JP2582133B2 - 磁界センサ - Google Patents
磁界センサInfo
- Publication number
- JP2582133B2 JP2582133B2 JP63214465A JP21446588A JP2582133B2 JP 2582133 B2 JP2582133 B2 JP 2582133B2 JP 63214465 A JP63214465 A JP 63214465A JP 21446588 A JP21446588 A JP 21446588A JP 2582133 B2 JP2582133 B2 JP 2582133B2
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- Japan
- Prior art keywords
- magnetic field
- magnetic
- field sensor
- winding
- output voltage
- Prior art date
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- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、主として自動車ナビゲーションシステム、
携帯用コンパスとして使用される方位センサあるいは回
転センサとして適用するに好適な特性を有する磁界セン
サに関する。
携帯用コンパスとして使用される方位センサあるいは回
転センサとして適用するに好適な特性を有する磁界セン
サに関する。
（従来の技術） 従来の磁界センサは、第５図に示すように、磁芯１に
励磁巻線２と検出巻線３とを巻回し、励磁巻線２に電源
４により交流電流を流し、これにより磁芯１に磁芯の軸
心方向に内部磁界Hiを発生させ、該内部磁界Hiに対して
バイアスとして作用する外部磁界Hoの大きさにより、検
出巻線３の出力端子５に現われる基本波または高調波の
出力電圧が変化するものである。この磁界センサは、例
えば電流センサとして使用されるもので、電流の大小に
よって変化する外部磁界Hoの大小の変化が出力電圧の変
化として検出できる。
励磁巻線２と検出巻線３とを巻回し、励磁巻線２に電源
４により交流電流を流し、これにより磁芯１に磁芯の軸
心方向に内部磁界Hiを発生させ、該内部磁界Hiに対して
バイアスとして作用する外部磁界Hoの大きさにより、検
出巻線３の出力端子５に現われる基本波または高調波の
出力電圧が変化するものである。この磁界センサは、例
えば電流センサとして使用されるもので、電流の大小に
よって変化する外部磁界Hoの大小の変化が出力電圧の変
化として検出できる。
第６図は、第５図の磁界センサの用途を変えたもの
で、磁芯１と外部磁界Hoとの相対的な向きが変化するよ
うに磁界センサあるいは磁石等の外部磁界発生手段を配
置し、磁芯１の内部磁界Hiに対し、外部磁界Hoの磁芯１
と同方向成分Ho・cosθの変化が出力電圧の変化として
現われるようにしたものである。この磁界センサは、単
体あるいは複数個のものを組合わせて方位センサ、傾斜
センサ等に使用される。
で、磁芯１と外部磁界Hoとの相対的な向きが変化するよ
うに磁界センサあるいは磁石等の外部磁界発生手段を配
置し、磁芯１の内部磁界Hiに対し、外部磁界Hoの磁芯１
と同方向成分Ho・cosθの変化が出力電圧の変化として
現われるようにしたものである。この磁界センサは、単
体あるいは複数個のものを組合わせて方位センサ、傾斜
センサ等に使用される。
第５図および第６図に示す磁界センサは、第７図
（Ａ）に示すように、内部磁界Hiに対し、外部磁界Hoの
磁束の方向が平行となり、第７図（Ｂ）に示すように、
外部磁界Hoと内部磁界Hiの向きが同じである場合には磁
界強度が最大となり、同（Ｃ）に示すように逆方向にな
ると最小となり、この変化が出力電圧として検出できる
わけである。
（Ａ）に示すように、内部磁界Hiに対し、外部磁界Hoの
磁束の方向が平行となり、第７図（Ｂ）に示すように、
外部磁界Hoと内部磁界Hiの向きが同じである場合には磁
界強度が最大となり、同（Ｃ）に示すように逆方向にな
ると最小となり、この変化が出力電圧として検出できる
わけである。
上記の他、従来の磁界センサとして、ホール素子を用
いたものがある。
いたものがある。
（発明が解決しようとする課題） 上記従来の磁界センサのうち、第５図および第６図に
示したものは、励磁巻線２と検出巻線３の２つの巻線が
必要であり、構造が複雑になるという問題点がある。ま
た、ホール素子を用いた磁界センサは、感度が悪いとい
う問題点がある。
示したものは、励磁巻線２と検出巻線３の２つの巻線が
必要であり、構造が複雑になるという問題点がある。ま
た、ホール素子を用いた磁界センサは、感度が悪いとい
う問題点がある。
このような問題点を解決しうる磁界センサとして、本
発明者等は、導電性を有する線状または帯状をなす磁性
体に巻線を巻回し、磁性体にパルス電流あるいは交流電
流を流し、巻線に生じる電気信号の大小、極性から方位
等を知るものを開発中である。このように構成した磁界
センサは、軽量で廉価に構成でき、しかも非常に感度が
高いという長所を有するものである。
発明者等は、導電性を有する線状または帯状をなす磁性
体に巻線を巻回し、磁性体にパルス電流あるいは交流電
流を流し、巻線に生じる電気信号の大小、極性から方位
等を知るものを開発中である。このように構成した磁界
センサは、軽量で廉価に構成でき、しかも非常に感度が
高いという長所を有するものである。
本発明は、上述のように、磁性体を通電し、磁性体に
巻回した検出巻線より得られる電気信号から方位等を知
る構成の磁界センサにおいて、地磁気（0.3Oe〜0.5Oe）
あるいは地磁気以下の磁界に対して飽和せず、磁界強度
と出力電圧との関係に線形性が得られる磁界センサを提
供することを目的とする。
巻回した検出巻線より得られる電気信号から方位等を知
る構成の磁界センサにおいて、地磁気（0.3Oe〜0.5Oe）
あるいは地磁気以下の磁界に対して飽和せず、磁界強度
と出力電圧との関係に線形性が得られる磁界センサを提
供することを目的とする。
（課題を解決するための手段） この目的を達成するため、本発明の磁界センサは、前
記導電性を有する線状等の形状の磁性体にパルス電流等
を流し、磁性体に巻回した検出巻線から出力を得る構成
としたものにおいて、前記磁性体の断面積を10mm〜50mm
としたことを特徴とする。
記導電性を有する線状等の形状の磁性体にパルス電流等
を流し、磁性体に巻回した検出巻線から出力を得る構成
としたものにおいて、前記磁性体の断面積を10mm〜50mm
としたことを特徴とする。
（実施例） 第１図は本発明による磁界センサの一実施例である。
６は導電性を有するアモルファス合金線でなる磁性体で
あり、７は該磁性体６に巻回した銅線等からなる検出巻
線、８は前記磁性体６に長手方向にパルス電流あるいは
交流電流を流す電源である。
６は導電性を有するアモルファス合金線でなる磁性体で
あり、７は該磁性体６に巻回した銅線等からなる検出巻
線、８は前記磁性体６に長手方向にパルス電流あるいは
交流電流を流す電源である。
いま、電源８により、例えば第２図に示すような駆動
パルス電圧Eiを磁性体６に加えて電流を流すと、電流の
立ち上がり、立ち下がりにおいて、該磁性体６に巻回さ
れた検出巻線７の両端9,10に、外部磁界Hoの磁性体６と
の同方向成分Hi＝Ho・cosθに応じた波高Ｈの電圧が発
生する。
パルス電圧Eiを磁性体６に加えて電流を流すと、電流の
立ち上がり、立ち下がりにおいて、該磁性体６に巻回さ
れた検出巻線７の両端9,10に、外部磁界Hoの磁性体６と
の同方向成分Hi＝Ho・cosθに応じた波高Ｈの電圧が発
生する。
磁性体６として、振幅透磁率μａ＝20,000、飽和磁束
密度Bs＝８（kG）、断面積を0.014mm2としたCo系アモル
ファス合金線を用い、また、巻線７の巻数を500ター
ン、磁性体６に流す波高値を120mA、駆動パルスの繰返
し周波数を10kHzとし、磁性体６の長さを種々に変えた
場合のか磁界強度と、正の駆動パルスの立ち下がり時に
おける出力電圧との関係を第３図に示す。
密度Bs＝８（kG）、断面積を0.014mm2としたCo系アモル
ファス合金線を用い、また、巻線７の巻数を500ター
ン、磁性体６に流す波高値を120mA、駆動パルスの繰返
し周波数を10kHzとし、磁性体６の長さを種々に変えた
場合のか磁界強度と、正の駆動パルスの立ち下がり時に
おける出力電圧との関係を第３図に示す。
第３図から明らかなように、アモルファス合金線の長
さが50mm以下であれば、ほぼ0Oe〜0.3Oeの範囲におい
て、磁界強度と出力電圧との関係に線形性が得られ、さ
