JPS61173101A - 位置センサ - Google Patents

位置センサ

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JPS61173101A
JPS61173101A JP60288050A JP28805085A JPS61173101A JP S61173101 A JPS61173101 A JP S61173101A JP 60288050 A JP60288050 A JP 60288050A JP 28805085 A JP28805085 A JP 28805085A JP S61173101 A JPS61173101 A JP S61173101A
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JP
Japan
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magnetic field
position sensor
field sensitive
resistors
magnetic
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JP60288050A
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English (en)
Inventor
ウオルフガング・ヘツク
ペーター・ケルステン
ハンス・フオルツ
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International Standard Electric Corp
Original Assignee
International Standard Electric Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/145Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は特許請求の範囲第1項の前文に示す様な位置セ
ンサに関する。
〔従来の技術〕 この種類の位置センサは西ドイツ特許公開第2.426
.420号明細書で知られている。この装置の目的は高
分解能と高感度を可能とすることである。
この目的の達成のため釦従来技術では磁界感応半導体デ
バイスが誘導表面の面内に配置され、ストライプ状の磁
界感応半導体抵抗が例えば幅100μmで厚さは約20
μmとされている。従って測定部分への距離は少なくと
も100μm程度である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
この種類の位置センサの分解性能を更に向上するという
問題を解決することが本発明の目的である。
〔問題点の解決手段と作用および効果〕本発明によれば
、この目的は特許請求の範囲第1項の特徴部分の教示に
よって解決される。ここで使用される磁界感応抵抗は非
直線性を有するので、ある部分の両端、即ち、例えば歯
車の歯の両側などで同じ偏差が得られ、従って前述の種
類の公知の位置センサの場合の2倍のパルスが得られ従
って2倍大きい分解能を示す。更に、前記各部分の距離
は、知られているストライプの幅よシ非常に小さい磁界
感応抵抗の厚さ程度に取シ得、従ってこれによって得ら
れる分解能を更に向上する。
その他の本発明の有利な細部は従属請求範囲に記載され
図面に示す実施例を基礎として以下に説明する所である
〔実施例〕
数字1は磁界検出用の検出器を示す。検出器1は支持体
