JP2006126012A - Magneto-electric conversion system, magneto-electric conversion apparatus and its control circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁電変換システム及び磁電変換装置並びにその制御回路に関し、より詳細には、温度などの外的条件に対して安定であり、十分な磁界測定精度が得られるようにした磁電変換システム及び磁電変換装置並びにその制御回路に関し、磁界強度を電気信号に変換する変換技術に関する。 The present invention relates to a magnetoelectric conversion system, a magnetoelectric conversion device, and a control circuit thereof, and more specifically, a magnetoelectric conversion system that is stable with respect to external conditions such as temperature and that can obtain sufficient magnetic field measurement accuracy, and The present invention relates to a magnetoelectric conversion device and a control circuit thereof, and relates to a conversion technique for converting magnetic field strength into an electric signal.
磁界強度の検出を目的として、ホール素子がしばしば利用される。ホール素子において、出力電圧と磁界の関係は、一般に
Ｅ＝ｓＩＢ
で示される。ここで、Ｅは出力電圧、Ｉはホール素子に流す電流（ホール電流）、Ｂはホール素子に印加する磁界（被測定磁界）、ｓはホール素子の物性により決定される定数を示している。
Hall elements are often used for the purpose of detecting magnetic field strength. In a Hall element, the relationship between output voltage and magnetic field is generally E = sIB.
Indicated by Here, E is an output voltage, I is a current flowing through the Hall element (Hall current), B is a magnetic field applied to the Hall element (magnetic field to be measured), and s is a constant determined by the physical properties of the Hall element.
しかしながら、ｓの値は、温度等の外的条件で容易に変化することから、温度が変化するような環境において、十分な磁界測定精度が得られる磁界−電圧変換回路を実現することは困難であった。 However, since the value of s easily changes under external conditions such as temperature, it is difficult to realize a magnetic field-voltage conversion circuit that can obtain sufficient magnetic field measurement accuracy in an environment where the temperature changes. there were.
このため、磁界測定精度の向上を目的として、従来、以下の（１），（２）のようなことが行なわれていた。
（１）適当な温度特性をもった電圧変換回路を構成し、ホール素子の出力をこの変換回路を通すことにより、温度特性を補償する（例えば、特許文献１乃至３参照）。
（２）適当な温度特性をもった電流源を構成し、この出力をホール電流（Ｉ）としてホール素子に供給することにより、ホール素子の温度特性を補償する（例えば、特許文献４乃至６参照）。
For this reason, the following (1) and (2) have been conventionally performed for the purpose of improving the magnetic field measurement accuracy.
(1) A voltage conversion circuit having an appropriate temperature characteristic is configured, and the temperature characteristic is compensated by passing the output of the Hall element through the conversion circuit (see, for example, Patent Documents 1 to 3).
(2) A current source having an appropriate temperature characteristic is configured, and this output is supplied to the Hall element as the Hall current (I), thereby compensating the temperature characteristic of the Hall element (see, for example, Patent Documents 4 to 6). ).
しかしながら、上述したような手段では、オープンループでの制御となることから、どの程度の精度が得られるのか作ってみないと分からないという問題があった。また、ホール素子の温度特性に合わせて、電圧変換回路や電流源の温度特性を調整する必要があるという問題があった。 However, since the above-described means is an open-loop control, there is a problem that it is impossible to know how much accuracy can be obtained unless it is made. Further, there is a problem that it is necessary to adjust the temperature characteristics of the voltage conversion circuit and the current source in accordance with the temperature characteristics of the Hall element.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、温度などの外的条件に対して安定で、十分な磁界測定精度が得られるようにした磁電変換システム及び磁電変換装置並びにその制御回路を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a magnetoelectric conversion system which is stable with respect to external conditions such as temperature and can obtain sufficient magnetic field measurement accuracy. It is an object of the present invention to provide a magnetoelectric converter and its control circuit.
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、磁電変換システムであって、磁界強度を検出する磁気検出手段と、該磁気検出手段に駆動電流を供給する第１の電流供給手段と、前記磁気検出手段の近傍に配置された磁界発生手段と、該磁界発生手段に励起電流を供給する第２の電流供給手段と、前記駆動電流及び前記励起電流を制御する制御手段とを備え、該制御手段は、前記励起電流が前記磁界発生手段に供給されているときの、前記磁気検出手段の出力値と、前記励起電流が前記磁界発生手段に供給されていないときの、前記磁気検出手段の出力値との差が一定になるように、前記駆動電流の電流値が制御されることを特徴とする。 The present invention has been made in order to achieve such an object, and the invention according to claim 1 is a magnetoelectric conversion system, comprising: a magnetic detection means for detecting magnetic field strength; and a drive for the magnetic detection means. A first current supply means for supplying a current; a magnetic field generation means disposed in the vicinity of the magnetic detection means; a second current supply means for supplying an excitation current to the magnetic field generation means; the drive current; Control means for controlling the excitation current, and the control means outputs the output value of the magnetic detection means when the excitation current is supplied to the magnetic field generation means, and the excitation current is supplied to the magnetic field generation means. The current value of the drive current is controlled so that the difference from the output value of the magnetic detection means when not supplied is constant.
また、請求項２に記載の発明は、磁電変換システムであって、同一平面上に設置され、磁界強度を検出する第１及び第２の磁気検出手段と、該第１及び第２の磁気検出手段に駆動電流を供給する第１の電流供給手段と、前記第１及び第２の磁気検出手段の近傍にそれぞれ配置された第１及び第２の磁界発生手段と、該第１の磁界発生手段に励起電流を供給し、該第１の磁界発生手段に発生した磁界の向きと反対向きの磁界を前記第２の磁界発生手段が発生するように、該第２の磁界発生手段に励起電流を供給する第２の電流供給手段と、前記駆動電流を制御する制御手段とを備え、該制御手段は、前記励起電流が前記第１及び第２の磁界発生手段に供給されているときの、前記第１の磁気検出手段の出力値と前記第２の磁気検出手段の出力値との差が一定になるように、前記駆動電流の電流値が制御されることを特徴とする。
The invention according to
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記第１の磁気検出手段の出力値と前記第２の磁気検出手段の出力値との和に基づいて被測定磁界を検出することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the measured magnetic field is based on the sum of the output value of the first magnetic detection means and the output value of the second magnetic detection means. Is detected.
また、請求項４に記載の発明は、請求項１，２又は３に記載の発明において、前記磁気検出手段が、ホール素子であることを特徴とする。
The invention according to claim 4 is the invention according to
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記ホール素子は、ＩＣプロセスの拡散抵抗により形成されたことを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect of the present invention, the Hall element is formed by a diffusion resistance of an IC process.
また、請求項６に記載の発明は、請求項１，２又は３に記載の発明において、前記磁気発生手段が、コイルであることを特徴とする。
The invention according to claim 6 is the invention according to
また、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記コイルは、ＩＣプロセスの配線層により形成されたことを特徴とする。 The invention according to claim 7 is the invention according to claim 6, wherein the coil is formed of a wiring layer of an IC process.
また、請求項８に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記ホール素子及び前記コイル並びに前記制御手段は、ＩＣプロセスにより一体形成されていることを特徴とする。
The invention according to claim 8 is the invention according to
また、請求項９に記載の発明は、磁電変換装置であった、磁界強度を検出する磁気検出手段と、該磁気検出手段に駆動電流を供給する第１の電流供給手段と、前記磁気検出手段の近傍に配置された磁界発生手段と、該磁界発生手段に励起電流を供給する第２の電流供給手段とを備え、前記励起電流が前記磁界発生手段に供給されているときの、前記磁気検出手段の出力値と、前記励起電流が前記磁界発生手段に供給されていないときの、前記磁気検出手段の出力値との差が一定になるように、前記駆動電流の電流値が制御されることを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a magnetic detection device for detecting a magnetic field strength, a first current supply unit for supplying a drive current to the magnetic detection unit, and the magnetic detection unit. Magnetic field generating means disposed in the vicinity of the magnetic field generating means and second current supply means for supplying an excitation current to the magnetic field generating means, and the magnetic detection when the excitation current is supplied to the magnetic field generating means The current value of the drive current is controlled so that the difference between the output value of the means and the output value of the magnetic detection means when the excitation current is not supplied to the magnetic field generation means is constant. It is characterized by.
また、請求項１０に記載の発明は、磁電変換装置であって、同一平面上に設置され、磁界強度を検出する第１及び第２の磁気検出手段と、該第１及び第２の磁気検出手段に駆動電流を供給する第１の電流供給手段と、前記第１及び第２の磁気検出手段の近傍にそれぞれ配置された第１及び第２の磁界発生手段と、該第１の磁界発生手段に励起電流を供給し、前記第１の磁界発生手段に発生した磁界の向きと反対向きの磁界を前記第２の磁界発生手段が発生するように、前記第２の磁界発生手段に励起電流を供給する第２の電流供給手段とを備え、前記励起電流が前記第１及び第２の磁界発生手段に供給されているときの、前記第１の磁気検出手段の出力値と前記第２の磁気検出手段の出力値との差が一定になるように、前記駆動電流の電流値が制御されることを特徴とする。 A tenth aspect of the present invention is a magnetoelectric conversion device which is installed on the same plane and detects first and second magnetic detection means for detecting magnetic field strength, and the first and second magnetic detection devices. First current supply means for supplying drive current to the means, first and second magnetic field generation means disposed in the vicinity of the first and second magnetic detection means, and the first magnetic field generation means The excitation current is supplied to the second magnetic field generation means so that the second magnetic field generation means generates a magnetic field opposite to the direction of the magnetic field generated in the first magnetic field generation means. A second current supply means for supplying, and an output value of the first magnetic detection means and the second magnetism when the excitation current is supplied to the first and second magnetic field generation means. The current value of the drive current so that the difference from the output value of the detection means is constant. Characterized in that it is controlled.
また、請求項１１に記載の発明は、請求項９又は１０に記載の発明において、前記磁気検出手段が、ホール素子であることを特徴とする。
The invention according to
また、請求項１２に記載の発明は、磁界強度を検出する磁気検出手段と、該磁気検出手段に駆動電流を供給する第１の電流供給手段と、前記磁気検出手段の近傍に配置された磁界発生手段と、該磁界発生手段に励起電流を供給する第２の電流供給手段とを備えた磁電変換装置の制御回路であって、前記励起電流が前記磁界発生手段に供給されているときの、前記磁気検出手段の出力値と、前記励起電流が前記磁界発生手段に供給されていないときの、前記磁気検出手段の出力値との差が一定になるように、前記駆動電流の電流値が制御されることを特徴とする。 According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a magnetic detection means for detecting a magnetic field intensity, a first current supply means for supplying a drive current to the magnetic detection means, and a magnetic field disposed in the vicinity of the magnetic detection means. A control circuit of a magnetoelectric conversion device comprising a generation means and a second current supply means for supplying an excitation current to the magnetic field generation means, wherein the excitation current is supplied to the magnetic field generation means, The current value of the drive current is controlled so that the difference between the output value of the magnetic detection means and the output value of the magnetic detection means when the excitation current is not supplied to the magnetic field generation means is constant. It is characterized by being.
また、請求項１３に記載の発明は、同一平面上に設置され、磁界強度を検出する第１及び第２の磁気検出手段と、該第１及び第２の磁気検出手段に駆動電流を供給する第１の電流供給手段と、前記第１及び第２の磁気検出手段の近傍にそれぞれ配置された第１及び第２の磁界発生手段と、該第１の磁界発生手段に励起電流を供給し、前記第１の磁界発生手段に発生した磁界の向きと反対向きの磁界を前記第２の磁界発生手段が発生するように、前記第２の磁界発生手段に励起電流を供給する第２の電流供給手段とを備えた磁電変換装置の制御回路であって、前記励起電流が前記第１及び第２の磁界発生手段に供給されているときの、前記第１の磁気検出手段の出力値と前記第２の磁気検出手段の出力値との差が一定になるように、前記駆動電流の電流値が制御されることを特徴とする。 According to a thirteenth aspect of the present invention, the first and second magnetic detection means are installed on the same plane and detect the magnetic field strength, and the drive current is supplied to the first and second magnetic detection means. A first current supply means, first and second magnetic field generation means disposed in the vicinity of the first and second magnetic detection means, respectively, and an excitation current is supplied to the first magnetic field generation means, A second current supply for supplying an excitation current to the second magnetic field generating means so that the second magnetic field generating means generates a magnetic field opposite to the direction of the magnetic field generated in the first magnetic field generating means; And an output value of the first magnetic detection means when the excitation current is supplied to the first and second magnetic field generation means and the first magnetic detection means. The drive power is set so that the difference between the output value of the magnetic detection means of 2 and the output value of the And a current value of is controlled.
また、請求項１４に記載の発明は、請求項１２又は１３に記載の発明において、前記磁気検出手段が、ホール素子であることを特徴とする。
The invention according to
このように、本発明者は、上述した課題を解決するために検討を重ねた結果、ホール素子の近傍にコイルを設置し、このコイルに定電流を流して定磁界を発生させ、この磁界に対するホール素子の出力を制御に用いることが、その目的に適合することを見出し、その知見に基づいて本発明をなすに至った。 Thus, as a result of repeated studies to solve the above-described problems, the present inventor installed a coil in the vicinity of the Hall element, and caused a constant current to flow through the coil to generate a constant magnetic field. It has been found that the use of the output of the Hall element for control is suitable for the purpose, and the present invention has been made based on the knowledge.
つまり、本発明は、ホール素子と、その近傍に設置されたコイルと、ホール素子及びコイルに電流を供給する手段と、ホール素子からの信号を受けて必要な信号を出力する制御回路とを備えたものである。 That is, the present invention includes a hall element, a coil installed in the vicinity thereof, a hall element and means for supplying a current to the coil, and a control circuit that receives a signal from the hall element and outputs a necessary signal. It is a thing.
本発明によれば、磁界強度を検出する磁気検出手段と、この磁気検出手段に駆動電流を供給する第１の電流供給手段と、磁気検出手段の近傍に配置された磁界発生手段と、磁界発生手段に励起電流を供給する第２の電流供給手段と、駆動電流及び前記励起電流を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、励起電流が磁界発生手段に供給されているときの、磁気検出手段の出力値と、励起電流が磁界発生手段に供給されていないときの、磁気検出手段の出力値との差が一定になるように、駆動電流の電流値が制御されるようにしたので、温度などの外的条件に対して安定であり、十分な磁界測定精度が得られる。 According to the present invention, magnetic detection means for detecting magnetic field strength, first current supply means for supplying a drive current to the magnetic detection means, magnetic field generation means disposed in the vicinity of the magnetic detection means, and magnetic field generation A second current supply means for supplying the excitation current to the means, and a control means for controlling the drive current and the excitation current. The control means is a magnetic element when the excitation current is supplied to the magnetic field generation means. The current value of the drive current is controlled so that the difference between the output value of the detection means and the output value of the magnetic detection means when the excitation current is not supplied to the magnetic field generation means is constant. It is stable against external conditions such as temperature, and sufficient magnetic field measurement accuracy can be obtained.
