JPH10233146A - 強磁性物体通過センサ - Google Patents
強磁性物体通過センサInfo
- Publication number
- JPH10233146A JPH10233146A JP9049615A JP4961597A JPH10233146A JP H10233146 A JPH10233146 A JP H10233146A JP 9049615 A JP9049615 A JP 9049615A JP 4961597 A JP4961597 A JP 4961597A JP H10233146 A JPH10233146 A JP H10233146A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magneto
- magnetic field
- ferromagnetic object
- sphere
- permanent magnet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 118
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 54
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 4
- 229910017061 Fe Co Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910003271 Ni-Fe Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910017709 Ni Co Inorganic materials 0.000 claims 2
- 229910003267 Ni-Co Inorganic materials 0.000 claims 2
- 229910003262 Ni‐Co Inorganic materials 0.000 claims 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 9
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 6
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229910018106 Ni—C Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 229910000889 permalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
- G01V3/08—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
- G01D5/147—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the movement of a third element, the position of Hall device and the source of magnetic field being fixed in respect to each other
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Geology (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Switches That Are Operated By Magnetic Or Electric Fields (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】強磁性球体通過センサにおける設計的な自由度
及び構造の自由度を向上させる。 【解決手段】スルーホール４を有するホルダー３に、永
久磁石１と素子面に対する水平磁界検出型の感磁素子を
設けて強磁性球体通過センサを構成し、スルーホール４
を通過する強磁性球体５を検出する。感磁素子２は、ス
ルーホール４における永久磁石１及び球体５の磁極の方
向と、略同一方向の磁界強度変化を検出するように配置
する。
及び構造の自由度を向上させる。 【解決手段】スルーホール４を有するホルダー３に、永
久磁石１と素子面に対する水平磁界検出型の感磁素子を
設けて強磁性球体通過センサを構成し、スルーホール４
を通過する強磁性球体５を検出する。感磁素子２は、ス
ルーホール４における永久磁石１及び球体５の磁極の方
向と、略同一方向の磁界強度変化を検出するように配置
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は強磁性物体の通過セ
ンサに関し、特に、感磁素子として素子面に対して水平
方向の磁界を検出する検出素子を用いた強磁性物体通過
センサに関する。
ンサに関し、特に、感磁素子として素子面に対して水平
方向の磁界を検出する検出素子を用いた強磁性物体通過
センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明と類似する従来技術としては、例
えば、特開昭６０−１０２５８５号公報や特開昭６１−
１９９８７５号公報記載の金属球検出装置が知られてい
る。
えば、特開昭６０−１０２５８５号公報や特開昭６１−
１９９８７５号公報記載の金属球検出装置が知られてい
る。
【０００３】図６は、前記公報記載の金属球検出装置を
示す図である。同図において、金属球検出装置は、金属
球５０の通過するスルーホール４０を有するホルダー部
３０と、前記ホルダ部３０に保持された、永久磁石１０
及びホール素子６０とこれらの間に設けた強磁性材料か
らなるＬ字状の磁路７０により構成されている。
示す図である。同図において、金属球検出装置は、金属
球５０の通過するスルーホール４０を有するホルダー部
３０と、前記ホルダ部３０に保持された、永久磁石１０
及びホール素子６０とこれらの間に設けた強磁性材料か
らなるＬ字状の磁路７０により構成されている。
【０００４】また、永久磁石１０の磁極面及びホール素
子６０の素子面とスルーホール４０を通過時の金属球５
０との位置関係は、前記磁極面及び前記素子面が金属球
５０の中心からの半径方向と垂直になるように金属球５
０とそれぞれ対向する。
子６０の素子面とスルーホール４０を通過時の金属球５
０との位置関係は、前記磁極面及び前記素子面が金属球
５０の中心からの半径方向と垂直になるように金属球５
０とそれぞれ対向する。
【０００５】このように、前記公報記載の金属球検出装
置は、素子面に垂直な磁束を検出する感磁素子であるホ
ール素子を用いる方式であるため金属球−永久磁石−検
出素子の配置関係は極端に制約が生じる。すなわち、金
属球の中心点に対して永久磁石面とホール素子面とを９
０°あるいは９０°×Ｎ（Ｎは自然数）の角度程度の配
置とする必要がある。図６の場合も素子の感磁面は球体
の接線方向、すなわち半径と素子の感磁面とのなす角が
垂直になるように構成されている。また、ホール素子自
体が微少磁界下において、外部の磁界に対しリニアリテ
ィ（直線性）の良い出力特性を示さないことから永久磁
石の磁力を強めるか、あるいは強磁性球体をはさむ永久
磁石−感磁素子間のエアギャップを非常に小さく設定す
る必要がある。
置は、素子面に垂直な磁束を検出する感磁素子であるホ
ール素子を用いる方式であるため金属球−永久磁石−検
出素子の配置関係は極端に制約が生じる。すなわち、金
属球の中心点に対して永久磁石面とホール素子面とを９
０°あるいは９０°×Ｎ（Ｎは自然数）の角度程度の配
置とする必要がある。図６の場合も素子の感磁面は球体
の接線方向、すなわち半径と素子の感磁面とのなす角が
垂直になるように構成されている。また、ホール素子自
体が微少磁界下において、外部の磁界に対しリニアリテ
ィ（直線性）の良い出力特性を示さないことから永久磁
石の磁力を強めるか、あるいは強磁性球体をはさむ永久
磁石−感磁素子間のエアギャップを非常に小さく設定す
る必要がある。
【０００６】
【解決しようとする課題】従来の強磁性球体検出装置
は、永久磁石から発せられる磁界強度の極大値にて動作
させるように設計する必要性があることから、磁性球体
の中心点と結ぶ検出素子面のなす角度を９０°程度（角
度α）という特定の角度に設定する必要がある。このよ
うにホール素子のような素子面に対する垂直磁界を検出
する素子を用いる限り、永久磁石−球体通過穴−検出素
子という強磁性球体通過センサの構成要素間における設
計的な自由度は極端に少なくなる。
は、永久磁石から発せられる磁界強度の極大値にて動作
させるように設計する必要性があることから、磁性球体
の中心点と結ぶ検出素子面のなす角度を９０°程度（角
度α）という特定の角度に設定する必要がある。このよ
うにホール素子のような素子面に対する垂直磁界を検出
する素子を用いる限り、永久磁石−球体通過穴−検出素
子という強磁性球体通過センサの構成要素間における設
計的な自由度は極端に少なくなる。
【０００７】また、ホール素子は、３０ガウス以下のよ
うな微弱磁界に対しては強磁界下で示すようなリニアリ
ティの良い特性が得られないため、Ｓ極あるいはＮ極の
一方方向のみの磁界の有無に対してスイッチ動作を行わ
せることがきわめて困難である。したがって、永久磁石
の磁力を強力にするか、或いは永久磁石−球体−検出素
子間のエアギャップを非常に狭く設定する必要があるの
で、通過するべき球体が永久磁石により吸着され易くな
る。
うな微弱磁界に対しては強磁界下で示すようなリニアリ
ティの良い特性が得られないため、Ｓ極あるいはＮ極の
一方方向のみの磁界の有無に対してスイッチ動作を行わ
せることがきわめて困難である。したがって、永久磁石
の磁力を強力にするか、或いは永久磁石−球体−検出素
子間のエアギャップを非常に狭く設定する必要があるの
で、通過するべき球体が永久磁石により吸着され易くな
る。
【０００８】本発明の目的は、永久磁石及び検出素子の
相互の位置関係を幅広く設定することを可能とし設計の
自由度及び組立の自由度を大幅に向上させるとともに、
低磁力の永久磁石あるいは小型の永久磁石を選択するこ
とを可能とし球体通過センサ全体のコストダウン及び小
型化を実現することにある。
相互の位置関係を幅広く設定することを可能とし設計の
自由度及び組立の自由度を大幅に向上させるとともに、
低磁力の永久磁石あるいは小型の永久磁石を選択するこ
とを可能とし球体通過センサ全体のコストダウン及び小
型化を実現することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の強磁性物体通過
センサは、永久磁石と感磁素子とにより強磁性物体の通
過を検出する強磁性物体通過センサであって、前記感磁
素子は、素子面（感磁材料が設けられている面）に対し
て水平（平行）方向の磁界を検出する素子とし、永久磁
石とその近傍を通過する強磁性物体に生じる磁極方向に
略一致する方向の磁界分布を検出するように前記永久磁
石、感磁素子及び強磁性物体の通過部を配設することを
特徴とする。
センサは、永久磁石と感磁素子とにより強磁性物体の通
過を検出する強磁性物体通過センサであって、前記感磁
素子は、素子面（感磁材料が設けられている面）に対し
て水平（平行）方向の磁界を検出する素子とし、永久磁
石とその近傍を通過する強磁性物体に生じる磁極方向に
略一致する方向の磁界分布を検出するように前記永久磁
石、感磁素子及び強磁性物体の通過部を配設することを
特徴とする。
【００１０】また、永久磁石、面強磁性物体及び感磁素
子の配置関係は、強磁性物体の中心点に対して永久磁石
面の中心と感磁素子の中心との成す角及び感磁素子の中
心と強磁性物体の中心を通る直線と感磁素子の素子面と
の成す角がｎ×９０°＋α（ｎ＝１，２，３，４、４２
°≦α≦８０°）であることを特徴とする。
子の配置関係は、強磁性物体の中心点に対して永久磁石
面の中心と感磁素子の中心との成す角及び感磁素子の中
心と強磁性物体の中心を通る直線と感磁素子の素子面と
の成す角がｎ×９０°＋α（ｎ＝１，２，３，４、４２
°≦α≦８０°）であることを特徴とする。
【００１１】より具体的には、表面磁束密度１０００ガ
ウス〜２０００ガウスの着磁強度を有する永久磁石（図
１の１）と素子面に対して水平磁界を検出可能な感磁素
子（図１の２）と強磁性球体が通過可能なスルーホール
を有するホルダ部（図１の３）とから構成される。ここ
で感磁素子（図１の２）は水平磁界を検出することが可
能な素子であるため、素子面中心と球体中心位置を結ぶ
直線は、素子面と垂直になることはない。
ウス〜２０００ガウスの着磁強度を有する永久磁石（図
１の１）と素子面に対して水平磁界を検出可能な感磁素
子（図１の２）と強磁性球体が通過可能なスルーホール
を有するホルダ部（図１の３）とから構成される。ここ
で感磁素子（図１の２）は水平磁界を検出することが可
能な素子であるため、素子面中心と球体中心位置を結ぶ
直線は、素子面と垂直になることはない。
【００１２】本発明によれば、感磁素子は、永久磁石と
磁極が生じた強磁性球体の磁極方向（水平方向）に生じ
る磁力線に基づく磁界成分の強弱を検出する。即ち、当
該磁界成分は強磁性球体に磁極ができ、かつ永久磁石が
近傍にある場合に強度が強まる磁界成分である。
磁極が生じた強磁性球体の磁極方向（水平方向）に生じ
る磁力線に基づく磁界成分の強弱を検出する。即ち、当
該磁界成分は強磁性球体に磁極ができ、かつ永久磁石が
近傍にある場合に強度が強まる磁界成分である。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。図１は本発明の強磁性物
体通過センサの実施の形態を示す図である。
て、図面を参照して説明する。図１は本発明の強磁性物
体通過センサの実施の形態を示す図である。
【００１４】図１を参照すると、本実施の形態は、球体
５が通過可能なスルーホール４を有するホルダ部３と、
前記ホルダ部３に取り付けられ、好適には表面磁束密度
１０００〜２０００Ｇ程度の着磁束強度を有する永久磁
石１（数ｍｍ隔てた位置において、特定方向の磁界強度
として２０〜３０Ｇ磁力が最低限得られるもの）と、磁
気抵抗材料等が設けられた素子面に対して水平磁界を検
出できる感磁素子２、例えば異方向性磁気抵抗効果を示
すＡＭＲ（An Isotropic Magneto resistace Element：
アン アイソトロピック マグネット レジスタンス
エレメント）素子、あるいはこのＡＭＲ素子にパルス整
形処理回路などを組み合わせた素子により構成される。
５が通過可能なスルーホール４を有するホルダ部３と、
前記ホルダ部３に取り付けられ、好適には表面磁束密度
１０００〜２０００Ｇ程度の着磁束強度を有する永久磁
石１（数ｍｍ隔てた位置において、特定方向の磁界強度
として２０〜３０Ｇ磁力が最低限得られるもの）と、磁
気抵抗材料等が設けられた素子面に対して水平磁界を検
出できる感磁素子２、例えば異方向性磁気抵抗効果を示
すＡＭＲ（An Isotropic Magneto resistace Element：
アン アイソトロピック マグネット レジスタンス
エレメント）素子、あるいはこのＡＭＲ素子にパルス整
形処理回路などを組み合わせた素子により構成される。
【００１５】ここで、感磁素子２は、図１（ａ）の拡大
図に示すように、素子面としてＡ（上面）、Ｂ（後側
面）、Ｃ（底面）及びＤ（前側面）のいずれの面に形成
されることも可能である。また、感磁素子２は、図１
（ｂ）に永久磁石と球体との位置関係を示すように、水
平磁界を検出する素子であり、素子面と球体中心点を結
ぶ線は素子面に対して直交するように配置する必要はな
い。
図に示すように、素子面としてＡ（上面）、Ｂ（後側
面）、Ｃ（底面）及びＤ（前側面）のいずれの面に形成
されることも可能である。また、感磁素子２は、図１
（ｂ）に永久磁石と球体との位置関係を示すように、水
平磁界を検出する素子であり、素子面と球体中心点を結
ぶ線は素子面に対して直交するように配置する必要はな
い。
【００１６】図２は、スルーホール部４を球体５が通過
する際の永久磁石が発する磁力線の分布を示す模式図で
ある。
する際の永久磁石が発する磁力線の分布を示す模式図で
ある。
【００１７】同図に示すように、永久磁石１とこれに接
近した磁性体球５により、磁性体球５には磁極Ｎ，Ｓが
発生する。これにより発生する磁力線分布の特徴は、磁
性球体５の磁極の永久磁石１と反対側の磁極Ｎから永久
磁石１側の磁極Ｓに向けて生じる磁力線６と、磁性体球
５の中間部の（イ）方向から永久磁石１の磁性体球５と
反対側の磁極Ｓに向けて生じる磁力線７である。
近した磁性体球５により、磁性体球５には磁極Ｎ，Ｓが
発生する。これにより発生する磁力線分布の特徴は、磁
性球体５の磁極の永久磁石１と反対側の磁極Ｎから永久
磁石１側の磁極Ｓに向けて生じる磁力線６と、磁性体球
５の中間部の（イ）方向から永久磁石１の磁性体球５と
反対側の磁極Ｓに向けて生じる磁力線７である。
【００１８】本発明の水平磁界を検知する感磁素子が検
出する磁界は、図２における磁力線分布のうち実質上前
記６、７の磁力線でなる（ロ）方向の磁力線成分であ
る。水平磁界の感知素子は、この磁界発生を検出して出
力する。
出する磁界は、図２における磁力線分布のうち実質上前
記６、７の磁力線でなる（ロ）方向の磁力線成分であ
る。水平磁界の感知素子は、この磁界発生を検出して出
力する。
【００１９】以上のように、本発明の強磁性物体通過セ
ンサは、基本的には永久磁石のＮ極（Ｓ極）と、磁極が
出現した強磁性球体との間の磁界の強弱を水平磁界検出
素子で検知する方式であるため、感磁面は球体の面に対
向させる必要はなく、感磁面がＢ方向磁界成分を検出可
能な位置に配設するのみで球体の通過を検出することが
可能となる。
ンサは、基本的には永久磁石のＮ極（Ｓ極）と、磁極が
出現した強磁性球体との間の磁界の強弱を水平磁界検出
素子で検知する方式であるため、感磁面は球体の面に対
向させる必要はなく、感磁面がＢ方向磁界成分を検出可
能な位置に配設するのみで球体の通過を検出することが
可能となる。
【００２０】次に、本発明の実施の形態の動作につい
て、図３及び図４を参照して説明する。図３は、本実施
の形態における球体のホール部を通過する瞬間及び通過
前後における磁界の強度を示す図である。
て、図３及び図４を参照して説明する。図３は、本実施
の形態における球体のホール部を通過する瞬間及び通過
前後における磁界の強度を示す図である。
【００２１】図３において、横軸は球体の中心位置０χ
を基準としたＢ方向の距離を、縦軸は磁界強度をそれぞ
れ表しており、また、実線は球体がホール部を通過する
瞬間における磁界強度を、点線は球体通過前又は球体通
過後の各磁界強度を示す図である。球体通過時の実線の
磁界強度は、−６χ（球体の略左端位置）から０χ（球
体の中心位置）までの間で−６χで最大値、０χで最小
値を示す。また、球体の通過前及び通過後の磁界強度
は、０χの左側の特性は点線のように球体の通過時に比
べて充分に低下する。
を基準としたＢ方向の距離を、縦軸は磁界強度をそれぞ
れ表しており、また、実線は球体がホール部を通過する
瞬間における磁界強度を、点線は球体通過前又は球体通
過後の各磁界強度を示す図である。球体通過時の実線の
磁界強度は、−６χ（球体の略左端位置）から０χ（球
体の中心位置）までの間で−６χで最大値、０χで最小
値を示す。また、球体の通過前及び通過後の磁界強度
は、０χの左側の特性は点線のように球体の通過時に比
べて充分に低下する。
【００２２】更に、０χから＋４χに向けて磁界は次第
に球体の右端位置に向けて増加する傾向にあり、この特
性は後述するように永久磁石の磁力が強い場合は０χか
ら−６χ側と同様の特性を示す。
に球体の右端位置に向けて増加する傾向にあり、この特
性は後述するように永久磁石の磁力が強い場合は０χか
ら−６χ側と同様の特性を示す。
【００２３】一方、感磁素子としては、２素子あるいは
４素子、または必要に応じてこれら素子と集積回路（Ｉ
Ｃ）との複合化素子として構成される。
４素子、または必要に応じてこれら素子と集積回路（Ｉ
Ｃ）との複合化素子として構成される。
【００２４】感磁素子２は、素子面に対して水平（平
行）な磁界成分に応じて電気抵抗値が変化するが、単一
素子当たりの抵抗値Ｒは次式のとおりであり、信号磁界
Ｈχに応じて変化する。
行）な磁界成分に応じて電気抵抗値が変化するが、単一
素子当たりの抵抗値Ｒは次式のとおりであり、信号磁界
Ｈχに応じて変化する。
【００２５】 Ｒ＝Ｒｏ＋ΔＲｍａｘ｛１−（Ｈχ／Ｈｏ）2｝ ここで、Ｒｏは初期抵抗値、ΔＲｍａｘは抵抗値の最大
変化量、Ｈｏは素子の困難軸方向の飽和磁界を示すもの
で、Ｈｏ＝４πＭｔ／Ｗ＋ＨＫ（Ｗ：素子パターンの
中、ｔ：膜厚、Ｍ：飽和磁化、ＨＫ：異方性磁界）で表
される。
変化量、Ｈｏは素子の困難軸方向の飽和磁界を示すもの
で、Ｈｏ＝４πＭｔ／Ｗ＋ＨＫ（Ｗ：素子パターンの
中、ｔ：膜厚、Ｍ：飽和磁化、ＨＫ：異方性磁界）で表
される。
【００２６】感磁素子は、図２の磁界分布に示される
（ロ）方向の磁界の強弱により感磁素子の抵抗値変化が
効果的に起こるように永久磁石及び球体との相対関係を
決定され、Ｂ方向の磁界が強まった時に感磁素子の出力
信号が大きくなり、逆に弱まった時には小さくなる。
（ロ）方向の磁界の強弱により感磁素子の抵抗値変化が
効果的に起こるように永久磁石及び球体との相対関係を
決定され、Ｂ方向の磁界が強まった時に感磁素子の出力
信号が大きくなり、逆に弱まった時には小さくなる。
【００２７】水平磁界の感磁素子としては、例えば、特
公平７−０７８５２８号公報に記載されているような磁
界に対するスイッチング特性を有する集積化感磁素子を
使用すると好適である。
公平７−０７８５２８号公報に記載されているような磁
界に対するスイッチング特性を有する集積化感磁素子を
使用すると好適である。
【００２８】図４（ａ）は、集積化感磁素子のモールド
後の具体的構造を示す図であり、また、同図（ｂ）は同
素子全体の等価回路を示す図である。同図に示すよう
に、感磁素子は、強磁性体材料を使用した磁気抵抗体の
薄膜を所定の平面（素子面）にジグザグ形状等にパター
ンニングすることにより形成されている。通常、磁気抵
抗体は４つに分割されブリッジを構成するように配置接
続されている。また、感磁素子の薄膜は、感磁素子の抵
抗値変化がパルス電圧として出力されるように波形整形
回路の集積回路の基盤上に形成され互いに電気的に配線
されている。
後の具体的構造を示す図であり、また、同図（ｂ）は同
素子全体の等価回路を示す図である。同図に示すよう
に、感磁素子は、強磁性体材料を使用した磁気抵抗体の
薄膜を所定の平面（素子面）にジグザグ形状等にパター
ンニングすることにより形成されている。通常、磁気抵
抗体は４つに分割されブリッジを構成するように配置接
続されている。また、感磁素子の薄膜は、感磁素子の抵
抗値変化がパルス電圧として出力されるように波形整形
回路の集積回路の基盤上に形成され互いに電気的に配線
されている。
【００２９】図４（ｂ）の等価回路は、磁気抵抗体１１
〜１３からなるブリッジに電源端子１７、１９が接続さ
れており、ブリッジの中点の出力はヒステリシス特性を
与えるための帰還抵抗１６を有するコンパレータ１５に
接続され、端子１８からパルス電圧が出力されるように
構成されている。前記構成により、強磁性球体の通過に
よって出力電圧が“０”（Ｈｉｇｈ）から“１”（Ｌｏ
ｗ）になるような感磁スイッチが構成される。
〜１３からなるブリッジに電源端子１７、１９が接続さ
れており、ブリッジの中点の出力はヒステリシス特性を
与えるための帰還抵抗１６を有するコンパレータ１５に
接続され、端子１８からパルス電圧が出力されるように
構成されている。前記構成により、強磁性球体の通過に
よって出力電圧が“０”（Ｈｉｇｈ）から“１”（Ｌｏ
ｗ）になるような感磁スイッチが構成される。
【００３０】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。図３を参照すると、χ軸は球体の半
径をＲとすれば５．５χ＝Ｒに、ｙ軸は６ｙ＝３０Ｇの
関係にそれぞれ規格化される。永久磁石近傍を強磁性球
体が通過する際は、Ｂ方向の磁界強度は−２χ〜−６χ
の範囲内において球体がある場合の方が無い場合よりも
充分大きい。−２χから−６χまでの範囲を、球体中心
点と素子面中心とを結ぶ直線と素子面とのなす角（図１
（ｂ）の角α）で示せば、４２°〜８０°の範囲とな
る。
て詳細に説明する。図３を参照すると、χ軸は球体の半
径をＲとすれば５．５χ＝Ｒに、ｙ軸は６ｙ＝３０Ｇの
関係にそれぞれ規格化される。永久磁石近傍を強磁性球
体が通過する際は、Ｂ方向の磁界強度は−２χ〜−６χ
の範囲内において球体がある場合の方が無い場合よりも
充分大きい。−２χから−６χまでの範囲を、球体中心
点と素子面中心とを結ぶ直線と素子面とのなす角（図１
（ｂ）の角α）で示せば、４２°〜８０°の範囲とな
る。
【００３１】本実施例としては、感磁素子の素子面を含
む平面と球体とのなす角は、およそｔａｎ-1Ｒ／４に設
定する。素子面の配設位置は、図１の素子直方体モデル
の拡大図に示すようにＡ（上面）、Ｂ（後側面）、Ｃ
（底面）及びＤ（前側面）のいずれかの面又は当該面に
平行な面に配設する。具体的な感磁素子の磁気抵抗材料
としては、パーマロイ（Ｎｉ−Ｆｅ）またはＮｉ−Ｃ
ｏ、あるいはＮｉ−Ｆｅ−Ｃｏ合金を用いる。また、検
出出力をディジタル電圧とするために図４のパルス波形
整形回路を採用することとし、ブリッジを構成する磁気
抵抗の一つ（１１）は抵抗値は、前記特公平７−０７８
５２８号公報記載のように予め小さく設定する。以上の
条件により４２°≦α≦８０°の範囲内において図１の
スルーホールを、強磁性球体が通った時のみ感磁素子２
が電圧信号のＨｉｇｈレベルを出力するように設定す
る。
む平面と球体とのなす角は、およそｔａｎ-1Ｒ／４に設
定する。素子面の配設位置は、図１の素子直方体モデル
の拡大図に示すようにＡ（上面）、Ｂ（後側面）、Ｃ
（底面）及びＤ（前側面）のいずれかの面又は当該面に
平行な面に配設する。具体的な感磁素子の磁気抵抗材料
としては、パーマロイ（Ｎｉ−Ｆｅ）またはＮｉ−Ｃ
ｏ、あるいはＮｉ−Ｆｅ−Ｃｏ合金を用いる。また、検
出出力をディジタル電圧とするために図４のパルス波形
整形回路を採用することとし、ブリッジを構成する磁気
抵抗の一つ（１１）は抵抗値は、前記特公平７−０７８
５２８号公報記載のように予め小さく設定する。以上の
条件により４２°≦α≦８０°の範囲内において図１の
スルーホールを、強磁性球体が通った時のみ感磁素子２
が電圧信号のＨｉｇｈレベルを出力するように設定す
る。
【００３２】次に、図５により、より具体的な数値例を
含めて説明する。図５（ａ）は、本実施例の永久磁石、
感磁素子及び強磁性物体の位置関係の概念図と、感磁素
子の出力例を示す図であり、図５（ｂ）は、感磁素子の
素子面の配置範囲の数値例を示す図である。
含めて説明する。図５（ａ）は、本実施例の永久磁石、
感磁素子及び強磁性物体の位置関係の概念図と、感磁素
子の出力例を示す図であり、図５（ｂ）は、感磁素子の
素子面の配置範囲の数値例を示す図である。
【００３３】本実施例では、被検出物体の強磁性球体と
して直径１１ｍｍの球体、磁石は表面磁束密度１０００
〜２０００Ｇの永久磁石を用いる。空間ギャップが０．
５〜１．０ｍｍの位置に表面磁界を感知する磁界検知セ
ンサとして、ＭＲＳＭ７６あるいはＭＲＳＳ９５（ＮＥ
Ｃ製）を使用し、感磁素子はその中心部を、図５（ｂ）
における黒塗り部の範囲内に配置する。特に、図３
（ａ）の磁界強度分布のグラフにおいて−４χ＝４ｍｍ
となるように、座標上を（−）方向に移動させた位置に
水平磁界感磁素子を配置する。この結果、図５（ａ）で
示されるように球体の通過時のみ出力電圧が”１”（Ｈ
ｉｇｈ）となる強磁性物体通過センサが構成される。図
５（ｃ）は、強磁性物体の計数表示のブロック図であ
る。強磁性物体通過センサ２１から出力されたパルス電
圧出力をカウンタＩＣ２２により計数してその積算値を
表示部に表示する。
して直径１１ｍｍの球体、磁石は表面磁束密度１０００
〜２０００Ｇの永久磁石を用いる。空間ギャップが０．
５〜１．０ｍｍの位置に表面磁界を感知する磁界検知セ
ンサとして、ＭＲＳＭ７６あるいはＭＲＳＳ９５（ＮＥ
Ｃ製）を使用し、感磁素子はその中心部を、図５（ｂ）
における黒塗り部の範囲内に配置する。特に、図３
（ａ）の磁界強度分布のグラフにおいて−４χ＝４ｍｍ
となるように、座標上を（−）方向に移動させた位置に
水平磁界感磁素子を配置する。この結果、図５（ａ）で
示されるように球体の通過時のみ出力電圧が”１”（Ｈ
ｉｇｈ）となる強磁性物体通過センサが構成される。図
５（ｃ）は、強磁性物体の計数表示のブロック図であ
る。強磁性物体通過センサ２１から出力されたパルス電
圧出力をカウンタＩＣ２２により計数してその積算値を
表示部に表示する。
【００３４】前述の実施の形態においては、強磁性物体
を球体に限定して説明したが、被検出強磁性物体は必ず
しも球体である必要はなく、永久磁石とこれにより磁極
が生じた強磁性物体の磁界分布が前述のような磁極方向
と略同一方向のものとして発生する場合は、これを解析
乃至測定することによリどのような形状の強磁性物体で
も上述の構成及び原理に基づき同様な強磁性物体通過セ
ンサを構成することができる。
を球体に限定して説明したが、被検出強磁性物体は必ず
しも球体である必要はなく、永久磁石とこれにより磁極
が生じた強磁性物体の磁界分布が前述のような磁極方向
と略同一方向のものとして発生する場合は、これを解析
乃至測定することによリどのような形状の強磁性物体で
も上述の構成及び原理に基づき同様な強磁性物体通過セ
ンサを構成することができる。
【００３５】また、前記実施の形態においては、図３
（ａ）におけるχ座標がマイナスの場合について説明し
たが、プラスの場合においても同様の特性を得ることが
可能であり、この場合は、水平な磁界を検出する感磁素
子を球体中心より右側に設置するように構成することで
同様の強磁性物体通過センサを構成することができる。
（ａ）におけるχ座標がマイナスの場合について説明し
たが、プラスの場合においても同様の特性を得ることが
可能であり、この場合は、水平な磁界を検出する感磁素
子を球体中心より右側に設置するように構成することで
同様の強磁性物体通過センサを構成することができる。
【００３６】即ち、表面磁束密度が充分に大きい永久磁
石を選定することにより、図３に示すχ座標の０χより
右側の磁界強度の増加量および増加傾向は、０χより左
側の特性と同様の特性となるので、そのような条件によ
り、永久磁石の配置はそのままとして感磁素子を球体の
中心位置より右側に配置するように構成することが可能
である。
石を選定することにより、図３に示すχ座標の０χより
右側の磁界強度の増加量および増加傾向は、０χより左
側の特性と同様の特性となるので、そのような条件によ
り、永久磁石の配置はそのままとして感磁素子を球体の
中心位置より右側に配置するように構成することが可能
である。
【００３７】水平磁界の感磁素子として、実施例ではＡ
ＭＲ効果を有する素子のみを挙げたが、ＧＭＲ（Giant
Magneto Resistance：巨大磁気抵抗）およびＣＭＲ（Co
lossal Magneto Resistance：巨大磁気抵抗）効果を有
する素子を使用することも可能である。
ＭＲ効果を有する素子のみを挙げたが、ＧＭＲ（Giant
Magneto Resistance：巨大磁気抵抗）およびＣＭＲ（Co
lossal Magneto Resistance：巨大磁気抵抗）効果を有
する素子を使用することも可能である。
【００３８】
【発明の効果】本発明の強磁性物体通過センサによれ
ば、素子面に対し水平方向の磁界検出型素子を用いるこ
とにより、感磁素子の配置上の制限が少なくなるから、
強磁性球体の通過位置に対する感磁素子の配置位置の許
容範囲を広げることができ、設計マージンを格段に拡大
することができる。
ば、素子面に対し水平方向の磁界検出型素子を用いるこ
とにより、感磁素子の配置上の制限が少なくなるから、
強磁性球体の通過位置に対する感磁素子の配置位置の許
容範囲を広げることができ、設計マージンを格段に拡大
することができる。
【００３９】また、微小磁界に対し高感度を示す水平感
磁型の素子を用い、さらに永久磁石と強磁性体が作り出
す特定な方向の磁界成分を検出磁界として利用するもの
であるから、永久磁石、スルーホールおよび感磁素子の
取り付けマージンおよび選択の幅を広げることができ
る。
磁型の素子を用い、さらに永久磁石と強磁性体が作り出
す特定な方向の磁界成分を検出磁界として利用するもの
であるから、永久磁石、スルーホールおよび感磁素子の
取り付けマージンおよび選択の幅を広げることができ
る。
【００４０】
【図１】本発明の強磁性球体通過センサの一実施の形態
を示す斜視図と感磁素子の拡大図及び上面図である。
を示す斜視図と感磁素子の拡大図及び上面図である。
【図２】永久磁石と強磁性球体がつくりだす磁力線分布
の例を示す図である。
の例を示す図である。
【図３】感磁素子における有効磁界方向成分の強磁性球
体の有／無による強度変化と、感磁素子と強磁性物体と
の相対位置関係を示す図である。
体の有／無による強度変化と、感磁素子と強磁性物体と
の相対位置関係を示す図である。
【図４】集積回路基盤上に形成された集積化感磁素子の
モールド封止後の斜視図及び集積回路の等価回路例を示
す図である。
モールド封止後の斜視図及び集積回路の等価回路例を示
す図である。
【図５】実施例の概念図及び感磁素子の有効磁界領域を
示す図であり、また、強磁性球体通過センサ回路を示す
ブロック図である。
示す図であり、また、強磁性球体通過センサ回路を示す
ブロック図である。
【図６】従来例の金属球検出装置を示す図である。
１、１０ 永久磁石 ２ 水平磁界感磁素子 ３、３０ スルーホール部を有するホルダ ４、４０ スルーホール ６、７ 磁力線 ５、５０ 強磁性球体 １１〜１４ ブリッジ回路を構成する感磁素子 １５ コンパレータ １６ 帰還抵抗 １７、１９ 電源端子 １８ 出力端子 ２０ 感磁素子 ２１ ＭＲセンサ ２２ カウンタ ２３ 表示部 ６０ 垂直磁界感磁素子（ホール素子）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 43/08 Ｇ０６Ｍ 7/00 ３０１Ｃ // Ｇ０６Ｍ 7/00 ３０１ Ｇ０１Ｒ 33/06 Ｒ
Claims (5)
- 【請求項１】永久磁石と感磁素子とにより強磁性物体の
通過を検出する強磁性物体通過センサにおいて、 前記感磁素子は、素子面に対して水平方向の磁界を検出
する素子とし、永久磁石とその近傍を通過する強磁性物
体に生じる磁極方向に略一致する方向の磁界分布を検出
するように前記永久磁石、感磁素子及び強磁性物体の通
過部を配設することを特徴とする強磁性物体通過セン
サ。 - 【請求項２】強磁性物体の中心点に対して永久磁石面の
中心と感磁素子の中心との成す角及び感磁素子の中心と
強磁性物体の中心を通る直線と感磁素子の素子面との成
す角がｎ×９０°＋α（ｎ＝１，２，３，４；４２°≦
α≦８０°）であることを特徴とする請求項１記載の強
磁性物体通過センサ。 - 【請求項３】請求項１又は２記載の強磁性物体通過セン
サを複数個配置してなり各強磁性物体通過センサ間の通
過速度の検出を可能とする強磁性物体通過センサ。 - 【請求項４】前記感磁素子は、Ｎｉ−Ｆｅ、Ｎｉ−Ｃｏ
又はＮｉ−Ｆｅ−Ｃｏのいずれかの薄膜により形成され
ることを特徴とする請求項１、２又は３記載の強磁性物
体通過センサ。 - 【請求項５】前記感磁素子は、Ｎｉ−Ｆｅ、Ｎｉ−Ｃｏ
又はＮｉ−Ｆｅ−Ｃｏのいずれかの薄膜を半導体集積回
路のシリコン基盤上に形成され、感磁素子と半導体集積
回路とが電気的に接続されて集積化感磁素子として構成
されることを特徴とする請求項１、２又は３記載の強磁
性物体通過センサ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9049615A JPH10233146A (ja) | 1997-02-19 | 1997-02-19 | 強磁性物体通過センサ |
| CN98100535A CN1191317A (zh) | 1997-02-19 | 1998-02-17 | 铁磁体传感器 |
| KR1019980004911A KR100264404B1 (ko) | 1997-02-19 | 1998-02-18 | 강자성물품센서 |
| US09/026,258 US6198276B1 (en) | 1997-02-19 | 1998-02-19 | Ferromagnetic-ball sensor using a magnetic field detection element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9049615A JPH10233146A (ja) | 1997-02-19 | 1997-02-19 | 強磁性物体通過センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10233146A true JPH10233146A (ja) | 1998-09-02 |
Family
ID=12836150
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9049615A Pending JPH10233146A (ja) | 1997-02-19 | 1997-02-19 | 強磁性物体通過センサ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6198276B1 (ja) |
| JP (1) | JPH10233146A (ja) |
| KR (1) | KR100264404B1 (ja) |
| CN (1) | CN1191317A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009031560A1 (ja) * | 2007-09-07 | 2009-03-12 | Kunihiro Kishida | 磁気検知装置、特に注射針の脱落を事前に検知する磁気検知装置及び磁気検知方法 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4567835B2 (ja) * | 2000-02-18 | 2010-10-20 | 株式会社東海理化電機製作所 | バックル装置 |
| KR100439179B1 (ko) * | 2001-10-22 | 2004-07-05 | 주식회사 삼부커뮤닉스 | 지하 매설물 탐지용 자성체 |
| US20030117132A1 (en) * | 2001-12-21 | 2003-06-26 | Gunnar Klinghult | Contactless sensing input device |
| JP2004251831A (ja) * | 2003-02-21 | 2004-09-09 | Aisan Ind Co Ltd | 回転角検出装置 |
| WO2005036195A1 (de) * | 2003-10-14 | 2005-04-21 | Polycontact Ag | Berührungsloser näherungsdetektor, insbesondere für ferromagnetische bauteile |
| DE102005036355A1 (de) * | 2005-07-29 | 2007-02-01 | Cairos Technologies Ag | Verfahren zur Erfassung der Kraft- und Bewegungsverhältnisse an einem Spielgerät |
| US7965077B2 (en) * | 2008-05-08 | 2011-06-21 | Everspin Technologies, Inc. | Two-axis magnetic field sensor with multiple pinning directions |
| US9000763B2 (en) * | 2011-02-28 | 2015-04-07 | Infineon Technologies Ag | 3-D magnetic sensor |
| KR101317346B1 (ko) * | 2012-01-09 | 2013-10-11 | 주식회사 마고테크놀러지 | 자기 바이어싱을 이용하여 차폐효과를 제거한 지자기 센서 장치를 구비한 차량 감지센서 |
| CN103412037B (zh) * | 2013-06-02 | 2015-09-23 | 厦门钨业股份有限公司 | 用于各向异性永磁材料磁取向检测的快速无损检测方法 |
| CN105092879B (zh) * | 2015-08-06 | 2019-08-13 | 德惠市北方汽车底盘零部件有限公司 | 复合电子元件 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60102585A (ja) | 1983-11-08 | 1985-06-06 | Omron Tateisi Electronics Co | 金属球検出装置 |
| JPS61199875A (ja) | 1985-03-04 | 1986-09-04 | オムロン株式会社 | 金属球検出装置 |
| JPS62113085A (ja) | 1985-11-13 | 1987-05-23 | Universal:Kk | 球体検出装置 |
| JPS6327884A (ja) | 1986-07-22 | 1988-02-05 | 株式会社東芝 | 文書作成装置 |
| JPH0778528B2 (ja) * | 1989-01-18 | 1995-08-23 | 日本電気株式会社 | 磁気センサ |
| JP3162534B2 (ja) * | 1993-04-09 | 2001-05-08 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | 金属球検出器 |
| JPH0731082A (ja) | 1993-07-15 | 1995-01-31 | Hitachi Ltd | 配電線遠方監視制御方法及びその装置 |
| JP3520501B2 (ja) | 1993-09-10 | 2004-04-19 | ライオンパワー株式会社 | 電線加工用のチャック装置 |
| US5477143A (en) * | 1994-01-11 | 1995-12-19 | Honeywell Inc. | Sensor with magnetoresistors disposed on a plane which is parallel to and displaced from the magnetic axis of a permanent magnet |
| JPH10188751A (ja) | 1996-12-27 | 1998-07-21 | Murata Mfg Co Ltd | 近接センサ |
-
1997
- 1997-02-19 JP JP9049615A patent/JPH10233146A/ja active Pending
-
1998
- 1998-02-17 CN CN98100535A patent/CN1191317A/zh active Pending
- 1998-02-18 KR KR1019980004911A patent/KR100264404B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1998-02-19 US US09/026,258 patent/US6198276B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009031560A1 (ja) * | 2007-09-07 | 2009-03-12 | Kunihiro Kishida | 磁気検知装置、特に注射針の脱落を事前に検知する磁気検知装置及び磁気検知方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6198276B1 (en) | 2001-03-06 |
| KR19980071451A (ko) | 1998-10-26 |
| CN1191317A (zh) | 1998-08-26 |
| KR100264404B1 (ko) | 2000-08-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6276283B2 (ja) | 磁気通貨検証ヘッド | |
| US10613161B2 (en) | Magnetic sensor including two bias magnetic field generation units for generating stable bias magnetic field | |
| US7112957B2 (en) | GMR sensor with flux concentrators | |
| US6100686A (en) | Magnetic field sensor with double wheatstone bridge having magneto-resistive elements | |
| JP3588044B2 (ja) | 磁気検出装置 | |
| KR100800279B1 (ko) | 스핀 밸브형 거대 자기 저항 효과 소자를 가진 방위계 | |
| US20080238417A1 (en) | Magnetic substance detection sensor and magnetic substance detecting apparatus | |
| JPH11304415A (ja) | 磁気検出装置 | |
| JPH11505966A (ja) | 磁気抵抗性ブリッジ素子のブリッジ回路を有する磁界センサ | |
| JP6377882B1 (ja) | 磁気抵抗効果素子デバイスおよび磁気抵抗効果素子装置 | |
| JP2005529338A (ja) | 荷電粒子の流れを測定するためのセンサおよび方法 | |
| JPH10233146A (ja) | 強磁性物体通過センサ | |
| US6920684B2 (en) | Assembling method for producing a magnetic sensor with high output accuracy | |
| JP3487452B2 (ja) | 磁気検出装置 | |
| JP2001159542A (ja) | 回転角度センサー及び回転角度センサーユニット | |
| WO2006020626A1 (en) | Precision non-contact digital switch | |
| JPS61173101A (ja) | 位置センサ | |
| JP4737371B2 (ja) | 回転角度検出装置 | |
| JP2008014954A (ja) | 磁気センサ | |
| JPH1167034A (ja) | 強磁性物体通過検出センサ | |
| JPH1123724A (ja) | 強磁性物体通過センサ | |
| JP4773066B2 (ja) | 歯車センサ | |
| JP2606400B2 (ja) | 磁気センサ | |
| JPS6346803Y2 (ja) | ||
| JP3179417B2 (ja) | 強磁性物体通過センサ |