CN105044423B - 磁传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种磁传感器，其能够使磁通密度与输出电压之间得到直线关系的范围变宽。该磁传感器具备：磁检测元件(2)和对磁检测元件(2)的输出电压进行修正并输出的修正部(3)，修正部(3)根据磁检测元件(2)的输出电压来运算磁通密度B，运算并输出与所运算出的磁通密度成线性关系的修正后输出电压Vout。

Description

磁传感器

技术领域

本发明涉及磁传感器。

背景技术

使用磁传感器的电流检测结构是广泛已知的。

磁传感器被构成为输出与磁通密度对应的电压，因此，通过在流过检测对象电流的电流路径的附近配置磁传感器，能够根据该磁传感器的输出电压，通过运算求出由成为检测对象的电流导致发生的磁通密度(在配置了磁传感器的位置的磁通密度)，并根据该求出的磁通密度运算成为检测对象的电流值。

作为用于磁传感器的磁检测元件，已知霍尔元件、各向异性磁阻元件(以下称为AMR元件)、巨磁阻元件(以下称为GMR元件)等。

此外，作为与本申请的发明相关联的现有技术文献，有专利文献1。

现有技术文献

专利文献

专利文献1日本特开2000-55997号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，在AMR元件、GMR元件中，要检测的磁通密度与输出电压之间的关系是非线性关系，存在磁通密度与输出电压之间为直线关系的范围(能够将磁通密度与输出电压的关系近似为线性的范围)窄的问题。

由于磁通密度与电流值成比例，因此，在使用以往的磁传感器进行电流检测时，成为检测对象的电流值与输出电压成为直线关系的范围变窄，能够检测的电流值的范围变窄。

此外，由于能够使用的磁通密度的范围窄，因此磁检测元件的配置的自由度也降低。

以往，为了使磁通密度(或者成为检测对象的电流值)与输出电压之间得到直线关系的范围变宽，需要采用磁平衡方式等复杂的测定法。

因此，本发明的目的在于，提供一种能够解决上述课题，使磁通密度与输出电压之间得到直线关系的范围变宽的磁传感器。

用于解决课题的手段

本发明是为了实现上述目的而提出的，提供一种磁传感器，该磁传感器具备磁检测元件和对该磁检测元件的输出电压进行修正并输出的修正部，所述修正部根据所述磁检测元件的输出电压来运算磁通密度，运算并输出与所运算出的磁通密度成线性关系的修正后输出电压。

所述修正部可以被构成为，在由V＝f(B)来表示所述磁检测元件中的磁通密度B与输出电压V之间的关系时，根据下式来运算并输出修正后输出电压 Vout，

Vout＝m·f^-1(V)

其中，m：系数

f^-1(V)：f(B)的反函数。

所述磁检测元件可以是各向异性磁阻元件。

作为所述磁检测元件中的磁通密度B与输出电压V的关系，可以使用下式

V＝f(B)＝a{cos(bB+c)}²+d，其中，a、b、c、d：系数，

和，下式

V＝f(B)＝a{sin(bB+c)}²+d，其中，a、b、c、d：系数，

中的任一个。

所述磁检测元件可以是巨磁阻元件。

作为所述磁检测元件中的磁通密度B与输出电压V的关系，可以使用下式

V＝f(B)＝a{cos(bB+c)}+d，其中，a、b、c、d：系数，

和，下式

V＝f(B)＝a{sin(bB+c)}+d，其中，a、b、c、d：系数，

中的任一个。

发明效果

根据本发明，能够提供一种使磁通密度与输出电压之间得到直线关系的范围变宽的磁传感器。

附图说明

图1是本发明一种实施方式的磁传感器的概略结构图。

图2是表示本发明中要检测的磁通密度与输出电压的关系的一例的图。

图3是表示本发明中要检测的磁通密度与修正后输出电压的关系的一例的图。

符号说明

1 磁传感器

2 磁检测元件

3 修正部

4 电流路径

具体实施方式

以下，根据附图说明本发明的实施方式。

图1是本实施方式的磁传感器的概略结构图。

如图1所示，磁传感器1具备磁检测元件2和对磁检测元件2的输出电压进行修正并输出的修正部3。

这里，作为磁检测元件2，使用了要检测的磁通密度与输出电压的关系为非线性关系的AMR元件或GMR元件。在本实施方式中，说明使用AMR元件作为磁检测元件2的情况。AMR元件中的要检测的磁通密度与输出电压的关系，例如是如图2那样的关系。

在本实施方式的磁传感器1中，修正部3根据磁检测元件2的输出电压V 运算磁通密度B，运算并输出与所运算出的磁通密度B成线性关系的修正后输出电压Vout。

更具体地，修正部3在由下式(1)来表示磁检测元件2中的磁通密度B与输出电压V之间的关系时，根据下式(2)运算并输出修正后输出电压Vout。

V＝f(B) …(1)

Vout＝m·B＝m·f^-1(V) …(2)

其中，m：系数，f^-1(V)：f(B)的反函数。

式(1)的磁通密度B与输出电压V的关系，能够通过重复进行预先对磁检测元件2施加任意的磁通密度B，测定由磁检测元件2输出的输出电压V，并根据得到的数据进行运算来得到。

在本实施方式中，使用AMR元件作为磁检测元件2，因此，作为磁检测元件2中的磁通密度B与输出电压V的关系，使用下式(3)和下式(4)中的任一个，通过最小平方法等求出系数a～d，即可。

V＝f(B)＝a{cos(bB+c)}²+d …(3)

其中，a、b、c、d：系数

V＝f(B)＝a{sin(bB+c)}²+d …(4)

其中，a、b、c、d：系数。

此外，在使用GMR元件作为磁检测元件2的情况下，作为磁检测元件2 中的磁通密度B与输出电压V的关系，可以使用下式(5)和下式(6)中的任一个。

V＝f(B)＝a{cos(bB+c)}+d …(5)

其中，a、b、c、d：系数

V＝f(B)＝a{sin(bB+c)}+d …(6)

其中，a、b、c、d：系数。

通过求出由式(3)～(6)的任一个表示的函数f(B)的反函数f^-1(V)，能够预先得到式(2)的关系式。

修正部3通过将磁检测元件2的输出电压V代入到预先求出的式(2)中，来运算并输出修正后输出电压Vout。这里，式(2)中的系数m能够任意地设定，根据所要求的输出电压范围进行适当设定即可。修正后输出电压Vout相对于磁通密度B的关系，如图3所示，以斜率m的直线表示。此外，在图3 中，以虚线表示磁检测元件2的输出电压V。

此外，不限于上述式(3)～(6)，也可以利用B的多项式来表示函数f(B)。这种情况下，函数f(B)的反函数f^-1(V)也利用V的多项式表示。

这里，表示了将修正部3与磁检测元件2一体地设置(即，在一个箱体内设置磁检测元件2和修正部3)的情况，然而也可以独立于磁检测元件2设置修正部3。在将修正部3与磁检测元件2独立地设置的情况下，通常，一般是在将使用的磁检测元件的输出电压保持其状态输出的磁传感器中安装修正部 3，能够以简单的结构实现宽的测定范围。

在使用本实施方式的磁传感器1进行电流检测的情况下，将磁传感器1 配置在成为检测对象的电流的电流路径4的附近，并检测从磁传感器1输出的修正后输出电压Vout。之后，基于检测出的修正后的输出电压Vout，通过下式(7)求取成为检测对象的电流的电流值I即可。此外，式(7)中的k是根据从电流路径4到磁传感器1(磁检测元件2)的距离、温度等决定的系数。

I＝k·B＝k·Vout/m …(7)

其中，k：系数

如上所述，在本实施方式的磁传感器1中，具备磁检测元件2和对磁检测元件2的输出电压V进行修正并输出的修正部3，修正部3根据磁检测元件2 的输出电压V运算磁通密度B，运算并输出与所运算出的磁通密度B成线性关系的修正后输出电压Vout。

通过这样的结构，相比于以往，能够使在磁通密度B与输出电压(修正后出电压Vout)之间得到直线关系的范围大幅变宽。也就是说，即使不使用复杂的测定法，也能够跨越宽的被测定电流范围地得到直线的输出电压。结果，能够使成为检测对象的电流值的范围变宽，并能够提高磁传感器1的配置的自由度。

本发明不受限于上述实施方式，不言而喻，在不脱离本发明意旨的范围内能够进行各种变更。

Claims (2)

1.一种磁传感器，

具备：磁检测元件和对该磁检测元件的输出电压进行修正并输出的修正部，

所述修正部根据所述磁检测元件的输出电压来运算磁通密度，运算并输出与所运算出的磁通密度成线性关系的修正后输出电压，

该磁传感器的特征在于，

所述磁检测元件是各向异性磁阻元件，

所述修正部在由V＝f(B)＝a{cos(bB+c)}²+d，其中，a、b、c、d：系数，

或，

V＝f(B)＝a{sin(bB+c)}²+d，其中，a、b、c、d：系数，

来表示所述磁检测元件中的磁通密度B与输出电压V之间的关系时，通过下式来运算并输出修正后输出电压Vout，

Vout＝m·f^-1(V)，

其中，m：系数，f^-1(V)：f(B)的反函数。

2.一种磁传感器，

具备：磁检测元件和对该磁检测元件的输出电压进行修正并输出的修正部，

所述修正部根据所述磁检测元件的输出电压来运算磁通密度，运算并输出与所运算出的磁通密度成线性关系的修正后输出电压，

该磁传感器的特征在于，

所述磁检测元件是巨磁阻元件，

所述修正部在由V＝f(B)＝a{cos(bB+c)}²+d，其中，a、b、c、d：系数，

或，

V＝f(B)＝a{sin(bB+c)}²+d，其中，a、b、c、d：系数，

来表示所述磁检测元件中的磁通密度B与输出电压V之间的关系时，通过下式来运算并输出修正后输出电压Vout，

Vout＝m·f^-1(V)，

其中，m：系数，f^-1(V)：f(B)的反函数。