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図１は、本発明に係る磁電変換システムの実施例１を説明するための構成図で、図中符号１はホール素子（磁気検出手段）、２はコイル（磁界発生手段）、３はスイッチ（ＳＷ）、４は電流源（第１の電流供給手段）、５は定電流源（第２の電流供給手段）、６は制御回路（制御手段）、Ａはホール電流入力端子、Ｂ，Ｄは出力端子、Ｃは接地端子を示している。 FIG. 1 is a configuration diagram for explaining a first embodiment of a magnetoelectric conversion system according to the present invention, in which reference numeral 1 denotes a hall element (magnetic detection means), 2 denotes a coil (magnetic field generation means), and 3 denotes a switch ( SW), 4 is a current source (first current supply means), 5 is a constant current source (second current supply means), 6 is a control circuit (control means), A is a hall current input terminal, and B and D are An output terminal C indicates a ground terminal.
ホール素子１は、ＩＣプロセスによって形成された拡散抵抗で、４端子素子であり、ホール電流入力端子Ａと接地端子Ｃと出力端子Ｂ，Ｄを備えている。ホール電流入力端子Ａには、ホール電流（駆動電流）Ｉｈを供給する電流源４が接続されていて、出力端子Ｂ，Ｄには、制御回路６が接続されている。 The Hall element 1 is a diffused resistor formed by an IC process, is a four-terminal element, and includes a Hall current input terminal A, a ground terminal C, and output terminals B and D. A current source 4 for supplying a hall current (drive current) Ih is connected to the hall current input terminal A, and a control circuit 6 is connected to the output terminals B and D.
ホール素子１の近傍、具体的にはホール素子１上にコイル２が設けられており、このコイル２は、ＩＣプロセスの配線層を用いて形成されている。また、このコイル２に接続されているスイッチ３には、定電流（励起電流）Ｉｃを供給する定電流源５が接続されている。また、このスイッチ３は、制御回路６によりＯＮ/ＯＦＦ制御されるように構成されている。また、制御回路６を含むその他の構成要素もＩＣプロセスにより一体形成されている。
A
次に、本実施例１における磁電変換システムの動作について説明する。
ホール電流入力端子Ａに接続された電流源４により、ホール素子１にはホール電流Ｉｈが供給されている。このとき、コイル２に接続されたスイッチ３はＯＦＦしているものとし、また、被測定磁界Ｂｅが、図１に示した向き（紙面上から下）に、ホール素子１に印加されているものとする。その結果、ホール素子１の出力端子Ｄ−Ｂ間には、ホール電圧Ｅｈ（＝ｓＢｅＩｈ）が発生している。
Next, the operation of the magnetoelectric conversion system according to the first embodiment will be described.
A hall current Ih is supplied to the hall element 1 by a current source 4 connected to the hall current input terminal A. At this time, the switch 3 connected to the
いま、スイッチ３がＯＮとなり、コイル２に定電流源５から励起電流Ｉｃが供給されたとする。コイル２の巻き数をｎとしたとき、このコイル２によりＢｃ（＝ｋｎＩｃ）の磁界が発生し、ホール素子１には、Ｂｅ−Ｂｃの磁界が印加されることになる。
Now, it is assumed that the switch 3 is turned ON and the excitation current Ic is supplied from the constant
この結果、ホール素子１の出力端子Ｄ−Ｂ間には、ホール電圧Ｅｘ（＝ｓ（Ｂｅ−Ｂｃ）Ｉｈ）が発生する。ここで、ｋはコイル２の形状により与えられる係数であり、温度に対する感度はきわめて低いことから、Ｂｃは温度に対して一定な磁界となる。従って、Ｅｈ−Ｅｘ（＝ｓＢｃＩｈ）の値が一定になるように電流源４の駆動電流Ｉｈを調整することにより、ｓＩｈを温度によらず一定とすることができることから、温度によらず被測定磁界Ｂｅによって一意に定まるホール電圧Ｅｈ（＝ｓＢｅＩｈ）が得られることとなる。
As a result, a Hall voltage Ex (= s (Be−Bc) Ih) is generated between the output terminals DB of the Hall element 1. Here, k is a coefficient given by the shape of the
本実施例１における制御回路６は、スイッチ３を周期的にＯＮ／ＯＦＦするとともに、ＯＦＦしている時の出力端子Ｄ−Ｂ間電圧からＯＮしているときのＤ−Ｂ電圧を減算し、この電圧値と設定値を比較し、この比較値が設定値よりも小さいときは、ホール電流Ｉｈを増加し、この比較値が設定値よりも大きいときは、ホール電流Ｉｈを減少させる動作を行っている。 The control circuit 6 according to the first embodiment periodically turns the switch 3 ON / OFF, and subtracts the DB voltage when the switch 3 is ON from the voltage between the output terminals DB when the switch 3 is OFF, This voltage value is compared with the set value, and when this comparison value is smaller than the set value, the hall current Ih is increased, and when this comparison value is larger than the set value, the hall current Ih is decreased. ing.
このように、本実施例１の磁電変換システムは、ホール素子１と第１の電流源４とコイル２と第２の電流源５と制御回路６とから構成されている。ホール素子１は磁界強度を検出するもので、第１の電流源４はホール素子１に駆動電流Ｉｈを供給するもので、コイル２はホール素子１の近傍に配置されたもので、第２の電流源５はコイル２に励起電流Ｉｃを供給するもので、制御回路６は駆動電流Ｉｈ及び励起電流Ｉｃを制御するものである。
As described above, the magnetoelectric conversion system according to the first embodiment includes the Hall element 1, the first current source 4, the
この制御回路６は、励起電流Ｉｃがコイル２に供給されていないときの、ホール素子１の出力値と、励起電流Ｉｃがコイル２に供給されているときの、ホール素子１の出力値との差が一定になるように、駆動電流Ｉｈの電流値が制御されるように構成されている。
The control circuit 6 calculates the output value of the Hall element 1 when the excitation current Ic is not supplied to the
なお、本実施例１の磁電変換システムの構成にともない、磁電変換装置及びその制御回路も構成されることは明らかである。 It is obvious that the magnetoelectric conversion device and its control circuit are also configured with the configuration of the magnetoelectric conversion system of the first embodiment.
本実施例２における構成図は、上述した実施例１における構成図と同じであり、実施例２の基本動作は、上述した実施例１と同様である。しかしながら、実施例１と実施例２における制御回路６の動作が異なり、本実施例２におけるホール電流Ｉｈは一定値である。制御回路６は、スイッチ３がＯＮしている時の出力端子Ｄ−Ｂ間電圧からＯＦＦしているときの出力端子Ｄ−Ｂ電圧を減算し、この電圧値と設定値の比を、スイッチ３がＯＦＦしているときの出力端子Ｄ−Ｂ電圧に乗じることにより、温度によらず被測定磁界Ｂｅによって一意に定まる電圧信号を得るように動作する。 The configuration diagram in the second embodiment is the same as the configuration diagram in the first embodiment described above, and the basic operation of the second embodiment is the same as that of the first embodiment described above. However, the operation of the control circuit 6 in the first and second embodiments is different, and the hole current Ih in the second embodiment is a constant value. The control circuit 6 subtracts the voltage at the output terminal DB when the switch 3 is turned off from the voltage between the output terminals DB when the switch 3 is turned on. By multiplying the voltage at the output terminal D-B when is turned off, a voltage signal uniquely determined by the magnetic field Be to be measured is obtained regardless of the temperature.
図２は、本発明に係る磁電変換システムの実施例３を説明するための構成図で、上述した実施例１との相違は、本実施例３においてホール素子が２個設けられている点である。 FIG. 2 is a configuration diagram for explaining a third embodiment of the magnetoelectric conversion system according to the present invention. The difference from the first embodiment is that two Hall elements are provided in the third embodiment. is there.
図中符号１１は第１のホール素子（第１の磁気検出手段），１２は第１のコイル（第１の磁界発生手段），１３は第２のコイル（第２の磁界発生手段）、１４，１８は電流源（第１の電流供給手段）、１５は定電流源（第２の電流供給手段）、１６は制御回路（制御手段）、１７は第２のホール素子（第２の磁気検出手段）、Ａ，Ｊはホール電流入力端子、Ｂ，Ｋは出力端子、Ｃ，Ｌは接地端子、Ｄ，Ｍは出力端子を示している。
In the figure,
ホール素子１１，１７は、ＩＣプロセスによって形成された拡散抵抗で、各ホール素子１１，１７は４端子素子であり、ホール電流入力端子Ａ，Ｊと接地端子Ｃ、Ｌと出力端子Ｂ，Ｄ及び出力端子Ｋ，Ｍを備えている。また、ホール素子１１とホール素子１７のコイル１２とコイル１３に流れる電流の向きは逆になっている。ホール電流入力端子Ａ，Ｊには、ホール電流（駆動電流）Ｉｈを供給する電流源１４，１８が接続されていて、出力端子Ｂ，Ｄと出力端子Ｋ，Ｍには、制御回路１６が接続されている。
ホール素子１１，１７の近傍、具体的にはホール素子１１，１７上にコイル１２，１３が設けられており、このコイル１２，１３は、ＩＣプロセスの配線層を用いて形成されている。また、このコイル１２，１３には、定電流（励起電流）Ｉｃを供給する定電流１５が接続されている。電流源１４，１８は、制御回路１６により電流量が制御されるように構成されている。また、制御回路１６を含むその他の構成要素もＩＣプロセスにより一体形成されている。
次に、本実施例３における磁電変換システムの動作について説明する。
ホール電流入力端子Ａに接続された電流源１４とホール電流入力端子Ｊに接続された電流源１８により、ホール素子１１及び１７には同一のホール電流Ｉｈが供給されている。被測定磁界Ｂｅが、図２に示した向き（紙面上から下）に、ホール素子１１，１７に印加されているものとする。さらに、ホール素子１１，１７のコイル１２，１３には、定電流源１５から励起電流Ｉｃが供給されている。コイル１２，１３の巻き数をｎとした時、このコイル１２，１３によりＢｃ（＝ｋｎＩｃ）の磁界が発生することになるが、ホール素子１１とホール素子１７ではコイル１２とコイル１３に流れる電流の向きが逆であるため、ホール素子１１にはＢｅ−Ｂｃの磁界が、ホール素子１７にはＢｅ＋Ｂｃの磁界が印加されることになる。
Next, the operation of the magnetoelectric conversion system according to the third embodiment will be described.
The same Hall current Ih is supplied to the
その結果、ホール素子１１の出力端子Ｄ−Ｂ間にはホール電圧Ｅｈ１（＝ｓＩｈ（Ｂｅ−Ｂｃ））が、ホール素子１７の出力端子Ｍ−Ｋ間にはホール電圧Ｅｈ２（＝ｓＩｈ（Ｂｅ＋Ｂｃ））が発生している。
As a result, the Hall voltage Eh1 (= sIh (Be−Bc)) is output between the output terminals D and B of the
従って、Ｅｈ１，Ｅｈ２に加算または減算の処理をおこなうことで、
Ｅｓｕｂ＝Ｅｈ２−Ｅｈ１＝ｓＩｈ（Ｂｅ＋Ｂｃ）−ｓＩｈ（Ｂｅ−Ｂｃ）
＝２ｓＩｈＢｃ
Ｅａｄｄ＝Ｅｈ２＋Ｅｈ１＝ｓＩｈ（Ｂｅ＋Ｂｃ）＋ｓＩｈ（Ｂｅ−Ｂｃ）
＝２ｓＩｈＢｅ
となる、被測定磁界にのみ依存して決まる電圧Ｅａｄｄとコイル電流によって発生される磁界のみによって決まる電圧Ｅｓｕｂ（＝２ｓＩｈＢｃ）を得ることができる。
Therefore, by adding or subtracting to Eh1 and Eh2,
Esub = Eh2-Eh1 = sIh (Be + Bc) -sIh (Be-Bc)
= 2sIhBc
Eadd = Eh2 + Eh1 = sIh (Be + Bc) + sIh (Be−Bc)
= 2sIhBe
Thus, a voltage Eadd determined only depending on the magnetic field to be measured and a voltage Esub (= 2sIhBc) determined only by the magnetic field generated by the coil current can be obtained.
Ｂｃは温度に対して一定な磁界であるから、Ｅｓｕｂが常に一定となるように駆動電流Ｉｈを制御すれば、結果としてｓＩｈが温度によらず一定となり、温度によらず被測定磁界Ｂｅによって一意に定まる、ホール電圧Ｅａｄｄ（＝２ｓＩｈＢｅ）が得られることとなる。 Since Bc is a magnetic field that is constant with respect to temperature, if the drive current Ih is controlled so that Esub is always constant, the result is that sIh is constant regardless of the temperature, and is unique by the measured magnetic field Be regardless of the temperature. As a result, the Hall voltage Eadd (= 2 sIhBe) is obtained.
本実施例３における制御回路１６は、出力端子Ｍ−Ｋ間の電圧から出力端子Ｄ−Ｂ間の電圧を減算し、この電圧値と設定値を比較し、この比較値が設定値よりも小さいときはホール電流Ｉｈを増加し、この比較値が設定値よりも大きいときはホール電流Ｉｈを減少させる動作を行っている。
The
このように、本実施例３の磁電変換システムは、第１及び第２のホール素子１１，１７と、第１の電流源１４，１８と、第１及び第２のコイル１２，１３と、第２の電流源１５と、制御回路１６とから構成されている。第１及び第２のホール素子１１，１７は同一平面上に設置され、磁界強度を検出するもので、第１の電流源１４，１８は第１及び第２のホール素子１１，１７に駆動電流Ｉｈを供給するもので、第１及び第２のコイル１２，１３は第１及び第２のホール素子１１，１７の近傍にそれぞれ配置されたもので、第２の電流源１５は、第１のコイル１２に励起電流Ｉｃを供給し、この第１のコイル１２に発生した磁界の向きと反対向きの磁界を第２のコイル１３が発生するように、この第２のコイル１３に励起電流Ｉｃを供給するもので、制御回路１６は駆動電流Ｉｈを制御するものである。
As described above, the magnetoelectric conversion system according to the third embodiment includes the first and
この制御回路１６は、励起電流Ｉｃが第１及び第２のコイル１２，１３に供給されているときの、第１のホール素子１１の出力値と第２のホール素子１７の出力値との差が一定になるように、駆動電流Ｉｈの電流値を制御するように構成されている。
The
なお、本実施例３の磁電変換システムの構成にともない、磁電変換装置及びその制御回路も構成されることは明らかである。 It is obvious that the magnetoelectric conversion device and its control circuit are also configured with the configuration of the magnetoelectric conversion system of the third embodiment.
このように、上述した各実施例による磁電変換システムは、温度などの外的条件に対して安定であり、十分な磁界測定精度が得られるものである。 As described above, the magnetoelectric conversion system according to each of the embodiments described above is stable with respect to external conditions such as temperature, and sufficient magnetic field measurement accuracy can be obtained.
１ ホール素子（磁気検出手段）
２ コイル（磁界発生手段）
３ スイッチ（ＳＷ）
４ 電流源（第１の電流供給手段）
５ 定電流源（第２の電流供給手段）
６ 制御回路（制御手段）
１１ 第１のホール素子（第１の磁気検出手段）
１２ 第１のコイル（第１の磁界発生手段）
１３ 第２のコイル（第２の磁界発生手段）
１４，１８ 電流源（第１の電流供給手段）
１５ 定電流源（第２の電流供給手段）
１６ 制御回路（制御手段）
１７ 第２のホール素子（第２の磁気検出手段）
Ａ，Ｊ ホール電流入力端子
Ｂ，Ｄ，Ｋ，Ｍ 出力端子
Ｃ，Ｌ 接地端子
1 Hall element (magnetic detection means)
2 Coils (magnetic field generating means)
3 Switch (SW)
4 Current source (first current supply means)
5 Constant current source (second current supply means)
6 Control circuit (control means)
11 First Hall element (first magnetic detection means)
12 1st coil (1st magnetic field generation means)
13 Second coil (second magnetic field generating means)
14, 18 Current source (first current supply means)
15 constant current source (second current supply means)
16 Control circuit (control means)
17 Second Hall element (second magnetic detection means)
A, J Hall current input terminal B, D, K, M Output terminal C, L Ground terminal
Claims (14)
該磁気検出手段に駆動電流を供給する第１の電流供給手段と、
前記磁気検出手段の近傍に配置された磁界発生手段と、
該磁界発生手段に励起電流を供給する第２の電流供給手段と、
前記駆動電流及び前記励起電流を制御する制御手段とを備え、
該制御手段は、
前記励起電流が前記磁界発生手段に供給されているときの、前記磁気検出手段の出力値と、前記励起電流が前記磁界発生手段に供給されていないときの、前記磁気検出手段の出力値との差が一定になるように、前記駆動電流の電流値が制御されることを特徴とする磁電変換システム。 Magnetic detection means for detecting magnetic field strength;
First current supply means for supplying a drive current to the magnetic detection means;
Magnetic field generating means disposed in the vicinity of the magnetic detection means;
Second current supply means for supplying an excitation current to the magnetic field generating means;
Control means for controlling the drive current and the excitation current,
The control means includes
The output value of the magnetic detection means when the excitation current is supplied to the magnetic field generation means and the output value of the magnetic detection means when the excitation current is not supplied to the magnetic field generation means A magnetoelectric conversion system, wherein a current value of the drive current is controlled so that the difference becomes constant.
該第１及び第２の磁気検出手段に駆動電流を供給する第１の電流供給手段と、
前記第１及び第２の磁気検出手段の近傍にそれぞれ配置された第１及び第２の磁界発生手段と、
該第１の磁界発生手段に励起電流を供給し、該第１の磁界発生手段に発生した磁界の向きと反対向きの磁界を前記第２の磁界発生手段が発生するように、該第２の磁界発生手段に励起電流を供給する第２の電流供給手段と、
前記駆動電流を制御する制御手段とを備え、
該制御手段は、
前記励起電流が前記第１及び第２の磁界発生手段に供給されているときの、前記第１の磁気検出手段の出力値と前記第２の磁気検出手段の出力値との差が一定になるように、前記駆動電流の電流値が制御されることを特徴とする磁電変換システム。 First and second magnetic detection means installed on the same plane for detecting magnetic field strength;
First current supply means for supplying a drive current to the first and second magnetic detection means;
First and second magnetic field generating means respectively disposed in the vicinity of the first and second magnetic detection means;
An excitation current is supplied to the first magnetic field generating means, and the second magnetic field generating means generates a magnetic field in a direction opposite to the direction of the magnetic field generated in the first magnetic field generating means. Second current supply means for supplying an excitation current to the magnetic field generation means;
Control means for controlling the drive current,
The control means includes
The difference between the output value of the first magnetic detection means and the output value of the second magnetic detection means becomes constant when the excitation current is supplied to the first and second magnetic field generation means. As described above, the current value of the drive current is controlled.
該磁気検出手段に駆動電流を供給する第１の電流供給手段と、
前記磁気検出手段の近傍に配置された磁界発生手段と、
該磁界発生手段に励起電流を供給する第２の電流供給手段とを備え、
前記励起電流が前記磁界発生手段に供給されているときの、前記磁気検出手段の出力値と、前記励起電流が前記磁界発生手段に供給されていないときの、前記磁気検出手段の出力値との差が一定になるように、前記駆動電流の電流値が制御されることを特徴とする磁電変換装置。 Magnetic detection means for detecting magnetic field intensity;
First current supply means for supplying a drive current to the magnetic detection means;
Magnetic field generating means disposed in the vicinity of the magnetic detection means;
Second current supply means for supplying an excitation current to the magnetic field generation means,
An output value of the magnetic detection means when the excitation current is supplied to the magnetic field generation means and an output value of the magnetic detection means when the excitation current is not supplied to the magnetic field generation means A magnetoelectric conversion device characterized in that the current value of the drive current is controlled so that the difference becomes constant.
該第１及び第２の磁気検出手段に駆動電流を供給する第１の電流供給手段と、
前記第１及び第２の磁気検出手段の近傍にそれぞれ配置された第１及び第２の磁界発生手段と、
該第１の磁界発生手段に励起電流を供給し、前記第１の磁界発生手段に発生した磁界の向きと反対向きの磁界を前記第２の磁界発生手段が発生するように、前記第２の磁界発生手段に励起電流を供給する第２の電流供給手段とを備え、
前記励起電流が前記第１及び第２の磁界発生手段に供給されているときの、前記第１の磁気検出手段の出力値と前記第２の磁気検出手段の出力値との差が一定になるように、前記駆動電流の電流値が制御されることを特徴とする磁電変換装置。 First and second magnetic detection means installed on the same plane for detecting magnetic field strength;
First current supply means for supplying a drive current to the first and second magnetic detection means;
First and second magnetic field generating means respectively disposed in the vicinity of the first and second magnetic detection means;
An excitation current is supplied to the first magnetic field generating means, and the second magnetic field generating means generates a magnetic field in a direction opposite to the direction of the magnetic field generated in the first magnetic field generating means. Second current supply means for supplying an excitation current to the magnetic field generation means,
The difference between the output value of the first magnetic detection means and the output value of the second magnetic detection means becomes constant when the excitation current is supplied to the first and second magnetic field generation means. As described above, the current value of the drive current is controlled.
該磁気検出手段に駆動電流を供給する第１の電流供給手段と、
前記磁気検出手段の近傍に配置された磁界発生手段と、
該磁界発生手段に励起電流を供給する第２の電流供給手段とを備えた磁電変換装置の制御回路であって、
前記励起電流が前記磁界発生手段に供給されているときの、前記磁気検出手段の出力値と、前記励起電流が前記磁界発生手段に供給されていないときの、前記磁気検出手段の出力値との差が一定になるように、前記駆動電流の電流値が制御されることを特徴とする制御回路。 Magnetic detection means for detecting magnetic field intensity;
First current supply means for supplying a drive current to the magnetic detection means;
Magnetic field generating means disposed in the vicinity of the magnetic detection means;
A control circuit for a magnetoelectric conversion device, comprising: a second current supply means for supplying an excitation current to the magnetic field generation means;
An output value of the magnetic detection means when the excitation current is supplied to the magnetic field generation means and an output value of the magnetic detection means when the excitation current is not supplied to the magnetic field generation means A control circuit, wherein a current value of the driving current is controlled so that the difference becomes constant.
該第１及び第２の磁気検出手段に駆動電流を供給する第１の電流供給手段と、
前記第１及び第２の磁気検出手段の近傍にそれぞれ配置された第１及び第２の磁界発生手段と、
該第１の磁界発生手段に励起電流を供給し、前記第１の磁界発生手段に発生した磁界の向きと反対向きの磁界を前記第２の磁界発生手段が発生するように、前記第２の磁界発生手段に励起電流を供給する第２の電流供給手段とを備えた磁電変換装置の制御回路であって、
前記励起電流が前記第１及び第２の磁界発生手段に供給されているときの、前記第１の磁気検出手段の出力値と前記第２の磁気検出手段の出力値との差が一定になるように、前記駆動電流の電流値が制御されることを特徴とする制御回路。 First and second magnetic detection means installed on the same plane for detecting magnetic field strength;
First current supply means for supplying a drive current to the first and second magnetic detection means;
First and second magnetic field generating means respectively disposed in the vicinity of the first and second magnetic detection means;
An excitation current is supplied to the first magnetic field generating means, and the second magnetic field generating means generates a magnetic field in a direction opposite to the direction of the magnetic field generated in the first magnetic field generating means. A control circuit for a magnetoelectric conversion device, comprising: a second current supply means for supplying an excitation current to the magnetic field generation means;
The difference between the output value of the first magnetic detection means and the output value of the second magnetic detection means becomes constant when the excitation current is supplied to the first and second magnetic field generation means. Thus, the current value of the drive current is controlled.
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