JP2014052193A - センサモジュール、及び該センサモジュールを用いたセンサ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】センサ装置との接続を極少化することができるセンサモジュール及びセンサ装置との接続を極少化することができるセンサモジュールを備えたセンサ装置を提供する。
【解決手段】電源端子１ａと、接地端子１ｂと、磁界状態に応じた電圧を出力する第１出力端子１ｃおよび第２出力端子１ｄと、を有する磁気センサ素子１を備えた検知部１０と、検知部１０に接続された配線部材２と、を有し、磁気センサ素子１の、電源端子１ａと接地端子１ｂとの間に蓄電素子３が接続され、配線部材２は、第１出力端子１ａと第２出力端子１ｂにそれぞれ接続された２本の接続線を備え、電源端子１ａと第１出力端子１ｃとの間と、接地端子１ｂと第２出力端子１ｄとの間にはそれぞれに、２本の接続線間に電圧印加することで導通状態となり、電圧印加を停止すると開放状態となるスイッチング素子４が接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、センサモジュール、及びセンサ装置に関し、特に、センサモジュールへの接続線の数を少なくすることができるセンサモジュール及びそのセンサモジュールを用いたセンサ装置に関する。

従来から、様々な現象を捉えるためのセンサや、センサを用いて計測や検知を行なうセンサ装置が提案されている。

特許文献１には磁気によって対象物の変位を検出する技術が開示されているが、検知部に回路接点を設け、導電性の微小磁石要素によって回路接点をＯＮ／ＯＦＦする構造のため、導電性の微小磁石と接点の間に異物が侵入すると、絶縁性の異物によって接点の接続が阻害されてしまったり、導電性の異物によって接点間が短絡されてしまったりして誤動作する虞がある。

特許文献２には、図５に示すように、ブリッジ状に４個の抵抗が形成されたセンサ素子９１０と、このセンサ素子９１０の電位が各々入力した一対の絶対値増幅回路を構成するオペアンプ９１２，９１３を有しているセンサ装置９００が開示されている。

特許文献２のセンサ装置９００では、センサ素子に磁気センサを用いており検知部に接点がないので、異物等による誤動作の虞の無い構成となっている。

特開２０１０−６３６５５号公報 特開平９−２４３７２４号公報

しかしながら、特許文献２に記載のセンサ装置９００おいては、センサ素子と増幅回路とを接続する配線が少なくとも、一対の絶対値増幅回路を構成するオペアンプ９１２，９１３への接続と、電源（Ｖｃｃ）および接地（ＧＮＤ）の４本必要となってしまうという課題があった。

本発明は、上述した課題を解決するもので、センサ装置と接続する配線数を少なくすることができるセンサモジュール及びそのセンサモジュールを備えたセンサ装置を提供することを目的とする。

この課題を解決するために、請求項１に記載のセンサモジュールは、電源端子と、接地端子と、磁界状態に応じた電圧を出力する第１出力端子および第２出力端子と、を有する磁気センサ素子を備えた検知部と、前記検知部に接続された配線部材と、を有するセンサモジュールであって、前記磁気センサ素子の、前記電源端子と前記接地端子との間に蓄電素子が接続され、前記配線部材は、前記第１出力端子と前記第２出力端子にそれぞれ接続された２本の接続線を備え、前記電源端子と前記第１出力端子との間と、前記接地端子と前記第２出力端子との間にはそれぞれに、前記２本の接続線間に対して電圧印加することで導通状態となり、電圧印加を停止すると開放状態となるスイッチング素子が接続されることを特徴とする。

請求項２に記載のセンサモジュールは、請求項１に記載のセンサモジュールにおいて、前記磁気センサ素子が磁気抵抗素子であることを特徴とする。

請求項３に記載のセンサモジュールは、請求項１または請求項２に記載のセンサモジュールにおいて、前記蓄電素子がコンデンサであることを特徴とする。

請求項４に記載のセンサモジュールは、請求項１から請求項３のいずれかに記載のセンサモジュールにおいて、前記スイッチング素子がダイオードであることを特徴とする。

請求項５に記載のセンサ装置は、請求項１から請求項４のいずれかに記載のセンサモジュールと、前記センサモジュールが接続される本体部と、で構成されるセンサ装置であって、前記本体部は、前記センサモジュールの出力を計測する計測回路と、前記センサモジュールに電力を供給する電源回路と、前記計測回路と前記電源回路とを制御する制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記電源回路を制御して第１の時間で前記センサモジュールに電力を供給し、前記第１の時間が経過した後に電力の供給を停止し、前記計測回路を制御して前記センサモジュールの出力信号を計測させることを特徴とする。

