JP2003262665A - Magnetometric sensor - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は磁気センサに関し、
特に、傾斜スイッチ又は磁気エンコーダ等において傾き
又は回転位置を検知するために用いられる磁気センサに
関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a magnetic sensor,
In particular, it relates to a magnetic sensor used for detecting a tilt or a rotational position in a tilt switch, a magnetic encoder or the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】磁気センサは、ホール素子をセンサに用
いたホールICが良く知られているが、従来のホールI
Cは、SiあるいはInSb等の化合物半導体からなる
磁気センサ部と、Siの信号処理IC部とからなる。2. Description of the Related Art As a magnetic sensor, a Hall IC using a Hall element as a sensor is well known.
C is composed of a magnetic sensor section made of a compound semiconductor such as Si or InSb, and a Si signal processing IC section.
【0003】ホール素子はアナログ出力タイプの磁気セ
ンサであるので、ホール素子単体で使用する場合、何m
Tの磁束密度雰囲気下にあるかということが出力信号よ
りわかる。しかし、磁気センサ用途としては、何mTの
磁束密度雰囲気下にあるかより、近くに磁石が近づいて
いるかどうかを知りたい場合がよくある。仮に磁石が近
づくと6mT以上の磁束密度になる場合は、6mT以上
の磁束密度では出力Low,6mT未満の磁束密度では
出力Highとなるような、デジタル出力式のセンサを
利用すれば非常に便利である。このようなホールICの
大半は、図1に示す通りホール素子出力を所定のしきい
値で比較し、デジタル出力になるようなシュミットトリ
ガ回路で構成してある。そのデジタル出力の出力形式
は、おおまかには図2に示すように、磁束密度が0を中
心にしたヒステリシスを有する場合と、図3に示すよう
にヒステリシスの中心にオフセットを有する場合の2通
りの方法が用いられている。Since the Hall element is an analog output type magnetic sensor, when used as a single Hall element
It can be seen from the output signal whether it is in a T magnetic flux density atmosphere. However, as a magnetic sensor application, it is often desired to know whether or not the magnet is closer than the mT magnetic flux density atmosphere. If the magnetic flux density is 6 mT or more when the magnet approaches, it is very convenient to use a digital output type sensor that outputs Low for magnetic flux density of 6 mT or more and High for magnetic flux density of less than 6 mT. is there. Most of such Hall ICs are configured by a Schmitt trigger circuit that compares the Hall element output with a predetermined threshold value and outputs a digital output as shown in FIG. The output format of the digital output is roughly divided into two types, as shown in FIG. 2, in the case where the magnetic flux density has a hysteresis centered on 0 and in the case where the magnetic flux density has an offset in the center as shown in FIG. Method is used.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ホールICは、図2及び図3に示す通りLowとHig
hの2値デジタル出力タイプのものしか存在しない。図
2と図3の違いは、両側の磁極でHigh,Lowの信
号を出力する(図2)か、片側の磁極でHigh,Lo
wの信号を出力する(図3)かである。However, the conventional Hall IC is low and high as shown in FIGS. 2 and 3.
Only the binary digital output type of h exists. The difference between FIG. 2 and FIG. 3 is that the magnetic poles on both sides output High and Low signals (FIG. 2), or the magnetic poles on one side are High and Lo.
This is to output the signal of w (FIG. 3).
【0005】例えば図4の平面図に示すような構成で傾
斜検知スイッチを作成する場合を考える。図4におい
て、1は磁気センサ、2は磁石、3はセンサ筐体、4は
収納室である。磁気センサ1は磁石2の上面側又は底面
側に固定されている。磁石2はセンサ筐体3に設けられ
た収納室4の中を移動自在に保持されている。センサ筐
体3が右に傾き、磁石2が右に動いた場合は、磁気セン
サ1部の磁束はN極の磁束になる。センサ筐体3が左に
傾き、磁石2が左に動いた場合は、磁気センサ1部の磁
束はS極の磁束になる。しかし、従来のホールICで
は、右に傾いているか、左に傾いているか、いずれにも
傾いていないかを検知することができない。従来のホー
ルICを利用する場合は、左右どちらに傾いているか検
知するには、左右両端にそれぞれホールICを設ける必
要があった。Consider, for example, a case where an inclination detecting switch is formed with a structure as shown in the plan view of FIG. In FIG. 4, 1 is a magnetic sensor, 2 is a magnet, 3 is a sensor housing, and 4 is a storage chamber. The magnetic sensor 1 is fixed to the upper surface side or the bottom surface side of the magnet 2. The magnet 2 is movably held in a storage chamber 4 provided in the sensor housing 3. When the sensor housing 3 tilts to the right and the magnet 2 moves to the right, the magnetic flux of the magnetic sensor 1 part becomes the magnetic flux of the N pole. When the sensor housing 3 tilts to the left and the magnet 2 moves to the left, the magnetic flux of the magnetic sensor 1 part becomes the magnetic flux of the S pole. However, the conventional Hall IC cannot detect whether it is tilted to the right, left, or neither. When the conventional Hall IC is used, it is necessary to provide the Hall IC on each of the left and right ends in order to detect whether the Hall IC is tilted left or right.
