[go: up one dir, main page]

KR20080031964A - 위치 센서용 비대칭 ａｍｒ 휘트스톤 브릿지 레이아웃 - Google Patents

위치 센서용 비대칭 ａｍｒ 휘트스톤 브릿지 레이아웃 Download PDF

Info

Publication number
KR20080031964A
KR20080031964A KR1020087004053A KR20087004053A KR20080031964A KR 20080031964 A KR20080031964 A KR 20080031964A KR 1020087004053 A KR1020087004053 A KR 1020087004053A KR 20087004053 A KR20087004053 A KR 20087004053A KR 20080031964 A KR20080031964 A KR 20080031964A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
magnet
target
magnetoresistive
teeth
integrated circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
KR1020087004053A
Other languages
English (en)
Inventor
니콜라스 에프. 부쉬
Original Assignee
허니웰 인터내셔널 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 허니웰 인터내셔널 인코포레이티드 filed Critical 허니웰 인터내셔널 인코포레이티드
Publication of KR20080031964A publication Critical patent/KR20080031964A/ko
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/16—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying resistance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/147—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the movement of a third element, the position of Hall device and the source of magnetic field being fixed in respect to each other
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

자기 센서는 복수의 톱니와 상기 복수의 톱니의 사이에 형성된 복수의 슬롯을 구비한 타겟에 근접하게 배치된 자석을 포함한다. 집적 회로는 일반적으로 상기 자석의 일측에 배치되고 비대칭적으로 배열된 복수의 자기저항 브릿지 부품을 가지며, 상기 집적 회로와 상기 자석은 센서 패키지 내로 구성되어, 비대칭적으로 배열된 상기 복수의 자기저항 브릿지 부품이 상기 타겟의 복수의 톱니 중에서 적어도 하나의 톱니의 검출을 가능하게 한다.

