JPH09292449A - 磁気探知装置 - Google Patents
磁気探知装置Info
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- JPH09292449A JPH09292449A JP10819096A JP10819096A JPH09292449A JP H09292449 A JPH09292449 A JP H09292449A JP 10819096 A JP10819096 A JP 10819096A JP 10819096 A JP10819096 A JP 10819096A JP H09292449 A JPH09292449 A JP H09292449A
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Abstract
度に影響しないような構造を持ち、しかも小型化や低価
格化が容易な磁気探知装置を提供する。 【解決手段】 本発明に係る磁気探知装置は、磁性体に
コイルが巻かれてなる磁気センサを時定数決定素子の一
部として用いた発振回路を備え、上記発振回路から出力
される発振電圧の発振周期の変化によって外部磁界の強
さを検出する磁気探知装置であって、磁気センサに流れ
る電流の方向を反転させるバイラテラル・スイッチを備
えていることを特徴とする。
Description
巻かれてなる磁気センサを備えた磁気探知装置に関し、
特に、簡単な構造で高精度化を図った新規な磁気探知装
置に関する。
場の検出器や測定器などの計測用から始まり、近年で
は、磁気式スイッチ、磁気式ロータリ・エンコーダ、地
磁気センサなど民生用に広く使用されている。
ホール素子を用いた磁気探知装置や、フラックスゲート
センサを用いた磁気探知装置や、磁気抵抗効果素子を用
いた磁気探知装置などがあったが、最近になり、より高
感度な磁気探知装置として、マグネトロ・インダクタン
ス素子(以下、MI素子と称する。)を用いた磁気探知
装置が実用化されている。
気センサとして機能する素子であり、細長い磁性体と、
この磁性体の長手方向に巻回されたコイルとから構成さ
れる。ここで、磁性体には、数ガウス程度の微弱磁界で
急峻な透磁率変化を示す角形特性の優れた磁性材料を用
いる。このMI素子では、外部磁界の変化に応じて、磁
性体の透磁率が変化し、その結果、コイルのインダクタ
ンスが大きく変化する。したがって、MI素子では、イ
ンダクタンスの変化を検出することにより、外部磁界を
検出することができる。
用いた磁気探知装置の一例を図12に示す。図12に示
すように、この磁気探知装置は、上述のようなMI素子
からなる磁気センサ100と、発振電圧を出力するシュ
ミットトリガ回路101と、磁気センサ100の一方の
端子C1に接続された抵抗102と、磁気センサ100
の他方の端子C2に接続された抵抗103と、磁気セン
サ100の端子C1,C2のいずれか一方を交互にシュ
ミットトリガ回路101の入力に接続する一対のスイッ
チ104,105と、DC電位に接続された一対のAN
Dゲート106,107とを備えている。
応じて、磁気センサ100のインダクタンスが変化し、
これにより、シュミットトリガ回路101からの発振電
圧の発振周期が変化する。そこで、この磁気探知装置で
は、シュミットトリガ回路101からの発振電圧の発振
周期を測定することにより、外部磁界の強さを検出す
る。
部磁界を検出する際には、磁気センサ100に流れる直
流バイアス電流の向きを、一対のスイッチ104と一対
のANDゲート105により短時間で切り換え、各々の
状態における発振電圧の発振周期を測定し、それらの差
を求める。このように、磁気センサ100に供給される
直流バイアス電流の向きを切り換えることにより、外部
磁界の方向を検出することが可能になるとともに、温度
ドリフトや時間ドリフトをキャンセルして高精度に外部
磁界を検出することが可能となる。
入力を‘H’にし、他方のANDゲート107への入力
を‘L’にしたときの等価回路図を示す。このとき、磁
気センサ100に供給される電流は、図13中矢印A1
に示すように、端子C1から端子C2へと流れる。この
ように、一方のANDゲート106への入力を‘H’に
し、他方のANDゲート107への入力を‘L’にした
とき、ANDゲート106は、励振及び緩衝増幅を行う
バッファとして働き、磁気探知装置は全体として、外部
磁界の大きさに応じて発振電圧の発振周期が変化する無
