JP2007087095A - Detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁界の検出に基づいて、ドアとドア枠、窓と窓枠などの組合せからなる開閉構造の開閉を検出する検出装置に関する。 The present invention relates to a detection device that detects opening / closing of an opening / closing structure including a combination of a door and a door frame, a window and a window frame, based on detection of a magnetic field.
従来より、窓やドア等の開閉を監視する端末器として、磁石から発生する磁界を検出するリードスイッチ、磁気抵抗素子、ホール素子などの磁電変換素子を用いたセンサが知られている。この磁電変換素子による窓やドア等の開閉信号は、防犯警備システムの制御装置へ送出され、制御装置側で各ドアや窓等の開閉状態が一括監視されるようになっている。(例えば、特許文献1参照) 2. Description of the Related Art Conventionally, sensors using a magnetoelectric conversion element such as a reed switch that detects a magnetic field generated from a magnet, a magnetoresistive element, and a Hall element are known as terminals for monitoring the opening and closing of windows and doors. The opening / closing signals of the windows and doors by the magnetoelectric transducer are sent to the control device of the security system, and the opening / closing states of the doors and windows are collectively monitored on the control device side. (For example, see Patent Document 1)
より詳細には、図5に示すように、検出装置Mは、磁界を検出する磁界検出ユニットM1と、磁界を発生する磁界発生ユニットM2より構成されている。磁界検出ユニットM1、磁界発生ユニットM2は、例えば、図8および図9に示すように、略直方体形状の箱体である場合が多い。 More specifically, as shown in FIG. 5, the detection apparatus M includes a magnetic field detection unit M1 that detects a magnetic field and a magnetic field generation unit M2 that generates a magnetic field. For example, as shown in FIGS. 8 and 9, the magnetic field detection unit M1 and the magnetic field generation unit M2 are often rectangular parallelepiped boxes.
窓の開閉の検出に検出装置Mを適用する場合には、例えば、図8(a)、(b)に示すように、磁界発生ユニットM2を窓(一つの構造体)W1に取り付け、磁界検出ユニットM1を窓枠(他の構造体)W2に取り付ける。また、ドアの開閉の検出に検出装置Mを適用する場合には、例えば、図9(a)、(b)に示すように、磁界発生ユニットM2をドア(一つの構造体)D1に取り付け、磁界検出ユニットM1をドア枠(他の構造体)D2に取り付ける。ここで、窓W1と窓枠W2、ドアD1とドア枠D2は、それぞれ組となって開閉構造を構成する。 When the detection device M is applied to detect the opening / closing of a window, for example, as shown in FIGS. 8A and 8B, a magnetic field generation unit M2 is attached to the window (one structure) W1 to detect the magnetic field. The unit M1 is attached to the window frame (other structure) W2. When the detection device M is applied to detect the opening / closing of the door, for example, as shown in FIGS. 9A and 9B, the magnetic field generation unit M2 is attached to the door (one structure) D1, The magnetic field detection unit M1 is attached to the door frame (other structure) D2. Here, the window W1 and the window frame W2, and the door D1 and the door frame D2 constitute a pair to form an opening / closing structure.
図5に示すように、磁界検出ユニットM1は、信号処理・制御部21、伝送部22、センサ23、記憶部24、表示部25を備えている。記憶部(記憶手段)24は、例えば、記憶内容の消去や書き込みが可能なEEPROMや、一時的にデータを格納するRAM等から構成されており、磁界検出ユニットM1の動作に必要な各種データを記憶するものである。
As shown in FIG. 5, the magnetic field detection unit M <b> 1 includes a signal processing /
センサ23は、ここではホール素子を用いており、通常はホール素子を内蔵したICの形で提供される。ホール素子は、磁界検出ユニットM1の基板に取り付けられている。
The
ホール素子は、電源がONの状態において磁界を検出した場合には、比較的低い電圧を出力するようになっており、その他の場合には、磁界を検出した場合に比べてより高い電圧を出力するようになっている。 The Hall element outputs a relatively low voltage when a magnetic field is detected while the power is on, and outputs a higher voltage than when a magnetic field is detected in other cases. It is supposed to be.
ところで、上述のようにセンサ23の磁電変換素子としてホール素子を用いた場合には、図6に示すように、ホール素子Hはその受感部面に外部から磁界を垂直に作用させたときに出力端子間に電位差が発生する性質がある。すなわち、図7に示すように、センサ23や磁界発生ユニットの磁石Gが所定の位置に取り付けられなかった場合には、窓やドアの開閉状態を確実に検出できない虞があった。そこで、ホール素子を備えるセンサや磁界発生ユニットの取付位置を正確な所定の位置に決定する必要があり、磁界検出ユニットと磁界発生ユニットの取付時には、熟練者の技術を要したり、正確に位置測定を行うための器具を用いたりする必要があり、簡便な取付作業を行えない、という問題が生じていた。
When the Hall element is used as the magnetoelectric conversion element of the
そこで、特許文献1に開示された発明においては、この問題を解決するために、複数のホール素子を磁界検出ユニットに取付けることにより、異なる位置に置いて磁界を検出でき、あるいは、異なる向きの磁界を検出できるようにしている。すなわち、磁界検出ユニットと磁界発生ユニットの相対的な取付位置や取付向きに自由度を持たせ、両者の相対的な位置関係が多少ずれていても磁界発生ユニットの磁界を検出できるようにした。 Therefore, in the invention disclosed in Patent Document 1, in order to solve this problem, a magnetic field can be detected at different positions by attaching a plurality of Hall elements to the magnetic field detection unit, or magnetic fields in different directions. Can be detected. In other words, the relative mounting position and mounting direction of the magnetic field detection unit and the magnetic field generation unit are provided with a degree of freedom so that the magnetic field of the magnetic field generation unit can be detected even if the relative positional relationship between the two is slightly deviated.
しかし、上記特許文献1に開示された発明では、磁界検出ユニットと磁界発生ユニットの相対的な取付向きや取付位置に自由度を持たせるために、複数のホール素子を磁界検出ユニットに取付けなければならず、これによって組み立て作業が複雑となり、また、個々のホール素子は、やはりその受感部面に外部から磁界を垂直に作用させたときに出力端子間に電位差が発生する性質を有するため、各ホール素子間の中間位置において検出するには、各ホール素子から得られる信号に基づく演算処理等が必要となる。 However, in the invention disclosed in Patent Document 1, a plurality of Hall elements must be attached to the magnetic field detection unit in order to provide flexibility in the relative mounting direction and mounting position of the magnetic field detection unit and the magnetic field generation unit. Rather, the assembly work becomes complicated by this, and each Hall element also has a property that a potential difference is generated between the output terminals when a magnetic field is applied vertically to the sensitive part surface from the outside. In order to detect at an intermediate position between the hall elements, an arithmetic processing based on a signal obtained from the hall elements is required.
本発明の課題は、磁電変換素子としてホール素子を利用した検出装置において、複数のホール素子を用いることなく、取付作業をより簡便化し、また、喩え磁界発生ユニットとの相対的な位置関係が多少ずれていても、その磁界を確実に検出できるようにすることである。 An object of the present invention is to simplify a mounting operation without using a plurality of Hall elements in a detection device using a Hall element as a magnetoelectric conversion element, and to say, a relative positional relationship with a magnetic field generating unit is somewhat It is to ensure that the magnetic field can be detected even if it is deviated.
以上の課題を解決するため、請求項1記載の発明は、開閉構造を構成する一方の構造体に取り付けられ、磁界を発生する磁界発生ユニットと、開閉構造を構成する他方の構造体に取り付けられ、少なくとも、磁界を検出し、かつ、検出した磁界の強度に基づいて電圧を出力するホール素子からなるセンサを有する磁界検出ユニットとを備え、開閉構造を構成する構造体の開閉に伴う磁界の変化に基づいて、開閉構造の開閉を検出する検出装置において、磁界検出ユニットのセンサに、磁界発生ユニットから発生する磁界により磁化される磁性部材が取り付けられていることを特徴としている。 In order to solve the above problems, the invention described in claim 1 is attached to one structure constituting the open / close structure, and is attached to the magnetic field generating unit for generating a magnetic field and the other structure constituting the open / close structure. A magnetic field detection unit having a sensor composed of a Hall element that detects a magnetic field and outputs a voltage based on the detected magnetic field strength, and changes in the magnetic field accompanying the opening and closing of the structure constituting the open / close structure In the detection device for detecting the opening / closing of the opening / closing structure, a magnetic member magnetized by the magnetic field generated from the magnetic field generation unit is attached to the sensor of the magnetic field detection unit.
ここで、開閉構造を構成する構造体としては、具体的には、例えば、ドアとドア枠、窓と窓枠、金庫の扉と本体、観音開きの二枚の扉などが挙げられる。磁界発生ユニットが取り付けられる一つの構造体と、磁界検出ユニットが取り付けられる他の構造体は、一方が固定され、かつ、他方が移動可能な構成であっても良いし、両方が移動可能な構成であってもよい。 Here, specific examples of the structure constituting the opening / closing structure include a door and a door frame, a window and a window frame, a safe door and a main body, and two doors with double doors. One structure to which the magnetic field generation unit is attached and the other structure to which the magnetic field detection unit is attached may be configured such that one is fixed and the other is movable, or both are movable. It may be.
また、請求項2記載の発明は、請求項1に記載の検出装置において、磁性部材は、ホール素子との相対的な位置関係が固定されて取り付けられいることを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, in the detection apparatus according to the first aspect of the present invention, the magnetic member is attached with a relative positional relationship with the Hall element fixed.
また、請求項3記載の発明は、請求項1または2に記載の検出装置において、磁性部材は、ホール素子が取り付けられた回路基板に取り付けられることを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, in the detection device according to the first or second aspect, the magnetic member is attached to a circuit board to which the Hall element is attached.
請求項1記載の発明によれば、磁界検出ユニットのセンサに、磁性部材が取り付けられているので、ホール素子のみでは得られなかったセンサ感度の向上と検知範囲の拡大を得ることが出来る。 According to the first aspect of the present invention, since the magnetic member is attached to the sensor of the magnetic field detection unit, it is possible to improve the sensor sensitivity and expand the detection range that cannot be obtained by using only the Hall element.
請求項2または3記載の発明によれば、磁性部材は、ホール素子との相対的な位置関係が固定されて取り付け固定されるので、ホール素子との相対的なズレを発生させることがなく、製造工程においては、簡単な組み立て作業によりセンサ個々の感度のばらつきを無くすことができ、また、現場設置時においては、より簡便に検出装置の取付作業を行える。 According to the invention of claim 2 or 3, since the relative positional relationship with the Hall element is fixed and fixed, the magnetic member does not cause a relative deviation from the Hall element, In the manufacturing process, it is possible to eliminate variations in the sensitivity of each sensor by a simple assembly operation, and it is possible to more easily install the detection device at the time of field installation.
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明の検出装置の一実施の形態例である磁界検出ユニットのセンサ23には、その動作原理を説明するための図1および図2に示すように、磁性部材Pが取り付けられている。より詳細には、磁性部材Pは、保磁力の小さな高透磁率材料、換言すると自らは磁石とはなり難い高透磁率材料、例えばパーマロイからなり、その一端部をセンサとしてのホール素子Hの受感部面に近接させ、他端部はホール素子Hより離れた所望の位置に臨ませる。
A magnetic member P is attached to a
このように、ホール素子Hの受感部面に近接させて磁性部材Pを取り付けておくと、磁界発生ユニットの磁石Gが磁性部材Pに接近するだけで磁性部材Pは磁化され、その両端部を磁極とる磁界が発生する。すると、ホール素子Hの受感部面に近接させた磁性部材Pの一端部に発生して磁界は、ホール素子Hの受感部面に垂直に作用し、その出力端子間に電位差が発生させる。この場合、ホール素子Hの受感部面に近接して位置する磁性部材Pの一端部は、それから発生する磁界がホール素子Hの受感部面に垂直に作用する位置としておく。 As described above, when the magnetic member P is attached in the proximity of the sensitive part surface of the Hall element H, the magnetic member P is magnetized only by the magnet G of the magnetic field generating unit approaching the magnetic member P, and both end portions thereof are magnetized. Generates a magnetic field that takes the Then, the magnetic field generated at one end of the magnetic member P close to the sensitive part surface of the Hall element H acts perpendicularly to the sensitive part surface of the Hall element H, and a potential difference is generated between its output terminals. . In this case, one end portion of the magnetic member P located close to the sensitive part surface of the Hall element H is set to a position where the magnetic field generated therefrom acts perpendicularly to the sensitive part surface of the Hall element H.
