JP2001281308A - 磁気センサ及び位置検出装置 - Google Patents
磁気センサ及び位置検出装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 外部磁界を検出する感磁部の周囲温度等が変
化した場合であっても、感磁部に常に最適なバイアス磁
界を印加して、外部磁界の検出を良好に行えるようにす
る。 【解決手段】 第1及び第2のバイアスコイル27a,
27bを駆動制御するバイアス回路46を設け、このバ
イアス回路46が、第2のセンサコイル29bに発生し
た電圧値をモニタリングして、この第2のセンサコイル
29bに発生した電圧値が常に所望の電圧値と等しくな
るように、第1及び第2のバイアスコイル27a,27
bを駆動制御するようにする。
化した場合であっても、感磁部に常に最適なバイアス磁
界を印加して、外部磁界の検出を良好に行えるようにす
る。 【解決手段】 第1及び第2のバイアスコイル27a,
27bを駆動制御するバイアス回路46を設け、このバ
イアス回路46が、第2のセンサコイル29bに発生し
た電圧値をモニタリングして、この第2のセンサコイル
29bに発生した電圧値が常に所望の電圧値と等しくな
るように、第1及び第2のバイアスコイル27a,27
bを駆動制御するようにする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、外部磁界を検出す
る磁気センサ及びこの磁気センサを用いた位置検出装置
に関する。
る磁気センサ及びこの磁気センサを用いた位置検出装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、外部磁界を検出する磁気センサと
して、いわゆるフラックスゲート型センサと呼ばれる磁
気センサが知られている。このフラックスゲート型セン
サは、Ni−Fe合金等の高透磁率材料よりなるコアの
周囲に励磁コイル及びセンサコイルが巻回されてなる感
磁部を備えている。このフラックスゲート型センサで
は、感磁部の励磁コイルが、例えば、数十kHzの正弦
波若しくは矩形波にて駆動されると、検出コイルの巻回
中心軸方向に入射する外部磁界の大きさに応じて、感磁
部のコアのインダクタンスが変化することになる。フラ
ックスゲート型センサは、このコアのインダクタンス変
化を電圧変化に変換して検出することで、外部磁界の大
きさを検出するようにしている。
して、いわゆるフラックスゲート型センサと呼ばれる磁
気センサが知られている。このフラックスゲート型セン
サは、Ni−Fe合金等の高透磁率材料よりなるコアの
周囲に励磁コイル及びセンサコイルが巻回されてなる感
磁部を備えている。このフラックスゲート型センサで
は、感磁部の励磁コイルが、例えば、数十kHzの正弦
波若しくは矩形波にて駆動されると、検出コイルの巻回
中心軸方向に入射する外部磁界の大きさに応じて、感磁
部のコアのインダクタンスが変化することになる。フラ
ックスゲート型センサは、このコアのインダクタンス変
化を電圧変化に変換して検出することで、外部磁界の大
きさを検出するようにしている。
【0003】このフラックスゲート型センサは、感磁部
に最適なバイアス磁界を印加するようにすると、例えば
地磁気の1/10以下の微弱な磁界も検出できるほどに
検出感度を高めることができ、また、出力直線性を高め
て出力ダイナミックレンジを広く取ることができるよう
になる。したがって、このフラックスゲート型センサを
用いて外部磁界を検出する場合には、その感磁部に最適
なバイアス磁界を印加することが望ましい。
に最適なバイアス磁界を印加するようにすると、例えば
地磁気の1/10以下の微弱な磁界も検出できるほどに
検出感度を高めることができ、また、出力直線性を高め
て出力ダイナミックレンジを広く取ることができるよう
になる。したがって、このフラックスゲート型センサを
用いて外部磁界を検出する場合には、その感磁部に最適
なバイアス磁界を印加することが望ましい。
【0004】また、フラックスゲート型センサに類似し
た磁気センサとして、いわゆる磁気インピーダンス効果
(以下、MI効果という。)を応用したMI効果型セン
サが知られている。このMI効果型センサは、感磁部の
検出コイルを直接駆動することで、上記フラックスゲー
ト型センサの励磁コイルに相当するコイルを省略した構
成となっている。
た磁気センサとして、いわゆる磁気インピーダンス効果
(以下、MI効果という。)を応用したMI効果型セン
サが知られている。このMI効果型センサは、感磁部の
検出コイルを直接駆動することで、上記フラックスゲー
ト型センサの励磁コイルに相当するコイルを省略した構
成となっている。
【0005】このMI効果型センサでは、感磁部の検出
コイルが、例えば、繰り返し周波数が数MHz〜数十M
Hzでパルス幅が数ns〜数十ns程度の高周波パル
ス、若しくは同様の繰り返し周波数の正弦波にて駆動さ
れると、検出コイルの巻回中心軸方向に入射する外部磁
界の大きさに応じて、検出コイルのインダクタンス成分
のみならず、高周波励磁によって発現する磁性体の表皮
効果により、検出コイルの実抵抗成分にも変化が生じる
ことになる。MI効果型センサは、これらインダクタン
ス成分の変化と実抵抗成分の変化とを合わせた検出コイ
ルのインピーダンス変化を電圧変化に変換して検出する
ことで、外部磁界の大きさを検出するようにしている。
コイルが、例えば、繰り返し周波数が数MHz〜数十M
Hzでパルス幅が数ns〜数十ns程度の高周波パル
ス、若しくは同様の繰り返し周波数の正弦波にて駆動さ
れると、検出コイルの巻回中心軸方向に入射する外部磁
界の大きさに応じて、検出コイルのインダクタンス成分
のみならず、高周波励磁によって発現する磁性体の表皮
効果により、検出コイルの実抵抗成分にも変化が生じる
ことになる。MI効果型センサは、これらインダクタン
ス成分の変化と実抵抗成分の変化とを合わせた検出コイ
ルのインピーダンス変化を電圧変化に変換して検出する
ことで、外部磁界の大きさを検出するようにしている。
【0006】このMI効果型センサは、このように検出
コイルのインピーダンス変化をもとに外部磁界の大きさ
を検出するようにしているので、フラックスゲート型セ
ンサに比べてより高い検出感度を有することになる。ま
た、このMI効果型センサにおいても、感磁部に最適な
バイアス磁界を印加するようにすれば、検出感度を更に
を高めることができ、また、出力直線性を高めて出力ダ
イナミックレンジを広く取ることができるようになる。
したがって、このMI効果型センサを用いて外部磁界を
検出する場合にも、その感磁部に最適なバイアス磁界を
印加することが望ましい。
コイルのインピーダンス変化をもとに外部磁界の大きさ
を検出するようにしているので、フラックスゲート型セ
ンサに比べてより高い検出感度を有することになる。ま
た、このMI効果型センサにおいても、感磁部に最適な
バイアス磁界を印加するようにすれば、検出感度を更に
を高めることができ、また、出力直線性を高めて出力ダ
イナミックレンジを広く取ることができるようになる。
したがって、このMI効果型センサを用いて外部磁界を
検出する場合にも、その感磁部に最適なバイアス磁界を
印加することが望ましい。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】磁気センサの感磁部に
バイアス磁界を印加する方法としては、一般に、感磁部
の近傍に永久磁石を配設してこの永久磁石からの磁界を
感磁部に印加する方法や、感磁部の周囲にバイアスコイ
ルを巻回してこのバイアスコイルを駆動することにより
生じる磁界を感磁部に印加する方向が用いられる。
バイアス磁界を印加する方法としては、一般に、感磁部
の近傍に永久磁石を配設してこの永久磁石からの磁界を
感磁部に印加する方法や、感磁部の周囲にバイアスコイ
ルを巻回してこのバイアスコイルを駆動することにより
生じる磁界を感磁部に印加する方向が用いられる。
【0008】永久磁石を用いてバイアス磁界を印加する
方法は、永久磁石が形状や材料の不均一性等に起因して
発生磁界にばらつきが生じやすく、適切なバイアス磁界
を印加するための永久磁石の選定や位置決めが困難であ
ること等から、製造コストの上昇や磁気センサの不安定
性を招いてしまうといった問題がある。
方法は、永久磁石が形状や材料の不均一性等に起因して
発生磁界にばらつきが生じやすく、適切なバイアス磁界
を印加するための永久磁石の選定や位置決めが困難であ
ること等から、製造コストの上昇や磁気センサの不安定
性を招いてしまうといった問題がある。
【0009】これに対して、バイアスコイルを用いてバ
イアス磁界を印加する方法では、バイアスコイルに流す
電流値によってバイアスコイルから発生する磁界の大き
さが決定されるので、バイアスコイルに流す電流値を適
切な値に設定することで、磁気センサの感磁部に最適な
バイアス磁界を容易に印加することができる。したがっ
て、バイアスコイルを用いる方法は、感磁部にバイアス
磁界を印加する方法として非常に有効な方法である。
イアス磁界を印加する方法では、バイアスコイルに流す
電流値によってバイアスコイルから発生する磁界の大き
さが決定されるので、バイアスコイルに流す電流値を適
切な値に設定することで、磁気センサの感磁部に最適な
バイアス磁界を容易に印加することができる。したがっ
て、バイアスコイルを用いる方法は、感磁部にバイアス
磁界を印加する方法として非常に有効な方法である。
【0010】ところで、磁気センサの出力特性は、磁気
センサが使用される環境、例えば、感磁部の周囲温度等
によって左右され、感磁部の周囲温度等が変化するとそ
れに応じてシフトすることとなる。例えば、上述したM
I効果型センサにおいては、感磁部の周囲温度が変化す
ると、この温度変化に伴って検出コイルのインピーダン
スが変化するので、これに応じて出力特性がシフトする
ことになる。このように、出力特性がシフトすると、磁
気センサの出力直線性を高めるために最適なバイアス点
がずれることになる。
センサが使用される環境、例えば、感磁部の周囲温度等
によって左右され、感磁部の周囲温度等が変化するとそ
れに応じてシフトすることとなる。例えば、上述したM
I効果型センサにおいては、感磁部の周囲温度が変化す
ると、この温度変化に伴って検出コイルのインピーダン
スが変化するので、これに応じて出力特性がシフトする
ことになる。このように、出力特性がシフトすると、磁
気センサの出力直線性を高めるために最適なバイアス点
がずれることになる。
【0011】ここで、このような磁気センサに対してバ
イアスコイルを用いてバイアス磁界を印加する場合に、
バイアスコイルを常に一定の電流で駆動するようにする
と、感磁部の周囲温度の変化等に起因する最適なバイア
ス点の変動に追従することができず、感磁部に最適なバ
イアス磁界を印加できずに、磁気センサの出力直線性を
劣化させてしまう場合がある。
イアスコイルを用いてバイアス磁界を印加する場合に、
バイアスコイルを常に一定の電流で駆動するようにする
と、感磁部の周囲温度の変化等に起因する最適なバイア
ス点の変動に追従することができず、感磁部に最適なバ
イアス磁界を印加できずに、磁気センサの出力直線性を
