JP5168226B2 - Magnetic proximity sensor - Google Patents

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Description

本発明は磁石からなる磁界発生部と磁気センサからなる検出部とが相対的に移動する際に、磁気センサが検出する磁束密度の変化に基づいて磁界発生部と検出部との接近を検知する磁気式近接センサに関するものである。   In the present invention, when the magnetic field generation unit made of a magnet and the detection unit made of a magnetic sensor move relatively, the approach between the magnetic field generation unit and the detection unit is detected based on a change in magnetic flux density detected by the magnetic sensor. The present invention relates to a magnetic proximity sensor.

磁気式近接センサは、工場でベルトコンベア上のワークが所定の位置に到達するのを検知する場合、あるいは、エレベータの階床への到達を検知する場合などに応用されるものが知られている。その位置検出精度は検出対象とセンサの距離によっても異なるが、一般的に数mmから数cmである。 A magnetic proximity sensor is known to be applied when detecting the arrival of a work on a belt conveyor at a predetermined position in a factory or when the elevator reaches the floor. . The position detection accuracy varies depending on the distance between the detection target and the sensor, but is generally several mm to several cm.

従来の磁気式近接センサは、特許文献1の図1に示されるように、磁石を設けた移動体とホール素子を設けた固定体からなり、検出対象である移動体の磁石が検出部であるホール素子の直上を通過する際に、ホール素子が感知する磁束密度の極性が反転する。ホール素子が感知する磁束密度に応じた検出信号と基準信号を比較して、両者が等しくなる位置を検出することで検出対象と検出部との接近を検知する。 As shown in FIG. 1 of Patent Document 1, the conventional magnetic proximity sensor includes a moving body provided with a magnet and a fixed body provided with a Hall element, and the magnet of the moving body that is a detection target is a detection unit. When passing just above the Hall element, the polarity of the magnetic flux density sensed by the Hall element is reversed. The detection signal corresponding to the magnetic flux density sensed by the Hall element is compared with the reference signal, and the approach between the detection target and the detection unit is detected by detecting the position where both are equal.

特開2003−329405号公報(第3頁、図1)JP 2003-329405 A (page 3, FIG. 1)

しかしながら、上記のように検出対象と検出部が互いに対向して配置されるタイプの磁気式近接センサでは、検出対象と検出部とのギャップが広くなると、検出部が受ける磁界強度が低下するためノイズによる出力変動を受けやすくなり、接近検知時における位置検出誤差を生じるので、検出位置精度が低下してしまうという問題点があった。
特許文献1の磁気式近接検出装置は、磁石の磁化方向の法線方向における磁束密度を検出し、磁界の極性が反転する位置における磁束密度に対応する検出電圧を基準信号と比較し、基準位置の検出を行うものである。しかし、磁石の性質上、磁化方向への磁界は強く発生するが、磁化方向と法線方向への磁界は弱いことから、検出対象と検出部のギャップが広くなると磁界強度が低くなってしまう。その結果、ホール素子の出力電圧が低くなり、ノイズが重畳すれば検出電圧に変動が生じるため、位置検出に誤差が生じてしまう課題があった。
However, in the magnetic proximity sensor of the type in which the detection target and the detection unit are arranged so as to face each other as described above, if the gap between the detection target and the detection unit becomes wide, the magnetic field strength received by the detection unit decreases, so noise As a result, the position detection error at the time of approach detection occurs, and the detection position accuracy is lowered.
The magnetic proximity detector of Patent Document 1 detects the magnetic flux density in the normal direction of the magnetization direction of the magnet, compares the detection voltage corresponding to the magnetic flux density at the position where the polarity of the magnetic field is reversed, with a reference signal, Is detected. However, due to the nature of the magnet, a strong magnetic field is generated in the magnetization direction. However, since the magnetic field in the magnetization direction and the normal direction is weak, the magnetic field strength decreases as the gap between the detection target and the detection unit increases. As a result, the output voltage of the Hall element becomes low, and if noise is superimposed, the detection voltage fluctuates, which causes a problem that an error occurs in position detection.

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、検出対象がある検出範囲内に入ったことを検知する磁気式近接センサの検出位置精度を向上することを目的とする。また、本発明は特に検出対象と検出部の距離が遠い場合であっても、また、検出対象と検出部のギャップが変動する場合であっても高い精度を確保することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to improve the detection position accuracy of a magnetic proximity sensor that detects that a detection target has entered a certain detection range. It is another object of the present invention to ensure high accuracy even when the distance between the detection target and the detection unit is long, or when the gap between the detection target and the detection unit varies.

この発明に係る磁気式近接センサは、磁石からなる磁界発生部と磁気センサからなる検出部とが相対的に移動する際に、磁気センサが検出する磁束密度の変化に基づいて磁界発生部と検出部との接近を検知する判定部を備えた磁気式近接センサにおいて、磁界発生部は磁界発生部と検出部とが相対的に移動する方向に並設され、それぞれの磁化方向が略平行で互いに反対方向を向くように配置された一対の磁石からなり、一対の磁石のそれぞれを通り、磁気センサが検出する磁界の方向が反転する一対の磁界反転面を形成する磁界を発生し、磁気センサは磁界発生部と検出部とが相対的に移動する際に上記磁界反転面の少なくとも一方を横切るものであり、判定部は磁気センサの検出信号と上記磁界反転面を検出するための基準信号とを比較し、検出信号の出力レベルが基準信号のレベルより大きいときに磁気センサが磁界反転面の間にあることを示す所定レベルの近接検出信号を出力するコンパレータを備えたことを特徴とするものである。 The magnetic proximity sensor according to the present invention detects the magnetic field generation unit and the magnetic field detection unit based on a change in magnetic flux density detected by the magnetic sensor when the magnetic field generation unit including the magnet and the detection unit including the magnetic sensor move relatively. In the magnetic proximity sensor having a determination unit for detecting the approach to the magnetic field generator, the magnetic field generators are arranged side by side in a direction in which the magnetic field generator and the detector are relatively moved, and their magnetization directions are substantially parallel to each other. The magnetic sensor is composed of a pair of magnets arranged so as to face in opposite directions, passes through each of the pair of magnets, and generates a magnetic field that forms a pair of magnetic field reversal surfaces in which the direction of the magnetic field detected by the magnetic sensor is reversed. When the magnetic field generation unit and the detection unit move relatively, at least one of the magnetic field inversion surfaces is crossed, and the determination unit generates a detection signal of the magnetic sensor and a reference signal for detecting the magnetic field inversion surface. Comparison , It is characterized in that it comprises a comparator for outputting a predetermined level proximity detection signal indicating that between the magnetic sensor of the magnetic field reversal surface when the output level is higher than the level of the reference signal of the detection signal.

この発明は、磁界発生部と検出部との接近を検知する判定部を備えた磁気式近接センサにおいて、磁界発生部は磁界発生部と検出部とが相対的に移動する方向に並設され、それぞれの磁化方向が略平行で互いに反対方向を向くように配置された一対の磁石からなり、一対の磁石のそれぞれを通り、磁気センサが検出する磁界の方向が反転する一対の磁界反転面を形成する磁界を発生し、磁気センサは磁界発生部と検出部とが相対的に移動する際に上記磁界反転面の少なくとも一方を横切るものであり、判定部は磁気センサの検出信号と上記磁界反転面を検出するための基準信号とを比較し、検出信号の出力レベルが基準信号のレベルより大きいときに磁気センサが磁界反転面の間にあることを示す所定レベルの近接検出信号を出力するコンパレータを備えるようにしたことにより、磁界発生部と検出部のギャップが広い領域でも強い磁界を得ることができるため、信号強度を高くすることができ、ノイズに対する信号の安定性を高めることができる。これにより、磁界発生部と検出部のギャップが広くなった場合でも、接近検知時の位置検出誤差を低減することができる。また、磁界の方向が反転する箇所が検知位置に対応するので、磁界発生部と検出部の間のギャップが変化しても、従来よりも検出信号レベルが高く、かつ、検出信号のゼロ点を検出する方式とすることができるため、接近検知時の位置検出誤差を極めて小さくすることができる。   The present invention provides a magnetic proximity sensor including a determination unit that detects an approach between a magnetic field generation unit and a detection unit, wherein the magnetic field generation unit is arranged in parallel in a direction in which the magnetic field generation unit and the detection unit move relatively, It consists of a pair of magnets that are arranged so that their magnetization directions are substantially parallel and facing each other, and pass through each of the pair of magnets to form a pair of magnetic field reversal surfaces that reverse the direction of the magnetic field detected by the magnetic sensor The magnetic sensor crosses at least one of the magnetic field inversion surfaces when the magnetic field generation unit and the detection unit relatively move, and the determination unit is configured to detect the detection signal of the magnetic sensor and the magnetic field inversion surface. A comparator that outputs a proximity detection signal at a predetermined level indicating that the magnetic sensor is between the magnetic field reversal surfaces when the output level of the detection signal is greater than the level of the reference signal. Since a strong magnetic field can be obtained even in a region where the gap between the magnetic field generation unit and the detection unit is wide, the signal strength can be increased and the stability of the signal against noise can be improved. it can. Thereby, even when the gap between the magnetic field generation unit and the detection unit becomes wide, it is possible to reduce the position detection error at the time of approach detection. In addition, since the location where the direction of the magnetic field is reversed corresponds to the detection position, even if the gap between the magnetic field generation unit and the detection unit changes, the detection signal level is higher than before and the detection signal zero point is set. Since the detection method can be adopted, the position detection error at the time of approach detection can be made extremely small.

本発明の実施の形態1による磁気式近接センサの構成図である。It is a block diagram of the magnetic proximity sensor by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1による磁気式近接センサ動作時の磁力線の模式図である。It is a schematic diagram of the magnetic force line at the time of the magnetic proximity sensor operation | movement by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1による磁気式近接センサ動作時の磁力線の模式図である。It is a schematic diagram of the magnetic force line at the time of the magnetic proximity sensor operation | movement by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1による磁気式近接センサ動作時の磁力線の模式図である。It is a schematic diagram of the magnetic force line at the time of the magnetic proximity sensor operation | movement by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1による磁気式近接センサ動作時の磁気センサを貫く磁束密度およびコンパレータ出力を示す図である。It is a figure which shows the magnetic flux density which penetrates the magnetic sensor at the time of the magnetic proximity sensor operation | movement by Embodiment 1 of this invention, and a comparator output. 本発明の実施の形態1による磁気式近接センサ動作時の磁気センサを貫く磁束密度を示す図である。It is a figure which shows the magnetic flux density which penetrates the magnetic sensor at the time of the magnetic proximity sensor operation | movement by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1による磁気式近接センサ動作時の磁力線の模式図である。It is a schematic diagram of the magnetic force line at the time of the magnetic proximity sensor operation | movement by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1による磁気式近接センサ動作時の磁力線の模式図である。It is a schematic diagram of the magnetic force line at the time of the magnetic proximity sensor operation | movement by Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2による磁気式近接センサの構成図である。It is a block diagram of the magnetic proximity sensor by Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2による磁気式近接センサ動作時の磁気センサを貫く磁束密度、コンパレータ出力、増幅器出力を示す図である。It is a figure which shows the magnetic flux density which penetrates the magnetic sensor at the time of the magnetic proximity sensor operation | movement by Embodiment 2 of this invention, a comparator output, and an amplifier output. 本発明の実施の形態3による磁気式近接センサの構成図である。It is a block diagram of the magnetic proximity sensor by Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3による磁気式近接センサ動作時の磁気センサを貫く磁束密度、コンパレータ出力、増幅器出力、論理積演算回路出力を示す図である。It is a figure which shows the magnetic flux density which penetrates the magnetic sensor at the time of magnetic proximity sensor operation | movement by Embodiment 3 of this invention, a comparator output, an amplifier output, and an AND operation circuit output. 本発明の実施の形態3による磁気式近接センサ動作時の磁気センサを貫く磁束密度、コンパレータ出力、増幅器出力、論理積演算回路出力を示す図である。It is a figure which shows the magnetic flux density which penetrates the magnetic sensor at the time of magnetic proximity sensor operation | movement by Embodiment 3 of this invention, a comparator output, an amplifier output, and an AND operation circuit output. 本発明の実施の形態4による磁気式近接センサの構成図である。It is a block diagram of the magnetic proximity sensor by Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態4による磁気式近接センサ動作時の磁気センサを貫く磁束密度、コンパレータ出力、増幅器出力を示す図である。It is a figure which shows the magnetic flux density which penetrates the magnetic sensor at the time of the magnetic proximity sensor operation | movement by Embodiment 4 of this invention, a comparator output, and an amplifier output. 本発明の実施の形態5による磁気式近接センサの構成図である。It is a block diagram of the magnetic proximity sensor by Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態6による磁気式近接センサの構成図である。It is a block diagram of the magnetic proximity sensor by Embodiment 6 of this invention.

実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1による磁気式近接センサを示す構成図である。本発明による磁気式近接センサは検出部1、磁界発生部2および判定部3からなる。検出部1はホール素子などの磁気センサ101、磁気センサ101を挟みその両側に配置される2つの棒状または板状の形状をした、鉄などの軟磁性体102aおよび102bからなる。図1においては軟磁性体102aおよび102bとして棒状のものの例を示す。磁気センサ101の感磁方向は図1中の矢印104に示す方向である。軟磁性体102aおよび102bはその長手方向が磁気センサ101の感磁方向104に沿うように配置される。これは板状の軟磁性体である場合も同様であり、板状の軟磁性体の厚み方向が図1の感磁方向104と直交するように配置される。磁界発生部2は2つの磁石201aおよび201bからなる。検出部1と磁界発生部2は相対的に移動し、この相対的な移動の方向を図1において矢印105の方向で示す。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a magnetic proximity sensor according to Embodiment 1 of the present invention. The magnetic proximity sensor according to the present invention includes a detection unit 1, a magnetic field generation unit 2, and a determination unit 3. The detection unit 1 is composed of a magnetic sensor 101 such as a Hall element, and soft magnetic bodies 102a and 102b such as iron in the form of two rods or plates disposed on both sides of the magnetic sensor 101. FIG. 1 shows an example of a rod-like material as the soft magnetic bodies 102a and 102b. The magnetic sensing direction of the magnetic sensor 101 is the direction indicated by the arrow 104 in FIG. The soft magnetic bodies 102 a and 102 b are arranged such that the longitudinal direction thereof is along the magnetic sensing direction 104 of the magnetic sensor 101. The same applies to the case of a plate-like soft magnetic body, and the thickness direction of the plate-like soft magnetic body is arranged so as to be orthogonal to the magnetic sensing direction 104 in FIG. The magnetic field generator 2 is composed of two magnets 201a and 201b. The detector 1 and the magnetic field generator 2 move relatively, and the direction of this relative movement is indicated by the direction of the arrow 105 in FIG.

なお、本実施の形態を含め、以下の各実施の形態においては説明の便宜のために、主として検出部1が移動する場合について述べるが、本発明においては検出部1と磁界発生部2とが相対的に移動をすればよく、検出部1または磁界発生部2が移動するものであっても、両者がともに移動するものであってもよい。 In addition, for convenience of explanation, the following embodiments including this embodiment will mainly describe the case where the detection unit 1 moves. However, in the present invention, the detection unit 1 and the magnetic field generation unit 2 include The detection unit 1 or the magnetic field generation unit 2 may be moved, or both may be moved together.

磁界発生部2における磁石201aおよび201bの磁化方向は、図1の白抜き矢印202aおよび202bに示す方向であり、磁気センサ101の感磁方向(矢印104が示す両方向)と、検出部1と磁界発生部2とが相対的に移動する方向(矢印105の方向)の両方に垂直であり、しかも2つの磁石201aと201bの磁化方向は互いに反対方向である。また、この2つの磁石201aと201bそれぞれの中心を通り磁化方向と平行で紙面に垂直な平面をそれぞれ203a、203bとする。図1は磁気センサ101の感磁方向104が平面203a、203bに垂直な場合について示す。
判定部3は磁気センサ101の出力と基準電圧とを入力信号とするコンパレータ301から構成される。
The magnetization directions of the magnets 201a and 201b in the magnetic field generation unit 2 are the directions indicated by the white arrows 202a and 202b in FIG. 1, the magnetic sensing direction of the magnetic sensor 101 (both directions indicated by the arrow 104), the detection unit 1 and the magnetic field. The direction of magnetization of the two magnets 201a and 201b is opposite to each other, both perpendicular to the direction in which the generator 2 moves relatively (the direction of the arrow 105). Further, planes that pass through the centers of the two magnets 201a and 201b and are parallel to the magnetization direction and perpendicular to the paper surface are denoted by 203a and 203b, respectively. FIG. 1 shows a case where the magnetic sensing direction 104 of the magnetic sensor 101 is perpendicular to the planes 203a and 203b.
The determination unit 3 includes a comparator 301 that receives the output of the magnetic sensor 101 and a reference voltage as input signals.

次に動作について説明する。
まず、図1において検出部1が矢印105で示す方向へスライドする場合の動作について説明する。図2は図1に示した構成要素のうち、磁気センサ101、軟磁性体102a、102b、磁石201a、201bの構成要素のみを図示し、これら以外は省略している。図2は磁気センサ101の位置が平面203aよりも左側にある場合を示す。図2はこの時に生じる磁力線の状態を併せて示しており、磁気センサ101には紙面上で左向きの磁界が加わる。
Next, the operation will be described.
First, an operation when the detection unit 1 slides in the direction indicated by the arrow 105 in FIG. 1 will be described. 2 illustrates only the components of the magnetic sensor 101, the soft magnetic bodies 102a and 102b, and the magnets 201a and 201b among the components illustrated in FIG. 1, and other components are omitted. FIG. 2 shows a case where the position of the magnetic sensor 101 is on the left side of the plane 203a. FIG. 2 also shows the state of the lines of magnetic force generated at this time, and a leftward magnetic field is applied to the magnetic sensor 101 on the paper surface.

次に検出部1が図2の状態から右へ移動し、磁気センサ101が平面203aおよび203bの間に位置する場合の磁力線の状態を図3に示す。図3に示すように、磁気センサ101には右向きの磁界が加えられる。図3の状態からさらに検出部1が右へ移動し、磁気センサ101が平面203bより右側へ移動した場合を図4に示す。この時の磁力線の状態より、磁気センサ101には図面上で左向きの磁界が加わる。これら一連の動作、すなわち、検出部1が図1の矢印105の方向に移動するとき、磁気センサ101を貫く磁束密度、すなわち矢印105の方向の磁束密度成分は図5(a)のようになる。ここで、図5(a)の横軸は磁気センサ101の位置、縦軸は磁気センサ101を貫く磁束密度(磁束密度のうち平面203aまたは203bの法線方向の成分)であり、その符号は図1〜図4の右向きを正としている。 Next, FIG. 3 shows the state of the lines of magnetic force when the detection unit 1 moves to the right from the state of FIG. 2 and the magnetic sensor 101 is located between the planes 203a and 203b. As shown in FIG. 3, a rightward magnetic field is applied to the magnetic sensor 101. FIG. 4 shows a case where the detector 1 further moves to the right from the state of FIG. 3 and the magnetic sensor 101 moves to the right from the plane 203b. From the state of the lines of magnetic force at this time, a magnetic field leftward in the drawing is applied to the magnetic sensor 101. When the detection unit 1 moves in the direction of the arrow 105 in FIG. 1, the magnetic flux density penetrating the magnetic sensor 101, that is, the magnetic flux density component in the direction of the arrow 105 is as shown in FIG. . Here, the horizontal axis of FIG. 5 (a) is the position of the magnetic sensor 101, and the vertical axis is the magnetic flux density penetrating the magnetic sensor 101 (the component in the normal direction of the plane 203a or 203b of the magnetic flux density). The rightward direction in FIGS. 1 to 4 is positive.

図5(a)からわかるように、磁気センサ101が平面203aおよび203bを通過する前後で磁気センサ101を貫く磁束の向きが反転する。すなわち、磁気センサ101が平面203aと平面203bの間にある時とそれ以外の位置にある時とで、磁気センサを貫く磁束の向きが互いに反対になる。このように、磁界発生部2が発生する磁界は平面203aおよび203bの位置で磁界の向きが反転するため、これら平面203aおよび203bを以下、磁界反転面とよぶことにする。 As can be seen from FIG. 5A, the direction of the magnetic flux passing through the magnetic sensor 101 is reversed before and after the magnetic sensor 101 passes through the planes 203a and 203b. That is, when the magnetic sensor 101 is between the flat surface 203a and the flat surface 203b, and when the magnetic sensor 101 is at a position other than that, the directions of the magnetic flux passing through the magnetic sensor are opposite to each other. As described above, since the magnetic field generated by the magnetic field generating unit 2 is reversed in the direction of the magnetic field at the positions of the planes 203a and 203b, the planes 203a and 203b are hereinafter referred to as magnetic field reversal surfaces.

磁気センサ101としてはホール素子など、磁界の大きさと方向を電気信号に変換するものが用いられる。例えばホール素子では、ホール素子を貫く磁束密度に比例した電圧出力が得られる。
判定部3におけるコンパレータ301は磁気センサ101の出力と接続され、この磁気センサ101の出力と、磁界反転面203aまたは203bの位置、すなわち、磁束密度がゼロとなる位置の基準信号となる基準電圧V0との比較を行う。つまり、基準電圧V0の値は磁界ゼロの時の磁気センサ出力と同値となる。図5(b)に示すように、コンパレータ301の出力は磁界ゼロのときを境にしてHi(ハイ)とLo(ロー)が切り替わる。コンパレータ出力がHiであることから、検出部1と磁界発生部2との接近を検出することができる。本発明では、磁気センサ101が2つの磁界反転面203aと203bの間または磁界反転面203aまたは203bの位置にあるときをもって、検出部1と磁界発生部2の接近として検知する。こうして、検出対象と検出部との接近を検知することができる。
As the magnetic sensor 101, a device that converts the magnitude and direction of a magnetic field into an electric signal, such as a Hall element, is used. For example, in the Hall element, a voltage output proportional to the magnetic flux density penetrating the Hall element can be obtained.
The comparator 301 in the determination unit 3 is connected to the output of the magnetic sensor 101. The output of the magnetic sensor 101 and the reference voltage V0 serving as a reference signal at the position of the magnetic field reversal surface 203a or 203b, that is, the position where the magnetic flux density is zero. Compare with. That is, the value of the reference voltage V0 is the same value as the magnetic sensor output when the magnetic field is zero. As shown in FIG. 5B, the output of the comparator 301 is switched between Hi (high) and Lo (low) when the magnetic field is zero. Since the comparator output is Hi, the approach between the detector 1 and the magnetic field generator 2 can be detected. In the present invention, when the magnetic sensor 101 is located between the two magnetic field reversal surfaces 203a and 203b or at the position of the magnetic field reversal surface 203a or 203b, it is detected as the proximity of the detection unit 1 and the magnetic field generation unit 2. Thus, the approach between the detection target and the detection unit can be detected.

また、磁界反転面203aまたは203b上では、上述のごとく磁束密度がゼロになるため、磁気センサ101の出力と基準電圧V0とを比較し、両者が等しくなった時に、磁気センサ101が基準となる磁界反転面203aあるいは203bの位置にあることを検出し、検出対象の接近として検知することもできる。
また、磁気センサ101が検出する磁束密度の向きを上記のように図1〜図4における右向きを正とし、図5(b)で示す、コンパレータ301の出力の立上がり、立下がりを判定することにより、検出部1と磁界発生部2とが相対的に移動する方向を判別することができる。
On the magnetic field reversal surface 203a or 203b, since the magnetic flux density becomes zero as described above, the output of the magnetic sensor 101 is compared with the reference voltage V0, and when both become equal, the magnetic sensor 101 becomes the reference. It is also possible to detect the position of the magnetic field reversal surface 203a or 203b and to detect that the detection target is approaching.
Further, as described above, the direction of the magnetic flux density detected by the magnetic sensor 101 is positive in the right direction in FIGS. 1 to 4, and the rise and fall of the output of the comparator 301 shown in FIG. 5B is determined. The direction in which the detection unit 1 and the magnetic field generation unit 2 move relatively can be determined.

このように構成することで、磁界発生部2の磁石201aの磁化方向202a、磁石201bの磁化方向202bがいずれも検出部1と磁界発生部2が相対的に移動する方向に垂直であるため、検出部1と磁界発生部2のギャップが広くなっても検出部1が受ける磁界強度は強く保たれ、磁気センサ101の出力電圧が高くなる。そのため、磁界方向が反転する付近では磁気センサの出力変化が大きく、磁気センサの出力である電圧波形は急峻な立上がりあるいは立下がりを示す。これにより、従来よりも検出信号レベルが高く、かつ、検出信号のゼロ点を検出する方式とすることでできるので、接近検知時における位置検出の精度を高めることができ、誤差を極めて少なくすることができる。   With this configuration, since the magnetization direction 202a of the magnet 201a of the magnetic field generation unit 2 and the magnetization direction 202b of the magnet 201b are both perpendicular to the direction in which the detection unit 1 and the magnetic field generation unit 2 move relatively, Even if the gap between the detection unit 1 and the magnetic field generation unit 2 is widened, the magnetic field intensity received by the detection unit 1 is kept strong, and the output voltage of the magnetic sensor 101 becomes high. For this reason, the output change of the magnetic sensor is large in the vicinity where the magnetic field direction is reversed, and the voltage waveform that is the output of the magnetic sensor shows a steep rise or fall. As a result, the detection signal level is higher than the conventional method and the detection signal zero point can be detected, so that the accuracy of position detection at the time of proximity detection can be improved and the error can be extremely reduced. Can do.

図6に検出部1と磁界発生部2との検出部のギャップが小さい場合(近距離の場合)と大きい場合(遠距離の場合)の磁気センサ101を貫く磁束密度を示す。図6より、磁界発生部と検出部の間のギャップが変化しても磁界ゼロの位置は変わらない。このように、コンパレータ301の出力のHiとLoの切替る位置が、磁界方向が反転する位置に対応しているので、検出部1と磁界発生部2の間のギャップが変化すると、磁界方向が反転する位置(図6における磁界反転面203aまたは203bの位置)の近くで検出される磁束密度の絶対値に変化はあるものの、磁界ゼロの位置は変わらない。その結果、従来よりも検出信号レベルが高く、かつ、検出信号のゼロ点を検出する方式とすることができるので、検出部1と磁界発生部2の間のギャップが変化しても検出位置誤差を極めて小さくできる。   FIG. 6 shows the magnetic flux density penetrating the magnetic sensor 101 when the gap between the detector 1 and the magnetic field generator 2 is small (in the case of a short distance) and large (in the case of a long distance). From FIG. 6, even if the gap between the magnetic field generation unit and the detection unit changes, the position of the magnetic field zero does not change. Thus, since the position where the output of the comparator 301 switches between Hi and Lo corresponds to the position where the magnetic field direction is reversed, if the gap between the detection unit 1 and the magnetic field generation unit 2 changes, the magnetic field direction changes. Although there is a change in the absolute value of the magnetic flux density detected near the inversion position (the position of the magnetic field inversion surface 203a or 203b in FIG. 6), the position of the magnetic field zero does not change. As a result, since the detection signal level is higher than in the prior art and the zero point of the detection signal can be detected, even if the gap between the detection unit 1 and the magnetic field generation unit 2 changes, the detection position error Can be made extremely small.

上記のように構成することにより、磁気センサや磁石の磁気特性にばらつきが生じる場合、あるいは周囲温度が変化する場合でも、磁束密度の絶対値は変動するが、磁界ゼロの位置はほとんど変わらない。従って、磁気センサ101の磁界ゼロの出力変動(オフセット変動)のみを補正すればよく、検出位置変動を極めて小さく抑えることができる。例えば、ホール素子感度の温度に対する変化率は、ホール素子の種類により0.01%/℃程度から10%/℃程度のものあるが、本実施の形態では磁束密度がゼロの点を測定するのでホール素子の感度に対する温度変動は考慮する必要がなくなるため、温度ドリフトをほぼゼロにすることができる。
さらに、本実施の形態の構成では磁気センサ101は軟磁性体102aと102bに挟まれているため、磁気センサに磁束が集中するので磁気センサ101の磁気感度が増大し、信号対雑音比を高くすることができ、その結果、従来よりも検出信号レベルが高く、かつ、検出信号のゼロ点を検出する方式とすることができるので、検出誤差を小さくすることができる。
With the configuration described above, even when the magnetic characteristics of the magnetic sensor and the magnet vary or when the ambient temperature changes, the absolute value of the magnetic flux density varies, but the position of the magnetic field zero hardly changes. Therefore, it is only necessary to correct the output fluctuation (offset fluctuation) of the magnetic sensor 101 with zero magnetic field, and the detection position fluctuation can be suppressed to be extremely small. For example, the change rate of the Hall element sensitivity with respect to the temperature is about 0.01% / ° C. to about 10% / ° C. depending on the type of the Hall element, but in this embodiment, the point where the magnetic flux density is zero is measured. Since it is not necessary to consider the temperature variation with respect to the sensitivity of the Hall element, the temperature drift can be made almost zero.
Further, in the configuration of the present embodiment, since the magnetic sensor 101 is sandwiched between the soft magnetic bodies 102a and 102b, magnetic flux concentrates on the magnetic sensor, so that the magnetic sensitivity of the magnetic sensor 101 is increased and the signal-to-noise ratio is increased. As a result, the detection signal level is higher than in the prior art and the zero point of the detection signal can be detected, so that the detection error can be reduced.

なお、図1〜4においては、軟磁性体102aおよび102bと磁気センサ101の感磁方向が平行である場合を示したがこれに限るものではない。例えば、感磁方向104に対し、軟磁性体102aまたは102bの長手方向とが傾斜している場合であっても、平行である場合より磁束を磁気センサ101に集中する効果は低くなるが、磁気感度を増大する効果がある。ただし、感磁方向104と軟磁性体102aまたは102bの長手方向とのなす交角のうち小さい方は5度以内が望ましく、より望ましくは3度以内、さらに望ましくは1度以内であればより磁気感度を増大することができ、高精度な近接位置の検出が可能である。これは本実施の形態のみならず、本発明の他の実施の形態についても同様である。 1 to 4 show a case where the magnetic sensing directions of the soft magnetic bodies 102a and 102b and the magnetic sensor 101 are parallel, the present invention is not limited to this. For example, even if the longitudinal direction of the soft magnetic body 102a or 102b is inclined with respect to the magnetic sensing direction 104, the effect of concentrating the magnetic flux on the magnetic sensor 101 is lower than that in the case of being parallel. There is an effect of increasing the sensitivity. However, the smaller one of the angle of intersection between the magnetic sensitive direction 104 and the longitudinal direction of the soft magnetic body 102a or 102b is preferably within 5 degrees, more preferably within 3 degrees, and even more preferably within 1 degree. The proximity position can be detected with high accuracy. This applies not only to the present embodiment but also to other embodiments of the present invention.

また、磁界反転面203aおよび203bの位置は、磁石201aおよび201bの磁化の強さがそれぞれ、図1における検出部1と磁界発生部2の相対的な移動方向105に沿って均質であれば、それぞれの磁石の略中心となる。磁化の強さが上記の移動方向105に沿って均質でない場合、例えば、図1における磁石の中心位置より右側で強く、左側で弱い場合には磁石201aの中心位置より右側にずれる場合がある。この場合においても、磁界反転面203aの位置は磁石201a上のいずれかにあり、磁界反転面203aは平面となる。従って、磁束密度がゼロの位置を検出することにより、磁界反転面203aを基準の位置(の一方)として、検出部1と磁界発生部2との接近を検知することができる。   Further, the positions of the magnetic field reversal surfaces 203a and 203b are such that the magnetization strengths of the magnets 201a and 201b are uniform along the relative moving direction 105 of the detection unit 1 and the magnetic field generation unit 2 in FIG. It is the approximate center of each magnet. In the case where the intensity of magnetization is not uniform along the moving direction 105 described above, for example, it may be stronger on the right side than the center position of the magnet in FIG. Also in this case, the position of the magnetic field reversal surface 203a is located anywhere on the magnet 201a, and the magnetic field reversal surface 203a is a flat surface. Therefore, by detecting the position where the magnetic flux density is zero, the approach between the detection unit 1 and the magnetic field generation unit 2 can be detected with the magnetic field reversal surface 203a as the reference position (one of them).

本実施の形態においては、検出部1と磁界発生部2が相対的にスライドする場合、すなわち、両者が所定の間隔をおいて対向し、平行移動する場合を例に説明したが、本発明においては相対的な移動の形態はこの例に限るものではない。例えば、検出部1が回転運動をすることにより、磁界反転面203aと203bの一方を横切る場合でも上述した手順により、検出部1と磁界発生部2の接近を検知することができる。 In the present embodiment, the case where the detection unit 1 and the magnetic field generation unit 2 slide relative to each other, that is, the case where the detection unit 1 and the magnetic field generation unit 2 face each other at a predetermined interval and move in parallel is described as an example. The relative movement is not limited to this example. For example, when the detection unit 1 rotates, even when the detection unit 1 crosses one of the magnetic field reversal surfaces 203a and 203b, the approach of the detection unit 1 and the magnetic field generation unit 2 can be detected by the above-described procedure.

また、図1〜図4においては、相対的な移動方向(矢印105の方向)が磁界反転面203aおよび203bと垂直である場合について示したが、これに限るものではなく、検出部1が例えば図7に示すように、磁界反転面203aまたは203bを斜めに(矢印106の方向に)横切る場合であってもよく、この場合にも磁気センサ101の検出する磁束密度は、磁界反転面203aまたは203b上でゼロとなるため、この場合でも上述の方法により、コンパレータ301の出力から検出部1と磁界発生部2の接近を検出することができる。 1 to 4 show the case where the relative movement direction (the direction of the arrow 105) is perpendicular to the magnetic field reversal surfaces 203a and 203b, the present invention is not limited to this. As shown in FIG. 7, the magnetic field reversal surface 203a or 203b may be crossed obliquely (in the direction of the arrow 106). In this case as well, the magnetic flux density detected by the magnetic sensor 101 is the magnetic field reversal surface 203a or 203b. In this case, the approach between the detection unit 1 and the magnetic field generation unit 2 can be detected from the output of the comparator 301 by the above-described method.

さらに、検出部1または磁界発生部2が回転運動する場合においても、磁気センサ101が磁界反転面203aまたは203bのいずれかを横切る時にその回転運動の接線方向が磁界反転面203aまたは203bと垂直である場合でなくてもよい。この場合でも図7のように検出部1が斜めに横切る場合と同様に、磁気センサ101が検出する磁束密度のうち、磁界反転面203aまたは203bの法線方向成分をコンパレータ301の入力として用いることにより、検出部1と磁界発生部2との接近の検知が可能である。
要は、検出部1と磁界発生部2が相対的に移動する際に、磁気センサ101が磁界反転面203aまたは203bのいずれか、または両方を横切り、その際に磁気センサ101が検出する磁束密度の磁界反転面203aまたは203bの法線方向成分を取得して、コンパレータ301の入力とすれば、検出部1と磁界発生部2の接近の検知が可能である。
Further, even when the detection unit 1 or the magnetic field generation unit 2 rotates, when the magnetic sensor 101 crosses either the magnetic field reversal surface 203a or 203b, the tangential direction of the rotational motion is perpendicular to the magnetic field reversal surface 203a or 203b. It may not be the case. Even in this case, the normal direction component of the magnetic field reversal surface 203a or 203b is used as the input of the comparator 301 in the magnetic flux density detected by the magnetic sensor 101 as in the case where the detector 1 crosses obliquely as shown in FIG. Thus, it is possible to detect the approach between the detection unit 1 and the magnetic field generation unit 2.
In short, when the detector 1 and the magnetic field generator 2 move relatively, the magnetic sensor 101 crosses either or both of the magnetic field reversal surfaces 203a and 203b, and the magnetic flux density detected by the magnetic sensor 101 at that time If the normal direction component of the magnetic field reversal surface 203a or 203b is acquired and used as the input of the comparator 301, the proximity of the detection unit 1 and the magnetic field generation unit 2 can be detected.

また、図1〜4において、磁界発生部2における磁石201aと201bの磁化方向202a、202bが平行である場合を用いて説明したが、これに限るものではない。例えば、磁化方向202aに対し、磁化方向202bの方向が傾斜している場合でも本実施の形態を用いることは可能である。ただし、傾斜角(202aと202bの延長線がなす交角のうち小さい方)は3度以内が望ましく、より望ましくは1度以内、さらに望ましくは0.5度以内であればより高精度な近接位置の検出が可能である。これは本実施の形態のみならず、本発明の以下の実施の形態においても同様である。 1 to 4, the magnets 201a and 201b in the magnetic field generator 2 are described as being parallel to the magnetization directions 202a and 202b. However, the present invention is not limited to this. For example, the present embodiment can be used even when the magnetization direction 202b is inclined with respect to the magnetization direction 202a. However, the inclination angle (the smaller of the crossing angles formed by the extended lines of 202a and 202b) is preferably within 3 degrees, more preferably within 1 degree, and even more preferably within 0.5 degrees, a more accurate proximity position. Can be detected. This applies not only to the present embodiment but also to the following embodiments of the present invention.

また、図1〜4においては、磁界発生部2における磁石201aと201bが紙面上で同じ高さ(すなわち、例えば図1において磁石201aと201bと磁気センサ101との間隔が同じ)である場合について説明したが、磁界発生部2の構成はこれに限るものではない。例えば、図8に示すように、磁石201aと磁気センサ101との間隔と、磁石201bと磁気センサ101との間隔とが異なる場合(図8では磁石201aの方が磁気センサ101に近い場合を示す)であっても、磁界発生部2は一対の磁界反転面203aおよび203bを有する磁界を発生するので、この一対の磁界反転面を基準位置とした近接検知が可能である。要は、2つの磁石の磁化方向が平行または略平行であって、それらの磁化方向が反対向きであり、磁界を発生すればよい。 1 to 4, the magnets 201a and 201b in the magnetic field generating unit 2 have the same height on the paper surface (that is, for example, the distance between the magnets 201a and 201b and the magnetic sensor 101 is the same in FIG. 1). Although demonstrated, the structure of the magnetic field generation | occurrence | production part 2 is not restricted to this. For example, as shown in FIG. 8, when the interval between the magnet 201a and the magnetic sensor 101 is different from the interval between the magnet 201b and the magnetic sensor 101 (FIG. 8 shows a case where the magnet 201a is closer to the magnetic sensor 101). However, since the magnetic field generator 2 generates a magnetic field having a pair of magnetic field reversal surfaces 203a and 203b, proximity detection using the pair of magnetic field reversal surfaces as a reference position is possible. In short, it is only necessary that the magnetization directions of the two magnets are parallel or substantially parallel and the magnetization directions thereof are opposite to each other, and a magnetic field is generated.

実施の形態2.
図9は本発明の実施の形態2による磁気式近接センサを示す構成図であり、上記実施の形態1との相違点は次のとおりである。まず、検出部1は2種類の磁気センサで構成され、一方は実施の形態1における磁気センサ101と同様に、磁界の大きさと方向を電気信号に変換する第1の磁気センサ111であり、例えばホール素子などが用いられる。磁気センサの他方は、検出する磁界の方向が反転する時にパルス上の信号を出力する第2の磁気センサ112であり、例えば大バルクハウゼン効果応用素子が用いられる。また、実施の形態1との相違点として、判定部3は第1の磁気センサ111の出力と、磁界反転面203aまたは203bの位置を検出するための基準信号V0とを入力とするコンパレータ302および第2の磁気センサ112の出力を増幅する増幅器303からなる。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 9 is a block diagram showing a magnetic proximity sensor according to the second embodiment of the present invention. The differences from the first embodiment are as follows. First, the detection unit 1 is composed of two types of magnetic sensors, and one is a first magnetic sensor 111 that converts the magnitude and direction of a magnetic field into an electrical signal, similar to the magnetic sensor 101 in the first embodiment. A Hall element or the like is used. The other of the magnetic sensors is a second magnetic sensor 112 that outputs a signal on a pulse when the direction of the magnetic field to be detected is reversed. For example, a large Barkhausen effect application element is used. Further, as a difference from the first embodiment, the determination unit 3 includes a comparator 302 that receives the output of the first magnetic sensor 111 and the reference signal V0 for detecting the position of the magnetic field reversal surface 203a or 203b, and It comprises an amplifier 303 that amplifies the output of the second magnetic sensor 112.

次に動作について説明する。
第1の磁気センサ111および第2の磁気センサ112は、感磁方向が図9中の矢印104の方向になるように配置される。これにより、第1の磁気センサ111および第2の磁気センサ112にかかる磁束密度のうち、磁界反転面203aおよび203bの法線方向の磁束密度成分は、磁石201a、201b、軟磁性体102a、102bといった磁性材料の位置関係が実施の形態1と同じであるので、図5で示したものと同じになる。第1の磁気センサ111および第2の磁気センサ112の位置に対して、これらの素子を貫く磁束密度の横方向成分(すなわち磁界反転面203aおよび203bの法線方向の磁束密度成分)、コンパレータ302の出力および増幅器303の出力をそれぞれ図10(a)、(b)および(c)に示す。
Next, the operation will be described.
The first magnetic sensor 111 and the second magnetic sensor 112 are arranged so that the magnetic sensing direction is the direction of the arrow 104 in FIG. Thereby, among the magnetic flux densities applied to the first magnetic sensor 111 and the second magnetic sensor 112, the magnetic flux density components in the normal direction of the magnetic field reversal surfaces 203a and 203b are magnets 201a and 201b and soft magnetic bodies 102a and 102b. Since the positional relationship of the magnetic material is the same as that of the first embodiment, it is the same as that shown in FIG. With respect to the positions of the first magnetic sensor 111 and the second magnetic sensor 112, the transverse component of the magnetic flux density penetrating these elements (that is, the magnetic flux density component in the normal direction of the magnetic field reversal surfaces 203a and 203b), the comparator 302 10 and the output of the amplifier 303 are shown in FIGS. 10 (a), (b) and (c), respectively.

第2の磁気センサ112として例えば大バルクハウゼン効果応用素子を用いる場合、これは大バルクハウゼン効果を有するワイヤとその周囲に巻回されるコイル巻線からなり、磁界の方向が反転するときのみ、パルス状の出力を発生するものであり、パルスの極性は磁界が変化する方向により正負反対になる。従って、第2の磁気センサ112の出力は磁界の方向が反転するとき、すなわち、第2の磁気センサ112が図9の磁界反転面203aおよび203bを通過するときにパルスを発生し、そのパルスの極性は磁界反転面203aと203bを通過するときでは互いに逆になる。このような第2の磁気センサ112を用いることにより、検出部1と磁界発生部2のギャップが変動しても、磁界反転面の位置は変わらないので、従来よりも検出信号レベルが高く、かつ、検出信号のゼロ点を検出する方式とすることができるので、接近検知時における位置検出の精度を高めることができ、誤差を極めて少なくすることができる。 For example, when a large Barkhausen effect application element is used as the second magnetic sensor 112, this includes a wire having a large Barkhausen effect and a coil winding wound around the wire, and only when the direction of the magnetic field is reversed. A pulse-like output is generated, and the polarity of the pulse is opposite to that in the direction in which the magnetic field changes. Therefore, the output of the second magnetic sensor 112 generates a pulse when the direction of the magnetic field is reversed, that is, when the second magnetic sensor 112 passes through the magnetic field reversal surfaces 203a and 203b of FIG. The polarities are opposite to each other when passing through the magnetic field reversal surfaces 203a and 203b. By using such a second magnetic sensor 112, even if the gap between the detection unit 1 and the magnetic field generation unit 2 fluctuates, the position of the magnetic field reversal surface does not change, so that the detection signal level is higher than before and Since the zero point of the detection signal can be detected, the accuracy of position detection at the time of approach detection can be increased, and the error can be extremely reduced.

ここで、第1の磁気センサ111からの出力と基準電圧V0とを比較するコンパレータ302の出力は、検出対象がある範囲内に入ったことを示す「ゾーン検知」の役割を果たすことになる。また、第2の磁気センサ112の出力、すなわち増幅器303の出力は、検出対象が、ある決められた位置を通過したことを高精度に計測する「位置検知」の役割を果たすことになる。したがって本実施の形態における構成により、「ゾーン検出」と「位置検出」の両方の出力を有することから、接近検知時における位置検出精度は問わないがゾーンを検出する場合はコンパレータ302の出力を採用し、位置を高精度に検知する場合は増幅器303の出力を採用するといった使い方が可能となる。   Here, the output of the comparator 302 that compares the output from the first magnetic sensor 111 with the reference voltage V0 serves as “zone detection” indicating that the detection target is within a certain range. Further, the output of the second magnetic sensor 112, that is, the output of the amplifier 303, plays a role of "position detection" for accurately measuring that the detection target has passed a predetermined position. Therefore, the configuration in this embodiment has both “zone detection” and “position detection” outputs, so the position detection accuracy at the time of approach detection is not questioned, but the output of the comparator 302 is adopted when detecting a zone. However, when the position is detected with high accuracy, it is possible to use the output of the amplifier 303.

なお、増幅器303の出力、すなわち、第2の磁気センサ112の出力は、磁界変化の方向により極性が変わる。これから、増幅器303の出力の極性を判別することにより、検出部1と磁界発生部2が相対的に移動する方向を判別することもできる。 The polarity of the output of the amplifier 303, that is, the output of the second magnetic sensor 112 changes depending on the direction of the magnetic field change. From this, by determining the polarity of the output of the amplifier 303, it is also possible to determine the direction in which the detection unit 1 and the magnetic field generation unit 2 move relatively.

実施の形態3.
図11は本発明の実施の形態3による磁気式近接センサを示す構成図であり、上記実施の形態1との相違点は次のとおりである。検出部1における磁気センサは2種類から構成され、一方は実施の形態1における磁気センサ101と同様に、磁界の大きさと方向を電気信号に変換する第1の磁気センサ111であり、例えばホール素子などを用いる。磁気センサの他方は、検出する磁界の方向が反転する時にパルス上の信号を出力する第2の磁気センサ112であり、例えば大バルクハウゼン効果応用素子を用いる。また、図11において第1の磁気センサ111の右側に軟磁性体102cが配置され、第1の磁気センサ111と第2の磁気センサ112の間に軟磁性体102bが配置され、さらに第2の磁気センサ112の左側に軟磁性体102aが配置される構成となっている。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 11 is a block diagram showing a magnetic proximity sensor according to the third embodiment of the present invention. The differences from the first embodiment are as follows. The magnetic sensor in the detection unit 1 is composed of two types, and one is the first magnetic sensor 111 that converts the magnitude and direction of the magnetic field into an electric signal, like the magnetic sensor 101 in the first embodiment. Etc. are used. The other of the magnetic sensors is a second magnetic sensor 112 that outputs a signal on a pulse when the direction of the magnetic field to be detected is reversed. For example, a large Barkhausen effect application element is used. In FIG. 11, a soft magnetic body 102c is disposed on the right side of the first magnetic sensor 111, a soft magnetic body 102b is disposed between the first magnetic sensor 111 and the second magnetic sensor 112, and a second second A soft magnetic body 102 a is arranged on the left side of the magnetic sensor 112.

また、第1の磁気センサ111の出力と基準電圧V1を入力とするコンパレータ302aと、第1の磁気センサ111の出力と基準電圧V0とを入力とするコンパレータ302b、および、第2の磁気センサ112の信号を入力とする増幅器303を有し、さらに増幅器303とコンパレータ302aを入力とする論理積演算回路304a、および、増幅器303とコンパレータ302bを入力とする論理積演算回路304bを有する。 In addition, the comparator 302a that receives the output of the first magnetic sensor 111 and the reference voltage V1, the comparator 302b that receives the output of the first magnetic sensor 111 and the reference voltage V0, and the second magnetic sensor 112. And an AND circuit 304a having the amplifier 303 and the comparator 302b as inputs, and an AND circuit 304b having the amplifier 303 and the comparator 302b as inputs.

次に動作について説明する。第1の磁気センサ111および第2の磁気センサ112はいずれも、感磁方向が図中の矢印104の方向になるように配置されている。検出部1が矢印105の方向に移動したとき、第1の磁気センサ111または第2の磁気センサ112が検出する磁束密度のうち、磁界反転面203aの法線方向の成分は、実施の形態1で示した図5とほとんど同じになる。その理由は、本実施の形態では軟磁性体の部品数が3であり、第1の磁気センサと第2の磁気センサの間にも軟磁性体102bが配置されていることが実施の形態1と異なる点であるが、軟磁性体と軟磁性体の間隔は第1の磁気センサ(例えばホール素子など)の厚み程度しかなく非常に小さいため、実質的には実施の形態1と本実施の形態の磁気回路に大きな差異はなく、ほとんど同等とみなせるからである。   Next, the operation will be described. Both the first magnetic sensor 111 and the second magnetic sensor 112 are arranged such that the direction of magnetic sensitivity is the direction of the arrow 104 in the drawing. Of the magnetic flux density detected by the first magnetic sensor 111 or the second magnetic sensor 112 when the detection unit 1 moves in the direction of the arrow 105, the component in the normal direction of the magnetic field reversal surface 203a is the first embodiment. This is almost the same as FIG. The reason is that in this embodiment, the number of components of the soft magnetic material is 3, and the soft magnetic material 102b is also arranged between the first magnetic sensor and the second magnetic sensor. However, since the distance between the soft magnetic material and the soft magnetic material is only about the thickness of the first magnetic sensor (for example, a Hall element) and is very small, the first embodiment and the present embodiment are substantially the same. This is because there is no big difference in the magnetic circuit of the form, and it can be regarded as almost equivalent.

図12(a)に、横軸を第1の磁気センサ111の位置とした場合の、第1の磁気センサ111および第2の磁気センサ112を貫く磁束密度の横方向成分(すなわち、磁界反転面203aの法線方向成分)を示し、同図(b)にコンパレータ302aの出力を、同図(c)に第2の磁気センサの出力を増幅器303で増幅した出力を、さらに同図(d)に論理積演算回路304aの出力を示す。ここで、第1の磁気センサ111と第2の磁気センサ112との間隔Pは、磁石201aの磁化方向に垂直な磁束密度成分が極大になる位置と、磁石201aの中心位置との間の距離に概ね等しくなるようにする(すなわち、同図(c)に示すPと同程度にする)。このように構成することにより、第1の磁気センサ111と第2の磁気センサ112の間隔がPだけ離れているので、同図(a)に示すように、第1の磁気センサにかかる磁束密度と第2の磁気センサにかかる磁束密度は間隔Pだけずれることになる。 In FIG. 12A, the horizontal component of the magnetic flux density penetrating the first magnetic sensor 111 and the second magnetic sensor 112 when the horizontal axis is the position of the first magnetic sensor 111 (that is, the magnetic field reversal surface). (B), the output of the comparator 302a is shown, the output of the second magnetic sensor is amplified by the amplifier 303, and the output of the second magnetic sensor is further shown in FIG. Shows the output of the AND operation circuit 304a. Here, the distance P between the first magnetic sensor 111 and the second magnetic sensor 112 is the distance between the position where the magnetic flux density component perpendicular to the magnetization direction of the magnet 201a is maximized and the center position of the magnet 201a. (That is, approximately the same as P shown in FIG. 3C). With this configuration, since the distance between the first magnetic sensor 111 and the second magnetic sensor 112 is separated by P, the magnetic flux density applied to the first magnetic sensor as shown in FIG. The magnetic flux density applied to the second magnetic sensor is shifted by the interval P.

ここで、コンパレータの基準電圧V1を図12(a)に示すように負の適当な値に定めると、コンパレータ302aの出力は同図(b)に示すように、磁界反転面203aより距離Pだけ左側の位置付近でHiを示すようになる。一方、第2の磁気センサ112の出力は第1の磁気センサ111が磁界反転面203aを通過するときは距離Pだけ左側にあるので、同図(c)に示すように、増幅器303の出力(すなわち、第2の磁気センサ112の出力)は、磁界反転面203aより距離Pだけ左側のところでパルスを出力する。   Here, when the reference voltage V1 of the comparator is set to an appropriate negative value as shown in FIG. 12A, the output of the comparator 302a is only a distance P from the magnetic field reversal surface 203a as shown in FIG. 12B. Hi is displayed near the left position. On the other hand, since the output of the second magnetic sensor 112 is on the left side by the distance P when the first magnetic sensor 111 passes through the magnetic field reversal surface 203a, as shown in FIG. In other words, the output of the second magnetic sensor 112 outputs a pulse at a distance P to the left of the magnetic field reversal surface 203a.

論理積演算回路304aにてコンパレータ302aの出力と増幅器303の出力との論理積を演算することにより、第1の磁気センサ111が磁界反転面203aから左側に距離Pだけ離れた位置を通過したときの出力信号のみを抽出することができる。こうして、第1の磁気センサ111の出力から論理積演算回路304aの出力としてゲート信号を得ることができる。ゲート信号を基に磁気センサ111が磁界反転面203aから左側に所定の距離(オフセット)Pだけ離れた位置にあることを検出できるため、近接検出の信頼性を向上することができる。また、オフセットPは基準電圧V1の値を調整することにより、様々な値に設定が可能である。 When the logical product operation circuit 304a calculates the logical product of the output of the comparator 302a and the output of the amplifier 303, and the first magnetic sensor 111 passes the position separated by the distance P to the left from the magnetic field reversal surface 203a. Only the output signal can be extracted. In this way, a gate signal can be obtained from the output of the first magnetic sensor 111 as the output of the AND operation circuit 304a. Since it is possible to detect that the magnetic sensor 111 is located at a predetermined distance (offset) P on the left side from the magnetic field reversal surface 203a based on the gate signal, it is possible to improve the reliability of proximity detection. The offset P can be set to various values by adjusting the value of the reference voltage V1.

一方、もうひとつの磁界反転面である203bの位置の検出は以下に示す方法で行うことができる。コンパレータ302bの基準電圧V0は実施の形態1で述べたように、磁束密度ゼロに相当する値であるため、コンパレータ302bの出力は図13(b)に示すように、磁界反転面203aと203bの間で出力がHiになる。この区間は、磁界反転面203bからの距離Pだけ左側に離れた位置を含む。第2の磁気センサ112の出力は第1の磁気センサ111が磁界反転面203bを通過するときは距離Pだけ左側にあるので、同図(c)に示すように、増幅器303の出力(すなわち、第2の磁気センサ112の出力)は、磁界反転面203bより距離Pだけ左側のところでパルスを出力する。   On the other hand, the position of another magnetic field reversal surface 203b can be detected by the following method. Since the reference voltage V0 of the comparator 302b is a value corresponding to zero magnetic flux density as described in the first embodiment, the output of the comparator 302b is as shown in FIG. The output becomes Hi in between. This section includes a position separated to the left by a distance P from the magnetic field reversal surface 203b. Since the output of the second magnetic sensor 112 is on the left side by the distance P when the first magnetic sensor 111 passes through the magnetic field reversal surface 203b, as shown in FIG. The second magnetic sensor 112 outputs a pulse at a distance P to the left of the magnetic field reversal surface 203b.

そして論理積演算回路304bにてコンパレータ302bの出力と増幅器303の出力の論理積をとることにより、第1の磁気センサ111が磁界反転面203bから左側に距離Pだけ離れた位置を通過したときのみの出力信号を抽出することができる。このようにして、磁界反転面面203bについても第1の磁気センサ111の出力をゲート信号として利用することができる。ゲート信号を基に磁気センサ111が磁界反転面203bから右側に所定の距離(オフセット)Pだけ離れた位置にあることを検出できるため、近接検出の信頼性を向上することができる。 Then, the logical product operation circuit 304b calculates the logical product of the output of the comparator 302b and the output of the amplifier 303, so that only when the first magnetic sensor 111 passes the position left by the distance P from the magnetic field reversal surface 203b. Can be extracted. In this way, the output of the first magnetic sensor 111 can also be used as a gate signal for the magnetic field reversal surface 203b. Since it is possible to detect that the magnetic sensor 111 is located at a predetermined distance (offset) P on the right side from the magnetic field reversal surface 203b based on the gate signal, it is possible to improve the reliability of proximity detection.

本実施の形態では、図13に示すように磁界反転面203aと203bの距離よりもオフセットPの設定値が小さい場合を示したが、さらにオフセットの値を大きく設定する必要がある場合には、例えば、磁界発生部2における磁石201aと201bの間隔を大きく取ることでオフセットPの値を大きくすることができる。また、コンパレータ302bが比較する基準電圧を磁界ゼロと同値となるV0の値より低い値に設定することにより、コンパレータ302bがHiを出力する区間を広げることができ、オフセットPの設定値を大きく取ることができる。
なお、増幅器303の出力(すなわち第2の磁気センサ112の出力)は、磁界変化の方向により極性が変わる。すなわち、増幅器303の出力の極性を判別することにより移動方向を判別することもできる。
なお、本発明の実施の形態1において、磁気センサ101が2つの磁界反転面203aと203bの間または磁界反転面203aまたは203bの位置にあるときをもって、検出部1と磁界発生部2の接近として検知するとしたが、本実施の形態においては検出部1と磁界発生部2の接近を上記2つの磁界反転面203aと203bを基準とする以外に、磁界反転面203aまたは203bから所定の距離Pだけ離れた位置を基準とすることも可能である。いずれの位置を基準として検出部1と磁界発生部2の接近として検知するかは用途に応じて適宜選択すればよい。
In the present embodiment, as shown in FIG. 13, the case where the set value of the offset P is smaller than the distance between the magnetic field reversal surfaces 203a and 203b has been shown, but when the offset value needs to be set larger, For example, the value of the offset P can be increased by increasing the distance between the magnets 201a and 201b in the magnetic field generator 2. Further, by setting the reference voltage to be compared by the comparator 302b to a value lower than the value of V0, which is the same value as the magnetic field zero, the section in which the comparator 302b outputs Hi can be widened, and the set value of the offset P is increased. be able to.
Note that the polarity of the output of the amplifier 303 (that is, the output of the second magnetic sensor 112) changes depending on the direction of the magnetic field change. That is, the moving direction can be determined by determining the polarity of the output of the amplifier 303.
In the first embodiment of the present invention, when the magnetic sensor 101 is located between the two magnetic field reversal surfaces 203a and 203b or at the position of the magnetic field reversal surface 203a or 203b, the detection unit 1 and the magnetic field generation unit 2 are approached. In the present embodiment, the detection unit 1 and the magnetic field generation unit 2 are approached by a predetermined distance P from the magnetic field reversal surface 203a or 203b, in addition to using the two magnetic field reversal surfaces 203a and 203b as a reference. It is also possible to use a remote position as a reference. Which position is used as a reference to detect the approach of the detection unit 1 and the magnetic field generation unit 2 may be appropriately selected according to the application.

実施の形態4.
図14は本発明の実施の形態4による磁気式近接センサを示す構成図であり、実施の形態1との相違点は次のとおりである。検出部1は、磁界の大きさと方向を電気信号に変換する2つの磁気センサ101aと101bで構成される。磁気センサ101a、101bとしては例えばホール素子などが使用される。
また、図14において磁気センサ101aの左側に軟磁性体102aが配置され、磁気センサ101aと101bの間に軟磁性体102bが配置され、磁気センサ101の右側に軟磁性体102cが配置される。判定部3は磁気センサ101aの出力と基準電圧V0を入力とするコンパレータ301aと、磁気センサ101bの出力と基準電圧V0を入力とするコンパレータ301b、およびコンパレータ301aと301bの出力を比較演算する比較演算回路305で構成される。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 14 is a block diagram showing a magnetic proximity sensor according to the fourth embodiment of the present invention. The differences from the first embodiment are as follows. The detection unit 1 includes two magnetic sensors 101a and 101b that convert the magnitude and direction of a magnetic field into electric signals. For example, Hall elements are used as the magnetic sensors 101a and 101b.
In FIG. 14, a soft magnetic body 102a is disposed on the left side of the magnetic sensor 101a, a soft magnetic body 102b is disposed between the magnetic sensors 101a and 101b, and a soft magnetic body 102c is disposed on the right side of the magnetic sensor 101. The determination unit 3 compares and compares the comparator 301a that receives the output of the magnetic sensor 101a and the reference voltage V0, the comparator 301b that receives the output of the magnetic sensor 101b and the reference voltage V0, and the outputs of the comparators 301a and 301b. The circuit 305 is configured.

次に動作について説明する。磁気センサ101aおよび101bは感磁方向が図中の104の方向になるように配置されている。検出部1が矢印105の方向に移動したとき、磁気センサ101aまたは101bに加わる磁束密度のうち、磁界反転面203aの法線方向の磁束密度成分は、実施の形態1で示した図5とほとんど同じになる。その理由は、本実施の形態では軟磁性体の部品数が3であることが実施の形態1と異なる点であるが、軟磁性体と軟磁性体の間隔は磁気センサ101a(例えばホール素子など)の厚み程度しかなく非常に小さいため、実質的には実施の形態1と本実施の形態の磁気回路に大きな差異はなく、ほとんど同等とみなせるからである。   Next, the operation will be described. The magnetic sensors 101a and 101b are arranged so that the magnetic sensing direction is the direction 104 in the figure. Of the magnetic flux density applied to the magnetic sensor 101a or 101b when the detector 1 moves in the direction of the arrow 105, the magnetic flux density component in the normal direction of the magnetic field reversal surface 203a is almost the same as that shown in FIG. Be the same. The reason is that the number of parts of the soft magnetic material is 3 in the present embodiment, which is different from the first embodiment, but the interval between the soft magnetic material and the soft magnetic material is the magnetic sensor 101a (for example, a Hall element). This is because there is substantially no difference between the magnetic circuit of the first embodiment and the present embodiment, and it can be regarded as almost equivalent.

図15(a)に、横軸を磁気センサ101aの位置とした場合の、磁気センサ101aおよび101bを貫く磁束密度の横方向成分(すなわち、磁界反転面203aの法線方向の成分)を示す。ここで、磁気センサ101aと101bは所定の距離Qだけ離れている。そのため、図15(a)に示すように磁気センサ101aと101bが検出する磁束密度は間隔Qだけ位相がずれることになる。   FIG. 15A shows the lateral component of the magnetic flux density penetrating the magnetic sensors 101a and 101b when the horizontal axis is the position of the magnetic sensor 101a (that is, the component in the normal direction of the magnetic field reversal surface 203a). Here, the magnetic sensors 101a and 101b are separated by a predetermined distance Q. Therefore, as shown in FIG. 15A, the magnetic flux densities detected by the magnetic sensors 101a and 101b are out of phase by the interval Q.

ここで、コンパレータの基準電圧V0を磁気センサが示す磁界ゼロのときの値に設定すると、コンパレータ301aおよび301bの出力は図15(b)および(c)に示すように、互いに間隔Qだけずれることになる。検出部1が矢印105またはその正反対の方向に移動するとき、コンパレータ301aの出力と301bの出力は、必ずいずれかがHi(またはLo)になった後にもう一方がHi(またはLo)になる。すなわち、コンパレータ301aと301bの出力を比較し、Hi(またはLo)になった順序を判別することにより移動方向を判別することができる。 Here, when the reference voltage V0 of the comparator is set to a value when the magnetic sensor indicates zero magnetic field, the outputs of the comparators 301a and 301b are shifted from each other by the interval Q as shown in FIGS. 15B and 15C. become. When the detection unit 1 moves in the direction of the arrow 105 or in the opposite direction, the output of the comparator 301a and the output of 301b always become Hi (or Lo) after one becomes Hi (or Lo). That is, the movement direction can be determined by comparing the outputs of the comparators 301a and 301b and determining the order of Hi (or Lo).

また、上記所定の間隔Qを2つの磁界反転面203aと203bの間隔より小さく設定した場合、検出部1が磁界発生部2の近くを通過する時、故障箇所がなければ、コンパレータ301aと301bのいずれか一方の出力がHiになってからLoになるまでの間に、他方のコンパレータの出力は必ずHiになる。仮に、一方のコンパレータ出力がHiになってからLoになるまでの間に、もう一方のコンパレータ出力が全くHiにならないときは、何らかの故障があると判断できる。このようにして、2つのコンパレータ出力の変化を検知することにより、検出部に故障があるか否かの自己診断を行うことができる。 In addition, when the predetermined interval Q is set smaller than the interval between the two magnetic field reversal surfaces 203a and 203b, when the detection unit 1 passes near the magnetic field generation unit 2 and there is no failure point, the comparators 301a and 301b Between the time when one of the outputs becomes Hi and the time when it becomes Lo, the output of the other comparator always becomes Hi. If one comparator output does not become Hi at all between the time when one comparator output becomes Hi and then becomes Lo, it can be determined that there is some failure. In this way, by detecting changes in the two comparator outputs, it is possible to perform a self-diagnosis as to whether or not there is a failure in the detection unit.

実施の形態5.
図16は本発明の実施の形態5による磁気式近接センサを示す構成図であり、同図では検出部1と判定部3を示す。実施の形態1との本実施の形態の相違点は以下の通りである。軟磁性体102aと102bの形状は板状であり、一方の軟磁性体の板の端部と他方の軟磁性体の板の端部の間に磁気センサ101が配置されている。なお、磁気センサ101の感磁方向は図の矢印104に示す方向である。
Embodiment 5 FIG.
FIG. 16 is a block diagram showing a magnetic proximity sensor according to Embodiment 5 of the present invention. In FIG. 16, the detection unit 1 and the determination unit 3 are shown. The difference between this embodiment and this embodiment is as follows. The shapes of the soft magnetic bodies 102a and 102b are plate-like, and the magnetic sensor 101 is disposed between the end of one soft magnetic body and the end of the other soft magnetic body. The magnetic sensing direction of the magnetic sensor 101 is the direction indicated by the arrow 104 in the figure.

図16に示すように、磁束の大部分は折れ線矢印107で示すように、2つの軟磁性体の間の最も狭いギャップを通過するので、磁気センサ101を貫く磁束の方向は矢印104の方向となる。このように構成することにより、磁気センサ101に磁束が集中するので、磁気センサ101の磁気感度が増大し、信号対雑音比を高くすることができ、その結果、検出誤差を小さくすることができる。また、磁気感度を確保するには概ね軟磁性体の磁束方向に垂直な方向の断面積を大きくすればよいが、棒状の軟磁性体と同じ断面積(すばわち磁気感度)を得るための板状の軟磁性体は、棒状軟磁性体に比べて薄く形成することができるので、検出部を薄く小型にすることができる。   As shown in FIG. 16, most of the magnetic flux passes through the narrowest gap between the two soft magnetic bodies as indicated by the broken line arrow 107, so the direction of the magnetic flux passing through the magnetic sensor 101 is the direction of the arrow 104. Become. With this configuration, since magnetic flux concentrates on the magnetic sensor 101, the magnetic sensitivity of the magnetic sensor 101 can be increased, and the signal-to-noise ratio can be increased. As a result, the detection error can be reduced. . In order to ensure magnetic sensitivity, the cross-sectional area in the direction perpendicular to the magnetic flux direction of the soft magnetic material may be increased. In order to obtain the same cross-sectional area as the rod-shaped soft magnetic material (that is, magnetic sensitivity). Since the plate-like soft magnetic body can be formed thinner than the rod-like soft magnetic body, the detection unit can be made thinner and smaller.

実施の形態6.
図17は本発明の実施の形態6による磁気式近接センサを示す構成図であり、同図では磁界発生部2のみを示す。実施の形態1との本実施の形態の相違点は以下の通りである。磁界発生部2は2つの磁石201aおよび202bと、この2つの磁石に接続される鉄などの軟磁性体204からなる。
Embodiment 6 FIG.
FIG. 17 is a block diagram showing a magnetic proximity sensor according to Embodiment 6 of the present invention. In FIG. 17, only the magnetic field generator 2 is shown. The difference between this embodiment and this embodiment is as follows. The magnetic field generation unit 2 includes two magnets 201a and 202b and a soft magnetic material 204 such as iron connected to the two magnets.

このような配置にすることにより、磁石201aおよび201bから発生する磁界のうち、図の下方へ発生するものはその大部分が軟磁性体204の中を通り、軟磁性体204の外側(図の下方)には磁界がほとんど漏れなくなる。また、軟磁性体204の外側(図15の下方)に鉄、磁石、電流線などの磁場を乱すものがあったとしても、軟磁性体204に遮蔽される。このように、外乱磁界がある場合でもその影響を低減することができ、検出性能を確保することができる。
なお、磁石201aおよび201bから発生する磁界のうち、検出部1が通過する側(図の上方)には、実施の形態1と同様に磁界がかかるため、上記実施の形態1〜5と同様に高精度に検出対象の近接検出を行うことができる。
With this arrangement, most of the magnetic fields generated from the magnets 201a and 201b that pass downward in the figure pass through the soft magnetic body 204, and the outside of the soft magnetic body 204 (shown in the figure). In the lower part, almost no magnetic field leaks. Moreover, even if there is something that disturbs the magnetic field such as iron, magnet, current line, etc. outside the soft magnetic body 204 (lower side in FIG. 15), it is shielded by the soft magnetic body 204. Thus, even when there is a disturbance magnetic field, the influence can be reduced, and the detection performance can be ensured.
Of the magnetic fields generated from the magnets 201a and 201b, a magnetic field is applied to the side (upper part of the drawing) through which the detection unit 1 passes, as in the first embodiment. Therefore, as in the first to fifth embodiments. The proximity detection of the detection target can be performed with high accuracy.

1 検出部、101、101a、101b 磁気センサ、102a、102b、102c 軟磁性体、104 磁気センサの感磁方向、105、106 検出部の移動方向、107 磁束の方向、111 第1の磁気センサ、112 第2の磁気センサ、2 磁界発生部、201a、201b 磁石、202a、202b 磁石の磁化方向、203a、203b 磁界反転面、204 軟磁性体、3 判定部、301、301a、301b、302 コンパレータ、303 増幅器、304a、304b 論理積演算回路、305 比較演算回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Detection part, 101, 101a, 101b Magnetic sensor, 102a, 102b, 102c Soft magnetic body, 104 Magnetosensitive direction of magnetic sensor, 105, 106 Movement direction of detection part, 107 Direction of magnetic flux, 111 1st magnetic sensor, 112 Second magnetic sensor, 2 magnetic field generator, 201a, 201b magnet, 202a, 202b magnet magnetization direction, 203a, 203b magnetic field reversal surface, 204 soft magnetic material, 3 determination unit, 301, 301a, 301b, 302 comparator, 303 Amplifier, 304a, 304b AND Operation Circuit, 305 Comparison Operation Circuit

Claims (11)

磁石からなる磁界発生部と磁気センサからなる検出部とが相対的に移動する際に、上記磁気センサが検出する磁束密度の変化に基づいて上記磁界発生部と上記検出部との接近を検知する判定部を備えた磁気式近接センサにおいて、上記磁界発生部は上記磁界発生部と上記検出部とが相対的に移動する方向に並設され、それぞれの磁化方向が略平行で互いに反対方向を向くように配置された一対の磁石からなり、上記一対の磁石のそれぞれを通り、上記磁気センサが検出する磁界の方向が反転する一対の磁界反転面を形成する磁界を発生し、上記磁気センサは上記磁界発生部と上記検出部とが相対的に移動する際に上記磁界反転面の少なくとも一方を横切るものであり、上記判定部は上記磁気センサの検出信号と上記磁界反転面を検出するための基準信号とを比較し、上記検出信号の出力レベルが上記基準信号のレベルより大きいときに上記磁気センサが上記磁界反転面の間にあることを示す所定レベルの近接検出信号を出力するコンパレータを備えたことを特徴とする磁気式近接センサ。 When the magnetic field generation unit made of a magnet and the detection unit made of a magnetic sensor move relatively, the approach between the magnetic field generation unit and the detection unit is detected based on a change in magnetic flux density detected by the magnetic sensor. In the magnetic proximity sensor including the determination unit, the magnetic field generation unit is arranged in parallel in a direction in which the magnetic field generation unit and the detection unit relatively move, and the magnetization directions of the magnetic field generation units are substantially parallel to each other. The magnetic sensor generates a magnetic field that passes through each of the pair of magnets and forms a pair of magnetic field reversal surfaces in which the direction of the magnetic field detected by the magnetic sensor is reversed. When the magnetic field generation unit and the detection unit move relatively, they cross at least one of the magnetic field reversal surfaces, and the determination unit detects the detection signal of the magnetic sensor and the magnetic field reversal surface. A comparator that compares a reference signal and outputs a proximity detection signal at a predetermined level indicating that the magnetic sensor is between the magnetic field reversal surfaces when the output level of the detection signal is greater than the level of the reference signal; Magnetic proximity sensor characterized by that. 上記判定部は、上記磁気センサの検出信号と上記基準信号とを比較し、両者の出力レベルが等しくなったときに上記近接検出信号の出力レベルを変更することにより、上記磁気センサが上記磁界反転面上にあることを示すコンパレータを備えたことを特徴とする請求項1に記載の磁気式近接センサ。 The determination unit compares the detection signal of the magnetic sensor with the reference signal, and changes the output level of the proximity detection signal when both output levels become equal, thereby causing the magnetic sensor to invert the magnetic field. The magnetic proximity sensor according to claim 1, further comprising a comparator indicating that it is on the surface. 上記検出部は、第一および第二の磁気センサからなり、上記第一および第二の磁気センサの、上記磁界反転面の法線方向に沿って測った距離が正の値となるように配置され、上記判定部は、上記第一の磁気センサの検出信号と上記基準信号とを比較し、両者の出力レベルが等しくなったときに第一の近接検出信号の出力レベルを変更する第一のコンパレータと、上記第二の磁気センサの検出信号と上記基準信号とを比較し、両者の出力レベルが等しくなったときに第二の近接検出信号の出力レベルを変更する第二のコンパレータとを備え、上記第一および第二の近接検出信号の出力レベルが変更される順序に基づいて、上記磁界発生部と上記検出部とが相対的に移動する方向を判定することを特徴とする請求項2に記載の磁気式近接センサ。 The detection unit includes first and second magnetic sensors, and is arranged such that a distance measured along the normal direction of the magnetic field reversal surface of the first and second magnetic sensors is a positive value. The determination unit compares the detection signal of the first magnetic sensor with the reference signal, and changes the output level of the first proximity detection signal when both output levels become equal. A comparator and a second comparator that compares the detection signal of the second magnetic sensor with the reference signal and changes the output level of the second proximity detection signal when both output levels are equal to each other. 3. The direction in which the magnetic field generation unit and the detection unit move relative to each other is determined based on the order in which the output levels of the first and second proximity detection signals are changed. A magnetic proximity sensor according to 1. 上記検出部は、第一および第二の磁気センサからなり、上記第一および第二の磁気センサの間の、上記磁界反転面の法線方向に沿って測った距離が、上記磁界反転面間の距離よりも小さくなるように配置され、上記判定部は、上記第一の磁気センサの検出信号と上記基準信号とを比較し、両者の出力レベルが等しくなったときに第一の近接検出信号の出力レベルを変更する第一のコンパレータと、上記第二の磁気センサの検出信号と上記基準信号とを比較し、両者の出力レベルが等しくなったときに第二の近接検出信号の出力レベルを変更する第二のコンパレータとを備え、上記第一の近接検出信号の出力レベルが変更されてから再度出力レベルが変更されるまでの間に、上記第二の近接信号の出力レベルが変更されないときに、上記検出部または上記判定部に故障があると判定することを特徴とする請求項2に記載の磁気式近接センサ。 The detection unit includes first and second magnetic sensors, and a distance measured along the normal direction of the magnetic field reversal surface between the first and second magnetic sensors is between the magnetic field reversal surfaces. The determination unit compares the detection signal of the first magnetic sensor with the reference signal, and the first proximity detection signal is output when both output levels are equal. The first comparator for changing the output level of the second magnetic sensor, the detection signal of the second magnetic sensor and the reference signal are compared, and when the output levels of both are equal, the output level of the second proximity detection signal is determined. When the output level of the second proximity signal is not changed between the time when the output level of the first proximity detection signal is changed and the time when the output level is changed again. In the above detection unit Other magnetic proximity sensor according to claim 2, characterized in that determining that there is a failure in the determination unit. 上記検出部は、磁束密度の値に応じた検出信号を出力する第一の磁気センサと、磁束密度の値に基づいて磁界の方向が反転するときにパルス状の磁界方向反転信号を出力する第二の磁気センサからなり、上記判定部は、上記第一の磁気センサの検出信号と上記基準信号とを比較し、上記検出信号のレベルが上記基準信号のレベルより大きいときに、上記第一の磁気センサが上記磁界反転面の間にあることを示す所定レベルの近接検出信号を出力するコンパレータを備え、上記磁界方向反転信号に基づいて、上記第2の磁気センサが上記一対の磁界反転面のいずれか一方の面上にあることを示す基準面位置検出信号を出力することを特徴とする請求項1に記載の磁気式近接センサ。 The detection unit outputs a first magnetic sensor that outputs a detection signal corresponding to the value of the magnetic flux density, and a first magnetic sensor that outputs a pulsed magnetic field direction reversal signal when the direction of the magnetic field is reversed based on the value of the magnetic flux density. The determination unit compares the detection signal of the first magnetic sensor with the reference signal, and when the level of the detection signal is greater than the level of the reference signal, A comparator that outputs a proximity detection signal at a predetermined level indicating that the magnetic sensor is between the magnetic field reversal surfaces, and the second magnetic sensor is configured to detect the pair of magnetic field reversal surfaces based on the magnetic field direction reversal signal. 2. The magnetic proximity sensor according to claim 1, wherein a reference surface position detection signal indicating that it is on any one of the surfaces is output. 上記第一および第二の磁気センサの間の、上記一対の磁界反転面の法線方向に沿って測った距離が、上記一対の磁界反転面の一方の面の位置と、上記第一および第二の磁気センサの感磁方向に沿った磁束成分が極大になる位置との距離に略等しくなるように配置され、上記判定部は、上記近接検出信号と上記磁界方向反転信号との論理積演算の結果に基づいて、上記第一の磁気センサが、上記一対の磁界反転面の一方の面より所定距離だけ離れた位置にあることを示す所定レベルの近接検出信号を出力することを特徴とする請求項5に記載の磁気式近接センサ。 The distance measured along the normal direction of the pair of magnetic field reversal surfaces between the first and second magnetic sensors is the position of one surface of the pair of magnetic field reversal surfaces, and the first and second magnetic sensors. The magnetic field component of the second magnetic sensor is arranged so as to be approximately equal to the distance from the position where the magnetic flux component is maximized, and the determination unit calculates the logical product of the proximity detection signal and the magnetic field direction inversion signal. On the basis of the result, the first magnetic sensor outputs a proximity detection signal at a predetermined level indicating that the first magnetic sensor is located at a predetermined distance from one surface of the pair of magnetic field reversal surfaces. The magnetic proximity sensor according to claim 5. 上記第二の磁気センサが検出する磁束密度が負の値から正の値に変化するときに正の出力レベルの磁界方向反転信号を出力し、磁束密度が正の値から負の値に変化するときに負の出力レベルの磁界反転信号を出力するものであって、上記判定部は、上記磁界反転信号の出力極性に基づいて、上記磁界発生部と上記検出部とが相対的に移動する方向を判定することを特徴とする請求項5または6に記載の磁気式近接センサ。 When the magnetic flux density detected by the second magnetic sensor changes from a negative value to a positive value, a magnetic field inversion signal having a positive output level is output, and the magnetic flux density changes from a positive value to a negative value. A magnetic field inversion signal having a negative output level is sometimes output, and the determination unit is configured to move the magnetic field generation unit and the detection unit relative to each other based on an output polarity of the magnetic field inversion signal. The magnetic proximity sensor according to claim 5 or 6, wherein the magnetic proximity sensor is determined. 上記検出部が、磁気センサの両外側であって上記磁気センサの感磁方向に略平行に配置された棒状ないし板状の軟磁性体を備えたことを特徴とする請求項1ないし7のいずれか一項に記載の磁気式近接センサ。 8. The detection unit according to claim 1, further comprising: a bar-shaped or plate-shaped soft magnetic body disposed on both outer sides of the magnetic sensor and substantially parallel to the magnetic sensing direction of the magnetic sensor. A magnetic proximity sensor according to claim 1. 上記検出部が、上記磁界発生部と上記検出部とが相対的に移動する方向に略平行に並設された第一および第二の磁気センサからなり、上記第一および第二の磁気センサの間および両外側であって上記磁気センサの感磁方向と略平行に配置された棒状ないし板状の軟磁性体を備えたことを特徴とする請求項3ないし7のいずれか一項に記載の磁気式近接センサ。 The detection unit includes first and second magnetic sensors arranged substantially parallel to a direction in which the magnetic field generation unit and the detection unit relatively move, and the first and second magnetic sensors The rod-shaped or plate-shaped soft magnetic material disposed between and on both sides and substantially parallel to the magnetic sensing direction of the magnetic sensor is provided. Magnetic proximity sensor. 上記検出部が、磁気センサを挟んで配置され上記磁気センサの感磁方向と略垂直で互いに反対方向に配置された2枚の板状の軟磁性体を備えたことを特徴とする請求項1、2、4または5に記載の磁気式近接センサ。 The said detection part is provided with two plate-shaped soft magnetic bodies which are arrange | positioned on both sides of a magnetic sensor, and are arrange | positioned in the mutually opposite direction substantially perpendicular | vertical to the magnetic sensing direction of the said magnetic sensor. The magnetic proximity sensor according to 2, 4, 4 or 5. 上記磁界発生部の一対の磁石に軟磁性体が接続されていることを特徴とする請求項1ないし10のいずれか一項に記載の磁気式近接センサ。 11. The magnetic proximity sensor according to claim 1, wherein a soft magnetic material is connected to the pair of magnets of the magnetic field generation unit.
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