JPH0334691Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、磁性体の検出、特に弱い磁性体の検
出に適する平衡ブリツジ回路に用いる磁性体検出
用センサに関するものである。

弱い磁性体（例えば、アルミ、銅などの金属に
含まれる磁性不純物、あるいは乾式複写機用磁性
トナーなど）を開磁路をもつインダクタンス素子
に近づけると、微小なインダクタンスの変化が検
出される。

このインダクタンスの微少な変化を感度よく検
出するためには、通常ブリツジ回路がよく用いら
れる。

ブリツジ回路において感度（Ｓ／Ｎ比）をあげ
るためには、できるだけゼロ・バランス状態（以
下単にバランスと略称する）を保つことが必要で
ある。

第１図に示すようなブリツジ回路において、バ
ランスを保つためには、 Z₁・Z₄＝Z₂・Z₃ ……(1) という関係が必要なことは周知の通りである。

いま、Z₂を磁性体のセンサ用インダクタンス素
子とすると、(1)式の関係を保つようにZ₁，Z₂，Z₃
に用いる素子が選定調整される。しかしながら、
ブリツジ回路、その高感度性のため、使用する
各々の素子の温度特性、経年変化の差異によりバ
ランスがくずれやすい。また、センサ用インダク
タンス素子として第２図に示すような巻線２′ａ
を施したＵ形コア１′ａを用いると、被検出物以
外の強磁性体が検出面以外に近接しても、ブリツ
ジのバランスがくずれてしまう。さらには、イン
ダクタンス素子を用いた磁性体センサでは、セン
サ付近に交流磁界が存在すると、センサ部巻線に
誘起電圧を生じ、ブリツジのバランスをくずすこ
とになる。

したがつて、このようなセンサは、設置場所、
周囲環境等に制約が必要であつた。

本考案は、かかる欠点を解決して、検出面以外
に近接した磁性体やセンサ部付近に存在する交流
磁界等によつて誤動作を起さないような磁性体検
出用センサを提供することを目的とする。

本考案は、開磁路部を有する磁気コアに巻線を
施してなるセンサ用インダクタンス素子をブリツ
ジ回路の一辺とし、該ブリツジ回路の一対の対向
頂点間に駆動信号を印加しておき、上記センサ用
インダクタンス素子の開磁路部に磁性体が接近し
たとき上記ブリツジ回路の他の一対の対向頂点間
に検出出力を得るようにした磁性体検出装置に用
いるための磁性体検出用センサにおいて、上記セ
ンサ用インダクタンス素子と、上記ブリツジ回路
における該センサ用インダクタンス素子の平衡辺
に用いる平衡用インダクタンス素子とを検出面を
有する一つのケース内に収容してなり、しかも上
記センサ用インダクタンス素子と平衡用インダク
タンス素子との両方がそれぞれ、同一形状でかつ
一方向にのみ開磁路部を有するつぼ形コアの中心
柱状部に巻線を施してなるものから、かつ上記ケ
ース内に該開磁路部を上記検出面に向けて並設さ
れていることを特徴とする磁性体検出用センサで
ある。

なお、センサ用インダクタンス素子と平衡用イ
ンダクタンス素子とのケース内収容位置に段差が
設けられても良い。

また、センサ用インダクタンス素子と平衡用イ
ンダクタンス素子の巻線方向が同一であり、かつ
一方の巻きはじめと他方の巻き終りを共通に接続
した３端子構成とすることができる。

以下図面を用いて本考案の実施例を説明する。

第３図は本考案による磁性体検出用センサ１０
の一実施例である。同図を参照して、１ａ，２ａ
は一方向にのみ開磁路部をもつつぼ形コア（Mn
−Znフエライト系μ1800）であり、それぞれ、
その中心柱状部の周囲に300ターンの巻線１ｂ，
２ｂを施して、インダクタンス素子１，２を構成
する。インダクタンス素子１はセンサ用インダク
タンス素子として使用する。一方、インダクタン
ス素子２はブリツジの平衡辺に用いる平衡用イン
ダクタンス素子として使用する。二つのインダク
タンス素子１，２は、一つのケース３内に、開磁
路部方向を検出面側に向けて、段差をもたせて並
設して収容する。また二つの巻線１ｂ，２ｂは、
同一方向に巻かれ、一方の巻き初めと他方の巻き
終り部を共通端子４ｂに接続し、また一方の巻き
終りと他方の巻き初めとをそれぞれ端子４ａ，４
ｃへ接続し、３端子４ａ，４ｂ，４ｃ構成とす
る。

前述の第１図に示した回路において、Z₁，Z₃に
抵抗素子（一部可変）を用い、Z₃，Z₄に第３図の
センサ１０のインダクタンス素子１，２を用い
る。センサ１０の共通端子４ｂを出力端のグラン
ド端子とすると、第４図のようなブリツジ回路と
なる。L_S,LBは、それぞれセンサ用インダクタンス
素子１および平衡用インダクタンス素子２のイン
ダクタンスを示す。

第４図で、入力端に周波数ｆ8kHz入力最大
変化電圧Vp.p₁10Vの交流電圧を駆動信号とし
て加えておき、ブリツジのバランス状態からセン
サ１０の検出面方向から磁性体が近接した場合の
センサ用インダクタンス素子Lsのインダクタン
スの変化（ΔLs／Ls）に対応する検出出力最大変
化電圧V_pppの変化を第５図に示す。

この実施例では、２つのインダクタンス素子
１，２が検出面方向において段差をもつため、磁
性体の接近に対してセンサ用インダクタンス素子
１のインダクタンス変化は、もう一方の平衡用イ
ンダクタンス素子２のインダクタンスの変化より
常に大きくなる。

これに対して、強磁性体（例えば鉄板）の検出
面以外からの接近に対しては、本考案によるセン
サ１０では開磁路部が一方向にしかないため、バ
ランスがくずれることはないことが確認できる。

また、センサに加わる外部の交流磁界の影響を
調べるため、100Hzの交流磁界をセンサ１０に印
加して、ブリツジの検出出力V₁を測定した。

第６図に示すように、横軸に示す交流磁界の強
度（磁場最大値）の変化H_pp（gauss）に対する縦
軸に示すＶ１の変化V_ppp（mV）を示す。

なお、比較のために、２つのインダクタンス素
子１，２を分離し一方のみに交流磁界を印加した
場合の検出出力Ｖ２の交流磁界の強度（磁場最大
値）の変化H_pp（gauss）に対するＶ２の変化V_ppp
（mV）も併せて示した。

本考案のようにセンサ用および平衡用インダク
タンス素子１，２を並設した構造にすると、両イ
ンダクタンス素子１，２に同程度の交流磁界が加
わり誘起電圧が発生するが、前述した巻線方法お
よび結線によりお互いの誘起電圧が打ち消し合
い、ブリツジの出力電圧は極めて小さくできる。
従つて交流磁場中での使用上の制約を低減でき
る。

本考案による磁性体検出用センサでは、センサ
用インダクタンス素子と平衡用インダクタンス素
子は、同様のコアと同様の巻線のため、インダク
タンス値温度特性、経年変化もほとんど等しくす
ることができる。

また両インダクタンス素子が並設しているた
め、温度の差異によるインダクタンスの差異もほ
とんどない。このためブリツジのバランスは温度
変動に対してもよく保つことができる。

更に、両インダクタンス素子のコアを一方向に
開磁路を有するつぼ形コアとし、該開磁路がケー
スの一つの検出面に向けて配置したので、検出面
以外に磁性体が接近しても、これに感応すること
がなく、誤動作が防止される。

以上述べたごとく、本考案によれば、従来のイ
ンダクタンス素子を用いた磁性体検出用センサで
問題となつた温度特性、経年変化、被測定以外の
強磁性体の影響、あるいは交流磁界による誘起電
圧によるバランスのくずれを防止することがで
き、設置場所、環境の制約を大幅に低減すること
ができた。

さらに本考案による磁性体検出用センサでは、
２つのインダクタンス素子が同様のものでよく、
構造的にも簡単であり、安価に提供することが可
能であり、工業的にも有利である。

本考案の具体的な使用例としては、通常の磁性
体センサとしての使い方以外に、特に乾式普通複
写機用磁性トナーの非接触での残量の検知、被磁
性体の磁性のちがいにより出力電圧V_pppの異なる
ことを利用したコインセンサ、磁性トナーの濃度
センサ、などに適する。

【図面の簡単な説明】

第１図は磁性体検出装置に用いられるブリツジ
回路図、第２図は従来の磁性体検出用センサに用
いられるインダクタンス素子の一例の斜視図、第
３図ａは本考案の一実施例の縦断面図、第３図ｂ
は本考案に用いられるつぼ形コアの外観図、第４
図は第３図ａのセンサを用いたブリツジ回路図、
第５図はセンサの検出面に磁性体が近接した場合
のセンサ用インダクタンス素子のインダクタンス
変化率とブリツジ回路の検出出力電圧との関係
図、第６図は印加交流磁界の強さとブリツジ回路
の検出出力電圧との関係図で、V₁は本考案の場
合、V₂はセンサ用または平衡用インダクタンス
素子のいずれか一方のみに交流磁界が印加された
場合を示す。 １……センサ用インダクタンス素子、２……平
衡用インダクタンス素子、３……ケース、１ａ，
２ａ……つぼ形コア、１ｂ，２ｂ……巻線、４
ａ，４ｂ，４ｃ……端子、１０……磁性体検出用
センサ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 閉磁路部を有する磁気コアに巻線を施してなる
   センサ用インダクタンス素子をブリツジ回路の一
   片とし、該ブリツジ回路の一対の対向頂点間に駆
   動信号を印加しておき、上記センサ用インダクタ
   ンス素子の開磁路部に磁性体が接近したとき上記
   ブリツジ回路の他の一対の対向頂点間に検出出力
   を得るようにした磁性体検出装置に用いるための
   磁性体検出用センサにおいて、 上記センサ用インダクタンス素子と、上記ブリ
   ツジ回路における該センサ用インダクタンス素子
   の平衡辺に用いる平衡用インダクタンス素子とを
   検出面を有する一つのケース内に収容してなり、 しかも上記センサ用インダクタンス素子と平衡
   用インダクタンス素子との両方が、それぞれ同一
   形状でかつ一方向にのみ開磁路部を有するつぼ形
   コアの中心柱状部に互いに同数の巻線を施してな
   るものからなり、かつ上記ケース内に該開磁路部
   を上記検出面に向けて、段差をもつて並設されて
   おり、一方上記センサ用インダクタンス素子と平
   衡用インダクタンス素子との巻線方向が同一であ
   り、かつ一方の巻き始めと他方の巻き終りを共通
   に接続した３端子構成を特徴とする磁性体検出用
   センサ。