【0006】そこで、本発明の目的とするところは、図
4のような傾斜検知スイッチに用いた場合に複数のホー
ルICを設けることなく、1つのホールICだけを使用
して上記の傾き検知を行なうことのできる磁気センサを
提供することである。Therefore, an object of the present invention is to detect the tilt by using only one Hall IC without providing a plurality of Hall ICs when used in the tilt detection switch as shown in FIG. It is to provide a magnetic sensor that can be performed.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項1の発明では、半導体薄膜または磁性薄膜か
らなる磁気検出手段と、該磁気検出手段からの検出信号
を入力し、該検出信号のレベルに応じた3値デジタル信
号を出力する信号処理回路とを備えた形態の磁気センサ
を実施した。In order to achieve the above object, in the invention of claim 1, the magnetic detection means comprising a semiconductor thin film or a magnetic thin film, and a detection signal from the magnetic detection means are inputted and the detection is performed. A magnetic sensor having a form including a signal processing circuit that outputs a three-valued digital signal according to a signal level was implemented.
【0008】請求項2の発明では、請求項1に記載の磁
気センサにおいて、前記信号処理回路は、前記磁気検出
手段からの検出信号が前記検出信号の出力範囲を3分割
したレベルのうちどのレベルにあるかを判別するレベル
判別部と、異なる3つの電圧を発生し、前記レベル判別
部からの信号に応じて前記電圧の一つを出力する電圧発
生部とを備えた形態の磁気センサを実施した。According to a second aspect of the present invention, in the magnetic sensor according to the first aspect, in the signal processing circuit, which of the levels obtained by dividing the output range of the detection signal by the detection signal from the magnetic detection means into three levels? And a voltage generator that generates three different voltages and outputs one of the voltages according to the signal from the level detector. did.
【0009】請求項3の発明では、請求項1に記載の磁
気センサにおいて、前記信号処理回路は、前記検出信号
が第1の閾値よりも小さい場合にローレベルとなり他の
場合にハイレベルとなる第1の信号と、前記検出信号が
第2の閾値よりも大きい場合にローレベルとなり他の場
合にハイレベルとなる第2の信号とを出力するレベル判
別部と、互いのコレクタとエミッタを接続された第1お
よび第2のトランジスタであって、所定の抵抗値を有す
る第1の抵抗を介してコレクタが所定のDC電圧に結合
された該第1のトランジスタのベースに前記第1の信号
を入力し、前記所定の抵抗値と略同一の抵抗値を有する
第2の抵抗を介してエミッタが別の所定のDC電圧に結
合された該第2のトランジスタのベースに前記第2の信
号を入力する構成とされたものとを備え、前記第1のト
ランジスタと前記第2のトランジスタの接続点に前記3
値デジタル信号を出力する形態の磁気センサを実施し
た。According to a third aspect of the invention, in the magnetic sensor according to the first aspect, the signal processing circuit has a low level when the detection signal is smaller than a first threshold value, and has a high level in other cases. A level discriminating unit that outputs a first signal and a second signal that becomes a low level when the detection signal is larger than a second threshold and becomes a high level in other cases, and a collector and an emitter of each other are connected. The first signal is applied to the bases of the first and second transistors, the collectors of which are coupled to a predetermined DC voltage via a first resistor having a predetermined resistance value. And inputs the second signal to the base of the second transistor whose emitter is coupled to another predetermined DC voltage via a second resistor having a resistance value substantially the same as the predetermined resistance value. Configuration A those, wherein the first transistor and the connection point of the second transistor 3
A magnetic sensor that outputs a digital value signal was implemented.
【0010】請求項4の発明では、半導体薄膜または磁
性薄膜からなる磁気検出手段と、該磁気検出手段からの
検出信号を入力し、該検出信号のレベルに応じた複数ビ
ットの2値デジタル信号を出力する信号処理回路とを備
えた形態の磁気センサを実施した。According to a fourth aspect of the present invention, the magnetic detection means formed of a semiconductor thin film or a magnetic thin film and the detection signal from the magnetic detection means are input, and a binary digital signal of a plurality of bits corresponding to the level of the detection signal is input. A magnetic sensor having an output signal processing circuit was implemented.
【0011】上記構成を採用した本発明に係る磁気セン
サを使用するとることにより、左右の傾斜を1個のホー
ルICで検知できることとなる。従来磁気センサを2個
使う必要がある場合でも1個の磁気センサで構成でき、
この磁気センサを用いるセンサユニットの部品点数が減
少し、かつ組立性が向上する。さらに、小型化も可能に
なり、多様なアプリケーションに対して好都合に対応す
ることが可能となる。By using the magnetic sensor according to the present invention having the above structure, the left and right tilts can be detected by one Hall IC. Even if it is necessary to use two conventional magnetic sensors, it can be configured with one magnetic sensor,
The number of parts of the sensor unit using this magnetic sensor is reduced, and the assemblability is improved. Further, it becomes possible to miniaturize, and it is possible to conveniently cope with various applications.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
(一実施形態)図5は本発明におけるホールICの一実
施形態の構成を示す構成図、図6は本発明の磁気センサ
の出力特性を示した特性図である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (Embodiment) FIG. 5 is a configuration diagram showing a configuration of an embodiment of a Hall IC in the present invention, and FIG. 6 is a characteristic diagram showing an output characteristic of a magnetic sensor of the present invention.
【0013】例えば磁束密度の増大(絶対値での)に対
してB0p1以上の状態ではLowレベル、B0p
2未満の状態ではHighレベル、他の状態ではMi
dd1eレベルを出力するようになっている。また、こ
の特性はヒステリシスを有しており、磁束密度の減少に
対しては別の閾値(Brp1,Brp2)で出力電圧レベ
ルが変化する。For example, when the magnetic flux density is increased (in absolute value), B 0p 1 or more is Low level, B 0p
High level in a state of less than 2 and Mi in other states
The dd1e level is output. Further, this characteristic has hysteresis, and the output voltage level changes with another threshold value (B rp 1, B rp 2) with respect to the decrease of the magnetic flux density.
【0014】図5において、ホール素子50などを含ん
だ磁気センサ部からの検出信号を増幅器51により増幅
してレベル判別回路52に入力する。レベル判別回路5
2は2つのウインドウコンパレータを含んでおり、これ
により検出信号を検出レベルに応じた2つのデジタル信
号に変換し、各信号をトランジスタ53,54のベース
に入力する。In FIG. 5, the detection signal from the magnetic sensor section including the Hall element 50 is amplified by the amplifier 51 and input to the level discriminating circuit 52. Level discrimination circuit 5
Reference numeral 2 includes two window comparators, which converts the detection signal into two digital signals corresponding to the detection level, and inputs each signal to the bases of the transistors 53 and 54.
【0015】2つのデジタル信号の一方(コンパレータ
出力1)は検出信号が第1の閾値よりも小さい場合にロ
ーレベルとなり他の場合にハイレベルとなるもので、他
方(コンパレータ出力2)は検出信号が第2の閾値(>
第1の閾値)よりも大きい場合にローレベルとなり他の
場合にハイレベルとなるものである。One of the two digital signals (comparator output 1) has a low level when the detection signal is smaller than the first threshold value, and has a high level in the other cases, and the other (comparator output 2) has the detection signal. Is the second threshold (>
When it is larger than the first threshold value), it becomes a low level, and in other cases, it becomes a high level.
【0016】図7に示したようなトランジスタ53,5
4と2つの抵抗R1,R2からなる出力段回路を用い、
変換されたこのデジタル信号から3値デジタル信号をV
outに得ることが可能である。この様子を図8に示
す。なお、図7中の抵抗R1と抵抗R2の値はほぼ同一
にする必要がある。Transistors 53, 5 as shown in FIG.
Using an output stage circuit consisting of 4 and two resistors R1 and R2,
From this converted digital signal, convert the three-valued digital signal to V
It is possible to get out. This state is shown in FIG. The values of the resistors R1 and R2 in FIG. 7 need to be substantially the same.
【0017】(他の実施形態)一実施形態で示した上記
3値デジタル信号を出す回路を設けなくても、磁気セン
サ出力端子を2端子とし、ウィンドウコンパレータの出
力をそのまま磁気センサの出力として用いることも可能
である。(Other Embodiments) Even if the circuit for outputting the above-mentioned three-valued digital signal shown in one embodiment is not provided, the magnetic sensor output terminals are two terminals and the output of the window comparator is used as it is as the output of the magnetic sensor. It is also possible.
【0018】これとは別に、上記3値デジタル出力の代
わりに、複数の出力端子を設けて、それぞれ二進数表示
のデジタル出力として出力することも可能である。Apart from this, it is also possible to provide a plurality of output terminals instead of the above-mentioned three-value digital output, and to output each as a binary output digital output.
【0019】図9は本発明におけるホールICの他の実
施形態の構成を示す構成図であり、本実施形態ではレベ
ル判別回路90に出力端子を2本設け(Output
1,Output2)て2ビットの2値信号を出力する
ことにより、2×2の計4値のデジタル出力を得ること
ができる。FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of another embodiment of the Hall IC according to the present invention. In this embodiment, the level discrimination circuit 90 is provided with two output terminals (Output).
1, Output2) to output a 2-bit binary signal, it is possible to obtain a 4 × 2 digital output of 2 × 2.
【0020】レベル判別回路90の構成は特に限定され
ることはなく、検出信号が第1の閾値よりも小さい場合
にローレベルとなり他の場合にハイレベルとなる上位ビ
ットの2値デジタル信号と、検出信号が第1の閾値より
小さい閾値よりも小さい場合、および、第1の閾値より
大きい閾値よりも小さく第1の閾値よりも大きい場合に
ローレベルとなり、他の場合にハイレベルとなる下位ビ
ットの2値デジタル信号を出力する構成であればよい。
このような構成は、CPUを用いた場合、基準電圧源、
コンパレータ、ゲート等を用いた場合、その他種々の場
合に容易に構成できる。The structure of the level discriminating circuit 90 is not particularly limited, and a high-order binary digital signal which is low level when the detection signal is smaller than the first threshold value and is high level in other cases, A low-order bit that becomes low level when the detection signal is smaller than a threshold value smaller than the first threshold value and smaller than a threshold value larger than the first threshold value and larger than the first threshold value, and becomes high level in other cases. It suffices if the configuration outputs the binary digital signal of.
Such a configuration has a reference voltage source,
When using a comparator, a gate, etc., it can be easily configured in various other cases.
【0021】なお、本発明は以上の実施形態に限定され
ることなく、更に種々変形して実施することができる。The present invention is not limited to the above embodiment, but can be modified in various ways.
【0022】[0022]
【発明の効果】以上説明したように請求項1乃至3の発
明に係る磁気センサによれば、1個の磁気検出手段から
の磁気信号を検出レベルに応じた3値デジタル信号とし
て出力するようにし、また請求項4の発明に係る磁気セ
ンサによれば、1個の磁気検出手段からの磁気信号を検
出レベルに応じた2ビットの2値信号として出力するよ
うにしたので、従来磁気センサを2個使う必要がある場
合でも1個の磁気センサ(磁気検出手段)で構成するこ
とができるので、この磁気センサを用いるセンサユニッ
トの部品点数を減少でき、かつ組立性も向上し、さらに
小型化が可能となり、多様なアプリケーションに対して
好都合に対応することができる効果がある。As described above, according to the magnetic sensor of the present invention, the magnetic signal from one magnetic detecting means is output as a ternary digital signal according to the detection level. According to the magnetic sensor of the fourth aspect of the invention, the magnetic signal from one magnetic detection means is output as a 2-bit binary signal corresponding to the detection level. Even if it is necessary to use a single magnetic sensor, the magnetic sensor can be configured with one magnetic sensor (magnetic detecting means). Therefore, the number of parts of the sensor unit using this magnetic sensor can be reduced, the assembling property can be improved, and the size can be reduced. This is possible, and there is an effect that various applications can be conveniently handled.
【図1】従来のホールICの構成の一例を示す図であ
る。FIG. 1 is a diagram showing an example of a configuration of a conventional Hall IC.
【図2】従来のホールICの出力形式の一例を示す図で
ある。FIG. 2 is a diagram showing an example of an output format of a conventional Hall IC.
【図3】従来のホールICの出力形式の他の例を示す図
である。FIG. 3 is a diagram showing another example of the output format of the conventional Hall IC.
【図4】磁気式傾斜検知スイッチの構成の一例を示す図
である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a configuration of a magnetic tilt detection switch.
【図5】本発明におけるホールICの一実施形態の構成
を示す構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram showing a configuration of an embodiment of a Hall IC in the present invention.
【図6】図5の実施形態における磁気センサの出力特性
を示した特性図である。FIG. 6 is a characteristic diagram showing the output characteristic of the magnetic sensor in the embodiment of FIG.
【図7】図5の実施形態における、3値デジタル出力を
出力する出力段回路の一例の回路図である。7 is a circuit diagram of an example of an output stage circuit that outputs a three-value digital output in the embodiment of FIG.
【図8】図7の出力段回路により3値デジタル信号が得
られることを説明する説明図である。8 is an explanatory diagram illustrating that a ternary digital signal is obtained by the output stage circuit of FIG.
【図9】本発明におけるホールICの他の実施形態の構
成を示す構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram showing a configuration of another embodiment of the Hall IC according to the present invention.
1 磁気センサ 2 磁石 3 センサ筐体 4 収納室 50 ホール素子 51 増幅器 52,90 レベル判別回路 53,54 トランジスタ 59 レギュレータ 1 Magnetic sensor 2 magnets 3 sensor housing 4 storage room 50 Hall element 51 amplifier 52,90 Level discrimination circuit 53,54 transistor 59 Regulator
Claims (4)
検出手段と、 該磁気検出手段からの検出信号を入力し、該検出信号の
レベルに応じた3値デジタル信号を出力する信号処理回
路とを備えたことを特徴とする磁気センサ。1. A magnetic detection means comprising a semiconductor thin film or a magnetic thin film, and a signal processing circuit for receiving a detection signal from the magnetic detection means and outputting a ternary digital signal according to the level of the detection signal. A magnetic sensor characterized in that
範囲を3分割したレベルのうちどのレベルにあるかを判
別するレベル判別部と、 異なる3つの電圧を発生し、前記レベル判別部からの信
号に応じて前記電圧の一つを出力する電圧発生部とを備
えたことを特徴とする磁気センサ。2. The magnetic sensor according to claim 1, wherein the signal processing circuit determines which level the detection signal from the magnetic detection means is in a level obtained by dividing the output range of the detection signal into three. And a voltage generator that generates three different voltages and outputs one of the voltages according to a signal from the level determiner.
ルとなり他の場合にハイレベルとなる第1の信号と、前
記検出信号が第2の閾値よりも大きい場合にローレベル
となり他の場合にハイレベルとなる第2の信号とを出力
するレベル判別部と、 互いのコレクタとエミッタを接続された第1および第2
のトランジスタであって、所定の抵抗値を有する第1の
抵抗を介してコレクタが所定のDC電圧に結合された該
第1のトランジスタのベースに前記第1の信号を入力
し、前記所定の抵抗値と略同一の抵抗値を有する第2の
抵抗を介してエミッタが別の所定のDC電圧に結合され
た該第2のトランジスタのベースに前記第2の信号を入
力する構成とされたものとを備え、 前記第1のトランジスタと前記第2のトランジスタの接
続点に前記3値デジタル信号を出力することを特徴とす
る磁気センサ。3. The magnetic sensor according to claim 1, wherein the signal processing circuit has a low level when the detection signal is smaller than a first threshold value and a high level in other cases. A level discriminating section which outputs a second signal which becomes a low level when the detection signal is larger than a second threshold value and which becomes a high level in other cases, and a first and a second collectors whose emitters are connected to each other. Second
The first resistor having a collector connected to a predetermined DC voltage via a first resistor having a predetermined resistance value, the first signal being input to the base of the first transistor, and the predetermined resistor A configuration in which the second signal is input to the base of the second transistor whose emitter is coupled to another predetermined DC voltage via a second resistor having a resistance value substantially the same as the value. And a magnetic sensor that outputs the ternary digital signal to a connection point between the first transistor and the second transistor.
検出手段と、 該磁気検出手段からの検出信号を入力し、該検出信号の
レベルに応じた複数ビットの2値デジタル信号を出力す
る信号処理回路とを備えたことを特徴とする磁気セン
サ。4. A magnetic detection means comprising a semiconductor thin film or a magnetic thin film, and a signal processing circuit for inputting a detection signal from the magnetic detection means and outputting a binary digital signal of a plurality of bits according to the level of the detection signal. A magnetic sensor comprising:
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