らに磁性体６の長さを長くすれば、この線形性が悪くな
ることが判明した。このような線形性は、検出巻線７の
巻数に拘りなく、かつ、駆動パルスの波形にあまり関係
しない。ただし、巻線７の巻線や駆動パルスによる電流
の立上がり、立下がりは出力電圧の高低に関係するた
め、巻数は100ターン〜1,500ターン、電流の立上がり、
立下がり速度（dA/dt）は150mA/μｓ〜750mA/μｓ程度
とし、波高値は20mA〜50mA程度とすることが実用的であ
る。また、磁性体６の断面積は、出力電圧の飽和を防止
する上では大きい方が良いが、0.012mm2以上あれば良
い。また、磁性体６の最短長は、巻線７を巻く技術上の
制約等から、10mm以上であることが望まれる。
さが50mm以下であれば、ほぼ0Oe〜0.3Oeの範囲におい
て、磁界強度と出力電圧との関係に線形性が得られ、さ
らに磁性体６の長さを長くすれば、この線形性が悪くな
ることが判明した。このような線形性は、検出巻線７の
巻数に拘りなく、かつ、駆動パルスの波形にあまり関係
しない。ただし、巻線７の巻線や駆動パルスによる電流
の立上がり、立下がりは出力電圧の高低に関係するた
め、巻数は100ターン〜1,500ターン、電流の立上がり、
立下がり速度（dA/dt）は150mA/μｓ〜750mA/μｓ程度
とし、波高値は20mA〜50mA程度とすることが実用的であ
る。また、磁性体６の断面積は、出力電圧の飽和を防止
する上では大きい方が良いが、0.012mm2以上あれば良
い。また、磁性体６の最短長は、巻線７を巻く技術上の
制約等から、10mm以上であることが望まれる。
上記実施例は、１本のアモルファス合金線により磁性
体６を構成したが、複数本の束線により磁性体を構成し
ても良い。
体６を構成したが、複数本の束線により磁性体を構成し
ても良い。
上記の磁界センサは、単体としても用いられるが、一
般的には、２本あるいは２組の磁性体を交差するように
組合わせて、各磁性体に巻かれた巻線の出力電圧の極性
と出力電圧の波高との組合わせから方位を検出する構成
として用いる。第４図は、磁性体６として、前記断面積
を有するCo系アモルファス合金線を２本束ねて用い、ま
た、巻線７の巻数を1000ターン、駆動パルスの繰返し周
波数を10kHzとし、立ち下がり時間を0.13μｓとし、磁
性体６に流す電流の波高値を40mA、80mA、120mAと変化
させたときの正の駆動パルス立ち下がり時における磁界
強度と出力電圧との関係を示す。
般的には、２本あるいは２組の磁性体を交差するように
組合わせて、各磁性体に巻かれた巻線の出力電圧の極性
と出力電圧の波高との組合わせから方位を検出する構成
として用いる。第４図は、磁性体６として、前記断面積
を有するCo系アモルファス合金線を２本束ねて用い、ま
た、巻線７の巻数を1000ターン、駆動パルスの繰返し周
波数を10kHzとし、立ち下がり時間を0.13μｓとし、磁
性体６に流す電流の波高値を40mA、80mA、120mAと変化
させたときの正の駆動パルス立ち下がり時における磁界
強度と出力電圧との関係を示す。
第４図から明らかなように、上記構成および作動条件
下においては、いずれの電流値においても、ほぼ0Oe〜
1.0Oeの広い範囲において、線形性が得られた。
下においては、いずれの電流値においても、ほぼ0Oe〜
1.0Oeの広い範囲において、線形性が得られた。
また、本発明において、磁性体６としては、導電性が
あり、かつ高い透磁率で飽和磁束密度の大きな前記アモ
ルファス合金の他、同様あるいは近い特性のものであれ
ば、他の材質のものを用いてもよい。また、磁性体６と
しては、線状のみならず、帯状のものを用いても良い。
あり、かつ高い透磁率で飽和磁束密度の大きな前記アモ
ルファス合金の他、同様あるいは近い特性のものであれ
ば、他の材質のものを用いてもよい。また、磁性体６と
しては、線状のみならず、帯状のものを用いても良い。
さらに、本発明は、前記のような磁界強度において使
用されるものであれば、方位センサのみならず、非接触
型直流電流プローブ等にも使用できる。
用されるものであれば、方位センサのみならず、非接触
型直流電流プローブ等にも使用できる。
（発明の効果） 以上述べたように、本発明の磁界センサは、導電性を
有する磁性体にパルス電流等を流し、磁性体に巻回した
巻線より出力電圧を得るものであって、軽量、高感度の
ものであり、廉価に提供できることは勿論のこと、磁性
体の長さを10mm〜50mmとしたので、地磁気あるいは地磁
気以下の磁界に対し、出力電圧飽和磁界点が高くなり、
かつ磁界強度と出力電圧との関係に線形性が得られる磁
界センサを提供することができる。また、前記線形性が
得られるため、巻線の出力の処理回路の構成を簡単化す
ることができる。また、磁性体の長さが短くなるため、
小型化が達成される。
有する磁性体にパルス電流等を流し、磁性体に巻回した
巻線より出力電圧を得るものであって、軽量、高感度の
ものであり、廉価に提供できることは勿論のこと、磁性
体の長さを10mm〜50mmとしたので、地磁気あるいは地磁
気以下の磁界に対し、出力電圧飽和磁界点が高くなり、
かつ磁界強度と出力電圧との関係に線形性が得られる磁
界センサを提供することができる。また、前記線形性が
得られるため、巻線の出力の処理回路の構成を簡単化す
ることができる。また、磁性体の長さが短くなるため、
小型化が達成される。
第１図は本発明の磁界センサの一実施例を示す構成図、
第２図は本発明における入力電圧と出力電圧との関係の
一例を示す波形図、第３図は第１図の実施例において、
磁性体の長さを種々に変化させた場合の磁界強度と出力
電圧との関係図、第４図は磁性体に流す電流値を種々に
変化させた場合の磁界強度と出力電圧との関係図、第５
図および第６図は従来の磁界センサを示す構成図、第７
図は従来の磁界センサの原理図である。
第２図は本発明における入力電圧と出力電圧との関係の
一例を示す波形図、第３図は第１図の実施例において、
磁性体の長さを種々に変化させた場合の磁界強度と出力
電圧との関係図、第４図は磁性体に流す電流値を種々に
変化させた場合の磁界強度と出力電圧との関係図、第５
図および第６図は従来の磁界センサを示す構成図、第７
図は従来の磁界センサの原理図である。
Claims (1)
- 【請求項１】導電性を有する線状または帯状の磁性体
と、該磁性体に長手方向にパルス電流あるいは交流電流
を流す手段と、該磁性体に巻回された検出巻線とを備え
ると共に、前記磁性体の長さを10mm〜50mmとしたことを
特徴とする磁界センサ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63214465A JP2582133B2 (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | 磁界センサ |
| DE3843087A DE3843087C2 (de) | 1987-12-21 | 1988-12-21 | Magnetfeldsensor |
| US07/287,153 US4939459A (en) | 1987-12-21 | 1988-12-21 | High sensitivity magnetic sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63214465A JP2582133B2 (ja) | 1988-08-29 | 1988-08-29 | 磁界センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0262987A JPH0262987A (ja) | 1990-03-02 |
| JP2582133B2 true JP2582133B2 (ja) | 1997-02-19 |
Family
ID=16656175
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63214465A Expired - Fee Related JP2582133B2 (ja) | 1987-12-21 | 1988-08-29 | 磁界センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2582133B2 (ja) |
-
1988
- 1988-08-29 JP JP63214465A patent/JP2582133B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0262987A (ja) | 1990-03-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |