CN114062984A - 磁传感器电路和磁场检测装置 - Google Patents

磁传感器电路和磁场检测装置 Download PDF

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CN114062984A CN202110781794.XA CN202110781794A CN114062984A CN 114062984 A CN114062984 A CN 114062984A CN 202110781794 A CN202110781794 A CN 202110781794A CN 114062984 A CN114062984 A CN 114062984A
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Abstract

本发明的课题是在磁传感器电路和磁场检测装置中，提高磁场的检测精度。磁传感器电路具有：电阻与电容器串联连接而成、或者仅由电容器形成的第1要素；电阻与电感器串联连接而成、或者由通过磁致阻抗效应而感应磁场的磁传感器形成的第2要素；电阻与电容器串联连接而成、或者仅由电容器形成的第3要素；以及由通过磁致阻抗效应而感应磁场的磁传感器形成的第4要素，其中，第1要素与第2要素串联连接而成的第1串联电路部、和第3要素与第4要素串联连接而成的第2串联电路部并联连接，在磁传感器所感应的磁场为预定的基准值的情况下，第1要素的阻抗Z1和第4要素的阻抗Z4的乘积、与第2要素的阻抗Z2和第3要素的阻抗Z3的乘积相等。

Description

磁传感器电路和磁场检测装置
技术领域
本发明涉及磁传感器电路及磁场检测装置。
背景技术
作为现有技术，专利文献1公开了在通过磁致阻抗效应来检测外部磁场的磁传感器中，检测在磁传感器元件的端子产生的逆向电压矢量与基准电压矢量的差电压矢量，来测定外部磁场和/或极性的技术。该技术中，通过将磁传感器与桥式电路连接，从而提高了检测精度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-177167号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，即使在将通过磁致阻抗效应而感应磁场的磁传感器与桥式电路连接的情况下，根据桥式电路的结构的不同，也存在磁场的检测精度不充分的情况。
本发明的目的是，在具有通过磁致阻抗效应而感应磁场的磁传感器的磁传感器电路、及使用了磁传感器电路的磁场检测装置中，提高磁场的检测精度。
用于解决课题的手段
应用本发明的磁传感器电路具有：电阻与电容器串联连接而成、或者仅由电容器形成的第1要素；电阻与电感器串联连接而成、或者由通过磁致阻抗效应而感应磁场的磁传感器形成的第2要素；电阻与电容器串联连接而成、或者仅由电容器形成的第3要素；以及由通过磁致阻抗效应而感应磁场的磁传感器形成的第4要素，其中，所述第1要素与所述第2要素串联连接而成的第1串联电路部、和所述第3要素与所述第4要素串联连接而成的第2串联电路部并联连接，在所述磁传感器所感应的磁场为预定的基准值的情况下，所述第1要素的阻抗Z1和所述第4要素的阻抗Z4的乘积、与所述第2要素的阻抗Z2和所述第3要素的阻抗Z3的乘积相等。
另外，在这样的磁传感器电路中，其特征可在于，在所述磁传感器所感应的磁场为所述基准值的情况下，所述第1要素的阻抗Z1与所述第3要素的阻抗Z3相等，并且，所述第2要素的阻抗Z2与所述第4要素的阻抗Z4相等。
另外，在这样的磁传感器电路中，其特征可在于，所述第1要素的电阻的大小与所述第3要素的电阻的大小相等，并且，该第1要素的电容器的电容量与该第3要素的电容器的电容量相等。
另外，在这样的磁传感器电路中，其特征可在于，所述第1要素的电容器的容抗XC相对于所述第2要素的电感器或者该第2要素的所述磁传感器的感抗XL的比率(XC/XL)为1以上。
另外，从其它观点来看，应用本发明的磁场检测装置具备：桥式电路部，其具有电阻与电容器串联连接而成、或者仅由电容器形成的第1要素；电阻与电感器串联连接而成、或者由通过磁致阻抗效应而感应磁场的磁传感器形成的第2要素；电阻与电容器串联连接而成、或者仅由电容器形成的第3要素；以及由通过磁致阻抗效应而感应磁场的磁传感器形成的第4要素，其中，该第1要素与该第2要素串联连接而成的第1串联电路部、和该第3要素与该第4要素串联连接而成的第2串联电路部并联连接；电压施加部，其对所述桥式电路部供给具有预定的频率及振幅的输入电压；以及磁场检测部，其基于所述第1串联电路部中的所述第1要素和所述第2要素的连接点、与所述第2串联电路部中的所述第3要素和所述第4要素的连接点的电压差来对磁场进行检测。
