JPH05323037A - 発信器 - Google Patents

発信器

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JPH05323037A
JPH05323037A JP15454492A JP15454492A JPH05323037A JP H05323037 A JPH05323037 A JP H05323037A JP 15454492 A JP15454492 A JP 15454492A JP 15454492 A JP15454492 A JP 15454492A JP H05323037 A JPH05323037 A JP H05323037A
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Yoshio Asanuma
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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁気センサの発信素子に高価な磁石を用いる
ことなく広い温度範囲内において長期安定で、小形で安
価にする。 【構成】 アモルファス金属繊維からなる感磁体11に
発振コイル12と励磁コイル14とを巻回して、励磁コ
イル14を発振回路15で駆動する。検出コイル12か
らのバルクハウゼンジセンプに伴うパルスの出力は流量
計回転子20の強磁性体25,26が感磁体11に接近
すると停止する。これを、波形整形回路17、励磁周期
よりも僅かに長いパルス幅を出力する再トリガ方式のモ
ノマルチ18を介して強磁性体25,26の通過に応じ
た流量パルスを出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明は、発信器に関し、より詳細には、
強磁性体の位置を検出する磁気センサによる発信器に関
する。
【0002】
【従来技術】位置検出を非接触的に行うためには電磁
的、光学的な手段が多く選ばれる。電磁的な手段として
は強磁性体を被検対象に固着して、該強磁性体の近接に
よるインダクタンスの変化を利用して、発振器の発振用
周波数の変化として強磁性体の位置を検知する方法や、
発信磁石を被検対象に埋設して、該発信磁石の磁束に応
答して電圧出力を得る磁電変換素子による方法等があ
る。磁電変換素子としては、ホール素子、磁気抵抗素子
及びアモルファス繊維金属を用いバルクハウゼンジャン
プを利用したアモルファス金属繊維センサ等がある。ま
た、光学的な方法では、最もシンプルな光遮閉方法が多
用されている。しかし、光遮閉による位置検出方法は、
不透明な光媒体の中では検出不可能となる。例えば、容
積流量計の流量パルス発信器として測定流体中で流量に
応じて回転する光反射板を有する回転子に光照射して、
反射光の数から回転を計測する場合、測定流体が重油の
ように不透明な媒体では検出不能となる。
【0003】これに対して、電磁的な手段では、測定流
体の物性に影響されることなく計測が可能であり流量計
の検出器として多くの利点を有している。その反面、ホ
ール素子のように電子移動度を利用した素子は温度依存
性があり、流量計の検出器としては不向きである。これ
に対して、アモルファス金属繊維にコイルを巻回した磁
気センサは、発信磁石の磁束密度に応じて生ずるバルク
ハウゼンジャンプをコイルによりパルス電圧として検知
する磁石の位置検出器であり、被測定流体の物性の広い
範囲で温度に依存することなく、しかも、小形で検出エ
ネルギも小さいので、流量計の検出器に好適である。し
かし、発信磁石は、あらゆる測定流体にも対処できるよ
うに耐食性の優れた白金とコバルトの合金を用いるため
高価なものとなった。しかも、回転子に磁石を互いに極
性を異なるように埋設しなければならないが、形状が等
しいため、同じ極に埋設するというような作業ミスをす
ることがあり、更には、長時間高温状態におくと減磁す
るとか液体中に磁性粉があると、磁性粉が磁石に付着し
て流量計精度、特に小流での器差低下を招く等の問題が
あった。
【0004】
【目的】本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされた
もので、安価な強磁性体を検出素子として多種類の流体
の広い温度範囲で検出を可能とし、検出エネルギの小さ
い検出器を提供することを目的としてなされたものであ
る。
【0005】
