JP2020118469A - Magnetic field detecting device using hall element or hall ic and proximity sensor using magnetic field detecting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ホール素子又はホールＩＣを用いた磁界検出装置とこの磁界検出装置を用いた近接センサに関する。 The present invention relates to a magnetic field detection device using a Hall element or a Hall IC and a proximity sensor using this magnetic field detection device.
磁場を検出するスイッチとして、リードスイッチ、磁気抵抗センサ（Magneto-Resistanceセンサ、ＭＲセンサと呼ぶ。）、ホール素子がある。
図２０に、従来のリードスイッチ１００の構造とその動作を模式的に示す。従来のリードスイッチ１００は、ガラス管１０１に挿入される強磁性体からなる２本のリード片１０２，１０３が互いに近接して配設される構造を有している。ガラス管１０１には窒素等の不活性ガスが封入されている。このリードスイッチ１００に磁石１１０が近づくと、２本のリード片１０２，１０３の間に吸引力が生じてリード片同士が接触してリードスイッチ１００はＯＮとなり、磁石１１０がリードスイッチ１００から離れるとリード片１０２，１０３が離れてリードスイッチ１００はＯＦＦする。
As a switch for detecting a magnetic field, there are a reed switch, a magnetoresistive sensor (called a Magneto-Resistance sensor, an MR sensor), and a Hall element.
FIG. 20 schematically shows the structure and operation of the conventional reed switch 100. The conventional reed switch 100 has a structure in which two lead pieces 102 and 103 made of a ferromagnetic material, which are inserted into a glass tube 101, are arranged close to each other. The glass tube 101 is filled with an inert gas such as nitrogen. When the magnet 110 approaches the reed switch 100, an attractive force is generated between the two reed pieces 102 and 103, the reed pieces come into contact with each other, the reed switch 100 is turned on, and when the magnet 110 separates from the reed switch 100. The lead pieces 102 and 103 are separated from each other, and the reed switch 100 is turned off.
図２０に示すように、従来のリードスイッチ１００の感磁方向は、磁石１１０の磁束方向と同じように水平方向であるので、動作幅が広く位置調整が容易である一方、極性は無いが衝撃で感度が変化し易いという課題がある。 As shown in FIG. 20, the magnetic field sensitive direction of the conventional reed switch 100 is the same horizontal direction as the magnetic flux direction of the magnet 110, so that the operation width is wide and position adjustment is easy, but there is no polarity but impact is generated. However, there is a problem that the sensitivity is likely to change.
図２１は、ＭＲセンサ１２０とその動作を模式的に示す図である。ＭＲセンサ１２０は、磁気抵抗効果を用いた２端子のセンサである。図２１に示すように、ＭＲセンサ１２０の感磁方向は、磁石１１０の磁束方向と同じように水平方向となり、動作幅が狭いので位置調整が困難であるが、極性が無く、衝撃で感度が変化し難いという特徴がある。 FIG. 21 is a diagram schematically showing the MR sensor 120 and its operation. The MR sensor 120 is a two-terminal sensor that uses the magnetoresistive effect. As shown in FIG. 21, the magneto-sensitive direction of the MR sensor 120 is the same as the magnetic flux direction of the magnet 110, and it is difficult to adjust the position because the operation width is narrow, but there is no polarity and the sensitivity is high due to impact. It is difficult to change.
図２２は、ホール素子１３０とその動作を模式的に示す図である。ホール素子１３０は、半導体の基板面に水平な方向に電流を流し、基板面に垂直な方向に磁束が印加されるときに発生する電圧、所謂ホール電圧が磁束密度に比例するというホール効果を用いて、センサを構成している。図２２に示すように、ホール素子１３０の感磁方向は垂直方向であり、動作幅が広いので位置調整が容易で、衝撃で感度が変化し難い。一方、極性を有するが、電子回路を付加することで無極性とすることも可能である。 FIG. 22 is a diagram schematically showing the Hall element 130 and its operation. The Hall element 130 uses the Hall effect that a voltage generated when a current flows in a direction horizontal to a semiconductor substrate surface and a magnetic flux is applied in a direction perpendicular to the substrate surface, that is, a so-called Hall voltage is proportional to a magnetic flux density. The sensor. As shown in FIG. 22, the Hall element 130 has a vertical magnetic field sensing direction and a wide operation width, so position adjustment is easy and sensitivity is unlikely to change due to impact. On the other hand, although it has polarity, it can be made non-polar by adding an electronic circuit.
リードスイッチ１００とＭＲセンサ１２０は、その長手方向が感磁方向であるが、ホール効果を用いているホール素子１３０の感磁方向は、ホール素子１３０を形成する半導体基板に対して垂直方向となる。さらに、特許文献１には、リードスイッチの代わりに磁気を検知するホール素子を用いた磁気近接スイッチが開示されている。この磁気近接スイッチでは、ホール素子による永久磁石の検出感度を向上させるために、ホール素子の感磁部に垂直方向の磁束密度を増すためのヨークを設けた構成を有している。 Although the longitudinal direction of the reed switch 100 and the MR sensor 120 is the magnetic sensitive direction, the magnetic sensitive direction of the Hall element 130 using the Hall effect is a direction perpendicular to the semiconductor substrate forming the Hall element 130. .. Further, Patent Document 1 discloses a magnetic proximity switch using a Hall element that detects magnetism instead of the reed switch. In this magnetic proximity switch, in order to improve the detection sensitivity of the permanent magnet by the Hall element, a yoke for increasing the magnetic flux density in the vertical direction is provided in the magnetically sensitive portion of the Hall element.
特許文献２には、例えば感磁部２０１，２０２として二つのホール素子を用いた磁気センサ２００が開示されている。図２３は、特許文献２に開示された磁気センサ２００の構造を示す断面図である。図２３に示すように、磁気センサ２００は、二つの感磁部２０１，２０２間に磁路を形成する磁性体２０３を設ける構成を有している。垂直方向及び水平方向の磁束の検出は、二つの感磁部２０１，２０２による出力の和及び差を演算して、算出している。 Patent Document 2 discloses, for example, a magnetic sensor 200 using two Hall elements as the magnetic sensing units 201 and 202. FIG. 23 is a cross-sectional view showing the structure of the magnetic sensor 200 disclosed in Patent Document 2. As shown in FIG. 23, the magnetic sensor 200 has a configuration in which a magnetic body 203 that forms a magnetic path is provided between the two magnetic sensitive sections 201 and 202. The detection of the magnetic flux in the vertical direction and the horizontal direction is performed by calculating the sum and difference of the outputs from the two magnetic sensing units 201 and 202.
しかしながら、特許文献１の磁気近接スイッチでは、垂直方向の磁束密度を増すためのヨークを設けているが、水平方向の磁束の検出ができない。特許文献２の磁気センサは、二つの感磁部２０１，２０２間に磁路を形成する磁性体２０３を設けることで、水平方向の磁束のアナログ検出ができるが、二つの感磁部２０１，２０２が必要である。 However, in the magnetic proximity switch of Patent Document 1, the yoke for increasing the magnetic flux density in the vertical direction is provided, but the magnetic flux in the horizontal direction cannot be detected. The magnetic sensor of Patent Document 2 is capable of analog detection of the magnetic flux in the horizontal direction by providing the magnetic body 203 that forms a magnetic path between the two magnetic sensitive sections 201 and 202. is necessary.
現状では、磁界検出装置や近接センサとして、感磁方向が水平方向であり、動作幅が広く位置調整が容易であると共に、衝撃で感度が変化し難く、かつ長寿命であるという磁界検出装置や磁界検出装置を用いた近接センサが得られていない。 At present, as a magnetic field detection device or a proximity sensor, a magnetic field detection device that has a horizontal magnetic sensing direction, a wide operation width, easy position adjustment, is less susceptible to change in sensitivity due to impact, and has a long life, Proximity sensors using magnetic field detection devices have not been obtained.
本発明は、上記課題に鑑み、感磁方向が水平方向であり、動作幅が広く位置調整が容易であると共に、衝撃で感度が変化し難く、かつ長寿命な磁界検出装置及び磁界検出装置を用いた近接センサを提供することを目的としている。 In view of the above problems, the present invention provides a magnetic field detection device and a magnetic field detection device in which the magnetic field is in the horizontal direction, the operation width is wide, position adjustment is easy, sensitivity is not easily changed by impact, and the life is long. The purpose is to provide the proximity sensor used.
本発明者らは、ホール素子又はホールＩＣに近接して磁性体を配設するという簡単な構成により、感磁方向が水平方向の磁界検出装置及びこの磁界検出装置を用いた近接センサが実現できるという知見を得て本発明に到達した。 The inventors of the present invention can realize a magnetic field detection device having a magnetic sensitive direction in the horizontal direction and a proximity sensor using the magnetic field detection device with a simple configuration in which a magnetic body is disposed in the vicinity of the Hall element or the Hall IC. The inventors arrived at the present invention by obtaining the finding.
上記の目的を達成するため、本発明の磁界検出装置は、ホール素子と、ホール素子に近接して配設され、ホール素子の感磁面に対して水平方向の磁界を検出するための磁性体とから成ることを特徴とする。
上記構成において、磁性体は、好ましくは、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、これらの合金、酸化物軟磁性材料の何れかが用いられ、ホール素子の感磁面の上部側及び／又は下部側に配設される。ホール素子及び磁性体は、好ましくは、基板上に配置される。
In order to achieve the above-mentioned object, a magnetic field detection device of the present invention is a magnetic element for detecting a magnetic field in the horizontal direction with respect to a magnetic sensitive surface of the Hall element and the Hall element, the magnetic element being disposed close to the Hall element. It consists of and.
In the above structure, the magnetic substance is preferably Fe, Co, Ni, an alloy thereof, or an oxide soft magnetic material, and is disposed on the upper side and/or the lower side of the magnetic sensitive surface of the Hall element. To be done. The Hall element and the magnetic body are preferably arranged on the substrate.
上記の何れかの磁界検出装置において、ホール素子とホール素子に接続された集積回路とからなるホールＩＣを備え、前記磁性体が該ホールＩＣの感磁面に対して水平方向に近接して配設されてもよい。磁性体は、好ましくは、ホールＩＣの感磁面の上部側及び／又は下部側に配設される。ホールＩＣ及び磁性体は、好ましくは基板上に配置される。
さらに、本発明の磁界検出装置を用いて近接センサを構成してもよい。この近接センサは、基板とホールＩＣと磁性体とこれらを覆うケースを備えて構成される。
In any one of the magnetic field detecting devices described above, a Hall IC including a Hall element and an integrated circuit connected to the Hall element is provided, and the magnetic body is arranged horizontally close to a magnetic sensitive surface of the Hall IC. It may be installed. The magnetic body is preferably arranged on the upper side and/or the lower side of the magnetically sensitive surface of the Hall IC. The Hall IC and the magnetic body are preferably arranged on the substrate.