2を有し、その表面乙に強磁性機製の磁界感応抵抗スト
ライプ4が薄膜技術によってその底端に被着されている
。磁界感応抵抗4の厚さは約0.5μm以下である。こ
のストライプは、公知の方法例えばCoFe B合金の
スパッタリングによって作った。例えばガラスまたはセ
ラミックを支持体° として使用する。磁界感応抵抗4
0両端5,6は、支持体2上にこれも被着された接触ス
トライプ7゜8にそれぞれ電気的に接続されている。
検出器1の下方に、これから小距離xf隔てて、表面1
0上に周期的に交番する磁界を有する磁化可能装置9が
位置する。第1図に示す例では、この性質の周期的交番
磁界はいわゆる漂遊磁界マスクで形成され、長手方向に
直交する軟又は硬磁性ストライブ12を支持する非磁性
または軟または硬磁性材料製のス) IJツブ状ま、た
は環状基板11から成る。磁化方向Hは、全ス゛ドライ
ブ12に対して同一で、基板11の移動方向即ち長手方
向又はその反対方向である。従って装置9の厚部10は
高い空間透磁率の幅Bの部分12と、低い空間透磁率の
部分13とを有する。後者の部分16の幅aは好ましく
は距離BK等しい。
空気またはアルミニウム等の様な非磁性金属、または誘
電物質を部分13内に配置することが好ましい。従って
、周期的な高低交番磁束密度と交番磁束方向をもつ磁界
が、少なくともストライプ12が永久磁石であるか或い
は図示の方向に数比されていれば、表面10上に形成さ
れる。薄い基板11が永久磁石ではなく、或いは軟磁性
材料製のス′ドライブ12が例えば使用された場合、例
えば基板11に対面している横向ヨーク15を有する磁
石14が基板11の下部に配置され、これがストライプ
12および必要に応じて基板11を磁界H(第2図)の
方向に磁化する。
装置9と検出器1は相対移動可能である。装置9は、通
常、輪状または環状に設計されて枢着されるが、この場
合装置9を歯付円板またはリングとするのが実際的であ
る。
前述の被着厚さおよびストライプの長手方向に異方性を
有する強磁性被覆が、被覆面内にある磁界のみに感応す
ることが判明した。本発明によれば、好ましくは、磁界
感応抵抗4の製造中、磁界感応抵抗4は従ってただ一つ
の方向、即ちその長手方向が磁化容易軸方向となるよう
な磁界中に置かれる。磁化容易軸方向に直角な成分を被
覆面内に有する磁界をこの種の磁界感応抵抗に作用させ
ると、接触ストライプ7と8の間で測定される抵抗値に
変化が生じる。本発明においては、前記の抵抗値変化が
非常に小さい磁界強度で生じるので、この作用を弱磁界
の検出のために使用している。
やはシ外部磁界によって何等の障害も発生しない。
異なる空間透磁率を有する部分12.1317mよって
、交互に反対となる漂遊磁界が各部分12113の上に
得られる。これを第4図と第6図に示す。従って磁界H
に直角な磁界成分Hstが歯、即ちストライプの両側に
生じる。〜この磁界成分Hstは例えば80ないし10
00 A/m (1ないし20エルステツド)程度と非
常に小さいのではあるが、磁界成分Hstが異方性方向
に直交しているならば磁界感応抵抗4の抵抗値に相当の
影響を与えるのに充分である。そのため磁界感応抵抗4
はその被覆面3′が例示の様に磁界成分Hstの方向に
配列されているのである。
然し被覆面6′ヲ移動方向内に配置することも可能であ
る。この場合は、移動方向を向いを磁界成分町が検出さ
れる。ただし、この種の配列においては、外部磁石によ
って行われた例えば部分12の磁化によっては、漂遊磁
界が磁界感応抵抗にすでに強く影響を及ぼさず、これを
飽和状態にする可能性がないことを充分に確認する必要
がある。
従って、移動方向にある被覆面6′の形式においては永
久的に磁化された部分12に対してのみ採用可能である
本発明の好ましい実施例においては、相互間が電気的に
絶縁されている2個の磁界感応抵抗41と44が、出力
電圧の増加のために、支持体2上に相互に隣接して一線
上に配列されている。歯車ないし歯付円板ないしラック
の歯即ちストライプ12の長さLは、磁界感応抵抗・・
・、44と44から成る抵抗対の全長にわたるくらいに
少なくとも充分に大きくする。検出器1のこの種の実施
例を第6図と第5図に示すが、その接続ピンは第5図の
上縁17に設けられている。これらの2個の磁界感応m
抗41、44はブリッジの対角アームに置き得る。
第4図、第6図および第9図に示す各実施例の1つによ
れば、それぞれが磁界感応抵抗41 、 44および4
2 、43 から成る2対の抵抗対が検出器ユニット1
′に組み合わされ、磁界感応抵抗41と44は第1支持
体21IC位置し、他方の磁気感応抵抗42と43は第
2支持体22に位置している。磁気感応抵抗42と43
とは第10図に示す様にブリッジ回路の他方の対角アー
ムに接続し得る。これは端子A1とA2間に最高測定出
力電圧UAヲ発生する。
+UBと−U8とは動作電圧を示し、例えばひとつの例
では約10ボルトである。
最適測定値の大きさのために、抵抗対4 、44と42
 、4s  との間の距離Aは抵抗対間のストライプ1
2または部分13の数nに、ストライプ120幅Bの半
分を加えた値に等しく、即ち式A = n・a+B/2
・で示されるようにし、ここにnは0.1.21・・・
である。出力電圧UAの大きさは磁界感応抵抗4、ない
し44 と表面10間の距離Xの関数である。
この関係を第11図中に含まれる測定曲線に示す。
丈夫な検出器ユニット1′ヲ得るために、支持体2Iと
22は第6図の様に取付板19に取付ける。
取付板19の厚さは所望の距離AK相当する。支持体2
..22はまた第7図の様にこれに直交して上縁17に
設置された取付板19に取付けてもよい。この場合、取
付板19はこれを貫通する開孔20を有し、これを通し
て接続ピン18が配置されている。開孔20は、支持板
21.22の接続ビン18を挿入することによって距離
Aが得られ、この距離が必要に応じて変えられるように
配置されている。いずれの場合でも、取付板19には第
7図に示す様に印刷回路の要領で所要の接続ないし給電
線21を設けることができる。取付板19と支持体2x
 、22 とは好ましくは相互間を接着ないし半田付け
で固着する。
【図面の簡単な説明】
第1図は1個のセンサと基板に取付けられた1個の漂遊
磁界マスクとを有する実施例を示す斜視図、第2図は励
磁磁石を有する第1図による配列の概略示を示す側面図
、第3図は同一基板上の一対のセンサ配列を示す正面図
、第4図は共通の磁化装置に対す2対のセンサ配列を示
す側面図、第5図は一対のセンサの実施例を示す正面図
、第6図は第3図または第5図による2対めセンサを基
礎とする検出器を下方に磁化装置を添置して示す斜視図
、第7図は第5図による2ユニツトから成る検出器の別
の実施例を示す斜視図、第8図、第9図および第10図
は4個のセンサのブリッジ回路形成のための配列を示す
配列図°と接続図、第11図は磁化装置からのセンサの
距離に対して得られた出力電圧の変化を示す測定曲線図
である。 図において、1は位置センサ、2 、19)が支持体(
21 、 22ハ支持体、4 、4 、42、 4s 
、 44は磁界感応抵抗、9は磁化可能装置、12.1
3はその磁化率の相違する部分、18は接続ピン、19
は取付板、20は接続ピン用開孔を示す。

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)両端が出力電圧に接続可能な少なくともひとつの
    平坦なストライプ状磁界感応抵抗と、該磁界感応抵抗と
    相対的に移動可能であり交互に相違する空間透磁率を呈
    する移動方向に直角な部分を有する磁化可能装置とを備
    え、磁界感応抵抗が前記部分に対して平行に離隔位置し
    ている位置センサであつて、 前記磁界感応抵抗(4;4_1、・・・、4_4)が強
    磁性材料で作られていることと、 前記磁界感応抵抗(4;4_1、・・・、4_4)が最
    大厚さ0.5μmを有することと、 前記磁界感応抵抗(4;4_1、・・・、4_4)が磁
    化容易軸方向を前記ストライプに平行とした単軸異方性
    を示すことと、および 少なくとも前記磁界感応抵抗(4;4_1、・・・、4
    _4)の領域内において前記装置(9;11、12、1
    3)が移動方向又はその反対方向に磁化されることによ
    つて特徴付けられた位置センサ。
  2. (2)相互に電気的に絶縁されている二つの磁界感応抵
    抗(4_1、4_4;4_2、4_3)が共通支持体(
    2_1;2_2)上で一線上に互に隣接位置しているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の位置セン
    サ。
  3. (3)異なる空間磁化率の前記部分(12、13)が等
    しい幅(B)を有し、それぞれ二つの磁界感応抵抗(4
    _1、4_4;4_2、4_3)を有し互いに電気的に
    離隔されているふたつの支持体(2_1、2_2)が、
    各抵抗の対(4_1、4_4及び4_2、4_1)が距
    離A=(2・n+1)・B/2(但しn=0、1、2、
    ・・・は磁界感応抵抗対の間に位置する前記部分の数だ
    け離れるように互に平行に配置されていることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項に記載の位置センサ。
  4. (4)前記装置(9;11、12、13)が異なる空間
    透磁率の前記部分(12、13)を有する漂遊磁界マス
    クを含むことを特徴とする特許請求の範囲第1項から第
    3項のうちの任意1項に記載の位置センサ。
  5. (5)前記装置(9;11、12、13)がラックまた
    は歯付板の形に設計されていることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項から第3項までのうちの任意1項に記載
    の位置センサ。
  6. (6)前記部分(12、13)が交互に磁性および非磁
    性材料から成ることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    から第5項までのうちの任意1項に記載の位置センサ。
  7. (7)一個または複数個の高い空間透磁率の磁性部分(
    12)およびその支持体(11)が軟磁性材料で作られ
    、これが少なくとも磁界感応抵抗(4;4_1、・・・
    、4_4)の領域において一定磁界によつて移動方向又
    はその反対方向に磁化され、また、磁界感応抵抗(4;
    4_1、・・・、4_4)の表面(3′)が移動方向お
    よび前記部分(12)の表面(10)に少なくともほぼ
    横向きになつていることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項から第6項までのうちの任意1項に記載の位置セン
    サ。
  8. (8)高い空間透磁率の1個または複数個の磁性部分(
    12)およびその支持体(11)が硬磁性材料で作られ
    、移動方向に又はその反対方向に磁化されていることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項から第6項までのうち
    の任意1項に記載の位置センサ。
  9. (9)磁界感応抵抗(4;4_1、・・・、4_4)の
    表面(3′)が移動方向と平行に、また部分(12、1
    3)の表面(10)に平行に延在していることを特徴と
    する特許請求の範囲第8項に記載の位置センサ。
  10. (10)1対または2対の抵抗(4_1、4_4;4_
    2、4_3)が共通支持体(21、22)上に位置して
    ブリッジ回路を形成している場合に、各抵抗対の一方の
    磁界感応抵抗(4_1または4_4;4_2または4_
    3)がその他の磁界感応抵抗(4_4または4_1;4
    _3または4_2)に対して対角的に反対側のブリッジ
    アームに挿入されていることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項から第9項までのうちの任意1項に記載の位置
    センサ。
  11. (11)磁界感応抵抗(4_1、・・・、4_4)の反
    対側に位置する支持体(2;2_1、2_2)の上縁(
    17)に、突出接続、ピン(18)が配置されているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項から第10項まで
    のうちの任意1項に記載の位置センサ。
  12. (12)2対の抵抗(4_1、4_4;4_2、4_3
    )の場合、それらの支持体(21、22)が取付板(1
    9)の各一側面に取付けられ、その厚さが抵抗対(4_
    1、4_4;4_2、4_3)間に必要な距離(A)に
    対応することを特徴とする特許請求の範囲第1項から第
    11項までのうちの任意1項に記載の位置センサ。
  13. (13)2対の抵抗(4_1、4_2;4_3、4_4
    )の場合、取付板(19)が支持体(2_1、2_2)
    の上縁(17)に配置され、取付板(19)が接続ピン
    (18)用の開孔(20)を有し、また、この開孔(2
    0)が、支持体(2_1、2_2)を用いる際に支持体
    (2_1、2_2)に必要な距離(A)に少なくとも近
    い寸法を生じるように配置されていることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項から第11項までのうちの任意1
    項に記載の位置センサ。
  14. (14)支持体(2;2_1、2_2)がガラスまたは
    セラミックからなることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項から第13項までのうちの任意1項に記載の位置セ
    ンサ。
JP60288050A 1984-12-24 1985-12-23 位置センサ Pending JPS61173101A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3447325.4 1984-12-24
DE3447325A DE3447325A1 (de) 1984-12-24 1984-12-24 Positionsgeber

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JPS61173101A true JPS61173101A (ja) 1986-08-04

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ID=6253847

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US (1) US4712083A (ja)
EP (1) EP0188772A3 (ja)
JP (1) JPS61173101A (ja)
DE (1) DE3447325A1 (ja)
ES (1) ES8705718A1 (ja)

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