JPS5855814A - 物理変化量検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は回転角や直線変位量などの物理変化量と、こ
の物理変化量を検出する電気出力の入出力関係を直線関
係に変換することを目的とし光物ｇ１１変化量検出方法
に関する。

各種分野での針側、　ＩＩＪ御ＫＦｉ物理変化鴛の検出
が欠く仁とのできない重要な要件になっている。また、
物理変化量はｉ１度中ｌｌ装、圧力、回転角など多種多
様で、その多くのものは磁気センサ中温度センサなどの
センナの電気出力で検＃ｉされていゐ。このセンナの入
力となゐ物理変化量と出力とが比例的に対応することが
センナを計測、制御に用いる上で望ましく、その大めセ
ンすの入出力が非直線関係になるものは種々の方法で直
−化している。例えば、サーミスタの場合は入出力を対
□数変換囲路を用いて直線化しているが、概して仁の直
線化の大めの演算−路は複雑で高価になり、そのため入
出力の比較的ＷＬＩＩＩＩＩ係の嵐い部分だけを使用す
る傾向にある。特に磁石と共用する磁気抵抗素子のよう
に入出力が正弦波的に変化するセンナにおいて紘直線化
が難しくて、入出力の狭い範囲の直線部分だけを使用す
る傾向が強−０ 本発明はかかる現状に鑑みてなされ大もので、物３！１
変化量を入出力が正弦波的Ｋｆ化する１つのセンサと、
簡単な演算（ロ）路とを用いて入出力を嵐好な直線関係
に変換して検出する方法を提供す為−以下本発明の原理
と従来例と対比し九実施例を説明する。

上記磁気抵抗素子のように一転変位中直縁変位などの物
理変化量αに対して電気出力が正弦波出力となるセンナ
は数多い。そこで、仁のようなセンナを８つ用意して、
夫々の出力が同じ愉ｍ変化量αに対して位相が４波長異
なるように配置し、この時の各センナの出力をム＝Ｘ−
α、１−Ｉ―α（徂ヒ、！は定数）とすると、ム及びＢ
とαの一体はＭ１図のようになる。不発ＩｊｌＩＦｉこ
の８出カム・１を４波員毎に分割して、６分１１１４１
ｉ１ｆｌ（０≦ａ、４ｔ、ｔ≦（Ｘ　≦ｊｔ、　　ｌｔ
≦α≦８ｔ、８ｔ（α≦４ｔ　）で各出カム・１を次式
〇）〜に）のように演算して出力Ｃ１〜Ｃ４を求める＠
この各式を検討すると、各式Ｕ）〜に）の（−ム十１）
、（−ム−Ｂ）、（ム−Ｂ）、（ム＋Ｂ）の加算式は全
て出力の直線化を表してい為・従うて、分割出力Ｃｚ−
ｗｃａをダッフ化すると第１−に示すようにαに対して
一本の直線となｐ１人出力闘係の直線化が爽勇される。

また、各式０）〜に）は全て加算側路で処理で自るので
、直線化の九めの演算回路は極めて簡単で安価に構成す
ることが出来る。

また、上記各式←）〜に）の演算は例えば絽ｓ８に示す
ような回路で行われゐ・即ち、第３図において、（１）
〜１４）は反転［Ｍ％ｌｉｌ〜（＠）は比較−路、くτ
）及びζ８）は１ルチプレクｔ、ｔｅｌは生別回路、晴
は加算（ロ）路である。第１のマルチプレタナ（１１に
はム、−ム、ＢｌＢ、が入力され、絡怠のマルチプレタ
ナ（８３には−３１，−五、１．８１が入力される。＠
ｉの比較回路ｔｉｌはＢと００大小関係を、第３の比較
回路（６）はムと０の大小関係を比較して、この２つの
比較回路（Ｉｌ　ｍの出力を判別回路＋１１に入力し、
入力され九ム・１がどの領域ＯＮｔ　ｓ　ｔ　Ａ／ｊｌ
　ｔ　、ｌ　ｔ〜３ｔ、　ｇｔＮ４ｔの間にあるかを判
別する＠即ちム≧ＯＢ≧Ｑであれ紘０〜ｔの領域、ム＜
　ＯＢ１０であればｔ−ｓｔの領域、ム＜ＯＳ＜Ｏであ
ればｌｔ〜３ｔの領域又ム≧０１〈Ｏ″ｆＴｏれはｌｔ
　ｘ　４ｔの領域であると判別する。そして、判別回路
ｍは判別し九結果務ら弐〇）〜０のいずれかを演算させ
る指令信号を各マルチプレクず１７）　１８）に送る。

