WO2018230242A1 - ポジションセンサ - Google Patents

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WO2018230242A1
WO2018230242A1 PCT/JP2018/019059 JP2018019059W WO2018230242A1 WO 2018230242 A1 WO2018230242 A1 WO 2018230242A1 JP 2018019059 W JP2018019059 W JP 2018019059W WO 2018230242 A1 WO2018230242 A1 WO 2018230242A1
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detection
signal
position sensor
signals
unit
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PCT/JP2018/019059
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篤史 小林
靖寛 北浦
真宏 巻田
章人 佐々木
徹哉 近江
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株式会社デンソー
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Definitions

  • This disclosure relates to a position sensor that outputs a signal corresponding to a position to be detected.
  • Patent Document 1 a linear position sensor including a permanent magnet, a magnetic field sensor, and an evaluation circuit has been proposed in Patent Document 1, for example.
  • the permanent magnet and the magnetic field sensor can move relative to each other along the movement path.
  • the magnetic field sensor generates an output signal determined by the direction of the magnetic field.
  • the evaluation circuit converts the output signal of the magnetic field sensor into a signal that is directly proportional to the path being measured.
  • the detection target is a magnet itself or a magnet mounted thereon, additional processing of the detection target or assembly of the magnet is required. For this reason, the number of processes, the number of assembling steps, and the number of parts increase, causing a detection position error. Further, a detection position error also occurs due to a signal shift at the interface unit or an A / D conversion error being included in the directly proportional signal.
  • This disclosure is intended to provide a position sensor that can suppress the occurrence of a detection position error.
  • a position sensor includes a plurality of sensor elements arranged in one direction along a moving direction of a detection target based on a change in a magnetic field received from the detection target with the movement of the detection target formed of a magnetic material. And a detection unit that generates a plurality of detection signals with different phase differences.
  • the position sensor acquires a plurality of detection signals from the detection unit, compares the plurality of detection signals with a threshold value, and selects one of a plurality of ranges based on a combination of magnitude relationships between the plurality of detection signals and the threshold value.
  • a signal processing unit for specifying the position of the detection target as a position in the range.
  • the detection unit since the detection unit detects the position under the influence of the magnetic field from the detection target, the detection target does not necessarily include a magnet. For this reason, the number of processes, the number of assembling steps, and the number of parts do not increase, and a detection position error due to a magnet does not occur. Further, since the signal processing unit detects the position of any one of the plurality of ranges to be detected, a detection position error due to the signal misalignment or A / D conversion error being included in the signal does not occur. Therefore, occurrence of a detection position error can be suppressed.
  • FIG. 1 is an external view of a position sensor according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of components constituting a magnetic detection method using a magnetoresistive element
  • FIG. 3 is a plan view of each component shown in FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a detection signal by the magnetoresistive element
  • FIG. 6 is a plan view showing components constituting a magnetic detection method using a Hall element
  • 7 is a sectional view taken along line VII-VII in FIG.
  • FIG. 1 is an external view of a position sensor according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of components constituting a magnetic detection method using a magnetoresistive element
  • FIG. 3 is a plan view of each component shown in FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a detection signal
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a detection signal by the Hall element.
  • FIG. 9 is a diagram showing a circuit configuration of the position sensor
  • FIG. 10 is a diagram showing detection signals, state determinations, and position signals when detecting three states.
  • FIG. 11 is a diagram showing a case where four states are determined as a modification.
  • FIG. 12 is a diagram showing a case where a detection signal is generated from the outputs of two element pairs as a modified example.
  • FIG. 13 is a diagram showing a case where a detection signal is generated from outputs of three element pairs as a modification.
  • FIG. 14 is a diagram showing a case where a detection signal is generated from the outputs of five element pairs as a modification, FIG.
  • FIG. 15 is a diagram showing a case in which three detection signals are generated from the outputs of four element pairs and five states are determined as a modification.
  • FIG. 16 is a diagram showing a case where, as a modification, three detection signals are generated from outputs of three element pairs and six states are determined
  • FIG. 17 is a diagram showing a case where four detection signals are generated from the outputs of four element pairs and the seven states are determined as a modification.
  • FIG. 18 is a diagram showing a case in which four detection signals are generated from outputs of five element pairs and eight states are determined as a modification.
  • FIG. 19 is a diagram showing a case in which seven states are determined using two threshold values as a modified example.
  • FIG. 20 is a diagram showing a case where three states are determined from the outputs of three Hall elements as a modification.
  • FIG. 21 is a view showing a modification of the shaft
  • FIG. 22 is a diagram illustrating an example of a detection target.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating an example of a detection target.
  • FIG. 24 is a view showing a shaft according to the second embodiment
  • FIG. 25 is a diagram showing detection signals, state determinations, and position signals when detecting three states for the shaft shown in FIG.
  • FIG. 26 is a diagram showing a case where four states are determined as a modification.
  • FIG. 27 is a diagram illustrating an example of a detection target.
  • FIG. 28 is a diagram illustrating an example of a detection target; and
  • FIG. 29 is a diagram showing discrete pulse widths when determining three states in the third embodiment.
  • the position sensor according to the present embodiment is a sensor that detects which range (state) the position of the detection target is in and outputs a signal corresponding to the range.
  • the position sensor 100 detects the position of the shaft 200 interlocked with the operation of the shift position of the vehicle as a detection target. Specifically, the position sensor 100 acquires the state of the shaft 200 by detecting a signal corresponding to the position of the protrusion 201 provided on the shaft 200.
  • the state of the shaft 200 means the position of the shaft 200 when the shift position is operated by the user.
  • the shaft 200 moves in conjunction with parking at the shift position.
  • the shaft 200 moves in the axial direction.
  • the shaft 200 reflects the state of parking.
  • the position sensor 100 detects the position of the shaft 200 in front of the protrusion 201.
  • the shaft 200 reflects a state other than parking.
  • the position sensor 100 detects the protrusion 201 and the position behind the protrusion 201 in the shaft 200.
  • the shaft 200 may be moved in conjunction with a position other than parking.
  • the shaft 200 is entirely made of a magnetic material, for example.
  • the shaft 200 may have a surface facing the position sensor 100 of the protruding portion 201 formed of a magnetic material, and the other portion formed of another metal material.
  • the position sensor 100 includes a case 101 formed by resin molding of a resin material such as PPS.
  • the case 101 has a tip portion 102 on the shaft 200 side, a flange portion 103 fixed to the peripheral mechanism, and a connector portion 104 to which a harness is connected.
  • a sensing portion is provided inside the tip portion 102.
  • the position sensor 100 is fixed to the peripheral mechanism via the flange portion 103 so that the tip portion 102 has a predetermined gap with respect to the protruding portion 201 of the shaft 200. Accordingly, the shaft 200 moves with respect to the position sensor 100.
  • the position sensor 100 may be fixed to a peripheral mechanism so as to detect the position of a valve that operates in conjunction with the shaft 200.
  • the moving direction of the shaft 200 is not limited to linear movement or reciprocation, but may be rotation, reciprocation within a specific angle, or the like.
  • the position sensor 100 can be applied to state detection such as the position, movement, and rotation of the movable part that moves in conjunction with the operation of the shift position of the vehicle.
  • the position sensor 100 can employ a magnetic detection method using a magnetoresistive element or a magnetic detection method using a Hall element.
  • the position sensor 100 includes a mold IC unit 105, a magnet 106, and a holding unit 107. These are housed in the tip portion 102 of the case 101.
  • the mold IC part 105 is inserted into the hollow cylindrical magnet 106.
  • the magnet 106 is inserted into the bottomed cylindrical holding portion 107.
  • the mold IC part 105, the magnet 106, and the holding part 107 are integrated.
  • the main part of the mold IC part 105 is located in the hollow part of the magnet 106.
  • the holding unit 107 fixes the positions of the mold IC unit 105 and the magnet 106.
  • the mold IC part 105 includes a lead frame 108, a processing circuit chip 109, a sensor chip 110, and a mold resin part 111.
  • the lead frame 108 has a plate-like island portion 112 and a plurality of leads 113 to 115.
  • the island part 112 is arranged so that the plane part is perpendicular to the moving direction of the detection target.
  • the plurality of leads 113 to 115 correspond to a power supply terminal 113 to which a power supply voltage is applied, a ground terminal 114 to which a ground voltage is applied, and an output terminal 115 for outputting a signal. That is, each of the leads 113 to 115 has three wires for power supply, ground, and signal. Terminals 116 are connected to the tips of the leads 113 to 115, respectively. The terminal 116 is located in the connector part 104 of the case 101. A terminal 116 is connected to the harness.
  • the ground lead 114 among the plurality of leads 113 to 115 is integrated with the island portion 112.
  • the island portion 112 and all the leads 113 to 115 may be completely separated.
  • the processing circuit chip 109 and the sensor chip 110 are mounted on the island portion 112 with an adhesive or the like.
  • the processing circuit chip 109 constitutes a circuit unit that processes signals from the sensor chip 110.
  • the sensor chip 110 includes a magnetoresistive element whose resistance value changes when affected by a magnetic field from the outside.
  • the magnetoresistive element is, for example, AMR, GMR, or TMR.
  • Each lead 113 to 115 and the processing circuit chip 109 are electrically connected via a wire 117.
  • the processing circuit chip 109 and the sensor chip 110 are electrically connected via a wire 118.
