JP2017032587A - 磁気検出装置 - Google Patents
磁気検出装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017032587A JP2017032587A JP2016212478A JP2016212478A JP2017032587A JP 2017032587 A JP2017032587 A JP 2017032587A JP 2016212478 A JP2016212478 A JP 2016212478A JP 2016212478 A JP2016212478 A JP 2016212478A JP 2017032587 A JP2017032587 A JP 2017032587A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tmr
- failure
- magnetic field
- detection means
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims description 27
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 17
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
Abstract
【解決手段】
外部磁界に対して抵抗値が変化する磁気抵抗素子である第1の素子(3)と第2の素子(4)を直列に接続してブリッジ回路を構成し、ブリッジ回路の一端は電源(17)に接続され、他端は接地され、第1の素子(3)と第2の素子(4)の接続点は増幅手段(9)に接続され、電源(17)とブリッジ回路の中間には電流検出手段(16)が接続され、電流検出手段(16)の出力の一端は故障検出手段(12)に接続された磁気検出装置。
【選択図】 図4
Description
(非特許文献1の式(2)およびV.CONCLUSION欄参照。)
即ち、磁化固定層111の磁化方向に対して、磁化自由層113の磁化方向との相対角度をθとすると、コンダクタンスGは、次のように表される。ここで、磁化自由層113の磁化方向は、外部磁界の方向すなわち磁界の回転角θと一致する。
G=G0+G1cosθ ・・・・・・(数式1)
これを抵抗値で表現すると、数式1の逆数となる。
R=1/(G0+G1cosθ) ・・・・・(数式2)
図9において、磁性体114が紙面に向かって左方向に移動すれば、すべてのTMR素子の固定層の磁化方向は矢印118の方向にあり、図8に示したように外部磁界の方向115が図のように位置により方向が変わるため、TMR連結体116及びTMR連結体117のコンダクタンスGは余弦波形状に変動する。
(G0+G1cosθ)/2G0 ・・・・・(数式3)
中点電位の電圧変動は余弦波形状となり、増幅器119で反転増幅した出力端子120の出力波形は121のような余弦波形状になる。このようにして磁界の変化を電圧に変換して被検出体である磁性体の移動を検出できる。
(例えば、特許文献2参照。)
図10に16連結したTMR素子の1連結122が故障した場合を図示している。この場合故障とは低抵抗(乃至ショート)を意味する。TMR素子が連結された116と117は同一方向の磁界が印加されているとする。この場合、出力波形123は正常な出力波形124と比して、高電位側にオフセットしている。このため、所望の電位からのずれから故障を検出することができる。
図12において、例えば、TMR素子1連結の抵抗を2KΩとし、正常時の電圧測定値を1.8Vとすると、中点電位を挟んで高電位側の6連結が故障(ショート)し、低電位側が2連結故障(ショート)した場合の電圧測定値も1.8Vとなり、故障を検出できない場合がある。
なお、各図中、同一符号は、同一または相当部分を示すものとする。
図1は、この発明の実施の形態1に係る磁気検出装置を示す回路構成図である。
図1において、2はTMR素子の1連結で、8連結で一組としたTMR連結体3と4にてブリッジを構成している。TMR連結体3側の一端が電源5と切替器1を介して接続されている。またTMR連結体4の一端は接地されている。TMR連結体3とTMR連結体4で構成されるブリッジの中点6は抵抗器7に接続されている。抵抗器7と抵抗器8は、オペアンプ(以下増幅器ともいう。)9の倍率を決める抵抗器である。オペアンプ9のプラス側は基準電源10に接続されている。オペアンプ9の出力の一端は故障検出器12に接続されている。
TMR素子の1連結2を2kΩ、TMR連結体3と4各々の素子連結数を8個、抵抗器7の抵抗値を1kΩ、抵抗器8の抵抗値を10kΩ、基準電源10の電圧を1Vとすると、出力端子11の電圧値は2.11Vとなる。
ここで、TMR連結体3及び4の連結が故障によりそれぞれ1連結ずつ故障した場合、出力端子11の電圧値は2.25Vとなる。このように故障した場合に出力端子11の電圧が変化するため、出力端子11の電圧変化を検出することによってTMR素子の故障を検出することができる。
図2は、この発明の実施の形態2に係る磁気検出装置を示す回路構成図である。
図において13a、13bは切替器である。図1における実施の形態1の切替器1を省けば、その他の構成は図1と同一である。
抵抗器7と、TMR連結体4で構成される直列回路に流れる電流は抵抗器8により電圧に変換され、出力端子11に出力される。