Furthermore, a proximity sensor may be configured using the magnetic field detection device of the present invention. This proximity sensor includes a substrate, a Hall IC, a magnetic body, and a case that covers these.
本発明によれば、感磁方向を水平にすることができ、動作幅が広く位置調整が容易であると共に、衝撃で感度が変化し難く、かつ長寿命である磁界検出装置及び磁界検出装置を用いた近接センサを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a magnetic field detection device and a magnetic field detection device that can make the magnetic sensitive direction horizontal, have a wide operation width, facilitate position adjustment, are less likely to change sensitivity due to impact, and have a long life. The proximity sensor used can be provided.
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態について説明するが、本発明の範囲はここに記載する実施形態に限定されることなく適宜変更することができる。特に、図面に記載した各部材の形状、寸法、位置関係などについては概念的な事項を示すに過ぎず、その適用場面に応じて適宜変更することができる。各図において、同一の又は対応する部材等には同一の符号を付している。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings, but the scope of the present invention is not limited to the embodiments described herein, and can be appropriately changed. In particular, the shapes, dimensions, positional relationships, etc. of the respective members shown in the drawings merely show conceptual matters, and can be appropriately changed depending on the application scene. In each drawing, the same or corresponding members are given the same reference numerals.
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るホール素子３を用いた磁界検出装置１の斜視図であり、図２はホール素子３を説明する図で、（ａ）は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図、（ｂ）はホール素子３のチップ３ｄの平面図である。図１に示すように、第１の実施形態に係る磁界検出装置１は、ホール素子３と、ホール素子３の感磁面に対して水平方向に近接して配設した一つの磁性体４とを備えており、ホール素子３及び磁性体４は、基板２上に配置されている。ホール素子３の上部３ａ側に磁性体４が配設され、ホール素子３の端子３ｂが基板２の図示しない配線パターンに半田付けにより固定されている。図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、ホール素子３において、チップ３ｄが樹脂からなるパッケージ３ｉに封止され、外部には図１に示すように、例えば４つの端子３ｂを有している。チップ３ｄには、電流が印加される入力端子３ｅ，３ｈと、ホール電圧（ＶＨ）が発生する出力端子３ｆ，３ｇが形成されている。ホール素子３のチップ３ｄの感磁面は、図示のＸ−Ｙ方向の平面である。入力端子３ｅ，３ｈに電流が印加されると、Ｚ方向の磁場により出力端子３ｆ，３ｇにホール電圧が発生する。Ｚ方向の磁場を垂直方向の磁場と呼ぶ。
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view of a magnetic field detection apparatus 1 using a Hall element 3 according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram for explaining the Hall element 3, and FIG. FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line A, and FIG. 7B is a plan view of the chip 3d of the Hall element 3. As shown in FIG. 1, the magnetic field detection device 1 according to the first embodiment includes a Hall element 3 and one magnetic body 4 arranged horizontally close to the magnetic sensitive surface of the Hall element 3. And the Hall element 3 and the magnetic body 4 are arranged on the substrate 2. The magnetic body 4 is disposed on the upper portion 3a side of the Hall element 3, and the terminals 3b of the Hall element 3 are fixed to the wiring pattern (not shown) of the substrate 2 by soldering. As shown in FIGS. 2A and 2B, in the Hall element 3, a chip 3d is sealed in a package 3i made of resin, and externally, for example, four terminals 3b are provided as shown in FIG. ing. The chip 3d is provided with input terminals 3e and 3h to which a current is applied and output terminals 3f and 3g for generating a Hall voltage (V H ). The magnetic sensitive surface of the chip 3d of the Hall element 3 is a plane in the illustrated XY direction. When a current is applied to the input terminals 3e and 3h, a Hall voltage is generated at the output terminals 3f and 3g due to the magnetic field in the Z direction. The magnetic field in the Z direction is called the vertical magnetic field.
ホール素子３は例えば次のように製造される。基板上に形成した化合物半導体の薄膜等に入力端子３ｅ，３ｈと出力端子３ｆ，３ｇを電極により形成して、複数のチップ３ｄを有する基板を作製する。多数のチップをダイシングにより分割したチップ３ｄを、例えばリードフレーム上に接着し、入力端子３ｅ，３ｈと出力端子３ｆ，３ｇを内部端子３ｊにワイヤーボンディングで結線した後で、エポキシ樹脂等の封止樹脂で封止することで、パッケージ３ｉと外部に端子３ｂを備えたホール素子３を製造する。ホール素子３は、市販製品を用いてもよい。 The hall element 3 is manufactured as follows, for example. The input terminals 3e and 3h and the output terminals 3f and 3g are formed by electrodes on a compound semiconductor thin film formed on the substrate, and a substrate having a plurality of chips 3d is manufactured. A chip 3d obtained by dividing a large number of chips by dicing is adhered to, for example, a lead frame, and the input terminals 3e and 3h and the output terminals 3f and 3g are connected to the internal terminals 3j by wire bonding, followed by sealing with epoxy resin or the like. By sealing with the resin, the Hall element 3 including the package 3i and the terminal 3b on the outside is manufactured. A commercially available product may be used as the hall element 3.
磁性体４は、ホール素子３の感磁面（図１のＸ−Ｙ方向）に対して、パッケージ３ｉを構成するエポキシ樹脂や空気等を介して、水平方向（図１のＸ方向）に配設されている。この磁性体４は磁性材料からなり、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣと呼ばれている）や純鉄のような軟磁性材料を好適に用いることができ、リード形状とすることができる。このような軟磁性材料としては、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）等の３ｄ遷移金属からなる強磁性体、これらの合金、Ｍｎ−ＺｎフェライトやＮｉ−Ｚｎフェライト等の酸化物軟磁性材料が挙げられ、これらの何れかの軟磁性材料により磁性体４が形成される。合金としてはＦｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｃｏ合金等が挙げられる。Ｆｅ−Ｎｉ合金としては、Ｆｅ−Ｎｉ（５２ｗｔ％）等が挙げられる。Ｆｅ−Ｃｏ合金としては、Ｆｅ−Ｃｏ（８０ｗｔ％）等が挙げられる。 The magnetic body 4 is arranged in the horizontal direction (X direction in FIG. 1) with respect to the magnetic sensitive surface of the Hall element 3 (X-Y direction in FIG. 1) via epoxy resin, air, or the like forming the package 3i. It is set up. The magnetic body 4 is made of a magnetic material, and a soft magnetic material such as a cold rolled steel plate (called SPCC) or pure iron can be preferably used and can have a lead shape. As such a soft magnetic material, a ferromagnetic material made of 3d transition metal such as iron (Fe), cobalt (Co), nickel (Ni), an alloy thereof, or an oxidation of Mn-Zn ferrite or Ni-Zn ferrite. A soft magnetic material is used, and the magnetic body 4 is formed of any of these soft magnetic materials. Examples of alloys include Fe-Ni alloys and Fe-Co alloys. Examples of the Fe-Ni alloy include Fe-Ni (52 wt%). Examples of the Fe-Co alloy include Fe-Co (80 wt%).
磁性体４はホール素子３の上部３ａに接触するように設けてもよいが、ホール素子３の上部３ａに所定の間隔を設けて配設してもよい。磁性体４はその端部を折り曲げて形成し、基板２に押圧して挿入、つまり圧入して固定することができる。磁性体４は基板２の裏面２ｃに設けた配線パターンに半田付けして固定してもよい。この配線パターンは、グランドに接続してもよい。或いは、磁性体４は基板２に設けるジャンパ抵抗のような、電気回路を構成する抵抗としてもよい。 The magnetic body 4 may be provided so as to be in contact with the upper portion 3a of the Hall element 3, but may be provided at a predetermined interval on the upper portion 3a of the Hall element 3. The magnetic body 4 can be formed by bending its end, and can be pressed into the substrate 2 for insertion, that is, can be press-fitted and fixed. The magnetic body 4 may be fixed by soldering to a wiring pattern provided on the back surface 2c of the substrate 2. This wiring pattern may be connected to the ground. Alternatively, the magnetic body 4 may be a resistor forming an electric circuit, such as a jumper resistor provided on the substrate 2.
図１に示す磁界検出装置１において、ホール素子３をホールＩＣ１３としてもよい。この場合には、ホール素子３に接続された集積回路からなるホールＩＣ１３を備え、磁性体４がホールＩＣ１３の感磁面に対して水平方向に近接して配設される。 In the magnetic field detection device 1 shown in FIG. 1, the Hall element 3 may be the Hall IC 13. In this case, the Hall IC 13 including an integrated circuit connected to the Hall element 3 is provided, and the magnetic body 4 is arranged horizontally close to the magnetic sensitive surface of the Hall IC 13.
ホールＩＣ１３は、例えば、表面実装型のホールＩＣである。その端子１３ｂ側が基板２の表面２ａ側の端部２ｂ側に搭載されている。ホールＩＣ１３の上部１３ａ側に配設される磁性体４は、ホールＩＣ１３の端子１３ｂ側と対向するモールド樹脂面側のほぼ中央に配設されている。さらに、磁性体４は、ホールＩＣ１３と対向していない領域においては、磁性体４と基板２との間隔がホールＩＣ１３の高さとなるように、基板２の長手方向（Ｘ方向）に向って延設されている。 The Hall IC 13 is, for example, a surface mount type Hall IC. The terminal 13b side is mounted on the end 2b side on the front surface 2a side of the substrate 2. The magnetic body 4 arranged on the upper portion 13a side of the Hall IC 13 is arranged substantially at the center of the mold resin surface side facing the terminal 13b side of the Hall IC 13. Further, the magnetic body 4 extends in the longitudinal direction (X direction) of the substrate 2 so that the gap between the magnetic body 4 and the substrate 2 becomes the height of the Hall IC 13 in the region not facing the Hall IC 13. It is set up.
ホールＩＣ１３は、デジタル出力型又はアナログ出力型とすることができる。デジタル出力型のホールＩＣ１３は、ホールＩＣ１３に内蔵されているホール素子の出力がある閾値以上でＯＮ及びＯＦＦするスイッチとして動作させることができる。以下の説明では、ホールＩＣ１３をデジタル出力型とする。 The Hall IC 13 can be a digital output type or an analog output type. The digital output type Hall IC 13 can be operated as a switch that is turned on and off when the output of the Hall element incorporated in the Hall IC 13 is above a certain threshold. In the following description, the Hall IC 13 is a digital output type.
このようなデジタル出力型のホールＩＣ１３の例としては、以下の市販製品が挙げられる。
旭化成エレクトロニクス株式会社：ＥＭ−１７８１
ローム株式会社：ＢＵ５２０５６ ＮＶＸ
テキサスインスツルメンツ株式会社：ＤＲＶ５０３３ＦＡＱＤＢＺＲ
Examples of such a digital output type Hall IC 13 include the following commercial products.
