JPH02291916A - 磁気センサ駆動方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は磁石の回転又は往復運動を検知して電気信号に
変換する磁気センサの時分割駆動方式に関する。

〔従来技術〕

磁石の回転又は往復運動を検知して電気信号に変換する
磁気センサが電子式水道メータや電気式ガスメータ等の
流量針に用いられている。

例えば、電子式水道メータでは、羽根車の回転軸の上端
に取付けた永久磁石の回転を検出して電気信号に変換す
る強磁性体磁気抵抗素子からなる磁気センサを前記回転
軸の上端近くに配置して、該磁気センサの電気抵抗値の
変化で磁石の回転を検出している。　電気抵抗値の変化
を電圧変化として取り出すために、磁気センサには常時
電圧を供給して電流を流している。　実際にはこのよう
に磁気センサに供給する駆動電力が問題になるほど大き
いため、駆動電力を減少させるために、一定の周波数で
周期的に短時間ずつ駆動電力を供給する時分割駆動方式
を採用している。　このように時分割駆動にすると、供
給する駆動パルスのデューティ比に応じて駆動電力を低
減できる。　ところが、磁気センサの応答性から、駆動
パルスの幅は短くするにしても一定の限度以下には出来
ない。　又、時分割駆動の周波数は磁気セン号を直流で
常時駆動するスタティック駆動のときに得られる電気信
号の最大周波数ｆｍａｘより十分大きく定めておかない
と、磁石の回転又は往復運動の速い動きを検知できなく
なる恐れがあるため、前記最大周波数ｆｍａｘ以上の十
分大きな一定周波数で時分割駆動をしていた。

そのため、水が流れていなくて羽根車が停止していると
きでもｆｍａｘ以上の十分大きな一定周波数で時分割駆
動していた。

〔本発明が解決しようとする課題〕

従来の技術では、磁石の運動周波数が低下したときにも
、一定のパルス幅で上記最大周波数ｆｍａｘ以上の十分
大きな一定周波数で磁気センサをダイナミック駆動する
時分割駆動であったため、磁石の運動周波数が低下した
ときは不必要に大きな駆動電力を消費するという問題点
があり、磁気センサの消費電流を低減することの障害と
なっていた。

水やガスの流れを羽根車や膜の動きに変えて、その動き
を磁石の動きにして磁気センサで検知する電気式水道メ
ータや電子式ガスメータでは、羽根車や膜の動きの速度
が１回転或いは１往復の間に急激に大きく変化すること
はない。

本発明はこのことに注目し、かつ上記問題点に鑑みてな
されたもので、磁気センサの消費電流をより低減できる
時分割駆動方式を提案するのが目的である。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明の磁気センサ駆動方
式は、磁石の回転又は往復運動を検知してデジタル（ハ
イ、ロー）信号に変換する磁気センサに、作動用の電力
を周期的に短時間ずつ供給する時分割駆動であって、時
分割駆動の周波数を予め定めた最大値から次第に低下さ
せて一定時間経過以後は最小値を維持させ、磁気センサ
からの信号が変化したときは前記時分割駆動の周波数を
再び最大値に戻し、そこから減少するようにしたことを
特徴とするものである。

時分割駆動の周波数を、時間の経過につれて階段的に低
下させても良い。

〔作用〕

磁気センサが磁石の運動を検知して電気信号を出すと、
磁気センサヘ作動電力を供給する時分割駆動の周波数は
一時的に最大値に戻される。　その後磁気センサの出力
電気信号がなければ、時分割駆動の周波数は次第に低下
し、一定時間経過以後は最小値に維持される。　次に磁
気センサが磁石の動きを検知して電気信号を出すと、時
分割駆動の周波数はまた最大値に戻される。　従って磁
石の運動の周波数が大きいま一で継続すれば磁気センサ
に供給される作動電力の時分割駆動の周波数は比較的高
い周波数で維持されるが、磁石の運動が停止すれば、時
分割駆動の周波数は次第に低下したあと一定の最低値に
維持される。　水道メタやガスメータの運動周波数は常
時最大値を継続することはないので、本発明によれば、
磁気センサを時分割駆動する周波数の平均値は前記予め
定めた最大値より低い値となる。

〔実施例〕

第１図の実施例で、１は磁気センサで、図示されていな
い回転磁石に近接配置され、回転磁石の動きを検出して
デジタル（ハイ、ロー）信号に変換する。　前記磁気セ
ンサ１は、強磁性体磁気抵抗素を含むブリッジ回路と咳
ブリッジ回路の出力電圧を矩形波に整形する波形整形回
路が含まれている。　Ｇは磁気センサ１の接地端子、■
＋は電源端子、ＯＵＴは出力端子である。　２は矩形波
のクロック信号の入力端子で、クロック信号の周波数は
図示されていない回転磁石の最大回転周波数より十分大
きな周波数Ｆ　（ＨＺ）に定めてある。

３はこのＦ　（｝１２）のクロック信号を入力して分周
する第１の分周器で、１／２分周、１／４分周及び１／
８分周の各出力端子を有し、これらの各出力端子はデー
タセレクタ４の入力端子１１２＋３にそれぞれ接続され
ている。　又、データセレクタ４の入力端子０は前記ク
ロソク信号の入力端子２に接続されている。　データセ
レクタ４の出力端子５はフンショソトマルチバイブレー
ク６の入力端子と１／８分周機能を有する第２の分周器
７の入力端子に接続されている。　該第２の分周器７の
出力端子はＡＮＤゲート８の一方の入力に、ＡＮＤゲー
ト８の出力はカウンク９のクロック端子ＣＫに接続され
ている。

ワンショソトマルチバイブレーク６の出力の短い一定時
間幅の駆動パルスは、磁気センサ１の電源端子■＋に時
分割駆動の駆動パルスとして印加される。　又、ワンシ
ョソトマルチバイブレーク６の出力の駆動パルスは、電
源ＯＮ時のセンサの出力を記憶するタイミングクロソク
としてＤフリップフロツプ１０のクロック端子ＣＫにも
印加される。　磁気センサ１の出力端子ＯＵＴに発生す
る出力信号は、前記Ｄフリップフロソプ１００入力端子
Ｄに印加され、Ｄフリップフロップ１０の出力端子Ｑの
信号は両エッジ検出回路１１を経て前記第２の分周回路
７とカウンタ９の各リセット端子Ｒに入力される。　Ｄ
フリフプフロソプ１０の出力端子Ｑの信号は磁石の回転
を検出した信号として、例えば水道メータの積算カウン
タで積算されるため図示されていない積算カウン夕べ入
力される。

カウンタ９はクロック端子ＣＫに入力されるＡＮＤゲー
ト８の出力を計数して、このカウント値はデータセレク
タ４のコントロール入力に入力されていて、カウント値
が０のときは、データセレクタ４の出力は入力Ｏの値、
カウント値が１の時はデータセレクタ４の出力は入力１
の値、カウント値が２のときはデータセレクタ４の出力
は入力２の値、カウント値が３のときはデータセレクタ
４の出力は入力３の値を選択出力するようになっている
。　なおカウンタ９の出力端子１と２は夫々２進１桁と
２進２桁の出力端子である。　１２はＮＡＮＤゲートで
、カウンタ９の出力端子ｌと２を入力端子に接続し、そ
の出力端子は前記ＡＮＤゲート８の他方の入力に接続さ
れている。

データセレクタ４の出力端子５からの信号はそのエッジ
で短いワンショットパルスが作られ、このパルスが上述
のように磁気センサ１の時分割駆動の電源パルスとなる
とともに、電源ＯＮ時の磁気センサの出力信号を記憶す
るタイミングクロックとしてＤフリフプフ口ップ１０の
クロソク端子ＣＫに入力されている。

磁気センサ１で検知される図示されていない回転磁石は
流量針、例えば水道メータの羽根車の回転軸の上端に取
り付けられている。　クロック信号の周波数Ｆ　（ＨＺ
）はこの羽根車の最大回転を検出できるよう十分に大き
な周波数に定めてある。

カウンタ９の値がＯのときは、クロソク信号がそのま＼
データセレクタ４を通してワンショットマルチバイブレ
ーク６に入力され、クロソク信号の周波数Ｆ　（Ｉ｛Ｚ
）で磁気センサ１が駆動される。

データセレクタ４の出力は同時に第２の分周器で１／８
分周されてカウンタ９に入力されているため、８個のク
ロックでカウンタ９が＋１される。

つまり磁気センサが８回駆動されたところでカウンタ９
の値が１１１１１になる。　ここで、データセレクタ４
は入力端子１の信号を出力する。　これはクロソク信号
の１／２の周波数のものであるため、磁気センサｌの駆
動周波数は１／２のＦ／２（ＨＺ）となる。　この周波
数で磁気センサ１を８回駆動するとカウンタ９のカウン
ト値が＋１され、データセレクタ４は入力端子２の入力
を出力するように切替わり、磁気センサ１を駆動する周
波数はクロフクの１／４のＦ／４　（ＨＺ）の周波数に
変わる。　Ｆ／４　（ＨＺ）の駆動パルスで８回磁気セ
ンサｌが駆動されると、カウンタ９の値がここで３とな
るため、カウンタ９の入力に接続されているＡＮＤゲー
ト８が閉じ、これ以後カウンタ９にパルスが入力されな
《なるため、磁気センサ１を駆動する駆動パルスの周波
数はＦ／８　（ＨＺ）のま＼で維持される。　磁気セン
サ１の出力はＤフリップフロンブ１０でラッチされるよ
うになっており、このＤフリソブフ口ップ１０の出力が
羽根車の回転パルスとなる。

このパルスは両工・ノジ検出回路１１に入力され、パル
スの立上りと立下りの両方で短いパルスを出力するよう
になっている。　この短いパルスは第２の分周器７とカ
ウンタ９に入力されているため、Ｄフリソプフロツブの
出力である回転パルスの電圧レベルが”Ｈ”レベルから
″Ｌ″レベルに、或いは“Ｌ″レベルから″Ｈ″レベル
に変化したときにカウンタ９の値が０に戻され、データ
セレクタ４はクロソク信号の周波数Ｆ　（ＨＺ）を選ぶ
ことになり、磁気センサｌを時分割駆動する周波数はも
とのＦ　（ＨＺ）に戻る。

第２図の実施例は第１の分周器３としてブリセソタブル
カウンタを用いており、この分周器３の分周比１／２′
は、リングカウンタ９ａのカウント値ｎで決るようにな
っている。　又リングカウンク９ａのクロソク入力ＣＫ
には第２の分周器７の出力が入力されている。　両エッ
ジ検出回路１１の出力は第２の分周器７とリングカウン
タ９ａの各リセソト端子Ｒに印加されている。

先ず羽根車の回転パルスの立上り又は立下りで第２の分
周器７とリングカウンタ９ａがリセソトされてリングカ
ウンタ９ａの値がＯのとき、クロツク信号はそのま＼の
周波数Ｆ　（ＨＺ）でワンショソトマルチバイブレーク
６に入力される。　そのため磁気センサはクロソク信号
の周波数Ｆ　（ＦＩＺ）で駆動される。　　８回駆動さ
れるとリングカウンタ９ａは“１”となり、第１の分周
器３の分周比は１／２となる。　よって磁気センサ１は
Ｆ／２　（＋１Ｚ）の周波数で時分割駆動される。　こ
の周波数で８回駆動されるとリングカウンタ９ａの値は
“２”となり、第１の分周器３の分周比は１／４となり
、磁気センサ１はＦ／４　（ＨＺ）の周波数で時分割駆
動される。　この周波数で８回駆動されるとリングカウ
ンタ９ａの値が“３”となり、第１の分周器３の分周比
が１／８となり、磁気センサ１はＦ／８（１１Ｚ）の周
波数で時分割駆動される。　リングカウンタ９ａは“３
″を超えてカウントアップしないように定めてあるため
、それ以後、磁気センサ１はＦ／８　（ＨＺ）の周波数
で継続して時分割駆動される。　磁気センサ１の出力が
変化すると、両エッジ検出回路１１の出力パルスが第２
の分周器７とリングカウンタ９ａをリセットするため、
磁気センサ１を時分割駆動する周波数は最大値のＦ　（
ＨＺ）に戻される。　そして、磁気センサの出力が次に
変化するまでの間、次第に時分割駆動の周波数が階段的
に低下し、一定時間以後は最小値のＦ／８（ＨＺ）が維
持される。

実施例では８回駆動する毎に駆動周波数を１／２に低下
するように、第２の分周器の分周比を１／８にし、又デ
ータセレクタ４の機能、第１の分周器３の分周比、リン
グカウンタ９ａの機能を定めたが、何回駆動したら何分
の１の駆動周波数に変えるかは、自由に選ぶことができ
る。　第１の分周器の分周比は、検出信号の１周期の間
に少なくとも何回磁気センサを駆動する必要があるかと
いうことで決めることができる。　上記実施例では第２
の分周器で８カウントする毎に駆動周波数を順に１／２
に低下させることを繰り返すようにしたが、それぞれの
駆動周波数を全部同じ８回ずつにしなくて、異なる値に
してもよい。

磁気センサを時分割駆動して磁気センサの消費電流を低
減するには、駆動パルスのパルス幅を小さくするととも
に、駆動パルスの周波数をできる限り小さくすることが
効果がある。　しかし駆動パルスの周波数を下げすぎる
と速い回転を検出しそこなうという恐れが生じる。　理
想的には回転速度増減に合わせて磁気センサを駆動する
駆動パルスの周波数を増減すると良いが、発明は、この
理想に近いものを実現したものである。

〔考案の効果〕

本発明によれば、検出信号のないとき、つまり磁石の回
転とか往復の運動が遅いときや停止しているときは、時
分割駆動の周波数が自動的に低下し、検出信号があると
、駆動パルスの周波数が最大値に一時的に戻るため、磁
気センサの消費電力を低減できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は、本発明の異なる実施例の構成を示す
ブロック線図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、磁石の回転又は往復運動を検知してデジタル（ハイ
   、ロー）信号に変換する磁気センサに、作動用の電力を
   周期的に短時間ずつ供給する時分割駆動であって、時分
   割駆動の周波数を予め定めた最大値から次第に低下させ
   て一定時間経過以後は最小値を維持させ、磁気センサか
   らの信号が変化したときは前記時分割駆動の周波数を再
   び最大値に戻し、そこから減少するようにしたことを特
   徴とする磁気センサ駆動方式。 ２、時分割駆動の周波数を予め定めた最大値から最小値
   迄、次第に低下させるのを、時間の経過につれて階段的
   に低下させるようにした請求項１記載の磁気センサ駆動
   方式。