Description

위치 센서용 비대칭 ＡＭＲ 휘트스톤 브릿지 레이아웃{ASYMMETRICAL AMR WHEATSTONE BRIDGE LAYOUT FOR POSITION SENSOR}
실시예들은 일반적으로 위치 센서에 관한 것이다. 또한, 실시예들은 자기 센서 및 자기 감지 부품에 관한 것이다. 또한, 실시예들은 자기저항 및 홀 효과(Hall Effect) 센서에 관한 것이다.
자기 센서는 일반적으로 센서에 대한 소정의 미리 정해진 검출 구역 내에서 자기적으로 투과하는 물체의 존재 또는 부재를 검출하기 위하여 영구자석에 의존한다. 영구자석과 조합하여, 이러한 종류의 일부 센서들은 영구자석 및 다른 것에 상대적인 특정 위치에 위치한 홀 효과 및/또는 자기저항 부품을 이용한다. 예를 들어, 자기저항 소자는 자기 감지 동작을 구현하기 위하여 영구자석에 대하여 대칭인 위치에 배치될 수 있다.
이러한 종류의 근접 센서(proximity sensor)는 홀 효과 소자를 사용하든지 자기저항 소자를 사용하든지 간에, 영구 자석의 중심축에 일반적으로 수직인 방향으로 검출 구역을 통과하는 자기적으로 투과하는 물체의 존재 또는 부재를 감지하도록 구성되거나, 또는 이 대신에 자석의 중심축에 일반적으로 평행한 경로를 따라 영구자석의 극 표면을 향하거나 멀어지는 방향으로 이동하는 자기적으로 투과하는 물체의 거리를 검출하도록 구성된다.
구현된 자기 센서의 일례는 영구 자석의 측면으로부터 방사하는 자속을 검출하는 온도 안정적인 근접센서이다. 이러한 구성에서, 철을 함유하는 물체 센서는 0의 속도 및 전원이 인가된 직후에 회전가능하게 장착된 철을 함유하는 휠 상의 톱니(tooth) 또는 노치(notch)와 같은 높은 투자율(magnetic permeability)을 갖는 물체의 존재 또는 부재를 검출한다.
이러한 장치는 근접 센서로서 이용될 수 있으며, 감지 평면을 가지며 자속 밀도에서의 변동에 대한 함수로 가변하는 전기적 출력 신호를 생성하는 자속 응답 센서와 영구 자석으로 구성될 수 있다. 이러한 구성에서, 철을 함유한 바디 센서 구조체는 소정의 공지된 종래의 센서가 동작하는 것처럼 극 표면 메카니즘에 의존하지 않지만, 그 대신에, 대향하는 극 표면들 사이에서 자석의 측면으로부터 방사되는 자속 밀도의 방사상 성분에 의존한다. 철을 함유한 물체 센서 구조체가 극 표면 메카니즘에 의존하지 않기 때문에, 그 전기적 출력 신호는 상대적으로 넓은 온도 범위에 대하여 상대적으로 안정하다.
다른 자기 센서 배열에서, 기어톱니 위치 및 속도 센서는 브릿지 회로 배열로 연결된 4개의 자기 저항 트랙으로 구성된다. 필드 플레이트 효과 속도 및 위치 센서를 단순화시키기 위하여, 4개의 미앤드(meander) 형상으로 배치된 퍼말로이(Permalloy) 저항 트랙이 기판상에서 직사각형의 꼭지점에 배치될 수 있다. 이러한 부품은 기어톱니의 대략적으로 반 피치 거리만큼 원주 방향으로 이격될 수 있다. 저항은 온도 변동 효과를 제거하기 위하여 전압 분배기 구성으로 또는 정전류원이 공급되는 휘트스톤 브릿지 회로의 형태로 연결될 수 있다. 일 실시예에서, 저항은 실리콘 기판상에서 미앤더 형상의 박막 증기로 증착된 트랙으로 형성된다. 그 다음, 영구 자석은 바이어스 자화를 제공하기 위하여 이용될 수 있다.
전술한 일반적인 종류의 자기 센서에서, 자기적으로 민감한 부품이 특정 방향에서의 자기장의 세기를 나타내는 신호를 제공하기 위하여 일반적으로 사용된다. 홀 효과 소자가 영구 자석과 관련하여 사용된다면, 홀 소자로부터의 신호는 홀 장치의 감지 평면에 수직인 방향으로의 자기장의 세기 성분을 나타낸다. 한편, 자기저항 소자가 영구자석과 관련하여 사용된다면, 자기저항 소자로부터의 신호는 자기저항 소자의 감지 평면 내에서 그것의 가장 얇은 크기에 수직인 방향에서의 자기장의 세기를 나타낸다. 특정 애플리케이션과 센서의 성능을 위한 필요조건에 따라, 홀 효과 또는 자기저항 센서 중 하나가 이용될 수 있다. 종래 기술을 설명하고 있는 문헌에서, 센서의 의도된 애플리케이션에 따라 이러한 일반적인 종류의 센서들은 가끔 근접 센서로 설명되며, 이 대신에 기어톱니 센서로 설명되기도 한다.
대부분의 근접 센서에서, 예를 들어, 여러 가지 속성들은 유익하다. 예를 들어, 내연기관과 관련되어 이용되는 기어톱니 센서에서, 유익한 특성은 기어를 움직일 필요없이 미리 정의된 방향 구역에서 기어톱니의 존재 또는 부재를 식별하는 신호를 시동에 대하여 제공하는 능력이다. 이것은 파워-업 인식 성능으로 알려져 있다. 기어톱니 센서 또는 근접 센서의 다른 유익한 특성은 감소된 크기이다. 이러한 센서의 크기는 일반적으로 영구자석의 크기와 자기적으로 민감한 부품과 영구 자석의 상대적인 위치에 의해 영향을 받는다.
자기 감지 애플리케이션의 일례는 1995년 12월 19일 미엔 티. 우(Mien T. Wu)에게 허여되고 허니웰 인터내셔널 인코포레이트(Honeywell International Inc.)에 양도되었으며, "영구 자성의 자축에 평행하게 떨어져 배치된 평면상에 배치된 자기저항기를 갖는 센서(Sensor With Magnetoresistor Disposed on a Plane Which is Parallel to and Displaced from the Magnetic Axis of a Permanent Magnet)"의 명칭을 가지며, 본 명세서에서 원용되는 미국 등록특허 제5,477,143호에 개시되며, 이 문헌은 일반적으로 동일한 평면에서 영구 자석의 측면으로부터 떨어져 배치된 2개의 자기저항 소자를 갖는 근접 센서를 설명한다. 자기저항 소자의 공통 감지 평면은 자석의 N극과 S극 사이에서 연장하는 영구 자석의 자축에 일반적으로 평행한 방향으로 연장한다. 미국 등록특허 제5,477,143호의 구성에서 검출 구역은 사전에 선택된 자극면에 상대적으로 정의될 수 있으며, 자기저항 소자는 검출 구역 내에서 자기적으로 투과하는 물체의 존재 또는 부재를 나타내는 제3 신호를 정의하기 위하여 비교될 수 있는 제1 및 제2 신호를 제공한다. 자기저항 소자는 각각 복수의 자 기저항기를 가지며, 이들은 전술한 제1 및 제2 신호를 제공할 목적으로 휘트스톤 브릿지 구성으로 배치된다.
전술한 센서와 같은 자기 검출 장치가 갖는 문제점들 중 한가지는 일부 감지 애플리케이션에 대하여는 적합하지만 이러한 장치는 자기 감지 부품의 대칭적 배치로 일반적으로 구성된다는 것이며, 비대칭 구조가 종종 강화된 성능을 제공할 수 있다. 예를 들어, 철을 함유하거나 또는 철을 함유하지 않는 타겟을 감지하기 위하여 기어 톱니 센서가 영구자석과 이방성 자기저항(anisotropic magnetoresistive, AMR) 트랜스듀서로 이루어있기 때문에, AMR 트랜스튜스 디자인은 최종 센서 장치 또는 시스템의 성능에 중요하다. 또한, 대칭적 배치는 가끔 공지의 에디 전류 효과를 통한 철을 함유하지 않은 타켓의 감지에는 적합하지 않다. 이러한 문제점을 극복하기 위한 하나의 기술이 대칭적 구성이 아니라 비대칭적 회로 배치의 구현을 포함하는 것으로 믿어진다.
[개요]
다음의 개요는 개시된 실시예들 특유의 혁신적인 특징의 일부에 대한 이해를 용이하게 하기 위하여 제공되며, 완전한 설명으로 의도되지 않는다. 본 발명의 다양한 양태에 대한 완전한 이해는 전체 명세서, 청구의 범위, 개요를 전체로서 취할 때 획득될 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 양태는 개선된 위치 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 양태는 타겟의 자기 검출을 최적화하기 위한 비대칭 자기저항 브릿지를 제공하는 것이다.
본 발명의 전술한 양태 및 다른 목적과 이점은 본 명세서에서 설명된 바와 같이 획득될 수 있다. 복수의 톱니와 상기 복수의 톱니의 사이에 형성된 복수의 슬롯을 구비한 타겟에 근접하게 배치된 자석을 포함하는 자기 센서가 개시된다. 집적회로는 일반적으로 상기 자석의 일측에 배치되고 비대칭적으로 배열된 복수의 자기저항 브릿지 부품을 포함하며, 상기 집적 회로와 상기 자석은 센서 패키지 내로 구성되어, 비대칭적으로 배열된 상기 복수의 자기저항 브릿지 부품이 상기 타겟의 복수의 톱니 중에서 적어도 하나의 톱니의 검출을 가능하게 한다.
비대칭적으로 배열된 자기저항 브릿지 부품은 일반적으로 제2 세트의 자기저항기로부터 비대칭적으로 오프셋된 제1 세트의 자기저항기를 포함한다. 상기 제1 및 제2 세트의 자기저항기는 상기 집적회로가 형성된 기판상에 구성된다. 일반적으로, 상기 제1 세트의 자기저항기는 다른 세트의 자기저항기와 상이한 패턴의 자기저항기를 갖는다. 따라서, 회로의 2개의 절반이 서로 거울상이 아닌 비대칭 브릿지 레이아웃과 같은 것을 이용하는 자기저항 브릿지 회로로부터 개선된 성능이 획득될 수 있다. 글나, 비대칭을 제공하는 것은 이용되는 자기저항기의 개수 혼자만이 아니라는 것에 유의하는 것이 중요하다. 예를 들어, 전술한 2개의 절반은 동일한 개수의 자기저항기를 가질 수 있지만, 러너 사이에 상이한 간격을 가질 수 있다.
유사한 도면 부호는 개별 도면에서 동일하거나 기능적으로 유사한 요소를 참조하며 본 명세서의 일부에 포함되거나 그 일부를 이루는 다음의 도면들은 실시예들을 더 예시하며, 상세한 설명과 함께 본 명세서에 개시된 실시예들을 설명하는 역할을 한다.
도 1은 일 실시예에 구현될 수 있는 자기 감지 시스템에 대한 X-축에서 본 도면을 도시한다;
도 2는 일 실시예에 따라 도 1에 도시된 자기 감지 시스템에 대한 Y-축에서 본 도면을 도시한다;
도 3은 일 실시예에 따라 도 1 및 2에 도시된 집적 회로의 상면도를 도시한다;
도 4는 일 실시예에 따라 구현될 수 있는 AMR 브릿지 회로의 전기 개략도를 도시한다;
도 5는 비교를 위한 대칭 AMR 브릿지 레이아웃에 대한 도면을 도시한다;
도 6은 일 실시예에 따라 구현될 수 있는 비대칭 AMR 브릿지 레이아웃에 대한 도면을 도시한다;
도 7은 다른 실시예에 구현될 수 있는 자기 감지 시스템에 대한 X-축에서 본 도면을 도시한다;
도 8은 다른 실시예의 X-축에서 본 도면을 도시한다;
도 9는 도 7 및 8에 도시된 자기 감지 시스템의 X축 및 Y축에서 본 도면을 도시한다; 그리고,
도 10은 바람직한 실시예에 따라 구현될 수 있는 비대칭 AMR 브릿지 레이아웃에 대한 도면을 도시한다.
비한정적인 예시들에서 논의되는 특정한 값 및 구성은 변경될 수 있으며, 적어도 하나의 실시예를 단지 나타내기 위하여 인용되었으며, 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 의도된 것은 아니다.
도 1은 일 실시예에 구현될 수 있는 자기 감지 시스템(100)에 대한 X-축에서 본 도면을 도시한다. 유사하게, 도 2는 일 실시예에 따라 도 1에 도시된 자기 감지 시스템(100)에 대한 Y-축에서 본 도면을 도시한다. 본 명세서의 도 1 내지 6에서 동일하거나 유사한 부분 또는 구성요소들은 일반적으로 동일한 도면 부호에 의해 표시된다는 것에 유의하여야 한다. 따라서, 도 1 내지 6은 하나 이상의 실시예들을 설명하기 위하여 함께 설명될 수 있다.
자기 감지 시스템(100)은 일반적으로 센서 패키지(102) 내에 배치된 자석(104) 및 집적 회로(IC, 106)를 포함한다. 자석(104)은 일반적으로 복수의 톱니(112, 116) 및 그 사이에 형성된 복수의 슬롯(110, 114, 118)을 포함하는 타겟(108)에 근접하게 배치된다. 집적 회로(106)는 자석(106)의 일측에 배치되어, IC(106)는 도 2에 도시되지는 않지만 도 3, 4 및 6에 더욱 상세히 도시되는 비대칭적으로 배열된 자기저항 브릿지 부품(302, 304, 306, 308)의 그룹을 포함한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "브릿지(bridge)"라는 용어는 일반적으로 휘트스톤 브릿지 회로를 나타낸다는 것에 유의하여야 한다.
IC(106) 및 자석(104)은 센서 패키지(102) 내로 구성되어 비대칭적으로 배열된 복수의 자기저항 브릿지 부품(302, 304, 306, 308)은 타겟(108)의 하나 이상의 톱니(112, 116) 검출을 가능하게 한다. 도 1에서, Z-X-Y 좌표(122)는 도시 방향을 나타내기 위한 목적으로 도시되었으며, 도 2에서는 Z-Y-X 좌표(222)가 도시된다. 따라서, Z-X-Y 좌표(122)는 시스템(100)의 X-축에서 본 도면과 관련되며, Z-Y-X 좌표(222)는 시스템(100)의 Y-축에서 본 도면과 관련된다.
도 2에서, 제1 영역(208)(즉, 영역 A)이 도시되며, AMR 브릿지 부품(302, 304)에 의해 점유된다. 또한, 제2 영역(210)이 도 2에 도시되며, AMR 브릿지 부품(306, 308)에 의해 점유된다. AMR 브릿지 부품(302, 304, 306, 308)은 AMR 러너(runner)라고도 일컬어지는 AMR 브릿지 저항으로서 구현될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따라 도 1 및 2에 도시된 집적 회로(106)의 상면도를 도시한다. 또한, 영역(210, 208)이 도 3에 도시된다. 따라서, AMR 러너(306, 308)은 영역(210)에 위치하고, AMR 러너(302, 304)는 영역(208)에 위치한다.
도 4는 일 실시예에 따라 구현될 수 있는 AMR 브릿지 회로(200)의 전기 개략도를 도시한다. AMR 브릿지 회로는 일반적으로 AMR 저항 또는 러너(302, 304, 306, 308)을 포함한다. AMR 러너(302, 306)는 일반적으로 AMR 브릿지 전압(404)에 연결되며, AMR 러너(304, 308)는 접지(402)에 연결된다. AMR 러너(304, 306)는 전 압 노드(406)(즉, V2)에서 서로 연결되며, AMR 러너(302, 308)는 전압 노드(408)(즉, V1)에서 서로 연결된다.
도 5는 비교를 위한 대칭 AMR 브릿지 레이아웃에 대한 도면을 도시한다. 도 5에 도시된 비대칭 AMR 브릿지 레이아웃은 일반적으로 AMR 러너(302, 304, 306, 308)로 이루어진다. 도 5에서, 서로에 대하여 거울상인 본질적으로 2개의 절반인 브릿지 레이아웃이 있다. 제1 절반은 제1 세트의 자기저항기(302, 304)에 바탕을 두며, 제2 절반은 제2 세트의 자기저항기(306, 308)에 바탕을 둔다. 그러나, 도 5에 도시된 대칭적 패턴은 에디 전류 효과를 통한 철을 함유한 타겟 또는 철을 함유하지 않은 타겟의 감지에는 유용하지 않다.
도 6은 일 실시예에 따라 구현될 수 있는 비대칭 AMR 브릿지 레이아웃에 대한 도면을 도시한다. 도 6에 도시된 구성에서, AMR 브릿지의 치수는, 예를 들어, 허용된 센서 패키지의 크기, 자석의 치수, 타겟의 치수, 타겟에 대한 센서의 사양 등과 같은 감지 애플리케이션의 특정 요구사항에 따라 가변될 수 있다. 예를 들어, 도 4에서 개선된 성능이 비대칭 브릿지 레이아웃을 통한 AMR 브릿지 회로(400)로부터 얻어질 수 있으며, 그 일례가 회로의 2개의 절반이 서로에 대하여 거울상이 아닌 도 6에 도시된다.
전술한 바에 기초하여, 자기 센서 패키지(102)가 타겟(108)에 근접하여 위치 하는 자석(104)을 포함한다는 것을 알 수 있다. 타겟(108)은 하나 이상의 톱니(112, 116) 및 그 사이에 형성된 하나 이상의 슬롯(110, 114, 118)을 포함하도록 형성된다. 타겟(108)이 설계에 대한 고려에 따라 철을 함유하거나 철을 함유하지 않는 타겟을 포함할 수 있다는 것에 유의하여야 한다. 에디 전류 효과를 이용하는 경우에, 타겟(108)은 충분한 속도로 센서 패키지를 지나 이동하는 한 철을 함유할 필요는 없다. 이 경우에, 철을 함유하지 않지만 전기적으로 전도성인 타겟(108)(예를 들어, 알루미늄)을 통해 이동하는 자석(104)으로부터의 자기장은 타겟(108)에 전류를 유도할 수 있으며, 다음에는 본 명세서에서 설명된 AMR 트랜스듀서(들)에 의해 감지되는 자기장을 생성한다.
IC(106)는 일반적으로 자석(104)의 일측상에 위치하며, IC(106)는 복수의 비대칭적으로 배열된 복수의 자기저항 브릿지 부품(302, 304, 306, 308)을 포함한다. IC(106) 및 자석(104)은 센서 패키지(102) 내로 구성되어 비대칭적으로 배열된 복수의 자기저항 브릿지 부품(302, 304, 306, 308)이 타겟(108)의 하나 이상의 톱니(112, 116) 검출을 가능하게 한다. 도 1에서는 2개의 타겟 톱니(112, 116)가 도시되지만 더 많은 톱니가 타겟(108)에 따라 구현될 수 있다는 것을 알 수 있다는 것에 유의해야한다.
비대칭적으로 배열된 자기저항 브릿지 부품(302, 304, 306, 308)은 일반적으로 도 6에 도시된 바와 같이 제2 세트(604)의 자기저항기(306, 308)로부터 비대칭 적으로 오프셋된 제1 세트(602)의 자기저항기(302, 304)를 바탕으로 비대칭 자기저항 브릿지 회로(400)를 포함한다. 제1 및 제2 세트(602, 604)의 자기저항기는 IC(106)가 형성되는 기판상에 형성된다. 일반적으로 제1 세트(602)의 자기저항기는 제2 세트(604)의 자기저항기와는 상이한 레이아웃 구조를 갖는다.
도 7은 다른 실시예에 구현될 수 있는 자기 감지 시스템(700)에 대한 X-축에서 본 도면을 도시한다. 도 7 및 8은 도 1 내지 6에 도시된 실시예에 대한 변형을 도시한다. 도 8은 일 실시예에 따라 도 7에 도시된 자기 감지 시스템에 대한 Y-축에서 본 도면을 도시한다. 일반적으로, 도 1 내지 9에서 동일하거나 유사한 부분 또는 구성요소는 동일하거나 유사한 도면 부호로 표시된다. 따라서, 시스템(700)은 도 1 내지 6에 도시된 시스템(100)과 유사하며, 차이점은 IC(106)가 자석(104)의 좌측에 위치한다는 것이다.
도 9는 일 실시예에 따라 도 7 및 8에 도시된 자기 감지 시스템(700)의 X축 및 Y축에서 본 도면을 도시한다. 도 9에서 AMR 부품(904)(예를 들어, AMR 브릿지 회로(400))가 자석(104)으로부터 거리(906)만큼 떨어져 배치된다. 일반적으로, 화살표(908)는 시스템(700)의 중심(910) 사이의 거리를 나타내며, 화살표(914)는 자석(104)의 x-거리 또는 폭을 나타낸다. 유사하게, 화살표(912)는 자석의 y-거리 또는 길이를 나타내며, 시스템(700)의 X-Y 구성은 X-Y 축(922)으로 표시된다. 시스템(900)의 예시가 X-Y 평면에 관해서만 도시되기 때문에, 도 9에서 Z-축이 도시 되지 않는다는 점에 유의하여야 한다.
도 10은 바람직한 실시예에 따라 구현될 수 있는 비대칭 AMR 브릿지 레이아웃(1000)에 대한 도면을 도시한다. 일반적으로, AMR 브릿지 레이아웃(1000)은 자기저항 부품(1002, 1004, 1006, 1008, 1012, 1014)로 이루어진다. 레이아웃(1000)은, 예를 들어, 도 7 및 8과 도 4에 도시된 구성과 연계하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 자기저항 부품(1004, 1006)은 도 4에 도시된 저항(304)(즉, R4)을 구현하는데 이용될 수 있다. 유사하게, 자기저항 부품(1002, 1008)은 도 4에 도시된 저항(302)(즉, R2)를 구현하는데 이용하기 위하여 변형될 수 있다. 비슷한 방법으로, 자기저항 부품(1014)은 도 4에 도시된 저항(308)(즉, R3)을 구현하는데 이용될 수 있으며, 자기저항 부품(1012)은 도 4에 도시된 저항(306)(즉, R1)을 구현할 수 있다. 따라서, 자기저항 부품(1002, 1004, 1006, 1008, 1012, 1014)은 AMR 러너를 이룬다.
도 10에 도시된 바람직한 실시예에서, 일부 예시적인 러너의 길이가 고려될 수 있다. 예를 들어, 설계에 대한 고려에 따라 자기저항 부품 또는 러너(1002)는 643 미크론의 길이를 가질 수 있으며, 자기저항 부품 또는 러너(1008)는 700 미크론의 길이를 가질 수 있다. 러너(1002, 1004, 1006, 1008) 사이의 간격은, 예를 들어, 10 미크론일 수 있으며, 러너(1012, 1014) 사이의 간격은 20 미크론일 수 있다. 역시 설계에 대한 고려에 따라 러너(1012)의 길이는 1343 미크론일 수 있으 며, 각 러너(1012, 1014)는 10 미크론의 폭을 가질 수 있다. 러너(1008)의 에지와 러너(1012)의 에지 사이의 거리는, 예를 들어, 540 미크론일 수 있다. 이러한 러너들에 대한 제안된 AMR 필름 두께는 188 옹스트롬이며, 이러한 러너들의 브릿지 저항은, 예를 들어, 1500 옴이다. AMR 러너 폭은, 앞에서 표시된 바와 같이, 대략 10 미크론일 수 있다. 도 10에 도시된 화살표(1016)는 "AMR 자화 용이축(Esay Axis)"을 나타낸다. 아래의 표 1은 도 10에 도시된 레이아웃과 도 9와 관련된 일부 샘플 데이터를 제공한다.
파라미터 값 단위
MRSLd 1.30 mm
MRMagd 3.40 mm
AMR 브리지 R2 러너 에지에서 IC 에지까지(타겟을 향하여) 30 미크론
IC 에지에서 제2 레벨의 패키지 면까지(타겟을 향하여) 0.83 mm
대략적으로 캘리브레이션된 자석 위치, 제2 레벨 면으로부터의 거리 1.99 mm
자석 재료 NdFeB
자석 재료 Br 12600 가우스
자석 재료 Hc 11800 오스테드
MagX 2.04 mm
MagY 3.53 mm
MagZ 5.50 mm
전술한 것에 대한 변형물과 다른 특징 및 기능, 또는 그 대체물은 많은 다른 상이한 시스템 또는 애플리케이션으로 조합될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 현재 예측되지 않거나 기대되지 않는 다양한 대체물, 수정물, 변형물 또는 개선물이 결과적으로 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이루어질 수 있으며, 이들은 다음의 청구범위에 의해 포함되도록 의도된다.

Claims (10)

  1. 복수의 톱니와 상기 복수의 톱니의 사이에 형성된 복수의 슬롯을 구비한 타겟에 근접하게 배치된 자석; 및
    상기 자석의 일측에 배치되고 비대칭적으로 배열된 복수의 자기저항 브릿지 부품을 갖는 집적 회로;
    를 포함하며,
    상기 집적 회로와 상기 자석은 센서 패키지 내로 구성되어, 비대칭적으로 배열된 상기 복수의 자기저항 브릿지 부품이 상기 타겟의 복수의 톱니 중에서 적어도 하나의 톱니의 검출을 가능하게 하는 자기 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    비대칭적으로 배열된 상기 복수의 자기저항 브릿지 부품은 비대칭 자기저항 브릿지 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    비대칭적으로 배열된 상기 복수의 자기저항 브릿지 부품은 제2 세트의 자기저항기로부터 비대칭적으로 오프셋된 제1 세트의 자기저항기를 포함하며, 상기 제1 및 제2 세트의 자기저항기는 상기 집적회로가 형성된 기판상에 구성되는 것을 특징으로 하는 자기 센서.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 세트의 자기저항기는 상기 제2 세트의 자기저항기와 상이한 레이아웃 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 자기 센서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 타겟은 철을 함유한 타겟 또는 철을 함유하지 않은 타겟을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 센서.
  6. 제1항에 있어서,
    비대칭적으로 배열된 상기 복수의 자기저항 브릿지 부품은 AMR 러너를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 센서.
  7. 제1항에 있어서,
    비대칭적으로 배열된 상기 복수의 자기저항 브릿지 부품은 제2 세트의 자기저항 부품에 비대칭적으로 오프셋되고 근접하여 배치된 제1 세트의 자기저항 부품을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 센서.
  8. 철을 함유한 타겟;
    상기 타겟에 근접하게 배치된 자석 - 상기 타겟은 복수의 톱니와 상기 복수의 톱니의 사이에 형성된 복수의 슬롯을 구비함 -; 및
    상기 자석의 일측에 배치되고 비대칭적으로 배열된 복수의 자기저항 브릿지 부품을 갖는 집적 회로;
    를 포함하며,
    상기 집적 회로와 상기 자석은 센서 패키지 내로 구성되어, 비대칭적으로 배열된 상기 복수의 자기저항 브릿지 부품이 상기 타겟의 복수의 톱니 중에서 적어도 하나의 톱니의 검출을 가능하게 하고,
    비대칭적으로 배열된 상기 복수의 자기저항 브릿지 부품은 제2 세트의 자기저항기로부터 비대칭적으로 오프셋된 제1 세트의 자기저항기를 포함하며, 상기 제1 및 제2 세트의 자기저항기는 상기 집적회로가 형성된 기판상에 구성되는 것을 특징으로 하는 자기 센서.
  9. 제8항에 있어서,
    비대칭적으로 배열된 상기 복수의 자기저항 브릿지 부품은 비대칭 자기저항 브릿지 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 센서.
  10. 복수의 톱니와 상기 복수의 톱니의 사이에 형성된 복수의 슬롯을 구비한 타겟에 근접하게 자석을 배치시키는 단계; 및
    상기 자석의 일측에 비대칭적으로 배열된 복수의 자기저항 브릿지 부품을 갖는 집적 회로를 배치시키는 단계;
    를 포함하며,
    상기 집적 회로와 상기 자석은 센서 패키지 내로 구성되어, 비대칭적으로 배열된 상기 복수의 자기저항 브릿지 부품이 상기 타겟의 복수의 톱니 중에서 적어도 하나의 톱니의 검출을 가능하게 하는 자기 감지 방법.
KR1020087004053A 2005-07-22 2006-07-19 위치 센서용 비대칭 ａｍｒ 휘트스톤 브릿지 레이아웃 Withdrawn KR20080031964A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/187,327 US7126327B1 (en) 2005-07-22 2005-07-22 Asymmetrical AMR wheatstone bridge layout for position sensor
US11/187,327 2005-07-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20080031964A true KR20080031964A (ko) 2008-04-11

