JPH0695097B2 - 感磁性センサ抵抗を有する集積化回転数センサ - Google Patents
感磁性センサ抵抗を有する集積化回転数センサInfo
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- JPH0695097B2 JPH0695097B2 JP61082438A JP8243886A JPH0695097B2 JP H0695097 B2 JPH0695097 B2 JP H0695097B2 JP 61082438 A JP61082438 A JP 61082438A JP 8243886 A JP8243886 A JP 8243886A JP H0695097 B2 JPH0695097 B2 JP H0695097B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
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-
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one galvanomagnetic or Hall-effect element covered by groups H10N50/00 - H10N52/00
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- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は特許請求の範囲第１項記載の上位概念による集
積化回転数センサを前提とする。
積化回転数センサを前提とする。
従来技術 ブリツジ回路に配設した４つの磁気抵抗性センサ部材か
らなり、ブリツジ電圧が作動増幅器に供給され、その出
力信号が測定信号となる回転数センサがすでに公知であ
る。この種の回転数センサは永久磁石といつしよにたと
えば歯車の歯の領域に配設することができ、その結果歯
車の回転時に回転センサのそばを通過する歯によつてブ
リツジ回路の周期的な離調が起こる。そのため測定信号
が発生し、その周波数が回転数センサのそばを通過する
単位時間当りの歯の数に左右される。しかし、公知の回
転数センサはそれらの測定信号振幅が大幅に温度に左右
されるという欠点を有する。通常センサ抵抗として使わ
れるパーマロイ薄膜抵抗は、温度が上昇するにつれて測
定効果が低減する。さらに測定装置の増幅率はセンサ抵
抗のPTC特性のため温度の上昇にしたがつて減少する（P
TC抵抗＝正温度係数を有する抵抗）。
らなり、ブリツジ電圧が作動増幅器に供給され、その出
力信号が測定信号となる回転数センサがすでに公知であ
る。この種の回転数センサは永久磁石といつしよにたと
えば歯車の歯の領域に配設することができ、その結果歯
車の回転時に回転センサのそばを通過する歯によつてブ
リツジ回路の周期的な離調が起こる。そのため測定信号
が発生し、その周波数が回転数センサのそばを通過する
単位時間当りの歯の数に左右される。しかし、公知の回
転数センサはそれらの測定信号振幅が大幅に温度に左右
されるという欠点を有する。通常センサ抵抗として使わ
れるパーマロイ薄膜抵抗は、温度が上昇するにつれて測
定効果が低減する。さらに測定装置の増幅率はセンサ抵
抗のPTC特性のため温度の上昇にしたがつて減少する（P
TC抵抗＝正温度係数を有する抵抗）。
本発明の利点 特許請求の範囲第１項に記載の特徴を有する本発明によ
る回転数センサは、それに対して簡単に十分な温度補償
を達成できるという利点を有する。差動増幅器の帰還抵
抗はこの目的のためセンサ抵抗と同様にパーマロイ薄膜
抵抗として形成しておくことができる。したがつて帰還
抵抗はセンサ抵抗と同様に温度に依存する抵抗の変化を
示し、そのため装置全体に少なくとも部分的な温度補償
が達成できる。磁気抵抗性の帰還抵抗の抵抗値ができる
だけ磁界に左右されないように、この抵抗のばあい膜厚
と抵抗導体路幅との比をできるだけ大きく選ぶ。
る回転数センサは、それに対して簡単に十分な温度補償
を達成できるという利点を有する。差動増幅器の帰還抵
抗はこの目的のためセンサ抵抗と同様にパーマロイ薄膜
抵抗として形成しておくことができる。したがつて帰還
抵抗はセンサ抵抗と同様に温度に依存する抵抗の変化を
示し、そのため装置全体に少なくとも部分的な温度補償
が達成できる。磁気抵抗性の帰還抵抗の抵抗値ができる
だけ磁界に左右されないように、この抵抗のばあい膜厚
と抵抗導体路幅との比をできるだけ大きく選ぶ。
温度補償はさらに、差動増幅器の入力に、その抵抗値が
それと接続された２つのセンサ抵抗の並列回路の抵抗値
よりも大幅に大きい温度依存性前置抵抗を前置すること
によつて改善することができる。このようにして測定装
置の増幅率が正の温度係数による温度依存性になり、そ
の結果、温度の上昇と共に起こるセンサ信号（ブリツジ
電圧）の低下が補償される。
それと接続された２つのセンサ抵抗の並列回路の抵抗値
よりも大幅に大きい温度依存性前置抵抗を前置すること
によつて改善することができる。このようにして測定装
置の増幅率が正の温度係数による温度依存性になり、そ
