JPS63179586A - 磁気抵抗素子の温度補償回路 - Google Patents

磁気抵抗素子の温度補償回路

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JPS63179586A
JPS63179586A JP62012104A JP1210487A JPS63179586A JP S63179586 A JPS63179586 A JP S63179586A JP 62012104 A JP62012104 A JP 62012104A JP 1210487 A JP1210487 A JP 1210487A JP S63179586 A JPS63179586 A JP S63179586A
Authority
JP
Japan
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magnetoresistive element
temperature
elements
output voltage
magnetic flux
Prior art date
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Pending
Application number
JP62012104A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazutsugu Hayashi
和嗣 林
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.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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Publication of JPS63179586A publication Critical patent/JPS63179586A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00Galvanomagnetic devices
    • H10N50/10Magnetoresistive devices

Landscapes

  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)

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】 〔技術分野〕 この発明は、磁気式エンコーダ等に適用される磁気抵抗
素子の温度補償回路に関するものである。
〔背景技術〕
磁気式エンコーダを第5図ないし第8図に示す。
すなわち、この磁気式エンコーダは、周方向にとッチλ
で交互に異なる磁極N、Sが着磁されたロータ50と、
このロータ50の磁極N、Sに対向して磁極N、Sの強
弱を検出する検出部51と、フレキシブルプリント回路
板51aを介して検出部51の出力電圧を処理する信号
処理回路部52とを備えている。
前記ロータ50は、フェライト系磁石、希土類磁石、プ
ラスチックマグネット等の磁気媒体により磁極N、 S
を形成している。
前記検出部51は磁気抵抗素子53.53’を有し、た
とえばガラスにNiCo、NiFe等を数100人の厚
さに蒸着しそれをホトエツチングして第6図のような一
定のパターンに形成している。磁気抵抗素子53.53
’はエレメント群Rag〜Ra4およびエレメント群R
b、〜Rb4からなり、それぞれを構成する複数のエレ
メント54.55は折返しパターンの形状をもち互いに
直列に接続されて、ロータ50の磁極N、Sに対して第
6図のような関係で配置されている(図ではエレメント
群Ra 1〜Ra 4およびエレメント群Rb、〜Rb
、が磁極N、Sの並び方向と直角な方向にずれているが
、並び方向の一直線上に並んでもよい)、すなわち、た
とえばエレメント群Ral、Ra4が磁極N、Sに対向
するとき、エレメント群Ra2.Ra3はピンチλのA
周方向にずれ、エレメント群Rb1〜Rb、はエレメン
ト群Ra 1〜Ra 4に対して周方向の一方向にそれ
ぞれ2ずれている。
これらのエレメント群Ra 1〜Ra 4およびエレメ
ント群Rh、〜Rb4がそれぞれ第7図のようにブリッ
ジ接続され、その出力電圧V a H。
Va2.Vbl、Vb2が信号処理回路部52のコンパ
レータC0M1.COM、に接続される。
図でVcc、Vgは磁気抵抗素子53.53’の両端の
