JPH08241806A - Non-contact position sensor - Google Patents

Non-contact position sensor

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JPH08241806A
JPH08241806A JP4325695A JP4325695A JPH08241806A JP H08241806 A JPH08241806 A JP H08241806A JP 4325695 A JP4325695 A JP 4325695A JP 4325695 A JP4325695 A JP 4325695A JP H08241806 A JPH08241806 A JP H08241806A
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magnetic
magnetic field
position sensor
magnet
resistor
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Hajime Inuzuka
肇 犬塚
Hiroaki Nishimura
浩昭 西村
Katsuhiko Ariga
勝彦 有賀
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Denso Corp
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NipponDenso Co Ltd
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
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Abstract

PURPOSE: To provide a non-contact position sensor which is equipped with a semiconductor magnetoresistor and restrained from varying in output characteristics due to a temperature change without using a temperature compensating circuit. CONSTITUTION: A non-contact position sensor is basically composed of two semiconductor magnetoresistors (magnetoresistive devices) 8 which are electrically connected together in series and a magnet 5 which is arranged at a position confronting the magnetoresistive device 8 and whose surface confronting the magnetoresistive device 8 is displaced in phase attendant on the pivoting of a rotary shaft 3. A prescribed voltage is applied to the one of the semiconductor magnetoresistors (magnetoresistive device) 8, and the other is grounded. The partial potential obtained from the junction of the semiconductor magnetoresistors 8 is taken out as the displacement data of the rotary shaft on the basis of the resistances of the magnetoresistors which are changed in resistance corresponding to a magnetic field strength which varies in accordance with a relative positional relation to the magnet 5. In this case, a bias magnet 6 is provided at a position confronting the magnet 5 through the intermediary of the magnetoresistive device 8 so as to give a prescribed offset magnetic field corresponding to a change point of a magnetic field strength - resistance characteristics to the magnetoresistive device 8.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、被検出体の回転位置
や移動位置等を非接触にて検出する非接触型位置センサ
に関し、特に、電気的に直列接続された2つの半導体磁
気抵抗体を用いて被検出体の位置を検出する同センサの
温度による出力変動を抑制するためのセンサ構造の具現
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-contact type position sensor for detecting a rotational position, a moving position and the like of an object to be detected in a non-contact manner, and more particularly to two semiconductor magnetic resistors electrically connected in series. The present invention relates to the realization of a sensor structure for suppressing the output fluctuation due to the temperature of the same sensor that detects the position of a detected object using.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、例えば車載用内燃機関のスロット
ル開度センサとして用いられるロータリポジションセン
サ、或いは同機関のバルブストロークセンサとして用い
られるリニアポジションセンサ等、被検出体の回転角度
や直線移動量を検出するセンサには摺動式抵抗器が用い
られることが多かった。
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a rotary position sensor used as a throttle opening sensor of an in-vehicle internal combustion engine, a linear position sensor used as a valve stroke sensor of the engine, or the like is used to detect a rotation angle or a linear movement amount of an object to be detected. Sliding resistors were often used as the detecting sensor.

【0003】しかし、この摺動式抵抗器は、摺動部の磨
耗や汚損によって、その出力特性が変動したりノイズが
発生するなど、それらセンサとしての精度上、多くの問
題を抱えるものであった。
However, this sliding resistor has many problems in terms of accuracy as those sensors, such as fluctuations in its output characteristics and noise due to wear and stain on the sliding portion. It was

【0004】そこで近年は、例えば特公昭63−664
04号公報記載の位置センサのように、電気的に直列接
続された2つの磁気抵抗体(素子)を用いて、上記被検
出体の回転角度や直線移動量を非接触にて検出するいわ
ゆる非接触型位置センサが用いられるようになってきて
いる。
Therefore, in recent years, for example, Japanese Examined Patent Publication No. 63-664.
As in the position sensor described in Japanese Patent Laid-Open No. 04-04, a so-called non-contact type that detects the rotation angle and the linear movement amount of the detected object in a non-contact manner by using two magnetic resistors (elements) that are electrically connected in series Contact type position sensors have come into use.

【0005】因みにこうした非接触型位置センサでは、
上記磁気抵抗体の配設面に対向する位置に配される磁石
が上記被検出体の回転若しくは移動に伴って変位すると
きの磁界の強度変化に対応した磁気抵抗体の抵抗値変化
としてそれら被検出体の位置が検出される。このため、
センサ素子自身には摺動部が存在せず、したがって、磨
耗や汚損によって出力特性が変動したりノイズが発生す
る等の懸念もない。
Incidentally, in such a non-contact type position sensor,
A magnet disposed at a position facing the surface on which the magnetic resistor is disposed changes as a resistance value change of the magnetic resistor corresponding to a change in magnetic field strength when the magnet is displaced due to rotation or movement of the object to be detected. The position of the detector is detected. For this reason,
Since the sensor element itself does not have a sliding portion, there is no concern that output characteristics will change or noise will be generated due to wear or stain.

【0006】ただし、この磁気抵抗体を利用した非接触
型位置センサにあっても、その周囲の温度変化による出
力変動は避け難く、上記被検出体の同一角度の回転若し
くは同一量の移動に対しても、高温時と低温時とでは各
異なる位置情報が出力されるようになる。
However, even in the non-contact type position sensor using this magnetic resistor, it is unavoidable that the output changes due to the temperature change in the surroundings. Therefore, even if the detected object is rotated by the same angle or moved by the same amount. However, different position information is output when the temperature is high and when the temperature is low.

【0007】そこで最近は更に、例えば特開昭48−4
8087号公報記載の位置センサのように、 ・1乃至複数のダイオードを上記磁気抵抗体(素子)に
直列若しくは並列に接続して温度補償を行う。或いは、
特公平3−58446号公報記載の位置センサのよう
に、 ・サーミスタを用いて上記磁気抵抗体(素子)の温度補
償を行う。等々の温度補償回路を有する非接触型位置セ
ンサが提案されるに至っている。
Then, recently, further, for example, JP-A-48-4
Like the position sensor disclosed in Japanese Patent No. 8087, the temperature compensation is performed by connecting one to a plurality of diodes in series or in parallel with the magnetic resistor (element). Alternatively,
As in the position sensor disclosed in Japanese Patent Publication No. 3-58446: -Thermistor is used to perform temperature compensation of the magnetoresistive element (element). Non-contact position sensors having various temperature compensation circuits have been proposed.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】このような温度補償回
路を有する非接触型位置センサによれば、同センサとし
ての上述した温度変化による出力変動といったものも確
かに抑制されるようにはなる。
According to the non-contact type position sensor having such a temperature compensating circuit, it is possible to surely suppress the output fluctuation due to the temperature change as the sensor.

【0009】しかし、これら従来の非接触型位置センサ
では、上記温度補償回路を付加したことによるコストや
寸法等の増大が避けられない上、その温度補償効果自体
も、例えば上述したスロットル開度センサやバルブスト
ロークセンサとして等の精密な測定用途には尚不十分で
あった。
However, in these conventional non-contact type position sensors, the increase in cost and size due to the addition of the temperature compensating circuit cannot be avoided, and the temperature compensating effect itself is, for example, the above-mentioned throttle opening sensor. It was still insufficient for precise measurement applications such as or as a valve stroke sensor.

【0010】この発明は、こうした実情に鑑みてなされ
たものであり、上記温度補償回路等を用いることなく、
温度変化による出力特性の変動を好適に抑制することの
できる非接触型位置センサを提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to use the above temperature compensating circuit and the like,
An object of the present invention is to provide a non-contact type position sensor capable of suitably suppressing a change in output characteristic due to a temperature change.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】こうした目的を達成する
ため、請求項1記載の発明では、電気的に直列接続され
た2つの半導体磁気抵抗体と、前記磁気抵抗体の配設面
に対向する位置に配される磁石手段と、被検出体の変位
に伴い前記磁気抵抗体と前記磁石手段との対向する面の
位相を前記2つの磁気抵抗体の接続方向に相対的に変位
せしめる変位伝達手段と、前記直列接続された磁気抵抗
体の一方端を接地し、他方端に所定の電圧を印加する給
電手段と、該給電された磁気抵抗体と前記磁石手段との
相対的な位置関係による磁界強度に応じて変化するそれ
ら各磁気抵抗体の抵抗値に基づきその接続点からの分圧
値を前記被検出体の変位情報として取り出す出力手段
と、少なくとも前記被検出体が変位している状態におい
て前記2つの磁気抵抗体を互いに磁界強度−抵抗値特性
の異なる磁束密度領域で動作させる磁気回路とを具えて
非接触型位置センサを構成する。
In order to achieve such an object, in the invention according to claim 1, two semiconductor magnetic resistors electrically connected in series and a surface on which the magnetic resistors are disposed are opposed to each other. Displacement transmission means for relatively displacing the phase of the magnet means arranged at the position and the facing surfaces of the magnetoresistive body and the magnet means in the connecting direction of the two magnetoresistive bodies as the detected body is displaced. A power supply means for grounding one end of the series-connected magnetic resistors and applying a predetermined voltage to the other end, and a magnetic field based on the relative positional relationship between the supplied magnetic resistors and the magnet means. Output means for taking out a partial pressure value from the connection point as displacement information of the detected body based on the resistance value of each of the magnetic resistors that changes according to the strength, and at least in a state where the detected body is displaced. The two magnetic resistors Body mutually field strength - comprises a magnetic circuit for operating in a different magnetic flux density regions of the resistance value characteristic constitutes a non-contact type position sensor.

【0012】また、請求項2記載の発明では、請求項1
記載の発明の構成において、前記磁気回路を、前記磁気
抵抗体自身の磁界強度−抵抗値特性においてその特性が
変化する点の磁界強度に対応した所定のオフセット磁界
を同磁気抵抗体に付与するバイアス手段を具えるものと
して構成する。
According to the invention described in claim 2,
In the configuration of the invention described above, the magnetic circuit, a bias for applying a predetermined offset magnetic field corresponding to the magnetic field strength of the point where the magnetic field strength-resistance value characteristics of the magnetic resistance itself changes to the magnetic resistance. It is configured to include a means.

【0013】また、請求項3記載の発明では、請求項2
記載の発明の構成において、前記バイアス手段を、前記
磁気抵抗体を介して前記磁石手段と対向する位置に配さ
れたバイアス磁石によって構成する。
According to the invention described in claim 3,
In the configuration of the invention described above, the bias means is constituted by a bias magnet arranged at a position facing the magnet means via the magnetic resistor.

【0014】また、請求項4記載の発明では、同請求項
2記載の発明の構成において、前記バイアス手段を、前
記磁石手段の前記磁気抵抗体との対向面積を増大させる
べく同磁石手段に一体に付加された磁性体によって構成
する。
According to a fourth aspect of the invention, in the configuration of the second aspect of the invention, the bias means is integrated with the magnet means in order to increase the facing area of the magnet means with the magnetic resistor. It is composed of a magnetic substance added to.

【0015】また、請求項5記載の発明では、同請求項
2記載の発明の構成において、前記バイアス手段を、前
記磁石手段から発せられる磁界の前記磁気抵抗体への関
与面積を増大させるべく前記磁石手段と前記磁気抵抗体
との間に介在される磁性体によって構成する。
According to a fifth aspect of the invention, in the configuration of the second aspect of the invention, the bias means is arranged to increase the area of the magnetic field emitted from the magnet means to the magnetic resistor. It is composed of a magnetic body interposed between the magnet means and the magnetic resistor.