  • the mold resin part 111 seals the island part 112, a part of each of the leads 113 to 115, the processing circuit chip 109, and the sensor chip 110.
  • the mold resin portion 111 is molded into a shape that is fixed to the hollow portion of the magnet 106.
  • the holding unit 107 is arranged with a predetermined gap with respect to the protrusion 201 that is a detection target.
  • the detection signal becomes maximum at the center of the movement direction of the protrusion 201.
  • the gap increases, the amplitude of the detection signal decreases, and when the gap decreases, the amplitude of the detection signal increases.
  • the detection signal is generated by outputs of a plurality of magnetoresistive elements.
  • the mold IC part 105 When the magnetic detection method using the Hall element is adopted, the mold IC part 105 is inserted into the holding part 107 and fixed as shown in the schematic plan view of FIG. 6 and the schematic sectional view of FIG.
  • the mold IC part 105 includes a lead frame 108, an IC chip 119, a magnet 120, and a mold resin part 111.
  • the island part 112 of the lead frame 108 is arranged so that the plane part is parallel to the moving direction of the detection target.
  • the leads 113 to 115 are arranged so as to be perpendicular to the moving direction of the detection target.
  • a ground lead 114 is integrated with the island portion 112 at a right angle. Terminals 116 are connected to the tips of the leads 113 to 115, respectively.
  • the IC chip 119 includes a plurality of hall elements and a signal processing circuit unit. That is, the magnetic detection system using the Hall element has a one-chip configuration.
  • the magnet 120 is fixed to the surface of the island part 112 opposite to the IC chip 119.
  • Each lead 113 to 115 and the IC chip 119 are electrically connected via a wire 121.
  • the mold resin part 111 is molded into a shape that is fixed to the hollow part of the holding part 107.
  • a detection signal by a magnetic detection method using a Hall element will be described. As shown in FIG. 8, for example, when two Hall elements (X, Y) are arranged above the magnet 120, when the protrusion 201 moves with respect to the holding portion 107, each Hall element (X, Y ), Each detection signal becomes maximum. The relationship between the gap and the amplitude of the detection signal is the same as in the magnetic detection method using the magnetoresistive element. By setting a threshold value for each detection signal, the position of the protrusion 201 can be detected.
  • a magnetoresistive element that detects a magnetic vector has an advantage that an accuracy error due to a gap shift can be canceled. Further, there is a merit that the influence of the stress generated in the sensor chip 110 can be reduced or canceled. Therefore, highly accurate detection is possible.
  • the circuit configuration configured in the sensor chip 110 and the processing circuit chip 109 will be described.
  • the position sensor 100 and the controller 300 are electrically connected via a harness 400.
  • the harness 400 is constituted by three wires.
  • the controller 300 is, for example, a transmission controller (TCU).
  • the controller 300 includes a power supply unit 301, a control unit 302, and a ground unit 303.
  • the power supply unit 301 is a circuit unit that supplies a power supply voltage to the position sensor 100.
  • the control unit 302 is a circuit unit that performs predetermined control according to an output signal input from the position sensor 100.
  • the ground unit 303 is a circuit unit that sets the ground voltage of the position sensor 100.
  • the controller 300 may be configured as an electronic control unit (ECU).
  • the position sensor 100 includes a detection unit 122 and a signal processing unit 123.
  • the detection unit 122 is provided in the sensor chip 110.
  • the signal processing unit 123 is provided in the processing circuit chip 109.
  • the detection unit 122 and the signal processing unit 123 operate based on the power supply voltage and the ground voltage supplied from the controller 300.
  • the detection unit 122 generates a plurality of detection signals corresponding to a plurality of ranges along the moving direction of the shaft 200 and having different phase differences based on a change in the magnetic field received from the shaft 200 as the shaft 200 moves. .
  • the plurality of ranges along the moving direction of the shaft 200 are not arranged in parallel along the moving direction of the shaft 200, but are arranged in one direction along the moving direction of the shaft 200. Are lined up.
  • the detection unit 122 includes a first magnetoresistive element pair 124, a second magnetoresistive element pair 125, and a third magnetoresistive element pair 126 whose resistance values change as the protrusion 201 moves. 3 element pairs.
  • Each is arranged so that the second magnetoresistive element pair 125 is positioned between the first magnetoresistive element pair 124 and the third magnetoresistive element pair 126 in the moving direction of the protrusion 201. That is, the second magnetoresistive element pair 125 is disposed so as to be sandwiched between the first magnetoresistive element pair 124 and the third magnetoresistive element pair 126.
  • a bias magnetic field along the central axis of the magnet 106 is applied to the second magnetoresistive element pair 125.
  • a bias magnetic field for winding the end of the magnet 106 is applied to the first magnetoresistive element pair 124 and the third magnetoresistive element pair 126.
  • Each of the magnetoresistive element pairs 124 to 126 is configured as a half bridge circuit in which two magnetoresistive elements are connected in series between a power source and a ground. Each of the magnetoresistive element pairs 124 to 126 detects a change in resistance value when the two magnetoresistive elements are affected by the magnetic field as the protrusion 201 moves. Each of the magnetoresistive element pairs 124 to 126 outputs the voltage at the midpoint between the two magnetoresistive elements as a waveform signal based on the change in the resistance value. In the configuration in which each of the magnetoresistive element pairs 124 to 126 is driven by a current source, the voltage across each of the magnetoresistive element pairs 124 to 126 becomes a waveform signal.
  • the detection unit 122 includes first to fourth operational amplifiers (not shown) in addition to the magnetoresistive element pairs 124 to 126.
  • first operational amplifier has V1-V2 as It is a differential amplifier configured to calculate and output the result as R1.
  • the second operational amplifier is a differential amplifier configured to calculate V2-V3 and output the result as R2. is there.
  • the third operational amplifier inputs the midpoint potential V1 from the midpoint of the first magnetoresistive element pair 124, and also inputs the midpoint potential V3 from the midpoint of the third magnetoresistive element pair 126, and calculates V1-V3.
  • the differential amplifier is configured to output the result as S1.
  • the signal S ⁇ b> 1 is a signal having a waveform in which the amplitude is maximum at the center of the movement direction of the protrusion 201 of the shaft 200 and is minimum at a position away from the protrusion 201.
  • the signal of S2 is a waveform signal corresponding to the concavo-convex structure of the protrusion 201 of the shaft 200.
  • the signal S2 is a signal having a waveform in which the amplitude is maximum at one edge portion where the protrusion 201 of the shaft 200 is switched from the concave to the convex and the amplitude is minimum at the other edge portion where the convex is switched to the concave.
  • This signal S2 is a waveform signal having a phase difference with respect to the signal S1.
  • the detection unit 122 outputs the signal S1 and the signal S2 to the signal processing unit 123 as detection signals.
  • the signal processing unit 123 in FIG. 9 acquires each detection signal from the detection unit 122, compares each detection signal with a threshold value, and based on a combination of magnitude relationships between each detection signal and the threshold value, The position of the shaft 200 is specified as the position of any one of the ranges. In addition, the signal processing unit 123 outputs the position of the shaft 200 to the controller 300.
  • the signal processing unit 123 includes a processing unit 127 and an output circuit unit 128.
  • the processing unit 127 inputs each detection signal from the detection unit 122 and specifies the position of the protrusion 201 based on each detection signal. For this reason, the processing unit 127 has a common threshold for each detection signal.
  • the processing unit 127 compares the signals S1 and S2, which are detection signals, with a threshold value.
  • the processing unit 127 determines Hi when the signals S1 and S2 are larger than the threshold, and determines Lo when the signals S1 and S2 are smaller than the threshold.
  • the processing unit 127 determines which range of the shaft 200 the detection unit 122 has detected from the Hi / Lo combination of the signals S1 and S2.
  • the detection unit 122 detects the range on the left side of the drawing from the protrusion 201 of the shaft 200. That is, the processing unit 127 has specified the position of the shaft 200.
  • the state of the shaft 200 when the position of the range is specified is referred to as “state A”.
  • the detection unit 122 has detected the range of the protrusion 201 in the shaft 200.
  • the Hi / Lo of the signal S2 does not matter. Therefore, the state of the shaft 200 when the position of the range is specified is referred to as “state B”.
  • the detection unit 122 has detected the range on the right side of the drawing from the protrusion 201 in the shaft 200.
  • the state of the shaft 200 when the position of the range is specified is referred to as “state C”.
  • the processing unit 127 specifies the position of the shaft 200 as a position in any one of a plurality of ranges along the moving direction of the shaft 200.
  • the output circuit unit 128 is a circuit unit that outputs a position signal indicating one of the states A to C to the controller 300 based on the determination result of the processing unit 127. First, the output circuit unit 128 acquires information on the states A to C determined based on the detection signal from the processing unit 127. Further, the output circuit unit 128 outputs a position signal having a value corresponding to the specified position range among the discrete values respectively set in the plurality of ranges to the controller 300.
  • the discrete position signal is a voltage signal having a different voltage value.
  • the state A is V H
  • the state B is V M
  • the state C is V L , so that the voltage values indicating the states A to C are set to discrete values so that the states A to C do not overlap. Is done.
  • the magnitude relationship between the voltage values is V H > V M > V L. Since it is sufficient that the discrete values do not overlap in the states A to C, the discrete values may be set as any voltage value within a predetermined voltage range.
  • the predetermined voltage range may be the same in each of the states A to C, for example, within 1V, or may be different, for example, within 1V in the state A but within 2V in the state B.