入力電位である。
第8図は各部の出力波形であり、同図(alはロータ5
0の回転に伴う出力電圧V a 1の電圧波形、同図(
blは同じく出力電圧V a 2の電圧波形、同図(e
)はコンパレータC0M1の出力端の電圧波形でA相信
号となる。同図(d)はロータ50の回転に伴う出力電
圧vb、の電圧波形、同図Ta)は同じく出力電圧■b
2の電圧波形、同1g ([1はコンパレータC0M2
の出力端の電圧波形でB相信号となり、A相信号とB相
信号とは90度位相がずれたものとなる。
ところが、ロータ50の磁極N、Sは磁気媒体にフェラ
イト系を用いた場合その保持力が−0,18%/℃の温
度係数を有し、磁気抵抗素子53゜53′にNiC0系
を用いた場合抵抗変化率ΔRは−0,3%/℃の温度係
数を有するため、全体として出力電圧は約−0,48%
/℃の温度係数を有する。
また磁気媒体に希±l!i磁石を用いた場合には保持力
の温度係数は−0,04%/℃であり、磁気抵抗素子5
3.53’はNiFe系でも同様に抵抗変化率ΔRが約
−0,3%/℃の温度係数を有するため、全体として出
力電圧は約−〇、34%/℃の温度係数を有していた。
したがって、たとえば周囲温度0〜60℃の範囲での出
力電圧の変化は、−0,34%/’ex60℃= −2
0,4%−0,48%/1X60℃= −28,8%と
非常に大きなものになってしまうという欠点があった。
このように、磁気式エンコーダにおいては、磁気抵抗素
子53.53’の出力電圧の周囲温度に対する変化が非
常に大きいため、波形整形をしパルス波形にして使用す
る必要があった。
〔発明の目的〕
この発明の目的は、周囲温度の変化に対して磁気抵抗素
子の出力電圧を安定化することができる磁気抵抗素子の
温度補償回路を提供することである。
〔発明の開示〕
この発明の磁気抵抗素子の温度補償回路は、順次接近す
る磁極を検出する磁気抵抗素子と、前記磁極の平均磁束
を検出するとともに前記磁気抵抗素子に接続されて前記
磁気抵抗素子の温度変化による出力電圧の変化を少な(
するように前記磁気抵抗素子に印加する電圧を変化する
平均磁束検出用磁気抵抗素子で構成された温度補償回路
部を有する電源とを備えたものである。
この発明の構成によれば、磁気抵抗素子が検出する磁極
の平均磁束を検出する平均磁束検出用磁気抵抗素子で構
成された温度補償回路部の温度特性により、磁気抵抗素
子に印加する電圧を変化するため、周囲温度が変化して
も磁気抵抗素子の出力電圧を安定化することができる。
実施例 この発明の一実施例を第1図ないし第3図に基づいて説
明する。すなわち、この磁気抵抗素子の温度補償回路は
、順次接近する磁極N、 Sを検出する磁気抵抗素子1
.2と、磁極N、Sの平均磁束を検出するとともに磁気
抵抗素子1.2に接続されて磁気抵抗素子1.2の温度
変化による出力電圧の変化を少なくするように磁気抵抗
素子1゜2に印加する電圧を変化する平均磁束検出用磁
気抵抗素子4.5で構成された温度補償回路部3を有す
る電源とを備えている。
前記磁気抵抗素子1.2は磁気式エンコーダに適用され
るもので第5図および第6図と同構成であり、かつ第7
図と同様にブリッジ接続されているので、同一箇所に同
一符号を付している。
前記電源(図示せず)は一定電圧Voを発生するもので
あり、その出力側に前記温度補償回路部3が設けられて
いる。
この温度補償回路部3の前記平均磁束検出用磁気抵抗素
子4(抵抗値Rf、)、5(抵抗値Rf2)は、磁気抵
抗素子12の両側に位置し、それぞれロータ50の磁極
N、Sに対して磁気抵抗素子1.2と同じ折返しパター
ンの形状をなすエレメントがピッチλのA周方向にずれ
るように複数個配置されるとともに直列に接続されてい
る。平均磁束検出用磁気抵抗素子4.5のエレメント数
は平均磁束検出用のため4の倍数が好ましい、そして、
前記平均磁束検出用磁気抵抗素子4.5に抵抗Rol 
、 Ro2が直列に接続されてその中点Vf1゜Vf2
がアンプAmp3.Amp4の入力端に接続され、アン
プAmp3.Amp4の出力端が磁気抵抗素子1.2の
両端に接続されている。R1−R4はアンプA rrL
 p 3 、  A m p 4の外付は抵抗である。
信号処理回路部6は、差動増幅器Amp1゜Amp2を
実施例とし、その出力端よりA相信号。
およびB相信号を出力する。この場合、抵抗R6”’ 
R14は差動増幅器Amp 1 、Amp2の外付は素
子であり、また抵抗R6,R11でA相信号およびB相
信号の振幅を調整し、抵抗R9,R14でA相信号およ
びB相信号の直流レベルを調整する。
第3図は各部の電圧波形を示し、同図(alはロータ5