劣化させてしまう場合がある。
【0012】本発明は、以上のような実情に鑑みて創案
されたものであって、感磁部の周囲温度等が変化した場
合であっても、感磁部に常に最適なバイアス磁界を印加
して、外部磁界の検出を良好に行えることができる磁気
センサ及びこれを用いた位置検出装置を提供することを
目的とする。
されたものであって、感磁部の周囲温度等が変化した場
合であっても、感磁部に常に最適なバイアス磁界を印加
して、外部磁界の検出を良好に行えることができる磁気
センサ及びこれを用いた位置検出装置を提供することを
目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明に係る磁気センサ
は、複数のセンサ部を備える。これら複数のセンサ部
は、それぞれ、感磁部と、この感磁部にバイアス磁界を
印加するためのバイアス磁界発生手段とを有している。
また、この磁気センサは、複数のセンサ部のバイアス磁
界発生手段を駆動制御する駆動制御手段を備えている。
そして、この磁気センサでは、駆動制御手段が、複数の
センサ部のうちの1つのセンサ部の感磁部からの出力を
モニタリングして、このモニタリングした感磁部からの
出力が一定となるように、複数のセンサ部のバイアス磁
界発生手段を駆動制御するようにしている。
は、複数のセンサ部を備える。これら複数のセンサ部
は、それぞれ、感磁部と、この感磁部にバイアス磁界を
印加するためのバイアス磁界発生手段とを有している。
また、この磁気センサは、複数のセンサ部のバイアス磁
界発生手段を駆動制御する駆動制御手段を備えている。
そして、この磁気センサでは、駆動制御手段が、複数の
センサ部のうちの1つのセンサ部の感磁部からの出力を
モニタリングして、このモニタリングした感磁部からの
出力が一定となるように、複数のセンサ部のバイアス磁
界発生手段を駆動制御するようにしている。
【0014】以上のように構成される磁気センサでは、
センサ部の感磁部により外部磁界が検出される。このと
き、感磁部には、駆動制御手段により駆動制御されるバ
イアス磁界発生手段により、バイアス磁界が印加され
る。駆動制御手段は、複数のセンサ部のうちの1つのセ
ンサ部の感磁部からの出力をモニタリングして、このモ
ニタリングした感磁部からの出力が一定となるように、
複数のセンサ部のバイアス磁界発生手段を駆動制御す
る。
センサ部の感磁部により外部磁界が検出される。このと
き、感磁部には、駆動制御手段により駆動制御されるバ
イアス磁界発生手段により、バイアス磁界が印加され
る。駆動制御手段は、複数のセンサ部のうちの1つのセ
ンサ部の感磁部からの出力をモニタリングして、このモ
ニタリングした感磁部からの出力が一定となるように、
複数のセンサ部のバイアス磁界発生手段を駆動制御す
る。
【0015】したがって、この磁気センサでは、感磁部
の周囲温度等が変化した場合であっても、バイアス磁界
発生手段が感磁部に常に最適なバイアス磁界を印加する
ことが可能となり、出力直線性の向上を図ることができ
る。
の周囲温度等が変化した場合であっても、バイアス磁界
発生手段が感磁部に常に最適なバイアス磁界を印加する
ことが可能となり、出力直線性の向上を図ることができ
る。
【0016】また、本発明に係る位置検出装置は、上記
磁気センサを用いた位置検出装置であって、位置に応じ
て強さや向きが変化する磁界を発生する磁界発生手段
と、磁界発生手段に対して相対的に移動する複数のセン
サ部とを備える。複数のセンサ部は、それぞれ、感磁部
と、この感磁部にバイアス磁界を印加するためのバイア
ス磁界発生手段とを有している。また、この位置検出装
置は、複数のセンサ部のバイアス磁界発生手段を駆動制
御する駆動制御手段と、複数のセンサ部の感磁部からの
出力をもとにしてこれら複数のセンサ部の磁界発生手段
に対する相対移動位置を検出する検出手段とを備えてい
る。そして、この位置検出装置では、駆動制御手段が、
複数のセンサ部のうちの1つのセンサ部の感磁部からの
出力をモニタリングして、このモニタリングした感磁部
からの出力が一定となるように、複数のセンサ部のバイ
アス磁界発生手段を駆動制御するようにしている。
磁気センサを用いた位置検出装置であって、位置に応じ
て強さや向きが変化する磁界を発生する磁界発生手段
と、磁界発生手段に対して相対的に移動する複数のセン
サ部とを備える。複数のセンサ部は、それぞれ、感磁部
と、この感磁部にバイアス磁界を印加するためのバイア
ス磁界発生手段とを有している。また、この位置検出装
置は、複数のセンサ部のバイアス磁界発生手段を駆動制
御する駆動制御手段と、複数のセンサ部の感磁部からの
出力をもとにしてこれら複数のセンサ部の磁界発生手段
に対する相対移動位置を検出する検出手段とを備えてい
る。そして、この位置検出装置では、駆動制御手段が、
複数のセンサ部のうちの1つのセンサ部の感磁部からの
出力をモニタリングして、このモニタリングした感磁部
からの出力が一定となるように、複数のセンサ部のバイ
アス磁界発生手段を駆動制御するようにしている。
【0017】以上のように構成される位置検出装置で
は、複数のセンサ部が磁界発生手段に対して相対移動す
ることによって、磁界発生手段の位置に応じた磁界が複
数のセンサ部に入射することになる。複数のセンサ部に
入射した磁界発生手段からの磁界は、センサ部の感磁部
により検出されることになる。このとき、感磁部には、
駆動制御手段により駆動制御されるバイアス磁界発生手
段により、バイアス磁界が印加される。駆動制御手段
は、複数のセンサ部のうちの1つのセンサ部の感磁部か
らの出力をモニタリングして、このモニタリングした感
磁部からの出力が一定となるように、複数のセンサ部の
バイアス磁界発生手段を駆動制御する。したがって、感
磁部の周囲温度等が変化した場合であっても、バイアス
磁界発生手段が感磁部に常に最適なバイアス磁界を印加
することが可能となる。複数のセンサ部の感磁部からの
出力は、検出手段に供給される。検出手段は、この感磁
部からの出力をもとにして、複数のセンサ部の磁界発生
手段に対する相対位置を検出する。
は、複数のセンサ部が磁界発生手段に対して相対移動す
ることによって、磁界発生手段の位置に応じた磁界が複
数のセンサ部に入射することになる。複数のセンサ部に
入射した磁界発生手段からの磁界は、センサ部の感磁部
により検出されることになる。このとき、感磁部には、
駆動制御手段により駆動制御されるバイアス磁界発生手
段により、バイアス磁界が印加される。駆動制御手段
は、複数のセンサ部のうちの1つのセンサ部の感磁部か
らの出力をモニタリングして、このモニタリングした感
磁部からの出力が一定となるように、複数のセンサ部の
バイアス磁界発生手段を駆動制御する。したがって、感
磁部の周囲温度等が変化した場合であっても、バイアス
磁界発生手段が感磁部に常に最適なバイアス磁界を印加
することが可能となる。複数のセンサ部の感磁部からの
出力は、検出手段に供給される。検出手段は、この感磁
部からの出力をもとにして、複数のセンサ部の磁界発生
手段に対する相対位置を検出する。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。
を参照して詳細に説明する。
【0019】本発明を適用した位置検出装置の概略構成
を図1に示す。この図1に示す位置検出装置1は、位置
に応じて強さや向きが直線的に変化する磁界を発生する
スケール10と、このスケール10から発生する磁界を
検出する磁界検出部20とを有している。これらスケー
ル10と磁界検出部20とは、いずれか一方が、工作機
械や産業用ロボット等の直線移動部分である可動部に取
り付けられ、他方が固定部に取り付けられる。そして、
工作機械や産業用ロボット等の可動部が直線移動するこ
とに伴って、磁界検出部20がスケール10の中心線A
に沿って相対移動し、各移動位置においてスケール10
から発生する磁界を検出して、これに応じた電気信号を
出力する。
を図1に示す。この図1に示す位置検出装置1は、位置
に応じて強さや向きが直線的に変化する磁界を発生する
スケール10と、このスケール10から発生する磁界を
検出する磁界検出部20とを有している。これらスケー
ル10と磁界検出部20とは、いずれか一方が、工作機
械や産業用ロボット等の直線移動部分である可動部に取
り付けられ、他方が固定部に取り付けられる。そして、
工作機械や産業用ロボット等の可動部が直線移動するこ
とに伴って、磁界検出部20がスケール10の中心線A
に沿って相対移動し、各移動位置においてスケール10
から発生する磁界を検出して、これに応じた電気信号を
出力する。
【0020】位置検出装置1では、磁界検出部20から
出力された位置情報を示す電気信号が、図1において図
示しない駆動検出回路に供給される。そして、駆動検出
回路が磁界検出部20から供給された電気信号に基づい
て、磁界検出部20のスケール10に対する相対移動量
や相対移動位置を検出することで、工作機械や産業用ロ
ボット等の可動部の移動量や移動距離を検出するように
している。なお、ここでは、最大40mmの範囲内で直
線移動する可動部の移動量や移動位置を適切に検出でき
るように、検出有効長が40mmに設定された位置検出
装置1を例に挙げて具体的に説明する。
出力された位置情報を示す電気信号が、図1において図
示しない駆動検出回路に供給される。そして、駆動検出
回路が磁界検出部20から供給された電気信号に基づい
て、磁界検出部20のスケール10に対する相対移動量
や相対移動位置を検出することで、工作機械や産業用ロ
ボット等の可動部の移動量や移動距離を検出するように
している。なお、ここでは、最大40mmの範囲内で直
線移動する可動部の移動量や移動位置を適切に検出でき
るように、検出有効長が40mmに設定された位置検出
装置1を例に挙げて具体的に説明する。
【0021】スケール10は、例えば、フェライト系プ
ラスチックマグネット等が台形の板状に成形されてなる
第1乃至第4の発磁体11,12,13,14を備えて
いる。これら第1乃至第4の発磁体11,12,13,
14は、互いに同一形状に成形されており、主面に対し
て垂直な方向に着磁されている。なお、第1乃至第4の
発磁体11,12,13,14の材質は、フェライト系
プラスチックマグネットに限らず、例えば、SmCo系
の磁石やNdFeB系の磁石、焼結磁石、FeMnやA
lNiCo等の合金磁石等も適用可能である。
ラスチックマグネット等が台形の板状に成形されてなる
第1乃至第4の発磁体11,12,13,14を備えて
いる。これら第1乃至第4の発磁体11,12,13,
14は、互いに同一形状に成形されており、主面に対し
て垂直な方向に着磁されている。なお、第1乃至第4の
発磁体11,12,13,14の材質は、フェライト系
プラスチックマグネットに限らず、例えば、SmCo系
の磁石やNdFeB系の磁石、焼結磁石、FeMnやA
lNiCo等の合金磁石等も適用可能である。
【0022】これら各発磁体11,12,13,14
は、図2に示すように、互いに平行な第1の辺15及び
第2の片16と、これら第1の辺15及び第2の辺16
と直交する第3の辺17と、第1の辺15とにより形成
される角が鋭角とされる第4の辺18とを有している。
第1の辺15の長さL1は例えば約1.8mmとされ、
第2の辺16の長さL2は例えば約0.35mmとさ
れ、第3の辺17の長さL3は例えば約23mmとされ
ている。
は、図2に示すように、互いに平行な第1の辺15及び
第2の片16と、これら第1の辺15及び第2の辺16
と直交する第3の辺17と、第1の辺15とにより形成
される角が鋭角とされる第4の辺18とを有している。
第1の辺15の長さL1は例えば約1.8mmとされ、
第2の辺16の長さL2は例えば約0.35mmとさ
れ、第3の辺17の長さL3は例えば約23mmとされ
ている。
【0023】これら各発磁体11,12,13,14
は、図3に示すように組み合わされて全体としてスケー
ル10を構成している。すなわち、第1の発磁体11と
第2の発磁体12とが、互いの磁化方向が逆極性となる
と共に、互いの第3の辺17同士を突き合わせるように
して配置され、第3の発磁体13と第4の発磁体14と
が、互いの磁化方向が逆極性となると共に、互いの第3
の辺17同士を突き合わせるようにして配置されてい
る。また、第1の発磁体11と第3の発磁体13とは、
互いの磁化方向が逆極性となると共に、互いの第2の辺
16同士が所定の空隙を介して対向するように配置さ
れ、第2の発磁体12と第4の発磁体14とは、互いの
磁化方向が逆極性となると共に、互いの第2の辺16同
士が所定の空隙を介して対向するように配置されてい
る。
は、図3に示すように組み合わされて全体としてスケー
ル10を構成している。すなわち、第1の発磁体11と
第2の発磁体12とが、互いの磁化方向が逆極性となる
と共に、互いの第3の辺17同士を突き合わせるように
して配置され、第3の発磁体13と第4の発磁体14と
が、互いの磁化方向が逆極性となると共に、互いの第3
の辺17同士を突き合わせるようにして配置されてい
る。また、第1の発磁体11と第3の発磁体13とは、
互いの磁化方向が逆極性となると共に、互いの第2の辺
16同士が所定の空隙を介して対向するように配置さ
れ、第2の発磁体12と第4の発磁体14とは、互いの
磁化方向が逆極性となると共に、互いの第2の辺16同
士が所定の空隙を介して対向するように配置されてい
る。
【0024】このように、第1乃至第4の発磁体11,
12,13,14が組み合わされてなるスケール10
は、長手方向の全長L10が例えば約52mmとされ、
長手方向の両端部の幅W1が例えば3.6mmとされ、
空隙を介して対向する部分の幅W2が例えば約0.7m
mとされている。
12,13,14が組み合わされてなるスケール10
は、長手方向の全長L10が例えば約52mmとされ、
長手方向の両端部の幅W1が例えば3.6mmとされ、
空隙を介して対向する部分の幅W2が例えば約0.7m
mとされている。
【0025】以上のように構成されるスケール10は、
図1に示した中心線Aに沿った長手方向の各位置におい
て、強さや向きが直線的に変化する磁界を発生する。す
なわち、このスケール10から発生する磁界をみると、
中心線A上において検出される各発磁体11,12,1
3,14の主面に対して平行な成分の磁界の強さが、ス
ケール10の長手方向の端部から、空隙が設けられた中
心部に向かうに従い次第に小さくなっている。そして、
磁化の向きは、スケール10の長手方向の中心部を境に
反転している。したがって、このスケール10の中心線
A上における発磁体11,12,13,14の主面に対
して平行な成分の磁界が、スケール10の長手方向にお
ける位置情報を示すものとなり、この磁界を検出するこ
とで、このスケール10の長手方向における位置が検出
できることになる。特に、このスケール10では、その
長手方向の両端側の一部を除く約40mmの範囲で、直
線性の高い磁界の変化が得られるので、この範囲内で磁
界検出部20を相対移動させる(この範囲を検出有効長
とする)ようにすれば、磁界検出部20の相対移動位置
を極めて精度良く検出できる。
図1に示した中心線Aに沿った長手方向の各位置におい
て、強さや向きが直線的に変化する磁界を発生する。す
なわち、このスケール10から発生する磁界をみると、
中心線A上において検出される各発磁体11,12,1
3,14の主面に対して平行な成分の磁界の強さが、ス
ケール10の長手方向の端部から、空隙が設けられた中
心部に向かうに従い次第に小さくなっている。そして、
磁化の向きは、スケール10の長手方向の中心部を境に
反転している。したがって、このスケール10の中心線
A上における発磁体11,12,13,14の主面に対
して平行な成分の磁界が、スケール10の長手方向にお
ける位置情報を示すものとなり、この磁界を検出するこ
とで、このスケール10の長手方向における位置が検出
できることになる。特に、このスケール10では、その
長手方向の両端側の一部を除く約40mmの範囲で、直
線性の高い磁界の変化が得られるので、この範囲内で磁
界検出部20を相対移動させる(この範囲を検出有効長
とする)ようにすれば、磁界検出部20の相対移動位置
を極めて精度良く検出できる。
【0026】磁界検出部20は、図4に示すように、矩
形の板状に成形され、主面を2つの領域に分割する切り
欠き部21aが設けられた基板21を備えている。この
基板21の主面上には、切り欠き部21aにより分割さ
れた2つの領域に、第1のセンサ部22と、第2のセン
サ部23とがそれぞれ取り付けられている。また、基板
21の切り欠き部21aには、例えばFe等の磁性材料
が厚さ約1mmの板状に成形されてなる磁気シールド板
24が嵌め込まれている。この磁気シールド板24は、
スケール10からの磁界のように局所的な外部磁界に対
して、第1のセンサ部22と第2のセンサ部23とに磁
界差を持たせるためのものである。そして、この磁界検
出部20は、第1のセンサ部22及び第2のセンサ部2
3が取り付けられた基板21の一方の主面側及び、図示
しない信号線が接続される基板21の他方の主面側が、
樹脂材料等よりなる保護材25により被覆されている。
形の板状に成形され、主面を2つの領域に分割する切り
欠き部21aが設けられた基板21を備えている。この
基板21の主面上には、切り欠き部21aにより分割さ
れた2つの領域に、第1のセンサ部22と、第2のセン
サ部23とがそれぞれ取り付けられている。また、基板
21の切り欠き部21aには、例えばFe等の磁性材料
が厚さ約1mmの板状に成形されてなる磁気シールド板
24が嵌め込まれている。この磁気シールド板24は、
スケール10からの磁界のように局所的な外部磁界に対
して、第1のセンサ部22と第2のセンサ部23とに磁
界差を持たせるためのものである。そして、この磁界検
出部20は、第1のセンサ部22及び第2のセンサ部2
3が取り付けられた基板21の一方の主面側及び、図示
しない信号線が接続される基板21の他方の主面側が、
樹脂材料等よりなる保護材25により被覆されている。
【0027】第1及び第2のセンサ部22,23は、図
5乃至図7に示すように、樹脂材料等が円筒状に成形さ
れてなるコイルボビン26と、このコイルボビン26の
外周部に巻装されたバイアスコイル27と、コイルボビ
ン26の中心孔26a内に装着されたコア部28と、こ
のコア部28に巻装されたセンサコイル29とを備えて
いる。なお、図5は第1及び第2のセンサ部22,23
をコイルボビン26の端面側から見た平面図を示し、図
6は図5におけるA−A線断面図を示し、図7は図5に
おけるB−B線断面図を示している。
5乃至図7に示すように、樹脂材料等が円筒状に成形さ
れてなるコイルボビン26と、このコイルボビン26の
外周部に巻装されたバイアスコイル27と、コイルボビ
ン26の中心孔26a内に装着されたコア部28と、こ
のコア部28に巻装されたセンサコイル29とを備えて
いる。なお、図5は第1及び第2のセンサ部22,23
をコイルボビン26の端面側から見た平面図を示し、図
6は図5におけるA−A線断面図を示し、図7は図5に
おけるB−B線断面図を示している。
【0028】コイルボビン26は、長手方向の長さL2
0が例えば約5mmとされ、バイアスコイル27が巻装
される外周部の直径L21が例えば約1.4mmとされ
ている。また、コイルボビン26のコア部28が装着さ
れる中心孔26aの直径L22は、例えば約0.8mm
とされている。
0が例えば約5mmとされ、バイアスコイル27が巻装
される外周部の直径L21が例えば約1.4mmとされ
ている。また、コイルボビン26のコア部28が装着さ
れる中心孔26aの直径L22は、例えば約0.8mm
とされている。
【0029】バイアスコイル27は、第1及び第2のセ
ンサ部22,23の外部磁界に対する出力直線性を高め
るためのものであり、例えば、直径約30μmのCu線
が、コイルボビン26の外周部のほぼ全域に亘って巻回
されてなる。具体的には、バイアスコイル27は、例え
ば、コイルボビン26の外周部に740回巻回されたC
u線より構成され、そのコイル長は約4mmとされてい
る。
ンサ部22,23の外部磁界に対する出力直線性を高め
るためのものであり、例えば、直径約30μmのCu線
が、コイルボビン26の外周部のほぼ全域に亘って巻回
されてなる。具体的には、バイアスコイル27は、例え
ば、コイルボビン26の外周部に740回巻回されたC
u線より構成され、そのコイル長は約4mmとされてい
る。
【0030】第1のセンサ部22のバイアスコイル27
と第2のセンサ部23のバイアスコイル27とは、互い
に並列となるように接続されて、後述する駆動検出回路
に組み込まれる。そして、第1のセンサ部22のバイア
スコイル27と第2のセンサ部23のバイアスコイル2
7とは、駆動検出回路によってDC駆動されることによ
って、第1のセンサ部22及び第2のセンサ部23の出
力直線性を良好なものとするためのバイアス磁界を発生
する。
と第2のセンサ部23のバイアスコイル27とは、互い
に並列となるように接続されて、後述する駆動検出回路
に組み込まれる。そして、第1のセンサ部22のバイア
スコイル27と第2のセンサ部23のバイアスコイル2
7とは、駆動検出回路によってDC駆動されることによ
って、第1のセンサ部22及び第2のセンサ部23の出
力直線性を良好なものとするためのバイアス磁界を発生
する。
【0031】コア部28は、図8に示すように、非磁性
金属等が長手方向の略中央部に切り欠き部30aを有す
る板状に成形されてなるコアベース30を備え、このコ
アベース30上に、例えばNi−Fe系合金等の高透磁
率材料よりなるコア31が接合された構成とされてい
る。そして、コアベース30上にコア31が接合された
状態で、コアベース30の切り欠き部30aが設けられ
た箇所に、センサコイル29が巻装されることになる。
金属等が長手方向の略中央部に切り欠き部30aを有す
る板状に成形されてなるコアベース30を備え、このコ
アベース30上に、例えばNi−Fe系合金等の高透磁
率材料よりなるコア31が接合された構成とされてい
る。そして、コアベース30上にコア31が接合された
状態で、コアベース30の切り欠き部30aが設けられ
た箇所に、センサコイル29が巻装されることになる。
【0032】センサコイル29は、図9に示すように、