Asahi Kasei Electronics Corporation: EM-1781
ROHM Co., Ltd.: BU52056 NVX
Texas Instruments Incorporated: DRV5033FAQDBZR
図３は、デジタル出力型のホールＩＣ１３の構成の一例を示すブロック図である。ホールＩＣ１３（ＥＭ−１７８１、非特許文献１参照）は、パルスレギュレーター１３ｃと、ホール素子１３ｄと、チョッパースタビライザー１３ｅと、増幅器１３ｆと、シュミットトリガ及びラッチ１３ｇと、ＣＭＯＳインバータ１３ｈと、電源端子１３ｉと、グランド端子１３ｊと、ＣＭＯＳ出力端子１３ｋ等から構成されている。ホール素子１３ｄは、Ｓｉ又はＩｎＳｂ、ＩｎＡｓ、ＧａＡｓ等の化合物半導体から構成される。ホールＩＣ１３において、ホール素子１３ｄとしてＳｉを用いないで化合物半導体を用いた場合には、ホール素子１３ｄ以外の回路は、ＳｉのＣＭＯＳ集積回路（ＣＭＯＳＩＣ）のチップで構成される。なお、ホールＩＣ１３の感磁面は、ホールＩＣ１３に内蔵されているホール素子１３ｄの感磁面であり、図１に示す磁界検出装置１と同様に、ホールＩＣ１３の上面１３ａ側のＸ−Ｙ平面となる。 FIG. 3 is a block diagram showing an example of the configuration of the digital output type Hall IC 13. The Hall IC 13 (EM-1781, see Non-Patent Document 1) includes a pulse regulator 13c, a Hall element 13d, a chopper stabilizer 13e, an amplifier 13f, a Schmitt trigger and latch 13g, a CMOS inverter 13h, and a power supply terminal 13i. , A ground terminal 13j, a CMOS output terminal 13k and the like. The hall element 13d is made of Si or a compound semiconductor such as InSb, InAs, GaAs. In the Hall IC 13, when a compound semiconductor is used as the Hall element 13d without using Si, the circuits other than the Hall element 13d are configured by a Si CMOS integrated circuit (CMOSIC) chip. The magnetic sensitive surface of the Hall IC 13 is the magnetic sensitive surface of the Hall element 13d built in the Hall IC 13, and like the magnetic field detection device 1 shown in FIG. 1, the XY plane on the upper surface 13a side of the Hall IC 13 is present. Becomes
図４−図６は、第１の実施形態に係るホール素子３又はホールＩＣ１３を用いた磁界検出装置１の動作原理を説明するもので、基板２の表面２ａから見たホール素子３又はホールＩＣ１３を用いた磁界検出装置１と磁石６との関係を示し、それぞれの磁石６の位置が、ホール素子３又はホールＩＣ１３及び磁性体４の左側、中央部及び右側に配置されたときの磁束線を示す模式図である。図４−図６では、磁石６が基板２の下側に配置され、Ｘ方向の左側から右側に移動している状態を示している。
図４では、磁石６が磁界検出装置１のホール素子３又はホールＩＣ１３及び磁性体４の左側に接近しているので、磁石６のＮ極からの磁束線が磁性体４を介してホール素子３又はホールＩＣ１３を通過する。磁性体４中の磁束線の向きは、その長手方向（Ｘ方向）、つまり、ホール素子３の感磁面に対して水平方向となる。磁石６とホール素子３と磁性体４により磁路８が形成され、磁束がホール素子３又はホールＩＣ１３を垂直（Ｚ方向）に通過する。この垂直方向に通過する磁束密度がホール素子３又はホールＩＣ１３により検知される。この磁界検出装置１によれば、磁性体４を配設することによりホール素子３又はホールＩＣ１３の感磁面に対する水平方向の磁界を検出することができる。磁性体４の断面形状は、矩形のものを示しているが、磁路８が形成されれば如何なる形状でもよく、線状でもよい。
4 to 6 illustrate the operation principle of the magnetic field detection device 1 using the Hall element 3 or the Hall IC 13 according to the first embodiment. The Hall element 3 or the Hall IC 13 viewed from the surface 2a of the substrate 2 is described with reference to FIGS. The relationship between the magnetic field detection device 1 and the magnet 6 using is shown. The positions of the respective magnets 6 represent the magnetic flux lines when they are arranged on the left side, the center part and the right side of the Hall element 3 or the Hall IC 13 and the magnetic body 4. It is a schematic diagram which shows. 4 to 6, the magnet 6 is arranged on the lower side of the substrate 2 and moves from the left side to the right side in the X direction.
In FIG. 4, since the magnet 6 is close to the left side of the Hall element 3 of the magnetic field detection device 1 or the Hall IC 13 and the magnetic body 4, the magnetic flux line from the N pole of the magnet 6 passes through the magnetic body 4 and the Hall element 3 is passed. Or it passes through the Hall IC 13. The magnetic flux lines in the magnetic body 4 are oriented in the longitudinal direction (X direction), that is, in the horizontal direction with respect to the magnetically sensitive surface of the Hall element 3. A magnetic path 8 is formed by the magnet 6, the Hall element 3, and the magnetic body 4, and the magnetic flux passes through the Hall element 3 or the Hall IC 13 in the vertical direction (Z direction). The magnetic flux density passing in the vertical direction is detected by the Hall element 3 or the Hall IC 13. According to the magnetic field detection device 1, by disposing the magnetic body 4, it is possible to detect a magnetic field in the horizontal direction with respect to the magnetic sensitive surface of the Hall element 3 or the Hall IC 13. Although the cross-sectional shape of the magnetic body 4 is rectangular, any shape may be used as long as the magnetic path 8 is formed, and may be linear.
図５に示すように、磁石６が磁界検出装置１の磁性体４の下に来た状態で、磁石６とホール素子３又はホールＩＣ１３と磁性体４により磁路８が形成され、磁束がホール素子３又はホールＩＣ１３を垂直（Ｚ方向）に通過する。この垂直方向に通過する磁束密度がホール素子３により検知される。 As shown in FIG. 5, when the magnet 6 is below the magnetic body 4 of the magnetic field detection device 1, the magnetic path 8 is formed by the magnet 6 and the Hall element 3 or the Hall IC 13 and the magnetic body 4, and the magnetic flux becomes a hole. It passes through the element 3 or the Hall IC 13 vertically (Z direction). The magnetic flux density passing in the vertical direction is detected by the Hall element 3.
図６に示すように、磁石６が磁界検出装置１のホール素子３又はホールＩＣ１３及び磁性体４から遠ざかり右側に離れた状態で、今度は磁石６のＮ極からの磁束線が磁性体４を介してホール素子３を通過する。つまり、磁石６と磁性体４とホール素子３とにより磁路８が形成され、磁束がホール素子３又はホールＩＣ１３を垂直（Ｚ方向）に通過する。この垂直方向に通過する磁束密度がホール素子３又はホールＩＣ１３により検知される。 As shown in FIG. 6, when the magnet 6 is away from the Hall element 3 or the Hall IC 13 of the magnetic field detection device 1 and the magnetic body 4 and is separated from the magnetic body 4 to the right side, the magnetic flux line from the N pole of the magnet 6 moves to the magnetic body 4 this time. It passes through the hall element 3. That is, the magnetic path 8 is formed by the magnet 6, the magnetic body 4, and the Hall element 3, and the magnetic flux passes through the Hall element 3 or the Hall IC 13 vertically (Z direction). The magnetic flux density passing in the vertical direction is detected by the Hall element 3 or the Hall IC 13.
基板２には、ホール素子３の端子３ｂと外部との回路等を接続するための端子が設けられてもよい。基板２には、ホール素子３に接続される抵抗や増幅器となるＩＣ（集積回路）等からなる電子回路が設けられてもよい。さらに、ホール素子３と磁性体４と基板２とを覆うケースを備えていてもよい。 The substrate 2 may be provided with a terminal for connecting the terminal 3b of the Hall element 3 and a circuit to the outside. The substrate 2 may be provided with an electronic circuit such as an IC (integrated circuit) that serves as a resistor or an amplifier connected to the Hall element 3. Further, a case that covers the Hall element 3, the magnetic body 4, and the substrate 2 may be provided.
磁界検出装置１は、基板２と、ホール素子３又はホールＩＣ１３と、磁性体４とを覆う図示しないケースを備えていてもよい。ケースは樹脂等で形成されており、ケースの内部は、さらに樹脂等が充填されてもよい。基板２は、紙エポキシ基板、ガラスエポキシ基板等のプリント基板を用いることができる。 The magnetic field detection device 1 may include a case (not shown) that covers the substrate 2, the Hall element 3 or the Hall IC 13, and the magnetic body 4. The case is made of resin or the like, and the inside of the case may be further filled with resin or the like. As the board 2, a printed board such as a paper epoxy board and a glass epoxy board can be used.
本発明の磁界検出装置１は、磁石６の位置を検出するスイッチとして用いることができる。磁界検出装置１が固定されて磁石６が移動する場合には、磁石６による磁界の強さ、つまり磁束密度をホール素子３を用いた回路又はホールＩＣ１３により閾値で判定してＯＮ／ＯＦＦする。このＯＮ／ＯＦＦ感度は磁性体４の長さや形状及び位置を変えることで調整することができ、とくに、磁性体４の長手方向（Ｘ方向）の寸法は、磁界検出装置１の磁石６の検出範囲に応じて調整すればよい。 The magnetic field detection device 1 of the present invention can be used as a switch that detects the position of the magnet 6. When the magnetic field detection device 1 is fixed and the magnet 6 moves, the strength of the magnetic field due to the magnet 6, that is, the magnetic flux density is determined by a threshold value by a circuit using the Hall element 3 or the Hall IC 13 and turned ON/OFF. This ON/OFF sensitivity can be adjusted by changing the length, shape, and position of the magnetic body 4, and in particular, the dimension of the magnetic body 4 in the longitudinal direction (X direction) is detected by the magnet 6 of the magnetic field detection device 1. It may be adjusted according to the range.
ホールＩＣ１３としてデジタル出力型のホールＩＣを用いる場合には、所定の磁束密度以上、つまり閾値以上の磁束密度が印加されるとＯＮになり、閾値よりも低い磁束密度ではＯＦＦとなる。このＯＮとＯＦＦの出力は、ホールＩＣ１３のオープンドレイン出力又はＣＭＯＳ出力を用いることができる。 When a digital output type Hall IC is used as the Hall IC 13, it turns ON when a magnetic flux density equal to or higher than a predetermined magnetic flux density, that is, a threshold value or higher, is applied, and turns OFF when a magnetic flux density lower than the threshold value. As the ON and OFF outputs, the open drain output of the Hall IC 13 or the CMOS output can be used.