0の回転に伴う出力電圧V a 1の電圧波形、同図(
blは同じく出力電圧V a 2の電圧波形、同図tc
+は差動増幅器Amp1の出力端の電圧波形、同図(d
)はロータ50の回転に伴う出力電圧vb、の電圧波形
、同図(e)は同じく出力電圧vb2の電圧波形、同図
(f)は差動増幅器A m p 2の出力端の電圧波形
である。
この磁気抵抗素子の温度補償回路の温度変化に対する動
作について説明する。
すなわち、磁気抵抗素子1に印加される電圧は、Vcc
 −V gである。
(以下余白) Vcc−Vg=Vo−(1+Rt/Rt)(Rol /
 Rol +Rfl )−(1+ Ra/Rsン(Ro
2  /  Ro2  +Rf2  )  =・・・−
(1)一方、磁気抵抗素子1の出力電圧Va 1 、 
Vg2の振幅V□a、I+Veemt (第3図)は、
R11I+ Rs。
=に ・aR(Vcc −Vg) −・= −(21同
様に、VppatmK  ・aR(Vcc−Vg) ・
・・・・・・・・(3)ここで、Kは磁界強度に比例す
る定数、aRは磁気抵抗素子1.2の抵抗変化率である
K=にo(1+ Cl ll、(Ta  25))  
・・”・”・・+41ΔR=ΔRoo (1+ a R
(Ta −25))・・・・・・−(4) ’ここで、
に0は25℃におけるKの定数、α□はXの温度係数、
Taは温度、ΔRooは25℃におけるaRの定数、α
1はaRの温度係数である。
” Veea+ = Ko(1+ α1ll(Ta −
25))ΔRo。
X (1+ CI R(Ta −25))(Vcc−V
g)vepa+の温度変化に対する特性は、(以下余白
) Ta + a、 aR(Ta  −25)  )  十Ko(
1+ atm(Ta  −25))となり、Ta = 
25℃における温度係数は、Ta =25      
   7a =25・・・・・・・・・(6) したがって、従来のように磁気抵抗素子の印加電圧(V
cc −Vg)が温度に対して一定であれば、式(6)
%式% の温度係数を有することになる。
一方この実施例によれば、式+11においてRf+−R
f+e(1−ΔRfIo(1+ am (Ta −25
)))Rb−RFz*(1−ΔRfgo(1+01m 
(Ta  25)))である、ここで、Rfl。、Rf
l。は25℃におけるRfl。
Rfl 、ΔRfl。、ΔRfx。はその抵抗変化率で
ある。
XRf富。(−ΔRf意。αえ)・・・・・・・・・(
刀となる。ところで、通常α、、α1は前記のように負
の係数であり、式(7)は正の係数である。したがって
、式(7)に示すようにVo 、 Rt/R++ 24
/Rs+Ro1+ Rft+ Rot、 Rrlを選定
することにより式(6)の温度係数を小さくまたはほと
んどない状態にすることができる。つまり磁気抵抗素子
lの出力電圧VaI+ va2の振幅VP#ml+VI
ltll!を温度に関係なく一定にすることができる。
[気抵抗素子2の出力電圧も同様である。
この実施例によれば、磁気抵抗素子1.2が検出する磁
極N、Sの平均磁束を検出する平均磁束検出用磁気抵抗
素子4.5で構成された温度補償回路部3の温度特性に
より、磁気抵抗素子1. 2に印加する電圧を変化する
ため、周囲温度が変化しても磁気抵抗素子1.2の出力
電圧を安定化することができる。
すなわち、温度補償回路部3により磁気抵抗素子1,2
および磁極N、Sを着磁する磁気媒体の温度係数を打ち
消し、磁気抵抗素子1.2の出力電圧の振幅の温度特性
がほとんどない理想的な状態にすることができる。また
従来は出力電圧の振幅の温度変化が大きいため、アナロ
グ出力タイプの磁気式エンコーダはできず波形整形をし
ていたが、この実施例のように出力電圧の振幅の温度変
化をごく小さくすることができるので、付加的効果とし
てアナログ出力タイプの磁気式エンコーダを実現するこ
とができる。
この実施例の変形例として、平均磁束検出用磁気抵抗素
子4,5およびアンプAmp3.Amp。
をそれぞれ一方のみとすることが可能である。
この発明の他の実施例として、第4図に示す温度補償回
路部3が考えられる。すなわち、基準抵抗Roの両端に
抵抗RISIRIIIを接続し、基準抵抗R。
の両端にアンプAmp3.Amp、の入力端を接続する
とともに、アンプAmp3.Amp、の前記外付は抵抗
R2,R4に代えて、平均磁束検出用磁気抵抗素子4,
5を接続したものであり、前記式(7)と同様の式が成
立する。
〔発明の効果〕
この発明の磁気抵抗素子の温度補償回路によれば、磁気
抵抗素子が検出する磁極の平均磁束を検出する平均磁束
検出用磁気抵抗素子で構成された温度補償回路部の温度
特性により、磁気抵抗素子に印加する電圧を変化するた
め、周囲温度が変化しても磁気抵抗素子の出力電圧を安
定化することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の回路図、第2図は磁気抵
抗素子とロータの磁極との位置関係を説明する説明図、
第3図はその各部の電圧波形図、第4図は他の実施例の
温度補償回路部の回路図、第5図は磁気式エンコーダの
説明図、第6図は磁気抵抗素子とロータの磁極との位置
関係を説明する説明図、第7図は磁気抵抗素子の結線図
、第8図はその各部の電圧波形図である。 1、 2・・・磁気抵抗素子、3・・・温度補償回路部
、4.5・・・平均磁束検出用磁気抵抗素子m3図 第4図 第5図 第7図 第8図 手続補正書峨) 昭和62年04月03日 昭和62年特許願第012104号 3、補正をする者 事件との関係  出願人 4、代理人 5、補正命令の日付 自発補正 (1)  明細書の特許請求の範囲の記載を別紙のとお
り補正する。 (2)明細書第1頁第18行、「第5図ないし第8図」
とあるを「第4図ないし第7図」と訂正する。 (3)  明細書第2頁第12行、同第18行、「第6
図」とあるを「第5図」と訂正する。 (4)明細書第3頁第9行、「第7図」とあるを「第6
図」と訂正する。 (5)明細書第3頁第15行、「第8図」とあるを「第
7図」と訂正する。 (6)明細書第5頁第19行から第20行、第6頁第1
6行から第17行、「を有する電源」とあるを削除する
。 (7)明細書第6頁第19行から第20行、「第5図・
・・・・・・・・第7図」とあるを「第4図および第5
図と同構成であり、かつ第6図」と訂正する。 (8)明細書第7頁第2行から第4行、「前記電源・・
・・・・・・・設けられている。」とあるを削除する。 (9)明細書第9頁第1行から第2行、r  Vcc−
Vg=Vo−(1+ R2/R1) (Rot/ROI
  +  Rf+)−(1+ R4/R3) (Rot
/Rot + Rfz) ・−・・−・−(i) Jと
あるをrVcc  Vg=Vo−(1+Rz/R+) 
(Rot/(Ro++Rf+))−(1+R4/R:l
) (Rot/(Roz+Rfz)) ・・−・・・・
・・(1)Jと訂正する。 α〔明細書第12頁第17行から第13頁第4行、「こ
の発明の・・・・・・・・・成立する。」とあるを削除
する。 αD 明細書第13頁第17行から第20行、「第4図
は・・・・・・・・・第8」とあるを「第4図は磁気式
エンコーダの説明図、第5図は磁気抵抗素子とロータの
磁極との位置関係を説明する説明図、第6図は磁気抵抗
素子の結線図、第7」と訂正する。 (2)図面の第4図を削除し、第5図ないし第8図の図
番を別紙のとおり第4図ないし第7図に繰2、特許請求
の範囲 順次接近する磁極を検出する磁気抵抗素子と、前記磁極
の平均磁束を検出するとともに前記磁気抵抗素子に接続
されて前記磁気抵抗素子の温度変化による出力電圧の変
化を少なくするように前記磁気抵抗素子に印加する電圧
を変化する平均磁束検出用磁気抵抗素子で構成された温
度補償回路皿上を備えた磁気抵抗素子の温度補償回路。 第4図 第6図 第7図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 順次接近する磁極を検出する磁気抵抗素子と、前記磁極
    の平均磁束を検出するとともに前記磁気抵抗素子に接続
    されて前記磁気抵抗素子の温度変化による出力電圧の変
    化を少なくするように前記磁気抵抗素子に印加する電圧
    を変化する平均磁束検出用磁気抵抗素子で構成された温
    度補償回路部を有する電源とを備えた磁気抵抗素子の温
    度補償回路。
JP62012104A 1987-01-20 1987-01-20 磁気抵抗素子の温度補償回路 Pending JPS63179586A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6262858B1 (en) 1997-12-26 2001-07-17 Fujitsu Limited Magnetic disk device for controlling a sense current supplied to a magneto-resistive head based on an ambient temperature
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