JPS6255111B2 - - Google Patents
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- JPS6255111B2 JPS6255111B2 JP7880981A JP7880981A JPS6255111B2 JP S6255111 B2 JPS6255111 B2 JP S6255111B2 JP 7880981 A JP7880981 A JP 7880981A JP 7880981 A JP7880981 A JP 7880981A JP S6255111 B2 JPS6255111 B2 JP S6255111B2
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- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 30
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
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Landscapes
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Switches That Are Operated By Magnetic Or Electric Fields (AREA)
Description
１ 可飽和特性を示す磁性材料で構成された磁心
と、この磁心に巻回された励磁巻線と、上記磁心
に巻回された少くとも一つの出力巻線よりなる磁
気センサーと、上記磁気センサーの励振巻線に交
流電流を供給する駆動回路と、上記磁気センサー
の出力巻線に得られる信号を増巾し、所望の形式
の出力信号を得る増幅回路より構成される磁気検
知装置において、上記磁気センサーの励振巻線に
並列にコンデンサを接続したことを特徴とする励
振回路。 ２ 上記磁心は円環形状をなし、上記出力巻線を
互に直交するように第１出力巻線、及び第２出力
巻線を巻装し、該第１出力巻線側に第１増幅回路
を設け、該第２出力巻線に第２増幅回路を設けた
特許請求の範囲第１項記載の励振回路。
と、この磁心に巻回された励磁巻線と、上記磁心
に巻回された少くとも一つの出力巻線よりなる磁
気センサーと、上記磁気センサーの励振巻線に交
流電流を供給する駆動回路と、上記磁気センサー
の出力巻線に得られる信号を増巾し、所望の形式
の出力信号を得る増幅回路より構成される磁気検
知装置において、上記磁気センサーの励振巻線に
並列にコンデンサを接続したことを特徴とする励
振回路。 ２ 上記磁心は円環形状をなし、上記出力巻線を
互に直交するように第１出力巻線、及び第２出力
巻線を巻装し、該第１出力巻線側に第１増幅回路
を設け、該第２出力巻線に第２増幅回路を設けた
特許請求の範囲第１項記載の励振回路。
本発明は磁気変調形磁気センサーの励振回路に
関するものである。 第１図は磁気変調形磁気センサーの原理を示す
構成図で、１は磁心であつて、第２図に示すごと
く鋭い飽和特性を有するものを用いる。２は励振
巻線、３は出力巻線、４０は駆動信号源、４１は
駆動回路の内部抵抗をあらわし、抵抗値がＲであ
る。また５は増幅回路である。 この第１図において、駆動信号源４０から得ら
れる信号が第３図ａに示すごとき振幅が±Ｅで、
周期が２Ｔの方形波であるとすると、励振巻線２
に流れる電流は第３図ｂに示すような波形とな
る。すなわち、磁心１は磁気的に飽和していない
状態では、駆動巻線２に流れる電流ＩはE/Lなる
傾斜で増加又は減少する。ただしＬは磁心が飽和
していない状態における励振巻線のインダクタン
スである。今、電流Ｉが最大電流値Ｉｍになつた
時点で磁心が飽和するものとすると、飽和に至る
までの時間T1は、T1＝２ImL/Eで与えられる。
また外部から磁界が印加されていない状態では磁
心のＢ−Ｈ曲線は第２図に示すように原点に対し
て対称であるため、第３図において負方向に飽和
するに至る時間T2は、T1に等しくT1＝T2＝２Ｉｍ
L/Eで与えられる。磁心１が飽和すると、励振巻
線のインダクタンスは、ほとんど零になるから、
励振電流Ｉは第３図ｂに示すように±Ｅ／（ｒ＋
Ｒ）まで急変し、駆動信号源４０が発生する電圧
の極性が反転するまでその状態を維持する。 これにともない励磁巻線２に印加される電圧は
第３図ｃに示すごとき波形になる。すなわち、磁
心１が飽和していない状態では、駆動信号源４０
が発生する電圧±Ｅがほとんどそのまま励磁巻線
２に印加され、磁心１が飽和した状態では励磁巻
線２に印加される電圧は±ｒ／ＲＥになる。 ただし、ｒは励振巻線２の巻線抵抗である。 出力巻線３に得られる電圧eOUTは磁心と１の磁
束の時間微分に比例するから、第３図ｄに示すよ
うな波形となり、正負のパルス幅がそれぞれ
T2，T1なるパルス列になる。 今、第２図に示すように磁心１に対して、外部
より磁界Ｈが印加された状態を考える。外部から
磁界が印加されることにより、磁心１のＢ−Ｈ曲
線は見かけ上第２図の点線のごとくなり、原点に
対する対称性が失われる。これにより、第３図に
示すT1，T2が影響を受け、第３図ｄのごとく負
パルスの後縁が右へシフトし、正パルスの後縁が
左へシフトする。この結果T1＞T2となる。以上
のことは、外部磁界の方向が逆になれば、逆のこ
とが起り、T1＜T2となることは明らかである。 したがつて外部磁界Ｈの大きさおよび極性は出
力巻線３に得られる信号eOUTを適宜増幅するこ
とによつて得られる。第１図において５はこのよ
うな目的で用いられる増幅器であつて、増幅器５
の具体的形式としては各種知られているが、詳述
は避ける。 第１図において、増幅器５の出力端子５１に得
られる出力VOUTは磁心１に外部から加えられる
磁界Ｈに比例し、VOUT＝ｋＨで与えられる。ただ
しｋは定数である。 以上の説明は、すべて理想的な状態について行
つたものであるが、実際には、さまざまな要因に
よつて出力VOUTにオフセツトが生ずる。この出
力のオフセツトVEを考慮するとVOUTはVOUT＝
ｋＨ＋VEとあらわせる。この式の意味するところ
は、外部からの印加磁界Ｈが零の状態でも出力Ｖ
OUTが零にならないということであつて、精密な
測定に際しては、重大な障害となる。このオフセ
ツトを生ずる最も大きな要因な磁心１の磁化によ
るものである。すなわち、大きな外部磁界Ｈを磁
心１に加えた後で、この外部磁界を去つて
も、磁心１のＢ−Ｈ曲線は第２図の実線で示す原
点対称な曲線でなく、たとえば第２図で点線で示
す曲線となる。したがつて、この場合、磁心１に
外部から印加される磁界Ｈが零の状態でも出力Ｖ
OUTは零にはならない。この強力磁場によるオフ
セツトの発生は磁心１から見れば着磁されたこと
を意味し、着磁の程度は、外部から印加する磁界
の強さに依存し、きわめて不安定である。この磁
心の飽和を除くためには、磁心を十分深く飽和す
る程度まで励振して、いわゆる消磁を行うことが
必要である。第３図ｂの波形図からも判るよう
に、磁心１が飽和した状態における励磁電流の大
きさImaxはＥ／（Ｒ＋ｒ）である。ｒは励磁巻
線の巻線抵抗でほゞ一定であるから、Imaxを大
きくするためにはＥを大きくするか、駆動回路の
内部抵抗値Ｒを小さくするかのいずれかに依らざ
るを得ない。Ｅは制御回路の系電圧により主とし
て制限され、またＲを小さくすると、回路全体の
消費電流が大きくなり、ひいては回路部品の温度
上昇などの点で問題になる。 以上のような事から、Ｅ又はＲを変えてImax
を大きくする事に関してはおのずと限度があり、
問題解決に関して常に有効とは言い難い。 本発明はかゝる点に鑑みなされたものであつ
て、回路の系電圧を変えることなく、また回路の
消費電流の著しい増加をまねくことなく、磁心を
消磁するに必要な励振電流を供給しうる励振回路
を提供することを目的としている。 以下本発明の一実施例を第４図ないし第５図を
参照して詳述する。 第１図と同一部分を同一符号で示す第４図は、
本発明の一実施例を示す回路接続図であつて、６
は励振巻線２に並列接続されたコンデンサであ
る。第５図は第４図に示す回路の動作を説明する
ための波形図であつて、ａは駆動信号源４０が発
生する電圧波形、ｂは励振巻線に流れる電流、ｅ
は励振巻線に印加される電圧の波形を示す。励振
巻線２に印加される電圧は、抵抗４１、コンデン
サ６の影響で、パルスの前縁が多少鈍るが、本発
明の効果とは直線関係ない。励振巻線２に流れる
電流Ｉは磁心１が飽和していない状態ではコンデ
ンサ６の影響を受けず、第３図ｂに示す波形と同
様の傾向で増加又は減少するが、磁心１が飽和し
た瞬間にコンデンサ６に蓄えられた電荷が励振巻
線２を介して急速に放電する。このため、第５図
ｂに示すように、励振電流はスパイク状波形とな
る。このとき、電流のピーク値IpはIp＝E/rとな
り、第１図の回路における電流の最大値Imax＝
Ｅ／（Ｒ＋ｒ）と比べると（Ｒ＋ｒ）／ｒ倍にな
つている。通常この比を５〜10に選ぶことは容易
であり、この結果、従来方式に比べて５〜10倍程
度の電流を励振巻線２に流せるため、消磁効果が
一段と向上する。 第４図と同一部分を同一符号で示す第６図は本
発明の他の実施例を示す回路図であつて、本実施
例においては磁心１は円環状を形成しており、励
振巻線２は円環に沿つてトロイダル巻きされてい
る。出力巻線３０，３１は互いに直交するごと
く、かつ円環を包み込むように巻装されている。
出力巻線３０，３１の出力は増幅回路５００，５
１０によりそれぞれ増幅され、出力UOUT，VOUT
を得る。 本構成によれば、出力巻線３０に直交する基準
線１０とθなる角度を成して強さＨの磁界が加え
られたとき、θ＝tan -1VOUT／UOUTにより磁界
の方位を知ることができ、方向センサーとして用
いることができる。 かゝる構成においても第６図に示すように、励
振巻線２に並列にコンデンサ６を接続することに
より、消磁効果の向上を達成でき、方位測定にお
ける精度向上が実現できる。 以上記載のように、本発明によれば、わずかな
部品の追加により、消費電流の大幅な増大をもた
らすことなく効果的な消磁を行うことができ、高
信頼性の磁気変調形磁気センサーの励振回路が得
られる。
関するものである。 第１図は磁気変調形磁気センサーの原理を示す
構成図で、１は磁心であつて、第２図に示すごと
く鋭い飽和特性を有するものを用いる。２は励振
巻線、３は出力巻線、４０は駆動信号源、４１は
駆動回路の内部抵抗をあらわし、抵抗値がＲであ
る。また５は増幅回路である。 この第１図において、駆動信号源４０から得ら
れる信号が第３図ａに示すごとき振幅が±Ｅで、
周期が２Ｔの方形波であるとすると、励振巻線２
に流れる電流は第３図ｂに示すような波形とな
る。すなわち、磁心１は磁気的に飽和していない
状態では、駆動巻線２に流れる電流ＩはE/Lなる
傾斜で増加又は減少する。ただしＬは磁心が飽和
していない状態における励振巻線のインダクタン
スである。今、電流Ｉが最大電流値Ｉｍになつた
時点で磁心が飽和するものとすると、飽和に至る
までの時間T1は、T1＝２ImL/Eで与えられる。
また外部から磁界が印加されていない状態では磁
心のＢ−Ｈ曲線は第２図に示すように原点に対し
て対称であるため、第３図において負方向に飽和
するに至る時間T2は、T1に等しくT1＝T2＝２Ｉｍ
L/Eで与えられる。磁心１が飽和すると、励振巻
線のインダクタンスは、ほとんど零になるから、
励振電流Ｉは第３図ｂに示すように±Ｅ／（ｒ＋
Ｒ）まで急変し、駆動信号源４０が発生する電圧
の極性が反転するまでその状態を維持する。 これにともない励磁巻線２に印加される電圧は
第３図ｃに示すごとき波形になる。すなわち、磁
心１が飽和していない状態では、駆動信号源４０
が発生する電圧±Ｅがほとんどそのまま励磁巻線
２に印加され、磁心１が飽和した状態では励磁巻
線２に印加される電圧は±ｒ／ＲＥになる。 ただし、ｒは励振巻線２の巻線抵抗である。 出力巻線３に得られる電圧eOUTは磁心と１の磁
束の時間微分に比例するから、第３図ｄに示すよ
うな波形となり、正負のパルス幅がそれぞれ
T2，T1なるパルス列になる。 今、第２図に示すように磁心１に対して、外部
より磁界Ｈが印加された状態を考える。外部から
磁界が印加されることにより、磁心１のＢ−Ｈ曲
線は見かけ上第２図の点線のごとくなり、原点に
対する対称性が失われる。これにより、第３図に
示すT1，T2が影響を受け、第３図ｄのごとく負
パルスの後縁が右へシフトし、正パルスの後縁が
左へシフトする。この結果T1＞T2となる。以上
のことは、外部磁界の方向が逆になれば、逆のこ
とが起り、T1＜T2となることは明らかである。 したがつて外部磁界Ｈの大きさおよび極性は出
力巻線３に得られる信号eOUTを適宜増幅するこ
とによつて得られる。第１図において５はこのよ
うな目的で用いられる増幅器であつて、増幅器５
の具体的形式としては各種知られているが、詳述
は避ける。 第１図において、増幅器５の出力端子５１に得
られる出力VOUTは磁心１に外部から加えられる
磁界Ｈに比例し、VOUT＝ｋＨで与えられる。ただ
しｋは定数である。 以上の説明は、すべて理想的な状態について行
つたものであるが、実際には、さまざまな要因に
よつて出力VOUTにオフセツトが生ずる。この出
力のオフセツトVEを考慮するとVOUTはVOUT＝
ｋＨ＋VEとあらわせる。この式の意味するところ
は、外部からの印加磁界Ｈが零の状態でも出力Ｖ
OUTが零にならないということであつて、精密な
測定に際しては、重大な障害となる。このオフセ
ツトを生ずる最も大きな要因な磁心１の磁化によ
るものである。すなわち、大きな外部磁界Ｈを磁
心１に加えた後で、この外部磁界を去つて
も、磁心１のＢ−Ｈ曲線は第２図の実線で示す原
点対称な曲線でなく、たとえば第２図で点線で示
す曲線となる。したがつて、この場合、磁心１に
外部から印加される磁界Ｈが零の状態でも出力Ｖ
OUTは零にはならない。この強力磁場によるオフ
セツトの発生は磁心１から見れば着磁されたこと
を意味し、着磁の程度は、外部から印加する磁界
の強さに依存し、きわめて不安定である。この磁
心の飽和を除くためには、磁心を十分深く飽和す
る程度まで励振して、いわゆる消磁を行うことが
必要である。第３図ｂの波形図からも判るよう
に、磁心１が飽和した状態における励磁電流の大
きさImaxはＥ／（Ｒ＋ｒ）である。ｒは励磁巻
線の巻線抵抗でほゞ一定であるから、Imaxを大
きくするためにはＥを大きくするか、駆動回路の
内部抵抗値Ｒを小さくするかのいずれかに依らざ
るを得ない。Ｅは制御回路の系電圧により主とし
て制限され、またＲを小さくすると、回路全体の
消費電流が大きくなり、ひいては回路部品の温度
上昇などの点で問題になる。 以上のような事から、Ｅ又はＲを変えてImax
を大きくする事に関してはおのずと限度があり、
問題解決に関して常に有効とは言い難い。 本発明はかゝる点に鑑みなされたものであつ
て、回路の系電圧を変えることなく、また回路の
消費電流の著しい増加をまねくことなく、磁心を
消磁するに必要な励振電流を供給しうる励振回路
を提供することを目的としている。 以下本発明の一実施例を第４図ないし第５図を
参照して詳述する。 第１図と同一部分を同一符号で示す第４図は、
本発明の一実施例を示す回路接続図であつて、６
は励振巻線２に並列接続されたコンデンサであ
る。第５図は第４図に示す回路の動作を説明する
ための波形図であつて、ａは駆動信号源４０が発
生する電圧波形、ｂは励振巻線に流れる電流、ｅ
は励振巻線に印加される電圧の波形を示す。励振
巻線２に印加される電圧は、抵抗４１、コンデン
サ６の影響で、パルスの前縁が多少鈍るが、本発
明の効果とは直線関係ない。励振巻線２に流れる
電流Ｉは磁心１が飽和していない状態ではコンデ
ンサ６の影響を受けず、第３図ｂに示す波形と同
様の傾向で増加又は減少するが、磁心１が飽和し
た瞬間にコンデンサ６に蓄えられた電荷が励振巻
線２を介して急速に放電する。このため、第５図
ｂに示すように、励振電流はスパイク状波形とな
る。このとき、電流のピーク値IpはIp＝E/rとな
り、第１図の回路における電流の最大値Imax＝
Ｅ／（Ｒ＋ｒ）と比べると（Ｒ＋ｒ）／ｒ倍にな
つている。通常この比を５〜10に選ぶことは容易
であり、この結果、従来方式に比べて５〜10倍程
度の電流を励振巻線２に流せるため、消磁効果が
一段と向上する。 第４図と同一部分を同一符号で示す第６図は本
発明の他の実施例を示す回路図であつて、本実施
例においては磁心１は円環状を形成しており、励
振巻線２は円環に沿つてトロイダル巻きされてい
る。出力巻線３０，３１は互いに直交するごと
く、かつ円環を包み込むように巻装されている。
出力巻線３０，３１の出力は増幅回路５００，５
１０によりそれぞれ増幅され、出力UOUT，VOUT
を得る。 本構成によれば、出力巻線３０に直交する基準
線１０とθなる角度を成して強さＨの磁界が加え
られたとき、θ＝tan -1VOUT／UOUTにより磁界
の方位を知ることができ、方向センサーとして用
いることができる。 かゝる構成においても第６図に示すように、励
振巻線２に並列にコンデンサ６を接続することに
より、消磁効果の向上を達成でき、方位測定にお
ける精度向上が実現できる。 以上記載のように、本発明によれば、わずかな
部品の追加により、消費電流の大幅な増大をもた
らすことなく効果的な消磁を行うことができ、高
信頼性の磁気変調形磁気センサーの励振回路が得
られる。
第１図は磁気変調形磁気センサーの原理を説明
するための回路図、第２図は磁気変調形磁気セン
サーの磁気特性図、第３図は第１図の動作を説明
する波形図、第４図は本発明の１実施例を示す励
振回路図、第５図は第４図の波形図、第６図は本
発明の他の実施例を示す磁気センサーの構成を示
す回路図である。 １…磁心、２…励振巻線、３，３０，３１…出
力巻線、５，５００，５１０…増幅回路、４０…
駆動用信号源、６…コンデンサ。図中、同一符号
は同一又は相当部分である。
するための回路図、第２図は磁気変調形磁気セン
サーの磁気特性図、第３図は第１図の動作を説明
する波形図、第４図は本発明の１実施例を示す励
振回路図、第５図は第４図の波形図、第６図は本
発明の他の実施例を示す磁気センサーの構成を示
す回路図である。 １…磁心、２…励振巻線、３，３０，３１…出
力巻線、５，５００，５１０…増幅回路、４０…
駆動用信号源、６…コンデンサ。図中、同一符号
は同一又は相当部分である。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7880981A JPS57194424A (en) | 1981-05-22 | 1981-05-22 | Exciting circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7880981A JPS57194424A (en) | 1981-05-22 | 1981-05-22 | Exciting circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57194424A JPS57194424A (en) | 1982-11-30 |
| JPS6255111B2 true JPS6255111B2 (ja) | 1987-11-18 |
Family
ID=13672165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7880981A Granted JPS57194424A (en) | 1981-05-22 | 1981-05-22 | Exciting circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57194424A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6323634B1 (en) | 1998-10-14 | 2001-11-27 | Tdk Corporation | Magnetic sensor apparatus, current sensor apparatus and magnetic sensor element |
| US6411078B1 (en) | 1999-01-21 | 2002-06-25 | Tdk Corporation | Current sensor apparatus |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW498166B (en) | 1999-09-10 | 2002-08-11 | Tdk Corp | Magnetic sensor apparatus and current sensor |
-
1981
- 1981-05-22 JP JP7880981A patent/JPS57194424A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6323634B1 (en) | 1998-10-14 | 2001-11-27 | Tdk Corporation | Magnetic sensor apparatus, current sensor apparatus and magnetic sensor element |
| US6411078B1 (en) | 1999-01-21 | 2002-06-25 | Tdk Corporation | Current sensor apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57194424A (en) | 1982-11-30 |
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