JPH11108689A - 無接点回転スイッチ - Google Patents

無接点回転スイッチ

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JPH11108689A
JPH11108689A JP26906897A JP26906897A JPH11108689A JP H11108689 A JPH11108689 A JP H11108689A JP 26906897 A JP26906897 A JP 26906897A JP 26906897 A JP26906897 A JP 26906897A JP H11108689 A JPH11108689 A JP H11108689A
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JP
Japan
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rotating disk
rotary switch
rotation
rotation detecting
detecting element
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP26906897A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideyuki Kikuchi
英幸 菊地
Masashige Sato
雅重 佐藤
Kazuo Kobayashi
和雄 小林
Toru Imai
徹 今井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hosiden Corp
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Hosiden Corp
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 消費電力の極く少ない小型の無接点回転スイ
ッチを提供する。 【解決手段】 磁性体32の複数個をN極およびS極を
交互に等角度間隔に離隔せしめて周方向に配列形成する
回転円板30を具備し、トンネル接合膜磁気抵抗素子3
4を磁性体32に対向して配置される回転検出素子33
を具備する無接点回転スイッチ。

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、無接点回転スイ
ッチに関し、特に、低消費電流であると共に外形寸法を
小さくする無接点回転スイッチに関する。
【0002】
【従来の技術】無接点回転スイッチの従来例を図6を参
照して原理的に極く簡単に説明する。無接点回転スイッ
チは、回転ローラ22と回転円板30とがシャフト2を
介して一体的に結合している。この回転円板30には、
等角度間隔に離隔せしめて半径方向にスリット31が形
成されている。そして、回転円板30の一方の側には発
光素子32が配置される一方、回転円板30の他方の側
には受光素子33として光電変換素子が発光素子32に
対向して配置されている。発光素子32と受光素子33
の対は互に接近して2対配置されている。ここで、回転
ローラ22を図6において時計廻りに回転すると、これ
につれて回転円板30も時計廻りに回転する。回転円板
30の一方の側に配置される発光素子32と回転円板3
0の他方の側に配置される受光素子33とは、回転円板
30を介して互に対向しており、受光素子33は発光素
子32の放射する光線をスリット31を介して受光する
ことができる。
【0003】第1の発光素子32の放射する光線にスリ
ット31が対応すると、光線はスリット31を通過して
第1の受光素子33に受光される。回転円板30が極く
僅かに回転して第2の発光素子32’の放射する光線に
先の同一スリット31が対応すると、光線はスリット3
1を通過して第2の受光素子33’に受光される。回転
円板30のスリット31の幅を所定の幅に設定すること
により、第1の受光素子33および第2の受光素子3
3’により得られる出力パルスの位相関係を図7に示さ
れる通りにすることができる。図7(a)は、第1の受
光素子33により得られる出力パルスの位相は、第2の
受光素子33’により得られる出力パルスの位相と比較
して、位相差Tだけ進んでいる。図7(b)は、第1の
受光素子33により得られる出力パルスの位相は、第2
の受光素子33’により得られる出力パルスの位相と比
較してTだけ遅れている。これら両受光素子より得られ
る出力パルスの位相差Tの進み遅れを検出することによ
り、シャフト2の回転方向を検出することができる。そ
して、受光素子の出力パルス数を計数することによりシ
ャフト2の回転数を測定することができる。
【0004】以上の無接点回転スイッチの従来例は、回
転円板30は発光素子32と共働して回転に対応する光
パルスを発生出力すると共に、回転円板30の回転を検
出する素子として光パルスを受光して光パルス信号を発
生する受光素子33を使用するものである。無接点回転
スイッチの従来例としては、磁性体の複数個をN極およ
びS極を交互に周方向に配列し、回転に対応する磁気パ
ルス信号を発生出力する回転円板30を具備し、回転を
検出する素子として磁気素子を使用するものもある。こ
れらの従来例の他に、更に、回転を検出する素子として
ホール素子その他の検出素子を使用するものもあり、何
れの動作原理も本質的に異なるところはない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これら無接点
回転スイッチの従来例は、何れも、回転検出素子の消費
電流が数mA程度のオーダーの極めて大きいものであ
り、これは携帯機器に採用することができる程のレベル
のものではない。そして、低消費電流化使用とすると、
一般に、占有スペースの大型化を招来し、何れにしても
無接点回転スイッチの携帯機器への搭載は実状に合わな
いことになる。
【0006】この発明は、上述した通りの問題を解消し
た無接点回転スイッチを提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1:磁性体32の複数個をN極およびS極を交互
に等角度間隔に離隔せしめて周方向に配列形成する回転
円板30を具備し、トンネル接合膜磁気抵抗素子34を
磁性体32に対向して配置される回転検出素子33を具
備する無接点回転スイッチを構成した。
【0008】そして、請求項2:請求項1に記載される
無接点回転スイッチにおいて、磁性体32は回転円板3
0の周端面に配列形成した無接点回転スイッチを構成し
た。また、請求項3:請求項1に記載される無接点回転
スイッチにおいて、磁性体32は回転円板30の上面に
配列形成した無接点回転スイッチを構成した。また、請
求項4:請求項1ないし請求項3の内の何れかに記載さ
れる無接点回転スイッチにおいて、回転検出素子33は
互いに直列接続して直流電源+Vと接地GNDの間に接
続し、相互接続点を出力端Vout としたトンネル接合膜
磁気抵抗素子の対341 、343 を有するものである無
接点回転スイッチを構成した。
【0009】更に、請求項6:請求項4および請求項5
の内の何れかに記載される無接点回転スイッチにおい
て、直流電源+Vと接地GNDの間に接続し、相互接続
点を出力端Vout としたトンネル接合膜磁気抵抗素子の
対341 、343 を具備するものである無接点回転スイ
ッチを構成した。
【0010】
【発明の実施の形態】この発明を要約するに、従来例と
同様に、磁性体の複数個をN極およびS極を交互に周方
向に配列し、回転に対応する磁気パルス信号を発生出力
する回転円板を使用する。そして、回転円板の回転を検
出する素子として、回転円板の発生する磁束を受信して
出力パルス信号を発生する磁気抵抗素子を使用する。
【0011】この発明の実施の形態を説明するに先だっ
て、回転検出素子として使用する磁気抵抗素子であるト
ンネル接合膜磁気抵抗素子の動作原理を図5を参照して
極く簡単に説明しておく。図5において、トンネル接合
膜磁気抵抗素子(TMR素子)は最も単純に構成された
ものは2層の磁性層の間に薄い絶縁性層を介在させたも
のより成る。2層の磁性層間に電圧を印加すると、電子
が薄い絶縁性層をトンネルして磁性層の間に電流が流れ
る。このトンネル電流の流れ易さ、即ち絶縁性層間の抵
抗値は磁性層の磁化方向により変化する。2層の磁性層
の磁化方向が180゜逆の反平行の場合に磁性層間の抵
抗値は最大となり、2層の磁性層の磁化方向が同一であ
る場合に最小となる。
【0012】回転検出素子として以上のTMR素子を使
用するこの発明の実施例を図1を参照して説明する。無
接点回転スイッチは、回転円板30はシャフト2に結合
してこれにより回転駆動される。この回転円板30に
は、等角度間隔に離隔せしめて磁性体32の複数個をN
極およびS極を交互に周方向に配列形成している。磁性
体32は、図1の場合は回転円板30の周端面に形成さ
れる。
【0013】ここで、図2および図3をも参照して説明
するに、シャフト2を上から視て時計廻りに回転する
と、これにつれて回転円板30も時計廻りに回転する。
図3においては、回転円板30は磁気抵抗素子34に関
して相対的に左方に移動する。左方の磁気抵抗素子34
1 と右方の磁気抵抗素子343 は直列接続して直流電源
端子+Vと接地GNDの間に接続している。両抵抗素子
の相互接続点は出力端V out としている。図2(a)の
状態についてみると、左方の磁気抵抗素子341はNS
極の中間に位置して磁性体32の影響を受けてはおら
ず、右方の磁気抵抗素子343 はS極に位置して磁性体
