(57)【要約】【課題】本発明は、複雑な形状の部品を設けるという必要がなく、組立性の向上が図れる非接触型位置センサを提供することを目的とするものである。【解決手段】本発明の非接触型位置センサは、第１の磁気抵抗素子２２、第２の磁気抵抗素子２３および第３の磁気抵抗素子２４と並設されるよう凹凸形状の被検出体４７を設け、かつこの被検出体４７を第１の磁気抵抗素子２２、第２の磁気抵抗素子２３および第３の磁気抵抗素子２４に沿って移動させるように構成したものである。【選択図】図５
2008309611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石と、この磁石の磁極面に所定の間隔をおいて略一列に配設された第１の磁気抵抗素子、第２の磁気抵抗素子および第３の磁気抵抗素子と、前記第１の磁気抵抗素子、第２の磁気抵抗素子および第３の磁気抵抗素子を電源およびＧＮＤに直列に接続することにより構成された磁気抵抗直列回路と、一対の固定抵抗を直列に接続することにより構成された第１の分圧回路と、一対の固定抵抗を直列に接続することにより構成された第２の分圧回路と、前記磁気抵抗直列回路における第１の磁気抵抗素子と第２の磁気抵抗素子との中点電位と第１の分圧回路における中点電位とを比較する第１の比較器と、前記磁気抵抗直列回路における第２の磁気抵抗素子と第３の磁気抵抗素子との間の中点電位と第２の分圧回路における中点電位とを比較する第２の比較器と、前記第１の比較器および第２の比較器から出力されるデジタル出力信号をアナログ信号に変換するＤＡ変換器とを備え、前記第１の磁気抵抗素子、第２の磁気抵抗素子および第３の磁気抵抗素子と並設されるように凹凸形状に構成された被検出体を設け、かつこの被検出体を前記第１の磁気抵抗素子、第２の磁気抵抗素子および第３の磁気抵抗素子に沿って移動させるように構成した非接触型位置センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、磁気の変化により直動位置を検出する非接触型位置センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の非接触型位置センサは、図７に示すような構成を有していた。
【０００３】
図７は従来の非接触型位置センサの斜視図を示したもので、この図７において、１は厚さ方向に着磁された磁石である。２は長さ方向の位置によって幅が異なる二等辺三角形状のパーマロイからなる磁性体で、この磁性体２は前記磁石１の上面に載置されている。３は軸で、この軸３は上面に前記磁石１を載置するとともに、側面に溝部４を設けている。５は摺動子で、この摺動子５は内側面に凸部６を設けており、そしてこの凸部６を前記軸３の溝部４に嵌合させることにより摺動子５が軸３の長手方向、すなわち矢印Ｄ方向に摺動するように構成している。７は磁電変換部で、この磁電変換部７は前記摺動子５の上面に載置されるとともに、前記磁性体２の幅に合わせた磁力の変化を検出するようにしている。また、前記磁電変換部７には、リード線８が接続されており、そしてこのリード線８は相手側コンピュータ（図示せず）等に接続するようにしていた。
【０００４】
以上のように構成された従来の非接触型位置センサについて、次に、その動作を説明する。
【０００５】
摺動子５の上面に載置した磁電変換部７に対して軸３が軸３の長手方向に移動すると、軸３の上面側に位置する二等辺三角形状の磁性体２によって、磁電変換部７に対する磁界の強さが変化するもので、この磁界の強さの変化を磁電変換部７により電圧の変化に変換し、そしてリード線８を介して相手側コンピュータ（図示せず）等に出力して、摺動子５の変位を検出するようにしていた。
【０００６】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開平５−２６４３２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記した従来の構成においては、磁性体２を長さ方向の位置によって幅が異なる二等辺三角形状のパーマロイにより構成しているため、磁性体２の形状が複雑となり、これにより、製造が困難になってしまうという課題を有していた。
【０００８】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、複雑な形状の部品を設けるという必要がなく、組立性の向上が図れる非接触型位置センサを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。
【００１０】
本発明の請求項１に記載の発明は、磁石と、この磁石の磁極面に所定の間隔をおいて略一列に配設された第１の磁気抵抗素子、第２の磁気抵抗素子および第３の磁気抵抗素子と、前記第１の磁気抵抗素子、第２の磁気抵抗素子および第３の磁気抵抗素子を電源およびＧＮＤに直列に接続することにより構成された磁気抵抗直列回路と、一対の固定抵抗を直列に接続することにより構成された第１の分圧回路と、一対の固定抵抗を直列に接続することにより構成された第２の分圧回路と、前記磁気抵抗直列回路における第１の磁気抵抗素子と第２の磁気抵抗素子との中点電位と第１の分圧回路における中点電位とを比較する第１の比較器と、前記磁気抵抗直列回路における第２の磁気抵抗素子と第３の磁気抵抗素子との間の中点電位と第２の分圧回路における中点電位とを比較する第２の比較器と、前記第１の比較器および第２の比較器から出力されるデジタル出力信号をアナログ信号に変換するＤＡ変換器とを備え、前記第１の磁気抵抗素子、第２の磁気抵抗素子および第３の磁気抵抗素子と並設されるように凹凸形状に構成された被検出体を設け、かつこの被検出体を前記第１の磁気抵抗素子、第２の磁気抵抗素子および第３の磁気抵抗素子に沿って移動させるように構成したもので、この構成によれば、第１の磁気抵抗素子、第２の磁気抵抗素子および第３の磁気抵抗素子と並設されるように凹凸形状に構成された被検出体を設け、かつこの被検出体を前記第１の磁気抵抗素子、第２の磁気抵抗素子および第３の磁気抵抗素子に沿って移動させるように構成しているため、複雑な形状の磁性体を設けるという必要はなくなり、これにより、組立性の向上が図れるという作用効果を有するものである。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように本発明の非接触型位置センサは、磁石と、この磁石の磁極面に所定の間隔をおいて略一列に配設された第１の磁気抵抗素子、第２の磁気抵抗素子および第３の磁気抵抗素子と、前記第１の磁気抵抗素子、第２の磁気抵抗素子および第３の磁気抵抗素子を電源およびＧＮＤに直列に接続することにより構成された磁気抵抗直列回路と、一対の固定抵抗を直列に接続することにより構成された第１の分圧回路と、一対の固定抵抗を直列に接続することにより構成された第２の分圧回路と、前記磁気抵抗直列回路における第１の磁気抵抗素子と第２の磁気抵抗素子との中点電位と第１の分圧回路における中点電位とを比較する第１の比較器と、前記磁気抵抗直列回路における第２の磁気抵抗素子と第３の磁気抵抗素子との間の中点電位と第２の分圧回路における中点電位とを比較する第２の比較器と、前記第１の比較器および第２の比較器から出力されるデジタル出力信号をアナログ信号に変換するＤＡ変換器とを備え、前記第１の磁気抵抗素子、第２の磁気抵抗素子および第３の磁気抵抗素子と並設されるように凹凸形状に構成された被検出体を設け、かつこの被検出体を前記第１の磁気抵抗素子、第２の磁気抵抗素子および第３の磁気抵抗素子に沿って移動させるように構成しているため、複雑な形状の磁性体を設けるという必要はなくなり、これにより、組立性の向上が図れる非接触型位置センサを提供することができるという優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施の形態における非接触型位置センサについて、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は本発明の一実施の形態における非接触型位置センサの分解斜視図、図２は同非接触型位置センサの側断面図、図３は同非接触型位置センサの回路図である。
