JP3129874B2 - 磁気センサ装置 - Google Patents
磁気センサ装置Info
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Description
強度を検出する磁気センサに関する。
が簡単で装置を小型化することができることから、電力
計や電力量計用の乗算回路および磁界強度の計測回路な
どとして使用されている。
3を参照して説明する。電源1の出力電圧は電圧−電流
変換回路2に入力されて電源1の出力電圧値に正比例す
る大きさの電流に変換され、制御電流としてホール素子
3の電流端子T1 ,T2 に加えられる。ホール素子3は
電流端子T1 ,T2 と直交するように配置された出力端
子T3 ,T4 を有し、電流端子T1 ,T2 方向および出
力端子T3 ,T4 方向と直交する方向から加えられる磁
界によって発生する磁束密度と電流端子T1 ,T2 間を
流れる制御電流との積に正比例する(1)式で与えられ
る大きさのホール電圧VH を出力端子T3 ,T4 間に生
じる。
である。減算回路4は出力端子T3 ,T4 間に生じたホ
ール電圧VH の同相成分を除去して制御電流と磁束密度
の積に比例する電圧を出力し、この電圧は反転回路5に
おいて極性が反転されて外部へ出力される。
の磁気センサ装置では、ホール素子3の出力電圧特性の
線形性に関して次のような問題があった。従来の磁気セ
ンサ装置では(1)式のホール係数Rが一定であること
を前提にしているが、一般に磁束密度とホール素子3の
出力電圧との関係は磁束密度が小さい領域で非線形であ
ることから、図14に示すようなホール電圧誤差が生じ
る。したがって、外部より与えられる磁界強度が小さい
場合に検出精度が低下するという問題があった。
ためになされたものであり、磁界強度と出力電圧との関
係が非線形な場合においても、高い精度で磁気を検出す
ることができる磁気センサ装置を提供することを目的と
する。
め、請求項1記載の磁気センサ装置では、ホール素子の
出力電圧に基づいて前記ホール素子の磁束密度の変化に
対するホール電圧誤差を打消して補正するための制御電
圧を発生する制御電圧発生手段と、前記ホール素子の一
方の電流端子と一方の電圧端子との間に接続され、前記
制御電圧発生手段の出力電圧を制御入力とする可変抵抗
素子とを備え、ホール素子の磁束密度の変化に対する出
力電圧特性を制御したことを要旨とする。
は、ホール素子の出力電圧に基づいて前記ホール素子の
ホール電圧誤差を補正するための制御電圧を発生する制
御電圧発生手段と、前記ホール素子の一方の電流端子と
一方の電圧端子との間に接続された第一の可変抵抗素子
と、この可変抵抗素子が接続されている前記電流端子と
この可変抵抗素子が接続されていない方の電圧端子との
間に接続された第二の可変抵抗素子と、前記制御電圧発
生手段の出力電圧を前記第一の可変抵抗素子の制御入力
と前記第二の可変抵抗素子の制御入力とへ相互的に切り
換えて入力するためのスイッチ手段とを備えたことを要
旨とする。
ことにより、可変抵抗素子を用いてホール素子の一方の
電流端子と一方の出力端子間の抵抗値を変化させること
によって、ホール素子の出力電圧特性を制御することが
できる。可変抵抗素子の抵抗値を制御する電圧は、制御
電圧発生手段によって得られるホール素子の出力電圧の
例えば任意の関数で与えられるホール電圧誤差を補正す
るための電圧値であるから、ホール素子の磁束密度と出
力電圧間の任意の非線形性を補正してホール素子に加え
られる磁束密度の大きさに正しく比例する出力電圧を得
ることができる。
抵抗素子とスイッチ手段を設けたことにより、出力電圧
誤差の極性の正負に応じて制御入力を第一の可変抵抗素
子へ入力するか、または第二の可変抵抗素子へ入力する
かを切り換えることができるので、正負いずれの方向の
出力電圧誤差も補正することができる。
する。図1は本発明の磁気センサ装置の一実施例におけ
る構成を示すブロック図である。同図において、図13
と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略す
る。従来の装置と異なるところは制御電圧発生手段6と
可変抵抗素子7を新たに設けたことである。制御電圧発
生手段6は整流器61と平滑回路62から構成され、反
転回路5の交流出力電圧を平滑化する。可変抵抗素子7
は制御端子C1 に加えられる制御電圧によって抵抗値を
変えることができる抵抗器であって、制御電圧発生手段
6の出力電圧が制御電圧として入力される。
について説明する。電源1からの出力電圧は電圧−電流
変換回路2によって電源1の出力電圧に正比例する大き
さの電流に変換され、ホール素子3の制御電流として電
流端子T1 に入力される。ホール素子3は電流端子T
1 ,T2 と直交するように配置された出力端子T3 ,T
4 を有し、電流端子T1 ,T2 方向および出力端子T
3 ,T4 方向と直交する方向から加えられる磁界によっ
て発生する磁束密度と電流端子T1 ,T2 間を流れる制
御電流との積に正比例する(1)式で与えられる大きさ
のホール電圧を出力端子T3 ,T4 間に生じる。減算回
路4は出力端子T3 ,T4 間に生じたホール電圧VH の
同相成分を除去して制御電流と磁束密度の積に比例する
電圧を出力し、この電圧は反転回路5において極性が反
転されて外部へ出力される。制御電圧発生手段6は整流
器61と平滑回路62から構成され、整流器61によっ
て整流された電流は平滑回路62の抵抗器R5 とコンデ
ンサCa から成る積分回路によって整流器61への入力
電圧に比例した直流電圧に変換されて、可変抵抗素子7
の制御電圧Vc として制御端子C1 へ入力される。
束密度と制御電圧の関係について説明する。同図a1は
ホール素子3に加えられる交流磁界による磁束密度Bの
変動波形、同図b2はホール効果によって発生したホー
ル電圧波形、同図c1は整流器61の2次側の電圧波
形、同図d1は制御電圧発生手段6の出力電圧であり、
可変抵抗素子7の制御電圧Vc として可変抵抗素子7に
入力される電圧である。また、同図a2,b2,c2,
d2はホール素子3の磁束密度Bが同図a1,b1,c
1,d1の場合よりも大きい場合のそれぞれ対応する同
一箇所の各部の波形である。この様に、本実施例では磁
束密度Bの大きさに比例する制御電圧Vcが得られる。
可変抵抗素子7は制御端子C1 に加えられる制御電圧V
c の大きさによってその抵抗値が変化する性質をもつ素
子であって、FET,Cdsフォトカプラなどを用いて
構成することができる。
端子T4 間に接続された可変抵抗素子7の抵抗値Rc と
ホール電圧誤差との関係が、抵抗値Rc の増加とともに
ホール電圧誤差が大きくなることを示している。一方、
可変抵抗素子7は図7に示すように制御電圧Vc にほぼ
反比例してその抵抗値Rc が小さくなるので、制御電圧
Vc とホール電圧誤差との関係は図8のようになる。し
たがって、磁束密度が小さくホール素子3の出力電圧が
低い場合は制御電圧発生手段6の出力電圧、すなわち可
変抵抗素子7の制御電圧Vc が低いので、図8の正側に
発生するホール電圧誤差と図14の実線で示す負側に発
生するホール電圧誤差とが相互に打ち消して、図9のよ
うに磁束密度の変動に対してホール電圧誤差が小さくな
る。
よれば、磁束密度が小さい場合のホール電圧誤差を制御
電圧発生手段6のフィードバック効果によって補償する
ことができるので、高精度の磁気検出をすることができ
る。
り、出力端子T4 に接続されている第一の可変抵抗素子
7に加えてこれと対称位置の出力端子T3 に第二の可変
抵抗素子8を接続し、それぞれの制御端子C1 ,C2 は
スイッチ手段9の接点91,92を介して制御電圧発生
手段6の出力電圧が供給されるように構成されている。
接点91,92は相互的に切り換えられるものであっ
て、接点91が閉じるときは接点92が開き、逆に接点
91が開くときは接点92が閉じるように動作する。し
たがって、制御電圧Vc はスイッチ手段9によって第一
の可変抵抗素子7または第二の可変抵抗素子8のいずれ
か一方にのみ供給されることになる。先の実施例では磁
束密度Bによるホール電圧誤差が図14の実線で示す負
側に発生する場合について説明したが、本実施例では同
図の破線で示す正側にホール電圧誤差が発生する場合、
スイッチ手段9の接点91を開き、接点92を閉じるこ
とによって同様にホール電圧誤差を補償することができ
る。
よれば、ホール電圧誤差が正負いずれの側に発生しても
誤差を補償することができる。図3は図2の実施例にお
いて、制御電圧発生手段6に対数増幅回路63を追加す
ることによりホール電圧と制御電圧Vc との関係に対数
特性をもたせた場合の実施例である。制御電圧発生手段
6に対数特性をもたせたことにより、ホール電圧VH と
制御電圧Vc との関係は図10に示した非線形性が与え
られる。これは図6の制御抵抗Rc とホール電圧誤差と
の非線形関係を補正するので、制御電圧Vc とホール電
圧誤差との関係が図11のように線形に近い関係にな
り、磁束密度Bの変動に対してホール電圧誤差を図9の
場合よりもさらに減少させることができる。磁束密度と
ホール電圧誤差との関係が非線形な場合には、この非線
形性を補償するように制御電圧発生手段6の関数型を設
定することによって高精度の磁気検出を実現することが
できる。
路を用いて構成することにより、容易に任意の関数特性
を与えることができるので、なお一層の高精度を達成す
ることができる。なお、図4はホール素子3内に可変抵
抗素子7を組み込んでホール電圧VH の制御を行えるよ
うにした実施例であって、素子の数を減らすことができ
る。
によれば、磁束密度が小さい場合に発生するホール電圧
誤差を制御電圧発生手段のフィードバック効果によって
補償することができる。しかも、磁束密度とホール電圧
誤差との関係が非線形な場合には、この非線形性を補償
するように制御電圧発生手段の関数型を設定することが
できるので、高精度の磁気検出を実現することができ
る。また、請求項2記載の発明によれば、ホール電圧誤
差が正負いずれの側に発生しても誤差を補償することが
できる。
構成図である。
構成図である。
ある。
ある。
グラフである。
ラフである。
ラフである。
フである。
グラフである。
グラフである。
ラフである。
ラフである。
Claims (3)
- 【請求項1】 ホール素子を用いて磁界強度を検出する
磁気センサ装置において、ホール素子の出力電圧に基づ
いて前記ホール素子の磁束密度の変化に対するホール電
圧誤差を打消して補正するための制御電圧を発生する制
御電圧発生手段と、前記ホール素子の一方の電流端子と
一方の電圧端子との間に接続され、前記制御電圧発生手
段の出力電圧を制御入力とする可変抵抗素子とを備え、
ホール素子の磁束密度の変化に対する出力電圧特性を制
御したことを特徴とする磁気センサ装置。 - 【請求項2】 ホール素子を用いて磁界強度を検出する
磁気センサ装置において、ホール素子の出力電圧に基づ
いて前記ホール素子のホール電圧誤差を補正するための
制御電圧を発生する制御電圧発生手段と、前記ホール素
子の一方の電流端子と一方の電圧端子との間に接続され
た第一の可変抵抗素子と、この可変抵抗素子が接続され
ている前記電流端子とこの可変抵抗素子が接続されてい
ない方の電圧端子との間に接続された第二の可変抵抗素
子と、前記制御電圧発生手段の出力電圧を前記第一の可
変抵抗素子の制御入力と前記第二の可変抵抗素子の制御
入力とへ相互的に切り換えて入力するためのスイッチ手
段とを備えたことを特徴とする磁気センサ装置。 - 【請求項3】 前記制御電圧発生手段は、ホール素子の
出力電圧の関数である制御電圧を発生することを特徴と
する請求項1または2記載の磁気センサ装置。
Priority Applications (1)
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JP05053616A JP3129874B2 (ja) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | 磁気センサ装置 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP05053616A JP3129874B2 (ja) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | 磁気センサ装置 |
Publications (2)
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JPH06265613A JPH06265613A (ja) | 1994-09-22 |
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Family Applications (1)
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JP05053616A Expired - Fee Related JP3129874B2 (ja) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | 磁気センサ装置 |
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