JP2000056000A - Magnetic sensor device and current sensor device - Google Patents
Magnetic sensor device and current sensor deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、磁界を測定する磁
気センサ装置、および電流によって発生する磁界を測定
することで電流を測定する電流センサ装置に関する。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a magnetic sensor device for measuring a magnetic field and a current sensor device for measuring a current by measuring a magnetic field generated by the current.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、産業界で広く利用されている磁気
応用製品等において、磁界を測定する磁気センサ装置が
広く用いられている。また、磁気センサ装置の応用とし
て、電流によって発生する磁界を測定することで電流を
非接触で測定する電流センサ装置も広く用いられてい
る。また、今後、電流センサ装置の用途としては、電気
自動車やソーラー電池のような直流大電流を扱う装置に
おいて直流大電流を非接触で測定するような用途も見込
まれる。なお、被測定電流が交流電流の場合には、トラ
ンスを用いて簡単に非接触で測定できる。しかし、被測
定電流が直流電流の場合には、電流を非接触で測定する
には、直流磁界で動作する磁気センサが必要となる。2. Description of the Related Art In recent years, magnetic sensor devices for measuring a magnetic field have been widely used in magnetic application products and the like widely used in the industrial world. As an application of the magnetic sensor device, a current sensor device that measures a current in a non-contact manner by measuring a magnetic field generated by the current has been widely used. Further, in the future, as a use of the current sensor device, a use such as a non-contact measurement of a large DC current in a device handling a large DC current such as an electric vehicle or a solar battery is expected. When the current to be measured is an alternating current, it can be easily measured in a non-contact manner using a transformer. However, when the current to be measured is a direct current, a non-contact measurement of the current requires a magnetic sensor operating with a direct current magnetic field.
【0003】直流電流を測定するための電流センサ装置
に利用する磁気センサ(磁気検出素子)としては、ホー
ル素子、磁気抵抗効果素子、フラックスゲート型磁気セ
ンサ等がある。As a magnetic sensor (magnetic detecting element) used in a current sensor device for measuring a direct current, there are a Hall element, a magnetoresistive element, a flux gate type magnetic sensor and the like.
【0004】この中では、磁界とセンサ出力との直線性
の良さから、ホール素子が多く用いられている。しか
し、ホール素子には、出力が小さいという欠点がある。
ホール素子の代表的な例では、素子電流1mA、磁束密
度10mTにおいて、出力が10mV程度である。従っ
て、ホール素子を用いた電流センサ装置では、ホール素
子の出力を直流増幅する必要がある。しかし、増幅技術
のうち、直流増幅技術は、ドリフトを考慮すると、技術
的に最も難しい部類に属する。そのため、ホール素子を
用いた電流センサ装置は高価なものとなっていた。ま
た、従来、ホール素子の駆動電流を交流として、直流増
幅技術を回避する方法も広く採用されているが、この場
合には、整流回路等が新たに必要になるため、やはり、
ホール素子を用いた電流センサ装置が高価なものとなっ
てしまう。[0004] Among them, Hall elements are often used because of their good linearity between the magnetic field and the sensor output. However, Hall elements have the disadvantage of low output.
In a typical example of the Hall element, the output is about 10 mV at an element current of 1 mA and a magnetic flux density of 10 mT. Therefore, in a current sensor device using a Hall element, the output of the Hall element needs to be DC-amplified. However, among the amplification techniques, the DC amplification technique belongs to the technically most difficult category in consideration of the drift. Therefore, a current sensor device using a Hall element has been expensive. Conventionally, a method of avoiding a DC amplification technique by using a drive current of a Hall element as an alternating current has been widely adopted, but in this case, a rectifier circuit or the like is newly required.
The current sensor device using the Hall element becomes expensive.
【0005】フラックスゲート型磁気センサは、それ自
体の構造が複雑で扱いにくいため、電流センサ装置への
適用の例は少ない。また、フラックスゲート型磁気セン
サは、高感度ではあるが、直流出力を得るまでの信号処
理が複雑であるという欠点を有する。そのため、フラッ
クスゲート型磁気センサを用いた電流センサ装置は、や
はり、高価なものとなってしまう。[0005] The flux gate type magnetic sensor has a complicated structure and is difficult to handle, so there are few examples of application to a current sensor device. The fluxgate magnetic sensor has high sensitivity, but has a disadvantage that signal processing until obtaining a DC output is complicated. Therefore, the current sensor device using the flux gate type magnetic sensor is also expensive.
【0006】磁気抵抗効果素子としては、異方性磁気抵
抗(以下、AMR(Anisotropic Magneto Resistive )
と記す。)効果を用いたAMR素子と、巨大磁気抵抗
(以下、GMR(Giant Magneto Resistive )と記
す。)効果を用いたGMR素子とがある。GMR素子
は、AMR素子に比べて出力が大きい。なお、一般に、
AMR素子は、単にMR素子とも呼ばれる。[0006] An example of the magnetoresistive element is an anisotropic magnetoresistive (AMR).
It is written. An AMR element using the effect and a GMR element using a giant magnetoresistance (hereinafter, referred to as GMR (Giant Magneto Resistive)) effect. The output of the GMR element is larger than that of the AMR element. In general,
The AMR element is simply called an MR element.
【0007】このような磁気抵抗効果素子は、出力が大
きいという利点を有する。特に、GMR素子は、10m
T当たりの抵抗変化量が5%程度となるので、例えば差
動構成として、GMR素子を1mAで駆動し、磁界がゼ
ロのときのGMR素子の抵抗値を10kΩとすると、磁
束密度10mTにおいて、出力は1Vとなり、ホール素
子の100倍程度の出力が得られる。従って、磁気抵抗
効果素子を用いることにより、直流増幅の困難性を回避
することが可能となり、安価な電流センサ装置を実現で
きる可能性がある。[0007] Such a magnetoresistive element has the advantage that the output is large. In particular, the GMR element is 10 m
Since the resistance change amount per T is about 5%, for example, assuming that the GMR element is driven at 1 mA in a differential configuration and the resistance of the GMR element is 10 kΩ when the magnetic field is zero, the output is obtained at a magnetic flux density of 10 mT. Is 1 V, and an output about 100 times that of the Hall element can be obtained. Therefore, by using the magnetoresistive effect element, it is possible to avoid the difficulty of DC amplification, and there is a possibility that an inexpensive current sensor device can be realized.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、GMR
素子は、磁気抵抗効果が磁界の方向に依存しないため、
印加磁界の方向(電流センサ装置の場合には電流の方
向)を判別できないという問題点がある。SUMMARY OF THE INVENTION However, GMR
Since the element does not depend on the direction of the magnetic field,
There is a problem that the direction of the applied magnetic field (current direction in the case of a current sensor device) cannot be determined.
【0009】なお、このような問題点は、印加磁界がゼ
ロのときに出力が最大または最小となるように構成した
AMR素子においても同様である。[0009] Such a problem also applies to an AMR element configured so that the output becomes maximum or minimum when the applied magnetic field is zero.
【0010】従来、上述のような磁気抵抗効果素子にお
ける問題点を回避するための一般的な方法としては、特
開昭63−277977号公報に示されるように、バイ
アス磁界を磁気抵抗効果素子に印加して、バイアス磁界
を中心とした磁界の領域内で、被測定磁界を測定する方
法が採られていた。Conventionally, as a general method for avoiding the above-mentioned problems in the magnetoresistive element, a bias magnetic field is applied to the magnetoresistive element as disclosed in JP-A-63-277977. A method has been adopted in which a magnetic field to be measured is measured in a magnetic field region centered on a bias magnetic field by applying a voltage.
【0011】しかしながら、この方法では、バイアス磁
界と被測定磁界とを合わせた印加磁界が一方向に制限さ
れるため、センサ装置のダイナミックレンジが、磁気抵
抗効果素子が本来有するダイナミックレンジの半分以下
になってしまうという問題点がある。However, in this method, since the applied magnetic field including the bias magnetic field and the magnetic field to be measured is limited in one direction, the dynamic range of the sensor device is less than half of the dynamic range inherent in the magnetoresistive element. There is a problem that it becomes.
【0012】更に、上記の方法では、被測定磁界がバイ
アス磁界と逆方向で、且つ被測定磁界の絶対値がバイア
ス磁界の絶対値を越えると、被測定磁界の変化の方向に
対して素子の出力の変化の方向が反転してしまうという
問題点がある。具体的には、例えば、バイアス磁界と逆
方向の被測定磁界が大きくなると素子の出力が増加する
ように、センサ装置を構成してある場合、被測定磁界の
絶対値がバイアス磁界の絶対値を越えると、被測定磁界
の増加に伴い素子の出力が減少してしまう。従って、こ
のようなセンサ装置を、何らかの制御系に使用した場合
には、大きな被測定磁界が与えられたときや、大きな雑
音磁界が生じたときに、制御系が暴走する可能性があ
る。電流センサ装置の利用法としては、電流値の測定だ
けではなく、測定した電流値で何らかの制御を行うのが
普通であるから、制御系の暴走の可能性を持つものは実
際には使用できないことが多い。つまり、従来のバイア
ス磁界を用いる電流センサ装置は、非常に不完全である
ことがわかる。Further, in the above method, when the magnetic field to be measured is in the opposite direction to the bias magnetic field, and when the absolute value of the magnetic field to be measured exceeds the absolute value of the bias magnetic field, the element is moved with respect to the direction of the change in the magnetic field to be measured. There is a problem that the direction of the output change is reversed. Specifically, for example, when the sensor device is configured such that the output of the element increases as the magnetic field to be measured in the direction opposite to the bias magnetic field increases, the absolute value of the magnetic field to be measured becomes the absolute value of the bias magnetic field. If it exceeds, the output of the element decreases as the magnetic field to be measured increases. Therefore, when such a sensor device is used for any control system, the control system may run away when a large magnetic field to be measured is applied or when a large noise magnetic field is generated. As a method of using a current sensor device, not only measurement of the current value, but also some kind of control using the measured current value is common. There are many. That is, it can be seen that the current sensor device using the conventional bias magnetic field is very incomplete.
【0013】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、被測定磁界または被測定電流の方向
を判別でき、且つダイナミックレンジの広い磁気センサ
装置および電流センサ装置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a magnetic sensor device and a current sensor device capable of determining the direction of a magnetic field or current to be measured and having a wide dynamic range. It is in.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明の磁気センサ装置
は、磁界に応じた信号を出力する磁気検出素子と、この
磁気検出素子に対して所定の交流磁界を印加する交流磁
界印加手段と、この交流磁界印加手段によって印加され
る交流磁界の位相と磁気検出素子の出力のうちの交流磁
界に対応した成分の位相とを比較して、被測定磁界の方
向を判別する判別手段とを備えたものである。A magnetic sensor device according to the present invention comprises: a magnetic detecting element for outputting a signal corresponding to a magnetic field; AC magnetic field applying means for applying a predetermined AC magnetic field to the magnetic detecting element; Discriminating means for comparing the phase of the alternating magnetic field applied by the alternating magnetic field applying means with the phase of the component of the output of the magnetic detection element corresponding to the alternating magnetic field to determine the direction of the magnetic field to be measured. Things.
【0015】本発明の電流センサ装置は、被測定電流に
よって発生する磁界を測定することによって被測定電流
を測定する電流センサ装置であって、被測定電流によっ
て発生する磁界に応じた信号を出力する磁気検出素子
と、この磁気検出素子に対して所定の交流磁界を印加す
る交流磁界印加手段と、この交流磁界印加手段によって
印加される交流磁界の位相と磁気検出素子の出力のうち
の交流磁界に対応した成分の位相とを比較して、被測定
電流の方向を判別する判別手段とを備えたものである。A current sensor device according to the present invention is a current sensor device for measuring a measured current by measuring a magnetic field generated by the measured current, and outputs a signal corresponding to the magnetic field generated by the measured current. A magnetic detecting element, an alternating magnetic field applying means for applying a predetermined alternating magnetic field to the magnetic detecting element, and an alternating magnetic field of the phase of the alternating magnetic field applied by the alternating magnetic field applying means and the output of the magnetic detecting element. Determining means for comparing the phase of the corresponding component and determining the direction of the current to be measured.
【0016】これらの磁気センサ装置または電流センサ
装置では、交流磁界印加手段によって、磁気検出素子に
対して所定の交流磁界が印加され、判別手段によって、
交流磁界印加手段によって印加される交流磁界の位相と
磁気検出素子の出力のうちの交流磁界に対応した成分の
位相とが比較され、被測定磁界または被測定電流の方向
が判別される。In these magnetic sensor devices or current sensor devices, a predetermined alternating magnetic field is applied to the magnetic detecting element by the alternating magnetic field applying means, and
The phase of the AC magnetic field applied by the AC magnetic field applying means is compared with the phase of the component of the output of the magnetic detection element corresponding to the AC magnetic field, and the direction of the measured magnetic field or the measured current is determined.
【0017】本発明の磁気センサ装置または電流センサ
装置において、磁気検出素子は、例えば磁気抵抗効果素
子である。In the magnetic sensor device or the current sensor device according to the present invention, the magnetic detecting element is, for example, a magnetoresistive element.
