JPH0334691Y2 - - Google Patents

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JPH0334691Y2
JPH0334691Y2 JP1981021606U JP2160681U JPH0334691Y2 JP H0334691 Y2 JPH0334691 Y2 JP H0334691Y2 JP 1981021606 U JP1981021606 U JP 1981021606U JP 2160681 U JP2160681 U JP 2160681U JP H0334691 Y2 JPH0334691 Y2 JP H0334691Y2
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balancing
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、磁性体の検出、特に弱い磁性体の検
出に適する平衡ブリツジ回路に用いる磁性体検出
用センサに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a magnetic body detection sensor used in a balanced bridge circuit suitable for detecting magnetic bodies, particularly weak magnetic bodies.

弱い磁性体(例えば、アルミ、銅などの金属に
含まれる磁性不純物、あるいは乾式複写機用磁性
トナーなど)を開磁路をもつインダクタンス素子
に近づけると、微小なインダクタンスの変化が検
出される。
When a weakly magnetic material (for example, magnetic impurities contained in metals such as aluminum or copper, or magnetic toner for dry copying machines) is brought close to an inductance element with an open magnetic path, a minute change in inductance is detected.

このインダクタンスの微少な変化を感度よく検
出するためには、通常ブリツジ回路がよく用いら
れる。
In order to detect this minute change in inductance with high sensitivity, a bridge circuit is usually used.

ブリツジ回路において感度(S/N比)をあげ
るためには、できるだけゼロ・バランス状態(以
下単にバランスと略称する)を保つことが必要で
ある。
In order to increase the sensitivity (S/N ratio) in a bridge circuit, it is necessary to maintain a zero balance state (hereinafter simply referred to as balance) as much as possible.

第1図に示すようなブリツジ回路において、バ
ランスを保つためには、 Z1・Z4=Z2・Z3 ……(1) という関係が必要なことは周知の通りである。
It is well known that in order to maintain balance in a bridge circuit as shown in FIG. 1, the following relationship is required: Z 1 .Z 4 =Z 2 .Z 3 (1).

いま、Z2を磁性体のセンサ用インダクタンス素
子とすると、(1)式の関係を保つようにZ1,Z2,Z3
に用いる素子が選定調整される。しかしながら、
ブリツジ回路、その高感度性のため、使用する
各々の素子の温度特性、経年変化の差異によりバ
ランスがくずれやすい。また、センサ用インダク
タンス素子として第2図に示すような巻線2′a
を施したU形コア1′aを用いると、被検出物以
外の強磁性体が検出面以外に近接しても、ブリツ
ジのバランスがくずれてしまう。さらには、イン
ダクタンス素子を用いた磁性体センサでは、セン
サ付近に交流磁界が存在すると、センサ部巻線に
誘起電圧を生じ、ブリツジのバランスをくずすこ
とになる。
Now, if Z 2 is a magnetic sensor inductance element, then Z 1 , Z 2 , Z 3 are set so as to maintain the relationship of equation (1).
The elements to be used are selected and adjusted. however,
Due to the high sensitivity of bridge circuits, the balance is likely to be lost due to differences in the temperature characteristics and aging of each element used. In addition, as an inductance element for a sensor, a winding 2'a as shown in FIG.
If the U-shaped core 1'a is used, even if a ferromagnetic material other than the object to be detected approaches a surface other than the detection surface, the balance of the bridge will be lost. Furthermore, in a magnetic sensor using an inductance element, if an alternating magnetic field exists near the sensor, an induced voltage will be generated in the sensor winding, causing the bridge to become unbalanced.

したがつて、このようなセンサは、設置場所、
周囲環境等に制約が必要であつた。
Therefore, such sensors are
Restrictions were needed on the surrounding environment, etc.

本考案は、かかる欠点を解決して、検出面以外
に近接した磁性体やセンサ部付近に存在する交流
磁界等によつて誤動作を起さないような磁性体検
出用センサを提供することを目的とする。
The purpose of the present invention is to solve such drawbacks and provide a sensor for detecting magnetic substances that does not cause malfunctions due to magnetic substances that are close to the surface other than the detection surface or AC magnetic fields that exist near the sensor part. shall be.

本考案は、開磁路部を有する磁気コアに巻線を
施してなるセンサ用インダクタンス素子をブリツ
ジ回路の一辺とし、該ブリツジ回路の一対の対向
頂点間に駆動信号を印加しておき、上記センサ用
インダクタンス素子の開磁路部に磁性体が接近し
たとき上記ブリツジ回路の他の一対の対向頂点間
に検出出力を得るようにした磁性体検出装置に用
いるための磁性体検出用センサにおいて、上記セ
ンサ用インダクタンス素子と、上記ブリツジ回路
における該センサ用インダクタンス素子の平衡辺
に用いる平衡用インダクタンス素子とを検出面を
有する一つのケース内に収容してなり、しかも上
記センサ用インダクタンス素子と平衡用インダク
タンス素子との両方がそれぞれ、同一形状でかつ
一方向にのみ開磁路部を有するつぼ形コアの中心
柱状部に巻線を施してなるものから、かつ上記ケ
ース内に該開磁路部を上記検出面に向けて並設さ
れていることを特徴とする磁性体検出用センサで
ある。
In the present invention, an inductance element for a sensor formed by winding a magnetic core having an open magnetic path portion is used as one side of a bridge circuit, and a drive signal is applied between a pair of opposing vertices of the bridge circuit. In a sensor for detecting a magnetic body for use in a magnetic body detection device, the sensor for detecting a magnetic body is configured to obtain a detection output between the other pair of opposing vertices of the bridge circuit when a magnetic body approaches the open magnetic path portion of the inductance element for use. A sensor inductance element and a balancing inductance element used for the balancing side of the sensor inductance element in the bridge circuit are housed in one case having a detection surface, and the sensor inductance element and the balancing inductance element are housed in a single case having a detection surface. Both the elements are formed by winding a central columnar part of a pot-shaped core having the same shape and an open magnetic path part in only one direction, and the open magnetic path part is placed in the case. These magnetic substance detection sensors are characterized in that they are arranged in parallel facing the detection surface.

なお、センサ用インダクタンス素子と平衡用イ
ンダクタンス素子とのケース内収容位置に段差が
設けられても良い。
Note that a step may be provided at the housing position of the sensor inductance element and the balancing inductance element in the case.

また、センサ用インダクタンス素子と平衡用イ
ンダクタンス素子の巻線方向が同一であり、かつ
一方の巻きはじめと他方の巻き終りを共通に接続
した3端子構成とすることができる。
Further, a three-terminal configuration can be adopted in which the sensor inductance element and the balance inductance element are wound in the same direction, and the beginning of one winding and the end of the other winding are commonly connected.

以下図面を用いて本考案の実施例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第3図は本考案による磁性体検出用センサ10
の一実施例である。同図を参照して、1a,2a
は一方向にのみ開磁路部をもつつぼ形コア(Mn
−Znフエライト系μ1800)であり、それぞれ、
その中心柱状部の周囲に300ターンの巻線1b,
2bを施して、インダクタンス素子1,2を構成
する。インダクタンス素子1はセンサ用インダク
タンス素子として使用する。一方、インダクタン
ス素子2はブリツジの平衡辺に用いる平衡用イン
ダクタンス素子として使用する。二つのインダク
タンス素子1,2は、一つのケース3内に、開磁
路部方向を検出面側に向けて、段差をもたせて並
設して収容する。また二つの巻線1b,2bは、
同一方向に巻かれ、一方の巻き初めと他方の巻き
終り部を共通端子4bに接続し、また一方の巻き
終りと他方の巻き初めとをそれぞれ端子4a,4
cへ接続し、3端子4a,4b,4c構成とす
る。
FIG. 3 shows a magnetic substance detection sensor 10 according to the present invention.
This is an example. With reference to the same figure, 1a, 2a
is a pot-shaped core (Mn
−Zn ferrite system μ1800), respectively.
300 turns of winding 1b around the central columnar part,
2b is applied to configure the inductance elements 1 and 2. The inductance element 1 is used as an inductance element for a sensor. On the other hand, the inductance element 2 is used as a balancing inductance element used on the balanced side of the bridge. The two inductance elements 1 and 2 are housed in one case 3 side by side with the open magnetic path direction facing the detection surface side with a difference in level. Moreover, the two windings 1b and 2b are
They are wound in the same direction, and the beginning of one winding and the end of the other winding are connected to a common terminal 4b, and the end of one winding and the beginning of the other winding are connected to terminals 4a and 4, respectively.
It is connected to C and has three terminals 4a, 4b, and 4c.

前述の第1図に示した回路において、Z1,Z3
抵抗素子(一部可変)を用い、Z3,Z4に第3図の
センサ10のインダクタンス素子1,2を用い
る。センサ10の共通端子4bを出力端のグラン
ド端子とすると、第4図のようなブリツジ回路と
なる。LS,LBは、それぞれセンサ用インダクタンス
素子1および平衡用インダクタンス素子2のイン
ダクタンスを示す。
In the circuit shown in FIG. 1 described above, resistance elements (partially variable) are used for Z 1 and Z 3 , and inductance elements 1 and 2 of the sensor 10 of FIG. 3 are used for Z 3 and Z 4 . If the common terminal 4b of the sensor 10 is used as the ground terminal at the output end, a bridge circuit as shown in FIG. 4 will be obtained. L S and LB indicate the inductance of the sensor inductance element 1 and the balancing inductance element 2, respectively.

第4図で、入力端に周波数f8kHz入力最大
変化電圧Vp.p110Vの交流電圧を駆動信号とし
て加えておき、ブリツジのバランス状態からセン
サ10の検出面方向から磁性体が近接した場合の
センサ用インダクタンス素子Lsのインダクタン
スの変化(ΔLs/Ls)に対応する検出出力最大変
化電圧Vpppの変化を第5図に示す。
In Fig. 4, an AC voltage with a frequency f8kHz input maximum change voltage Vp.p 1 10V is applied to the input terminal as a drive signal, and the sensor 10 when a magnetic body approaches from the detection surface direction of the sensor 10 from the balanced state of the bridge. FIG. 5 shows the change in the detected output maximum change voltage V ppp corresponding to the change in inductance (ΔLs/Ls) of the inductance element Ls.

この実施例では、2つのインダクタンス素子
1,2が検出面方向において段差をもつため、磁
性体の接近に対してセンサ用インダクタンス素子
1のインダクタンス変化は、もう一方の平衡用イ
ンダクタンス素子2のインダクタンスの変化より
常に大きくなる。
In this embodiment, since the two inductance elements 1 and 2 have a step in the direction of the detection surface, the change in inductance of the sensor inductance element 1 due to the approach of a magnetic body is due to the change in inductance of the other balancing inductance element 2. Always greater than change.

これに対して、強磁性体(例えば鉄板)の検出
面以外からの接近に対しては、本考案によるセン
サ10では開磁路部が一方向にしかないため、バ
ランスがくずれることはないことが確認できる。
On the other hand, it has been confirmed that when a ferromagnetic material (for example, a steel plate) is approached from other than the detection surface, the sensor 10 according to the present invention does not lose its balance because the open magnetic path is only in one direction. can.

また、センサに加わる外部の交流磁界の影響を
調べるため、100Hzの交流磁界をセンサ10に印
加して、ブリツジの検出出力V1を測定した。
In addition, in order to examine the influence of an external alternating magnetic field applied to the sensor, a 100 Hz alternating magnetic field was applied to the sensor 10, and the bridge detection output V1 was measured.

第6図に示すように、横軸に示す交流磁界の強
度(磁場最大値)の変化Hpp(gauss)に対する縦
軸に示すV1の変化Vppp(mV)を示す。
As shown in FIG. 6, the vertical axis shows the change in V1 V ppp (mV) with respect to the change H pp (gauss) in the strength of the alternating current magnetic field (maximum magnetic field value) shown on the horizontal axis.

なお、比較のために、2つのインダクタンス素
子1,2を分離し一方のみに交流磁界を印加した
場合の検出出力V2の交流磁界の強度(磁場最大
値)の変化Hpp(gauss)に対するV2の変化Vppp
(mV)も併せて示した。
For comparison, the change in the strength of the alternating current magnetic field (maximum magnetic field value) of the detection output V2 when the two inductance elements 1 and 2 are separated and an alternating magnetic field is applied to only one of them, H pp (gauss), is compared with the change in V2. Change V ppp
(mV) is also shown.

本考案のようにセンサ用および平衡用インダク
タンス素子1,2を並設した構造にすると、両イ
ンダクタンス素子1,2に同程度の交流磁界が加
わり誘起電圧が発生するが、前述した巻線方法お
よび結線によりお互いの誘起電圧が打ち消し合
い、ブリツジの出力電圧は極めて小さくできる。
従つて交流磁場中での使用上の制約を低減でき
る。
When the sensor and balance inductance elements 1 and 2 are arranged side by side as in the present invention, the same degree of alternating current magnetic field is applied to both inductance elements 1 and 2, generating an induced voltage. Due to the wiring, the induced voltages cancel each other out, and the output voltage of the bridge can be made extremely small.
Therefore, restrictions on use in an alternating magnetic field can be reduced.

本考案による磁性体検出用センサでは、センサ
用インダクタンス素子と平衡用インダクタンス素
子は、同様のコアと同様の巻線のため、インダク
タンス値温度特性、経年変化もほとんど等しくす
ることができる。
In the magnetic body detection sensor according to the present invention, since the sensor inductance element and the balancing inductance element have the same core and the same winding, the inductance value temperature characteristics and aging changes can be made almost the same.

また両インダクタンス素子が並設しているた
め、温度の差異によるインダクタンスの差異もほ
とんどない。このためブリツジのバランスは温度
変動に対してもよく保つことができる。
Furthermore, since both inductance elements are arranged in parallel, there is almost no difference in inductance due to a difference in temperature. Therefore, the balance of the bridge can be well maintained even in the face of temperature fluctuations.

更に、両インダクタンス素子のコアを一方向に
開磁路を有するつぼ形コアとし、該開磁路がケー
スの一つの検出面に向けて配置したので、検出面
以外に磁性体が接近しても、これに感応すること
がなく、誤動作が防止される。
Furthermore, the cores of both inductance elements are pot-shaped cores with an open magnetic path in one direction, and the open magnetic path is placed toward one detection surface of the case, so even if a magnetic body approaches other than the detection surface, , it is not sensitive to this, and malfunctions are prevented.

以上述べたごとく、本考案によれば、従来のイ
ンダクタンス素子を用いた磁性体検出用センサで
問題となつた温度特性、経年変化、被測定以外の
強磁性体の影響、あるいは交流磁界による誘起電
圧によるバランスのくずれを防止することがで
き、設置場所、環境の制約を大幅に低減すること
ができた。
As described above, according to the present invention, problems with temperature characteristics, aging, effects of ferromagnetic materials other than the one to be measured, or induced voltage due to alternating current magnetic fields, which have been problems with conventional sensors for detecting magnetic materials using inductance elements, can be solved. It was possible to prevent the balance from being disrupted due to this, and it was possible to significantly reduce restrictions on installation location and environment.

さらに本考案による磁性体検出用センサでは、
2つのインダクタンス素子が同様のものでよく、
構造的にも簡単であり、安価に提供することが可
能であり、工業的にも有利である。
Furthermore, in the sensor for detecting magnetic substances according to the present invention,
The two inductance elements may be similar,
It is structurally simple, can be provided at low cost, and is industrially advantageous.

本考案の具体的な使用例としては、通常の磁性
体センサとしての使い方以外に、特に乾式普通複
写機用磁性トナーの非接触での残量の検知、被磁
性体の磁性のちがいにより出力電圧Vpppの異なる
ことを利用したコインセンサ、磁性トナーの濃度
センサ、などに適する。
In addition to being used as a normal magnetic material sensor, specific examples of the use of this invention include non-contact detection of the remaining amount of magnetic toner for ordinary dry copiers, and output voltage based on the difference in the magnetism of the magnetic material. Suitable for coin sensors, magnetic toner concentration sensors, etc. that utilize different V ppp .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は磁性体検出装置に用いられるブリツジ
回路図、第2図は従来の磁性体検出用センサに用
いられるインダクタンス素子の一例の斜視図、第
3図aは本考案の一実施例の縦断面図、第3図b
は本考案に用いられるつぼ形コアの外観図、第4
図は第3図aのセンサを用いたブリツジ回路図、
第5図はセンサの検出面に磁性体が近接した場合
のセンサ用インダクタンス素子のインダクタンス
変化率とブリツジ回路の検出出力電圧との関係
図、第6図は印加交流磁界の強さとブリツジ回路
の検出出力電圧との関係図で、V1は本考案の場
合、V2はセンサ用または平衡用インダクタンス
素子のいずれか一方のみに交流磁界が印加された
場合を示す。 1……センサ用インダクタンス素子、2……平
衡用インダクタンス素子、3……ケース、1a,
2a……つぼ形コア、1b,2b……巻線、4
a,4b,4c……端子、10……磁性体検出用
センサ。
Fig. 1 is a bridge circuit diagram used in a magnetic substance detection device, Fig. 2 is a perspective view of an example of an inductance element used in a conventional magnetic substance detection sensor, and Fig. 3a is a longitudinal cross-section of an embodiment of the present invention. Front view, Figure 3b
4 is an external view of the pot-shaped core used in the present invention.
The figure is a bridge circuit diagram using the sensor in Figure 3a,
Figure 5 is a relationship diagram between the inductance change rate of the sensor inductance element and the detection output voltage of the bridge circuit when a magnetic substance is close to the detection surface of the sensor, and Figure 6 is the relationship between the strength of the applied AC magnetic field and the detection of the bridge circuit. In the relationship diagram with the output voltage, V 1 indicates the case of the present invention, and V 2 indicates the case where an alternating magnetic field is applied only to either the sensor or balance inductance element. 1... Inductance element for sensor, 2... Inductance element for balance, 3... Case, 1a,
2a... pot-shaped core, 1b, 2b... winding, 4
a, 4b, 4c...Terminal, 10...Sensor for detecting magnetic material.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】 閉磁路部を有する磁気コアに巻線を施してなる
センサ用インダクタンス素子をブリツジ回路の一
片とし、該ブリツジ回路の一対の対向頂点間に駆
動信号を印加しておき、上記センサ用インダクタ
ンス素子の開磁路部に磁性体が接近したとき上記
ブリツジ回路の他の一対の対向頂点間に検出出力
を得るようにした磁性体検出装置に用いるための
磁性体検出用センサにおいて、 上記センサ用インダクタンス素子と、上記ブリ
ツジ回路における該センサ用インダクタンス素子
の平衡辺に用いる平衡用インダクタンス素子とを
検出面を有する一つのケース内に収容してなり、 しかも上記センサ用インダクタンス素子と平衡
用インダクタンス素子との両方が、それぞれ同一
形状でかつ一方向にのみ開磁路部を有するつぼ形
コアの中心柱状部に互いに同数の巻線を施してな
るものからなり、かつ上記ケース内に該開磁路部
を上記検出面に向けて、段差をもつて並設されて
おり、一方上記センサ用インダクタンス素子と平
衡用インダクタンス素子との巻線方向が同一であ
り、かつ一方の巻き始めと他方の巻き終りを共通
に接続した3端子構成を特徴とする磁性体検出用
センサ。
[Claims for Utility Model Registration] A sensor inductance element formed by winding a magnetic core having a closed magnetic path portion is used as a part of a bridge circuit, and a drive signal is applied between a pair of opposing vertices of the bridge circuit. , a sensor for detecting a magnetic body for use in a magnetic body detection device, which obtains a detection output between another pair of opposing vertices of the bridge circuit when a magnetic body approaches the open magnetic path portion of the inductance element for the sensor. The sensor inductance element and the balancing inductance element used for the balancing side of the sensor inductance element in the bridge circuit are housed in one case having a detection surface, and the sensor inductance element and Both the balancing inductance element and the balancing inductance element each have the same shape and are formed by winding the same number of wires on the central columnar part of a pot-shaped core having an open magnetic path part in only one direction, and The open magnetic path portions are arranged in parallel with a step difference, with the open magnetic path portions facing the detection surface, and the winding directions of the sensor inductance element and the balancing inductance element are the same, and the winding direction of the sensor inductance element and the balancing inductance element are the same, and A magnetic substance detection sensor characterized by a three-terminal configuration in which the other end of the winding is connected in common.
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