コアベース30の切り欠き部30aが設けられた箇所
に、例えば、直径約30μmのCu線が1層分巻回され
てなる。具体的には、センサコイル29は、コアベース
30の切り欠き部30aが設けられた箇所に、コアベー
ス30及びコア31を巻芯として、バイアスコイル27
と同軸に50回巻回されたCu線より構成され、そのコ
イル長は約1mmとされている。
コアベース30の切り欠き部30aが設けられた箇所
に、例えば、直径約30μmのCu線が1層分巻回され
てなる。具体的には、センサコイル29は、コアベース
30の切り欠き部30aが設けられた箇所に、コアベー
ス30及びコア31を巻芯として、バイアスコイル27
と同軸に50回巻回されたCu線より構成され、そのコ
イル長は約1mmとされている。
【0033】第1のセンサ部22のセンサコイル29と
第2のセンサ部23のセンサコイル29とは、互いに並
列となるように接続されてブリッジ回路構成をとり、後
述する駆動検出回路に組み込まれる。そして、第1のセ
ンサ部22のセンサコイル29及び第2のセンサ部23
のセンサコイル29は、駆動検出回路によって互いに同
相に高周波駆動される。これにより、図9中矢印Bで示
す方向に、第1のセンサ部22と第2のセンサ部23と
で互いに同じ向きの磁界が励起されることになる。
第2のセンサ部23のセンサコイル29とは、互いに並
列となるように接続されてブリッジ回路構成をとり、後
述する駆動検出回路に組み込まれる。そして、第1のセ
ンサ部22のセンサコイル29及び第2のセンサ部23
のセンサコイル29は、駆動検出回路によって互いに同
相に高周波駆動される。これにより、図9中矢印Bで示
す方向に、第1のセンサ部22と第2のセンサ部23と
で互いに同じ向きの磁界が励起されることになる。
【0034】以上のように構成される磁界検出部20
は、第1のセンサ部22及び第2のセンサ部23の長手
方向に沿って入射する外部磁界、すなわち、センサコイ
ル29により励起される磁界の方向に平行な方向の外部
磁界に対して、高い感度を示すこととなる。磁界検出部
20は、この高い感度を示す方向(感磁方向)が、図1
中矢印Yで示すスケール10の幅方向に一致すると共
に、第1のセンサ部22と第2のセンサ部23とが、図
1中矢印Zで示す方向、すなわち、スケール10の長手
方向(磁界検出部20の相対移動方向)であるX方向と
スケール10の幅方向であるY方向とにそれぞれ直交す
るZ方向において異なる位置となるように、スケール1
0上に相対移動可能に配設される。
は、第1のセンサ部22及び第2のセンサ部23の長手
方向に沿って入射する外部磁界、すなわち、センサコイ
ル29により励起される磁界の方向に平行な方向の外部
磁界に対して、高い感度を示すこととなる。磁界検出部
20は、この高い感度を示す方向(感磁方向)が、図1
中矢印Yで示すスケール10の幅方向に一致すると共
に、第1のセンサ部22と第2のセンサ部23とが、図
1中矢印Zで示す方向、すなわち、スケール10の長手
方向(磁界検出部20の相対移動方向)であるX方向と
スケール10の幅方向であるY方向とにそれぞれ直交す
るZ方向において異なる位置となるように、スケール1
0上に相対移動可能に配設される。
【0035】以上のような位置検出装置1では、工作機
械や産業用ロボット等の直線移動部分である可動部が直
線移動すると、この可動部の移動に伴って、磁界検出部
20がスケール10上をその中心線Aに沿って直線移動
することになる。磁界検出部20がスケール10上をそ
の中心線Aに沿って直線移動すると、磁界検出部20に
入射するスケール10からの磁界の大きさや向きが直線
的に変化することになる。このため、駆動検出回路によ
り高周波駆動されたセンサコイル29のインピーダンス
が、磁界検出部20の相対移動位置に応じて直線的に変
化することになる。位置検出装置1では、以上のように
磁界検出部20の相対移動位置に応じて変化するセンサ
コイル29のインピーダンス変化を電圧変化に変換し
て、この電圧変化を検出することで、磁界検出部20の
スケール10に対する相対移動量や相対移動位置、すな
わち、磁界検出部20或いはスケール10が取り付けら
れた工作機械等の可動部の移動量や移動位置を検出する
ようにしている。
械や産業用ロボット等の直線移動部分である可動部が直
線移動すると、この可動部の移動に伴って、磁界検出部
20がスケール10上をその中心線Aに沿って直線移動
することになる。磁界検出部20がスケール10上をそ
の中心線Aに沿って直線移動すると、磁界検出部20に
入射するスケール10からの磁界の大きさや向きが直線
的に変化することになる。このため、駆動検出回路によ
り高周波駆動されたセンサコイル29のインピーダンス
が、磁界検出部20の相対移動位置に応じて直線的に変
化することになる。位置検出装置1では、以上のように
磁界検出部20の相対移動位置に応じて変化するセンサ
コイル29のインピーダンス変化を電圧変化に変換し
て、この電圧変化を検出することで、磁界検出部20の
スケール10に対する相対移動量や相対移動位置、すな
わち、磁界検出部20或いはスケール10が取り付けら
れた工作機械等の可動部の移動量や移動位置を検出する
ようにしている。
【0036】また、この位置検出装置1では、磁界検出
部20の第1のセンサ部22と第2のセンサ部23とが
図1中矢印Zで示す方向において互いに異なる位置に配
置されるので、スケール10から生じる磁界について
は、第1のセンサ部22に入射する磁界と第2のセンサ
部23に入射する磁界とで磁界差が生じることになる。
特に、上述した磁界検出部20のように、第1のセンサ
部22と第2のセンサ部23との間に磁気シールド板2
4を配設した場合には、スケール10からの磁界がこの
磁気シールド板24により遮断されることとなり、スケ
ール10から生じる磁界は第1のセンサ部22にのみ入
射して、第2のセンサ部23にはほとんど入射しないこ
とになる。すなわち、第1のセンサ部22と第2のセン
サ部23とでスケール10から生じる磁界の磁界差が非
常に大きくなる。
部20の第1のセンサ部22と第2のセンサ部23とが
図1中矢印Zで示す方向において互いに異なる位置に配
置されるので、スケール10から生じる磁界について
は、第1のセンサ部22に入射する磁界と第2のセンサ
部23に入射する磁界とで磁界差が生じることになる。
特に、上述した磁界検出部20のように、第1のセンサ
部22と第2のセンサ部23との間に磁気シールド板2
4を配設した場合には、スケール10からの磁界がこの
磁気シールド板24により遮断されることとなり、スケ
ール10から生じる磁界は第1のセンサ部22にのみ入
射して、第2のセンサ部23にはほとんど入射しないこ
とになる。すなわち、第1のセンサ部22と第2のセン
サ部23とでスケール10から生じる磁界の磁界差が非
常に大きくなる。
【0037】このように、スケール10から生じる磁界
については、第1のセンサ部22に入射する磁界と第2
のセンサ部23に入射する磁界とで磁界差が生じるの
で、位置検出装置1では、これら第1のセンサ部22と
第2のセンサ部23との差動出力を求めることで、磁界
検出部20のスケール10に対する相対移動量や相対移
動位置、すなわち、磁界検出部20或いはスケール10
が取り付けられた工作機械等の可動部の移動量や移動位
置を検出するようにしている。これにより、この位置検
出装置1においては、磁界検出部20に重畳する電気的
ノイズや温度変化による出力変動をキャンセルして、可
動部の移動量や移動位置をより高精度に検出できること
になる。
については、第1のセンサ部22に入射する磁界と第2
のセンサ部23に入射する磁界とで磁界差が生じるの
で、位置検出装置1では、これら第1のセンサ部22と
第2のセンサ部23との差動出力を求めることで、磁界
検出部20のスケール10に対する相対移動量や相対移
動位置、すなわち、磁界検出部20或いはスケール10
が取り付けられた工作機械等の可動部の移動量や移動位
置を検出するようにしている。これにより、この位置検
出装置1においては、磁界検出部20に重畳する電気的
ノイズや温度変化による出力変動をキャンセルして、可
動部の移動量や移動位置をより高精度に検出できること
になる。
【0038】さらに、この位置検出装置1では、第1の
センサ部22と第2のセンサ部23とが互いに同相に駆
動されているので、これらの差動出力を求めることで、
地磁気等のように第1のセンサ部22と第2のセンサ部
23とに同相且つ一様に入射する外乱磁界の影響もキャ
ンセルして、可動部の移動量や移動位置をさらに高精度
に検出できることになる。
センサ部22と第2のセンサ部23とが互いに同相に駆
動されているので、これらの差動出力を求めることで、
地磁気等のように第1のセンサ部22と第2のセンサ部
23とに同相且つ一様に入射する外乱磁界の影響もキャ
ンセルして、可動部の移動量や移動位置をさらに高精度
に検出できることになる。
【0039】ここで、位置検出装置1が備える駆動検出
回路について説明する。この位置検出装置1が備える駆
動検出回路40は、図10に示すように、発振回路41
と、発振回路41からのパルス信号に基づき第1のセン
サ部22のセンサコイル29(以下、第1のセンサコイ
ル29aという。)及び第2のセンサ部23のセンサコ
イル29(以下、第2のセンサコイル29bという。)
の駆動電流をスイッチングするスイッチング回路42
と、第1のセンサコイル29aの出力電圧を検出して平
滑化する第1の平滑化回路43と、第2のセンサコイル
29bの出力電圧を検出して平滑化する第2の平滑化回
路44と、第1の平滑化回路43と第2の平滑化回路4
4との出力電圧の差分を検出して差動信号を出力する差
動増幅回路45と、第1のセンサ部22のバイアスコイ
ル27(以下、第1のバイアスコイル27aという。)
及び第2のセンサ部23のバイアスコイル27(以下、
第2のバイアスコイル27bという。)を駆動制御する
バイアス回路46とを有している。
回路について説明する。この位置検出装置1が備える駆
動検出回路40は、図10に示すように、発振回路41
と、発振回路41からのパルス信号に基づき第1のセン
サ部22のセンサコイル29(以下、第1のセンサコイ
ル29aという。)及び第2のセンサ部23のセンサコ
イル29(以下、第2のセンサコイル29bという。)
の駆動電流をスイッチングするスイッチング回路42
と、第1のセンサコイル29aの出力電圧を検出して平
滑化する第1の平滑化回路43と、第2のセンサコイル
29bの出力電圧を検出して平滑化する第2の平滑化回
路44と、第1の平滑化回路43と第2の平滑化回路4
4との出力電圧の差分を検出して差動信号を出力する差
動増幅回路45と、第1のセンサ部22のバイアスコイ
ル27(以下、第1のバイアスコイル27aという。)
及び第2のセンサ部23のバイアスコイル27(以下、
第2のバイアスコイル27bという。)を駆動制御する
バイアス回路46とを有している。
【0040】発振回路41は、例えば、周波数1MH
z,パルス幅100nsの高周波パルス信号を出力す
る。この図10に例示する発振回路41は、マルチバイ
ブレータ応用型で部品点数が少なく、安価に構成できる
という特徴を有している。また、この発振回路41は、
RC発振のため、各センサコイル29a,29bの特性
に影響を与えることもない。なお、発振回路41として
は、例えばコルピッツ発振回路や水晶発振子を用いた発
振回路を適用することも可能である。
z,パルス幅100nsの高周波パルス信号を出力す
る。この図10に例示する発振回路41は、マルチバイ
ブレータ応用型で部品点数が少なく、安価に構成できる
という特徴を有している。また、この発振回路41は、
RC発振のため、各センサコイル29a,29bの特性
に影響を与えることもない。なお、発振回路41として
は、例えばコルピッツ発振回路や水晶発振子を用いた発
振回路を適用することも可能である。
【0041】スイッチング回路42は、発振回路41か
ら出力された高周波パルス信号に応じて、第1のセンサ
コイル29a及び第2のセンサコイル29bに流れる駆
動電流をスイッチングする。
ら出力された高周波パルス信号に応じて、第1のセンサ
コイル29a及び第2のセンサコイル29bに流れる駆
動電流をスイッチングする。
【0042】なお、各センサコイル29a,29bの駆
動は正弦波で行うようにしてもよいが、パルス信号は、
高調波成分を含むので各センサコイル29a,29bを
効率よく駆動させることができ、デューティ比調整がで
きるので消費電力を少なくすることができ、また、DC
成分を含むので外部磁界に対するインピーダンス変化点
を任意に変更することができるという利点がある。した
がって、各センサコイル29a,29bの駆動はパルス
波で行うことが望ましい。
動は正弦波で行うようにしてもよいが、パルス信号は、
高調波成分を含むので各センサコイル29a,29bを
効率よく駆動させることができ、デューティ比調整がで
きるので消費電力を少なくすることができ、また、DC
成分を含むので外部磁界に対するインピーダンス変化点
を任意に変更することができるという利点がある。した
がって、各センサコイル29a,29bの駆動はパルス
波で行うことが望ましい。
【0043】第1のセンサコイル29a及び第2のセン
サコイル29bは、上述したように、互いに並列となる
ように接続されてブリッジ回路構成をとり、駆動検出回
路40に組み込まれている。具体的には、第1のセンサ
コイル29aは、一端がブリッジ抵抗48を介して電源
47に接続され、他端がスイッチング回路42に接続さ
れている。また、第2のセンサコイル29bは、一端が
ブリッジ抵抗49を介して電源47に接続され、他端が
スイッチング回路42に接続されている。このように互
いに並列に駆動検出回路40に組み込まれたセンサコイ
ル29a,29bは、スイッチング回路42によりスイ
ッチングされることにより同相駆動され、互いに同相に
高周波励磁されることになる。
サコイル29bは、上述したように、互いに並列となる
ように接続されてブリッジ回路構成をとり、駆動検出回
路40に組み込まれている。具体的には、第1のセンサ
コイル29aは、一端がブリッジ抵抗48を介して電源
47に接続され、他端がスイッチング回路42に接続さ
れている。また、第2のセンサコイル29bは、一端が
ブリッジ抵抗49を介して電源47に接続され、他端が
スイッチング回路42に接続されている。このように互
いに並列に駆動検出回路40に組み込まれたセンサコイ
ル29a,29bは、スイッチング回路42によりスイ
ッチングされることにより同相駆動され、互いに同相に
高周波励磁されることになる。
【0044】第1の平滑回路43は、カソードが第1の
センサコイル29aとブリッジ抵抗48との接続点に接
続されたダイオード50と、一端が電源47に接続され
他端がダイオード50のアノードに接続された抵抗51
と、一端がグランドに接続され他端がダイオード50の
アノードに接続されたコンデンサ52とから構成され
る。この第1の平滑回路43は、高周波励磁された第1
のセンサコイル29aに発生する電圧を平滑化する。
センサコイル29aとブリッジ抵抗48との接続点に接
続されたダイオード50と、一端が電源47に接続され
他端がダイオード50のアノードに接続された抵抗51
と、一端がグランドに接続され他端がダイオード50の
アノードに接続されたコンデンサ52とから構成され
る。この第1の平滑回路43は、高周波励磁された第1
のセンサコイル29aに発生する電圧を平滑化する。
【0045】また、第2の平滑回路44は、カソードが
第2のセンサコイル29bとブリッジ抵抗49との接続
点に接続されたダイオード53と、一端が電源47に接
続され他端がダイオード53のアノードに接続された抵
抗54と、一端がグランドに接続され他端がダイオード
53のアノードに接続されたコンデンサ55とから構成
される。この第2の平滑回路44は、高周波励磁された
第2のセンサコイル29bに発生する電圧を平滑化す
る。
第2のセンサコイル29bとブリッジ抵抗49との接続
点に接続されたダイオード53と、一端が電源47に接
続され他端がダイオード53のアノードに接続された抵
抗54と、一端がグランドに接続され他端がダイオード
53のアノードに接続されたコンデンサ55とから構成
される。この第2の平滑回路44は、高周波励磁された
第2のセンサコイル29bに発生する電圧を平滑化す
る。
【0046】差動増幅回路45は、そのマイナス側入力
端子が抵抗56を介して第1の平滑回路43のダイオー
ド50のアノードに接続され、そのプラス側入力端子が
抵抗57を介して第2の平滑回路44のダイオード53
のアノードに接続されている。この差動増幅回路45
は、第1のセンサコイル29aに発生し第1の平滑回路
43により平滑化された電圧と、第2のセンサコイル2
9bに発生し第2の平滑回路44により平滑化された電
圧との差分を増幅する。
端子が抵抗56を介して第1の平滑回路43のダイオー
ド50のアノードに接続され、そのプラス側入力端子が
抵抗57を介して第2の平滑回路44のダイオード53
のアノードに接続されている。この差動増幅回路45
は、第1のセンサコイル29aに発生し第1の平滑回路
43により平滑化された電圧と、第2のセンサコイル2
9bに発生し第2の平滑回路44により平滑化された電
圧との差分を増幅する。
【0047】バイアス回路46は、第1のセンサコイル
29a及び第2のセンサコイル29bの磁界に対するイ
ンピーダンス変化を良好にするために、第1のバイアス
コイル27a及び第2のバイアスコイル27bを駆動制
御して、第1のセンサ部22及び第2のセンサ部23に
適切なバイアス磁界を印加するためのものである。
29a及び第2のセンサコイル29bの磁界に対するイ
ンピーダンス変化を良好にするために、第1のバイアス
コイル27a及び第2のバイアスコイル27bを駆動制
御して、第1のセンサ部22及び第2のセンサ部23に
適切なバイアス磁界を印加するためのものである。
【0048】このバイアス回路46は、マイナス側入力
端子に第2のセンサコイル29bに発生し第2の平滑回
路44により平滑化された電圧値が入力され、プラス側
入力端子に所望の電圧値が入力されるようになされたオ
ペアンプ58を備えている。このオペアンプ58の出力
端子には、第1のバイアスコイル27a及び第2のバイ
アスコイル27bが接続されている。
端子に第2のセンサコイル29bに発生し第2の平滑回
路44により平滑化された電圧値が入力され、プラス側
入力端子に所望の電圧値が入力されるようになされたオ
ペアンプ58を備えている。このオペアンプ58の出力
端子には、第1のバイアスコイル27a及び第2のバイ
アスコイル27bが接続されている。
【0049】このように構成されたバイアス回路46で
は、オペアンプ58のプラス側入力端子に入力される所
望の電圧値に従って、オペアンプ58の出力端子に接続
された第1のバイアスコイル27a及び第2のバイアス
コイル27bを適切に駆動制御することができ、第2の
センサコイル29bに発生し第2の平滑回路44により
平滑化された電圧値を、常にオペアンプ58のプラス側
入力端子に入力される所望の電圧値に等しくすることが
できる。これにより、磁界検出部20の周囲温度が変化
することに起因して、第1のセンサコイル29aや第2
のセンサコイル29bのインピーダンスに変化が生じた
場合であっても、第1のセンサ部22及び第2のセンサ
部23に対して常に最適なバイアス磁界を印加すること
ができるようになり、出力直線性の向上を図ることが可
能となる。
は、オペアンプ58のプラス側入力端子に入力される所
望の電圧値に従って、オペアンプ58の出力端子に接続
された第1のバイアスコイル27a及び第2のバイアス
コイル27bを適切に駆動制御することができ、第2の
センサコイル29bに発生し第2の平滑回路44により
平滑化された電圧値を、常にオペアンプ58のプラス側
入力端子に入力される所望の電圧値に等しくすることが
できる。これにより、磁界検出部20の周囲温度が変化
することに起因して、第1のセンサコイル29aや第2
のセンサコイル29bのインピーダンスに変化が生じた
場合であっても、第1のセンサ部22及び第2のセンサ
部23に対して常に最適なバイアス磁界を印加すること
ができるようになり、出力直線性の向上を図ることが可
能となる。
【0050】ところで、第1のセンサコイル29a及び
第2のセンサコイル29bは高周波パルス信号にて駆動
されているので、DC成分がすでに重畳された状態とな
っている。したがって、これら第1のセンサコイル29
a及び第2のセンサコイル29bの磁界に対するインピ
ーダンス変化を最も良好にする最適な磁気バイアス量
は、各センサコイル29a,29bの励磁駆動方向と同
方向にバイアス磁界を印加させる場合と、各センサコイ
ル29a,29bの励磁駆動方向とは逆方向にバイアス
磁界を印加させる場合とで異なったものとなる。このた
め、各センサコイル29a,29bの励磁駆動方向とは
逆方向にバイアス磁界を印加させる場合には、各センサ
コイル29a,29bの励磁駆動方向と同方向にバイア
ス磁界を印加させる場合と比較して、より大きなバイア
ス磁界を印加する必要がある。
第2のセンサコイル29bは高周波パルス信号にて駆動
されているので、DC成分がすでに重畳された状態とな
っている。したがって、これら第1のセンサコイル29
a及び第2のセンサコイル29bの磁界に対するインピ
ーダンス変化を最も良好にする最適な磁気バイアス量
は、各センサコイル29a,29bの励磁駆動方向と同
方向にバイアス磁界を印加させる場合と、各センサコイ
ル29a,29bの励磁駆動方向とは逆方向にバイアス
磁界を印加させる場合とで異なったものとなる。このた
め、各センサコイル29a,29bの励磁駆動方向とは
逆方向にバイアス磁界を印加させる場合には、各センサ
コイル29a,29bの励磁駆動方向と同方向にバイア
ス磁界を印加させる場合と比較して、より大きなバイア
ス磁界を印加する必要がある。
【0051】各センサコイル29a,29bの励磁駆動
方向とは逆方向にバイアス磁界を印加させるようにした
場合、以上のように比較的大きなバイアス磁界を印加す
る必要があるが、この場合には、各センサコイル29
a,29bの励磁駆動方向と同方向にバイアス磁界を印
加させる場合と同程度のインピーダンス変化特性を得な
