JPH01150812A - 変位検出装置 - Google Patents
変位検出装置Info
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- JPH01150812A JPH01150812A JP62308650A JP30865087A JPH01150812A JP H01150812 A JPH01150812 A JP H01150812A JP 62308650 A JP62308650 A JP 62308650A JP 30865087 A JP30865087 A JP 30865087A JP H01150812 A JPH01150812 A JP H01150812A
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
- G01L5/22—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers
- G01L5/221—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers to steering wheels, e.g. for power assisted steering
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING 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
- G01D5/00—Mechanical 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
- G01D5/12—Mechanical 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
- G01D5/14—Mechanical 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
- G01D5/142—Mechanical 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
- G01D5/145—Mechanical 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
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Power Steering Mechanism (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (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。
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、移動体の変位をホール素子を使用して検出す
る変位検出装置であって、特に車両用電動ステアリング
のトルク検出器に適用して好適なものである。
る変位検出装置であって、特に車両用電動ステアリング
のトルク検出器に適用して好適なものである。
〔従来の技術］
一般にホール素子を使用した変位検出装置は、ホール素
子自体が温度依存性を有するため、温度補償を行う必要
がある。
子自体が温度依存性を有するため、温度補償を行う必要
がある。
この温度補償を行うために、従来第７図（ａｌに示すよ
うに、ホール素子５０に対する入力電流回路にサーミス
タ５１を介挿したり、第７図（ｂ）に示すように、ホー
ル素子５０の電圧出力側にサーミスタ５２を介挿したり
、第７図（Ｃ）に示すように、定電圧入力回路を適用し
たりして温度補償を行うようにしているのが一般的であ
る。
うに、ホール素子５０に対する入力電流回路にサーミス
タ５１を介挿したり、第７図（ｂ）に示すように、ホー
ル素子５０の電圧出力側にサーミスタ５２を介挿したり
、第７図（Ｃ）に示すように、定電圧入力回路を適用し
たりして温度補償を行うようにしているのが一般的であ
る。
密度も変化するため、ホール素子の感度も併せて補償す
る必要があるが、そのためには補償回路が複雑となると
共に正確な感度補償を行うことができず、しかもホール
素子及び磁石の温度による特性変化のバラツキを含めて
補償することができず、正確な変位検出を行うことがで
きないという問題点があった。
る必要があるが、そのためには補償回路が複雑となると
共に正確な感度補償を行うことができず、しかもホール
素子及び磁石の温度による特性変化のバラツキを含めて
補償することができず、正確な変位検出を行うことがで
きないという問題点があった。
また、１組のホール素子を使用してその出力電圧で変位
を検出するようにしていたので、ホール素子の出力電圧
に異常が生じたときに、その異常状態を検出することが
できない問題点もあった。
を検出するようにしていたので、ホール素子の出力電圧
に異常が生じたときに、その異常状態を検出することが
できない問題点もあった。
そこで、本発明の第１の目的は、ホール素子及び磁石の
温度変化による特性変化のバラツキを含めた温度補償及
び感度補償を正確に行うことができる変位検出装置を提
供することにあり、また本発明の第２の目的は、変位検
出装置の変位検出電圧を監視して異常状態を検出するこ
とが可能な変位検出装置を提供することにある。
温度変化による特性変化のバラツキを含めた温度補償及
び感度補償を正確に行うことができる変位検出装置を提
供することにあり、また本発明の第２の目的は、変位検
出装置の変位検出電圧を監視して異常状態を検出するこ
とが可能な変位検出装置を提供することにある。
性に着磁された一対の磁石と、該一対の磁石に対向する
位置に前記変位方向に所定間隔を保って配置される第１
及び第２のホール素子とを前記移動体の変位に応じて相
対移動可能に配設し、前記第１及び第２のホール素子に
、前記第１及び第２のホール素子の出力電圧の差値に応
じた入力端子を供給する電流制御回路を接続したことを
特徴としている。
位置に前記変位方向に所定間隔を保って配置される第１
及び第２のホール素子とを前記移動体の変位に応じて相
対移動可能に配設し、前記第１及び第２のホール素子に
、前記第１及び第２のホール素子の出力電圧の差値に応
じた入力端子を供給する電流制御回路を接続したことを
特徴としている。
また、第２の発明は、移動体の変位方向に隣接されて配
設され互いに逆極性に着磁された一対の磁石と、該一対
の磁石に対向する位置に前記変位方向に所定間隔を保っ
て配置される第１及び第２のホール素子とを前記移動体
の変位に応じて相対移動可能に配設し、前記第１及び第
２のホール素子に、前記第１及び第２のホール素子の出
力電圧の差値に応じた入力電流を供給する電流制御回路
を接続し、前記第１及び第２のホール素子の出力電圧の
差値を基準値と比較して異常状態の有無を検出する異常
状態検出回路を設けたことを特徴としている。
設され互いに逆極性に着磁された一対の磁石と、該一対
の磁石に対向する位置に前記変位方向に所定間隔を保っ
て配置される第１及び第２のホール素子とを前記移動体
の変位に応じて相対移動可能に配設し、前記第１及び第
２のホール素子に、前記第１及び第２のホール素子の出
力電圧の差値に応じた入力電流を供給する電流制御回路
を接続し、前記第１及び第２のホール素子の出力電圧の
差値を基準値と比較して異常状態の有無を検出する異常
状態検出回路を設けたことを特徴としている。
第１の発明においては、互いに逆極性に着磁された一対
の磁石に対向する移動体の変位方向に所定間隔を保って
配設された第１及び第２のホール素子から位相のずれた
変位検出電圧を出力し、電流制御回路で両変位検出電圧
の差値に応じて前記第１及び第２のホール素子に入力す
る入力電流を制御する。すなわち、ホール素子周囲の温
度が上昇すると、ホール素子の感度が低下すると共に、
・磁石の磁界も弱くなり、第１及び第２のホール素子の
変位に対する検出電圧の傾きが小さくなり、これに応じ
て両変位検出電圧の差値が小さくなるため、電流制御回
路で第１及び第２のホール素子に対する入力電流を増加
させることにより、第１及び第２のホール素子の変位に
対する変位検出電圧の傾きを補正して、温度補償及び感
度補償を行２のホール素子から出力される変位検出電圧
の差値を基準値と比較し、変位検出電圧の差値が基準値
を越える状態となると何れか一方のホール素子が異常状
態となったものと判断する。すなわち、何れか一方のホ
ール素子が故障すると、第１及び第２のホール素子から
出力される変位検出電圧の差値が正常状態の差値から大
きく外れることになり、両者の差値を監視することによ
り、ホール素子の異常状態を検出することができる。
の磁石に対向する移動体の変位方向に所定間隔を保って
配設された第１及び第２のホール素子から位相のずれた
変位検出電圧を出力し、電流制御回路で両変位検出電圧
の差値に応じて前記第１及び第２のホール素子に入力す
る入力電流を制御する。すなわち、ホール素子周囲の温
度が上昇すると、ホール素子の感度が低下すると共に、
・磁石の磁界も弱くなり、第１及び第２のホール素子の
変位に対する検出電圧の傾きが小さくなり、これに応じ
て両変位検出電圧の差値が小さくなるため、電流制御回
路で第１及び第２のホール素子に対する入力電流を増加
させることにより、第１及び第２のホール素子の変位に
対する変位検出電圧の傾きを補正して、温度補償及び感
度補償を行２のホール素子から出力される変位検出電圧
の差値を基準値と比較し、変位検出電圧の差値が基準値
を越える状態となると何れか一方のホール素子が異常状
態となったものと判断する。すなわち、何れか一方のホ
ール素子が故障すると、第１及び第２のホール素子から
出力される変位検出電圧の差値が正常状態の差値から大
きく外れることになり、両者の差値を監視することによ
り、ホール素子の異常状態を検出することができる。
〔実施例］
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図（ａｌ及び（ｂ）は夫々本発明の一実施例を示す
継断面図及びそのＢ−Ｂ断面図である。
継断面図及びそのＢ−Ｂ断面図である。
図中、１はケース体であって、上面及び下面を開放した
方形枠体１ａと、その上面及び下面を閉塞する上面板１
ｂ及び下面板ＩＣとで構成されてこれら案内ロンド２ａ
、２ｂに非磁性体製の磁石ホルダ３が摺動自在に案内さ
れている。この磁石ホルダ３には、その摺動方向に隣接
して一対の永久磁石４ａ、４ｂがそれらの上面を開放し
て固着されている。永久磁石４ａ、４ｂは互いに逆極性
となるように、永久磁石４ａは上面側がＮ極に下面側が
Ｓ極に夫々着磁され、永久磁石４ｂは上面側がＳ極に下
面側がＮ極に夫々着磁されている。
方形枠体１ａと、その上面及び下面を閉塞する上面板１
ｂ及び下面板ＩＣとで構成されてこれら案内ロンド２ａ
、２ｂに非磁性体製の磁石ホルダ３が摺動自在に案内さ
れている。この磁石ホルダ３には、その摺動方向に隣接
して一対の永久磁石４ａ、４ｂがそれらの上面を開放し
て固着されている。永久磁石４ａ、４ｂは互いに逆極性
となるように、永久磁石４ａは上面側がＮ極に下面側が
Ｓ極に夫々着磁され、永久磁石４ｂは上面側がＳ極に下
面側がＮ極に夫々着磁されている。
したがって、両永久磁石４ａ、４ｂの隣接位置で磁界が
零となり、永久磁石４ａ側で正の磁界が、永久磁石４ｂ
側で負の磁界が夫々形成される。
零となり、永久磁石４ａ側で正の磁界が、永久磁石４ｂ
側で負の磁界が夫々形成される。
また、磁石ホルダ３の左端面中央部に、方形枠体１ａの
左側板に形成された透孔１ｄを貫通して外方に突出する
連結シャフト５が一体に取付けられ、この連結シャフト
５に変位検出対象となる移って挟着され、このプリント
基板６の下面における、磁石ホルダ３が方形枠体１ａの
中央部に位置する中立状態で、その永久磁石４ａ、４ｂ
の境界位置側に対向する位置に、磁石ホルダ３の摺動方
向に所定間隔を保って第１及び第２のホール素子７ａ、
７ｂが固定配置され、且つプリント基板６の上面には、
後述する制御装置１０を構成する各電子回路素子が実装
されている。ここで、磁石ホルダ３の変位と、ホール素
子７ａ、７ｂ間の中央部での磁束密度との関係は、第３
図に示すように、磁気ホルダ３が中立位置にある状態か
ら左右方向に変位したときに、左方向の変位ではその変
位量の増加に反比例して磁束密度が減少し、右方向の変
位ではその変位量の増加に正比例して磁束密度が増加す
るように設定されている。
左側板に形成された透孔１ｄを貫通して外方に突出する
連結シャフト５が一体に取付けられ、この連結シャフト
５に変位検出対象となる移って挟着され、このプリント
基板６の下面における、磁石ホルダ３が方形枠体１ａの
中央部に位置する中立状態で、その永久磁石４ａ、４ｂ
の境界位置側に対向する位置に、磁石ホルダ３の摺動方
向に所定間隔を保って第１及び第２のホール素子７ａ、
７ｂが固定配置され、且つプリント基板６の上面には、
後述する制御装置１０を構成する各電子回路素子が実装
されている。ここで、磁石ホルダ３の変位と、ホール素
子７ａ、７ｂ間の中央部での磁束密度との関係は、第３
図に示すように、磁気ホルダ３が中立位置にある状態か
ら左右方向に変位したときに、左方向の変位ではその変
位量の増加に反比例して磁束密度が減少し、右方向の変
位ではその変位量の増加に正比例して磁束密度が増加す
るように設定されている。
そして、各ホール素子７ａ、７ｂが第２図に示す制御装
置１０に接続されている。
置１０に接続されている。
この制御装置１０は、各ホール素子７ａ、７ｂの電圧出
力側に夫々接続された差動増幅器１１ａ。
力側に夫々接続された差動増幅器１１ａ。
１１ｂと、各ホール素子７ａ、７ｂの電流入力側に夫々
接続された電流制御回路１２とを備えている。
接続された電流制御回路１２とを備えている。
差動増幅器１１ａ、ｌｌｂの夫々は、非反転入力側及び
反転入力側が夫々抵抗Ｒ８及びＲ２を介してホール素子
７ａ、７ｂの電圧出力側に接続されたオペアンプ１３を
有し、その非反転入力側及び正の電源間に抵抗Ｒ３が、
反転入力側及び出力側間に抵抗Ｒ４が夫々接続されてい
る。
反転入力側が夫々抵抗Ｒ８及びＲ２を介してホール素子
７ａ、７ｂの電圧出力側に接続されたオペアンプ１３を
有し、その非反転入力側及び正の電源間に抵抗Ｒ３が、
反転入力側及び出力側間に抵抗Ｒ４が夫々接続されてい
る。
電流制御回路１２は、電流入力側の一端が正の直流電源
に接続されたホール素子？ａ、７ｂの他方の電流入力側
にコレクタが接続されたトランジスタＱ、、Ｑ、と、そ
れらのエミッタ及び接地間に介挿された抵抗Ｒ，，Ｒ，
と、差動増幅器１１ａ。
に接続されたホール素子？ａ、７ｂの他方の電流入力側
にコレクタが接続されたトランジスタＱ、、Ｑ、と、そ
れらのエミッタ及び接地間に介挿された抵抗Ｒ，，Ｒ，
と、差動増幅器１１ａ。
１１ｂの出力電圧Ｖ、及び■、が入力される差動増幅器
１４と、この差動増幅器１４の出力電圧■。が非反転入
力側にトランジスタＱ −、Ｑ ｂのエミッタ電圧が反
転入力側に夫々入力され且つ出力側がトランジスタＱ□
Ｑｂのベースに接続されたオペアンプ１５ａ、１５ｂと
を備え、トランジスタ非反転入力側に抵抗Ｒ１を介して
差動増幅器１１ａの出力電圧■、が、反転入力側に抵抗
Ｒ１を介して差動増幅器１１ｂの出力電圧■、が夫々入
力され、且つオペアンプ１４ａの非反転入力側及び正の
電源間に抵抗Ｒ３が、出力側及び反転入力側間に抵抗Ｒ
４が夫々接続されている。
１４と、この差動増幅器１４の出力電圧■。が非反転入
力側にトランジスタＱ −、Ｑ ｂのエミッタ電圧が反
転入力側に夫々入力され且つ出力側がトランジスタＱ□
Ｑｂのベースに接続されたオペアンプ１５ａ、１５ｂと
を備え、トランジスタ非反転入力側に抵抗Ｒ１を介して