ホールＩＣ１３は、Ｓ極又はＮ極を検知する単極検知式やＳ極及びＮ極の両方を検知する両極検知式のホールＩＣを用いることができる。本発明の磁界検出装置１を、従来のリードスイッチと同様に極性がないスイッチとする場合には、両極検知式のホールＩＣ１３を用いることが望ましい。 As the Hall IC 13, a single pole detection type Hall IC that detects the S pole or the N pole or a bipolar detection type Hall IC that detects both the S pole and the N pole can be used. When the magnetic field detection device 1 of the present invention is a switch having no polarity like the conventional reed switch, it is desirable to use the bipolar IC detection Hall IC 13.
ホールＩＣ１３がオープンドレイン出力又は出力反転タイプのオープンドレイン出力の場合には、図示しない出力用端子は、アース（グラウンド（ＧＮＤ）とも呼ばれている）とオープンドレイン出力、つまり出力用のＭＯＳＦＥＴのドレイン端子との二つとなる。通常は、オープンドレイン出力の出力用端子には、プルアップ抵抗の一端が接続され、プルアップ抵抗の他端には、ホールＩＣ１３に供給する電源Ｖｄｄが接続される。これにより、ホールＩＣ１３がオープンドレイン出力の場合には、本発明の磁界検出装置１の出力用端子は２端子からなり、従来のリードスイッチと同じ端子構成とすることができる。 When the Hall IC 13 is an open drain output or an output inversion type open drain output, the output terminal (not shown) is a ground (also called a ground (GND)) and an open drain output, that is, the drain of the MOSFET for output. It becomes two with the terminal. Normally, one end of the pull-up resistor is connected to the output terminal of the open drain output, and the power source V dd supplied to the Hall IC 13 is connected to the other end of the pull-up resistor. As a result, when the Hall IC 13 has an open drain output, the magnetic field detection device 1 of the present invention has two output terminals, and can have the same terminal configuration as the conventional reed switch.
基板２には、ホールＩＣ１３の端子１３ｂ側から図示しない出力用端子に至る配線パターンが形成されている。この配線パターンに、例えば樹脂チューブ内に収容されたビニル被覆導線の一端が半田付けにより接続され、図示しないケースの外側に引き出されている。ホールＩＣ１３がオープンドレイン出力の場合には、ビニル被覆導線は二本の導線からなり、ケースの外側には所謂２芯のケーブルで引き出される。 A wiring pattern is formed on the substrate 2 from the terminal 13b side of the Hall IC 13 to an output terminal (not shown). To this wiring pattern, for example, one end of a vinyl-coated conductive wire housed in a resin tube is connected by soldering and is drawn out to the outside of a case (not shown). When the Hall IC 13 has an open drain output, the vinyl-coated conductor wire is composed of two conductor wires, and is pulled out to the outside of the case by a so-called two-core cable.
図３に示すホールＩＣ１３の出力端子１３ｋは、ＣＭＯＳインバータ１３ｈの出力、つまりＣＭＯＳ出力となる。この場合、磁界検出装置１に必要な端子としては、Ｖｄｄが印加される電源端子１３ｉと、グランド端子１３ｊと、ＣＭＯＳ出力端子１３ｋの三つが必要となり、磁界検出装置０に必要な端子は３端子となり、ケースの外側には所謂３芯のケーブルで引き出される。 The output terminal 13k of the Hall IC 13 shown in FIG. 3 becomes the output of the CMOS inverter 13h, that is, the CMOS output. In this case, as the terminals required for the magnetic field detection device 1, three are required: the power supply terminal 13i to which V dd is applied, the ground terminal 13j, and the CMOS output terminal 13k, and the magnetic field detection device 0 requires three terminals. It becomes a terminal and is pulled out to the outside of the case by a so-called 3-core cable.
ホールＩＣ１３がＣＭＯＳ出力の場合には、さらに、基板２に設ける電子回路によりオープンドレイン出力とすることができる。このように、磁界検出装置１の出力の端子や端子間の電圧、電流及び出力インピーダンスは、使用目的に応じてホールＩＣ１３と、出力端子との間に挿入する電子回路により適宜に変更できる。 When the Hall IC 13 has a CMOS output, it can be made an open drain output by an electronic circuit provided on the substrate 2. In this way, the output terminal of the magnetic field detection device 1 and the voltage, current, and output impedance between the terminals can be appropriately changed by the electronic circuit inserted between the Hall IC 13 and the output terminal according to the purpose of use.
本発明の磁界検出装置１によれば、磁性体４をホール素子３又はホールＩＣ１３の感磁面に対して水平方向に近接して配設することにより、ホール素子３又はホールＩＣ１３の感磁面に対する水平方向の磁界を検出することができる。よって、従来のホール素子３又はホールＩＣ１３が感磁面に対して垂直方向の磁界しか検出できなかったものが、磁性体４をホール素子３又はホールＩＣ１３の感磁面に対して水平方向に近接して配設することにより、水平方向の磁界を検出することができる。磁界検出装置１の感度は磁性体４の長さ、形状及び位置を変えることで調整することができる。 According to the magnetic field detecting device 1 of the present invention, the magnetic body 4 is disposed horizontally close to the magnetic sensitive surface of the Hall element 3 or the Hall IC 13, so that the magnetic sensitive surface of the Hall element 3 or the Hall IC 13 is arranged. The horizontal magnetic field with respect to can be detected. Therefore, the conventional Hall element 3 or the Hall IC 13 can detect only the magnetic field in the direction perpendicular to the magnetic sensitive surface, but the magnetic body 4 approaches the magnetic sensitive surface of the Hall element 3 or the Hall IC 13 in the horizontal direction. By arranging in such a manner, the horizontal magnetic field can be detected. The sensitivity of the magnetic field detection device 1 can be adjusted by changing the length, shape and position of the magnetic body 4.
（磁界検出装置の第１の変形例）
図７は、磁界検出装置１の第１の変形例を示す斜視図である。この図に示すように、磁界検出装置１Ａは、ホール素子３又はホールＩＣ１３と、ホール素子３又はホールＩＣ１３の感磁面に対して水平方向に近接して配設した磁性体４Ａとを備えている。磁界検出装置１Ａが図１の磁界検出装置１と異なるのは、磁性体４Ａの形状である。磁性体４Ａの材料や他の構成は磁界検出装置１と同じであるので、説明は省略する。磁性体４Ａは、ホール素子３又はホールＩＣ１３上に配設される一端部４ａと、半田付けや接着等の手段で基板２に固定するための他端部４ｃと、一端部４ａと他端部４ｃとの接続部となる湾曲部４ｂと、を備えている。つまり、磁性体４Ａにおいて、一端部４ａの中央部がホール素子３又はホールＩＣ１３の中央部に配設され、ホール素子３又はホールＩＣ１３の上面と磁性体４Ａの下面とが接触するように配置される。磁性体４Ａによれば、一端部４ａが湾曲部４ｂを介して他端部４ｃに接続され、該他端部４ｃが基板２に固定されるので、磁界検出装置１の磁性体４に比較して、磁界検出の際に振動等による変動を小さくできる。
(First Modification of Magnetic Field Detection Device)
FIG. 7 is a perspective view showing a first modified example of the magnetic field detection device 1. As shown in this figure, the magnetic field detection device 1A includes a Hall element 3 or a Hall IC 13 and a magnetic body 4A arranged horizontally close to the magnetic sensitive surface of the Hall element 3 or the Hall IC 13. There is. The magnetic field detection device 1A differs from the magnetic field detection device 1 of FIG. 1 in the shape of the magnetic body 4A. The material and other configurations of the magnetic body 4A are the same as those of the magnetic field detection device 1, and thus description thereof will be omitted. The magnetic body 4A includes one end 4a arranged on the Hall element 3 or the Hall IC 13, the other end 4c for fixing to the substrate 2 by means such as soldering or adhesion, the one end 4a and the other end. And a curved portion 4b serving as a connecting portion with 4c. That is, in the magnetic body 4A, the central portion of the one end portion 4a is arranged in the central portion of the Hall element 3 or the Hall IC 13, and the upper surface of the Hall element 3 or the Hall IC 13 and the lower surface of the magnetic body 4A are arranged to be in contact with each other. It According to the magnetic body 4A, one end 4a is connected to the other end 4c via the curved portion 4b, and the other end 4c is fixed to the substrate 2. As a result, it is possible to reduce fluctuation due to vibration or the like when detecting the magnetic field.
（磁界検出装置の第２の変形例）
図８は、磁界検出装置１の第２の変形例を示す斜視図である。この磁界検出装置１Ｂは、ホール素子３又はホールＩＣ１３と、ホール素子３又はホールＩＣ１３の感磁面に対して水平方向に近接して配設した磁性体４Ｂと、を備えている。磁界検出装置１Ｂが図１の磁界検出装置１と異なるのは、磁性体４Ｂの形状である。磁性体４Ｂの材料や他の構成は磁界検出装置１と同じであるので、説明は省略する。
(Second Modification of Magnetic Field Detection Device)
FIG. 8 is a perspective view showing a second modification of the magnetic field detection device 1. The magnetic field detection device 1B includes a Hall element 3 or a Hall IC 13, and a magnetic body 4B arranged horizontally close to the magnetic sensitive surface of the Hall element 3 or the Hall IC 13. The magnetic field detection device 1B differs from the magnetic field detection device 1 of FIG. 1 in the shape of the magnetic body 4B. Since the material of the magnetic body 4B and other configurations are the same as those of the magnetic field detection device 1, description thereof will be omitted.
磁性体４Ｂは、ホール素子３又はホールＩＣ１３上に配設される一端部４ｄと、半田付けや接着等の手段で基板２に固定するための他端部４ｃと、一端部４ｄと他端部４ｃとの接続部となる湾曲部４ｂと、を備えている。磁界検出装置１Ｂの一端部４ｄは、図７に示す磁界検出装置１Ａの一端部４ｄとは異なり、磁性体４Ｂの長手方向において、長手方向の幅が湾曲部４ｂからホール素子３又はホールＩＣ１３に向かって徐々に細くなる突出形状を有している。つまり、磁性体４Ｂにおいて、突出形状を有している一端部４ｄの先端が、ホール素子３又はホールＩＣ１３の中央部に配設されると共に、該一端部４ｄの先端の下面がホール素子３又はホールＩＣ１３に接触するように配置される。 The magnetic body 4B includes one end 4d arranged on the Hall element 3 or the Hall IC 13, another end 4c for fixing to the substrate 2 by means such as soldering or adhesion, one end 4d and the other end. And a curved portion 4b serving as a connecting portion with 4c. The one end portion 4d of the magnetic field detection device 1B is different from the one end portion 4d of the magnetic field detection device 1A shown in FIG. 7 in that in the longitudinal direction of the magnetic body 4B, the width in the longitudinal direction changes from the curved portion 4b to the Hall element 3 or the Hall IC 13. It has a protruding shape that gradually becomes thinner toward the outside. That is, in the magnetic body 4B, the tip of the one end 4d having the protruding shape is arranged at the center of the Hall element 3 or the Hall IC 13, and the lower surface of the tip of the one end 4d is the Hall element 3 or. It is arranged so as to contact the Hall IC 13.
