(57)【要約】【課題】回路構成が簡単で正確な磁界強度を測定できる磁気検出回路および磁気検出方法を提供する。【解決手段】ホール素子１と、ホール素子１の２つの入力にそれぞれスイッチＳ１，Ｓ２を介して正負対称な電圧を印加可能な電源２，３を接続し、スイッチＳ３，Ｓ４でそれぞれ接地可能にしたホール素子１の２つの出力の差分を作動増幅器４で出力するようにし、スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４のうち２つだけを閉じて異なる出力を得、内部抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４のバラツキを相殺する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホール素子と、
前記ホール素子の２つの入力にそれぞれスイッチを介して接続され、正負対称な電圧を印加可能な電源と、
前記ホール素子の２つの出力の差分を出力する作動増幅器と、
前記ホール素子の２つの出力をそれぞれ接地可能なスイッチとを有することを特徴とする磁気検出回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はホール素子を用いた磁気検出回路及び磁気検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホール素子は、磁界強度に応じた電圧を出力する素子であり、図２に示す等価回路で表される。ホール素子は、正負の電圧入力＋Ｖｉｎ，−Ｖｉｎと正負の電圧出力＋Ｖｏｕｔ，−Ｖｏｕｔの４つの端子を、４つの抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４で接続したブリッジ回路として表される。
【０００３】
ホール素子の出力である＋Ｖｏｕｔと−Ｖｏｕｔとの間の電圧は、
｛（Ｒ１−Ｒ４）／（Ｒ１＋Ｒ４）＋（Ｒ３−Ｒ２）／（Ｒ２＋Ｒ３）｝・Ｖｉｎ
で表される。各抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４は、それぞれ、ホール素子に加えられる磁界の強さによって変化する。
【０００４】
理想的には、ホール素子に印加される磁界が０（Ｔ）のとき、Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝Ｒ４であり、磁界強度による抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の変化は、ホール素子の出力電圧を磁界強度に比例して変化させる。
【０００５】
しかしながら、実際のホール素子では、製造上のバラツキによって、磁界が０のときにも、各抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の値が異なり、不平衡電圧であるオフセット電圧を出力する。また、この抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４のバラツキによって、出力電圧は、磁界強度に比例しない非線形のものとなる場合も多い。
【０００６】
従来、ホール素子を用いて正確に磁界強度を測定するためには、特許文献１に記載されているように、ホール素子の入力端子と出力端子とを入れ換えることで、内部抵抗のバラツキによるオフセット電圧の正負を逆転させた複数の出力値を加算して、オフセットを相殺した出力を得る方法が採用されている。
【特許文献１】特開２００３−１６７９８５号公報
【０００７】
しかし、従来の磁気検出方法に用いる磁気検出回路は、ホール素子の入出力を入れ換えるために複雑な回路を必要とするという問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記問題点に鑑みて、本発明は、回路構成が簡単で正確な磁界強度を測定できる磁気検出回路および磁気検出方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明による磁気検出回路は、ホール素子と、前記ホール素子の２つの入力にそれぞれスイッチを介して接続され、正負対称な電圧を印加可能な電源と、前記ホール素子の２つの出力の差分を出力する作動増幅器と、前記ホール素子の２つの出力をそれぞれ接地可能なスイッチとを有するものとする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ホール素子のブリッジを構成する４つの内部抵抗のうち３つの抵抗に依存する４つの異なる電圧出力を得ることができ、各内部抵抗の値を算出して内部抵抗のバラツキによるオフセットを含まない値を導出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１に、本発明の一実施形態の磁気検出回路を示す。この磁気検出回路は、ホール素子１の２つの入力端子の一方に電圧＋Ｖｉｎ（Ｖ）を印加する正の電源２と、ホール素子１の他方の入力端子に電圧−Ｖｉｎ（Ｖ）を印加する負の電源３とが、それぞれ、スイッチＳ１およびスイッチＳ２を介して接続されている。
【００１２】
また、磁気検出回路は、ホール素子１の２つの出力が入力され、ホール素子１の２つの出力の差分を出力する増幅率１倍の差動増幅器４を有している。さらに、ホール素子１と差動増幅器４との間に、ホール素子１の出力をそれぞれ接地することができるスイッチＳ３およびスイッチＳ４が設けられている。
【００１３】
ホール素子１は、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４からなるブリッジ回路として表すことができる。各抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４は、ホール素子１に印加される磁界強度に応じて抵抗値が変化し、磁界強度が０のときの抵抗値をそれぞれＲ０１，Ｒ０２，Ｒ０３，Ｒ０４とし、磁界強度をｈ（Ｔ）とすると比例定数ｋを用いて、それぞれ以下の式で表すことができる。
【数１】
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【数２】
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【数３】
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【数４】
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【００１４】
この検出回路において、スイッチＳ１およびスイッチＳ２を閉じて、スイッチＳ３およびスイッチＳ４を開いたときの作動増幅器４の出力Ｖｏｕｔ＝Ｖ１２は、通常のホール素子１の出力電圧であり、以下の式で表される。
【数５】
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【００１５】
次に、スイッチＳ１およびスイッチＳ３を閉じ、スイッチＳ２およびスイッチＳ４を開いたときの出力Ｖｏｕｔ＝Ｖ１３は、以下の式で表され、
【数６】
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【００１６】
スイッチＳ１およびスイッチＳ４を閉じ、スイッチＳ２およびスイッチＳ３を開いたときの出力Ｖｏｕｔ＝Ｖ１４は、以下の式で表され、
【数７】
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【００１７】
スイッチＳ２およびスイッチＳ３を閉じ、スイッチＳ１およびスイッチＳ４を開いたときの出力Ｖｏｕｔ＝Ｖ２３は、以下の式で表され、
【数８】
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【００１８】
さらに、スイッチＳ２およびスイッチＳ４を閉じ、スイッチＳ１およびスイッチＳ３を開いたときの出力Ｖｏｕｔ＝Ｖ２４は、以下の式で表される。
【数９】
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【００１９】
数５に数１から４を代入すると、Ｖ１２を抵抗Ｒ０１，Ｒ０２，Ｒ０３，Ｒ０４およびｋｈ並びにＶｉｎで表すことができる。また、数６から９に数１から４を代入して、Ｒ０１，Ｒ０２，Ｒ０３，Ｒ０４をそれぞれ、Ｖ１３，Ｖ１４，Ｖ２３，Ｖ２４およびＶｉｎ並びにｋｈで表すことができる。Ｖ１２にこれらのＲ０１，Ｒ０２，Ｒ０３，Ｒ０４を代入すると、ｋｈをＶ１２，Ｖ１３，Ｖ１４，Ｖ２３，Ｖ２４およびＶｉｎで表すことができる。
【００２０】
つまり、ホール素子１に印加されている磁界の強度ｈ（Ｔ）は、測定値Ｖ１２，Ｖ１３，Ｖ１４，Ｖ２３，Ｖ２４および電源電圧Ｖｉｎで表すことができる。
【００２１】
このような磁界検出を必要とする装置は、マイクロプロセッサのような演算装置を有することが多く、出力Ｖｏｕｔをディジタル変換して、演算することで容易に正確な磁界強度ｈを算出できる。
【００２２】
本実施形態の磁気検出回路は、４つのスイッチをオン／オフするだけの簡単な構成であるので、安価であり、制御も容易である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態の磁気検出回路を示す回路図。
【図２】ホール素子の等価回路を示す回路図。
【符号の説明】
【００２４】
１  ホール素子
２  正の電源
３  負の電源
４  差動増幅器
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４  スイッチ
【図１】
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【図２】
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