差動増幅器１１ａの出力電圧■、が、反転入力側に抵抗
Ｒ１を介して差動増幅器１１ｂの出力電圧■、が夫々入
力され、且つオペアンプ１４ａの非反転入力側及び正の
電源間に抵抗Ｒ３が、出力側及び反転入力側間に抵抗Ｒ
４が夫々接続されている。
次に、上記実施例の動作を説明する。今、永久磁石４ａ
、４ｂ及びホール素子７ａ、７ｂの周囲の温度が例えば
常温であるときに、制御装置１０の差動増幅器１１ａ、
ｌｌｂから磁石ホルダ３の中立位置からの変位に対して
夫々第４図で実線図示の平行な特性曲線１１及びｌｂｌ
で表される変位検出電圧Ｖ、及びＶ、が出力されるよう
に、差動増幅器１１ａ、ｌｌｂ及び電流制御回路１２が
調整されているものとする。
、４ｂ及びホール素子７ａ、７ｂの周囲の温度が例えば
常温であるときに、制御装置１０の差動増幅器１１ａ、
ｌｌｂから磁石ホルダ３の中立位置からの変位に対して
夫々第４図で実線図示の平行な特性曲線１１及びｌｂｌ
で表される変位検出電圧Ｖ、及びＶ、が出力されるよう
に、差動増幅器１１ａ、ｌｌｂ及び電流制御回路１２が
調整されているものとする。
じて永久磁石４ａ、４ｂによって生じる磁束密度が減少
すると共に、ホール素子７ａ、７ｂの感度が低下するこ
とにより、差動増幅器１１ａ、１１ｂの出力電圧Ｖ１Ｖ
、は、第４図で破線図示の特性曲線１１□及びｌ１ｂｚ
のように変位Ｘに対する傾き即ち電圧変化率が小さくな
る。このように、出力電圧■□■、の変化率が小さくな
ると、再出力電圧Ｖ、、Ｖ、の差値（ｖｂ −ｖ、）
も小さな値となる。このため、電流制御回路１２の差動
増幅器１４の出力電圧Ｖ、は、Ｖｏ＝Ｖｓ＋−ｋ （ｖ
ｂ−ｖ、）（但し、ＶＳ＋はオペアンプ１４ａの非反転
入力側に抵抗Ｒ９を介して接続された直流電源の電圧、
ｋは抵抗Ｒ１〜ＲＩｌで決定される定数）で表わすこと
ができるので、差値（ｖｂ−Ｖ、）の減少に伴って出力
電圧■。が増加することになり、これがオペアンプ１５
ａ、１５ｂの非反転入力側に入力される。したがって、
オペアンプ１５ａ、１５ｂの出力電圧が増加し、これに
応じてトランジスタＱ、、Ｑ、のコレクターエミッタ間
を流れる電流が増加し、結果的にホール素子７ａ、７ｂ
に供給ａ、７ｂの出力電圧の傾き即ち電圧変化率が増加
し、差動増幅器１１ａ、ｌｌｂの出力電圧Ｖ、、Ｖ、の
電圧変化率も増加する。
すると共に、ホール素子７ａ、７ｂの感度が低下するこ
とにより、差動増幅器１１ａ、１１ｂの出力電圧Ｖ１Ｖ
、は、第４図で破線図示の特性曲線１１□及びｌ１ｂｚ
のように変位Ｘに対する傾き即ち電圧変化率が小さくな
る。このように、出力電圧■□■、の変化率が小さくな
ると、再出力電圧Ｖ、、Ｖ、の差値（ｖｂ −ｖ、）
も小さな値となる。このため、電流制御回路１２の差動
増幅器１４の出力電圧Ｖ、は、Ｖｏ＝Ｖｓ＋−ｋ （ｖ
ｂ−ｖ、）（但し、ＶＳ＋はオペアンプ１４ａの非反転
入力側に抵抗Ｒ９を介して接続された直流電源の電圧、
ｋは抵抗Ｒ１〜ＲＩｌで決定される定数）で表わすこと
ができるので、差値（ｖｂ−Ｖ、）の減少に伴って出力
電圧■。が増加することになり、これがオペアンプ１５
ａ、１５ｂの非反転入力側に入力される。したがって、
オペアンプ１５ａ、１５ｂの出力電圧が増加し、これに
応じてトランジスタＱ、、Ｑ、のコレクターエミッタ間
を流れる電流が増加し、結果的にホール素子７ａ、７ｂ
に供給ａ、７ｂの出力電圧の傾き即ち電圧変化率が増加
し、差動増幅器１１ａ、ｌｌｂの出力電圧Ｖ、、Ｖ、の
電圧変化率も増加する。
すなわち、第４図の出力電圧Ｖ、、Ｖ、と変位Ｘとの関
係は下記（１）式及び（２）式で表される。
係は下記（１）式及び（２）式で表される。
Ｘ＝−α■、−β ・・・・・・・・・・・・（
１）Ｘ＝−α■５＋β ・・・・・・・・・・・
・（２）また、出力電圧■８、■、は、下記（３）式及
び（４）式で表すことができる。
１）Ｘ＝−α■５＋β ・・・・・・・・・・・
・（２）また、出力電圧■８、■、は、下記（３）式及
び（４）式で表すことができる。
Ｖ、＝Ｖ、２−ｋＶ）Ｉｌｌ ・・・・・・・・・
・・・（３）ｖ、 ＝−ＶＳ２ ｋＶＨｂ
・・・・・・・・・・・・（４）ここで、ＶＳＺは差
動増幅器１１ａ、ｌｌｂの非反転入力側に抵抗Ｒ３を介
して入力される正の直流電源電圧、ｖ、、、ＶＨｂはホ
ール素子７ａ、７ｂの出力電圧である。
・・・（３）ｖ、 ＝−ＶＳ２ ｋＶＨｂ
・・・・・・・・・・・・（４）ここで、ＶＳＺは差
動増幅器１１ａ、ｌｌｂの非反転入力側に抵抗Ｒ３を介
して入力される正の直流電源電圧、ｖ、、、ＶＨｂはホ
ール素子７ａ、７ｂの出力電圧である。
そして、ホール素子７ａ、７ｂの出力電圧Ｖ。。
ＶＨｂは下記（５）式及び（６）式で表すことができる
。
。
Ｖｏ−＝（ＲＨ／ ｄ ） Ｉ Ｂ ＝−””（５
１ＶＨｂ＝（ＲＨ／ｄ）■Ｂ ・・・・・・・・・・・
・（６）ここで、（ＲＨ／ｄ）は積感度、■は入力電流
、Ｂは磁束密度である。
１ＶＨｂ＝（ＲＨ／ｄ）■Ｂ ・・・・・・・・・・・
・（６）ここで、（ＲＨ／ｄ）は積感度、■は入力電流
、Ｂは磁束密度である。
したがって、（３）〜（６）式を（１１式及び（２）式
に代入して第４図の特性曲線β１及び１２の傾きα、、
αゎを算出すると下記（７）式及び（８）式で表すこと
ができる。
に代入して第４図の特性曲線β１及び１２の傾きα、、
αゎを算出すると下記（７）式及び（８）式で表すこと
ができる。
α３ ＝（β−ｘ）／ （Ｖｓｚ−（Ｒｏａ／ｄ）Ｉ
Ｂ）・・・・・・・・・・・・（７） α、＝（β−ｘ）／ （Ｖｓｚ−（Ｒ１１ｂ／ｄ）Ｉ
Ｂ）・・・・・・・・・・・・（８） これら（７）式及び（８）式から明らかなように、ホー
ル素子７ａ、７ｂに入力する電流■を増加させると、ホ
ール素子７ａ、７ｂの感度が高くなって差動増幅器１１
ａ、ｌｌｂの出力電圧Ｖ、、Ｖゎの傾きα３．α、が増
加することになる。
Ｂ）・・・・・・・・・・・・（７） α、＝（β−ｘ）／ （Ｖｓｚ−（Ｒ１１ｂ／ｄ）Ｉ
Ｂ）・・・・・・・・・・・・（８） これら（７）式及び（８）式から明らかなように、ホー
ル素子７ａ、７ｂに入力する電流■を増加させると、ホ
ール素子７ａ、７ｂの感度が高くなって差動増幅器１１
ａ、ｌｌｂの出力電圧Ｖ、、Ｖゎの傾きα３．α、が増
加することになる。
そして、出力電圧Ｖ、、Ｖ、の傾きα８．α、が増加す
ると、電流制御回路１２の差動増幅器１４の出力電圧■
。が減少するが、これに応じてホール素子７ａ’、７ｂ
の入力電流Ｉも減少し、差動増幅ｂｖ−）が温度上昇に
かかわらず特性曲線１０及び”ｂｌにおける差値と略一
致する一定値に維持される。
ると、電流制御回路１２の差動増幅器１４の出力電圧■
。が減少するが、これに応じてホール素子７ａ’、７ｂ
の入力電流Ｉも減少し、差動増幅ｂｖ−）が温度上昇に
かかわらず特性曲線１０及び”ｂｌにおける差値と略一
致する一定値に維持される。
同様に、永久磁石４ａ、４ｂ及びホール素子７ａ、７ｂ
の周囲温度が常温より低下すると、これに応じて永久磁
石４ａ、４ｂによる磁界が強くなると共に、ホール素子
７ａ、７ｂの感度が高くなって、差動増幅器１１ａ、ｌ
’ｌｂの出力電圧■、。
の周囲温度が常温より低下すると、これに応じて永久磁
石４ａ、４ｂによる磁界が強くなると共に、ホール素子
７ａ、７ｂの感度が高くなって、差動増幅器１１ａ、ｌ
’ｌｂの出力電圧■、。
■、の差値（ｖｂ−Ｖ、）が大きくなるので、電流制御
回路１２の差動増幅器１４の出力電圧■。
回路１２の差動増幅器１４の出力電圧■。
が小さくなり、ホール素子７ａ、７ｂに供給される入力
電流が小さくなって、差動増幅器１１ａ。
電流が小さくなって、差動増幅器１１ａ。
１１ｂの出力電圧Ｖ、、Ｖ、の傾きα３．α、も小さく
なって、特性曲線６ｍｌ＋ ｊ！ｂｌの傾きと略一致
す一二−器１１３．１１ｂの出力電圧Ｖ、、Ｖ、の平均
値を算出し、これを変位検出値として採用する。
なって、特性曲線６ｍｌ＋ ｊ！ｂｌの傾きと略一致
す一二−器１１３．１１ｂの出力電圧Ｖ、、Ｖ、の平均
値を算出し、これを変位検出値として採用する。
次に、第２の発明の一実施例を第５図について説明する
。
。
この実施例は、ホール素子７ａ、７ｂの出力電圧を増幅
した変位検出電圧Ｖ、、Ｖ、の何れか一方が異常状態と
なったときにこれを検出することができるようにしたも
のである。
した変位検出電圧Ｖ、、Ｖ、の何れか一方が異常状態と
なったときにこれを検出することができるようにしたも
のである。
第５図において、電流制御回路１２の差動増幅器１４の
出力電圧Ｖ。が異常状態検出回路２０にも入力され、こ
の異常状態検出回路２０で変位検出電圧Ｖ、、Ｖ、の異
常の有無を検出するようにしたことを除いては、前記第
１の発明の実施例と同様の構成を有し、第２図との対応
部分には同一符号を付しその詳細説明はこれを省略する
。
出力電圧Ｖ。が異常状態検出回路２０にも入力され、こ
の異常状態検出回路２０で変位検出電圧Ｖ、、Ｖ、の異
常の有無を検出するようにしたことを除いては、前記第
１の発明の実施例と同様の構成を有し、第２図との対応
部分には同一符号を付しその詳細説明はこれを省略する
。
異常状態検出回路２０は、差動増幅器１４の出力電圧Ｖ
０が非反転入力側に、上限基準電圧ＶＵが反転入力側に
夫々人力されるオペアンプ２１ａと、差動増幅器１４の
出力電圧Ｖ０が反転入力側に、下限基準電圧ｖＬが非反
転入力側に夫々入力されるオペアンプ２１ｂとを有し、
両オペアンプ２１ａ及び２１ｂの出力側が抵抗Ｒ１及び
Ｒ１゜を及び抵抗ＲＩ０の接続点からＶ。＜ｖ、、ｖ、
＞Ｖｕのときに、高レベルとなる異常状態検出信号ＡＳ
が出力される。ここで、上限基準電圧■５及び下限基準
電圧ｖＬは、変位検出電圧Ｖ１Ｖ、が正常状態であると
きに、両者の差値（ｖｂ −ｖａ ）が温度特性に応じ
てとり得る値に許容値を見込んだ値に設定されている。
０が非反転入力側に、上限基準電圧ＶＵが反転入力側に
夫々人力されるオペアンプ２１ａと、差動増幅器１４の
出力電圧Ｖ０が反転入力側に、下限基準電圧ｖＬが非反
転入力側に夫々入力されるオペアンプ２１ｂとを有し、
両オペアンプ２１ａ及び２１ｂの出力側が抵抗Ｒ１及び
Ｒ１゜を及び抵抗ＲＩ０の接続点からＶ。＜ｖ、、ｖ、
＞Ｖｕのときに、高レベルとなる異常状態検出信号ＡＳ
が出力される。ここで、上限基準電圧■５及び下限基準
電圧ｖＬは、変位検出電圧Ｖ１Ｖ、が正常状態であると
きに、両者の差値（ｖｂ −ｖａ ）が温度特性に応じ
てとり得る値に許容値を見込んだ値に設定されている。
次に、上記実施例の動作を説明する。今、ホール素子？
ａ、７ｂ及び差動増幅器１１ａ、ｌｌｂを含む系が正常
状態であるときには、差動増幅器１１ａ、ｌｌｂの出力