請求項６に記載のセンサモジュールは、電源端子と、接地端子と、磁界状態に応じた電圧を出力する出力端子と、を有する磁気センサ素子を備えた検知部と、前記検知部に接続された配線部材と、を有するセンサモジュールであって、前記磁気センサ素子の、前記電源端子と前記接地端子との間に蓄電素子が接続され、前記配線部材は、前記接地端子と前記出力端子にそれぞれ接続された２本の接続線を備え、前記電源端子と前記出力端子との間に、前記２本の接続線間に対して電圧印加することで導通状態となり、電圧印加を停止すると開放状態となるスイッチング素子が接続されることを特徴とする。

請求項７に記載のセンサ装置は、請求項６に記載のセンサモジュールと、前記センサモジュールが接続される本体部と、で構成されるセンサ装置であって、前記本体部は、前記センサモジュールの出力を計測する計測回路と、前記センサモジュールに電力を供給する電源回路と、前記計測回路と前記電源回路とを制御する制御回路と、を備え、前記制御回路は、前記電源回路を制御して第１の時間で前記センサモジュールに電力を供給し、前記第１の時間が経過した後に電力の供給を停止し、前記計測回路を制御して前記センサモジュールの出力信号を計測させることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、検知部に備えられた磁気センサ素子の、電源端子と接地端子との間に蓄電素子が接続され、配線部材は、第１出力端子と第２出力端子にそれぞれ接続された２本の接続線を備え、電源端子と第１出力端子との間と、接地端子と前記第２出力端子との間にはそれぞれに、２本の接続線間に対して電圧印加することで導通状態となり、電圧印加を停止すると開放状態となるスイッチング素子が接続されているので、２本の接続線を介して、磁気センサ素子へ電力を供給する動作と、２本の接続線への電圧印加を停止し、磁気センサ素子の出力を第１出力端子と第２出力端子から出力する動作と、を選択し切換えることができるので、センサ装置と接続する配線数を少なくすることができるセンサモジュールを実現することができる。また、蓄電素子を備えた構成とすることによって、センサモジュールを簡単で低コストにすることができるので、センサモジュールを使い捨てすることもできる。

請求項２の発明によれば、磁気センサ素子が磁気抵抗素子であるので、磁界強度の変化に対応して磁気抵抗が大きく変化することにより高い電圧比の出力信号を得ることができ、小型化しても高感度なセンサモジュールを実現することができる。

請求項３の発明によれば、蓄電素子がコンデンサであるので蓄電素子に充電するための充電回路が不要で、簡易な構成でセンサモジュールを構成することができるので、センサモジュールを小型にすることができ、電池のように容量の低下や液洩れ等の経年劣化がなく信頼性の高いセンサモジュールを提供することができる。

請求項４の発明によれば、スイッチング素子がダイオードであるので、少ない構成部品で切換え動作を行う事ができ、小型軽量で信頼性の高いセンサモジュールを提供することができる。

請求項５の発明によれば、センサ装置は請求項１に記載のセンサモジュールと、センサモジュールが接続される本体部と、で構成されており、本体部は、センサモジュールの出力を計測する計測回路と、センサモジュールに電源を供給する電源回路と、計測回路と前記回路とを制御する制御回路と、を備えている。制御回路は、電源回路を制御して第１の時間でセンサモジュールに電源を供給し、第１の時間が経過した後に電源の供給を停止し、計測回路を制御してセンサモジュールの出力信号を計測させるので、本体部とセンサモジュールとが２芯のケーブルで接続した状態で電源の供給とセンサモジュールの出力信号の計測を交互に行うことができ、センサ装置との接続を極少化することができるセンサモジュールを備えたセンサ装置を提供することができる。

