JPH0778538A - Hall effect type position sensor - Google Patents

Hall effect type position sensor

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Publication number
JPH0778538A
JPH0778538A JP24605293A JP24605293A JPH0778538A JP H0778538 A JPH0778538 A JP H0778538A JP 24605293 A JP24605293 A JP 24605293A JP 24605293 A JP24605293 A JP 24605293A JP H0778538 A JPH0778538 A JP H0778538A
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JP
Japan
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magnetic field
position sensor
effect type
permanent magnet
type position
Prior art date
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Pending
Application number
JP24605293A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yukihiro Asa
幸啓 麻
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Asa Electronics Industry Co Ltd
Original Assignee
Asa Electronics Industry Co Ltd
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Publication date
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Priority to US08/181,982 priority patent/US5493216A/en
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To improve the precision of position detection by specifying the composition of three permanent magnets of a magnetic field generating part of a Hall effect type position sensor composed of the magnetic field generating part and a magnetic field detecting part. CONSTITUTION:A Hall effect type position sensor is composed of a magnetic field generating part and a magnetic field detecting part which slides relatively to the magnetic field generating part and has hole elements to detect the magnetic field from the magnetic field generating part. The magnetic field generating part is composed of a first permanent magnet 6 and a second and a third magnets 7, 8 which are shorter in the length than the first magnet 6 and are set in both sides of the magnet 6 along the sliding direction while being kept from the magnet 6 by the same distance. Further, the polarity of the second and the third permanent magnets 7, 8 are made to be opposite to the polarity of the first permanent magnet 6. Consequently, even in the case the operational distance between the magnetic field generating part and the magnetic field detecting part alters, the difference of detection positions in the sliding direction can be suppressed to low level and moreover operational distance can be set to be wide.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、被検出体を構成する永
久磁石からなる磁場発生部と、この磁場発生部に対して
相対的にスライドし磁場発生部からの磁場を検出するホ
ール素子からなる磁場検出部とから構成されたホール効
果形位置センサに関し、特に磁場発生部の構造の改良に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic field generating section composed of a permanent magnet which constitutes an object to be detected, and a Hall element which slides relative to the magnetic field generating section and detects a magnetic field from the magnetic field generating section. Hall effect type position sensor composed of a magnetic field detecting section and a magnetic field generating section.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近、永久磁石とホール素子とを組み合
わせたホール効果形位置センサが、各種機械装置、電気
・電子機器、オートメーション機器等に応用されてい
る。このホール効果形位置センサは、位置を検出したい
被検出体に永久磁石を取り付けて磁場発生部を構成する
と共に、これらの磁場発生部に対して相対的にスライド
するようにホール素子からなる磁場検出部を構成するよ
うにしたものであり、磁場発生部と磁場検出部とが近接
したとき、磁場検出部のホール素子がホール効果によっ
て磁場発生部からの磁場を検出して電気信号を出力する
ことにより、被検出体の位置を検出するようにしたもの
である。
2. Description of the Related Art Recently, a Hall effect type position sensor in which a permanent magnet and a Hall element are combined has been applied to various mechanical devices, electric / electronic devices, automation devices and the like. This Hall-effect type position sensor has a magnetic field generation unit that attaches a permanent magnet to an object whose position is to be detected, and at the same time detects a magnetic field composed of a Hall element so as to slide relative to these magnetic field generation units. When the magnetic field generation unit and the magnetic field detection unit come close to each other, the Hall element of the magnetic field detection unit detects the magnetic field from the magnetic field generation unit by the Hall effect and outputs an electric signal. Thus, the position of the object to be detected is detected.

【0003】ホール効果は周知の如く、図6に示したよ
うに例えば1nSbのような半導体薄膜20からなるホ
ール素子を用いて、この半導体薄膜20のある方向に電
流Iを流して、この電流Iの方向と直交する方向に磁場
Hを加えると、電流Iと磁場Hのいずれにも直交する方
向にホール電圧Vhを発生する現象であり、このホール
電圧Vhは電流Iと磁場Hの積に比例する。よって、ホ
ール素子に磁場れを作用させることにより、この磁場の
大きさに応じたホール電圧Vhすなわち電気信号を出力
させることができ、これによって被検出体の位置を検出
してこの位置で被検出体を停止させる等の必要な制御動
作を施すことができる。このようなホール素子を磁場検
出部として構成したホール効果形位置センサは、マイク
ロスイッチ等のような機械的な接点を有することなく、
被検出体に非接触で動作するため信頼性が高いという利
点を備えているので、広範囲に応用されている。
As is well known for the Hall effect, as shown in FIG. 6, a Hall element composed of a semiconductor thin film 20 such as 1 nSb is used, and a current I is caused to flow in a certain direction of the semiconductor thin film 20. Is a phenomenon in which a Hall voltage Vh is generated in a direction orthogonal to both the current I and the magnetic field H when a magnetic field H is applied in a direction orthogonal to the direction of H. The Hall voltage Vh is proportional to the product of the current I and the magnetic field H. To do. Therefore, by applying a magnetic field deflection to the Hall element, it is possible to output the Hall voltage Vh, that is, an electric signal according to the magnitude of the magnetic field, and thereby detect the position of the object to be detected and detect the position at this position. It is possible to perform necessary control operations such as stopping the body. Hall effect type position sensor configured such a Hall element as a magnetic field detection unit, without having a mechanical contact such as a micro switch,
Since it has an advantage of high reliability because it operates in a non-contact manner with the object to be detected, it is widely applied.

【0004】このようなホール効果形位置センサの従来
例として、例えば実開平1−81837号公報に開示さ
れた構造が知られている。この構造は、図7に示したよ
うに部分的に異なる方向に磁化された2つの磁石部2
1,22からなる磁石23によって磁場発生部24を構
成するようにしたものであり、この磁場発生部24とホ
ール素子からなる磁場検出部25を動作距離hを保っ
て、両者24,25を相対的に磁束方向26にスライド
させるようになっている。
As a conventional example of such a Hall effect type position sensor, for example, the structure disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 1-81837 is known. As shown in FIG. 7, this structure has two magnet parts 2 which are partially magnetized in different directions.
The magnetic field generating unit 24 is configured by the magnet 23 composed of 1 and 22, and the magnetic field generating unit 24 and the magnetic field detecting unit 25 including a Hall element are kept at an operating distance h so that the two 24 and 25 are relatively positioned. It is designed to be slid in the magnetic flux direction 26.

【0005】また、他の従来例として、例えば実開平1
−100348号公報に開示された構造が知られてい
る。この構造は、図8に示したように位置を検出したい
被検出体としてのピストン31に永久磁石32を取り付
け、さらにこの永久磁石32のスライド方向に沿った両
端に磁性体33を取り付けるようにして、磁場発生部3
4を構成するようにしたものである。そして、シリンダ
チューブ35を介してホール素子36からなる磁場検出
部37を磁場発生部34に対して相対的にスライドさせ
るようにしたものである。これらの各従来例において、
ホール素子から出力されたホール電圧Vhは、増幅器に
より増幅され、さらに比較器により基準値と比較される
ことによってスイッチング動作が行われて、制御信号が
被検出体に出力されるようになっている。
Further, as another conventional example, for example, an actual flatbed 1
The structure disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. -100348 is known. In this structure, as shown in FIG. 8, a permanent magnet 32 is attached to a piston 31 as an object to be detected whose position is to be detected, and magnetic bodies 33 are attached to both ends of the permanent magnet 32 in the sliding direction. , Magnetic field generator 3
4 is configured. Then, the magnetic field detector 37 including the Hall element 36 is slid relative to the magnetic field generator 34 via the cylinder tube 35. In each of these conventional examples,
The Hall voltage Vh output from the Hall element is amplified by an amplifier and further compared with a reference value by a comparator to perform a switching operation, so that a control signal is output to the detected object. .

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで従来のホール
効果形位置センサでは、磁場発生部と磁場検出部との動
作距離が変化した場合のスライド方向の検出位置のずれ
が大きくなるという問題がある。例えば図7の従来例に
おいては、磁場発生部24と磁場検出部25との動作距
離hの変化は実用上避けられないので、この動作距離h
が変化するとスライド方向26の検出位置がずれてくる
ため、検出精度が低下するようになる。
By the way, the conventional Hall effect type position sensor has a problem that the displacement of the detection position in the sliding direction becomes large when the operating distance between the magnetic field generation unit and the magnetic field detection unit changes. For example, in the conventional example of FIG. 7, since a change in the operating distance h between the magnetic field generator 24 and the magnetic field detector 25 is practically unavoidable, this operating distance h
If the value changes, the detection position in the slide direction 26 shifts, so that the detection accuracy decreases.

【0007】本発明は以上のような問題に対処してなさ
れたもので、磁場発生部と磁場検出部との動作距離が変
化した場合でも、スライド方向の検出位置のずれを小さ
く抑えるようにしたホール効果形位置センサを提供する
ことを目的とするものである。
The present invention has been made in consideration of the above problems, and is designed to suppress the deviation of the detection position in the sliding direction to be small even when the operating distance between the magnetic field generating section and the magnetic field detecting section changes. An object is to provide a Hall effect type position sensor.

【0008】[0008]

【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の本発明は、被検出体を構成する永久磁石か
らなる磁場発生部と、この磁場発生部に対して相対的に
スライドし磁場発生部からの磁場を検出するホール素子
からなる磁場検出部とから構成されたホール効果形位置
センサにおいて、上記磁場発生部は、第1の永久磁石
と、この第1の永久磁石のスライド方向に沿った両側に
等しいギャップを隔てて配置された、第1の永久磁石よ
り長さ寸法の小さい第2及び第3の永久磁石とから構成
され、第1の永久磁石の極性に対して第2及び第3の永
久磁石の極性を逆極性となるように着磁したことを特徴
とするものである。
In order to achieve the above object, the present invention according to claim 1 provides a magnetic field generating section made of a permanent magnet which constitutes an object to be detected, and a slide relative to the magnetic field generating section. In the Hall-effect type position sensor including a magnetic field detection unit including a Hall element that detects a magnetic field from the magnetic field generation unit, the magnetic field generation unit includes a first permanent magnet and a slide of the first permanent magnet. A second permanent magnet and a third permanent magnet, which are smaller in length dimension than the first permanent magnet and are arranged with equal gaps on both sides along the direction, and are arranged with respect to the polarity of the first permanent magnet. The second and third permanent magnets are magnetized so that the polarities thereof are opposite to each other.

【0009】請求項2の本発明は、請求項1において、
第1、第2及び第3の永久磁石を一体に保持することを
特徴とするものである。
The present invention of claim 2 is based on claim 1 of the present invention.
It is characterized in that the first, second and third permanent magnets are integrally held.

【0010】請求項3の本発明は、請求項1乃至2のい
ずれかにおいて、磁場検出部を構成するホール素子の出
力電圧に所定のバイアス電圧を印加して、ホール素子の
出力特性曲線がほぼ垂直となるようにしたことを特徴と
するものである。
According to a third aspect of the present invention, in any one of the first and second aspects, a predetermined bias voltage is applied to the output voltage of the Hall element which constitutes the magnetic field detecting section, and the output characteristic curve of the Hall element is substantially the same. It is characterized by being made vertical.

【0011】請求項4の本発明は、請求項1乃至3にお
いて、第1、第2及び第3の永久磁石を非磁性ケースに
収納し、取付板に一体に取り付けたことを特徴とするも
のである。
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the first, second and third permanent magnets are housed in a non-magnetic case and integrally attached to a mounting plate. Is.

【0012】請求項5の本発明は、請求項4において、
取付板は強磁性材料からなることを特徴とするものであ
る。
The present invention of claim 5 is the same as that of claim 4
The mounting plate is made of a ferromagnetic material.

【0013】請求項6の本発明は、請求項4において、
非磁性ケースに動作範囲を示す目印を設けたことを特徴
とするものである。
According to the present invention of claim 6 in claim 4,
It is characterized in that a mark indicating the operating range is provided on the non-magnetic case.

【0014】請求項7の本発明は、請求項4において、
取付板に長円形状の取付孔を設けたことを特徴とするも
のである。
The present invention of claim 7 is the same as that of claim 4
The mounting plate is provided with an elliptical mounting hole.

【0015】[0015]

【作用】請求項1に記載の本発明の構成によれば、磁場
発生部を、第1の永久磁石と、この第1の永久磁石のス
ライド方向に沿った両側に等しいギャップを隔てて配置
された、第1の永久磁石よりも長さ寸法の小さい第2及
び第3の永久磁石とから構成し、第1の永久磁石の極性
に対して第2及び第3の永久磁石の極性を逆極性となる
ように着磁したことにより、磁場発生部と磁場検出部と
の動作距離が変化した場合でも、スライド方向の検出位
置のずれを小さく抑えることができる。
According to the structure of the present invention as set forth in claim 1, the magnetic field generator is arranged with the first permanent magnet and the same gap on both sides along the sliding direction of the first permanent magnet. The second permanent magnet and the third permanent magnet each having a smaller length dimension than the first permanent magnet, and the polarities of the second and third permanent magnets are opposite to the polarities of the first permanent magnet. By magnetizing so that, even if the operating distance between the magnetic field generation unit and the magnetic field detection unit changes, the deviation of the detection position in the sliding direction can be suppressed to a small value.

【0016】請求項2記載の本発明の構成によれば、第
1、第2及び第3の永久磁石を一体に保持することによ
り、請求項1と同様な作用を行わせることができる。
According to the configuration of the present invention described in claim 2, by holding the first, second and third permanent magnets integrally, the same operation as in claim 1 can be performed.

【0017】請求項3に記載の本発明の構成によれば、
磁場検出部を構成するホール素子の出力電圧に所定のバ
イアス電圧を印加して、ホール素子の出力特性曲線がほ
ぼ垂直となるようにしたことにより、請求項1と同様な
作用を行わせることができる
According to the configuration of the present invention described in claim 3,
By applying a predetermined bias voltage to the output voltage of the Hall element that constitutes the magnetic field detection unit so that the output characteristic curve of the Hall element becomes substantially vertical, the same operation as in claim 1 can be performed. it can

【0018】請求項4に記載の本発明の構成によれば、
第1、第2及び第3の永久磁石を非磁性ケースに収納
し、取付板に一体に取り付けたことにより、請求項1と
同様な作用を行わせることができる。
According to the configuration of the present invention described in claim 4,
By accommodating the first, second, and third permanent magnets in the non-magnetic case and integrally mounting them on the mounting plate, the same operation as in claim 1 can be performed.

【0019】請求項5に記載の本発明の構成によれば、
取付板は強磁性材料からなることにより、請求項1と同
様な作用を行わせることができる。
According to the configuration of the present invention described in claim 5,
Since the mounting plate is made of a ferromagnetic material, the same operation as in claim 1 can be performed.

【0020】請求項6に記載の本発明の構成によれば、
非磁性ケースに動作範囲を示す目印を設けたことによ
り、請求項1と同様な作用を行わせることができる。
According to the configuration of the present invention described in claim 6,
By providing the nonmagnetic case with the mark indicating the operating range, the same operation as in claim 1 can be performed.

【0021】請求項7に記載の本発明の構成によれば、
取付板に長円形状の取付孔を設けたことにより、請求項
1と同様な作用を行わせることができる。
According to the configuration of the present invention described in claim 7,
By providing the mounting plate with the elliptical mounting hole, the same operation as in claim 1 can be performed.

【0022】[0022]

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。図1は本発明のホール効果形位置センサの実施例を
示す構成図で、1は被検出体を構成する永久磁石からな
る磁場発生部、2はこの磁場発生部1に対して相対的に
磁束方向3にスライドすると共に、動作距離hを保って
磁場発生部1からの磁場を検出けするホール素子5から
なる磁場検出部である。4は後述のように磁場発生部2
のホール素子5の出力電圧に加えられるバイアス電圧で
ある。磁場検出部2を構成するホール素子5は前述した
ように、例えばInSbのような半導体薄膜が用いられ
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a Hall effect type position sensor of the present invention. Reference numeral 1 is a magnetic field generating section made of a permanent magnet that constitutes an object to be detected, and 2 is a magnetic flux relative to the magnetic field generating section 1. It is a magnetic field detection unit including a Hall element 5 that slides in the direction 3 and maintains the operating distance h to detect the magnetic field from the magnetic field generation unit 1. 4 is a magnetic field generator 2 as described later.
Is a bias voltage applied to the output voltage of the Hall element 5. As described above, the Hall element 5 that constitutes the magnetic field detection unit 2 uses a semiconductor thin film such as InSb.

【0023】図2乃至図4は磁場発生部1の具体的な構
成を示すもので、図2は平面図、図3は図2のA−B断
面図、図4は図2のC−D断面図である。6は例えば抗
磁力の大きな異方性Baフェライト磁石からなる第1の
永久磁石、7,8はこの第1の永久磁石6のスライド方
向3に沿った両側に等しいギャップD(図5参照)を隔
てて配置された、第1の永久磁石よりも長さ寸法が小さ
くかつ第1の永久磁石6と同一材料からなる第2及び第
3の永久磁石であり、これら第2及び第3の永久磁石
7,8の極性は第1の永久磁石6の極性に対して逆極性
となるように着磁されている。図5に示したように、ス
ライド方向3に沿った第1、第2及び第3の永久磁石
6,7,8の長さ寸法を各々L1,L2,L3とし、高さ
寸法をH、紙面に垂直方向の幅寸法をWとしたとき、一
例としてL1=6mm、L2=L3=3mm、H=3mm、W=
6mm、D=3mmに設定される。図5は各永久磁石6,
7,8から発生される磁束を破線B1,B2,B3…で
示すと共に、この磁場発生部1によって実験的に得られ
たホール出力(電圧)の特性曲線を実線C1,C2,C
3…で示している。なお、各永久磁石6,7,8に対し
て、動作距離hを保った高さ位置で磁場検出部2をスラ
イドさせる例で示している。横軸(x軸)はスライド方
向、縦軸(y軸)は高さ方向を示している。
2 to 4 show a specific structure of the magnetic field generator 1. FIG. 2 is a plan view, FIG. 3 is a sectional view taken along line AB of FIG. 2, and FIG. 4 is line CD of FIG. FIG. 6 is a first permanent magnet made of, for example, an anisotropic Ba ferrite magnet having a large coercive force, and 7, 8 are equal gaps D (see FIG. 5) on both sides of the first permanent magnet 6 in the sliding direction 3. Second and third permanent magnets, which are arranged apart from each other and have a smaller length dimension than the first permanent magnet and are made of the same material as that of the first permanent magnet 6. The polarities of 7 and 8 are magnetized so as to be opposite to the polarities of the first permanent magnet 6. As shown in FIG. 5, the length dimensions of the first, second, and third permanent magnets 6, 7, and 8 along the sliding direction 3 are L 1 , L 2 , and L 3 , respectively, and the height dimension is Assuming that H is the width dimension in the direction perpendicular to the paper surface, L 1 = 6 mm, L 2 = L 3 = 3 mm, H = 3 mm, W =
6mm and D = 3mm are set. FIG. 5 shows each permanent magnet 6,
Magnetic fluxes generated from 7 and 8 are shown by broken lines B1, B2, B3 ... And the characteristic curves of the Hall output (voltage) experimentally obtained by this magnetic field generation unit 1 are shown by solid lines C1, C2 and C.
3 ... An example is shown in which the magnetic field detection unit 2 is slid at a height position that maintains the operating distance h with respect to each of the permanent magnets 6, 7, and 8. The horizontal axis (x axis) indicates the slide direction, and the vertical axis (y axis) indicates the height direction.

【0024】各永久磁石6,7,8は例えばプラスチッ
クのような非磁性ケース9内に収納されて、非磁性材料
または強磁性材料からなる取付板10に一体に取り付け
られる。取付板10には予め位置決め孔11が設けられ
ており、この孔11に非磁性ケース9の底部に設けられ
た突出部12を位置決めした状態で、各永久磁石6,
7,8は接着剤によって非磁性ケース9、取付板10と
一体化される。また、非磁性ケース9の上面にはスイッ
チング動作範囲を示す目印となる溝13が設けられてい
る。取付板10は、後述のように特性上軟鋼等の強磁性
材料を用いることが望ましい。取付板10にはスライド
方向に沿った長円形状の取付孔14が設けられており、
この取付孔14に取付ねじ15をねじ込むことによっ
て、取付板10は被検出体に固定される。この固定位置
は取付孔14に沿ってスライドさせることで調整可能に
なっている。
Each of the permanent magnets 6, 7 and 8 is housed in a non-magnetic case 9 such as plastic and is integrally attached to a mounting plate 10 made of a non-magnetic material or a ferromagnetic material. The mounting plate 10 is provided with a positioning hole 11 in advance, and in the state where the projection 12 provided at the bottom of the non-magnetic case 9 is positioned in the hole 11, each permanent magnet 6,
7, 8 are integrated with the non-magnetic case 9 and the mounting plate 10 with an adhesive. Further, a groove 13 is provided on the upper surface of the non-magnetic case 9 as a mark indicating the switching operation range. The mounting plate 10 is preferably made of a ferromagnetic material such as mild steel due to its characteristics as described later. The mounting plate 10 is provided with an elliptical mounting hole 14 along the sliding direction,
The mounting plate 10 is fixed to the object to be detected by screwing the mounting screw 15 into the mounting hole 14. This fixed position can be adjusted by sliding it along the mounting hole 14.

【0025】図5において実線C1,C2,C3…は、
ホール出力が0V、±0.1V、±0.2Vになる特性
曲線を示しており、破線B1,B2,B3…の磁束はそ
のホール出力の特性曲線群から推定してプロットしたも
のである。なお、各特性曲線及び磁束は第1の永久磁石
6の中央部CLを中心にして左右対象に示されている。
各永久磁石6,7,8の上方に動作距離hを保って近接
している磁場検出部2のホール素子5面はy軸に垂直に
保持されているので、垂直方向の磁束密度Bに比例した
ホール出力が得られる。ホール出力0Vの特性曲線上で
は垂直方向の磁束密度Bは0でなければならない。磁束
を示す破線B1,B2,B3…はほぼそのようになるよ
うにプロットされている。磁束はx軸の下方向にも存在
するが省略してある。
In FIG. 5, solid lines C1, C2, C3 ...
The characteristic curves of the Hall output are 0 V, ± 0.1 V, and ± 0.2 V, and the magnetic fluxes of the broken lines B1, B2, B3 ... Are estimated from the characteristic curve group of the Hall output and plotted. Each characteristic curve and magnetic flux are shown symmetrically with the central portion CL of the first permanent magnet 6 as the center.
Since the Hall element 5 surface of the magnetic field detection unit 2 which is close to and above the permanent magnets 6, 7 and 8 with the operating distance h being held perpendicularly to the y axis, it is proportional to the magnetic flux density B in the vertical direction. The obtained hall output can be obtained. The magnetic flux density B in the vertical direction must be 0 on the characteristic curve of Hall output 0V. The broken lines B1, B2, B3 ... Denoting the magnetic flux are plotted so as to be almost the same. The magnetic flux also exists in the downward direction of the x axis, but is omitted.

【0026】磁場検出部2を動作距離hを保ってスライ
ドさせる際、磁場検出部2がx=0の原点よりはるか左
側にある場合は、上下方向の磁束密度Bは0であるか
ら、ホール出力は0Vになる。磁場検出部2を右側にス
ライドさせると、P1,P2,P3,P4,P5の各点で各
々−0.2V、−0.1V、0V、0.1V、0.2V
のホール出力を発生する。さらに、右側にスライドさせ
ると、Q1,Q2,Q3,Q4,Q5の各点で各々0.2
V、0.1V、0V、−0.1V、−0.2Vのホール
出力を発生する。P5からQ1の間では0.2V以上のホ
ール出力を発生し、最高で0.3Vに達して飽和する。
When the magnetic field detection unit 2 is slid while keeping the operating distance h, if the magnetic field detection unit 2 is on the far left side of the origin of x = 0, the vertical magnetic flux density B is 0. Becomes 0V. Sliding magnetic field detecting portion 2 to the right, respectively -0.2V at each point P 1, P 2, P 3 , P 4, P 5, -0.1V, 0V, 0.1V, 0.2V
Generates the hall output of. Further, by sliding to the right, respectively at each point Q 1, Q 2, Q 3 , Q 4, Q 5 0.2
Hall output of V, 0.1V, 0V, -0.1V, -0.2V is generated. A Hall output of 0.2 V or higher is generated between P 5 and Q 1 and reaches a maximum of 0.3 V and saturates.

【0027】ここで、実際の使用方法として、ホール出
力が0Vでスイッチング動作するような方法は、動作が
不安定となるので避けなければならない。これは、磁場
検出部2がy軸よりもはるか左側にある場合も、ホール
出力が0になっているのでスイッチング動作してしまう
ため、これを防止するためである。このため、本実施例
では図1に示したように、ホール素子5にバイアス電圧
4を印加して、このバイアス電圧とホール出力との和が
0になったときに、スイッチング動作が行われるように
図られている。具体例として、バイアス電圧として−
0.05Vをホール出力に印加するようにしたとする
と、図5の実線C3,C6のV曲線は−0.5V曲線に
なり、実線C2,C7の−0.1V曲線は−0.15V
曲線になる。このように全ての曲線が−0.05Vだけ
出力がずれるようになる。従って、破線C10,C20
の0.05V曲線は0V曲線になる。
Here, as a practical use method, a method in which the Hall output performs a switching operation at 0 V must be avoided because the operation becomes unstable. This is to prevent the switching operation because the Hall output is 0 even when the magnetic field detection unit 2 is on the far left side of the y-axis, so that the switching operation is prevented. Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 1, when the bias voltage 4 is applied to the Hall element 5 and the sum of the bias voltage and the Hall output becomes 0, the switching operation is performed. Is aimed at. As a specific example, as the bias voltage −
Assuming that 0.05V is applied to the Hall output, the V curves of the solid lines C3 and C6 in FIG. 5 are -0.5V curves, and the -0.1V curves of the solid lines C2 and C7 are -0.15V.
It becomes a curve. In this way, the output of all the curves is shifted by -0.05V. Therefore, the broken lines C10 and C20
The 0.05V curve of is a 0V curve.

【0028】このように、バイアス電圧が加えられた状
態の動作は次のようになる。すなわち、磁場検出部2が
y軸よりはるかに左側にある場合では、ホール出力0V
にバイアス電圧−0.05Vが印加されることによっ
て、全出力は−0.05Vになる。次に、磁場検出部2
がP1点にスライドすると、この場合の全出力はC1の
−0.2Vに−0.05Vが印加されて−0.25Vに
なる。同様にして、P2点にスライドした場合の全出力
は−0.15Vに、P3点にスライドした場合の全出力
は−0.05Vになり、破線C10の0.05V曲線と
の交点ではじめて全出力が0Vになって、スイッチング
動作が行われて制御信号が出力される。磁場検出部2を
右側にスライドさせて、Q1,Q2点を過ぎて破線C20
の交点を過ぎるまでは全出力は正であり、スイッチング
動作が保持される。さらに、右側にスライドしてQ3
4,Q5点に達すると、全出力は負になり、スイッチン
グ動作は解除される。
The operation with the bias voltage applied is as follows. That is, when the magnetic field detector 2 is on the far left side of the y-axis, the Hall output is 0V.
When a bias voltage of -0.05V is applied to, the total output becomes -0.05V. Next, the magnetic field detector 2
Slides to the point P 1 , the total output in this case becomes -0.25V by applying -0.05V to -0.2V of C1. Similarly, the total output is -0.15V when the slide at two points P, the total output when the slide three points P becomes -0.05 V, by a point of intersection between 0.05V curve of broken line C10 For the first time, the total output becomes 0 V, the switching operation is performed, and the control signal is output. Slide the magnetic field detector 2 to the right side, and pass the points Q 1 and Q 2 to the broken line C20.
Until the crossing point of is exceeded, all outputs are positive and the switching operation is maintained. Then slide to the right to Q 3 ,
When Q 4, Q reached 5 points, the total output is negative, the switching operation is canceled.

【0029】これにより、破線C10とC20の範囲内
で磁場発生部2がスライドする限り、スイッチング動作
は保持されることになるので、広いスイッチング動作幅
を確保することができる。このように、スイッチング動
作幅を広く確保することにより、位置センサとして確実
な動作を可能にすることができ、被検出体を所定位置で
停止させることができるようになる。この点、スイッチ
ング動作幅が狭い場合には、慣性の大きな負荷では応々
にして飛び越してしまうという致命的不都合を起こすこ
とがある。また、破線C10,C20の0.05V曲線
をほぼ垂直に近い理想に近い形にすることができるの
で、磁場検出部2がy軸方向に変化しても、すなわち、
磁場発生部1と磁場検出部2との動作距離hが変化した
場合でも、スライド方向の検出位置のずれを小さく抑え
ることができるようになるので、検出精度を向上するこ
とができる。これに伴い、動作距離hを大きくとること
ができるようになる。この点、従来のように磁場発生部
を構成する永久磁石をギャップを設けずに一体に密着さ
せた場合には、0V曲線が外側に大きく傾斜してしまう
ので、適当なバイアス電圧を印加したとしても0V曲線
を垂直に近い理想形にするのは困難であるため、動作距
離hを大きくとることができない。
As a result, as long as the magnetic field generator 2 slides within the range of the broken lines C10 and C20, the switching operation is maintained, so that a wide switching operation width can be secured. By thus ensuring a wide switching operation width, a reliable operation as a position sensor can be enabled, and the detected object can be stopped at a predetermined position. In this respect, when the switching operation width is narrow, a fatal inconvenience may occur in that a load having a large inertia causes a jump. Further, since the 0.05V curves of the broken lines C10 and C20 can be made into a shape close to an ideal that is almost vertical, even if the magnetic field detection unit 2 changes in the y-axis direction, that is,
Even when the operating distance h between the magnetic field generation unit 1 and the magnetic field detection unit 2 changes, it is possible to suppress the deviation of the detection position in the slide direction to be small, and thus it is possible to improve the detection accuracy. As a result, the operating distance h can be increased. In this respect, when the permanent magnets forming the magnetic field generating unit are closely adhered to each other without providing a gap as in the conventional case, the 0V curve is largely inclined to the outside, so it is assumed that an appropriate bias voltage is applied. However, since it is difficult to make the 0V curve into an ideal shape close to vertical, the operating distance h cannot be set large.

【0030】このように0V曲線を理想形にできた理由
としては、図5における実線C3,C6の0V曲線が外
側にわずか傾斜している形になっていることがあげら
れ、これは第2及び第3の永久磁石7,8の各長さ寸法
2,L3を、第1の永久磁石6の長さ寸法L1よりも小
さく設定したことと、ギャップDを設けたことに原因し
ている。なお、本実施例で、磁場検出部2のホール素子
5の電流方向を逆にした場合には、各特性曲線の符号は
全て逆転する。また、この場合にはバイアス電圧として
は+0.05Vを印加することになる。これに伴い、実
線C10とC20との間のスイッチング動作範囲で出力
される全出力は負になる。
The reason why the 0V curve can be idealized in this way is that the 0V curve of the solid lines C3 and C6 in FIG. 5 is slightly inclined to the outside. And that the length dimensions L 2 and L 3 of the third permanent magnets 7 and 8 are set to be smaller than the length dimension L 1 of the first permanent magnet 6 and that the gap D is provided. ing. In the present embodiment, when the current directions of the Hall elements 5 of the magnetic field detector 2 are reversed, the signs of the characteristic curves are all reversed. Further, in this case, +0.05 V is applied as the bias voltage. As a result, the total output output in the switching operation range between the solid lines C10 and C20 becomes negative.

【0031】本実施例のように各永久磁石6,7,8を
非磁性ケース9内に収納することにより、周囲からの鉄
粉の吸着量を軽減することができる。例え吸着してしま
った場合でも、その除去は容易である。また、取付板1
0として軟鋼等の強磁性材料を用いた場合は、永久磁石
の起磁力は軟鋼内ではほとんど消費されないから、永久
磁石に全起磁力が上面に作用するので、動作距離hを大
きくとれるようになる。さらに、取付板10は多くの場
合鉄鋼材料に取り付けられるが、軟鋼を用いておけば取
付による磁場の変化を少なくすることができる。
By accommodating the permanent magnets 6, 7, and 8 in the non-magnetic case 9 as in the present embodiment, the amount of iron powder adsorbed from the surroundings can be reduced. Even if it is adsorbed, its removal is easy. Also, the mounting plate 1
When a ferromagnetic material such as mild steel is used as 0, the magnetomotive force of the permanent magnet is hardly consumed in the mild steel, and the total magnetomotive force acts on the upper surface of the permanent magnet, so that the working distance h can be increased. . Further, although the mounting plate 10 is often mounted on a steel material, the use of mild steel can reduce the change in the magnetic field due to mounting.

【0032】なお、ホール素子の出力にバイアス電圧を
印加する手段は、多くの方法があり特に説明するまでも
ないので省略する。
Since there are many methods for applying a bias voltage to the output of the Hall element and there is no need to explain it in particular, description thereof will be omitted.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、磁場
発生部を、第1の永久磁石と、この第1の永久磁石のス
ライド方向に沿った両側に等しいギャップを隔てて配置
された、第1の永久磁石よりも長さ寸法の小さい第2及
び第3の永久磁石とから構成し、第1の永久磁石の極性
に対して第2及び第3の永久磁石の極性を逆極性となる
ように着磁するようにしたので、磁場発生部と磁場検出
部との動作距離が変化した場合でも、スライド方向の検
出位置のずれを小さく抑えることができ、さらに動作距
離を大きくとることができる。
As described above, according to the present invention, the magnetic field generator is arranged with the first permanent magnet and the same gap on both sides along the sliding direction of the first permanent magnet. , And second and third permanent magnets having a smaller length dimension than the first permanent magnet, wherein the polarities of the second and third permanent magnets are opposite to the polarities of the first permanent magnet. Since the magnets are magnetized so that even if the operating distance between the magnetic field generating unit and the magnetic field detecting unit changes, the deviation of the detection position in the sliding direction can be suppressed to a small value, and the operating distance can be increased further. it can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のホール効果形位置センサの実施例を示
す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a Hall effect type position sensor of the present invention.

【図2】本実施例のホール効果形位置センサの磁場発生
部の構成を示す平面図である。
FIG. 2 is a plan view showing the configuration of a magnetic field generation unit of the Hall effect type position sensor of the present embodiment.

【図3】図2のA−B断面図である。3 is a cross-sectional view taken along the line AB of FIG.

【図4】図2のC−D断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along the line C-D in FIG.

【図5】本実施例のホール効果形位置センサによって得
られるホール出力の特性図である。
FIG. 5 is a characteristic diagram of Hall output obtained by the Hall effect type position sensor of the present embodiment.

【図6】ホール効果を説明する概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a Hall effect.

【図7】従来のホール効果形位置センサを示す概略図で
ある。
FIG. 7 is a schematic view showing a conventional Hall effect type position sensor.

【図8】従来のホール効果形位置センサを示す概略図で
ある。
FIG. 8 is a schematic view showing a conventional Hall effect type position sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 磁場発生部 2 磁場検出部 3 スライド方向 4 バイアス電圧 5 ホール素子 6 第1の永久磁石 7 第2の永久磁石 8 第3の永久磁石 9 非磁性ケース 10 取付板 14 取付孔 1 magnetic field generation unit 2 magnetic field detection unit 3 sliding direction 4 bias voltage 5 Hall element 6 first permanent magnet 7 second permanent magnet 8 third permanent magnet 9 non-magnetic case 10 mounting plate 14 mounting hole

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被検出体を構成する永久磁石からなる磁
場発生部と、この磁場発生部に対して相対的にスライド
し磁場発生部からの磁場を検出するホール素子からなる
磁場検出部とから構成されたホール効果形位置センサに
おいて、上記磁場発生部は、第1の永久磁石と、この第
1の永久磁石のスライド方向に沿った両側に等しいギャ
ップを隔てて配置された、第1の永久磁石より長さ寸法
の小さい第2及び第3の永久磁石とから構成され、第1
の永久磁石の極性に対して第2及び第3の永久磁石の極
性を逆極性となるように着磁したことを特徴とするホー
ル効果形位置センサ。
1. A magnetic field generation unit composed of a permanent magnet that constitutes an object to be detected, and a magnetic field detection unit composed of a Hall element that slides relative to the magnetic field generation unit and detects a magnetic field from the magnetic field generation unit. In the Hall-effect type position sensor having the above structure, the magnetic field generating unit includes a first permanent magnet and a first permanent magnet arranged at equal gaps on both sides along the sliding direction of the first permanent magnet. A second permanent magnet and a third permanent magnet having a length smaller than that of the magnet,
2. A Hall effect type position sensor, wherein the second and third permanent magnets are magnetized so that the polarities thereof are opposite to the polarities of the permanent magnets.
【請求項2】 第1、第2及び第3の永久磁石を一体に
保持することを特徴とする請求項1に記載のホール効果
形位置センサ。
2. The Hall effect type position sensor according to claim 1, wherein the first, second and third permanent magnets are integrally held.
【請求項3】 磁場検出部を構成するホール素子の出力
電圧に所定のバイアス電圧を印加して、ホール素子の出
力特性曲線がほぼ垂直となるようにしたことを特徴とす
る請求項1乃至2のいずれかに記載のホール効果形位置
センサ。
3. The output characteristic curve of the hall element is made substantially vertical by applying a predetermined bias voltage to the output voltage of the hall element which constitutes the magnetic field detecting section. Hall effect type position sensor according to any one of 1.
【請求項4】 第1、第2及び第3の永久磁石を非磁性
ケースに収納し、取付板に一体に取り付けたことを特徴
とする請求項1乃至3に記載のホール効果形位置セン
サ。
4. The Hall effect type position sensor according to claim 1, wherein the first, second and third permanent magnets are housed in a non-magnetic case and integrally mounted on a mounting plate.
【請求項5】 取付板は強磁性材料からなることを特徴
とする請求項4に記載のホール効果形位置センサ。
5. The Hall effect type position sensor according to claim 4, wherein the mounting plate is made of a ferromagnetic material.
【請求項6】 非磁性ケースに動作範囲を示す目印を設
けたことを特徴とする請求項4に記載のホール効果形位
置センサ。
6. The Hall effect type position sensor according to claim 4, wherein a mark indicating the operating range is provided on the non-magnetic case.
【請求項7】 取付板に長円形状の取付孔を設けたこと
を特徴とする請求項4に記載のホール効果形位置セン
サ。
7. The Hall effect type position sensor according to claim 4, wherein the mounting plate is provided with an elliptical mounting hole.
JP24605293A 1993-09-08 1993-09-08 Hall effect type position sensor Pending JPH0778538A (en)

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JP24605293A JPH0778538A (en) 1993-09-08 1993-09-08 Hall effect type position sensor
US08/181,982 US5493216A (en) 1993-09-08 1994-01-14 Magnetic position detector

Applications Claiming Priority (1)

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ID=17142752

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009021590A (en) * 2007-07-10 2009-01-29 Asml Netherlands Bv Lithographic apparatus and position sensor
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