この磁性体４Ｂによれば、一端部４ｄが湾曲部４ｂを介して他端部４ｃに接続され、該他端部４ｃが基板２に固定されるので、図１に示す磁界検出装置１の磁性体４に比較して、磁界検出の際に振動等による変動を小さくできる。また、磁石６の接近により磁路８が形成されたとき、突出形状を有している一端部４ｄによりホール素子３を垂直に通過する磁束密度を増大させる作用を有しているので、磁束に対する感度を向上させることができる。 According to this magnetic body 4B, one end 4d is connected to the other end 4c via the curved portion 4b, and the other end 4c is fixed to the substrate 2, so that the magnetic field detecting device 1 shown in FIG. Compared to the body 4, it is possible to reduce fluctuation due to vibration or the like when detecting a magnetic field. Further, when the magnetic path 8 is formed by the approach of the magnet 6, the one end portion 4d having the protruding shape has an action of increasing the magnetic flux density passing vertically through the Hall element 3, so The sensitivity can be improved.
（磁界検出装置の第３の変形例）
図９は磁界検出装置１の第３の変形例を示す斜視図である。図９に示すように、第３の変形例の磁界検出装置１Ｃが図１に示す磁界検出装置１と異なるのは、磁性体４が基板２の裏面２ｃに配設される点である。つまり、表面実装型のホール素子３の端子３ｂ側が基板２の表面２ａ側の端部２ｂ側に搭載されており、磁性体４は、基板２の裏面２ｃ側に配設されている。磁性体４の一端４ａはホール素子３のほぼ中央に対向する位置に配設されており、磁性体４の他端４ｂは基板２の長手方向に向って延設されている。他の構成や磁性体４の材質は、図１の磁界検出装置１と同じである。磁性体４の形状は、磁界検出装置１Ａに用いた磁性体又は磁界検出装置１Ｂに用いた磁性体としてもよい。
(Third Modification of Magnetic Field Detection Device)
FIG. 9 is a perspective view showing a third modified example of the magnetic field detection device 1. As shown in FIG. 9, the magnetic field detection device 1C of the third modification is different from the magnetic field detection device 1 shown in FIG. 1 in that the magnetic body 4 is disposed on the back surface 2c of the substrate 2. That is, the terminal 3b side of the surface mount type Hall element 3 is mounted on the end portion 2b side of the front surface 2a side of the substrate 2, and the magnetic body 4 is disposed on the back surface 2c side of the substrate 2. One end 4a of the magnetic body 4 is arranged at a position facing substantially the center of the Hall element 3, and the other end 4b of the magnetic body 4 extends in the longitudinal direction of the substrate 2. Other configurations and materials of the magnetic body 4 are the same as those of the magnetic field detection device 1 of FIG. The shape of the magnetic body 4 may be the magnetic body used in the magnetic field detection device 1A or the magnetic body used in the magnetic field detection device 1B.
図１０は、磁界検出装置１の第３の変形例における動作原理を示す模式図である。この磁界検出装置１Ｃは、磁界検出装置１と同様に、磁石６が磁界検出装置１Ｃに近づくと、磁石６とホール素子３又はホールＩＣ１３と磁性体４により磁路８が形成され、磁束がホール素子３内のホール素子チップ３ｄ又はホールＩＣ１３内のホール素子チップ１３ｄを垂直（Ｚ方向）に通過する。ホール素子チップ３ｄ，１３ｄを垂直方向に通過する磁束密度がホール素子３又はホールＩＣ１３により検出される。 FIG. 10 is a schematic diagram showing the operation principle of the third modification of the magnetic field detection device 1. Similar to the magnetic field detection device 1, when the magnet 6 approaches the magnetic field detection device 1C, the magnetic field detection device 1C forms a magnetic path 8 by the magnet 6 and the Hall element 3 or the Hall IC 13 and the magnetic body 4, and the magnetic flux becomes a hole. The Hall element chip 3d in the element 3 or the Hall element chip 13d in the Hall IC 13 passes vertically (Z direction). The magnetic flux density passing through the Hall element chips 3d and 13d in the vertical direction is detected by the Hall element 3 or the Hall IC 13.
（磁界検出装置の第４の変形例）
図１１は、磁界検出装置１の第４の変形例を示す斜視図である。この磁界検出装置１Ｄは、基板２の表面２ａ側に、表面実装型のホール素子３又はホールＩＣ１３と一方の第１磁性体４が配設され、基板２の裏側２ｃに他方の第２磁性体２４が配設される。さらに、ホール素子３又はホールＩＣ１３の載置される位置が、図１に示す磁界検出装置１の基板２の端部２ｂではなく、基板２の端部２ｂから離れた位置Ｌに配設されている。ここで、第２磁性体２４の端部２４ａが基板２の長手方向において、基板２の端部２ｂからホール素子３又はホールＩＣ１３の中央部に対向する位置まで延設されている。第２磁性体２４の材質は、図１の磁界検出装置１の第１磁性体４と同じでよいので、説明は省略する。第１磁性体４及び第２磁性体２４の形状は磁界検出装置１Ａに用いた第１磁性体４Ａ又は磁界検出装置１Ｂに用いた第１磁性体４Ｂとしてもよい。
(Fourth Modification of Magnetic Field Detection Device)
FIG. 11 is a perspective view showing a fourth modified example of the magnetic field detection device 1. In this magnetic field detection device 1D, a surface mount type Hall element 3 or Hall IC 13 and one first magnetic body 4 are disposed on the front surface 2a side of a substrate 2, and the other second magnetic body is provided on the back side 2c of the substrate 2. 24 are provided. Further, the position where the Hall element 3 or the Hall IC 13 is placed is arranged not at the end 2b of the substrate 2 of the magnetic field detection device 1 shown in FIG. 1 but at a position L apart from the end 2b of the substrate 2. There is. Here, the end portion 24 a of the second magnetic body 24 extends in the longitudinal direction of the substrate 2 from the end portion 2 b of the substrate 2 to a position facing the central portion of the Hall element 3 or the Hall IC 13. The material of the second magnetic body 24 may be the same as that of the first magnetic body 4 of the magnetic field detection device 1 of FIG. The shapes of the first magnetic body 4 and the second magnetic body 24 may be the first magnetic body 4A used in the magnetic field detection apparatus 1A or the first magnetic body 4B used in the magnetic field detection apparatus 1B.
図１２は、磁界検出装置１の第４の変形例における動作原理を示す模式図である。磁石６が、磁界検出装置１Ｄの基板２の下部側でＸ方向に移動するように配設されていると、磁石６のＮ極から発する水平方向の磁束は、第２磁性体２４の水平方向の磁束となり、この磁束がホール素子３内のホール素子チップ３ｄ又はホールＩＣ１３内のホール素子チップ１３ｄを垂直（Ｚ方向）に通過し、第１磁性体４の水平磁束となり、第１磁性体４の水平磁束が磁石６のＳ極に向かうような磁路８が形成される。これにより、ホール素子３又はホールＩＣ１３を垂直方向に通過する磁束密度がホール素子３又はホールＩＣ１３により検出される。 FIG. 12 is a schematic diagram showing the operation principle of the fourth modification of the magnetic field detection device 1. When the magnet 6 is arranged so as to move in the X direction on the lower side of the substrate 2 of the magnetic field detection device 1D, the horizontal magnetic flux generated from the N pole of the magnet 6 is generated in the horizontal direction of the second magnetic body 24. Of the first magnetic body 4, and this magnetic flux passes vertically (Z direction) through the Hall element chip 3d in the Hall element 3 or the Hall element chip 13d in the Hall IC 13 and becomes the horizontal magnetic flux of the first magnetic body 4 A magnetic path 8 is formed such that the horizontal magnetic flux of (3) is directed to the S pole of the magnet 6. Thereby, the magnetic flux density passing through the Hall element 3 or the Hall IC 13 in the vertical direction is detected by the Hall element 3 or the Hall IC 13.
磁界検出装置１Ｄの感度は、磁界検出装置１、１Ａ，１Ｂと同様に第１磁性体４及び第２磁性体２４の長さや形状及び位置を変えることで調整することができる。 The sensitivity of the magnetic field detection device 1D can be adjusted by changing the length, shape, and position of the first magnetic body 4 and the second magnetic body 24 as in the magnetic field detection devices 1, 1A, and 1B.
本発明の磁界検出装置１，１Ｃ，１Ｄによれば、ホールＩＣ１３中のホール素子１３ｄに近接した位置に一つの磁性体４、又は、第１磁性体４及び第２磁性体２４を配設しているので、感磁方向が磁界検出装置１，１Ｃ，１Ｄの水平方向となり、従来のリードスイッチと同様の感磁方向となる。これにより、本発明の磁界検出装置１，１Ｃ，１Ｄによれば、ホールＩＣ１３を使用しているにもかかわらず、感磁方向が水平方向となり、従来のリードスイッチと容易に代替可能となる。 According to the magnetic field detectors 1, 1C, 1D of the present invention, one magnetic body 4, or the first magnetic body 4 and the second magnetic body 24 are arranged in the Hall IC 13 at a position close to the Hall element 13d. Therefore, the magnetic sensitive direction is the horizontal direction of the magnetic field detection devices 1, 1C, 1D, which is the same magnetic sensitive direction as the conventional reed switch. As a result, according to the magnetic field detection devices 1, 1C, 1D of the present invention, even though the Hall IC 13 is used, the magnetic sensitive direction is horizontal, and it is possible to easily replace the conventional reed switch.
本発明の磁界検出装置１，１Ｃ，１Ｄによれば、ホールＩＣ１３に近接した位置から、磁界検出装置１，１Ｃ，１Ｄの長手方向にリード状の磁性体４又は第１磁性体４及び第２磁性体２４を配設しているので、ＭＲセンサに比較して動作幅が広く、従来のリードスイッチと同様に位置調整が容易である。 According to the magnetic field detectors 1, 1C, 1D of the present invention, the lead-shaped magnetic body 4 or the first magnetic body 4 and the second magnetic body 4 are arranged in the longitudinal direction of the magnetic field detectors 1, 1C, 1D from a position close to the Hall IC 13. Since the magnetic body 24 is provided, the operation width is wider than that of the MR sensor, and the position adjustment is easy like the conventional reed switch.
本発明の磁界検出装置１，１Ｃ，１Ｄによれば、従来のリードスイッチのリードのような機械的な可動部品を使用していないので、衝撃で感度が変化し難く、且つ、アーク放電等による寿命低下がなく長寿命であるという特徴を有している。 According to the magnetic field detectors 1, 1C, 1D of the present invention, since no mechanically movable parts such as the reed of the conventional reed switch are used, the sensitivity is hard to change due to impact, and due to arc discharge or the like. It has the feature that it has a long life without a decrease in life.
（第２の実施形態）
次に図１３−図１６を参照して、本発明の第２の実施形態に係る磁界検出装置を用いた近接センサ５０について説明する。図１３（ａ）は固定ビス９０を装着した近接センサ５０の斜視図、（ｂ）は近接センサ５０の検出面５１ａ側の斜視図、図１４は近接センサ５０の正面図である。図１５は、近接センサ５０の基板６３を示す斜視図であり、図１６は、近接センサ５０の縦断面図を示す。
(Second embodiment)
Next, with reference to FIG. 13 to FIG. 16, a proximity sensor 50 using the magnetic field detection device according to the second embodiment of the present invention will be described. 13A is a perspective view of the proximity sensor 50 with the fixing screw 90 mounted, FIG. 13B is a perspective view of the proximity sensor 50 on the detection surface 51a side, and FIG. 14 is a front view of the proximity sensor 50. FIG. 15 is a perspective view showing the substrate 63 of the proximity sensor 50, and FIG. 16 is a vertical sectional view of the proximity sensor 50.
図１３（ａ）、（ｂ）及び図１４に示すように、第２の実施形態の近接センサ５０は、磁界検出装置６１と、該磁界検出装置６１を配設した基板６３と、これらを覆うケース７０とを、含んで構成されている。近接センサ５０は、例えば、棒状に形成され、長手方向の一方側Ｌに第１の実施形態及びその変形例と同様の磁界検出装置６１を配置した検出部５１を有し、他方側Ｒから磁界検出装置６１の外部コード６２が長手方向に延出している。近接センサ５０は、一方側Ｌに磁界検出装置６１を固定した基板６３と、基板６３の一方側Ｌを収容するケース７０と、ケース７０内に充填された充填樹脂部８１と、基板６３の他方側Ｒを埋設してケース７０の他方側Ｒに一体に成形された成形樹脂部８２と、図示しない被検出部に装着するための固定ビス９０と、を備えている。 As shown in FIGS. 13A, 13B, and 14, the proximity sensor 50 of the second embodiment covers a magnetic field detection device 61, a substrate 63 on which the magnetic field detection device 61 is disposed, and these. The case 70 is included. The proximity sensor 50 is, for example, formed in a rod shape, has a detection unit 51 in which a magnetic field detection device 61 similar to that of the first embodiment and its modification is arranged on one side L in the longitudinal direction, and the magnetic field from the other side R. The external cord 62 of the detection device 61 extends in the longitudinal direction. The proximity sensor 50 includes a substrate 63 having a magnetic field detection device 61 fixed to one side L, a case 70 that accommodates one side L of the substrate 63, a filled resin portion 81 filled in the case 70, and the other side of the substrate 63. A molding resin portion 82, which is embedded in the side R and is integrally molded on the other side R of the case 70, and a fixing screw 90 for mounting on a detection target portion (not shown) are provided.
図１５に示すように、基板６３において、一方側Ｌに磁界検出装置６１が配設されると共に、他方側Ｒに外部コード６２が半田付けにより接続された接続部６５を有する。基板６３の表面側には、磁界検出装置６１を構成するホールＩＣ１３と、磁性体４（及び第２磁性体２４）と、接続部６５とが配設され、必要に応じてさらに、ＩＣ（集積回路）、抵抗、コンデンサ等のような各種の電子部品により適宜の回路が配設されている。基板６３に設ける配線パターン等は、表面側だけではなく、裏面に設けてもよい。つまり、基板６３は、片面にパターンが形成された片面基板、又は、両面にパターンが形成された両面基板とすることができる。基板６３には、幅方向に凹ませた凹部６６が長手方向の他方側Ｒに設けられている。他方側Ｒの凹部６６は、固定ビス９０が配置される部位に対応し、検出部５１と接続部６５との間に設けられている。 As shown in FIG. 15, on the substrate 63, the magnetic field detection device 61 is arranged on one side L, and the other side R has a connecting portion 65 to which an external cord 62 is connected by soldering. The Hall IC 13, which constitutes the magnetic field detection device 61, the magnetic body 4 (and the second magnetic body 24), and the connecting portion 65 are arranged on the front surface side of the substrate 63, and further the IC (integrated circuit) is provided as necessary. An appropriate circuit is provided by various electronic components such as a circuit), a resistor, a capacitor, and the like. The wiring pattern or the like provided on the substrate 63 may be provided not only on the front surface side but also on the back surface. That is, the substrate 63 can be a single-sided substrate having a pattern formed on one side or a double-sided substrate having a pattern formed on both sides. The substrate 63 is provided with a recess 66 that is recessed in the width direction on the other side R in the longitudinal direction. The concave portion 66 on the other side R corresponds to a portion where the fixing screw 90 is arranged, and is provided between the detecting portion 51 and the connecting portion 65.
接続部６５は基板６３の他方側Ｒにおける一方の表面に、互いに異なる位置となるように複数設けられている。外部コード６２は複数の線材を有しており、それぞれが互いに異なる接続部６５に接続されている。この実施形態では、外部コード６２が長手方向に延設されているので、複数の接続部６５は長手方向と交差する方向に互いに離間して配設されている。 A plurality of connecting portions 65 are provided on one surface of the other side R of the substrate 63 at different positions. The external cord 62 has a plurality of wires, and each is connected to different connecting portions 65. In this embodiment, since the external cord 62 is extended in the longitudinal direction, the plurality of connecting portions 65 are arranged apart from each other in the direction intersecting the longitudinal direction.
磁界検出装置６１は、第１の実施形態に係る磁界検出装置１，１Ｃ，１Ｄを用いることができる。第１磁性体４及び／又は第２磁性体２４の形状は磁界検出装置１Ａに用いた第１磁性体４Ａ又は磁界検出装置１Ｂに用いた第１磁性体４Ｂとしてもよい。この場合、磁性体４の長手方向（Ｘ方向）の寸法は、図２０に示す従来のリードスイッチ１００と置き換えて使用する場合には、２本のリード片１０２，１０３の長さと同程度としてもよい。この寸法は、例えば４〜２０ｍｍ程度である。 As the magnetic field detection device 61, the magnetic field detection devices 1, 1C and 1D according to the first embodiment can be used. The shape of the first magnetic body 4 and/or the second magnetic body 24 may be the first magnetic body 4A used in the magnetic field detection apparatus 1A or the first magnetic body 4B used in the magnetic field detection apparatus 1B. In this case, the dimension of the magnetic body 4 in the longitudinal direction (X direction) may be set to be approximately the same as the length of the two reed pieces 102 and 103 when used in place of the conventional reed switch 100 shown in FIG. Good. This dimension is, for example, about 4 to 20 mm.
磁界検出装置１，１Ｃ，１Ｄと同様に、ホールＩＣ１３としては、デジタル出力型やアナログ出力型のホールＩＣを用いることができる。デジタル出力型のホールＩＣ１３を用いる場合は、出力端子が２端子又は３端子でＯＮ、ＯＦＦするような回路構成とすることができ、従来のリードスイッチを用いた近接センサと同様に動作させることができる。 As with the magnetic field detectors 1, 1C, 1D, a digital output type or analog output type Hall IC can be used as the Hall IC 13. When the digital output type Hall IC 13 is used, the circuit configuration can be such that the output terminals are turned ON/OFF at the two terminals or the three terminals, and can be operated in the same manner as a conventional proximity sensor using a reed switch. it can.
図１４及び図１６に示すように、ケース７０において、ケース本体７０Ａは、外壁部７１、基板支持部７２、端部壁７３及び突出部７５により構成されている。ケース７０は、検出部５１の検出面５１ａ側が開口した中空の部材であり、硬質樹脂により成形されている。ケース７０は、断面略コ字状を有して長手方向に延びる外壁部７１と、外壁部７１の内部に配置される基板６３を位置決めするための基板支持部７２とを一体に備えている。ケース７０に基板６３が収容された後でケース７０の開口側から充填樹脂が充填され固化されることで、充填樹脂部８１が形成される。充填樹脂部８１の湾曲形状の表面により検出面５１ａが構成される。充填樹脂部８１は軟質樹脂により成形され、少なくともケース７０に用いる硬質樹脂よりも軟質の樹脂であるのが好ましい。 As shown in FIGS. 14 and 16, in the case 70, the case main body 70A includes an outer wall portion 71, a substrate support portion 72, an end wall 73, and a protruding portion 75. The case 70 is a hollow member that is open on the detection surface 51a side of the detection unit 51, and is molded of hard resin. The case 70 integrally includes an outer wall portion 71 having a substantially U-shaped cross section and extending in the longitudinal direction, and a substrate support portion 72 for positioning the substrate 63 disposed inside the outer wall portion 71. After the substrate 63 is accommodated in the case 70, the filling resin is filled and solidified from the opening side of the case 70, so that the filling resin portion 81 is formed. The curved surface of the filled resin portion 81 constitutes the detection surface 51a. The filling resin portion 81 is formed of a soft resin and is preferably a resin softer than at least the hard resin used for the case 70.
図１６に示すように、基板６３の他方側Ｒ及び外部コード６２の端部が、成形樹脂部８２に埋設されて、ケース７０の他方側Ｒに一体に接合されている。成形樹脂部８２は、硬質樹脂からなり、例えば硬質の熱可塑性樹脂を使用でき、少なくとも充填樹脂より硬質の樹脂が好適である。 As shown in FIG. 16, the other side R of the substrate 63 and the ends of the external cord 62 are embedded in the molding resin portion 82 and integrally joined to the other side R of the case 70. The molding resin portion 82 is made of a hard resin, for example, a hard thermoplastic resin can be used, and a resin harder than at least the filling resin is suitable.
固定ビス９０は、図１４及び図１６に示すように、検出部５１と接続部６５との間に設けられており、一端側に頭部９３を有し、頭部９３から軸方向に突出して設けられ、端側へ拡径するテーパー形状を有する断面円形の回転軸９２を備えている。回転軸９２は、ケース７０の支持面７５ｃの貫通孔７５ｄに挿入されて、軸方向に移動不能な状態で回転自在に成形樹脂部８２に埋設された状態で配置されている。 As shown in FIGS. 14 and 16, the fixing screw 90 is provided between the detecting portion 51 and the connecting portion 65, has a head 93 on one end side, and projects from the head 93 in the axial direction. The rotary shaft 92 is provided and has a circular cross section and has a tapered shape that expands in diameter toward the end side. The rotating shaft 92 is inserted into the through hole 75d of the support surface 75c of the case 70, and is rotatably embedded in the molded resin portion 82 while being immovable in the axial direction.
頭部９３には、例えば六角の穴等が軸方向に設けられ、周囲には軸周りの複数位置に突出して、周方向に回転軸９２からの距離が増加する周方向傾斜部９４が設けられている。頭部９３の六角穴が、レンチ等の工具により係止され、回転可能に形成されている。頭部９３を回転させることで、装着状態で所定位置における各周方向傾斜部９４の表面の位置を増減可能となっている。 For example, a hexagonal hole or the like is provided in the head 93 in the axial direction, and a circumferential inclined portion 94 that projects in a plurality of positions around the axis and that increases the distance from the rotating shaft 92 in the circumferential direction is provided in the periphery. ing. The hexagonal hole of the head portion 93 is locked by a tool such as a wrench and is rotatably formed. By rotating the head 93, it is possible to increase or decrease the position of the surface of each circumferentially inclined portion 94 at a predetermined position in the mounted state.
近接センサ５０は、空圧機器の動作部付近などの適宜な被検出部に装着して使用される。近接センサ５０を設けるために被検出部に設けられる溝が例えば溝の開口よりも内部の幅が広く形成されている場合には、近接センサ５０を開口を通過させて内部に挿入し、固定ビス９０により溝の内部に固定することができる。 The proximity sensor 50 is used by being attached to an appropriate detected part such as near the operating part of a pneumatic device. When the groove provided in the detected portion for providing the proximity sensor 50 has an inner width wider than, for example, the opening of the groove, the proximity sensor 50 is passed through the opening and inserted into the inside, and the fixing screw It can be fixed inside the groove by 90.
（近接センサの製造方法）
次に、近接センサ５０の製造方法について説明する。
（１）最初に、基板の製造方法について説明する。
図１３に示す基板６３の一方側Ｌの固定部６４と凹部６６との間に磁界検出装置６１を構成するホールＩＣ１３と磁性体４を含む部品を半田付け等により実装する。
（２）次に、基板６３の他方側Ｒの接続部６５に外部コード６２の端部を接続する。これにより磁界検出装置６１と外部コード６２とが接続される。
（３）ケース７０の開口側から、基板６３の一方側Ｌを基板支持部７２に係止し、基板６３の他方側Ｒを突出部７５側に係止する。
（４）ケース７０の外壁部７１内に、軟質の熱可塑性樹脂等からなる充填用樹脂を流動状態で充填して固化することで、ケース７０内の基板６３及び磁界検出装置６１等との間に充填樹脂部８１を形成することにより充填樹脂部８１の湾曲形状の表面には検出面６１ａも形成される。
（５）固定ビス９０をケース７０の突出部７５における支持面７５ｃに配置する。
（６）最後に、ケース７０の他方側Ｒに、硬質の熱可塑性樹脂等からなる成形用樹脂によりケース７０と一体に成形樹脂部８２を成形する。図１４に示すように、成形樹脂部８２はケース７０から突出した基板６３の他方側Ｒと外部コード６２の端部とを内部に埋設している。さらに、成形樹脂部８２は、ケース７０の突出部７５内にも充填されており、基板支持部７２及び突出部７５に一体に固設されている。
(Proximity sensor manufacturing method)
Next, a method of manufacturing the proximity sensor 50 will be described.
(1) First, a substrate manufacturing method will be described.
A component including the Hall IC 13 and the magnetic body 4 forming the magnetic field detection device 61 is mounted by soldering or the like between the fixed portion 64 and the recess 66 on one side L of the substrate 63 shown in FIG.
(2) Next, the end portion of the external cord 62 is connected to the connecting portion 65 on the other side R of the substrate 63. Thereby, the magnetic field detection device 61 and the external cord 62 are connected.
(3) From the opening side of the case 70, one side L of the board 63 is locked to the board supporting portion 72, and the other side R of the board 63 is locked to the protruding portion 75 side.
(4) Between the substrate 63 in the case 70 and the magnetic field detection device 61, etc., by filling the outer wall portion 71 of the case 70 with a filling resin such as a soft thermoplastic resin in a fluidized state and solidifying the resin. By forming the filling resin portion 81 in the above, the detection surface 61 a is also formed on the curved surface of the filling resin portion 81.
(5) The fixing screw 90 is arranged on the support surface 75c of the projecting portion 75 of the case 70.
(6) Finally, on the other side R of the case 70, the molding resin portion 82 is molded integrally with the case 70 by molding resin such as hard thermoplastic resin. As shown in FIG. 14, the molding resin portion 82 has the other side R of the substrate 63 protruding from the case 70 and the end portion of the external cord 62 embedded therein. Further, the molded resin portion 82 is also filled in the protruding portion 75 of the case 70, and is integrally fixed to the substrate supporting portion 72 and the protruding portion 75.
本発明の近接センサ５０によれば、ホールＩＣ１３に近接した位置に磁性体４、又は、第１磁性体４及び第２磁性体２４を配設しているので、感磁方向が近接センサ５０の長手方向の水平方向となり、従来のリードスイッチと同様の感磁方向となる。この近接センサ５０によれば、ホールＩＣ１３を使用しているにもかかわらず、感磁方向が水平方向となり、従来のリードスイッチを用いた近接センサと容易に置換可能となる。 According to the proximity sensor 50 of the present invention, since the magnetic body 4 or the first magnetic body 4 and the second magnetic body 24 are arranged at a position close to the Hall IC 13, the magnetic sensitive direction is the proximity sensor 50. It becomes the horizontal direction of the longitudinal direction, and the magnetic sensitive direction is the same as the conventional reed switch. According to the proximity sensor 50, although the Hall IC 13 is used, the magnetic field sensing direction is horizontal, and the proximity sensor using the conventional reed switch can be easily replaced.
本発明の近接センサ５０によれば、ホールＩＣ１３に近接した位置から、近接センサ５０の長手方向にリード状の磁性体４又は第１磁性体４及び第２磁性体２４を配設しているので、ＭＲセンサに比較して動作幅が広く、従来のリードスイッチと同様に位置調整が容易である。 According to the proximity sensor 50 of the present invention, the lead-shaped magnetic body 4 or the first magnetic body 4 and the second magnetic body 24 are arranged in the longitudinal direction of the proximity sensor 50 from a position close to the Hall IC 13. , The operation width is wider than that of the MR sensor, and the position adjustment is easy like the conventional reed switch.
本発明の近接センサ５０によれば、従来のリードスイッチのリードのような機械的な可動部品を使用していないので、衝撃で感度が変化し難く、且つ、アーク放電等による寿命低下等がなく、長寿命であるという特徴を有している。よって近接センサ５０によれば、感磁方向が水平方向であり、動作幅が広く位置調整が容易であり、衝撃で感度が変化し難く、かつ長寿命である近接センサ５０を提供することができる。
以下に、本発明を実施例により詳細に説明する。
According to the proximity sensor 50 of the present invention, since mechanical moving parts such as the reed of the conventional reed switch are not used, the sensitivity is unlikely to change due to impact, and there is no reduction in life due to arc discharge or the like. The feature is that it has a long life. Therefore, according to the proximity sensor 50, it is possible to provide the proximity sensor 50 in which the magnetic sensitive direction is the horizontal direction, the operation width is wide, the position can be easily adjusted, the sensitivity is not easily changed by the impact, and the life is long. ..
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples.
実施例１の近接センサ５０は、図７に示した磁性体４Ａを用いた磁界検出装置１であり、以下の構成を有している。
ホールＩＣ１３：ローム社製のデジタル出力型（型番：ＢＵ５２０９７ＧＷＺ）を用いた。両極検知の特性を有しており、形状は横０．８ｍｍ×横０．８ｍｍ×高さ０．４ｍｍで、動作磁束密度は±１５ｍＴである。
磁性体４Ａ：材料としてＳＰＣＣを用い、形状は横７ｍｍ×縦１．５ｍｍ×厚さ０．５ｍｍとした。
図７に示した磁性体４Ａは、ホールＩＣ１３上に配設される１．５ｍｍ×１．５ｍｍの領域４ａと、半田付けや接着等の手段で基板２（図１参照）に固定するための端部４ｃと、領域４ａと端部４ｃとの接続部となる湾曲部４ｂとからなる。つまり、磁性体４Ａにおいて、領域４ａの中央部がホールＩＣ１３の中央部に配設され、ホールＩＣ１３の上面と磁性体４Ａの下面とが接触するように配置される。
基板１２：横２０ｍｍ×縦４ｍｍ×厚さ０．５ｍｍとした。
検出対象となる磁石６は、外形φ５．４ｍｍ、内径φ２．５ｍｍ、厚み２ｍｍのリング型ネオジム磁石である。
The proximity sensor 50 of the first embodiment is the magnetic field detection device 1 using the magnetic body 4A shown in FIG. 7 and has the following configuration.
Hall IC 13: A digital output type (model number: BU52097GWZ) manufactured by Rohm was used. It has the characteristics of bipolar detection, the shape is lateral 0.8 mm×lateral 0.8 mm×height 0.4 mm, and the operating magnetic flux density is ±15 mT.
Magnetic body 4A: SPCC was used as a material, and the shape was 7 mm in width×1.5 mm in length×0.5 mm in thickness.
The magnetic body 4A shown in FIG. 7 is for fixing to the substrate 2 (see FIG. 1) by means of soldering, bonding, etc., with the area 4a of 1.5 mm×1.5 mm arranged on the Hall IC 13. It is composed of an end portion 4c and a curved portion 4b serving as a connecting portion between the region 4a and the end portion 4c. That is, in the magnetic body 4A, the central portion of the region 4a is arranged in the central portion of the Hall IC 13, and the upper surface of the Hall IC 13 and the lower surface of the magnetic body 4A are arranged to be in contact with each other.
Substrate 12: width 20 mm x length 4 mm x thickness 0.5 mm.
The magnet 6 to be detected is a ring type neodymium magnet having an outer diameter of 5.4 mm, an inner diameter of 2.5 mm, and a thickness of 2 mm.
図１７は実施例１の近接センサ５０の磁石検出動作を示し、図１８は比較例１として従来のリードスイッチの磁石検出動作を示す。図１７及び図１８の横軸は磁石６のＸ軸方向の位置を示しており、縦軸は磁石６のＹ軸マイナス方向の位置を示している（図４〜６のＸ軸及びＹ軸参照）。磁石６が図の実線の内側にある時にホールＩＣ１３が出力し、磁石６が検出される、つまり磁石６が検出状態となり、破線の外側にある時にホールＩＣ１３が出力しない、つまり磁石６が非検出状態となる。実線と破線との間の領域は、ＯＮになる磁束密度とＯＦＦになる磁束密度とのヒステリシスを示している。 FIG. 17 shows the magnet detecting operation of the proximity sensor 50 of the first embodiment, and FIG. 18 shows the magnet detecting operation of the conventional reed switch as the first comparative example. The horizontal axis of FIGS. 17 and 18 represents the position of the magnet 6 in the X-axis direction, and the vertical axis represents the position of the magnet 6 in the negative Y-axis direction (see X-axis and Y-axis of FIGS. 4 to 6). ). When the magnet 6 is inside the solid line in the figure, the Hall IC 13 outputs and the magnet 6 is detected, that is, the magnet 6 is in the detection state, and when the magnet 6 is outside the broken line, the Hall IC 13 does not output, that is, the magnet 6 is not detected. It becomes a state. The region between the solid line and the broken line shows the hysteresis between the magnetic flux density that turns on and the magnetic flux density that turns off.