【0018】また、本発明の磁気センサ装置または電流
センサ装置では、更に、磁気検出素子の出力信号に基づ
いて、被測定磁界または被測定電流の絶対値を表す絶対
値信号を生成する絶対値信号生成手段と、判別手段によ
って判別された被測定磁界または被測定電流の方向が正
負のいずれか一方の方向のときに、絶対値信号生成手段
によって生成される絶対値信号の正負の極性を切り替え
る極性切り替え手段とを備えていてもよい。この場合に
は、絶対値信号生成手段によって、磁気検出素子の出力
信号に基づいて、被測定磁界または被測定電流の絶対値
を表す絶対値信号が生成され、極性切り替え手段によっ
て、判別手段によって判別された被測定磁界または被測
定電流の方向が正負のいずれか一方の方向のときに、絶
対値信号生成手段によって生成される絶対値信号の正負
の極性が切り替えられる。Further, in the magnetic sensor device or the current sensor device of the present invention, an absolute value signal for generating an absolute value signal representing an absolute value of the magnetic field to be measured or the current to be measured based on the output signal of the magnetic detecting element. Generating means for switching the polarity of the absolute value signal generated by the absolute value signal generating means when the direction of the measured magnetic field or the measured current determined by the determining means is one of the positive and negative directions. Switching means may be provided. In this case, the absolute value signal generating means generates an absolute value signal representing the absolute value of the magnetic field to be measured or the current to be measured based on the output signal of the magnetic detecting element, and the polarity switching means determines the absolute value signal. The polarity of the absolute value signal generated by the absolute value signal generation means is switched when the direction of the measured magnetic field to be measured or the current to be measured is one of the positive and negative directions.
【0019】[0019]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【0020】始めに、磁気検出素子としてGMR素子を
例にとって、本発明の概要について説明する。図2は、
GMR素子の磁界−抵抗変化特性を示す特性図である。
図2において、横軸は、GMR素子に対する印加磁界を
表し、縦軸は抵抗値を表している。なお、図2における
縦軸の抵抗値は、印加磁界に応じて変化するGMR素子
の抵抗値の最小値を基準としたときの、その最小値から
の抵抗値の変化量で表している。図2に示したように、
GMR素子における抵抗値は、印加磁界がゼロのときに
最も大きく、印加磁界が正、負のいずれの場合も、印加
磁界の絶対値の増加に伴って単調に減少する。また、G
MR素子における抵抗値の変化の特性は、印加磁界がゼ
ロの位置を中心にして対称である。なお、印加磁界の値
が正のときと負のときとでは、互いに磁界の方向が逆と
なる。GMR素子は、図2に示したような特性を有する
ので、抵抗値だけでは印加磁界の方向を判別することが
できない。First, an outline of the present invention will be described by taking a GMR element as an example of a magnetic detection element. FIG.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a magnetic field-resistance change characteristic of the GMR element.
In FIG. 2, the horizontal axis represents a magnetic field applied to the GMR element, and the vertical axis represents a resistance value. Note that the resistance value on the vertical axis in FIG. 2 is represented by the amount of change in the resistance value from the minimum value of the GMR element, which changes in accordance with the applied magnetic field, based on the minimum value. As shown in FIG.
The resistance value of the GMR element is greatest when the applied magnetic field is zero, and monotonically decreases with an increase in the absolute value of the applied magnetic field regardless of whether the applied magnetic field is positive or negative. G
The characteristic of the change in the resistance value of the MR element is symmetric about the position where the applied magnetic field is zero. When the value of the applied magnetic field is positive and negative, the directions of the magnetic fields are opposite to each other. Since the GMR element has the characteristics shown in FIG. 2, the direction of the applied magnetic field cannot be determined only by the resistance value.
【0021】そこで従来は、一般に、例えば図2に示し
たように、バイアス磁界BをGMR素子に印加してGM
R素子を動作させるようにしていた。この場合には、被
測定磁界41がこのバイアス磁界Bに重畳されるので、
GMR素子の抵抗値に対応するGMR素子の出力信号
(GMR素子に定電流を流したときのGMR素子の両端
間の電圧)が増加するか、減少するかによって、被測定
磁界41の方向が判別される。しかし、既に述べたよう
に、被測定磁界がバイアス磁界と逆方向で、且つ被測定
磁界の絶対値がバイアス磁界の絶対値を越えると、被測
定磁界の変化の方向に対してGMR素子の出力信号の変
化の方向が反転してしまうという問題点がある。Therefore, conventionally, as shown in FIG. 2, for example, generally, a bias magnetic field B is applied to a GMR element to generate a GM signal.
The R element was operated. In this case, since the measured magnetic field 41 is superimposed on the bias magnetic field B,
The direction of the measured magnetic field 41 is determined depending on whether the output signal of the GMR element corresponding to the resistance value of the GMR element (the voltage across the GMR element when a constant current flows through the GMR element) increases or decreases. Is done. However, as described above, if the magnetic field to be measured is in the opposite direction to the bias magnetic field and the absolute value of the magnetic field to be measured exceeds the absolute value of the bias magnetic field, the output of the GMR element will change in the direction of the change in the magnetic field to be measured. There is a problem that the direction of the signal change is reversed.
【0022】本発明では、GMR素子に対して、従来の
ような直流のバイアス磁界を印加せずに、代わりに微小
な交流磁界を印加する。ここで、図2において、被測定
磁界が正の値Pであるときに、この被測定磁界に交流磁
界42が重畳されると、GMR素子の出力信号は、符号
43で示したように変化する。一方、被測定磁界が負の
値Qであるときに、この被測定磁界に交流磁界44が重
畳されると、GMR素子の出力信号は、符号45で示し
たように変化する。このように、同じ交流磁界を印加し
たとき、GMR素子の出力信号のうちの交流磁界に対応
した成分の位相は、被測定磁界が正の値のときと負の値
のときとで互いに逆相になる。このことから、交流磁界
の位相とGMR素子の出力信号のうちの交流磁界に対応
した成分の位相とを比較すれば、被測定磁界の方向を判
別することが可能となる。In the present invention, a minute AC magnetic field is applied to the GMR element instead of applying a DC bias magnetic field as in the related art. Here, in FIG. 2, when the measured magnetic field has a positive value P and the AC magnetic field 42 is superimposed on the measured magnetic field, the output signal of the GMR element changes as indicated by reference numeral 43. . On the other hand, when the measured magnetic field has a negative value Q and the AC magnetic field 44 is superimposed on the measured magnetic field, the output signal of the GMR element changes as indicated by reference numeral 45. Thus, when the same AC magnetic field is applied, the phase of the component corresponding to the AC magnetic field in the output signal of the GMR element is opposite to each other when the measured magnetic field has a positive value and a negative value. become. Thus, by comparing the phase of the AC magnetic field with the phase of the component of the output signal of the GMR element corresponding to the AC magnetic field, it is possible to determine the direction of the magnetic field to be measured.
【0023】磁気センサ装置は、検出対象が磁気であ
り、湿度センサ等の他のセンサとは異なり、検出対象
(磁界)を、電気的に任意に発生させることが可能であ
るという特徴がある。そのため、被測定磁界に交流磁界
を重畳することは、極めて容易に行うことができる。本
発明では、GMR素子に対して交流磁界を印加し、交流
磁界の位相とGMR素子の出力のうちの交流磁界に対応
した成分の位相とを比較して、被測定磁界または被測定
電流の方向を判別する。The magnetic sensor device is characterized in that the object to be detected is magnetic, and unlike other sensors such as a humidity sensor, the object to be detected (magnetic field) can be electrically and arbitrarily generated. Therefore, it is very easy to superimpose an AC magnetic field on the magnetic field to be measured. According to the present invention, an AC magnetic field is applied to a GMR element, the phase of the AC magnetic field is compared with the phase of a component of the output of the GMR element corresponding to the AC magnetic field, and the direction of the magnetic field to be measured or the current to be measured is compared. Is determined.
【0024】次に、本発明の第1の実施の形態について
説明する。図1は、本実施の形態に係る磁気センサ装置
を含む電流センサ装置の構成を示す回路図である。な
お、以下では電流センサ装置を中心に説明するが、以下
の説明は、磁気センサ装置の説明を兼ねている。Next, a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a current sensor device including the magnetic sensor device according to the present embodiment. In the following, the current sensor device will be mainly described, but the following description also serves as the description of the magnetic sensor device.
【0025】本実施の形態に係る電流センサ装置は、一
端が接地されたGMR素子11と、このGMR素子11
の他端に接続され、GMR素子11に定電流を供給する
定電流源12と、入力端がGMR素子11の他端に接続
された増幅器13とを備えている。増幅器13には、例
えば差動増幅器が用いられる。The current sensor device according to the present embodiment comprises: a GMR element 11 having one end grounded;
And a constant current source 12 that supplies a constant current to the GMR element 11 and an amplifier 13 whose input terminal is connected to the other end of the GMR element 11. As the amplifier 13, for example, a differential amplifier is used.
【0026】電流センサ装置は、更に、被測定電流が通
過する導電部21を囲うように設けられ、一部にギャッ
プを有する磁気ヨーク22と、この磁気ヨーク22の一
部の周囲に設けられ、一端が接地された交流磁界印加用
のコイル23と、このコイル23の他端に接続され、所
定の交流信号を発生して、コイル23に微小な交流電流
を供給する交流電源24とを備えている。磁気ヨーク2
2のギャップに生じる磁界は、図1における左右方向と
なる。GMR素子11は、磁気ヨーク22のギャップ内
に、長手方向が図1における左右方向を向くように配置
されている。コイル23および交流電源24は、本発明
における交流磁界印加手段に対応する。なお、コイル2
3は、磁気ヨーク22の一部の周囲ではなく、GMR素
子11の周囲に設けてもよい。The current sensor device is further provided so as to surround the conductive portion 21 through which the current to be measured passes, and has a magnetic yoke 22 partially having a gap, and a magnetic yoke 22 provided around a part of the magnetic yoke 22. An AC magnetic field application coil 23 having one end grounded and an AC power supply 24 connected to the other end of the coil 23 for generating a predetermined AC signal and supplying a small AC current to the coil 23 are provided. I have. Magnetic yoke 2
The magnetic field generated in the gap 2 is in the horizontal direction in FIG. The GMR element 11 is arranged in the gap of the magnetic yoke 22 so that the longitudinal direction is in the left-right direction in FIG. The coil 23 and the AC power supply 24 correspond to an AC magnetic field applying unit in the present invention. The coil 2
3 may be provided around the GMR element 11 instead of around a part of the magnetic yoke 22.
【0027】電流センサ装置は、更に、入力端が増幅器
13の出力端に接続され、出力端が絶対値信号出力端子
15に接続されたローパスフィルタ(以下、LPFと記
す。)14とを備えている。LPF14は、増幅器13
の出力信号より、交流磁界に対応した成分を除去するよ
うになっている。The current sensor device further includes a low-pass filter (hereinafter, referred to as LPF) 14 whose input terminal is connected to the output terminal of the amplifier 13 and whose output terminal is connected to the absolute value signal output terminal 15. I have. The LPF 14 is connected to the amplifier 13
, A component corresponding to the AC magnetic field is removed from the output signal.
【0028】電流センサ装置は、更に、入力端が増幅器
13の出力端に接続されたバンドパスフィルタ(以下、
BPFと記す。)16と、入力端がBPF16の出力端
に接続された波形整形回路17と、入力端が交流電源2
4に接続された波形整形回路18と、波形整形回路17
の出力信号と波形整形回路18の出力信号の位相を比較
し、被測定電流または被測定磁界の方向を表す方向判別
信号を、方向判別信号出力端子20に出力する位相比較
器19とを備えている。The current sensor device further includes a band-pass filter (hereinafter, referred to as an input terminal) connected to an output terminal of the amplifier 13.
It is described as BPF. ) 16, a waveform shaping circuit 17 whose input terminal is connected to the output terminal of the BPF 16,
4 and a waveform shaping circuit 17
And a phase comparator 19 that compares a phase of the output signal of the waveform shaping circuit 18 with a phase of the output signal of the waveform shaping circuit 18 and outputs a direction determination signal indicating the direction of the measured current or the measured magnetic field to the direction determination signal output terminal 20. I have.
【0029】BPF16は、増幅器13の出力信号よ
り、交流磁界に対応した成分を抽出するようになってい
る。波形整形回路17,18は、それぞれ、入力信号を
2値化するものであり、例えばシュミットトリガによっ
て構成される。位相比較器19は、例えば排他的論理和
ゲートによって構成される。この場合、位相比較器19
の2つの入力信号が同位相のときは位相比較器19の出
力信号は“0”となり、位相比較器19の2つの入力信
号が逆位相のときは位相比較器19の出力信号は“1”
となる。GMR素子11の磁界−抵抗変化特性が図2に
示したような特性の場合、被測定磁界が正の値のとき
は、位相比較器19の2つの入力信号が逆位相となるの
で、位相比較器19の出力信号は“1”となる。また、
被測定磁界が負の値のときは、位相比較器19の2つの
入力信号が同位相となるので、位相比較器19の出力信
号は“0”となる。従って、方向判別信号20より出力
される方向判別信号は、“1”のとき、被測定磁界が正
の値であることを表し、“0”のとき、被測定磁界が負
の値であることを表す。なお、位相比較器19に対する
2つの入力信号の間には、信号経路の違いによる位相差
が生じるので、必要に応じて、2つの入力信号の少なく
とも一方に対して位相補償を行うようにしてもよい。位
相比較器19は、本発明における判別手段に対応する。The BPF 16 extracts a component corresponding to the AC magnetic field from the output signal of the amplifier 13. Each of the waveform shaping circuits 17 and 18 binarizes an input signal, and is configured by, for example, a Schmitt trigger. The phase comparator 19 is constituted by, for example, an exclusive OR gate. In this case, the phase comparator 19
When the two input signals are in phase, the output signal of the phase comparator 19 is "0", and when the two input signals of the phase comparator 19 are in opposite phase, the output signal of the phase comparator 19 is "1".