がら、磁界検出部20の外部磁界に対する感度を比較的
緩やかなものとすることができる。したがって、外乱磁
界に対する磁界検出部20の安定性を要求する場合に
は、各センサコイル29a,29bの励磁駆動方向とは
逆方向にバイアス磁界を印加させるようすることが望ま
しい。一方、外乱磁界に対する磁界検出部20の安定性
よりも磁界検出部20の感度の向上が求められる場合に
は、各センサコイル29a,29bの励磁駆動方向と同
方向にバイアス磁界を印加させるようにすればよい。
方向とは逆方向にバイアス磁界を印加させるようにした
場合、以上のように比較的大きなバイアス磁界を印加す
る必要があるが、この場合には、各センサコイル29
a,29bの励磁駆動方向と同方向にバイアス磁界を印
加させる場合と同程度のインピーダンス変化特性を得な
がら、磁界検出部20の外部磁界に対する感度を比較的
緩やかなものとすることができる。したがって、外乱磁
界に対する磁界検出部20の安定性を要求する場合に
は、各センサコイル29a,29bの励磁駆動方向とは
逆方向にバイアス磁界を印加させるようすることが望ま
しい。一方、外乱磁界に対する磁界検出部20の安定性
よりも磁界検出部20の感度の向上が求められる場合に
は、各センサコイル29a,29bの励磁駆動方向と同
方向にバイアス磁界を印加させるようにすればよい。
【0052】以上のように構成される駆動検出回路40
では、発振回路41から出力された高周波パルス信号に
応じてスイッチング回路42がスイッチングされること
により、第1のセンサコイル29a及び第2のセンサコ
イル29bが同相駆動され、互いに同相に高周波励磁さ
れる。このとき、高周波励磁された第1のセンサコイル
29aのインピーダンスと、第2のセンサコイル29b
のインピーダンスは、これらセンサコイル29a,29
bの励磁方向と平行な方向に入射する外部磁界の大きさ
によって決定される。
では、発振回路41から出力された高周波パルス信号に
応じてスイッチング回路42がスイッチングされること
により、第1のセンサコイル29a及び第2のセンサコ
イル29bが同相駆動され、互いに同相に高周波励磁さ
れる。このとき、高周波励磁された第1のセンサコイル
29aのインピーダンスと、第2のセンサコイル29b
のインピーダンスは、これらセンサコイル29a,29
bの励磁方向と平行な方向に入射する外部磁界の大きさ
によって決定される。
【0053】ここで、第1のセンサ部22と第2のセン
サ部23とは、上述したように、スケール10からの磁
界に対して磁界差が生じる位置にそれぞれ配置されてい
るので、第1のセンサコイル29aのインピーダンスと
第2のセンサコイル29bのインピーダンスに差が生じ
ることとなる。そして、これら各センサコイル29a,
29bのインピーダンスの差は、磁界検出部20のスケ
ール10に対する相対位置に応じて変化することとな
る。
サ部23とは、上述したように、スケール10からの磁
界に対して磁界差が生じる位置にそれぞれ配置されてい
るので、第1のセンサコイル29aのインピーダンスと
第2のセンサコイル29bのインピーダンスに差が生じ
ることとなる。そして、これら各センサコイル29a,
29bのインピーダンスの差は、磁界検出部20のスケ
ール10に対する相対位置に応じて変化することとな
る。
【0054】駆動検出回路40では、この第1のセンサ
コイル29aのインピーダンスに応じた電圧を第1の平
滑回路43により平滑化して差動増幅回路45に供給
し、第2のセンサ部23のセンサコイル29bのインピ
ーダンスに応じた電圧を第2の平滑回路44により平滑
化して差動増幅回路45に供給している。そして、差動
増幅回路45においてこれらの差動出力を求めること
で、磁界検出部20のスケール10に対する相対移動量
や相対移動位置を検出できるようにしている。
コイル29aのインピーダンスに応じた電圧を第1の平
滑回路43により平滑化して差動増幅回路45に供給
し、第2のセンサ部23のセンサコイル29bのインピ
ーダンスに応じた電圧を第2の平滑回路44により平滑
化して差動増幅回路45に供給している。そして、差動
増幅回路45においてこれらの差動出力を求めること
で、磁界検出部20のスケール10に対する相対移動量
や相対移動位置を検出できるようにしている。
【0055】なお、本発明を適用した位置検出装置1の
駆動検出回路40は、図10に示した例に限定されるも
のではなく、各センサコイル29a,29bを同相駆動
すると共に、これらセンサコイル29a,29bのイン
ピーダンス変化に応じた電圧変化を差動出力として検出
でき、また、バイアスコイル27a,27bを適切に駆
動制御して、第1のセンサ部22及び第2のセンサ部2
3に最適なバイアス磁界を印加できるるように構成され
たものであれば、どのようなものであってもよい。
駆動検出回路40は、図10に示した例に限定されるも
のではなく、各センサコイル29a,29bを同相駆動
すると共に、これらセンサコイル29a,29bのイン
ピーダンス変化に応じた電圧変化を差動出力として検出
でき、また、バイアスコイル27a,27bを適切に駆
動制御して、第1のセンサ部22及び第2のセンサ部2
3に最適なバイアス磁界を印加できるるように構成され
たものであれば、どのようなものであってもよい。
【0056】以上のように構成された位置検出装置1の
出力特性を図11に示す。この図11から、位置検出装
置1によれば、検出有効長である40mmの範囲で磁界
検出部20がスケール10に対して相対移動したとき
に、2〜3Vの範囲で直線的に変化する出力が得られる
ことが分かる。したがって、この位置検出装置1の備え
るスケール10或いは磁界検出部20のいずれか一方を
工作機械や産業用ロボット等の可動部に取り付け、他方
を固定部に取り付けて、可動部の移動に伴い磁界検出部
20がスケール10に対して相対移動するようにすれ
ば、工作機械や産業用ロボット等の可動部の移動量や移
動位置を40mmの範囲で高精度に検出することができ
る。
出力特性を図11に示す。この図11から、位置検出装
置1によれば、検出有効長である40mmの範囲で磁界
検出部20がスケール10に対して相対移動したとき
に、2〜3Vの範囲で直線的に変化する出力が得られる
ことが分かる。したがって、この位置検出装置1の備え
るスケール10或いは磁界検出部20のいずれか一方を
工作機械や産業用ロボット等の可動部に取り付け、他方
を固定部に取り付けて、可動部の移動に伴い磁界検出部
20がスケール10に対して相対移動するようにすれ
ば、工作機械や産業用ロボット等の可動部の移動量や移
動位置を40mmの範囲で高精度に検出することができ
る。
【0057】また、位置検出装置1では、上述したよう
に、磁界検出部20がスケール10に対して相対移動す
ることにより生じる各センサコイル29a,29bのイ
ンピーダンス変化を電圧変化に変換し、これらの差動出
力を求めることで、磁界検出部20のスケール10に対
する相対移動位置を検出するようにしているので、電気
的ノイズや各センサコイル29a,29bの温度変化に
よる出力特性変動等をキャンセルしながら、磁界検出部
20のスケール10に対する相対移動量や相対移動位
置、すなわち、これらが取り付けられた工作機械等の可
動部の移動量や移動位置を非常に高精度に検出すること
ができる。
に、磁界検出部20がスケール10に対して相対移動す
ることにより生じる各センサコイル29a,29bのイ
ンピーダンス変化を電圧変化に変換し、これらの差動出
力を求めることで、磁界検出部20のスケール10に対
する相対移動位置を検出するようにしているので、電気
的ノイズや各センサコイル29a,29bの温度変化に
よる出力特性変動等をキャンセルしながら、磁界検出部
20のスケール10に対する相対移動量や相対移動位
置、すなわち、これらが取り付けられた工作機械等の可
動部の移動量や移動位置を非常に高精度に検出すること
ができる。
【0058】また、本発明を適用した位置検出装置1に
おいては、上述したように、互いに同相駆動された第1
のセンサ部22と第2のセンサ部23との差動出力を求
めることで、磁界検出部20のスケール10に対する相
対移動位置を検出するようにしているので、地磁気等の
ように第1のセンサ部22と第2のセンサ部23とに同
相且つ一様に入射する外乱磁界の影響もキャンセルし
て、工作機械等の可動部の移動量や移動位置をさらに高
精度に検出できることになる。
おいては、上述したように、互いに同相駆動された第1
のセンサ部22と第2のセンサ部23との差動出力を求
めることで、磁界検出部20のスケール10に対する相
対移動位置を検出するようにしているので、地磁気等の
ように第1のセンサ部22と第2のセンサ部23とに同
相且つ一様に入射する外乱磁界の影響もキャンセルし
て、工作機械等の可動部の移動量や移動位置をさらに高
精度に検出できることになる。
【0059】ここで、上述した構成の本発明を適用した
位置検出装置1の地磁気等の外乱磁界に対する出力特性
を図12に示す。また、比較対象として、互いに逆相駆
動された2つのセンサ部の差動出力を求めることで磁気
センサのスケールに対する相対位置を検出するようにし
た位置検出装置の地磁気等の外乱磁界に対する出力特性
を図12に合わせて示す。ここで、これら位置検出装置
の地磁気等の外乱磁界に対する出力特性は、磁気センサ
を中心として、位置検出装置をZ軸(図1中矢印Zで示
す方向)周りに回転させたときの出力を検出することで
求めた。
位置検出装置1の地磁気等の外乱磁界に対する出力特性
を図12に示す。また、比較対象として、互いに逆相駆
動された2つのセンサ部の差動出力を求めることで磁気
センサのスケールに対する相対位置を検出するようにし
た位置検出装置の地磁気等の外乱磁界に対する出力特性
を図12に合わせて示す。ここで、これら位置検出装置
の地磁気等の外乱磁界に対する出力特性は、磁気センサ
を中心として、位置検出装置をZ軸(図1中矢印Zで示
す方向)周りに回転させたときの出力を検出することで
求めた。
【0060】この図12から、比較対象の位置検出装置
は、磁気センサを中心としてZ軸周りに回転させると出
力に変動が生じることが分かる。このとき、磁気センサ
のスケールに対する相対位置は変化していないので、こ
の出力の変動は、地磁気等の外乱磁界に起因して生じる
ものである。このように、地磁気等の外乱磁界に起因し
て出力の変動が生じると、磁気センサのスケールに対す
る相対移動量や相対移動位置を適切に検出することがで
きない。
は、磁気センサを中心としてZ軸周りに回転させると出
力に変動が生じることが分かる。このとき、磁気センサ
のスケールに対する相対位置は変化していないので、こ
の出力の変動は、地磁気等の外乱磁界に起因して生じる
ものである。このように、地磁気等の外乱磁界に起因し
て出力の変動が生じると、磁気センサのスケールに対す
る相対移動量や相対移動位置を適切に検出することがで
きない。
【0061】これに対して、本発明を適用した位置検出
装置1は、磁界検出部20を中心としてZ軸周りに回転
させた場合でも、出力に変動が生じていないことが分か
る。これは、本発明を適用した位置検出装置1では、互