図１７に示す検出動作において、Ｘ軸位置−８ｍｍから−５ｍｍは磁石６がホールＩＣ３及び磁性体４の左側に配設される領域である（図４参照）。約−３ｍｍから３ｍｍは磁石６がホールＩＣ３及び磁性体４の下に配設される領域である（図５参照）。３ｍｍから７ｍｍは磁石６がホールＩＣ３及び磁性体４の右側に配設される領域である（図６参照）。これから、実施例１において近接センサ５０は磁石６をＸ軸方向−３〜３ｍｍの範囲で、Ｙ軸方向４ｍｍまで検出可能であることがわかる。 In the detection operation shown in FIG. 17, the X-axis position −8 mm to −5 mm is a region where the magnet 6 is arranged on the left side of the Hall IC 3 and the magnetic body 4 (see FIG. 4). Approximately −3 mm to 3 mm is a region where the magnet 6 is arranged below the Hall IC 3 and the magnetic body 4 (see FIG. 5). 3 mm to 7 mm is a region where the magnet 6 is arranged on the right side of the Hall IC 3 and the magnetic body 4 (see FIG. 6). From this, it can be seen that in Example 1, the proximity sensor 50 can detect the magnet 6 within the range of −3 to 3 mm in the X-axis direction and up to 4 mm in the Y-axis direction.
図１８に示すように、従来のリードスイッチにおいても、磁石６がＸ軸方向−３〜３ｍｍの範囲で、Ｙ軸方向４ｍｍまで検出可能であることがわかる。これにより、実施例１の近接センサ５０は、従来のリードスイッチと同様に、感磁方向が水平方向となり、ＭＲセンサに比較して動作幅が広く、従来のリードスイッチと同等の検出動作を持つことが分かった。 As shown in FIG. 18, it can be seen that even in the conventional reed switch, the magnet 6 can detect up to 4 mm in the Y-axis direction within a range of −3 to 3 mm in the X-axis direction. As a result, the proximity sensor 50 according to the first embodiment has a magnetic sensing direction in the horizontal direction as in the conventional reed switch, has a wider operation range than the MR sensor, and has a detection operation equivalent to that of the conventional reed switch. I found out.
実施例２の近接センサ５０は、図８に示した磁性体４Ｂを用いた磁界検出装置１であり、以下の構成を有している。
ホールＩＣ１３：実施例１と同じホールＩＣ１３を用いた。
磁性体４Ｂ：材料としてＳＰＣＣを用い、形状は横６．４ｍｍ×縦１．５ｍｍ×厚さ０．５ｍｍとし、先端をφ０．５ｍｍの半円状に尖らせた領域４ｄと、湾曲部４ｂと、半田付けや接着等の手段で基板１２に固定するための端部４ｃと、を設けた。
基板２：横２０ｍｍ×縦４ｍｍ×厚さ０．５ｍｍとした。
検出対象となる磁石６は、外形φ５．４ｍｍ、内径φ２．５ｍｍ、厚み２ｍｍのリング型ネオジム磁石である。
磁性体４Ｂは、領域４ｄの先端φ０．５ｍｍ半円部の中央をホールＩＣ３の中央部と合わせ、ホールＩＣ３上面と磁性体４の下面とが接触するように配置される。
The proximity sensor 50 of the second embodiment is the magnetic field detection device 1 using the magnetic body 4B shown in FIG. 8 and has the following configuration.
Hall IC13: The same Hall IC13 as in Example 1 was used.
Magnetic body 4B: SPCC is used as a material, the shape is horizontal 6.4 mm×longitudinal 1.5 mm×thickness 0.5 mm, and a region 4d having a semicircular pointed tip of φ0.5 mm and a curved portion 4b. The end portion 4c for fixing to the substrate 12 by means such as soldering or adhesion is provided.
Substrate 2: Width 20 mm x length 4 mm x thickness 0.5 mm.
The magnet 6 to be detected is a ring type neodymium magnet having an outer diameter of 5.4 mm, an inner diameter of 2.5 mm, and a thickness of 2 mm.
The magnetic body 4B is arranged such that the center of the semicircular portion of the tip φ0.5 mm of the region 4d is aligned with the central portion of the Hall IC 3, and the upper surface of the Hall IC 3 and the lower surface of the magnetic body 4 are in contact with each other.
図１９は、実施例２の近接センサ５０の磁石検出動作を示す。図１９を実施例１の磁石検出動作である図１７と比較すると、磁石６がホールＩＣ３及び磁性体４の左側に配設される領域と（図４参照）、磁石６がホールＩＣ３及び磁性体４の下に配設される領域と（図５参照）、磁石６がホールＩＣ３及び磁性体４の右側に配設される領域（図６参照）の全てにおいて、Ｘ軸方向にもＹ軸方向にもマグネットを検出する範囲が広くなっている。このことから、磁性体４Ｂの形状や位置により近接センサ５０の感度が調整できることがわかる。 FIG. 19 shows a magnet detecting operation of the proximity sensor 50 according to the second embodiment. Comparing FIG. 19 with FIG. 17, which is the magnet detection operation of the first embodiment, a region where the magnet 6 is arranged on the left side of the Hall IC 3 and the magnetic body 4 (see FIG. 4), and the magnet 6 is the Hall IC 3 and the magnetic body 4 (see FIG. 5) and the region where the magnet 6 is disposed on the right side of the Hall IC 3 and the magnetic body 4 (see FIG. 6) in both the X-axis direction and the Y-axis direction. Moreover, the range in which the magnet is detected is wide. From this, it is understood that the sensitivity of the proximity sensor 50 can be adjusted by the shape and position of the magnetic body 4B.
本発明は上記実施例に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれることはいうまでもない。 The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made within the scope of the invention described in the claims, and it goes without saying that they are also included in the scope of the present invention.
本発明の説明においては、専ら、ホールＩＣ１３は両極検知式として説明したが、Ｓ極又はＮ極を検知する単極検知式にできることはいうまでもなく、両極検知式の場合と同様に実施することができる。さらに、第１磁性体４又は第１磁性体４及び第２磁性体２４の材質や形状は、近接スイッチの設置箇所に応じて適宜に選定すればよい。 In the description of the present invention, the Hall IC 13 has been described as a bipolar detection type, but it is needless to say that the Hall IC 13 can be a unipolar detection type that detects the S pole or the N pole. be able to. Further, the material and shape of the first magnetic body 4 or the first magnetic body 4 and the second magnetic body 24 may be appropriately selected according to the installation location of the proximity switch.
上記第２の実施形態では、専ら磁界検出装置１，１Ｃ，１Ｄをデジタル型のホールＩＣ１３を用いたＯＮ及びＯＦＦのスイッチとして説明したが、ホールＩＣ１３をアナログ出力として、磁界検出装置１，１Ｃ，１Ｄの周囲の磁束密度を計測するようにしてもよい。 In the second embodiment, the magnetic field detectors 1, 1C, 1D have been described as the ON and OFF switches using the digital Hall IC 13, but the Hall IC 13 is used as an analog output to detect the magnetic field detectors 1, 1C, 1C, 1D. The magnetic flux density around 1D may be measured.
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ：磁界検出装置
２：基板
２ａ：基板の表面
２ｂ：基板の端部
２ｃ：基板の裏面
３：ホール素子
３ａ：上部
３ｂ：端子
３ｄ：チップ
３ｅ，３ｈ：入力端子
３ｆ，３ｇ：出力端子
３ｉ：パッケージ
３ｊ：内部端子
４，４Ａ，４Ｂ：第１磁性体
６：磁石
８：磁路
１３：ホールＩＣ
１３ａ：ホールＩＣの上部
１３ｂ：ホールＩＣの端子
１３ｃ：パルスレギュレーター
１３ｄ：ホール素子
１３ｅ：チョッパースタビライザー
１３ｆ：増幅器
１３ｇ：シュミットトリガ及びラッチ
１３ｈ：ＣＭＯＳインバータ
１３ｉ：電源端子
１３ｊ：グランド端子
１３ｋ：ＣＭＯＳ出力端子
２４：第２磁性体
５０：近接センサ
５１：検出部
５１ａ：検出面
６１：磁界検出装置
６２：外部コード
６３：基板
６４：固定部
６５：接続部
６６：凹部
７０：ケース
７０Ａ：ケース本体
７１：外壁部
７２：基板支持部
７３：端部壁
７５：突出部
７５ｃ：支持面
７５ｄ：貫通孔
８１：充填樹脂部
８２：成形樹脂部
９０：固定ビス
９２：回転軸
９３：頭部
９４：周方向傾斜部
Ｌ：一方側
Ｒ：他方側
1, 1A, 1B, 1C, 1D: Magnetic field detection device 2: Substrate 2a: Substrate front surface 2b: Substrate end portion 2c: Substrate back surface 3: Hall element 3a: Upper part 3b: Terminal 3d: Chip 3e, 3h: Input Terminals 3f, 3g: Output terminal 3i: Package 3j: Internal terminals 4, 4A, 4B: First magnetic body 6: Magnet 8: Magnetic path 13: Hall IC
13a: Upper part of Hall IC 13b: Hall IC terminal 13c: Pulse regulator 13d: Hall element 13e: Chopper stabilizer 13f: Amplifier 13g: Schmitt trigger and latch 13h: CMOS inverter 13i: Power supply terminal 13j: Ground terminal 13k: CMOS output terminal 24: 2nd magnetic body 50: Proximity sensor 51: Detection part 51a: Detection surface 61: Magnetic field detection device 62: External code 63: Board 64: Fixed part 65: Connection part 66: Recessed part 70: Case 70A: Case main body 71: Outer wall portion 72: Substrate support portion 73: End wall 75: Projection portion 75c: Support surface 75d: Through hole 81: Filling resin portion 82: Molding resin portion 90: Fixing screw 92: Rotating shaft 93: Head portion 94: Circumferential direction Inclined part L: One side R: Other side
Claims (8)
前記磁性体により前記感磁面に対する水平方向の磁界を検出するようにした、磁界検出装置。 A Hall element; and a magnetic body arranged horizontally close to the magnetically sensitive surface of the Hall element,
A magnetic field detection device configured to detect a magnetic field in a horizontal direction with respect to the magnetically sensitive surface by the magnetic body.
Furthermore, the proximity sensor using the magnetic field detection device according to claim 5, further comprising the substrate, the Hall IC, the magnetic body, and a case that covers these.
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