ｗは、スリット２４の
形成ピッチλに対しｗ＝λ／２＝５°ではなく、ｗ＝８
°となっている。図３に示されるように、スリット２４
が通過する周方向に沿ってＭＲ素子２５〜２８が配置さ
れている。図４の検知回路に示されるように、λ／２
（＝５°）だけ位相のずれたＭＲ素子２５と２７は直列
に接続されて第１のＭＲ素子グループ２９を形成し、同
様にλ／２だけ位相のずれたＭＲ素子２６と２８とで第
２のＭＲ素子グループ３０を形成している。第１と第２
のＭＲ素子グループ２９，３０は、λ／４（＝２．５
°）だけ位相をずらして配置されている。ＭＲ素子２５
〜２８の背面にはバイアス磁石３１が配置されている。
検知回路３２には、第１と第２のＭＲ素子グループ２９
と３０の中点電位Ｖs を基準電圧Ｖr と比較し、矩形波
を出力する比較器３５が設けられている。３３は、ＭＲ
素子２５〜２８、バイアス磁石３１、検知回路３２を保
持するピックアップケース、３４はピックアップカバー
である。
【００２３】次に、上述のように構成された回転センサ
の作用を説明する。シグナルロータ２２が回転すること
により、スリット２４がＭＲ素子２５〜２８の前面を通
過する。スリット２４の幅ｗがｗ＞λ／２となっている
ために、スリット２４が打ち抜かれた残りの２°の領域
に磁束が集中することとなり、ＭＲ素子に印加される磁
束密度の変化は正弦波状ではなく、図５に示されるよう
なひずんだ波形で変化する。したがって、ＭＲ素子の抵
抗値も同様の波形で変化することになる。ＭＲ素子グル
ープのこの抵抗値変化の様子についてＭＲ素子グループ
２９を例に説明する。第１のＭＲ素子グループ２９を構
成する２個のＭＲ素子２５，２７の抵抗値Ｒ２５，Ｒ２
７はλ／２だけ位相がずれているために、それぞれ図６
（ａ）のようにひずんだ波形で変化する。Ｒ２５とＲ２
７は直列に接続されているので合成抵抗値Ｒ２９は、Ｒ
２９＝Ｒ２５＋Ｒ２７である。即ちＲ２９は図６（ｂ）
のように変化し、スリット２４の形成ピッチλに対し半
分のλ／２の周期で変化する。第２のＭＲ素子グループ
３０の合成抵抗値Ｒ３０も同様にλ／２の周期で変化す
る。第１のＭＲ素子グループ２９と第２のＭＲ素子グル
ープ３０はλ／４だけ位相がずれて配置されているた
め、それぞれの合成抵抗値Ｒ２９，Ｒ３０は図７（ａ）
のように変化する。直列に接続されたＲ２９とＲ３０と
の中点電位Ｖsは、その結果図７（ｂ）のように変化す
る。Ｖs を比較器３５で基準電圧Ｖr と比較し、矩形波
出力Ｖout を得る。Ｖout は図７（ｃ）に示されるよう
にスリット２４のピッチλに対し、λ／２の周期の出力
となり、スリット２４の数に対し２倍の分解能の出力が
得られる。
の作用を説明する。シグナルロータ２２が回転すること
により、スリット２４がＭＲ素子２５〜２８の前面を通
過する。スリット２４の幅ｗがｗ＞λ／２となっている
ために、スリット２４が打ち抜かれた残りの２°の領域
に磁束が集中することとなり、ＭＲ素子に印加される磁
束密度の変化は正弦波状ではなく、図５に示されるよう
なひずんだ波形で変化する。したがって、ＭＲ素子の抵
抗値も同様の波形で変化することになる。ＭＲ素子グル
ープのこの抵抗値変化の様子についてＭＲ素子グループ
２９を例に説明する。第１のＭＲ素子グループ２９を構
成する２個のＭＲ素子２５，２７の抵抗値Ｒ２５，Ｒ２
７はλ／２だけ位相がずれているために、それぞれ図６
（ａ）のようにひずんだ波形で変化する。Ｒ２５とＲ２
７は直列に接続されているので合成抵抗値Ｒ２９は、Ｒ
２９＝Ｒ２５＋Ｒ２７である。即ちＲ２９は図６（ｂ）
のように変化し、スリット２４の形成ピッチλに対し半
分のλ／２の周期で変化する。第２のＭＲ素子グループ
３０の合成抵抗値Ｒ３０も同様にλ／２の周期で変化す
る。第１のＭＲ素子グループ２９と第２のＭＲ素子グル
ープ３０はλ／４だけ位相がずれて配置されているた
め、それぞれの合成抵抗値Ｒ２９，Ｒ３０は図７（ａ）
のように変化する。直列に接続されたＲ２９とＲ３０と
の中点電位Ｖsは、その結果図７（ｂ）のように変化す
る。Ｖs を比較器３５で基準電圧Ｖr と比較し、矩形波
出力Ｖout を得る。Ｖout は図７（ｃ）に示されるよう
にスリット２４のピッチλに対し、λ／２の周期の出力
となり、スリット２４の数に対し２倍の分解能の出力が
得られる。
【００２４】本実施例では、スリットピッチλに対しス
リットの幅ｗをｗ＝０．８λとしたが、ｗ≠０．５λで
あれば、上記と同様の作用、効果が得られる。ここでｗ
＞０．５λとｗ＜０．５λの場合を比較すると、ｗ＜
０．５λの場合は、（１）式におけるΔＢが小さくな
り、また、（２）式におけるＲo ′が大きくなるため、
中点電位の変化量Ｖp-p は小さくなる。図８はｗ＝αλ
としたときの、αとΔＢの関係を示すデータの一例であ
る。したがって、ｗ＞０．５λの方がより望ましい。ま
た、ｗが０．５λに近づく程、個々のＭＲ素子の抵抗値
変化の波形は正弦波に近づき、磁束密度の変化量ΔＢも
小さくなり、その結果Ｖs が小さくなる。したがって、
ｗはできるだけ１．０λに近いほうがよい。図８のデー
タよりｗ≧０．６５λであれば、ΔＢの大きさには大き
な変化が見られないことが分かる。したがって、スリッ
トの幅ｗはｗ≧０．６５λとすることが望ましい。
リットの幅ｗをｗ＝０．８λとしたが、ｗ≠０．５λで
あれば、上記と同様の作用、効果が得られる。ここでｗ
＞０．５λとｗ＜０．５λの場合を比較すると、ｗ＜
０．５λの場合は、（１）式におけるΔＢが小さくな
り、また、（２）式におけるＲo ′が大きくなるため、
中点電位の変化量Ｖp-p は小さくなる。図８はｗ＝αλ
としたときの、αとΔＢの関係を示すデータの一例であ
る。したがって、ｗ＞０．５λの方がより望ましい。ま
た、ｗが０．５λに近づく程、個々のＭＲ素子の抵抗値
変化の波形は正弦波に近づき、磁束密度の変化量ΔＢも
小さくなり、その結果Ｖs が小さくなる。したがって、
ｗはできるだけ１．０λに近いほうがよい。図８のデー
タよりｗ≧０．６５λであれば、ΔＢの大きさには大き
な変化が見られないことが分かる。したがって、スリッ
トの幅ｗはｗ≧０．６５λとすることが望ましい。
【００２５】図１３〜図１６には、本発明の第２の実施
例を示す。本実施例においては、図１３、図１４に示さ
れるように、シグナルロータ５１に形成されるスリット
５２の幅ｗはスリット５２の形成ピッチλに対しｗ＝
０．５λとなっている。図１５の検知回路に示されるよ
うに、ＭＲ素子５３と５５が並列に接続されて第１のＭ
Ｒ素子グループ５７が形成され、ＭＲ素子５４と５６で
同様に第２のＭＲ素子グループ５８が形成されている。
例を示す。本実施例においては、図１３、図１４に示さ
れるように、シグナルロータ５１に形成されるスリット
５２の幅ｗはスリット５２の形成ピッチλに対しｗ＝
０．５λとなっている。図１５の検知回路に示されるよ
うに、ＭＲ素子５３と５５が並列に接続されて第１のＭ
Ｒ素子グループ５７が形成され、ＭＲ素子５４と５６で
同様に第２のＭＲ素子グループ５８が形成されている。
【００２６】上記のＭＲ素子グループの抵抗値変化を図
１６を使ってＭＲ素子グループ５７を例に説明する。ス
リット５２の幅ｗがｗ＝０．５λであるため、シグナル
ロータ５１の回転によりＭＲ素子５３，５５の各抵抗値
Ｒ５３，Ｒ５５は図１６（ａ）のように、正弦波形状に
変化する。この時のＲ５３の抵抗値変化を式で表すと次
式のようになる。
１６を使ってＭＲ素子グループ５７を例に説明する。ス
リット５２の幅ｗがｗ＝０．５λであるため、シグナル
ロータ５１の回転によりＭＲ素子５３，５５の各抵抗値
Ｒ５３，Ｒ５５は図１６（ａ）のように、正弦波形状に
変化する。この時のＲ５３の抵抗値変化を式で表すと次
式のようになる。
【００２７】
【数２】 Ｒ５３＝Ｒa ＋（ΔＲ／２）sin （２πθ／λ） …（３） ここでθはシグナルロータ５１の回転角度である。同様
にＲ５５は次のように表される。
にＲ５５は次のように表される。
【００２８】
【数３】 Ｒ５５＝Ｒa −（ΔＲ／２）sin （２πθ／λ） …（４） したがって、Ｒ５３とＲ５５を並列に接続したＭＲ素子
グループ５７の合成抵抗値Ｒ５７は次式のようになる。
グループ５７の合成抵抗値Ｒ５７は次式のようになる。
【００２９】
【数４】 Ｒ５７＝Ｒ５３・Ｒ５５／（Ｒ５３＋Ｒ５５） ＝Ｒa ／２−((ΔＲ）2 ／８Ｒa) sin2 （２πθ／λ） …（５） これを図に表すと、図１６（ｂ）のようになり、スリッ
ト５２の形成ピッチλに対し、λ／２の周期で変化す
る。よって、第１実施例と同様に２倍の分解能を得るこ
とができる。
ト５２の形成ピッチλに対し、λ／２の周期で変化す
る。よって、第１実施例と同様に２倍の分解能を得るこ
とができる。
【００３０】なお、上述の各実施例では、λ／２づつ位
相をずらして配置した２個のＭＲ素子を電気的に接続し
てＭＲ素子グループを形成し、さらに２個のＭＲ素子グ
ループをλ／４の位相をずらして配置するとともにその
２個のＭＲ素子グループを直列に接続してその中点電位
を取り出すことにより、スリット数に対し２倍の分解能
を得るようにしたが、λ／ｎづつ位相をずらして配置し
たｎ個のＭＲ素子を電気的に接続してＭＲ素子グループ
を形成し、さらに２個のＭＲ素子グループをλ／２ｎの
位相をずらして配置するとともにその２個のＭＲ素子グ
ループを直列に接続してその中点電位を取り出すことに
より、スリット数に対しｎ倍の分解能を得ることができ
る。
相をずらして配置した２個のＭＲ素子を電気的に接続し
てＭＲ素子グループを形成し、さらに２個のＭＲ素子グ
ループをλ／４の位相をずらして配置するとともにその
２個のＭＲ素子グループを直列に接続してその中点電位
を取り出すことにより、スリット数に対し２倍の分解能
を得るようにしたが、λ／ｎづつ位相をずらして配置し
たｎ個のＭＲ素子を電気的に接続してＭＲ素子グループ
を形成し、さらに２個のＭＲ素子グループをλ／２ｎの
位相をずらして配置するとともにその２個のＭＲ素子グ
ループを直列に接続してその中点電位を取り出すことに
より、スリット数に対しｎ倍の分解能を得ることができ
る。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、複数個のスリットの形成ピッチλに対しλ
／ｎ（ｎは２以上の整数）づつ位相をずらして配置され
たｎ個の磁気抵抗素子を電気的に接続して磁気抵抗素子
グループを形成するとともに該磁気抵抗素子グループは
少なくとも１グループを形成し、該磁気抵抗素子グルー
プの全抵抗値の変化から回転体の回転状態を検出するよ
うにしたため、上記全抵抗値はλ／ｎの周期で変化する
ことからスリット数に対しｎ倍の分解能を簡単な回路構
成の検出回路で得ることができる。
明によれば、複数個のスリットの形成ピッチλに対しλ
／ｎ（ｎは２以上の整数）づつ位相をずらして配置され
たｎ個の磁気抵抗素子を電気的に接続して磁気抵抗素子
グループを形成するとともに該磁気抵抗素子グループは
少なくとも１グループを形成し、該磁気抵抗素子グルー
プの全抵抗値の変化から回転体の回転状態を検出するよ
うにしたため、上記全抵抗値はλ／ｎの周期で変化する
ことからスリット数に対しｎ倍の分解能を簡単な回路構
成の検出回路で得ることができる。
【００３２】請求項２〜６記載の発明によれば、それぞ
れ上記請求項１記載の発明の効果に加えて、さらに以下
のような効果がある。
れ上記請求項１記載の発明の効果に加えて、さらに以下
のような効果がある。
【００３３】請求項２記載の発明によれば、前記磁気抵
抗素子グループを形成するｎ個の磁気抵抗素子の電気的
接続は具体的に並列接続とすることにより、シグナルロ
ータの回転により得られる磁気抵抗素子グループの全抵
抗値をλ／ｎの周期で変化させることができる。
抗素子グループを形成するｎ個の磁気抵抗素子の電気的
接続は具体的に並列接続とすることにより、シグナルロ
ータの回転により得られる磁気抵抗素子グループの全抵
抗値をλ／ｎの周期で変化させることができる。
【００３４】請求項３記載の発明によれば、前記磁気抵
抗素子グループを形成するｎ個の磁気抵抗素子の電気的
接続を直列接続とし、前記スリットの幅ｗをｗ≠０．５
λとすることによっても、上記と同様にシグナルロータ
の回転により得られる磁気抵抗素子グループの全抵抗値
をλ／ｎの周期で変化させることができる。
抗素子グループを形成するｎ個の磁気抵抗素子の電気的
接続を直列接続とし、前記スリットの幅ｗをｗ≠０．５
λとすることによっても、上記と同様にシグナルロータ
の回転により得られる磁気抵抗素子グループの全抵抗値
をλ／ｎの周期で変化させることができる。
【００３５】請求項４記載の発明によれば、前記磁気抵
抗素子グループは２個形成し、該２個の磁気抵抗素子グ
ループはλ／２ｎの位相をずらして配置し、前記２個の
磁気抵抗素子グループを直列に接続してその中点電位を
計測するようにしたため、磁気抵抗素子グループの全抵
抗値の変化を電圧変化として計測することができる。
抗素子グループは２個形成し、該２個の磁気抵抗素子グ
ループはλ／２ｎの位相をずらして配置し、前記２個の
磁気抵抗素子グループを直列に接続してその中点電位を
計測するようにしたため、磁気抵抗素子グループの全抵
抗値の変化を電圧変化として計測することができる。
【００３６】請求項５記載の発明によれば、前記スリッ
トの幅ｗがｗ≠０．５λの場合において、ｗ＞０．５λ
としたため、ｗ＜０．５λとする場合よりもシグナルロ
ータが回転したときの磁束密度の変化幅が大になって磁
気抵抗素子グループの全抵抗値の変化量を大にすること
ができる。
トの幅ｗがｗ≠０．５λの場合において、ｗ＞０．５λ
としたため、ｗ＜０．５λとする場合よりもシグナルロ
ータが回転したときの磁束密度の変化幅が大になって磁
気抵抗素子グループの全抵抗値の変化量を大にすること
ができる。
【００３７】請求項６記載の発明によれば、上記スリッ
トの幅ｗは、ｗ＞０．５λでできるだけ１．０λに近い
方が磁束密度の変化幅ΔＢは大きくなるが、ｗ≧０．６
５λであればΔＢの大きさに大きな変化は見られないこ
とから前記スリットの幅ｗはｗ≧０．６５λとすること
で磁気抵抗素子グループの全抵抗値の変化量を一層大に
することができる。
トの幅ｗは、ｗ＞０．５λでできるだけ１．０λに近い
方が磁束密度の変化幅ΔＢは大きくなるが、ｗ≧０．６
５λであればΔＢの大きさに大きな変化は見られないこ
とから前記スリットの幅ｗはｗ≧０．６５λとすること
で磁気抵抗素子グループの全抵抗値の変化量を一層大に
することができる。
【図１】本発明に係る回転センサの第１実施例の構成を
側断面で示す構成図である。
側断面で示す構成図である。
【図２】上記第１実施例におけるシグナルロータの正面
図である。
図である。
【図３】上記第１実施例におけるシグナルロータとＭＲ
素子の位置関係を示す図である。
素子の位置関係を示す図である。
【図４】上記第１実施例における検出回路の回路図であ
る。
る。
【図５】上記第１実施例においてシグナルロータの回転
によりＭＲ素子に印加される磁束密度変化を示す図であ
る。
によりＭＲ素子に印加される磁束密度変化を示す図であ
る。
【図６】上記第１実施例においてＭＲ素子グループの抵
抗値変化を示す図である。
抗値変化を示す図である。
【図７】上記第１実施例においてＭＲ素子グループの抵
抗値変化と検出出力を示す図である。
抗値変化と検出出力を示す図である。
【図８】上記第１実施例におけるスリット幅と磁束密度
の変化量の関係を示す図である。
の変化量の関係を示す図である。
【図９】ＭＲ素子を用いた回転センサの検出原理を説明
するための図であってＭＲ素子の磁束密度−抵抗値特性
を示す図である。
するための図であってＭＲ素子の磁束密度−抵抗値特性
を示す図である。
【図１０】上記と同様の検出原理を説明するための図で
あってシグナルロータとＭＲ素子の位置関係を示す図で
ある。
あってシグナルロータとＭＲ素子の位置関係を示す図で
ある。
【図１１】上記と同様の検出原理を説明するための図で
あってＭＲ素子による基本検出回路を示す図である。
あってＭＲ素子による基本検出回路を示す図である。
【図１２】上記と同様の検出原理を説明するための図で
あってＭＲ素子の抵抗値変化と検出出力を示す図であ
る。
あってＭＲ素子の抵抗値変化と検出出力を示す図であ
る。
【図１３】本発明の第２実施例におけるシグナルロータ
の正面図である。
の正面図である。
【図１４】上記第２実施例におけるシグナルロータとＭ
Ｒ素子の位置関係を示す図である。
Ｒ素子の位置関係を示す図である。
【図１５】上記第２実施例における検出回路の回路図で
ある。
ある。
【図１６】上記第２実施例におけるＭＲ素子グループの
抵抗値変化を示す図である。
抵抗値変化を示す図である。
【図１７】従来の回転センサの構成を側断面で示す構成
図である。
図である。
【図１８】上記従来例におけるシグナルロータとＭＲ素
子の位置関係を示す図である。
子の位置関係を示す図である。
【図１９】上記従来例における検出回路の回路図であ
る。
る。
【図２０】上記従来例における検出出力等を示す図であ
る。
る。
２２，５１ シグナルロータ ２４，５２ スリット ２５，２６，２７，２８，５３，５４，５５，５６ Ｍ
Ｒ素子（磁気抵抗素子） ２９，５７ 第１のＭＲ素子グループ ３０，５８ 第２のＭＲ素子グループ ３１ バイアス磁石 ３２ 検出回路
Ｒ素子（磁気抵抗素子） ２９，５７ 第１のＭＲ素子グループ ３０，５８ 第２のＭＲ素子グループ ３１ バイアス磁石 ３２ 検出回路
Claims (6)
- 【請求項１】 複数個のスリットが円周方向に等間隔で
形成され回転体に取り付けられる高透磁率材質製のシグ
ナルロータと、前記スリット部分に対向して配置された
複数の磁気抵抗素子と、該複数の磁気抵抗素子の背面に
配置されたバイアス磁石とを有し、前記スリットが前記
磁気抵抗素子の前面を通過することによる該磁気抵抗素
子に印加される磁束密度の変化に対応した該磁気抵抗素
子の抵抗値の変化から前記回転体の回転状態を検出する
回転センサにおいて、前記複数個のスリットの形成ピッ
チλに対しλ／ｎ（ｎは２以上の整数）づつ位相をずら
して配置されたｎ個の前記磁気抵抗素子を電気的に接続
して磁気抵抗素子グループを形成するとともに該磁気抵
抗素子グループは少なくとも１グループを形成し、該磁
気抵抗素子グループの全抵抗値の変化から前記回転体の
回転状態を検出するように構成してなることを特徴とす
る回転センサ。 - 【請求項２】 前記磁気抵抗素子グループを形成するｎ
個の磁気抵抗素子の電気的接続は並列接続であることを
特徴とする請求項１記載の回転センサ。 - 【請求項３】 前記磁気抵抗素子グループを形成するｎ
個の磁気抵抗素子の電気的接続は直列接続であり、前記
スリットの幅ｗはｗ≠０．５λであることを特徴とする
請求項１記載の回転センサ。 - 【請求項４】 前記磁気抵抗素子グループは２個形成
し、該２個の磁気抵抗素子グループはλ／２ｎの位相を
ずらして配置し、前記２個の磁気抵抗素子グループを直
列に接続してその中点電位を計測することを特徴とする
請求項１記載の回転センサ。 - 【請求項５】 前記スリットの幅ｗはｗ＞０．５λであ
ることを特徴とする請求項３記載の回転センサ。 - 【請求項６】 前記スリットの幅ｗはｗ≧０．６５λで
あることを特徴とする請求項３記載の回転センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3691095A JPH08233841A (ja) | 1995-02-24 | 1995-02-24 | 回転センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3691095A JPH08233841A (ja) | 1995-02-24 | 1995-02-24 | 回転センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08233841A true JPH08233841A (ja) | 1996-09-13 |
Family
ID=12482939
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3691095A Pending JPH08233841A (ja) | 1995-02-24 | 1995-02-24 | 回転センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08233841A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11326355A (ja) * | 1998-05-11 | 1999-11-26 | Nippon Seiko Kk | 回転速度検出装置付転がり軸受ユニット |
-
1995
- 1995-02-24 JP JP3691095A patent/JPH08233841A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11326355A (ja) * | 1998-05-11 | 1999-11-26 | Nippon Seiko Kk | 回転速度検出装置付転がり軸受ユニット |
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