JP3369186B2 - 不揮発性記憶装置を伴うピーク磁界検出器 - Google Patents

不揮発性記憶装置を伴うピーク磁界検出器

Info

Publication number
JP3369186B2
JP3369186B2 JP51671495A JP51671495A JP3369186B2 JP 3369186 B2 JP3369186 B2 JP 3369186B2 JP 51671495 A JP51671495 A JP 51671495A JP 51671495 A JP51671495 A JP 51671495A JP 3369186 B2 JP3369186 B2 JP 3369186B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic field
current
conductor
substrate
individual
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP51671495A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH09506709A (ja
Inventor
ハヴィランド,ジェフリー・エス
クラーン,ドナルド・エス
シュナイダー,ロバート・ダブリュ
Original Assignee
ハネウエル・インコーポレーテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ハネウエル・インコーポレーテッド filed Critical ハネウエル・インコーポレーテッド
Publication of JPH09506709A publication Critical patent/JPH09506709A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3369186B2 publication Critical patent/JP3369186B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/30Measuring the maximum or the minimum value of current or voltage reached in a time interval
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/04Measuring peak values or amplitude or envelope of ac or of pulses
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は全体として磁界感知装置に関し、さらに特定
すれば、ピーク磁界強度の不揮発性記憶装置を含むピー
ク磁界感知装置に関する。
所定の期間中に起こったピーク磁界の値を測定し且つ
保持する必要がある状況は数多くある。その1例として
は、所定の時間間隔の間に導体を通って流れる最大電流
を測定し且つ記録又は記憶するという要求がある。測定
すべき電流は、持続時間が非常に短い電流パルスのみか
ら構成されていることもある。この電流値の測定と保持
は、電流の変化を最小限に抑え、配線の変更を最小限に
抑え且つ導体の伝送特性又はインピーダンスの変化を最
小限に抑えつつ実行すべきであるという要求を含んでい
る。
この要求を満たす従来の方式の1つでは、導体を切断
し、抵抗器を挿入して、測定すべき電流が抵抗器を通過
するようにし、その結果、電圧の降下を得ていた。場合
によっては、回路コネクタで抵抗器の挿入を実現でき
る。そこで、たとえば、電圧計によって抵抗器の両端の
電圧を測定する。電圧降下は導体中の電流に比例するの
で、その電流を確定することができる。この方式は回路
と、電流経路のインピーダンスを物理的に変化させると
いう点で、侵入形方式である。加えて、この方式では、
抵抗器を挿入し、電圧計を配置するためのスペースを必
要としている。実際には、システム内での電流測定の際
にシステム内に抵抗器と電圧計を配置するために、十分
なスペースを利用できない場合が多い。
電流の値を測定し且つ保持するもう1つの方式は、1
つのループ又は多数のループから構成される誘導ピック
アップを電流搬送導体の周囲に配置し、このピックアッ
プに誘導された電圧を測定することとを含む。時間の経
過に従ってこの誘導電圧を積分することにより、導体中
の電流を確定できる。
抵抗器挿入方式と誘導ピックアップ方式には欠陥があ
る。抵抗器挿入方式では、電圧を測定しなければならな
い。誘導ピックアップ方式においては、電圧を時間の関
数として測定し且つ記憶することが必要である。それら
の要求は、たとえば、電圧が短いパルスとして現れる場
合には、さらに難しくなる。また、多くの実際の適用用
途では、データ記憶機器は必然的に電流測定ポイントか
ら幾分かの距離をおいた位置にある。
磁気センサは、従来の別の電流測定方式である。たと
えば、ホール効果センサは薄い導電性材料のシートから
構成されたホール素子を使用でき、その出力接続は素子
を通る電流の流れの方向に対して垂直である。付近の導
体の中の測定すべき電流によって発生するような、素子
に対し垂直な磁界にさらされると、素子は磁界の強さに
比例する出力電圧をもって応答する。その電圧出力は非
