JPS62209689A - 数字車の表示数を非接触で読み取る装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 イ１発明の目的 イー１．産業上の利用分野 この発明は、水道メータやガスメータ等の計量器に用い
られている数字車の表示数を非接触で読み取る装置に関
する。

イー２．従来の技術とその問題点 計量器に用いられているｌＯ進数字車の表示数を読み取
って電気信号に変換する装置として、実公昭５７−３３
５１９号公報の装置が周知である。

このものは数字車に１個の可動接点を配し、数字車に対
向配置したプリント配線基板上に１０個の固定接点を配
して、数字車の位置、すなわち数字車の表示数に対応し
て前記可動接点が固定接点の一つと選択的に接触するこ
とで、表示数を読み取るものであった。

そのため、可動接点がプリント配線基板の表面を摺動す
る摩擦抵抗が数字車の回転トルクに加算され、計′Ｗｋ
器のネｎ度に悪影響を与えるという問題点があった。　
又、機械的な摺動接点を用いているため、間欠駆動にし
なければならず、接触抵抗が不安定で、読み取りの信頼
性が悪くなるという問題点もあった。

口、発明の構成 ロー１０問題点を解決するため手段 この発明は上記従来技術の問題点を解決するための手段
として、数字車の側面に近接して対向配置した複数の　
磁気検出素子と、これらの磁気検出素子にそれぞれ接続
される電子回路と、前記磁気検出素子の出力を一方へ変
化させる駆動磁石と、他方へ変化させるリセット磁石と
を設け、前記磁気検出素子と電子回路を集積して磁界検
出特性にヒステリシスを持たせた磁気検出モジュールを
形成し、前記リセット磁石は前記駆動磁石の前後に円周
方向にわずかの間隔を置いて配置され、さらに前記磁気
検出素子は前記数字車の数字の数だけ円周を等分割して
配列したことを特徴とする。

ロー２０作　用 駆動磁石やリセット磁石に近接した位置にある磁気検出
素子は、それぞれその出力が前記一方又は他方に変化し
、この変化が電子回路で読みとられ、どの磁気検出素子
の位置に駆動磁石が最も近接しているかが分かる。

磁気検出素子は数字車が回転して、リセット磁石が近づ
くと、その磁界により出力が前記他方に変化し、続いて
駆動磁石が近づくと前記一方に変化する。　この一方に
出力が変化している磁気検出素子を電子回路で認識する
。

このようにして認識された１個の磁気検出素子に対応す
る数が数字車の表示数である。

このように、電子回路が複数の磁気検出素子のうち、そ
の出力が前記一方へ変化している１個を見出すことで、
数字車のそのときの表示数を読み取る。

駆動磁石の前後にリセット用の磁石を取りつけて、読み
取り信号が瞬間的に切換ねるようにしたため、安定して
数字車の表示数を読みとれる。

ロー３．実施例 第１図の（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）において、（１１（２１（
３）及び（４）は１０進４桁のカウンタを構成する数字
車で、（１）は１位の、（２）はｉｏ位の、（３）は１
００位の、（４）は１０００位の桁の表示車である。　
各数字車は軸（５）に回転可能に支承され計を器の回転
機構に連動し、周知の方法で回転する。これらの各数字
車の側面内側には各１個の駆動磁石（６）と各２個のリ
セット磁石（７ａ）　（７ｂ）とが取付けである。　（
８）は後述するように１０個の磁気検出素子（ＭＲＯ）
〜（Ｍｎ２）とこれらの磁気検出素子にそれぞれ接続さ
れた電子回路とを集積した磁気検出モジュールで、第１
桁の数字車（１１の表示数（すなわち位置）を読みとる
ためのものである。　この磁気検出モジュールは１“枚
のプリント配線基板上に実装されて数字車＋１）の右側
面に近接して対向配置された１０個の磁気検出素子（Ｍ
ＲＯ）〜（Ｍｎ２）と、これらの磁気検出素子にそれぞ
れ接続された電子回路からなる。

（９）（１０）及び（１１）は（８）と同じ構成の磁気
検出モジュールでそれぞれ数字車（２）　（３）　（４
）の各右側面に配置されている。

（１２）は磁気検出モジュール（８）〜（１１）の電子
回路と接続されるプリント配線基板で、磁気検出モジュ
ール（８）〜（１１）の後部に配置され、いわゆるマザ
ーボードとして働く。　（１３）はケースで、数字車（
１１〜（４）の表示はその窓（１３ａ）から視認できる
。

第２図に示す磁気検出モジュール（８）は１枚のプリン
ト配線基板上に１０個の磁気検出素子とこれらに接続さ
れる電子回路が実装されている。　なおこの第２図では
、磁気検出モジュール（８）のプリント配線板の外形は
明確には示されておらず、この図は、主に磁気検出素子
の配列を主体に説明するための図である。　同図におい
て、磁気検出素子（ＭＲＯ）〜（Ｍｎ２）は、前記軸（
５）がｈ通するために基板に明けた穴（１４）を中心と
して、円周を１０等分して等間隔に配列されている。　
どの磁気検出素子も同じ構成であるため、第２図では一
部の素子だけ詳細を示し他の素子（ＭＨＩ）　　・・・
などは外形のみを四角で示し、詳細を略しである。

以下代表的に磁気検出素子（ＭＲＯ）の構成について説
明する。

磁気検出素子（ＭＲＯ）はガラス等の絶縁基板上に強磁
性磁気抵抗材料の薄膜を形成し、エツチング等の工程を
経て、図示のようにジグザグ状の電流通路（ＭＲＯ−１
）〜（ＭＲＯ−４）を設けており、これ等４個の電流通
路がブリッヂの各辺を構成するように電気的に接続され
ている。

そして、電流通路（ＭＲＯ−１）　　はその長手方向が
穴（１４）を中心として円周方向を向いており、電流通
路（ＭＲＯ−２）はそれと直角な半径方向を向いている
。　この二つの電流通路は直列に接続されて駆動磁石や
リセット磁石に感応することで、いわゆる検出用として
働らく。　電流通路（ＭＲＯ−３）と化ＲＯ−４）とは
、その長手方向が相互に直角に配置され、かつそれぞれ
、穴（１４）を中心とした半径方向に対し４５度の角度
をもって配置され、両者が電気的に直列に接続されてい
る。　これら二つの電流通路は基準電圧発生用として働
らく。

前記ブリッ°ヂ接続の、電流通路（ＭＲＯ−２）と（Ｍ
ＲＯ−４）との接続点はアース線（１５）に電気的に接
続され、電流通路（ＭＲＯ−１）と（ＭＲＯ−３）との
接続点は電源線（１６）に接続される。　（１７）はデ
ュアルタイプコンパレータで、電源線（１６）とアース
線（１５）とから電力供給を受けて作動し、その入力端
には、電流通路（ＭＲＯ−１）〜（ＭＲＯ−２）との接
続点の検出電圧と、電流通路（ＭＲＯ−３）と（ＭＲＯ
−４）との接続点の比較電圧が入力される。　デュアル
タイプコンパレータ（１７）に内蔵される一方のコンパ
レータは、前述のように磁気検出素子（ＭＲＯ）の検出
電圧を比較電圧と比べ、その出力を出力線（ＯＯＴ−〇
）に出力する。

デュアルタイプコンパレータ（１７）に内蔵されている
もう一つのコンパレータは、９番目の磁気検出素子（Ｍ
Ｒ９）の検出電圧と比較電圧を入力し、その出力を出力
線（ＯＵＴ−９）に出力する。　なお、（Ｒｆ）はコン
パレータの比較電圧入力端と出力端との間に挿入された
帰還抵抗で、この実施例では、ジグザグ状の電流通路か
らなる強磁性磁気抵抗素子で構成され、しかもその電流
通路の長手方向が図示のように穴（１４）を中心とする
半径方向を向いている。　そして、駆動磁石の磁界によ
り帰還抵抗の値が増大するようにして、正帰還の量を減
少させている。

強磁性磁気抵抗素子の磁界に対する検出作用を第３図を
用いて説明する。　第３図（Ａ）はその長手方向が相互
に直角、に配置された二つのジグザグ状電流通路（ＭＲ
−１）〜（ＭＲ−２）を直列に接続した強磁性磁気抵抗
素子で、直列接続の両端（ｖ＋）と（ＧＮＤ）との間に
電圧を印加して両電流通路に電流を流しておき、矢印Ｈ
Ｔ方向の磁界を印加すると電流通路（ＭＲ−１）の電気
抵抗が増大し、電流通路（Ｍｌ？−２）の電気抵抗が減
少する。　要するに電流通路の長手方向に磁界が印加さ
れると電気抵抗が増大し、直角方向に印加されると電気
抵抗が減少する性質がある。　従って、磁界がないとき
の両電流通路の電気抵抗を同一に定めておくと、中間点
（ＯＵＴ）（７）電圧は端子（■＋）と（ＧＮＤ）間の
電圧の２であるが、矢印Ｈｖの方向の磁界をかけると中
間点（ＯＵＴ）の電圧は増大し端子（Ｖ＋）の電圧に近
ずく。　逆に矢印Ｈ１−１の方向の磁界をかけると中間
点（ＯＵＴ）の電圧は減少し、端子（ＧＮＤ）の電圧に
近ずく。　同図ＣＢ）は同図（Ａ）の強磁性磁気抵抗素
子のヒステリシス特性を説明する図で、磁界をＨｖ一方
向にかけ、次第に強くし、その後零に戻して、方向をＨ
Ｎ方向に切換え同様のことを繰返すと図示のようなヒス
テリシス曲線を画く。

第２図で説明した磁気検出素子（ＭＲＯ）〜（１’１ｒ
１９）の二つの電流通路（ＭＲＯ−１）〜（ＭＲＯ−２
）とを直列接続も、第３図の強磁性磁気抵抗素子と同様
に働らく。

第４図は数字車１に設けた駆動磁石（６）と、リセット
磁石（７ａ）　（７ｂ）と、前記磁気検出素子（ＭＲＯ
）　　・・・の相体位置関係を説明する図で、駆動磁石
（６）が磁気検出素子（ＭＲＯ）に対向する位置に数字
車（１）があるとき、リセット磁石（７ａ）と（７ｂ）
はそれぞれ磁気検出素子（ＭＲ９）と（ＭＲＩ）に対向
する位置に設けである。　そして駆動磁石（６）は軸（
５）を中心として半径方向に磁化され、リセッ）１６石
はそれと直角な円周方向に磁化されている。

磁気検出素子（ＭＲＯ）〜（ＭＲ９）は、第５図に示す
ように電子回路と接続され、磁気検出モジュール（７）
を構成する。　磁気検出素子（ＭＲＯ）は、そのブリッ
ヂの両端に基準電圧源（１８）からの電圧が供給され、
電流通路（ＭＲＯ−１）と（ＭＲＯ−２）の接続点はコ
ンパレータ（ＡＯ）　　のプラス入力端に接続され、電
流通路（ＭＲＯ−３）と（ＭＲＯ−４）の接続点はコン
パレータ（ＡＯ）のマイナス入力端（前記比較電圧入力
端）に接続されている。（Ｒｆ）は前記帰還抵抗、（Ｔ
ｒｙ）はトランジスタで、そのベースはコンパレータ（
ＡＯ）の出力に、エミッタはアースに、コレクタは抵抗
体（ＲＯ）を介して電流読み取り装置（１９）に接続さ
れている。　電流読み取り装置（１９）の他端は前記基
準電圧源（１８）に接続されている。

他の磁気検出素子（ＭＲＩ）〜（ＭＲ９）も（？ＩＲＯ
）と同様にコンパレータ（Ａ１）〜（Ａ９）と、基準電
圧源に接続され、各コンパレータ（Ａ１）〜（Ａ９）は
同様にトランジスタ（Ｔ　ｒｌ）〜（Ｔ　Ｒ９）に接続
されている。　又、トランジスタ（ＴｒＯ）〜（ＴＲ９
）のコレクタ回路にそれぞれ挿入された抵抗体（ＲＯ）
　　〜（Ｒ９）はそれぞれ異なる抵抗値に定められ、し
かも数字車の表示数のθ〜９にそれぞれ対応する抵抗値
になっている。

今、数字車（１）がＯを表示して、駆動磁石（６）が第
４図に示すように磁気検出素子（ＭＲＯ）に対向してい
る位置にあると、第５図で磁気検出素子（ＭＲＯ）の電
流通路（ＭＲＯ−１）は電気抵抗が減少し、電流通路（
ＭＲＯ−２）は電気抵抗が増大する。　電流通路（ＭＲ
Ｏ−３）と（ＭＲＯ−４）の電気抵抗は、磁界と電流通
路のなす角度が４５度であるため、その電気抵抗は変化
しない。　従って、コンパレータ（ＡＯ）の出力がハイ
レベルになり、トランジスタ（Ｔｒｉ）がオンとなる。

　このとき、他の磁気検出素子（ＭＲＩ）〜（ＭＲ９）
はりセント磁石（７ａ）又は（７ｂ）と対向しているか
、リセット磁石（７ａ）又は（７ｂ）が通過したあとの
状態にあるため、これらの磁気検出素子（ＭＲＩ）〜（
ＭＲ９）の検出電圧は磁気検出素子（ＭＲＯ）より小さ
い状態にあり、トランジスタ（Ｔｒｉ）〜（ＴＲ９）は
すべてオフになっている。　従って、電流読み取り装置
（１９）に流れる電流はたソ一つの抵抗体（Ｒｏ）に流
れる電流だけである。　この電流値を電流読み取り装置
（１９）で計測することで、トランジスタ（Ｔｒｙ）の
みがオン状態にあることが分かり、こうして、数字車（
１）の表示数が０であることを読み取る。

このように、基準電圧源（１８）から電流読み取り装置
（１９）を通じて流れる電流値を計測することで、どの
抵抗体（ＲＯ）　　〜（Ｒ９）に電流が流れているか、
どのトランジスタ（Ｔ　ｒｏ）〜（Ｔ　Ｒ９）がオンし
ているかを知ることができる。　そして結果的にどの磁
気検出素子（ＭＲＯ）〜（ＭＲ９）の位置に駆動磁石が
対向しているかを読み、数字車の表示数を読み取ること
ができる。

第１図の例では、数字車は４桁であるから、４組の基準
電圧源と電流読み取り装置を使用するか、１組　の基準
電圧源と電流読み取り装置を設けて切換えスイッチを介
して各桁の磁気検出モジュール（８１（９１（１０）　
（１１）に選択的に接続し、各桁毎に読み取ることもで
きる。

なお抵抗体（ＲＯ）　　〜（Ｒ９）の何れかに流れる電
流値は、アナログ的に計測する代りに、デジタル的に計
測しても良い。

又、読み取りの誤作動をなくすため、第３図（Ｂ）のよ
うな強磁性磁気抵抗効果素子自体のヒステリシス特性を
利用する他に、コンパレータに正帰還をかける方法とか
、両菩の組み合わせ等で磁気検出にヒステリシスを持た
せる。

ハ０発明の効果 機械的接触がないので、摩耗や表面の汚れによる接点不
良や、数字車に対する負荷トルクを無くすこと１ができ
、計量器の精度、信頼性の向上に効果がある。

又、コイル用いた誘起電圧型の磁気ヘッドに比較し、間
欠回転や遅い回転でも数字車の表示数を正しく読み取る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）（Ｂ）（ｃ）はこの発明の実施例で、同図
（Ａ）はケースの一部を切断した正面図、同図（Ｂ）は
同図（Ａ）のＢ−Ｂ断面、同図（Ｃ）は同図（Ａ）のＣ
−Ｃ断面、第２図は磁気検出モジュール（８）の要部を
説明する側面図、第３図（Ａ）は強磁性磁気抵抗効果素
子の原理を説明する図、第３図（Ａ）はそのヒステリシ
ス特性線図、第４図は数字車に設けた磁石と、磁気検出
モジュールに設けた磁気検出素子の相対位置関係を説明
する側面図、第５図は電気回路図である。 （１）〜（４）・・・数字車 （６）・・・駆動磁石

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 数字車の側面に近接して対向配置した複数の磁気検出素
   子と、これらの磁気検出素子にそれぞれ接続される電子
   回路と、前記磁気検出素子の出力を一方へ変化させる駆
   動磁石と、他方へ変化させるリセット磁石とを設け、前
   記磁気検出素子と電子回路を集積して磁界検出特性にヒ
   ステリシスを持たせた磁気検出モジュールを形成し、前
   記リセット磁石は前記駆動磁石の前後に円周方向にわず
   かの間隔を置いて配置され、さらに前記磁気検出素子は
   前記数字車の数字の数だけ円周を等分割して配列したこ
   とを特徴とする数字車の表示数を非接触で読み取る装置
   。