JPH09152303A

JPH09152303A - 位置検出装置

Info

Publication number: JPH09152303A
Application number: JP7314382A
Authority: JP
Inventors: Takuji Yamada; 拓治山田
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 1995-12-01
Filing date: 1995-12-01
Publication date: 1997-06-10
Anticipated expiration: 2015-12-01
Also published as: JP2823539B2

Abstract

(57)【要約】【課題】＋１５０℃の高温下において相対的に移動する
磁石の正確な位置を検出する。【解決手段】電流路が互いに直交配置された強磁性体の
磁気抵抗素子１４、１５を有するセンサ部１８を高温下
に配置する。この場合、一方の磁気抵抗素子１５を、こ
のセンサ部１８に近づく磁石の主磁界を感知する位置関
係に配置する。磁石が近づいた場合、電圧信号Ｖ２の値
が温度のみを感知する磁気抵抗素子１４の電圧信号Ｖ１
の値より小さくなり、その差の電圧信号Ｖ３（Ｖ３＝Ｖ
１−Ｖ２）をマイクロコンピュータ４１により測定する
ことにより磁石とセンサ部１８との相対位置を判別する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、シリン
ダ内を往復動するピストンの位置を検出するピストン位
置検出装置に適用して好適な位置検出装置に関し、特
に、高温下での正確な位置検出動作が可能な位置検出装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、常温（代表的には、＋２０℃）を
超え＋１５０℃程度までの高温周囲温度下において使用
される装置、例えば、射出成型機に使用されるシリンダ
装置の位置を検出する位置検出装置としては、機械的な
スイッチを利用したもの、具体的には、リミットスイッ
チとドグとを使用する装置が一般的であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この機
械的なスイッチを利用する位置検出装置は、スイッチの
使用回数が、例えば、半導体スイッチに比較して少な
く、かつ、装置自体も大きくなるという問題があった。
もちろん、上記した＋１５０℃程度の高温下において
は、半導体を利用したスイッチを使用することができな
い。

【０００４】なお、常温下においては、例えば、ピスト
ン側に磁石を付け、シリンダ側に磁気抵抗素子を配置し
たピストン位置検出装置も実用化されているが、この位
置検出装置では、周囲温度が上昇した場合に、磁石の磁
力が低下するとともに、磁気抵抗素子にかかる磁界検出
感度が低下することから、常温時と高温時において位置
検出範囲に相当な差がでてしまう。この高温時下でも使
用できる位置検出装置は現在のところ実用化されていな
い。

【０００５】この発明はこのような課題を考慮してなさ
れたものであり、簡単な構成でしかも高温下においても
磁石の位置を正確に検出することを可能とする位置検出
装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、例えば、図
面に示すように、電流路が略直交するように配置された
２つの強磁性体からなる磁気抵抗素子１４、１５を含む
センサ部１８と、磁気抵抗素子１４、１５のうち、一方
の磁気抵抗素子１５が磁石１２の主磁界Ｍを検知する方
向に配置され、他方の磁気抵抗素子１４が主磁界Ｍを検
知しない方向（磁気抵抗素子１５と直交する方向）に配
置され、センサ部１８に電線１６を通じて接続される駆
動検出回路１７とを備え、駆動検出回路１７は、２つの
磁気抵抗素子１４、１５に一定電流ｉ１、ｉ２を供給し
て、他方の磁気抵抗素子１４に発生する電圧降下Ｖ１を
温度検出信号Ｖ１として取り込むとともに、２つの磁気
抵抗素子１４、１５に発生する電圧降下Ｖ１、Ｖ２の差
（Ｖ１−Ｖ２）を位置検出信号Ｖ３として取り込んで比
較手段７１（図５参照）の測定入力に供給し、この比較
手段７１の閾値入力に供給される閾値レベルＶｔを温度
検出信号Ｖ１に基づいて変化させることを特徴とする。

【０００７】この場合、この発明によれば、例えば、図
６に示すように、位置検出信号Ｖ３の値（波形）が温度
Ｔにより変化しても、この変化に対応して閾値レベルＶ
ｔを変化させるようにしているので、主磁界Ｍの方向に
移動する磁石１２の検出範囲を温度Ｔの変化と無関係に
一定の範囲とすることができる。

【０００８】閾値レベルＶｔの変化は、温度検出信号Ｖ
１の値に応じて対応する閾値レベルＶｔを出力するルッ
クアップテーブルまたは演算式とすることができる。

【０００９】また、この発明は、例えば、図７に示すよ
うに、電流路が略直交するように配置された２つの強磁
性体からなる磁気抵抗素子１４、１５を含むセンサ部１
８と、磁気抵抗素子１４、１５のうち、一方の磁気抵抗
素子１５が磁石の主磁界を検知する方向に配置され、他
方の磁気抵抗素子１４が前記主磁界を検知しない方向に
配置され、センサ部１８に電線１６を通じて接続される
駆動検出回路１７Ａとを備え、駆動検出回路１７Ａは、
２つの磁気抵抗素子１４、１５に一定電流ｉ１、ｉ２を
供給して、２つの磁気抵抗素子１４、１５に発生する電
圧降下Ｖ１、Ｖ２の差（Ｖ１−Ｖ２）を位置検出信号Ｖ
３として取り込んで可変利得増幅手段３５Ａの信号入力
に供給するとともに、他方の磁気抵抗素子１４に発生す
る電圧降下Ｖ１を温度検出信号Ｖ１として取り込み、可
変利得増幅手段３５Ａの出力信号Ｖ３が温度Ｔに係わら
ず一定振幅の信号となるように可変利得増幅手段３５Ａ
の利得を温度検出信号Ｖ１に基づいて変化させるように
したことを特徴とする。

【００１０】この場合、この発明によれば、閾値レベル
を温度に係わらず、一定レベルとすることができる。

【００１１】さらに、この発明は、電流路が略直交する
ように配置された少なくとも２つの強磁性体からなる磁
気抵抗素子を含むセンサ部と、前記磁気抵抗素子のう
ち、一方の磁気抵抗素子が磁石の主磁界を検知する方向
に配置され、したがって、他方の磁気抵抗素子が前記主
磁界を検知しない方向に配置され、前記センサ部に耐熱
電線で接続され、前記磁気抵抗素子に電気を供給すると
ともに、前記２つの磁気抵抗素子の抵抗値変化を検出す
る駆動検出回路とを有し、この駆動検出回路は、前記主
磁界を検知する前記一方の磁気抵抗素子の抵抗値変化分
から前記他方の磁気抵抗素子の抵抗値変化分を温度によ
る変化分として取り除き、残りの抵抗値変化分を前記主
磁界により変化した抵抗値変化分として検出して、磁石
位置を検出することを特徴とする。

【００１２】この発明によれば、センサ部には強磁性体
からなる２つの磁気抵抗素子のみを配置し、これら２つ
の磁気抵抗素子を主磁界を感知しない温度補償用と主磁
界感知用とに分け、主磁界感知用の磁気抵抗素子（一方
の磁気抵抗素子）の抵抗値変化分から温度補償用の磁気
抵抗素子（他方の磁気抵抗素子）の抵抗値変化分を取り
除くことで温度補償を行い、残余の主磁界による抵抗値
変化分を正確に検出して磁石位置を検出するようにして
いる。

【００１３】例えば、高温下に配置されるセンサ部に
は、２つの磁気抵抗素子のみを配置しているので、＋１
５０℃程度の高温下においても磁石の位置を正確に検出
することができる。

【００１４】また、直列に接続した２つの磁気抵抗素子
の共通接続点を耐熱電線を通じて駆動検出回路側で接地
し、２つの磁気抵抗素子の残りのそれぞれの端子には、
駆動検出回路から耐熱電線を通じて一定電流信号を供給
し、２つの磁気抵抗素子のそれぞれで発生する電圧降下
を駆動検出回路側で測定することで、耐熱電線によりセ
ンサ部と駆動検出回路とを離したことを原因として入り
やすくなるノイズの影響を排除することができる。

【００１５】さらに、ピストンに配設された磁石をプラ
スチック磁石とし、センサ部がこのピストンが摺動する
シリンダ上に配設された場合、ピストン位置を周囲温度
が少なくとも常温（代表的には、＋２０℃）〜１５０℃
の範囲で検出することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態に
ついて、図面を参照して説明する。

【００１７】図１は、この発明の一実施の形態が適用さ
れたピストン位置検出装置１０の全体的な構成を示して
いる。

【００１８】このピストン位置検出装置１０は、シリン
ダ１１内を矢印方向に摺動し、かつリング状の磁石１２
が配設されたピストン１３と、シリンダ１１上の所定位
置に配置され磁石１２の主磁界を検出するとともに、周
囲温度を検出するための強磁性体からなる２つの磁気抵
抗素子１４、１５が配置されたセンサ部１８と、このセ
ンサ部１８に耐熱電線１６を通じて接続される駆動検出
回路１７とを備えている。耐熱電線１６は、この実施の
形態において、耐熱温度仕様が０℃〜１８０℃のものを
用いた。

【００１９】後に詳しく説明するように、駆動検出回路
１７は、磁気抵抗素子１４、１５に電気（一定電流信
号）を供給するとともに、磁気抵抗素子１４、１５の温
度および磁界による抵抗値変化を検出する。なお、一点
鎖線で囲んだ領域１９は、周囲温度Ｔが低温から高温、
この実施の形態においては、便宜上、０℃〜＋１５０℃
にされる領域を示している。したがって、以下、温度変
化領域１９ともいう。図１中、温度変化領域１９以外の
領域は、駆動検出回路１７が正常に作動する仕様範囲内
の温度領域、例えば、＋１０℃〜＋３５℃の、いわゆる
常温領域である。

【００２０】図２は、センサ部１８内の磁気抵抗素子１
４、１５の配列構成を示している。図２から分かるよう
に磁気抵抗素子１４、１５は、セラミック回路基板２４
上にＮｉ・Ｃｏ製等の強磁性体のジグザグパターン（電
流路）として形成され、それらジグザグパターンの両端
と共通接続点に電極端子２１、２２、２３を設けた構成
にされている。この図２例において、一方の磁気抵抗素
子１５（抵抗値はＲ２とする。）が磁石１２の矢印で示
す主磁界Ｍを検出するように配置される。したがって、
電流路がこれと直交する方向に形成されている他方の磁
気抵抗素子１４（抵抗値はＲ１とする。）は、結果とし
て、自動的に主磁界Ｍを検出しないように配置されるこ
とになる。なお、抵抗値Ｒ１と抵抗値Ｒ２の公称値は同
一の値である。

【００２１】このように構成されることで、周囲温度
の、例えば、０℃〜＋１５０℃の変化により、磁気抵抗
素子１４と磁気抵抗素子１５のそれぞれの抵抗値Ｒ１、
Ｒ２は同時に数１０％変化し、この変化に加えて、主磁
界Ｍにより磁気抵抗素子１５の抵抗値Ｒ２のみが数％変
化することを見いだした。なお、抵抗値Ｒ１、Ｒ２の変
化は完全な直線ではないが、周囲温度に比例して双方と
も上昇し、かつ主磁界Ｍの大きさに比例して抵抗値Ｒ２
のみが減少する。

【００２２】セラミック回路基板２４上に形成された磁
気抵抗素子１４、１５は、図１に示すように、セラミッ
ク回路基板２４ごと高温に耐えるシリコンＲＴＶゴム
（例えば、信越シリコーン株式会社製）２５により充填
保持されてケース２６内に収容され、ケース２６内に収
容された状態でそのケース２６がシリンダ１１上の所望
の位置に取り付けられる構成になっている。

【００２３】図３は、センサ部１８の電気的な接続構成
と、このセンサ部１８を構成する磁気抵抗素子１４、１
５に、３心の耐熱電線１６を通じて接続される駆動検出
回路１７の詳細な構成例を示している。

【００２４】図３において、駆動検出回路１７は、駆動
・制御・処理・判断手段等として機能するマイクロコン
ピュータ４１を有している。マイクロコンピュータ４１
は、周知のように、中央処理装置（ＣＰＵ）に対応する
マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）と、このマイクロプロセ
ッサに接続される入出力装置としてのＡＤ変換回路やＤ
Ａ変換回路、Ｉ／Ｏポート、制御プログラム・システム
プログラム・ルックアップテーブル等が書き込まれる読
み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、処理データを一時的に保
存等するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭであり、書き
込み読み出しメモリ）、タイマ回路および割り込み処理
回路等を１チップに集積したＬＳＩデバイスとして提供
される。

【００２５】マイクロコンピュータ４１を構成するＤＡ
変換器の出力ポート（以下、ＤＡ出力ポートという。）
ＤＡ１、ＤＡ２から出力されるそれぞれ直流の一定電圧
であるアナログ電圧信号Ｅ１、Ｅ２が、電圧電流変換回
路３１、３２を通じて、それぞれ、直流の電流信号ｉ
１、ｉ２に変換されて出力される。

【００２６】これら電流信号ｉ１、ｉ２は、耐熱電線１
６を構成する心線、電極端子２１、２３を通じてそれぞ
れセンサ部１８を構成する磁気抵抗素子１４、１５に供
給される。磁気抵抗素子１４、１５を通過した電流信号
ｉ１、ｉ２は合成され、その合成電流ｉ３が電極端子２
２、耐熱電線１６を構成する残りの心線を通じて駆動検
出回路１７側で接地される。

【００２７】温度検出用の磁気抵抗素子１４の抵抗値Ｒ
１と電流信号ｉ１との積により磁気抵抗素子１４の端子
間に発生する電圧降下を表す電圧信号Ｖ１が、バッファ
（バッファアンプ）３４と減算手段としての差動アンプ
（差動増幅器）３５の正入力端子に供給される。主磁界
検出用の磁気抵抗素子１５の抵抗値Ｒ２と電流信号ｉ２
との積により磁気抵抗素子１５の端子間に発生する電圧
降下を表す電圧信号Ｖ２が、差動アンプ３５の負入力端
子に供給される。

【００２８】バッファ３４の出力信号である電圧信号Ｖ
１（バッファ３４の入出力信号のレベルが同一値の電圧
信号であるので、簡単のために同符号とする。）が、マ
イクロコンピュータ４１を構成するＡＤ変換器の入力ポ
ート（以下、ＡＤ入力ポートという。）ＡＤ１に供給さ
れる。差動アンプ３５の差動出力信号である電圧信号Ｖ
３（Ｖ３＝Ｖ１−Ｖ２）が、他のＡＤ入力ポートＡＤ２
に供給される。

【００２９】マイクロコンピュータ４１の出力ポートＯ
ＵＴ１は、バッファ３６を介して出力端子３７に接続さ
れ、出力ポートＯＵＴ２がバッファ３８、抵抗器３９お
よび発光ダイオード４０を通じて接地されている。

【００３０】次に、上記実施の形態の動作を、図４の概
略的な校正手順を示す工程図を参照しながら説明する。
なお、校正手順とは、センサ部１８を実際の測定対象で
あるシリンダ装置等に取り付ける前に、センサ部１８の
温度特性を含む測定系全体（図３に示すセンサ部１８と
駆動検出回路１７）の特性を校正するデータを得る手順
をいう。この実施の形態において、校正データは、後に
説明するように、マイクロコンピュータ４１内にルック
アップテーブルとして保存するようにしている。

【００３１】まず、センサ部１８のみを図示しない恒温
槽内に配置する。正確に言えば、磁石１２の主磁界Ｍが
センサ部１８に全く作用しないように、そのセンサ部１
８を図示しない恒温槽内に配置し、常温状態、例えば、
＋２０℃とする（ステップＳ１）。

【００３２】次に、この常温状態において、磁気抵抗素
子１４の電圧信号Ｖ１が所定の電圧値となる電流信号ｉ
１を流すための電圧信号Ｅ１をＤＡ出力ポートＤＡ１か
ら出力する（ステップＳ２）。この場合、電圧信号Ｖ１
を測定しながらＤＡ出力ポートＤＡ１の出力電圧信号Ｅ
１を可変すれば、電圧信号Ｖ１の値を所定の電圧値にす
ることができる。

【００３３】次に、差動アンプ３５の出力電圧信号Ｖ３
が、ゼロ値となるようにＤＡ出力ポートＤＡ２の出力電
圧信号Ｅ２を可変する。これにより、磁気抵抗素子１５
に供給される電流信号ｉ２のレベル、したがって、電圧
信号Ｖ２が決定される（ステップＳ３）。このとき、差
動アンプ３５等、信号伝達ラインのオフセット等がゼロ
値のときには、電流信号ｉ１と電流信号ｉ２の値は同一
値になり、電圧信号Ｖ１のレベルと電圧信号Ｖ２のレベ
ルは等しい値になる。

【００３４】この状態において、恒温槽の温度を、例え
ば、１℃ずつ、０℃〜１５０℃の間で可変して、各温度
毎に電圧信号Ｖ１の値を測定し記憶する（ステップＳ
４）。したがって、この電圧信号Ｖ１の値が周囲温度Ｔ
に対応した値となる。すなわち、電圧信号Ｖ１は、温度
検出信号であるともいえる。

【００３５】なお、回路系の温度係数等の定数が磁気抵
抗素子１４と磁気抵抗素子１５も含めてすべて同一であ
ってかつ平衡状態になっていれば、温度を可変しても電
圧信号Ｖ３も原理的にはゼロ値となるが、実際には、ば
らつきがあるので、各温度において、この電圧信号Ｖ３
の値がゼロ値となるようなＤＡ出力ポートＤＡ２の出力
信号Ｅ２の値を決定しておく（同じく、ステップＳ
４）。

【００３６】次に、センサ部１８を図１に示すようにシ
リンダ１１上に配設したものを恒温槽内に入れ、０℃〜
１５０℃の各温度において、ピストン１３を矢印方向
（シリンダ１１の軸方向）に一定間隔、例えば、０．１
ｍｍ（所望精度に応じた任意量）ずつ摺動させ、各摺動
位置において、電圧信号Ｖ１と電圧信号Ｖ３を測定する
（ステップＳ５）。

【００３７】この場合、磁石１２の主磁界Ｍの影響によ
り、磁石１２が磁気抵抗素子１４、１５の直下位置（中
心位置という。）ＣＴ（図１参照）に位置するときに、
主磁界Ｍの値が最大となり、したがって、磁気抵抗素子
１５の抵抗値Ｒ２が最小値となるので、電圧信号Ｖ２が
最小値となり、結局、電圧信号Ｖ３の値が最大値にな
る。

【００３８】そこで、ピストン１３の中心位置ＣＴを基
準とした所望の許容動作範囲Ａにおける電圧信号Ｖ３の
値を各温度、すなわち、電圧信号Ｖ１毎に測定しておく
（ステップＳ６）。

【００３９】以上により、センサ部１８を含む駆動検出
回路１７の校正が終了する。

【００４０】このようにして、温度に対応する各電圧信
号Ｖ１に対して電圧信号Ｖ３を測定しこれを校正データ
としてルックアップテーブルを作成し格納しておくこと
により（ステップＳ７）、実際の使用環境下でのある温
度、したがって、ある電圧信号Ｖ１の値において、電圧
信号Ｖ３の値が前記ルックアップテーブルに記憶されて
いる値以上の値になった場合には、ピストン１３が許容
動作範囲Ａから許容外動作範囲Ｂ、Ｃに移動したものと
同定し、出力ポートＯＵＴ１をハイレベルにすることで
出力端子３７をハイレベルにしたり、出力ポートＯＵＴ
２をハイレベルにすることで表示灯である発光ダイオー
ド４０を点灯させることができる。

【００４１】このように上述の実施の形態（図３例）に
よれば、耐熱電線１６を介して受動素子である２つの磁
気抵抗素子１４、１５のみをセンサ部１８に配置し、こ
れらに一定の電流信号ｉ１、ｉ２を供給し、予め、仕様
範囲（例えば、０℃〜＋１５０℃）内の各温度毎に磁石
１２との一定の相互位置関係下において各磁気抵抗素子
１４、１５に発生する電圧降下に対応する電圧信号Ｖ
１、Ｖ２（電圧信号Ｖ２は、電圧信号Ｖ３を測定するこ
とで、間接的に測定されることになる。）を測定してお
くことにより、磁石１２が配設されたピストン１３の位
置を検知するように構成している。

【００４２】この場合、差の電圧信号Ｖ３は、温度Ｔと
主磁界Ｍによる抵抗値の変動分（ΔＲ２とする。）を含
んだ主磁界検知用の磁気抵抗素子１５の出力電圧信号Ｖ
２から、温度Ｔのみによる抵抗値の変動分（ΔＲ１とす
る。）を含んだ温度補償用の磁気抵抗素子１４の出力電
圧信号Ｖ１を引き算して得るようにしている。このた
め、差の電圧信号Ｖ３の値｛結局、主磁界Ｍのみによる
抵抗値変動分（ΔＲ２−ΔＲ１）に対応する。｝から磁
石１２の磁気抵抗素子１４、１５の配置位置を基準とす
る位置を正確に検出することができる。

【００４３】また、電圧信号Ｖ１の値からルックアップ
テーブルを利用して、現在温度における磁石１２の位
置、したがって、ピストン１３の位置を正確に検出する
ことができる。この場合、各温度毎に、換言すれば、各
電圧信号Ｖ１の値ごとに、予めピストン１３の中心位置
｛センサ部１８の直下（直近）位置｝ＣＴからの距離を
ルックアップテーブルあるいは数式等として格納してお
くことができることはいうまでもない。

【００４４】さらに、この実施の形態によれば、信号路
が長くなって信号が引き回される耐熱電線１６の心線に
電流信号ｉ１、ｉ２を通流するようにしている。このた
め、信号の引き回しを原因として心線に混入する雑音に
より発生する雑音信号に対して影響の少ない、言い換え
れば、雑音に強い回路構成になっている。

【００４５】その上、温度変化領域１９内には、磁気抵
抗素子１４、１５が形成されたセラミック回路基板２
４、これをモールドするシリコンＲＴＶゴム２５、これ
らを包むアルミニウム製等のケース２６および耐熱電線
１６のみが配置されるので、機械的に作動する構成がな
く、半導体等の能動素子もないので、寿命が半永久的で
あり、信頼性に優れている。なお、このセンサ部１８
は、シリコンＲＴＶゴム２５の高温下の仕様設定値が＋
１７０℃であるので、これにより制限されるが、磁気抵
抗素子１４、１５の材料であるＣｏ、Ｎｉ等の強磁性体
のキューリ点が＋２００℃以上であるので、センサ部１
８を固定する材料の温度特性の向上により、当該＋２０
０℃程度まで動作可能なピストン位置検出装置（磁石位
置検出装置）を製作することができる。

【００４６】したがって、この実施の形態の位置検出装
置（位置検出スイッチ）は、射出成型機用として使用す
ることが可能である。

【００４７】次に、本発明の他の実施の形態を説明す
る。

【００４８】この実施の形態における、マイクロコンピ
ュータ４１内のソフトウエアによって表される機能構成
を図５に示す。なお、この図５例においては、実際に
は、アナログ信号をマイクロコンピュータ４１内のＡＤ
変換器によりデジタル信号に変換し、このデジタル信号
で信号処理を行い、この信号処理結果をマイクロコンピ
ュータ４１内のＤＡ変換器により再びアナログ信号に戻
して出力する構成となっているが、繁雑になるので、デ
ジタル信号処理に等価なアナログ信号処理により説明す
る。

【００４９】すなわち、比較器と同様に動作する比較手
段７１を有し、この比較手段７１の比較入力（測定入
力）端子には、ＡＤ入力ポートＡＤ２から、位置検出信
号である電圧信号Ｖ３が供給される。比較手段７１の基
準入力端子には閾値電圧（閾値レベル）Ｖｔが閾値発生
手段７２を通じて供給される。閾値発生手段７２の閾値
制御端子には、ＡＤ入力ポートＡＤ１から、温度検出信
号である電圧信号Ｖ１が供給され、この電圧信号Ｖ１に
応じて、換言すれば、センサ部１８内の温度Ｔに応じ
て、閾値電圧Ｖｔが増減されるように構成されている。

【００５０】電圧信号Ｖ３の電圧値が閾値電圧Ｖｔを超
えたときに、比較手段７１の出力端子、すなわち、出力
ポートＯＵＴ１、ＯＵＴ２は、ローレベルからハイレベ
ルに移る。これに応じて、端子３７がローレベルからハ
イレベルになり、発光ダイオード４０が点灯する。

【００５１】この図５例においては、前記ステップＳ６
における測定時において、図６に、温度ＴがＴ＝Ｔａと
Ｔ＝Ｔｂ（Ｔａ＜Ｔｂ）の場合の電圧信号Ｖ３の特性の
変化を例示しているように、許容動作範囲Ａの両端位置
における温度ＴがＴ＝Ｔａ下の電圧値Ｖ３Ａ（Ｔａ）
と、より高温の温度ＴがＴ＝Ｔｂ下の電圧値Ｖ３Ａ（Ｔ
ｂ）とを測定する。そして、閾値発生手段７２におい
て、温度検出信号Ｖ１の表す温度ＴがＴ＝Ｔａのときに
は、閾値電圧Ｖｔとして閾値電圧ＶｔがＶｔ＝Ｖ３Ａ
（Ｔａ）が設定されるようにし、温度ＴがＴ＝Ｔｂのと
きは、閾値電圧Ｖｔとして閾値電圧ＶｔがＶｔ＝Ｖ３Ａ
（Ｔｂ）が設定されるようにする。

【００５２】このようにすれば、温度Ｔが変化しても、
同一の検出範囲を許容動作範囲Ａとすることができる。
すなわち、温度Ｔが変化しても磁石１２の付いたピスト
ン１３の位置を正確に検出することができる。

【００５３】閾値発生手段７２としては、電圧信号Ｖ１
の値、すなわち温度Ｔに応じて変化する閾値電圧Ｖｔが
予め書き込まれたルックアップテーブルまたは予め求め
られた演算式とすることができる。実際に、例えば、閾
値電圧Ｖｔの値として、温度ＴがＴ＝０℃のとき閾値電
圧ＶｔがＶｔ＝２．２［Ｖ］、温度ＴがＴ＝１５０℃の
とき閾値電圧ＶｔがＶｔ＝１．０［Ｖ］に設定すればよ
いことを確認している。

【００５４】なお、この図５、図６を参照して説明した
実施の形態においては、図３を参照して説明した最初の
実施の形態に比較して、ルックアップテーブル等の記憶
用のメモリ容量を相当に低減することができるという効
果が達成される。

【００５５】図７は、この発明のさらに他の実施の形態
が適用されたピストン位置検出装置１０Ａの構成を示し
ている。

【００５６】この実施の形態においては、図３例の差動
アンプ３５を可変利得差動アンプ（可変利得差動増幅
器）３５Ａに代替し、この可変利得差動アンプ３５Ａの
利得制御端子とマイクロコンピュータ４１のＤＡ出力ポ
ートＤＡ３とを接続している。そして、マイクロコンピ
ュータ４１から可変利得差動アンプ３５Ａの利得制御端
子に利得制御用電圧信号Ｅ３を供給している。なお、可
変利得差動アンプ３５Ａは、通常、信号入力部に差動ア
ンプが配置され、この差動アンプの後段に可変利得差動
アンプが配置されるように構成されている。

【００５７】この図７例においては、例えば、図５に示
した機能構成と同様の構成において、閾値電圧Ｖｔを温
度Ｔに係わらず一定の電圧としている。このため、温度
Ｔの変化を電圧信号Ｖ１により検出したときに、図示し
ない予め定めたルックアップテーブルまたは演算式によ
り利得制御用電圧信号Ｅ３の値を変化させることによ
り、可変利得差動アンプ３５Ａの利得を変化させ、可変
利得差動アンプ３５Ａの出力信号である電圧信号（位置
検出信号）Ｖ３の振幅（レベル、波形）が温度Ｔの変化
により変化しないようにする。

【００５８】例えば、図６に示す比較的に高温の温度Ｔ
ｂのときの電圧信号Ｖ３（Ｔｂ）の波形が、その温度Ｔ
ｂのときに、例えば、常温である温度Ｔａのときの電圧
信号Ｖ３（Ｔａ）の波形と同一の波形になるような利得
制御用ルックアップテーブルまたは利得制御用演算式を
マイクロコンピュータ４１のメモリに格納しておけばよ
い。

【００５９】図５例、図７例においても、図３例で述べ
た上述の効果とほぼ同一の効果が達成できることはいう
までもない。

【００６０】なお、図示はしないが、図７例の変形例と
して、可変利得差動アンプ３５Ａを、もとの差動アンプ
３５に戻し、電圧電流変換器３１、３２をそれぞれ可変
利得電圧電流変換器に代替し、この可変利得電圧電流変
換器の利得制御端子に供給される各利得制御用電圧信号
をマイクロコンピュータ４１の他の２つのＤＡ出力から
それぞれ供給するように構成する。そして、電圧信号
（温度検出信号）Ｖ１の値に応じて利得制御用電圧信号
の値を変化させ、図７例の作用と同様に、差動アンプ３
５の出力信号である電圧信号（位置検出信号）Ｖ３の振
幅（レベル、波形）が温度Ｔの変化により変化しないよ
うにする。この場合においても、利得制御用電圧信号の
値を変化させる手段は、予め作成したルックアップテー
ブルまたは演算式による。このようにすれば、図７例と
同様の効果が得られる。

【００６１】また、この発明は上述の実施の形態に限ら
ず、この発明の要旨を逸脱することなく種々の構成を採
り得ることはもちろんである。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、位置検出信号の値（波形）が温度により変化して
も、この変化に対応して閾値レベルを変化させるように
しているので、主磁界の方向に移動する磁石の検出範囲
を温度の変化と無関係に一定の範囲とすることができる
という効果が達成される。

【００６３】また、位置検出信号の値（波形）が温度に
より変化しないように、温度に依存して利得が変化する
増幅器により位置検出信号を増幅するようにしても、主
磁界の方向に移動する磁石の検出範囲を温度の変化と無
関係に一定の範囲とすることができるという効果が達成
される。

【００６４】さらに、この発明によれば、センサ部には
強磁性体からなる２つの磁気抵抗素子のみを配置し、こ
れら２つの磁気抵抗素子を主磁界を感知しない温度補償
用と主磁界感知用に使い分け、主磁界感知用の磁気抵抗
素子の抵抗値変化分（これには、主磁界により変化した
抵抗値変化分と温度により変化した抵抗値変化分の両方
が含まれる。）から温度補償用の磁気抵抗素子の抵抗値
変化分を取り除くことで温度補償を行い、主磁界による
抵抗値変化分のみを正確に検出して磁石の位置を検出す
るようにしている。

【００６５】このため、例えば、従来、電気的には検出
することが不可能であった＋１５０℃程度の高温下にお
いても磁石の位置を正確に検出することができるという
効果が達成される。この場合、高温下においては、磁気
抵抗素子のみが配置されるので、リミットスイッチ等の
機械的な構成および半導体等の能動素子が不要となり、
信頼性・寿命が向上する。

【００６６】また、２つの磁気抵抗素子に一定電流信号
を供給してそれぞれに発生する電圧降下を駆動検出回路
側で測定するように構成することで、耐熱電線によりセ
ンサ部と駆動検出回路とを離したことを原因として入り
やすくなるノイズの影響を排除することができるという
効果も達成される。

【００６７】さらに具体的には、相対的に移動する磁石
をプラスチック磁石とし、センサ部がこのピストンが摺
動するシリンダ上に配設された場合、ピストン位置を周
囲温度が少なくとも常温（代表的には、＋２０℃）〜１
５０℃の範囲で検出することができることを確認してい
る。

【００６８】このように本発明によれば、簡単な構成で
しかも高温下においても磁石の位置を正確に検出するこ
とができるという効果が達成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態が適用されたピストン
位置検出装置の構成を示すブロック図である。

【図２】セラミック回路基板上に配置された磁気抵抗素
子パターンの構成を示す平面図である。

【図３】センサ部に接続される駆動検出回路の詳細な構
成例を示す回路図である。

【図４】図１〜図３例の動作説明に供される校正手順の
工程図である。

【図５】この発明の他の実施の形態の構成に係るマイク
ロコンピュータの機能構成を示すブロック図である。

【図６】図５例の動作説明に供される波形図である。

【図７】この発明のさらに他の実施の形態が適用された
ピストン位置検出装置の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０、１０Ａ…ピストン位置検出装置１２…磁石１３…ピストン１４、１５…磁
気抵抗素子１６…耐熱電線１７…駆動検出
回路１８…センサ部１９…温度変化
領域２１、２２、２３…電極端子２４…セラミッ
ク回路基板２５…シリコーンゴム３１、３２…電
圧電流変換回路３４、３６、３８…バッファ３５…差動アン
プ３５Ａ…可変利得差動アンプ４１…マイクロ
コンピュータ７１…比較手段７２…閾値発生
手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電流路が略直交するように配置された２つ
の強磁性体からなる磁気抵抗素子を含むセンサ部と、前記磁気抵抗素子のうち、一方の磁気抵抗素子が磁石の
主磁界を検知する方向に配置され、他方の磁気抵抗素子
が前記主磁界を検知しない方向に配置され、前記センサ部に電線を通じて接続される駆動検出回路と
を備え、前記駆動検出回路は、前記２つの磁気抵抗素子に一定電
流を供給して、前記他方の磁気抵抗素子に発生する電圧
降下を温度検出信号として取り込むとともに、前記２つ
の磁気抵抗素子に発生する電圧降下の差を位置検出信号
として取り込んで比較手段の測定入力に供給し、この比
較手段の閾値入力に供給される閾値レベルを前記温度検
出信号に基づいて変化させることを特徴とする位置検出
装置。
【請求項２】前記閾値レベルの変化を、予め定められた
ルックアップテーブルに基づき行うようにしたことを特
徴とする請求項１記載の位置検出装置。
【請求項３】前記閾値レベルの変化を、予め定められた
演算式に基づき行うようにしたことを特徴とする請求項
１記載の位置検出装置。
【請求項４】電流路が略直交するように配置された２つ
の強磁性体からなる磁気抵抗素子を含むセンサ部と、前記磁気抵抗素子のうち、一方の磁気抵抗素子が磁石の
主磁界を検知する方向に配置され、他方の磁気抵抗素子
が前記主磁界を検知しない方向に配置され、前記センサ部に電線を通じて接続される駆動検出回路と
を備え、前記駆動検出回路は、前記２つの磁気抵抗素子に一定電
流を供給して、前記２つの磁気抵抗素子に発生する電圧
降下の差を位置検出信号として取り込んで可変利得増幅
手段の信号入力に供給するとともに、前記他方の磁気抵
抗素子に発生する電圧降下を温度検出信号として取り込
み、前記可変利得増幅手段の出力信号が温度に係わらず
一定振幅の信号となるように前記可変利得増幅手段の利
得を前記温度検出信号に基づいて変化させることを特徴
とする位置検出装置。
【請求項５】電流路が略直交するように配置された少な
くとも２つの強磁性体からなる磁気抵抗素子を含むセン
サ部と、前記磁気抵抗素子のうち、一方の磁気抵抗素子が磁石の
主磁界を検知する方向に配置され、したがって、他方の
磁気抵抗素子が前記主磁界を検知しない方向に配置さ
れ、前記センサ部に耐熱電線で接続され、前記磁気抵抗素子
に電気を供給するとともに、前記２つの磁気抵抗素子の
抵抗値変化を検出する駆動検出回路とを有し、この駆動検出回路は、前記主磁界を検知する前記一方の
磁気抵抗素子の抵抗値変化分から前記他方の磁気抵抗素
子の抵抗値変化分を温度による変化分として取り除き、
残りの抵抗値変化分を前記主磁界により変化した抵抗値
変化分として検出して、磁石位置を検出することを特徴
とする位置検出装置。
【請求項６】前記耐熱電線は、複数の電線または多心電
線であり、前記２つの磁気抵抗素子は直列に接続され、その共通接
続点は前記耐熱電線を通じて前記駆動検出回路側で接地
され、前記２つの磁気抵抗素子の残りのそれぞれの端子には、
前記駆動検出回路から前記耐熱電線を通じて一定電流信
号が供給され、前記２つの磁気抵抗素子のそれぞれで発
生する電圧降下を前記駆動検出回路側で測定すること
で、前記磁石位置を検出することを特徴とする請求項５
記載の位置検出装置。
【請求項７】前記磁石がピストンに配設されたプラスチ
ック磁石であり、前記センサ部がこのピストンが摺動す
るシリンダ上に配設され、前記ピストン位置を周囲温度
が少なくとも常温（代表的には、＋２０℃）〜１５０℃
の範囲で検出するようにしたことを特徴とする請求項５
または６記載の位置検出装置。