JPH0736013U - 変位センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 微振動による誤動作を防止して、一定以上の
傾斜，転倒，振動又は衝撃等を検知し得る変位センサを
提供する。 【構成】 本センサ１０Ａは、可動永久磁石１２を移動
可能に内部空間１３に収容する容器本体１４と、ホール
ＩＣ（磁気検出素子）１１が配置された蓋１５と、可動
永久磁石１２を磁気的に保持する固定永久磁石（保持部
材）１６とを有し、固定永久磁石１６により可動永久磁
石１２を磁気的に保持した位置で可動永久磁石１２と接
触する容器本体１４の内壁面１４ｂに、凹部１４ｃを設
けたものである。定常状態においては、可動永久磁石１
２は、固定永久磁石１６により磁気的に保持され、微振
動では移動しないように凹部１４ｃにより位置規制され
ている。一定以上の傾斜等により当該センサ１０Ａに変
位が生じると、可動永久磁石１２が移動し、ホールＩＣ
１１が磁気的変化を検出する。これにより、傾斜等が検
知される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、傾斜，転倒，振動又は衝撃等を検知する変位センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来の変位センサの一例を図１０に示す。

【０００３】 この変位センサ１は、可動永久磁石３を移動可能に容器６の内部空間４に収容 するとともに、保持部材７により可動永久磁石３を磁気的に保持した状態で可動 永久磁石３による磁界内に磁気検知素子８を配置したものであり、傾斜，転倒， 振動又は衝撃等によってセンサ１に変位が生ずると、可動永久磁石３が移動して 可動永久磁石３の磁気検出素子８に作用する磁束が変化することにより、傾斜， 転倒等を検知するものである（実開平４−９６００３号公報）。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、可動永久磁石３は全方向に移動できるように球状になっている ことから、可動永久磁石３と保持部材７との接触が点接触となるため、微振動で 移動して誤動作を起こし易いという問題があった。

【０００５】 そこで、本考案は、上記事情に鑑みてなされたものであり、微振動による誤動 作を防止して、一定以上の傾斜，転倒，振動又は衝撃等を検知し得る変位センサ を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために請求項１記載の変位センサは、可動永久磁石と、こ の可動永久磁石を移動可能に内部空間に収容する非磁性体からなる容器と、前記 可動永久磁石を磁気的に保持する保持部材と、前記可動永久磁石の移動によって 生ずる磁気的変化を検出する磁気検出素子とを有する変位センサにおいて、前記 保持部材により可動永久磁石を磁気的に保持した位置で可動永久磁石と接触する 前記内部空間の壁面に、凹部又は貫通孔を設けたことを特徴とするものである。

【０００７】 また、請求項２記載の変位センサは、前記凹部又は貫通孔の径は、前記可動永 久磁石より小径とするものである。

【０００８】

【作用】

請求項１記載の変位センサによれば、当該変位センサが傾斜，転倒，振動又は 衝撃等によって変位を生じていない定常状態においては、可動永久磁石は、保持 部材により磁気的に保持され、微振動で移動しないように凹部又は貫通孔により 位置規制されている。一定以上の傾斜等により当該変位センサに変位が生ずると 、可動永久磁石が移動し、磁気検出素子が磁気的変化を検出する。これにより、 傾斜等が検知される。

【０００９】 請求項２記載の変位センサによれば、凹部又は貫通孔の径を可動永久磁石より 小径とすることにより、定常状態における可動永久磁石と凹部又は貫通孔との接 触が複数点又は線接触となるため、微振動での移動を防止できる。

【００１０】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面を参照して詳述する。

【００１１】 図１は本考案の変位センサの一実施例を示す断面図である。

【００１２】 この変位センサ１０Ａは、可動永久磁石１２を移動可能に内部空間１３に収容 する容器本体１４と、磁気検出素子が配置された蓋１５と、可動永久磁石１２を 磁気的に保持する保持部材としての固定永久磁石１６とを有して構成されている 。

【００１３】 次に、上記各部の詳細を説明する。

【００１４】 前記可動永久磁石１２は、永久磁石自体が球状に形成されたものであるが、転 動を容易とするため磁極面が球面であれば、表面全体が必ずしも球状でなくても よい。例えば、図２に示すように、一部に平坦な面１２ａを備えてもよく、図３ に示すように、円柱状，角柱状等の永久磁石１２ｂをプラスチックケースやモー ルド体１２ｃ等に封入してもよい。また、材質は、等方性，異方性のいずれでも よく、ネオジウム，希土類その他の永久磁石でもよい。

【００１５】 前記容器本体１４は、非磁性体からなる有底筒状を有し、底部１４ａの内壁面 １４ｂの中央に可動永久磁石１２より小径の凹部１４ｃを設け、底部１４ａの周 囲に鍔部１４ｄを突設させ、取付用捩子１４ｅを有している。この凹部１４ｃに より、微振動による誤動作を防止することができる。なお、凹部１４ｃの形状は 、円形，角形，三角形，その他多角形等でもよい。

【００１６】 前記磁気検出素子は、可動永久磁石１２からの磁束の変化を検出するものであ り、ホールＩＣ１１，リードスイッチ１１Ｃ，ＭＲ素子（磁気抵抗素子），ホー ル素子等が適用されるが、本実施例ではホールＩＣ１１について主に説明する。

【００１７】 ホールＩＣ１１は、図４のブロック図に示すように、ホール素子１１０，増幅 器１１１，シュミットトリガ１１２，電源回路１１３，温度補償回路１１４，出 力トランジクタ１１５及び出力抵抗１１６を具備している。このホールＩＣ１１ は、図１に示すように磁気検出面１１ａを有し、図５の出力特性図に示すように 、磁気検出面１１ａに向かうＮ極又はＳ極のいずれか一方の一定以上の磁界の強 さに対してスイッチング動作する一方向磁界動作型のものである。この磁界の強 さが一定（Ｂ₂ ）以上になると、出力トランジスタ１１５がオンとなり、出力電 圧はローレベルＬとなる。一方、磁界の強さが一定（Ｂ₁ ）以下になると、出力 トランジスタ１１５がオフとなり、出力電圧はハイレベルＨとなる。なお、回路 によっては、出力トランジスタ１１５のオン／オフと出力電圧のＬ／Ｈの関係を 、逆にすることもできる。このようなホールＩＣ１１を用いることにより、入力 電源を必要とするが、出力信号がローレベル（オン）／ハイレベル（オフ）で得 られるので、取扱いが容易となり、リード線，ピン端子等任意の方法で信号を取 り出すことが可能となる。

【００１８】 前記固定永久磁石１６は、可動永久磁石１２との間の磁気吸引力により可動永 久磁石１２の一方の定まった極性（Ｓ極又はＮ極）が常にホールＩＣ１１の磁気 検出面１１ａに向くように保持するものである。これにより、磁気検出素子とし て一方向磁界動作型のホールＩＣ１１を用いることが可能となる。なお、磁気検 出素子として他の検出素子を用いた場合には、保持部材として永久磁石以外の磁 性体であってもよい。

【００１９】 次に、本実施例の動作を説明する。

【００２０】 まず、定常状態では、可動永久磁石１２は、固定永久磁石１６との間の磁気吸 引力により、磁極例えばＳ極がホールＩＣ１１に向いており、ホールＩＣ１１に 十分な磁束を供給している。このため、ホールＩＣ１１は、その十分な磁束によ り出力トランジスタ１１５がオンとなり、ローレベルの電圧を出力している。ま た、この定常状態では、可動永久磁石１２は、微振動では移動しないように凹部 １４ｃにより位置規制されている。

【００２１】 なお、この定常状態において、磁気検出素子がホール素子の場合には、磁束密 度に比例して大きな出力電圧（＋，−は磁極による）が得られ、また、磁気検出 素子が正の磁気特性を持った化合物半導体ＭＲ素子の場合は、抵抗値が増加して 大となっており、負の磁気特性を持った強磁性体金属ＭＲ素子の場合には、抵抗 値が減少して小となっている。また、磁気検出素子が、リードスイッチの場合に は、オンとなっている。

【００２２】 ここで、当該センサ１０Ａに図６に示すように、一定以上の傾斜又は転倒が加 わったり、強い衝撃加速度が加わると、可動永久磁石１２は、凹部１４ｃから離 れて飛び出す。この結果、可動永久磁石１２からホールＩＣ１１に磁束が供給さ れなくなり、ホールＩＣ１１の出力トランジスタ１１５がオフとなり、出力電圧 がＨレベルとなる。

【００２３】 なお、磁気検出素子がホール素子の場合には、出力電圧が小さくなるが、その 出力変化をオペアンプ等により検出することにより、オン／オフの出力を得るこ とができる。また、磁気検出素子がＭＲ素子の場合には、抵抗値が変化し、この 抵抗変化をホール素子と同様に、オペアンプ等の回路によって処理することによ って、オン／オフの出力を得ることができる。また、磁気検出素子がリードスイ ッチの場合には、オフとなる。

【００２４】 以上のような動作で、傾斜，転倒等を検知することができる。

【００２５】 なお、動作する傾斜角，加速度の大きさは、可動永久磁石１２と固定永久磁石 １６との間の磁気吸引力や凹部１４ｃの大きさと可動永久磁石１２の径等によっ て定まる。つまり、可動永久磁石１２の材質，大きさ，形状，固定永久磁石１６ の材質，形状，大きさ，磁気ギャップ（可動永久磁石１２とホールＩＣ１１との 間及び可動永久磁石１２と固定永久磁石１６との間）や凹部１４ｃの形状，大き さ等によって定まる。

【００２６】 なお、本実施例は、図７に示す変位センサ１０Ｂのように、図１に示す変位セ ンサ１０Ａを上下逆様の状態にして、定常状態において、可動永久磁石１２Ｂを 上部に設けた凹部１４ｃに固定永久磁石１６Ｂの磁気吸引力により引き上げて保 持するようにしてもよい。

【００２７】 また、本実施例は、図８に示す実施例の変位センサ１０Ｃのように、磁気検出 素子として、リードスイッチ１１Ｃを用いてもよい。この場合は、前述したよう にリードスイッチ１１Ｃは、定常状態において、磁束により一対のリード片が接 触してオン状態となっており、傾斜，転倒等が加わると、リードスイッチ１１Ｃ がオフとなる。

【００２８】 また、本実施例は、図９に示す変位センサ１０Ｄのように、可動永久磁石１２ を載置する台座１７を備え、その台座１７の中央に可動永久磁石１２が微振動で 移動しないように貫通孔１７ａを設け、その貫通孔１７ａ内に保持部材１６を配 置してもよい。但し、この場合には、保持部材１６の磁力は、磁気検出素子を誤 動させないレベルに制限される。また、固定永久磁石１６を内部空間１３に露出 させ、その固定永久磁石１６に可動永久磁石１２を位置規制するための凹部を設 けてもよい。

【００２９】 このような本実施例によれば、以下の効果が得られる。

【００３０】 (1) 可動永久磁石１２を球状としているので、全周方向（３６０度）に対して同 じ傾斜角，転倒角，加速度で作動することができ、動作の安定化が図れる。

【００３１】 (2) 可動永久磁石１２を球状とした場合、接触部分が点接触となり、微振動に対 して反応し易いという欠点を持っているが、本実施例では凹部１４ｃにより位 置規制しているので、複数点又は線接触となるため、外部からの振動で誤動作 することがなくなる。

【００３２】 (3) 磁気検出素子としてホールＩＣを用いた場合には、オン／オフ信号が直接得 られると共に、リードスイッチのように大型にならないため、小型化が可能と なる。また、出力処理のための他の回路を設ければ、磁気検出素子としてＭＲ 素子やホール素子も利用することができる。

【００３３】 (4) 水銀スイッチの様な地球環境を汚染する有害物質を使用していないため、環 境保護に寄与し得る変位センサを提供することができる。

【００３４】 なお、本考案は、上記実施例に限定されず、種々に変形実施できる。

【００３５】

【考案の効果】

以上詳述した本考案によれば、以下の効果を奏する。

【００３６】 請求項１記載の考案によれば、定常状態において可動永久磁石を保持部材によ り磁気的に保持するとともに、凹部又は貫通孔により位置規制しているので、微 振動による誤動作を防止して、一定以上の傾斜，転倒，振動又は衝撃等を検知し 得る変位センサを提供することができる。

【００３７】 請求項２記載の考案によれば、定常状態における可動永久磁石と凹部又は貫通 孔との接触が複数点又は線接触となるため、微振動による誤動作を確実に防止で きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の変位センサの一実施例を示す断面図

【図２】可動永久磁石の他の例を示す側面図

【図３】可動永久磁石の他の例を示す断面図

【図４】ホールＩＣのブロック図

【図５】ホールＩＣの出力特性図

【図６】本実施例の動作を説明するための断面図

【図７】他の実施例を示す断面図

【図８】他の実施例を示す断面図

【図９】他の実施例を示す断面図

【図１０】従来の変位センサの動作状態を示す断面図

【符号の説明】

１０Ａ乃至１０Ｄ 変位センサ １１ ホールＩＣ（磁気検出素子） １２ 可動永久磁石 １３ 内部空間 １４ 容器本体 １６ 固定永久磁石（保持部材）

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 可動永久磁石と、この可動永久磁石を移
   動可能に内部空間に収容する非磁性体からなる容器と、
   前記可動永久磁石を磁気的に保持する保持部材と、前記
   可動永久磁石の移動によって生ずる磁束の変化を検出す
   る磁気検出素子とを有する変位センサにおいて、前記保
   持部材により可動永久磁石を磁気的に保持した位置で可
   動永久磁石と接触する前記内部空間の壁面に、凹部又は
   貫通孔を設けたことを特徴とする変位センサ。
2. 【請求項２】 前記凹部又は貫通孔の径は、前記可動永
   久磁石より小径とする請求項１記載の変位センサ。