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JP4457481B2 - Magnetic detector - Google Patents
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JP4457481B2 - Magnetic detector - Google Patents

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JP4457481B2 JP2000303787A JP2000303787A JP4457481B2 JP 4457481 B2 JP4457481 B2 JP 4457481B2 JP 2000303787 A JP2000303787 A JP 2000303787A JP 2000303787 A JP2000303787 A JP 2000303787A JP 4457481 B2 JP4457481 B2 JP 4457481B2
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magnetic
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、磁性体検出器に関し、特に、たとえば半導体磁気抵抗素子を用いてパチンコ玉などの鋼球を検出するために用いられる磁性体検出器に関する。
【0002】
【従来の技術】
図12は、従来の磁性体検出器の一例を示す回路図である。磁性体検出器1は、増幅用トランジスタ2を含む。増幅用トランジスタ2のベースとエミッタとの間には、半導体磁気抵抗素子3が接続される。また、増幅用トランジスタ2のベースとコレクタとの間には、定電流回路4およびチャタリング防止用抵抗5が接続される。定電流回路4は、FET6と抵抗7とを含み、FET6のソースに抵抗7の一端が接続され、FET6のゲートに抵抗7の他端が接続される。さらに、抵抗7の他端は、抵抗5に接続される。また、増幅用トランジスタ2のコレクタおよびFET6のドレインは、電源電圧Vinに接続される。さらに、増幅用トランジスタ2のエミッタは、出力用の抵抗8に接続される。
【0003】
この磁性体検出器1では、磁石などによって、半導体磁気抵抗素子3にバイアス磁界が印加される。そして、半導体磁気抵抗素子3に磁性体が近づくと、磁石と磁性体との間の半導体磁気抵抗素子3に磁界が集中して抵抗値が大きくなる。そのため、増幅用トランジスタ2のベース・エミッタ間に印加される電圧が大きくなり、増幅用トランジスタ2から出力用の抵抗9に流れる電流が大きくなって、高い出力電圧が得られる。このように、抵抗9からの出力電圧を測定することにより、磁性体の検出を行うことができる。
【0004】
この磁性体検出器1では、定電流回路4が接続されているため、電源電圧Vinが変動しても、定電流を得ることができる。そのため、電源電圧の変動の影響を受けにくい磁性体検出器とすることができる。このような磁性体検出器1において、FET6に接続される抵抗7として、半導体磁気抵抗素子3の抵抗温度特性に対応した抵抗温度特性を有する抵抗を使用することにより、増幅用トランジスタ2の動作電圧の温度特性に合わせてベース・エミッタ間に印加される電圧の調整を行うことができる。このようにすることにより、広い温度範囲で磁性体の検出を行うことができる磁性体検出器を得ることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような磁性体検出器では、磁性体を検出するための半導体磁気抵抗素子が外部磁界によっても反応してしまう。つまり、半導体磁気抵抗素子に外部磁界が印加されると、その抵抗値が変化し、磁性体検出器が誤動作してしまう。たとえば、磁性体検出器をパチンコ台などに用いて、パチンコ玉を検出する場合、図13に示すように、パチンコ玉を検出したい場所に磁性体検出器が設置される。しかしながら、ガラスの外側から磁石などによって磁性体検出器に磁界が印加されると、パチンコ玉が通過していないにもかかわらず、パチンコ玉が通過した場合と同様の出力が測定される。
【0006】
それゆえに、この発明の主たる目的は、外部磁界による誤動作を防止することができる磁性体検出器を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明は、少なくとも1つの半導体磁気抵抗素子を含む第1の抵抗ブロック、FETと、このFETのゲートとソースとの間に接続される少なくとも1つの半導体磁気抵抗素子を含む第2の抵抗ブロックとで構成される定電流回路、および第1の抵抗ブロックがベースとエミッタとの間に接続され、かつ定電流回路がベースとコレクタとの間に接続される増幅用トランジスタを含み、第1の抵抗ブロックまたは第2の抵抗ブロックの一方が他方よりも強く磁性体に反応し、かつ外部磁界に対して第1の抵抗ブロックおよび第2の抵抗ブロックが同程度に反応する、磁性体検出器である。
このような磁性体検出器において、第1の抵抗ブロックに用いられる半導体磁気抵抗素子および第2の抵抗ブロックに用いられる半導体磁気抵抗素子の少なくとも一方にバイアス磁界を印加する手段が含まれる。
なお、第1の抵抗ブロックに用いられる半導体磁気抵抗素子および第2の抵抗ブロックに用いられる半導体磁気抵抗素子を同じ材料で形成することができる。
さらに、第1の抵抗ブロックに用いられる半導体磁気抵抗素子および第2の抵抗ブロックに用いられる半導体磁気抵抗素子を同一基板上に形成することができる。
また、第1の抵抗ブロックに用いられる半導体磁気抵抗素子および第2の抵抗ブロックに用いられる半導体磁気抵抗素子を異なる材料で形成してもよい。
【0008】
第1の抵抗ブロックおよび第2の抵抗ブロックに半導体磁気抵抗素子が含まれることにより、磁性体が近づいたり、外部磁界が印加されることによって、半導体磁気抵抗素子の抵抗値が変化する。このとき、磁性体によって第1の抵抗ブロックまたは第2の抵抗ブロックの一方が他方よりも強く反応することにより、増幅用トランジスタのベース・エミッタ間に印加される電圧が変化し、増幅用トランジスタの出力が変化する。ただし、外部磁界に対しては、第1の抵抗ブロックおよび第2の抵抗ブロックが同程度に反応するため、増幅用トランジスタのベース・エミッタ間に印加される電圧の変化が抑えられ、増幅用トランジスタからの出力がほとんど変わらない。
このような磁性体検出器において、第1の抵抗ブロックまたは第2の抵抗ブロックの一方にバイアス磁界を印加した場合、バイアス磁界を印加したほうの半導体磁気抵抗素子については、磁性体によって半導体磁気抵抗素子に印加される磁界の強さが変わり、バイアス磁界が印加されていない半導体磁気抵抗素子については、磁性体によってほとんど磁界の強さが変わらない。しかしながら、外部磁界によっては、両方の半導体磁気抵抗素子に印加される磁界の強さは同程度に変化する。
さらに、両方の半導体磁気抵抗素子にバイアス磁界を印加した場合、磁性体の通過する近傍に一方の半導体磁気抵抗素子を配置することにより、磁性体によって、他方の半導体磁気抵抗素子よりも磁界の強さを大きく変化させることができる。
なお、2つの半導体磁気抵抗素子は、同じ材料で形成してもよいし、異なる材料で形成してもよい。
2つの半導体磁気抵抗素子を同じ材料で形成する場合、これらを同一基板上に形成することができる。
【0009】
この発明の上述の目的,その他の目的,特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明の実施の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1は、この発明の磁性体検出器の一例を示す回路図である。磁性体検出器10は、たとえばNPN型の増幅用トランジスタ12を含む。増幅用トランジスタ12のベースとエミッタとの間には、第1の抵抗ブロック14が接続される。また、増幅用トランジスタ12のコレクタとベースとの間には、定電流回路16とチャタリング防止用の抵抗18との直列回路が接続される。定電流回路16は、FET20と第2の抵抗ブロック22とで構成される。第2の抵抗ブロック22の一端がFET20のソースに接続され、第2の抵抗ブロック22の他端がFET20のゲートに接続される。さらに、第2の抵抗ブロック22の他端が、チャタリング防止用の抵抗18に接続されている。また、増幅用トランジスタ12のコレクタおよびFET20のドレインは、電源電圧Vinに接続される。また、増幅用トランジスタ12のエミッタは、第1の抵抗ブロック14に接続されるとともに、出力用の抵抗24を介して接地される。
【0011】
第1の抵抗ブロック14および第2の抵抗ブロック22は、それぞれ少なくとも1つの半導体磁気抵抗素子を含む。これらの半導体磁気抵抗素子としては、たとえば同じ材料で形成されたものが使用される。これらの第1の抵抗ブロック14および第2の抵抗ブロック22は、半導体磁気抵抗素子のみで構成されていてもよく、他の抵抗と組合されて構成されていてもよい。これらの第1の抵抗ブロック14および第2の抵抗ブロック22には、たとえば磁石などによってバイアス磁界が印加される。
【0012】
この磁性体検出器10は、たとえばパチンコ玉などの鋼球検出装置などとして用いられる。鋼球検出装置30は、図2に示すように、貫通孔32が形成された基板34を含み、貫通孔32に隣接してケース部36が形成される。このケース部36には、貫通孔32に対向する部分に第1の抵抗ブロック14が配置される。さらに、第1の抵抗ブロック14に接するように磁石38が配置され、第1の抵抗ブロック14内の半導体磁気抵抗素子に直流磁界が印加される。したがって、貫通孔32を鋼球40が通過するとき、第1の抵抗ブロック14部分において磁界が集中し、半導体磁気抵抗素子の抵抗値が変わる。
【0013】
この磁性体検出器10では、定電流回路16によって、電源電圧Vinが変動しても、定電流を得ることができる。つまり、電源電圧Vinが上昇すると、第2の抵抗ブロック22に流れる電流が大きくなり、FET20のゲートに入力される電圧が高くなる。そのため、FET20のドレインとソース間の抵抗値が大きくなり、ここに流れる電流が抑えられる。逆に、電源電圧Vinが低くなると、FET20のドレインとソース間の抵抗値が小さくなり、ここに流れる電流が大きくなる。このようにして、定電流回路16からは、電源電圧Vinの変動にかかわらず、一定の電流が供給される。したがって、増幅用トランジスタ12のベース・エミッタ間には、電源電圧の変動にかかわらず、一定の電圧が与えられる。なお、FET20のゲートと増幅用トランジスタ12のベースとが短絡していると、増幅用トランジスタ12のスイッチング動作が速くなりすぎ、第1の抵抗ブロック14の抵抗値のチャタリングに応じて出力電圧もチャタリングをおこしてしまう。そのため、チャタリング防止用の抵抗18を用いることにより、増幅用トランジスタ12のスイッチング動作を遅くしている。また、第1の抵抗ブロック14および第2の抵抗ブロック22に用いられる半導体磁気抵抗素子は同じ材料で形成されているため、これらは同じ抵抗温度特性を有しており、温度変化による影響が少なく、広い温度範囲で動作可能である。
【0014】
このような磁性体検出器10において、半導体磁気抵抗素子の感度のギャップ特性について、検出対象物である磁性体を検出する場合が図3に示され、磁力の強い磁石を検出する場合が図4に示される。これらの特性から、半導体磁気抵抗素子の感度は、磁性体を検出する場合より、磁力が強い磁石を検出する場合のほうが大きい値を示すことがわかる。また、感度の大きさは、ギャップが広くなると小さくなっていることがわかる。
【0015】
この磁性体検出器10では、第1の抵抗ブロック14が磁性体に対して強く反応し、外部磁界に対しては第1の抵抗ブロック14および第2の抵抗ブロック22が同程度に反応するように形成される。たとえば、鋼球検出装置30の場合、図5に示すように、鋼球40を検出する位置に第1の抵抗ブロック14が配置され、第2の抵抗ブロック22は、第1の抵抗ブロック14から少し離れた位置に配置される。
【0016】
このような鋼球検出装置30では、鋼球40が第1の抵抗ブロック14の近傍を通過したとき、第1の抵抗ブロック14にバイアス磁界が集中し、第1の抵抗ブロック14に含まれる半導体磁気抵抗素子26の抵抗値が大きくなる。そのため、第1の抵抗ブロック14の抵抗値が大きくなり、増幅用トランジスタ12のベース・エミッタ間に印加される電圧が高くなって、図6の実線に示すように、増幅用トランジスタ12から出力用の抵抗24に流れる電流が大きくなる。そのため、抵抗24から得られる出力電圧が高くなって、鋼球40の通過を検出することができる。
【0017】
また、外部から磁石が接近した場合、磁石による磁界が第1の抵抗ブロック14および第2の抵抗ブロック22の両方に印加され、これらの抵抗ブロック14,22に含まれる半導体磁気抵抗素子26,28の抵抗値が同時に増加する。FET20を用いた定電流回路16の抵抗値と電流値との関係においては、図7に示すように、抵抗値が大きくなると電流値が減少する関係にある。そのため、電流値と第1の抵抗ブロック14の抵抗値との積で求められる増幅用トランジスタ12のベース電位の変化が小さくなり、増幅用トランジスタ12の誤動作を防止することができる。
【0018】
図8は、従来の磁性体検出器とこの発明の磁性体検出器10について、磁石が近づいたときの出力電圧を示す図である。図8において、2つの点線は、それぞれ、従来の磁性体検出器と本発明の磁性体検出器について、磁石が近づいていないときの待機時の出力電圧を示している。図8から、従来の磁性体検出器では、外部から磁石を近づけることによって出力電圧が増加しているが、この発明の磁性体検出器10では、出力電圧がほとんど変化していないことがわかる。このように、この発明の磁性体検出器10では、磁性体は検出されるが、外部磁界によっては出力が変化しない。
【0019】
なお、第1の抵抗ブロック14と第2の抵抗ブロック22の配置としては、図9に示すように、互いに隣接して配置されていてもよい。この場合、鋼球40の検出位置に第1の抵抗ブロック14の半導体磁気抵抗素子26が配置され、鋼球40が通過する際に第1の抵抗ブロック14にバイアス磁界が集中しやすいように配置される。ここでは、第1の抵抗ブロック14に含まれる半導体磁気抵抗素子の感磁面と第2の抵抗ブロック22に含まれる反動体磁気抵抗素子28の感磁面とが逆向きに配置されている。
【0020】
また、第1の抵抗ブロック14および第2の抵抗ブロック22に含まれる半導体磁気抵抗素子26,28を同一のチップに形成してもよい。この場合、図10に示すように、第1の抵抗ブロック14に含まれる半導体磁気抵抗素子26が、鋼球40の検出部に配置される。ここでは、第1の抵抗ブロック14に含まれる半導体磁気抵抗素子26の感磁面と第2の抵抗ブロック22に含まれる半導体磁気抵抗素子28の感磁面とが同じ向きに配置されているが、このような場合においても、第1の抵抗ブロック14に含まれる半導体磁気抵抗素子26が鋼球40の検出部に配置されていればよい。さらに、図11に示すように、同一の基板の表裏に第1の抵抗ブロック14および第2の抵抗ブロック22に含まれる反動体磁気抵抗素子26,28が形成されてもよい。この場合、鋼球40検出側に第1の抵抗ブロック14に含まれる半導体磁気抵抗素子26の感磁面が配置される。
【0021】
このような磁性体検出器10において、第1の抵抗ブロック14にのみバイアス磁界を印加するようにしてもよい。この場合、鋼球40が第1の抵抗ブロック14の近傍を通過したとき、第1の抵抗ブロック14にバイアス磁界が集中し、第1の抵抗ブロック14に含まれる半導体磁気抵抗素子26の抵抗値が増加して、出力電圧が高くなる。しかしながら、第2の抵抗ブロック22の近傍を鋼球40が通過しても、第2の抵抗ブロック22に含まれる半導体磁気抵抗素子28の抵抗値は変化せず、出力電圧は変化しない。また、外部磁界が印加されると、第1の抵抗ブロック14および第2の抵抗ブロック22に含まれる半導体磁気抵抗素子26,28の抵抗値は両方とも増加し、出力電圧は変化しない。
【0022】
また、図5および図9〜図11に示す磁性体検出器10の配置において、各図の半導体磁気抵抗素子26,28の位置関係を逆にして、第2の抵抗ブロック22に含まれる半導体磁気抵抗素子28を鋼球40の検出部に配置してもよい。ここで、第1の抵抗ブロック14および第2の抵抗ブロック22の両方にバイアス磁界が印加されている。このような磁性体検出器10では、第2の抵抗ブロック22に鋼球40が近づくと、第2の抵抗ブロック22に含まれる半導体磁気抵抗素子28の抵抗値が増加する。そのため、定電流回路16の電流値が小さくなり、第1の抵抗ブロック14の抵抗値と電流値との積で示される増幅用トランジスタ12のベース電位が低くなり、増幅用トランジスタ12から出力用の抵抗24に流れる電流が小さくなる。そのため、抵抗24から得られる出力電圧が低くなり、図6の点線に示すように、鋼球40を検出したときに出力電圧が低くなるような波形が得られる。
【0023】
もちろん、このような磁性体検出器10においても、第1の抵抗ブロック14および第2の抵抗ブロック22の両方が外部磁界に対して同程度に反応するように配置することにより、外部磁界による影響を受けず、磁性体のみに反応して出力電圧を変化させることができる。
【0024】
また、このような磁性体検出器10において、第2の抵抗ブロック22にのみバイアス磁界を印加することによっても、磁性体のみを検出し、外部磁界による影響を受けないようにすることができる。
【0025】
なお、第1の抵抗ブロック14および第2の抵抗ブロック22に用いられる半導体磁気抵抗素子26,28としては、異なる材料で形成されたものを用いてもよい。このような場合においても、第1の抵抗ブロック14および第2の抵抗ブロック22の一方を磁性体に強く反応するようにし、両方を外部磁界に対して同程度に反応するようにしておくことにより、磁性体を検出することができ、かつ外部磁界に影響されない磁性体検出器10を得ることができる。
【0026】
なお、図1に示す磁性体検出器10では、NPN型の増幅用トランジスタ12とNチャネルのFET20を用いた例について説明したが、PNP型の増幅用トランジスタとPチャネルのFETを用いても同様の効果を得ることができる。
【0027】
【発明の効果】
この発明によれば、外部磁界による誤動作を防止することができ、かつ磁性体を検出することができる磁性体検出器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の磁性体検出器の一例を示す回路図である。
【図2】図1に示す磁性体検出器を鋼球検出装置に応用した例を示す図解図である。
【図3】図1に示す磁性体検出器において、磁性体を検出するときのギャップと感度との関係を示すグラフである。
【図4】図1に示す磁性体検出器において、磁石を検出するときのギャップと感度との関係を示すグラフである。
【図5】鋼球検出装置の2つの半導体磁気抵抗素子と鋼球との位置関係の一例を示す図解図である。
【図6】磁性体検出器の出力電圧を示す波形図である。
【図7】定電流回路に用いられる抵抗と定電流回路の電流との関係を示すグラフである。
【図8】本発明の磁性体検出器と従来の磁性体検出器について、磁石が近づいたときの出力電圧を示す図である。
【図9】鋼球検出装置の2つの半導体磁気抵抗素子と鋼球との位置関係の他の例を示す図解図である。
【図10】鋼球検出装置の2つの半導体磁気抵抗素子と鋼球との位置関係のさらに他の例を示す図解図である。
【図11】鋼球検出装置の2つの半導体磁気抵抗素子と鋼球との位置関係の別の例を示す図解図である。
【図12】従来の磁性体検出器の一例を示す回路図である。
【図13】磁性体検出器をパチンコ台に取り付けた状態を示す図解図である。
【符号の説明】
10 磁性体検出器
12 増幅用トランジスタ
16 定電流回路
18 チャタリング防止用抵抗
20 FET
22 第2の抵抗ブロック
24 出力用抵抗
26 第1の抵抗ブロックに用いられる半導体磁気抵抗素子
28 第2の抵抗ブロックに用いられる半導体磁気抵抗素子
30 鋼球検出装置
38 磁石
40 鋼球
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetic detector, and more particularly to a magnetic detector used for detecting a steel ball such as a pachinko ball using a semiconductor magnetoresistive element, for example.
[0002]
[Prior art]
FIG. 12 is a circuit diagram showing an example of a conventional magnetic detector. The magnetic substance detector 1 includes an amplifying transistor 2. A semiconductor magnetoresistive element 3 is connected between the base and emitter of the amplifying transistor 2. A constant current circuit 4 and a chattering preventing resistor 5 are connected between the base and collector of the amplifying transistor 2. The constant current circuit 4 includes an FET 6 and a resistor 7. One end of the resistor 7 is connected to the source of the FET 6, and the other end of the resistor 7 is connected to the gate of the FET 6. Further, the other end of the resistor 7 is connected to the resistor 5. The collector of the amplifying transistor 2 and the drain of the FET 6 are connected to the power supply voltage Vin. Further, the emitter of the amplifying transistor 2 is connected to the output resistor 8.
[0003]
In the magnetic detector 1, a bias magnetic field is applied to the semiconductor magnetoresistive element 3 by a magnet or the like. When the magnetic body approaches the semiconductor magnetoresistive element 3, the magnetic field concentrates on the semiconductor magnetoresistive element 3 between the magnet and the magnetic body, and the resistance value increases. Therefore, the voltage applied between the base and the emitter of the amplifying transistor 2 increases, and the current flowing from the amplifying transistor 2 to the output resistor 9 increases, so that a high output voltage is obtained. Thus, the magnetic substance can be detected by measuring the output voltage from the resistor 9.
[0004]
In the magnetic detector 1, since the constant current circuit 4 is connected, a constant current can be obtained even if the power supply voltage Vin varies. Therefore, it can be set as the magnetic body detector which is hard to be influenced by the fluctuation | variation of a power supply voltage. In such a magnetic detector 1, by using a resistor having a resistance temperature characteristic corresponding to the resistance temperature characteristic of the semiconductor magnetoresistive element 3 as the resistor 7 connected to the FET 6, the operating voltage of the amplifying transistor 2 is increased. The voltage applied between the base and the emitter can be adjusted in accordance with the temperature characteristics. By doing in this way, the magnetic body detector which can detect a magnetic body in a wide temperature range can be obtained.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a magnetic substance detector, the semiconductor magnetoresistive element for detecting the magnetic substance reacts even with an external magnetic field. That is, when an external magnetic field is applied to the semiconductor magnetoresistive element, the resistance value changes, and the magnetic detector malfunctions. For example, when a pachinko ball is detected using a magnetic body detector on a pachinko machine or the like, as shown in FIG. 13, the magnetic body detector is installed at a location where the pachinko ball is desired to be detected. However, when a magnetic field is applied to the magnetic detector by a magnet or the like from the outside of the glass, the same output as when the pachinko ball has passed is measured even though the pachinko ball has not passed.
[0006]
Therefore, a main object of the present invention is to provide a magnetic detector capable of preventing malfunction due to an external magnetic field.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention includes a first resistor block including at least one semiconductor magnetoresistive element, a FET, and a second resistor block including at least one semiconductor magnetoresistive element connected between a gate and a source of the FET. And a first resistor block connected between the base and the emitter, and a constant current circuit connected between the base and the collector, the first resistor A magnetic substance detector in which one of the block or the second resistance block reacts more strongly with the magnetic body than the other, and the first resistance block and the second resistance block react to the same extent with respect to an external magnetic field. .
Such a magnetic detector includes means for applying a bias magnetic field to at least one of the semiconductor magnetoresistive element used for the first resistor block and the semiconductor magnetoresistive element used for the second resistor block.
The semiconductor magnetoresistive element used for the first resistor block and the semiconductor magnetoresistive element used for the second resistor block can be formed of the same material.
Furthermore, the semiconductor magnetoresistive element used for the first resistor block and the semiconductor magnetoresistive element used for the second resistor block can be formed on the same substrate.
The semiconductor magnetoresistive element used for the first resistor block and the semiconductor magnetoresistive element used for the second resistor block may be formed of different materials.
[0008]
By including the semiconductor magnetoresistive element in the first resistor block and the second resistor block, the resistance value of the semiconductor magnetoresistive element changes when the magnetic body approaches or an external magnetic field is applied. At this time, one of the first resistance block and the second resistance block reacts more strongly than the other due to the magnetic material, whereby the voltage applied between the base and the emitter of the amplifying transistor changes, and the amplifying transistor The output changes. However, since the first resistance block and the second resistance block react to the same extent with respect to the external magnetic field, a change in the voltage applied between the base and the emitter of the amplifying transistor can be suppressed, and the amplifying transistor The output from is almost unchanged.
In such a magnetic substance detector, when a bias magnetic field is applied to one of the first resistance block or the second resistance block, the semiconductor magnetoresistive element to which the bias magnetic field is applied is separated by the magnetic substance. The strength of the magnetic field applied to the element changes, and the magnetic field strength of the semiconductor magnetoresistive element to which no bias magnetic field is applied is hardly changed depending on the magnetic material. However, depending on the external magnetic field, the strength of the magnetic field applied to both semiconductor magnetoresistive elements changes to the same extent.
Further, when a bias magnetic field is applied to both of the semiconductor magnetoresistive elements, by placing one semiconductor magnetoresistive element in the vicinity of the passage of the magnetic material, the magnetic material has a stronger magnetic field than the other semiconductor magnetoresistive element. The height can be changed greatly.
The two semiconductor magnetoresistive elements may be formed of the same material or different materials.
When two semiconductor magnetoresistive elements are formed of the same material, they can be formed on the same substrate.
[0009]
The above object, other objects, features, and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of embodiments of the present invention with reference to the drawings.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of the magnetic detector of the present invention. The magnetic material detector 10 includes, for example, an NPN amplification transistor 12. A first resistor block 14 is connected between the base and emitter of the amplifying transistor 12. A series circuit of a constant current circuit 16 and a chattering preventing resistor 18 is connected between the collector and base of the amplifying transistor 12. The constant current circuit 16 includes an FET 20 and a second resistance block 22. One end of the second resistor block 22 is connected to the source of the FET 20, and the other end of the second resistor block 22 is connected to the gate of the FET 20. Further, the other end of the second resistor block 22 is connected to the chattering preventing resistor 18. The collector of the amplifying transistor 12 and the drain of the FET 20 are connected to the power supply voltage Vin. The emitter of the amplifying transistor 12 is connected to the first resistor block 14 and grounded via the output resistor 24.
[0011]
Each of the first resistance block 14 and the second resistance block 22 includes at least one semiconductor magnetoresistive element. As these semiconductor magnetoresistive elements, for example, those formed of the same material are used. The first resistor block 14 and the second resistor block 22 may be configured only by a semiconductor magnetoresistive element or may be configured in combination with other resistors. A bias magnetic field is applied to the first resistance block 14 and the second resistance block 22 by, for example, a magnet.
[0012]
This magnetic detector 10 is used as a steel ball detector such as a pachinko ball, for example. As shown in FIG. 2, the steel ball detection device 30 includes a substrate 34 in which a through hole 32 is formed, and a case portion 36 is formed adjacent to the through hole 32. In the case portion 36, the first resistance block 14 is disposed at a portion facing the through hole 32. Further, a magnet 38 is disposed so as to be in contact with the first resistance block 14, and a DC magnetic field is applied to the semiconductor magnetoresistive element in the first resistance block 14. Therefore, when the steel ball 40 passes through the through hole 32, the magnetic field concentrates in the first resistance block 14 portion, and the resistance value of the semiconductor magnetoresistive element changes.
[0013]
In this magnetic substance detector 10, the constant current circuit 16 can obtain a constant current even if the power supply voltage Vin varies. That is, when the power supply voltage Vin increases, the current flowing through the second resistance block 22 increases, and the voltage input to the gate of the FET 20 increases. For this reason, the resistance value between the drain and source of the FET 20 is increased, and the current flowing therethrough is suppressed. Conversely, when the power supply voltage Vin decreases, the resistance value between the drain and source of the FET 20 decreases and the current flowing therethrough increases. In this way, a constant current is supplied from the constant current circuit 16 regardless of the fluctuation of the power supply voltage Vin. Therefore, a constant voltage is applied between the base and emitter of the amplifying transistor 12 regardless of the fluctuation of the power supply voltage. If the gate of the FET 20 and the base of the amplifying transistor 12 are short-circuited, the switching operation of the amplifying transistor 12 becomes too fast, and the output voltage also chatters according to the chattering of the resistance value of the first resistor block 14. Will be caused. Therefore, the switching operation of the amplifying transistor 12 is delayed by using the chattering preventing resistor 18. Further, since the semiconductor magnetoresistive elements used for the first resistor block 14 and the second resistor block 22 are formed of the same material, they have the same resistance temperature characteristics and are less affected by temperature changes. Can operate over a wide temperature range.
[0014]
FIG. 3 shows a case where a magnetic substance as a detection object is detected with respect to the gap characteristic of sensitivity of the semiconductor magnetoresistive element in such a magnetic substance detector 10, and FIG. 4 shows a case where a magnet having a strong magnetic force is detected. Shown in From these characteristics, it can be seen that the sensitivity of the semiconductor magnetoresistive element shows a larger value when detecting a magnet having a strong magnetic force than when detecting a magnetic body. It can also be seen that the magnitude of sensitivity decreases as the gap increases.
[0015]
In this magnetic material detector 10, the first resistance block 14 reacts strongly with the magnetic material, and the first resistance block 14 and the second resistance block 22 respond to the external magnetic field to the same extent. Formed. For example, in the case of the steel ball detection device 30, as shown in FIG. 5, the first resistance block 14 is disposed at a position where the steel ball 40 is detected, and the second resistance block 22 is separated from the first resistance block 14. It is arranged at a slightly separated position.
[0016]
In such a steel ball detection device 30, when the steel ball 40 passes through the vicinity of the first resistance block 14, the bias magnetic field concentrates on the first resistance block 14, and the semiconductor included in the first resistance block 14. The resistance value of the magnetoresistive element 26 is increased. Therefore, the resistance value of the first resistor block 14 is increased, and the voltage applied between the base and the emitter of the amplifying transistor 12 is increased. As shown by the solid line in FIG. The current flowing through the resistor 24 increases. Therefore, the output voltage obtained from the resistor 24 is increased, and the passage of the steel ball 40 can be detected.
[0017]
When a magnet approaches from the outside, a magnetic field generated by the magnet is applied to both the first resistor block 14 and the second resistor block 22, and the semiconductor magnetoresistive elements 26 and 28 included in these resistor blocks 14 and 22. The resistance value increases simultaneously. The relationship between the resistance value and the current value of the constant current circuit 16 using the FET 20 is such that the current value decreases as the resistance value increases as shown in FIG. Therefore, the change in the base potential of the amplifying transistor 12 obtained by the product of the current value and the resistance value of the first resistor block 14 is reduced, and malfunction of the amplifying transistor 12 can be prevented.
[0018]
FIG. 8 is a diagram showing an output voltage when a magnet approaches the conventional magnetic detector and the magnetic detector 10 of the present invention. In FIG. 8, two dotted lines indicate the output voltage during standby when the magnet is not approaching for the conventional magnetic detector and the magnetic detector of the present invention, respectively. From FIG. 8, it can be seen that in the conventional magnetic substance detector, the output voltage is increased by bringing the magnet closer from the outside, but in the magnetic substance detector 10 of the present invention, the output voltage hardly changes. Thus, in the magnetic substance detector 10 of the present invention, the magnetic substance is detected, but the output does not change depending on the external magnetic field.
[0019]
The first resistor block 14 and the second resistor block 22 may be arranged adjacent to each other as shown in FIG. In this case, the semiconductor magnetoresistive element 26 of the first resistance block 14 is arranged at the detection position of the steel ball 40 and arranged so that the bias magnetic field is likely to concentrate on the first resistance block 14 when the steel ball 40 passes. Is done. Here, the magnetosensitive surface of the semiconductor magnetoresistive element included in the first resistor block 14 and the magnetosensitive surface of the reaction body magnetoresistive element 28 included in the second resistor block 22 are arranged in opposite directions.
[0020]
The semiconductor magnetoresistive elements 26 and 28 included in the first resistor block 14 and the second resistor block 22 may be formed on the same chip. In this case, as shown in FIG. 10, the semiconductor magnetoresistive element 26 included in the first resistance block 14 is disposed in the detection unit of the steel ball 40. Here, the magnetosensitive surface of the semiconductor magnetoresistive element 26 included in the first resistor block 14 and the magnetosensitive surface of the semiconductor magnetoresistive element 28 included in the second resistor block 22 are arranged in the same direction. Even in such a case, the semiconductor magnetoresistive element 26 included in the first resistance block 14 only needs to be disposed in the detection portion of the steel ball 40. Furthermore, as shown in FIG. 11, reaction body magnetoresistive elements 26 and 28 included in the first resistor block 14 and the second resistor block 22 may be formed on the front and back of the same substrate. In this case, the magnetosensitive surface of the semiconductor magnetoresistive element 26 included in the first resistance block 14 is disposed on the steel ball 40 detection side.
[0021]
In such a magnetic substance detector 10, a bias magnetic field may be applied only to the first resistance block 14. In this case, when the steel ball 40 passes in the vicinity of the first resistance block 14, the bias magnetic field concentrates on the first resistance block 14, and the resistance value of the semiconductor magnetoresistive element 26 included in the first resistance block 14. Increases to increase the output voltage. However, even if the steel ball 40 passes in the vicinity of the second resistance block 22, the resistance value of the semiconductor magnetoresistive element 28 included in the second resistance block 22 does not change, and the output voltage does not change. When an external magnetic field is applied, the resistance values of the semiconductor magnetoresistive elements 26 and 28 included in the first resistor block 14 and the second resistor block 22 both increase, and the output voltage does not change.
[0022]
Further, in the arrangement of the magnetic detector 10 shown in FIGS. 5 and 9 to 11, the positional relationship of the semiconductor magnetoresistive elements 26 and 28 in each figure is reversed, and the semiconductor magnets included in the second resistor block 22 are reversed. The resistance element 28 may be disposed in the detection part of the steel ball 40. Here, a bias magnetic field is applied to both the first resistance block 14 and the second resistance block 22. In such a magnetic substance detector 10, when the steel ball 40 approaches the second resistance block 22, the resistance value of the semiconductor magnetoresistive element 28 included in the second resistance block 22 increases. Therefore, the current value of the constant current circuit 16 is reduced, the base potential of the amplifying transistor 12 indicated by the product of the resistance value and the current value of the first resistor block 14 is reduced, and the output transistor 12 The current flowing through the resistor 24 is reduced. Therefore, the output voltage obtained from the resistor 24 is reduced, and a waveform is obtained such that the output voltage is reduced when the steel ball 40 is detected as shown by the dotted line in FIG.
[0023]
Of course, also in such a magnetic substance detector 10, by arranging both the first resistance block 14 and the second resistance block 22 to respond to the external magnetic field to the same extent, the influence of the external magnetic field is exerted. The output voltage can be changed only in response to the magnetic material.
[0024]
Further, in such a magnetic material detector 10, it is possible to detect only the magnetic material and not be affected by the external magnetic field by applying a bias magnetic field only to the second resistance block 22.
[0025]
The semiconductor magnetoresistive elements 26 and 28 used for the first resistor block 14 and the second resistor block 22 may be made of different materials. Even in such a case, by making one of the first resistor block 14 and the second resistor block 22 react strongly with the magnetic material, both react with the external magnetic field to the same extent. Thus, it is possible to obtain a magnetic material detector 10 that can detect a magnetic material and is not affected by an external magnetic field.
[0026]
In the magnetic substance detector 10 shown in FIG. 1, the example using the NPN type amplifying transistor 12 and the N-channel FET 20 has been described. However, the same applies even when the PNP type amplifying transistor and the P-channel FET are used. The effect of can be obtained.
[0027]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to obtain a magnetic body detector that can prevent malfunction due to an external magnetic field and that can detect a magnetic body.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of a magnetic detector of the present invention.
FIG. 2 is an illustrative view showing an example in which the magnetic substance detector shown in FIG. 1 is applied to a steel ball detector.
3 is a graph showing the relationship between the gap and sensitivity when detecting a magnetic substance in the magnetic substance detector shown in FIG. 1;
4 is a graph showing a relationship between a gap and sensitivity when a magnet is detected in the magnetic substance detector shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is an illustrative view showing one example of a positional relationship between two semiconductor magnetoresistive elements and a steel ball of the steel ball detection device.
FIG. 6 is a waveform diagram showing an output voltage of a magnetic substance detector.
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the resistance used in the constant current circuit and the current of the constant current circuit.
FIG. 8 is a diagram showing an output voltage when a magnet approaches the magnetic substance detector of the present invention and a conventional magnetic substance detector.
FIG. 9 is an illustrative view showing another example of a positional relationship between two semiconductor magnetoresistive elements and a steel ball of the steel ball detection device.
FIG. 10 is an illustrative view showing still another example of a positional relationship between two semiconductor magnetoresistive elements and a steel ball of the steel ball detection device.
FIG. 11 is an illustrative view showing another example of a positional relationship between two semiconductor magnetoresistive elements and a steel ball of the steel ball detection device.
FIG. 12 is a circuit diagram showing an example of a conventional magnetic detector.
FIG. 13 is an illustrative view showing a state in which a magnetic substance detector is attached to a pachinko machine.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Magnetic substance detector 12 Amplifying transistor 16 Constant current circuit 18 Chattering prevention resistor 20 FET
22 Second resistor block 24 Output resistor 26 Semiconductor magnetoresistive element 28 used in the first resistor block Semiconductor magnetoresistive element 30 used in the second resistor block Steel ball detector 38 Magnet 40 Steel ball

Claims (5)

少なくとも1つの半導体磁気抵抗素子を含む第1の抵抗ブロック、
FETと、前記FETのゲートとソースとの間に接続される少なくとも1つの半導体磁気抵抗素子を含む第2の抵抗ブロックとで構成される定電流回路、および
前記第1の抵抗ブロックがベースとエミッタとの間に接続され、かつ前記定電流回路がベースとコレクタとの間に接続される増幅用トランジスタを含み、
前記第1の抵抗ブロックまたは前記第2の抵抗ブロックの一方が他方よりも強く磁性体に反応し、かつ外部磁界に対して前記第1の抵抗ブロックおよび前記第2の抵抗ブロックが同程度に反応する、磁性体検出器。
A first resistance block including at least one semiconductor magnetoresistive element;
A constant current circuit including a FET and a second resistor block including at least one semiconductor magnetoresistive element connected between the gate and source of the FET, and the first resistor block includes a base and an emitter And the constant current circuit includes an amplifying transistor connected between the base and the collector,
One of the first resistor block or the second resistor block reacts more strongly with the magnetic body than the other, and the first resistor block and the second resistor block react to the same extent with respect to an external magnetic field. A magnetic detector.
前記第1の抵抗ブロックに用いられる半導体磁気抵抗素子および前記第2の抵抗ブロックに用いられる半導体磁気抵抗素子の少なくとも一方にバイアス磁界を印加する手段を含む、請求項1に記載の磁性体検出器。The magnetic body detector according to claim 1, further comprising means for applying a bias magnetic field to at least one of the semiconductor magnetoresistive element used for the first resistor block and the semiconductor magnetoresistive element used for the second resistor block. . 前記第1の抵抗ブロックに用いられる半導体磁気抵抗素子および前記第2の抵抗ブロックに用いられる半導体磁気抵抗素子が同じ材料で形成された、請求項1または請求項2に記載の磁性体検出器。3. The magnetic detector according to claim 1, wherein the semiconductor magnetoresistive element used for the first resistor block and the semiconductor magnetoresistive element used for the second resistor block are formed of the same material. 前記第1の抵抗ブロックに用いられる半導体磁気抵抗素子および前記第2の抵抗ブロックに用いられる半導体磁気抵抗素子が同一基板上に形成された、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の磁性体検出器。The magnetic according to any one of claims 1 to 3, wherein the semiconductor magnetoresistive element used for the first resistor block and the semiconductor magnetoresistive element used for the second resistor block are formed on the same substrate. Body detector. 前記第1の抵抗ブロックに用いられる半導体磁気抵抗素子および前記第2の抵抗ブロックに用いられる半導体磁気抵抗素子が異なる材料で形成された、請求項1または請求項2に記載の磁性体検出器。3. The magnetic detector according to claim 1, wherein the semiconductor magnetoresistive element used for the first resistor block and the semiconductor magnetoresistive element used for the second resistor block are formed of different materials.
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