請求項６の発明によれば、検知部に備えられた磁気センサ素子の、電源端子と接地端子との間に蓄電素子が接続され、配線部材は、接地端子と出力端子にそれぞれ接続された２本の接続線を備え、電源端子と出力端子との間に、２本の接続線間に電圧印加することで導通状態となり、電圧印加を停止すると開放状態となるスイッチング素子が接続されているので、２本の接続線を介して、磁気センサ素子へ電力を供給する動作と、２本の接続線への電圧印加を停止し、磁気センサ素子の出力を出力端子から出力する動作と、を選択し切換えることができ、センサ装置との接続を極少化することができるセンサモジュールを実現することができる。

請求項７の発明によれば、センサ装置は請求項６に記載のセンサモジュールと、センサモジュールが接続される本体部と、で構成されており、本体部は、センサモジュールの出力を計測する計測回路と、センサモジュールに電源を供給する電源回路と、計測回路と前記回路とを制御する制御回路と、を備えている。制御回路は、電源回路を制御して第１の時間でセンサモジュールに電源を供給し、第１の時間が経過した後に電源の供給を停止し、計測回路を制御してセンサモジュールの出力信号を計測させるので、本体部とセンサモジュールとが２芯のケーブルで接続した状態で電源の供給とセンサモジュールの出力信号の計測を交互に行うことができ、センサ装置と接続する配線数を少なくすることができるセンサモジュールを備えたセンサ装置を提供することができる。

以上により、本発明によれば、センサ装置と接続する配線数を少なくすることができるセンサモジュール及びそのセンサモジュールを備えたセンサ装置を提供することができる。

第１実施形態に係るセンサモジュール１００の回路図である。 第２実施形態に係るセンサモジュール２００の回路図である。 第３実施形態に係るセンサ装置３００のブロック図である。 第３実施形態に係るセンサ装置３００の動作説明図である。 従来技術のセンサ装置９００の回路図である。

［第１実施形態］
以下に第１実施形態におけるセンサモジュール１００について説明する。

まず始めに第１実施形態におけるセンサモジュール１００の構成について図１を用いて説明する。図１はセンサモジュール１００の回路図である。

センサモジュール１００は図１に示すように、電源端子１ａと、接地端子１ｂと、磁界強度に応じて出力電圧が変化する第１出力端子１ｃおよび第２出力端子１ｄと、を有する磁気センサ素子１を備えた検知部１０と、第１出力端子１ｃと第２出力端子１ｄにそれぞれ接続された２本の接続線２ａ、２ｂを備えた配線部材２と、で構成されており、磁気センサ素子１の、電源端子１ａと接地端子１ｂとの間に蓄電素子３が接続され、電源端子１ａと第１出力端子１ｃとの間と、接地端子１ｂと第２出力端子１ｄとの間にはそれぞれにスイッチング素子４が接続されている。

磁気センサ素子１は磁気抵抗素子で、内部に４つの磁気抵抗素子がブリッジ回路を構成するよう接続されており、一端が電源端子１ａに接続され、他端が接地端子１ｂに接続され、２つの中点からそれぞれ第１出力端子１ｃ及び第２出力端子１ｄに接続されている。

磁気センサ素子１に磁界が加わっていない場合、あるいは４つの磁気抵抗素子に同じ強さの磁界が加わっている場合、第１出力端子１ｃ及び第２出力端子１ｄには電源端子１ａと接地端子１ｂの間に印加された電圧のほぼ半分の電圧が出力される。

磁気センサ素子１に加わる磁界が変化すると、磁界強度の変化に対応して４つの磁気抵抗素子の抵抗値が変化し、電源端子１ａと接地端子１ｂの間に印加された電圧が、４つの磁気抵抗素子でそれぞれ分圧されて第１出力端子１ｃおよび第２出力端子１ｄに出力される電圧が変化し、第１出力端子１ｃの電圧が上昇する場合には、第２出力端子１ｄの電圧が下降するように構成されている。

センサモジュール１００と、検知用磁石を備えた検知対象との相対位置が変化し、磁気センサ素子１の４つの磁気抵抗素子に加わる磁界強度に差が生じると、４つの磁気抵抗素子の抵抗値が変化し、第１出力端子１ｃおよび第２出力端子１ｄに出力される電圧が変化するので、この電圧の変化を測定することで磁界強度の変化を検出することができる。

