楽しく遊ぶための初心者にもわかる電子工作のヒント

磁気センサの一つ「磁気抵抗素子」

磁気に反応する素子には、写真のようなものがあります。

ここでは、磁気の強さに応じて抵抗値が変化する素子(センサー)の「磁気抵抗素子」を紹介します。

ホールIC・磁気抵抗素子・リードスイッチ

こちらのページでリードスイッチを、またこちらでは、ホールICを使って、磁気の変化でLEDをON-OFFできる様子を紹介しています。

ホールICはLEDを点灯できる程度の電流を直接流すことができるので、このHPで扱うような電子工作ではスイッチのような使い方が簡単にできて使いやすかったのですが、ここで紹介する自己抵抗素子は、磁気に対する抵抗変化や電圧変化が小さいので、「増幅回路」を組み合わせて使用する必要がありますが、微妙な変化が捉えられるので、これも使いみちがありそうです。(今回は素子の紹介です)


磁気抵抗素子の用途としては、一般製品に、磁気を利用した非接触のスイッチや、歯車、モーターなどの回転部品の回転状態の検出などにたくさん使われていますので、この使い方や基本的な内容を知っていると、何かのときに役立つでしょう。


磁気抵抗素子とはどのようなもの?

ここでは、SONYのDM-106Bを使っていますが、上の写真のような、バイポーラトランジスタのような形をしていますね。

磁気抵抗素子の内部回路

磁気抵抗素子のデータシートを見ると、このように、内部に、磁気によって抵抗値が変わる素子を2つ持っている抵抗器のようなもののようです。

可変抵抗の矢印の方向を変えてあるのは、指向性ありますよ・・・という意味でしょうか。

データシートの抜粋

電圧変化が少なくて、さらに、電流もそんなに多く流せそうにない感じですが、データシートでは、最高電圧が10Vまで直接に加えられるので、オペアンプやMOS-FETを使うなどで出力を増幅すれば、電子工作分野でも何かをして遊べそうな感じですね。

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増幅回路を含んだ使い方はここでは触れていませんが、データシートには次のような回路例がありますので、実用例は後日になりますが、実用例を考えたときに紹介したいと思っています。m(_ _ )m

データシートの回路例データシートにある回路例

 

実際に抵抗の変化を測定してみました

磁石はダイソーで購入した、6mm径のネオジム磁石を使って、写真のように、素子に近づけて、抵抗値を調べました。

ネオジム磁石で抵抗値測定

集計結果

テスターのレンジの関係で、このようなkΩとΩの数字になりましたが、40Ω程度の変化です。 小さい変化ですので、扱うのが少し大変な感じがします。

楽天

データシートでは「H=8000 A/m Revoiving magnetic fieldで 2.3kΩ  の変化をする」 という数字があるのですが、その状態や測定条件がどのようなものかはよくわかりません。

ダイソーのミニ磁石に280mmテスラとあり、それは非常に強力なのですが、それでも、上記の変化の大きさですので、実用的には40Ω程度変化する・・・と考えておけば、当たらずとも遠からず・・・でしょう。

そして、変化量が少ないのは、磁石を素子に近づける方法が関係しているのかもしれません。

つまり、変化しやすい最適位置を見るける必要があるような感じです。

データシートには水平垂直方向が変化が大きいように書いてありますが、やってみてもそうではない感じでしたので、実際に使う場合には、試行錯誤して、最適なところを見つける必要がありそうな感じです。

次に、磁力と電圧変化を見るために、次のような回路で変化を調べました。

Vccの1/2あたりで電圧は最大変化する

最大変化を見る

このような回路で、2-3端子間に100kΩのボリュームで電圧調整した時の出力端子の電圧を測定しました。

100kΩのボリュームでは5/100000=0.05mAの電流量なので、100kΩに限らないで、適当なボリュームを使えばいいでしょう。

測定中

測定中拡大

ここでは5V(実測4.95V)の電源を使っていますが、その1/2の2.5V程度の電圧付近で、磁力のあるなしでの電圧の差が大きいことがわかります。抵抗素子が2つ内蔵しているので、均等にするのがいいということのようです。

結果集計

データシートには、2つの素子を背面でくっつけてブリッジにして測定すると、『出力電圧が2倍になる』ということを書いていますが、実際に使用するときには、増幅して使うことになるので、こういう使い方をすることはなさそうなので、これについては確認していません。

また、はんだ付けは260℃以下で10秒以内に、また、素子に強い力を加えないように・・・という注意などもデータシートには書いてあります。注意ください。

実際に使用するときには、データシートを詳しく読み直してください。

  

記事は以上ですが、今回わかったことは、

1)磁気抵抗素子とは、磁気の大きさで抵抗値が変化するもの

2)抵抗の変化は40Ω、電圧変化は0.1V程度なので、増幅を併用する必要あり

・・・ということで、電子工作に使うとすれば、ホールICも磁気抵抗素子も50円以下の単価なのですが、付加回路の費用が加わるので、ホールICのほうが使いやすいかな?・・・という感じがします。

→目次のページへ 

→次のページは、メロディーICの紹介


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(来歴)R2.7記事作成  R2.8様式2カラムに  最終R3.10に見直し
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電子工作記事の目次

最小限必要なことのおさらい(1-1)

最小限必要なことのおさらい(1-2)

電子工作に使う電源のいろいろ(1-3)

最小限 必要な準備をしましょう

LEDで遊んでみよう

Arduino用センサキットのLEDで遊べそうですか

7セグLEDをアナログ的に使う

バータイプLEDを使ってみる

ろーそくICとはどんなものなのでしょうか

モーターを使って遊んでみよう

DCモーターの回転数を変えてみる

DCモーター用のドライバー

モータードライバーNJU7386を使ってみる

電子工作に使えそうなバイポーラトランジスタ

バイポーラトランジスタの互換性を見てみよう

バイポーラトランジスタのダーリントン接続

電界効果トランジスタFETの基礎

発振によってBEEP音を出してみよう

マルチバイブレータでLED点滅

その他の発振回路:少部品で確実に発振する回路

CdSセルを使ってみよう

電子工作に使えそうなスイッチ類

メカニカルリレーを使った自己保持回路

磁気に反応するホールICを使ってみる

磁気センサの「磁気抵抗素子」

メロディーICを使ってみましょう

サーミスタと温度センサICを紹介します

光を利用する発光受光素子

フォトインタラプタとフォトリフレクタ

オペアンプの使い方(1)オペアンプと電源

オペアンプの使い方(2)コンパレータ

オペアンプの増幅回路

オペアンプの増幅(2)

オペアンプを使った発振回路

タイマーIC NE555を使って見よう

タイマーIC「555」を使い倒そう 

コンデンサマイク用ミニアンプを試作

10進カウンタICとシフトレジスタIC

ボルテージディテクタ・リセットIC

バイナリカウンターを使ってみよう

テスターとオームの法則から始まる電子工作

応用のページのINDEX(目次)

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