常に小さく、有用な電圧レベルを達成し且つ素子を通る
励起電流を供給し、得られた情報を記憶させるために
は、オンチップ又はオフチップのいずれかで、追加の電
子回路が必要である。
電流測定のために、磁気抵抗センサを使用しても良
い。パーマロイのような材料の場合、付近の電流ストラ
ップにより供給できる外部電界を印加することによっ
て、好ましい磁気の向きが得られる。そこで、パーマロ
イ薄膜の平面で、電流に対し垂直に磁界を加えると、磁
化の方向は磁界の方向に向かって回転する。磁化の方向
が回転する角度は、測定すべき電流により発生する外部
電界の振幅によって決まる。磁化の方向が磁化抵抗素子
の電流の流れの方向から離れて回転するにつれて、パー
マロイ素子の抵抗は減少し、この抵抗の変化は測定すべ
き電流に起因する磁界を表わす。磁気抵抗センサは、セ
ンサに電流を供給するために電力を必要とし、また、信
号調節と読出しのための電子回路が必要になるであろ
う。
また、電流を測定するために、フラックスゲート形磁
力計並びに他の種類の磁力計が使用されていた。ところ
が、これらの方式は、いずれも、別個の信号調節回路と
記憶回路を必要とする。
米国特許第4,180,775号は、磁界の影響の下にあるガ
ラス基板の上面に塗布された磁性薄膜を含む電流センサ
−レコーダを説明している。膜の隣接する部分を180゜
の逆方向である磁界に同時にさらすことにより、この膜
は中央に境界をもつ2つの逆方向に磁化された連続する
領域に分割される。
欧州特許第0350662号は、過渡電流が流れる電気導体
に関して事前定義済位置に配置される磁気テープキャリ
アを説明している。磁気テープキャリアは、過渡電流に
より発生される磁界によって一部又は全体をクリアされ
るか、あるいは変化される信号又はデータを搬送する。
従って、単純な非侵入方式の電流感知記憶能力に対す
る要求がある。
発明の概要 本発明は、導体の中の電流により供給されるピーク磁
界を感知するピーク磁界感知装置を提供することによ
り、これらの要求及びその他の要求を満足する。基板上
に、複数の磁界検出素子が配置される。導体は基板の穴
を貫通し、ほぼ基板に対し垂直であるか、あるいは、導
体は基板の付近にあり、基板と平行であるか又は基板に
対し垂直である。磁界検出素子は所定の磁化状態を有
し、穴又は電流(電界)源から半径方向にずれた位置に
ある。導体中の電流は、磁界検出素子の所定の磁化状態
を変化させる磁界を発生させる。読出し方法を使用し
て、ピーク磁界を表わし、ピーク電流と直接に関連づけ
ることができる変化後の磁化状態を確定する。
図面の簡単な説明 図1は、いくつかの部分を想像線で示した本発明の教
示に従ったピーク磁界検出記憶装置の部分斜視図を示
す。
図2は、いくつかの部分を想像線で示したピーク磁界
検出記憶装置の別の実施例の部分斜視図を示す。
好ましい実施例の説明 導体の中を流れる電流Iによって生じるピーク磁界を
測定し且つ記憶するピーク磁界感知装置を図面に示し、
その全体を図中符号10により指示している。
図1に示す形態では、本発明の教示に従った装置10は
基板12を含む。基板12はシリコン、ガラス、セラミック
又は他の適切な材料であれば良い。ここでは、説明の便
宜上、基板12はシリコンであると想定する。基板12は表
面14を有し、その厚さ16は重大ではない。基板は中心20
を有する穴18をさらに有する。本発明の第1の実施例に
従えば、シリコン基板12の表面14に一連の同心円リング
22を形成するように、薄膜磁性材料のパターンを形成す
る。リング22は穴18を取り巻いており、個別のリング2
3、24、25及び26を含む。穴28は、たとえば、装置10が
電気コネクタ29の複数のピンにはめ込むように設計され
ている場合に必要になると思われる第2の穴である。導
体30は基板12にある穴18を貫通する。導体30は穴18の中
心20を通過し且つ基板12に対し垂直であるように配置さ
れるのが理想的である。導体30はコネクタ29のピンであ
っても良く、また、導体32はコネクタ29の第2のピンで
あっても良い。
以上、装置10の基本構成を開示したので、その使用方
法と精巧な特徴を明示し、理解することができる。図1
に示すように、リング22の形態をとる薄膜磁性材料は導
体30の付近に配置されている。装置10は、コネクタ部分
29と図示されていない第2のコネクタ部分との間で、ピ
ン30及び32にはめ込まれるように整形又は形成されてい
る。当初、リング22の磁性材料は完全に消磁されている
か、又は何らかの既知の初期方向、たとえば、測定すべ
き電流Iによって起こるであろう磁化の方向には逆の方
向に磁化されているかのいずれかである。この逆方向の
初期磁化は、たとえば、初期化電流を測定すべき電流で
ある電流Iとは逆の方向に導体30に流すことにより起こ
りうるであろう。初期化が十分に大きい場合、全てのリ
ング22は、初期化電流の方向に応じて、時計回り方向又
は反時計回り方向のいずれかに磁化される。
導体の付近の磁界の強さと、導体中の電流との関係は
数多くの幾何学的構造に対して良く知られており、ほぼ
全ての幾何学的構成についてその関係を計算できる。従
って、導体30の中に電流Iが流れたとき、電流Iに起因
するピーク磁界はリング22の形態をとる薄膜磁性材料に
よって記録されるということが容易にわかる。
同心リング22の幾何学的数値、たとえば、薄膜の厚
さ、リング22の幅、リング22の半径及びその他の幾何学
的特性は、保磁度、異方性、矩形比及びその他の磁気特
性などの薄膜の磁気特性と共に、導体30の電流Iに起因
する磁界が存在しているときに、それぞれのリング23、
24、25及び26の磁化がどのように切替わるかを決定す
る。そこで、装置10の設計者は、それらのパラメータを
適正に選択することにより、磁化が切替わっている出
力、すなわち、リング22の数を入力電流の適切な関数と
させるような装置を設計できる。すなわち、入力に正比
例する関数、入力に対数比例する関数又は入力の他の何
らかの適切な関数となるように出力を設計すれば良い。
導体30を完全に包囲するリング22を有する図1に示す実
施例は、穴18の中心20から外れている電流搬送導体30
と、均一な周囲磁界とのいずれにも最高の感度を示さな
い。
同心リング22に記録された磁界情報を読出す方法には
様々なものがある。たとえば、1つの方法は磁気光学的
力−効果を利用する。偏光を磁性薄膜に入射させる極性
力−効果、長手方向力−効果又は横方向力−効果を使用
することができる。リング22の薄膜の磁化の方向に従っ
て、入射光の偏光は異なる量ずつ回転する。この読出し
方法は、薄膜に沿って偏光の細いビームで走査するか、
あるいは薄膜領域全体の同時画像を形成する走査力−顕
微鏡システムを使用することによって実行可能であろ
う。ここまでに説明した読出し方法と関連する技術は良
く知られているので、詳細には説明しない。いずれの読
出し方式も、薄膜磁性リング22の中のどのリングが導体
30の中の電流Iによって磁気的に切替わったかを判定す
ることを目標としている。もう1つの読出し方式は、磁
気コアメモリ素子における磁化を検出するために使用さ
れているのに類似する方法を使用するものであろう。
装置10の別の実施例を図2に示すが、図2において
は、図1の素子に対応する素子は、たとえば、基板12′
として指示されている。図2では、一連の磁性素子40
は、基板12′の上にパターンを規定された個別の磁性素
子41、42、43、44、45及び46から構成されている。一連
の磁性素子40は、導体30′の中の電流によって切替わる
ように、導体30′から離間して行く半径方向の列48を成
してパターンを規定されている。単一の半径方向の列40
を使用して、導体30′の中のピーク電流を検出すること
ができる。図2には、それに対向する第2の半径方向の
列50も示されている。2つ以上の対向する列を設けるこ
とにより、2つの対向する列の読出し値を平均して、基
板12の平面における周囲磁界の影響を除去することがで
きる。平面周囲磁界の影響を除去する目的で、対向する
列を平均するために、4つの列を利用できるように、さ
らに2つの対向する列52及び54を使用することも可能で
ある。基板12′の平面で切替え方向に沿って周囲磁界が
ゼロである1組の対向する列が存在するように、付加的
な対向する列を有する装置10を設計することもできる。
従って、それらの対向する列における周囲磁界における
切替え効果は最小になる。
図2の代替実施例においては、たとえば、一連の磁性
感知素子40の初期磁化方向の設定、磁性素子の切替え及
び読出しは、図1の実施例に関して説明したのと同じ一
般的方法で実行されるであろう。
装置10の構成と動作は明示したので、いくつかの利点
をさらに明示し、理解することができる。これまで、多
くのシステムにおいて、ピーク電流値の測定と記録はシ
ステムのスペースと重量に制約があり、電流を測定して
いる回路の妨害を最小限に抑えつつ電流を測定記録する
必要があり、測定箇所から離れた場所にある計器類は複
雑であり且つその他にも考慮すべき事項があるために困
難であった。装置10の使用によって、回路のピーク電流
を非侵入方式で測定でき、また、ピーク値を不揮発性記
憶装置に記憶させることができる。
装置10は、個々の事象状況を解析する際に要求される
ような短い電流パルスの測定及び記録に特に適してい
る。
また、直流又は交流の測定を要求する用途で装置10を
使用することができる。
導体の中を流れる電流のピーク値を測定し且つ保持す
るという特定の用途に関して、本発明を説明した。しか
しながら、不揮発性記憶装置を有するピーク磁界検出器
という本発明は他にも数多くの用途を有しており、装置
10に限定されるべきでないことを理解すべきである。同
様に、装置10の薄膜磁性素子に関連して説明したが、薄
膜でない磁性素子を使用しても良いことは理解される。
限定するわけではないが、たとえば、磁性厚膜、バルク
磁性材料及び粒子状磁性材料を使用して良い。
以上の説明に従って、出願人は、多くの用途で利用で
きる単純なピーク磁界測定記憶装置を開発した。出願人
の発明の特定の一実施例を例示を目的として示し且つ説
明したが、当業者にはいくつかの変形が明白であろう。
本発明の範囲は開示した実施例に限定されるのではな
く、次の請求の範囲によってのみ限定されるものとす
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シュナイダー,ロバート・ダブリュ アメリカ合衆国 55425 ミネソタ州・ ブルーミントン・リバービュー アヴェ ニュ サウス・9508 (56)参考文献 欧州特許出願公開350662(EP,A 2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 33/02,33/10 G01R 15/20

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電気導体(30)の中の電流(I)に起因す
    る磁界を検出し且つその磁界の値を記憶する装置におい
    て、この装置は、 貫通する穴(18)を有し、前記電気導体(30)がその穴
    を貫通する基板(12)と; 前記基板上の複数の固定された場所に空間的に配分され
    る個別の磁界検出素子と; 前記電気導体に第1の電流を通すことにより、前記個別
    の素子で第1の磁化状態を成立させる手段と; 前記電気導体に第2の電流を通すことにより、前記個別
    の素子を前記磁界にさらす手段とを具備し、前記磁界は
    前記個別の磁界検出素子の中の少なくとも1つにおける
    前記第1の磁化状態を第2の磁化状態に変化させ、前記
    第2の磁化状態は前記磁界の値を表わすことを特徴とす
    る装置。
  2. 【請求項2】電気導体の中の電流に起因する磁界を検出
    し且つ前記磁界の値を記憶する装置において、この装置
    は、 前記電気導体が貫通する穴を有する基板と; 前記基板上の複数の固定された場所に空間的に配分さ
    れ、前記磁界にさらされる前は所定の第1の磁化状態に
    ある個別の磁界検出素子群から成る第1の素子列と; 前記基板上の複数の固定された場所に空間的に配分さ
    れ、前記磁界にさらされる前は所定の第2の磁化状態に
    ある個別の磁界検出素子群から成り、前記第1の素子列
    と前記電気導体に関して対向する位置に設けられた第2
    の素子列と; 前記電気導体中に電流を印加してこの電流に起因する磁
    界を発生させて、前記第1、第2の素子列を当該磁界に
    さらして、該第1、第2の素子列のそれぞれの内の少な
    くとも1個の個別の磁界検出素子を、前記印加電流に起
    因する磁化状態にそれぞれ変化させる手段と; 前記第1、第2の素子列内でそれぞれ変化させられた前
    記それぞれの磁化状態を読み出す手段と; 前記読みだし結果を平均して前記基板付近の周囲磁界の
    影響を低減させる手段と を備えることを特徴とする装置。
JP51671495A 1992-11-23 1993-12-13 不揮発性記憶装置を伴うピーク磁界検出器 Expired - Fee Related JP3369186B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/979,950 US5317251A (en) 1992-11-23 1992-11-23 Peak magnetic field detector with non-volatile storage
PCT/US1993/012129 WO1995016925A1 (en) 1992-11-23 1993-12-13 Peak magnetic field detector with non-volatile storage

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH09506709A JPH09506709A (ja) 1997-06-30
JP3369186B2 true JP3369186B2 (ja) 2003-01-20

Family

ID=25527240

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP51671495A Expired - Fee Related JP3369186B2 (ja) 1992-11-23 1993-12-13 不揮発性記憶装置を伴うピーク磁界検出器

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5317251A (ja)
EP (1) EP0729586A1 (ja)
JP (1) JP3369186B2 (ja)
WO (1) WO1995016925A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2710753B1 (fr) * 1993-09-27 1995-10-27 Commissariat Energie Atomique Capteur de courant comprenant un ruban magnétorésistif et son procédé de réalisation.
US7126330B2 (en) * 2004-06-03 2006-10-24 Honeywell International, Inc. Integrated three-dimensional magnetic sensing device and method to fabricate an integrated three-dimensional magnetic sensing device
US20090315554A1 (en) * 2008-06-20 2009-12-24 Honeywell International Inc. Integrated three-dimensional magnetic sensing device and method to fabricate an integrated three-dimensional magnetic sensing device
JP6385632B1 (ja) * 2017-06-14 2018-09-05 三菱電機株式会社 電流検出装置及び電力変換装置
CN110709711B (zh) * 2017-06-14 2022-06-24 三菱电机株式会社 电流检测装置及功率转换装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4180775A (en) * 1977-03-16 1979-12-25 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Magnetic thin-film split-domain current sensor-recorder
US4290014A (en) * 1978-09-01 1981-09-15 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Analog/digital system for evaluating battery characteristics
US4716364A (en) * 1985-10-21 1987-12-29 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Monitoring transients in low inductance circuits
DE3823389C1 (ja) * 1988-07-09 1989-08-24 Obo Bettermann Ohg, 5750 Menden, De
DE3829269A1 (de) * 1988-08-30 1990-03-01 Leybold Ag Indikator zum nachweis des ueberschreitens einer bestimmten feldstaerke eines magnetfeldes

Also Published As

Publication number Publication date
US5317251A (en) 1994-05-31
WO1995016925A1 (en) 1995-06-22
EP0729586A1 (en) 1996-09-04
JPH09506709A (ja) 1997-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5514953A (en) Wafer level test structure for detecting multiple domains and magnetic instability in a permanent magnet stabilized MR head
US6429640B1 (en) GMR high current, wide dynamic range sensor
EP0544479B1 (en) Magnetic field sensing device
KR100983128B1 (ko) 이중목적센서로서 자기저항센서를 이용한 시스템 및 장치
US6984978B2 (en) Magnetic field sensor
US7323870B2 (en) Magnetoresistive sensor element and method of assembling magnetic field sensor elements with on-wafer functional test
EP0286079B1 (en) Sensing devices utilizing magneto electric transducers
US7619407B2 (en) Gear tooth sensor with single magnetoresistive bridge
US7098655B2 (en) Eddy-current sensor with planar meander exciting coil and spin valve magnetoresistive element for nondestructive testing
US5500590A (en) Apparatus for sensing magnetic fields using a coupled film magnetoresistive transducer
EP2722681B1 (en) Magnetic field direction detector
EP1004033A1 (en) Magnetic field sensing device
EP0605336B1 (en) A magnetoresistive magnetic field sensor with a very long active region
KR19990022160A (ko) 자기 저항성 브리지 소자의 브리지 회로를 포함하는자장 센서
US4048557A (en) Planar magnetoresistance thin film probe for magnetic field alignment
JP3369186B2 (ja) 不揮発性記憶装置を伴うピーク磁界検出器
EP0880711B1 (en) Device for detecting a magnetic field
US20050140363A1 (en) Sensor for detection of the orientation of a magnetic field
JPH07190804A (ja) 磁気抵抗式センサ装置を備えた磁界測定装置
US6496004B1 (en) Magnetic field sensor using magneto-resistance of ferromagnetic layers with parallel magnetic axes
JP3764834B2 (ja) 電流センサー及び電流検出装置
US4151600A (en) Magneto-resistive detector with scanning bubble domain
JPH0266479A (ja) 磁気抵抗効果素子
US5629620A (en) Apparatus and method for measurement of magnetic remanence-thickness product of thin magnetic layers
USH585H (en) Anisotropic magnetoresistance measurement apparatus and method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees