JPH0526993A - 磁気センサ - Google Patents

磁気センサ

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JPH0526993A
JPH0526993A JP3186290A JP18629091A JPH0526993A JP H0526993 A JPH0526993 A JP H0526993A JP 3186290 A JP3186290 A JP 3186290A JP 18629091 A JP18629091 A JP 18629091A JP H0526993 A JPH0526993 A JP H0526993A
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magnetic
current
magnetic field
magnetic sensor
conductor pattern
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Shuichi Honda
修一 本多
Kichiji Shigeno
▲吉▼治 重野
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 構造が物理的に安定し信号の再現性が良く小
型かつ安価な磁気センサを得る。 【構成】 素子基板12上に感磁部14a,14bと平
行に導体パターン22を被着形成する。導体パターン2
2に電流が流れると、この結果生じた磁界が感磁部14
a,14bに加わる。導体パターン22を基準交流磁界
の供給に用いると初期診断性能が向上することとなり、
本発明に係る磁気センサを電流センサに用いて導体パタ
ーン22に電流を流すと、小型かつ軽量な構成で電流の
高精度の検出を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気抵抗素子を用いて
構成した磁気センサの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、磁気抵抗素子を用いた磁気セ
ンサが知られている。磁気センサは、例えば磁気ライン
センサに用いられており、その構成は例えば特開平2−
75087号公報に開示されている。
【0003】図7には、一従来例に係る磁気センサの構
成が示されている。この図に示される磁気センサ10
は、素子基板12上に一対の感磁部14a,14bを被
着形成した磁気抵抗素子を備えている。感磁部14a,
14bは、例えばInSb等の材料から形成されてお
り、素子基板12上にエッチングまたは蒸着により被着
形成されている。
【0004】この磁気抵抗素子は、感磁部14a,14
bに加わる磁界の変化に応じて信号を出力する。すなわ
ち、この磁気抵抗素子の感磁部14a,14bに沿って
磁性体(例えば紙幣上に磁気インクにより印刷された磁
気パターン)が通過すると、この通過に伴い磁気抵抗素
子は信号を出力する。
【0005】また、この従来例は、磁気抵抗素子を磁気
バイアスする磁石16を備えている。通常、紙幣の磁気
パターンを検出する磁気抵抗素子の出力信号電圧は微弱
であるため、そのままでは、取扱いが困難である。そこ
で、この従来例においては、磁石16により磁気抵抗素
子に磁気バイアスを加えて磁気動作点を移動させ、微小
な磁界の変化に対して出力信号レベルを大きくとれるよ
うに構成している。
【0006】さらに、磁気抵抗素子及び磁石16は、ケ
ース18に収納されている。この図には詳細には図示し
ないが、ケース18は、磁石16及び磁気抵抗素子を収
納する室を有している。また、ケース18の上部はメタ
ルカバー20によって覆われている。このような構成を
採る場合、メタルカバー20側が検知面として機能する
ことになる。
【0007】そして、この従来例においては、導体線2
2が設けられている。導体線22は、基準交流磁界を発
生させる導体線でありその表面は絶縁被覆されている。
【0008】基準交流磁界とは、図7(b)及び(c)
に示されるように、導体線22に周波数fa (Hz)の
交流電流を流した場合に生ずる磁界である。図7(b)
においては磁束密度Bにより表されている。
【0009】この従来例の動作は、図6に示される導体
線22に電流が流れていないときは、図6(a)に示さ
れる如く、永久磁石16から発する磁界は永久磁石の磁
極面近傍で磁気抵抗素子の感磁部14a,14bに垂直
に加わる。このため2個の磁気抵抗素子の感磁部14a
及び14bに加わる磁界の強さはほぼ等しいものとな
る。
【0010】2個の磁気抵抗素子は、図7(c)に示さ
れるように結線されており、2個の磁気抵抗素子の抵抗
がほぼ等しいので出力Vout は印加電圧がVinのときV
in/2の電圧となる。
【0011】次に図6(b)において導体線22に紙面
表面から裏面の方向へ電流Iを流すと、右ねじの法則に
より導体線22の周囲に磁界Bが発生する。この磁界B
により永久磁石から発する磁界は図6(b)のように乱
され、一方の素子の感磁部14aに加わる磁束密度が高
くなり、反面もう一方の素子の感磁部14bに加わる磁
束密度が低くなる。このため、2個の磁気抵抗素子の抵
抗変化率が異なり、図7(c)の出力Vout はVin/2