发明的效果
根据本发明，在具有通过磁致阻抗效应而感应磁场的磁传感器的磁传感器电路、及使用了磁传感器电路的磁场检测装置中，能够提高磁场的检测精度。
附图说明
[图1]是对应用本实施方式的磁场检测装置进行说明的图。
[图2]是示出了现有的磁传感器电路的结构的一例的图。
[图3]是示出了从本实施方式的磁传感器电路及现有的磁传感器电路输出的输出电压的时间变化的曲线图。
[图4](a)～(b)是示出了在使第1要素的电容器及第3要素的电容器的容抗相对于第2要素的电感器的感抗的比率变化的情况下的、从磁传感器电路输出的输出电压的相位及振幅的变化的图。
[图5]是示出了在使第1要素的容抗相对于第2要素的感抗的比率变化的情况下的、输出电压的振幅的变化的图。
[图6]是示出了在使第1要素的容抗相对于第2要素的感抗的比率变化的情况下的、输出电压的振幅的变化的图。
[图7](a)～(b)是示出了应用本实施方式的磁传感器的结构的图。
[图8]是对磁传感器电路的变形例进行说明的图。
附图标记说明
1…磁场检测装置、2…磁传感器电路、3…电压施加部、4…磁场检测部、11…第1要素、12…第2要素、13…第3要素、14…磁传感器、21…第1串联电路部、22…第2串联电路部、31…第1连接点、32…第2连接点、33…第3连接点、34…第4连接点
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。
(磁场检测装置1)
图1是对应用本实施方式的磁场检测装置1进行说明的图。磁场检测装置1具备磁传感器电路2、对磁传感器电路2施加预定的周期的高频电压的电压施加部3、和基于来自磁传感器电路2的输出来检测由磁传感器电路2的后述磁传感器14感应的磁场或磁场的变化的磁场检测部4。
(磁传感器电路2)
如图1所示地，磁传感器电路2为桥式电路部的一例，具有第1要素11、第2要素12、第3要素13及磁传感器14。在磁传感器电路2中，第1要素11、第2要素12、第3要素13及磁传感器14构成桥式电路。
具体而言，磁传感器电路2具有通过第1要素11和第2要素12经由第1连接点31串联连接而构成的第1串联电路部21。另外，磁传感器电路2具有通过第3要素13和磁传感器14经由第2连接点32串联连接而构成的第2串联电路部22。
此外，磁传感器电路2中，第1串联电路部21的第1要素11侧的端部和第2串联电路部22的第3要素13侧的端部经由第3连接点33而连接。此外，磁传感器电路2中，第1串联电路部21的第2要素12侧的端部和第2串联电路部22的磁传感器14侧的端部经由第4连接点34而连接。由此，在磁传感器电路2中，第1串联电路部21和第2串联电路部22并联连接，由第1要素11、第2要素12、第3要素13及磁传感器14构成桥式电路。
另外，磁传感器电路2在第3连接点33上连接有电压施加部3。此外，磁传感器电路2的第4连接点34接地。并且，经由第3连接点33及第4连接点34，由电压施加部3对磁传感器电路2施加具有预定频率的高频电压。
此外，磁传感器电路2在第1连接点31及第2连接点32上连接有磁场检测部4。磁场检测部4对第1连接点31的电压(后述的电压V1)及第2连接点32的电压(后述的电压V2)进行测定，详细情况在后文叙述。并且，磁场检测部4基于第1连接点31的电压V1与第2连接点32的电压V2的差值(V2-V1，后述的输出电压Vout)来检测磁传感器14所感应的磁场的变化。
如图1所示，在本实施方式的磁传感器电路2中，第1要素11由电阻R1与电容器C1串联连接而构成。另外，第2要素12由电阻R2与电感器L2串联连接而构成。此外，第3要素13由电阻R3与电容器C3串联连接而构成。
在本实施方式中，第1要素11具有电容器C1，且第3要素13具有电容器C3，由此能够增大磁传感器电路2的输出电压Vout的振幅，能够提高磁场检测装置1对磁场变化的检测精度，详细情况在后文叙述。
另外，磁传感器14能够以电阻R4与电感器L4串联连接而成的等效电路的形式来处理。磁传感器14的阻抗Z4根据磁传感器14所感应的磁场的大小而变化。并且，磁传感器14的电阻R4的大小及电感器L4的电感随之根据磁传感器14所感应的磁场的大小而变化。
此处，在本实施方式的磁传感器电路2中，磁传感器14构成第4要素。