蓄電素子３はコンデンサで、磁気センサ素子１の電源端子１ａと接地端子１ｂとの間に電圧が印加されると蓄電素子３にも同じ電圧が印加され充電される。

２つのスイッチング素子４はダイオードで、一方のダイオードは、カソードが磁気センサ素子１の電源端子１ａに、またアノードが磁気センサ素子１の第１出力端子１ｃに接続され、他方のダイオードはカソードが磁気センサ素子１の第２出力端子１ｄに接続され、アノードが磁気センサ素子１の接地端子５ｂに接続されている。

次に、センサモジュール１００の動作について説明する。

まず、接続線２ａと接続線２ｂの間に接続線２ｂを基準として接続線２ａに所定の値の正の電圧を印加すると、スイッチング素子４として使用している２つのダイオードはともに順方向バイアスが印加されるので導通（ＯＮ）状態となり、磁気センサ素子１の電源端子１ａと接地端子１ｂとの間には、スイッチング素子４に使用している２つのダイオードの順方向電圧Ｖｆを合わせた分だけ電圧降下した電圧が印加される。

例えば、接続線２ａと接続線２ｂの間に接続線２ｂを基準として接続線２ａに３Ｖの電圧を印加し、スイッチング素子４に使用している２つのダイオードがショットキーバリアダイオードで、その順方向電圧Ｖｆ両方がともに０．３Ｖであった場合、磁気センサ素子１の電源端子１ａの電位は２．７Ｖ、接地端子１ｂの電位は０．３Ｖとなり、磁気センサ素子１の電源端子１ａと接地端子１ｂとの間には２．４Ｖが印加されることとなる。

蓄電素子３にも磁気センサ素子１の電源端子１ａと接地端子１ｂとの間に印加されるのと同じ電圧が印加され、蓄電素子３が充電される。

次に、接続線２ａと接続線２ｂの間への、電圧の印加を停止すると、蓄電素子３に蓄えられた電荷によって、磁気センサ素子１の電源端子１ａと接地端子１ｂとの間には蓄電素子３の両端の電圧と同じ電圧が印加される。

磁気センサ素子１の第１出力端子１ｃに出力される電圧は、電源端子１ａに印加されている電圧より常に低くなり、第２出力端子１ｄに出力される電圧は、接地端子１ｂに印加されている電圧より常に高くなるので、スイッチング素子４に使用している２つのダイオードはともに逆バイアスが印加されて開放（ＯＦＦ）状態となり、磁気センサ素子１の動作に影響を与えない。

蓄電素子３に蓄えられた電荷は、磁気センサ素子１を通じて放電されるので、蓄電素子３の両端の電圧は徐々に低下し、磁気センサ素子１の電源端子１ａと接地端子１ｂとの間の電圧も徐々に低下していく。

磁気センサ素子１の第１出力端子１ｃと第２出力端子１ｄには、電源端子１ａと接地端子１ｂの間に印加された電圧が、それぞれ２つの磁気抵抗素子の抵抗値で分圧されて出力されるので、接続線２ａと接続線２ｂの間への、電圧の印加を停止した後に、第１出力端子１ｃと第２出力端子１ｄに出力される電圧の差を、接続線２ａと接続線２ｂの間の電圧を測定することで磁界強度の変化を検出することができる。

以上のように、本発明の第１実施形態に係るセンサモジュール１００は、電源端子１ａと、接地端子１ｂと、磁界状態に応じた電圧を出力する第１出力端子１ｃおよび第２出力端子１ｄと、を有する磁気センサ素子１を備えた検知部１０と、検知部１０に接続された配線部材２と、から構成されている。磁気センサ素子１の、電源端子１ａと接地端子１ｂとの間に蓄電素子３が接続され、配線部材２は、第１出力端子１ｃと第２出力端子１ｄにそれぞれ接続された２本の接続線２ａ、２ｂを備え、電源端子１ａと第１出力端子１ｃとの間と、接地端子１ｂと第２出力端子１ｄとの間にはそれぞれに、２本の接続線２ａ、２ｂ間に電圧印加することで導通状態となり、電圧印加を停止すると開放状態となるスイッチング素子４が接続されるように構成した。そのため、接続線２ａと接続線２ｂとの間に電圧を印加し、接続線２ａと接続線２ｂを介して、磁気センサ素子１へ電力を供給する動作と、接続線２ａと接続線２ｂへの電圧印加を停止し、磁気センサ素子１の出力を第１出力端子１ｃと第２出力端子１ｄから出力する動作と、を選択し切換えることができる。このことにより、センサモジュール１００の接続を２箇所に減らすことができるので、配線部材２として２芯のケーブルを用いてセンサモジュール１００を動作させることができる。

また、磁気センサ素子１が磁気抵抗素子であるので、磁界強度の変化に対応して磁気抵抗が大きく変化するので、磁界強度の変化に対応した大きな電圧変化を出力信号として得ることができるので、小型化しても感度の良いセンサセンサモジュールを実現することができる。

蓄電素子３がコンデンサであるので蓄電素子３に充電するための充電回路が不要で、簡易な構成でセンサモジュール１００を構成することができるので、センサモジュールを小型にすることができ、電池のように容量の低下や液洩れ等の経年劣化がないので、信頼性の高いセンサモジュール１００を実現することができる。

スイッチング素子４がダイオードであるので、少ない構成部品で切換え動作を行う事ができ、センサモジュールを小型化することができる。

以上のように、本発明の第１実施形態に係るセンサモジュール１００によれば、センサ装置と接続する配線数を少なくすることができるセンサモジュールを提供することができる。

［第２実施形態］
以下に第２実施形態におけるセンサモジュール２００について説明する。

まず始めに第２実施形態におけるセンサモジュール２００の構成について図２を用いて説明する。図２はセンサモジュール２００の回路図である。なお、第１実施形態と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明は省略する。

センサモジュール２００は図２に示すように、電源端子５ａと、接地端子５ｂと、出力端子５ｃと、を有する磁気センサ素子５を備えた検知部１１と、検知部１１に備えられた磁気センサ素子５の接地端子５ｂに接続された接続線２ｂと、出力端子５ｃに接続された接続線２ａを有する配線部材２と、で構成されており、磁気センサ素子５の、電源端子５ａと接地端子５ｂとの間に蓄電素子３が接続され、磁気センサ素子５の電源端子５ａと出力端子５ｃとの間にスイッチング素子４が接続されている。

磁気センサ素子５は磁気抵抗素子で、内部に２つの磁気抵抗素子が直列に接続されて構成されており、一端が電源端子５ａに接続され、他端が接地端子５ｂに接続され、２つの磁気抵抗素子が直列に接続されている中点から出力端子５ｃに接続されている。

磁気センサ素子５に磁界が加わっていない場合、あるいは２つの磁気抵抗素子に同じ強さの磁界が加わっている場合、出力端子５ｃには電源端子５ａと接地端子５ｂの間に印加された電圧のほぼ半分の電圧が出力される。

センサモジュール２００と、検知用磁石を備えた検知対象との相対位置が変化し、磁気センサ素子５の２つの磁気抵抗素子に加わる磁界強度に差が生じると、磁界強度の変化に対応して２つの磁気抵抗素子の抵抗値が異なるように変化するので、２つの磁気抵抗素子の抵抗値で分圧されて出力端子５ｃに出力される電圧が変化する。この電圧の変化を測定することで磁界強度の変化を検出することができる。

スイッチング素子４はダイオードで、カソードが磁気センサ素子５の電源端子５ａに接続され、アノードが磁気センサ素子５の出力端子５ｃに接続されている。

次に、センサモジュール２００の動作について説明する。

まず、接続線２ａと接続線２ｂの間に接続線２ｂを基準として接続線２ａに所定の値の正の電圧を印加すると、スイッチング素子４として使用しているダイオードは順方向バイアスが印加されるので導通（ＯＮ）状態となり、磁気センサ素子５の電源端子５ａと接地端子５ｂとの間にはダイオードの順方向電圧Ｖｆの分だけ電圧降下した電圧が印加される。

例えば、接続線２ａと接続線２ｂの間に接続線２ｂを基準として接続線２ａに３Ｖの電圧を印加し、スイッチング素子４がショットキーバリアダイオードで、その順方向電圧Ｖｆが０．３Ｖであったとした場合、磁気センサ素子５の電源端子５ａと接地端子５ｂとの間には２．７Ｖが印加されることとなる。

蓄電素子３にも磁気センサ素子５の電源端子５ａと接地端子５ｂとの間に印加されるのと同じ電圧が印加され、蓄電素子３が充電される。

次に、接続線２ａと接続線２ｂの間への、電圧の印加を停止すると、蓄電素子３に蓄えられた電荷によって、磁気センサ素子５の電源端子５ａと接地端子５ｂとの間には蓄電素子３の両端の電圧と同じ電圧が印加される。