Family

ID=37110550

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020087004053A Withdrawn KR20080031964A (ko) 2005-07-22 2006-07-19 위치 센서용 비대칭 ａｍｒ 휘트스톤 브릿지 레이아웃

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7126327B1 (ko)
EP (1) EP1907797B1 (ko)
KR (1) KR20080031964A (ko)
CN (1) CN101273247B (ko)
WO (1) WO2007013928A2 (ko)

Families Citing this family (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7408343B2 (en) * 2004-11-18 2008-08-05 Honeywell International Inc. Position detection utilizing an array of magnetic sensors with irregular spacing between sensing elements
US20080007255A1 (en) * 2006-07-10 2008-01-10 Honeywell International Inc. Encoded linear position sensor
US9823090B2 (en) 2014-10-31 2017-11-21 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor for sensing a movement of a target object
US7772835B2 (en) * 2008-06-16 2010-08-10 Honeywell International Inc. AMR array magnetic design for improved sensor flexibility and improved air gap performance
US7592803B1 (en) 2008-06-23 2009-09-22 Magic Technologies, Inc. Highly sensitive AMR bridge for gear tooth sensor
US8525514B2 (en) * 2010-03-19 2013-09-03 Memsic, Inc. Magnetometer
US8797024B2 (en) 2011-02-01 2014-08-05 Infineon Technologies Ag Sensor
US9817078B2 (en) 2012-05-10 2017-11-14 Allegro Microsystems Llc Methods and apparatus for magnetic sensor having integrated coil
US9104922B2 (en) * 2012-06-15 2015-08-11 Honeywell International Inc. Anisotropic magneto-resistance (AMR) gradiometer/magnetometer to read a magnetic track
US10145908B2 (en) 2013-07-19 2018-12-04 Allegro Microsystems, Llc Method and apparatus for magnetic sensor producing a changing magnetic field
US10495699B2 (en) * 2013-07-19 2019-12-03 Allegro Microsystems, Llc Methods and apparatus for magnetic sensor having an integrated coil or magnet to detect a non-ferromagnetic target
US9810519B2 (en) * 2013-07-19 2017-11-07 Allegro Microsystems, Llc Arrangements for magnetic field sensors that act as tooth detectors
US9797748B2 (en) * 2013-12-30 2017-10-24 Texas Instruments Incorporated Gear sensing based on differential/asymmetric inductive sensing
US9719806B2 (en) 2014-10-31 2017-08-01 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor for sensing a movement of a ferromagnetic target object
US9720054B2 (en) 2014-10-31 2017-08-01 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor and electronic circuit that pass amplifier current through a magnetoresistance element
US9823092B2 (en) 2014-10-31 2017-11-21 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor providing a movement detector
US10712403B2 (en) 2014-10-31 2020-07-14 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor and electronic circuit that pass amplifier current through a magnetoresistance element
CN104374412B (zh) * 2014-11-14 2017-11-07 深圳市富士鸿泰科技有限公司 一种用于磁感应齿轮编码器的磁场结构
EP3151017B1 (en) 2015-09-29 2018-12-12 Honeywell International Inc. Amr speed and direction sensor for use with magnetic targets
DE102016225929A1 (de) * 2015-12-22 2017-06-22 Continental Teves Ag & Co. Ohg Geschwindigkeitssensor für flexibles Erfassen
US10012518B2 (en) 2016-06-08 2018-07-03 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor for sensing a proximity of an object
US10260905B2 (en) 2016-06-08 2019-04-16 Allegro Microsystems, Llc Arrangements for magnetic field sensors to cancel offset variations
US10041810B2 (en) 2016-06-08 2018-08-07 Allegro Microsystems, Llc Arrangements for magnetic field sensors that act as movement detectors
US10996289B2 (en) 2017-05-26 2021-05-04 Allegro Microsystems, Llc Coil actuated position sensor with reflected magnetic field
US10641842B2 (en) 2017-05-26 2020-05-05 Allegro Microsystems, Llc Targets for coil actuated position sensors
US10837943B2 (en) 2017-05-26 2020-11-17 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor with error calculation
US11428755B2 (en) 2017-05-26 2022-08-30 Allegro Microsystems, Llc Coil actuated sensor with sensitivity detection
US10324141B2 (en) 2017-05-26 2019-06-18 Allegro Microsystems, Llc Packages for coil actuated position sensors
US10310028B2 (en) 2017-05-26 2019-06-04 Allegro Microsystems, Llc Coil actuated pressure sensor
US10539432B2 (en) * 2018-01-29 2020-01-21 Infineon Technologies Ag Differential top-read magnetic sensor with low cost back bias magnet
US11175353B2 (en) 2018-02-16 2021-11-16 Analog Devices International Unlimited Company Position sensor with compensation for magnet movement and related position sensing method
US11255700B2 (en) 2018-08-06 2022-02-22 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor
US10823586B2 (en) 2018-12-26 2020-11-03 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor having unequally spaced magnetic field sensing elements
US11061084B2 (en) 2019-03-07 2021-07-13 Allegro Microsystems, Llc Coil actuated pressure sensor and deflectable substrate
US10955306B2 (en) 2019-04-22 2021-03-23 Allegro Microsystems, Llc Coil actuated pressure sensor and deformable substrate
US11169228B2 (en) 2019-08-27 2021-11-09 Western Digital Technologies, Inc. Magnetic sensor with serial resistor for asymmetric sensing field range
US11237020B2 (en) 2019-11-14 2022-02-01 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor having two rows of magnetic field sensing elements for measuring an angle of rotation of a magnet
US11280637B2 (en) 2019-11-14 2022-03-22 Allegro Microsystems, Llc High performance magnetic angle sensor
CN211089970U (zh) * 2019-12-26 2020-07-24 歌尔股份有限公司 一种mems传感器和电子设备
US11262422B2 (en) 2020-05-08 2022-03-01 Allegro Microsystems, Llc Stray-field-immune coil-activated position sensor
US11493361B2 (en) 2021-02-26 2022-11-08 Allegro Microsystems, Llc Stray field immune coil-activated sensor
US11578997B1 (en) 2021-08-24 2023-02-14 Allegro Microsystems, Llc Angle sensor using eddy currents

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3426784A1 (de) * 1984-07-20 1986-01-30 Bosch Gmbh Robert Magnetoresistiver sensor zur abgabe von elektrischen signalen
US5477143A (en) * 1994-01-11 1995-12-19 Honeywell Inc. Sensor with magnetoresistors disposed on a plane which is parallel to and displaced from the magnetic axis of a permanent magnet
US5596272A (en) * 1995-09-21 1997-01-21 Honeywell Inc. Magnetic sensor with a beveled permanent magnet
US5912556A (en) * 1996-11-06 1999-06-15 Honeywell Inc. Magnetic sensor with a chip attached to a lead assembly within a cavity at the sensor's sensing face
US5729128A (en) * 1996-11-22 1998-03-17 Honeywell Inc. Magnetic sensor with a magnetically sensitive component that is movable during calibration and rigidly attachable to a formed magnet
US6404188B1 (en) * 1998-03-19 2002-06-11 Honeywell Inc Single geartooth sensor yielding multiple output pulse trains
DE19848362A1 (de) * 1998-10-21 2000-04-27 Bosch Gmbh Robert Schaltungsanordnung zur Kompensation der Temperaturnichtlinearität der Kennlinien von in einer Brückenschaltung geschalteter piezoresistiver Meßwiderstände
US6469927B2 (en) * 2000-07-11 2002-10-22 Integrated Magnetoelectronics Magnetoresistive trimming of GMR circuits
US6538429B2 (en) * 2001-02-09 2003-03-25 Delphi Technologies, Inc. Angular position sensor assembly for a motor vehicle generator shaft
US6486659B1 (en) * 2001-05-21 2002-11-26 Delphi Technologies, Inc. Magnetoresistor sensor die with an array of MRs
US6577123B2 (en) * 2001-06-04 2003-06-10 Delphi Technologies, Inc. Linear position sensor assembly
US6806702B2 (en) * 2002-10-09 2004-10-19 Honeywell International Inc. Magnetic angular position sensor apparatus
CN2708251Y (zh) * 2004-04-27 2005-07-06 梅特勒-托利多(常州)称重设备系统有限公司 具有自我保护功能的电阻应变式传感器

Also Published As

Publication number Publication date
US7126327B1 (en) 2006-10-24
EP1907797B1 (en) 2014-08-20
WO2007013928A3 (en) 2007-05-18
CN101273247A (zh) 2008-09-24
EP1907797A2 (en) 2008-04-09
WO2007013928A2 (en) 2007-02-01
CN101273247B (zh) 2010-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1907797B1 (en) Asymmetrical amr wheatstone bridge layout for position sensor
CN101243326B (zh) 磁传感器、磁感测系统以及磁感测方法
US6922052B2 (en) Measuring device for contactless detecting a ferromagnetic object
EP2770303B1 (en) Magnetic field sensor system with a magnetic wheel rotatable around a wheel axis and with magnetic sensor elements being arranged within a plane perpendicular to the wheel axis
CN104204835B (zh) 磁性传感器装置
JP3618466B2 (ja) ホール効果鉄物品近接センサー
US6107793A (en) Magnetic sensing device unaffected by positioning error of magnetic field sensing elements
US6169396B1 (en) Sensing device for detecting change in an applied magnetic field achieving high accuracy by improved configuration
US20060038559A1 (en) Magnetically biased eddy current sensor
WO2012157558A1 (ja) 磁気センサ装置
JP3487452B2 (ja) 磁気検出装置
CN110196399A (zh) 角传感器系统和杂散场消除方法
JP6555421B2 (ja) 磁気センサおよびそれを備えた電流センサ
US6657476B1 (en) AC-coupled sensor signal conditioning circuit
JP2004020371A (ja) 電流検出装置
WO2017199787A1 (ja) 磁気センサ
JP4773066B2 (ja) 歯車センサ
JP3067484B2 (ja) 磁気式位置、回転検出用素子
JP6964830B2 (ja) 磁気センサ装置
JP2018105621A (ja) 磁気センサ装置
CN117990129A (zh) 位置传感器系统
JP2000028395A (ja) 磁気検出装置

Legal Events

Date Code Title Description
PA0105 International application

Patent event date: 20080220

Patent event code: PA01051R01D

Comment text: International Patent Application

PG1501 Laying open of application
PC1203 Withdrawal of no request for examination
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid