JP2003167037A - Magnetic sensor - Google Patents
Magnetic sensorInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の所属する技術分野】本発明は、磁界変化を検出
する磁気センサに関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a magnetic sensor for detecting changes in a magnetic field.
【0002】[0002]
【従来技術】磁界の変化を検出する手段として、磁気セ
ンサが用いられている。磁気センサは、磁界の変化を抵
抗値あるいはインピーダンスなどの変化として得られる
ものとしては、ホール素子、磁気抵抗素子、ループコイ
ルや磁気インピーダンス素子が用いられている。これら
の磁気センサ素子単体あるいは信号処理を行う回路と組
み合わせ、磁気センサは構成されている。2. Description of the Related Art A magnetic sensor is used as a means for detecting a change in magnetic field. In the magnetic sensor, a Hall element, a magnetic resistance element, a loop coil, or a magnetic impedance element is used as a magnetic sensor that can obtain a change in magnetic field as a change in resistance value or impedance. The magnetic sensor is configured by combining these magnetic sensor elements alone or a circuit that performs signal processing.
【0003】これらの磁気センサは、磁界の変化に対す
る出力信号をアナログ信号として得ていた。磁気センサ
素子で発振回路を構成した磁気センサは、例えば特開平
08−075835で開示されているが、出力信号はア
ナログ信号である。These magnetic sensors obtain an output signal as an analog signal with respect to a change in magnetic field. A magnetic sensor in which an oscillation circuit is composed of a magnetic sensor element is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-075835, but the output signal is an analog signal.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】電子機器のデジタル化
が急速に浸透しており、この推進する元となる物は、マ
イクロコンピュータとその応用製品製品である。現象、
状態を検出し電気的な信号に変換する手段として各種セ
ンサが用いられているが、従来の磁気センサは、出力さ
れる信号がアナログ信号であり、A/Dコンバータを付
加したりしなければならず、デジタル機器との接続に難
がある。The digitization of electronic devices has rapidly spread, and the driving force behind this is microcomputers and their applied product products. phenomenon,
Various sensors are used as means for detecting a state and converting it into an electric signal, but in the conventional magnetic sensor, the output signal is an analog signal, and an A / D converter must be added. There is difficulty connecting with digital devices.
【0005】磁気センサの出力信号をアナログ信号から
デジタル信号に変換するためには、前記A/Dコンバー
タが一般に用いられているが、回路の規模が大きくな
り、磁気センサ小型化の障害になっている。In order to convert the output signal of the magnetic sensor from an analog signal to a digital signal, the A / D converter is generally used, but the scale of the circuit becomes large, which hinders the miniaturization of the magnetic sensor. There is.
【0006】また、磁気センサ素子の出力をオペアンプ
等で増幅する場合には、オフセット電圧や、温度特性な
どが誤差の原因となり、検出精度を低下させる要因とな
っている。Further, when the output of the magnetic sensor element is amplified by an operational amplifier or the like, an offset voltage, a temperature characteristic, etc. cause an error, which causes a decrease in detection accuracy.
【0007】前記磁気センサを用いて方位センサとした
場合、2次元の磁界変化を検出するため座標のX軸、Y
軸に相当する方向へ、磁気センサ素子を配置するなどの
方法が用いられている。更に、前記方位センサへ地面と
前記方位センサの傾きをも考慮した構成による姿勢補正
機能を付加した形態、例えば3次元の磁界変化を検出す
る方位センサもある。これらの、方位センサは、取り付
ける磁気センサ素子の数に応じて、回路規模が大きくな
るため、小型化が困難であり、携帯機器の多くは、磁気
センサを含めた各種センサからの信号入力は、デジタル
信号としていることもあり、携帯機器等への搭載の障害
になっている。When the magnetic sensor is used as an azimuth sensor, a coordinate X-axis and Y-axis are used to detect a two-dimensional magnetic field change.
A method of arranging the magnetic sensor element in a direction corresponding to the axis is used. Further, there is also a mode in which a posture correction function is added to the direction sensor in consideration of the inclination of the ground and the direction sensor, for example, a direction sensor for detecting a three-dimensional magnetic field change. These azimuth sensors are difficult to miniaturize because the circuit scale increases according to the number of magnetic sensor elements to be attached, and many portable devices are not able to receive signal from various sensors including magnetic sensors. Since it is a digital signal, it is an obstacle to mounting it on a mobile device.
【0008】そこで、本発明は、このような従来の課題
を解決したものであって、磁界変化の信号をデジタル信
号として出力できるようにした磁気センサを提供するこ
と、また前記磁気センサを用いて方位センサを提供する
ことを目的としている。Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and provides a magnetic sensor capable of outputting a signal of a magnetic field change as a digital signal, and using the magnetic sensor. It is intended to provide an orientation sensor.
【0009】[0009]
【課題を解決する手段】本発明は、磁気センサ素子を含
む発振回路と前記発振回路に接続されたカウンタ回路で
磁気センサを構成し、磁気センサ素子が検出した磁界変
化の信号をデジタル変換することにより、磁気センサの
出力信号をデジタル信号として出力することができ、デ
ジタル機器への出力信号として、好ましい出力信号を与
えることが出来る磁気センサが得られる。According to the present invention, a magnetic sensor is constituted by an oscillation circuit including a magnetic sensor element and a counter circuit connected to the oscillation circuit, and a magnetic field change signal detected by the magnetic sensor element is converted into a digital signal. As a result, the output signal of the magnetic sensor can be output as a digital signal, and a magnetic sensor that can provide a preferable output signal as an output signal to a digital device can be obtained.
【0010】磁気センサ素子の出力信号は、発振回路か
らカウンタ回路でデジタル変換されるので、オペアンプ
などによるアナログ信号の増幅が不要となる。Since the output signal of the magnetic sensor element is digitally converted from the oscillator circuit by the counter circuit, it is not necessary to amplify the analog signal by an operational amplifier or the like.
【0011】アナログ信号の増幅が不要になることによ
り、精度低下の原因の一つになるオペアンプのオフセッ
ト電圧や、温度特性あるいは増幅に使用する部品のばら
つきなど磁気センサ出力信号への誤差の影響を除くこと
ができる。Since it is unnecessary to amplify the analog signal, the influence of an error on the magnetic sensor output signal such as the offset voltage of the operational amplifier, which is one of the causes of the deterioration of accuracy, and the temperature characteristic or the variation of the parts used for the amplification, is considered. Can be excluded.
【0012】また、A/Dコンバータを用いることな
く、デジタル信号が得られるため、回路の規模が小さく
なり、磁気センサの小型化に寄与する。Further, since a digital signal can be obtained without using an A / D converter, the circuit scale becomes small, which contributes to downsizing of the magnetic sensor.
【0013】本発明の構成による磁気センサを用いた方
位センサは、搭載する磁気センサ素子の数が少なくとも
2つは必要となるため、回路の規模が小さくなることへ
の寄与は大きく、方位センサの小型化に寄与する。The azimuth sensor using the magnetic sensor according to the configuration of the present invention requires at least two magnetic sensor elements to be mounted, and thus contributes greatly to the reduction of the circuit scale. Contributes to miniaturization.
【0014】本発明に用いられる磁気センサ素子は、抵
抗値あるいはインピーダンス変化を示す磁気センサ素子
であるならば、発振回路の定数を適切な値に調整するこ
とにより利用可能である。検出対象となる磁界変化に応
じて、磁気センサ素子を使い分けることが望ましく、特
に微少な磁界変化を検出でき、変化率が大きな磁気イン
ピーダンス素子は、良好な結果が得られる。The magnetic sensor element used in the present invention can be used by adjusting the constant of the oscillation circuit to an appropriate value as long as it is a magnetic sensor element exhibiting a change in resistance value or impedance. It is desirable to selectively use the magnetic sensor element depending on the change in the magnetic field to be detected. Particularly, a magnetic impedance element that can detect a minute magnetic field change and has a large change rate can obtain good results.
【0015】[0015]
【作用】本発明の作用を図を用いて説明する。図1は本
発明の構成を示すブロック図で、磁気センサ素子1を含
む発振回路2は、磁気センサ素子周囲の磁界変化を発振
周波数の変化として出力する。発振回路2に接続された
カウンタ回路3は、発振回路2の出力信号である周波数
変化をデジタル信号として出力する。The operation of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of the present invention. An oscillation circuit 2 including a magnetic sensor element 1 outputs a change in magnetic field around the magnetic sensor element as a change in oscillation frequency. The counter circuit 3 connected to the oscillator circuit 2 outputs the frequency change, which is the output signal of the oscillator circuit 2, as a digital signal.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図を用いて
説明する。以下、本発明を適用した実施例について、図
を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施例
に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない
範囲で、構成を任意に変更することが可能であることは
言うまでもない。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Embodiments to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings. Needless to say, the present invention is not limited to the following embodiments, and the configuration can be arbitrarily changed without departing from the gist of the present invention.
【0017】[0017]
【実施例1】ガラス基板上にCoFeB材をパターン長
5mmの薄膜で形成した磁気インピーダンス素子11
は、磁界変化に対して図2に示すような特性を示すた
め、図3に示すように樹脂製筐体5に組み込み、バイア
ス磁石4でバイアス磁界を与えて動作させている。磁気
インピーダンス素子11は、樹脂製筐体5に内蔵された
基板8に実装されているコンデンサ7とCMOSインバ
ータIC6とで、図4のような発振回路2を構成してい
る。Example 1 A magneto-impedance element 11 in which a CoFeB material was formed as a thin film having a pattern length of 5 mm on a glass substrate.
2 has characteristics as shown in FIG. 2 with respect to changes in the magnetic field, it is incorporated in a resin casing 5 as shown in FIG. 3, and a bias magnetic field is applied by a bias magnet 4 to operate. The magneto-impedance element 11 comprises a capacitor 7 mounted on a substrate 8 built in a resin casing 5 and a CMOS inverter IC 6 to form an oscillation circuit 2 as shown in FIG.
【0018】発振回路2の出力は、基板8に実装されて
いるカウンタICを中心に構成したカウンタ回路3に接
続し、発振回路2の出力信号をデジタル信号に変換す
る。ここでは、8BITのカウンタを構成し、カウンタ
を動作させるクロックに10KHzを与えて動作させ
た。The output of the oscillator circuit 2 is connected to a counter circuit 3 which is mainly composed of a counter IC mounted on the substrate 8 and the output signal of the oscillator circuit 2 is converted into a digital signal. Here, an 8-BIT counter is configured, and a clock for operating the counter is given 10 KHz for operation.
【0019】発振回路2の出力信号は、外部磁界0のと
き1.8MHzで発振し、外部磁界を変化させ、発振周
波数の変化を得た。The output signal of the oscillating circuit 2 oscillates at 1.8 MHz when the external magnetic field is 0, changes the external magnetic field, and changes in the oscillation frequency are obtained.
【0020】[0020]
【実施例2】図5は、本発明による磁気センサを用いた
方位センサを示す物で、方位を検出する手段として、地
磁気の変化を検出し、更に姿勢補正機能を付加するた
め、座標のX軸、Y軸、Z軸の3方向に相当する配置と
なるように、X軸方向に磁気インピーダンス素子12、
Y軸方向に磁気インピーダンス素子13、Z軸方向に磁
気インピーダンス素子14を樹脂製筐体5に搭載してい
る。[Embodiment 2] FIG. 5 shows an azimuth sensor using a magnetic sensor according to the present invention. As means for detecting an azimuth, a change in geomagnetism is detected, and a posture correction function is added. The magneto-impedance element 12 is arranged in the X-axis direction so as to be arranged in three directions of the axis, the Y-axis, and the Z-axis.
The magnetic impedance element 13 is mounted in the Y-axis direction and the magnetic impedance element 14 is mounted in the Z-axis direction in the resin casing 5.
