JP2015210108A - Magnetic sensor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thin transmission type magnetic sensor which is flexible for arrangement in a housing, is suitable for wide variety of installation locations, can detect a magnetic field in a wide range, and is not visually conspicuous.SOLUTION: The magnetic sensor comprises a coil circuit 2 formed by patterning a thin metallic wire or a transparent conductive film on a film base material 1, to provide an inductor. The film base material 1 is a transparent film, therefore see-through. The magnetic sensor further comprises a detection circuit that detects an output voltage of the coil circuit 2.

Description

本発明は、フイルム型の磁気センサーに関するものである。   The present invention relates to a film type magnetic sensor.

従来、磁石などの磁気を検出する磁気センサーが広く普及している。その構成としては、磁性体材料をスイッチに使用し、磁石を近接させるとスイッチが入るリードスイッチから、フラックスゲートセンサー、半導体を使用したホール素子、あるいは磁気抵抗素子などが開発されている。このような構成の磁気センサーは、ブラシレスモーター、地磁気センサー、位置センサーなどに使用されている。また、アミューズメント分野にも使用されており、パチンコ台の磁気を使用した不正防止用などに使用されている。   Conventionally, magnetic sensors that detect magnetism such as magnets have been widely used. As a configuration, a magnetic material is used for a switch, and a flux gate sensor, a Hall element using a semiconductor, or a magnetoresistive element has been developed from a reed switch that is switched on when a magnet is brought close to the switch. The magnetic sensor having such a configuration is used for a brushless motor, a geomagnetic sensor, a position sensor, and the like. It is also used in the amusement field, and is used for anti-fraud using the magnetic field of pachinko machines.

図１２は、このような従来の磁気センサーの使用例を断面で示した説明図である。図では、具体的にはパチンコ台に使用した例で、磁気センサー１６は縦、横、高さが数センチのサイズに収まっている。表面ガラス１５で覆われ、釘を打ち込んだ筺体１９の所定部分に、必要数、配置している。筺体内部でパチンコ玉１７が移動する。磁石４を筺体１９に近づけると、その近傍の磁気センサー１６が反応し、磁石４の存在を検知する。したがって、筺体内部にセンサー本体を配置しなければならない。この例からも解るように、磁気センサーを使用する場合に、配置する場所が限定されたり、あるいは配置したい箇所に薬物などの障害物があり、配置することができない、などの問題が発生する。このため検知できる場所も限定的となる。   FIG. 12 is an explanatory view showing a usage example of such a conventional magnetic sensor in cross section. In the figure, specifically, in the example used for the pachinko machine, the magnetic sensor 16 is within a size of several centimeters in height, width, and height. The required number is arranged in a predetermined portion of the casing 19 covered with the surface glass 15 and driven into the nail. The pachinko ball 17 moves inside the housing. When the magnet 4 is brought close to the housing 19, the magnetic sensor 16 in the vicinity reacts to detect the presence of the magnet 4. Therefore, the sensor body must be placed inside the housing. As can be seen from this example, when the magnetic sensor is used, there are problems that the place where the magnetic sensor is placed is limited, or that there is an obstacle such as a drug at the place where the magnetic sensor is to be placed, and the placement is impossible. For this reason, the place which can be detected becomes limited.

公知文献を以下に示す。   Known documents are shown below.

特開２０１１−１２８０２８号公報JP 2011-128028 A

本発明はこのような問題点を解決するもので、薄型で、柔軟に筐体に配置することができ、設置場所の範囲が広がり、また広範囲で磁界を検知できる磁気センサーを提供することを課題とする。   The present invention solves such problems, and it is an object of the present invention to provide a magnetic sensor that can be thinly and flexibly arranged in a housing, has a wide range of installation locations, and can detect a magnetic field in a wide range. And

本発明はかかる課題に鑑みなされたもので、本発明の請求項１の発明は、
フィルム基材に、金属細線または透明導電膜をパターニングしてコイル回路を形成して、インダクタを設けたことを特徴とする磁気センサーとしたものである。 The present invention has been made in view of such problems, and the invention of claim 1 of the present invention provides
A magnetic sensor is characterized in that an inductor is provided by patterning a thin metal wire or a transparent conductive film on a film substrate to form a coil circuit.

本発明の請求項２の発明は、
フィルム基材を、透明フィルムとし、透視可能としたことを特徴とする請求項１に記載の磁気センサーとしたものである。 The invention of claim 2 of the present invention
2. The magnetic sensor according to claim 1, wherein the film substrate is a transparent film and can be seen through.