【0016】また、請求項6記載の発明では、電気的に
直列接続された2つの半導体磁気抵抗体と、前記磁気抵
抗体の配設面に対向する位置に配される磁石手段と、被
検出体の変位に伴い前記磁気抵抗体と前記磁石手段との
対向する面の位相を前記2つの磁気抵抗体の接続方向に
相対的に変位せしめる変位伝達手段と、前記直列接続さ
れた磁気抵抗体の一方端を接地し、他方端に所定の電圧
を印加する給電手段と、該給電された磁気抵抗体と前記
磁石手段との相対的な位置関係による磁界強度に応じて
変化するそれら各磁気抵抗体の抵抗値に基づきその接続
点からの分圧値を前記被検出体の変位情報として取り出
す出力手段とを具える非接触型位置センサにおいて、少
なくとも前記被検出体が変位しているとき、2つの磁気
抵抗体が互いに異なる磁界強度−抵抗値特性にて動作す
る磁気抵抗体を前記半導体磁気抵抗体として用いる構成
とする。
According to the sixth aspect of the present invention, two semiconductor magnetic resistors electrically connected in series, magnet means arranged at a position facing the surface where the magnetic resistors are arranged, and the detected object are detected. Displacement transmitting means for relatively displacing the phase of the facing surfaces of the magnetic resistor and the magnet means in the connecting direction of the two magnetic resistors according to the displacement of the body, and the magnetic resistor connected in series. Feeding means for grounding one end and applying a predetermined voltage to the other end, and each of the magnetic resistors that changes according to the magnetic field strength due to the relative positional relationship between the fed magnetic resistor and the magnet means. In the non-contact type position sensor, the partial pressure value from the connection point is taken out as displacement information of the object to be detected based on the resistance value of Different magnetic resistors That the magnetic field strength - a configuration that uses a magnetoresistive element operating at the resistance value properties as the semiconductor magnetoresistive element.

【0017】また、請求項7記載の発明では、電気的に
直列接続された2つの半導体磁気抵抗体と、前記磁気抵
抗体の配設面に対向する位置に配される磁石手段と、被
検出体の変位に伴い前記磁気抵抗体と前記磁石手段との
対向する面の位相を前記2つの磁気抵抗体の接続方向に
相対的に変位せしめる変位伝達手段と、前記直列接続さ
れた磁気抵抗体の一方端を接地し、他方端に所定の電圧
を印加する給電手段と、該給電された磁気抵抗体と前記
磁石手段との相対的な位置関係による磁界強度に応じて
変化するそれら各磁気抵抗体の抵抗値に基づきその接続
点からの分圧値を前記被検出体の変位情報として取り出
す出力手段とを具える非接触型位置センサにおいて、前
記磁石手段を、少なくとも前記被検出体が変位している
状態において前記2つの磁気抵抗体を互いに磁界強度−
抵抗値特性の異なる磁束密度領域で動作させ得る磁力に
設定する。
Further, in the invention according to claim 7, two semiconductor magnetic resistors electrically connected in series, magnet means arranged at a position opposed to an arrangement surface of the magnetic resistors, and a detected object are detected. Displacement transmitting means for relatively displacing the phase of the facing surfaces of the magnetic resistor and the magnet means in the connecting direction of the two magnetic resistors according to the displacement of the body, and the magnetic resistor connected in series. Feeding means for grounding one end and applying a predetermined voltage to the other end, and each of the magnetic resistors that changes according to the magnetic field strength due to the relative positional relationship between the fed magnetic resistor and the magnet means. In the non-contact type position sensor having an output means for taking out a partial pressure value from the connection point as displacement information of the detected object on the basis of the resistance value of, the magnet means is displaced by at least the detected object. In the state where Field strength One of the magnetoresistive element to one another -
The magnetic force is set so that it can be operated in the magnetic flux density regions having different resistance characteristics.

【0018】[0018]

【作用】請求項1記載の発明の構成において、上記2つ
の半導体磁気抵抗体、磁石手段、変位伝達手段、給電手
段、及び出力手段は、通常の基本的な非接触型位置セン
サを構成する。そして、このような位置センサが、その
周囲の温度変化によって出力特性が変動し、被検出体の
同一角度の回転若しくは同一量の移動に対しても、高温
時と低温時とでは各異なる位置情報を出力するようにな
ることは前述した通りである。このことを更に詳述す
る。
In the structure of the invention described in claim 1, the two semiconductor magnetic resistors, the magnet means, the displacement transmitting means, the power feeding means, and the output means constitute a normal basic non-contact type position sensor. In such a position sensor, the output characteristics fluctuate due to changes in the surrounding temperature, and even when the detected object rotates at the same angle or moves by the same amount, different position information is obtained at high temperature and at low temperature. Is output as described above. This will be described in more detail.

【0019】半導体磁気抵抗体(素子)にあっては、そ
の磁界強度(B)−抵抗値(R)特性が、低磁場では、 R=(1+μ^(2)B^(2))Ro …(イ) として近似され、また高磁場では、 R=(a+bμB)Ro …(ロ) として近似される。ここで、Roは、磁界「0」のとき
の同半導体磁気抵抗体の抵抗値、μは半導体中の電子移
動度、そしてa及びbは、当該磁気抵抗体としての固有
の比例定数である。また上記(イ)式において、「^ 」
はべき乗を表し、「^(2)」は、「2乗」を意味する。
The magnetic field strength (B) -resistance value (R) characteristic of the semiconductor magnetic resistor (element) is R = (1 + μ ^ (2) B ^ (2)) Ro in a low magnetic field. (A), and in a high magnetic field, it is approximated as R = (a + b μB) Ro (b). Here, Ro is the resistance value of the same semiconductor magnetoresistor when the magnetic field is “0”, μ is the electron mobility in the semiconductor, and a and b are the proportional constants peculiar to the magnetoresistor. Also, in the above formula (a), "^"
Represents power, and “^ (2)” means “square”.

【0020】半導体磁気抵抗体自身はこのように、低磁
場にあっては、上記(イ)式の2乗特性に従って、その
抵抗値が磁界強度に応じて変化し、また高磁場にあって
は、上記(ロ)式の1乗特性に従って、その抵抗値が磁
界強度に応じて変化する。
As described above, the semiconductor magnetoresistive element itself has its resistance value changed according to the magnetic field strength in accordance with the square characteristic of the above equation (a) in a low magnetic field, and in a high magnetic field. The resistance value changes according to the magnetic field strength according to the first-order characteristic of the equation (b).

【0021】しかし、前記従来の位置センサにあっては
通常、上記磁石手段によって同磁気抵抗体に印加される
磁界強度がそもそも小さいため、これら磁石手段と磁気
抵抗体とが、被検出体の変位に応じて如何なる位相で対
向する場合も、同磁気抵抗体自身は、上記(イ)式の2
乗特性に従ってその抵抗値が変化するようになる。
However, in the conventional position sensor, the magnetic field strength applied to the magnetoresistive body by the magnet means is usually small in the first place, so that the magnet means and the magnetoresistive body are displaced by the displacement of the object to be detected. No matter which phase is used, the magnetoresistive element itself is
The resistance value changes according to the squared characteristic.

【0022】したがってこの場合、後に実施例において
詳述するように、被検出体の変位が「0」以外のとき、
すなわち上記2つの磁気抵抗体に印加される磁界強度B
が異なるときには、それら各磁気抵抗体において、相殺
され得ない各別の温度変動が生じることとなり、ひいて
はそれら磁気抵抗体の抵抗比も、被検出体の変位内容と
は純粋に対応しないものになる。
Therefore, in this case, as will be described later in detail in the embodiment, when the displacement of the object to be detected is other than "0",
That is, the magnetic field strength B applied to the two magnetoresistive bodies
, The magnetic resistances have different temperature fluctuations that cannot be canceled out, and the resistance ratios of the magnetic resistances do not correspond purely to the displacement of the detected object. .

【0023】一方、半導体磁気抵抗体のこうした特性に
より、上記2つの磁気抵抗体がある所定の高い磁場にお
かれる場合には、磁石手段と近接する側の磁気抵抗体
は、高磁場にあって、上記(ロ)式の1乗特性に従って
その抵抗値が変化するようになり、他方の磁石手段と離
間する側の磁気抵抗体は、低磁場にあって、上記(イ)
式の2乗特性に従ってその抵抗値が変化するようにな
る。そして、同2つの磁気抵抗体が、このように同時に
異なる特性に従って動作する場合には、これも後に実施
例において詳述するように、それら各磁気抵抗体の温度
依存性は異なったものとなり、それら磁気抵抗体の抵抗
比(出力)において、その変動分を抑制することができ
るようになる。
On the other hand, due to these characteristics of the semiconductor magnetoresistive element, when the two magnetoresistive elements are placed in a predetermined high magnetic field, the magnetic resistive element close to the magnet means is in a high magnetic field. The resistance value changes according to the first-order characteristic of the formula (b), and the magnetic resistor on the side separated from the other magnet means is in a low magnetic field,
The resistance value changes according to the squared characteristic of the equation. When the two magnetoresistive elements simultaneously operate according to different characteristics as described above, the temperature dependency of each of the magnetoresistive elements becomes different, as will be described later in detail in the embodiment. The variation in the resistance ratio (output) of the magnetic resistors can be suppressed.

【0024】そこで、同請求項1記載の発明によるよう
に、 ・少なくとも前記被検出体が変位している状態において
前記2つの磁気抵抗体を互いに磁界強度−抵抗値特性の
異なる磁束密度領域で動作させる磁気回路。を併せ具え
る構成とすれば、上記半導体磁気抵抗体においてこうし
た条件が満たされるようになり、何ら特別の温度補償回
路を設けずとも、温度変化による出力特性の変動を抑制
することができるようになる。
Therefore, according to the first aspect of the present invention, the two magnetic resistors are operated in the magnetic flux density regions having different magnetic field strength-resistance value characteristics at least in the state where the object to be detected is displaced. Magnetic circuit to make. With such a configuration, the semiconductor magnetoresistive body satisfies these conditions, and it is possible to suppress the change in the output characteristic due to the temperature change without providing any special temperature compensation circuit. Become.

【0025】また、請求項2記載の発明によるように、
上記磁気回路を、 ・前記磁気抵抗体自身の磁界強度−抵抗値特性において
その特性が変化する点の磁界強度に対応した所定のオフ
セット磁界を同磁気抵抗体に付与するバイアス手段を具
えるもの。として構成すれば、被検出体が変位している
状態においては、上記2つの磁気抵抗体を確実に磁界強
度−抵抗値特性の異なる磁束密度領域で動作させること
ができるようになる。すなわち、温度変動を抑制するた
めの上記条件が確実に満たされるようになる。
Further, according to the invention of claim 2,
The magnetic circuit includes: a bias means for applying a predetermined offset magnetic field corresponding to the magnetic field strength at the point where the magnetic field strength-resistance value characteristic of the magnetic resistance itself changes to the magnetic circuit. With this configuration, when the object to be detected is displaced, the two magnetic resistors can be reliably operated in the magnetic flux density regions having different magnetic field strength-resistance value characteristics. That is, the above condition for suppressing the temperature fluctuation is surely satisfied.

【0026】因みに、上記(イ)式の2乗特性として、 R=7.816×10^(4)×B^(2)+1150Ω といった特性を持ち、上記(ロ)式の1乗特性として、 R=1.49×10^(4)×B+827Ω といった特性を持つ半導体磁気抵抗体にあっては、上記
特性が変化する点の磁界強度は「0.166T(テス
ラ)」となることが確認されている。
Incidentally, the square characteristic of the above equation (A) has a characteristic such as R = 7.816 × 10 ^ (4) × B ^ (2) + 1150Ω, and the square characteristic of the above equation (B) is as follows: In the case of a semiconductor magnetoresistor having characteristics such as R = 1.49 × 10 ^ (4) × B + 827Ω, it was confirmed that the magnetic field strength at the point where the above characteristics change is “0.166T (Tesla)”. ing.

【0027】なお、上記バイアス手段としては、例えば
請求項3記載の発明によるように、 ・前記磁気抵抗体を介して前記磁石手段と対向する位置
に配されたバイアス磁石を用いる構成。或いは、請求項
4記載の発明によるように、 ・前記磁石手段の前記磁気抵抗体との対向面積を増大さ
せるべく同磁石手段に一体に付加された磁性体を用いる
構成。更には、請求項5記載の発明によるように、 ・前記磁石手段から発せられる磁界の前記磁気抵抗体へ
の関与面積を増大させるべく前記磁石手段と前記磁気抵
抗体との間に介在される磁性体を用いる構成。等々、を
採用することができる。特に、バイアス磁石を用いる上
記請求項3記載の発明の構成によれば、比較的簡単に、
しかも正確に、上記磁気抵抗体に所定のオフセット磁界
を付与することができるようになる。また、上記磁石手
段としての機能を拡張する請求項4或いは請求項5記載
の発明の構成によれば、上記バイアス磁石の配設を不要
とするよりコンパクトな形態にて、上記と同等の温度補
償機能を有する非接触型位置センサを構成することがで
きるようになる。
As the bias means, for example, as in the invention according to claim 3, a bias magnet arranged at a position facing the magnet means via the magnetic resistor is used. Alternatively, as in the invention according to claim 4, a structure is used in which a magnetic body is integrally added to the magnet means in order to increase the facing area of the magnet means with the magnetic resistor. Furthermore, according to the invention of claim 5, the magnetic field interposed between the magnet means and the magnetoresistive body in order to increase the area of the magnetic field emitted from the magnet means to the magnetoresistive body. Configuration using the body. And so on. Particularly, according to the configuration of the invention of claim 3 which uses the bias magnet, it is relatively easy to
Moreover, it becomes possible to accurately apply a predetermined offset magnetic field to the magnetoresistive body. Further, according to the structure of the invention of claim 4 or 5, which expands the function as the magnet means, the temperature compensation equivalent to the above is realized in a more compact form which does not require the arrangement of the bias magnet. A non-contact type position sensor having a function can be configured.

【0028】ところで、温度変動を抑制するための上記
条件は、上記磁気回路のみによって達成されるとは限ら
ない。すなわち、上記半導体磁気抵抗体自身の特性とし
て、上記特性が変化する点の磁界強度が小さければ、す
なわちより小さい磁界強度において上記2乗特性と1乗
特性とが交わる磁界強度−抵抗値特性を有する半導体磁
気抵抗体であれば、必ずしも上記磁気回路を設けずと
も、上記2つの磁気抵抗体が同時に異なる特性に従って
動作する同条件は満たされる。
By the way, the above condition for suppressing the temperature fluctuation is not always achieved only by the magnetic circuit. That is, as the characteristics of the semiconductor magnetic resistor itself, if the magnetic field strength at the point where the characteristics change is small, that is, at a smaller magnetic field strength, there is a magnetic field strength-resistance value characteristic in which the squared characteristic and the squared characteristic intersect. If it is a semiconductor magnetic resistor, the same condition that the two magnetic resistors simultaneously operate according to different characteristics is satisfied without providing the magnetic circuit.

【0029】そこで、請求項6記載の発明では、上記基
本的な非接触型位置センサの構成において、少なくとも
前記被検出体が変位しているとき、2つの磁気抵抗体が
互いに異なる磁界強度−抵抗値特性にて動作する磁気抵
抗体を前記半導体磁気抵抗体として用いるようにする。
Therefore, in the invention of claim 6, in the structure of the basic non-contact type position sensor, at least when the object to be detected is displaced, the two magnetic resistors have different magnetic field strength-resistance. A magnetoresistive element that operates with a value characteristic is used as the semiconductor magnetoresistive element.

【0030】こうした構成によっても、同半導体磁気抵
抗体において上記条件が満たされるようになり、何ら特
別の温度補償回路を設けずとも、温度変化による出力特
性の変動を抑制することができるようになる。
With such a structure, the semiconductor magnetic resistor can also satisfy the above condition, and it is possible to suppress the change of the output characteristic due to the temperature change without providing any special temperature compensating circuit. .

【0031】また、温度変動を抑制するための同条件
は、上記磁気回路を別途設けずとも、上記磁石手段にお
ける磁力の設定を通じて満たすこともできる。すなわち
請求項7記載の発明によるように、同じく上記基本的な
非接触型位置センサの構成において、 ・前記磁石手段は、少なくとも前記被検出体が変位して
いる状態において前記2つの磁気抵抗体を互いに磁界強
度−抵抗値特性の異なる磁束密度領域で動作させ得る磁
力に設定される。といった構成を採用することでも、上
記半導体磁気抵抗体において同条件が満たされるように
なり、何ら特別の温度補償回路を設けずとも、温度変化
による出力特性の変動を抑制することができるようにな
る。
The same condition for suppressing the temperature fluctuation can be satisfied by setting the magnetic force in the magnet means without separately providing the magnetic circuit. That is, as in the invention according to claim 7, in the same basic configuration of the non-contact type position sensor, the magnet means includes the two magnetic resistance bodies at least in a state in which the detected body is displaced. It is set to a magnetic force capable of operating in magnetic flux density regions having different magnetic field strength-resistance value characteristics. By adopting such a configuration, the same condition can be satisfied in the semiconductor magnetoresistive body, and it becomes possible to suppress the fluctuation of the output characteristic due to the temperature change without providing any special temperature compensation circuit. .

【0032】[0032]

【実施例】図1に、この発明にかかる非接触型位置セン
サの一実施例を示す。この実施例の位置センサは、前述
したロータリポジションセンサとして、例えば車載用内
燃機関のスロットル開度等、被検出体の回転角度(変
位)を非接触にて検出する位置センサとして構成されて
いる。
FIG. 1 shows an embodiment of a non-contact type position sensor according to the present invention. The position sensor of this embodiment is configured as the above-described rotary position sensor, for example, as a position sensor that detects a rotation angle (displacement) of a detected object such as a throttle opening of an on-vehicle internal combustion engine in a non-contact manner.

【0033】はじめに、同図1を参照して、この実施例
にかかる非接触型位置センサとしてのセンサ構造を説明
する。図1に示すこの実施例の位置センサにおいて、ハ
ウジング1は、同位置センサを構成する以下の各部品を
一体に保持し、保護する部分である。ハウジング1に
は、軸受け2を介して、被検出体としての回転軸3が回
転自在に支持される。
First, a sensor structure as a non-contact type position sensor according to this embodiment will be described with reference to FIG. In the position sensor of this embodiment shown in FIG. 1, the housing 1 is a part that integrally holds and protects the following components that form the position sensor. A rotary shaft 3 as an object to be detected is rotatably supported by the housing 1 via a bearing 2.

【0034】この回転軸3には、上記ハウジング1の内
部において、その端部にホルダ4が取り付けられてい
る。また、このホルダ4の底部には、上記回転軸3の回
転中心から偏倚した位置に、磁石(永久磁石)5が取り
付けられている。
A holder 4 is attached to the rotary shaft 3 at the end thereof inside the housing 1. A magnet (permanent magnet) 5 is attached to the bottom of the holder 4 at a position offset from the center of rotation of the rotary shaft 3.

【0035】一方、上記ハウジング1の内部底面には、
バイアス磁石(永久磁石)6が配設されている。そし
て、このバイアス磁石6の上面には、集磁体としての軟
鉄製のヨーク7を介して、絶縁基板上に半導体磁気抵抗
体が形成された磁気抵抗素子8が配設されている。この
磁気抵抗素子8の半導体磁気抵抗体形成面と上記磁石5
の底面とは、所定の間隙をもって対向するよう、上記各
部品要素の寸法が決定されている。
On the other hand, on the inner bottom surface of the housing 1,
A bias magnet (permanent magnet) 6 is provided. Then, on the upper surface of the bias magnet 6, a magnetoresistive element 8 in which a semiconductor magnetoresistive body is formed on an insulating substrate is arranged via a yoke 7 made of soft iron as a magnetic collector. The surface of the magnetoresistive element 8 on which the semiconductor magnetoresistive element is formed and the magnet 5
The dimensions of each of the above component elements are determined so as to face the bottom surface of the component element with a predetermined gap.

【0036】なお、上記磁気抵抗素子8は、後に詳述す
るように、電気的に直列接続された2つの半導体磁気抵
抗体を有して構成されている。そして、それら磁気抵抗
体の両端並びに接続点に対応した各電極は、上記ハウジ
ング1の底部から導出される電源端子10、接地端子1
1及び出力端子12に、それぞれリード線9を介して電
気的に接続されている。
The magnetoresistive element 8 has two semiconductor magnetoresistive elements electrically connected in series, as will be described later. The electrodes corresponding to both ends and connection points of the magnetic resistors are connected to the power supply terminal 10 and the ground terminal 1 which are led out from the bottom of the housing 1.
1 and the output terminal 12 are electrically connected to each other via lead wires 9.

【0037】図2に、この実施例の位置センサの、上記
磁石5の部分から水平に切り取った場合の断面構造を参
考までに示す。同位置センサとしてのこうした構造によ
り、磁石5は、被検出体である回転軸3の回転に伴い、
図2に矢示する態様で、すなわち磁気抵抗素子8との対
向面の位相が変位するかたちで、同磁気抵抗素子8上を
回動するようになる。
FIG. 2 shows, for reference, the sectional structure of the position sensor of this embodiment when it is cut horizontally from the magnet 5 portion. With such a structure as the same position sensor, the magnet 5 moves along with the rotation of the rotary shaft 3 that is the detected object.
In the mode shown by the arrow in FIG. 2, that is, the phase of the surface facing the magnetoresistive element 8 is displaced, so that the magnetoresistive element 8 is rotated on the same.

【0038】一方磁気抵抗素子8では、磁石5とのこう
した位相関係に対応した強度の磁界を上記2つの磁気抵
抗体が各々受けることとなり、それら受けた磁界強度に
応じて、同2つの磁気抵抗体の抵抗値がそれぞれ変化す
るようになる。
On the other hand, in the magnetoresistive element 8, the above two magnetoresistive bodies receive the magnetic fields having the strengths corresponding to the phase relationship with the magnet 5, and the two magnetic resistances are received in accordance with the received magnetic field strengths. The resistance value of the body changes.

【0039】また、特に同実施例の位置センサにあって
は、バイアス磁石6の配設により、磁気抵抗素子8に対
して所定のオフセット磁界が付与されるようになる。図
3は、こうした構成を有する同実施例の位置センサの等
価回路を示したものである。
Further, particularly in the position sensor of the embodiment, the bias magnet 6 is arranged so that a predetermined offset magnetic field is applied to the magnetoresistive element 8. FIG. 3 shows an equivalent circuit of the position sensor of the embodiment having such a configuration.

【0040】同図3に示されるように、また上述したよ
うに、磁気抵抗素子8は、電気的に直列接続される2つ
の磁気抵抗体を有して構成されている。そして、それら
磁気抵抗体の一端が接続される電源端子10に電源電圧
Vccが印加され、他端は、接地端子11を介して接地
される。
As shown in FIG. 3 and as described above, the magnetoresistive element 8 has two magnetoresistive elements electrically connected in series. Then, the power supply voltage Vcc is applied to the power supply terminal 10 to which one ends of the magnetic resistors are connected, and the other end is grounded via the ground terminal 11.

【0041】また、上記磁石5は、このような磁気抵抗
素子8に対し、等価的には、同図3に矢示する態様で、
被検出体(回転軸3)の回転に伴い変位し、バイアス磁
石6は、これも同図3に示される態様で、上記磁気抵抗
素子8にオフセット磁界を付与するようになる。
Further, the magnet 5 is equivalent to the magnetoresistive element 8 in a mode shown by an arrow in FIG.
The bias magnet 6 is displaced along with the rotation of the object to be detected (rotary shaft 3), and applies an offset magnetic field to the magnetoresistive element 8 in the manner shown in FIG.

【0042】同位置センサとしての出力端子12は、上
記直列に接続されている2つの磁気抵抗体の接続点から
導出される。そして該出力端子12からは、磁気抵抗素
子8と磁石5との相対的な位置関係による磁界強度に応
じて変化する上記各磁気抵抗体の抵抗比が、正確にはそ
れら抵抗比による分圧値Voが、上記被検出体の変位情
報(回転軸3の回転角度情報)として出力されるように
なる。
The output terminal 12 as the same position sensor is led out from the connection point of the two magnetic resistors connected in series. From the output terminal 12, the resistance ratio of each of the magnetic resistors, which changes in accordance with the magnetic field strength due to the relative positional relationship between the magnetoresistive element 8 and the magnet 5, is, to be exact, a divided voltage value by the resistance ratio. Vo is output as displacement information (rotation angle information of the rotation shaft 3) of the detected object.

【0043】因みに、上記2つの磁気抵抗体の抵抗値
を、同図3に示される如く、それぞれR1及びR2とす
ると、この変位情報(分圧値)Voは、 Vo=Vcc×R2/(R1+R2) …(1) として表されるようになる。
Assuming that the resistance values of the two magnetic resistors are R1 and R2, respectively, as shown in FIG. 3, this displacement information (divided voltage value) Vo is Vo = Vcc × R2 / (R1 + R2 ) ... (1).

【0044】次に、このような実施例の位置センサによ
り、どのように温度補償がなされるかについて、実験の
結果をもとに説明する。同実施例の位置センサの上記構
成において、上記バイアス磁石6により付与するオフセ
ット磁界の強度を種々変更しつつ、上記位置センサの温
度に対する出力変動Δθを測定したところ、図5に示す
結果が得られた。
Next, how the position sensor of this embodiment performs temperature compensation will be described based on the results of experiments. In the configuration of the position sensor of the embodiment, the output variation Δθ with respect to the temperature of the position sensor was measured while variously changing the strength of the offset magnetic field applied by the bias magnet 6, and the result shown in FIG. 5 was obtained. It was

【0045】まず、図5(a)は、被検出体である上記
回転軸3が50°(F.S.:フルスケール)の位置に
あるときの出力(変位情報(分圧値)Vo)の温度変動
を示している。
First, FIG. 5A shows the output (displacement information (partial pressure value) Vo) when the rotary shaft 3 which is the object to be detected is at a position of 50 ° (FS: full scale). Shows the temperature fluctuation of.

【0046】この位置において、上記付与するオフセッ
ト磁界Bが「0」の場合、すなわちバイアス磁石6のな
い従来の位置センサと同様の条件の場合には、同図5
(a)に特性線PAとして示されるように、極めて大き
な出力変動が生じるようになる。「−30℃」から「+
120℃」までの周囲温度の変化による出力変動幅は、
角度換算した値で「32°」となった。
At this position, when the applied offset magnetic field B is "0", that is, when the condition is the same as that of the conventional position sensor without the bias magnet 6, FIG.
As shown by the characteristic line PA in (a), an extremely large output fluctuation occurs. From "-30 ° C" to "+
Output fluctuation range due to changes in ambient temperature up to 120 ° C
The angle converted value was “32 °”.

【0047】一方、被検出体(回転軸3)の同50°
(F.S.)の位置において、上記バイアス磁石6によ
りオフセット磁界を加えると、出力変動幅は、その磁界
強度の増加と共に減少した。そして、「0.183T」
のオフセット磁界が付与されたとき、同図5(a)に特
性線D1として示されるように、該出力変動幅は「1
°」にまで減少した。
On the other hand, the object to be detected (rotary shaft 3) is at the same 50 °
When an offset magnetic field was applied by the bias magnet 6 at the (FS) position, the output fluctuation range decreased as the magnetic field strength increased. And "0.183T"
When the offset magnetic field of 1 is given, the output fluctuation range is "1" as shown by the characteristic line D1 in FIG.
It was reduced to "°".

【0048】また、こうしたオフセット磁界の磁界強度
を更に増し、同図5(a)に例えば特性線D3或いはD
4として示されるように、「0.223T」或いは
「0.369T」といったオフセット磁界を付与した場
合には、出力変動Δθは正の温度依存性を示すようにな
り、以降、同オフセット磁界の磁界強度が増加されるに
従って、出力変動幅は増加した。
Further, by further increasing the magnetic field strength of such an offset magnetic field, for example, the characteristic line D3 or D in FIG.
As shown by 4, when the offset magnetic field of “0.223T” or “0.369T” is applied, the output fluctuation Δθ exhibits a positive temperature dependence. The output fluctuation range increased as the intensity increased.

【0049】他方、図5(b)は、被検出体(回転軸
3)が0°の位置にあるときの出力の温度変動を、また
図5(c)は、被検出体(回転軸3)が−25°(−
F.S./2)の位置にあるときの出力の温度変動をそ
れぞれ示している。
On the other hand, FIG. 5B shows the temperature fluctuation of the output when the object to be detected (rotating shaft 3) is at the position of 0 °, and FIG. 5C shows the object to be detected (rotating shaft 3). ) Is -25 ° (-
F. S. The temperature fluctuation of the output at the position of / 2) is shown respectively.

【0050】これらの位置にあっても、上記付与するオ
フセット磁界Bが「0」の場合(従来の位置センサの場
合)には、それぞれ特性線PAとして示されるように、
多少の出力変動が生じたが、上記「0.183T」のオ
フセット磁界が付与されたときには、それぞれ特性線D
1として示されるように、出力変動幅はやはり「1°」
程度にまで減少した。
Even at these positions, when the applied offset magnetic field B is "0" (in the case of the conventional position sensor), as indicated by characteristic lines PA, respectively,
Although some output fluctuations have occurred, when the above-mentioned "0.183T" offset magnetic field is applied, each characteristic line D
As shown by 1, the output fluctuation range is still “1 °”
It was reduced to the extent.

【0051】このように適切なオフセット磁界が付与さ
れることによって出力の温度変動が抑制される理由は、
以下のように考察される。 (半導体磁気抵抗体の特性)まず、上記半導体磁気抵抗
体自身の特性について考察する。
The reason why the temperature variation of the output is suppressed by applying the appropriate offset magnetic field in this way is as follows.
It is considered as follows. (Characteristics of Semiconductor Magnetic Resistor) First, the characteristics of the semiconductor magnetic resistor itself will be considered.

【0052】半導体磁気抵抗体にあっては、磁束密度を
B、また該磁束密度Bの磁界が加わったときの同磁気抵
抗体の抵抗値をR(B)とすると、該抵抗値R(B)
は、低磁場では、 R(B)=(1+μ^(2)B^(2))Ro …(2) として近似され、また高磁場では、 R(B)=(a+bμB)Ro …(3) として近似される。これらの式において、Roは、磁界
「0」のときの同半導体磁気抵抗体の抵抗値、μは半導
体中の電子移動度、そしてa及びbは、当該磁気抵抗体
としての固有の比例定数である。なお、上記(2)式に
おいて、「^ 」はべき乗を表し、「^(2)」は「2乗」を
意味する。
In the semiconductor magnetic resistor, if the magnetic flux density is B and the resistance value of the magnetic resistor when the magnetic field of the magnetic flux density B is applied is R (B), the resistance value R (B )
Is approximated as R (B) = (1 + μ ^ (2) B ^ (2)) Ro ... (2) in low magnetic fields, and R (B) = (a + bμB) Ro ... (3) in high magnetic fields. Is approximated as. In these equations, Ro is the resistance value of the same semiconductor magnetoresistive element when the magnetic field is “0”, μ is the electron mobility in the semiconductor, and a and b are the proportional constants peculiar to the magnetoresistive element. is there. In the above equation (2), "^" means exponentiation and "^ (2)" means "squared".

【0053】半導体磁気抵抗体自身はこのように、低磁
場にあっては、上記(2)式の2乗特性(μBの2次関
数)に従って、その抵抗値が磁界強度に応じて変化し、
また高磁場にあっては、上記(3)式の1乗特性(μB
の1次関数)に従って、その抵抗値が磁界強度に応じて
変化する。
As described above, the semiconductor magnetoresistive element itself changes its resistance value in accordance with the magnetic field strength in accordance with the square characteristic (quadratic function of μB) of the above equation (2) in a low magnetic field.
Further, in a high magnetic field, the first-order characteristic (μB
The resistance value changes according to the magnetic field strength.

【0054】ここで、上記移動度μが主に格子散乱によ
って支配されていると仮定すると、該移動度μは絶対温
度(T)の(−3/2)乗に比例するようになるため、 μ=cT^(-3/2) …(4) として表現できるようになる。
Here, assuming that the mobility μ is mainly governed by lattice scattering, the mobility μ becomes proportional to the absolute temperature (T) raised to the (−3/2) th power. It can be expressed as μ = cT ^ (-3/2) (4).