【0021】搭載された3個の磁気インピーダンス素子
は、それぞれコンデンサとCMOSインバータICと接
続され、上記方位センサの位置におけるX軸、Y軸、Z
軸に相当する3方向の地磁気によって発振周波数が変化
する発振回路を構成している。上記3方向の地磁気に対
する各磁気センサ素子を含む発振回路から出力される信
号は、各々カウンタ回路に接続され、デジタル変換され
上記3方向の地磁気をデジタル信号として得ることによ
り、方位センサとしての機能を得ることが出来る。The three magneto-impedance elements mounted are respectively connected to a capacitor and a CMOS inverter IC, and the X-axis, Y-axis and Z-axis at the position of the above-mentioned direction sensor.
An oscillating circuit whose oscillating frequency is changed by geomagnetism in three directions corresponding to the axis is configured. The signals output from the oscillation circuits including the magnetic sensor elements for the three directions of geomagnetism are respectively connected to a counter circuit and digitally converted to obtain the three directions of geomagnetism as digital signals, thereby functioning as an orientation sensor. You can get it.
【0022】上記実施例1あるいは実施例2におけるカ
ウンタ回路の出力に、ラッチ回路を付加することによ
り、磁気センサに接続される外部機器の要求に応じたタ
イミングで、出力信号を与えることができる。By adding a latch circuit to the output of the counter circuit in the first or second embodiment, an output signal can be given at a timing according to the request of the external device connected to the magnetic sensor.
【0023】[0023]
【発明の効果】本発明によれば、デジタル機器との親和
性の高い磁気センサを提供できる。更に、例えば高感度
で小型の磁気インピーダンス素子のような磁気センサ素
子を用いることにより、回路構成が小型化でき、携帯機
器に搭載する方位センサなどに活用できる。According to the present invention, it is possible to provide a magnetic sensor having a high affinity with digital equipment. Furthermore, by using a magnetic sensor element such as a high-sensitivity and small-sized magnetic impedance element, the circuit configuration can be downsized and can be utilized for a direction sensor or the like mounted in a mobile device.
【図1】本発明の構成を表すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of the present invention.
【図2】磁気インピーダンス素子の特性を示す図であ
る。FIG. 2 is a diagram showing characteristics of a magneto-impedance element.
【図3】本発明の一実施例を示す磁気センサの図であ
る。FIG. 3 is a diagram of a magnetic sensor showing an embodiment of the present invention.
【図4】本発明の一実施例における発振回路を示す図で
ある。FIG. 4 is a diagram showing an oscillator circuit according to an embodiment of the present invention.
【図5】本発明の一実施例を示す方位センサの図であ
る。FIG. 5 is a diagram of an orientation sensor showing an embodiment of the present invention.
1 磁気センサ素子 11、12、13、14 磁気インピーダンス素子 2 発振回路 3 カウンタ回路 4 バイアス磁石 5 樹脂製筐体 6 CMOSインバータIC 7 コンデンサ 8 基板 1 Magnetic sensor element 11, 12, 13, 14 Magneto-impedance element 2 oscillator circuits 3 counter circuit 4 bias magnet 5 Resin case 6 CMOS inverter IC 7 capacitors 8 substrates
Claims (3)
振回路に接続されたカウンタ回路を持つ磁気センサ1. A magnetic sensor having an oscillation circuit including a magnetic sensor element and a counter circuit connected to the oscillation circuit.
インピーダンスセンサ素子とした磁気センサ2. A magnetic sensor using the magnetic sensor element according to claim 1 as a magnetic impedance sensor element.
を用いて方位センサとした磁気センサ3. A magnetic sensor using the magnetic sensor according to claim 1 or 2 as an azimuth sensor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001367134A JP2003167037A (en) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | Magnetic sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001367134A JP2003167037A (en) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | Magnetic sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003167037A true JP2003167037A (en) | 2003-06-13 |
Family
ID=19176925
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001367134A Pending JP2003167037A (en) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | Magnetic sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003167037A (en) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
2001
- 2001-11-30 JP JP2001367134A patent/JP2003167037A/en active Pending
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