JPH0862233A - Mr element-type rotary sensor - Google Patents

Mr element-type rotary sensor

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Publication number
JPH0862233A
JPH0862233A JP19880194A JP19880194A JPH0862233A JP H0862233 A JPH0862233 A JP H0862233A JP 19880194 A JP19880194 A JP 19880194A JP 19880194 A JP19880194 A JP 19880194A JP H0862233 A JPH0862233 A JP H0862233A
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JP
Japan
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slit
slit disk
elements
rotation sensor
disk
Prior art date
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Pending
Application number
JP19880194A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuki Mizoguchi
和貴 溝口
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0862233A publication Critical patent/JPH0862233A/en
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Abstract

PURPOSE: To make output level among a plurality of MR element-type rotary sensors constant. CONSTITUTION: A first MR element 104 and a second MR element 105 are laid out on one surface side and the other surface side of a slit circular plate of the MR element-type rotary sensor, respectively, the first and second MR elements 104 and 105 are held and first and second bias magnets 106 and 107 are laid out on the opposite side of a slit circular disc 103, the first MR element 104 and the second MR element 105 are connected in series, and then the potential is measured by a detection circuit 108.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は,複数の角度検出用スリ
ットが形成されたスリット円板と,前記スリット円板の
角度検出用スリットに対向する位置に配置されたMR素
子と,前記MR素子を挟んで前記スリット円板と反対側
に配置されたバイアス磁石とを備えたMR素子式回転セ
ンサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a slit disk having a plurality of slits for angle detection, an MR element arranged at a position facing the slit for angle detection of the slit disk, and the MR element. The present invention relates to an MR element type rotation sensor including a slit magnet and a bias magnet arranged on the opposite side of the slit disk.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の回転センサとして,複数の角度検
出用スリットが形成されたスリット円板を回転させるこ
とにより,バイアス磁石でバイアス磁界が印加されたM
R素子の抵抗を変化させて,回転体の回転量を検出する
MR素子式回転センサがある。このMR素子式回転セン
サは,例えば,自動車においてエンジンを制御するため
に,エンジンのカム軸の回転数あるいは回転角などの回
転量を検出するのに用いられている。
2. Description of the Related Art As a conventional rotation sensor, a bias magnetic field is applied by a bias magnet by rotating a slit disk having a plurality of angle detecting slits formed therein.
There is an MR element type rotation sensor that detects the amount of rotation of a rotating body by changing the resistance of the R element. This MR element type rotation sensor is used, for example, to detect the amount of rotation such as the number of rotations or the rotation angle of the cam shaft of the engine for controlling the engine in an automobile.

【0003】ここで,MR素子式回転センサにおける回
転数検出の原理について,図7〜図10を参照して説明
する。図7はMR素子の磁束密度−抵抗値特性図,図8
はスリット円板とMR素子との配置を示す図,図9は基
本検出回路図,図10はMR素子の抵抗値変化と出力と
の関係を示す図である。
Now, the principle of rotation speed detection in the MR element type rotation sensor will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a magnetic flux density-resistance value characteristic diagram of the MR element, FIG.
Is a diagram showing the arrangement of the slit disk and the MR element, FIG. 9 is a basic detection circuit diagram, and FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the resistance value change of the MR element and the output.

【0004】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ある。図7はその膜厚方向に
印加される磁束密度に応じてMR素子の抵抗値が変化す
る状態を示し,図示の如く,MR素子は印加される磁束
密度Bが大きくなるにしたがって,その抵抗値Rも大き
くなるという特性を有している。
The MR element is a thin film element whose resistance value changes according to the magnetic flux density. FIG. 7 shows a state in which the resistance value of the MR element changes in accordance with the magnetic flux density applied in the film thickness direction. As shown in the figure, the MR element has a resistance value as the applied magnetic flux density B increases. It has the characteristic that R also becomes large.

【0005】このMR素子を回転センサ用検出素子とし
て使用するには,図8に示すように,角度検出用スリッ
ト800が形成されているスリット円板801の一方の
面側に,その角度検出用スリット800に対向して2個
のMR素子802,803を配置する。そして,バイア
ス磁界を印加するバイアス磁石804をMR素子80
2,803の背面に配置し,図9に示すように,2個の
MR素子802,803を直列に接続して,その中点電
位を計測するものである。
In order to use this MR element as a detection element for a rotation sensor, as shown in FIG. 8, the angle detection slit 800 is formed on one surface side of a slit disk 801 for angle detection. Two MR elements 802 and 803 are arranged so as to face the slit 800. The bias magnet 804 for applying the bias magnetic field is connected to the MR element 80.
2, 803 are arranged on the back surface, and as shown in FIG. 9, two MR elements 802, 803 are connected in series and the midpoint potential thereof is measured.