【構成】本発明は、上記目的を達成するために、(1)
アモルファス金属繊維と、該アモルファス金属繊維に巻
回されたコイルとからなる磁気センサと;該磁気センサ
のコイルに印加する交流電源と;前記コイルの交流波形
に重畳する正逆パルス電圧が消減することにより、前記
磁気センサへの強磁性体の近接を検知する検出回路とで
構成したこと、或いは、(2)アモルファス金属繊維
と、該アモルファス金属繊維に巻回された複数のコイル
とからなる磁気センサと;該磁気センサの一つのコイル
を励磁コイルとし、該励磁コイルを励磁する交流電源
と;前記磁気センサの他のコイルを検出コイルとし、該
検出コイルに出力する正逆パルス電圧が消減することに
より、前記磁気センサへの強磁性体の近接を検知する検
出回路とから構成したこと、更には、(3)前記(2)
において、アモルファス金属繊維に検出コイルを巻回し
た磁気センサと、該磁気センサを収納する非磁性ケース
と、該非磁性パイプに巻回された励磁用コイルとを一体
構成したこと、更には、(4)前記(2)又は(3)に
おいて、検出回路を検出コイルに出力する正逆パルス電
圧を励振コイルの励振周期に等しい周期の矩形波電圧に
変換する波形整形回路と、該波形整形回路より出力され
る矩形波電圧周期よりも僅かに長い周期の矩形波電圧を
出力する再トリガモノステーブルマルチバイブレータと
で構成したこと、更には、(5)前記(1)乃至(4)
に何れかにおいて、計量室内で流量に応じて回転する非
磁性材の回転子端面に強磁性体を埋没し、該回転子の強
磁性体の近接離間により容積流量計の流量パルスを発信
させること、更には、(6)前記(1)乃至(5)にお
いて、強磁性体の外面を耐蝕性の強い非磁性材で被覆し
たことを特徴とするものである。以下、本発明の実施例
に基づいて説明する。
【0006】
【実施例】図3は、アモルファス金属繊維の磁気特性を
示す図で、Fe−Si−B系のアモルファス金属繊維
(以後AMFと呼ぶ)の磁気特性を示している。Fe−
Si−B系のAMFは保持力HCが0.40e(エールス
テッド)と小さく磁気ヒステリシス曲線は角形特性を有
しているので、磁界の強さが0.40eを越えるとき
に、磁気ヒステリシス曲線に従って磁束密度の急激な変
化、即ち、バルクハウゼンジャンプが生ずる。
【0007】図1は、本発明における発信器を説明する
ための図で、図中、1は感磁体、2はコイル、3はケー
ス、4は交流電源、5は強磁性体、6は磁気センサであ
る。
【0008】磁気センサ6は、図1に示すように、1本
または複数本のAMFを束状にした感磁体1にコイル2
を巻回し、非磁性体のケース3で被覆したものである。
交流電源は、コイル2を励磁することにより感磁体1に
バルクハウジンゼンジャンプを発生させるためのもの
で、コイル2に磁界強度±Hc以上の交番磁界を発生さ
せる。図2(a),(b)は、本発明における発信器の
波形を示す図で、図2(a)は磁気センサ6に対し強磁
性体5がない場合、図2(b)は強磁性体5が接近した
場合である。図1において、強磁性体5が磁気センサ6
から離間した位置にある状態では磁気センサ6は磁気的
な影響を受けないので図2(a)に示すようにコイル2
の端子2a,2a間には交流電圧波形Aにバルクハウゼ
ンジャンプにより生ずる正逆の電圧パルス±Pが重畳さ
れる。強磁性体5が感磁体1の軸O−O上の位置に達し
たときはバルクハウゼンジャンプがなくなり、図2
(b)のように正逆の電圧パルスPは消え正弦波信号の
みとなる。従って、電圧パルスPの有無により強磁性体
5の位置を検知できる。電圧パルスPのみを取り出すた
めに、例えば、図2(a)の電圧をトランス結合して出
力し、該出力電圧に、図2(b)に図示したような交流
電源4からの正弦波電圧を位相反転して加算することに
より得られる。
【0009】図4は、本発明における発信器の一実施例
を説明するための図で、図中、10は発信器、11は感
磁体、12は検出コイル、13はケース、14は励磁コ
イルである。
【0010】図4において、端子11a,11aを有す
る検出コイル12は、1本又は複数本のAMFを束状に
した感磁体11上に巻回され、更に、検出コイル12上
に端子14a,14aを有する励磁コイル14を巻回さ
れ 一体形成されたものである。検出コイル12と励磁
コイル14との間には非磁性のパイプ状ケース13が配
設されている。ケース13は必要不可欠のものではない
がケース13を設けることにより励磁コイル14の巻回
において品質が均等化される利点がある。また、検出コ
イル12と励磁コイル14とを入れ替えてもよい。次
に、上述の如く構成された発信器の動作を容積流量計に
適用した場合について説明する。
【0011】図5は、本発明における発信器の一実施例
における動作を説明するためのブロック図で、図中、1
5は交流電源、16はアンプ、17は波形整形回路、1
8は再トリガ方式のモノマルチバイブレータ(単にM・
Mと呼ぶ)、19は出力端子、20は容積流量計回転
子、21,22は回転子、23,24は回転子軸、2
5,26は強磁性体であり、図4と同じ作用をする部分
には図4と同一の参照番号を付している。
【0012】容積流量計回転子20は計量室(図示せ
ず)内で噛合し、流量に応じて軸23,24を軸として
回転する一対の回転子21,22を有しており、一方の
回転子21の端面に軸23の同心円上にパーマロイ等の
強磁性体25,26が埋設されている。この強磁性体2
5,26と発信器10とは所定間隔を隔てて対向して配
設されている。励磁コイル14には交流電源15が接続
されて交番励磁される。検出コイル12の端子11aに
はアンプ16が接合され、該アンプ16には、波形整形
回路17及び再トリガ方式のM・M18がカスケード接
続されている。次に上述の回路動作を各段の波形により
説明する。
【0013】図6(a),(b),(c)は発信器各段の
出力波形を説明するための図で、図6(a)はアンプ1
6の出力波形、図6(b)は波形整形回路17の出力波
形、図6(c)はM・M18の出力波形である。
【0014】まず、励磁コイル14が交流電源15で励
磁されると、磁性体11の軸方向にバルクハウゼンジャ
ンプに必要な磁界強度±Hcよりも大きい交番磁界が発
生し、磁界|Hc|を越えた時点で励磁周波数に応じた
電圧パルスが発生し、アンプ16で増幅され、図6
(a)のパルス±Pが発生するが、強磁性体25,26
が発信器10に近接するとパルス±Pが生じない。波形
整形回路17は、例えば、R−Sフリップフロップ回路
からなり、パルス+Pでセットし、パルス−Pでリセッ
トすることにより図6(b)に示すように、励磁コイル
14の励磁周期と等しい周期の矩形波電圧のパルス列が
得られる。当然ながら、パルス±Pの発生しない期間で
は矩形電圧パルスが発生されない。再トリガ方式のM・
M18の抵抗R、コンデンサCを調整してパルス幅を励
磁コイル14の励振周期よりも僅かに大きく設定してお
くことにより、図6(c)に示すように矩形電圧パルス
が発生している時はM・M18からの出力はなく、M・
M18の設定パルス幅より長い時間矩形電圧パルスが入
ってこなかった時点で立上り、矩形パルスが発生した立
上りで立下る矩形電圧を端子19より出力する。交流電
源15の発振周波数を回転子21の回転数よりも充分大
きく選ぶことにより応答よく回転数に応じた強磁性体2
5,26からの出力パルスが得られる。
【0015】上述においては、容積流量計の発信器とし
て説明したが、強磁性体25,26は測定流体によって
は、腐食されることがあるので予め樹脂モールドして埋
設するとよい。また、本発明の発信器は流量計に限るも
のではなく強磁性体の位置を検出する位置発信器として
も使用することができる。
【0016】
【効果】以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、アモルファス金属繊維のバルクハウセンジャンプを
利用した磁気センサは小形となるという特徴を生かし
て、高価な磁石を発信体とすることなく安価な強磁性体
を発信体とすることができるので小形安価な発信器を提
供することができる。更には、高温状態でも使用が可能
となり、特に容積流量計の発信器として用いる場合は、
計量室内で回転する回転子には、従来の磁石では測定液
に含まれた強磁性粉が付着して精度を劣化させることが
あったが、本発明では、発信体として磁石でなく、強磁
性体を使用しているため、強磁性粉が付着することがな
い。従って、長期安定な流量計の発信器とすることがで
きる。その他の効果として、流量センサとして磁気セン
サを使用した場合、その磁気センサ周辺の材質には非磁
性のものが求められる(例えば、ステンレスなど)。し
かしながら、実際の素性上、ステンレスでも完全な非磁
性体ではなく、残留フェライトを含んでいる。発信体と
して磁石を使用した場合には、この残留フェライトに回
転子が引きつけられて、特に微小流量計の場合、少流器
差が悪化する。しかしながら、このように発信体として
磁性体を使用すると、回転子が引きつけられることがな
いため、少流器差が良好となる流量発信器を提供でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明における発信器を説明するための図で
ある。
【図2】 本発明における発信器の波形を示す図であ
る。
【図3】 アモルファス金属繊維の磁気特性を示す図で
ある。
【図4】 本発明における発信器の一実施例を説明する
ための図である。
【図5】 本発明における発信器の一実施例における動
作を説明するためのブロック図である。
【図6】 発信器各段の出力波形を説明するための図で
ある。
【符号の説明】
1…感磁体、2…コイル、3…ケース、4…交流電源、
5…強磁性体、6…磁気センサ、10…発信器、11…
感磁体、12…検出コイル、13…ケース、14…励磁
コイル、15…交流電源、16…アンプ、17…波形整
形回路、18…再トリガ方式のモノマルチバイブレー
タ、19…出力端子、20…容積流量計回転子、21,
22…回転子、23,24…回転子軸、25,26…強
磁性体。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アモルファス金属繊維と、該アモルファ
    ス金属繊維に巻回されたコイルとからなる磁気センサ
    と;該磁気センサのコイルに印加する交流電源と;前記
    コイルの交流波形に重畳する正逆パルス電圧が消減する
    ことにより、前記磁気センサへの強磁性体の近接を検知
    する検出回路とで構成したことを特徴とする発信器。
  2. 【請求項2】 アモルファス金属繊維と、該アモルファ
    ス金属繊維に巻回された複数のコイルとからなる磁気セ
    ンサと;該磁気センサの一つのコイルを励磁コイルと
    し、該励磁コイルを励磁する交流電源と;前記磁気セン
    サの他のコイルを検出コイルとし、該検出コイルに出力
    する正逆パルス電圧が消減することにより、前記磁気セ
    ンサへの強磁性体の近接を検知する検出回路とから構成
    したことを特徴とする発信器。
  3. 【請求項3】 アモルファス金属繊維に検出コイルを巻
    回した磁気センサと、該磁気センサを収納する非磁性ケ
    ースと、該非磁性パイプに巻回された励磁用コイルとを
    一体構成したことを特徴とする請求項2記載の発信器。
  4. 【請求項4】 検出回路を検出コイルに出力する正逆パ
    ルス電圧を励振コイルの励振周期に等しい周期の矩形波
    電圧に変換する波形整形回路と、該波形整形回路より出
    力される矩形波電圧周期よりも僅かに長い周期の矩形波
    電圧を出力する再トリガモノステーブルマルチバイブレ
    ータとで構成したことを特徴とする請求項2又は3記載
    の発信器。
  5. 【請求項5】 計量室内で流量に応じて回転する非磁性
    材の回転子端面に強磁性体を埋没し、該回転子の強磁性
    体の近接離間により容積流量計の流量パルスを発信させ
    ることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の発
    信器。
  6. 【請求項6】 強磁性体の外面を耐蝕性の強い非磁性材
    で被覆したことを特徴とする請求項1乃至5記載の発信
    器。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003075191A (ja) * 2001-09-04 2003-03-12 Shinkawa Denki Kk 磁化反転素子
JP2003075519A (ja) * 2001-09-04 2003-03-12 Shinkawa Denki Kk 磁化反転素子
US6685999B2 (en) 1998-12-28 2004-02-03 Canon Kabushiki Kaisha Recording medium and method of manufacturing the same

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JP2003075191A (ja) * 2001-09-04 2003-03-12 Shinkawa Denki Kk 磁化反転素子
JP2003075519A (ja) * 2001-09-04 2003-03-12 Shinkawa Denki Kk 磁化反転素子

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