JPH02205716A - 磁電変換装置 - Google Patents
磁電変換装置Info
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- JPH02205716A JPH02205716A JP2535589A JP2535589A JPH02205716A JP H02205716 A JPH02205716 A JP H02205716A JP 2535589 A JP2535589 A JP 2535589A JP 2535589 A JP2535589 A JP 2535589A JP H02205716 A JPH02205716 A JP H02205716A
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Landscapes
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (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)
本発明は磁電変換装置に関し、ざらに詳しくは、繰り返
し磁気信号を精度良く検出する検出手段としての磁電変
換装置に関する。
し磁気信号を精度良く検出する検出手段としての磁電変
換装置に関する。
(従来の技術)
例えば、モータやターンテーブルの如き回転体等の回転
制御を行うために用いられる磁電変換装置として第7図
に示すものが知られている(特公昭54−41335号
参照)。
制御を行うために用いられる磁電変換装置として第7図
に示すものが知られている(特公昭54−41335号
参照)。
同図は、磁電変換装置30及びこの磁電変換装置30に
作用する繰り返し磁気信号源としての磁石帯31を概念
的に示すものである。
作用する繰り返し磁気信号源としての磁石帯31を概念
的に示すものである。
磁電変換装置30は、磁気抵抗の異方性効果を有する第
1.第2の磁気抵抗効果素子32a。
1.第2の磁気抵抗効果素子32a。
32bを、両者の感磁方向が同一で、かつ、磁石帯31
のN、S磁極の間隔(周期λ)に対し、λ/4の間隔で
平行配置すると共に第1.第2の磁気抵抗効果素子32
a、32bを直列接続して、その中点から引き出した端
子33を出力端子として、また、各磁気抵抗効果素子3
2a、32bのそれぞれの他方の端子34.35を電源
供給端子、接地端子として用いるようになっている。
のN、S磁極の間隔(周期λ)に対し、λ/4の間隔で
平行配置すると共に第1.第2の磁気抵抗効果素子32
a、32bを直列接続して、その中点から引き出した端
子33を出力端子として、また、各磁気抵抗効果素子3
2a、32bのそれぞれの他方の端子34.35を電源
供給端子、接地端子として用いるようになっている。
この磁電変換装置30において、第1の磁気抵抗効果素
子32aが磁石帯31のN極に対向する状態でN極から
S極に向かう磁束φが作用するとき、第1の磁気抵抗効
果素子32aは感磁してその磁気抵抗の変化は最大とな
り、また、このとき第2の磁気抵抗効果素子32bは磁
束φの水平方向成分により飽和して磁気抵抗の変化は最
小となる。
子32aが磁石帯31のN極に対向する状態でN極から
S極に向かう磁束φが作用するとき、第1の磁気抵抗効
果素子32aは感磁してその磁気抵抗の変化は最大とな
り、また、このとき第2の磁気抵抗効果素子32bは磁
束φの水平方向成分により飽和して磁気抵抗の変化は最
小となる。
この結果、両磁気抵抗効果素子32a、32bの中点か
ら引き出された端子33から出力される出力信号(電圧
)voutは、これらにより分圧され第7図に示す如く
最小となる。
ら引き出された端子33から出力される出力信号(電圧
)voutは、これらにより分圧され第7図に示す如く
最小となる。
次に、磁石帯31が矢印方向にλ/4だけ移動したとき
には、第1.第2の磁気抵抗効果素子32a、32bの
状態は上述した場合と逆になり、このとき、端子33か
らの出力電圧youtは最大となる。
には、第1.第2の磁気抵抗効果素子32a、32bの
状態は上述した場合と逆になり、このとき、端子33か
らの出力電圧youtは最大となる。
このような動作の基に、出力信号youtはλ/4毎に
最小、最大値が対称的に反転する正弦波状になり、これ
により、磁石帯31の周期λに対し、1/2の周期、即
ら2倍の周波数を有する出力信号voutを取出し回転
体の回転制御等に用いることができる。
最小、最大値が対称的に反転する正弦波状になり、これ
により、磁石帯31の周期λに対し、1/2の周期、即
ら2倍の周波数を有する出力信号voutを取出し回転
体の回転制御等に用いることができる。
しかしながら、この磁電変換装置30の場合には、磁石
帯31の周期λの1/2の周期、即ち、2倍の周波数の
出力信号VoutLか得ることができないため、例えば
、比較的回転数が遅く、かつ、小型のターンテーブルの
如き回転体の外周にvi1石帯31を設けこのriii
電変換装@30でその回転状態の検出を行うような場合
、高精度の位置検出を行うことが困難となり、正確な回
転制御を行うことができないという問題があった。
帯31の周期λの1/2の周期、即ち、2倍の周波数の
出力信号VoutLか得ることができないため、例えば
、比較的回転数が遅く、かつ、小型のターンテーブルの
如き回転体の外周にvi1石帯31を設けこのriii
電変換装@30でその回転状態の検出を行うような場合
、高精度の位置検出を行うことが困難となり、正確な回
転制御を行うことができないという問題があった。
(発明が解決しようとする課題)
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、従来
例の場合よりもざらに2倍の周波数を有する出力信号を
得ることができると共に、使用環境の熱的影響を受けな
い磁電変換装置を提供することを目的とするものである
。
例の場合よりもざらに2倍の周波数を有する出力信号を
得ることができると共に、使用環境の熱的影響を受けな
い磁電変換装置を提供することを目的とするものである
。
[発明の構成コ
(課題を解決す−るための手段)
本発明の磁電変換装置は、磁気抵抗の異方性効果を有し
、かつ、感磁方向が同一の2個の磁気抵抗効果素子をこ
れらに作用する繰り返し磁気信号の周期λに対し、 略(1/4) (2n+1>λ (rl=O,±1゜
±2・・・)の間隔をもって平行配置に直列接続した第
1のセンサ部と、この第1のセンサ部と同一構成の2個
の磁気抵抗効果素子を有し、これらの第1のセンサ部に
対し、 略(1/8) (2n+1 )λの間隔をもって平
行配置に直列接続した第2のセンサ部とを具備し、前記
両センサ部の接続点を出力端子として用いるものである
。
、かつ、感磁方向が同一の2個の磁気抵抗効果素子をこ
れらに作用する繰り返し磁気信号の周期λに対し、 略(1/4) (2n+1>λ (rl=O,±1゜
±2・・・)の間隔をもって平行配置に直列接続した第
1のセンサ部と、この第1のセンサ部と同一構成の2個
の磁気抵抗効果素子を有し、これらの第1のセンサ部に
対し、 略(1/8) (2n+1 )λの間隔をもって平
行配置に直列接続した第2のセンサ部とを具備し、前記
両センサ部の接続点を出力端子として用いるものである
。
(作 用)
以下に上記構成の装置の作用を説明する。
この装置によれば、周期λの繰り返し磁気信号が第1.
第2のセンサ部に作用するとき、両センサ部の2個ずつ
の磁気抵抗素子は上述した感磁方向及び間隔設定により
、λ/8毎に、必ずいずれか1個の磁気抵抗効果素子の
磁気抵抗の変化率が最大で、残りの3個の磁気抵抗効果
素子の変化率が最小となり、この結果、両センサ部の接
続点からの出力信号はその周期が前記周期λの1/4と
なり周波数は4倍となる。
第2のセンサ部に作用するとき、両センサ部の2個ずつ
の磁気抵抗素子は上述した感磁方向及び間隔設定により
、λ/8毎に、必ずいずれか1個の磁気抵抗効果素子の
磁気抵抗の変化率が最大で、残りの3個の磁気抵抗効果
素子の変化率が最小となり、この結果、両センサ部の接
続点からの出力信号はその周期が前記周期λの1/4と
なり周波数は4倍となる。
また、両センサ部は熱的に差動状態に動作するので、出
力信号は熱の影響を受けない。
力信号は熱の影響を受けない。
(実施例)
以下に本発明の実施例を詳細に説明する。
第1図の示す磁電変換装@1は、ガラス製等の基板2の
表面に、ニッケルコバルトの如き強磁性体製で磁気抵抗
の異方性効果を有する2個の磁気抵抗効果素子3a、3
bからなる第1のセンサ部4aと、これら両磁気抵抗効
果素子3a、3bと同材質で同様な効果を発揮する2個
の磁気抵抗効果素子3c、3dかうなる第2のセンサ部
4bとを直列接続の状態で設けると共に、第1図におい
て左側に位置する磁気抵抗効果素子3aの端部を直流電
源5用の入力端子6aとして、また、右側に位置する磁
気抵抗効果素子3dの端部を接地端子6bとして、ざら
に、中央部で隣り合う磁気抵抗効果素子3b、3cの接
続点を出力信号を取出す出力端子6Cとして用いるよう
になっている。
表面に、ニッケルコバルトの如き強磁性体製で磁気抵抗
の異方性効果を有する2個の磁気抵抗効果素子3a、3
bからなる第1のセンサ部4aと、これら両磁気抵抗効
果素子3a、3bと同材質で同様な効果を発揮する2個
の磁気抵抗効果素子3c、3dかうなる第2のセンサ部
4bとを直列接続の状態で設けると共に、第1図におい
て左側に位置する磁気抵抗効果素子3aの端部を直流電
源5用の入力端子6aとして、また、右側に位置する磁
気抵抗効果素子3dの端部を接地端子6bとして、ざら
に、中央部で隣り合う磁気抵抗効果素子3b、3cの接
続点を出力信号を取出す出力端子6Cとして用いるよう
になっている。
前記各磁気抵抗効果素子3a乃至3d、入力端子6a、
接地端子6b、出力端子6Cは、ニッケルコバルトの如
き強磁性材料を第1図に示すパターンに蒸着又はエツチ
ングすることにより平行配置に形成されている。
接地端子6b、出力端子6Cは、ニッケルコバルトの如
き強磁性材料を第1図に示すパターンに蒸着又はエツチ
ングすることにより平行配置に形成されている。
また、両磁気抵抗効果素子3C,3d間の間隔は、いず
れも後述する磁気帯7からの繰り返し磁気信号の周期λ
に対し、λ/4の間隔をもって形成され、また、隣り合
う磁気抵抗効果素子3b。
れも後述する磁気帯7からの繰り返し磁気信号の周期λ
に対し、λ/4の間隔をもって形成され、また、隣り合
う磁気抵抗効果素子3b。
30間はλ/8の間隔をもって形成されている。
さらに、各磁気抵抗効果素子3a乃至3dの感磁方向は
、第1図に示す矢印α1.α2方向に設定されている。
、第1図に示す矢印α1.α2方向に設定されている。
前記入力端子6a、接地端子6b間には、第2図にも示
すように所定電圧E (V)の直流電源5が接続される
ようになっている。
すように所定電圧E (V)の直流電源5が接続される
ようになっている。
第2図に前記磁電変換装@1の等価回路を示す。
ここで、各磁気抵抗効果素子3a乃至3dに磁束φが作
用しないときの磁気抵抗をそれぞれRoとして以下の説
明を行°う。
用しないときの磁気抵抗をそれぞれRoとして以下の説
明を行°う。
まず、第5図を参照して、磁気抵抗効果素子3a(又は
3b、3G、3d)に作用する繰り返し磁気信号(外部
磁界)の強度H(X)と、磁気抵抗効果素子3aの磁気
抵抗の変化率ΔRo/Rとの関係について説明する。
3b、3G、3d)に作用する繰り返し磁気信号(外部
磁界)の強度H(X)と、磁気抵抗効果素子3aの磁気
抵抗の変化率ΔRo/Rとの関係について説明する。