から変動する。同様に電流の方向が変わると出力Vout
の変動も正負を逆とする。この結果、電流Iを周波数f
a (Hz)の基準交流電流とすると出力Vout は図7
(c)に示されるような周波数fa (Hz)の模擬電圧
出力となる。
【0012】このような基準交流磁界を発生させる導体
線22を用いるのは、いわゆるイニシャルチェック(初
期診断)を行うためである。磁気抵抗素子の特性は、い
わゆる経時変化によって変化し、あるいは磁気抵抗素子
が故障することもある。このような場合には、基準交流
磁界を感磁部14a,14bに与えても、所定のレベル
の模擬信号が得られない。従って、基準交流磁界を発生
させている状態で磁気抵抗素子から所定のレベルの模擬
信号が得られるか否かで、特性の劣化、故障等が生じて
いるかどうかを診断することができる。従って、導体線
22を用いこれを初期診断に用いることによって、その
特性劣化等の評価を簡易な手段で行うことができる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成においては、導体線と感磁部との位置関係が一
定しない。すなわち、導体線はメタルカバー等に対して
固定されており、感磁部に対しては必ずしも位置精度が
確保されない。また、導体線を精度良く固定する作業は
困難であり、導体線を取り付けた後にケースの振動や変
形等が発生した場合には、この振動、変形等によって出
力信号(模擬信号)が影響を受けることとなる。
【0014】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題としてなされたものであり、感磁部と導体線と
の位置関係が変化しにくく、より容易に初期診断を行う
ことが可能な磁気センサを提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、導体を、感磁部の対とほぼ平行と
なるよう基板上に配置することを特徴とする。
【0016】
【作用】本発明においては、基板上に導体が配置され
る。従って、導体と感磁部との位置関係が変化しにく
く、その結果、出力信号レベルの再現性が向上し、ケー
ス等の変形、振動に対しても強くなる。
【0017】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例について図面に
基づき説明する。なお、図7に示されている従来例と同
様の構成には同一の符号を付し説明を省略する。
【0018】図1には、本発明の第1実施例に係る磁気
センサの構成が示されている。図1(a)には素子基板
12の上方から見た平面形状が、図1(b)には側面形
状が、図1(c)にはケース18内に収納した状態の断
面図が、図1(d)には結線が、それぞれ示されてい
る。
【0019】この実施例においては、一対の感磁部14
a,14bに加え、導体パターン22が素子基板12上
に被着形成されている。被着形成は、例えばエッチング
で行う。なお、素子基板12は例えばフェライトであ
り、感磁部14a,14bはInSb等であり、導体パ
ターン22はInSb,Al,Cu等により形成されて
いる。
【0020】このように感磁部14a,14bと平行に
素子基板12上に被着形成された導体パターン22に基
準交流電流を流すと、これによって基準交流磁界が発生
し、感磁部14a,14bに与えられることとなる。す
ると、図7に示される従来例と同様の原理によって、感
磁部14a,14bからは模擬信号出力が得られ、この
模擬信号のレベルによって自己診断が可能となる。
【0021】図2には、本発明の第2実施例に係る磁気
センサ、特にその素子基板12の側面形状が示されてい
る。この図に示される磁気抵抗素子においては、一対の
感磁部14a,14bの両側に導体パターン22が被着
形成されている。このようにしても、第1実施例と同様
に、感磁部14a,14bに基準交流磁界を与えること
ができる。
【0022】図3には、本発明の第3実施例に係る磁気
センサが図2と同様の態様で示されている。この図に示
される磁気センサにおいては、基準交流磁界の発生に係
る導体パターン22が素子基板12の裏側に被着形成さ
れている。このようにしても、やはり第1及び第2実施
例と同様の効果を得ることができる。
【0023】導体パターン22と感磁部14a,14b
との間隔が、図7に示される従来例と比べ接近してい
る。この結果、模擬信号レベルをより大きくとることが
でき、初期診断をより正確に行うことが可能となる。逆
に言えば、基準交流電流を従来ほど大きくしなくてす
む。
【0024】また、従来においては、導体線22を固定
する製造工程が必要であった。これに対し、第1乃至第
3実施例においては、導体パターン22の形成がかかる
工程を実行することなく実現される。さらには、導体パ
ターン22が素子基板12上に配置されているため、ケ
ース18等が常に変形したり振動したりした場合におい
ても、出力信号に影響が生じない。このように、特性変
化、故障の評価をより正確かつ安全に行うことが可能と
なる。
【0025】本発明の構成は、以上説明したような磁気
センサに限定されるものではない。第1乃至第3実施例
に係る磁気センサは、例えば紙幣上に磁気インクにより
印刷された磁気パターンを読み取るためのセンサとして