  • the position signal becomes a stepwise discrete voltage value.
  • the voltage value of the position signal may increase or decrease instantaneously due to noise, thereby reaching a voltage value indicating another state.
  • the control unit 302 of the controller 300 can almost eliminate the influence of noise by reading the voltage value for a predetermined time. That is, the position sensor 100 can output a position signal with high noise resistance.
  • the above is the configuration of the position sensor 100 according to the present embodiment.
  • the controller 302 of the controller 300 inputs a position signal from the position sensor 100 and uses it for desired control. For example, the control of turning on / off the parking lamp of the vehicle meter unit, the control of permitting or disallowing other control depending on whether or not the shift position is in parking, and the position sensor 100 in the case of a failure of the position sensor 100 Control that is not used, lighting control of the failure lamp, and the like.
  • control unit 302 may input a signal other than the position signal.
  • This signal is a signal that cannot originally occur as an output of the position sensor 100. In this case, it is considered that a failure other than the position sensor 100 is the cause. For example, a failure of a communication device such as the harness 400. Therefore, the controller 300 can detect a failure of the communication device.
  • four states can be determined from the detection signal.
  • the state is “state A”
  • the state is “state B”
  • the state is “state B”
  • the case where the signal S1 is Lo and the signal S2 is Lo is“ state D ”.
  • the four states may be set to four discrete voltage values (V H > V M1 > V M2 > V L ).
  • three states can be determined from two element pairs of the first magnetoresistive element pair 124 and the second magnetoresistive element pair 125.
  • the processing unit 127 sets “state A” when the signal S3 is Lo and the signal S4 is Hi, sets “state B” when the signal S3 is Hi, and sets the signal S3 is Lo and the signal S4 is Lo. Is determined as “state C”.
  • the three states are output as three discrete voltage values (V H , V M , V L ).
  • the three states can be determined from the two element pairs of the first magnetoresistive element pair 124 and the second magnetoresistive element pair 125.
  • the state determination in this modification is the same as in FIG.
  • the detection unit 122 includes a first magnetoresistive element pair 124, a second magnetoresistive element pair 125, a third magnetoresistive element pair 126, a fourth magnetoresistive element pair 129, 5 element pairs of 5 magnetoresistive element pairs 130 are provided.
  • Each of the magnetoresistive element pairs 124 to 126, 129, and 130 outputs midpoint potentials V1 to V5, respectively.
  • the detection unit 122 includes four magnetoresistive element pairs 124 to 126, 129 as shown in FIG.
  • the processing unit 127 sets “state A” when the signal S9 is Lo, the signal S10 is Hi, and the signal S11 is Hi, and determines that the signal S9 is Hi, the signal S10 is Hi, and the signal S11 is Hi. Is determined.
  • the processing unit 127 sets “state C” when the signal S9 is Hi, the signal S10 is Lo, and the signal S11 is Hi, and sets the state when the signal S9 is Hi, the signal S10 is Lo, and the signal S11 is Lo as “state D”. Is determined. Further, the processing unit 127 determines that the signal S9 is Lo, the signal S10 is Lo, and the signal S11 is Lo as “state E”. In this case as well, the five states are output as five discrete voltage values as described above.
  • the detection unit 122 includes three magnetoresistive element pairs 124 to 126.
  • the processing unit 127 determines the six states A to F based on the combination of the three signals S12, S13, and Hi / Lo of the signal S14, as in the above modification. In this case as well, the six states are output as six discrete voltage values as described above.
  • the detection unit 122 has four magnetoresistive element pairs 124 to 126, 129.
  • -V2-V4) is generated and obtained.
  • four detection signals having different phase differences are obtained from the outputs of the four element pairs.
  • the processing unit 127 determines the seven states A to G based on the combination of Hi / Lo of the four signals S15, S16, S17, and S18, as in the above modification. In this case as well, the seven states are output as seven discrete voltage values as described above.
  • the detection unit 122 has five magnetoresistive element pairs 124 to 126, 129, and 130.
  • four detection signals having different phase differences are obtained from the outputs of the five element pairs.
  • the processing unit 127 determines the eight states A to H based on the combination of Hi / Lo of the four signals S19, S20, S21, and S22 as in the above modification. In this case as well, the eight states are output as eight discrete voltage values as described above.
  • the detection unit 122 includes three magnetoresistive element pairs 124 to 126.
  • two detection signals having different phase differences are obtained from the outputs of the three element pairs.
  • the processing unit 127 has a first threshold value and a second threshold value.
  • the second threshold is a value smaller than the first threshold.
  • the processing unit 127 compares each signal S23, S24 with each threshold value. In this case, the processing unit 127 sets Hi when the signal is larger than the first threshold, Mid when the signal is between the first threshold and the second threshold, and Lo when the signal is smaller than the second threshold.
  • the processing unit 127 sets “state A” when the signal S23 is Lo and the signal S24 is Hi, sets “state B” when the signal S23 is Mid and the signal S24 is Hi, the signal S23 is Hi, and the signal S24. Is determined as “state C”. Further, the processing unit 127 determines that the signal S23 is Hi and the signal S24 is Mid and is “state D”, and the signal S23 is Hi and the signal S24 is Lo is determined to be “state E”. Further, the processing unit 127 determines that the signal S23 is Mid and the signal S24 is Lo as “State F”, and determines that the signal S23 is Lo and the signal S24 is Lo as “State G”.
  • the number of states that can be determined can be changed by using a plurality of threshold values.
  • the threshold value is not limited to two, and three or more threshold values may be provided.
  • the seven states are output as seven discrete voltage values in the same manner as described above.
  • the detection unit 122 is configured to detect a change in the magnetic field accompanying the movement of the shaft 200 by the three Hall elements 131 to 133 arranged on the magnet 120. May be.
  • the processing unit 127 determines the three states A to C based on the combination of the two signals S25 and Hi / Lo of the signal S26, as in the above modification. In this case as well, the three states are output as three discrete voltage values as described above.
  • the shaft 200 may have a shape in which a cylinder is inserted into a rectangular block.
  • the detection target may be a plate member 202 in which a square block is provided on a plane portion of a square plate instead of the shaft 200.
  • the detection target may be a fan member 203 in which a square block is provided on a flat portion of a fan-shaped plate.
  • the detection target is provided with a reference unit between the first moving unit and the second moving unit, and the transition from the first moving unit to the reference unit and the transition from the second moving unit to the reference unit. It suffices if the structure changes at the same time.
  • the reference portion protrudes from the first moving portion and the second moving portion.
  • the transition from the first moving unit to the reference unit and the transition from the second moving unit to the reference unit correspond to the transition from the concave state to the convex state. In this way, the detection target only needs to have a shape that divides the detection range into a plurality of ranges.
  • the position sensor 100 specifies any one of the plurality of ranges of the shaft 200 that is the detection target, and outputs a position signal corresponding to the position of the specified range. It is a feature.
  • the detection unit 122 detects the position under the influence of the magnetic field from the shaft 200, it is not always necessary to provide a magnet as a detection target on the protrusion 201 of the shaft 200. For this reason, the number of processes, the number of assembly steps, and the number of parts in the detection target do not increase, and a detection position error due to the detection target magnet does not occur.
  • the signal processing unit 123 is configured to detect the position of the projection 201 as a detection target as the state of the shaft 200. For this reason, a detected position error due to a signal shift of the position signal and an A / D conversion error included in the position signal does not occur. Therefore, occurrence of a detection position error can be suppressed.
  • the signal processing unit 123 is configured to output each state as a discrete voltage value. For this reason, since a reading margin can be provided on the controller 300 side, each state is not erroneously determined even when noise is superimposed, and noise tolerance is high. Thus, the detection position error due to noise can be reduced, and the robustness against the detection position error can be improved. Therefore, the accuracy of the output of the position sensor 100 can be ensured.
  • the shaft 200, the plate member 202, and the fan member 203 correspond to detection targets, and the controller 300 corresponds to an external device.
  • the shaft 200 has a recess 204 that is partially recessed in the radial direction.
  • the processing unit 127 can determine the three states by generating the signal S1 and the signal S2 from the detection signals of the magnetoresistive element pairs 124 to 126.
  • the processing unit 127 determines the three states A to C based on the combination of Hi / Lo of the two signals S27 and S28, as in the first embodiment. Also in this case, the processing unit 127 outputs the three states as three discrete voltage values in the same manner as described above.
  • the four states A to D may be determined by the combination of Hi / Lo of the two signals S27 and S28.
  • the four states are output as four discrete voltage values as described above. Note that, as in the first embodiment, the number of signals may be changed, or the number of states to be determined may be changed.
  • the detection target may be a plate member 202 provided with a window 205.
  • the detection target may be a fan member 203 provided with a window 205.
  • the reference portion is recessed with respect to the first moving portion and the second moving portion. The transition from the first moving unit to the reference unit and the transition from the second moving unit to the reference unit correspond to the transition from the convex state to the concave state. In this way, the detection target only needs to have a shape that divides the detection range into a plurality of ranges.
  • the output circuit unit 128 outputs pulse signals having different pulse widths to the controller 300 as signals having discrete values. That is, the discrete value signal is a PWM signal.
  • the discrete values are a pulse width value, a signal period, a duty ratio, and the like.
  • the pulse width of the signal corresponding to the state A is set to be the smallest, and the pulse width of the signal corresponding to the state C is set to be the largest.
  • the pulse width of the signal corresponding to the state B is set between the pulse widths of the signals corresponding to the states A and C. Similar to the first embodiment, it is possible to improve resistance to noise.
  • the configuration of the position sensor 100 shown in each of the above embodiments is an example, and is not limited to the configuration shown above, and other configurations that can realize the present disclosure can be used.
  • the use of the position sensor 100 is not limited to a vehicle, and can be widely used for industrial robots, manufacturing facilities, and the like as detecting the position of a movable part.

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Abstract

ポジションセンサは、磁性体で構成された検出対象（２００、２０２、２０３）の移動に伴って、前記検出対象から受ける磁界の変化に基づいて、前記検出対象の移動方向に沿って一方向に並んだ複数の範囲に対応すると共に位相差が異なる複数の検出信号を生成する検出部（１２２）と、前記検出部から前記複数の検出信号を取得し、前記複数の検出信号と閾値とを比較し、前記複数の検出信号と前記閾値との大小関係の組み合わせに基づいて、前記複数の範囲のいずれかの範囲の位置として前記検出対象の位置を特定する信号処理部（１２３）と、を備えている。

Description

ポジションセンサ 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１７年６月１４日に出願された日本特許出願番号２０１７－１１７１７０号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、検出対象の位置に対応した信号を出力するポジションセンサに関する。
　従来より、永久磁石、磁界センサ、及び評価回路を備えたリニアポジションセンサが、例えば特許文献１で提案されている。このセンサでは、永久磁石及び磁界センサが移動経路に沿って互いに対して移動できる。また、磁界センサは、磁界の方向によって決まる出力信号を生成する。評価回路は、磁界センサの出力信号を、測定されている経路に正比例する信号に変換する。
特開２００６－１５３８７９号公報
　しかしながら、上記関連の技術では、検出対象が磁石そのものあるいは磁石を搭載しているものであるので、検出対象の追加工や磁石の組み付けが必要となる。このため、加工数、組み付け工数、部品点数が増加し、検出位置誤差の原因となる。また、インタフェース部での信号ズレやＡ／Ｄ変換誤差が正比例の信号に含まれることによる検出位置誤差も発生してしまう。
　本開示は、検出位置誤差の発生を抑制することができるポジションセンサを提供することを目的とする。
　本開示の一態様に係るポジションセンサは、磁性体で構成された検出対象の移動に伴って、検出対象から受ける磁界の変化に基づいて、検出対象の移動方向に沿って一方向に並んだ複数の範囲に対応すると共に位相差が異なる複数の検出信号を生成する検出部を備えている。
　また、ポジションセンサは、検出部から複数の検出信号を取得し、複数の検出信号と閾値とを比較し、複数の検出信号と閾値との大小関係の組み合わせに基づいて、複数の範囲のいずれかの範囲の位置として検出対象の位置を特定する信号処理部を備えている。
　これによると、検出部は検出対象から磁界の影響を受けて位置を検出するので、検出対象が必ずしも磁石を備えている必要はない。このため、加工数、組み付け工数、部品点数が増加することがなく、磁石による検出位置誤差は発生しない。また、信号処理部は、検出対象の複数の範囲のいずれかの範囲の位置を検出しているので、信号ズレやＡ／Ｄ変換誤差が信号に含まれることによる検出位置誤差も発生しない。したがって、検出位置誤差の発生を抑制することができる。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、本開示の第１実施形態に係るポジションセンサの外観図であり、 図２は、磁気抵抗素子を用いた磁気検出方式を構成する部品の分解斜視図であり、 図３は、図２に示された各部品の平面図であり、 図４は、図３のIV－IV断面図であり、 図５は、磁気抵抗素子による検出信号を説明するための図であり、 図６は、ホール素子を用いた磁気検出方式を構成する部品を示した平面図であり、 図７は、図６のVII－VII断面図であり、 図８は、ホール素子による検出信号を説明するための図であり、 図９は、ポジションセンサの回路構成を示した図であり、 図１０は、３状態を検出する場合の検出信号、状態判定、位置信号を示した図であり、 図１１は、変形例として、４状態を判定する場合を示した図であり、 図１２は、変形例として、２つの素子対の出力から検出信号を生成する場合を示した図であり、 図１３は、変形例として、３つの素子対の出力から検出信号を生成する場合を示した図であり、 図１４は、変形例として、５つの素子対の出力から検出信号を生成する場合を示した図であり、 図１５は、変形例として、４つの素子対の出力から３つの検出信号を生成し、５状態を判定する場合を示した図であり、 図１６は、変形例として、３つの素子対の出力から３つの検出信号を生成し、６状態を判定する場合を示した図であり、 図１７は、変形例として、４つの素子対の出力から４つの検出信号を生成し、７状態を判定する場合を示した図であり、 図１８は、変形例として、５つの素子対の出力から４つの検出信号を生成し、８状態を判定する場合を示した図であり、 図１９は、変形例として、２つの閾値を用いて７状態を判定する場合を示した図であり、 図２０は、変形例として、３つのホール素子の出力から３状態を判定する場合を示した図であり、 図２１は、シャフトの変形例を示した図であり、 図２２は、検出対象の一例を示した図であり、 図２３は、検出対象の一例を示した図であり、 図２４は、第２実施形態に係るシャフトを示した図であり、 図２５は、図２４に示されたシャフトについて３状態を検出する場合の検出信号、状態判定、位置信号を示した図であり、 図２６は、変形例として、４状態を判定する場合を示した図であり、 図２７は、検出対象の一例を示した図であり、 図２８は、検出対象の一例を示した図であり、及び、 図２９は、第３実施形態において、３状態を判定する場合の離散的なパルス幅を示した図である。
　以下、本開示の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
　（第１実施形態）
　以下、本開示の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係るポジションセンサは、検出対象の位置がどの範囲（状態）にあるのかを検出し、その範囲に対応した信号を出力するセンサである。
　図１に示されるように、ポジションセンサ１００は、検出対象として、車両のシフトポジションの動作に連動するシャフト２００の位置を検出する。具体的には、ポジションセンサ１００は、シャフト２００に設けられた突起部２０１の位置に応じた信号を検出することで、シャフト２００の状態を取得する。
　シャフト２００の状態とは、ユーザによってシフトポジションが操作されたときのシャフト２００の位置を意味する。例えば、シャフト２００は、シフトポジションのパーキングに連動して移動する。図１に示されるように、シフトポジションがパーキングに位置するように操作された場合、シャフト２００が軸方向に移動する。これにより、シャフト２００は、パーキングの状態を反映する。ポジションセンサ１００はシャフト２００のうち突起部２０１よりも手前の位置を検出する。
　一方、シフトポジションがパーキング以外のポジションに位置するように操作された場合、シャフト２００はパーキング以外の状態を反映する。この場合、ポジションセンサ１００は、シャフト２００のうち突起部２０１や突起部２０１よりも奥の位置を検出する。もちろん、シャフト２００はパーキング以外のポジションに連動して移動するものでも良い。
　シャフト２００は、例えば全体が磁性体材料によって形成されている。なお、シャフト２００は、突起部２０１のうちポジションセンサ１００に対向する面が磁性体材料で形成され、他の部分が別の金属材料によって形成されていても良い。
　ポジションセンサ１００は、ＰＰＳ等の樹脂材料が樹脂成形されたことによって形成されたケース１０１を備えている。ケース１０１は、シャフト２００側の先端部１０２、周辺機構に固定されるフランジ部１０３、ハーネスが接続されるコネクタ部１０４を有している。先端部１０２の内部にセンシング部分が設けられている。
　また、先端部１０２がシャフト２００の突起部２０１に対して所定のギャップを持つように、ポジションセンサ１００がフランジ部１０３を介して周辺機構に固定されている。したがって、シャフト２００がポジションセンサ１００に対して移動する。