本発明の請求項３の発明は、
コイル回路の出力電圧を検知する検知回路を供えたことを特徴とする請求項１または２に記載の磁気センサーとしたものである。 The invention of claim 3 of the present invention
3. A magnetic sensor according to claim 1, further comprising a detection circuit for detecting an output voltage of the coil circuit.

本発明の請求項４の発明は、
コイル回路の一部分を配線として利用されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の磁気センサーとしたものである。 The invention of claim 4 of the present invention
4. A magnetic sensor according to claim 1, wherein a part of the coil circuit is used as wiring.

本発明の請求項５の発明は、
コイル回路の空間部分に、パターニングされたコイルパターンと相似形のダミーパターンが形成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の磁気センサーとしたものである。 The invention of claim 5 of the present invention
5. The magnetic sensor according to claim 1, wherein a dummy pattern similar to the patterned coil pattern is formed in a space portion of the coil circuit.

本発明の請求項６の発明は、
コイル回路の空間部分に、パターニングされたコイルパターンとは異なる形状のパターンか、または異なる幅のコイルパターンを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の磁気センサーとしたものである。 The invention of claim 6 of the present invention
The magnetic sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the space part of the coil circuit has a pattern having a shape different from that of the patterned coil pattern or a coil pattern having a different width. is there.

本発明の請求項７の発明は、
パターニングされたコイルパターンが、コイル回路の中心近傍まで形成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の磁気センサーとしたものである。 The invention of claim 7 of the present invention
5. The magnetic sensor according to claim 1, wherein the patterned coil pattern is formed up to the vicinity of the center of the coil circuit.

本発明は以上のような構成であるので、薄型で、広い面積での磁気を感知し、柔軟に筐体などに配置する磁気センサーとすることができ、さらにフィルム基材を透明とすることで、透過型の磁気センサーとすることができ、視覚的に目立たないことが可能である。このような効果があることから、磁気センサを使用する機器の設計の自由度が増す。   Since the present invention is configured as described above, it can be a thin magnetic sensor that senses magnetism over a wide area and can be flexibly placed in a housing, etc., and further by making the film substrate transparent. It can be a transmissive magnetic sensor and can be visually inconspicuous. Such an effect increases the degree of freedom in designing a device that uses a magnetic sensor.

本発明の磁気センサーの第一の実施の形態例を平面で示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the 1st embodiment of the magnetic sensor of this invention in the plane. 第一の実施形態例を断面で見た説明図である。It is explanatory drawing which looked at the example of 1st embodiment in the cross section. 本発明の磁気センサーの磁気による検知の例を説明する部分説明図である。It is a partial explanatory view explaining an example of detection by magnetism of the magnetic sensor of the present invention. 本発明の磁気センサーの第二の実施形態の説明図である。It is explanatory drawing of 2nd embodiment of the magnetic sensor of this invention. 本発明の磁気センサーの第三の実施の形態を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed 3rd embodiment of the magnetic sensor of this invention. 本発明の磁気センサーの第四の実施の形態を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed 4th embodiment of the magnetic sensor of this invention. 本発明の磁気センサーの第五の実施の形態を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed 5th embodiment of the magnetic sensor of this invention. 本発明の磁気センサーの第六の実施の形態を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed 6th embodiment of the magnetic sensor of this invention. 本発明の磁気センサーの第七の実施の形態を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed 7th embodiment of the magnetic sensor of this invention. 本発明の磁気センサーの第八の実施の形態を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed 8th embodiment of the magnetic sensor of this invention. 本発明の磁気センサーの第九の実施の形態を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed 9th embodiment of the magnetic sensor of this invention. 従来の磁気センサーの使用例を断面で示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the usage example of the conventional magnetic sensor in the cross section.

以下本発明を実施するための形態につき説明する。   Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described.

図１は、本発明の磁気センサーの第一の実施の形態例を平面で見た説明図である。図２は、第一の実施形態例を断面で見た説明図である。本実施形態の磁気センサーは、フィルム基材１に、金属細線または透明導電膜をパターニングしてこれを渦巻状の配線パターン２とし、コイル回路を形成している。したがって、この回路はインダクタを有する空芯コイルとなる。そして図ではコイル回路を、複数縦横に設け、各コイル回路には、パッド３を設けて、インダクタに発生した電圧を取り出し、これを測定する。なお、配線パターン２が重なる部分は、フィルム基材１に穴を開け、一方の配線をフィルム基材１の他の面を通してショートを避けるようにする。あるいは、重なる部分に絶縁膜を設けてもよい。   FIG. 1 is an explanatory view of a first embodiment of a magnetic sensor according to the present invention viewed in plan. FIG. 2 is an explanatory view of the first embodiment viewed in cross section. In the magnetic sensor of this embodiment, a thin metal wire or a transparent conductive film is patterned on the film substrate 1 to form a spiral wiring pattern 2 to form a coil circuit. Therefore, this circuit becomes an air-core coil having an inductor. In the figure, a plurality of coil circuits are provided vertically and horizontally, and each coil circuit is provided with a pad 3 to take out a voltage generated in the inductor and measure it. In addition, the part where the wiring pattern 2 overlaps makes a hole in the film base material 1 so as to avoid short circuit through the other surface of the film base material 1. Alternatively, an insulating film may be provided in the overlapping portion.

図３は、本発明の磁気センサーの磁気による検知の動作の例を説明する部分説明図である。図３では、各コイルパターン２を直列接続し、１組のパッドで検知した電圧を出力し、電圧計６で測定している。   FIG. 3 is a partial explanatory view for explaining an example of the detection operation by the magnetism of the magnetic sensor of the present invention. In FIG. 3, each coil pattern 2 is connected in series, a voltage detected by a set of pads is output, and measured by a voltmeter 6.

電磁誘導により、コイル回路に鎖交する磁束Φが変化し、回路に発生する起電力Ｖは、
Ｖ＝−ｎ・ΔΦ／Δｔ
ただし
ｎ・・・・コイルの巻数
ΔΦ・・・磁束の変化量
Δｔ・・・磁束の変化時間
となる。 Due to electromagnetic induction, the magnetic flux Φ interlinked with the coil circuit changes, and the electromotive force V generated in the circuit is
V = −n · ΔΦ / Δt
However, n ··· The number of turns of the coil ΔΦ ... The amount of change in magnetic flux Δt ... The change time of magnetic flux.

図３のように、磁気センサーの近傍に磁石４や磁性体５が存在し、それが磁気センサーに対し、相対的に運動し、コイル回路に鎖交する磁束が変化すると、上式に示すような起電力が発生する。この出力を電圧計６により測定することで、磁気を検知できる。したがって、フィルム基板１にインダクタ回路をパターニングして形成することにより、磁束の変化を検知することが可能となる。すなわち、インダクタ回路に電圧を発生させ、磁力の検出が可能になる。   As shown in FIG. 3, when the magnet 4 and the magnetic body 5 exist in the vicinity of the magnetic sensor and move relative to the magnetic sensor and the magnetic flux linked to the coil circuit changes, as shown in the above equation Electromotive force is generated. By measuring this output with the voltmeter 6, magnetism can be detected. Therefore, by forming an inductor circuit on the film substrate 1 by patterning, it is possible to detect a change in magnetic flux. That is, a voltage is generated in the inductor circuit, and the magnetic force can be detected.

図４は、本発明の磁気センサーの第二の実施形態の説明図である。本実施形態の例では、磁気センサー７のコイル回路の出力電圧を検知する検知回路を供えている。さらに、検知回路として具体的に、コイル回路の出力から、ローパスフィルタ８、増幅器９、Ａ／Ｄコンバータ１０を順次接続し、出力を得る構成としている。   FIG. 4 is an explanatory diagram of a second embodiment of the magnetic sensor of the present invention. In the example of the present embodiment, a detection circuit that detects the output voltage of the coil circuit of the magnetic sensor 7 is provided. Further, specifically as a detection circuit, the low-pass filter 8, the amplifier 9, and the A / D converter 10 are sequentially connected from the output of the coil circuit to obtain an output.

このような検知回路の動作は、磁気センサー７から出力された電圧がローパスフィルター８を通りノイズリジェクトされる。その後増幅器９で、信号は所定の電圧まで増幅される。その出力信号を、Ａ／Ｄコンバータ１０にてＡ／Ｄ変換を行い、磁束の変化の有無を電圧のディジタル量の形で出力する。また磁束の変化から電圧への変換の方法は、Ａ／Ｄコンバータでなく、電圧計を接続してもアナログ量として出力可能である。またアプリケーションによっては電圧計の代わりにコンパレータにて２値化を行って磁束の変化の有無を検出してもよい。磁束変化の無い状態と、磁束変化が起きた時の電圧の変化と、を検出できる回路が接続されていれば何でも良く、使いやすいものを使用して検出すればよい
また、フィルム基材にパターニングされるインダクタ回路は、巻数が多いほど感度が高くなる。従って巻数を増やすため、フィルムに穴をあけず、片面の銅線のみを、パターニングを行ってインダクタ回路２を構成するとよい。第５図は、このような本発明の磁気センサーの第三の実施の形態を示した説明図で、片側の出力端子を配線が囲う形状のインダクタ回路となる。端子はパッド３に接続されている。 In the operation of such a detection circuit, the voltage output from the magnetic sensor 7 passes through the low-pass filter 8 and is noise-rejected. Thereafter, the amplifier 9 amplifies the signal to a predetermined voltage. The output signal is A / D converted by the A / D converter 10 to output the presence or absence of a change in magnetic flux in the form of a digital amount of voltage. Also, the method of converting the change of magnetic flux into voltage can be output as an analog quantity even if a voltmeter is connected instead of the A / D converter. Depending on the application, binarization may be performed by a comparator instead of a voltmeter to detect the presence or absence of a change in magnetic flux. Any circuit that can detect the state of no change in magnetic flux and the change in voltage when a change in magnetic flux occurs can be connected, and it can be detected by using an easy-to-use device. The sensitivity of the inductor circuit is increased as the number of turns increases. Therefore, in order to increase the number of turns, the inductor circuit 2 may be configured by patterning only one side of the copper wire without making a hole in the film. FIG. 5 is an explanatory view showing a third embodiment of the magnetic sensor of the present invention, and is an inductor circuit having a shape in which a wiring surrounds an output terminal on one side. The terminal is connected to the pad 3.

図６は、本発明の磁気センサーの第四の実施の形態の説明図である。図のように配線の一部分を開放しておきＦＰＣ(Flexible Printed Circuits)１１などの外部回路でループとなるコイルの配線部分２を補間してインダクタを構成しても良い。端子はパッド３に接続されている。   FIG. 6 is an explanatory diagram of the fourth embodiment of the magnetic sensor of the present invention. As shown in the figure, a part of the wiring may be opened and an inductor may be configured by interpolating the wiring part 2 of the coil forming a loop with an external circuit such as an FPC (Flexible Printed Circuits) 11. The terminal is connected to the pad 3.

あるいは図７の、本発明の磁気センサーの第五の実施の形態の説明図で示すように、コイルの配線パターン２を設けたフィルム基材にスルーホール１２を設け、フィルム基材の他方の面から迂回の配線をして、外部に引き出す電極のパッド３を取り出しても良い。   Alternatively, as shown in the explanatory view of the fifth embodiment of the magnetic sensor of the present invention shown in FIG. 7, the through hole 12 is provided in the film base provided with the wiring pattern 2 of the coil, and the other side of the film base is provided. Alternatively, the electrode pad 3 may be taken out by making a detour wiring.

また、本発明の磁気センサーの第六の実施の形態の説明図で示す、図８のように、コイルの空間部分を浮島の配線パターンとして実際にインダクタとして使用する配線パターン２と相似な形状のダミーパターン１３として残しておくと、目視上、配線パターン２と区別が付かなくなる。したがって斜光などでフィルム機材を用いた磁気センサーを目視しても、そのセンサーパターンの有無の区別がつきにくくなるので、全体として配線パターン２の認識をしずらくなる。磁気センサーの存在を知られたくない場合に、有用である。   Further, as shown in FIG. 8, which is shown in the explanatory diagram of the sixth embodiment of the magnetic sensor of the present invention, the coil space portion has a shape similar to the wiring pattern 2 that is actually used as an inductor as a floating island wiring pattern. If the dummy pattern 13 is left, it cannot be distinguished from the wiring pattern 2 visually. Therefore, even if the magnetic sensor using the film material is visually observed with oblique light or the like, it becomes difficult to distinguish the presence or absence of the sensor pattern, so that it is difficult to recognize the wiring pattern 2 as a whole. Useful if you do not want to know the presence of a magnetic sensor.

また、逆に、本発明の磁気センサーの第七の実施の形態の説明図で示す図９のように、ダミーパターン１３を実際の配線パターンと異なるパターンや太さで配線し、目視で薄くそのパターンが識別できるようにすると、様々な情報提供をユーザに対して行うことが可能となる。   On the contrary, as shown in FIG. 9 shown in the explanatory diagram of the seventh embodiment of the magnetic sensor of the present invention, the dummy pattern 13 is wired with a pattern or thickness different from the actual wiring pattern and thinned visually. If the pattern can be identified, various information can be provided to the user.

図１０は、本発明の磁気センサーの第八の実施の形態の説明図である。このように、コイルの引き出しパッド３をコイルの中心近傍まで配線し、コイルの空間部分を減らすことで、配線パターン２を目立たなくする方法をとることもできる。   FIG. 10 is an explanatory diagram of the eighth embodiment of the magnetic sensor of the present invention. In this way, the wiring pattern 2 can be made inconspicuous by wiring the lead pad 3 of the coil to the vicinity of the center of the coil and reducing the space portion of the coil.

図１１は、本発明の磁気センサーの第九の実施の形態の説明図である。図で、磁気センサー１８を二枚の表ガラスの隙間に配したパチンコ台１４を示しており、磁石４をパチンコ台１４に近づけると、その近傍の磁気センサー１８が反応し、磁石４の存在を検知する。   FIG. 11 is an explanatory diagram of the ninth embodiment of the magnetic sensor of the present invention. In the figure, a pachinko machine 14 is shown in which a magnetic sensor 18 is arranged in the gap between two front glass plates. When the magnet 4 is brought close to the pachinko machine 14, the magnetic sensor 18 in the vicinity reacts to indicate the presence of the magnet 4. Detect.

図１２で示す従来のパチンコ台では、個別の磁気センサー１６を台内部に配している。本実施形態の磁気センサーは、図１２の従来品と比べ透明であることを利用して、磁気センサー１８をパチンコ台の二枚のガラス板の隙間の空間に配したほうが、台上に磁気センサーを埋め込むよりも空間利用率が上がる。このため、パチンコ台の役物等の配置の自由度が向上することがわかる。   In the conventional pachinko machine shown in FIG. 12, individual magnetic sensors 16 are arranged inside the machine. The magnetic sensor according to the present embodiment is more transparent than the conventional product shown in FIG. 12, and the magnetic sensor 18 is disposed on the space between the two glass plates of the pachinko machine. The space utilization rate is higher than embedding. For this reason, it turns out that the freedom degree of arrangement | positioning of the accessory etc. of a pachinko machine improves.

１・・・・フィルム基材
２・・・・配線パターン
３・・・・パッド
４・・・・磁石
７・・・・磁気センサー
８・・・・ローパスフィルタ
９・・・・増幅器
１０・・・Ａ／Ｄコンバータ
１１・・・ＦＰＣ
１２・・・スルーホール
１３・・・ダミーパターン
１４・・・パチンコ台
１５・・・表面ガラス
１６・・・磁気センサー
１７・・・パチンコ玉
１８・・・磁気センサー
１９・・・筺体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Film base material 2 ... Wiring pattern 3 ... Pad 4 ... Magnet 7 ... Magnetic sensor 8 ... Low-pass filter 9 ... Amplifier 10 ...・ A / D converter 11 ... FPC
12 ... through hole 13 ... dummy pattern 14 ... pachinko machine 15 ... surface glass 16 ... magnetic sensor 17 ... pachinko ball 18 ... magnetic sensor 19 ... housing

Claims (7)

フィルム基材に、金属細線または透明導電膜をパターニングしてコイル回路を形成して、インダクタを設けたことを特徴とする磁気センサー。   A magnetic sensor, wherein a coil circuit is formed by patterning a thin metal wire or a transparent conductive film on a film substrate, and an inductor is provided. フィルム基材を、透明フィルムとし、透視可能としたことを特徴とする請求項１に記載の磁気センサー。   The magnetic sensor according to claim 1, wherein the film base material is a transparent film and can be seen through. コイル回路の出力電圧を検知する検知回路を供えたことを特徴とする請求項１または２に記載の磁気センサー。   3. The magnetic sensor according to claim 1, further comprising a detection circuit that detects an output voltage of the coil circuit. コイル回路の一部分を配線として利用されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の磁気センサー。   The magnetic sensor according to claim 1, wherein a part of the coil circuit is used as wiring. コイル回路の空間部分に、パターニングされたコイルパターンと相似形のダミーパターンが形成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の磁気センサー。   5. The magnetic sensor according to claim 1, wherein a dummy pattern similar to the patterned coil pattern is formed in a space portion of the coil circuit. コイル回路の空間部分に、パターニングされたコイルパターンとは異なる形状のパターンか、または異なる幅のコイルパターンを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の磁気センサー。   5. The magnetic sensor according to claim 1, wherein the space portion of the coil circuit has a pattern having a shape different from that of the patterned coil pattern or a coil pattern having a different width. パターニングされたコイルパターンが、コイル回路の中心近傍まで形成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の磁気センサー。   5. The magnetic sensor according to claim 1, wherein the patterned coil pattern is formed up to the vicinity of the center of the coil circuit.
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