既述したように、磁気抵抗効果素子3aの感磁方向を矢
印α1.α2方向に設定したので、この磁気抵抗効果素
子3aに矢印α1.α2方向の磁束φ(1界強度H(x
))が作用するとき、磁気抵抗の変化率ΔRo/Roは
最大となりこのときの値は第5図に示す21点となる。
印α1.α2方向に設定したので、この磁気抵抗効果素
子3aに矢印α1.α2方向の磁束φ(1界強度H(x
))が作用するとき、磁気抵抗の変化率ΔRo/Roは
最大となりこのときの値は第5図に示す21点となる。
この場合には、磁気抵抗効果素子3aの出力信号は最小
となる。これを定性的に「O」で表す。
となる。これを定性的に「O」で表す。
一方、磁気抵抗効果素子3aに感磁方向である矢印α1
.α2方向とは直交する方向に磁束φが作用するとき、
変化率ΔR/Roは最小となり、このときの値は第5図
に示す22点゛又は24点(HX=±H3:飽和磁界強
度)となる。この飽和磁界強度±Hsよりも大きい最大
磁界強度±HRのときには、ΔR/Roの値は第5図に
示す23点又は25点となる。
.α2方向とは直交する方向に磁束φが作用するとき、
変化率ΔR/Roは最小となり、このときの値は第5図
に示す22点゛又は24点(HX=±H3:飽和磁界強
度)となる。この飽和磁界強度±Hsよりも大きい最大
磁界強度±HRのときには、ΔR/Roの値は第5図に
示す23点又は25点となる。
即ち、飽和磁界強度±Hsよりも大きい磁界強度のとき
には、磁気抵抗効果素子3aの磁気抵抗の変化率ΔR/
Roは最小となって、その出力信号は最大をとる。これ
を定性的に「1」で表す。
には、磁気抵抗効果素子3aの磁気抵抗の変化率ΔR/
Roは最小となって、その出力信号は最大をとる。これ
を定性的に「1」で表す。
尚、変化率ΔR/Roの最大、R小間の変化率は3%位
である。
である。
そして、前記磁電変換装置1の出力信@youtの微小
変化分ΔVは、第2図の等価回路から下記(1)式で表
すことができる。
変化分ΔVは、第2図の等価回路から下記(1)式で表
すことができる。
ここに、ΔR1乃至ΔR4は、各磁気抵抗効果素子3a
乃至3dの磁気抵抗の変化分をそれぞれ表す。
乃至3dの磁気抵抗の変化分をそれぞれ表す。
換言すれば、出力信号voutは、各磁気抵抗効果素子
3a乃至3dの出力信号の総和と、磁気抵抗効果素子3
c、3dの出力信号の和との比に比例することになる。
3a乃至3dの出力信号の総和と、磁気抵抗効果素子3
c、3dの出力信号の和との比に比例することになる。
次に上記構成の装置1の作用を、第3図、第4図をも参
照して説明する。
照して説明する。
第3図は、第1.第2のセンサ部4a、4bの磁気帯7
に対する配置状態を、第4図はその動作状態を示すもの
である。
に対する配置状態を、第4図はその動作状態を示すもの
である。
初期状態(時刻to )において、磁電変換装置1の磁
気抵抗効果素子3aには、第3図及び第4図に示すよう
に磁気帯7のN極からの磁束φが感磁方向(α2方向)
に作用するので、このとき、変化率ΔR/Roは最大と
なって、その出力信号は定性的にrOJとなる。また、
このとき磁気抵抗効果素子3b、3GにはN極からの磁
束φが感磁方向とは直交する方向に作用するので、これ
らは磁気飽和の状態となってそれぞれの出力信号は定性
的に「]」となる。
気抵抗効果素子3aには、第3図及び第4図に示すよう
に磁気帯7のN極からの磁束φが感磁方向(α2方向)
に作用するので、このとき、変化率ΔR/Roは最大と
なって、その出力信号は定性的にrOJとなる。また、
このとき磁気抵抗効果素子3b、3GにはN極からの磁
束φが感磁方向とは直交する方向に作用するので、これ
らは磁気飽和の状態となってそれぞれの出力信号は定性
的に「]」となる。
さらに、この状態では、磁気抵抗効果素子3dには前記
N極とは一周期離れた他のN極からの磁束φが感磁方向
とは直交する方向に作゛用するので、その出力信号は定
性2的に「1」となる。
N極とは一周期離れた他のN極からの磁束φが感磁方向
とは直交する方向に作゛用するので、その出力信号は定
性2的に「1」となる。
従って、このときの磁電変換装置1の出力信号は、前記
(1)式に基き類推されるように定性的にr2/3Jで
表すことができる。
(1)式に基き類推されるように定性的にr2/3Jで
表すことができる。
次に、磁気帯7が−X方向にλ/8だけ変位した時刻t
1のときには、上)ホした動作に基き、磁気抵抗効果素
子3a、3b及び3dが「1」、磁気抵抗効果素子3C
がrOJの状態になり、この結果、このときの出力信号
voutは定性的にrl/3Jで表すことができる。
1のときには、上)ホした動作に基き、磁気抵抗効果素
子3a、3b及び3dが「1」、磁気抵抗効果素子3C
がrOJの状態になり、この結果、このときの出力信号
voutは定性的にrl/3Jで表すことができる。
さらに、磁気帯7が−X方向にλ/8変位した時刻t2
のときには、磁気抵抗効果素子3a。
のときには、磁気抵抗効果素子3a。
3c、3dが「1」、磁気抵抗効果素子3bがrOJの
状態になり、このときの出力信号■outは定性的にr
2/3Jで表すことができる。
状態になり、このときの出力信号■outは定性的にr
2/3Jで表すことができる。
このようにして、周期λの全範囲に亘って出力信号yo
utはλ/8毎に最大r2/3J 、最小r1/3Jの
値をとりつつ略正弦波状に変化し、この結果、前記周期
λの1/4の周期、即ち4倍の周波数を持つ信号となる
。
utはλ/8毎に最大r2/3J 、最小r1/3Jの
値をとりつつ略正弦波状に変化し、この結果、前記周期
λの1/4の周期、即ち4倍の周波数を持つ信号となる
。
この結果、磁気帯7を例えば比較的遅く回転するターン
テーブルの外周に設けて磁電変換装@1によりその回転
制御のための信号を取出す場合でも、従来例に比較しよ
り高精度の回転制御が可能となる。
テーブルの外周に設けて磁電変換装@1によりその回転
制御のための信号を取出す場合でも、従来例に比較しよ
り高精度の回転制御が可能となる。
また、上述した磁電変換装置1によれば、出力信号vo
utを直列接続された第1.第2のセンサ部4a、4b
の接続点から取出すものであり、両センサ部4a、4b
は使用環境における熱に対し差動的に動作するので、両
センサ部4a、4bの熱による特性変化は打ち消し合い
、この結果、出力信号youtは熱による影響を受ける
ことはない。
utを直列接続された第1.第2のセンサ部4a、4b
の接続点から取出すものであり、両センサ部4a、4b
は使用環境における熱に対し差動的に動作するので、両
センサ部4a、4bの熱による特性変化は打ち消し合い
、この結果、出力信号youtは熱による影響を受ける
ことはない。
第6図は、本発明の実施例の他側を示すものである。
同図に示す磁電変換装置1Aは、前記磁気抵抗効果素子
3c、3dからなる第2のセンサ部4bを磁気抵抗効果
素子3a側にλ/4シフトした配置としたことが磁電変
換装置1と相違する点である。即ち、このrtt電変換
I@lAの磁気抵抗効果素子3Cは、磁気抵抗効果素子
3bよ゛りもλ/8だけ磁気抵抗効果素、、−i!−3
a側にシフトした位置となっている。
3c、3dからなる第2のセンサ部4bを磁気抵抗効果
素子3a側にλ/4シフトした配置としたことが磁電変
換装置1と相違する点である。即ち、このrtt電変換
I@lAの磁気抵抗効果素子3Cは、磁気抵抗効果素子
3bよ゛りもλ/8だけ磁気抵抗効果素、、−i!−3
a側にシフトした位置となっている。
この磁電変換装置1Aによっても、上述した磁電変換装
置1と同様の作用を発揮させることができる。
置1と同様の作用を発揮させることができる。
本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、そ
の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
[発明の効果コ
以上詳述した本発明によれば、第1.第2のセンサ部を
上述した感磁方向で、かつ、上述した間隔をもって直列
接続の状態で配置し、両者の接続点から出力信号を取出
すようにしたものであるから、繰り返し磁気信号の4倍
の周波数を持ち、かつ、熱的な特性劣化のない出力信号
を得ることができ、従来例よりもより高精度の回転制御
等を行う場合に用いることが可能な磁電変換装置を提供
することができる。
上述した感磁方向で、かつ、上述した間隔をもって直列
接続の状態で配置し、両者の接続点から出力信号を取出