電圧Ｖ、、Ｖ、の傾きが、ホール素子７ａ、７ｂの周囲
における温度変化に応じて変化することにより、出力電
圧Ｖ、、Ｖｂの差値（ｖｂ−ｖ、）が所定範囲内で変化
し、したがって、電流制御回路１２の差動増幅器１４の
出力電圧Ｖ。も上限基準電圧ｖＵ及び下限基準電圧ＶＬ
の範囲内となり（ｖＬ≦ｖ０≦ｖ、Ｊ）、このため異常
状態検出回路２０の異常検出信号Ａｓは低しカ電圧■、
がＶＳ２となったときには、他方の正常な差動増幅器１
１ａからは磁石ホルダ３の変位Ｘに応じた値の出力電圧
Ｖ、が出力され、両者の差値（Ｖｂ Ｖｓｚ）に基づ
く差動増幅器１４の出力電圧Ｖ。がＶｏ＜Ｖ、又は■。
ａ、７ｂ及び差動増幅器１１ａ、ｌｌｂを含む系が正常
状態であるときには、差動増幅器１１ａ、ｌｌｂの出力
電圧Ｖ、、Ｖ、の傾きが、ホール素子７ａ、７ｂの周囲
における温度変化に応じて変化することにより、出力電
圧Ｖ、、Ｖｂの差値（ｖｂ−ｖ、）が所定範囲内で変化
し、したがって、電流制御回路１２の差動増幅器１４の
出力電圧Ｖ。も上限基準電圧ｖＵ及び下限基準電圧ＶＬ
の範囲内となり（ｖＬ≦ｖ０≦ｖ、Ｊ）、このため異常
状態検出回路２０の異常検出信号Ａｓは低しカ電圧■、
がＶＳ２となったときには、他方の正常な差動増幅器１
１ａからは磁石ホルダ３の変位Ｘに応じた値の出力電圧
Ｖ、が出力され、両者の差値（Ｖｂ Ｖｓｚ）に基づ
く差動増幅器１４の出力電圧Ｖ。がＶｏ＜Ｖ、又は■。
＞Ｖ、となって、異常状態検出回路２０から高レベルの
異常検出信号ＡＳを出力し、ホール素子７ａ及び７ｂの
何れか一方が異常状態であることを報知することができ
る。
異常検出信号ＡＳを出力し、ホール素子７ａ及び７ｂの
何れか一方が異常状態であることを報知することができ
る。
したがって、この第２の発明の実施例によれば、ホール
素子７ａ及び７ｂを含む系の何れかが異常状態となった
ときに、これを検出することができ、異常状態の変位検
出値に基づいて誤制御を行うこ検出器に適用した場合の
実施例を第６図について説明する。
素子７ａ及び７ｂを含む系の何れかが異常状態となった
ときに、これを検出することができ、異常状態の変位検
出値に基づいて誤制御を行うこ検出器に適用した場合の
実施例を第６図について説明する。
第６図において、３０は中空のハウジングであって、こ
のハウジング３０内に同軸的に２組の遊星歯車ｍ３１が
配設されている。上側の遊星歯車＆１Ｉ３１のピニオン
キャリヤ３３がステアリングホイールに連結された入力
軸（図示せず）に連結され、下側の′ｔ１星歯車組のピ
ニオンキャリヤ３３が入力軸３４にトーションバー３５
を介して連結された出力軸３６に接続されている。そし
て、トーションバー３５の捩じれによる入力軸と出力軸
３６との回転角差に応じて上側の遊星歯車組３１のリン
グギヤ３７が回転する。
のハウジング３０内に同軸的に２組の遊星歯車ｍ３１が
配設されている。上側の遊星歯車＆１Ｉ３１のピニオン
キャリヤ３３がステアリングホイールに連結された入力
軸（図示せず）に連結され、下側の′ｔ１星歯車組のピ
ニオンキャリヤ３３が入力軸３４にトーションバー３５
を介して連結された出力軸３６に接続されている。そし
て、トーションバー３５の捩じれによる入力軸と出力軸
３６との回転角差に応じて上側の遊星歯車組３１のリン
グギヤ３７が回転する。
リングギヤ３７の外周面には、係合凹部３８が形成され
、この係合凹部３８にハウジング３０にリングギヤ３７
の接線方向に摺動自在に配設されたスプール３９に固着
されたピン４０の球状部４０ａが係合されている。スプ
ール３９は、ばね４１によって中立位置に付勢されてい
る。以上の構成は、実開昭５９−９９７４号に記載され
ている検出装置の構成は、第１図及び第２図と同様の構
成を有し、対応部分には同一符号を付しその詳細説明は
これを省略する。
、この係合凹部３８にハウジング３０にリングギヤ３７
の接線方向に摺動自在に配設されたスプール３９に固着
されたピン４０の球状部４０ａが係合されている。スプ
ール３９は、ばね４１によって中立位置に付勢されてい
る。以上の構成は、実開昭５９−９９７４号に記載され
ている検出装置の構成は、第１図及び第２図と同様の構
成を有し、対応部分には同一符号を付しその詳細説明は
これを省略する。
次に、上記実施例の動作を説明する。今、ステアリング
ホイールに操舵トルクを作用させていない状態では、入
力軸と出力軸３６とに回転角差を生じないので、上側の
遊星歯車組のリングギヤ３７は中立位置を保持し、これ
にピン４０を介して連結されたスプール３９も中立位置
を保持するので、変位検出装置の差動増幅器１１ａ、ｌ
ｌｂからは第４図における特性曲線１０及びＩ！ｂｌと
縦軸との交点における電圧ＶＡＮ＋ ＶｂＮが出力さ
れており、これら電圧Ｖ ｍ Ｎ＊ Ｖ ｂ Ｎの平
均値を算出することにより、変位Ｘが零即ち操舵トルク
が零であるリングギヤ３７が右回転し、スプール３９が
ばね４１に抗して右動することにより、変位検出装置の
磁石ホルダ３も右動する。このため、差動増幅器１１ａ
、１１ｂの出力電圧Ｖ、、Ｖ、が増加し、両者の平均値
も増加するので、右切り時の操舵トルクを検出すること
ができる。
ホイールに操舵トルクを作用させていない状態では、入
力軸と出力軸３６とに回転角差を生じないので、上側の
遊星歯車組のリングギヤ３７は中立位置を保持し、これ
にピン４０を介して連結されたスプール３９も中立位置
を保持するので、変位検出装置の差動増幅器１１ａ、ｌ
ｌｂからは第４図における特性曲線１０及びＩ！ｂｌと
縦軸との交点における電圧ＶＡＮ＋ ＶｂＮが出力さ
れており、これら電圧Ｖ ｍ Ｎ＊ Ｖ ｂ Ｎの平
均値を算出することにより、変位Ｘが零即ち操舵トルク
が零であるリングギヤ３７が右回転し、スプール３９が
ばね４１に抗して右動することにより、変位検出装置の
磁石ホルダ３も右動する。このため、差動増幅器１１ａ
、１１ｂの出力電圧Ｖ、、Ｖ、が増加し、両者の平均値
も増加するので、右切り時の操舵トルクを検出すること
ができる。
なお、上記各実施例においては、磁石ホルダ３を変位検
出対象の移動に応じて移動させる場合について説明した
が、これに限定されるものではなく、磁石４ａ、４ｂを
固定し、ホール素子？ａ。
出対象の移動に応じて移動させる場合について説明した
が、これに限定されるものではなく、磁石４ａ、４ｂを
固定し、ホール素子？ａ。
７ｂを変位検出対象の移動に応じて移動させるようにし
てもよい。
てもよい。
また、上記各実施例においては、差動増幅器１１ａ、ｌ
ｌｂの出力電圧Ｖ、、Ｖ、の平均値を変位検出値とする
場合について説明したが、これに限らず何れか一方の差
動増幅器の出力に中立位置からの偏差に応じた電圧を増
減して変位検出値とするようにしてもよい。
ｌｂの出力電圧Ｖ、、Ｖ、の平均値を変位検出値とする
場合について説明したが、これに限らず何れか一方の差
動増幅器の出力に中立位置からの偏差に応じた電圧を増
減して変位検出値とするようにしてもよい。
さらに、磁石としては、永久磁石４ａ、４ｂにの移動体
の変位を検出する場合に適用し得ることは勿論である。
の変位を検出する場合に適用し得ることは勿論である。
以上のように、第１の発明によれば、移動体の変位に応
じて相対移動する、互いに逆方向に着磁された磁石と、
これら磁石に対向して移動体の変位方向に所定間隔を保
って配設された第１及び第２のホール素子とを設け、両
ホール素子に供給する入力電流を各ホール素子の出力電
圧の差値に応じて制御するようにしたので、各ホール素
子及び磁石の温度特性の変化にかかわらず各ホール素子
の変位検出電圧の差値を一定とすると共に、変位検出電
圧の変位に対する傾き即ち電圧変化率を常に一定値に維
持することができるから、磁石及び各ホール素子間にお
ける距離の誤差、磁石及び各ホール素子の固体差による
変位検出装置全体の感度の誤差を少なくすることができ
、変位の検出を出する異常検出回路が設けられているの
で、上記第１の発明の効果に加えて、何れか一方のホー
ル素子を含む系の異常状態を正確に検出することができ
、異常状態発生時に変位検出値を使用した制御機器の誤
動作を防止することができる効果を得ることができる。
じて相対移動する、互いに逆方向に着磁された磁石と、
これら磁石に対向して移動体の変位方向に所定間隔を保
って配設された第１及び第２のホール素子とを設け、両
ホール素子に供給する入力電流を各ホール素子の出力電
圧の差値に応じて制御するようにしたので、各ホール素
子及び磁石の温度特性の変化にかかわらず各ホール素子
の変位検出電圧の差値を一定とすると共に、変位検出電
圧の変位に対する傾き即ち電圧変化率を常に一定値に維
持することができるから、磁石及び各ホール素子間にお
ける距離の誤差、磁石及び各ホール素子の固体差による
変位検出装置全体の感度の誤差を少なくすることができ
、変位の検出を出する異常検出回路が設けられているの
で、上記第１の発明の効果に加えて、何れか一方のホー
ル素子を含む系の異常状態を正確に検出することができ
、異常状態発生時に変位検出値を使用した制御機器の誤
動作を防止することができる効果を得ることができる。
第１図（ａ）及び（ｂ）は夫々本発明の一実施例を示す
縦断面図及びそのＢ−Ｂ線断面図、第２図は第１の発明
における制御装置の一例を示す回路図、第３図は磁石の
変位と磁束密度との関係を示す特性曲線図、第４図は変
位と差動増幅器の出力電圧との関係を示す特性曲線図、
第５図は第２の発明における制御装置の一例を示す回路
図、第６図は本発明をトルク検出器に適用した場合の一
例を示す断面図、第７図（ａ）〜（Ｃ）は従来の温度補
償方式を示ｂ・・・・・・ホール素子、１０・・・・・
・制御装置、１１ａ。 １１ｂ・・・・・・差動増幅器、１２・・・・・・電流
制御回路、１３・・・・・・オペアンプ、１４・・・・
・・差動増幅器、１５ａ、１５ｂ・・・・・・オペアン
プ、２０・・・・・・異常状態検出回路
縦断面図及びそのＢ−Ｂ線断面図、第２図は第１の発明
における制御装置の一例を示す回路図、第３図は磁石の
変位と磁束密度との関係を示す特性曲線図、第４図は変
位と差動増幅器の出力電圧との関係を示す特性曲線図、
第５図は第２の発明における制御装置の一例を示す回路
図、第６図は本発明をトルク検出器に適用した場合の一
例を示す断面図、第７図（ａ）〜（Ｃ）は従来の温度補
償方式を示ｂ・・・・・・ホール素子、１０・・・・・
・制御装置、１１ａ。 １１ｂ・・・・・・差動増幅器、１２・・・・・・電流
制御回路、１３・・・・・・オペアンプ、１４・・・・
・・差動増幅器、１５ａ、１５ｂ・・・・・・オペアン
プ、２０・・・・・・異常状態検出回路
Claims (4)
- （１）移動体の変位方向に隣接されて配設され互いに逆
極性に着磁された一対の磁石と、該一対の磁石に対向す
る位置に前記変位方向に所定間隔を保って配置される第
１及び第２のホール素子とを前記移動体の変位に応じて
相対移動可能に配設し、前記第１及び第２のホール素子
に、前記第１及び第２のホール素子の出力電圧の差値に
応じた入力電流を供給する電流制御回路を接続したこと
を特徴とする変位検出装置。 - （２）前記移動体は入力軸に加えられたトルクを変位に
変換するように構成されている特許請求の範囲第１項記
載の変位検出装置。 - （３）移動体の変位方向に隣接されて配設され互いに逆
極性に着磁された一対の磁石と、該一対の磁石に対向す
る位置に前記変位方向に所定間隔を保って配置される第
１及び第２のホール素子とを前記移動体の変位に応じて
相対移動可能に配設し、前記第１及び第２のホール素子
に、前記第１及び第２のホール素子の出力電圧の差値に
応じた入力電流を供給する電流制御回路を接続し、前記
第１及び第２のホール素子の出力電圧の差値を基準値と
比較して異常状態の有無を検出する異常状態検出回路を
設けたことを特徴とする変位検出装置。 - （４）前記移動体は入力軸に加えられたトルクを変位に
変換するように構成されている特許請求の範囲第３項記
載の変位検出装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62308650A JP2570654B2 (ja) | 1987-12-08 | 1987-12-08 | 変位検出装置 |
| US07/285,072 US4966041A (en) | 1987-12-08 | 1988-12-16 | Displacement detection device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62308650A JP2570654B2 (ja) | 1987-12-08 | 1987-12-08 | 変位検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01150812A true JPH01150812A (ja) | 1989-06-13 |
| JP2570654B2 JP2570654B2 (ja) | 1997-01-08 |
Family
ID=17983622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62308650A Expired - Lifetime JP2570654B2 (ja) | 1987-12-08 | 1987-12-08 | 変位検出装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4966041A (ja) |
| JP (1) | JP2570654B2 (ja) |
Cited By (14)
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| JP2013083577A (ja) * | 2011-10-11 | 2013-05-09 | Denso Corp | 位置検出装置 |
| JP2017142158A (ja) * | 2016-02-10 | 2017-08-17 | メレキシス テクノロジーズ エヌ ヴィ | 変位検出装置 |
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| JP2796391B2 (ja) * | 1990-01-08 | 1998-09-10 | 株式会社日立製作所 | 物理量検出方法および物理量検出装置あるいはこれらの方法あるいは装置を利用したサーボモータおよびこのサーボモータを使用したパワーステアリング装置 |
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| US5244002A (en) * | 1991-12-18 | 1993-09-14 | Moog Controls, Inc. | Spool position indicator |
| US5444369A (en) * | 1993-02-18 | 1995-08-22 | Kearney-National, Inc. | Magnetic rotational position sensor with improved output linearity |
| JPH06289111A (ja) * | 1993-04-02 | 1994-10-18 | Stanley Electric Co Ltd | ホール素子の駆動回路 |
| FR2705449B1 (fr) * | 1993-05-17 | 1995-07-07 | Valeo Systemes Dessuyage | Capteur différentiel, capteur de couple de braquage, et système de direction assistée. |
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