いに同相駆動された第1のセンサ部22と第2のセンサ
部23との差動出力を求めることで、磁界検出部20の
スケール10に対する相対移動位置を検出するようにし
ているので、地磁気等のように第1のセンサ部22と第
2のセンサ部23とに同相且つ一様に入射する外乱磁界
については、その影響をキャンセルすることができるか
らである。なお、図12では、位置検出装置10をZ軸
周りに回転させたときの出力特性を示したが、位置検出
装置10をX軸(図1中矢印Xで示す方向)周りに回転
させたときや、位置検出装置10をY軸(図1中矢印Y
で示す方向)周りに回転させたときも、Z軸周りに回転
させたときと同様に、出力にほとんど変動が生じないこ
とが確認された。
装置1は、磁界検出部20を中心としてZ軸周りに回転
させた場合でも、出力に変動が生じていないことが分か
る。これは、本発明を適用した位置検出装置1では、互
いに同相駆動された第1のセンサ部22と第2のセンサ
部23との差動出力を求めることで、磁界検出部20の
スケール10に対する相対移動位置を検出するようにし
ているので、地磁気等のように第1のセンサ部22と第
2のセンサ部23とに同相且つ一様に入射する外乱磁界
については、その影響をキャンセルすることができるか
らである。なお、図12では、位置検出装置10をZ軸
周りに回転させたときの出力特性を示したが、位置検出
装置10をX軸(図1中矢印Xで示す方向)周りに回転
させたときや、位置検出装置10をY軸(図1中矢印Y
で示す方向)周りに回転させたときも、Z軸周りに回転
させたときと同様に、出力にほとんど変動が生じないこ
とが確認された。
【0062】以上のように、本発明を適用した位置検出
装置1では、地磁気等の外乱磁界による影響を有効にキ
ャンセルすることができるので、磁界検出部20のスケ
ール10に対する相対移動量や相対移動位置、すなわ
ち、これらが取り付けられた工作機械等の可動部の移動
量や移動位置を極めて精度良く検出することができる。
装置1では、地磁気等の外乱磁界による影響を有効にキ
ャンセルすることができるので、磁界検出部20のスケ
ール10に対する相対移動量や相対移動位置、すなわ
ち、これらが取り付けられた工作機械等の可動部の移動
量や移動位置を極めて精度良く検出することができる。
【0063】また、本発明を適用した位置検出装置1に
おいては、上述したように、第1のバイアスコイル27
aを備える第1のセンサ部22と、第2のバイアスコイ
ル27bを備える第2のセンサ部23とを互いに同方向
の外部磁界に対して検出感度を有するように同相駆動
し、第2のセンサ部23からの出力を基準出力として、
この基準出力が一定電圧となるように、バイアス回路4
6により各バイアスコイル27a,27bを駆動制御す
るようにしているので、磁界検出部20の周囲温度が変
化することに起因して、第1のセンサコイル29aや第
2のセンサコイル29bのインピーダンスに変化が生じ
た場合であっても、第1のセンサ部22及び第2のセン
サ部23に対して常に最適なバイアス磁界を印加するこ
とができ、出力直線性を向上させて、磁界検出部20の
スケール10に対する相対移動量や相対移動位置、すな
わち、これらが取り付けられた工作機械等の可動部の移
動量や移動位置をさらに高精度に検出することができ
る。
おいては、上述したように、第1のバイアスコイル27
aを備える第1のセンサ部22と、第2のバイアスコイ
ル27bを備える第2のセンサ部23とを互いに同方向
の外部磁界に対して検出感度を有するように同相駆動
し、第2のセンサ部23からの出力を基準出力として、
この基準出力が一定電圧となるように、バイアス回路4
6により各バイアスコイル27a,27bを駆動制御す
るようにしているので、磁界検出部20の周囲温度が変
化することに起因して、第1のセンサコイル29aや第
2のセンサコイル29bのインピーダンスに変化が生じ
た場合であっても、第1のセンサ部22及び第2のセン
サ部23に対して常に最適なバイアス磁界を印加するこ
とができ、出力直線性を向上させて、磁界検出部20の
スケール10に対する相対移動量や相対移動位置、すな
わち、これらが取り付けられた工作機械等の可動部の移
動量や移動位置をさらに高精度に検出することができ
る。
【0064】ここで、上述した構成の本発明を適用した
位置検出装置1において、磁界検出部20の周囲温度が
変化した場合の出力変化を図13に示す。また、比較対
象として、第1のセンサ部及び第2のセンサ部に対して
常に一定のバイアス磁界を印加するように構成された位
置検出装置において、磁気センサの周囲温度が変化した
場合の出力変化を図14に示す。
位置検出装置1において、磁界検出部20の周囲温度が
変化した場合の出力変化を図13に示す。また、比較対
象として、第1のセンサ部及び第2のセンサ部に対して
常に一定のバイアス磁界を印加するように構成された位
置検出装置において、磁気センサの周囲温度が変化した
場合の出力変化を図14に示す。
【0065】図14から、比較対象の位置検出装置で
は、磁気センサの周囲温度が変化すると、出力に大きな
変動が生じることが分かる。これは、比較対象の位置検
出装置では、磁気センサの周囲温度とは無関係に常に一
定のバイアス磁界を印加するようにしているため、磁気
センサの周囲温度の変化によりセンサコイルのインピー
ダンスに変動が生じて最適なバイアス点が変動すると、
最適なバイアス磁界を印加することができないからであ
る。このように、磁気センサの周囲温度の変化に起因し
て出力の変動が生じると、磁気センサのスケールに対す
る相対移動量や相対移動位置の適切な検出が阻害される
ことになる。
は、磁気センサの周囲温度が変化すると、出力に大きな
変動が生じることが分かる。これは、比較対象の位置検
出装置では、磁気センサの周囲温度とは無関係に常に一
定のバイアス磁界を印加するようにしているため、磁気
センサの周囲温度の変化によりセンサコイルのインピー
ダンスに変動が生じて最適なバイアス点が変動すると、
最適なバイアス磁界を印加することができないからであ
る。このように、磁気センサの周囲温度の変化に起因し
て出力の変動が生じると、磁気センサのスケールに対す
る相対移動量や相対移動位置の適切な検出が阻害される
ことになる。
【0066】これに対して、本発明を適用した位置検出
装置1では、図13に示すように、磁界検出部20の周
囲温度が変化した場合でも、出力の変動を大幅に抑制す
ることができる。これは、本発明を適用した位置検出装
置1では、互いに同相駆動された第1及び第2のセンサ
部22,23のうち、第2のセンサ部23からの出力を
基準出力として、この基準出力が一定電圧となるよう
に、バイアス回路46により各バイアスコイル27a,
27bを駆動制御するようにしており、磁界検出部20
の周囲温度が変化することに起因して、第1のセンサコ
イル29aや第2のセンサコイル29bのインピーダン
スに変化が生じた場合であっても、第1のセンサ部22
及び第2のセンサ部23に対して常に最適なバイアス磁
界を印加することができるようになされているからであ
る。
装置1では、図13に示すように、磁界検出部20の周
囲温度が変化した場合でも、出力の変動を大幅に抑制す
ることができる。これは、本発明を適用した位置検出装
置1では、互いに同相駆動された第1及び第2のセンサ
部22,23のうち、第2のセンサ部23からの出力を
基準出力として、この基準出力が一定電圧となるよう
に、バイアス回路46により各バイアスコイル27a,
27bを駆動制御するようにしており、磁界検出部20
の周囲温度が変化することに起因して、第1のセンサコ
イル29aや第2のセンサコイル29bのインピーダン
スに変化が生じた場合であっても、第1のセンサ部22
及び第2のセンサ部23に対して常に最適なバイアス磁
界を印加することができるようになされているからであ
る。
【0067】以上のように、本発明を適用した位置検出
装置1では、磁界検出部20の周囲温度の変化に起因す
る出力変動を大幅に抑制することができるので、磁界検
出部20のスケール10に対する相対移動量や相対移動
位置、すなわち、これらが取り付けられた工作機械等の
可動部の移動量や移動位置をさらに高精度に検出するこ
とができる。
装置1では、磁界検出部20の周囲温度の変化に起因す
る出力変動を大幅に抑制することができるので、磁界検
出部20のスケール10に対する相対移動量や相対移動
位置、すなわち、これらが取り付けられた工作機械等の
可動部の移動量や移動位置をさらに高精度に検出するこ
とができる。
【0068】なお、上述した位置検出装置1は、本発明
に係る位置検出装置の一構成例を示したものであり、本
発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であ
る。
に係る位置検出装置の一構成例を示したものであり、本
発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であ
る。
【0069】例えば、上述した位置検出装置1では、位
置に応じて強さや向きが変化する磁界を発生する磁界発
生手段として、主面に対して垂直な方向に着磁された第
1乃至第4の発磁体11,12,13,14が組み合わ
されてなるスケール10を備えているが、このスケール
10に変えて、例えば、図15に示すように、磁界検出
部20の相対移動方向(X方向)に対して垂直で、且つ
主面に対して平行なY方向に着磁され、X方向に沿って
等間隔で逆向きの磁界を発生するスケール70を磁界発
生手段として備えるようにしてもよい。
置に応じて強さや向きが変化する磁界を発生する磁界発
生手段として、主面に対して垂直な方向に着磁された第
1乃至第4の発磁体11,12,13,14が組み合わ
されてなるスケール10を備えているが、このスケール
10に変えて、例えば、図15に示すように、磁界検出
部20の相対移動方向(X方向)に対して垂直で、且つ
主面に対して平行なY方向に着磁され、X方向に沿って
等間隔で逆向きの磁界を発生するスケール70を磁界発
生手段として備えるようにしてもよい。
【0070】また、上述した位置検出装置1では、スケ
ール10からの磁界を検出する磁界検出部として、いわ
ゆるMI効果(磁気インピーダンス効果)を利用したM
I効果型センサとして構成された磁界検出部20を用い
ているが、例えば、フラックスゲート型センサとして構
成された磁界検出部や、MR効果(磁気抵抗効果)を利
用したMRセンサとして構成された磁界検出部等、バイ
アス磁界を印加して使用される磁界検出部であれば、ど
のようなものを用いるようにしてもよい。
ール10からの磁界を検出する磁界検出部として、いわ
ゆるMI効果(磁気インピーダンス効果)を利用したM
I効果型センサとして構成された磁界検出部20を用い
ているが、例えば、フラックスゲート型センサとして構
成された磁界検出部や、MR効果(磁気抵抗効果)を利
用したMRセンサとして構成された磁界検出部等、バイ
アス磁界を印加して使用される磁界検出部であれば、ど
のようなものを用いるようにしてもよい。
【0071】また、上述した位置検出装置1では、磁界
検出部20の第1のセンサ部22と第2のセンサ部23
とを、共にスケール10の一方の主面側に配設し、第1
のセンサ部22がスケール10に近接した位置に配置さ
れ、第2のセンサ部23がスケール10から離間した位
置に配置されるようにすることで、スケール10から第
1のセンサ部22に入射する磁界と、スケール10から
第2のセンサ部23に入射する磁界とに磁界差を生じさ
せるようにしているが、例えば、図16に示すように、
第1のセンサ部22をスケール10の一方の主面側に配
設し、第2のセンサ部23をスケール10の他方の主面
側に配設するようにして、スケール10から第1のセン
サ部22に入射する磁界と、スケール10から第2のセ
ンサ部23に入射する磁界とに磁界差を生じさせるよう
にしてもよい。
検出部20の第1のセンサ部22と第2のセンサ部23
とを、共にスケール10の一方の主面側に配設し、第1
のセンサ部22がスケール10に近接した位置に配置さ
れ、第2のセンサ部23がスケール10から離間した位
置に配置されるようにすることで、スケール10から第
1のセンサ部22に入射する磁界と、スケール10から
第2のセンサ部23に入射する磁界とに磁界差を生じさ
せるようにしているが、例えば、図16に示すように、
第1のセンサ部22をスケール10の一方の主面側に配
設し、第2のセンサ部23をスケール10の他方の主面
側に配設するようにして、スケール10から第1のセン
サ部22に入射する磁界と、スケール10から第2のセ
ンサ部23に入射する磁界とに磁界差を生じさせるよう
にしてもよい。
【0072】この場合、スケール10から第1のセンサ
部22に入射する磁界の向きと、スケール10から第2
のセンサ部23に入射する磁界の向きとが逆向きとなる
ので、第1のセンサ部22からの出力と第2のセンサ部
23からの出力との差動出力を求めるようにすれば、地
磁気等のように第1のセンサ部22と第2のセンサ部2
3とに同相且つ一様に入射する外乱磁界の影響はキャン
セルしながら、上述した例に比べてより大きな出力を得
ることが可能となる。
部22に入射する磁界の向きと、スケール10から第2
のセンサ部23に入射する磁界の向きとが逆向きとなる
ので、第1のセンサ部22からの出力と第2のセンサ部
23からの出力との差動出力を求めるようにすれば、地
磁気等のように第1のセンサ部22と第2のセンサ部2
3とに同相且つ一様に入射する外乱磁界の影響はキャン
セルしながら、上述した例に比べてより大きな出力を得
ることが可能となる。
【0073】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、外部磁界を検出する感磁部の周囲温度等が変化し
た場合であっても、この感磁部に常に最適なバイアス磁
界を印加することができるので、外部磁界の検出を非常
に精度良く行うことができる。
れば、外部磁界を検出する感磁部の周囲温度等が変化し
た場合であっても、この感磁部に常に最適なバイアス磁
界を印加することができるので、外部磁界の検出を非常
に精度良く行うことができる。
【図1】本発明を適用した位置検出装置の概略構成を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図2】スケールを構成する発磁体の平面図である。
【図3】上記発磁体が組み合わされて構成されるスケー
ルの平面図である。
ルの平面図である。
【図4】磁気センサの概略構成を示す斜視図である。
【図5】上記磁気センサが備えるセンサ部をその端面側
から見た平面図である。
から見た平面図である。
【図6】図5におけるA−A線断面図である。
【図7】図5におけるB−B線断面図である。
【図8】上記センサ部が備えるコア部の分解斜視図であ
る。
る。
【図9】センサコイルが巻装されたコア部の平面図であ
る。
る。
【図10】本発明を適用した位置検出装置が備える駆動
検出回路の回路図である。
検出回路の回路図である。
【図11】本発明を適用した位置検出装置の出力特性を
示す図である。
示す図である。
【図12】本発明を適用した位置検出装置の地磁気等の
外乱磁界に対する出力特性と、比較対象の位置検出装置
の地磁気等の外乱磁界に対する出力特性とを合わせて示
す図である。
外乱磁界に対する出力特性と、比較対象の位置検出装置
の地磁気等の外乱磁界に対する出力特性とを合わせて示
す図である。
【図13】本発明を適用した位置検出装置において、磁
気センサの周囲温度が変化した場合の出力変化を示す図
である。
気センサの周囲温度が変化した場合の出力変化を示す図
である。
【図14】比較対象の位置検出装置において、磁気セン
サの周囲温度が変化した場合の出力変化を示す図であ
る。
サの周囲温度が変化した場合の出力変化を示す図であ
る。
【図15】本発明を適用した位置検出装置の他の例を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図16】本発明を適用した位置検出装置の更に他の例
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
1 位置検出装置、 10 スケール、 20 磁界検
出部、 22 第1のセンサ部、 23 第2のセンサ
部、 24 磁気シールド板、 27 バイアスコイ
ル、 28 コア部、 29 センサコイル、 40
駆動検出回路、41 発振回路、 42 スイッチング
回路、 45 差動増幅回路、 46バイアス回路
出部、 22 第1のセンサ部、 23 第2のセンサ
部、 24 磁気シールド板、 27 バイアスコイ
ル、 28 コア部、 29 センサコイル、 40
駆動検出回路、41 発振回路、 42 スイッチング
回路、 45 差動増幅回路、 46バイアス回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F063 AA02 BA21 CB01 DA05 DD03 EA02 GA03 GA29 GA33 GA38 KA01 LA27 2F077 AA13 CC02 FF03 FF16 FF39 TT01 TT11 TT82 UU01 VV02 2G017 AA02 AB02 AC09 AD42 AD51 BA03 BA05
Claims (4)
- 【請求項1】 感磁部と、この感磁部にバイアス磁界を
印加するためのバイアス磁界発生手段とを有する複数の
センサ部と、 上記複数のセンサ部のバイアス磁界発生手段を駆動制御
する駆動制御手段とを備え、 上記駆動制御手段は、上記複数のセンサ部のうちの1つ
のセンサ部の感磁部からの出力をモニタリングして、こ
のモニタリングした上記感磁部からの出力が一定となる
ように、上記複数のセンサ部のバイアス磁界発生手段を
駆動制御することを特徴とする磁気センサ。 - 【請求項2】 上記バイアス磁界発生手段は、上記感磁
部の周囲に巻回されたバイアスコイルを有し、 上記駆動制御手段は、上記バイアスコイルに流す電流を
調整することで、上記バイアス磁界発生手段を駆動制御
することを特徴とする請求項1記載の磁気センサ。 - 【請求項3】 上記感磁部は、高透磁率材料よりなるコ
ア部と、このコア部の周囲に巻回された高周波駆動され
るセンサコイルとを備え、外部磁界に応じて変化する上
記センサコイルのインピーダンス変化をもとに、外部磁
界を検出することを特徴とする請求項1記載の磁気セン
サ。 - 【請求項4】 位置に応じて強さや向きが変化する磁界
を発生する磁界発生手段と、 感磁部と、この感磁部にバイアス磁界を印加するための
バイアス磁界発生手段とを有し、上記磁界発生手段に対
して相対的に移動する複数のセンサ部と、 上記複数のセンサ部のバイアス磁界発生手段を駆動制御
する駆動制御手段と、 上記複数のセンサ部の感磁部からの出力をもとに、上記
複数のセンサ部の上記磁界発生手段に対する相対移動位
置を検出する検出手段とを備え、 上記駆動制御手段は、上記複数のセンサ部のうちの1つ
のセンサ部の感磁部からの出力をモニタリングして、こ
のモニタリングした上記感磁部からの出力が一定となる
ように、上記複数のセンサ部のバイアス磁界発生手段を
駆動制御することを特徴とする位置検出装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000095294A JP2001281308A (ja) | 2000-03-29 | 2000-03-29 | 磁気センサ及び位置検出装置 |
| DE60100915T DE60100915T2 (de) | 2000-03-29 | 2001-03-23 | Magnetfeldsensor und Positionsdetektor |
| EP01107275A EP1139069B1 (en) | 2000-03-29 | 2001-03-23 | Magnetic sensor and position transducer |
| US09/818,873 US6541960B2 (en) | 2000-03-29 | 2001-03-27 | Position detector utilizing magnetic sensors and a bias magnetic field generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000095294A JP2001281308A (ja) | 2000-03-29 | 2000-03-29 | 磁気センサ及び位置検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001281308A true JP2001281308A (ja) | 2001-10-10 |
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ID=18610215
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|---|---|---|---|
| JP2000095294A Withdrawn JP2001281308A (ja) | 2000-03-29 | 2000-03-29 | 磁気センサ及び位置検出装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6541960B2 (ja) |
| EP (1) | EP1139069B1 (ja) |
| JP (1) | JP2001281308A (ja) |
| DE (1) | DE60100915T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008530541A (ja) * | 2005-02-08 | 2008-08-07 | コンティネンタル オートモーティヴ フランス | 非接触位置センサにおける磁気インピーダンスの利用及び関連するセンサ |
| JP2015212628A (ja) * | 2014-05-01 | 2015-11-26 | 大同特殊鋼株式会社 | 磁気センサの使用方法及び磁気センサのバイアス磁場の決定方法 |
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