磁気センサ素子５の出力端子５ｃに出力される電圧は、電源端子５ａに印加されている電圧より常に低くなるので、スイッチング素子４として使用しているダイオードは逆バイアスが印加されて開放（ＯＦＦ）状態となり、磁気センサ素子５の動作に影響を与えない。

蓄電素子３に蓄えられた電荷は、磁気センサ素子５を通じて放電されるので、蓄電素子３の両端の電圧は徐々に低下し、磁気センサ素子５の電源端子５ａと接地端子５ｂとの間の電圧も徐々に低下していく。

磁気センサ素子５の出力端子５ｃには、電源端子５ａと接地端子５ｂの間に印加された電圧が、２つの磁気抵抗素子の抵抗値で分圧されて出力されるので、接続線２ａと接続線２ｂの間への、電圧の印加を停止した後に、出力端子５ｃに出力される電圧を、接続線２ａと接続線２ｂの間の電圧を測定することで磁界強度の変化を検出することができる。

以上のように、本発明の第２実施形態に係るセンサモジュール２００は、電源端子５ａと、接地端子５ｂと、磁界状態に応じた電圧を出力する出力端子５ｃと、を有する磁気センサ素子５を備えた検知部１１と、検知部１１に接続された配線部材２と、から構成されている。磁気センサ素子５の、電源端子５ａと接地端子５ｂとの間に蓄電素子３が接続され、配線部材２は、接地端子５ｂと出力端子５ｃにそれぞれ接続された接続線２ａと接続線２ｂを備え、電源端子５ａと出力端子５ｃとの間に、２本の接続線２ａ、２ｂ間に電圧印加することで導通状態となり、電圧印加を停止すると開放状態となるスイッチング素子４が接続されるように構成した。そのため、接続線２ａと接続線２ｂとの間に電圧を印加し、接続線２ａと接続線２ｂを介して、磁気センサ素子５へ電力を供給する動作と、接続線２ａと接続線２ｂへの電圧印加を停止し、磁気センサ素子５の出力を出力端子５ｃから出力する動作と、を選択し切換えることができる。このことにより、センサモジュール２００の接続を２箇所に減らすことができるので、配線部材２として２芯のケーブルを用いてセンサモジュール２００を動作させることができる。

また、磁気センサ素子５が磁気抵抗素子であるので、磁界強度の変化に対応して磁気抵抗が大きく変化するので、磁界強度の変化に対応した大きな電圧変化を出力信号として得ることができるので、小型化しても感度の良いセンサセンサモジュールを実現することができる。

蓄電素子３がコンデンサであるので蓄電素子３に充電するための充電回路が不要で、簡易な構成でセンサモジュールを構成することができるので、センサモジュールを小型にすることができ、電池のように容量の低下や液洩れ等の経年劣化がないので、信頼性の高いセンサモジュールを実現することができる。

スイッチング素子４がダイオードであるので、少ない構成部品で切換え動作を行う事ができるので、更にセンサモジュールを小型化することができる。

以上のように、本発明の第２実施形態に係るセンサモジュール２００によれば、センサ装置と接続する配線数を少なくすることができるセンサモジュールを提供することができる。

［第３実施形態］
以下に第３実施形態におけるセンサ装置３００について説明する。

まず始めに第３実施形態におけるセンサ装置３００の構成について図３を用いて説明する。図３はセンサ装置３００のブロック図である。なお、第１実施形態および第２実施形態と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明は省略する。

センサ装置３００は図３に示すように、第１実施形態のセンサモジュール１００の検知部１０と、本体部２０と、が配線部材２で接続されて構成されている。

本体部２０は、センサモジュール１００の出力を取得する計測回路２１と、センサモジュール１００に電源を供給する電源回路２２と、計測回路２１と電源回路２２とを制御する制御回路２３と、を備えている。

次に、センサ装置３００の動作について図４を用いて説明する。図４は、センサ装置３００の動作を説明するタイミング図である。

図４に示すように、図３に示した本体部２０に備えられた制御回路２３は電源回路２２を制御し、時刻Ｔ１で電源回路２２の出力をＯＮにし、電源回路２２からセンサモジュール１００へ出力電圧をＥ（Ｖ）で電力の供給を開始する。

電源の供給を開始した時刻Ｔ１からセンサモジュール１００に備えられている蓄電素子３を充電するのに十分な時間ｔ１（第１の時間）経過した時刻Ｔ２で、制御回路２３は電源回路２２をＯＦＦにする。

センサモジュール１００に備えられている蓄電素子３の両端の電圧は、時刻Ｔ１からスイッチング素子４のダイオードの順方向電圧分だけ降下した電圧で充電され、時刻Ｔ２以降、主に磁気センサ素子１を放電経路として放電し、徐々に電圧が降下してゆく。

センサモジュール１００に備えられている、磁気センサ素子１の第１出力端子１ｃおよび第２出力端子１ｄの電圧は、磁気センサ素子１の第１出力端子１ｃと第２出力端子１ｄが配線部材２を介して本体部２０に備えられている電源回路２２と接続されているので、時刻Ｔ１から電源回路２２の出力電圧が直接印加される。

時刻Ｔ２で電源回路２２がＯＦＦとなった以降に磁気センサ素子１の第１出力端子１ｃと第２出力端子１ｄに表れる電圧は、蓄電素子３から供給される電圧が、磁気センサ素子１の内部の磁気抵抗素子で分圧されて出力される。

磁気センサ素子１に磁界が加わると、磁界強度の変化に対応して４つの磁気抵抗素子の抵抗値が変化し、第１出力端子１ｃおよび第２出力端子１ｄに出力される電圧が変化するので、この電圧の変化を測定することで磁界強度の変化を検出することができる。

制御回路２３は、時刻Ｔ２で電源回路２２をＯＦＦにしてからスイッチング素子４の切換え時間ｔ２経過後の時刻Ｔ３に計測回路２１を制御してセンサモジュール１００の出力電圧を計測し、計測した値を計測回路２１から取得する。

制御回路２３が計測回路２１から取得した値から磁気センサ素子１に加わっている磁界強度を知る事ができるので、例えば既知の永久磁石からの距離や位置の変動を検出するセンサ装置として使用することができる。

以上のように、本発明の第３実施形態に係るセンサ装置３００は、センサモジュール１００の検知部１０と、本体部２０と、を配線部材２で接続して構成される。本体部２０は、センサモジュール１００の出力を取得する計測回路２１と、センサモジュール１００に電源を供給する電源回路２２と、計測回路２１と電源回路２２とを制御する制御回路２３と、を備えている。制御回路２３は電源回路２２を制御して第１の時間でセンサモジュール１００に電力を供給し、第１の時間が経過した後に電力の供給を停止し、計測回路２１を制御してセンサモジュール１００の出力信号を計測させるので、配線部材２が２芯のケーブルで接続されていても本体部２０と接続電源の供給と計測を交互に行うことができる。

以上のように、本発明の第３実施形態に係るセンサ装置３００によれば、センサ装置と接続する配線数を少なくすることができるセンサモジュールを備えたセンサ装置を提供することができる。

以上のように、本発明の実施形態に係るセンサモジュールおよびセンサ装置について具体的に説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能である。例えば次のように変形して実施することができ、これらの実施形態も本発明の技術的範囲に属する。

（１）第１実施形態および第２実施形態のセンサモジュールにおいて、磁気センサ素子に磁気抵抗素子を用いて構成した例を示して説明を行なったが、ホール素子を用いて構成しても良い。

（２）第１実施形態および第２実施形態のセンサモジュールにおいて、蓄電素子３にコンデンサを用いて構成した例を示して説明を行なったが、二次電池を用いて構成しても良い。この場合、センサモジュールの大きさは多少大きくなるが、放電特性が安定するので測定精度を向上することができる。

（３）第１実施形態および第２実施形態のセンサモジュールにおいて、磁気センサ素子と配線部材の接続線を直接接続する例を示して説明を行なったが、静電気や異常電流から磁気センサ素子を保護するための保護抵抗を介して接続するように構成しても良い。

（４）第１実施形態および第２実施形態のセンサモジュールにおいて、スイッチング素子にダイオードを用いて構成した例を示して説明を行なったが、トランジスタやＦＥＴで切換え回路を構成しても良く、また切換え回路が構成されたＩＣを用いても良い。