【００１４】
図１〜図３において、２１は磁石である。２２は第１の磁気抵抗素子で、この第１の磁気抵抗素子２２は前記磁石２１の磁極面に設けられている。２３は第２の磁気抵抗素子で、この第２の磁気抵抗素子２３は前記磁石２１の磁極面に前記第１の磁気抵抗素子２２と所定の間隔をおいて設けられている。２４は第３の磁気抵抗素子で、この第３の磁気抵抗素子２４は前記磁石２１の磁極面に前記第１の磁気抵抗素子２３と所定の間隔をおいて設けられている。そして、前記第１の磁気抵抗素子２２、第２の磁気抵抗素子２３および第３の磁気抵抗素子２４は略一列に配設されている。２５は磁気抵抗直列回路で、この磁気抵抗直列回路２５は、図３に示すように、電源２６、第１の磁気抵抗素子２２、第３の磁気抵抗素子２４、第２の磁気抵抗素子２３およびＧＮＤ２７を直列に接続することにより構成されている。２８は第１の分圧回路で、この第１の分圧回路２８は一対の固定抵抗２９を直列に接続することにより構成されている。３０は第２の分圧回路で、この第２の分圧回路３０は一対の固定抵抗３１を直列に接続することにより構成されており、そしてこの一対の固定抵抗の抵抗値を２：１に設定することにより、分圧が電源３２とＧＮＤ３３との間の６６％になるようにしている。
【００１５】
３４は第１のコンパレータで、この第１のコンパレータ３４は反転入力端子３５と非反転入力端子３６を設けており、前記反転入力端子３５は磁気抵抗直列回路２５における第１の磁気抵抗素子２２と第３の磁気抵抗素子２４における中点電位に電気的に接続され、かつ前記非反転入力端子３６は固定抵抗２９を直列に接続することにより設けられた第１の分圧回路２８の中点電位に電気的に接続されている。３７は第２のコンパレータで、この第２のコンパレータ３７は反転入力端子３８と非反転入力端子３９を設けており、前記反転入力端子３８は前記磁気抵抗直列回路２５における第３の磁気抵抗素子２４と第２の磁気抵抗素子２３との間の中点電位に増幅器４０を介して電気的に接続され、かつ非反転入力端子３９は第２の分圧回路３０における中点電位に電気的に接続されている。４１はＤＡ変換器で、このＤＡ変換器４１は前記第１のコンパレータ３４および第２のコンパレータ３７からのデジタル値からなる出力信号を入力するとともに、その出力信号に応じたアナログ値からなる出力信号を出力している。４２は樹脂製の基体で、この基体４２は前記磁石２１、第１の磁気抵抗素子２２、第２の磁気抵抗素子２３および第３の磁気抵抗素子２４を端部に固着するとともに、側面に前記第１の分圧回路２８、第２の分圧回路３０、第１のコンパレータ３４、第２のコンパレータ３７、増幅器４０およびＤＡ変換器４１を設けている。また、前記基体４２には、前記磁石２１を固着した端部と反対側の端部に接続端子４３を設けている。４４は樹脂製のケースで、このケース４４は、前記基体４２を内側に収納するとともに、外方へ突出するようにコネクタ端子４５を設けており、かつこのコネクタ端子４５は前記基体４２における接続端子４３と電気的に接続している。４６は蓋で、この蓋４６は前記ケース４４の開口部を閉塞するものである。４７は被検出体で、この被検出体４７は、図４に示すように、軸部４８とこの軸部４８に取り付けられた円柱形状の径大部４９とにより凹凸形状に構成されている。そして、この径大部４９の軸方向の長さは、前記第１の磁気抵抗素子２２、第２の磁気抵抗素子２３および第３の磁気抵抗素子２４間のピッチの２倍以下になるように構成されている。
【００１６】
上記したように本発明の一実施の形態においては、第１の磁気抵抗素子２２、第２の磁気抵抗素子２３および第３の磁気抵抗素子２４と並設されるように凹凸形状に構成された被検出体４７を設け、かつこの被検出体４７を前記第１の磁気抵抗素子２２、第２の磁気抵抗素子２３および第３の磁気抵抗素子２４に沿って移動させるように構成しているため、複雑な形状の磁性体を設けるという必要はなくなり、これにより、組立性の向上が図れるという効果を有するものである。
