JP2964062B2 - Small position change detector - Google Patents

Small position change detector

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JP2964062B2
JP2964062B2 JP6232361A JP23236194A JP2964062B2 JP 2964062 B2 JP2964062 B2 JP 2964062B2 JP 6232361 A JP6232361 A JP 6232361A JP 23236194 A JP23236194 A JP 23236194A JP 2964062 B2 JP2964062 B2 JP 2964062B2
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soft magnetic
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magnetoresistive
position change
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治雄 伊藤
直紀 福田
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Teikoku Tsushin Kogyo Co Ltd
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Teikoku Tsushin Kogyo Co Ltd
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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、紙やシートの厚みや、
紙やシートの上に印刷した印刷インクの厚みや、心臓の
鼓動に対する皮膚の振動等のような、ミクロンオーダー
の物体の微小変位を検出する微小位置変化量検出器に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to paper and sheet thickness,
The present invention relates to a minute position change detector that detects minute displacement of an object on the order of microns, such as the thickness of printing ink printed on paper or a sheet, or the vibration of the skin in response to the heartbeat.

【0002】[0002]

【従来技術及び発明が解決しようとする課題】InSb等
の半導体材料の持つホール効果を利用したホール素子
は、該ホール素子材料の膜厚方向へ貫通する磁力線の強
弱によってその出力が変化するものである。そしてこの
ホール素子を用いて物体の位置変化を測定するには、図
9に示すように、ホール素子301を基板300上に取
り付け、一方、被測定物305に取り付けた磁石303
をホール素子301の面に対して垂直下方向に設置す
る。
2. Description of the Related Art A Hall element utilizing the Hall effect of a semiconductor material such as InSb changes its output depending on the strength of a magnetic field line penetrating in the thickness direction of the Hall element material. is there. To measure a change in the position of an object using the Hall element, as shown in FIG. 9, a Hall element 301 is mounted on a substrate 300, while a magnet 303 mounted on an object 305 is mounted.
Is installed vertically downward with respect to the surface of the Hall element 301.

【0003】そして被測定物305が基板300に対し
て矢印a方向に変位すれば、ホール素子301をその膜
厚方向に貫通する磁力線の数が変化し、ホール素子30
1の出力が変化し、これによって被測定物305の変位
が検出できる。
When the object to be measured 305 is displaced in the direction of arrow a with respect to the substrate 300, the number of lines of magnetic force passing through the Hall element 301 in the film thickness direction changes, and the Hall element 30 is displaced.
1 changes, whereby the displacement of the measured object 305 can be detected.

【0004】この従来例にあっては、磁石303をホー
ル素子301の真下方向に設置でき、しかもその間隔を
比較的大きく開けることができ、設計の自由度が大きい
という利点がある。
[0004] In this conventional example, there is an advantage that the magnet 303 can be installed directly below the Hall element 301, and the interval between the magnets 303 can be made relatively large, so that the degree of freedom in design is large.

【0005】しかしながら、この種のホール素子301
は磁力線当りの出力電圧自体が小さく、また磁力線がホ
ール素子301に対してほぼ垂直に入射するために磁石
303が微小量変位した程度ではホール素子301を貫
通する磁力線の数はあまり変化せず、従ってその出力変
化も小さい。このためたとえホール素子301に接続さ
れた検出回路の増幅度を上げても、ノイズも増幅されて
しまい、S/N比が悪いという欠点があった。
However, this type of Hall element 301
The output voltage per magnetic field line itself is small, and since the magnetic field lines enter the Hall element 301 almost perpendicularly, the number of magnetic field lines penetrating the Hall element 301 does not change much if the magnet 303 is displaced by a small amount. Therefore, the output change is small. For this reason, even if the amplification degree of the detection circuit connected to the Hall element 301 is increased, noise is also amplified and the S / N ratio is poor.

【0006】物体の位置変化を検出する別の方法とし
て、強磁性磁気抵抗素子を用いる方法がある。強磁性磁
気抵抗素子は、該強磁性磁気抵抗素子材料の膜の平面方
向での磁界の変化に応じてその抵抗値を変化するもので
ある。そしてこの強磁性磁気抵抗素子を用いて物体の位
置変化を測定するには、図10に示すように、表面に強
磁性磁気抵抗素子パターンを形成した磁気抵抗素子40
1を基板400上に取り付け、一方、被測定物405に
取り付けた磁石403を該磁気抵抗素子401の面に対
して磁力線がほぼ水平に入射するように設置する。
Another method for detecting a change in the position of an object is to use a ferromagnetic magnetoresistive element. The ferromagnetic magnetoresistive element changes its resistance value according to a change in a magnetic field in a plane direction of a film of the ferromagnetic magnetoresistive element material. To measure a change in the position of an object using this ferromagnetic magnetoresistive element, as shown in FIG. 10, a magnetoresistive element 40 having a ferromagnetic magnetoresistive element pattern formed on its surface is used.
1 is mounted on the substrate 400, while the magnet 403 mounted on the device under test 405 is installed such that the lines of magnetic force enter the surface of the magnetoresistive element 401 almost horizontally.