次に、切替器13aをONにし、13bをOFFにする。オペアンプ9のプラス電極とマイナス電極はイマジナリーショートされているため、電源5の電圧と基準電源10の電圧との差がTMR連結体3と抵抗器7の直列回路に印加された状態となる。抵抗器7と、TMR連結体3で構成される直列回路に流れる電流は抵抗器8により電圧に変換され、出力端子11に出力される。ここで、抵抗器7及び抵抗器8の各々の抵抗値が任意の値に決められているものとすると、TMR連結体3もしくはTMR連結体4の抵抗値により、出力端子11の電圧が変わるため、故障検出が可能となる。
切替器13bをOFFにした場合(切替器13aはONにする)、出力端子11の電圧値は0.41Vとなる。ここでTMR連結体3及び4の連結が故障によりそれぞれ1連結ずつ故障した場合、切替器13aがOFFのとき、出力端子11の電圧値は1.67Vとなり、切替器13bがOFFのとき、出力端子11の電圧値は0.33Vとなる。
このように、故障した場合に出力端子11の電圧が変化するため、この電圧の変化を故障検出器12により測定することによって、故障を検出することができる。
図3は、この発明の実施の形態3に係る磁気検出装置を示す回路構成図である。
この発明の実施の形態3は、磁気抵抗素子がいわゆるホイートストンブリッジの構成となっており、実施の形態1に対して切替器14が追加されている以外はほぼ同じ構成となっている。図3において、切替器1が電源側接点1a側に、切替器14が14a側に接続されているときは、従来技術で説明したように、磁性体の動きに対して出力端子11の波形は図9の出力波形と同様の余弦波形状となり、被検出体である磁性体113の移動を検出できる。なお、実施の形態3では磁気抵抗素子がホイートストンブリッジの構成となっているため、3aと4aの接続点の電位変化とTMR連結3bと4bの接続点の電位変化は位相が180°異なるため、実施の形態1.と比して出力11は2倍の出力を得られる。
抵抗器7aと、TMR連結体3a、3b、4a、4bの合成抵抗で構成される直列回路に流れる電流は、抵抗器8aにより電圧に変換され、出力端子11に出力される。
ここで、抵抗器7a及び抵抗器8aの各々の抵抗値が任意の値に決められているものとすると、TMR連結体3a、3b、4a、4bの抵抗値により、出力端子11の電圧が変わるため、故障検出が可能となる。
このように、故障した場合に出力端子11の電圧が変化するため、この電圧の変化を故障検出器12により測定することによって、故障を検出することができる。
図4は、この発明の実施の形態4に係る磁気検出装置を示す回路構成図である。
図4において、2はTMR素子の1連結で、8連結で一組としたTMR連結体3と4にてブリッジを構成している。19はバッファであり、抵抗器7及び8はオペアンプ9の倍率を決める抵抗器である。電源10はオペアンプ9の出力端子11の基準電位である。また抵抗器15、オペアンプ16、電源17にて電流電圧変換回路を構成している。12は故障検出器である。
ここで、抵抗器15の抵抗値が任意の値に決められているものとすると、TMR連結体3もしくはTMR連結体4の抵抗値により、出力端子18の電圧が変わるため、この電圧の変化を故障検出器12により測定することによって、故障検出が可能となる。
図5は、この発明の実施の形態5に係る磁気検出装置を示す回路構成図である。
図5において、2はTMR素子の1連結で、8連結で一組としたTMR連結体3とTMR連結体4を構成している。抵抗器20、オペアンプ21、基準電源22は電流電圧変換回路を構成し、同様に抵抗器23、オペアンプ24、基準電源25は電流電圧変換回路を構成している。抵抗器7a、7b、8a、8b、オペアンプ9、基準電源10は差動増幅器を構成している。12は故障検出器であり、オペアンプ21とオペアンプ24の出力である出力26及び27とに接続される。
(G0+G1cosθ)VA ・・・・・・・・(数式3)
(G0+G1cos(θ+π))VA ・・・・・(数式4)
となる。ここで電流電圧変換回路を構成しているオペアンプ21、24の各々の出力26と27の波形は図6の波形33と34に示したように余弦波形状となる。
また、この発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
5 電源、6 ブリッジの中点、7、8 抵抗器、
9 オペアンプ(増幅器)、10 基準電源、11 出力端子、
12 故障検出器、13a、13b、14 切替器、15 抵抗器、
16 オペアンプ、17電源、18 出力端子、19 バッファ、
20 抵抗器、21 オペアンプ、22 基準電源、23 抵抗器、
24 オペアンプ、25 基準電源。
Claims (5)
- 外部磁界に対して抵抗値が変化する磁気抵抗素子である第1の素子と第2の素子が直列に接続されたブリッジ回路を構成しており、
前記ブリッジ回路の一方の端は電源に接続され、
前記ブリッジ回路の他方の端は接地され、
前記第1の素子と前記第2の素子の接続点は増幅手段に接続され、
前記電源と前記ブリッジ回路の中間には電流検出手段が接続され、
前記電流検出手段の出力の一端は故障検出手段に接続されていることを特徴とする磁気検出装置。 - 前記磁気抵抗素子は、外部磁界に対して磁化方向が固定された磁化固定層と、
外部磁界に応じて磁化方向が回転する磁化自由層と、前記磁化固定層と前記磁化自由層との間に挟まれた非磁性中間層からなることを特徴とする請求項1に記載の磁気検出装置。 - 外部磁界に対して磁化方向が固定された磁化固定層と、
外部磁界に応じて磁化方向が回転する磁化自由層と、
前記磁化固定層と前記磁化自由層との間に挟まれた非磁性中間層からなる磁気抵抗素子であって、
前記磁気抵抗素子である第1の素子の一方の端は第1の電源に接続され、前記第1の素子の他方の端は接地され、
前記磁気抵抗素子である第2の素子の一方の端は第2の電源に接続され、前記第2の素子の他方の端は接地され、
前記各々の電源と前記第1の素子及び前記第2の素子の中間には各々電流検出手段が接続され、
前記各々の電流検出手段の出力が増幅手段に接続され、
前記電流検出手段の出力の一端は故障検出手段に接続されていることを特徴とする磁気検出装置。 - 前記増幅手段は差動増幅手段であることを特徴とする請求項3に記載の磁気検出装置。
- 前記磁気抵抗素子は、トンネル効果磁気抵抗素子(TMR)であることを特徴とする請求項1、請求項3および請求項4のいずれか1項に記載の磁気検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016212478A JP6309067B2 (ja) | 2016-10-31 | 2016-10-31 | 磁気検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016212478A JP6309067B2 (ja) | 2016-10-31 | 2016-10-31 | 磁気検出装置 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015558644A Division JPWO2015111163A1 (ja) | 2014-01-23 | 2014-01-23 | 磁気検出装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017032587A true JP2017032587A (ja) | 2017-02-09 |
JP6309067B2 JP6309067B2 (ja) | 2018-04-11 |
Family
ID=57988600
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016212478A Active JP6309067B2 (ja) | 2016-10-31 | 2016-10-31 | 磁気検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6309067B2 (ja) |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6070078U (ja) * | 1983-10-21 | 1985-05-17 | 横河電機株式会社 | 警報回路 |
US4853629A (en) * | 1988-05-02 | 1989-08-01 | Eaton Corporation | Hall-Effect position sensing system and device |
JPH06249730A (ja) * | 1992-12-30 | 1994-09-09 | Hokuriku Electric Ind Co Ltd | センサ用ブリッジ回路 |
JPH11223639A (ja) * | 1998-02-05 | 1999-08-17 | Unisia Jecs Corp | 回転速度検出装置 |
JP2000097953A (ja) * | 1998-09-18 | 2000-04-07 | Mitsubishi Electric Corp | 速度測定装置及びその異常監視回路 |
JP2005514611A (ja) * | 2001-12-26 | 2005-05-19 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | 多重目的センサとして磁気抵抗センサを使用するシステム及び装置 |
JP2009232261A (ja) * | 2008-03-24 | 2009-10-08 | Akebono Brake Ind Co Ltd | ホールic |
JP2011047928A (ja) * | 2009-07-28 | 2011-03-10 | Tdk Corp | 磁気センサ |
JP2011196798A (ja) * | 2010-03-18 | 2011-10-06 | Tdk Corp | 電流センサ |
JP2012198751A (ja) * | 2011-03-22 | 2012-10-18 | Yazaki Corp | ガス警報器 |
-
2016
- 2016-10-31 JP JP2016212478A patent/JP6309067B2/ja active Active
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6070078U (ja) * | 1983-10-21 | 1985-05-17 | 横河電機株式会社 | 警報回路 |
US4853629A (en) * | 1988-05-02 | 1989-08-01 | Eaton Corporation | Hall-Effect position sensing system and device |
JPH06249730A (ja) * | 1992-12-30 | 1994-09-09 | Hokuriku Electric Ind Co Ltd | センサ用ブリッジ回路 |
JPH11223639A (ja) * | 1998-02-05 | 1999-08-17 | Unisia Jecs Corp | 回転速度検出装置 |
JP2000097953A (ja) * | 1998-09-18 | 2000-04-07 | Mitsubishi Electric Corp | 速度測定装置及びその異常監視回路 |
JP2005514611A (ja) * | 2001-12-26 | 2005-05-19 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | 多重目的センサとして磁気抵抗センサを使用するシステム及び装置 |
JP2009232261A (ja) * | 2008-03-24 | 2009-10-08 | Akebono Brake Ind Co Ltd | ホールic |
JP2011047928A (ja) * | 2009-07-28 | 2011-03-10 | Tdk Corp | 磁気センサ |
JP2011196798A (ja) * | 2010-03-18 | 2011-10-06 | Tdk Corp | 電流センサ |
JP2012198751A (ja) * | 2011-03-22 | 2012-10-18 | Yazaki Corp | ガス警報器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6309067B2 (ja) | 2018-04-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8466676B2 (en) | Magnetic sensor with bridge circuit including magnetoresistance effect elements | |
JP4807535B2 (ja) | 磁気センサ | |
US9910106B2 (en) | Magnetic field sensor with increased linearity | |
US20100123458A1 (en) | Twin vertical hall sensor | |
CN103376426B (zh) | 磁场传感器 | |
JP7140149B2 (ja) | 電流センサ、磁気センサ及び回路 | |
WO2015137277A1 (ja) | 磁気センサー | |
WO2015111163A1 (ja) | 磁気検出装置 | |
JP2015078949A (ja) | ホール起電力信号検出回路 | |
US11243275B2 (en) | Magnetic field sensing device | |
JP6309067B2 (ja) | 磁気検出装置 | |
US11598829B2 (en) | Method and system for magnetizing elements of a magnetic field sensor array | |
JP2004117367A (ja) | 磁気センサ及び同磁気センサの製造方法 | |
JP2022108343A5 (ja) | ||
US20140125328A1 (en) | Magnetic detection device | |
JP2020041869A (ja) | 磁気センサ | |
JP2016142652A (ja) | 電力センサー | |
JP2011007569A (ja) | 磁気検出装置及び磁気検出装置のテスト方法 | |
TWI703338B (zh) | 電流感測器 | |
JP2014066565A (ja) | 磁気センサ | |
US11231304B2 (en) | Magnetic field sensor and magnetic field sensing method | |
WO2024034169A1 (ja) | 磁気センサおよび磁気測定方法 | |
TWI714107B (zh) | 電流感測器 | |
JPS6191577A (ja) | 回転磁界検出装置 | |
JP2014235080A (ja) | 磁気抵抗素子および磁気センサ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170721 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170801 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170912 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180213 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180313 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6309067 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |