JP3039828U - Magnetic sensor - Google Patents

Magnetic sensor

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JP3039828U
JP3039828U JP1997000456U JP45697U JP3039828U JP 3039828 U JP3039828 U JP 3039828U JP 1997000456 U JP1997000456 U JP 1997000456U JP 45697 U JP45697 U JP 45697U JP 3039828 U JP3039828 U JP 3039828U
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幸啓 麻
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Asa Electronics Industry Co Ltd
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロボットやサーボ機構におけるオーバー検出
器及び原点検出器としてホール素子を用いたホール効果
型位置センサーを小型かつ安価な構造とすることであ
る。 【解決手段】 同一基板6上に右側のオーバー検出用ホ
ール素子2a及び原点検出用ホール素子2bを所定間隔
A,Bずらして配置し、1個のセンサーとして構成す
る。1は永久磁石、7は4芯ケーブル、8はLED、9
はIC回路チップ、10はケースである。ホール素子の
出力信号はケーブル7により外部信号として導出され
る。
(57) Abstract: [PROBLEMS] To make a Hall effect type position sensor using a Hall element as an over-detector and an origin detector in a robot or a servo mechanism small and inexpensive. SOLUTION: A right-side over detection Hall element 2a and an origin detection Hall element 2b are arranged on a same substrate 6 with a predetermined gap A and B offset from each other to form a single sensor. 1 is a permanent magnet, 7 is a 4-core cable, 8 is an LED, 9
Is an IC circuit chip, and 10 is a case. The output signal of the hall element is derived as an external signal by the cable 7.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】[0001]

【考案の属する技術分野】[Technical field to which the invention belongs]

本考案は磁気センサーに係わり、特にロボット駆動用サーボ機構等において移 動範囲のオーバー検出及び原点検出などに好適なホール素子の配置構造の改良に 関する。 The present invention relates to a magnetic sensor, and more particularly, to an improvement in the arrangement structure of Hall elements suitable for detecting a movement range over and origin detection in a robot driving servo mechanism or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior art]

広い分野で使用されているロボットや、直線座標上を移動するサーボ機等の大 部分には、移動範囲をオーバーした場合の警報用、あるいはサーボ停止用の検出 器が使用されている。更には、サーボ原点を検出するために、上記オーバー検出 器の内側に検出器を設置している。 Most robots used in a wide range of fields and servo machines that move on linear coordinates use detectors for alarms when the movement range is exceeded or for servo stop. Furthermore, in order to detect the servo origin, a detector is installed inside the over detector.

【0003】[0003]

【考案が解決しようとする課題】[Problems to be solved by the device]

上記検出器として低価格のものには、例えば、マイクロスイッチが使用されて おり、オーバー検出用に移動範囲の左右に夫々1個のマイクロスイッチを配置し 、これに対し相対移動するオーバー検出用凸起で開閉せしめ、また原点検出用と してオーバー検出器の内側に1個のマイクロスイッチを配置し相対移動する原点 検出用凸起でこれを開閉せしめるようにしている。 For example, a micro switch is used for the low-priced detector as described above, and one micro switch is arranged on each of the left and right sides of the moving range for over detection, and the convex for over detection is moved relative to this. For the origin detection, a micro switch is placed inside the over-detector to detect the origin, and the protrusion for relative origin detection is used to open and close it.

【0004】 しかるに上記構成例では検出器が2列の配列となるので、大型の構成となる。 またマイクロスイッチ内のバネ疲労、部品の摩耗等により動作不良となり易く、 しかも動作点のずれを生ずるので、交換保守が必要であり、動作の信頼性に劣る 欠点がある。However, in the above configuration example, since the detectors are arranged in two rows, the configuration becomes large. In addition, spring fatigue in the micro switch, component wear, etc. are prone to malfunction, and since the operating point shifts, replacement maintenance is required and the operation reliability is poor.

【0005】 他の低価格の検出器としてはリードスイッチを使用した例があり、前記オーバ ー検出及び原点検出用のマイクロスイッチに代えて、リードスイッチが用いられ ると共に前記凸起に代えてマグネットが用いられる。As another low-priced detector, there is an example in which a reed switch is used. A reed switch is used instead of the micro switch for the over detection and the origin detection, and a magnet is used instead of the protrusion. Is used.

【0006】 この例においては、2列に配列されたリードスイッチは磁気干渉を生じないよ うに各列の検出器間を離して配置する必要があり、構成が大型となるのは避け難 い。また接触不良等の動作不良を生じ易く、信頼性の点で問題がある。In this example, the reed switches arranged in two rows need to be arranged apart from each other in the detectors so as not to cause magnetic interference, and it is inevitable that the configuration becomes large. In addition, a malfunction such as a contact defect is likely to occur, which is problematic in terms of reliability.

【0007】 而して最近、永久磁石とホール素子とを組み合わせたホール効果形位置センサ ーが、各種機械装置、電気・電子機器、オートメーション機器等に応用されてい る。このホール効果形位置センサーは、位置を検出したい被検出体に永久磁石を 取り付けて磁場発生部を構成すると共に、あるいは永久磁石自身を被検出体とし て磁場発生体を構成すると共に、これらの磁場発生部に対して相対的にスライド するようにホール素子からなる磁場検出部を構成するようにしたものであり、磁 場発生部と磁場検出部とが近接したとき、磁場検出部のホール素子がホール効果 によって磁場発生部からの磁場を検出して電気信号を出力することにより、被検 出体の位置を検出するようにしたものである。Recently, hall effect type position sensors that combine a permanent magnet and a hall element have been applied to various mechanical devices, electric / electronic devices, automation devices, and the like. This Hall-effect type position sensor constructs a magnetic field generator by attaching a permanent magnet to the object whose position is to be detected, or constructs a magnetic field generator using the permanent magnet itself as the object to be detected. The magnetic field detection unit composed of a Hall element is configured to slide relative to the generation unit, and when the magnetic field generation unit and the magnetic field detection unit are close to each other, the Hall element of the magnetic field detection unit is The Hall effect is used to detect the magnetic field from the magnetic field generator and output an electrical signal to detect the position of the object to be detected.

【0008】 ホール効果は周知の如く、図10に示したように例えばInSbのような半導 体薄膜40からなるホール素子を用いて、この半導体薄膜40のある方向に電流 Iを流して、この電流Iの方向と直交する方向に磁場Hを加えると、電流Iと磁 場Hのいずれにも直交する方向にホール電圧Vhを発生する現象であり、このホ ール電圧Vhは電流Iと磁場Hの積に比例する。よって、ホール素子に磁場を作 用させることにより、この磁場の大きさに応じたホール電圧Vhすなわち電気信 号を出力させることができ、これによって被検出体の位置を検出してこの位置で 被検出体を停止させる等の必要な制御動作を施すことができる。このようなホー ル素子を磁場検出部として構成したホール効果形位置センサーは、前記マイクロ スイッチ、リードスイッチ等のような機械的な接点を有することなく、被検出体 に非接触で動作するため信頼性が高いという利点を備えているので、広範囲に応 用されている。As is well known as the Hall effect, as shown in FIG. 10, a Hall element made of a semiconductor thin film 40 such as InSb is used, and a current I is caused to flow in a certain direction of the semiconductor thin film 40. This is a phenomenon that when a magnetic field H is applied in a direction orthogonal to the direction of the current I, a Hall voltage Vh is generated in a direction orthogonal to both the current I and the magnetic field H. Proportional to the product of H. Therefore, by causing the Hall element to generate a magnetic field, it is possible to output the Hall voltage Vh, that is, an electric signal, according to the magnitude of the magnetic field, and by this, the position of the object to be detected is detected and the object is detected at this position. It is possible to perform necessary control operations such as stopping the detection body. A Hall-effect type position sensor configured with such a hall element as a magnetic field detection unit operates without contact with the object to be detected without having mechanical contacts such as the micro switch and reed switch, and is therefore reliable. Since it has the advantage that it is highly applicable, it has been widely applied.

【0009】 本考案の目的は前記ホール効果型位置センサーを前記オーバー検出及び原点検 出用検出器として使用することにより小型でかつ比較的安価な構成の磁気センサ ーを提供することにある。An object of the present invention is to provide a magnetic sensor having a small size and a relatively low cost by using the Hall effect type position sensor as the over detection and original inspection output detector.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

上記目的を達成するため、本考案の磁気センサーは、永久磁石からなる磁場発 生部と、この磁場発生部に対して相対的に移動し磁場発生部からの磁場を検出す るホール素子等からなる磁場検出部と、から構成された磁気センサーにおいて、 上記磁場検出部は少なくとも2個のホール素子が同一基板上に縦、横所定間隔ず らして配置されており、夫々のホール素子の出力信号を外部信号として導出する ように構成したことを要旨とする。 In order to achieve the above-mentioned object, the magnetic sensor of the present invention comprises a magnetic field generating part composed of a permanent magnet and a Hall element or the like which moves relative to the magnetic field generating part and detects the magnetic field from the magnetic field generating part. In the magnetic sensor including the magnetic field detection unit, the magnetic field detection unit has at least two Hall elements arranged on the same substrate at a predetermined vertical and horizontal intervals, and output signals of the respective Hall elements. The gist is that it is configured to derive as an external signal.

【0011】 上記磁気センサーにおいて、前記2個のホール素子は共通の電源に接続され、 かつ4芯ケーブルにより外部と接続してもよい。In the above magnetic sensor, the two Hall elements may be connected to a common power source and may be connected to the outside by a four-core cable.

【0012】 また前記磁場発生部は、第1の永久磁石と、第1の永久磁石の移動方向に沿っ た両側に等しいギャップを隔てて配置された第1の永久磁石より長さ寸法の小さ い第2及び第3の永久磁石とから構成し、第1の永久磁石に対して第2及び第3 の永久磁石の極性を逆極性となるように着磁してもよい。Further, the magnetic field generation unit has a length dimension smaller than that of the first permanent magnet and the first permanent magnet arranged with equal gaps on both sides along the moving direction of the first permanent magnet. It may be composed of a second permanent magnet and a third permanent magnet, and may be magnetized such that the polarities of the second permanent magnet and the third permanent magnet are opposite to the polarities of the first permanent magnet.

【0013】[0013]

【考案の実施の形態】[Embodiment of the invention]

図1はホール効果型位置センサーの一例を示す構成図で、1は永久磁石からな る磁場発生部、2はこの磁場発生部1に対して相対的に磁束方向3にスライドす ると共に、動作距離h1を保って磁場発生部1からの磁場を検出するホール素子 5からなる磁場検出部である。4は後述のように磁場検出部2のホール素子5の 出力電圧に加えられるバイアス電圧及びホール素子5に供給する電流を与える電 源及び上記出力電圧を処理する回路等を有する回路部である。磁場検出部2を構 成するホール素子5は前述したように、例えばInSbのような半導体薄膜が用 いられる。 FIG. 1 is a block diagram showing an example of a Hall effect type position sensor. 1 is a magnetic field generating section made of a permanent magnet, 2 is a magnetic field generating section which slides in a magnetic flux direction 3 relative to the magnetic field generating section 1, and operates. It is a magnetic field detection unit including a Hall element 5 that detects the magnetic field from the magnetic field generation unit 1 while maintaining the distance h1. Reference numeral 4 denotes a circuit unit having a bias voltage applied to the output voltage of the Hall element 5 of the magnetic field detection unit 2 and a power source for supplying a current to be supplied to the Hall element 5 and a circuit for processing the output voltage, as will be described later. As described above, the Hall element 5 forming the magnetic field detecting unit 2 is a semiconductor thin film such as InSb.

【0014】 上記ホール効果型位置センサーは磁気に対し相互干渉を生じないので、例えば 、図2に示すように同じ永久磁石1aの磁界内にオーバー検出用のホール素子5 aと原点検出用のホール素子5bを配置して使用できる。 従って同一スペース内に高精度のホール素子5a,5bを2階建てに配置して 相互干渉なしに原点検出用及びオーバー検出用として取り付けられる。 しかしこのような2階建て配置の構成としてもセンサーの配列は、1列となる が、各ホール素子は同一基板上に配置されていないのでセンサーの数としては3 個必要であり、また高さの点でも小型にできず、その上夫々のホール素子が別個 の基板上にあるので、その配線のためには3芯ケーブルを2本必要とすることに なって配線を簡素化できない。Since the Hall effect type position sensor does not cause mutual interference with magnetism, for example, as shown in FIG. 2, in the magnetic field of the same permanent magnet 1a, the hall element 5a for over detection and the hall element for origin detection are detected. The element 5b can be arranged and used. Therefore, high-precision Hall elements 5a and 5b are arranged in a two-story structure in the same space and mounted for origin detection and over detection without mutual interference. However, even with such a two-story layout, the sensors are arranged in one row, but since the Hall elements are not arranged on the same substrate, the number of sensors is three and the height is also required. Also, in terms of the above, it is not possible to make the size small, and since each Hall element is on a separate substrate, two 3-core cables are required for the wiring, and the wiring cannot be simplified.

【0015】 そこで本考案では、図3に示すように同一基板6上に、例えば、右側のオーバ ー検出用ホール素子5a及び原点検出用ホール素子5bを配置する。最近のホー ル素子チップ部品5a,5bは非常に小型なので、同一基板6上に縦、横所定間 隔A,Bずらして配置し、夫々の出力信号を外部信号としてケーブル7により外 部に導出するようにして2ステップセンサーとする。間隔A,Bを変えて、例え ば、A=1.5mm、B=3mmというように配置し、ホール素子の取付け向きを変 えれば、2ステップの間隔を異なった用途に使用することができる。なお、8は LED、9はホール素子及びLED8用のIC回路チップ、10はケースである 。LED8はホール素子のオン状態を表示するもので、例えば、2色発光LED を使用すれば、1個のLEDで夫々の動作状態を確認することができる。Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 3, for example, the right-side over detection hall element 5a and the origin detection hall element 5b are arranged on the same substrate 6. Since the recent hall element chip parts 5a and 5b are extremely small, they are arranged on the same substrate 6 with a predetermined vertical and horizontal gaps A and B, and the respective output signals are led to the outside by the cable 7 as external signals. In this way, a two-step sensor is used. By changing the intervals A and B, for example, A = 1.5 mm and B = 3 mm, and changing the mounting direction of the Hall element, two steps can be used for different purposes. . In addition, 8 is an LED, 9 is a Hall element and an IC circuit chip for the LED 8, and 10 is a case. The LED 8 indicates the ON state of the hall element. For example, if a two-color light emitting LED is used, each LED can confirm the operating state.

【0016】[0016]

【実施例】【Example】

図4は本考案の一実施例で、磁場検出部のケース10内には図3に示すセンサ ーが組み込まれており、またケース10には窓11及び取付用ネジ穴12が設け られている。窓11にはLED8が嵌め込まれ、また窓11とネジ穴12との部 分には段差13がつけられており、この段差13は取付け時の廻り止めのためで ある。 FIG. 4 shows an embodiment of the present invention, in which the sensor shown in FIG. 3 is incorporated in the case 10 of the magnetic field detector, and the case 10 is provided with a window 11 and a mounting screw hole 12. . The LED 8 is fitted in the window 11, and a step 13 is formed in the portion between the window 11 and the screw hole 12, and this step 13 is for preventing rotation at the time of mounting.

【0017】 即ち、図5に示すように、L形金具14の側端部をケース10の段差13につ き当ててケース10にネジ止めすると共にネジ15により固定側に取付ける。1 6は磁場発生部でL形金具17に接着されると共にネジ18により移動側に取付 ける。 磁場発生部16は通常の永久磁石を用いても良いが、下記のような磁場発生部 を用いると検出精度向上に有効である。That is, as shown in FIG. 5, the side end portion of the L-shaped metal fitting 14 is brought into contact with the step 13 of the case 10 and screwed to the case 10, and is attached to the fixed side with the screw 15. Reference numeral 16 is a magnetic field generating portion which is adhered to the L-shaped metal fitting 17 and can be attached to the moving side by a screw 18. The magnetic field generation unit 16 may use a normal permanent magnet, but the use of a magnetic field generation unit as described below is effective in improving detection accuracy.

【0018】 図6乃至図8は磁場発生部16の具体的な構成例を示すもので、図6は平面図 、図7は図6のA−B断面図、図8は図6のC−D断面図である。26は例えば 抗磁力の大きな異方性Baフェライト磁石からなる第1の永久磁石、27,28 はこの第1の永久磁石26のスライド方向(磁束方向)23に沿った両側に等し いギャップD(図9参照)を隔てて配置された、第1の永久磁石よりも長さ寸法 が小さくかつ第1の永久磁石26と同一材料からなる第2及び第3の永久磁石で あり、これら第2及び第3の永久磁石27,28の極性は第1の永久磁石26の 極性に対して逆極性となるように着磁されている。図9に示したように、スライ ド方向23に沿った第1、第2及び第3の永久磁石26,27,28の長さ寸法 を各々L1,L2,L3とし、高さ寸法をH、紙面に垂直方向の幅寸法をWとし たとき、一例としてL1=6mm、L2=L3=3mm、H=3mm、W=6mm、D= 3mmに設定される。図9は各永久磁石26,27,28から発生される磁束を破 線B1,B2,B3…で示すと共に、この磁場発生部16によって実験的に得ら れたホール出力(電圧)の特性曲線を実線C1,C2,C3…で示している。な お、各永久磁石26,27,28に対して、動作距離h1を保った高さ位置で磁 場検出部22をスライドさせる例で示している。横軸(x軸)はスライド方向、 縦軸(y軸)は高さ方向を示している。6 to 8 show a specific configuration example of the magnetic field generation unit 16, FIG. 6 is a plan view, FIG. 7 is a sectional view taken along line AB of FIG. 6, and FIG. It is a D sectional view. 26 is a first permanent magnet made of an anisotropic Ba ferrite magnet having a large coercive force, and 27 and 28 are equal gaps D on both sides along the sliding direction (magnetic flux direction) 23 of the first permanent magnet 26. (See FIG. 9), which are second and third permanent magnets that are smaller than the first permanent magnet and that are made of the same material as the first permanent magnet 26 and that are spaced apart from each other. Also, the polarities of the third permanent magnets 27 and 28 are magnetized so as to be opposite to the polarities of the first permanent magnet 26. As shown in FIG. 9, the lengths of the first, second, and third permanent magnets 26, 27, and 28 along the sliding direction 23 are L1, L2, and L3, respectively, and the height is H, Assuming that the width dimension in the vertical direction to the paper surface is W, L1 = 6 mm, L2 = L3 = 3 mm, H = 3 mm, W = 6 mm, D = 3 mm are set as an example. FIG. 9 shows the magnetic fluxes generated from the permanent magnets 26, 27, 28 by broken lines B1, B2, B3 ... And the characteristic curve of the Hall output (voltage) experimentally obtained by this magnetic field generation unit 16. Are indicated by solid lines C1, C2, C3 .... Here, an example is shown in which the magnetic field detection unit 22 is slid with respect to each of the permanent magnets 26, 27, 28 at a height position that maintains the operating distance h1. The horizontal axis (x axis) indicates the slide direction, and the vertical axis (y axis) indicates the height direction.

【0019】 図7において、各永久磁石26,27,28は例えばプラスチックのような非 磁性ケース29内に収納されて、非磁性材料または強磁性材料からなる取付板3 0に一体に取り付けられる。取付板30には予め位置決め孔31が設けられてお り、この孔31に非磁性ケース29の底部に設けられた突出部32を位置決めし た状態で、各永久磁石26,27,28は接着剤によって非磁性ケース29、取 付板30と一体化される。また、非磁性ケース29の上面にはスイッチング動作 範囲を示す目印となる溝33が設けられている。取付板30は、後述のように特 性上軟鋼等の強磁性材料を用いることが望ましい。取付板30にはスライド方向 に沿った長円形状の取付孔34が設けられており、この取付孔34に取付ねじ3 5をねじ込むことによって、取付板30は被検出体に固定される。この固定位置 は取付孔34に沿ってスライドさせることで調整可能になっている。In FIG. 7, each of the permanent magnets 26, 27, 28 is housed in a non-magnetic case 29 such as plastic, and is integrally attached to a mounting plate 30 made of a non-magnetic material or a ferromagnetic material. The mounting plate 30 is provided with a positioning hole 31 in advance, and the permanent magnets 26, 27, 28 are bonded to each other with the projection 32 provided on the bottom of the non-magnetic case 29 positioned in the hole 31. It is integrated with the non-magnetic case 29 and the mounting plate 30 by the agent. Further, on the upper surface of the non-magnetic case 29, a groove 33 serving as a mark indicating the switching operation range is provided. As will be described later, the mounting plate 30 is preferably made of a ferromagnetic material such as mild steel due to its characteristics. The mounting plate 30 is provided with an elliptical mounting hole 34 along the sliding direction, and the mounting screw 35 is screwed into the mounting hole 34, whereby the mounting plate 30 is fixed to the object to be detected. This fixed position can be adjusted by sliding it along the mounting hole 34.

【0020】 図9において実線C1,C2,C3…は、ホール出力が0V、±0.1V、± 0.2Vになる特性曲線を示しており、破線B1,B2,B3…の磁束はそのホ ール出力の特性曲線群から推定してプロットしたものである。なお、各特性曲線 及び磁束は第1の永久磁石26の中央部CLを中心にして左右対象に示されてい る。各永久磁石26,27,28の上方に動作距離h1を保って近接している磁 場検出部2のホール素子5面はy軸に垂直に保持されているので、垂直方向の磁 束密度Bに比例したホール出力が得られる。ホール出力0Vの特性曲線上では垂 直方向の磁束密度Bは0でなければならない。磁束を示す破線B1,B2,B3 …はほぼそのようになるようにプロットされている。磁束はx軸の下方向にも存 在するが省略してある。In FIG. 9, solid lines C1, C2, C3 ... Show characteristic curves in which the Hall output becomes 0 V, ± 0.1 V, ± 0.2 V, and the magnetic fluxes of broken lines B1, B2, B3 ... It is estimated and plotted from the characteristic curve group of the video output. The characteristic curves and magnetic fluxes are shown symmetrically around the central portion CL of the first permanent magnet 26. Since the Hall element 5 surface of the magnetic field detection unit 2 that is close to and above each of the permanent magnets 26, 27, and 28 with the operating distance h1 is held perpendicular to the y axis, the magnetic flux density B in the vertical direction is Hall output proportional to is obtained. The magnetic flux density B in the vertical direction must be 0 on the characteristic curve of Hall output 0V. The broken lines B1, B2, B3, ... Denoting the magnetic flux are plotted so as to be almost the same. The magnetic flux also exists in the downward direction of the x-axis, but it is omitted.

【0021】 磁場検出部22を動作距離h1を保ってスライドさせる際、磁場検出部22が x=0の原点よりはるか左側にある場合は、上下方向の磁束密度Bは0であるか ら、ホール出力は0Vになる。磁場検出部22を右側にスライドさせると、P1 ,P2,P3,P4,P5の各点で各々−0.2V、−0.1V、0V、0.1 V、0.2Vのホール出力を発生する。さらに、右側にスライドさせると、Q1 ,Q2,Q3,Q4,Q5の各点で各々0.2V、0.1V、0V、−0.1V 、−0.2Vのホール出力を発生する。P5からQ1の間では0.2V以上のホ ール出力を発生し、最高で0.3Vに達して飽和する。When the magnetic field detection unit 22 is slid while keeping the operating distance h1, if the magnetic field detection unit 22 is on the far left side of the origin of x = 0, the vertical magnetic flux density B is 0. The output becomes 0V. When the magnetic field detector 22 is slid to the right, Hall outputs of -0.2V, -0.1V, 0V, 0.1V and 0.2V are generated at points P1, P2, P3, P4 and P5, respectively. To do. Further, when it is slid to the right, Hall outputs of 0.2V, 0.1V, 0V, -0.1V and -0.2V are generated at points Q1, Q2, Q3, Q4 and Q5, respectively. Between P5 and Q1, a hall output of 0.2V or higher is generated, reaching a maximum of 0.3V and saturated.

【0022】 ここで、実際の使用方法として、ホール出力が0Vでスイッチング動作するよ うな方法は、動作が不安定となるので避けなければならない。これは、磁場検出 部22がy軸よりもはるか左側にある場合も、ホール出力が0になっているので スイッチング動作してしまうため、これを防止するためである。このため、前述 したように、ホール素子にバイアス電圧を印加して、このバイアス電圧とホール 出力との和が0になったときに、スイッチング動作が行われるようにするのがよ い。具体例として、バイアス電圧として−0.05Vをホール出力に印加するよ うにしたとすると、図9の実線C3,C6のV曲線は−0.05V曲線になり、 実線C2,C7の−0.1V曲線は−0.15V曲線になる。このように全ての 曲線が−0.05Vだけ出力がずれるようになる。従って、破線C10,C20 の0.05V曲線は0V曲線になる。Here, as an actual usage method, a method in which the Hall output performs a switching operation at 0 V must be avoided because the operation becomes unstable. This is to prevent the switching operation because the Hall output is 0 even when the magnetic field detection unit 22 is on the far left side of the y-axis, so that the switching operation is prevented. Therefore, as described above, it is better to apply a bias voltage to the Hall element so that the switching operation is performed when the sum of the bias voltage and the Hall output becomes zero. As a specific example, if a bias voltage of -0.05 V is applied to the Hall output, the V curves of solid lines C3 and C6 in FIG. 9 are -0.05 V curves, and the solid curves C2 and C7 of -0. The 1V curve becomes a -0.15V curve. In this way, the output of all curves is shifted by -0.05V. Therefore, the 0.05V curve of the broken lines C10 and C20 becomes a 0V curve.

【0023】 このように、バイアス電圧が加えられた状態の動作は次のようになる。すなわ ち、磁場検出部22がy軸よりはるかに左側にある場合では、ホール出力0Vに バイアス電圧−0.05Vが印加されることによって、全出力は−0.05Vに なる。次に、磁場発生部16がP1点にスライドすると、この場合の全出力はC 1の−0.2Vに−0.05Vが印加されて−0.25Vになる。同様にして、 P2点にスライドした場合の全出力は−0.15Vに、P3点にスライドした場 合の全出力は−0.05Vになり、破線C10の0.05V曲線との交点ではじ めて全出力が0Vになって、スイッチング動作が行われて制御信号が出力される 。磁場検出部22を右側にスライドさせて、Q1,Q2点を過ぎて破線C20の 交点を過ぎるまでは全出力は正であり、スイッチング動作が保持される。さらに 、右側にスライドしてQ3,Q4,Q5点に達すると、全出力は負になり、スイ ッチング動作は解除される。As described above, the operation with the bias voltage applied is as follows. That is, when the magnetic field detection unit 22 is located far to the left of the y-axis, a bias voltage of -0.05V is applied to the Hall output of 0V, so that the total output becomes -0.05V. Next, when the magnetic field generation unit 16 slides to the point P1, the total output in this case becomes -0.25V by applying -0.05V to -0.2V of C1. Similarly, the total output when sliding to point P2 is -0.15V, and the total output when sliding to point P3 is -0.05V, which is the same as the intersection point with the 0.05V curve of broken line C10. Then, the total output becomes 0V, the switching operation is performed, and the control signal is output. The magnetic field detector 22 is slid to the right, and all outputs are positive until the intersection of the broken line C20 after passing the points Q1 and Q2, and the switching operation is maintained. When it slides further to the right and reaches points Q3, Q4 and Q5, all outputs become negative and the switching operation is canceled.

【0024】 これにより、破線C10とC20の範囲内で磁場発生部16がスライドする限 り、スイッチング動作は保持されることになるので、広いスイッチング動作幅を 確保することができる。このように、スイッチング動作幅を広く確保することに より、位置センサーとして確実な動作を可能にすることができ、被検出体を所定 位置で停止させることができるようになる。この点、スイッチング動作幅が狭い 場合には、位置センサーとして確実な動作が不可能になり、被検出体を所定位置 で停止させるのが困難になる。また、破線C10,C20の0.05V曲線をほ ぼ垂直に近い理想に近い形にすることができるので、磁場検出部22がy軸方向 に変化しても、すなわち、磁場発生部16と磁場検出部22との動作距離h1が 変化した場合でも、スライド方向の検出位置のずれを小さく抑えることができる ようになるので、検出精度を向上することができる。これに伴い、動作距離h1 を大きくとることができるようになる。この点、従来のように磁場発生部を構成 する永久磁石をギャップを設けずに一体に密着させた場合には、0V曲線が外側 に大きく傾斜してしまうので、適当なバイアス電圧を印加したとしても0V曲線 を垂直に近い理想形にするのは困難であるため、動作距離を大きくとることがで きない。As a result, as long as the magnetic field generation unit 16 slides within the range of the broken lines C10 and C20, the switching operation is retained, so that a wide switching operation width can be secured. By thus ensuring a wide switching operation width, the position sensor can be reliably operated, and the object to be detected can be stopped at a predetermined position. In this respect, when the switching operation width is narrow, the position sensor cannot reliably operate, and it becomes difficult to stop the detected object at a predetermined position. Further, since the 0.05V curves of the broken lines C10 and C20 can be made to have a shape close to an ideal that is almost vertical, even if the magnetic field detector 22 changes in the y-axis direction, that is, the magnetic field generator 16 and the magnetic field Even if the operating distance h1 with the detection unit 22 changes, the deviation of the detection position in the sliding direction can be suppressed to be small, so that the detection accuracy can be improved. As a result, the working distance h1 can be increased. In this respect, when the permanent magnets forming the magnetic field generating unit are closely attached together without providing a gap as in the conventional case, the 0V curve is greatly inclined to the outside, so it is assumed that an appropriate bias voltage is applied. However, since it is difficult to make the 0V curve into an ideal shape close to vertical, it is not possible to increase the working distance.

【0025】 このように0V曲線を理想形にできた理由としては、図9における実線C3, C6の0V曲線が外側にわずか傾斜している形になっていることがあげられ、こ れは第2及び第3の永久磁石27,28の各長さ寸法L2,L3を、第1の永久 磁石26の長さ寸法L1よりも小さく設定したことと、ギャップDを設けたこと に原因している。なお、本実施例で、磁場検出部22のホール素子の電流方向を 逆にした場合には、各特性曲線の符号は全て逆転する。また、この場合にはバイ アス電圧としては+0.05Vを印加することになる。これに伴い、実線C10 とC20との間のスイッチング動作範囲で出力される全出力は負になる。The reason why the 0V curve can be idealized as described above is that the 0V curve of the solid lines C3 and C6 in FIG. 9 is slightly inclined outward. This is because the length dimensions L2 and L3 of the second and third permanent magnets 27 and 28 are set smaller than the length dimension L1 of the first permanent magnet 26, and the gap D is provided. . In this embodiment, when the current directions of the Hall elements of the magnetic field detector 22 are reversed, the signs of the characteristic curves are all reversed. In this case, + 0.05V is applied as the bias voltage. As a result, the total output output in the switching operation range between the solid lines C10 and C20 becomes negative.

【0026】[0026]

【考案の効果】[Effect of the invention]

以上説明したように本考案によれば下記のような実用上優れた効果が得られる 。 (1)2個のホール素子を同一の基板上に設けることにより1個のセンサーとし てまとめているので、2段重ねにすることなく高さの点で有利で小型化に一層効 果的である。 (2)2個のホール素子を1個のケースに組み込み、回路的にも電源を共通にし ており、配線は4芯ケーブル1本で間に合うので、非常に簡単である。 (3)前記A,Bで定まる2ステップの動作距離は一般的に固定でも不便なこと はなく、例えば、2〜2.5mmのステップ間隔のものが欲しいという要求に対し て充分対応できる。 (4)2組のホール素子に対応する回路は共通部分が多く、LEDも2色発光タ イプ1個ですむのでホール素子を収納するケースの大きさはそれ程大きくなくて も間に合う。 As explained above, according to the present invention, the following practically excellent effects can be obtained. (1) Since two Hall elements are provided on the same substrate to make one sensor, it is advantageous in terms of height without stacking in two stages, and is more effective for miniaturization. is there. (2) Two Hall elements are built into one case, the power source is shared in terms of circuit, and the wiring can be completed with one 4-core cable, which is very easy. (3) The two-step operating distance determined by A and B is not inconvenient even if it is fixed in general, and for example, it can sufficiently meet the demand for a step interval of 2 to 2.5 mm. (4) The circuits corresponding to the two sets of Hall elements have many common parts, and the LED requires only one two-color light emitting type, so the size of the case for housing the Hall elements is sufficient even if it is not large.

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

【図1】ホール効果型位置センサーの一例を示す構成図
である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of a Hall effect type position sensor.

【図2】オーバー検出及び原点検出用ホール素子の配置
例を示す略線図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an arrangement example of hall elements for over detection and origin detection.

【図3】本考案の基本的構造を示す略線図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing the basic structure of the present invention.

【図4】本考案の一実施例を示す概観図である。FIG. 4 is a schematic view showing an embodiment of the present invention.

【図5】上記実施例を示す側面図である。FIG. 5 is a side view showing the embodiment.

【図6】本実施例のホール効果型位置センサーの磁場発
生部の構成を示す平面図である。
FIG. 6 is a plan view showing the configuration of a magnetic field generation unit of the Hall effect type position sensor of this embodiment.

【図7】図6のA−B断面図である。7 is a cross-sectional view taken along the line AB of FIG.

【図8】図6のC−D断面図である。8 is a cross-sectional view taken along the line C-D in FIG.

【図9】本実施例のホール効果型位置センサーによって
得られるホール出力の特性図である。
FIG. 9 is a characteristic diagram of Hall output obtained by the Hall effect type position sensor of the present embodiment.

【図10】ホール効果を説明する概略図である。FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a Hall effect.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 磁場発生部 2 磁場検出部 3 スライド方向(磁束方向) 4 回路部 5 ホール素子 26 第1の永久磁石 27 第2の永久磁石 28 第3の永久磁石 29 非磁性ケース 30 取付板 34 取付孔 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 magnetic field generation part 2 magnetic field detection part 3 slide direction (magnetic flux direction) 4 circuit part 5 hall element 26 first permanent magnet 27 second permanent magnet 28 third permanent magnet 29 non-magnetic case 30 mounting plate 34 mounting hole

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】[Utility model registration claims] 【請求項1】 永久磁石からなる磁場発生部と、この磁
場発生部に対して相対的に移動し磁場発生部からの磁場
を検出するホール素子等からなる磁場検出部と、から構
成された磁気センサーにおいて、 上記磁場検出部は少なくとも2個のホール素子が同一基
板上に縦、横所定間隔ずらして配置されており、夫々の
ホール素子の出力信号を外部信号として導出するように
構成したことを特徴とする磁気センサー。
1. A magnetic device comprising a magnetic field generation unit composed of a permanent magnet and a magnetic field detection unit composed of a Hall element or the like that moves relative to the magnetic field generation unit and detects a magnetic field from the magnetic field generation unit. In the sensor, in the magnetic field detection unit, at least two Hall elements are arranged on the same substrate vertically and horizontally with a predetermined gap, and the output signal of each Hall element is derived as an external signal. Characteristic magnetic sensor.
【請求項2】 前記2個のホール素子は共通の電源に接
続され、かつ4芯ケーブルにより外部と接続されている
ことを特徴とする請求項1に記載の磁気センサー。
2. The magnetic sensor according to claim 1, wherein the two Hall elements are connected to a common power source and are connected to the outside by a four-core cable.
【請求項3】 前記磁場発生部は、第1の永久磁石と、
第1の永久磁石の移動方向に沿った両側に等しいギャッ
プを隔てて配置された第1の永久磁石より長さ寸法の小
さい第2及び第3の永久磁石とから構成され、第1の永
久磁石に対して第2及び第3の永久磁石の極性を逆極性
となるように着磁したことを特徴とする請求項1に記載
の磁気センサー。
3. The magnetic field generator includes a first permanent magnet,
The first permanent magnet is composed of second and third permanent magnets having a smaller length dimension than the first permanent magnet, which are arranged with equal gaps on both sides along the moving direction of the first permanent magnet. The magnetic sensor according to claim 1, wherein the second and third permanent magnets are magnetized so that the polarities thereof are opposite to each other.
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