JPH10170377A - Pressure detecting device - Google Patents

Pressure detecting device

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Publication number
JPH10170377A
JPH10170377A JP33118396A JP33118396A JPH10170377A JP H10170377 A JPH10170377 A JP H10170377A JP 33118396 A JP33118396 A JP 33118396A JP 33118396 A JP33118396 A JP 33118396A JP H10170377 A JPH10170377 A JP H10170377A
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JP
Japan
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permanent magnet
diaphragm
magnetic
housing
detecting device
Prior art date
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Application number
JP33118396A
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Japanese (ja)
Inventor
Nobuyoshi Sugitani
伸芳 杉谷
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Publication of JPH10170377A publication Critical patent/JPH10170377A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pressure detecting device which utilizes magnetism and has a stable temperature characteristic. SOLUTION: A pressure detecting device is provided with a magnetism sensitive body which outputs the signal corresponding to magnetism, a housing 1 on which the magnetism sensitive body is placed, a diaphragm 2 which is attached to the housing 1 so as to shield the magnetism sensitive body from the outside, and a permanent magnet 5 which is confronted with the magnetism sensitive body on the inside of the diaphragm 2 and the materials constituting the diaphragm 2 and housing 1 contain ferromagnetic materials. Therefore, the pressure detecting device is constituted so that the magnetism sensitive body and magnet 5 can be surrounded roughly by the ferromagnetic materials.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、圧力を検出して圧
力に応じた電気信号を出力する圧力検知装置に関するも
のであり、特に、ホール素子や磁気抵抗素子のような磁
気に応じた信号を出力する磁気感応体を利用した圧力検
知装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pressure detecting device for detecting a pressure and outputting an electric signal corresponding to the pressure, and in particular, to a signal corresponding to magnetism such as a Hall element or a magnetoresistive element. The present invention relates to a pressure detecting device using a magnetic responsive body for outputting.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の圧力検知装置として、たとえば
特開昭62−46222号公報に開示された「感圧セン
サ」がある。この従来技術は、磁気センサのうえに弾性
エラストマを介して永久磁石を載せた構造を有するもの
で、永久磁石に外力が作用した場合に、弾性エラストマ
に外力に比例した弾性変形が生じ、永久磁石と磁気セン
サとの距離が変化して、永久磁石が磁気センサに及ぼす
磁界の強さの変化し、この変化を磁気センサが検知する
ことにより、予め求めた外力と磁界の強さの関係から外
力の大きさを求めるものである。
2. Description of the Related Art As a pressure detecting device of this type, there is, for example, a "pressure sensor" disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-46222. This conventional technology has a structure in which a permanent magnet is mounted on a magnetic sensor via an elastic elastomer.When an external force acts on the permanent magnet, an elastic deformation occurs in the elastic elastomer in proportion to the external force, and the permanent magnet The distance between the magnetic sensor and the magnetic sensor changes, and the strength of the magnetic field exerted by the permanent magnet on the magnetic sensor changes. This change is detected by the magnetic sensor. The size of is calculated.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来の感
圧センサによれば、永久磁石に印加された外圧が弾性エ
ラストマを介して磁気センサに加わることになる。この
磁気センサに加わる応力は、磁気センサを直接破壊する
可能性があり、また、磁気センサの出力変動に大きな影
響を与える可能性がある。また、弾性エラストマ(樹
脂)は一般に熱膨張係数が大きいので、熱によって永久
磁石と磁気センサとの間隔が変化して出力が不安定とな
る。さらに、弾性エラストマは熱伝導度が大きいので押
圧部の熱が磁気センサに伝わりやすく、磁気センサの温
度特性によって出力が変化しやすい。
However, according to this conventional pressure-sensitive sensor, the external pressure applied to the permanent magnet is applied to the magnetic sensor via the elastic elastomer. The stress applied to the magnetic sensor may directly destroy the magnetic sensor, and may have a large effect on the output fluctuation of the magnetic sensor. In addition, since the elastic elastomer (resin) generally has a large coefficient of thermal expansion, the heat changes the distance between the permanent magnet and the magnetic sensor, and the output becomes unstable. Further, since the elastic elastomer has high thermal conductivity, the heat of the pressing portion is easily transmitted to the magnetic sensor, and the output is easily changed by the temperature characteristic of the magnetic sensor.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明は、このような問
題を解決するために為されたものであり、磁気に応じた
信号を出力する磁気感応体と、この磁気感応体を載置す
るハウジングと、磁気感応体を外界から遮蔽するように
ハウジングに取り付けられたダイヤフラムと、このダイ
ヤフラムの内側の前記磁気感応体と対向する位置に設け
られた永久磁石とを備え、ダイヤフラムとハウジングを
構成する材料に強磁性体が含まれており、これにより磁
気感応体と永久磁石とが強磁性体でほぼ囲まれるように
構成されていることを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and has a magnetic sensible body for outputting a signal corresponding to magnetism and a magnetic susceptor mounted thereon. The diaphragm includes a housing, a diaphragm attached to the housing so as to shield the magnetic sensor from the outside, and a permanent magnet provided inside the diaphragm at a position facing the magnetic sensor. It is characterized in that a ferromagnetic material is contained in the material, so that the magnetic sensitive body and the permanent magnet are substantially surrounded by the ferromagnetic material.

【0005】ダイヤフラムに外側から圧力が印加される
と、圧力に応じてダイヤフラムが変形して磁気感応体と
永久磁石との距離が変化し、永久磁石が磁気感応体に与
える磁界の強さが変化する。この場合、磁気感応体と磁
石との距離が近くなると永久磁石が磁気感応体に与える
磁界の強さが強まり、遠くなると弱まる。この磁界の強
さの変化を磁気感応体で検出し、予め測定あるいは計算
したダイヤフラムに印加される圧力と磁気感応体に与え
られる磁界の強さとの関係から、印加圧力を求めること
ができる。
When pressure is applied to the diaphragm from the outside, the diaphragm is deformed in accordance with the pressure, and the distance between the magnetic sensitive body and the permanent magnet changes, and the strength of the magnetic field applied to the magnetic sensitive body by the permanent magnet changes. I do. In this case, when the distance between the magnet and the magnet is short, the strength of the magnetic field applied to the magnet by the permanent magnet increases, and when the distance increases, the strength decreases. The change in the strength of the magnetic field is detected by the magnetic sensitizer, and the applied pressure can be obtained from the relationship between the pressure applied to the diaphragm measured or calculated in advance and the magnetic field applied to the magnetic sensitizer.

【0006】また、磁気感応体と永久磁石は、ダイヤフ
ラムおよびハウジングに含まれる強磁性体で囲まれた構
造となっているので、永久磁石からダイヤフラム側に出
た磁界はダイヤフラムの強磁性体に閉じ込められてハウ
ジングに至り、さらに、ハウジングの強磁性体を経て磁
気感応体搭載部から磁気感応体を通り抜けるようにして
永久磁石のハウジング側の面に至る。このように磁力線
が強磁性体による閉磁路を通ることにより磁力の分散が
少なくなるため、磁気感応体を高密度の磁力線が貫く。
したがって、永久磁石と磁気感応体との距離に対する磁
気感応体の感度のリニアリティが高い。
Further, since the magnetic responsive body and the permanent magnet have a structure surrounded by a ferromagnetic material included in the diaphragm and the housing, a magnetic field generated from the permanent magnet toward the diaphragm is confined in the ferromagnetic material of the diaphragm. Then, it reaches the housing, and further passes through the magnetically responsive body from the magnetically responsive body mounting portion via the ferromagnetic body of the housing to reach the surface of the permanent magnet on the housing side. As described above, since the magnetic field lines pass through the closed magnetic path of the ferromagnetic material, the dispersion of the magnetic force is reduced, and the magnetic field lines of high density penetrate the magnetic sensitive body.
Therefore, the linearity of the sensitivity of the magnetic sensitive body to the distance between the permanent magnet and the magnetic sensitive body is high.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の一実施形態であ
る圧力検知装置の構造を示す断面図である。ハウジング
1は、強磁性体の金属材料で構成されており、上面の中
央部に4つの磁気抵抗素子が組み込まれた基板6が搭載
されている。磁気抵抗素子は磁気感応体のひとつであ
り、受ける磁界の強さに応じて抵抗率が変化する2端子
素子である。この磁気抵抗素子の基板6上での配置や接
続関係は後述するが、この磁気抵抗素子を含む回路は、
複数本のリード線を介して外部と接続される。
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a pressure detecting device according to an embodiment of the present invention. The housing 1 is made of a ferromagnetic metal material, and has a substrate 6 on which four magnetoresistive elements are incorporated at the center of the upper surface. The magnetoresistive element is one of the magnetic responsive elements, and is a two-terminal element whose resistivity changes according to the strength of the magnetic field received. The arrangement and connection relationship of this magnetoresistive element on the substrate 6 will be described later.
It is connected to the outside via a plurality of leads.

【0008】図1に示されているリード線3、4は本装
置のリード線のうちの2本であり、ハウジング1に設け
られた貫通孔を通って下側に突出している。リード線
3、4とハウジング1との間はガラス7および8が充填
されており、これにより貫通孔が封止されると共にハウ
ジング1とリード線3、4との間の絶縁が保たれてい
る。リード線3、4の上端はボンディングワイヤ9、1
0を介して基板6に設けられている端子に接続されてい
る。
The lead wires 3 and 4 shown in FIG. 1 are two of the lead wires of the present apparatus, and project downward through a through hole provided in the housing 1. Glasses 7 and 8 are filled between the lead wires 3 and 4 and the housing 1 so that the through holes are sealed and the insulation between the housing 1 and the lead wires 3 and 4 is maintained. . The upper ends of the lead wires 3 and 4 are bonded wires 9 and 1
0 is connected to a terminal provided on the substrate 6.

【0009】ハウジング1には、ハウジング1の上部全
体を所定のクリアランス(空隙)をもって覆うダイヤフ
ラム(隔壁)2が取り付けられている。このダイヤフラ
ム2は、弾性を有する強磁性体金属からなり、その裾が
ハウジング1の側周面に溶接11により隙間なく固着さ
れている。したがって、リード線がガラスによって封止
されたいわゆるハーメッチク端子となっていることと相
まって、基板6はハウジング1とダイヤフラム2で作ら
れる空間に密封されており、この空間は真空(減圧)ま
たは不活性ガス雰囲気となっている。このダイヤフラム
2は、矢印12の方向の押圧力を受けると押圧力に応じ
て上面が下側に押し込まれるが、押圧力を開放すれば復
元力により元の形状に戻る。
The housing 1 is provided with a diaphragm (partition) 2 which covers the entire upper portion of the housing 1 with a predetermined clearance (gap). The diaphragm 2 is made of an elastic ferromagnetic metal, and its skirt is fixed to the side surface of the housing 1 by welding 11 without any gap. Accordingly, the substrate 6 is sealed in a space formed by the housing 1 and the diaphragm 2 in combination with a so-called hermetic terminal sealed with glass, and this space is evacuated (depressurized) or inert. It has a gas atmosphere. When the diaphragm 2 receives the pressing force in the direction of the arrow 12, the upper surface is pushed downward according to the pressing force, but returns to the original shape by the restoring force when the pressing force is released.

【0010】また、ダイヤフラム2の中央部裏面には、
上下互いに逆の磁極を着磁された円板状の永久磁石5が
自己の磁力により固着されている。これにより、永久磁
石5と基板6とは所定のクリアランスをもって互いに対
向している。
On the back surface of the center of the diaphragm 2,
A disk-shaped permanent magnet 5 having upper and lower opposite magnetic poles is fixed by its own magnetic force. Thus, the permanent magnet 5 and the substrate 6 face each other with a predetermined clearance.

【0011】図2は基板6上の4つの磁気抵抗素子21
〜24と、ダイヤフラム2の裏面に固着されている永久
磁石5との平面的な位置関係を示しており、図3は磁気
抵抗素子21〜24の接続関係を示す回路図である。
FIG. 2 shows four magnetoresistive elements 21 on the substrate 6.
3 and 4 show a planar positional relationship between the permanent magnet 5 fixed to the back surface of the diaphragm 2 and FIG. 3 is a circuit diagram showing a connection relationship between the magnetoresistive elements 21 to 24.

【0012】図2において、各磁気抵抗素子21〜24
は、永久磁石5の内側においてその中心点Oから略等距
離の位置に配置されている。そして、互いにたすき掛け
の位置にある磁気抵抗素子21と24、磁気抵抗素子2
2と24が、それぞれ図3に示すように直列に接続さ
れ、それぞれの直列回路がブリッジ回路の一辺を構成し
ている。ブリッジ回路の他の2辺は、基板6に搭載され
た通常の抵抗31および32で構成されている。
In FIG. 2, each of the magnetoresistive elements 21 to 24
Are arranged at substantially equal distances from the center point O inside the permanent magnet 5. Then, the magneto-resistive elements 21 and 24 and the magneto-resistive
2 and 24 are respectively connected in series as shown in FIG. 3, and each series circuit forms one side of the bridge circuit. The other two sides of the bridge circuit are composed of ordinary resistors 31 and 32 mounted on the substrate 6.

【0013】磁気抵抗素子21〜24の抵抗値および磁
気抵抗特性は同一になるように調整されており、また、
抵抗31および32の抵抗値は互いに等しく、いずれも
磁気抵抗素子21〜24の抵抗値のおよそ2倍の値に設
定されている。したがって、図3に示すブリッジ回路の
上端の端子35を正の電源に接続し下端の端子36を負
の電源に接続したときの左右端子33および34の電位
は互いにほぼ等しくなる。
The resistance values and the magnetoresistive characteristics of the magnetoresistive elements 21 to 24 are adjusted to be the same.
The resistances of the resistors 31 and 32 are equal to each other, and each is set to be approximately twice the resistance of the magnetoresistive elements 21 to 24. Therefore, when the upper terminal 35 of the bridge circuit shown in FIG. 3 is connected to a positive power supply and the lower terminal 36 is connected to a negative power supply, the potentials of the left and right terminals 33 and 34 are substantially equal to each other.

【0014】このブリッジ回路において、各磁気抵抗素
子21〜24に与えられる磁力線の密度が増加すると、
磁気抵抗素子21〜24の抵抗値が増加するので、ブリ
ッジ回路の均衡が崩れて、端子33の電位が端子34の
電位に対して相対的に高くなる。逆に、各磁気抵抗素子
21〜24に与えられる磁力線の密度が減少すれば、端
子33の電位が端子34の電位に対して相対的に低くな
る。なお、ブリッジ回路の各端子33〜36は、リード
線3、4等を介してハウジング1の外に電気的に引き出
されている。
In this bridge circuit, when the density of lines of magnetic force applied to each of the magnetoresistive elements 21 to 24 increases,
Since the resistance values of the magnetoresistive elements 21 to 24 increase, the balance of the bridge circuit is broken, and the potential of the terminal 33 becomes relatively higher than the potential of the terminal 34. Conversely, if the density of the lines of magnetic force applied to the magnetoresistive elements 21 to 24 decreases, the potential of the terminal 33 becomes relatively lower than the potential of the terminal 34. The terminals 33 to 36 of the bridge circuit are electrically drawn out of the housing 1 via the lead wires 3, 4 and the like.

【0015】つぎに、このように構成された本実施形態
の圧力検知装置の動作を説明する。ダイヤフラム2およ
びハウジング1は強磁性体で構成されているので、永久
磁石5からダイヤフラム2側に出た磁界は、破線A、B
で示すように、ダイヤフラム2に閉じ込められてハウジ
ング1に至り、さらに、ハウジング1を経てその中央部
から基板6を通り抜けるようにして永久磁石5の下側の
面に至る。なお、この磁界は、永久磁石5の上面がN
極、下面がS極の場合であり、磁極が上下反対の場合に
は、同じ経路で向きが逆の磁界となる。このように永久
磁石5の磁力線が強磁性体による閉磁路を通ることによ
り磁力の分散が少なくなるため、基板6上の磁気抵抗素
子21〜24を高密度の磁力線が貫く。
Next, the operation of the thus configured pressure detecting device of the present embodiment will be described. Since the diaphragm 2 and the housing 1 are made of a ferromagnetic material, the magnetic field generated from the permanent magnet 5 toward the diaphragm 2 is indicated by broken lines A and B.
As shown by, the housing is confined in the diaphragm 2 and reaches the housing 1, and further passes through the housing 1 from the center thereof to the lower surface of the permanent magnet 5 through the substrate 6. Note that this magnetic field is generated when the upper surface of the permanent magnet 5 is N
The case where the pole and the lower surface are S-poles, and when the magnetic poles are upside down, a magnetic field having the opposite direction along the same path. As described above, since the magnetic force lines of the permanent magnet 5 pass through the closed magnetic path made of the ferromagnetic material, the dispersion of the magnetic force is reduced, so that the magnetic lines of high density penetrate the magnetoresistive elements 21 to 24 on the substrate 6.

【0016】ダイヤフラム1に外圧がかかっていないと
きには、基板6と永久磁石5は互いに平行になっており
両者間の距離が所定の値になっており、永久磁石5が各
磁気抵抗素子21〜24に与える磁力も所定の値になっ
ている。一方、上述したように抵抗31、32の値は、
このときの磁気抵抗素子の抵抗値の2倍になるように調
整されており、したがって、このときの出力端子33、
34の電位が等しい。
When no external pressure is applied to the diaphragm 1, the substrate 6 and the permanent magnet 5 are parallel to each other, the distance between them is a predetermined value, and the permanent magnet 5 is connected to each of the magnetoresistive elements 21 to 24. Is also a predetermined value. On the other hand, as described above, the values of the resistors 31 and 32 are
The resistance is adjusted to be twice the resistance value of the magnetoresistive element at this time.
34 have the same potential.

【0017】この状態から図1の矢印12のような上方
からの圧力がダイヤフラム2に与えられると、ダイヤフ
ラム2が撓んで永久磁石5が基板6に近づく。永久磁石
5が基板6に近づくと、各磁気抵抗素子21〜24を貫
く磁力線の密度が高くなり、抵抗値が増加する。する
と、上述したように出力端子33の電位が上がり、出力
端子34の電位が下がることから、出力端子33、34
の間に電位差が生じる。この電位差から、予め実験的に
あるいは計算で求めた押圧力と電位差との関係に基づい
て押圧力を算出する。
When a pressure from above as shown by an arrow 12 in FIG. 1 is applied to the diaphragm 2 from this state, the diaphragm 2 bends and the permanent magnet 5 approaches the substrate 6. When the permanent magnet 5 approaches the substrate 6, the density of lines of magnetic force passing through each of the magnetoresistive elements 21 to 24 increases, and the resistance value increases. Then, as described above, the potential of the output terminal 33 increases and the potential of the output terminal 34 decreases.
, A potential difference occurs. From this potential difference, the pressing force is calculated based on the relationship between the pressing force and the potential difference obtained experimentally or by calculation in advance.

【0018】ところで、上方からダイヤフラム1に与え
られる押圧力に傾きがあったり、押圧部が中心から偏位
していたりすると、永久磁石5と基板6との平行度が維
持されず、各磁気抵抗素子21〜24における磁力の増
加にばらつきが出る。たとえば、図2において、押圧力
の作用点が矢印51で示すように永久磁石5の中心点O
から図面左上の方に偏位していたとすると、磁気抵抗素
子21と永久磁石5との距離は磁気抵抗素子24と永久
磁石5との距離に比べて小さくなり、磁気抵抗素子2
2、23と永久磁石5との距離はその中間の値となる。
これにより、磁気抵抗素子21の抵抗値は比較的大き
く、磁気抵抗素子24の抵抗値は比較的小さく、磁気抵
抗素子22、23の抵抗値は4つの素子の平均的な値と
なる。
If the pressing force applied to the diaphragm 1 from above has an inclination or the pressing portion is deviated from the center, the parallelism between the permanent magnet 5 and the substrate 6 is not maintained, and each magnetic resistance Variations appear in the increase in magnetic force in the elements 21 to 24. For example, in FIG. 2, the point of application of the pressing force is the center point O of the permanent magnet 5 as indicated by an arrow 51.
, The distance between the magneto-resistive element 21 and the permanent magnet 5 is smaller than the distance between the magneto-resistive element 24 and the permanent magnet 5, and the magneto-resistive element 2
The distance between 2, 23 and the permanent magnet 5 has an intermediate value.
As a result, the resistance of the magnetoresistive element 21 is relatively large, the resistance of the magnetoresistive element 24 is relatively small, and the resistances of the magnetoresistive elements 22 and 23 are average values of the four elements.

【0019】一方、4つの磁気抵抗素子は図3に示すよ
うに結線されているので、平均的な抵抗値の磁気抵抗素
子22、23からなる直列回路の抵抗値と、比較的高い
抵抗値の磁気抵抗素子21および比較的低い抵抗値の磁
気抵抗素子24からなる直列回路の抵抗値とがほぼ等し
い値となる。その結果、出力端子33および34の間の
電位差は、永久磁石5が基板6に対して平行な状態を維
持したまま近づいて各磁気抵抗素子21〜24の抵抗値
が互いに等しく増加した場合の電位差と同等の値とな
る。
On the other hand, since the four magnetoresistive elements are connected as shown in FIG. 3, the resistance of the series circuit composed of the magnetoresistive elements 22 and 23 having an average resistance and the resistance of a relatively high resistance The resistance value of the series circuit including the magnetoresistive element 21 and the magnetoresistive element 24 having a relatively low resistance value is substantially equal to the resistance value. As a result, the potential difference between the output terminals 33 and 34 is equal to the potential difference when the permanent magnets 5 approach each other while maintaining the state parallel to the substrate 6 and the resistance values of the magnetoresistive elements 21 to 24 increase equally. Is equivalent to

【0020】この永久磁石5の傾きに対する出力電位差
の自己補正作用は、対角線上にある磁気抵抗素子同士を
直列接続することにより達成されるものである。また、
上述した例のように磁気抵抗素子21側に深く押し込ま
れた場合だけでなく、その他の方向に深く押し込まれた
場合も同様にこの自己補正作用が働く。
The self-correcting action of the output potential difference with respect to the inclination of the permanent magnet 5 is achieved by connecting the diagonal magneto-resistive elements in series. Also,
This self-correction effect works not only when it is pushed deeply into the magnetoresistive element 21 side as in the example described above, but also when it is pushed deeply in other directions.

【0021】このように、この本実施形態の圧力検知装
置によれば、ダイヤフラム2に外側から圧力12が印加
されると、圧力の大きさに応じてダイヤフラム2が撓ん
で磁気抵抗素子と永久磁石との距離が変化し、さらにそ
の変化に応じて磁気抵抗素子の抵抗値が変化して、出力
端子33、34の間の電位差が変化する。この電位差は
リード線3および4を介して外部に取り出され、予め測
定あるいは計算したダイヤフラム2に印加される圧力1
2と出力電位差との関係から、印加圧力を求めることが
できる。
As described above, according to the pressure detecting device of this embodiment, when the pressure 12 is applied to the diaphragm 2 from the outside, the diaphragm 2 bends according to the magnitude of the pressure, and the magnetoresistive element and the permanent magnet And the resistance value of the magnetoresistive element changes according to the change, and the potential difference between the output terminals 33 and 34 changes. This potential difference is taken out to the outside via the lead wires 3 and 4, and the pressure 1 applied to the diaphragm 2 measured or calculated in advance is
The applied pressure can be determined from the relationship between 2 and the output potential difference.

【0022】また、本実施形態の圧力検知装置によれ
ば、ハウジング1とダイヤフラム2が強磁性体で構成さ
れているので、永久磁石5の磁力の分散が少なくなっ
て、磁気抵抗素子を貫く磁力線の密度が高くなり、磁気
抵抗素子の感度のリニアリティが高くなる。
Further, according to the pressure detecting device of this embodiment, since the housing 1 and the diaphragm 2 are made of a ferromagnetic material, the dispersion of the magnetic force of the permanent magnet 5 is reduced, and the lines of magnetic force penetrating the magnetoresistive element. And the linearity of sensitivity of the magnetoresistive element increases.

【0023】また、ハウジング1とダイヤフラム2が強
磁性体で構成されているために、磁気シールドを行うこ
とができる。これによって、磁気抵抗素子が外部磁場の
影響を受けずに永久磁石の磁界を感知でき、また、外部
から強磁場がかかることによる永久磁石の消磁の可能性
が少なくなる。さらに、ハウジング1とダイヤフラム2
が強磁性体金属であるため導電性があり、このために電
磁ノイズの侵入を防ぎ、磁気抵抗素子のS/Nを向上さ
せることができる。
Further, since the housing 1 and the diaphragm 2 are made of a ferromagnetic material, a magnetic shield can be performed. As a result, the magnetoresistive element can sense the magnetic field of the permanent magnet without being affected by the external magnetic field, and the possibility of demagnetization of the permanent magnet due to an external strong magnetic field is reduced. Further, the housing 1 and the diaphragm 2
Since it is a ferromagnetic metal, it has conductivity, so that the penetration of electromagnetic noise can be prevented and the S / N of the magnetoresistive element can be improved.

【0024】また、一般に永久磁石は脆いものであり、
割れを防ぐために永久磁石に応力が伝達しない構造にす
る必要がある。本実施形態の圧力検知装置によれば、永
久磁石5が自己の磁力によってダイヤフラム2に固着さ
れているので、検出すべき外圧を受けてダイヤフラム2
が変形したときにも永久磁石5が割れるような応力がか
からない。また、ダイヤフラム2が強磁性体でない場合
に永久磁石5を接着剤などで取り付けると、その接着部
に繰り返し応力がかかり永久磁石5が脱落する可能性が
あるが、本実施形態の圧力検知装置ではそのような問題
はない。
In general, permanent magnets are fragile,
In order to prevent cracking, it is necessary to have a structure in which stress is not transmitted to the permanent magnet. According to the pressure detecting device of this embodiment, since the permanent magnet 5 is fixed to the diaphragm 2 by its own magnetic force, the permanent magnet 5 receives an external pressure to be detected and receives the external pressure.
When the metal is deformed, a stress that breaks the permanent magnet 5 is not applied. Further, when the permanent magnet 5 is attached with an adhesive or the like when the diaphragm 2 is not a ferromagnetic material, a stress may be repeatedly applied to the bonded portion and the permanent magnet 5 may fall off. There is no such problem.

【0025】さらに、ハウジング1とダイヤフラム2を
シーム溶接して内部を密封しているので、真空(減圧)
または窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気にすること
により、磁気抵抗素子が組み込まれた基板6の水や酸素
によるダメージを完全に防ぐことができる。また、磁気
抵抗素子とダイヤフラム2との間が真空または不活性ガ
スのような気体であるため、ダイヤフラム2にかかる応
力や熱が磁気抵抗素子に伝わりにくい。そのため、磁気
抵抗素子の特性が安定しており、長期にわたり劣化しな
い。
Further, since the inside of the housing 1 and the diaphragm 2 are sealed by seam welding, a vacuum (reduced pressure) is used.
Alternatively, by using an atmosphere of an inert gas such as nitrogen or argon, it is possible to completely prevent the substrate 6 in which the magnetoresistive element is incorporated from being damaged by water or oxygen. Further, since the space between the magnetoresistive element and the diaphragm 2 is a gas such as a vacuum or an inert gas, stress or heat applied to the diaphragm 2 is not easily transmitted to the magnetoresistive element. Therefore, the characteristics of the magnetoresistive element are stable and do not deteriorate for a long time.

【0026】図4は上述した磁気抵抗素子21〜24に
代えて磁気感応体としてホール素子を用いた場合の例を
示す平面配置図である。ホール素子41〜44はそれぞ
れ図2に示す磁気抵抗素子21〜24の位置に配置され
る。
FIG. 4 is a plan layout view showing an example in which a Hall element is used as a magnetic responsive body instead of the above-described magnetoresistive elements 21 to 24. The Hall elements 41 to 44 are respectively arranged at the positions of the magnetoresistive elements 21 to 24 shown in FIG.

【0027】ホール素子は4端子素子で、第1の方向に
電流を流した状態でこれと直交する方向に磁界が印加さ
れると、両方向に直交する方向に磁界に応じた電圧が生
じるというホール効果を利用して、磁力の強さを検出す
る素子である。
The Hall element is a four-terminal element. When a magnetic field is applied in a direction orthogonal to the first direction while a current flows in the first direction, a voltage corresponding to the magnetic field is generated in the direction orthogonal to both directions. This element detects the strength of magnetic force by utilizing the effect.

【0028】図4において、各ホール素子41〜44の
端子のうち、端子411、421、431、441は駆
動電流用の上位電源端子であり、端子412、422、
432、442は駆動電流用の下位電源端子である。ま
た、端子413、423、433、443は第1出力端
子であり、端子414、424、434、444は第2
出力端子である。各ホール素子は第1出力端子と第2出
力端子との間の電位差が印加磁界に応じて変化する。
In FIG. 4, among the terminals of the Hall elements 41 to 44, terminals 411, 421, 431, and 441 are upper power supply terminals for driving current.
432 and 442 are lower power supply terminals for driving current. Terminals 413, 423, 433, and 443 are first output terminals, and terminals 414, 424, 434, and 444 are second output terminals.
Output terminal. In each Hall element, the potential difference between the first output terminal and the second output terminal changes according to the applied magnetic field.

【0029】各ホール素子41〜44のそれぞれの第1
および第2出力端子は、図示のようにたすき掛けにして
直列に接続され、各素子での電位差が加算されてホール
素子41の第1出力端子413およびホール素子42の
第2出力端子424の間の電位差として出力される。
The first of each of the Hall elements 41 to 44
And the second output terminal are connected in series with a cross as shown in the figure, and the potential difference between the respective elements is added so that the potential difference between the first output terminal 413 of the Hall element 41 and the second output terminal 424 of the Hall element 42 is added. Is output as the potential difference of

【0030】この電位差は、図5に示すようなオペアン
プ60を用いた一般的な差動増幅器を用いて増幅され
る。この差動増幅器はオペアンプ60と抵抗64〜67
とで構成されており、入力端子61および62に入力さ
れる電圧の電位差を増幅して出力端子63から出力す
る。図4の第1出力端子413と第2出力端子424
が、それぞれこの差動増幅器の入力端子61および62
に接続されることにより、ホール素子41〜44に与え
られる磁場の強さに応じた電圧が出力端子63から得ら
れる。しかも、磁気抵抗素子21〜24を用いたときと
同様に、4つの素子を用いることにより、永久磁石5が
傾いた状態で押圧されても傾きの影響が平均化されて出
力のばらつきが無くなる。
This potential difference is amplified using a general differential amplifier using an operational amplifier 60 as shown in FIG. This differential amplifier comprises an operational amplifier 60 and resistors 64-67.
And amplifies the potential difference between the voltages input to the input terminals 61 and 62 and outputs the amplified voltage from the output terminal 63. The first output terminal 413 and the second output terminal 424 of FIG.
Are input terminals 61 and 62 of the differential amplifier, respectively.
, A voltage corresponding to the strength of the magnetic field applied to the Hall elements 41 to 44 is obtained from the output terminal 63. Moreover, as in the case where the magnetoresistive elements 21 to 24 are used, by using the four elements, even if the permanent magnet 5 is pressed in a tilted state, the influence of the tilt is averaged, and the output does not vary.

【0031】なお、上述した実施形態では、磁気感応体
として磁気抵抗素子を用いた場合およびホール素子を用
いた場合のいずれにおいても、4つの素子を用いて永久
磁石が傾いた場合の出力のばらつきを低減させる構造を
とっているが、高い検出精度が要求されない場合には、
単一の磁気感応体を用いてもよい。もちろん、逆に4個
より多くの素子を配置しても構わない。
In the above-described embodiment, in both the case where the magnetoresistive element is used as the magnetic sensing element and the case where the Hall element is used, the output variation when the permanent magnet is tilted using four elements. Is adopted, but when high detection accuracy is not required,
A single magnetic sensitive body may be used. Of course, conversely, more than four elements may be arranged.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の圧力検知
装置によれば、ダイヤフラムに印加される圧力に応じ
て、永久磁石と磁気感応体との距離が変化し、磁気感応
体の出力から印加圧力を求めることができる。しかも、
永久磁石と磁気感応体との間に個体の介在物が存在しな
いので、外からの応力や熱が磁気感応体に伝わりにく
く、感度特性が長期にわたり安定している。また、ダイ
ヤフラムおよびハウジングが強磁性体で構成されている
ので、永久磁石の磁束の漏れが少なく、磁気感応体を貫
く磁束が高密度になって、感度のリニアリティが高い。
As described above, according to the pressure detecting device of the present invention, the distance between the permanent magnet and the magnetic sensitive body changes according to the pressure applied to the diaphragm. The applied pressure can be determined. Moreover,
Since there is no solid inclusion between the permanent magnet and the magnetic sensible body, external stress and heat are not easily transmitted to the magnetic sensible body, and the sensitivity characteristics are stable for a long time. Further, since the diaphragm and the housing are made of a ferromagnetic material, the leakage of the magnetic flux of the permanent magnet is small, the magnetic flux penetrating the magnetic sensitive body is high, and the linearity of sensitivity is high.

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

【図1】本発明の一実施形態である圧力検知装置の構造
を示す断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a pressure detecting device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す実施形態に用いられる磁気感応体で
ある磁気抵抗素子の配置を示す平面図。
FIG. 2 is a plan view showing an arrangement of a magnetoresistive element, which is a magnetic sensor, used in the embodiment shown in FIG. 1;

【図3】図2示す磁気抵抗素子の接続状態を示す回路
図。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a connection state of the magnetoresistive element shown in FIG. 2;

【図4】磁気感応体としてホール素子を用いた本発明の
他の実施形態をしめすもので、ホール素子の配置を示す
図。
FIG. 4 is a view showing another embodiment of the present invention in which a Hall element is used as a magnetic sensing element, and shows an arrangement of the Hall element.

【図5】図4に示すホール素子による検出回路の出力電
位差を増幅するための差動増幅回路を示す回路図。
5 is a circuit diagram showing a differential amplifier circuit for amplifying an output potential difference of a detection circuit using the Hall element shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ハウジング、2…ダイヤフラム、3、4…リード端
子、5…永久磁石、6…磁気抵抗素子搭載基板、7、8
…ガラス、11…溶接部、21〜24…磁気抵抗素子、
41〜44…ホール素子。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Housing, 2 ... Diaphragm, 3 ... 4 Lead terminal, 5 ... Permanent magnet, 6 ... Magnetic resistance element mounting board, 7, 8
... glass, 11 ... welded parts, 21 to 24 ... magnetoresistive elements,
41 to 44: Hall elements.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 磁気に応じた信号を出力する磁気感応体
と、この磁気感応体を載置するハウジングと、前記磁気
感応体を外界から遮蔽するように前記ハウジングに取り
付けられたダイヤフラムと、このダイヤフラムの内側の
前記磁気感応体と対向する位置に設けられた永久磁石と
を備え、 前記ダイヤフラムと前記ハウジングを構成する材料に強
磁性体が含まれており、これにより前記磁気感応体と前
記永久磁石とが強磁性体でほぼ囲まれるように構成され
ていることを特徴とする圧力検出装置。
A magnetic sensor for outputting a signal corresponding to magnetism, a housing for mounting the magnetic sensor, a diaphragm attached to the housing so as to shield the magnetic sensor from the outside; A permanent magnet provided inside the diaphragm at a position facing the magnetically responsive body, wherein a material forming the diaphragm and the housing includes a ferromagnetic material, whereby the magnetically responsive body and the permanent magnet are included. A pressure detecting device, wherein a magnet and a ferromagnetic material are substantially surrounded.
【請求項2】 前記永久磁石は前記ダイヤフラムに自己
の磁力によって固定されていることを特徴とする請求項
1に記載の圧力検出装置。
2. The pressure detecting device according to claim 1, wherein the permanent magnet is fixed to the diaphragm by its own magnetic force.
【請求項3】 前記磁気感応体が複数であることを特徴
とする請求項1に記載の圧力検出装置。
3. The pressure detecting device according to claim 1, wherein a plurality of said magnetic responsive bodies are provided.
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