【0007】そして被測定物405が基板400に対し
て矢印b方向に変位すれば、磁気抵抗素子401の強磁
性磁気抵抗素子パターン膜の平面方向での磁界の向きと
強さが変化し、これによって被測定物405の変位が検
出できる。
When the object 405 is displaced in the direction of arrow b with respect to the substrate 400, the direction and strength of the magnetic field in the plane direction of the ferromagnetic resistance element pattern film of the magnetoresistance element 401 change. With this, the displacement of the measured object 405 can be detected.

【0008】この従来例には、単位磁場当りの感度(抵
抗変化)が大きいという利点がある。しかしながら、磁
石403を磁気抵抗素子401に対して真下以外の位置
にずらして設置しなければならないのでその位置決定が
困難となるばかりか、磁石403の位置が左右方向(図
10に示す矢印c方向)や紙面手前奥方向に多少ずれる
だけで磁気抵抗素子401に対する磁界の強さと向きが
大きく変化してしまい、所期の出力が得られないという
欠点があった。
This conventional example has an advantage that the sensitivity (resistance change) per unit magnetic field is large. However, since the magnet 403 must be displaced to a position other than directly below the magnetoresistive element 401, it is not only difficult to determine the position, but also the position of the magnet 403 is in the left-right direction (the direction of arrow c shown in FIG. ) Or a slight shift in the depth direction from the front of the paper greatly changes the strength and direction of the magnetic field with respect to the magnetoresistive element 401, so that the desired output cannot be obtained.

【0009】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
ありその目的は、強磁性磁気抵抗素子の持つ特性、即ち
磁場当りの抵抗変化率が大きいという効果を活かして、
位置変化量をS/N比が大きくて良好な信号として検出
でき、しかも各構成部品の位置設定が容易で多少位置ず
れしても十分な出力が得られる微小位置変化量検出器を
提供することにある。
The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to take advantage of the characteristics of a ferromagnetic magnetoresistive element, that is, the effect that the rate of change of resistance per magnetic field is large.
Provided is a minute position change amount detector capable of detecting a position change amount as a good signal with a large S / N ratio, easily setting a position of each component, and obtaining a sufficient output even if the position is slightly shifted. It is in.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明は、変位する物体に取り付けられる磁石と、該
磁石が発する磁場の方向及び強さに応じて抵抗値が変化
する磁気抵抗素子と、該磁気抵抗素子の抵抗値の変化を
検出する検出回路とを具備する微小位置変化量検出器に
おいて、前記磁石のほぼ両極を結ぶ直線上であって該磁
石から所定距離離れた位置に前記両極を結ぶ直線に対し
て略垂直な面方向に広がる形状の導磁路となる軟磁性体
を配設し、該軟磁性体の前記面方向の左右両側に各々磁
気抵抗素子を配設し、前記磁石から前記軟磁性体の面に
略垂直に入射する磁力線を軟磁性体の略面方向に曲げる
ことで両磁気抵抗素子の面に磁力線をそれぞれ略平行に
入射せしめるように構成した。また本発明は、前記軟磁
性体の左右両側に配設した磁気抵抗素子のさらに左右外
側に、第2の導磁路となる軟磁性体を配設した。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a magnet attached to an object to be displaced, and a magnetoresistive element whose resistance value changes according to the direction and strength of a magnetic field generated by the magnet. When, in the above micro position change amount detector comprising a detection circuit for detecting a change in the resistance of the magnetoresistive element, at a predetermined distance from a straight line magnet connecting the substantially poles of the magnet For a straight line connecting both poles
A soft magnetic material serving as a magnetic path having a shape extending in a substantially perpendicular plane direction, and a magnetoresistive element provided on each of the left and right sides of the soft magnetic body in the plane direction . On the face of the body
Bending lines of magnetic force that are almost perpendicular to the surface of the soft magnetic material
This makes the lines of magnetic force almost parallel to the surfaces of both magnetoresistive elements, respectively.
It was configured to be incident. Further, in the present invention, a soft magnetic material serving as a second magnetic path is disposed further left and right outside of the magnetoresistive elements disposed on both left and right sides of the soft magnetic material.