マルチプレクｔ　１７）　１ｆｉ）は演算指令信号に：
ｆｉづいて入カム、−ム％Ｂ、−Ｂ％”ｓ＠Ｋ・−〒瓢
−４Ｘの演算に必要な頂を選択して加算回路四に出力す
る。

次に不発明の方法を具体的実施例でもって説明する。

例えば、回転体の回転角を永久磁石と磁気抵抗素子（以
下ＭＲ索子と称す）を組合せた磁気センナで検出する場
合、従来は基本的には第４図に示すように回転体＋４１
に１個の軸方向着磁の棒状永久磁石Ｉｌｌを固定し、こ
の永久磁石−碍と平行に対向する定位１１ｍ１Ｋｌ＠の
Ｍａｌ索子Ｉを配置して、一転体四と一体に回転する永
久磁石−の磁界をＭＲ′Ｊｇ子１１４に付与している。

この時、Ｍ］ｌ素子頬には回転体−の回転角ＩＫ応じた
角度で回転磁界が作用し、ＭＲ素子−の出力端子にはＴ
　＝＝　Ｔｏ　ｍ　ｓｔに比例する出力電圧が出力され
る。但し、マ０はＭ１素子−の入力端子に印加畜れるバ
イアス電圧である。この場合の回転角ｅの有効検出箱Ｈ
はｇｉ図の斜線で示す９０・の範囲であ）、而−仁の範
囲での直線部分は約半分であるから、比較的高精度に検
出できるのは約４Ｉ’の小範闘でしかない０ こむで上記回転角ｅの検出に本発明の方法を適用した例
を館６図及び第７図で説明す石、謔・図は永久磁石−の
近傍Ｋｚ枚のＭＲ１ｇ子ｔｔａ　ｎを互いに４１’ずら
して千行く配置した町を示す。このようにすると第１０
ＭＲ素子横の出力電圧Ｖこと、＃ｌ！ｓのＭＲ素子α脅
の出力電圧Ｖｓは次のように表わされる。

マ工冨Ｔｏ園２θ マ１冨マＯｄｅ！＃ 従って、この雪出力Ｖｚ、Ｖｍとバイアス電圧マ・を、
弐〇）〜に）と同じ要領で演算すれば＃Ｅ７図の直線グ
ツ、スＩｌｌ、Ｉｌｍで示すように回転角−と出カマＸ
の関係は６０〜１８０・と１８０’　−８＠０・の１！
謝で直線的となる。つまり、有効検出範闘が１８００と
な載面も仁の範Ｈの検出が全て高精度に行えるので、実
質的な検出範囲は従来の約４倍にも拡大される。

ま六回転体α噂の回転角−をｓｓｏ　ｏの範囲で検出す
る場合は、例えば第８図及び第９図に示すように、同転
体重の回転中心線に対して磁軸が傾斜して同転体Ｈｌと
一体に回転する永人殉石参ηの−りに、互いに直交すＪ
ｓ１枚のＭＲ素子ｕ＃ｎを配置する。この時のＭＲ素子
ａｌｌ　０１の各出力電圧マｉ、Ｖａは次のように表わ
される。

Ｖｓ　＝ｘ　ｖｏ　ｍｌθ Ｖａ　＝ｘ　Ｔｏ　ｔｈｅ 従って、この２出力Ｖｓ％ｖ４とバイアス電圧Ｖ。

を式（イ）〜に）のように演算すれ゛ば、回転角ｅと出
カマｙは第１０図の直線ダツツＩ１ｇのように３６００
の範囲で直線関係となυ、回転体−の１回転が高精度に
検出で角る。

以上説明したように、本発明によれは（ロ）転角などの
物理変化量と出力の関係が良好な直−関係となるので、
検出精度の向上や、検出範囲の拡大が図れる。ｔた直−
化のための演算回路は加算回路が主体となるので、簡単
で安価な演算回路が使用で龜る◎

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の原理を説明するための入出
力波形図、嬉３図は本楯例で使用する演算回路の一例を
示すプ■ツク―、第４図及び第す図は従来方法による回
転角検出装置の概略斜視図及び入出力波形図、第＠−乃
ｊＩ第１０−紘本発明の方法を奥施し大回転角検出装置
の二例を示す各概略斜視図及び各入出力波形図であｓ１
！ｇ１ １１２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、物理変化量αを位相が１／、波長異なゐ３種類
   の正弦波山カム＝［（２）α、Ｂ工Ｘ−α、（Ｘは定数
   ）で取出し、この２出カム、βを１／。 仮−Ｓ毎に分割して、各分割範囲での８出カム、Ｂを（
   −Ａ＋１−３Ｋ）％（−ムード４）、（ムーＢ十区）、
   （ム十Ｂ＋８１）の各加算式で演算錫塩して、入出力を
   直線関係に変換したことを特徴とする物理変化量検出方
   法。