JP7001513B2 - 磁気センサ - Google Patents
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Description
実施の形態に係る磁気センサは、一点から放射状に配置された複数の感磁部を有する放射状の磁気抵抗素子と、放射状の磁気抵抗素子を囲むように配置された円環状又は多角形状の磁気抵抗素子と、放射状の磁気抵抗素子と円環状又は多角形状の磁気抵抗素子とによって形成された少なくとも1つのハーフブリッジ回路と、を備えて概略構成されている。
(磁気センサ1の概要)
図1(a)は、第1の実施の形態に係る磁気センサの第1の磁気抵抗素子~第4の磁気抵抗素子の配置の一例を示す概略図であり、図1(b)は、磁気センサの等価回路図の一例である。図2(a)は、第1の実施の形態に係る磁気センサと磁石の位置関係の一例を説明するための概略図であり、図2(b)は、磁気センサに作用する磁気ベクトルの一例を説明するための概略図である。なお以下に記載する実施の形態に係る各図において、図形間の比率は、実際の比率とは異なる場合がある。また図1(b)では、主な信号や情報の流れを矢印で示している。さらに図2(b)、図3(b)及び図4(a)では、配線6を省略している。
第1の磁気抵抗素子2及び第2の磁気抵抗素子3は、例えば、図1(a)に示すように、第1の感磁部20及び第2の感磁部30の形状が同一である。また第3の磁気抵抗素子4及び第4の磁気抵抗素子5は、感磁部が円環状であるが、少なくとも半径が異なっている。
磁石7は、例えば、図2(a)及び図2(b)に示すように、放射状の磁気ベクトル71を生成する、円柱や四角柱などの柱体形状を有している。本実施の形態の磁石7は、例えば、円柱形状を有する。
図3(a)は、第1の実施の形態に係る磁気センサから離れた磁石の一例を示す概略図であり、図3(b)は、磁気センサから離れた場合の磁気ベクトルの一例を示す概略図である。図4(a)は、第1の実施の形態に係る磁気センサに外乱磁場が作用した場合の一例を示す概略図であり、図4(b)は、磁気センサの磁気抵抗値と中心からの距離の関係の一例を示すグラフであり、図4(c)は、磁気センサが出力する出力信号の一例を示す概略図である。図4(b)は、縦軸が磁気抵抗値であり、横軸が中心Pからの磁石7の距離である。図4(c)は、縦軸が電圧であり、横軸が中心Pからの磁石7の距離である。この磁石7の距離とは、中心Pから磁石7の中心線72までの距離(最短距離)である。
図2(a)及び図2(b)に示すように、磁石7が磁気センサ1の中心Pの直上に位置する、つまり磁石7の中心線72がセンサ部12の中心Pに一致する場合、センサ部12には、中心Pから放射状に延びる磁気ベクトル71が作用する。
図3(a)及び図3(b)に示すように、磁石7が磁気センサ1の外に位置する、つまり磁石7の中心線72が境界120の外に位置する場合、センサ部12には、中心72aから放射状に延びる磁気ベクトル71の一部が作用する。
図4(a)に示すように、外乱磁場9が磁気センサ1に作用した場合、第1の磁気抵抗素子2~第4の磁気抵抗素子5には、例えば、同じ方向の磁気ベクトル90が作用する。
磁気センサ1の制御部15は、電源が投入されると、出力信号S1を監視する。制御部15は、ステップ1の「Yes」が成立する、つまり出力信号S1がしきい値Th以上となると(Step1:Yes)、磁石7がオン領域80に位置する、つまりオンであると判定する(Step2)。
本実施の形態に係る磁気センサ1は、外乱磁場9に対する耐性を備える。具体的には、磁気センサ1は、放射状の磁気抵抗素子(第1の磁気抵抗素子2及び第2の磁気抵抗素子3)と円環状の磁気抵抗素子(第3の磁気抵抗素子4及び第4の磁気抵抗素子5)とで磁場70の方向に対する磁気抵抗値の変化の仕方が異なるので、各磁気抵抗素子が回転対称に配置される場合と比べて、磁石7の磁場70の作用なのか、外乱磁場9の作用なのかを容易に区別することができ、外乱磁場9に対する耐性を備えることができる。
第2の実施の形態は、1つの放射状の磁気抵抗素子と1つの円環状の磁気抵抗素子とによって構成される点で他の実施の形態と異なっている。
本実施の形態の磁気センサ1は、放射状の磁気抵抗素子2aと円環状の磁気抵抗素子4aとで磁場70の方向に対する磁気抵抗値の変化の仕方が異なるので、各磁気抵抗素子が回転対称に配置される場合と比べて、磁石7に起因する磁場70の作用なのか、外乱磁場9の作用なのかを容易に区別することができ、外乱磁場9に対する耐性を備えることができる。
第3の実施の形態は、1つの放射状の磁気抵抗素子と1つの多角形状の磁気抵抗素子とによって構成される点で他の実施の形態と異なっている。
Claims (6)
- 一点から放射状に配置された複数の感磁部を有する放射状の磁気抵抗素子と、
前記放射状の磁気抵抗素子を囲むように配置された円環状又は多角形状の磁気抵抗素子と、
前記放射状の磁気抵抗素子と前記円環状又は多角形状の磁気抵抗素子とによって形成されたハーフブリッジ回路と、
を備え、
前記放射状の磁気抵抗素子は、複数の第1の感磁部を有する第1の磁気抵抗素子、及び複数の第2の感磁部を有する第2の磁気抵抗素子であり、
前記円環状又は多角形状の磁気抵抗素子は、前記第1の磁気抵抗素子及び前記第2の磁気抵抗素子を囲む円環状又は多角形状の第3の磁気抵抗素子、及び前記第3の磁気抵抗素子を囲む円環状又は多角形状の第4の磁気抵抗素子であり、
前記第1の磁気抵抗素子乃至前記第4の磁気抵抗素子で構成される2つの前記ハーフブリッジ回路を備えた、
磁気センサ。 - 一点から放射状に配置された複数の感磁部を有する放射状の磁気抵抗素子と、
前記放射状の磁気抵抗素子を囲むように配置された連続して繋がった円環状又は多角形状の磁気抵抗素子と、
前記放射状の磁気抵抗素子と前記円環状又は多角形状の磁気抵抗素子とによって形成された少なくとも1つのハーフブリッジ回路と、
を備えた磁気センサ。 - 前記放射状の磁気抵抗素子は、複数の第1の感磁部を有する第1の磁気抵抗素子、及び複数の第2の感磁部を有する第2の磁気抵抗素子であり、
前記円環状又は多角形状の磁気抵抗素子は、前記第1の磁気抵抗素子及び前記第2の磁気抵抗素子を囲む円環状又は多角形状の第3の磁気抵抗素子、及び前記第3の磁気抵抗素子を囲む円環状又は多角形状の第4の磁気抵抗素子であり、
前記第1の磁気抵抗素子乃至前記第4の磁気抵抗素子で構成される2つのハーフブリッジ回路を備えた、
請求項2に記載の磁気センサ。 - 前記第1の感磁部及び前記第2の感磁部は、前記一点を中心とする円を分割した扇形状を有する、
請求項1又は3に記載の磁気センサ。 - 前記第1の感磁部及び前記第2の感磁部は、周方向に交互に配置される、
請求項1、3及び4のいずれか1項に記載の磁気センサ。 - 前記第1の磁気抵抗素子又は前記第2の磁気抵抗素子と、前記第3の磁気抵抗素子又は前記第4の磁気抵抗素子と、が電気的に接続されて第1の中点電位を出力し、
残りの磁気抵抗素子が電気的に接続されて第2の中点電位を出力する、
請求項1、3乃至5のいずれか1項に記載の磁気センサ。
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