JPS608729B2 - 回転角検出装置 - Google Patents
回転角検出装置Info
- Publication number
- JPS608729B2 JPS608729B2 JP6084879A JP6084879A JPS608729B2 JP S608729 B2 JPS608729 B2 JP S608729B2 JP 6084879 A JP6084879 A JP 6084879A JP 6084879 A JP6084879 A JP 6084879A JP S608729 B2 JPS608729 B2 JP S608729B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current
- rotation angle
- bridge
- magnetic field
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は磁界の方向によって抵抗値が変化する感磁性素
子を利用した機械的な角度変位を無接触で電気量に変換
する回転角検出装置に関する。
子を利用した機械的な角度変位を無接触で電気量に変換
する回転角検出装置に関する。
近年の自動車における各種制御システムにおいては、吸
入空気計量弁やスロットル弁の開度等を検出するための
回転角検出装置として、機械的な電気接点部を持たない
、従って接点の摩耗やノイズ発生のないものが要求され
るようになっている。このような要求を満たす一手段と
して、感磁性素子をブリッジに接続した検出体を使用す
ることは公知である。
入空気計量弁やスロットル弁の開度等を検出するための
回転角検出装置として、機械的な電気接点部を持たない
、従って接点の摩耗やノイズ発生のないものが要求され
るようになっている。このような要求を満たす一手段と
して、感磁性素子をブリッジに接続した検出体を使用す
ることは公知である。
この検出体は印加される磁界の方向によって抵抗値が変
わる4個の感磁性素子がブリッジに接続されており、こ
のブリッジに電流を流して角度8の方向に磁界を印加す
ると、2つの信号取出端子には位相が900ずれた、出
力関数y=A COS28十BくA、Bは定数)で表わ
される2つの電圧信号がそれぞれ発生する。そして検出
体に印加される磁界の方向aを検出すべき回転角に応じ
て変えられることにより、回転角に応じた電圧信号が得
られるのである。しかもブリッジ構成として2つの電圧
信号の差をとることにより、回転角の変化に対する振幅
の変化が大きい検出信号を得ることができるのである。
このような検出体の生じる検出信号はそのままで使用す
ることはなく、感磁性素子の抵抗値のばらつきを補正す
るための調整回路をもった信号増幅回路と組合わせて使
用するのが一般的である。信号増幅回路として、演算増
幅器および入力抵抗と帰還抵抗等からなる差動増幅回路
を用いると、増幅率の変更あるいは感磁性素子の抵抗値
のばらつきを補正するための回転調整が非常に困難であ
る。本発明は上記の背景に鑑みて、ブリッジに配列され
た感磁性素子を検出体として用い、この検出体から生じ
る検出信号を十分に増幅でき、かつ感磁性素子の特性の
ばらつきにも容易に増幅出力を調整することができる回
転角検出装置を提供することを目的とする。
わる4個の感磁性素子がブリッジに接続されており、こ
のブリッジに電流を流して角度8の方向に磁界を印加す
ると、2つの信号取出端子には位相が900ずれた、出
力関数y=A COS28十BくA、Bは定数)で表わ
される2つの電圧信号がそれぞれ発生する。そして検出
体に印加される磁界の方向aを検出すべき回転角に応じ
て変えられることにより、回転角に応じた電圧信号が得
られるのである。しかもブリッジ構成として2つの電圧
信号の差をとることにより、回転角の変化に対する振幅
の変化が大きい検出信号を得ることができるのである。
このような検出体の生じる検出信号はそのままで使用す
ることはなく、感磁性素子の抵抗値のばらつきを補正す
るための調整回路をもった信号増幅回路と組合わせて使
用するのが一般的である。信号増幅回路として、演算増
幅器および入力抵抗と帰還抵抗等からなる差動増幅回路
を用いると、増幅率の変更あるいは感磁性素子の抵抗値