安定マルチバイブレータ回路として動作する。
知センサにおいて、図13に示したように電流を流した
とき、磁気センサ100に流れる電流量は、シュミット
トリガ回路101への入力電圧と、磁気センサ100に
接続された一方の抵抗103の抵抗値とによって決定す
る。また、電流の向きを切り換えたとき、磁気センサ1
00に流れる電流量は、シュミットトリガ回路101へ
の入力電圧と、磁気センサ100に接続された他方の抵
抗102の抵抗値とによって決定する。したがって、こ
の磁気探知装置では、磁気センサ100に接続された一
方の抵抗103の抵抗値と、磁気センサ100に接続さ
れた他方の抵抗102の抵抗値とにバラツキがあると、
電流の向きによって測定値にバラツキが生じてしまい、
磁界検出精度が低下してしまう。
6,107によって電流の流れを制御する磁気探知装置
では、特に複数の磁気センサを設けようとしたときに、
構成が非常に複雑になってしまい、小型化や低価格化を
図ることが難しくなる。すなわち、上述のような磁気探
知装置では、例えば外部磁界の3次元方向を検出するた
めに、互いに直交する3つの磁気センサを設けたときな
どに、特に小型化や低価格化を図ることが難しくなって
しまう。
磁気センサに接続された抵抗のバラツキにより精度が低
下してしまうという問題があり、また、小型化や低価格
化が難しいという問題もあった。
提案されたものであり、磁気センサに接続された抵抗の
バラツキが精度に影響しないような構造を持ち、しかも
小型化や低価格化が容易な磁気探知装置を提供すること
を目的とする。
めに完成された本発明に係る磁気探知装置は、磁性体に
コイルが巻かれてなる磁気センサを時定数決定素子の一
部として用いた発振回路を備え、上記発振回路から出力
される発振電圧の発振周期の変化によって外部磁界の強
さを検出する磁気探知装置であって、上記磁気センサに
流れる電流の方向を反転させるバイラテラル・スイッチ
を備えていることを特徴とするものである。
例えば、無安定マルチバイブレータ回路として動作する
ようにする。このとき、無安定マルチバイブレータ回路
は、例えば、シュミットトリガ回路を用いて構成する。
路の発振周期は、例えば、磁気センサのインダクタンス
と、磁気センサに直列接続された抵抗の抵抗値とによっ
て定まる時定数により決定されるようにする。
ンサのコイルに流れる発振電流の振幅は、磁気センサの
インダクタンスが急峻な変化を示す範囲を包括するよう
に設定することが好ましい。また、磁気センサのコイル
に流れる発振電流は、直流バイアス電流成分を含んでい
ることが好ましい。
ンサは、複数備えていてもよい。
は、バイラテラル・スイッチによって磁気センサに流れ
る電流の方向を反転させる。したがって、この磁気探知
装置では、電流の向きに関わらず、磁気センサには同じ
電流が供給される。また、この磁気探知装置では、バイ
ラテラル・スイッチによって磁気センサに流れる電流の
方向を反転させるので、複数のANDゲートや複数の抵
抗等を備える必要が無く、構成を簡単なものとすること
ができる。
実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明す
る。なお、本発明は以下の例に限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更が可能である
ことは言うまでもない。
いられる磁気センサの一例について説明する。
使用される磁気センサ1は、リボン状やワイヤー状に形
成された細長いアモルファス等からなる磁性体2と、こ
の磁性体2の長手方向に巻回された銅線等からなるコイ
ル3とから構成され、コイル3の両端から一対の端子
4,5が導出される。ここで、磁性体2には、数ガウス
程度の微弱な磁界で急峻な透磁率変化を示す角形特性に
優れた磁性材料を用いる。
を検出するときの原理について、図2を参照しながら説
明する。この図2は、交流バイアス電流i1、又は交流
バイアス電流i1を反転させた交流バイアス電流i2
を、磁気センサ1に供給したときの状態について、磁気
センサ1のインダクタンスLの変化と対応させて示した
ものである。
出する際は、コイル3に直流バイアス電流成分を含んだ
交流バイアス電流i1を流すことにより、磁気センサ1
を長手方向に磁化して、磁気センサ1の長手方向に直流
バイアス磁界成分を含んだ交流バイアス磁界を発生させ
る。ここで、コイル3に供給する交流バイアス電流i1
は、外部磁界Hexが加わって交流バイアス磁界がシフ
トしたとしても、交流バイアス磁界が、磁気センサ1の
インダクタンスLが急峻な変化を示す範囲を包括するよ
うに設定する。
気センサ1のコイル3に流れる電流がIaからIbまで
変化するように交流バイアス電流i1を供給すると、磁
気センサ1のインダクタンスLはLmaxからLmin
に変化する。そして、磁気センサ1に印加される電圧の
変化が一定であるならば、交流バイアス電流i1の立ち
上がり時間t1は、ファラデーの法則によって下記式
(1−1)のように表される。
ンサ1に流れる電流は、外部磁界Hex分だけシフトし
て、例えば、Ia+IexからIb+Iexまで変化す
るようになる。このとき、交流バイアス電流i1は、I
exの分だけシフトすると共に、その応答波形に変化が
生じる。そして、交流バイアス電流i1の応答波形が変
化し、例えば、交流バイアス電流i1の立ち上がり時間
t1が、下記式(1−2)で表されるシフト時間Δt1
だけ変化することとなる。
上がり時間t1は、外部磁界Hexの変化に応じて変化
する。したがって、この磁気センサ1では、交流バイア
ス電流i1の立ち上がり時間t1のシフト量を検出する
ことにより、外部磁界Hexの変化を検出することがで
きる。
ス電流i1が、外部磁界Hex分だけ電流値がシフトし
てもインダクタンスLが急峻な変化を示す範囲を包括す
るように設定する。これにより、上記式(1−2)から
明らかなように、外部磁界Hexの変化に応じて、シフ
ト時間Δt1は、ほぼ直線的に変化することとなる。
界検出時のリニアリティが優れたものとなり、磁界検出
用のセンサとして非常に好適に動作する。また、この磁
気センサ1では、外部磁界Hexの検出に、インダクタ
ンスLの急峻な変化、すなわちLmaxからLminに
至る大きな変化を、常に利用することとなるので、非常
に高い感度が得られる。
た交流バイアス電流i2を磁気センサ1に供給したとき
の動作について説明する。
1に流れる電流を反転させて、外部磁界Hex=0のと
きに磁気センサ1に流れる電流が−Iaから−Ibまで
変化するように、磁気センサ1に交流バイアス電流i2
を供給する。このときも、磁気センサ1のインダクタン
スLは、LmaxからLminへ変化する。そして、磁
気センサ1に印加される電圧の変化が一定であるなら
ば、交流バイアス電流i2の立ち上がり時間t2は、フ
ァラデーの法則によって下記式(1−3)のように表さ
れ、上述の立ち上がり時間t1と同じとなる。
供給しているときに、外部磁界Hexが加わると、磁気
センサ1に流れる電流は、外部磁界Hex分だけシフト
して、例えば、−Ia+Iexから−Ib+Iexまで
変化するようになる。このとき、交流バイアス電流i2
は、Iexの分だけシフトすると共に、その応答波形に
変化が生じる。そして、交流バイアス電流i2の応答波
形が変化して、例えば、交流バイアス電流i2の立ち上
がり時間t2が、下記式(1−4)で表されるシフト時
間Δt2だけ変化することとなる。
させた交流バイアス電流i2を流したときも、交流バイ
アス電流i2の立ち上がり時間t2は、外部磁界Hex
の変化に応じて変化する。そして、このシフト時間Δt
2は、上述のシフト時間Δt1と符号が逆で同じ大きさ
となっている。すなわち、シフト時間Δt1とシフト時
間Δt2とは、差動の関係にある。
上がり時間t1+Δt1と、逆方向に電流を流したとき
の立ち上がり時間t2+Δt2とを測定し、これらの差
動を取ることにより、外部磁界Hexの変化に応じた信
号を、一定の方向にだけ電流を流したときに比べて、約
2倍の出力として取り出すことができる。
がり時間t1+Δt1と、逆方向に電流を流したときの
立ち上がり時間t2+Δt2との差動を取ると、外部磁
界Hex=0のときには、交流バイアス電流の立ち上が
り時間が互いにキャンセルされる。したがって、外部磁
界Hexがない状態である0点を容易に認識することが
できる。
ンダクタンスLの大きさが変化して交流バイアス電流の
立ち上がり時間に変化が生じるが、交流バイアス電流の
方向を短時間で反転させることにより、このような温度
ドリフトや時間ドリフト等の影響を互いにキャンセルす
ることができる。したがって、この磁気センサでは、温
度ドリフトや時間ドリフト等の影響を受けることなく、
高精度に外部磁界Hexを検出することができる。
磁気探知装置の一構成例について、具体的に説明する。
上述のような磁気センサ10と、磁気センサ10に流れ
る電流の方向を反転させるためのバイラテラル・スイッ
チ11と、バイラテラル・スイッチ11に接続された抵
抗12と、磁気センサ10の両端から導出された配線に
接続されたシュミットトリガ回路13とを備えており、
これらにより、無安定マルチバイブレータ回路として動
作する発振回路が構成されている。
に、リボン状やワイヤー状に形成された細長いアモルフ
ァス等からなる磁性体と、この磁性体の長手方向に巻回
された銅線等からなるコイルとから構成される。そし
て、この磁気センサ10は、スイッチSW1、スイッチ
SW2、スイッチSW3及びスイッチSW4を備えたバ
イラテラル・スイッチ11内に配されており、磁気セン
サ10に流れる電流の方向は、このバイラテラル・スイ
ッチ11によって反転させることができるようになって
いる。このバイラテラル・スイッチ11に接続された抵
抗12の一端は、バイラテラル・スイッチ11を介して
磁気センサ10に対して直列に接続されており、この抵
抗12の他端は、接地されている。
電圧に応じて出力電圧を繰り返し反転させて、方形波発
振電圧V0を出力する。すなわち、シュミットトリガ回
路13は、入力電圧が立ち上がってシュミット電圧Vs
Hに達したら、出力電圧を反転させて出力し、同様に、
入力電圧が立ち下がってシュミット電圧VsLに達した
ら出力電圧を反転させて出力し、これらの結果として、
方形波発振電圧V0を出力する。
ら方形波発振電圧V0を出力することにより、上記磁気
探知装置は、無安定マルチバイブレータ回路として動作
する。ここで無安定マルチバイブレータ回路の時定数
は、磁気センサ10のインダクタンスLと、抵抗12の
抵抗値Rとにより定まる。すなわち、上記磁気探知装置
において、磁気センサ10及び抵抗12は、無安定マル
チバイブレータ回路の時定数決定素子となっている。
発振周期は時定数によって決まるので、この無安定マル
チバイブレータ回路の発振周期は、磁気センサ10のイ
ンダクタンスLと、磁気センサ10に直列接続された抵
抗12の抵抗値Rとにより決定する。
Lは、外部磁界Hexの変化に応じて変化する。したが
って、この無安定マルチバイブレータ回路の発振周期
は、外部磁界Hexの変化に応じて変化する。そこで、
この磁気探知装置では、この無安定マルチバイブレータ
回路の発振周期、すなわちシュミットトリガ回路13か
らの方形波発振電圧V0の発振周期を測定することによ
り、外部磁界の強さを検出する。
テラル・スイッチ13によって磁気センサ10に対して
一定の方向に電流が流れるようにしたときの電圧波形の
タイムチャートである図4を参照しながら説明する。こ
こで、図4(a)は、シュミットトリガ回路13から出
力される方形波発振電圧V0のタイムチャートを示して
おり、図4(b)は、磁気センサ10に生じる電圧、す
なわちシュミットトリガ回路13へ入力する電圧Vrの
タイムチャートを示している。
トトリガ回路13から、所定の直流バイアス成分を含む
電圧V1が磁気センサ10に供給され、これにより、磁
気センサ10と抵抗12とからなる積分回路に流れる電
流が立ち上がる。ここで、磁気センサ10に供給される
電圧は直流バイアス成分を含んでいるので、磁気センサ
10に流れる電流は、直流バイアス電流成分を含んでい
る。このとき、図4(b)に示すように、磁気センサ1
0に生じる電圧、すなわちシュミットトリガ回路13へ
入力する電圧Vr1の波形は、シュミットトリガ回路1
3から出力された電圧V1に対して、立ち上がり時に遅
延が生じた波形となる。この電圧Vr1の波形は、磁気
センサ10に流れる電流の応答波形に対応するものであ
り、したがって、この電圧Vr1の立ち上がり時の遅延
は、磁気センサ10に加わる外部磁界Hexの大きさに
応じて変化する。そして、シュミットトリガ回路13
は、入力が立ち上がって所定のシュミット電圧VsHに
達したら、図4(a)に示すように、出力を反転する。
ら、元の電圧V1を反転させた電圧V2が磁気センサ1
0に供給され、これにより、磁気センサ10と抵抗12
とからなる積分回路に流れる電流が立ち下がる。このと
き、図4(b)に示すように、磁気センサ10に生じる
電圧、すなわちシュミットトリガ回路13へ入力する電
圧Vr2の波形は、シュミットトリガ回路13から出力
された電圧V2に対して、立ち下がり時に遅延が生じた
波形となる。この電圧Vr2の波形は、磁気センサ10
に流れる電流の応答波形に対応するものであり、したが
って、この電圧Vr2の立ち下がり時の遅延は、磁気セ
ンサ10に加わる外部磁界Hexの大きさに応じて変化
する。そして、シュミットトリガ回路13は、入力が立
ち下がって所定のシュミット電圧VsLに達したら、出
力を反転する。
ミットトリガ回路13は、図4(a)に示すような方形
波発振電圧V0を出力する。ここで、シュミット電圧V
sL,VsHは、磁気センサ10に流れる電流の立ち上
がり時及び立ち下がり時における磁気センサ10のイン
ダクタンスLのLmaxからLminへの変化を包括す
るように設定しておく。すなわち、シュミット電圧Vs
L,VsHは、磁気センサ10に流れる発振電流の振幅
が、磁気センサ10のインダクタンスLが急峻な変化を
示す範囲を包括するように設定しておく。
ガ回路13に入力する電圧Vrの波形は、磁気センサ1
0に流れる電流の応答波形に対応している。したがっ
て、シュミットトリガ回路13から出力される方形波発
振電圧V0の発振周期は、磁気センサ10に流れる電流
の立ち上がり時間及び立ち下がり時間に対応している。
そして、上述したように磁気センサ10に流れる電流の
立ち上がり時間及び立ち下がり時間は外部磁界Hexの
大きさに依存しているので、このシュミットトリガ回路
13から出力される方形波発振電圧V0の発振周期に基
づいて、磁気センサ10に加わっている外部磁界Hex
の大きさを検出することができる。
ンサ10に加わった外部磁界Hexの変化が、シュミッ
トトリガ回路13から出力される方形波発振電圧V0の
発振周期の変化として現れる。そこで、この発振周期の
変化を検出することにより、外部磁界Hexの強さを検
出することが可能となる。
置では、バイラテラル・スイッチ11によって磁気セン
サ10に流れる電流の方向を反転させることができる。
すなわち、図3において、スイッチSW1及びスイッチ
SW4がオンで、スイッチSW2及びスイッチSW3が
オフのとき、図3の矢印Aの向きに電流が流れ、また、
スイッチSW1及びスイッチSW4がオフで、スイッチ
SW2及びスイッチSW3がONのとき、図3の矢印B
の向きに電流が流れる。そして、バイラテラル・スイッ
チ11によって磁気センサ10に流れる電流の方向を反
転させて外部磁界Hexを検出することにより、上述し
たように、一定の方向にだけ電流を流したときに比べて
約2倍の出力が得られ、また、外部磁界Hexがない状
態である0点を容易に認識することができ、さらには、
温度ドリフトや時間ドリフト等の影響を取り除くことが
できる。
界Hexの変化が、シュミットトリガ回路13から出力
される方形波発振電圧V0の発振周期の変化として現れ
る原理について、さらに詳細に説明する。
に接続された積分回路に電流が立ち上がるときの状態を
モデル化した回路を示す。このような回路において、ス
イッチ22をオフからオンにすると、磁気センサ20と
抵抗21からなる積分回路に直流電源23から直流電圧
が印加され、磁気センサ20に電流iが流れ出す。ここ
で、磁気センサ20に流れる電流iは、積分回路に印加
される直流電圧の値をE、磁気センサ20のインダクタ
ンスをL、抵抗21の抵抗値をR、電流iの立ち上がり
時間をtとすると、下記式(1−5)で表される。
iの立ち上がり時間tは、積分回路の時定数L/Rに比
例している。したがって、このような積分回路では、磁
気センサ20のインダクタンスLや、抵抗21の抵抗値
Rの大きさを変えることにより、電流iの立ち上がり時
間tが変化する。
インダクタンスLは、電流iが立ち上がっている間に、
LmaxからLminへ変化する。ここで、上述のシュ
ミット電圧VsL,VsHは、インダクタンスLのLm
axからLminへの変化を包括するように設定してお
く。
LがLmaxからLminへと変化するため、積分回路
に流れる電流iは、図6に示すように、初めはインダク
タンスLがLmaxの状態で立ち上がり、やがて、イン
ダクタンスLがLminの状態で立ち上がることとな
る。したがって、積分回路に流れる電流iがシュミット
電圧VsHに対応するレベルに達するまで時間Tsは、
インダクタンスLがLmaxの状態での立ち上がり時間
T1と、インダクタンスLがLminの状態での立ち上
がり時間T2との合計になる。
Hexが変化すると、この変化分だけ、インダクタンス
LがLmaxからLminに変化する変化点Pがシフト
するので、外部磁界Hexに応じて、積分電流iがシュ
ミット電圧VsHに対応するレベルに達するまでの時間
Tsが変化することとなる。
外部磁界Hexの変化が、シュミットトリガ回路13か
ら出力される方形波発振電圧V0の発振周期の変化とし
て現れることとなる。
が直列に接続された積分回路に流れていた電流iが立ち
下がるときの状態をモデル化した回路を示す。このよう
な回路において、スイッチ32をオフからオンにする
と、直流電源33からの直流電圧が積分回路に加わらな
くなり、磁気センサ30に流れていた電流に立ち下がり
が生じる。ここで、磁気センサ30に流れる電流iは、
積分回路に印加されていた直流電圧の値をE、磁気セン
サ30のインダクタンスをL、抵抗31の抵抗値をR、
電流の立ち下がり時間をtとすると、下記式(1−6)
で表される。
がり時と同様に、磁気センサ30に加わる外部磁界He
xが変化すると、この変化分だけ、インダクタンスLが
LmaxからLminに変化する変化点がシフトするの
で、外部磁界Hexに応じて、積分電流iがシュミット
電圧VsLに対応するレベルに達するまで時間が変化す
ることとなる。
も、上述の図4に示したように、外部磁界Hexの変化
が、シュミットトリガ回路15から出力される方形波発
振電圧V0の発振周期の変化として現れることとなる。
置において、シュミットトリガ回路13から出力される
方形波発振電圧V0の発振周期の変化量は、外部磁界H
exと、磁気センサ10の磁性体の長手方向に生じる磁
界とが成す角度θに依存している。すなわち、外部磁界
Hexが一定のとき、図8に示すように、発振周期は、
外部磁界Hexと、磁気センサ10の磁性体の長手方向
に生じる磁界とが成す角度θに依存して変化する。な
お、図8では、外部磁界Hexの向きと、磁気センサ1
0の磁性体の長手方向に生じる磁界の向きとが同じとき
を方位0°としている。
界Hexの方位情報を含んでいる。これは、磁気センサ
10の磁性体の磁化量が、磁気センサ10に流れる電流
による磁化量と、外部磁界Hexによる磁化量との合計
であり、外部磁界Hexによる磁化量が、外部磁界He
xと、磁気センサ10の磁性体の長手方向に生じる磁界
とが成す角度θに依存して変化するからである。
10のコイル10bに流れる電流による磁界Hbは一定
であるが、外部磁界Hexによって磁気センサ10の磁
性体10aに生じる磁界は、外部磁界Hexの方向に依
存している。したがって、磁気センサ10で検出される
磁界Hは、下記式(1−7)で示すように、外部磁界H
exのうち、磁性体10aの長手方向成分のみとなる。
で検出される磁界Hは、外部磁界Hexの方位情報を含
んでいるので、複数の磁気センサを用いることにより、
外部磁界Hexの方向を知ることができる。
に、磁気探知装置に2つの磁気センサ10x,10yを
組み込む。なお、この磁気探知装置は、磁気センサを2
つ組み込んだ以外は、図3に示した磁気探知装置と同様
の回路構成である。ここで、図11に示すように、磁気
センサ10xは、X軸方向に配置し、磁気センサ10y
は、X軸方向に対して直交するY軸方向に配置する。す
なわち、磁気センサ10x及び磁気センサ10yは、互
いに直交するように配置する。このとき、図11に示す
ように、外部磁界Hexの方向と、X軸方向検出用の磁
気センサ11xの磁性体の長手方向とが成す角度をθと
すると、X軸方向検出用の磁気センサ10xによって検
出される磁界の大きさHxは、下記式(1−8)で表さ
れ、Y軸方向検出用の磁気センサ10yによって検出さ
れる磁界の大きさHyは、下記式(1−9)で表され
る。
出される磁界の大きさHxと、Y軸方向検出用の磁気セ
ンサ10yによって検出される磁界の大きさHyとの比
をとると、下記式(1−10)となる。
の磁気センサ10xの磁性体の長手方向とが成す角度θ
は、下記式(1−11)で表される。ただし、下記式
(1−11)において、Hy≧0のときは、180°≧
θ≧0°であり、0>Hyのときは、360°>θ>1
80°である。
10yを設けることにより、外部磁界Hexの方向を知
ることができる。なお、立体空間内での外部磁界Hex
の方向、すなわち外部磁界Hexの3次元での方向まで
知りたいときには、互いに直交する3つの磁気センサを
用いればよい。
磁気センサに流れる電流は、シュミットトリガ回路へ入
力する電圧と、単一の抵抗とだけによって定まる。した
がって、この磁気探知装置においても、磁気センサに流
れる電流の向きを反転させても、また、電流を流す磁気
センサを切り換えても、磁気センサに接続された抵抗の
抵抗値のバラツキ等に起因して検出精度が低下してしま
うようなことはない。したがって、この磁気探知装置で
も、外部磁界Hexの大きさと方向とを、高精度に検出
することができる。
に係る磁気探知装置では、電流の向きに関わらず、磁気
センサには同じ電流が供給されるので、電流の向きによ
って測定値にバラツキが生じるようなことがなく、外部
磁界を高精度に検出することができる。
数のANDゲートや複数の抵抗等を備える必要が無く、
構成を簡単なものとすることができるので、小型化や低
価格化を容易に図ることができる。
気センサの一例を示す模式図である。
原理を説明するための図である。
す回路図である。
イムチャートと、シュミットトリガ回路へ入力する電圧
のタイムチャートとを示す図である。
ち上がるときの状態をモデル化した回路図である。
り時の様子を示す図である。
た電流が立ち下がるときの状態をモデル化した回路図で
ある。
振電圧の発振周期と、外部磁界Hexの方向との関係を
示す特性図である。
である。
を示す回路図である。
配置の様子を示す模式図である。
である。
す回路図である。
磁気センサ、 11バイラテラル・スイッチ、 12
抵抗、 13 シュミットトリガ回路
Claims (8)
- 【請求項1】 磁性体にコイルが巻かれてなる磁気セン
サを時定数決定素子の一部として用いた発振回路を備
え、上記発振回路から出力される発振電圧の発振周期の
変化によって外部磁界の強さを検出する磁気探知装置に
おいて、 上記磁気センサに流れる電流の方向を反転させるバイラ
テラル・スイッチを備えていることを特徴とする磁気探
知装置。 - 【請求項2】 上記発振回路は、無安定マルチバイブレ
ータ回路として動作することを特徴とする請求項1記載
の磁気探知装置。 - 【請求項3】 上記無安定マルチバイブレータ回路は、
シュミットトリガ回路を用いて構成されていることを特
徴とする請求項2記載の磁気探知装置。 - 【請求項4】 上記発振回路の発振周期は、上記磁気セ
ンサのインダクタンスと、上記磁気センサに直列接続さ
れた抵抗の抵抗値とによって定まる時定数により決定さ
れることを特徴とする請求項1記載の磁気探知装置。 - 【請求項5】 上記磁気センサのコイルに流れる発振電
流の振幅は、磁気センサのインダクタンスが急峻な変化
を示す範囲を包括するように設定されていることを特徴
とする請求項1記載の磁気探知装置。 - 【請求項6】 上記磁気センサのコイルに流れる発振電
流は、直流バイアス電流成分を含んでいることを特徴と
する請求項1記載の磁気探知装置。 - 【請求項7】 上記磁気センサを複数備えていることを
特徴とする請求項1記載の磁気探知装置。 - 【請求項8】 上記磁性体を上記コイルに流れる発振電
流によって長手方向に磁化して利用することを特徴とす
る請求項1記載の磁気探知装置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP10819096A JP3633097B2 (ja) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | 磁気探知装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH09292449A true JPH09292449A (ja) | 1997-11-11 |
JP3633097B2 JP3633097B2 (ja) | 2005-03-30 |
Family
ID=14478295
Family Applications (1)
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JP10819096A Expired - Lifetime JP3633097B2 (ja) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | 磁気探知装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3633097B2 (ja) |
-
1996
- 1996-04-26 JP JP10819096A patent/JP3633097B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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