【0006】図8において,スリット円板801を回転
させると,角度検出用スリット800がMR素子80
2,803と相対しているため,そのMR素子802,
803に印加される磁束密度が変化する。すなわち,角
度検出用スリット800がMR素子802あるいは80
3と相対している場合,MR素子802,803に印加
される磁束密度Bは最も小さくなる。反対に,角度検出
用スリット800,800の中間部805がMR素子8
02あるいは803と相対している場合,磁束密度Bは
最も大きくなる。ここで,磁束密度Bの最大値と最小値
との差をΔBとすると,MR素子の抵抗値変化ΔRは次
式で表すことができる。ただし,R0はB=0の場合に
おけるMR素子の抵抗値,μは透磁率(電子移動度),
fはMR素子の形状ファクタである。 ΔR=R0・μ・f・ΔB
In FIG. 8, when the slit disc 801 is rotated, the angle detecting slit 800 is moved to the MR element 80.
2, 803, the MR element 802,
The magnetic flux density applied to 803 changes. That is, the angle detecting slit 800 is the MR element 802 or 80.
3, the magnetic flux density B applied to the MR elements 802 and 803 is the smallest. On the contrary, the intermediate portion 805 of the angle detecting slits 800, 800 is the MR element 8
When it is opposite to 02 or 803, the magnetic flux density B becomes the largest. Here, when the difference between the maximum value and the minimum value of the magnetic flux density B is ΔB, the resistance value change ΔR of the MR element can be expressed by the following equation. Where R0 is the resistance value of the MR element when B = 0, μ is the magnetic permeability (electron mobility),
f is the shape factor of the MR element. ΔR = R0 ・ μ ・ f ・ ΔB

【0007】そして,2個のMR素子802,803間
の距離lと角度検出用スリット800のピッチLとの配
置関係をl/L=0.5とすると,各MR素子802,
803の抵抗値Rc,Rdは,図10(a)に示すよう
に変化する。従って,電源電圧をVccとすると,MR
素子の出力電圧Voutの変化量Vp−pは, Vp−p=Vcc・ΔR/(2R0’+ΔR) となって,図10(b)に示すようにスリット円板80
1の回転に応じた信号がえられる。MR素子式回転セン
サは,以上の原理を利用して構成されたものである。
If the positional relationship between the distance l between the two MR elements 802 and 803 and the pitch L of the angle detecting slit 800 is 1 / L = 0.5, then each MR element 802
The resistance values Rc and Rd of 803 change as shown in FIG. Therefore, if the power supply voltage is Vcc, MR
The change amount Vp-p of the output voltage Vout of the element becomes Vp-p = Vcc · ΔR / (2R0 ′ + ΔR), and as shown in FIG.
A signal corresponding to the rotation of 1 is obtained. The MR element type rotation sensor is constructed by utilizing the above principle.

【0008】但し,図11に示すスリット円板1101
とMR素子1102,1103との距離dが変化する
と,図12に示されるように出力電圧Voutの変動量
Vp−pの値が変化する。例えば,距離d=1mmのと
き,変動量Vp−pの値を1とすると,距離d=0.5
mmのとき,変動量Vp−pの値は約1.9,距離d=
1.5mmのとき,変動量Vp−pの値は約0.25と
なる。従って,スリット円板1101とMR素子110
2,1103との距離dに注意をはらって組立てを行う
必要がある。
However, the slit disk 1101 shown in FIG.
When the distance d between the MR elements 1102 and 1103 changes, the value of the variation amount Vp-p of the output voltage Vout changes, as shown in FIG. For example, when the distance d = 1 mm and the value of the fluctuation amount Vp-p is 1, the distance d = 0.5.
In the case of mm, the value of the fluctuation amount Vp-p is about 1.9, and the distance d =
When the distance is 1.5 mm, the value of the fluctuation amount Vp-p is about 0.25. Therefore, the slit disk 1101 and the MR element 110
It is necessary to pay attention to the distance d from 2, 1103 when assembling.

【0009】次に,図13〜図15を参照して,従来の
MR素子式回転センサの具体的な構成を説明する。この
MR素子式回転センサは,自動車のエンジンのカム軸に
取り付けた例を示し,エンジンのカム軸(図示せず)に
連結されたシャフト1301が,ハウジング1302に
ベアリング1303で回転可能に支持されている。シャ
フト1301には,スリット円板1304がシャフトロ
ータ1305により前記カム軸と一体的に回転するよう
に固定されている。スリット円板1304の外周部に
は,図14に示すように複数個の角度検出用スリット1
401が等ピッチに形成されている。スリット円板13
04の一方の面側には,2個のMR素子1306,13
07が配置されている。そのMR素子1306,130
7は,図15に示すようにスリット円板1304上に投
影したとき,角度検出用スリット1401の半ピッチに
なるように,角度検出用スリット1401に対向して配
置されている。MR素子1306,1307の背面側に
は,そのMR素子1306,1307にバイアス磁界を
印加するバイアス磁石1308が配置されている。前記
2個のMR素子1306,1307は直列に接続されて
検出回路1309に接続されている。1310は,前記
2個のMR素子1306,1307,バイアス磁石13
08,検出回路1309を内蔵するセンサユニットであ
る。
Next, with reference to FIGS. 13 to 15, a specific structure of the conventional MR element type rotation sensor will be described. This MR element type rotation sensor shows an example in which it is attached to a cam shaft of an automobile engine. A shaft 1301 connected to a cam shaft (not shown) of the engine is rotatably supported by a housing 1302 by a bearing 1303. There is. A slit disk 1304 is fixed to the shaft 1301 by a shaft rotor 1305 so as to rotate integrally with the cam shaft. As shown in FIG. 14, a plurality of angle detecting slits 1 are provided on the outer peripheral portion of the slit disk 1304.
401 are formed at equal pitches. Slit disk 13
On one surface side of 04, two MR elements 1306, 13
07 are arranged. The MR elements 1306 and 130
7 is arranged so as to face the angle detecting slit 1401 so as to have a half pitch of the angle detecting slit 1401 when projected onto the slit disk 1304 as shown in FIG. A bias magnet 1308 for applying a bias magnetic field to the MR elements 1306 and 1307 is arranged on the back side of the MR elements 1306 and 1307. The two MR elements 1306 and 1307 are connected in series and connected to the detection circuit 1309. 1310 is the two MR elements 1306 and 1307, the bias magnet 13
08 and a detection circuit 1309 are built-in sensor units.