【００１７】
以上のように構成された本発明の一実施の形態における非接触型位置センサについて、次にその組立方法を説明する。
【００１８】
先ず、磁石２１の磁極面にＳｉ基板（図示せず）を介して第１の磁気抵抗素子２２、第２の磁気抵抗素子２３および第３の磁気抵抗素子２４を蒸着により形成する。
【００１９】
次に、接続端子４３を金型（図示せず）に設置して、この接続端子４３を一体に設けた基体４２を形成する。
【００２０】
次に、接続端子４３を設けた側と反対側の基体４２に磁石２１を固着する。
【００２１】
次に、基体４２の側面に、第１の分圧回路２８、第２の分圧回路３０、第１のコンパレータ３４、第２のコンパレータ３７、増幅器４０およびＤＡ変換器４１を実装する。
【００２２】
次に、予めコネクタ端子４５を一体に成形したケース４４の内側に前記基体４２を収納した後、前記ケース４４のコネクタ端子４５に基体４２の接続端子４３をはんだ付けする。
【００２３】
次に、前記ケース４４の開口部を蓋４６で閉塞する。
【００２４】
最後に、第１の磁気抵抗素子２２、第２の磁気抵抗素子２３および第３の磁気抵抗素子２４と対向する位置に被検出体４７における径大部４９が位置するように、被検出体４７をケース４４の下面の対向する位置に取り付ける。
【００２５】
以上のように構成され、かつ組み立てられた本発明の一実施の形態における非接触型位置センサについて、次にその動作を説明する。
【００２６】
被検出体４７の移動ストロークが全移動ストロークである７ｍｍのうちの初期位置である０ｍｍ〜１．７５ｍｍの場合においては、図５（ａ）に示すように、第１の磁気抵抗素子２２と対向する位置に被検出体４７における径大部４９が位置している。これにより、磁気抵抗直列回路２５における第１の磁気抵抗素子２２の抵抗値が大きくなるとともに、第２の磁気抵抗素子２３および第３の磁気抵抗素子２４の抵抗値が小さくなり、その結果、磁気抵抗直列回路２５における第１の磁気抵抗素子２２と第３の磁気抵抗素子２４との間の中点電位が小さくなり、一方、第１の分圧回路２８における一対の固定抵抗２９間の中点電位は不動であるため、第１のコンパレータ３４からはハイの出力信号が出力される。また、磁気抵抗直列回路２５における第２の磁気抵抗素子２３と第３の磁気抵抗素子２４との間の中点電位も小さくなり、一方、第２の分圧回路３０における中点電位は不動であるため、第２のコンパレータ３７からはハイの出力信号が出力される。したがって、第１のコンパレータ３４および第２のコンパレータ３７からは２ｂｉｔ（１１）信号がＤＡ変換器４１に入力される。これにより、図６に示すように、ＤＡ変換器４１により約４．７ｖのアナログ信号が出力される。
【００２７】
次に、被検出体４２の移動ストロークが１．７５ｍｍ〜３．５ｍｍの場合においては、図５（ｂ）に示すように、第１の磁気抵抗素子２２および第２の磁気抵抗素子２３と対向する位置に被検出体４７における径大部４９が位置している。これにより、磁気抵抗直列回路２５における第１の磁気抵抗素子２２および第２の磁気抵抗素子２３の抵抗値が大きくなるとともに、第３の磁気抵抗素子２４の抵抗値が小さくなり、その結果、磁気抵抗直列回路２５における第１の磁気抵抗素子２２と第３の磁気抵抗素子２４との間の中点電位は高くなり、一方、第１の分圧回路２８における一対の固定抵抗２９間の中点電位は不動であるため、第１のコンパレータ３４からはハイの出力信号が出力される。また、磁気抵抗直列回路２５における第２の磁気抵抗素子２３と第３の磁気抵抗素子２４との間の中点電位からはハイの出力信号が第２のコンパレータ３７に入力され、一方、第２の分圧回路３０における中点電位は不動であるため、第２のコンパレータ３７からはローの出力信号が出力される。したがって、第１のコンパレータ３４および第２のコンパレータ３７からは２ｂｉｔ（１０）信号がＤＡ変換器４１に入力される。これにより、図６に示すように、ＤＡ変換器４１により約３．３ｖのアナログ信号が出力される。
【００２８】
次に、被検出体４２の移動ストロークが３．５ｍｍ〜５．２５ｍｍの場合においては、図５（ｃ）に示すように、第２の磁気抵抗素子２３および第３の磁気抵抗素子２４と対向する位置に被検出体４７における径大部４９が位置している。これにより、磁気抵抗直列回路２５における第２の磁気抵抗素子２３および第３の磁気抵抗素子２４の抵抗値が大きくなるとともに、第１の磁気抵抗素子２２の抵抗値が小さくなり、その結果、磁気抵抗直列回路２５における第１の磁気抵抗素子２２と第３の磁気抵抗素子２４との間の中点電位が大きくなり、一方、第１の分圧回路２８における一対の固定抵抗２９間の中点電位は不動であるため、第１のコンパレータ３４からはローの出力信号が出力される。また、磁気抵抗直列回路２５における第２の磁気抵抗素子２３と第３の磁気抵抗素子２４との間の中点電位も大きくなり、一方、第２の分圧回路３０における中点電位は不動であるため、第２のコンパレータ３７からはローの出力信号が出力される。したがって、第１のコンパレータ３４および第２のコンパレータ３７からは２ｂｉｔ（００）信号がＤＡ変換器４１に入力される。これにより、図６に示すように、ＤＡ変換器４１により約０．３ｖのアナログ信号が出力される。
【００２９】
次に、被検出体４２の移動ストロークが５．２５ｍｍ〜７ｍｍの場合においては、図５（ｄ）に示すように、第３の磁気抵抗素子２４と対向する位置に被検出体４７における径大部４９が位置している。これにより、磁気抵抗直列回路２５における第３の磁気抵抗素子２４の抵抗値が大きくなるとともに、第１の磁気抵抗素子２２および第２の磁気抵抗素子２３の抵抗値が小さくなり、その結果、磁気抵抗直列回路２５における第１の磁気抵抗素子２２と第３の磁気抵抗素子２４との間の中点電位が大きくなり、一方、第１の分圧回路２８における一対の固定抵抗２９間の中点電位は不動であるため、第１のコンパレータ３４からはローの出力信号が出力される。また、磁気抵抗直列回路２５における第２の磁気抵抗素子２３と第３の磁気抵抗素子２４との間の中点電位も大きくなり、一方、第２の分圧回路３０における中点電位は不動であるため、第２のコンパレータ３７からはハイの出力信号が出力される。したがって、第１のコンパレータ３４および第２のコンパレータ３７からは２ｂｉｔ（０１）信号がＤＡ変換器４１に入力される。これにより、図６に示すように、ＤＡ変換器４１により約１．８ｖのアナログ信号が出力される。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明に係る非接触型位置センサは、複雑な形状の部品を設けるという必要がなく、組立性の向上が図れる非接触型位置センサを提供することができるという効果を有するものであり、特に磁気の変化により直動位置を検出する非接触型位置センサに適用することにより有用となるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施の形態における非接触型位置センサの分解斜視図
【図２】同非接触型位置センサの側断面図
【図３】同非接触型位置センサの回路図
【図４】同非接触型位置センサに被検出体を対向させる状態を示す模式図
【図５】（ａ）〜（ｄ）同非接触型位置センサが動作する状態を示す模式図
【図６】同非接触型位置センサが動作する状態を示す図
【図７】従来の非接触型位置センサの斜視図
【符号の説明】
【００３２】
２１  磁石
２２  第１の磁気抵抗素子
２３  第２の磁気抵抗素子
２４  第３の磁気抵抗素子
２５  磁気抵抗直列回路
２６  電源
２７  ＧＮＤ
２８  第１の分圧回路
２９、３１  固定抵抗
３０  第２の分圧回路
３４  第１のコンパレータ
３７  第２のコンパレータ
４１  ＤＡ変換器
４７  被検出体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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