　なお、図示しないが、ポジションセンサ１００は、シャフト２００に連動して動作するバルブの位置を検出するように、周辺機構に固定されていても良い。また、シャフト２００の移動方向は直進や往復に限られず、回転や特定の角度内での往復等でも良い。このように、ポジションセンサ１００は、車両のシフトポジションの動作に連動して移動する可動部品の位置や移動、回転等の状態検出に適用できる。
　ポジションセンサ１００は、磁気抵抗素子を用いた磁気検出方式、または、ホール素子を用いた磁気検出方式を採用することができる。磁気抵抗素子を用いた磁気検出方式の場合、図２に示されるように、ポジションセンサ１００は、モールドＩＣ部１０５、磁石１０６、及び保持部１０７を備えている。これらは、ケース１０１の先端部１０２に収容されている。モールドＩＣ部１０５は、中空筒状の磁石１０６に差し込まれる。磁石１０６は有底筒状の保持部１０７に差し込まれる。
　図３の平面模式図及び図４の断面模式図に示されるように、モールドＩＣ部１０５、磁石１０６、及び保持部１０７は一体化される。モールドＩＣ部１０５の主な部分は、磁石１０６の中空部に位置している。保持部１０７は、モールドＩＣ部１０５及び磁石１０６の位置を固定している。
　モールドＩＣ部１０５は、リードフレーム１０８、処理回路チップ１０９、センサチップ１１０、及びモールド樹脂部１１１を有している。リードフレーム１０８は、板状のアイランド部１１２及び複数のリード１１３～１１５を有している。アイランド部１１２は、平面部が検出対象の移動方向に対して垂直になるように配置されている。
　複数のリード１１３～１１５は、電源電圧が印加される電源端子１１３、グランド電圧が印加されるグランド端子１１４、信号を出力するための出力端子１１５に対応している。つまり、各リード１１３～１１５は、電源用、グランド用、及び信号用の３本である。各リード１１３～１１５の先端にはターミナル１１６がそれぞれ接続されている。ターミナル１１６は、ケース１０１のコネクタ部１０４に位置する。また、ターミナル１１６がハーネスに接続される。
　なお、本実施形態では、複数のリード１１３～１１５のうちのグランド用のリード１１４はアイランド部１１２に一体化されている。アイランド部１１２と全てのリード１１３～１１５とが完全に分離されていても良い。
　処理回路チップ１０９及びセンサチップ１１０は、接着剤等によってアイランド部１１２に実装されている。処理回路チップ１０９は、センサチップ１１０の信号を処理する回路部が構成されている。センサチップ１１０は、外部から磁界の影響を受けたときに抵抗値が変化する磁気抵抗素子を含んでいる。磁気抵抗素子は、例えばＡＭＲ、ＧＭＲ、ＴＭＲである。各リード１１３～１１５と処理回路チップ１０９とは、ワイヤ１１７を介して電気的に接続されている。処理回路チップ１０９とセンサチップ１１０とは、ワイヤ１１８を介して電気的に接続されている。
　モールド樹脂部１１１は、アイランド部１１２、各リード１１３～１１５の一部、処理回路チップ１０９、及びセンサチップ１１０を封止している。モールド樹脂部１１１は、磁石１０６の中空部に固定される形状に成形されている。
　磁気抵抗素子を用いた磁気検出方式による検出信号について説明する。図５に示されるように、保持部１０７は、検出対象である突起部２０１に対して所定のギャップを持って配置される。そして、保持部１０７に対して突起部２０１が移動すると、突起部２０１の移動方向の中心で検出信号が最大となる。ギャップが大きくなると検出信号の振幅が小さくなり、ギャップが小さくなると検出信号の振幅が大きくなる。このような検出信号に対して閾値を設定することで突起部２０１の位置を検出することができる。
　なお、図５では突起部２０１の移動と磁気検出素子による検出信号との関係のみを示している。後述するが、検出信号は複数の磁気抵抗素子の出力によって生成する。
　ホール素子を用いた磁気検出方式を採用した場合、図６の平面模式図及び図７の断面模式図に示されるように、モールドＩＣ部１０５は、保持部１０７に差し込まれて固定される。また、モールドＩＣ部１０５は、リードフレーム１０８、ＩＣチップ１１９、磁石１２０、及びモールド樹脂部１１１を有している。
　リードフレーム１０８のアイランド部１１２は、平面部が検出対象の移動方向に対して平行になるように配置されている。一方、各リード１１３～１１５は、検出対象の移動方向に対して垂直になるように配置されている。グランド用のリード１１４がアイランド部１１２に直角に一体化されている。各リード１１３～１１５の先端にはターミナル１１６がそれぞれ接続されている。
　ＩＣチップ１１９は、複数のホール素子と信号処理回路部とが形成されている。つまり、ホール素子を用いた磁気検出方式では１チップ構成になっている。磁石１２０は、アイランド部１１２のうちＩＣチップ１１９とは反対側の面に固定されている。各リード１１３～１１５とＩＣチップ１１９とは、ワイヤ１２１を介して電気的に接続されている。モールド樹脂部１１１は、保持部１０７の中空部に固定される形状に成形されている。
　ホール素子を用いた磁気検出方式による検出信号について説明する。図８に示されるように、例えば２つのホール素子（Ｘ、Ｙ）が磁石１２０の上方に配置されている場合、保持部１０７に対して突起部２０１が移動すると、各ホール素子（Ｘ、Ｙ）の位置に対応して各検出信号が最大となる。ギャップと検出信号の振幅との関係は磁気抵抗素子を用いた磁気検出方式と同じである。各検出信号に対して閾値を設定することで突起部２０１の位置を検出することができる。
　本実施形態では、上記の磁気検出方式のうち磁気抵抗素子を用いた方式を採用する。磁気ベクトルを検出する磁気抵抗素子は、ギャップのずれによる精度誤差をキャンセルできるメリットがある。また、センサチップ１１０に発生する応力の影響を低減あるいはキャンセルできるメリットがある。よって、高精度な検出が可能である。
　次に、センサチップ１１０及び処理回路チップ１０９に構成された回路構成について説明する。図９に示されるように、ポジションセンサ１００とコントローラ３００とがハーネス４００を介して電気的に接続されている。上述のように、モールドＩＣ部１０５は３本のリード１１３～１１５を有しているので、ハーネス４００は３本の配線によって構成されている。
　コントローラ３００は、例えばトランスミッションコントローラ（ＴＣＵ）である。コントローラ３００は、電源部３０１、制御部３０２、及びグランド部３０３を備えている。電源部３０１は、ポジションセンサ１００に電源電圧を供給する回路部である。制御部３０２は、ポジションセンサ１００から入力する出力信号に応じて予め決められた制御を行う回路部である。グランド部３０３はポジションセンサ１００のグランド電圧を設定する回路部である。なお、コントローラ３００は、電子制御装置（ＥＣＵ）として構成されていても良い。
　ポジションセンサ１００は、検出部１２２及び信号処理部１２３を備えている。検出部１２２は、センサチップ１１０に設けられている。信号処理部１２３は、処理回路チップ１０９に設けられている。検出部１２２及び信号処理部１２３は、コントローラ３００から供給される電源電圧及びグランド電圧に基づいて動作する。
　検出部１２２は、シャフト２００の移動に伴って、シャフト２００から受ける磁界の変化に基づいて、シャフト２００の移動方向に沿った複数の範囲に対応すると共に位相差が異なる複数の検出信号を生成する。シャフト２００の移動方向に沿った複数の範囲は、複数の範囲がシャフト２００の移動方向に沿って並列に並んでいるのではなく、複数の範囲がシャフト２００の移動方向に沿って一方向に直列に並んでいる。
　図１０に示されるように、検出部１２２は、突起部２０１の移動に伴って抵抗値が変化する第１磁気抵抗素子対１２４、第２磁気抵抗素子対１２５、及び第３磁気抵抗素子対１２６の３つの素子対を有している。
　突起部２０１の移動方向において、第２磁気抵抗素子対１２５が第１磁気抵抗素子対１２４と第３磁気抵抗素子対１２６との間に位置するように各々が配置されている。つまり、第２磁気抵抗素子対１２５が第１磁気抵抗素子対１２４と第３磁気抵抗素子対１２６とに挟まれるように配置されている。そして、第２磁気抵抗素子対１２５には磁石１０６の中心軸に沿ったバイアス磁界が印加される。一方、第１磁気抵抗素子対１２４及び第３磁気抵抗素子対１２６には磁石１０６の端部を巻き込むバイアス磁界が印加される。
　各磁気抵抗素子対１２４～１２６は、電源とグランドとの間に２つの磁気抵抗素子が直列接続されたハーフブリッジ回路として構成されている。各磁気抵抗素子対１２４～１２６は、突起部２０１の移動に伴って２つの磁気抵抗素子が磁界の影響を受けたときの抵抗値の変化を検出する。また、各磁気抵抗素子対１２４～１２６は、当該抵抗値の変化に基づいて、２つの磁気抵抗素子の中点の電圧を波形信号としてそれぞれ出力する。なお、各磁気抵抗素子対１２４～１２６が電流源によって駆動される構成では、各磁気抵抗素子対１２４～１２６の両端電圧が波形信号となる。
　また、検出部１２２は、各磁気抵抗素子対１２４～１２６の他に、図示しない第１～第４オペアンプを備えている。第１磁気抵抗素子対１２４の中点の中点電位をＶ１と定義すると共に、第２磁気抵抗素子対１２５の中点の中点電位をＶ２と定義すると、第１オペアンプは、Ｖ１－Ｖ２を演算してその結果をＲ１として出力するように構成された差動増幅器である。また、第３磁気抵抗素子対１２６の中点の中点電位をＶ３と定義すると、第２オペアンプは、Ｖ２－Ｖ３を演算してその結果をＲ２として出力するように構成された差動増幅器である。
　第３オペアンプは、第１磁気抵抗素子対１２４の中点から中点電位Ｖ１を入力すると共に、第３磁気抵抗素子対１２６の中点から中点電位Ｖ３を入力し、Ｖ１－Ｖ３を演算してその結果をＳ１として出力するように構成された差動増幅器である。例えば、信号Ｓ１は、シャフト２００の突起部２０１の移動方向中心で振幅が最大となり、突起部２０１から離れた位置で振幅が最小となる波形の信号である。