在磁传感器电路2中，在磁传感器14所感应的磁场为预定的基准值的情况下(例如，磁传感器14所感应的磁场为0H的情况下)，以第1要素11的阻抗Z1与第3要素13的阻抗Z3相等的方式设计(Z1＝Z3)。同样地，在磁传感器电路2中，在磁传感器14所感应的磁场为预定的基准值的情况下，以第2要素12的阻抗Z2与磁传感器14(即，第4要素)的阻抗Z4相等的方式设计(Z2＝Z4)。
由此，在磁传感器电路2中，在磁传感器14所感应的磁场为预定的基准值的情况下，第1要素11的阻抗Z1和磁传感器14的阻抗Z4的乘积、与第2要素12的阻抗Z2和第3要素13的阻抗Z3的乘积相等(Z1*Z4＝Z2*Z3)。
需要说明的是，在以下的说明中，有时将第1要素11的阻抗Z1和磁传感器14的阻抗Z4的乘积、与第2要素12的阻抗Z2和第3要素13的阻抗Z3的乘积相等的情况记为“磁传感器电路2满足平衡条件”等。
在磁传感器电路2中，第1要素11的电阻R1的大小与第3要素13的电阻R3的大小相等是优选的(R1＝R3)。另外，第1要素11的电容器C1的电容量与第3要素13的电容器C3的电容量彼此相等是优选的(C1＝C3)。由此，作为第1要素11及第3要素13，能够采用彼此相等的结构。结果，磁传感器电路2能够以简单的结构满足平衡条件。
需要说明的是，第1要素11的电容器C1的电容量及第3要素13的电容器C3的电容量能够根据第2要素12、磁传感器14的结构等来设定。
此外，在磁传感器电路2中，在磁传感器14所感应的磁场为预定的基准值的情况下，第2要素12的电阻R2的大小与磁传感器14的电阻R4的大小相等是优选的(R2＝R4)。另外，在磁传感器电路2中，在磁传感器14所感应的磁场为预定的基准值的情况下，第2要素12的电感器L2的电感与磁传感器14的电感器L4的电感彼此相等是优选的(L2＝L4)。
(电压施加部3)
电压施加部3连接于磁传感器电路2的第3连接点33，对磁传感器电路2施加具有预定的振幅及频率的高频电压。
电压施加部3对磁传感器电路2施加的高频电压的大小(振幅)能够设为例如0.1V～10V的范围。另外，电压施加部3对磁传感器电路2施加的高频电压的频率能够设为例如1MHz～100MHz的范围。需要说明的是，电压施加部3对磁传感器电路2施加的高频电压的各条件能够根据磁传感器电路2的电路结构、想要测定的磁场的大小等而设定，不限于上述范围。
(磁场检测部4)
磁场检测部4连接于磁传感器电路2的第1连接点31及第2连接点32。
在利用电压施加部3对磁传感器电路2施加高频电压时，磁场检测部4对从磁传感器电路2输出的电压进行测定。并且，基于所测定的电压来检测磁传感器14所感应的磁场的变化。
具体而言，磁场检测部4对磁传感器电路2的第1连接点31的电压V1和第2连接点32的电压V2进行测定，取得电压V1与电压V2的差值(V2-V1)作为输出电压Vout。
在磁传感器电路2中，在由磁传感器14感应的磁场为预定的基准值的情况下(即，磁传感器电路2满足平衡条件的情况下)，从磁传感器电路2输出的输出电压Vout的振幅为0，详细情况在后文叙述。另外，在磁传感器电路2中，在由磁传感器14感应的磁场从预定的基准值发生变化的情况下，从磁传感器电路2输出的输出电压Vout的振幅发生变化。
磁场检测部4对由磁传感器14感应的磁场的大小、与从磁传感器电路2输出的输出电压Vout的振幅之间的关系进行存储。并且，磁场检测部4基于所取得的输出电压Vout的振幅来检测由磁传感器14感应的磁场的变化。
(利用磁场检测装置1来测定磁场的方法)
接下来，针对利用本实施方式的磁场检测装置1来测定由磁传感器14感应的磁场的方法的一例进行说明。
在利用磁场检测装置1测定磁场的情况下，首先，电压施加部3对磁传感器电路2施加具有预定的振幅及频率的高频电压。
此处，在由桥式电路构成的磁传感器电路2中，在将由电压施加部3施加的高频电压设为Vin的情况下，作为第1连接点31的电压V1与第2连接点32的电压V2的差值(V2-V1)的输出电压Vout由以下的式(1)表示。
Vout＝{(Z2*Z3-Z1*Z4)/(Z1+Z3)*(Z2+Z4)}Vin…(1)
对磁传感器14施加的外部磁场为预定的基准值(例如0H)的情况下，磁传感器电路2满足平衡条件(Z1*Z4＝Z2*Z3)，输出电压Vout的振幅为0。
另外，由磁传感器14感应的磁场从基准值发生变化的情况下，如前文所述，磁传感器14的阻抗Z4发生变化。结果，输出电压Vout的振幅根据磁传感器14的阻抗Z4而变化。换言之，输出电压Vout的振幅为与由磁传感器14感应的磁场的变化对应的值。