の結果、温度の上昇と共に起こるセンサ信号（ブリツジ
電圧）の低下が補償される。
帰還抵抗の抵抗値の磁界非依存性をできるだけ大きくす
るためには、その抵抗導体路の経路をたとえば相互に90
°の角度ずらした２つの同じ大きさの領域に分割するこ
とができる。しかし抵抗導体路の経路は、その磁界依存
性が相互に相殺されるように相互に回転されている２つ
以上の領域に分割することもできる。
るためには、その抵抗導体路の経路をたとえば相互に90
°の角度ずらした２つの同じ大きさの領域に分割するこ
とができる。しかし抵抗導体路の経路は、その磁界依存
性が相互に相殺されるように相互に回転されている２つ
以上の領域に分割することもできる。
実施例 本発明は以下において図面に基づいて詳細に説明され
る。
る。
第１図においては集積化回転数センサ１が永久磁石２の
磁界内に配設されている。回転数センサの上方に部分的
にのみ示した歯車４の２つの歯３が示されている。歯車
４がたとえば図示した矢印ａの向きに回転すると、その
結果永久磁石２によつて作り出される磁界の周期的な変
化が起こり、そのためこの図に詳しくは描いてないセン
サ部材の周期的影響が起こる。センサ部材として磁界依
存性の抵抗をブリツジ回路に使用すれば、磁界の周期的
影響によつてブリツジ回路の周期的な離調が起こる。
磁界内に配設されている。回転数センサの上方に部分的
にのみ示した歯車４の２つの歯３が示されている。歯車
４がたとえば図示した矢印ａの向きに回転すると、その
結果永久磁石２によつて作り出される磁界の周期的な変
化が起こり、そのためこの図に詳しくは描いてないセン
サ部材の周期的影響が起こる。センサ部材として磁界依
存性の抵抗をブリツジ回路に使用すれば、磁界の周期的
影響によつてブリツジ回路の周期的な離調が起こる。
第２図には集積化回転数センサの接続図が示してある
が、このセンサは４つの磁界依存性のセンサ抵抗R1から
R4までを有し、それらはブリツジ回路に配設されてい
る。ブリツジ回路には、付加的なトリム抵抗RTが挿入さ
れ、それによつてブリツジ電圧UBの零平衡調整を行なう
ことができる。ブリツジ電圧UBは差動増幅器V1のプラス
およびマイナスの入力に供給される。測定信号USが発生
する差動増幅器V1の出力は帰還抵抗Rkを介してそのマイ
ナスの入力に帰還させる。供給電圧としてはプラスの電
圧U+が用いられ、それにはブリツジ回路および差動増幅
器V1が接続されている。
が、このセンサは４つの磁界依存性のセンサ抵抗R1から
R4までを有し、それらはブリツジ回路に配設されてい
る。ブリツジ回路には、付加的なトリム抵抗RTが挿入さ
れ、それによつてブリツジ電圧UBの零平衡調整を行なう
ことができる。ブリツジ電圧UBは差動増幅器V1のプラス
およびマイナスの入力に供給される。測定信号USが発生
する差動増幅器V1の出力は帰還抵抗Rkを介してそのマイ
ナスの入力に帰還させる。供給電圧としてはプラスの電
圧U+が用いられ、それにはブリツジ回路および差動増幅
器V1が接続されている。
第３図に示した接続図は第２図の接続図とは、差動増幅
器V1のマイナスの入力に前置抵抗Rvが前置されている点
が異る。
器V1のマイナスの入力に前置抵抗Rvが前置されている点
が異る。
センサ抵抗R1からR4まではニツケル・鉄合金（パーマロ
イ）から構成することができ、したがつてセンサ抵抗の
抵抗値は磁界依存性である。帰還抵抗Rkも同じ材料から
構成することができる。帰還抵抗がセンサ抵抗R1からR4
までと同じ温度特性を示すようにである。このようにし
て温度に規定される振幅特性は少なくとも部分的には補
償することができる。帰還抵抗Rkの感磁性ができるかぎ
り小さくなるように、パーマロイ抵抗の感磁性はその幾
何学的寸法によつて変化するという事実が利用される。
すなわち感磁性はその膜厚ｔと抵抗導体路幅ｗとの比に
よつて規定される。感磁性はこの比を小さく選ぶほど、
それだけ大きくなる。磁気抵抗部材の代表的な設計選定
値はｔ＝0.03μｍおよびｗ＝20μｍの値である。したが
つてこのようなセンサ抵抗については次の値が得られ
る。
イ）から構成することができ、したがつてセンサ抵抗の
抵抗値は磁界依存性である。帰還抵抗Rkも同じ材料から
構成することができる。帰還抵抗がセンサ抵抗R1からR4
までと同じ温度特性を示すようにである。このようにし
て温度に規定される振幅特性は少なくとも部分的には補
償することができる。帰還抵抗Rkの感磁性ができるかぎ
り小さくなるように、パーマロイ抵抗の感磁性はその幾
何学的寸法によつて変化するという事実が利用される。
すなわち感磁性はその膜厚ｔと抵抗導体路幅ｗとの比に
よつて規定される。感磁性はこの比を小さく選ぶほど、
それだけ大きくなる。磁気抵抗部材の代表的な設計選定
値はｔ＝0.03μｍおよびｗ＝20μｍの値である。したが
つてこのようなセンサ抵抗については次の値が得られ
る。
t/w＝0.03/20＝0.0015（センサ抵抗について） したがつて次の代表的な相対抵抗変化が得られる。
帰還抵抗Rkを実現するためｔ＝0.3μｍの膜厚およびｗ
＝５μｍの抵抗導体路幅を選べば、次の値が得られる。
＝５μｍの抵抗導体路幅を選べば、次の値が得られる。
t/w＝0.3/5＝0.06（帰還抵抗について） したがつて次の概略の相対抵抗変化が得られる。
つまり感磁性はセンサ抵抗に比して、比t/wが大きくな
るのとほぼ同程度に小さくなり、したがつて帰還抵抗Rk
はセンサ抵抗R1からR4までに比して無視できる感磁性を
有するが、しかし少なくとも同じ温度感度を有する。膜
厚ｔが増すと共に温度系数は大きくなり、かつむく材料
に似てくる。なぜならば薄い膜では限界効果が起こるか
らである。
るのとほぼ同程度に小さくなり、したがつて帰還抵抗Rk
はセンサ抵抗R1からR4までに比して無視できる感磁性を
有するが、しかし少なくとも同じ温度感度を有する。膜
厚ｔが増すと共に温度系数は大きくなり、かつむく材料
に似てくる。なぜならば薄い膜では限界効果が起こるか
らである。
温度特性の完全な補償は、温度に左右される前置抵抗Rv
によつて達成できる。したがつて増幅率には次の式が適
用される。
によつて達成できる。したがつて増幅率には次の式が適
用される。
したがつて増幅率はプラスの温度係数を有し、ブリツジ
電圧UBの温度依存変化が補償される。前置（バイアス）
抵抗Rvの抵抗値を適切に選ぶことによつて、必要な温度
依存性が調整され得る。RvをR2R4よりも大幅に大きく
選べば、増幅率ｖは帰還抵抗 と同様に温度依存性になる。それに反して前置抵抗Rvを
R2R4よりも大幅に小さく選ぶとすれば、増幅率ｖは温
度非依存性になるであろう。
電圧UBの温度依存変化が補償される。前置（バイアス）
抵抗Rvの抵抗値を適切に選ぶことによつて、必要な温度
依存性が調整され得る。RvをR2R4よりも大幅に大きく
選べば、増幅率ｖは帰還抵抗 と同様に温度依存性になる。それに反して前置抵抗Rvを
R2R4よりも大幅に小さく選ぶとすれば、増幅率ｖは温
度非依存性になるであろう。
パーマロイからなる帰還抵抗Rkが実現すれば、他の考え
られる材料、たとえばニツケル、白金等に比して、回転
数センサの製造のため膜被着工程に使用する材料の種類
の数が少なくなるという利点が得られるであろう。そし
てそれは製造費の低減に寄与する。
られる材料、たとえばニツケル、白金等に比して、回転
数センサの製造のため膜被着工程に使用する材料の種類
の数が少なくなるという利点が得られるであろう。そし
てそれは製造費の低減に寄与する。
帰還抵抗Rkの感磁性を低下させるにはさらに付加的に別
の手段を講じることができるが、それは第４図に基づい
て説明する。膜厚ｔと抵抗導体路幅ｗとの比を変える以
外に感磁性はまた、帰還抵抗Rkの抵抗導体路の半分ずつ
を90°相互にずらすことによつても低下させることがで
きる。第４図では、帰還抵抗Rkの最初の半部H1の抵抗導
体路は垂直に延び、他方第２の半部H2の抵抗導体路は水
平に延びている。それによつて外部の磁界の作用時に１
方の半部は最大の抵抗を有するが、他方の半部は最小の
抵抗を有する。したがつてこの２つの領域を直列に接続
することによつて、抵抗全体として磁界の如何によるこ
となく常に同じ平均的抵抗値が得られる。抵抗導体路の
方向が小さい空間で変化する頻度が多いほど、それだけ
外部の非均質な磁界に対する帰還抵抗Rkの感度は小さく
なる。
の手段を講じることができるが、それは第４図に基づい
て説明する。膜厚ｔと抵抗導体路幅ｗとの比を変える以
外に感磁性はまた、帰還抵抗Rkの抵抗導体路の半分ずつ
を90°相互にずらすことによつても低下させることがで
きる。第４図では、帰還抵抗Rkの最初の半部H1の抵抗導
体路は垂直に延び、他方第２の半部H2の抵抗導体路は水
平に延びている。それによつて外部の磁界の作用時に１
方の半部は最大の抵抗を有するが、他方の半部は最小の
抵抗を有する。したがつてこの２つの領域を直列に接続
することによつて、抵抗全体として磁界の如何によるこ
となく常に同じ平均的抵抗値が得られる。抵抗導体路の
方向が小さい空間で変化する頻度が多いほど、それだけ
外部の非均質な磁界に対する帰還抵抗Rkの感度は小さく
なる。
第４図にはさらにまたセンサ抵抗R1からR4までの配置が
概念的に示してある。図示した平面図は大幅に拡大して
あり、略図のため大幅に簡略化してある。
概念的に示してある。図示した平面図は大幅に拡大して
あり、略図のため大幅に簡略化してある。
帰還抵抗Rkはセンサ抵抗R2,R4の材料よりも大きい温度
係数を有する材料、たとえばチタンから構成することが
できる。この手段によつて増幅率のプラスの温度係数が
得られ、それによつてセンサ信号（ブリツジ電圧）の温
度依存的減少の補償も同様に達成できる。
係数を有する材料、たとえばチタンから構成することが
できる。この手段によつて増幅率のプラスの温度係数が
得られ、それによつてセンサ信号（ブリツジ電圧）の温
度依存的減少の補償も同様に達成できる。
発明の効果 本発明により、測定値が著しく温度に左右されたり温度
上昇と共に測定装置の増幅率が減少したりする等の従来
技術の欠点を克服し、簡単且十分な温度補償を達成でき
る回転数センサを実現し得る。
上昇と共に測定装置の増幅率が減少したりする等の従来
技術の欠点を克服し、簡単且十分な温度補償を達成でき
る回転数センサを実現し得る。
第１図は歯車付近での集積回転センサの立体的配置構成
図、第２図は第１の実施例の電気接続図、第３図は第２
実施例の電気接続図、第４図はパーマロイセンサの拡大
平面図である。 １……回転数センサ、２……永久磁石、Rk……帰還抵
抗。
図、第２図は第１の実施例の電気接続図、第３図は第２
実施例の電気接続図、第４図はパーマロイセンサの拡大
平面図である。 １……回転数センサ、２……永久磁石、Rk……帰還抵
抗。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−98103（ＪＰ，Ａ)
Claims (7)
- 【請求項１】とくにパーマロイからなる薄膜抵抗として
形成された感磁性センサ抵抗のブリツジ回路および帰還
抵抗を備え、該ブリツジ電圧を増幅する差動増幅器を有
する集積化回転数センサにおいて、帰還抵抗（Rk）がセ
ンサ抵抗（R1からR4まで）と同様に温度に依存する抵抗
材料からなり帰還抵抗（Rk）における膜厚（ｔ）と抵抗
導体路幅（ｗ）との比がセンサ抵抗（R1からR4まで）に
おけるよりも著しく大きいことを特徴とする回転数セン
サ。 - 【請求項２】帰還抵抗（Rk）における膜厚と抵抗導体路
幅との比（t/w）が0.05より大きく、かつセンサ抵抗（R
1からR4まで）のばあいの約40倍である特許請求の範囲
第１項記載の回転数センサ。 - 【請求項３】帰還抵抗（Rk）がパーマロイまたはチタン
からなる特許請求の範囲第１項または第２項のいずれか
に記載の回転数センサ。 - 【請求項４】帰還抵抗（Rk）が接続されている差動増幅
器（V1）の入力と該ブリツジ回路との間に温度依存性前
置抵抗（Rv）が挿入され、その抵抗値がそれと接続され
た２つのセンサ抵抗（R2,R4）の並列回路の抵抗値より
も大幅に大きい特許請求の範囲第１項から第３項までの
いずれかに記載の回転数センサ。 - 【請求項５】帰還抵抗（Rk）の抵抗導体路が少なくとも
２つの同じ大きさの領域（H1,H2）に分割され、領域が
異れば抵抗導体路の向きが相互に異る特許請求の範囲第
１項から第４項までのいずれかに記載の回転数センサ。 - 【請求項６】抵抗導体路が２つの半部（H1,H2）に分割
されており該半部延在方向の向きがそれぞれ90°ずらし
てある特許請求の範囲第５項記載の回転数センサ。 - 【請求項７】帰還抵抗（Rk）がセンサ抵抗（R2,R4）の
温度係数よりも高い温度係数を有する材料からなる特許
請求の範囲第１項から第４項までのいずれかに記載の回
転数センサ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3513148.9 | 1985-04-12 | ||
| DE19853513148 DE3513148A1 (de) | 1985-04-12 | 1985-04-12 | Integrierter drehzahlsensor mit magnetfeldabhaengigen sensorwiderstaenden |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61237062A JPS61237062A (ja) | 1986-10-22 |
| JPH0695097B2 true JPH0695097B2 (ja) | 1994-11-24 |
Family
ID=6267837
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61082438A Expired - Lifetime JPH0695097B2 (ja) | 1985-04-12 | 1986-04-11 | 感磁性センサ抵抗を有する集積化回転数センサ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0201682B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0695097B2 (ja) |
| DE (2) | DE3513148A1 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE456368B (sv) * | 1987-02-12 | 1988-09-26 | Scanpump Ab | Kombinationsgivare for overvakning av driftstillstandet hos en pumphjulsaxel |
| US5068606A (en) * | 1989-09-19 | 1991-11-26 | Kawate Keith W | Two wire modulated output current circuit for use with a magnetoresistive bridge speed/position sensor |
| DE4030085A1 (de) * | 1990-09-22 | 1992-03-26 | Philips Patentverwaltung | Auswerteschaltung fuer einen magnetoresistiven drehzahlsensor o. dgl. |
| GB2259807B (en) * | 1991-09-23 | 1995-09-06 | Crystal Semiconductor Corp | Low drift resistor structure |
| JP2720681B2 (ja) * | 1992-01-06 | 1998-03-04 | 株式会社村田製作所 | 移動体の移動検出装置 |
| DE9215228U1 (de) * | 1992-11-09 | 1993-04-01 | Woelke Magnetbandtechnik GmbH & Co KG, 8069 Schweitenkirchen | Magnetfeldempfindlicher Sensor |
| DE4343677A1 (de) * | 1993-12-21 | 1995-06-22 | Teves Gmbh Alfred | Schaltungsanordnung zur Auswertung des Meßsignals einer Brückenschaltung |
| DE29614974U1 (de) * | 1996-06-11 | 1996-11-28 | Woelke Magnetbandtechnik Gmbh | Steuervorrichtung zur Kompensation von Offset-Anteilen eines periodischen Signals |
| JP4521808B2 (ja) * | 2004-03-15 | 2010-08-11 | ハイデンハイン株式会社 | エンコーダ |
| DE102019115396A1 (de) * | 2019-06-06 | 2020-12-10 | Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH | Raddrehzahlsensor für ein Nutzfahrzeug |
| US11169228B2 (en) * | 2019-08-27 | 2021-11-09 | Western Digital Technologies, Inc. | Magnetic sensor with serial resistor for asymmetric sensing field range |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2442919A1 (de) * | 1974-09-07 | 1976-03-25 | Labom Mess Und Regeltechnik Gm | Feldplatten-weggeber, insbesondere fuer die messwert-fernuebertragung |
| JPS5798103A (en) * | 1980-12-10 | 1982-06-18 | Hitachi Ltd | Regenerative amplifying circuit for magnetic reluctance effective type magnetic head |
| EP0057766A3 (en) * | 1981-02-07 | 1984-07-18 | Hitachi, Ltd. | Magnetoelectrical transducer |
| DE3132549A1 (de) * | 1981-08-18 | 1983-03-03 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Vorrichtung zur erfassung der drehzahl von rotierenden teilen |
| DE3435867A1 (de) * | 1984-09-29 | 1986-04-10 | Bosch Gmbh Robert | Differentialsensor |
-
1985
- 1985-04-12 DE DE19853513148 patent/DE3513148A1/de not_active Withdrawn
-
1986
- 1986-03-07 EP EP86103079A patent/EP0201682B1/de not_active Expired
- 1986-03-07 DE DE8686103079T patent/DE3664006D1/de not_active Expired
- 1986-04-11 JP JP61082438A patent/JPH0695097B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61237062A (ja) | 1986-10-22 |
| DE3513148A1 (de) | 1986-10-23 |
| EP0201682B1 (de) | 1989-06-14 |
| EP0201682A1 (de) | 1986-11-20 |
| DE3664006D1 (en) | 1989-07-20 |
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