【0011】[0011]

【作用】以上のように構成したので、磁石の磁力線は中
央の軟磁性体に引き寄せられ、引き寄せられた磁力線の
多くはその左右に配置した磁気抵抗素子にほぼ平行に入
射していく。つまり磁気抵抗素子に対して磁力線を効果
的にほぼ平行に入射させることができる。しかも磁力線
は、軟磁性体に引き寄せられるように誘導されるので、
磁石の位置が多少ずれても、該磁力線は確実に磁気抵抗
素子に導かれる。また第2の導磁路となる軟磁性体を配
設した場合は、中央の軟磁性体に引き寄せた磁力線を、
左右の軟磁性体方向に強制的に誘導し、これによってそ
の間に位置する磁気抵抗素子に、より多数の磁力線を集
めることができる。
With the construction described above, the lines of magnetic force of the magnet are attracted to the central soft magnetic material, and most of the attracted lines of magnetic light enter the magnetoresistive elements arranged on the left and right thereof almost in parallel. That is, the lines of magnetic force can be effectively made substantially parallel to the magnetoresistive element. Moreover, since the magnetic force lines are induced to be attracted to the soft magnetic material,
Even if the position of the magnet is slightly shifted, the line of magnetic force is reliably guided to the magnetoresistive element. When a soft magnetic material serving as the second magnetic path is provided, the magnetic force lines drawn to the central soft magnetic material are
The magnetic force is forcibly guided in the direction of the left and right soft magnetic bodies, whereby a larger number of lines of magnetic force can be collected in the magnetoresistive element located therebetween.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図1は本発明の第1実施例にかかる微小位
置変化量検出器の概略構成側面図である。同図に示すよ
うにこの微小位置変化量検出器は、変位する物体11に
磁石15を取り付け、また該磁石15から所定距離離れ
た位置に配置した基板17上であって磁石15の真上の
位置に導磁路となる軟磁性体19を取り付け、さらに該
軟磁性体19の左右両側の基板17上に各々磁気抵抗素
子21,23を取り付けて構成されている。以下各構成
部品について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration side view of a minute position change amount detector according to a first embodiment of the present invention. As shown in the drawing, this minute position change amount detector attaches a magnet 15 to a displaceable object 11, and also on a substrate 17 disposed at a predetermined distance from the magnet 15 and directly above the magnet 15. A soft magnetic body 19 serving as a magnetic path is mounted at a position, and magnetoresistive elements 21 and 23 are mounted on substrates 17 on both left and right sides of the soft magnetic body 19, respectively. Hereinafter, each component will be described.

【0013】磁石15は永久磁石であり、そのNS両極
が物体11に対して垂直になるように取り付けられてい
る。
The magnet 15 is a permanent magnet, and is mounted such that its NS poles are perpendicular to the object 11.

【0014】図2は前記基板17の平面図である。同図
及び図1に示すように、基板17上に取り付けられる軟
磁性体19は、長方形状の平板であり、図1に示すよう
に磁石15の幅L1に比べてその幅L2が狭くなるよう
に構成されている。またこの軟磁性体19の厚みは磁気
抵抗素子21,23の厚みよりも若干厚く形成されてい
る。
FIG. 2 is a plan view of the substrate 17. As shown in FIG. 1 and FIG. 1, the soft magnetic body 19 mounted on the substrate 17 is a rectangular flat plate, and the width L2 thereof is smaller than the width L1 of the magnet 15 as shown in FIG. Is configured. The thickness of the soft magnetic body 19 is formed to be slightly larger than the thickness of the magnetoresistive elements 21 and 23.

【0015】次に磁気抵抗素子21は、ジグザグに形成
された2つの磁気抵抗素子パターン29,31のジグザ
グ方向が直交するようにガラス基板25上に形成されて
おり、且つ両磁気抵抗素子パターン29,31は直列に
接続されている。そして該2つの磁気抵抗素子パターン
29,31の両端と中点から、それぞれ端子33,3
5,37を取り出して、ハーフブリッジ回路を構成して
いる。
Next, the magneto-resistive element 21 is formed on the glass substrate 25 so that the zig-zag directions of the two zig-zag magneto-resistive element patterns 29 and 31 are orthogonal to each other. , 31 are connected in series. Then, from both ends and the midpoint of the two magnetoresistive element patterns 29, 31, terminals 33, 3 are respectively provided.
5 and 37 are taken out to constitute a half bridge circuit.

【0016】次に磁気抵抗素子23も同様に、ジグザグ
に形成された2つの磁気抵抗素子パターン39,41の
ジグザグ方向が直交するようにガラス基板27上に形成
されており、且つ直列に接続されており、さらに2つの
磁気抵抗素子パターン39,41の両端と中点から、そ
れぞれ端子43,45,47を取り出して、ハーフブリ
ッジ回路を構成している。
Next, the magnetoresistive element 23 is similarly formed on the glass substrate 27 so that the zigzag directions of the two zigzag magnetoresistive element patterns 39 and 41 are orthogonal to each other, and are connected in series. Further, terminals 43, 45, 47 are taken out from both ends and a middle point of the two magnetoresistive element patterns 39, 41, respectively, to constitute a half bridge circuit.

【0017】ここで磁気抵抗素子21の2つの磁気抵抗
素子パターン29,31と、磁気抵抗素子23の2つの
磁気抵抗素子パターン39,41とは、線対称ではな
く、点対称となるように形成されている。
Here, the two magnetoresistive element patterns 29, 31 of the magnetoresistive element 21 and the two magnetoresistive element patterns 39, 41 of the magnetoresistive element 23 are formed not to be line-symmetric but to be point-symmetric. Have been.

【0018】以上のように微小位置変化量検出器を構成
したので、図1に示すように、磁石15の磁力線は軟磁
性体19に引き寄せられ、引き寄せられた磁力線の多く
はその左右に配置した磁気抵抗素子21,23にほぼ平
行に入射していく。
Since the minute position change amount detector is constructed as described above, as shown in FIG. 1, the magnetic lines of force of the magnet 15 are attracted to the soft magnetic body 19, and most of the attracted magnetic lines of force are arranged on the left and right sides. The light enters the magnetoresistive elements 21 and 23 almost in parallel.

【0019】つまり前記図10に示すように、磁石40
3を磁気抵抗素子401に対して真下以外の位置にずら
して設置しなくても、磁気抵抗素子21,23に対して
磁力線を効果的にほぼ平行に入射させることができる。
That is, as shown in FIG.
The lines of magnetic force can be effectively incident substantially parallel to the magnetoresistive elements 21 and 23 without displacing the magnetoresistive element 3 at a position other than immediately below the magnetoresistive element 401.

【0020】しかも磁力線は、軟磁性体19に引き寄せ
られるように誘導されるので、磁石15の位置が多少ず
れても、該磁力線は確実に磁気抵抗素子21,23に導
かれる。
Further, since the lines of magnetic force are induced to be attracted to the soft magnetic body 19, even if the position of the magnet 15 is slightly shifted, the lines of magnetic force are surely guided to the magnetoresistive elements 21 and 23.

【0021】特にこの実施例のように軟磁性体19の幅
L2を、磁石15の幅L1に比べて狭くしておけば、磁
石15から発射されて広がろうとする磁力線を軟磁性体
19に集めるように誘導することができるので、より多
数の磁力線を磁気抵抗素子21,23に導くことができ
効果的である。
In particular, if the width L2 of the soft magnetic body 19 is made narrower than the width L1 of the magnet 15 as in this embodiment, the lines of magnetic force emitted from the magnet 15 and about to spread are applied to the soft magnetic body 19. Since the magnetic flux can be guided to be collected, a larger number of lines of magnetic force can be guided to the magnetoresistive elements 21 and 23, which is effective.

【0022】なおここで磁気抵抗素子パターン29,3
1のジグザグ方向を直交させたのは、磁気抵抗素子21
の面にほぼ平行に入射して来る磁力線の水平面上での両
磁気抵抗素子パターン29,31への入射角度を相違さ
せることによって、両磁気抵抗素子パターン29,31
それぞれの抵抗値の値及びその値の変化率を相違させ、
磁力線の変化を中点端子35からの出力電位の変化とし
て取り出すためである。このことは磁気抵抗素子パター
ン39,41においても同様である。
Here, the magnetoresistive element patterns 29, 3
The zigzag direction of 1 is orthogonal to the magnetoresistive element 21.
By making the angles of incidence of the lines of magnetic force incident almost parallel to the surface on the horizontal plane on the two magnetoresistive element patterns 29, 31 different, the two magnetoresistive element patterns 29, 31 are different.
Differentiate the value of each resistance value and the rate of change of that value,
This is because a change in the line of magnetic force is extracted as a change in the output potential from the midpoint terminal 35. The same applies to the magnetoresistive element patterns 39 and 41.

【0023】次に図3は、上記微小位置変化量検出器の
信号検出回路を示す図である。同図に示すように、2つ
の磁気抵抗素子21,23の一方の端子33,43を電
源電圧Vccに、他方の端子37,47をアースに接続す
る。そして中央の端子35,45を引き出して、交流分
を取り出すRC回路49,51に接続し、さらにこれら
を差動増幅器53に接続している。なお57と59はバ
イアス回路である。
FIG. 3 is a diagram showing a signal detection circuit of the above-mentioned minute position change amount detector. As shown in the figure, one terminal 33, 43 of the two magnetoresistive elements 21, 23 is connected to the power supply voltage Vcc, and the other terminals 37, 47 are connected to ground. Then, the central terminals 35 and 45 are pulled out and connected to RC circuits 49 and 51 for taking out an AC component, and these are connected to a differential amplifier 53. 57 and 59 are bias circuits.

【0024】そして例えば図1に示す磁石15が微小距
離だけ上又は下に変位して2つの磁気抵抗素子21,2
3に入射する磁力線の数と方向が微小量変化した場合、
その分だけ磁気抵抗体パターン29,31の抵抗値r
1,r2と、磁気抵抗素子パターン39,41の抵抗値
r3,r4が変化し、RC回路49,51でそれぞれそ
の交流分が取り出され、次に両者の交流分の差が差動増
幅器53によって増幅されて出力されるのである。
Then, for example, the magnet 15 shown in FIG.
When the number and direction of the lines of magnetic force incident on 3 change by a small amount,
The resistance value r of the magnetic resistor patterns 29 and 31
1, r2 and the resistance values r3, r4 of the magnetoresistive element patterns 39, 41 are changed, and the AC components are extracted by the RC circuits 49, 51, respectively. It is amplified and output.

【0025】ところで図1,図2に示す実施例におい
て、軟磁性体19の両側にそれぞれ磁気抵抗素子21,
23を配置した理由の1つは、磁石15が磁気抵抗素子
21,23を取り付けた基板17の面に対して必ずしも
垂直方向に変位するとは限らないためである。即ち磁石
15が不規則な変位をする場合、図11に示すように、
一方の磁気抵抗素子21にはほとんど磁界が加わらない
場合が生じる。そこで本願発明においては、軟磁性体1
9の両側に磁気抵抗素子21,23を配置して、少なく
ともいずれか一方の磁気抵抗素子23によって磁界の変
化が確実に検出できるようにしたのである。
In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the magnetoresistive elements 21 and
One of the reasons for disposing the magnet 23 is that the magnet 15 is not always displaced in a direction perpendicular to the surface of the substrate 17 on which the magnetoresistive elements 21 and 23 are attached. That is, when the magnet 15 makes an irregular displacement, as shown in FIG.
There is a case where a magnetic field is hardly applied to one magnetoresistive element 21. Therefore, in the present invention, the soft magnetic material 1
9, the magnetoresistive elements 21 and 23 are arranged on both sides so that at least one of the magnetoresistive elements 23 can reliably detect a change in the magnetic field.

【0026】また図2に示すように、磁気抵抗素子21
の磁気抵抗素子パターン29,31と、磁気抵抗素子2
3の磁気抵抗素子パターン39,41とを点対称に形成
したのは、両磁気抵抗素子21,23の中点端子35,
45から出力される出力信号を逆にするためである。即
ち、中点端子35,45から出力される出力信号を逆に
することによって、図3に示す検出回路の差動増幅が有
効なものとなるからである。出力信号を逆にしないと、
中点端子35,45の出力がほぼ同位相の信号波形とな
るため、出力の変化が取り出せない。
Further, as shown in FIG.
Magnetoresistive element patterns 29 and 31 and the magnetoresistive element 2
3 are formed point-symmetrically with the magnetoresistive element patterns 39 and 41 because the midpoint terminals 35 and
This is for inverting the output signal output from 45. That is, by inverting the output signals output from the midpoint terminals 35 and 45, the differential amplification of the detection circuit shown in FIG. 3 becomes effective. If you do not reverse the output signal,
Since the outputs of the midpoint terminals 35 and 45 have substantially the same phase signal waveforms, no change in the output can be obtained.

【0027】次に図4は本発明の第2実施例にかかる微
小位置変化量検出器の概略構成側面図である。また図5
はその基板17の平面図である。この実施例において前
記第1実施例と同一部分には同一符号を付してその詳細
な説明は省略する。
Next, FIG. 4 is a schematic side view of the configuration of a minute position change amount detector according to a second embodiment of the present invention. FIG.
Is a plan view of the substrate 17. In this embodiment, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0028】この実施例において前記第1実施例と相違
する点は、磁石15の真上に配置した軟磁性体19の左
右両側に配置された磁気抵抗素子21,23のさらに左
右外側に、それぞれ第2の導磁路となる軟磁性体61,
63を配設したことである。
This embodiment differs from the first embodiment in that the left and right outer sides of the magnetoresistive elements 21 and 23 disposed on the left and right sides of the soft magnetic body 19 disposed directly above the magnet 15, respectively. A soft magnetic body 61 serving as a second magnetic path,
63 is provided.

【0029】このように構成することにより、中央の軟
磁性体19に引き寄せた磁力線を、軟磁性体61,63
方向に強制的に誘導し、これによってその間に位置する
磁気抵抗素子21,23に、より多数の磁力線を集める
ようにしたものである。このように構成すれば、第1実
施例に比べてより高い検出感度が実現できる。
With this configuration, the magnetic lines of force attracted to the central soft magnetic body 19 can be transferred to the soft magnetic bodies 61 and 63.
This is forcibly guided in the direction, so that a larger number of lines of magnetic force are collected in the magnetoresistive elements 21 and 23 located therebetween. With this configuration, higher detection sensitivity can be realized as compared with the first embodiment.

【0030】なおこの実施例においては、中央の軟磁性
体19の厚みを左右の軟磁性体61,63の厚みよりも
厚くした。これは、磁石15の磁力線を中央の軟磁性体
19に強力に引き寄せて、磁力線が直接左右の軟磁性体
61,63に引き寄せられないようにするためである。
In this embodiment, the thickness of the central soft magnetic body 19 is larger than the thickness of the left and right soft magnetic bodies 61 and 63. This is because the lines of magnetic force of the magnet 15 are strongly attracted to the central soft magnetic body 19 so that the lines of magnetic force are not directly attracted to the left and right soft magnetic bodies 61 and 63.

【0031】次に図6は上記第2実施例にかかる微小位
置変化量検出器を用いて構成した紙厚検知器を示す概略
側面図である。同図に示すようにこの紙厚検知器は、略
コ字状のフレーム65内に支持台67を固定し、その上
端にアーム69を揺動自在に軸支し、該アーム69の先
端に検知ヘッド71を取り付けている。この検知ヘッド
71の下端にはローラ73が取り付けられ、またその上
端には磁石15が取り付けられている。
Next, FIG. 6 is a schematic side view showing a paper thickness detector constituted by using the minute position change amount detector according to the second embodiment. As shown in the drawing, this paper thickness detector has a support base 67 fixed in a substantially U-shaped frame 65, an arm 69 pivotally supported on the upper end thereof, and a detection end is detected at the tip of the arm 69. The head 71 is attached. A roller 73 is attached to a lower end of the detection head 71, and a magnet 15 is attached to an upper end thereof.

【0032】またフレーム65上端の磁石15の真上の
位置には、第2実施例にかかる軟磁性体19と磁気抵抗
素子21,23と軟磁性体61,63とが取り付けられ
ている。
The soft magnetic body 19, the magnetoresistive elements 21 and 23, and the soft magnetic bodies 61 and 63 according to the second embodiment are mounted just above the magnet 15 at the upper end of the frame 65.

【0033】そして例えば100μmの紙75がローラ
73の下に挿入されると、検知ヘッド71が押し上げら
れて、その上部に取り付けた磁石15が微小量変位し、
磁気抵抗素子21,23の周囲の磁場が変化してその抵
抗値の変化から紙厚が検出される。
When a paper 75 of, for example, 100 μm is inserted under the roller 73, the detection head 71 is pushed up, and the magnet 15 mounted on the detection head 71 is displaced by a very small amount.
The magnetic field around the magnetoresistive elements 21 and 23 changes, and the paper thickness is detected from the change in the resistance value.

【0034】検知ヘッド71に取り付けたローラ73
は、紙75に対して滑らかな動きをさせるためであり、
紙75の挿入速度が遅い場合などでは、ローラ73を用
いない接触針方式のヘッドを用いてもよい。
Roller 73 attached to detection head 71
Is for making the paper 75 move smoothly.
For example, when the insertion speed of the paper 75 is low, a contact needle type head that does not use the roller 73 may be used.

【0035】この紙厚検知器と同様な方法にて、紙やシ
ートの上に印刷したインクの厚み(10μm程度)の検
出も可能となる。
In the same manner as the paper thickness detector, the thickness (about 10 μm) of the ink printed on paper or sheet can be detected.

【0036】次に図7は上記第2実施例にかかる微小位
置変化量検出器を用いて構成した心臓の鼓動検知器を示
す概略側断面図である。同図に示すようにこの鼓動検知
器は、略円筒状の胴体77の下面に可動膜79を張り付
け、該可動膜79の中央に磁石15を取り付け、一方胴
体77の内周面に設けた支持部81上に基板17を取り
付け、該基板17の中央であって磁石15の真上に、第
2実施例にかかる軟磁性体19と磁気抵抗素子21,2
3と軟磁性体61,63を取り付けている。
Next, FIG. 7 is a schematic sectional side view showing a heart beat detector constituted by using the minute position change amount detector according to the second embodiment. As shown in the figure, this beat detector has a movable film 79 attached to the lower surface of a substantially cylindrical body 77, a magnet 15 is attached to the center of the movable film 79, and a support provided on the inner peripheral surface of the body 77. The substrate 17 is mounted on the portion 81, and the soft magnetic body 19 and the magnetoresistive elements 21 and 21 according to the second embodiment are provided at the center of the substrate 17 and directly above the magnet 15.
3 and soft magnetic bodies 61 and 63 are attached.