就磁场检测部4而言，通过预先求出输出电压Vout的振幅与由磁传感器14感应的磁场的变化量之间的相关关系，从而能够由输出电压Vout的振幅得到由磁传感器14感应的磁场的变化量。
需要说明的是，输出电压Vout的振幅与由磁传感器14感应的磁场的变化量之间的相关关系例如可通过下述方式求出：将磁传感器电路2的磁传感器14设置于磁场发生装置内，并测定输出电压Vout的振幅与磁场的大小之间的关系。
如前文所述，在本实施方式的磁场检测装置1中，能够将由磁传感器14感应的外部磁场的变化转换为由磁传感器电路2输出的输出电压Vout的振幅。
此处，如前文所述，磁传感器电路2中，第1要素11具有与电阻R1串联连接的电容器C1，第3要素13具有与电阻R3串联连接的电容器C3。由此，与例如第1要素11或第3要素13不具有与电阻串联连接的电容器的情况、或者第1要素11或第3要素13具有与电阻并联连接的电容器的情况相比，能够在由磁传感器14感应的磁场从基准值发生变化的情况下增大从磁传感器电路2输出的输出电压Vout的振幅。结果，在本实施方式中，能够提高基于磁场检测装置1的磁场检测精度。
(关于输出电压Vout的振幅)
接下来，针对在磁场检测装置1中伴随由磁传感器14感应的磁场的变化而从磁传感器电路2输出并由磁场检测部4检测的输出电压Vout，与现有例子进行比较来详细地说明。
图2是示出了现有的磁传感器电路2A的结构的一例的图。图2所示的现有的磁传感器电路2A中，除了第1要素11、第2要素12及第3要素13的结构以外，具有与图1所示的本实施方式的磁传感器电路2同样的结构。在图2及以下的说明中，针对图1所示的本实施方式的磁传感器电路2与现有的磁传感器电路2A共通的结构，使用相同的标记。
在图2所示的现有的磁传感器电路2A中，第1要素11由并联连接的电阻R1′和电容器C1′构成。另外，在现有的磁传感器电路2A中，第2要素12由电阻R2′构成，不具有与电阻R2′串联连接的电感器L2(参见图1)。此外，在现有的磁传感器电路2A中，第3要素13由电阻R3′构成，不具有与电阻R3′串联连接的电容器C3(参见图1)。此外，在现有的磁传感器电路2A中，磁传感器14与图1所示的本实施方式的磁传感器电路2同样地，由电阻R4′与电感器L4′串联连接而成的等效电路构成。
图2所示的现有的磁传感器电路2A与磁传感器电路2同样地，在磁传感器14所感应的磁场为预定的基准值(0H)的情况下，满足平衡条件。即，在现有的磁传感器电路2A中，在磁传感器14所感应的磁场为预定的基准值的情况下，第1要素11的阻抗Z1′和磁传感器14的阻抗Z4′的乘积、与第2要素12的阻抗Z2′和第3要素13的阻抗Z3′的乘积相等(Z1′*Z4′＝Z2′*Z3′)。
并且，在现有的磁传感器电路2A中，也与磁传感器电路2同样地，在由磁传感器14感应的磁场从预定的基准值发生变化的情况下，从磁传感器电路2A输出的输出电压Vout的振幅发生变化。需要说明的是，虽然省略了关于详细情况的记载，但在现有的磁传感器电路2A中，在由磁传感器14感应的磁场从预定的基准值发生变化的情况下，输出电压Vout的相位也发生变化。
图3是示出了从本实施方式的磁传感器电路2及现有的磁传感器电路2A输出的输出电压Vout的时间变化的曲线图。需要说明的是，图3是通过使用了计算机的模拟而得到的。在图3中，将本实施方式的磁传感器电路2的输出电压Vout示为“实施例”，将现有的磁传感器电路2A的输出电压Vout示为“比较例”。另外，在图3中，示出了利用电压施加部3对磁传感器电路2及现有的磁传感器电路2A施加频率为50MHz、振幅为0.5V的高频电压的情况下的输出电压Vout的时间变化。
此处，在作为实施例的磁传感器电路2中，将第1要素11的电阻R1、第2要素12的电阻R2及第3要素13的电阻R3的大小设为50Ω，将第2要素的12的电感器L2的电感设为100nH。另外，在磁传感器电路2中，将第1要素11的电容器C1及第3要素13的电容器C3的电容量设为33.8pF。
同样地，在作为现有例子的现有的磁传感器电路2A中，将第1要素11的电阻R1′、第2要素12的电阻R2′及第3要素13的电阻R3′的大小设为50Ω。另外，在现有的磁传感器电路2A中，将第1要素11的电容器C1′的电容量设为40pF。
并且，在图3中，在磁传感器电路2及现有的磁传感器电路2A中，磁传感器14所感应的磁场从预定的基准值(0H)发生变化，磁传感器14的电阻R4的大小从50Ω增加2％至51Ω，电感器L4的电感从100nH增加2％至102nH。
如图3所示，在本实施方式的磁传感器电路2中，与现有的磁传感器电路2A相比，由磁传感器14感应的磁场从预定的基准值发生变化的情况下所输出的输出电压Vout的振幅更大。
还需说明，确认了通过采用本实施方式的磁传感器电路2，从而与现有的磁传感器电路2A相比能够提高磁场检测装置1对磁场变化的检测精度。
(关于第1要素11的电容器C1、第3要素13的电容器C3)
此外，在磁传感器电路2中，根据第2要素12的电感器L2及磁传感器14的电感器L4的感抗、与第1要素11的电容器C1及第3要素13的电容器C3的容抗之间的关系，由磁传感器14感应的磁场从基准值发生变化的情况下所输出的输出电压Vout的振幅等发生变化。
换言之，在本实施方式的磁传感器电路2中，相对于第2要素12的电感器L2及磁传感器14的电感器L4而言，通过调整第1要素11的电容器C1及第3要素13的电容器C3的电容量等，能够增大输出电压Vout的振幅。
图4(a)～(b)是示出了在使第1要素11的电容器C1及第3要素13的电容器C3的容抗XC相对于第2要素12的电感器L2的感抗XL的比率(XC/XL)在0～5之间变化的情况下的、从磁传感器电路2输出的输出电压Vout的相位及振幅的变化的图。图4(a)示出了输出电压Vout的相位变化，图4(b)示出了输出电压Vout的振幅变化。另外，图4(a)～(b)是通过使用了计算机的模拟而得到的。此外，在图4(a)～(b)中，示出了利用电压施加部3对磁传感器电路2施加频率50MHz、振幅0.5V的高频电压的情况下的输出电压Vout的相位及振幅。
需要说明的是，此处，第1要素11的电容器C1与第3要素13的电容器C3的电容量彼此相等(C1＝C3)。因此，在以下的说明中，在意指第1要素11的电容器C1及第3要素13的电容器C3的容抗XC的情况下，有时省略第3要素13的电容器C3的记载，记为第1要素11的电容器C1的容抗XC。
另外，在以下的说明中，有时将第1要素11的电容器C1的容抗XC简记为第1要素11的容抗XC。同样地，有时将第2要素12的电感器L2的感抗XL简记为第2要素12的感抗XL。
在图4(a)～(b)中，在磁传感器电路2中，将第1要素11的电阻R1、第2要素12的电阻R2及第3要素13的电阻R3的大小设为50Ω，将第2要素12的电感器L2的电感设为100nH。另外，在图4(a)～(b)中，在磁传感器电路2中，将第2要素12的电感器L2的感抗XL设为30Ω。此外，在图4(a)～(b)中，在磁传感器电路2中，磁传感器14所感应的磁场从预定的基准值(0H)发生变化，磁传感器14的电阻R4的大小从50Ω增加2％至51Ω，电感器L4的感抗XL从30Ω增加2％至30.6Ω。
如图4(a)所示，在磁传感器电路2中，在第1要素11的容抗XC相对于第2要素12的感抗XL的比率为1的情况下(XC/XL＝1)，输出电压Vout相对于输入电压Vin的相位偏移为0。还需说明，在第1要素11的容抗XC相对于第2要素12的感抗XL的比率为1的情况下(XC/XL＝1)，磁传感器电路2相对于输入电压Vin发生共振。需要说明的是，在下文中，有时将第1要素11的容抗XC相对于第2要素12的感抗XL的比率为1的点(XC/XL＝1)记为共振点。
并且，如图4(b)所示，在磁传感器电路2中，在第1要素11的容抗XC相对于第2要素12的感抗XL的比率大于1的情况下(XC/XL>1)，输出电压Vout的振幅变得最大。更具体而言，在图4(b)所示的例子中，在磁传感器电路2中，在第1要素11的容抗XC相对于第2要素12的感抗XL的比率(XC/XL)为约3的情况下，输出电压Vout的振幅变得最大。
如此地，在本实施方式的磁传感器电路2中，第1要素11的容抗XC相对于第2要素12的感抗XL的比率(XC/XL)优选为1以上。还需说明，在磁传感器电路2中，第1要素11的容抗XC优选为第2要素12的感抗XL以上。此外还需说明，在磁传感器电路2中，以第1要素11(及第3要素13)的容抗XC和第2要素12的感抗XL满足上述要件的方式选择第1要素11的电容器C1及第3要素13的电容器C3的电容量是优选的。
在本实施方式中，通过使第1要素11(及第3要素13)的容抗XC和第2要素12的感抗XL满足上述要件，从而能够增大磁传感器电路2的输出电压Vout的振幅，能够提高磁场检测装置1对磁场变化的检测精度。
此外，在磁传感器电路2中，输出电压Vout的振幅成为最大那样的、第1要素11的容抗XC相对于第2要素12的感抗XL的比率(XC/XL)根据电阻R1～电阻R4的大小而不同。
图5及图6是示出了在使第1要素11的容抗XC相对于第2要素12的感抗XL的比率(XC/XL)变化的情况下的、输出电压Vout的振幅的变化的图。在图5及图6中，示出了使电阻R1～电阻R4的大小与图4(a)～(b)所示的例子不同的情况下的输出电压Vout的振幅的变化。需要说明的是，图5及图6是通过使用了计算机的模拟而得到的。
具体而言，在图5中，将第1要素11的电阻R1、第2要素的电阻R2、第3要素13的电阻R3的大小变更为30Ω，并且在磁传感器14所感应的磁场从预定的基准值(0H)发生变化的情况下，磁传感器14的电阻R4从30Ω增加2％至30.6Ω，电感器L4的感抗XL从30Ω增加2％至30.6Ω，除此以外，设为与图4(a)～(b)所示的磁传感器电路2同样的结构。
另外，在图6中，将第1要素11的电阻R1、第2要素的电阻R2、第3要素13的电阻R3的大小变更为1Ω，并且在磁传感器14所感应的磁场从预定的基准值(0H)发生变化的情况下，磁传感器14的电阻R4从1Ω增加2％至1.02Ω，电感器L4的感抗XL从30Ω增加2％至30.6Ω，除此以外，设为与图4(a)～(b)所示的磁传感器电路2同样的结构。
将图5及图6、以及上述的图4(b)进行比较，确认了在磁传感器电路2中，电阻R1～R4越小，则输出电压Vout的振幅成为最大的、第1要素11的容抗XC相对于第2要素12的感抗XL的比率(XC/XL)越接近1。
因此，在磁传感器电路2中，根据电阻R1～电阻R4的大小等来选择第1要素11的电容器C1及第3要素13的电容器C3的电容量等是优选的。
(磁传感器14的结构)
接下来，对本实施方式的磁传感器14的结构的一例进行说明。
图7(a)～(b)是示出了应用本实施方式的磁传感器14的结构的一例的图。图7(a)是俯视图，图7(b)是图7(a)中的VIIB-VIIB线的截面图。
如图7(b)所示，磁传感器14中，在非磁性的基板41上依次层叠有密合层101、控制层102、由硬磁体(硬磁体层103)构成的薄膜磁铁42、电介质层104、由软磁体(软磁体层105)构成的感应部50及磁轭60。
此处，所谓硬磁体，是指在被外部磁场磁化时，即使去除外部磁场也可保持经磁化的状态的所谓矫顽力大的材料。另一方面，所谓软磁体，是指容易被外部磁场磁化，但在去除外部磁场时迅速恢复至没有磁化或磁化小的状态的所谓矫顽力小的材料。
密合层101是用于提高控制层102对于基板41的密合性的层。另外，控制层102是以使由硬磁体层103构成的薄膜磁铁42的磁各向异性易于在膜的面内方向上显现的方式进行控制的层。薄膜磁铁42(硬磁体层103)在感应部50的后述的感应元件51的长边方向上施加预定大小的偏置磁场。电介质层104由非磁性的电介质构成，使薄膜磁铁42与感应部50之间电绝缘。
如图7(a)所示，感应部50具备平面形状为具有长边方向和短边方向的长条状的多个感应元件51、将相邻的感应元件51串联连接成曲折状的连接部52、和连接有用于供给电流的电线的端子部53。此处，4个感应元件51以长边方向并列的方式配置。感应元件51为磁致阻抗效应元件。在本实施方式中，2个端子部53中的一个连接于上述的第2连接点32，另一个连接于上述的第4连接点34。
另外，磁轭60将磁力线引导至感应元件51的长边方向的端部。
感应部50中的感应元件51在与长边方向交叉的方向、例如正交的短边方向(宽度方向)上被赋予了单轴磁各向异性。作为构成感应元件51的软磁体(软磁体层105)，没有特别限定，可以使用在以Co为主成分的合金中添加高熔点金属Nb、Ta、W等而得的非晶形合金。
并且，就磁传感器14而言，在利用电压施加部3(参见图1)对磁传感器电路2(参见图1)施加高频电压的情况下，若在感应元件51的长边方向上施加的磁场的大小发生变化，则感应部50的阻抗(上述的阻抗Z4)发生变化。
由此，在本实施方式的磁传感器电路2及磁场检测装置1中，如前文所述，能够将由磁传感器14的感应元件51感应的磁场的变化转换为由磁传感器电路2输出的输出电压Vout的振幅。
需要说明的是，磁传感器14只要如前文所述那样能够感应磁场的变化，并且阻抗Z4、电阻R4及电感器L4的大小根据所感应的磁场的大小发生变化，则其结构不限于上述的结构。
(关于磁传感器电路2的变形例)
接下来，针对磁传感器电路2的变形例进行说明。图8是对磁传感器电路2的变形例进行说明的图。需要说明的是，在图8及以下的说明中，针对与上述实施方式同样的结构使用同样的标记，此处省略其详细说明。
在图8所示的磁传感器电路2中，第1要素11仅由电容器C1构成，不具有电阻R1(参见图1)。同样地，在图8所示的磁传感器电路2中，第3要素13仅由电容器C3构成，不具有电阻R3(参见图1)。此外，在图8所示的磁传感器电路2中，替代串联连接的电阻R2(参见图1)和电感器L2(参见图1)而具备通过磁致阻抗效应来感应磁场的磁传感器15。需要说明的是，与磁传感器14同样地，磁传感器15能够以电阻R5和电感器L5串联连接而成的等效电路的形式来处理。另外，在图8所示的磁传感器电路2中，磁传感器15构成第2要素。
在图8所示的磁传感器电路2中，在磁传感器14及磁传感器15所感应的磁场为预定的基准值的情况下，也以第1要素11的阻抗Z1与第3要素13的阻抗Z3相等的方式设计(Z1＝Z3)。同样地，在图8所示的磁传感器电路2中，在磁传感器14及磁传感器15所感应的磁场为预定的基准值的情况下，以磁传感器15(即，第2要素)的阻抗Z2与磁传感器14(即，第4要素)的阻抗Z4相等的方式设计(Z2＝Z4)。
由此，在图8所示的磁传感器电路2中，在磁传感器14及磁传感器15所感应的磁场为预定的基准值的情况下，第1要素11的阻抗Z1和磁传感器14的阻抗Z4的乘积、与磁传感器15的阻抗Z2和第3要素13的阻抗Z3的乘积相等(Z1*Z4＝Z2*Z3)。
通过采用这样的结构，从而在图8所示的磁传感器电路2中能够增大在由磁传感器14及磁传感器15感应的磁场从预定的基准值发生变化的情况下所输出的输出电压的振幅。由此，在采用了图8所示的磁传感器电路2的磁场检测装置1(参见图1)中，也能够提高磁场变化的检测精度。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限于本实施方式。只要不违反本发明的主旨，也可以进行各种变形、组合。

Claims (5)

1.磁传感器电路，其具有：
电阻与电容器串联连接而成、或者仅由电容器形成的第1要素；
电阻与电感器串联连接而成、或者由通过磁致阻抗效应而感应磁场的磁传感器形成的第2要素；
电阻与电容器串联连接而成、或者仅由电容器形成的第3要素；以及
由通过磁致阻抗效应而感应磁场的磁传感器形成的第4要素，
其中，所述第1要素与所述第2要素串联连接而成的第1串联电路部、和所述第3要素与所述第4要素串联连接而成的第2串联电路部并联连接，
在所述磁传感器所感应的磁场为预定的基准值的情况下，所述第1要素的阻抗Z1和所述第4要素的阻抗Z4的乘积、与所述第2要素的阻抗Z2和所述第3要素的阻抗Z3的乘积相等。
2.根据权利要求1所述的磁传感器电路，其特征在于，在所述磁传感器所感应的磁场为所述基准值的情况下，所述第1要素的阻抗Z1与所述第3要素的阻抗Z3相等，并且，所述第2要素的阻抗Z2与所述第4要素的阻抗Z4相等。
3.根据权利要求2所述的磁传感器电路，其特征在于，所述第1要素的电阻的大小与所述第3要素的电阻的大小相等，并且，所述第1要素的电容器的电容量与所述第3要素的电容器的电容量相等。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的磁传感器电路，其特征在于，所述第1要素的电容器的容抗XC相对于所述第2要素的电感器或者所述第2要素的所述磁传感器的感抗XL的比率(XC/XL)为1以上。
5.磁场检测装置，其具备：
桥式电路部，其具有电阻与电容器串联连接而成、或者仅由电容器形成的第1要素；电阻与电感器串联连接而成、或者由通过磁致阻抗效应而感应磁场的磁传感器形成的第2要素；电阻与电容器串联连接而成、或者仅由电容器形成的第3要素；以及由通过磁致阻抗效应而感应磁场的磁传感器形成的第4要素，其中，所述第1要素与所述第2要素串联连接而成的第1串联电路部、和所述第3要素与所述第4要素串联连接而成的第2串联电路部并联连接；
电压施加部，其对所述桥式电路部供给具有预定的频率及振幅的输入电压；以及
磁场检测部，其基于所述第1串联电路部中的所述第1要素和所述第2要素的连接点、与所述第2串联电路部中的所述第3要素和所述第4要素的连接点的电压差来对磁场进行检测。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7425504B2 (ja) * 2022-02-28 2024-01-31 株式会社ニューギン 遊技機

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6104593A (en) * 1996-09-27 2000-08-15 Canon Denshi Kabushiki Kaisha Tire magnetization method, tire magnetized by the tire magnetization method, tire magnetic field detection method, tire revolution detection signal processing method, and tire revolution detection apparatus
JP2002243815A (ja) * 2001-02-16 2002-08-28 Fuji Electric Co Ltd 磁気検出装置
JP2003177167A (ja) * 2001-12-11 2003-06-27 Hitachi Metals Ltd 磁気センサ
JP2007085824A (ja) * 2005-09-21 2007-04-05 Sanyo Electric Co Ltd 磁気検出装置
JP2009260164A (ja) * 2008-04-21 2009-11-05 Alps Electric Co Ltd 磁気センサ
CN101988956A (zh) * 2009-07-29 2011-03-23 Tdk株式会社 具有包括磁阻效应元件的桥接电路的磁传感器

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6069475A (en) * 1996-09-17 2000-05-30 Tokin Corporation Magnetic sensor utilizing impedance variation of a soft magnetic element in dependence upon a magnetic field strength and a method of manufacturing the same
JP2002372574A (ja) 2001-06-14 2002-12-26 Toyota Motor Corp 磁界検出装置
WO2013015761A1 (en) * 2011-07-27 2013-01-31 Galbraith Stephen L Nondestructive inspection apparatus and method for evaluating cold working effectiveness at fastener holes
US8947082B2 (en) 2011-10-21 2015-02-03 University College Cork, National University Of Ireland Dual-axis anisotropic magnetoresistive sensors

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6104593A (en) * 1996-09-27 2000-08-15 Canon Denshi Kabushiki Kaisha Tire magnetization method, tire magnetized by the tire magnetization method, tire magnetic field detection method, tire revolution detection signal processing method, and tire revolution detection apparatus
JP2002243815A (ja) * 2001-02-16 2002-08-28 Fuji Electric Co Ltd 磁気検出装置
JP2003177167A (ja) * 2001-12-11 2003-06-27 Hitachi Metals Ltd 磁気センサ
JP2007085824A (ja) * 2005-09-21 2007-04-05 Sanyo Electric Co Ltd 磁気検出装置
JP2009260164A (ja) * 2008-04-21 2009-11-05 Alps Electric Co Ltd 磁気センサ
CN101988956A (zh) * 2009-07-29 2011-03-23 Tdk株式会社 具有包括磁阻效应元件的桥接电路的磁传感器

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