32の影響を強く受けている。この場合、左方の磁気抵
抗素子341 に抵抗値の変化は生起しないが、右方の磁
気抵抗素子343 の抵抗値は大きく変化する。右方の磁
気抵抗素子343 の抵抗値の変化に起因して出力端V
out には、検出信号として図3(b)の(a)点の電圧
変動が生ずることになる。回転円板30の回転が僅かに
進行して図2(b)の状態に到ったものとすると、左方
の磁気抵抗素子341 と右方の磁気抵抗素子343 の抵
抗値変化は同等であり、中点電位差により生ずる出力は
生起しないので、出力端V out の検出信号は図3(b)
の(b)に示される0レベルである。回転円板30の回
転が更に僅かに進行して図2(c)の状態に到ったもの
とすると、今度は左方の磁気抵抗素子341 がS極に位
置して磁性体32の影響を強く受ける一方、右方の磁気
抵抗素子343 はNS極の中間に位置して磁性体32の
影響を受けない。従って、図2(a)の場合とは逆に、
左方の磁気抵抗素子341 の抵抗値は大きく変化し、こ
れに起因して出力端Vout には検出信号として図3
(b)の(c)点の電圧変動が生ずることになる。回転
円板30の回転が進行して図2(d)の状態に到ったも
のとすると、 左方の磁気抵抗素子341 と右方の磁気
抵抗素子343 の抵抗値変化は同等であり、中点電位差
により生ずる出力は生起しないので、出力端Vout の検
出信号は図3(b)の(d)に示される0レベルであ
る。回転円板30の回転が更に進行して図2(e)の状
態に到ったものとすると、左方の磁気抵抗素子341
NS極の中間に位置して磁性体32の影響を受けない
が、右方の磁気抵抗素子343 は、図2(a)の場合の
極性とは逆のN極に位置して磁性体32の影響を強く受
けるに到る。従って、図2(a)の場合と同様に、左方
の磁気抵抗素子341 の抵抗値は大きく変化し、これに
起因して出力端Vout には検出信号として図3(b)の
(e)点の電圧変動が生ずる。回転円板30の回転につ
れて、以上の動作を繰り返して図3(b)の正弦波形の
出力信号波形が繰り返し発生する。
【0014】図4は回転検出素子33の構成の具体を示
す図である。素の磁気抵抗素子の抵抗値はおよそ100
kΩのオーダーである。磁気抵抗素子341 と磁気抵抗
素子343 は直列接続して電源端子+Vと接地GND間
に接続されると共に、磁気抵抗素子342 と磁気抵抗素
子344 は直列接続して電源端子+Vと接地GND間に
接続されている。そして、磁気抵抗素子341 と磁気抵
抗素子343 の間の相互接続点をA相の出力端Aout
し、磁気抵抗素子342 と磁気抵抗素子344の間の相
互接続点をB相の出力端Bout としている。図4の回転
検出素子33は、図2および図3の磁気抵抗素子34の
対を2対具備したものに相当する。
【0015】磁気抵抗素子341 および磁気抵抗素子3
3 より成る第1の素子対と、磁気抵抗素子342 およ
び磁気抵抗素子344 より成る第2の素子対の位置関係
は異なるので、両素子対の発生する出力検出信号の位相
は異なる。両素子対の出力検出信号を整形して図7に示
される出力パルス信号を生成することができる。図7
(a)は、第1の素子対により得られる出力パルス信号
の位相は、第2の素子対により得られる出力パルス信号
の位相と比較して、位相差Tだけ進んでいる。図7
(b)は、第1の素子対により得られる出力パルス信号
の位相は、第2の素子対により得られる出力パルス信号
の位相と比較して、Tだけ遅れている。これら両素子対
より得られる出力パルス信号の位相差Tの進み遅れを検
出することにより、シャフト2の回転方向を検出するこ
とができる。そして、素子対の出力パルス数を計数する
ことによりシャフト2の回転数を測定することができ
る。
【0016】
【発明の効果】以上の通りであって、本来的に高抵抗で
あるTMR素子を以上の通りに接続して回転検出素子を
構成することにより回転検出素子の流通電流を極く小さ
くすることができると共に、回転検出素子の外形寸法も
小さく構成することができる。これにより、消費電力が
極く少ない小型の無接点回転スイッチを提供することが
できる。
【0017】そして、TMR素子を直列に接続すること
によりTMR回転検出素子全体の抵抗値を更に大きく、
適宜に設定することができる。即ち、抵抗値設定の自由
度が広がり、回転スイッチの仕様、用途の汎用性、選択
度を拡大することができる。また、回転検出素子と回転
円板に配列される磁性体とを平面対向させることによ
り、取り付けと配線を同時に実施することができるので
量産性優れた無接点回転スイッチを提供することができ
ると共に、取付け安定性も良好となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例を説明する図。
【図2】実施例の動作を説明する図。
【図3】図2の続き。
【図4】回転検出素子の構成の具体例を示す図。
【図5】TMR素子を説明する図。
【図6】従来例を説明する図。
【図7】出力パルス信号の位相関係を説明する図。
【符号の説明】
2 シャフト 30 回転円板 32 磁性体 33 回転検出素子 34 TMR素子 +V 電源端子 GND 接地 Vout 出力端
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 雅重 神奈川県川崎市中原区上小田中4丁目1番 1号 富士通株式会社内 (72)発明者 小林 和雄 神奈川県川崎市中原区上小田中4丁目1番 1号 富士通株式会社内 (72)発明者 今井 徹 大阪府八尾市北久宝寺1丁目4番33号 ホ シデン株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁性体の複数個をN極およびS極を交互
    に等角度間隔に離隔せしめて周方向に配列形成する回転
    円板を具備し、 トンネル接合膜磁気抵抗素子を磁性体に対向して配置さ
    れる回転検出素子を具備することを特徴とする無接点回
    転スイッチ。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載される無接点回転スイッ
    チにおいて、 磁性体を回転円板の周端面に配列形成したことを特徴と
    する無接点回転スイッチ。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載される無接点回転スイッ
    チにおいて、 磁性体を回転円板の上面に配列形成したことを特徴とす
    る無接点回転スイッチ。
JP26906897A 1997-10-01 1997-10-01 無接点回転スイッチ Withdrawn JPH11108689A (ja)

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JP26906897A JPH11108689A (ja) 1997-10-01 1997-10-01 無接点回転スイッチ

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JP26906897A JPH11108689A (ja) 1997-10-01 1997-10-01 無接点回転スイッチ

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JPH11108689A true JPH11108689A (ja) 1999-04-23

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1052775A2 (de) * 1999-05-12 2000-11-15 Siemens Aktiengesellschaft Integrierter Schaltkreis eines Leistungsschalters mit galvanisch getrennter Ansteuerung
US6661225B2 (en) 2002-01-23 2003-12-09 Denso Corporation Revolution detecting device
JP2009524993A (ja) * 2006-01-27 2009-07-02 キョウセラ ワイヤレス コープ. モバイル通信デバイスのメニューをナビゲートするためのシステムおよび方法
DE102014214677A1 (de) 2013-10-29 2015-04-30 Mitsubishi Electric Corporation Magnet-Detektionsvorrichtung und Fahrzeug-Rotations-Detektionsvorrichtung, die damit ausgerüstet ist

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US9400194B2 (en) 2013-10-29 2016-07-26 Mitsubishi Electric Corporation Magnetic detection device and on-vehicle rotation detection device equipped with the same

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Legal Events

Date Code Title Description
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Effective date: 20041207