【0010】そして,スリット円板1304を,図15
に示すように反時計方向に回転すると,MR素子130
6,1307を通過する磁束密度が変化し,MR素子1
306,1307の抵抗値が変化する。そのMR素子1
306,1307の中点電位を比較器で矩形波に変換
し,角度信号を出力するものである。
The slit disk 1304 is shown in FIG.
When rotated counterclockwise as shown in FIG.
6, the magnetic flux density passing through 1307 changes and the MR element 1
The resistance values of 306 and 1307 change. The MR element 1
A midpoint potential of 306 and 1307 is converted into a rectangular wave by a comparator and an angle signal is output.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら,従来の
MR素子式回転センサによれば,2個のMR素子130
6,1307は,スリット円板1304の一方の面側に
配置されているため,個々の製品を比較すると,組立精
度の関係により,エアギャップd(スリット円板130
4とMR素子1306,1307との距離)にばらつき
が生じ,個々の製品間で出力レベルが異なるという問題
点があった。
However, according to the conventional MR element type rotation sensor, two MR elements 130 are used.
Since 6 and 1307 are arranged on one surface side of the slit disc 1304, comparing the individual products, the air gap d (slit disc 130
4 and the MR elements 1306 and 1307) vary, resulting in different output levels among individual products.

【0012】本発明は上記に鑑みてなされたものであっ
て,スリット円板の両面側にMR素子をそれぞれ配置し
てMR素子式回転センサを構成することにより,個々の
製品間の出力レベルを一定にすることを目的とする。
The present invention has been made in view of the above, and an MR element type rotation sensor is formed by arranging MR elements on both sides of a slit disk, thereby making it possible to reduce the output level between individual products. The purpose is to keep it constant.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明に係るMR素子式
回転センサは,上記の目的を達成するために,複数の角
度検出用スリットが形成されたスリット円板と,前記ス
リット円板の角度検出用スリットに対向する位置に配置
されたMR素子と,前記MR素子を挟んで前記スリット
円板と反対側に配置されたバイアス磁石とを備えたMR
素子式回転センサにおいて,前記スリット円板の一方の
面側で,かつ,前記角度検出用スリットに対向する位置
に配置された第1のMR素子と,前記第1のMR素子を
挟んで前記スリット円板と反対側に配置された第1のバ
イアス磁石と,前記スリット円板の他方の面側で,か
つ,前記角度検出用スリットに対向する位置に配置され
た第2のMR素子と,前記第2のMR素子を挟んで前記
スリット円板と反対側に配置された第2のバイアス磁石
と,前記第1のMR素子および第2のMR素子を直列に
接続して中点電位を計測する計測手段とを備えたもので
ある。
In order to achieve the above-mentioned object, an MR element type rotation sensor according to the present invention has a slit disc formed with a plurality of angle detecting slits and an angle between the slit discs. An MR including an MR element arranged at a position facing a detection slit, and a bias magnet arranged on the opposite side of the slit disk with the MR element sandwiched therebetween.
In the element type rotation sensor, a first MR element arranged on one surface side of the slit disk and at a position facing the angle detecting slit, and the slit sandwiching the first MR element. A first bias magnet arranged on the opposite side of the disk, a second MR element arranged on the other surface side of the slit disk and at a position facing the angle detecting slit; A second bias magnet arranged on the opposite side of the slit disk with the second MR element sandwiched, the first MR element and the second MR element are connected in series to measure the midpoint potential. And measuring means.

【0014】[0014]

【作用】本発明のMR素子式回転センサは,スリット円
板を回転させると,そのスリット円板の一方の面側に配
置された第1のMR素子,および他方の面側に配置され
た第2のMR素子が角度検出用スリットが相対している
ため,第1,第2のバイアス磁石により第1,第2のM
R素子に印加される磁束密度が変化し,その各MR素子
の抵抗値が変化する。その第1,第2のMR素子を直列
に接続し,計測手段により中点電位を計測するため,例
えスリット円板がいずれかのMR素子側に片寄っても,
一定の信号を出力することができる。
In the MR element type rotation sensor of the present invention, when the slit disk is rotated, the first MR element arranged on one surface side of the slit disk and the first MR element arranged on the other surface side. Since the angle detecting slits of the second MR element face each other, the first and second bias magnets are used by the first and second bias magnets.
The magnetic flux density applied to the R element changes, and the resistance value of each MR element changes. Since the first and second MR elements are connected in series and the midpoint potential is measured by the measuring means, even if the slit disk is biased to either MR element side,
It is possible to output a constant signal.

【0015】[0015]

【実施例】以下,本発明に係るMR素子式回転センサの
実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図1は,MR
素子式回転センサの縦断正面図,図2は,スリット円板
とMR素子との位置関係を示す平面図にして,回転体
(図示せず)に連結されるシャフト100は,ハウジン
グ101にベアリング102により回転可能に支持され
ている。シャフト100には,スリット円板103がシ
ャフトロータ104により一体的に回転するように固定
されている。スリット円板103の外周部には,図2に
示すように複数の角度検出用スリット200が等ピッチ
で形成されている。
Embodiments of an MR element type rotation sensor according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Figure 1 shows MR
2 is a vertical sectional front view of the element type rotation sensor. FIG. 2 is a plan view showing a positional relationship between the slit disk and the MR element. A shaft 100 connected to a rotating body (not shown) includes a housing 101, a bearing 102, and a bearing 102. It is rotatably supported by. A slit disk 103 is fixed to the shaft 100 by a shaft rotor 104 so as to rotate integrally. On the outer peripheral portion of the slit disk 103, a plurality of angle detecting slits 200 are formed at equal pitches as shown in FIG.

【0016】スリット円板103の一方の面側で,か
つ,前記角度検出用スリット200に対向する位置に
は,第1のMR素子104が配置されている。スリット
円板103の他方の面側で,かつ,前記角度検出用スリ
ット200に対向する位置には,第2のMR素子105
が配置されている。その第1,第2のMR素子104,
105は,スリット円板103上に投影したとき前記角
度検出用スリット200の半ピッチの距離になるように
配置されている。第1のMR素子104を挟んでスリッ
ト円板103の反対側には,MR素子104にバイアス
磁界を印加する第1のバイアス磁石106が配置されて
いる。第2のMR素子105を挟んでスリット円板10
3の反対側には,MR素子105にバイアス磁界を印加
する第2のバイアス磁石107が配置されている。そし
て,第1,第2のMR素子104,105は直列に接続
され,計測手段たる検知回路108に接続されている。
第1,第2のMR素子104,105,バイアス磁石1
06,107,および検知回路108はセンサユニット
109に内蔵されている。なお,MR素子104,10
5間の間隔は,常に一定となるように配置される。
A first MR element 104 is arranged on one surface side of the slit disk 103 and at a position facing the angle detecting slit 200. The second MR element 105 is provided on the other surface side of the slit disk 103 and at a position facing the angle detecting slit 200.
Is arranged. The first and second MR elements 104,
The projections 105 are arranged so as to have a distance of a half pitch of the angle detection slits 200 when projected onto the slit disk 103. A first bias magnet 106 for applying a bias magnetic field to the MR element 104 is arranged on the opposite side of the slit disk 103 with the first MR element 104 interposed therebetween. Slit disk 10 sandwiching the second MR element 105
A second bias magnet 107 for applying a bias magnetic field to the MR element 105 is arranged on the side opposite to the No. 3. Then, the first and second MR elements 104 and 105 are connected in series and connected to the detection circuit 108 which is a measuring means.
First and second MR elements 104 and 105, bias magnet 1
06 and 107 and the detection circuit 108 are built in the sensor unit 109. The MR elements 104 and 10
The intervals between the five are arranged so that they are always constant.

【0017】図3は検知回路図である。図3において,
直列に接続した第1,第2のMR素子104,105の
中間側にコンデンサ300が,第1のMR素子104の
一端側に電源301が接続され,そのコンデンサ300
と電源301とは比較器302に接続されている。
FIG. 3 is a detection circuit diagram. In FIG.
A capacitor 300 is connected to the middle side of the first and second MR elements 104 and 105 connected in series, and a power source 301 is connected to one end side of the first MR element 104.
And the power source 301 are connected to the comparator 302.

