JP2002286821A - Magnetic field detection apparatus - Google Patents
Magnetic field detection apparatusInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、高感度の磁場検出
装置に関する。本発明は、特に、磁場が所定レベルを超
えるタイミングを検出できる装置に関する。具体的な応
用例としては、自動車用ABSの回転センサや、磁気ス
ケールに応用することができる。本発明は、微小磁場が
存在することの検出や、微小磁場の向きの反転を高精度
で検出できる検出装置に用いることができる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a highly sensitive magnetic field detecting device. The present invention particularly relates to an apparatus capable of detecting a timing at which a magnetic field exceeds a predetermined level. As a specific application example, the present invention can be applied to a rotation sensor of an automobile ABS or a magnetic scale. INDUSTRIAL APPLICATION This invention can be used for the detection apparatus which can detect the presence of a minute magnetic field, and can detect the reversal of the direction of a minute magnetic field with high precision.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来から、磁場を検出するセンサとし
て、ホール素子、MR素子、磁気ピックアップ等が知ら
れている。しかし、これらのセンサの検出感度が低いた
め、検出可能磁場は、1.6×104 A/m程度に過ぎ
ない。直流又は低周波磁場の大きさを高感度で検出する
小型素子として、径50μm程度のアモルファスワイヤ
に、200KHz以上の高周波電流を流す時、このワイ
ヤに平行な外部磁場成分に応じて、このワイヤのインピ
ーダンスが大きく変化する現象を発見した。そして、こ
の原理を用いた外部磁場の大きさそのものを検出する検
出素子が提案されている(特開平7−181239
号)。2. Description of the Related Art Conventionally, Hall elements, MR elements, magnetic pickups and the like have been known as sensors for detecting a magnetic field. However, since the detection sensitivity of these sensors is low, the detectable magnetic field is only about 1.6 × 10 4 A / m. When a high-frequency current of 200 KHz or more is applied to an amorphous wire having a diameter of about 50 μm as a small element for detecting the magnitude of a direct-current or low-frequency magnetic field with high sensitivity, an amorphous wire having a diameter of about 50 μm is subjected to an external magnetic field component parallel to the wire. A phenomenon in which the impedance changes greatly was discovered. Then, a detection element that detects the magnitude of the external magnetic field itself using this principle has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 7-181239).
issue).
【0003】さらに、インピーダンスの変化による端子
間電圧の変化が、外部磁場の0〜400A/mの範囲
で、同一の端子間電圧に対して2つの異なる外部磁場を
取る。そして、このことが、0〜400A/m付近の磁
場を端子間電圧から一意的に決定できないことにから、
直流バイアス磁場を印加して、0点をオフセットさせた
方位センサが提案されている(特開平7−248365
号)。Further, two different external magnetic fields are applied to the same terminal voltage within a range of 0 to 400 A / m of the external magnetic field due to a change in the terminal voltage due to a change in impedance. This is because the magnetic field around 0 to 400 A / m cannot be uniquely determined from the voltage between terminals.
An azimuth sensor in which a DC bias magnetic field is applied to offset the zero point has been proposed (JP-A-7-248365).
issue).
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】このようにいわゆる磁
気インピーダンス素子と呼ばれる高感度な磁場検出セン
サが提案されているが、さらに、この磁気インピーダン
ス素子を用いた、各種の用途に応用できる磁場検出装置
の開発が要請されている。そこで、本発明は、外部磁場
の大きさに対応して磁気インピーダンスの変化特性(以
下、「磁気インピーダンス特性」という)を示すワイヤ
の周方向の磁化ベクトルが外部磁場の大きさで変化する
特性を用いて、所定レベルを超える磁場を2値的に検出
する新たな磁場検出装置を提供することを目的とする。
又、他の目的は、マグネットリニアスケールやマグネッ
トロータ等の磁場変化を検出して、インクリメントに変
位を検出できる高感度な磁場検出装置を実現することで
ある。又、他の目的は、バイアス磁場の大きさを適正に
設定することで、適切な検出磁場範囲を得ることができ
るようにすることである。又、他の目的は、温度特性の
優れた高感度な磁場検出装置を実現することである。
又、他の目的は、簡単な構造で、検出しきい値の低い、
高感度な磁場検出装置を実現することである。又、発明
の他の目的は、検出を低消費電力で行うことである。こ
れらの目的は、本出願において開示されたそれぞれの発
明が個々に達成する目的であって、本件各発明がこれら
の目的の全てを達成するものと理解されるべきではな
い。As described above, a high-sensitivity magnetic field detection sensor called a so-called magneto-impedance element has been proposed. Further, a magnetic field detection apparatus using this magneto-impedance element which can be applied to various uses. Development is required. Therefore, the present invention provides a characteristic in which a circumferential magnetization vector of a wire showing a change characteristic of a magnetic impedance (hereinafter, referred to as a “magnetic impedance characteristic”) corresponding to the magnitude of an external magnetic field changes with the magnitude of the external magnetic field. It is an object of the present invention to provide a new magnetic field detection device for detecting a magnetic field exceeding a predetermined level in a binary manner.
Another object is to realize a high-sensitivity magnetic field detection device capable of detecting a magnetic field change of a magnet linear scale, a magnet rotor, or the like, and detecting a displacement incrementally. Another object is to appropriately set the magnitude of the bias magnetic field so that an appropriate detection magnetic field range can be obtained. Another object is to realize a highly sensitive magnetic field detection device having excellent temperature characteristics.
Another object is to provide a simple structure, a low detection threshold,
The object is to realize a highly sensitive magnetic field detection device. Another object of the present invention is to perform detection with low power consumption. These objects are objects individually achieved by each of the inventions disclosed in the present application, and it is not to be understood that the present invention achieves all of these objects.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段及び発明の作用効果】請求
項1の発明は、検出軸方向の成分である外部磁場に伴
い、インピーダンスが変化する磁気インピーダンス効果
を示す感磁素子と、該感磁素子に流れるパルス電流又は
高周波電流による周回方向の磁化ベクトルの検出軸方向
の外部磁場で軸方向に傾斜した成分を検出する検出コイ
ルと、感磁素子にパルス電流又は交流電流を供給する発
振手段と、検出コイルに誘起した電圧検出する検波手段
と、検波手段の出力信号を所定レベルと比較し、比較結
果を2値信号として出力する比較手段とを有することを
特徴とする。According to the first aspect of the present invention, there is provided a magneto-sensitive element exhibiting a magneto-impedance effect in which the impedance changes with an external magnetic field which is a component in a detection axis direction, and the magneto-sensitive element. A detection coil for detecting a component inclined in the axial direction with an external magnetic field in the axial direction, and a oscillating means for supplying a pulse current or an AC current to the magneto-sensitive element, A detecting means for detecting a voltage induced in the detecting coil, and a comparing means for comparing an output signal of the detecting means with a predetermined level and outputting a comparison result as a binary signal.
【0006】本磁場検出装置は、検出軸方向の外部磁場
が所定レベルよりも大きいか小さいかを検出する装置で
ある。感磁素子は、例えば、線状の素子であって、軸方
向の外部磁場が零の場合は、パルス電流又は交流電流を
流すことで発生する磁束の変化は円周方向のみであっ
て、感磁素子の周回方向に巻回された検出コイルと鎖交
する磁束は零であり、該検出コイルには電圧は誘起され
ない。次に外部磁界が印加されると線状の感磁素子の磁
化ベクトルが軸方向に傾斜し、前記パルス電流又は交流
電流による円周方向の磁場によって磁化ベクトルが円周
方向に回転する。この磁束変化の軸方向成分が検出コイ
ルと鎖交するため、検出コイルには電圧が誘起される。
この誘起電圧の大きさを検出することで、軸方向の磁場
を測定することができる。本発明は、このような原理に
基づくものである。The present magnetic field detecting device is a device for detecting whether an external magnetic field in a detection axis direction is larger or smaller than a predetermined level. The magneto-sensitive element is, for example, a linear element, and when the external magnetic field in the axial direction is zero, the change in magnetic flux generated by passing a pulse current or an alternating current is only in the circumferential direction, and The magnetic flux linked to the detection coil wound in the circumferential direction of the magnetic element is zero, and no voltage is induced in the detection coil. Next, when an external magnetic field is applied, the magnetization vector of the linear magneto-sensitive element is inclined in the axial direction, and the magnetization vector is rotated in the circumferential direction by the circumferential magnetic field generated by the pulse current or the alternating current. Since the axial component of the change in magnetic flux links with the detection coil, a voltage is induced in the detection coil.
By detecting the magnitude of the induced voltage, the magnetic field in the axial direction can be measured. The present invention is based on such a principle.
【0007】感磁素子の磁化ベクトルの軸方向成分に対
応した電圧が検波手段で検出され、比較手段によって、
検波手段の出力信号が所定レベルと比較され、比較結果
が比較手段から出力される。感磁素子にパルス電流又は
交流電流を供給する発振手段は、定電流源でも定電圧源
でも良いし、そうでなくとも良い。A voltage corresponding to the axial component of the magnetization vector of the magneto-sensitive element is detected by the detecting means, and the voltage is detected by the comparing means.
The output signal of the detection means is compared with a predetermined level, and the comparison result is output from the comparison means. The oscillating means for supplying a pulse current or an alternating current to the magneto-sensitive element may be a constant current source, a constant voltage source, or not.
【0008】感磁素子は、望ましくは、周回方向に容易
に磁化される磁気異方性を有するのが良い。このことに
より、外部磁場による磁気インピーダンスの変化が大き
く、検出感度を向上させることが可能となる。このよう
な材料にアモルファス磁性体がある。望ましくは、線状
の磁性体が良い。このように、本発明は、高感度で磁場
を検出できることから、マグネットリニアスケール、マ
グネットロータ等の磁場変化を高感度で検出して、磁場
変化をパルスで出力することから、インクリメンタル変
位検出器として用いることが可能となる。The magnetic sensing element desirably has magnetic anisotropy that is easily magnetized in the circumferential direction. As a result, the change in the magnetic impedance due to the external magnetic field is large, and the detection sensitivity can be improved. One such material is an amorphous magnetic material. Desirably, a linear magnetic body is good. As described above, the present invention can detect a magnetic field with high sensitivity, detect a magnetic field change of a magnet linear scale, a magnet rotor, or the like with high sensitivity, and output a magnetic field change with a pulse. It can be used.
【0009】尚、パルス電流は高周波成分を含んでいる
ので、一種の高周波電流に含まれる概念でもある。又、
パルス電流や高周波電流は、例えば、1周期だけ印加さ
れるものや、繰り返して印加される周期信号でも良い。Since the pulse current contains a high-frequency component, it is a concept included in a kind of high-frequency current. or,
The pulse current or the high-frequency current may be, for example, a signal applied for only one cycle or a periodic signal applied repeatedly.
【0010】請求項2の発明は、請求項1の発明に対し
て、感磁素子に任意の磁場を印加するバイアス手段を設
けたものである。他の構成は、請求項1の発明と同一で
ある。本発明は、外部磁場が感磁素子に印加したバイア
ス磁場より大きいか小さいを検出することが可能とな
る。よって、測定環境と検出すべき磁場の大きさとの関
係において、バイアス磁場を設定することができる。例
えば、ノイズ磁場より大きなバイアス磁場を印加してお
けば、バイアス磁場より大きな変化の外部磁場に対し
て、2値信号を出力することができ、耐ノイズ性が向上
する。印加するバイアス磁場の向きは、どちらでもよ
く、ノイズ磁場に応じて決定する。According to a second aspect of the present invention, in addition to the first aspect, a bias means for applying an arbitrary magnetic field to the magneto-sensitive element is provided. Other configurations are the same as those of the first aspect. According to the present invention, it is possible to detect whether the external magnetic field is larger or smaller than the bias magnetic field applied to the magneto-sensitive element. Therefore, the bias magnetic field can be set in relation to the measurement environment and the magnitude of the magnetic field to be detected. For example, if a bias magnetic field larger than the noise magnetic field is applied, a binary signal can be output with respect to an external magnetic field whose change is larger than the bias magnetic field, and the noise resistance is improved. The direction of the bias magnetic field to be applied may be any direction, and is determined according to the noise magnetic field.
【0011】請求項3の発明は、感磁素子は、アモルフ
ァス磁性体からなることを特徴とする。この構成によ
り、周回方向の透磁率が軸方向の透磁率よりも大きくな
るような磁気異方性を大きくすることが可能となる。A third aspect of the present invention is characterized in that the magneto-sensitive element is made of an amorphous magnetic material. With this configuration, it is possible to increase the magnetic anisotropy such that the magnetic permeability in the circumferential direction is larger than the magnetic permeability in the axial direction.
【0012】請求項4の発明は、感磁素子は、アモルフ
ァス磁性体からなるワイヤであることを特徴とする。こ
の構成により、周回方向の透磁率が軸方向の透磁率より
も大きくなるような磁気異方性を大きくすることが可能
となる。According to a fourth aspect of the present invention, the magneto-sensitive element is a wire made of an amorphous magnetic material. With this configuration, it is possible to increase the magnetic anisotropy such that the magnetic permeability in the circumferential direction is larger than the magnetic permeability in the axial direction.
【0013】請求項5の発明は、前記検波手段は、前記
パルス電流に同期して、前記検出コイルに現れる第1パ
ルスのみを通過させる電子スイッチを有し、そのピーク
値に応じた信号をホールドする回路を有することを特徴
とする。この構成により、高周波雑音成分が除去される
ので、感磁素子に印加されるパルス電流又は交流電流の
周波数よりも低い周波数で変化する磁場変化を、精度良
く検出することができる。According to a fifth aspect of the present invention, the detection means has an electronic switch for passing only a first pulse appearing in the detection coil in synchronization with the pulse current, and holds a signal corresponding to a peak value thereof. Characterized by having a circuit that performs With this configuration, the high-frequency noise component is removed, so that a magnetic field change that changes at a frequency lower than the frequency of the pulse current or the alternating current applied to the magneto-sensitive element can be detected with high accuracy.
【0014】請求項6の発明は、バイアス手段は、コイ
ルに直流電流を通電する電磁石、又は、永久磁石である
ことを特徴とする。バイアス手段を電磁石とすること
で、バイアス磁場の大きさの変更を容易に行なうことが
できる。永久磁石を用いた場合には、省電力化を達成す
ることができる。The invention according to claim 6 is characterized in that the bias means is an electromagnet for passing a direct current through the coil or a permanent magnet. By using an electromagnet as the bias means, the magnitude of the bias magnetic field can be easily changed. When a permanent magnet is used, power saving can be achieved.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態に基づ
いて説明する。なお、本発明は、下記の実施形態に限定
されるものではない。 第1実施形態 磁場検出装置の具体的な構成は、図1のようになる。感
磁素子10、検出コイル20、発振手段30,検波手段
40および比較手段50から構成される。感磁素子10
は、例えば、線状の零磁歪アモルファス磁性体で構成さ
れる。特に、検出軸方向に線状に伸びたアモルファスワ
イヤが用いられる。アモルファス磁性体には、例えば、
CoSiB 系、FeCoSiB 系、FeSiB 系これらの合金等の磁性
体を用いることができる。具体的な寸法を示せば、長さ
2mm、直径30μmである。感磁素子10のアモルフ
ァスワイヤには周回方向に検出コイル20が巻回されて
いる。巻数は、例えば、40回である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below based on embodiments. Note that the present invention is not limited to the embodiments described below. First Embodiment A specific configuration of a magnetic field detection device is as shown in FIG. It comprises a magnetic sensing element 10, a detection coil 20, an oscillating means 30, a detecting means 40 and a comparing means 50. Magnetic sensing element 10
Is made of, for example, a linear zero magnetostrictive amorphous magnetic material. In particular, an amorphous wire linearly extending in the detection axis direction is used. Amorphous magnetic materials include, for example,
Magnetic materials such as CoSiB-based, FeCoSiB-based, and FeSiB-based alloys can be used. The specific dimensions are 2 mm in length and 30 μm in diameter. The detection coil 20 is wound around the amorphous wire of the magneto-sensitive element 10 in the circumferential direction. The number of turns is, for example, 40 times.
【0016】発振手段30は、C−MOSインバータQ
1とQ2、抵抗R1およびコンデンサC1から成る発振
器で矩形波を発振する。この矩形波はコンデンサC2と
抵抗R2から成る微分回路にて微分されて、C−MOS
インバータQ5を介して感磁素子10に印加される。こ
のような回路によりパルス電流が感磁素子10に供給さ
れる。パルス電流は、例えば、立ち上がり時間が約5n
sである。また、前記矩形波は別のコンデンサC3と抵
抗R3から成る微分回路にて微分されて、C−MOSイ
ンバータQ6を介して後段の電子スイッチ401の制御
信号端子に印加されている。The oscillating means 30 includes a C-MOS inverter Q
A rectangular wave is oscillated by an oscillator composed of 1 and Q2, a resistor R1 and a capacitor C1. This square wave is differentiated by a differentiating circuit composed of a capacitor C2 and a resistor R2, and a C-MOS
The voltage is applied to the magneto-sensitive element 10 via the inverter Q5. A pulse current is supplied to the magneto-sensitive element 10 by such a circuit. The pulse current has a rise time of about 5n, for example.
s. Further, the rectangular wave is differentiated by a differentiating circuit including another capacitor C3 and a resistor R3, and is applied to a control signal terminal of a subsequent electronic switch 401 via a C-MOS inverter Q6.
【0017】感磁素子10の周回方向に巻回された検出
コイル20の一端は、検波手段40内の電子スイッチ4
01の入力端子に接続されている。電子スイッチ401
は、より具体的には、一例として、トランジスタから成
るアナログスイッチを用いることができる。次に、電子
スイッチ401を通過した信号は、コンデンサC4と次
段の比較手段50に入力する。この電子スイッチ401
を通過した信号は、電子スイッチ401がオンしている
間コンデンサC4を充電し、オフの間はその充電された
信号をホールドすることになる。One end of the detection coil 20 wound around the magnetic sensing element 10 is connected to the electronic switch 4 in the detection means 40.
01 is connected to the input terminal. Electronic switch 401
More specifically, as an example, an analog switch including a transistor can be used. Next, the signal that has passed through the electronic switch 401 is input to the capacitor C4 and the comparison means 50 in the next stage. This electronic switch 401
Will charge the capacitor C4 while the electronic switch 401 is on, and hold the charged signal while the electronic switch 401 is off.
【0018】検出コイル20は、インダクタンスを有す
るが、その他に浮遊容量が存在し、他の線路においても
インダクタンスと浮遊容量、また電子スイッチ401の
入力容量が存在する。従って、検出コイル20の端子間
電圧には、パルス電流に応答した単一パルスだけではな
く、それに続く振動波形が含まれることになる。このた
め、パルス電流に応答した成分のみを抽出するために、
電子スイッチ401が設けられている。又、検出コイル
20の端子間電圧のピークのタイミングと電子スイッチ
401が完全にオンとなるタイミングとで位相同期をと
るために、スイッチ401の制御信号に対して、感磁素
子10に供給するパルス電流はC−MOSインバータQ
3,Q4により約10ns遅延させている。要は、電子
スイッチ401には、パルス電流に応答し、正確に外部
磁場に比例した信号成分のみを通過させる期間だけオン
とするように制御信号を印加すれば良い。The detection coil 20 has an inductance, but also has a stray capacitance, and also has an inductance, a stray capacitance, and an input capacitance of the electronic switch 401 in other lines. Therefore, the voltage between the terminals of the detection coil 20 includes not only a single pulse in response to the pulse current but also a subsequent vibration waveform. Therefore, in order to extract only the components that respond to the pulse current,
An electronic switch 401 is provided. In order to achieve phase synchronization between the timing of the peak of the voltage between the terminals of the detection coil 20 and the timing when the electronic switch 401 is completely turned on, a pulse supplied to the magneto-sensitive element 10 in response to the control signal of the switch 401 The current is C-MOS inverter Q
3, Q4 delays about 10 ns. In short, a control signal may be applied to the electronic switch 401 so as to be turned on only in a period in which only a signal component proportional to an external magnetic field is passed in response to a pulse current.
【0019】検波手段40の出力信号は比較手段50に
入力している。検波手段40の信号端子がコンパレータ
501の反転入力端子に接続され、コンパレータ501
の非反転入力端子には、抵抗R4 ,R5 による抵抗分
割電圧が所定レベルとして印加されている。そして、比
較手段50を構成するコンパレータ501の出力信号
は、2値信号として出力される。この出力信号が検出す
べき磁場の大きさを2値的に判定した信号となる。The output signal of the detecting means 40 is input to the comparing means 50. The signal terminal of the detection means 40 is connected to the inverting input terminal of the comparator 501,
Are applied as a predetermined level to a non-inverting input terminal of the second circuit. Then, the output signal of the comparator 501 constituting the comparing means 50 is output as a binary signal. This output signal is a signal in which the magnitude of the magnetic field to be detected is determined in a binary manner.
【0020】上記の構成により、検波手段40の出力す
る信号は、感磁素子10の軸方向に印加される外部磁場
に対して、図2に示すような特性となる。外部磁場を零
から約+200A/mまで増加させると出力電圧は外部
磁場にほぼ比例して増加し、それ以上の外部磁場の増加
に対しては減少し、外部磁場が零のときの出力電圧Eo
に漸近する。また、外部磁場を逆方向に零から−200
A/mまで増加させると出力電圧は減少し、それ以上の
外部磁場では外部磁場零のときの電圧Eoに漸近するよ
うに増加していく。この値がコンパレータ501により
所定レベルと比較される。これにより、検出すべき磁場
が所定レベルよりも大きいか否かが検出されることにな
る。例えば、比較する所定レベルを、外部磁場零のとき
の検波手段の出力電圧Eoに設定しておけば、外部磁場
の広い範囲にわたって磁場の方向が2値信号として安定
に出力できる。With the above configuration, the signal output from the detection means 40 has a characteristic as shown in FIG. 2 with respect to an external magnetic field applied in the axial direction of the magneto-sensitive element 10. When the external magnetic field is increased from zero to about +200 A / m, the output voltage increases almost in proportion to the external magnetic field, and decreases when the external magnetic field further increases, and the output voltage Eo when the external magnetic field is zero.
Asymptotically. In addition, the external magnetic field is reversed from zero to -200.
When the output voltage is increased to A / m, the output voltage decreases, and when the external magnetic field is higher than that, the output voltage increases so as to approach the voltage Eo when the external magnetic field is zero. This value is compared with a predetermined level by the comparator 501. Thus, it is detected whether the magnetic field to be detected is larger than a predetermined level. For example, if the predetermined level to be compared is set to the output voltage Eo of the detection means when the external magnetic field is zero, the direction of the magnetic field can be stably output as a binary signal over a wide range of the external magnetic field.
【0021】さらに、外部磁場に対する検波手段40の
出力信号の温度依存性を実験により確認した結果を図3
に示す。外部磁場に対して出力がほぼ比例する領域で
は、温度の変化に対して安定している。したがって、本
構成の磁場検出装置においては、温度特性に優れた2値
信号を得ることができる。FIG. 3 shows the result of an experiment to confirm the temperature dependency of the output signal of the detection means 40 with respect to the external magnetic field.
Shown in In a region where the output is substantially proportional to an external magnetic field, the output is stable against a change in temperature. Therefore, in the magnetic field detection device having this configuration, a binary signal having excellent temperature characteristics can be obtained.
【0022】第2実施形態 次に、感磁素子に任意の磁場を印加するバイアス手段を
設けた磁場検出装置について説明する。図4は、感磁素
子10の近傍にバイアス手段60として薄膜磁石を配設
した磁場検出装置の実施例である。図4において、バイ
アス手段60以外の構成は前述の実施形態と同一であ
る。図5は、感磁素子10の軸方向に薄膜磁石で−40
0A/mのバイアス磁場を印加した場合の、外部磁場に
対する検波手段40の出力電圧を示した実験例である。
薄膜磁石のN極とS極の方向を反対にすれば、+400
A/mのバイアス磁場を印加することになる。コンパレ
ータ501で比較する所定レベルを、前述の実施形態で
説明した所定レベルと同一のEoとすれば、−400A
/mより外部磁場が大きいか否かを検出し、2値信号を
出力する。Second Embodiment Next, a description will be given of a magnetic field detecting apparatus provided with bias means for applying an arbitrary magnetic field to a magneto-sensitive element. FIG. 4 shows an embodiment of the magnetic field detecting device in which a thin film magnet is disposed as the bias means 60 near the magneto-sensitive element 10. In FIG. 4, the configuration other than the bias unit 60 is the same as that of the above-described embodiment. FIG. 5 shows a thin film magnet in the axial direction of the magneto-sensitive element 10 at −40.
9 is an experimental example showing an output voltage of the detection unit 40 with respect to an external magnetic field when a bias magnetic field of 0 A / m is applied.
If the directions of the north pole and south pole of the thin film magnet are reversed, then +400
A / m bias magnetic field will be applied. If the predetermined level to be compared by the comparator 501 is the same Eo as the predetermined level described in the above embodiment, -400A
It detects whether the external magnetic field is greater than / m and outputs a binary signal.
【0023】本実施例では、ノイズ磁場の絶対値が40
0A/mより小さい場合に、絶対値で400A/m以上
の外部磁場(被測定磁場)に対して、2値信号を出力す
ることができ、前述の第1実施形態の例より耐ノイズ性
が向上する。なお、本実施例のように、永久磁石を用い
た場合は、バイアス磁場を発生させるための電流を必要
としないため、省電力化を達成することができる。In this embodiment, the absolute value of the noise magnetic field is 40
When it is smaller than 0 A / m, a binary signal can be output with respect to an external magnetic field (magnetic field to be measured) having an absolute value of 400 A / m or more, and the noise resistance is higher than that of the above-described first embodiment. improves. When a permanent magnet is used as in the present embodiment, no current is required for generating a bias magnetic field, so that power saving can be achieved.
【0024】図6には、感磁素子10にバイアス磁場を
印加する他の実施例を示す。バイアス手段60の構成以
外は、前述の実施形態と同一である。バイアス手段60
は、感磁素子10の周回方向に巻回されたコイルと該コ
イルの一端に接続された抵抗から構成される。バイアス
磁場は、該コイルに抵抗を介して電流を流すことで行わ
れる。このバイアス磁場は、バイアス磁場を発生させる
コイルに流す電流の大きさを調整することで可変させる
ことができる。より具体的には、抵抗の値を調整するこ
とで容易にできる。FIG. 6 shows another embodiment in which a bias magnetic field is applied to the magneto-sensitive element 10. The configuration other than the configuration of the bias unit 60 is the same as that of the above-described embodiment. Bias means 60
Is composed of a coil wound in the circumferential direction of the magneto-sensitive element 10 and a resistor connected to one end of the coil. The bias magnetic field is generated by passing a current through the coil via a resistor. This bias magnetic field can be varied by adjusting the magnitude of the current flowing through the coil that generates the bias magnetic field. More specifically, it can be easily achieved by adjusting the value of the resistor.
【0025】第3実施形態 次に、感磁素子と検出コイルおよび検波手段を1対用い
て、同相雑音等を除去することで、より検出精度を向上
させた検出装置について図7および図8に基づいて説明
する。図7に示すように、一対の感磁素子10と10′
は、それぞれの一端からパルス電流が供給される。該一
対の感磁素子10と10′にはそれぞれ周回方向に検出
コイル20および20′が巻回されている。図8は、磁
気スケールの磁極の反転タイミングを検出する装置であ
る。前記一対の感磁素子と検出コイルが磁場位相にして
180度の位相間隔で磁気スケールの磁石の近傍に設け
られている。Third Embodiment Next, a detecting apparatus which uses a pair of a magneto-sensitive element, a detecting coil and a detecting means to remove in-phase noise and the like to improve the detecting accuracy is shown in FIGS. 7 and 8. It will be described based on the following. As shown in FIG. 7, a pair of magneto-sensitive elements 10 and 10 '
, A pulse current is supplied from one end of each. Detection coils 20 and 20 'are wound around the pair of magneto-sensitive elements 10 and 10' in the circumferential direction, respectively. FIG. 8 shows an apparatus for detecting the reversal timing of the magnetic poles of the magnetic scale. The pair of magneto-sensitive elements and the detection coil are provided near the magnet of the magnetic scale at a phase interval of 180 degrees as the magnetic field phase.
【0026】図7において、磁場位相で180度の位相
間隔で設けられている検出コイル20および20′から
の信号は、それぞれ検波手段40および40′に入力さ
れている。よって、この検波手段40および40′の出
力信号は、図8の(b)、(c)のように変化する。即
ち、位相が180度異なっている。これらの検波手段4
0、40′の出力信号は、差動増幅器70に入力され、
その出力は、図8の(d)のように変化する。そして、
該差動増幅器70の出力信号は、比較手段50を構成す
るコンパレータ501によって、所定レベルの電圧と比
較されることによって、図8に示す(e)のような2値
信号を出力する。In FIG. 7, signals from the detection coils 20 and 20 'provided at a phase interval of 180 degrees in the magnetic field phase are input to detection means 40 and 40', respectively. Therefore, the output signals of the detection means 40 and 40 'change as shown in FIGS. 8 (b) and 8 (c). That is, the phases are different by 180 degrees. These detection means 4
The output signals of 0 and 40 'are input to a differential amplifier 70,
The output changes as shown in FIG. And
The output signal of the differential amplifier 70 is compared with a voltage of a predetermined level by a comparator 501 constituting the comparing means 50, thereby outputting a binary signal as shown in FIG.
【0027】本実施形態の場合、感磁素子と検出コイル
を1対用いて、被測定磁場の位相が180度異なる位置
に設置し、1対の検波手段の出力信号の差を差動増幅器
によって求めている。したがって、外部磁場のうち、被
測定磁場の変化に対しては、2倍の信号変化を得ること
ができ、1対の感磁素子と検出コイルに一様に印加され
るようなノイズ磁場に対しては、差動増幅器の出力は零
となる。よって、本実施例では、同相雑音を除去するこ
とができ、より検出精度を向上させた磁場検出装置を提
供できる。In the case of the present embodiment, a pair of the magneto-sensitive element and the detection coil is used, and the magnetic field to be measured is installed at a position where the phase of the magnetic field to be measured is different by 180 degrees. I'm asking. Therefore, a double signal change can be obtained with respect to the change of the magnetic field to be measured in the external magnetic field, and the noise magnetic field which is uniformly applied to the pair of magneto-sensitive elements and the detection coil can be obtained. Therefore, the output of the differential amplifier becomes zero. Therefore, in this embodiment, a common-mode noise can be removed, and a magnetic field detection device with improved detection accuracy can be provided.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】本発明の第1実施形態を示した磁場検出装置の
回路図。FIG. 1 is a circuit diagram of a magnetic field detection device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】同実施形態の検波手段出力電圧対外部磁場の特
性図。FIG. 2 is a characteristic diagram of a detection unit output voltage versus an external magnetic field according to the embodiment;
【図3】同実施形態の検波手段出力電圧対外部磁場の温
度による変化を示した特性図。FIG. 3 is a characteristic diagram showing a change in an output voltage of a detection unit versus an external magnetic field according to a temperature according to the first embodiment;
【図4】本発明の第2実施形態を示した磁場検出装置の
回路図。FIG. 4 is a circuit diagram of a magnetic field detection device according to a second embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第2実施形態の検波手段出力電圧対外
部磁場の特性図。FIG. 5 is a characteristic diagram of a detection unit output voltage versus an external magnetic field according to a second embodiment of the present invention.
【図6】本発明の第2実施形態の他の例を示した磁場検
出装置の回路図。FIG. 6 is a circuit diagram of a magnetic field detection device showing another example of the second embodiment of the present invention.
【図7】本発明の第3実施形態を示した磁場検出装置の
回路図。FIG. 7 is a circuit diagram of a magnetic field detection device according to a third embodiment of the present invention.
【図8】同実施形態の動作特性を示したタイミングチャ
ート。FIG. 8 is a timing chart showing operation characteristics of the embodiment.
10、10′…感磁素子 20、20′…検出コイル 30…発振手段 40、40′…検波手段 401、401′…電子スイッチ 50…比較手段 501…コンパレータ 60…永久磁石 70…差動増幅器 10, 10 '... magnetic sensing element 20, 20' ... detection coil 30 ... oscillation means 40, 40 '... detection means 401, 401' ... electronic switch 50 ... comparison means 501 ... comparator 60 ... permanent magnet 70 ... differential amplifier
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鷲見 和正 愛知県東海市荒尾町ワノ割1番地 愛知製 鋼株式会社内 (72)発明者 毛利 佳年雄 愛知県名古屋市天白区島田黒石1213番地 Fターム(参考) 2F077 JJ06 JJ15 PP05 TT58 2G017 AA01 AB05 AB07 AC09 AD51 BA05 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Kazumasa Sumi, 1 Wanowari, Arao-cho, Tokai-shi, Aichi Prefecture Inside Aichi Steel Co., Ltd. Term (reference) 2F077 JJ06 JJ15 PP05 TT58 2G017 AA01 AB05 AB07 AC09 AD51 BA05
Claims (6)
に励磁され、両端を電極に接続され、外部磁場に応じて
インピーダンスが変化する感磁素子と、 前記感磁素子の周回方向に巻回された検出コイルと、 前記感磁素子に前記パルス電流又は前記交流電流を供給
する発振手段と、 外部磁界に応じて変化する前記コイルの誘起電圧を検出
する検波手段と、 前記検波手段の出力信号を所定レベルと比較し、比較結
果を2値信号として出力する比較手段とを有することを
特徴とする磁場検出装置。1. A magneto-sensitive element which is excited in a circumferential direction by a pulse current or a high-frequency current, has both ends connected to electrodes, and has an impedance which changes in accordance with an external magnetic field; A detecting coil; an oscillating unit that supplies the pulse current or the alternating current to the magneto-sensitive element; a detecting unit that detects an induced voltage of the coil that changes according to an external magnetic field; and a predetermined output signal of the detecting unit. A comparison means for comparing the level with the level and outputting a comparison result as a binary signal.
に励磁され、両端を電極に接続され、外部磁場に応じて
インピーダンスが変化する感磁素子と、 前記感磁素子の周回方向に巻回された検出コイルと、 前記感磁素子にバイアス磁場を印加するバイアス手段
と、 前記感磁素子に前記パルス電流又は前記交流電流を供給
する発振手段と、 外部磁界に応じて変化する前記コイルの誘起電圧を検出
する検波手段と、 前記検波手段の出力信号を所定レベルと比較し、比較結
果を2値信号として出力する比較手段とを有することを
特徴とする磁場検出装置。2. A magneto-sensitive element which is excited in a circumferential direction by a pulse current or a high-frequency current, has both ends connected to electrodes, and has an impedance which changes according to an external magnetic field, and is wound in a circumferential direction of the magneto-sensitive element. A detection coil, a bias unit for applying a bias magnetic field to the magneto-sensitive element, an oscillating unit for supplying the pulse current or the alternating current to the magneto-sensitive element, and an induced voltage of the coil that changes according to an external magnetic field. A magnetic field detection apparatus comprising: a detection unit for detecting; and a comparison unit for comparing an output signal of the detection unit with a predetermined level and outputting a comparison result as a binary signal.
なることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の磁
場検出装置。3. The magnetic field detecting device according to claim 1, wherein the magneto-sensitive element is made of an amorphous magnetic material.
なるワイヤであることを特徴とする請求項1又は請求項
2に記載の磁場検出装置。4. The magnetic field detecting device according to claim 1, wherein the magneto-sensitive element is a wire made of an amorphous magnetic material.
て、前記検出コイルに現れる第1パルスのみを通過させ
る電子スイッチを有し、そのピーク値に応じた信号をホ
ールドする回路を有することを特徴とする請求項1又は
請求項2に記載の磁場検出装置。5. The detection means has an electronic switch for passing only a first pulse appearing in the detection coil in synchronization with the pulse current, and has a circuit for holding a signal corresponding to a peak value thereof. The magnetic field detection device according to claim 1 or 2, wherein:
通電する電磁石、又は、永久磁石であることを特徴とす
る請求項2に記載の磁場検出装置。6. The magnetic field detecting device according to claim 2, wherein the biasing means is an electromagnet that supplies a direct current to the coil or a permanent magnet.
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- 2001-03-27 JP JP2001089452A patent/JP2002286821A/en active Pending
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