（５）第３実施形態のセンサ装置において、センサモジュールに第１実施形態のセンサモジュールを用いて構成した例を示して説明を行なったが、第２実施形態のセンサモジュールを用いても良く、また前述の変形例に挙げたセンサモジュールを用いても良い。

（６）本発明の実施形態において、検出対象物について特に説明を行なっていないが、検出対象物としては、例えば、磁石と、当該磁石に対して検知部が所定の位置となるようセンサモジュールが着脱自在に取付け可能な取付け部と、を備えた被検出モジュール等を用いるように構成してもよく、またセンサモジュールと被検出モジュールを組み合わせてセンシングユニットを構成してもよい。

１ 磁気センサ素子
１ａ 電源端子
１ｂ 接地端子
１ｃ 第１出力端子
１ｄ 第２出力端子
２ 配線部材
２ａ 接続線
２ｂ 接続線
３ 蓄電素子
４ スイッチング素子
５ 磁気センサ素子
５ａ 電源端子
５ｂ 接地端子
５ｃ 出力端子
１０ 検知部
１１ 検知部
２０ 本体部
２１ 計測回路
２２ 電源回路
２３ 制御回路
１００ 第１実施形態のセンサモジュール
２００ 第２実施形態のセンサモジュール
３００ 第３実施形態のセンサ装置

Claims (7)

1. 電源端子と、接地端子と、磁界状態に応じた電圧を出力する第１出力端子および第２出力端子と、を有する磁気センサ素子を備えた検知部と、
   前記検知部に接続された配線部材と、を有するセンサモジュールであって、
   前記磁気センサ素子の、前記電源端子と前記接地端子との間に蓄電素子が接続され、
   前記配線部材は、前記第１出力端子と前記第２出力端子にそれぞれ接続された２本の接続線を備え、
   前記電源端子と前記第１出力端子との間と、前記接地端子と前記第２出力端子との間にはそれぞれに、前記２本の接続線間に対して電圧印加することで導通状態となり、電圧印加を停止すると開放状態となるスイッチング素子が接続されることを特徴とするセンサモジュール。
2. 請求項１に記載のセンサモジュールにおいて、前記磁気センサ素子が磁気抵抗素子であることを特徴とするセンサモジュール。
3. 請求項１または請求項２に記載のセンサモジュールにおいて、前記蓄電素子がコンデンサであることを特徴とするセンサモジュール。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載のセンサモジュールにおいて、前記スイッチング素子がダイオードであることを特徴とするセンサモジュール。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載のセンサモジュールと、前記センサモジュールが接続される本体部と、で構成されるセンサ装置であって、
   前記本体部は、前記センサモジュールの出力を計測する計測回路と、前記センサモジュールに電力を供給する電源回路と、前記計測回路と前記電源回路とを制御する制御回路と、を備え、
   前記制御回路は、前記電源回路を制御して第1の時間で前記センサモジュールに電力を供給し、前記第1の時間が経過した後に電力の供給を停止し、前記計測回路を制御して前記センサモジュールの出力信号を計測させることを特徴とするセンサ装置。
6. 電源端子と、接地端子と、磁界状態に応じた電圧を出力する出力端子と、を有する磁気センサ素子を備えた検知部と、
   前記検知部に接続された配線部材と、を有するセンサモジュールであって、
   前記磁気センサ素子の、前記電源端子と前記接地端子との間に蓄電素子が接続され、
   前記配線部材は、前記接地端子と前記出力端子にそれぞれ接続された２本の接続線を備え、
   前記電源端子と前記出力端子との間に、前記２本の接続線間に電圧印加することで導通状態となり、電圧印加を停止すると開放状態となるスイッチング素子が接続されることを特徴とするセンサモジュール。
7. 請求項６に記載のセンサモジュールと、前記センサモジュールが接続される本体部と、で構成されるセンサ装置であって、
   前記本体部は、前記センサモジュールの出力を計測する計測回路と、前記センサモジュールに電力を供給する電源回路と、前記計測回路と前記電源回路とを制御する制御回路と、を備え、
   前記制御回路は、前記電源回路を制御して第1の時間で前記センサモジュールに電力を供給し、前記第1の時間が経過した後に電力の供給を停止し、前記計測回路を制御して前記センサモジュールの出力信号を計測させることを特徴とするセンサ装置。
   
   

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