Becomes When the magnetic field-resistance change characteristic of the GMR element 11 is as shown in FIG. 2, when the measured magnetic field has a positive value, the two input signals of the phase comparator 19 have opposite phases. The output signal of the device 19 becomes "1". Also,
When the magnetic field to be measured has a negative value, the two input signals of the phase comparator 19 have the same phase, so that the output signal of the phase comparator 19 is "0". Therefore, when the direction discrimination signal output from the direction discrimination signal 20 is "1", it indicates that the magnetic field to be measured has a positive value, and when it is "0", the magnetic field to be measured has a negative value. Represents Since a phase difference occurs between two input signals to the phase comparator 19 due to a difference in signal path, if necessary, phase compensation may be performed on at least one of the two input signals. Good. The phase comparator 19 corresponds to the determining means in the present invention.
【0030】次に、本実施の形態に係る電流センサ装置
の動作について説明する。この電流センサ装置では、導
電部21を紙面直交方向に流れる被測定電流によって磁
界が発生する。この磁界は、磁気ヨーク22のギャップ
内に配置されたGMR素子11に印加される。この磁界
の大きさは電流の大きさに応じて変化する。また、電流
の方向に応じて、磁界の方向も変化する。電流センサ装
置は、被測定電流によって発生した磁界を測定すること
で、間接的に被測定電流を測定する。なお、図1に示し
た装置を、磁気センサ装置として使用する場合には、磁
気センサ装置は、GMR素子11に印加される被測定磁
界を直接測定する。なお、以下の説明では、被測定電流
によって発生した磁界も、被測定磁界と言う。Next, the operation of the current sensor device according to the present embodiment will be described. In this current sensor device, a magnetic field is generated by a measured current flowing through the conductive portion 21 in a direction perpendicular to the plane of the paper. This magnetic field is applied to the GMR element 11 disposed in the gap of the magnetic yoke 22. The magnitude of this magnetic field changes according to the magnitude of the current. Also, the direction of the magnetic field changes according to the direction of the current. The current sensor device indirectly measures the measured current by measuring a magnetic field generated by the measured current. When the device shown in FIG. 1 is used as a magnetic sensor device, the magnetic sensor device directly measures the magnetic field to be measured applied to the GMR element 11. In the following description, the magnetic field generated by the measured current is also referred to as the measured magnetic field.
【0031】GMR素子11には、被測定磁界が印加さ
れると共に、交流電源24およびコイル23によって、
微小な交流磁界が印加される。GMR素子11は、定電
流源12より供給される定電流によって駆動され、被測
定磁界および交流磁界に対応した出力信号を発生する。
この出力信号は、GMR素子11の抵抗値に比例した電
圧信号である。GMR素子11の出力信号は、増幅器1
3によって増幅される。A magnetic field to be measured is applied to the GMR element 11 and the AC power supply 24 and the coil 23
A small alternating magnetic field is applied. The GMR element 11 is driven by a constant current supplied from a constant current source 12, and generates an output signal corresponding to a magnetic field to be measured and an AC magnetic field.
This output signal is a voltage signal proportional to the resistance value of the GMR element 11. The output signal of the GMR element 11 is
Amplified by 3.
【0032】増幅器13の出力信号は、LPF14によ
って交流磁界に対応した成分が除去されて、絶対値信号
出力端子15より出力される。出力端子15より出力さ
れる信号は、被測定磁界の絶対値を表す絶対値信号であ
る。The output signal of the amplifier 13 is output from the absolute value signal output terminal 15 after the component corresponding to the AC magnetic field is removed by the LPF 14. The signal output from the output terminal 15 is an absolute value signal representing the absolute value of the magnetic field to be measured.
【0033】また、増幅器13の出力信号は、BPF1
6にも入力される。BPF16は、増幅器13の出力信
号のうちの交流磁界に対応した成分を抽出する。BPF
16の出力信号は、波形整形回路17によって2値化さ
れて、位相比較器19の一方の入力端に入力される。ま
た、波形整形回路18によって、交流電源24からの交
流信号が2値化されて、位相比較器19の他方の入力端
に入力される。なお、交流電源24からの交流信号の位
相は、交流磁界の位相に対応している。The output signal of the amplifier 13 is BPF1
6 is also input. The BPF 16 extracts a component of the output signal of the amplifier 13 corresponding to the AC magnetic field. BPF
The 16 output signals are binarized by the waveform shaping circuit 17 and input to one input terminal of the phase comparator 19. Further, the AC signal from the AC power supply 24 is binarized by the waveform shaping circuit 18 and input to the other input terminal of the phase comparator 19. Note that the phase of the AC signal from the AC power supply 24 corresponds to the phase of the AC magnetic field.
【0034】位相比較器19は、2つの入力信号の位相
を比較し、2つの入力信号が同位相のときと逆位相のと
きとで異なり、被測定電流または被測定磁界の方向を表
す方向判別信号を、方向判別信号出力端子20に出力す
る。図2に示したように、GMR素子11に同じ交流磁
界を印加したとき、GMR素子11の出力信号のうちの
交流磁界に対応した成分の位相は、被測定磁界が正の値
のときと負の値のときとで互いに逆相になる。従って、
位相比較器19によって、交流磁界の位相とGMR素子
11の出力信号のうちの交流磁界に対応した成分の位相
とを比較すれば、被測定磁界または被測定電流の方向を
判別することができる。The phase comparator 19 compares the phases of the two input signals, and differs depending on whether the two input signals have the same phase or the opposite phase, and determines the direction indicating the direction of the current to be measured or the magnetic field to be measured. The signal is output to the direction determination signal output terminal 20. As shown in FIG. 2, when the same AC magnetic field is applied to the GMR element 11, the phase of the component of the output signal of the GMR element 11 corresponding to the AC magnetic field has a negative value when the measured magnetic field has a positive value. The phases are opposite to each other when the value is. Therefore,
By comparing the phase of the AC magnetic field with the phase of the component of the output signal of the GMR element 11 corresponding to the AC magnetic field by the phase comparator 19, the direction of the magnetic field to be measured or the current to be measured can be determined.
【0035】本実施の形態では、被測定磁界または被測
定電流の測定値は、絶対値信号出力端子15より出力さ
れる絶対値信号と方向判別信号出力端子20より出力さ
れる方向判別信号とによって表される。In the present embodiment, the measured value of the measured magnetic field or the measured current is determined by the absolute value signal output from the absolute value signal output terminal 15 and the direction determination signal output from the direction determination signal output terminal 20. expressed.
【0036】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、GMR素子11に対して交流磁界を印加し、交流磁
界の位相とGMR素子11の出力信号のうちの交流磁界
に対応した成分の位相とを比較して、被測定磁界または
被測定電流の方向を判別するようにしたので、直流のバ
イアス磁界を用いることなく、被測定磁界または被測定
電流の方向を判別することが可能となる。しかも、本実
施の形態では、GMR素子11に対する印加磁界の方向
が一方向に制限されないので、ダイナミックレンジの広
い磁気センサ装置または電流センサ装置を実現すること
ができる。As described above, according to the present embodiment, an AC magnetic field is applied to the GMR element 11, and the phase of the AC magnetic field and the component of the output signal of the GMR element 11 corresponding to the AC magnetic field are changed. Since the direction of the magnetic field to be measured or the current to be measured is determined by comparing the phase, the direction of the magnetic field to be measured or the direction of the current to be measured can be determined without using a DC bias magnetic field. . Moreover, in the present embodiment, since the direction of the magnetic field applied to the GMR element 11 is not limited to one direction, a magnetic sensor device or a current sensor device having a wide dynamic range can be realized.
【0037】また、本実施の形態では、絶対値信号出力
端子15より出力される絶対値信号と方向判別信号出力
端子20より出力される方向判別信号とによって表され
る被測定磁界または被測定電流の測定値は、磁界または
電流の変化に対して、単調に増加または減少する関数で
表される。従って、本実施の形態によれば、磁界または
電流の変化に対して測定値の変化の方向が反転すること
による制御系の暴走を防止することができる。Further, in the present embodiment, the measured magnetic field or the measured current represented by the absolute value signal output from the absolute value signal output terminal 15 and the direction determination signal output from the direction determination signal output terminal 20. Is represented by a function that monotonically increases or decreases with changes in the magnetic field or current. Therefore, according to the present embodiment, runaway of the control system due to reversal of the direction of the change in the measured value with respect to the change in the magnetic field or the current can be prevented.
【0038】このように、本実施の形態によれば、感度
は高いが、出力が印加磁界の方向に依存しないために制
御系への適用が困難であるというGMR素子の欠点を克
服して、正負の両方向の被測定磁界全域にわたって単調
関数となる測定値を得ることができるので、高感度で且
つ制御系への適用が容易な磁気センサ装置や電流センサ
装置を、安価に実現することが可能となる。本実施の形
態に係る電流センサ装置は、例えば、電気自動車やソー
ラー電池のような直流大電流を扱う装置において直流大
電流を非接触で測定するような用途に極めて有用であ
る。As described above, according to the present embodiment, although the sensitivity is high, the drawback of the GMR element, which is difficult to apply to the control system because the output does not depend on the direction of the applied magnetic field, is overcome. Since a measured value that is a monotonic function can be obtained over the entire range of the magnetic field to be measured in both positive and negative directions, it is possible to inexpensively realize a magnetic sensor device and a current sensor device that are highly sensitive and easy to apply to a control system. Becomes The current sensor device according to the present embodiment is extremely useful in an application such as an electric vehicle or a solar battery, which measures a large DC current in a non-contact manner, in a device handling a large DC current.
【0039】なお、本実施の形態において、適宜、通常
の技術による設計変更を行ってもよい。例えば、オフセ
ット電圧を除去するために、複数のGMR素子を用いて
ブリッジ構成にしてもよい。また、条件によっては、B
PF16の代わりに、ハイパスフィルタを用いてもよい
し、単にコンデンサのみを用いてもよい場合もある。In this embodiment, the design may be changed by ordinary techniques as appropriate. For example, a bridge configuration using a plurality of GMR elements may be used to remove the offset voltage. Also, depending on the conditions, B
Instead of the PF 16, a high-pass filter may be used, or only a capacitor may be used in some cases.
【0040】次に、本発明の第2の実施の形態について
説明する。図3は、本実施の形態に係る磁気センサ装置
を含む電流センサ装置の構成を示す回路図である。本実
施の形態に係る電流センサ装置は、以下で説明するよう
に、LPF14の後段と位相比較器19の後段の構成
が、第1の実施の形態と異なっている。すなわち、本実
施の形態に係る電流センサ装置は、LPF14の後段に
おいて、一端がLPF14の出力端に接続されたスイッ
チ31と、入力端がスイッチ31の他端に接続された反
転バッファアンプ32と、一端がLPF14の出力端に
接続されたスイッチ33と、入力端がスイッチ33の他
端に接続された同相バッファアンプ34と、反転バッフ
ァアンプ32の出力信号と同相バッファアンプ34の出
力信号とを加算して、電流センサ装置の出力端子36に
出力する加算器35とを備えている。Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of the current sensor device including the magnetic sensor device according to the present embodiment. As described below, the current sensor device according to the present embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the post-stage of the LPF 14 and the post-stage of the phase comparator 19. That is, the current sensor device according to the present embodiment includes, in the subsequent stage of the LPF 14, a switch 31 having one end connected to the output end of the LPF 14, an inverting buffer amplifier 32 having an input end connected to the other end of the switch 31, A switch 33 having one end connected to the output terminal of the LPF 14, an in-phase buffer amplifier 34 having an input terminal connected to the other end of the switch 33, and an output signal of the inversion buffer amplifier 32 and an output signal of the in-phase buffer amplifier 34 are added. And an adder 35 for outputting to an output terminal 36 of the current sensor device.
【0041】また、本実施の形態に係る電流センサ装置
は、位相比較器19の後段において、位相比較器19の
出力信号を反転するインバータ37を備えている。ま
た、本実施の形態では、位相比較器19の出力信号は、
スイッチ31の制御信号としてスイッチ31の制御入力
端に入力され、インバータ37の出力信号は、スイッチ
33の制御信号としてスイッチ33の制御入力端に入力
されるようになっている。Further, the current sensor device according to the present embodiment includes, at the subsequent stage of the phase comparator 19, an inverter 37 for inverting the output signal of the phase comparator 19. In the present embodiment, the output signal of the phase comparator 19 is
The control signal of the switch 31 is input to the control input terminal of the switch 31, and the output signal of the inverter 37 is input to the control input terminal of the switch 33 as the control signal of the switch 33.
【0042】ここで、被測定電流または被測定磁界が正
の値のとき、位相比較器19の出力信号が“1”とな
り、被測定電流または被測定磁界が負の値のとき、位相
比較器19の出力信号が“0”となるものとする。スイ
ッチ31は、制御信号である位相比較器19の出力信号
が“1”のときに閉じ、“0”のときに開くようになっ
ている。スイッチ33は、制御信号であるインバータ3
7の出力信号が“1”のときに閉じ、“0”のときに開
くようになっている。Here, when the current to be measured or the magnetic field to be measured has a positive value, the output signal of the phase comparator 19 becomes "1", and when the current to be measured or the magnetic field to be measured has a negative value, the phase comparator It is assumed that the output signal of No. 19 becomes “0”. The switch 31 closes when the output signal of the phase comparator 19, which is a control signal, is “1”, and opens when the output signal is “0”. The switch 33 is connected to the inverter 3 which is a control signal.
7 is closed when the output signal is "1" and opened when the output signal is "0".
【0043】本実施の形態において、LPF14の出力
信号は、被測定磁界の絶対値を表す絶対値信号である。
定電流源12、増幅器13およびLPF14は、本発明
における絶対値信号生成手段に対応する。スイッチ3
1、反転バッファアンプ32、スイッチ33、同相バッ
ファアンプ34、加算器35およびインバータ37は、
位相比較器19によって判別された被測定磁界の方向が
正負のいずれか一方の方向のときに、LPF14より出
力される絶対値信号の正負の極性を切り替えるものであ
り、本発明における極性切り替え手段に対応する。In this embodiment, the output signal of the LPF 14 is an absolute signal representing the absolute value of the magnetic field to be measured.
The constant current source 12, the amplifier 13, and the LPF 14 correspond to an absolute value signal generation unit in the present invention. Switch 3
1. Inverting buffer amplifier 32, switch 33, in-phase buffer amplifier 34, adder 35, and inverter 37
When the direction of the magnetic field to be measured determined by the phase comparator 19 is one of the positive and negative directions, the polarity of the absolute value signal output from the LPF 14 is switched. Corresponding.
【0044】次に、本実施の形態に係る電流センサ装置
の動作について説明する。本実施の形態では、増幅器1
3の出力信号は、LPF14によって交流磁界に対応し
た成分が除去されて、スイッチ31,33に入力され
る。Next, the operation of the current sensor device according to this embodiment will be described. In the present embodiment, the amplifier 1
The output signal of No. 3 is input to the switches 31 and 33 after the component corresponding to the AC magnetic field is removed by the LPF 14.
【0045】ここで、LPF14の出力信号は、図示し
ない調整手段によって、被測定磁界がゼロにのときにゼ
ロになるように調整され、磁界に対する特性が、例え
ば、図4において実線で示した特性となっているものと
する。Here, the output signal of the LPF 14 is adjusted by adjusting means (not shown) so that the measured magnetic field becomes zero when the measured magnetic field is zero, and the characteristic with respect to the magnetic field is, for example, the characteristic shown by a solid line in FIG. It is assumed that
【0046】被測定電流または被測定磁界が正の値のと
きには、位相比較器19の出力信号は“1”となり、イ
ンバータ37の出力信号は“0”となる。そのため、ス
イッチ31が閉じ、スイッチ33が開く。その結果、L
PF14の出力信号は、スイッチ31を経て、反転バッ
ファアンプ32で反転され、加算器35を経て、出力端
子36より出力される。When the measured current or the measured magnetic field has a positive value, the output signal of the phase comparator 19 becomes "1" and the output signal of the inverter 37 becomes "0". Therefore, the switch 31 is closed and the switch 33 is opened. As a result, L
The output signal of the PF 14 passes through the switch 31, is inverted by the inverting buffer amplifier 32, passes through the adder 35, and is output from the output terminal 36.
【0047】一方、被測定電流または被測定磁界が負の
値のときには、位相比較器19の出力信号は“0”とな
り、インバータ37の出力信号は“1”となる。そのた
め、スイッチ31が開き、スイッチ33が閉じる。その
結果、LPF14の出力信号は、スイッチ33を経て、
同相バッファアンプ34を経て、加算器35を経て、出
力端子36より出力される。On the other hand, when the measured current or the measured magnetic field has a negative value, the output signal of the phase comparator 19 becomes "0" and the output signal of the inverter 37 becomes "1". Therefore, the switch 31 opens and the switch 33 closes. As a result, the output signal of the LPF 14 passes through the switch 33,
The signal is output from an output terminal 36 via an in-phase buffer amplifier 34 and an adder 35.
【0048】その結果、出力端子36の出力信号の磁界
に対する特性は、被測定電流または被測定磁界が負の値
のとき(図4における磁界が負のとき)には、図4にお
いて実線で示したようになり、被測定電流または被測定
磁界が正の値のとき(図4における磁界が正のとき)に
は、図4において破線で示したようになる。このよう
に、本実施の形態によれば、被測定電流または被測定磁
界に対する出力信号の特性は、被測定電流または被測定
磁界の全域にわたって、被測定電流または被測定磁界の
増加に伴って単調に増加する関数となる。As a result, the characteristic of the output signal of the output terminal 36 with respect to the magnetic field is shown by a solid line in FIG. 4 when the current to be measured or the magnetic field to be measured is a negative value (when the magnetic field in FIG. 4 is negative). When the current to be measured or the magnetic field to be measured is a positive value (when the magnetic field in FIG. 4 is positive), it becomes as shown by a broken line in FIG. As described above, according to the present embodiment, the characteristics of the output signal with respect to the measured current or the measured magnetic field are monotonic over the entire range of the measured current or the measured magnetic field as the measured current or the measured magnetic field increases. Becomes a function that increases.
【0049】本実施の形態によれば、一つの出力信号に
よって、被測定電流または被測定磁界の絶対値および方
向を表すことができる。According to the present embodiment, the absolute value and direction of the measured current or the measured magnetic field can be represented by one output signal.
【0050】なお、本実施の形態において、絶対値信号
の正負の極性を切り替える手段は、図3に示した回路構
成によるものに限定されず、通常の技術による他の回路
構成によるものでもよい。In this embodiment, the means for switching between the positive and negative polarities of the absolute value signal is not limited to the circuit configuration shown in FIG. 3, but may be another circuit configuration using a conventional technique.
【0051】本実施の形態におけるその他の構成、動作
および効果は、第1の実施の形態と同様である。Other configurations, operations, and effects of this embodiment are the same as those of the first embodiment.
【0052】なお、本発明は、上記各実施の形態に限定
されず、種々の変更が可能である。例えば、上記各実施
の形態では、磁気検出素子としてGMR素子を例にとっ
て説明したが、本発明は、磁気検出素子が例えばAMR
素子の場合にも適用することができる。The present invention is not limited to the above embodiments, but can be variously modified. For example, in each of the above embodiments, a GMR element has been described as an example of a magnetic detection element.
The present invention can be applied to the case of an element.
【0053】[0053]
【発明の効果】以上説明したように請求項1ないし3の
いずれかに記載の磁気センサ装置または請求項4ないし
6のいずれかに記載の電流センサ装置によれば、磁気検
出素子に対して所定の交流磁界を印加し、交流磁界の位
相と磁気検出素子の出力のうちの交流磁界に対応した成
分の位相とを比較して、被測定磁界または被測定電流の
方向を判別するようにしたので、被測定磁界または被測
定電流の方向を判別でき、且つダイナミックレンジを広
くすることができるという効果を奏する。As described above, according to the magnetic sensor device according to any one of claims 1 to 3 or the current sensor device according to any one of claims 4 to 6, a predetermined value is provided for the magnetic detecting element. Since the AC magnetic field is applied and the phase of the AC magnetic field is compared with the phase of the component of the output of the magnetic detection element corresponding to the AC magnetic field, the direction of the magnetic field to be measured or the current to be measured is determined. Thus, it is possible to determine the direction of the magnetic field to be measured or the current to be measured and to widen the dynamic range.
【0054】また、請求項3記載の磁気センサ装置また
は請求項6記載の電流センサ装置によれば、磁気検出素
子の出力信号に基づいて、被測定磁界または被測定電流
の絶対値を表す絶対値信号を生成し、判別された被測定
磁界または被測定電流の方向が正負のいずれか一方の方
向のときに、絶対値信号の正負の極性を切り替えるよう
にしたので、更に、一つの信号によって、被測定電流ま
たは被測定磁界の絶対値および方向を表すことができる
という効果を奏する。According to the magnetic sensor device of the third aspect or the current sensor device of the sixth aspect, the absolute value representing the absolute value of the measured magnetic field or the measured current based on the output signal of the magnetic sensing element. A signal is generated, and when the direction of the measured magnetic field or the measured current is either one of the positive and negative directions, the polarity of the absolute value signal is switched. There is an effect that the absolute value and direction of the measured current or the measured magnetic field can be represented.
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る磁気センサ装
置を含む電流センサ装置の構成を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a current sensor device including a magnetic sensor device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】GMR素子の磁界−抵抗変化特性を示す特性図
である。FIG. 2 is a characteristic diagram showing a magnetic field-resistance change characteristic of a GMR element.
【図3】本発明の第2の実施の形態に係る磁気センサ装
置を含む電流センサ装置の構成を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a current sensor device including a magnetic sensor device according to a second embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第2の実施の形態における被測定磁界
とセンサ装置の出力信号との関係を示す特性図である。FIG. 4 is a characteristic diagram illustrating a relationship between a magnetic field to be measured and an output signal of a sensor device according to a second embodiment of the present invention.
11…GMR素子、12…定電流源、13…増幅器、1
4…LPF、16…BPF、17,18…波形整形回
路、19…位相比較器、22…磁気ヨーク、23…コイ
ル、24…交流電源。11 GMR element, 12 constant current source, 13 amplifier, 1
4 LPF, 16 BPF, 17, 18 Waveform shaping circuit, 19 Phase comparator, 22 Magnetic yoke, 23 Coil, 24 AC power supply.
Claims (6)
子と、 この磁気検出素子に対して所定の交流磁界を印加する交
流磁界印加手段と、 この交流磁界印加手段によって印加される交流磁界の位
相と前記磁気検出素子の出力のうちの前記交流磁界に対
応した成分の位相とを比較して、被測定磁界の方向を判
別する判別手段とを備えたことを特徴とする磁気センサ
装置。A magnetic field detecting element for outputting a signal corresponding to a magnetic field; an AC magnetic field applying means for applying a predetermined AC magnetic field to the magnetic detecting element; and an AC magnetic field applied by the AC magnetic field applying means. A magnetic sensor device comprising: a determination unit configured to compare a phase with a phase of a component of the output of the magnetic detection element corresponding to the AC magnetic field to determine a direction of the magnetic field to be measured.
であることを特徴とする請求項1記載の磁気センサ装
置。2. The magnetic sensor device according to claim 1, wherein the magnetic detection element is a magneto-resistance effect element.
づいて、被測定磁界の絶対値を表す絶対値信号を生成す
る絶対値信号生成手段と、前記判別手段によって判別さ
れた被測定磁界の方向が正負のいずれか一方の方向のと
きに、前記絶対値信号生成手段によって生成される絶対
値信号の正負の極性を切り替える極性切り替え手段とを
備えた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。3. An absolute value signal generating means for generating an absolute value signal representing an absolute value of a magnetic field to be measured based on an output signal of the magnetic detecting element; 3. The apparatus according to claim 1, further comprising: polarity switching means for switching between the positive and negative polarities of the absolute value signal generated by the absolute value signal generating means when the direction is one of the positive and negative directions. Magnetic sensor device.
することによって被測定電流を測定する電流センサ装置
であって、 被測定電流によって発生する磁界に応じた信号を出力す
る磁気検出素子と、 この磁気検出素子に対して所定の交流磁界を印加する交
流磁界印加手段と、 この交流磁界印加手段によって印加される交流磁界の位
相と前記磁気検出素子の出力のうちの前記交流磁界に対
応した成分の位相とを比較して、被測定電流の方向を判
別する判別手段とを備えたことを特徴とする電流センサ
装置。4. A current sensor device for measuring a current to be measured by measuring a magnetic field generated by the current to be measured, comprising: a magnetic detection element for outputting a signal corresponding to the magnetic field generated by the current to be measured; AC magnetic field applying means for applying a predetermined AC magnetic field to the magnetic detecting element, and a phase of the AC magnetic field applied by the AC magnetic field applying means and a component of the output of the magnetic detecting element corresponding to the AC magnetic field. A current sensor device comprising: a determination unit configured to determine a direction of the measured current by comparing the phase with the phase.
であることを特徴とする請求項4記載の電流センサ装
置。5. The current sensor device according to claim 4, wherein the magnetic detection element is a magneto-resistance effect element.
づいて、被測定電流の絶対値を表す絶対値信号を生成す
る絶対値信号生成手段と、前記判別手段によって判別さ
れた被測定電流の方向が正負のいずれか一方の方向のと
きに、前記絶対値信号生成手段によって生成される絶対
値信号の正負の極性を切り替える極性切り替え手段とを
備えたことを特徴とする請求項4または5記載の電流セ
ンサ装置。6. An absolute value signal generating means for generating an absolute value signal representing an absolute value of a current to be measured based on an output signal of the magnetic detecting element, and an absolute value signal generating means for determining the absolute value of the current to be measured determined by the determining means. 6. The apparatus according to claim 4, further comprising: polarity switching means for switching between the positive and negative polarities of the absolute value signal generated by said absolute value signal generating means when the direction is one of the positive and negative directions. Current sensor device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10227451A JP2000056000A (en) | 1998-08-11 | 1998-08-11 | Magnetic sensor device and current sensor device |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP10227451A JP2000056000A (en) | 1998-08-11 | 1998-08-11 | Magnetic sensor device and current sensor device |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000056000A true JP2000056000A (en) | 2000-02-25 |
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ID=16861085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10227451A Withdrawn JP2000056000A (en) | 1998-08-11 | 1998-08-11 | Magnetic sensor device and current sensor device |
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1998
- 1998-08-11 JP JP10227451A patent/JP2000056000A/en not_active Withdrawn
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