　第４オペアンプは、第１オペアンプからＲ１（＝Ｖ１－Ｖ２）を入力すると共に第２オペアンプからＲ２（＝Ｖ２－Ｖ３）を入力し、Ｒ２－Ｒ１を演算してその結果をＳ２（＝（Ｖ２－Ｖ３）－（Ｖ１－Ｖ２））として出力するように構成された差動増幅器である。このＳ２の信号は、シャフト２００の突起部２０１の凹凸構造に対応した波形の信号である。例えば、信号Ｓ２は、シャフト２００の突起部２０１の凹から凸に切り替わる一方のエッジ部分で振幅が最大となり、凸から凹に切り替わる他方のエッジ部分で振幅が最小となる波形の信号である。この信号Ｓ２は、信号Ｓ１に対して位相差を持った波形の信号である。
　このように、検出部１２２は、各磁気抵抗素子対１２４～１２６の出力から信号Ｓ１（＝Ｖ１－Ｖ３）及び信号Ｓ２（＝（Ｖ２－Ｖ３）－（Ｖ１－Ｖ２））を生成及び取得するように構成されている。検出部１２２は、信号Ｓ１及び信号Ｓ２を検出信号として信号処理部１２３に出力する。
　図９の信号処理部１２３は、検出部１２２から各検出信号を取得し、各検出信号と閾値とを比較し、各検出信号と閾値との大小関係の組み合わせに基づいて、シャフト２００における複数の範囲のいずれかの範囲の位置としてシャフト２００の位置を特定する。また、信号処理部１２３は、シャフト２００の位置をコントローラ３００に出力する。信号処理部１２３は、処理部１２７及び出力回路部１２８を有している。
　処理部１２７は、検出部１２２から各検出信号を入力し、各検出信号に基づいて突起部２０１の位置を特定する。このため、処理部１２７は、各検出信号に対して共通の閾値を有している。
　そして、処理部１２７は、検出信号である信号Ｓ１、Ｓ２と閾値とを比較する。処理部１２７は、信号Ｓ１、Ｓ２が閾値よりも大きい場合をＨｉと判定し、信号Ｓ１、Ｓ２が閾値よりも小さい場合をＬｏと判定する。また、処理部１２７は、信号Ｓ１、Ｓ２のＨｉ／Ｌｏの組み合わせから、検出部１２２がシャフト２００のどの範囲を検出したのかを判定する。
　具体的には、図１０に示されるように、信号Ｓ１がＬｏ、信号Ｓ２がＨｉの場合、検出部１２２はシャフト２００のうち突起部２０１よりも図面左側の範囲を検出したことになる。つまり、処理部１２７は、シャフト２００の位置を特定したことになる。当該範囲の位置を特定した場合のシャフト２００の状態を「状態Ａ」とする。
　同様に、信号Ｓ１がＨｉの場合、検出部１２２はシャフト２００のうち突起部２０１の範囲を検出したことになる。この場合、信号Ｓ２のＨｉ／Ｌｏは問わない。したがって、当該範囲の位置を特定した場合のシャフト２００の状態を「状態Ｂ」とする。
　さらに、信号Ｓ１がＬｏ、信号Ｓ２がＬｏの場合、検出部１２２はシャフト２００のうち突起部２０１よりも図面右側の範囲を検出したことになる。当該範囲の位置を特定した場合のシャフト２００の状態を「状態Ｃ」とする。このように、処理部１２７は、シャフト２００の移動方向に沿った複数の範囲のいずれかの範囲の位置としてシャフト２００の位置を特定する。
　出力回路部１２８は、処理部１２７の判定結果に基づいて、上記の状態Ａ～Ｃのいずれかを示す位置信号をコントローラ３００に出力する回路部である。まず、出力回路部１２８は、処理部１２７から検出信号に基づいて判定された状態Ａ～Ｃの情報を取得する。また、出力回路部１２８は、複数の範囲にそれぞれ設定された離散的な値のうち特定した位置の範囲に対応した値の位置信号をコントローラ３００に出力する。
　本実施形態では、離散的な値の位置信号は、電圧値が異なる電圧信号である。例えば、状態ＡはＶＨ、状態ＢはＶＭ、状態ＣはＶＬというように、各状態Ａ～Ｃを示す電圧値が各状態Ａ～Ｃで重複しないように、離散的な値に設定される。電圧値の大小関係はＶＨ＞ＶＭ＞ＶＬである。離散的な値が各状態Ａ～Ｃで重複しなければ良いので、離散的な値は所定の電圧範囲内のいずれかの電圧値として設定されていても良い。所定の電圧範囲は、例えば１Ｖ以内というように各状態Ａ～Ｃで同じでも良いし、状態Ａでは１Ｖ以内であるが状態Ｂでは２Ｖ以内であるというように異なっていても良い。
　図１０に示されるように、突起部２０１がシャフト２００の移動方向に沿って移動した場合、位置信号は階段状の離散的な電圧値となる。また、ノイズによって位置信号の電圧値が瞬間的に上下することで他の状態を示す電圧値に達する場合がある。しかし、コントローラ３００の制御部３０２は所定時間の電圧値を読み取ることでノイズの影響をほとんど無くすことができる。つまり、ポジションセンサ１００はノイズ耐性が高い位置信号を出力することができる。以上が、本実施形態に係るポジションセンサ１００の構成である。
　コントローラ３００の制御部３０２は、ポジションセンサ１００から位置信号を入力し、所望の制御に利用する。例えば、車両のメータ部のパーキングランプの点消灯制御、シフトポジションがパーキングに入っているか否かに応じて他の制御を許可または不許可する制御、ポジションセンサ１００の故障の場合はポジションセンサ１００を使用しない制御、故障ランプの点灯制御等である。
　また、制御部３０２は、位置信号以外の信号を入力する場合もある。この信号は、ポジションセンサ１００の出力としては本来起こりえない信号である。この場合、ポジションセンサ１００以外の故障が原因であると考えられる。例えば、ハーネス４００等の通信装置の故障等である。したがって、コントローラ３００は、通信装置の故障を検知することができる。
　変形例として、図１１に示されるように、検出信号から４状態を判定することができる。信号Ｓ１がＬｏ、信号Ｓ２がＨｉの場合を「状態Ａ」とし、信号Ｓ１がＨｉ、信号Ｓ２がＨｉの場合を「状態Ｂ」とし、信号Ｓ１がＨｉ、信号Ｓ２がＬｏの場合を「状態Ｃ」とし、信号Ｓ１がＬｏ、信号Ｓ２がＬｏの場合を「状態Ｄ」とする。この場合、図１１に示されるように、４状態を４つの離散的な電圧値（ＶＨ＞ＶＭ１＞ＶＭ２＞ＶＬ）に設定すれば良い。
　変形例として、図１２に示されるように、第１磁気抵抗素子対１２４及び第２磁気抵抗素子対１２５の２素子対から３状態を判定することができる。この場合、処理部１２７は、各磁気抵抗素子対１２４、１２５の出力から信号Ｓ３（＝Ｖ１－Ｖ２）及び信号Ｓ４（＝Ｖ１＋Ｖ２）を生成及び取得する。このような演算処理によっても、位相差の異なる２つの検出信号を取得することができる。
　これにより、処理部１２７は、信号Ｓ３がＬｏ、信号Ｓ４がＨｉの場合を「状態Ａ」とし、信号Ｓ３がＨｉの場合を「状態Ｂ」とし、信号Ｓ３がＬｏ、信号Ｓ４がＬｏの場合を「状態Ｃ」として判定する。この場合、上記と同様に、３状態を３つの離散的な電圧値（ＶＨ、ＶＭ、ＶＬ）として出力する。
　変形例として、図１３に示されるように、処理部１２７は、３つの磁気抵抗素子対１２４～１２６の出力から信号Ｓ５（＝Ｖ１－Ｖ３）及び信号Ｓ６（＝Ｖ２）を生成及び取得する。このように、第１磁気抵抗素子対１２４及び第２磁気抵抗素子対１２５の２素子対から３状態を判定することができる。この変形例における状態判定は図１２と同じである。
　変形例として、図１４に示されるように、検出部１２２は、第１磁気抵抗素子対１２４、第２磁気抵抗素子対１２５、第３磁気抵抗素子対１２６、第４磁気抵抗素子対１２９、第５磁気抵抗素子対１３０の５素子対を有している。各磁気抵抗素子対１２４～１２６、１２９、１３０は中点電位Ｖ１～Ｖ５をそれぞれ出力する。
　この場合、処理部１２７は、各磁気抵抗素子対１２４～１２６、１２９、１３０の出力から信号Ｓ７（＝Ｖ４－Ｖ５）及び信号Ｓ８（＝２Ｖ２－Ｖ１－Ｖ３）を生成及び取得する。これらの信号Ｓ７、Ｓ８から図１２の例と同様に３状態を判定することができる。
　変形例として、図１５に示されるように、検出部１２２は、４つの磁気抵抗素子対１２４～１２６、１２９を有している。この場合、処理部１２７は、４つの素子対の出力から３つの信号Ｓ９（＝Ｖ１－Ｖ４）、信号Ｓ１０（＝２Ｖ２－Ｖ１－Ｖ３）、及び信号Ｓ１１（＝２Ｖ３－Ｖ２－Ｖ４）を生成及び取得する。このように、４つの素子対の出力から位相差の異なる３つの検出信号が得られる。
　そして、処理部１２７は、信号Ｓ９がＬｏ、信号Ｓ１０がＨｉ、信号Ｓ１１がＨｉの場合を「状態Ａ」とし、信号Ｓ９がＨｉ、信号Ｓ１０がＨｉ、信号Ｓ１１がＨｉの場合を「状態Ｂ」として判定する。また、処理部１２７は、信号Ｓ９がＨｉ、信号Ｓ１０がＬｏ、信号Ｓ１１がＨｉの場合を「状態Ｃ」とし、信号Ｓ９がＨｉ、信号Ｓ１０がＬｏ、信号Ｓ１１がＬｏの場合を「状態Ｄ」として判定する。さらに、処理部１２７は、信号Ｓ９がＬｏ、信号Ｓ１０がＬｏ、信号Ｓ１１がＬｏの場合を「状態Ｅ」として判定する。この場合も上記と同様に、５状態を５つの離散的な電圧値として出力する。
　変形例として、図１６に示されるように、検出部１２２は、３つの磁気抵抗素子対１２４～１２６を有している。また、処理部１２７は、３素子対の出力から３つの信号Ｓ１２（＝Ｖ１－Ｖ２）、信号Ｓ１３（＝Ｖ２－Ｖ３）、及び信号Ｓ１４（＝２Ｖ２－Ｖ１－Ｖ３）を生成及び取得する。このように、３つの素子対の出力から位相差の異なる３つの検出信号が得られる。
　そして、処理部１２７は、上記の変形例と同様に、３つの信号Ｓ１２、信号Ｓ１３、及び信号Ｓ１４のＨｉ／Ｌｏの組み合わせによって状態Ａ～Ｆの６状態を判定する。この場合も上記と同様に、６状態を６つの離散的な電圧値として出力する。
　変形例として、図１７に示されるように、検出部１２２は、４つの磁気抵抗素子対１２４～１２６、１２９を有している。また、処理部１２７は、４素子対の出力から４つの信号Ｓ１５（＝Ｖ１－Ｖ４）、信号Ｓ１６（＝Ｖ２－Ｖ３）、信号Ｓ１７（＝２Ｖ２－Ｖ１－Ｖ３）、及び信号Ｓ１８（＝２Ｖ３－Ｖ２－Ｖ４）を生成及び取得する。このように、４つの素子対の出力から位相差の異なる４つの検出信号が得られる。
　そして、処理部１２７は、上記の変形例と同様に、４つの信号Ｓ１５、信号Ｓ１６、信号Ｓ１７、及び信号Ｓ１８のＨｉ／Ｌｏの組み合わせによって状態Ａ～Ｇの７状態を判定する。この場合も上記と同様に、７状態を７つの離散的な電圧値として出力する。
　変形例として、図１８に示されるように、検出部１２２は、５つの磁気抵抗素子対１２４～１２６、１２９、１３０を有している。また、処理部１２７は、５素子対の出力から４つの信号Ｓ１９（＝Ｖ１－Ｖ３）、信号Ｓ２０（＝Ｖ３－Ｖ５）、信号Ｓ２１（＝Ｖ２－Ｖ４）、及び信号Ｓ２２（＝２Ｖ３－Ｖ１－Ｖ５）を生成及び取得する。このように、５つの素子対の出力から位相差の異なる４つの検出信号が得られる。
　そして、処理部１２７は、上記の変形例と同様に、４つの信号Ｓ１９、信号Ｓ２０、信号Ｓ２１、及び信号Ｓ２２のＨｉ／Ｌｏの組み合わせによって状態Ａ～Ｈの８状態を判定する。この場合も上記と同様に、８状態を８つの離散的な電圧値として出力する。
　変形例として、図１９に示されるように、検出部１２２は、３つの磁気抵抗素子対１２４～１２６を有している。また、処理部１２７は、３素子対の出力から２つの信号Ｓ２３（＝Ｖ１－Ｖ３）及び信号Ｓ２４（＝２Ｖ２－Ｖ１－Ｖ３）を生成及び取得する。このように、３つの素子対の出力から位相差の異なる２つの検出信号が得られる。
　また、処理部１２７は、第１閾値及び第２閾値を有している。第２閾値は、第１閾値よりも小さい値である。そして、処理部１２７は、各信号Ｓ２３、Ｓ２４と各閾値とを比較する。この場合、処理部１２７は、信号が第１閾値よりも大きい場合をＨｉとし、信号が第１閾値と第２閾値との間の場合をＭｉｄとし、信号が第２閾値よりも小さい場合をＬｏとして判定する。
　したがって、処理部１２７は、信号Ｓ２３がＬｏ、信号Ｓ２４がＨｉの場合を「状態Ａ」とし、信号Ｓ２３がＭｉｄ、信号Ｓ２４がＨｉの場合を「状態Ｂ」とし、信号Ｓ２３がＨｉ、信号Ｓ２４がＨｉの場合を「状態Ｃ」として判定する。また、処理部１２７は、信号Ｓ２３がＨｉ、信号Ｓ２４がＭｉｄの場合を「状態Ｄ」とし、信号Ｓ２３がＨｉ、信号Ｓ２４がＬｏの場合を「状態Ｅ」として判定する。さらに、処理部１２７は、信号Ｓ２３がＭｉｄ、信号Ｓ２４がＬｏの場合を「状態Ｆ」とし、信号Ｓ２３がＬｏ、信号Ｓ２４がＬｏの場合を「状態Ｇ」として判定する。
　このように、複数の閾値を用いることによって判定可能な状態数を変更することもできる。もちろん、閾値は２つに限られず、３つ以上設けられていても良い。この変形例においても上記と同様に、７状態を７つの離散的な電圧値として出力する。
　変形例として、図２０に示されるように、検出部１２２は、磁石１２０の上に配置された３つのホール素子１３１～１３３によってシャフト２００の移動に伴う磁界の変化を検出するように構成されていても良い。この場合、処理部１２７は、３つのホール素子１３１～１３３の各出力から２つの信号Ｓ２５（＝Ｖ２）及び信号Ｓ２６（＝Ｖ１－Ｖ３）を生成及び取得する。このように、３つのホール素子１３１～１３３の各出力から位相差の異なる２つの検出信号を得ることもでる。
　この場合、処理部１２７は、上記の変形例と同様に、２つの信号Ｓ２５及び信号Ｓ２６のＨｉ／Ｌｏの組み合わせによって状態Ａ～Ｃの３状態を判定する。この場合も上記と同様に、３状態を３つの離散的な電圧値として出力する。
　変形例として、図２１に示されるように、シャフト２００は、四角形のブロックに円柱が差し込まれたような形状としても良い。また、図２２に示されるように、検出対象はシャフト２００ではなく四角形の板の平面部に四角形のブロックが設けられた板部材２０２でも良い。さらに、図２３に示されるように、検出対象は、扇形の板の平面部に四角形のブロックが設けられた扇部材２０３でも良い。
　つまり、検出対象は、第１移動部と第２移動部との間に基準部が設けられていると共に、第１移動部から基準部への遷移及び第２移動部から基準部への遷移の際の構造変化が同じとなるように形成されていれば良い。図２１～図２３に示された例では、基準部は第１移動部及び第２移動部に対して突出している。また、第１移動部から基準部への遷移及び第２移動部から基準部への遷移は、凹状態から凸状態への遷移に対応している。このように、検出対象は検出範囲を複数の範囲に分割する形状になっていれば良い。
　以上説明したように、本実施形態では、ポジションセンサ１００は、検出対象であるシャフト２００の複数の範囲のうちのいずれかの範囲を特定し、特定した範囲の位置に対応した位置信号を出力することが特徴となっている。この構成では、検出部１２２はシャフト２００から磁界の影響を受けて位置を検出するので、シャフト２００の突起部２０１に必ず検出対象としての磁石を設ける必要はない。このため、検出対象における加工数、組み付け工数、部品点数が増加することがなく、検出対象の磁石による検出位置誤差は発生しない。
　また、信号処理部１２３は、検出対象である突起部２０１の位置をシャフト２００の状態として検知する構成になっている。このため、位置信号の信号ズレやＡ／Ｄ変換誤差が位置信号に含まれることによる検出位置誤差が発生しない。したがって、検出位置誤差の発生を抑制することができる。
　さらに、信号処理部１２３は、各状態を離散的な電圧値で出力する構成になっている。このため、コントローラ３００側に読み取りマージンを設けることができるので、ノイズ重畳時も各状態を誤判定することがなく、ノイズ耐性が高い。このように、ノイズによる検出位置誤差も低減でき、検出位置誤差に対するロバスト性を高めることができる。したがって、ポジションセンサ１００の出力の精度を確保することができる。
　なお、シャフト２００、板部材２０２、扇部材２０３が検出対象に対応し、コントローラ３００が外部装置に対応する。
　（第２実施形態）
　本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。図２４に示されるように、シャフト２００は、一部が径方向に凹んだ凹部２０４を有している。この場合、処理部１２７は、各磁気抵抗素子対１２４～１２６の各検出信号から信号Ｓ１及び信号Ｓ２を生成して３状態を判定することができる。
　この場合、図２５に示されるように、信号Ｓ２７（＝Ｖ１－Ｖ３）は、シャフト２００の凹部２０４の移動方向中心で振幅が最小となり、凹部２０４から離れた位置で振幅が最大となる波形の信号である。一方、信号Ｓ２８（＝２Ｖ２－Ｖ１－Ｖ３）は、シャフト２００の凹部２０４の凸から凹に切り替わる一方のエッジ部分で振幅が最小となり、凹から凸に切り替わる他方のエッジ部分で振幅が最大となる波形の信号である。つまり、例えば図１０に示された例に対して信号が逆転する。
　そして、処理部１２７は、第１実施形態と同様に、２つの信号Ｓ２７及び信号Ｓ２８のＨｉ／Ｌｏの組み合わせによって状態Ａ～Ｃの３状態を判定する。この場合も上記と同様に、処理部１２７は３状態を３つの離散的な電圧値として出力する。
　変形例として、図２６に示されるように、２つの信号Ｓ２７及び信号Ｓ２８のＨｉ／Ｌｏの組み合わせによって状態Ａ～Ｄの４状態を判定しても良い。この場合も上記と同様に、４状態を４つの離散的な電圧値として出力する。なお、第１実施形態と同様に、信号の数を変化させたり、判定する状態の数を変化させたりしても良い。
　変形例として、図２７に示されるように、検出対象は板部材２０２に窓部２０５が設けられたものでも良い。また、図２８に示されるように、検出対象は扇部材２０３に窓部２０５が設けられたものでも良い。図２４、図２７、図２８に示された例では、基準部は第１移動部及び第２移動部に対して凹んでいる。また、第１移動部から基準部への遷移及び第２移動部から基準部への遷移は、凸状態から凹状態への遷移に対応している。このように、検出対象は検出範囲を複数の範囲に分割する形状になっていれば良い。
　（第３実施形態）
　本実施形態では、第１、第２実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、出力回路部１２８は、離散的な値の信号として、パルス幅が異なるパルス信号をコントローラ３００に出力する。つまり、離散的な値の信号は、ＰＷＭ方式の信号である。離散的な値は、パルス幅の値、信号の周期、Ｄｕｔｙ比等である。
　図２９に示されるように、例えば、状態Ａに対応した信号のパルス幅が最も小さく、状態Ｃに対応した信号のパルス幅が最も大きく設定されている。状態Ｂに対応した信号のパルス幅は、状態Ａ、Ｃに対応した信号のパルス幅の間に設定されている。第１実施形態と同様に、ノイズに対する耐性を向上させることができる。
　（他の実施形態）
　上記各実施形態で示されたポジションセンサ１００の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本開示を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、ポジションセンサ１００の用途は車両用に限られず、可動部品の位置を検出するものとして産業用ロボットや製造設備等にも広く利用できる。
　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (8)

  1. 　磁性体で構成された検出対象（２００、２０２、２０３）の移動に伴って、前記検出対象から受ける磁界の変化に基づいて、前記検出対象の移動方向に沿って一方向に並んだ複数の範囲に対応すると共に位相差が異なる複数の検出信号を生成する検出部（１２２）と、
    　前記検出部から前記複数の検出信号を取得し、前記複数の検出信号と閾値とを比較し、前記複数の検出信号と前記閾値との大小関係の組み合わせに基づいて、前記複数の範囲のいずれかの範囲の位置として前記検出対象の位置を特定する信号処理部（１２３）と、
    　を備えているポジションセンサ。
  2. 　前記信号処理部は、前記複数の範囲にそれぞれ設定された離散的な値のうち前記信号処理部により特定された前記検出対象の位置の範囲に対応した値の位置信号を外部装置（３００）に出力する請求項１に記載のポジションセンサ。
  3. 　前記複数の範囲は、前記検出対象の移動方向に沿って一方向に並んだ複数の検出領域である請求項１又は請求項２に記載のポジションセンサ。
  4. 　前記離散的な値の位置信号は、電圧値が異なる電圧信号である請求項２に記載のポジションセンサ。
  5. 　前記離散的な値の位置信号は、パルス幅が異なるパルス信号である請求項２に記載のポジションセンサ。
  6. 　前記検出部は、前記検出対象の移動に伴って、抵抗値が変化する複数の磁気抵抗素子対（１２４～１２６、１２９、１３０）を有している請求項１ないし５のいずれか１つに記載のポジションセンサ。
  7. 　前記検出部は、前記複数の磁気抵抗素子対の出力に基づいて、前記複数の検出信号として、生成する請求項６に記載のポジションセンサ。
  8. 　前記検出対象は、車両のシフトポジションの動作に連動して移動する可動部品である請求項１ないし７のいずれか１つに記載のポジションセンサ。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11099034B2 (en) 2017-06-16 2021-08-24 Denso Corporation Position sensor
US11493528B2 (en) 2017-06-14 2022-11-08 Denso Corporation Position sensor
US11733063B2 (en) 2017-06-16 2023-08-22 Denso Corporation Position sensor

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021242077A1 (ko) * 2020-05-29 2021-12-02 주식회사 루플 조명 장치 및 그 제어 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009014454A (ja) * 2007-07-03 2009-01-22 Tokai Rika Co Ltd 位置検出装置
JP2009036542A (ja) * 2007-07-31 2009-02-19 Aisin Seiki Co Ltd シフトレバーのポジションセンサ
WO2015162852A1 (ja) * 2014-04-23 2015-10-29 株式会社デンソー 回転検出装置

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS576962Y2 (ja) * 1974-07-26 1982-02-09
JP3014659B2 (ja) * 1997-01-14 2000-02-28 キヤノン電子株式会社 タイヤ回転検知信号処理方法及びタイヤ回転検知装置
JP3814942B2 (ja) * 1997-05-30 2006-08-30 アイシン精機株式会社 ポジションセンサ
US6674280B1 (en) * 1999-12-31 2004-01-06 Honeywell International Inc. Position detection apparatus with distributed bridge sensor
JP2001304395A (ja) * 2000-04-27 2001-10-31 Honda Motor Co Ltd 自動変速機の制御装置
JP2003014494A (ja) * 2001-06-29 2003-01-15 Matsushita Electric Works Ltd ポジションセンサ
JP2003287438A (ja) * 2002-03-28 2003-10-10 Denso Corp センサ装置
JP4233958B2 (ja) * 2003-08-29 2009-03-04 株式会社日本自動車部品総合研究所 回転角検出装置
EP1714124A2 (en) * 2003-12-30 2006-10-25 NCTEngineering GmbH Methods and apparatuses for magnetizing an object and for calibrating a sensor device
JP2007333490A (ja) * 2006-06-13 2007-12-27 Tokai Rika Co Ltd 磁気式位置検出装置
CN101136395B (zh) * 2006-08-30 2011-08-10 株式会社电装 包括两片带有多个电子元件的衬底的功率电子封装件
JP2008101932A (ja) * 2006-10-17 2008-05-01 Tokai Rika Co Ltd 磁気式位置検出装置
JP4245627B2 (ja) * 2006-11-02 2009-03-25 トヨタ自動車株式会社 シフト切換機構の制御装置および制御方法
JP2009014408A (ja) * 2007-07-02 2009-01-22 Tokai Rika Co Ltd 位置検出装置
JP5166068B2 (ja) * 2008-02-26 2013-03-21 株式会社東海理化電機製作所 位置検出装置及びシフトレバー装置
JP2010060491A (ja) * 2008-09-05 2010-03-18 Tokai Rika Co Ltd 操作位置判定装置
KR20120005452A (ko) * 2009-04-06 2012-01-16 더 팀켄 컴퍼니 센서 어셈블리
JP2011163783A (ja) * 2010-02-04 2011-08-25 Tokai Rika Co Ltd 操作位置検出装置
JP2011221793A (ja) * 2010-04-09 2011-11-04 Tokai Rika Co Ltd 位置検出装置及びシフトレバー装置
JP5725366B2 (ja) * 2011-12-02 2015-05-27 株式会社デンソー 回転検出装置
US9046383B2 (en) * 2012-01-09 2015-06-02 Allegro Microsystems, Llc Systems and methods that use magnetic field sensors to identify positions of a gear shift lever
US8818655B1 (en) * 2013-03-07 2014-08-26 GM Global Technology Operations LLC Split electronic transmission range selection systems and methods
JP6347582B2 (ja) * 2013-07-19 2018-06-27 キヤノン株式会社 回転検出装置、モータ制御装置、モータ被駆動装置、回転検出装置の補正方法および補正プログラム
JP6049570B2 (ja) * 2013-08-27 2016-12-21 アルプス電気株式会社 回転検出装置
JP6216598B2 (ja) * 2013-10-07 2017-10-18 大同特殊鋼株式会社 単位素子対及び薄膜磁気センサ
EP2960666B1 (en) * 2014-06-25 2017-01-25 Nxp B.V. Sensor system with a three half-bridge configuration
JP6657584B2 (ja) * 2015-03-31 2020-03-04 株式会社ジェイテクト 回転検出装置、回転角検出装置および電動パワーステアリング装置
JP6337842B2 (ja) * 2015-06-22 2018-06-06 株式会社デンソー 回転検出装置
JP6578817B2 (ja) * 2015-08-25 2019-09-25 富士電機株式会社 信号処理装置及び放射線測定装置
PL3430713T3 (pl) * 2016-03-13 2022-05-30 Servosense (Smc) Ltd. Enkoder położenia
US10281028B2 (en) * 2016-05-26 2019-05-07 Dura Operating, Llc Shifter location system for a motor vehicle

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009014454A (ja) * 2007-07-03 2009-01-22 Tokai Rika Co Ltd 位置検出装置
JP2009036542A (ja) * 2007-07-31 2009-02-19 Aisin Seiki Co Ltd シフトレバーのポジションセンサ
WO2015162852A1 (ja) * 2014-04-23 2015-10-29 株式会社デンソー 回転検出装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11493528B2 (en) 2017-06-14 2022-11-08 Denso Corporation Position sensor
US11099034B2 (en) 2017-06-16 2021-08-24 Denso Corporation Position sensor
US11733063B2 (en) 2017-06-16 2023-08-22 Denso Corporation Position sensor

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Publication number Publication date
CN110753828A (zh) 2020-02-04
US20200072593A1 (en) 2020-03-05
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