すようにしたものであるから、繰り返し磁気信号の4倍
の周波数を持ち、かつ、熱的な特性劣化のない出力信号
を得ることができ、従来例よりもより高精度の回転制御
等を行う場合に用いることが可能な磁電変換装置を提供
することができる。
第1図は本発明の実施例装置を示す平面図、第2図は同
装置の等価回路図、第3図は同装置の配置を示す説明図
、第4図は同装置の動作説明図、第5図は磁気抵抗効果
素子の外部磁界強度と磁気抵抗の変化率との関係を示す
特性図、第6図は本発明の他の実施例装置の配置を示す
説明図、第7図は従来例の配置及び出力信号の波形を示
す説明図である。 1・・・磁電変換装置、 3a、3b、3c、3d−1ifi気抵抗効果素子、4
a・・・第1のセンサ部、 4b・・・第2のセンサ部。 第 図
装置の等価回路図、第3図は同装置の配置を示す説明図
、第4図は同装置の動作説明図、第5図は磁気抵抗効果
素子の外部磁界強度と磁気抵抗の変化率との関係を示す
特性図、第6図は本発明の他の実施例装置の配置を示す
説明図、第7図は従来例の配置及び出力信号の波形を示
す説明図である。 1・・・磁電変換装置、 3a、3b、3c、3d−1ifi気抵抗効果素子、4
a・・・第1のセンサ部、 4b・・・第2のセンサ部。 第 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 磁気抵抗の異方性効果を有し、かつ、感磁方向が同一
の2個の磁気抵抗効果素子をこれらに作用する繰り返し
磁気信号の周期λに対し、 略(1/4)・(2n+1)λ(n=O,±1,±2・
・・)の間隔をもって平行配置に直列接続した第1のセ
ンサ部と、この第1のセンサ部と同一構成の2個の磁気
抵抗効果素子を有し、これらの第1のセンサ部に対し、 略(1/8)・(2n+1)λの間隔をもつて平行配置
に直列接続した第2のセンサ部とを具備し、前記両セン
サ部の接続点を出力端子として用いることを特徴とする
磁電変換装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2535589A JPH02205716A (ja) | 1989-02-03 | 1989-02-03 | 磁電変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2535589A JPH02205716A (ja) | 1989-02-03 | 1989-02-03 | 磁電変換装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02205716A true JPH02205716A (ja) | 1990-08-15 |
Family
ID=12163545
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2535589A Pending JPH02205716A (ja) | 1989-02-03 | 1989-02-03 | 磁電変換装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02205716A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4208154A1 (de) * | 1991-03-14 | 1992-09-17 | Sony Magnescale Inc | Magnetischer sensor |
-
1989
- 1989-02-03 JP JP2535589A patent/JPH02205716A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4208154A1 (de) * | 1991-03-14 | 1992-09-17 | Sony Magnescale Inc | Magnetischer sensor |
DE4208154C2 (de) * | 1991-03-14 | 1994-03-10 | Sony Magnescale Inc | Magnetischer Sensor |
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