このように、磁界発生ユニットの磁石Gは、その磁界が必ずしもホール素子Hの受感部面に垂直に作用する位置に来る必要はなく、磁性部材Pを磁化できる位置に来さえすればよい。これは、ホール素子のみでは得られなかったセンサ感度の向上と検知範囲の拡大をもたらす。 Thus, the magnet G of the magnetic field generating unit does not necessarily have to come to a position where the magnetic field acts perpendicularly to the sensitive surface of the Hall element H, but only needs to come to a position where the magnetic member P can be magnetized. This results in an improvement in sensor sensitivity and an increase in detection range that could not be obtained with the Hall element alone.
磁性部材は、単にホール素子Hの受感部面に近接させて設けただけでは、製造された磁界検出ユニット個々において、ホール素子との相対的なズレを発生するばかりでなく、例えば磁性部材Pの一端部をホール素子H上に載置したとしても、自由端となっている他端部との間に傾きが発生し、磁界発生ユニットの磁石Gとの一義的な距離を定めることができず、製品間での感度のばらつきが発生する。 If the magnetic member is simply provided close to the sensing part surface of the Hall element H, not only does the magnetic field detection unit manufactured have a relative deviation from the Hall element, but also, for example, the magnetic member P Even if one end portion of the magnetic field generator is placed on the Hall element H, an inclination is generated between the other end portion which is a free end and a unique distance from the magnet G of the magnetic field generating unit can be determined. In other words, the sensitivity varies among products.
そこで、本発明においては、磁性部材をホール素子との相対的な位置関係が固定されて取り付けられるようにするために、磁性部材Pをホール素子Hが取り付けられた回路基板Bに取り付け固定する。これにより、製品間の感度にばらつきが発生するのを防止する。 Therefore, in the present invention, the magnetic member P is attached and fixed to the circuit board B to which the Hall element H is attached so that the magnetic member can be attached with the relative positional relationship with the Hall element fixed. This prevents variations in sensitivity between products.
より詳細には、図3および図4に示すように、磁性部材Pを、保磁力の小さな高透磁率材料、例えばパーマロイからなる短冊状の板から、回路基板Bに取り付け固定できる形状に加工して得る。すなわち、短冊状の磁性部材Pは、その一端部P1をホール素子Hの受感部面に載置できるように、何らの加工も施さず平面としておくが、他端部は長手方向に3本に分割した上で2段に折り曲げ加工する。1段目の折り曲げ位置P2は、分割されていない平面部上とし、2段目の折り曲げ位置P3は、平面部から3本に分割された分割位置とする。 More specifically, as shown in FIGS. 3 and 4, the magnetic member P is processed into a shape that can be attached and fixed to the circuit board B from a high permeability material having a small coercive force, for example, a strip-shaped plate made of permalloy. Get. That is, the strip-shaped magnetic member P is flat without any processing so that one end P1 thereof can be placed on the sensing part surface of the Hall element H, but the other end has three in the longitudinal direction. After being divided into two, it is bent in two steps. The first-stage folding position P2 is on an undivided plane portion, and the second-stage folding position P3 is a division position divided into three from the plane portion.
ここで、1段目の折り曲げ角度は磁性部材Pの傾き角度を規定する。2段目の折り曲げにより3本に分割された中の両外側2本P4,P5は、ホール素子Hが取り付けられた回路基板Bに穿たれた孔を通してハンダ付けされて取付け固定される。また、残りの中央1本P6は、回路基板Bの表面に沿うように折り曲げられて、回路基板Bの表面に当接する。これにより、回路基板Bへ挿入される前記両外側2本P4,P5の長さを規定し、結果として磁性部材Pの傾き角度を規定する。 Here, the bending angle at the first stage defines the inclination angle of the magnetic member P. The outer two outer side P4 and P5 divided into three parts by the second stage bending are soldered and fixed through a hole made in the circuit board B to which the Hall element H is attached. The remaining central one P6 is bent along the surface of the circuit board B and comes into contact with the surface of the circuit board B. Thus, the lengths of the two outer sides P4 and P5 inserted into the circuit board B are defined, and as a result, the inclination angle of the magnetic member P is defined.
上記のように加工された磁性部材Pを回路基板Bに取り付けるには、図4に示すように、その一端部P1を回路基板B上に実装されてホール素子Hの受感部面に当接させ、他端部の分割された両外側2本P4,P5を回路基板Bに穿たれた孔に通し、残り中央1本P6を回路基板Bの表面に当接させた上で、両外側2本P4,P5を回路基板BにハンダSによりハンダ付けして固定する。 To attach the magnetic member P processed as described above to the circuit board B, as shown in FIG. 4, one end P1 is mounted on the circuit board B and comes into contact with the sensing part surface of the Hall element H. Then, the two outer sides P4 and P5 divided at the other end are passed through the holes formed in the circuit board B, and the remaining one center P6 is brought into contact with the surface of the circuit board B. The P4 and P5 are soldered to the circuit board B with solder S and fixed.
このように、磁性部材Pは、ホール素子Hが取り付けられた回路基板Bに取り付け固定されるので、ホール素子との相対的な位置関係にズレを発生させることがなく、製造工程においては、簡単な組み立て作業によりセンサ個々の感度のばらつきを無くすことができ、また、現場設置時においては、より簡便に検出装置の取付作業を行うことができる。 Thus, since the magnetic member P is attached and fixed to the circuit board B to which the Hall element H is attached, there is no deviation in the relative positional relationship with the Hall element, and the manufacturing process is simple. As a result of the simple assembling work, variations in the sensitivity of the individual sensors can be eliminated, and the installation work of the detection device can be carried out more easily during field installation.
なお、上記実施例においては、磁性部材Pの他端部を長手方向に3本に分割した上で2段に折り曲げ加工したが、要はホール素子との相対的なズレが発生しないように、ホール素子Hが取り付けられた回路基板Bに取り付け固定できればよいので、この形態に限定されるものではない。例えば、他端部を回路基板Bに穿たれた孔を貫通させることなく、ホール素子Hが実装された回路基板Bの同一面上にハンダ付けしてもよい。 In the above embodiment, the other end of the magnetic member P is divided into three parts in the longitudinal direction and then bent in two steps. In short, in order not to cause a relative deviation from the Hall element, Since it is only necessary that the Hall element H can be attached and fixed to the circuit board B to which the Hall element H is attached, the present invention is not limited to this form. For example, the other end portion may be soldered on the same surface of the circuit board B on which the Hall element H is mounted without penetrating the hole formed in the circuit board B.
M 検出装置
M1 磁界検出ユニット
M2 磁界発生ユニット
W1 窓(一つの構造体)
W2 窓枠(他の構造体)
23 センサ
B 回路基板
H ホール素子
G 磁石
P 磁性部材
M detection device M1 magnetic field detection unit M2 magnetic field generation unit W1 window (one structure)
W2 Window frame (other structures)
23 Sensor B Circuit board H Hall element G Magnet P Magnetic member
Claims (3)
前記磁界検出ユニットのセンサに、前記磁界発生ユニットから発生する磁界により磁化される磁性部材が取り付けられていることを特徴とする検出装置。 A magnetic field generating unit that is attached to one structure constituting the open / close structure and generates a magnetic field, and is attached to the other structure constituting the open / close structure, detects at least the magnetic field, and the detected magnetic field And a magnetic field detection unit having a sensor composed of a Hall element that outputs a voltage based on intensity, and detecting the opening / closing of the opening / closing structure based on a change in the magnetic field accompanying the opening / closing of the structure constituting the opening / closing structure In the device
A detection device, wherein a magnetic member magnetized by a magnetic field generated from the magnetic field generation unit is attached to the sensor of the magnetic field detection unit.
The detection device according to claim 1, wherein the magnetic member is attached to a circuit board to which the Hall element is attached.
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