用い得るものであるが、本発明は、例えば磁気抵抗素子
を用いて電流を検出しようとするセンサにも適用するこ
とができる。
【0026】図4には、このような電流検出機能を実現
した磁気センサの一例構成が示されている。
【0027】図4(a)に示されるように、第4実施例
に係る磁気センサは、素子基板30上に一対の感磁部3
2a,32b及び導体層34を被着形成した構成であ
る。感磁部32a,32bからは、それぞれ一対の電極
36及び38が引き出されており、導体層34からも一
対の電極40及び42が引き出されている。導体層34
は、素子基板30上に直接に被着形成されるのではな
く、半導体層44とのオーミック接触を介して被着され
る。
【0028】この導体層34は、本実施例において、検
出すべき電流が流される導体である。すなわち、図5に
示されるように被検知電流Iが導体層34に流される
と、これに応じて感磁部32a,32bの接続中点から
出力電圧Vが得られる。感磁部32a,32bは、図5
に示されるように、直列接続されており、かつ、差動状
態となるように接続に係る電極が選択されている。この
直列接続された感磁部32a,32bの一対に電源46
から電圧が加わると、被検知電流Iによって生じた磁界
により感磁部32a,32bの抵抗値が変化し、その結
果、出力電圧Vの値の変化が生ずる。この出力電圧Vの
値の変化によって、電流の量及び方向がわかることとな
る。図4の磁気センサも図示しないが永久磁石の磁極面
に取り付けられている。
【0029】この実施例の動作を説明する。導体層34
にまだ電流が流されていない時は、感磁部32a,32
bには、図示しない磁石18によるバイアスに係る磁界
のみが加わる。従って、この状態では、感磁部32a,
32bに加わる磁界はバランスしており、出力電圧Vも
安定している。
【0030】この後、導体層34に電流が流れると、こ
れによって磁界が生ずる。この磁界は、図示しない磁石
18によって発生する磁界と合成されることとなり、こ
の結果、感磁部32a,32bに加わる磁界には不均衡
が生ずることとなる。この不均衡は、磁気抵抗素子の抵
抗値を変化させ、従って、その接続中点に現れる出力電
圧Vの値が変化する。導体層34によって生ずる磁界の
強さ及び方向は、電流Iの量及び方向によって変化する
ため、出力電圧Vの変化の量及び方向を観測することに
よって、電流Iを検出することができる。
【0031】このように、本発明を電流センサに応用す
ることが可能であり、この結果、小型、軽量かつ安価な
センサが実現される。従来の電流センサは、例えばホー
ル素子を用いたものであり、このホール素子を動作させ
るためには、磁界を加えるためのコイルやコア、ヨーク
等が必要であった。本実施例においては、このような大
型または重量の部材は必要でなく、従って前述の効果が
得られる。勿論、第1乃至第3実施例において得られる
配置精度の向上の効果も得られることは言うまでもな
い。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
感磁部の対とほぼ平行となるように基板上に導体を配置
するようにしたため、感磁部に対する導体の位置精度が
向上し、信号の再現性が高くなる。また、寸法が小型化
され、製造も容易となる。
【0033】更に紙幣等を検出する磁気センサとして使
用する場合は、自己診断するための磁界手段を他に必要
としない利点があり、また電流検出用磁気センサとして
利用するときは、基板上の導体に非検出電流を流すだけ
でよい利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る磁気センサの構成を
示す図であり、図1(a)は素子基板の平面図、図1
(b)は側面図、図1(c)はケースに収納しカバーを
被せた状態での断面図、図1(d)は結線図である。
【図2】本発明の第2実施例に係る磁気センサの構成を
示す図である。
【図3】本発明の第3実施例に係る磁気センサの構成を
示す図である。
【図4】本発明の第4実施例に係る磁気センサの構成を
示す図であり、図4(a)は素子基板の上面図、図4
(b)はA−A´断面図である。
【図5】第4実施例の回路構成を示す図である。
【図6】第4実施例の動作を示す図であり、図6(a)
は電流が流れていない状態を、図6(b)は流れている
状態を、それぞれ示す図である。
【図7】一従来例に係る磁気センサの構成を示す図であ
り、図7(a)は断面図、図7(b)は導体線の作用
を、図7(c)は模擬信号出力を、それぞれ示す図であ
る。
【符号の説明】
10 磁気センサ 12 素子基板 14 感磁部 16 磁石 22 導体パターン 30 素子基板 32 感磁部 34 導体層 36,38,40,42 電極

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 加わる磁界の変化により抵抗値が変化し
    これに応じたレベルの信号を出力する感磁部の対が平行
    に基板上に配置された一対の磁気抵抗素子と、 前記感磁部の対とほぼ平行となるよう基板上に配置され
    た導体と、 を備えることを特徴とする磁気センサ。
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