【0055】したがって、この(4)式を上記(2)
式、及び(3)式にそれぞれ代入すると、上記抵抗値R
(B)は、低磁場では、 R(B)=(1+c^(2)T^(-3) B^(2))Ro …(5) となり、また高磁場では、 R(B)=(a+bcT^(-3/2) B)Ro …(6) となる。
Therefore, this equation (4) is converted into the above (2).
Substituting into equation (3) and equation (3) respectively, the above resistance value R
(B) becomes R (B) = (1 + c ^ (2) T ^ (-3) B ^ (2)) Ro ... (5) in the low magnetic field, and R (B) = (in the high magnetic field. a + bcT ^ (-3/2) B) Ro (6)

【0056】図4に、こうした半導体磁気抵抗体の磁界
強度−抵抗値特性を示す。この図4は、磁気抵抗素子8
に形成される半導体磁気抵抗体としてInSbを用い、
雰囲気温度25℃(298K)の常温にて、その磁界強
度−抵抗値特性を測定した結果をグラフ化したものであ
る。なお、図4においては、上記(2)式または(5)
式の特性にかかる特性線を線SLとして、また上記
(3)式または(6)式の特性にかかる特性線を線SH
としてそれぞれ図示している。この図4の測定結果か
ら、これら各特性線SL及びSHの値を求めたところ、
特性線SLの方は、 R(B)=7.816×10^(4)×B^(2)+1150[Ω] となり、特性線SHの方は、 R(B)=1.49×10^(4)×B+827[Ω] となった。
FIG. 4 shows the magnetic field strength-resistance value characteristics of such a semiconductor magnetic resistor. This FIG. 4 shows a magnetoresistive element 8
InSb is used as the semiconductor magnetoresistor formed in
6 is a graph showing the results of measuring the magnetic field strength-resistance value characteristics at an ambient temperature of 25 ° C. (298K). In addition, in FIG. 4, the above formula (2) or (5) is used.
The characteristic line relating to the characteristic of the formula is set as the line SL, and the characteristic line relating to the characteristic of the formula (3) or (6) is defined as the line SH.
Are respectively shown as. When the values of these characteristic lines SL and SH are obtained from the measurement results of FIG. 4,
The characteristic line SL is R (B) = 7.816 × 10 ^ (4) × B ^ (2) +1150 [Ω], and the characteristic line SH is R (B) = 1.49 × 10. ^ (4) x B + 827 [Ω].

【0057】なお、これら特性線SL及びSHの交点、
すなわち半導体磁気抵抗体の抵抗値変化が上記(2)
式、或いは(5)式の特性から、上記(3)式、或いは
(6)式の特性に切り換わる変化点は、約「0.166
T(テスラ)」の磁界強度に対応した点であることが同
図4から明らかである。因みに、そのときの同半導体磁
気抵抗体の抵抗値は約「3.3kΩ(キロオーム)」で
ある。
The intersection of these characteristic lines SL and SH,
That is, the change in the resistance value of the semiconductor magnetoresistive element is (2) above.
The change point at which the characteristic of equation (5) is switched to the characteristic of equation (3) or equation (6) is about "0.166".
It is clear from FIG. 4 that this corresponds to the magnetic field strength of “T (Tesla)”. Incidentally, the resistance value of the semiconductor magnetic resistor at that time is about “3.3 kΩ (kilo ohm)”.

【0058】また、同特性線SL及びSHによれば、実
験に用いた半導体磁気抵抗体の上記定数は、それぞれ Ro=1150[Ω] a=0.719 b=1.58 c=4.24×10^(4)[K^(3/2)T^(-1)] と推定される。
According to the characteristic lines SL and SH, the above constants of the semiconductor magnetoresistive element used in the experiment are Ro = 1150 [Ω] a = 0.719 b = 1.58 c = 4.24, respectively. It is estimated to be × 10 ^ (4) [K ^ (3/2) T ^ (-1)].

【0059】(従来の位置センサの温度特性)次に、上
記バイアス磁石6のない、従来の位置センサの温度特性
について考察する。
(Temperature Characteristic of Conventional Position Sensor) Next, the temperature characteristic of the conventional position sensor without the bias magnet 6 will be considered.

【0060】こうした従来の位置センサでは、そもそも
上記半導体磁気抵抗体に印加される磁界強度が小さいた
め、それら磁気抵抗体の抵抗値R1及びR2は共に上記
μBの2次関数となり、上記(5)式の関係にて表され
るようになる。すなわち、同磁気抵抗体に加わる磁界強
度をそれぞれB1及びB2とすると、 R1=(1+c^(2)T^(-3) B1^(2))Ro …(7) R2=(1+c^(2)T^(-3) B2^(2))Ro …(8) となる。
In such a conventional position sensor, since the magnetic field strength applied to the semiconductor magnetoresistive element is small in the first place, the resistance values R1 and R2 of these magnetoresistive elements are both quadratic functions of the above μB, and the above (5) It becomes to be expressed by the relation of formula. That is, assuming that the magnetic field strengths applied to the magnetoresistive body are B1 and B2, respectively, R1 = (1 + c ^ (2) T ^ (-3) B1 ^ (2)) Ro (7) R2 = (1 + c ^ (2 ) T ^ (-3) B2 ^ (2)) Ro (8).

【0061】また、このときの同位置センサの出力Vo
は、これら(7)式及び(8)式を上記(1)式に代入
することによって得られ、 Vo=Vcc{1+c^(2)T^(-3)B2^(2)}/ {2+c^(2)T^(-3)(B1^(2)+B2^(2))} …(9) となる。
The output Vo of the same position sensor at this time
Is obtained by substituting these equations (7) and (8) into the above equation (1), Vo = Vcc {1 + c ^ (2) T ^ (-3) B2 ^ (2)} / {2 + c ^ (2) T ^ (-3) (B1 ^ (2) + B2 ^ (2))} (9).

【0062】一方、この出力Voの温度依存性は、同
(9)式を絶対温度Tで微分することによって得られ、 dVo/dT=3Vcc・c^(2)T^(-4)(B1^(2)−B2^(2))/ {2+c^(2)T^(-3)(B1^(2)+B2^(2))}^(2) …(10) となる。
On the other hand, the temperature dependence of the output Vo is obtained by differentiating the equation (9) by the absolute temperature T, and dVo / dT = 3Vcc · c ^ (2) T ^ (-4) (B1 ^ (2) -B2 ^ (2)) / {2 + c ^ (2) T ^ (-3) (B1 ^ (2) + B2 ^ (2))} ^ (2) ... (10).

【0063】ここで、この(10)式より、上記被検出
体(回転軸3)の位置をθとして、その温度依存性を検
証すると、 (1)θ<0の場合には、B1>B2であるため、dV
o/dT>0 (2)θ=0の場合には、B1=B2であるため、dV
o/dT=0 (3)θ>0の場合には、B1<B2であるため、dV
o/dT<0 となる。
Here, from the equation (10), the temperature dependence of the detected body (rotating shaft 3) is set to θ, and the temperature dependence is verified as follows: (1) If θ <0, B1> B2 Therefore, dV
o / dT> 0 (2) When θ = 0, B1 = B2, so dV
When o / dT = 0 (3) θ> 0, B1 <B2, and therefore dV
o / dT <0.

【0064】すなわちこの従来の位置センサにあって
は、θ≠0(B1≠B2)の場合には必ずdVo/dT
≠0となり、その出力Voの温度による変動は不可避で
あることが判る。
That is, in this conventional position sensor, when θ ≠ 0 (B1 ≠ B2), dVo / dT is always satisfied.
≠ 0, and it can be seen that the fluctuation of the output Vo due to the temperature is unavoidable.

【0065】上記実験に用いた位置センサでは、被検出
体がθ=F.S.(50゜)の位置にあるときのB1及
びB2はそれぞれ、 B1=0.025[T] B2=0.141[T] であるため、電源電圧Vccが5[V(ボルト)]であ
るとしたときの出力Voの温度による変動は、 dVo/dT=−5.20×10^(8)T^(-4) / (2+3.69×10^(7)T^(-3))^(2) …(11) となる。そして、温度が−30℃、25℃、及び120
℃のときの該温度による出力変動は、同(11)式か
ら、それぞれ ・−30℃(T=243K)のとき、dVo/dT=−
7.14[mV/K] ・ 25℃(T=298K)のとき、dVo/dT=−
5.72[mV/K] ・120℃(T=393K)のとき、dVo/dT=−
3.21[mV/K] となる。
In the position sensor used in the above experiment, the object to be detected is θ = F. S. Since B1 and B2 at the position of (50 °) are B1 = 0.025 [T] and B2 = 0.141 [T], respectively, the power supply voltage Vcc is 5 [V (volt)]. The fluctuation of the output Vo due to the temperature at this time is as follows: dVo / dT = −5.20 × 10 ^ (8) T ^ (-4) / (2 + 3.69 × 10 ^ (7) T ^ (-3)) ^ (2) It becomes (11). And the temperature is -30 ° C, 25 ° C, and 120
From the equation (11), the output fluctuations due to the temperature at the temperature of ℃ are: −30 ° C. (T = 243K), dVo / dT = −
7.14 [mV / K] ・ At 25 ° C. (T = 298K), dVo / dT = −
5.72 [mV / K] -At 120 ° C (T = 393K), dVo / dT =-
It becomes 3.21 [mV / K].

【0066】(実施例の位置センサの温度特性)最後
に、バイアス磁石6を具える上記実施例の位置センサの
温度特性について考察する。
(Temperature Characteristic of Position Sensor of Embodiment) Finally, the temperature characteristic of the position sensor of the above embodiment having the bias magnet 6 will be considered.

【0067】同実施例の位置センサにあっては、上述し
た特性線SL及びSHの交点、すなわち半導体磁気抵抗
体の抵抗値変化がμBの2次関数(上記(2)式参照)
からμBの1次関数(上記(3)式参照)に切り換わる
変化点にほぼ等しいオフセット磁界を上記バイアス磁石
6を通じて印加する。図4によれば、この磁界強度は約
「0.166T」となる。また上記実験によれば、該
「0.166T」に最も近い「0.183T」のオフセ
ット磁界を付与するとき、同位置センサとしての出力変
動幅が「1°」以内に減少することが判っている。
In the position sensor of the embodiment, the quadratic function in which the change in the resistance value of the semiconductor magnetoresistive element is μB (see the above equation (2)) in the intersection of the characteristic lines SL and SH described above.
To the μB linear function (see the above equation (3)), an offset magnetic field approximately equal to the change point is applied through the bias magnet 6. According to FIG. 4, this magnetic field strength is about “0.166T”. Further, according to the above experiment, when the offset magnetic field of "0.183T", which is the closest to the "0.166T", is applied, the output fluctuation width of the same position sensor decreases within "1 °". There is.

【0068】したがってこの場合、上記変化点に対応し
たオフセット磁界の磁界強度をBcとするすると、各磁
気抵抗体の抵抗値R1及びR2とμBとの関係は、被検
出体(回転軸3)の位置θの、それぞれθ≪0の場合、
θ≒0の場合、及びθ≫0の場合に対応して、以下のよ
うになる。
Therefore, in this case, assuming that the magnetic field strength of the offset magnetic field corresponding to the above-mentioned change point is Bc, the relationship between the resistance values R1 and R2 of each magnetic resistor and μB is that of the detected object (rotating shaft 3). When the position θ is θ << 0,
Corresponding to the case of θ≈0 and the case of θ >> 0, the following is obtained.

【0069】(1)θ≪0の場合 この場合、磁界強度Bの関係は、B1>Bc>B2とな
るため、高磁場におかれる側の磁気抵抗体の抵抗値R1
は、上記(6)式から R1=(a+bcT^(-3/2) B1)Ro …(12) となり、他方の低磁場におかれる側の磁気抵抗体の抵抗
値R2は、上記(5)式から R2=(1+c^(2)T^(-3) B2^(2))Ro …(13) となる。
(1) In the case of θ << 0 In this case, the relationship of the magnetic field strength B is B1>Bc> B2, so that the resistance value R1 of the magnetic resistor on the high magnetic field side is R1.
Becomes R1 = (a + bcT ^ (-3/2) B1) Ro (12) from the above equation (6), and the resistance value R2 of the magnetic resistor on the other side in the low magnetic field is (5) above. From the formula, R2 = (1 + c ^ (2) T ^ (-3) B2 ^ (2)) Ro (13).

【0070】また、このときの同位置センサの出力Vo
は、これら(12)式及び(13)式を上記(1)式に
代入することによって得られ、 Vo=Vcc(1+c^(2)T^(-3)B2^(2))/ (a+1+bcT^(-3/2)B1+c^(2)T^(-3)B2^(2)) …(14) となる。
Further, the output Vo of the same position sensor at this time
Is obtained by substituting these equations (12) and (13) into the above equation (1), Vo = Vcc (1 + c ^ (2) T ^ (-3) B2 ^ (2)) / (a + 1 + bcT ^ (-3/2) B1 + c ^ (2) T ^ (-3) B2 ^ (2)) (14).

【0071】一方、この出力Voの温度依存性は、同
(14)式を絶対温度Tで微分することによって得ら
れ、 dVo/dT=1.5cT^(-5/2) Vcc× (bB1−2acT^(-3/2)B2^(2)−bc^(2)T^(-3)B1B2^(2))/ (a+1+bcT^(-3/2)B1+c^(2)T^(-3)B2^(2))^(2) …(15) となる。
On the other hand, the temperature dependence of the output Vo is obtained by differentiating the equation (14) by the absolute temperature T, and dVo / dT = 1.5 cT ^ (-5/2) Vcc × (bB1- 2acT ^ (-3/2) B2 ^ (2) -bc ^ (2) T ^ (-3) B1B2 ^ (2)) / (a + 1 + bcT ^ (-3/2) B1 + c ^ (2) T ^ (- 3) B2 ^ (2)) ^ (2) (15)

【0072】ここで、この(15)式において、同位置
センサが使用される温度範囲のある温度Toにおいて bB1−2acTo^(-3/2)B2^(2)−bc^(2)To^(-3)B1B2^(2)=0 …(16) となるように、上記定数a、b、及びcを設定すれば、 dVo/dT=0 となる。そしてこの場合、T<ToではdVo/dT<
0、また、T>ToではdVo/dT>0となり、温度
Toの前後で、出力変動の温度係数が反転する。このた
め同実施例の位置センサによれば、こうした定数の設定
を通じてその出力変動幅を抑制することができるように
なる。
In this equation (15), bB1-2acTo ^ (-3/2) B2 ^ (2) -bc ^ (2) To ^ at a temperature To in the temperature range in which the same position sensor is used. (-3) B1B2 ^ (2) = 0 (16) If the above constants a, b, and c are set, then dVo / dT = 0. In this case, in the case of T <To, dVo / dT <
0, and when T> To, dVo / dT> 0, and the temperature coefficient of output fluctuation is inverted before and after the temperature To. Therefore, according to the position sensor of the embodiment, the output fluctuation range can be suppressed by setting such constants.

【0073】また更に、同実施例の位置センサの場合、
上記オフセット磁界の付与によって磁気抵抗体に加わる
磁場が増加するため、上記(15)式の分母が大きくな
る。すなわち、上記温度による出力変動率「dVo/d
T」の絶対値が小さくなり、同変動幅の抑制効果が更に
促進されることともなる。
Furthermore, in the case of the position sensor of the embodiment,
Since the magnetic field applied to the magnetoresistive body increases due to the application of the offset magnetic field, the denominator of the equation (15) becomes large. That is, the output fluctuation rate “dVo / d due to the above temperature”
The absolute value of “T” becomes smaller, and the effect of suppressing the fluctuation range is further promoted.

【0074】(2)θ≒0の場合 この場合、磁界強度Bの関係は、B1、B2>Bcとな
るため、上記2つの磁気抵抗体は共に高磁場におかれる
こととなり、その各抵抗値R1及びR2は、上記(6)
式から、それぞれ R1=(a+bcT^(-3/2) B1)Ro …(17) R2=(a+bcT^(-3/2) B2)Ro …(18) となる。
(2) In the case of θ≈0 In this case, the relationship of the magnetic field strength B is B1, B2> Bc, so that the two magnetic resistors are both placed in a high magnetic field, and their respective resistance values are set. R1 and R2 are as described in (6) above.
From the formulas, R1 = (a + bcT ^ (-3/2) B1) Ro ... (17) R2 = (a + bcT ^ (-3/2) B2) Ro ... (18), respectively.

【0075】また、このときの同位置センサの出力Vo
は、これら(17)式及び(18)式を先の(1)式に
代入することによって得られ、 Vo=Vcc(a+bcT^(-3/2)B2)/ {2a+bcT^(-3/2)(B1+B2)} …(19) となる。
The output Vo of the same position sensor at this time
Is obtained by substituting these equations (17) and (18) into the above equation (1), Vo = Vcc (a + bcT ^ (-3/2) B2) / {2a + bcT ^ (-3/2 ) (B1 + B2)} (19)

【0076】一方、この出力Voの温度依存性も、同
(19)式を絶対温度Tで微分することによって得ら
れ、 dVo/dT=1.5Vcc×abcT^(-5/2)(B1−B2)/ {2a+bcT^(-3/2)(B1+B2)}^(2) …(20) となる。
On the other hand, the temperature dependence of the output Vo is also obtained by differentiating the equation (19) by the absolute temperature T, and dVo / dT = 1.5Vcc × abcT ^ (-5/2) (B1- B2) / {2a + bcT ^ (-3/2) (B1 + B2)} ^ (2) (20).

【0077】ここで、被検出体(回転軸3)の同位置に
おいては、B1≒B2であるため、該出力変動dVo/
dTも、 dVo/dT≒0 となり、上記出力Voの温度による変動は極めて少ない
ものとなる。
Since B1≈B2 at the same position of the object to be detected (rotary shaft 3), the output fluctuation dVo /
dT also becomes dVo / dT≈0, and the variation of the output Vo with temperature is extremely small.

【0078】(3)θ≫0の場合 この場合、磁界強度Bの関係は、B1<Bc<B2とな
るため、低磁場におかれる側の磁気抵抗体の抵抗値R1
は、上記(5)式から R1=(1+c^(2)T^(-3) B1^(2))Ro …(21) となり、他方の高磁場におかれる側の磁気抵抗体の抵抗
値R2は、上記(6)式から R2=(a+bcT^(-3/2) B2)Ro …(22) となる。
(3) In the case of θ >> 0 In this case, the relationship of the magnetic field strength B is B1 <Bc <B2. Therefore, the resistance value R1 of the magnetic resistor on the side under the low magnetic field is R1.
Is R1 = (1 + c ^ (2) T ^ (-3) B1 ^ (2)) Ro ... (21) from the above equation (5), and the resistance value of the other magnetic resistor placed in the high magnetic field. From the equation (6), R2 is R2 = (a + bcT ^ (-3/2) B2) Ro (22).

【0079】また、このときの同位置センサの出力Vo
も、これら(21)式及び(22)式を先の(1)式に
代入することによって得られ、 Vo=Vcc(a+bcT^(-3/2)B2)/ (a+1+c^(2)T^(-3)B1^(2)+bcT^(-3/2)B2) …(23) となる。
The output Vo of the same position sensor at this time
Is obtained by substituting these equations (21) and (22) into the above equation (1), Vo = Vcc (a + bcT ^ (-3/2) B2) / (a + 1 + c ^ (2) T ^ (-3) B1 ^ (2) + bcT ^ (-3/2) B2) (23)

【0080】一方、この出力Voの温度依存性も、同
(23)式を絶対温度Tで微分することによって得ら
れ、 dVo/dT=1.5cT^(-5/2) Vcc× (bB2−2acT^(-3/2)B1^(2)−bc^(2)T^(-3)B1^(2)B2)/ (a+1+c^(2)T^(-3)B1^(2)+bc^(2)T^(-3/2)B2)^(2) …(24) となる。
On the other hand, the temperature dependence of the output Vo is also obtained by differentiating the equation (23) with the absolute temperature T, and dVo / dT = 1.5 cT ^ (-5/2) Vcc × (bB2- 2acT ^ (-3/2) B1 ^ (2) -bc ^ (2) T ^ (-3) B1 ^ (2) B2) / (a + 1 + c ^ (2) T ^ (-3) B1 ^ (2) + Bc ^ (2) T ^ (-3/2) B2) ^ (2) (24).

【0081】この場合も、上記(1)のθ≪0の場合と
同様に、温度による出力変動は抑制されるようになる。
なお、センサ構造の対称性から、θ=−θ’の位置で上
記(16)式が成立していれば、θ=θ’の位置での同
(24)式における bB2−2acTo^(-3/2)B1^(2)−bc^(2)To^(-3)B1^(2)B2=0 …(25) なる条件も必ず成立する。
Also in this case, as in the case of θ << 0 in (1) above, the output fluctuation due to temperature is suppressed.
From the symmetry of the sensor structure, if the above equation (16) is satisfied at the position of θ = −θ ′, bB2-2acTo ^ (− 3 in the equation (24) at the position of θ = θ ′ is obtained. The condition of / 2) B1 ^ (2) -bc ^ (2) To ^ (-3) B1 ^ (2) B2 = 0 (25) is always satisfied.

【0082】上記実験に用いた同実施例の位置センサに
おいて、被検出体(回転軸3)がθ=F.S.(50
゜)の位置にあるときのB1及びB2をそれぞれ、 B1=0.11[T] B2=0.23[T] と仮定し、電源電圧Vccが5[V(ボルト)]である
としたときの出力Voの温度−30℃、25℃、及び1
20℃のときの出力変動は、それぞれ ・−30℃(T=243K)のとき、dVo/dT=
2.23[mV/K] ・ 25℃(T=298K)のとき、dVo/dT=
0.38[mV/K] ・120℃(T=393K)のとき、dVo/dT=−
0.96[mV/K] となる。これら値は、先に計算した従来の位置センサの
温度による出力変動の約1/10である。
In the position sensor of the same embodiment used in the above experiment, the detected object (rotating shaft 3) is θ = F. S. (50
When B1 and B2 at the position of () are assumed to be B1 = 0.11 [T] and B2 = 0.23 [T], respectively, and the power supply voltage Vcc is 5 [V (volt)] Output Vo temperature of -30 ° C, 25 ° C, and 1
The output fluctuations at 20 ° C. are as follows: dVo / dT = at −30 ° C. (T = 243K)
2.23 [mV / K] -At 25 ° C (T = 298K), dVo / dT =
0.38 [mV / K] ・ At 120 ° C (T = 393K), dVo / dT =-
It becomes 0.96 [mV / K]. These values are about 1/10 of the output fluctuation due to the temperature of the conventional position sensor calculated previously.

【0083】以上のように、上記実施例の非接触型位置
センサによれば、バイアス磁石6により、磁気抵抗素子
8自身の磁界強度−抵抗値特性の変化点に対応する所定
のオフセット磁界を同磁気抵抗素子8に付与する構成と
したことで、何ら特別の温度補償回路を設けずとも、温
度変化による出力特性の変動を好適に抑制することがで
きるようになる。
As described above, according to the non-contact type position sensor of the above embodiment, the bias magnet 6 causes the predetermined offset magnetic field corresponding to the change point of the magnetic field strength-resistance value characteristic of the magnetoresistive element 8 itself. By providing the magnetoresistive element 8, it is possible to preferably suppress the fluctuation of the output characteristic due to the temperature change without providing any special temperature compensation circuit.

【0084】なお、先の図5にかかる測定としては特に
実施しなかったが、上記付与するオフセット磁界を磁気
抵抗素子8の特性の上記変化点に一致する「0.166
T」に設定することで、更に上記出力変動幅が減少され
るようになるであろうことは想像に難くない。
Although not specifically performed as the measurement according to FIG. 5, the applied offset magnetic field corresponds to the change point of the characteristic of the magnetoresistive element 8 of "0.166".
It is not difficult to imagine that the output fluctuation range will be further reduced by setting "T".

【0085】また、上記実施例では、バイアス磁石6を
別途に配設する構造としたため、比較的簡単に、しかも
正確に、上記磁気抵抗体に所定のオフセット磁界を付与
することができる。例えば、上記バイアス磁石6の大き
さを調節してその磁界強度を調整する以外にも、同バイ
アス磁石6と上記ヨーク7との間に間隙を持たせ、この
間隙を調節することでも同磁界強度を調整することはで
きる。
Further, in the above-described embodiment, since the bias magnet 6 is separately arranged, it is possible to apply a predetermined offset magnetic field to the magnetoresistive body relatively easily and accurately. For example, in addition to adjusting the size of the bias magnet 6 to adjust the magnetic field strength thereof, a gap may be provided between the bias magnet 6 and the yoke 7 and the magnetic field strength may be adjusted by adjusting the gap. Can be adjusted.

【0086】また、同バイアス磁石6は、いわゆる電磁
石によって構成することもできる。要は、少なくとも磁
気抵抗素子8への給電中、同素子8に所定のオフセット
磁界を付与するものであればよい。特に、バイアス磁石
6を電磁石によって構成する場合には、上述した磁界強
度の調整も、更に容易、且つ正確に行うことができるよ
うになる。
The bias magnet 6 can also be formed by a so-called electromagnet. The point is that it is sufficient to apply a predetermined offset magnetic field to the magnetoresistive element 8 at least during power feeding to the element. In particular, when the bias magnet 6 is composed of an electromagnet, the adjustment of the magnetic field strength described above can be performed more easily and accurately.

【0087】ところで、同実施例では、磁気抵抗素子8
にオフセット磁界を付与する手段としてこのバイアス磁
石6を用いるようにしたが、同手段としては他に、例え
ば図6〜図9に例示する構成を採用することもできる。
By the way, in the embodiment, the magnetoresistive element 8 is used.
Although the bias magnet 6 is used as the means for applying the offset magnetic field to the above, the configuration illustrated in FIGS. 6 to 9 can also be adopted as the same means.

【0088】すなわち、図6に例示する構成によれば、
磁石5の、特に付加部分5a及び5bを通じて、磁気抵
抗素子8に対し上記実施例に準じたオフセット磁界を付
与することができるようになる。
That is, according to the configuration illustrated in FIG.
An offset magnetic field according to the above-described embodiment can be applied to the magnetoresistive element 8 through the magnets 5, especially the additional portions 5a and 5b.

【0089】また、図7に例示する構成によっても、磁
石5の、同様に付加部分5a及び5bを通じて、磁気抵
抗素子8に対し上記実施例に準じたオフセット磁界を付
与することができる。
Also with the configuration illustrated in FIG. 7, an offset magnetic field according to the above-described embodiment can be applied to the magnetoresistive element 8 through the additional portions 5a and 5b of the magnet 5 as well.

【0090】また、図8に例示する構成によれば、磁石
5と磁気抵抗素子8との間に設けた磁性体13によっ
て、磁石5から発せられる磁界の磁気抵抗素子8への関
与面積が増大されるようになる。したがってこの場合
も、磁気抵抗素子8に対し上記実施例に準じたオフセッ
ト磁界を付与することができるようになる。
Further, according to the configuration illustrated in FIG. 8, the magnetic substance 13 provided between the magnet 5 and the magnetoresistive element 8 increases the area in which the magnetic field emitted from the magnet 5 contributes to the magnetoresistive element 8. Will be done. Therefore, also in this case, the offset magnetic field according to the above-described embodiment can be applied to the magnetoresistive element 8.

【0091】また、図9に例示する構成によれば、磁石
5の、回転軸中心線からオーバーラップする部分5cを
通じて、磁気抵抗素子8に対し、やはり上記実施例に準
じたオフセット磁界を付与することができるようにな
る。
Further, according to the structure illustrated in FIG. 9, the offset magnetic field according to the above embodiment is applied to the magnetoresistive element 8 through the portion 5c of the magnet 5 which overlaps with the center line of the rotation axis. Will be able to.

【0092】特にこれら図6〜図9に例示した構成によ
れば、上記バイアス磁石の配設を不要とするよりコンパ
クトな形態にて、上記実施例と同等の温度補償機能を有
する非接触型位置センサを構成することができるように
なる。
In particular, according to the configurations illustrated in FIGS. 6 to 9, the non-contact type position having the same temperature compensation function as that of the above-described embodiment in a more compact form which does not require the arrangement of the bias magnet. The sensor can be configured.

【0093】また同実施例では、前記半導体磁気抵抗体
の材料として、InSbからなる半導体磁気抵抗体を採
用したが、同磁気抵抗体は高移動度の半導体であればよ
く、他にInAs、或いはGaAs等も適宜採用するこ
とができる。
In the same embodiment, the semiconductor magnetoresistive body made of InSb is used as the material of the semiconductor magnetoresistive body. However, the magnetoresistive body may be a semiconductor having high mobility, and InAs, or GaAs or the like can also be appropriately adopted.

【0094】ところでまた、出力Voの温度変動を抑制
するための前記条件は、上述した各磁気回路のみによっ
て達成されるとは限らない。すなわち、上記半導体磁気
抵抗体自身の特性として、その磁界強度−抵抗値特性が
変化する点の磁界強度が小さければ、すなわちより小さ
い磁界強度において上記2乗特性(μBの2次関数)と
1乗特性(μBの1次関数)とが交わる磁界強度−抵抗
値特性を有する半導体磁気抵抗体であれば、必ずしも上
記磁気回路を設けずとも、上記2つの磁気抵抗体が同時
に異なる特性に従って動作する前記条件は満たされる。
By the way, the above condition for suppressing the temperature fluctuation of the output Vo is not always achieved only by the above magnetic circuits. That is, as the characteristics of the semiconductor magnetic resistor itself, if the magnetic field strength at the point where the magnetic field strength-resistance value characteristic changes is small, that is, at the smaller magnetic field strength, the square characteristic (quadratic function of μB) and the first power As long as the semiconductor magnetic resistor has a magnetic field strength-resistance value characteristic that intersects with the characteristic (linear function of μB), the two magnetic resistors operate at the same time according to different characteristics even if the magnetic circuit is not provided. The condition is met.

【0095】要は、「少なくとも前記被検出体(回転軸
3)が変位しているとき2つの磁気抵抗体が互いに異な
る磁界強度−抵抗値特性にて動作する」磁気抵抗体を同
半導体磁気抵抗体として用いるようにすることでも前記
条件は満たされるようになり、何ら特別の温度補償回路
を設けずとも、温度変化による出力特性の変動を抑制す
ることができるようになる。
In short, "at least when the object to be detected (rotary shaft 3) is displaced, the two magnetic resistors operate with different magnetic field strength-resistance value characteristics." By using it as a body, the above condition can be satisfied, and it becomes possible to suppress the fluctuation of the output characteristic due to the temperature change without providing any special temperature compensating circuit.

【0096】また、温度変動を抑制するための同条件
は、上述した磁気回路を別途設けずとも、磁石5自身の
磁力設定を通じて満たすこともできる。すなわち、同磁
石5として、「少なくとも前記被検出体が変位している
状態において前記2つの磁気抵抗体を互いに磁界強度−
抵抗値特性の異なる磁束密度領域で動作させ得る磁力に
設定されたもの」を用いることでも、上記半導体磁気抵
抗体において同条件が満たされるようになり、何ら特別
の温度補償回路を設けずとも、温度変化による出力特性
の変動を抑制することができるようになる。
Further, the same condition for suppressing the temperature fluctuation can be satisfied by setting the magnetic force of the magnet 5 itself without separately providing the above-mentioned magnetic circuit. That is, as the same magnet 5, "at least in the state in which the detected body is displaced, the two magnetic resistance bodies are separated from each other in magnetic field strength-
By using the one set to a magnetic force capable of operating in a magnetic flux density region having different resistance characteristics, the same condition can be satisfied in the semiconductor magnetoresistive body, without providing any special temperature compensation circuit. It becomes possible to suppress the variation of the output characteristic due to the temperature change.

【0097】また、以上は何れも、ロータリポジション
センサとして、例えば車載用内燃機関のスロットル開度
等、被検出体の回転角度を非接触にて検出する位置セン
サにこの発明を適用する場合について述べたが、他にリ
ニアポジションセンサとして、例えば同機関のバルブス
トローク等、被検出体の直線移動量を非接触にて検出す
る位置センサについても、この発明は同様に適用され
る。
In all of the above, the case where the present invention is applied as a rotary position sensor to a position sensor for detecting the rotation angle of a detected object such as a throttle opening of an on-vehicle internal combustion engine without contact is described. However, the present invention is similarly applied to other linear position sensors, such as a position sensor that detects a linear movement amount of a detected object without contact, such as a valve stroke of the engine.

【0098】図10に、この発明にかかる非接触型位置
センサの更に他の実施例として、該リニアポジションセ
ンサにこの発明を適用した場合の構成について、その概
要を示す。なお、同図10においても、上述した要素と
同一の要素にはそれぞれ同一の符号付して示しており、
それら要素についての重複する説明は割愛する。
FIG. 10 shows an outline of a configuration in which the present invention is applied to the linear position sensor as still another embodiment of the non-contact type position sensor according to the present invention. Note that, also in FIG. 10, the same elements as those described above are denoted by the same reference numerals,
The duplicated explanation of those elements is omitted.

【0099】さて、この位置センサ(リニアポジション
センサ)の場合、磁気抵抗素子8に対向する磁石5は、
同図に矢示する態様で直線的に変位するシャフト14
(これが被検出体となる)に取り付けられる。
In the case of this position sensor (linear position sensor), the magnet 5 facing the magnetoresistive element 8 is
A shaft 14 which is linearly displaced in a manner shown by an arrow in FIG.
(This becomes the object to be detected).

【0100】ただし、磁気抵抗素子8において、磁石5
との相対的な位置関係による磁界強度に応じて変化する
2つの磁気抵抗体の抵抗値に基づきその接続点からの分
圧値が上記被検出体の変位情報として取り出されること
は、先の実施例の場合と同様である。
However, in the magnetoresistive element 8, the magnet 5
Based on the resistance values of the two magnetoresistive bodies that change according to the magnetic field strength due to the relative positional relationship with the above, the partial pressure value from the connection point is taken out as the displacement information of the detected body. It is similar to the case of the example.

【0101】したがって、このような位置センサにあっ
ても、例えばバイアス磁石6を通じて、磁気抵抗素子8
に上記所定のオフセット磁界を付与するようにすれば、
何ら特別の温度補償回路を設けずとも、温度変化による
出力特性の変動を好適に抑制することができるようにな
る。
Therefore, even in such a position sensor, the magnetoresistive element 8 is passed through, for example, the bias magnet 6.
If the predetermined offset magnetic field is applied to
Even if no special temperature compensation circuit is provided, it is possible to preferably suppress the change in the output characteristic due to the temperature change.

【0102】なお、この図10に示すリニアポジション
センサであれ、或いは上述したロータリポジションセン
サであれ、磁石5と磁気抵抗素子8(若しくはバイアス
磁石6を含む)とは、被検出体の変位に伴い、それら対
向する面の位相が前記2つの磁気抵抗体の接続方向に相
対的に変位される構成であればよく、必ずしも磁石5の
側が被検出体の変位に伴って移動する構成である必要は
ない。すなわち、他方の磁気抵抗素子8(若しくはバイ
アス磁石6を含む)の側が、被検出体の変位に伴って移
動する構成であってもよい。
Whether the linear position sensor shown in FIG. 10 or the above-described rotary position sensor, the magnet 5 and the magnetoresistive element 8 (or the bias magnet 6 are included) are accompanied by displacement of the object to be detected. It suffices that the phases of the facing surfaces are relatively displaced in the connecting direction of the two magnetic resistors, and it is not always necessary that the magnet 5 side is moved along with the displacement of the object to be detected. Absent. That is, the other magnetic resistance element 8 (or the bias magnet 6 is included) may be moved along with the displacement of the detected object.

【0103】[0103]

【発明の効果】以上説明したように、この発明にかかる
非接触型位置センサによれば、何等の温度補償回路も必
要とせずに、温度変化による出力特性の変動を好適に抑
制することができるようになる。
As described above, according to the non-contact type position sensor of the present invention, the fluctuation of the output characteristic due to the temperature change can be suitably suppressed without the need of any temperature compensation circuit. Like

【0104】そしてこのため、その周囲温度が如何なる
温度にあっても、被検出体の変位量(位置)に関する精
度の高い情報を出力することができるようになる。
Therefore, it becomes possible to output highly accurate information on the displacement amount (position) of the object to be detected, regardless of the ambient temperature.

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

【図1】この発明にかかる非接触型位置センサの一実施
例を示す断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a non-contact type position sensor according to the present invention.

【図2】同実施例の位置センサの水平断面構造を示す断
面図。
FIG. 2 is a sectional view showing a horizontal sectional structure of the position sensor of the embodiment.

【図3】実施例の位置センサの等価回路を示す回路図。FIG. 3 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the position sensor of the embodiment.

【図4】半導体磁気抵抗素子の磁界強度−抵抗値特性を
示すグラフ。
FIG. 4 is a graph showing magnetic field strength-resistance value characteristics of a semiconductor magnetoresistive element.

【図5】従来及び実施例の位置センサの温度−出力特性
を示すグラフ。
FIG. 5 is a graph showing temperature-output characteristics of the conventional position sensor and the position sensor.

【図6】この発明の非接触型位置センサの他の実施例を
示す正面略図。
FIG. 6 is a schematic front view showing another embodiment of the non-contact type position sensor of the present invention.

【図7】この発明の非接触型位置センサの他の実施例を
示す正面略図。
FIG. 7 is a schematic front view showing another embodiment of the non-contact type position sensor of the present invention.

【図8】この発明の非接触型位置センサの他の実施例を
示す正面略図。
FIG. 8 is a schematic front view showing another embodiment of the non-contact type position sensor of the present invention.

【図9】この発明の非接触型位置センサの他の実施例を
示す正面略図。
FIG. 9 is a schematic front view showing another embodiment of the non-contact type position sensor of the present invention.

【図10】この発明の非接触型位置センサの他の実施例
を示す正面略図。
FIG. 10 is a schematic front view showing another embodiment of the non-contact type position sensor of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ハウジング、2…軸受け、3…回転軸、4…ホル
ダ、5…磁石、6…バイアス磁石、7…ヨーク、8…磁
気抵抗素子、9…リード線、10…電源端子、11…接
地端子、12…出力端子、13…磁性体、14…シャフ
ト。
1 ... Housing, 2 ... Bearing, 3 ... Rotating shaft, 4 ... Holder, 5 ... Magnet, 6 ... Bias magnet, 7 ... Yoke, 8 ... Magnetoresistive element, 9 ... Lead wire, 10 ... Power supply terminal, 11 ... Ground terminal , 12 ... Output terminal, 13 ... Magnetic material, 14 ... Shaft.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】電気的に直列接続された2つの半導体磁気
抵抗体と、 前記磁気抵抗体の配設面に対向する位置に配される磁石
手段と、 被検出体の変位に伴い前記磁気抵抗体と前記磁石手段と
の対向する面の位相を前記2つの磁気抵抗体の接続方向
に相対的に変位せしめる変位伝達手段と、 前記直列接続された磁気抵抗体の一方端を接地し、他方
端に所定の電圧を印加する給電手段と、 該給電された磁気抵抗体と前記磁石手段との相対的な位
置関係による磁界強度に応じて変化するそれら各磁気抵
抗体の抵抗値に基づきその接続点からの分圧値を前記被
検出体の変位情報として取り出す出力手段と、 少なくとも前記被検出体が変位している状態において前
記2つの磁気抵抗体を互いに磁界強度−抵抗値特性の異
なる磁束密度領域で動作させる磁気回路と、 を具えることを特徴とする非接触型位置センサ。
1. Two semiconductor magnetic resistors electrically connected in series, magnet means arranged at a position facing a surface on which the magnetic resistors are arranged, and the magnetic resistance according to displacement of an object to be detected. Displacement transmitting means for relatively displacing the phase of the opposing surfaces of the body and the magnet means in the connecting direction of the two magnetic resistors, one end of the magnetic resistors connected in series is grounded, and the other end is connected. And a connection point based on the resistance value of each magnetic resistor that changes according to the magnetic field strength due to the relative positional relationship between the fed magnetic resistor and the magnet means. Output means for taking out a partial pressure value from the device as displacement information of the detected object, and at least the two magnetic resistors in a magnetic flux density region having different magnetic field strength-resistance value characteristics in a state where the detected object is displaced. To work with Non-contact type position sensor, characterized in that it comprises a magnetic circuit, a.
【請求項2】前記磁気回路は、前記磁気抵抗体自身の磁
界強度−抵抗値特性においてその特性が変化する点の磁
界強度に対応した所定のオフセット磁界を同磁気抵抗体
に付与するバイアス手段を具えて構成される請求項1記
載の非接触型位置センサ。
2. The magnetic circuit includes biasing means for applying a predetermined offset magnetic field corresponding to the magnetic field strength at the point where the characteristic changes in the magnetic field strength-resistance value characteristic of the magnetic resistor itself to the magnetic resistor. The non-contact type position sensor according to claim 1, which is configured to include.
【請求項3】前記バイアス手段は、前記磁気抵抗体を介
して前記磁石手段と対向する位置に配されたバイアス磁
石である請求項2記載の非接触型位置センサ。
3. The non-contact type position sensor according to claim 2, wherein the bias means is a bias magnet arranged at a position facing the magnet means via the magnetic resistor.
【請求項4】前記バイアス手段は、前記磁石手段の前記
磁気抵抗体との対向面積を増大させるべく同磁石手段に
一体に付加された磁性体である請求項2記載の非接触型
位置センサ。
4. The non-contact type position sensor according to claim 2, wherein the bias means is a magnetic body which is integrally added to the magnet means so as to increase the facing area of the magnet means with the magnetic resistor.
【請求項5】前記バイアス手段は、前記磁石手段から発
せられる磁界の前記磁気抵抗体への関与面積を増大させ
るべく前記磁石手段と前記磁気抵抗体との間に介在され
る磁性体である請求項2記載の非接触型位置センサ。
5. The bias means is a magnetic body interposed between the magnet means and the magnetoresistor so as to increase the area of participation of the magnetic field emitted from the magnet means in the magnetoresistor. Item 2. The non-contact type position sensor according to item 2.
【請求項6】電気的に直列接続された2つの半導体磁気
抵抗体と、前記磁気抵抗体の配設面に対向する位置に配
される磁石手段と、被検出体の変位に伴い前記磁気抵抗
体と前記磁石手段との対向する面の位相を前記2つの磁
気抵抗体の接続方向に相対的に変位せしめる変位伝達手
段と、前記直列接続された磁気抵抗体の一方端を接地
し、他方端に所定の電圧を印加する給電手段と、該給電
された磁気抵抗体と前記磁石手段との相対的な位置関係
による磁界強度に応じて変化するそれら各磁気抵抗体の
抵抗値に基づきその接続点からの分圧値を前記被検出体
の変位情報として取り出す出力手段とを具える非接触型
位置センサにおいて、 少なくとも前記被検出体が変位しているとき、2つの磁
気抵抗体が互いに異なる磁界強度−抵抗値特性にて動作
する磁気抵抗体を前記半導体磁気抵抗体として用いるこ
とを特徴とする非接触型位置センサ。
6. A semiconductor magnetoresistive body electrically connected in series, magnet means arranged at a position facing a surface on which the magnetoresistive body is disposed, and the magnetic resistance according to a displacement of an object to be detected. Displacement transmission means for relatively displacing the phase of the opposing surfaces of the body and the magnet means in the connecting direction of the two magnetic resistors, and one end of the series connected magnetic resistors are grounded and the other end is grounded. And a connection point based on the resistance value of each magnetic resistor that changes according to the magnetic field strength due to the relative positional relationship between the fed magnetic resistor and the magnet means. In a non-contact type position sensor having an output means for extracting a partial pressure value from the device as displacement information of the detected body, at least when the detected body is displaced, the two magnetic resistors have different magnetic field strengths. − Operates according to resistance value characteristics A non-contact type position sensor characterized in that a magnetic resistance to be produced is used as the semiconductor magnetic resistance.
【請求項7】電気的に直列接続された2つの半導体磁気
抵抗体と、前記磁気抵抗体の配設面に対向する位置に配
される磁石手段と、被検出体の変位に伴い前記磁気抵抗
体と前記磁石手段との対向する面の位相を前記2つの磁
気抵抗体の接続方向に相対的に変位せしめる変位伝達手
段と、前記直列接続された磁気抵抗体の一方端を接地
し、他方端に所定の電圧を印加する給電手段と、該給電
された磁気抵抗体と前記磁石手段との相対的な位置関係
による磁界強度に応じて変化するそれら各磁気抵抗体の
抵抗値に基づきその接続点からの分圧値を前記被検出体
の変位情報として取り出す出力手段とを具える非接触型
位置センサにおいて、 前記磁石手段は、少なくとも前記被検出体が変位してい
る状態において前記2つの磁気抵抗体を互いに磁界強度
−抵抗値特性の異なる磁束密度領域で動作させ得る磁力
に設定されることを特徴とする非接触型位置センサ。
7. A semiconductor magnetic resistor, which is electrically connected in series, a magnet means arranged at a position facing a surface where the magnetic resistor is disposed, and the magnetic resistor according to displacement of a detected body. Displacement transmitting means for relatively displacing the phase of the opposing surfaces of the body and the magnet means in the connecting direction of the two magnetic resistors, and one end of the series connected magnetic resistors are grounded and the other end is grounded. And a connection point based on the resistance value of each magnetic resistor that changes according to the magnetic field strength due to the relative positional relationship between the fed magnetic resistor and the magnet means. In the non-contact type position sensor, the magnet means includes at least the two magnetic resistances in a state in which the detected body is displaced. The magnetic field strength between the bodies A non-contact type position sensor, which is set to a magnetic force capable of operating in magnetic flux density regions having different degrees-resistance value characteristics.
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