【0037】そして可動膜79を心臓近くの皮膚に接触
させれば、心臓の鼓動に応じて可動膜79と磁石15が
振動し、該磁石15の振動に応じて磁気抵抗素子21,
23の周囲の磁場が変化してその変化が検出される。な
お手首などの動脈が皮膚近くにある場所においても脈拍
を検知することができる。図8はこの鼓動検知器によっ
て検出した鼓動の波形図である。
When the movable membrane 79 is brought into contact with the skin near the heart, the movable membrane 79 and the magnet 15 vibrate in response to the heartbeat, and the magnetoresistive elements 21 and
The magnetic field around 23 changes and the change is detected. The pulse can be detected even in a place where an artery such as a wrist is near the skin. FIG. 8 is a waveform diagram of a beat detected by the beat detector.

【0038】ここで図12は本発明のさらに他の実施例
にかかる基板17の平面図である。同図に示すように、
軟磁性体19のX軸方向の左右両側に磁気抵抗素子2
1,23を配設するだけでなく、Y軸方向の左右両側に
磁気抵抗素子83,85を配設してもよい。このように
構成すれば、磁石15がX,Y軸のいずれの方向に傾い
ても、何れかの磁気抵抗素子21,23,83,85に
よって確実に変位の検出が可能となる。
FIG. 12 is a plan view of a substrate 17 according to still another embodiment of the present invention. As shown in the figure,
The magnetoresistive elements 2 are provided on both left and right sides of the soft magnetic body 19 in the X-axis direction.
In addition to the arrangement of the magnetoresistive elements 1 and 23, the magnetoresistive elements 83 and 85 may be arranged on both left and right sides in the Y-axis direction. With this configuration, even if the magnet 15 is tilted in any direction of the X and Y axes, any one of the magnetoresistive elements 21, 23, 83, and 85 can reliably detect displacement.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かる微小位置変化量検出器によれば、以下のような優れ
た効果を有する。 強磁性磁気抵抗素子の持つ、磁場当りの抵抗変化率が
大きいという特性を用いているため、位置変化量をS/
N比が大きくて良好な信号として検出できる。
As described in detail above, the minute position change amount detector according to the present invention has the following excellent effects. Since the characteristic of the ferromagnetic magnetoresistive element that the rate of change of resistance per magnetic field is large is used, the amount of position change is S /
The N ratio is large and can be detected as a good signal.

【0040】磁石の略両極を結ぶ直線上に導磁路とな
る軟磁性体を設けたので、磁石を単に軟磁性体のほぼ真
下又は真上に配置するだけで良く、磁石と磁気抵抗素子
との配置関係が単純化でき、各構成部品の位置設定が容
易で多少位置ずれしても十分な出力が得られ、この微小
位置変化量検出器を用いた各種機器の設計・製造が容易
となる。
Since the soft magnetic material serving as a magnetic path is provided on a straight line connecting substantially both poles of the magnet, it is sufficient to simply dispose the magnet substantially immediately below or directly above the soft magnetic material. Arrangement can be simplified, the position of each component can be easily set, and sufficient output can be obtained even if the position is slightly displaced. This makes it easy to design and manufacture various devices using this minute position change amount detector. .

【0041】磁場の強さの変化が検知できるので、磁
石の変位量と出力信号とが対応し、その出力波形の活用
が可能になり、心電図波形解析や印刷図形解析が可能に
なる。
Since the change in the strength of the magnetic field can be detected, the displacement of the magnet corresponds to the output signal, the output waveform can be used, and the electrocardiogram waveform analysis and printed figure analysis can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施例にかかる微小位置変化量検
出器の概略構成側面図である。
FIG. 1 is a schematic configuration side view of a minute position change amount detector according to a first embodiment of the present invention.

【図2】第一実施例の基板17の平面図である。FIG. 2 is a plan view of a substrate 17 of the first embodiment.

【図3】微小位置変化量検出器の信号検出回路を示す図
である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a signal detection circuit of a minute position change amount detector.

【図4】本発明の第2実施例にかかる微小位置変化量検
出器の概略構成側面図である。
FIG. 4 is a schematic configuration side view of a minute position change amount detector according to a second embodiment of the present invention.

【図5】第2実施例の基板17の平面図である。FIG. 5 is a plan view of a substrate 17 according to a second embodiment.

【図6】第2実施例にかかる微小位置変化量検出器を用
いて構成した紙厚検知器を示す概略側面図である。
FIG. 6 is a schematic side view showing a paper thickness detector configured using the minute position change amount detector according to the second embodiment.

【図7】第2実施例にかかる微小位置変化量検出器を用
いて構成した心臓の鼓動検知器を示す概略側断面図であ
る。
FIG. 7 is a schematic side sectional view showing a heart beat detector configured using the minute position change amount detector according to the second embodiment.

【図8】鼓動検知器によって検出した鼓動の波形図であ
る。
FIG. 8 is a waveform diagram of a beat detected by a beat detector.

【図9】ホール素子301を用いて物体の位置変化を検
知する方法を示す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a method of detecting a change in the position of an object using the Hall element 301.

【図10】強磁性磁気抵抗素子401を用いて物体の位
置変化を検知する方法を示す図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating a method of detecting a change in the position of an object using the ferromagnetic magnetoresistive element 401.

【図11】磁石15が不規則な変位をした場合を示す図
である。
FIG. 11 is a diagram showing a case where the magnet 15 has been irregularly displaced.

【図12】他の実施例にかかる基板17の平面図であ
る。
FIG. 12 is a plan view of a substrate 17 according to another embodiment.

【符号の説明】 11 変位する物体 15 磁石 17 基板 19,61,63 軟磁性体 21,23,83,85 磁気抵抗素子 25,27 ガラス基板 29,31,39,41 磁気抵抗素子パターン 33,35,37,43,45,47 端子[Description of Signs] 11 Object to be displaced 15 Magnet 17 Substrate 19, 61, 63 Soft magnetic material 21, 23, 83, 85 Magnetoresistance element 25, 27 Glass substrate 29, 31, 39, 41 Magnetoresistance element pattern 33, 35 , 37, 43, 45, 47 terminals

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮本 貞雄 神奈川県川崎市中原区苅宿335番地 帝 国通信工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−7030(JP,A) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Sadao Miyamoto 335 Karijuku, Nakahara-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Inside Teikoku Communication Industry Co., Ltd. (56) References JP-A-5-7030 (JP, A)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 変位する物体に取り付けられる磁石と、
該磁石が発する磁場の方向及び強さに応じて抵抗値が変
化する磁気抵抗素子と、該磁気抵抗素子の抵抗値の変化
を検出する検出回路とを具備する微小位置変化量検出器
において、 前記磁石のほぼ両極を結ぶ直線上であって該磁石から所
定距離離れた位置に前記両極を結ぶ直線に対して略垂直
な面方向に広がる形状の導磁路となる軟磁性体を配設
し、該軟磁性体の前記面方向の左右両側に各々磁気抵抗
素子を配設し、前記磁石から前記軟磁性体の面に略垂直
に入射する磁力線を軟磁性体の略面方向に曲げることで
両磁気抵抗素子の面に磁力線をそれぞれ略平行に入射せ
しめることを特徴とする微小位置変化量検出器。
A magnet attached to a displaced object;
A minute position change amount detector comprising: a magnetoresistive element whose resistance changes according to the direction and strength of a magnetic field generated by the magnet; and a detection circuit that detects a change in the resistance of the magnetoresistive element. On a straight line connecting the two poles of the magnet and at a position separated from the magnet by a predetermined distance , substantially perpendicular to the straight line connecting the two poles
Disposed a soft magnetic material as a conductive path of a shape spreading in a planar direction, disposed respectively magnetoresistive element on the left and right sides of the face direction of the soft magnetic material, the surface of the soft magnetic body from said magnet Almost perpendicular to
By bending the magnetic field lines incident on the
Lines of magnetic force are incident on the surfaces of both magnetoresistive elements almost in parallel.
Small position change amount detector, wherein the caulking.
【請求項2】 前記軟磁性体の左右両側に配設した磁気
抵抗素子のさらに左右外側に、第2の導磁路となる軟磁
性体を配設したことを特徴とする請求項(1)記載の微
小位置変化量検出器。
2. A soft magnetic body serving as a second magnetic path is further provided on the left and right outer sides of the magnetoresistive elements provided on both left and right sides of the soft magnetic body. The minute position change amount detector described.
【請求項3】 前記左右の磁気抵抗素子はそれぞれ、ジ
グザグに形成した2つの磁気抵抗素子パターンのジグザ
グ方向が直交するように基板上に形成されて且つ直列に
接続されており、さらに左右の磁気抵抗素子間において
は、両者の磁気抵抗素子パターンが点対称となるように
配置されており、さらに左右の磁気抵抗素子の各々2つ
の磁気抵抗素子パターンの中点を出力端子として取り出
したことを特徴とする請求項(1)又は(2)記載の微
小位置変化量検出器。
Wherein and the left and right magnetic resistance element is connected to and in series are formed on the substrate as the zigzag directions of the two magnetoresistive elements pattern formed zigzag orthogonal, further left of the magnetic Between the resistive elements, the two magnetoresistive element patterns are arranged so as to be point symmetrical, and the middle point of each of the two magnetoresistive element patterns of the left and right magnetoresistive elements is taken out as an output terminal. The minute position change amount detector according to claim 1 or 2, wherein:
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