【0018】第1,第2のMR素子104,105は,
前記のように磁束密度に応じて抵抗値が変化する薄膜素
子で,主に,半導体で形成されるものと強磁性体で形成
されるのに大別される。そのなかで,最も感度の高い素
子として,In−Sb半導体薄膜で形成されたMR素子
が使用される。スリット円板103は,透磁率μが高く
(μ=6000程度),かつ低コストの電磁軟鉄が多く
用いられる。バイアス磁石106,107は,エネルギ
ー積BHmax.の大きいNd─Fe─B磁石(BHm
ax.=40MGOe程度)が望ましい。ただし,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,エネルギー積が大きいSm−Co磁石
(BHmax.=30MGOe程度)が望ましい。
The first and second MR elements 104 and 105 are
As described above, the thin film element whose resistance value changes according to the magnetic flux density, and is roughly classified into a semiconductor element and a ferromagnetic material. Among them, an MR element formed of an In-Sb semiconductor thin film is used as the element having the highest sensitivity. The slit disk 103 is often made of electromagnetic soft iron having a high magnetic permeability μ (μ = about 6000) and low cost. The bias magnets 106 and 107 have energy products BHmax. Large Nd-Fe-B magnet (BHm
ax. = 40 MGOe) is desirable. However, when the operating temperature range is wide, an Sm-Co magnet (BHmax. = 30 MGOe) having a small irreversible demagnetization and a small reversible temperature coefficient and a large energy product is desirable.

【0019】以上の構成において,その動作を図4〜図
6に参照して具体的に説明する。
The operation of the above structure will be described in detail with reference to FIGS.

【0020】図4は,スリット円板103と各MR素子
104,105との位置関係を示す拡大図で,スリット
円板103と各MR素子104,105との距離をd
1,d2としている。ここで,d1+d2=一定(後述
の場合は,2mm)となるように設定されている。。図
5は,スリット円板からの距離に対する磁束密度の変動
量,およびバイアス磁束の特性の一例を示す図である。
図6は,スリット円板103とMR素子104との距離
d1毎の出力状態を示す図で,距離d1=0.5mm,
1.0mm,1.5mmのときにおける出力状態を示し
ている。
FIG. 4 is an enlarged view showing the positional relationship between the slit disk 103 and the MR elements 104 and 105. The distance between the slit disk 103 and the MR elements 104 and 105 is d.
1 and d2. Here, it is set so that d1 + d2 = constant (2 mm in the case described later). . FIG. 5 is a diagram showing an example of the variation of the magnetic flux density with respect to the distance from the slit disk and the characteristic of the bias magnetic flux.
FIG. 6 is a diagram showing an output state for each distance d1 between the slit disk 103 and the MR element 104. The distance d1 = 0.5 mm,
The output state is shown at 1.0 mm and 1.5 mm.

【0021】具体例として,バイアス磁石は5×5×6
mmのNd−Fe磁石を,スリット円板は純鉄製で,角
度検出用スリットのピッチLを4.62mmにしたもの
を使用した場合,スリット円板からの距離dにおける磁
束密度の変動量,およびバイアス磁束の大きさは,図5
に示されるように変化する。
As a specific example, the bias magnet is 5 × 5 × 6.
When an Nd-Fe magnet of mm, a slit disk made of pure iron, and a pitch L of the angle detecting slits of 4.62 mm is used, the fluctuation amount of the magnetic flux density at the distance d from the slit disk, and The magnitude of the bias magnetic flux is shown in Fig. 5.
It changes as shown in.

【0022】そして,スリット円板103と各MR素子
104,105との距離は,本来d1=d2=1mmに
設計される。ところが,組立時に誤差が発生すると,ス
リット円板はどちらか一方のMR素子104あるいは1
05側に片寄る。
The distance between the slit disk 103 and the MR elements 104 and 105 is originally designed to be d1 = d2 = 1 mm. However, if an error occurs at the time of assembly, the slit disk may have either MR element 104 or 1
Move to the 05 side.

【0023】距離d1=0.5mm(d2=1.5m
m)のとき,スリット円板103は第1のMR素子10
4に近く,第2のMR素子105から離れた状態にあ
る。この状態でスリット円板103を回転すると,図6
(a)に示されるように,スリット円板103に近い第
1のMR素子104が感じる磁束密度Baの値は,振幅
が大きく,遠い第2のMR素子105が感じる磁束密度
Bbの値は,振幅が小さい。第1,第2のMR素子10
4,105を直列に接続した中点電位Vaは,一方の磁
束密度Baの値が他方の磁束密度Bbの値に対して非常
に大きいため,図6(b)に示されるように,基準電圧
Vcc/2を中心とすることなく,上方にずれた波形と
なっている。そこで,中点電位Vaをコンデンサ300
で交流結合させてDC成分をカットし,図6(c)に示
されるように電源301で作られる基準電圧Vcc/2
を中心とする出力電圧Vbに変換する。その出力電圧V
bをヒステリシスを持たせて比較器302で矩形波に変
換すると,図6(d)に示されるように信号(出力電
圧)Voutを得ることができる。
Distance d1 = 0.5 mm (d2 = 1.5 m
m), the slit disk 103 is the first MR element 10
It is close to 4 and away from the second MR element 105. When the slit disk 103 is rotated in this state, as shown in FIG.
As shown in (a), the value of the magnetic flux density Ba sensed by the first MR element 104 near the slit disk 103 has a large amplitude, and the value of the magnetic flux density Bb sensed by the far second MR element 105 is: The amplitude is small. First and second MR element 10
Since the value of the magnetic flux density Ba on one side is very large with respect to the value of the magnetic flux density Bb on the other side, the midpoint potential Va in which 4, 105 are connected in series is as shown in FIG. The waveform is shifted upward without centering on Vcc / 2. Therefore, the midpoint potential Va is applied to the capacitor 300.
AC coupling is performed to cut the DC component, and the reference voltage Vcc / 2 generated by the power source 301 as shown in FIG.
Is converted to an output voltage Vb centered on. Its output voltage V
When b is given a hysteresis and converted into a rectangular wave by the comparator 302, a signal (output voltage) Vout can be obtained as shown in FIG.

【0024】距離d1=1.0mm(d2=1.0m
m)のとき,スリット円板103と第1,第2のMR素
子104,105とは等距離にあるため,その各MR素
子104,105が感じる磁束密度Ba,Bbの値は,
振幅が同じである。各MR素子104,105の中点電
位Vaは,図6(b)に示されるように基準電圧Vcc
/2を中心とした波形になっている。この場合も,中点
電位Vaをコンデンサ300で交流結合させてDC成分
をカットし,図6(c)に示されるように電源301で
作られる基準電圧Vcc/2を中心とする出力電圧Vb
に変換する。その出力電圧Vbをヒステリシスを持たせ
て比較器302で矩形波に変換すると,図6(d)に示
されるように信号(出力電圧)Voutを得ることがで
きる。
Distance d1 = 1.0 mm (d2 = 1.0 m
In the case of m), since the slit disk 103 and the first and second MR elements 104 and 105 are equidistant, the values of the magnetic flux densities Ba and Bb felt by the respective MR elements 104 and 105 are
The amplitude is the same. The midpoint potential Va of each MR element 104, 105 is equal to the reference voltage Vcc as shown in FIG.
The waveform is centered on / 2. Also in this case, the midpoint potential Va is AC-coupled by the capacitor 300 to cut the DC component, and the output voltage Vb centered on the reference voltage Vcc / 2 generated by the power source 301 as shown in FIG. 6C.
Convert to. When the output voltage Vb is given a hysteresis and converted into a rectangular wave by the comparator 302, a signal (output voltage) Vout can be obtained as shown in FIG. 6D.

【0025】距離d1=1.5mm(d2=0.5m
m)のときは,前記と反対に,スリット円板103に遠
い第1のMR素子104が感じる磁束密度Baの値は,
振幅が小さく,近い第2のMR素子105が感じる磁束
密度Bbの値は,振幅が大きい(図6(a))。従っ
て,MR素子104,105の中点電位Vaは,図6
(b)に示されるように基準電圧Vcc/2より下方に
ずれた波形になっている。この場合も,前記中点電位V
aをコンデンサ300で交流結合させてDC成分をカッ
トし,図6(c)に示されるように電源301で作られ
る基準電圧Vcc/2を中心とする出力電圧Vbに変換
する。その出力電圧Vbをヒステリシスを持たせて比較
器302で矩形波に変換すると,図6(d)に示すよう
に信号(出力電圧)Voutを得ることができる。
Distance d1 = 1.5 mm (d2 = 0.5 m
In the case of m), conversely to the above, the value of the magnetic flux density Ba sensed by the first MR element 104 far from the slit disc 103 is
The amplitude of the magnetic flux density Bb that the second MR element 105, which has a small amplitude and is close to, senses, is large (FIG. 6A). Therefore, the midpoint potential Va of the MR elements 104 and 105 is as shown in FIG.
As shown in (b), the waveform is shifted downward from the reference voltage Vcc / 2. Also in this case, the midpoint potential V
A is AC-coupled with the capacitor 300 to cut the DC component, and is converted into the output voltage Vb centered on the reference voltage Vcc / 2 generated by the power source 301 as shown in FIG. 6C. When the output voltage Vb is converted into a rectangular wave by the comparator 302 with a hysteresis, a signal (output voltage) Vout can be obtained as shown in FIG. 6D.

【0026】以上のように,スリット円板103を回転
させると,角度検出用スリット200が第1,第2のM
R素子104,105と相対しているため,各MR素子
104,105に印加される磁束密度が変化し,各MR
素子104,105の抵抗値が変化する。そして,第
1,第2のMR素子104,105の中点電位Vaは,
基準電圧Vcc/2に対して上下いずれかにずれた波形
になっている。ところが,コンデンサ300および電源
301で第1,第2のMR素子104,105の中点電
位のDC成分をカットし,比較器302で矩形波を出力
すると,スリット円板103の回転に応じ,常に一定の
出力信号が得られるものである。
As described above, when the slit disk 103 is rotated, the angle detecting slit 200 is moved to the first and second M
Since it is opposed to the R elements 104 and 105, the magnetic flux density applied to each MR element 104 and 105 changes, and
The resistance values of the elements 104 and 105 change. Then, the midpoint potential Va of the first and second MR elements 104 and 105 is
The waveform is shifted to the upper or lower side with respect to the reference voltage Vcc / 2. However, when the DC component of the midpoint potential of the first and second MR elements 104 and 105 is cut by the capacitor 300 and the power source 301 and the rectangular wave is output by the comparator 302, the slit disk 103 is always rotated according to the rotation. A constant output signal is obtained.

【0027】具体的に,バイアス磁石は5×5×6mm
のNd−Fe磁石を,スリット円板は純鉄製で,角度検
出用スリットのピッチLを4.62mmにしたものを使
用した場合,中点電位Vaの変動量Vp−pの値は,d
1=d2=1mmのときを1とすると,d1=0.5m
m,d2=1.5mmのいずれの場合においても約1.
3であり,回転センサの組立誤差により,スリット円板
103と一方のMR素子104との距離d1の値が変化
しても出力は変化せず,また変化率も小さくなった。
Specifically, the bias magnet is 5 × 5 × 6 mm
In the case of using the Nd-Fe magnet of, the slit disc made of pure iron and the pitch L of the angle detecting slits being 4.62 mm, the value of the variation amount Vp-p of the midpoint potential Va is d
If 1 = d2 = 1 mm, then d1 = 0.5 m
In both cases of m and d2 = 1.5 mm, about 1.
3, the output did not change even if the value of the distance d1 between the slit disk 103 and the one MR element 104 changed due to the assembly error of the rotation sensor, and the rate of change became small.

【0028】また,MR素子は温度に対する抵抗値の変
化が非常に大きい(例えば,In−Sb半導体薄膜のM
R素子において,周囲温度25°Cのときを1とする
と,−40°Cで約7,150°Cで約0.2)。とこ
ろが,2個のMR素子を直列に接続すると,周囲温度T
a=T0のとき,中点電位Vaは次式で表すことができ
る。 Va(T0)=Vcc×Ra(Ra+Rb)
Further, the MR element has a very large change in resistance value with respect to temperature (for example, M of In--Sb semiconductor thin film).
In the R element, assuming that the ambient temperature is 25 ° C as 1, it is about 7 at -40 ° C and about 0.2 at 150 ° C). However, if two MR elements are connected in series, the ambient temperature T
When a = T0, the midpoint potential Va can be expressed by the following equation. Va (T0) = Vcc × Ra (Ra + Rb)

【0029】周囲温度TaがT0からT1に変化する
と,各MR素子104,105の抵抗値Ra,Rbは物
質固有の温度係数に応じてα倍となる。このとき,中点
電位Va(T1)は次式で計算することができる。 Va(T1)=Vcc×αRa(αRa+αRb) =Vcc×Ra(Ra+Rb) =Va(T0)
When the ambient temperature Ta changes from T0 to T1, the resistance values Ra and Rb of the MR elements 104 and 105 become α times in accordance with the temperature coefficient peculiar to the substance. At this time, the midpoint potential Va (T1) can be calculated by the following equation. Va (T1) = Vcc × αRa (αRa + αRb) = Vcc × Ra (Ra + Rb) = Va (T0)

【0030】以上にように,2個のMR素子を直列に接
続し,その中点電位を計測することにより,周囲温度T
aが変化しても,各MR素子104,105の中点電位
Vaは変化しないため,温度変化による影響を相殺する
ことができる。
As described above, by connecting two MR elements in series and measuring the midpoint potential, the ambient temperature T
Even if a changes, the midpoint potential Va of each of the MR elements 104 and 105 does not change, so that the effect of temperature change can be canceled.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上説明したように,本発明のMR素子
式回転センサによれば,スリット円板の一方の面側に配
置された第1のMR素子,および他方の面側に配置され
た第2のMR素子が角度検出用スリットが相対している
ため,第1,第2のバイアス磁石により第1,第2のM
R素子に印加される磁束密度が変化し,その各MR素子
の抵抗値が変化する。その第1,第2のMR素子を直列
に接続し,計測手段により中点電位を計測するため,例
えスリット円板がいずれかのMR素子側に片寄っても,
一定の信号を出力することができる。従って,個々の製
品間で組立誤差が生じて,第1,第2のMR素子とスリ
ット円板との距離がばらついた場合でも,個々の製品間
の出力レベルを一定に保つことができ,また,周囲温度
変化による影響を少なくできる。
As described above, according to the MR element type rotation sensor of the present invention, the first MR element arranged on one surface side of the slit disk and the other MR element type sensor are arranged on the other surface side. Since the angle detection slits of the second MR element face each other, the first and second M
The magnetic flux density applied to the R element changes, and the resistance value of each MR element changes. Since the first and second MR elements are connected in series and the midpoint potential is measured by the measuring means, even if the slit disk is biased to either MR element side,
It is possible to output a constant signal. Therefore, even if the assembly error occurs between the individual products and the distance between the first and second MR elements and the slit disk varies, the output level between the individual products can be kept constant. , The influence of ambient temperature change can be reduced.

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

【図1】本発明に係るMR素子式回転センサの縦断正面
図である。
FIG. 1 is a vertical sectional front view of an MR element type rotation sensor according to the present invention.

【図2】本発明に係るMR素子式回転センサの一部の拡
大平面図である。
FIG. 2 is an enlarged plan view of a part of the MR element type rotation sensor according to the present invention.

【図3】本発明に係るMR素子式回転センサの検知回路
図である。
FIG. 3 is a detection circuit diagram of an MR element type rotation sensor according to the present invention.

【図4】本発明に係るMR素子式回転センサのスリット
円板とMR素子との位置関係を示す拡大図である。
FIG. 4 is an enlarged view showing the positional relationship between the MR element and the slit disk of the MR element type rotation sensor according to the present invention.

【図5】本発明に係るMR素子式回転センサのスリット
円板からの距離に対する磁束密度の変動量,およびバイ
アス磁束の特性の一例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a variation amount of a magnetic flux density with respect to a distance from a slit disk and a characteristic of a bias magnetic flux of an MR element type rotation sensor according to the present invention.

【図6】本発明に係るMR素子式回転センサのスリット
円板とMR素子との距離毎の出力状態を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing an output state for each distance between the slit disk and the MR element of the MR element type rotation sensor according to the present invention.

【図7】MR素子を用いた回転センサの回転検出原理を
示す,MR素子の磁束密度─抵抗値特性図である。
FIG. 7 is a magnetic flux density-resistance value characteristic diagram of the MR element showing the rotation detection principle of the rotation sensor using the MR element.

【図8】MR素子を用いた回転センサの回転検出原理を
示す,スリット円板とMR素子との配置を示す図であ
る。
FIG. 8 is a view showing a rotation detection principle of a rotation sensor using an MR element, showing an arrangement of a slit disk and an MR element.

【図9】MR素子を用いた回転センサの回転検出原理を
示す,基本検出回路図である。
FIG. 9 is a basic detection circuit diagram showing a rotation detection principle of a rotation sensor using an MR element.

【図10】MR素子を用いた回転センサの回転検出原理
を示す,MR素子の抵抗値変化と出力との関係を示す図
である。
FIG. 10 is a diagram showing a rotation detection principle of a rotation sensor using an MR element, showing a relationship between a change in resistance value of the MR element and an output.

【図11】MR素子とスリット円板との距離に対する出
力変動量の特性を説明する拡大縦断面図である。
FIG. 11 is an enlarged vertical sectional view for explaining the characteristics of the output fluctuation amount with respect to the distance between the MR element and the slit disk.

【図12】MR素子とスリット円板との距離に対する出
力変動量の特性の一例を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing an example of a characteristic of an output variation amount with respect to a distance between an MR element and a slit disk.

【図13】従来例の縦断正面図である。FIG. 13 is a vertical sectional front view of a conventional example.

【図14】スリット円板の正面図である。FIG. 14 is a front view of a slit disk.

【図15】従来例の一部の拡大平面図である。FIG. 15 is an enlarged plan view of part of the conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

103 スリット円板 104 第1のMR素子 105 第2のMR素子 106 第1のバイアス磁石 107 第2のバイアス磁石 108 計測手段たる検知回路 200 角度検出用スリット 103 Slit Disk 104 First MR Element 105 Second MR Element 106 First Bias Magnet 107 Second Bias Magnet 108 Detection Circuit as Measuring Means 200 Angle Detection Slit

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の角度検出用スリットが形成された
スリット円板と,前記スリット円板の角度検出用スリッ
トに対向する位置に配置されたMR素子と,前記MR素
子を挟んで前記スリット円板と反対側に配置されたバイ
アス磁石とを備えたMR素子式回転センサにおいて,前
記スリット円板の一方の面側で,かつ,前記角度検出用
スリットに対向する位置に配置された第1のMR素子
と,前記第1のMR素子を挟んで前記スリット円板と反
対側に配置された第1のバイアス磁石と,前記スリット
円板の他方の面側で,かつ,前記角度検出用スリットに
対向する位置に配置された第2のMR素子と,前記第2
のMR素子を挟んで前記スリット円板と反対側に配置さ
れた第2のバイアス磁石と,前記第1のMR素子および
第2のMR素子を直列に接続して中点電位を計測する計
測手段とを備えたことを特徴とするMR素子式回転セン
サ。
1. A slit disk having a plurality of angle detecting slits formed therein, an MR element arranged at a position facing the angle detecting slits of the slit disk, and the slit circle sandwiching the MR element. In an MR element type rotation sensor provided with a plate and a bias magnet arranged on the opposite side, a first element arranged on one surface side of the slit disk and at a position facing the angle detecting slit. An MR element, a first bias magnet disposed on the opposite side of the slit disk with the first MR element sandwiched between the MR element, the other surface side of the slit disk, and the angle detecting slit. A second MR element arranged at a position facing each other;
Measuring means for measuring the midpoint potential by connecting in series the second bias magnet arranged on the opposite side of the slit disk with the MR element sandwiched between the first MR element and the second MR element. An MR element type rotation sensor comprising:
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012018091A (en) * 2010-07-08 2012-01-26 Tokai Rika Co Ltd Rotation angle detecting device
JP2015190880A (en) * 2014-03-28 2015-11-02 Dmg森精機株式会社 Position detector

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