JP2000171538A - ホールプローブ - Google Patents

ホールプローブ

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JP2000171538A
JP2000171538A JP10348975A JP34897598A JP2000171538A JP 2000171538 A JP2000171538 A JP 2000171538A JP 10348975 A JP10348975 A JP 10348975A JP 34897598 A JP34897598 A JP 34897598A JP 2000171538 A JP2000171538 A JP 2000171538A
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JP
Japan
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hall element
hall
temperature
element sensor
sensor
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JP10348975A
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English (en)
Inventor
Satoshi Akamatsu
里志 赤松
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Denshijiki Industry Co Ltd
Original Assignee
Denshijiki Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成でホール素子センサの温度補償を
行うことができるホールプローブを提供する。 【解決手段】 基板2の先端に配設されたホール素子セ
ンサ3と、基板2のホール素子センサ3の近傍に配設さ
れ、ホール素子センサ3の出力側に直列に接続された温
度補償素子4とを備え、温度補償素子4は、ホール素子
センサ3の出力電圧を直接補償すると共に、ホール素子
センサ3と略同じ温度変化を受け、ホール素子センサ3
の温度補償を良好に行うことが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、温度補償回路を備
えたホールプローブに関する。
【0002】
【従来の技術】ホールプローブは、ホール効果を有する
ホール素子センサを備え、印加された磁界強度に応じた
電圧を出力するもので、磁束計を始めとして各種の磁気
測定器の磁気検出手段に使用されている。このホール素
子センサは、ホール定数(ホール効果によって発生する
電界の強さを定める値)が大きく、且つ温度依存性の小
さいゲルマニウム(Ga)や、インジウムとアンチモン
の化合物(InSb)や、ガリウムと砒素の化合物(Ga
As)等の半導体を用いて、なるべく厚さの薄い平板状
に形成されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
ホール素子センサは、温度依存性の小さいものであって
も通常の回路素子に比べて温度依存性が大きく、例え
ば、温度依存性の最も優れているものでも、その温度係
数が−0.05%/℃程度と大きい。このため、どうしても
温度補償を行うことが必要不可欠である。
【0004】従来のホール素子センサの温度補償は、ホ
ール素子センサの近傍にサーミスタ等の温度補償素子を
配置し、その出力信号により回路側で後処理している。
このように、ホール素子の出力信号を後処理して補償し
ているために回路構成が複雑となるばかりでなく、調整
も困難であり、高価である等の問題がある。本発明は、
上述の点に鑑みてなされたもので、簡単な構成でホール
素子センサの温度補償を行うことができるホールプロー
ブを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1の発明では、基板の先端に配設されたホール
素子センサと、前記基板の前記ホール素子センサの近傍
に配設され、前記ホール素子センサの出力側に直列に接
続された温度補償素子とを備えたことを特徴とする。
【0006】温度補償素子は、ホール素子センサの出力
側に直列に接続されていることで、ホール素子センサの
出力電圧を直接補償する。また、温度補償素子は、ホー
ル素子センサの近傍に配置されていることで、当該ホー
ル素子センサと略同じ温度変化を受ける。これにより、
ホール素子センサの温度補償を極めて簡単に、且つ良好
に行うことが可能となる。
【0007】請求項2の発明では、前記ホール素子は、
ガリウムと砒素の化合物(GaAs)で形成されていること
を特徴とする。ホール素子センサをガリウム・砒素タイ
プとすることで、内部抵抗を大きくすることができ、温
度補償用素子の抵抗値と良好にマッチングさせることが
可能となる。これにより、ホール素子センサの温度補償
を直接行うことが可能となる。
【0008】請求項3の発明では、前記温度補償素子
は、正の温度係数を有していることを特徴とする。負の
温度係数を有するホール素子センサに正の温度係数を有
する温度補償素子を接続することで、良好な温度補償を
行うことが可能となる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施例を図面により
詳細に説明する。図1は、本発明に係るホールプローブ
の平面図、図2は、図1の矢線II−IIに沿う断面図であ
る。図1及び図2においてホールプローブ1は、基板2
と、基板2に設けられたホール素子センサ3及び温度補
償素子4と、ホール素子センサ3及び温度補償素子4を
保護及すると共に基板2を支持するための保護・支持部
材5等により構成されている。基板2は、可撓性を有す
る非磁性及び非電導性を有するエポキシ系の樹脂部材
(例えば、ガラスエポキシ基板)により形成された帯状
の薄板とされ、板厚が約0.1mm、幅が約3.5mm、長さが10
0〜150mm程度とされている。
【0010】ホール素子センサ3は、基板2の先端に配
置され、接着剤で固定されている。このホール素子セン
サ3は、セラミックの基板上にホール素子チップが設け
られて形成されており、その外形は、縦2.5mm、横1.7m
m、厚さ0.4〜0.45mm程度とされている。このホール素子
センサ3は、ガリウム−砒素(GaAs)化合物により形
成されており、負の温度係数を有し(−0.05%/℃)、
内部抵抗が約3KΩと非常に大きい値とされている。こ
のように内部抵抗が大きいことで後述するように温度補
償素子4により直接温度補償が可能となる。
【0011】温度補償素子4は、サーミスタで、正の温
度係数を有している。この温度補償素子4の外形は、長
さ3.2mm、幅1.6mm、厚さ0.2mm程度の大きさとされてい
る。このような温度補償素子として例えば、金属薄膜を
感温膜とした薄膜抵抗温度センサ(抵抗温度係数が+30
00〜+5000ppm/℃、抵抗値が100〜10KΩの範囲で変
化)がある。この温度補償素子4は、ホール素子センサ
3の近傍、例えば、先端のホール素子センサ3から20mm
程度後方位置に配置され接着剤で固定されている。
【0012】基板2には、4本のリード線としてのパタ
ーン線11〜14が形成されており、図3に示すように
パターン線11、12にはホール素子センサ3の入力端
子3a、3bが接続されている。また、ホール素子セン
サ3の一方の出力端子3cは、温度補償素子4を介して
パターン線13に接続され、他方の出力端子3dは、パ
ターン線14に接続されている。即ち、ホール素子セン
サ3の一方の出力端子3cに温度補償素子4が直列に接
続されている。
【0013】保護・支持部材5は、可撓性を有する非磁
性及び非電導性を有するエポキシ系の樹脂部材(例え
ば、ガラスエポキシ基板)とされ、基板2と同じ長さ、
幅を有し、厚みがホール素子センサ3の厚み(0.4〜0.4
5mm)よりも僅かに厚い0.6mm程度とされている。この保
護・支持部材5は、ホール素子センサ3及び温度補償素
子4と対応する位置に、これらよりも僅かに大きい孔5
a、5bが設けられている。この保護・支持部材5は、
孔5a、5bにホール素子センサ3、温度補償素子4を
収納して基板2上に載置され、接着剤で貼着される。次
いで、孔5a、5bがモールド材等により密閉される。
【0014】この保護・支持部材5は、基板2に設けら
れているホール素子センサ3及び温度補償素子4、パタ
ーン線11〜14を保護すると共に、可撓性を有する薄
い基板2が自重や、ホール素子センサ3及び温度補償素
子4の重みで撓まないように支持している。しかしなが
ら、検査対象物に押し当てた場合には、可撓性により撓
んで折損が防止される。
【0015】保護・支持部材5は、基板2にホールセン
サ3、温度補償素子4を配置した後当該基板2に貼着す
ることで、基板2に対してホール素子センサ3を正確に
位置決めすることができ、複数本のプローブを使用する
場合、或いは、損傷してプローブを交換した場合におい
ても検査対象物にホール素子センサ3を正確に合わせる
ことができる。更に、保護・支持部材5の板厚を正確に
管理することができ、バラツキを小さくすることができ
る。
【0016】勿論、保護・支持部材としては、基板2、
ホール素子センサ3及び温度補償素子4を直接モールド
するようにしてもよい。しかしながら、実施例のように
基板2と別体に保護・支持部材5を形成して貼着するこ
とで、基板2に対するホール素子センサ3を正確に位置
決めすることができ好ましい。このようにして、ホール
プローブ1に温度補償素子4が内蔵され、且つホール素
子センサ3の出力端子に直列に接続される。図3に示す
ようにホールプローブ1は、入力側のパターン線11、
12、及び出力側のパターン線13、14が図示しない
測定器本体に接続される。そして、前記測定器内部にお
いて出力側のパターン線13、14間に負荷抵抗RLが
接続される。
【0017】以下に作用を説明する。ホール素子センサ
の内部抵抗が小さいと、温度補償素子の抵抗とマッチン
グをさせることが困難であり、直接温度補償を行うこと
ができない。しかしながら、前述したようにガリウム−
砒素(GaAs)を使用したホール素子センサ3は、内部
抵抗RINが約3KΩと大きいことで温度補償素子4の抵
抗(100〜10KΩ)にマッチングさせることが可能とな
る。
【0018】ホールプローブ1は、測定器本体に接続さ
れて、入力端子3a、3bに所定の電流Iが供給され
る。この状態でホール素子センサ3を測定すべき磁界中
に入れると、出力端子3c、3dに磁界の強さに応じた
電圧Vが発生する。いま、負荷抵抗をRL、基準温度
(20℃)におけるホール素子センサ3の内部抵抗をR
IN、温度補償素子4の初期抵抗をRS、ホール素子セン
サ3の起電圧V 1、初期発生電圧をV2とすると、 V2={RL/(RL+RS+RIN)}×V1 そして、温度が基準温度からΔT変化したときのホール
素子センサ3の内部抵抗の温度変化分をΔR(T)、温度
補償素子4の抵抗の温度変化分をΔRs(T)、ホール素子
センサ3の起電圧の温度変化分をΔV1、発生電圧をV2
すると、 V2=[RL/{RL+(RS+ΔRS(T))}+(RIN+ΔR
(T))}]×(V1+ΔV1) となる。
【0019】従って、負荷抵抗RLを適当な値に選定する
ことで、良好な温度補償が可能となる。温度補償素子4
は、ホール素子センサ3の近傍に配置されていること
で、ホール素子センサ3の温度変化と略同じ温度変化を
受け、ホール素子センサ3の温度変化を良好に感知する
ことができる。また、測定の際にホールプローブ1の先
端即ち、ホール素子センサ3の部位が被検査物に押し付
けられて基板2及び保護・支持部材5全体が湾曲した場
合でも、湾曲による影響を受け難く、破損等が防止され
る。
【0020】図4は、ホール素子センサ3の温度補償の
実験結果の一例を示し、横軸が温度、縦軸が磁界の変化
分(ホール素子センサ3の不平衡電圧に相当)を表して
いる。図4において直線Iは、本発明に係るホールプロ
ーブの特性を示し、温度補償素子4を接続し、且つ負荷
抵抗RL=7.5KΩを接続した場合の特性を示し、温度係
数は、0.0082%/℃であった。直線IIは、温度補償素子
4を接続せず、負荷抵抗RL=∞における特性を示し、温
度係数は、-0.075%/℃であった。この特性図から明ら
かなように、本発明における温度補償は極めて良好であ
り、温度の影響を極めて小さくすることが可能である。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明で
は、ホール素子センサの出力側に温度補償素子を直列に
接続することで、ホール素子センサの出力電圧を直接補
償することができ、回路構成が簡単且つ調整も容易とな
り、コストの低減も図られる。また、温度補償素子をホ
ール素子センサの近傍に配置していることで、ホール素
子センサと略同じ温度変化を感知することができる。こ
れにより、ホール素子センサの温度補償を極めて簡単
に、且つ良好に行うことが可能となる。
【0022】請求項2の発明では、ホール素子センサを
ガリウム・砒素タイプとすることで、内部抵抗を大きく
することができ、温度補償用素子の抵抗値と良好にマッ
チングさせることが可能となり、ホール素子センサの温
度補償を直接行うことが可能となる。請求項3の発明で
は、負の温度係数を有するホール素子センサに正の温度
係数を有する温度補償素子を接続することで、良好な温
度補償を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るホールプローブの平面図である。
【図2】図1の矢線II−IIに沿う断面図である。
【図3】図1に示すホールプローブの回路構成図であ
る。
【図4】図3に示すホールプローブの温度特性の一例を
示す特性図である。
【符号の説明】
1 ホールプローブ 2 基板 3 ホール素子センサ 4 温度補償素子 5 保護・支持部材 11〜14 パターン線 RL 負荷抵抗

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板の先端に配設されたホール素子セン
    サと、前記基板の前記ホール素子センサの近傍に配設さ
    れ、前記ホール素子センサの出力側に直列に接続された
    温度補償素子とを備えたことを特徴とするホールプロー
    ブ。
  2. 【請求項2】 前記ホール素子は、ガリウムと砒素の化
    合物(GaAs)で形成されていることを特徴とする請
    求項1に記載のホールプローブ。
  3. 【請求項3】 前記温度補償素子は、正の温度係数を有
    していることを特徴とする請求項1に記載のホールプロ
    ーブ。
JP10348975A 1998-12-08 1998-12-08 ホールプローブ Pending JP2000171538A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014115232A (ja) * 2012-12-11 2014-06-26 Dmt:Kk 磁気検出プローブ及び磁気検出プローブの製造方法

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JP2014115232A (ja) * 2012-12-11 2014-06-26 Dmt:Kk 磁気検出プローブ及び磁気検出プローブの製造方法

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