JPS63275902A - 位置検出装置 - Google Patents

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】 Ｇ ［産業上の利用分野］ 本発明は、位置検出装置に係り、特に、磁気抵抗素子を
用いたものに関する。

［従来の技術］ 一定方向の磁界の変化に応じてその抵抗値が変化する素
子として磁気抵抗素子（ＭＲ素子）が知られている。第
３図ないし第４図はこのＭＲ累子の特性を示す図である
。第３図（Ａ）において、Ｍ　Ｒ素子１を流れる電流１
の電流方向か磁石２によって形成される磁界りの方向と
直行するとき、ｎＮ記Ｍｌ？素子Ｉと磁石２との距離Ｘ
の変化に応じて該Ｍ　１１素子の抵抗値Ｒは第３図（Ｂ
）の曲線Ｉで示されるように変化する。また、第４図（
Ａ）に示されるように、磁界りが電流ｉの方向と平行で
あるときは、第４図（Ｂ）の直線■で示されるように、
抵抗値Ｒは距離Ｘが変化しても変化しない。この上うｆ
、Ｌ　Ｍ　Ｒ素子を第１の部材に取り付け、第２の部・
材に磁石を取り付けてこれら第１の部１才と第２の部材
とを前記Ｍ　Ｒ素子の電流方向と磁石の磁界の方向とが
前記第３図（Ａ　）に示される関係になるように配置す
れば、第３図（Ｂ）に示されろように、前記第１の部材
と第２の部材との距離の変化に応じてＭ　Ｒ素子の抵抗
値が変化するから、これを検出することにより前記第１
及び第２の部材の位置関係を検出する位置検出装置を＋
ｅ成することができる。

しかしながら、このような、位置検出装置では、前記Ｍ
ｎ素子の特性が周囲温度に応じて変化した場合、その特
性変化が直ちに動作点の変動となって表れ、安定した位
置検出ができないという欠点かある。そこで、第５図（
Ａ）に示されるようにＭｎ素子１ａ及び該Ｍｎ素子１ａ
と同一の温度特性を有するＭｎ素子１ｂを直列に接続し
、ＭＲ素了１ａ０′）電流方向が磁石２１の磁界りの方
向と直行し、かつ、Ｍｎ素子１ｂの電流方向が磁界りの
方向と平行となるような位置関係にこれらを配置し、Ｍ
Ｒ索子１ａ及び１ｂの中点電位Ｖｃの変化を検出するこ
とにより、位置検出を行う位置検出装置が提案されてい
る。すなわち、この位置検出装置によれば、前記中点電
位Ｖｃは、第５図（Ｂ）の曲線■で示されるように、磁
石２ａとＭｎ素子１ａとの距離Ｘの変化のみに応じて変
化するから、この中点電位Ｖｃが変化して基準電位Ｖｓ
と一致したことを検出することにより、位置検出ができ
、かつ、周囲温度の変化に応じてＭｎ素子１ａの特性が
変化してもそれによる特性変化はＭｎ素子１ｂの温度特
性によってキャンセルされて中点電位の変化曲線は周囲
温度変化に拘わらず一定となり、基準電位Ｖｓが一定で
ある限り中点電位Ｖｃが基準電位Ｖｓと一致する距離Ｘ
ｏは常に一定となって、安定した位置検出が可能となる
。

［発明か解決すべき問題点］ ところが、このような従来の位置検出装置にあっても、
基準電位Ｖｓ自体が周囲温度その他の条件変化によって
変化すると、それがそのまま検出誤差となって表われる
という欠点がある。また、一般に、このようなＭｎ素子
は、基板上に強磁性体材料をジグザグパターン状に蒸着
させて形成されるが、その製造工程において、一定方向
の磁界中で熱処理等か施される。その場合、前記従来の
位置検出装置のように、２つのＭｎ素子を各々の電流方
向が磁界方向に対して直行及び平行となる位置関係にそ
れぞれ配置する構造では、この処理工程において２つの
Ｍｎ素子に完全に同一条件の処理を施すことが困難であ
り、このため、２つのＭｎ素子の温度特性を完全に同一
にすることが困難であって、これによって２つのＭｎ素
子の特性のバラツキによる検出誤差が生ずるおそれも強
かっｆ二。

本発明の目的は、このような欠点のない位置検出装置を
提供することにある。

［問題１．χを解決するための手段］ 本発明は、第一の部材に磁気センサ回路を設け、第２の
部材に磁界発生手段を設けてこれら第１及び第２の部材
の位置関係を検出する位置検出装置である。

この場合、前記第１の部材に設けられた磁気センサ回路
は、磁気抵抗素子からなるセンサ２ｇを１組として２組
設けて各々に通ずる電流方向が互いに平行となり、かつ
、前記電流方向と直行する方向において前記各センサ組
のセンサ同士が一定の間隔を生ずるように配置し、さら
に、前記各組のセンサを直列に接続するとともに、これ
ら２組のセンサ組を並列に接続して構成されている。

さらに、このセンサ回路の両端に一定の電圧を印加する
電圧印加手段が設けられ、また、前記各センサ組の中点
電位の変化曲線のクロス点を検出するクロス点検出回路
が設けられている。

そして、前記第２の部材に設けられた磁界発生手段は、
センサの電流方向と直行する方向の磁界を発生するよう
に構成されている。

［作用］ 第６図ないし第８図は本発明の詳細な説明するための図
である。

今、第６図（Ａ）に示されるように、Ｍｎ素子Ｉｃ及び
ｌｄをそれぞれの電流ｉの方向が平行になり、かつ、こ
の電流方向と直行する方向において所定距離だけ間隔が
あくように配置し、これらを前記電流方向に平行な直線
上にその先端が揃えら１ｔた磁石２ｂ及び２ｄと前記第
３図（Ａ　）で示されろ関係と同じ関係になるように対
向させ、これら磁石２ｃ及び２ｄをその先端を揃えたま
まで前記電流方向と直行する方向に移動すると、ＭＲ素
子１ｃ及びｌｄの抵抗値Ｒはそれぞれが対向する磁石２
ｃ及び２ｄとの距離Ｘに応じて第６図（Ｂ）の曲線■及
び■で示されるように変化する。

したがって、このようなＭＲ素子をそれぞれを第７図（
Ａ）に示されるように、各ケに通ずる電流方向が互いに
平行となり、かつ、前記電流方向と直行する方向におい
て一定の間隔を生ずるように配置し、これらを直列に接
続すると、その中点電位Ｖｃは磁石２ｅとの距離Ｘに応
じて第７図（Ｂ）の曲線■で示されるように変化する。

そこで、上記本発明の構成のように、上記第７図で示さ
れるようなＭＩ（素子の組を第８図に示されるように２
組並列に接続し、かつこれら各組同士も前記ＭＲ素子同
士と同様の関係で一定の距離だけ間隔かあ（ように配置
して両端に電圧Ｖを印加すれば、これら各組における中
点電位Ｖｃ、及びＶｃ２は距離Ｘに応じてそれぞれ第８
図（Ｂ）の曲線■及び■で示されるように変化し、これ
らはｐ点でクロスする。

ここで周囲ｌ益度変化があっても電圧Ｖが一定である限
りＭｒＬ素子の温度特性はキャンセルされるから曲線■
と■とは変化しないとともに、電圧■が変化した場合に
は、両回線は同時にＶｃ軸に平行に同一の値だけ変化す
るだけであり、いずれにしてもｐ点のＸ座標における値
Ｘｃが変動することはない。したがって、このｐ点を検
出することにより、周囲温度変化に影響されず常に正確
な位置検出ができるしのである。

［実施例コ 第１図は本発明の実施例を示す部分図、第２図は第１図
の回路構成を示す図である。

第１図において、符号３０は乗用車やトラック等の車両
に装備されるシートベルトであり、このシートベルト３
０の先端には薄板状の金具からなる装着部材３１（本発
明の第２の部材を構成する）か取り付けられ、さらに、
この装着部材３１の先端部には磁石３２（磁界発生手段
）が取り付けられている。

また、図中符号３３は、車両シートの近傍におけるドア
側の上部等に固定されたガイドレールであり、このガイ
ドレール３３に形成された溝３４には前記装着部材３１
を着脱自在に゛装着できるホルダ３５が摺動自在に係合
されている。

前記ガイドレール３３の図中右端部は、車体のｌをなす
柱（ピラー）３６に固定されており、該柱３６にはパネ
ル３７（第１の部材）が固定され、このパネル３７の上
部であって前記装着部材３１を前記ホルダ３５に装着し
た状態で該ホルダ３５を図中点線で示されるようにガイ
ドレール３３の右端部まで移動したときに、前記磁石３
２の先端部と近接して対向する位置に、磁気センサ回路
３８が固定されている。

そして、この磁気センサ回路３８は車両の適宜の部位に
設けられｒコ位置検出回路部３９に電気的に接続されて
いる。

第２図は前記磁気センサ回路３８の内部構成、訂記位置
検出回路３９の内部構成及びこれら各回路相互間の結線
を示すものである。第２図において、磁気センサ回路３
８は、４個のＭ　Ｉ’（素子（磁気センサ）３８ａ、３
８ｂ、３８ｃ、３８ｄからなり、前記ＭＲ素子３８ａと
３８ｂ及び３８ｃと３８ｄがそれぞれ直列に接続され、
この直列接続されたＭＲ素子の各組のがさらに並列接続
されている。そして、これら各〜ＩＲ素子は、前記磁石
３２が形成する磁界りの方向とその通ずる電流ｉの方向
が直行するように配置されているとともに、前記磁界り
の方向において所定の距離だけ間隔があくように配置さ
れているものである。

また、前記位置検出回路３９は、前記並列接続されたＭ
Ｒ素子の両端に電圧■を印加する定電圧回路３９ａと、
前記直列接続されたＭＲ素子の各中点電位Ｖｃ、とＶｃ
、とを比較して両者の電位が一致しｆこときに一致信号
を送るコンパレータ３９ｂと、該コンパレータ３９ｂの
一致信号を受けて外部の機器、例えば、表示ランプある
いはエンジンの始動装ｊ！等を制御゛４゛る制御回路３
９ｃとから構成されているものである。

したがって、前記装着部材３１を前記ホルダ３５に装着
した状態で該ホルダ３５が図中点線で示されるようにガ
イドレール３３の右端部まで移動された場合、すなわち
、シートベルト３０を完全に装着された場合、゛前記磁
石３２の先端部が前記磁気センサ回路３８に近接して対
向し、その結果、前記各ＭＲ素子の中点電位Ｖｃ＋及び
ＶＣ２が前記第８図（１３）の曲線■、■に示されるよ
うに変化する。これら中点電位は直ちにコンパレータ３
９ｂで比較され、前記磁石３２の先端部と磁気センサ回
路との距離Ｘ　ｈ＜　Ｘ　ｃになると中点電位が一致し
、その時点で一致信号が制御回路３９ｃに送られ、制御
回路３９ｃから外部に制御信号が送られろ。これによっ
て、第１の部材たるパネル３７と第２の部オたる装着部
材３１との位置関係の検出か正確ニなされて、シートベ
ルト３０の装着状態を確実に知ることがてきる。

」一連の実施例にあっては、以下の＋１点がある。

すなわち、周囲温度が変化して乙館記中点電位のクロス
する位置Ｘｃが変わることがないから、磁気センサ回路
３８か設置されている車内の温度や位置検出回路３９が
設置されている部位の温度が著しく変動しても常に安定
した位置検出ができ、かつ、中点電位のクロス点は極め
て正確に特定できるから正確な位π検出が可能である。

これにより、酷暑時や厳寒時においてらシートベルトの
装着状態を確実に知ることができるから、安全上におい
てそのメリットは大である。

なお、上記実施例では、本発明をシートベルトに適用し
た例について述べたが、本発明はこれに限られることな
く位置検出が必要なすべての分野に応用できることは勿
論であり、特に正確な位置検出か必要とされる分野に適
用すればそのメリットは極めて大きい。

し発明の効果］ 以上詳述したように、本発明は、２個の磁気センサを直
列接続して構成されろ磁気センサ組を２組用い、これら
を並列接続して各々の中点電位のクロス点を検出するこ
とにより、位置検出を行っており、このクロス点は周囲
温度や磁気センサに印加する電圧の変化に関係なく一定
であるとともにこのクロス点の特定は正確にできるから
、常に安定して正確な位置検出ができるというすぐれた
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す部分図、第２図は第１図
の回路購成を示す図、第３図ないし第５図は本発明の詳
細な説明するにめの図、第６図ないし第８図は本発明の
詳細な説明するための図である。 ３２・磁石（磁界発生手段）、３８・・・磁気センサ１
（ｊＪ路、３８　ａ　、　３８　ｂ　、　３８　ｃ　、
　３８　ｄ　・・磁気抵抗素子（磁気センサ）、３９ａ
・・定電圧回路（電圧印加手段）、３９ｂ・・コンパレ
ーク（クロス点検出回路）。 出願人　アルプス′電気株式会社 第１図 第２図　　　　、。 第３図 （Ａ）　　　　　　　　　　　　　　　（８）（Ａ）　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　（Ｂン第５図 ｆＡＩ　　　　　　　　　　　　　　ＩＢ）第６図 （Ａ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｃ
Ｂン一二 第７ Ａｌ 第８１ （Ａ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第一の部材と第二の部材との位置関係を検出する位置検
   出装置であって、前記第一の部材に、磁気抵抗素子から
   なる磁気センサ２個を１組として２組設けて各々に通ず
   る電流方向が互いに平行となり、かつ、前記電流方向と
   直行する方向において前記各磁気センサ同士が一定の間
   隔を生ずるように配置し、さらに、前記各組のセンサを
   直列に接続するとともに、これら２組のセンサ組を並列
   に接続した磁気センサ回路と、この磁気センサ回路の両
   端に一定の電圧を印加する電圧印加手段と、前記各セン
   サ組の中点電位の変化曲線のクロス点を検出するクロス
   点検出回路とを設け、一方、前記第二の部材に、前記セ
   ンサ回路の各センサの電流方向と直行する方向の磁界を
   発生する磁界発生手段を設けたことを特徴する位置検出
   装置。