のばらつきを補正するための回転調整が非常に困難であ
る。本発明は上記の背景に鑑みて、ブリッジに配列され
た感磁性素子を検出体として用い、この検出体から生じ
る検出信号を十分に増幅でき、かつ感磁性素子の特性の
ばらつきにも容易に増幅出力を調整することができる回
転角検出装置を提供することを目的とする。
特に本発明は信号増幅回路における増幅利得の調整と検
出体の生じる検出信号に対する零点(いわゆるオフセッ
ト点)の調整とを単独にしかも簡単に調整することがで
きる回転角検出装置を提供することを目的とする。
出体の生じる検出信号に対する零点(いわゆるオフセッ
ト点)の調整とを単独にしかも簡単に調整することがで
きる回転角検出装置を提供することを目的とする。
以下本発明を図示の実施例に従って説明する。
第1図は本発明になる回転角検出装置を適用した弁開度
測定装置の基本的な構成を示し、第2図は電気結線図を
示す。第1図において、1は例えば内燃機関に吸入され
る呼入空気の通る管であり、2は管1内で回転可能に軸
支された吸入空気計量弁ないしスロットル弁である。3
は弁2と一体に作られた回転軸で、この回転軸3の先端
に感滋部4が取り付けられている。
測定装置の基本的な構成を示し、第2図は電気結線図を
示す。第1図において、1は例えば内燃機関に吸入され
る呼入空気の通る管であり、2は管1内で回転可能に軸
支された吸入空気計量弁ないしスロットル弁である。3
は弁2と一体に作られた回転軸で、この回転軸3の先端
に感滋部4が取り付けられている。
5は感磁部4に一定磁界を作用させる永久磁石である。
この磁石は支持部材6によって管1に固定されている。
そして、感磁部4は第2図に示すように4個の感磁性素
子4a,4b,4c,4dをブリッジに配列してなる6
端子の構成である。41,42はブリッジの2つの信号
取出端子M,Nの電位差を積極的にアンバランスにする
抵抗であり、この抵抗41,42と感磁部4とで磁界方
向検出体をなしている。
そして、感磁部4は第2図に示すように4個の感磁性素
子4a,4b,4c,4dをブリッジに配列してなる6
端子の構成である。41,42はブリッジの2つの信号
取出端子M,Nの電位差を積極的にアンバランスにする
抵抗であり、この抵抗41,42と感磁部4とで磁界方
向検出体をなしている。
なお抵抗41,42は感磁部4と一体に組込んでもよい
。感磁部4と抵抗41,42からなる磁界方向検出体に
一定電圧Vcを印加して電流1を流すと、信号取出端子
M,Nには感磁部4にかかる磁界の方向aに応じて出力
関数y=A cos28十B(A、Bは定数)で表わさ
れる電圧信号VM,VNが相互に900の位相ずれで生
じるが、ブリッジの電流通路の各々に対角関係で抵抗4
1,42が接続してあり、その抵抗値を比較的大きく選
定することにより、出力電圧VM, VNの関係は第3
図に図示のごとく常にVMZVNである。
。感磁部4と抵抗41,42からなる磁界方向検出体に
一定電圧Vcを印加して電流1を流すと、信号取出端子
M,Nには感磁部4にかかる磁界の方向aに応じて出力
関数y=A cos28十B(A、Bは定数)で表わさ
れる電圧信号VM,VNが相互に900の位相ずれで生
じるが、ブリッジの電流通路の各々に対角関係で抵抗4
1,42が接続してあり、その抵抗値を比較的大きく選
定することにより、出力電圧VM, VNの関係は第3
図に図示のごとく常にVMZVNである。
ここで、単に感磁部4の出力電圧VM, VNをアンバ
ランスにするには、程々の方法が考えられるが感磁部の
出力特性であるy=A COS20十Bの関係を崩さな
いためには、VMとVNのアンバランス量をある程度大
きくして、かつブリッジの2つの電流通路に流れる電流
をほぼ同等にするため第2図に示すように抵抗値のほぼ
等しい抵抗41,42をブリッジの対角関係に挿入する
ことが必要である。
ランスにするには、程々の方法が考えられるが感磁部の
出力特性であるy=A COS20十Bの関係を崩さな
いためには、VMとVNのアンバランス量をある程度大
きくして、かつブリッジの2つの電流通路に流れる電流
をほぼ同等にするため第2図に示すように抵抗値のほぼ
等しい抵抗41,42をブリッジの対角関係に挿入する
ことが必要である。
感磁部4の信号取出端子M,N間に生じる電位差を増幅
する信号増幅回路は、演算増幅器7a、抵抗7bおよび
NPNトランジスタ7cからなる電圧−電流変換回路7
と、演算増幅器8a、抵抗8b,8cおよび基準電圧源
8dからなる電流−電圧変換回路8とで構成してある。
する信号増幅回路は、演算増幅器7a、抵抗7bおよび
NPNトランジスタ7cからなる電圧−電流変換回路7
と、演算増幅器8a、抵抗8b,8cおよび基準電圧源
8dからなる電流−電圧変換回路8とで構成してある。
電圧−電流変換回路7においては、端子Mが増幅器7a
の非反転入力端子(十)に接続され、端子Nが抵抗7b
を介して増幅器7aの反転入力端子(一)に接続されて
おり、抵抗7bの両端にはVM−VNの電圧が印加され
る。ここで増幅器7aは反転入力端子(一)と非反転入
力端子とをほぼ同電位にするので、抵抗7bを流れる電
流1.は感磁部4の信号取出端子間の差電圧に比例し、
抵抗7bの抵抗値をR,とすれば、1,;(VM−VN
)/R,.・..・.…【1’となる。
の非反転入力端子(十)に接続され、端子Nが抵抗7b
を介して増幅器7aの反転入力端子(一)に接続されて
おり、抵抗7bの両端にはVM−VNの電圧が印加され
る。ここで増幅器7aは反転入力端子(一)と非反転入
力端子とをほぼ同電位にするので、抵抗7bを流れる電
流1.は感磁部4の信号取出端子間の差電圧に比例し、
抵抗7bの抵抗値をR,とすれば、1,;(VM−VN
)/R,.・..・.…【1’となる。
そして、この実施例では抵抗41,42によりVM≧V
Nとしてあるから、この電流1,は常に演算増幅器7a
の反転入力端子(一)から感磁部4の信号取出端子Nに
向って流れる。一般に演算増幅器の入力インピーダンス
は大きいので、この電流1,はほとんどNPNトランジ
スタ7cのコレクタがらェミッ夕を通じて供給される。
そこでこのNPNトランジスタ7cの電流増幅率を大き
くしておくと(通常のトランジスタが有する増幅率50
〜10餌里度でよい)、トランジスタ7cのベース電流
lopはコレクタ電流lcよりはるかに小さいから、電
流1.は、1,ニlc.・..・…・‘2} となる。
Nとしてあるから、この電流1,は常に演算増幅器7a
の反転入力端子(一)から感磁部4の信号取出端子Nに
向って流れる。一般に演算増幅器の入力インピーダンス
は大きいので、この電流1,はほとんどNPNトランジ
スタ7cのコレクタがらェミッ夕を通じて供給される。
そこでこのNPNトランジスタ7cの電流増幅率を大き
くしておくと(通常のトランジスタが有する増幅率50
〜10餌里度でよい)、トランジスタ7cのベース電流
lopはコレクタ電流lcよりはるかに小さいから、電
流1.は、1,ニlc.・..・…・‘2} となる。
一方、電流−電圧変換回路8をなす演算増幅器8aの反
転入力端子(一)はNPNトランジスタ7cのコレクタ
に接続され、また非反転入力端子(十)には基準電圧源
8dが接続され一定の基準電圧Vrefが印加される。
転入力端子(一)はNPNトランジスタ7cのコレクタ
に接続され、また非反転入力端子(十)には基準電圧源
8dが接続され一定の基準電圧Vrefが印加される。
そして、増幅器8aの反転入力端子(一)と非反転入力
端子(十)とほぼ同電位となるので出力電圧Voは抵抗
8cの抵抗値をR2とすればV。
端子(十)とほぼ同電位となるので出力電圧Voは抵抗
8cの抵抗値をR2とすればV。
ニVref一R2×I2,.,,.,,.,{3;とな
る。しかして、帰還抵抗8cを流れる電流12は前記コ
レクタ抵抗8bを通じて供給され、前記コレクタ電流l
cおよびコレクタ抵抗8bを流れる電流13との間に次
の関係を有する。12=13−lc・・・・・・・・・
【4}従って、電流12‘ま、前記{1}、【2ー式に
より■式を変形して、12ニ(VC一Vref)/P3
一(VM一VN)/R,…′5)と表わされる。
る。しかして、帰還抵抗8cを流れる電流12は前記コ
レクタ抵抗8bを通じて供給され、前記コレクタ電流l
cおよびコレクタ抵抗8bを流れる電流13との間に次
の関係を有する。12=13−lc・・・・・・・・・
【4}従って、電流12‘ま、前記{1}、【2ー式に
より■式を変形して、12ニ(VC一Vref)/P3
一(VM一VN)/R,…′5)と表わされる。
なお、R3は抵抗8bの抵抗値である。よって、出力電
圧Voは{5’式を(乳式に代入して、Vo=(Vぃ−
VN)・R2/R,十Vref−(Vc−Vref)・
R2/R3..・・・・‘6)と表わされる。
圧Voは{5’式を(乳式に代入して、Vo=(Vぃ−
VN)・R2/R,十Vref−(Vc−Vref)・
R2/R3..・・・・‘6)と表わされる。
この■式より明らかなように、抵抗8cの抵抗値R2を
固定値とすると「抵抗7bの抵抗値R,によりブリッジ
の出力電圧信号VM−VNに対する出力電圧Voの増幅
利得(ゲイン)が規定され、また抵抗8bの抵抗値R3
により零点(オフセット)が規定される。また基準電圧
Vrefによっても零点が規定される。かくして、抵抗
7bの値を変えることにより増幅利得を、抵抗8bの値
もし〈は基準電圧Vrefを変えることにより零点を各
々独立して調整することができる。基準電圧Vrefを
一定電圧Vcを分圧抵抗(図示せず)によって分圧して
得る場合には、その抵抗値の少なくとも一方を変えるこ
とによって零点を調整できる。もし、端子Nから増幅器
7aに流れる電流を確実になくす場合には、端子Nに生
じる電圧信号を抵抗7bと図示しない電圧フオロワ回路
とを介して増幅器7aに入力するのが好ましい。
固定値とすると「抵抗7bの抵抗値R,によりブリッジ
の出力電圧信号VM−VNに対する出力電圧Voの増幅
利得(ゲイン)が規定され、また抵抗8bの抵抗値R3
により零点(オフセット)が規定される。また基準電圧
Vrefによっても零点が規定される。かくして、抵抗
7bの値を変えることにより増幅利得を、抵抗8bの値
もし〈は基準電圧Vrefを変えることにより零点を各
々独立して調整することができる。基準電圧Vrefを
一定電圧Vcを分圧抵抗(図示せず)によって分圧して
得る場合には、その抵抗値の少なくとも一方を変えるこ
とによって零点を調整できる。もし、端子Nから増幅器
7aに流れる電流を確実になくす場合には、端子Nに生
じる電圧信号を抵抗7bと図示しない電圧フオロワ回路
とを介して増幅器7aに入力するのが好ましい。
感磁部および増幅回路の温度補償をする場合には、トラ
ンジスタ7cのエミツタとアースとの間に破線で図示す
る抵抗7dを接続してもよい。
ンジスタ7cのエミツタとアースとの間に破線で図示す
る抵抗7dを接続してもよい。
これにより、抵抗7dの両端間の電圧は信号取出端子M
の電圧信号VMにほぼ等しくなるので、電圧信号VMが
変化すると抵抗7bを通る電流1,とともに抵抗7dを
通る電流14も変化する。この電流Lの変化は電流lc
の1つの成分として加えられた前記{4)式に示すごと
く、電流14の増加は電流12の減少、従って出力電圧
Voを上昇させる方向に作用する。かくして、抵抗7d
を適当な抵抗値に選ぶことにより電圧信号VMが環境温
度に応じて例えば増加すると、その分だけ抵抗7dを流
れる電流14が増加することによって、電流12の変化
として現われるのを相殺することができるのである。な
お、上述した実施例の場合、VMZVNとなるよう抵抗
41,42を挿入したが、第4図に示すように逆の対数
関係に抵抗値のほぼ等しい抵抗43,44を挿入した場
合はVMくVNとなるが、この場合は7cのトランジス
タをPNPトランジスタとし、抵抗8bをトランジスタ
7cのコレクターアース間に接続すれば前述の実施例と
同様の機能が得られる。またトランジスタ7cとしてダ
ーリントントランジスタを用いて大きな電流増幅率を得
るようにしてもよい。また前述の実施例では感磁部4が
磁界内を回転するようにしたが、磁界を生じる磁石5を
回転可能にし、感磁部4を固定的に設置するようにして
もよい。
の電圧信号VMにほぼ等しくなるので、電圧信号VMが
変化すると抵抗7bを通る電流1,とともに抵抗7dを
通る電流14も変化する。この電流Lの変化は電流lc
の1つの成分として加えられた前記{4)式に示すごと
く、電流14の増加は電流12の減少、従って出力電圧
Voを上昇させる方向に作用する。かくして、抵抗7d
を適当な抵抗値に選ぶことにより電圧信号VMが環境温
度に応じて例えば増加すると、その分だけ抵抗7dを流
れる電流14が増加することによって、電流12の変化
として現われるのを相殺することができるのである。な
お、上述した実施例の場合、VMZVNとなるよう抵抗
41,42を挿入したが、第4図に示すように逆の対数
関係に抵抗値のほぼ等しい抵抗43,44を挿入した場
合はVMくVNとなるが、この場合は7cのトランジス
タをPNPトランジスタとし、抵抗8bをトランジスタ
7cのコレクターアース間に接続すれば前述の実施例と
同様の機能が得られる。またトランジスタ7cとしてダ
ーリントントランジスタを用いて大きな電流増幅率を得
るようにしてもよい。また前述の実施例では感磁部4が
磁界内を回転するようにしたが、磁界を生じる磁石5を
回転可能にし、感磁部4を固定的に設置するようにして
もよい。
以上述べたように本発明においては、磁界の方向を検出
するブリッジ構成の感磁性素子と、上記ブリッジの2つ
の信号取出端子の電位のうち一方の電位を他方の電位以
上に強制的に大きくする手段とにより、信号取出端子に
生じる電圧信号の正負方向を一定にしかつ感磁部の出力
特性を損うことがないようにし、増幅利得と零点とを独
立に変化させることができる直流増幅回路と粗合せるこ
とにより、感磁性素子の特性のバラッキにも容易に出力
を調整することができる回転角検出装置を得ることがで
きるという優れた効果がある。
するブリッジ構成の感磁性素子と、上記ブリッジの2つ
の信号取出端子の電位のうち一方の電位を他方の電位以
上に強制的に大きくする手段とにより、信号取出端子に
生じる電圧信号の正負方向を一定にしかつ感磁部の出力
特性を損うことがないようにし、増幅利得と零点とを独
立に変化させることができる直流増幅回路と粗合せるこ
とにより、感磁性素子の特性のバラッキにも容易に出力
を調整することができる回転角検出装置を得ることがで
きるという優れた効果がある。
第1図は本発明になる回転角検出装置を適用した弁関度
測定装置の例を示す構成図、第2図は本発明になる回転
角検出装置の一実施例を示す電気結線図、第3図は回転
角に対する検出体の出力電圧信号を示す特性図、第4図
は本発明になる回転角検出装置の他の実施例を示す電気
結線図である。 1・・・・・・空気通路、2・・・・・・弁、3・・・
・・・回転軸、4・・・・・・感磁部、4a,4b,4
c,4d・・・・・・ブリツジに配列された感磁性素子
、5・・・・・・磁界源をなす永久磁石、7,8・・・
・・・増幅回路をなす電圧−電流変換回路と電流−電圧
変換回路、7a,8a・・・・・・演算増幅器、7b,
8b,8c・・・・・・抵抗、7c・・・トランジスタ
、8d……基準電圧源、41,42,43,44・・・
・・・感磁部4とで磁界方向検出体をなす抵抗、M,N
・・・・・・信号取出端子。 第1図第2図 第3図 第4図
測定装置の例を示す構成図、第2図は本発明になる回転
角検出装置の一実施例を示す電気結線図、第3図は回転
角に対する検出体の出力電圧信号を示す特性図、第4図
は本発明になる回転角検出装置の他の実施例を示す電気
結線図である。 1・・・・・・空気通路、2・・・・・・弁、3・・・
・・・回転軸、4・・・・・・感磁部、4a,4b,4
c,4d・・・・・・ブリツジに配列された感磁性素子
、5・・・・・・磁界源をなす永久磁石、7,8・・・
・・・増幅回路をなす電圧−電流変換回路と電流−電圧
変換回路、7a,8a・・・・・・演算増幅器、7b,
8b,8c・・・・・・抵抗、7c・・・トランジスタ
、8d……基準電圧源、41,42,43,44・・・
・・・感磁部4とで磁界方向検出体をなす抵抗、M,N
・・・・・・信号取出端子。 第1図第2図 第3図 第4図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 磁界の方向によって抵抗値が変化する感磁性素子が
ブリツジに配列され、このブリツジの2つの信号取出端
子の電位のうち一方の電位を他方の電位以上に強制的に
大きくする手段を有し、ブリツジの2つの信号取出端子
間に感磁性素子の抵抗値に応じかつ方向の一定の電位差
を生じる磁界方向検出体と、この磁界方向検出体の少な
くとも前記ブリツジ部を磁界源との間で検出すべき回転
角に応じて相対的に回転させる手段と、前記磁界方向検
出体の前記信号取出端子間に生じる電位差を一定の正負
方向に増幅する増幅回路とを備え、かつこの増幅回路は
増幅利得と零点とを独立に調整できる差動増幅回路より
構成されていることを特徴とする回転角検出装置。 2 前記差動増幅回路が、増幅利得の調整可能な電圧−
電流変換回路と、零点の調整可能な電流−電圧変換回路
とより構成されていることを特徴とする特許請求の範囲
第1項に記載の回転角検出装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6084879A JPS608729B2 (ja) | 1979-05-16 | 1979-05-16 | 回転角検出装置 |
DE2940315A DE2940315C2 (de) | 1978-10-10 | 1979-10-04 | Einrichtung zum Ermitteln des Drehwinkels eines Drehkörpers |
US06/082,423 US4359685A (en) | 1978-10-10 | 1979-10-05 | Magneto-resistance type contactless rotational angle detecting apparatus |
GB7934887A GB2035575B (en) | 1978-10-10 | 1979-10-08 | Rotational angle detecting apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6084879A JPS608729B2 (ja) | 1979-05-16 | 1979-05-16 | 回転角検出装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS55152415A JPS55152415A (en) | 1980-11-27 |
JPS608729B2 true JPS608729B2 (ja) | 1985-03-05 |
Family
ID=13154198
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6084879A Expired JPS608729B2 (ja) | 1978-10-10 | 1979-05-16 | 回転角検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS608729B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6391411A (ja) * | 1987-05-08 | 1988-04-22 | Rinnai Corp | 強制送風式燃焼装置 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU2019355967B2 (en) | 2018-10-04 | 2022-06-23 | Cutsforth, Inc. | Assembly for a brush holder assembly of an electric machine |
WO2020072802A1 (en) | 2018-10-04 | 2020-04-09 | Cutsforth, Inc. | System and method for monitoring the status of one or more components of an electrical machine |
-
1979
- 1979-05-16 JP JP6084879A patent/JPS608729B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6391411A (ja) * | 1987-05-08 | 1988-04-22 | Rinnai Corp | 強制送風式燃焼装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS55152415A (en) | 1980-11-27 |
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