DE112013002849T5 - Magnetelement-Steuervorrichtung, Magnetelement-Steuerverfahren, und Magnetdetektionsvorrichtung - Google Patents

Magnetelement-Steuervorrichtung, Magnetelement-Steuerverfahren, und Magnetdetektionsvorrichtung Download PDF

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Abstract

Eine Magnetelement-Steuervorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst eine Anregungssignal-Erzeugungseinheit, die ein Wechselsignal erzeugt, eine Anregungssignal-Regulierungseinheit, die aus dem Wechselsignal ein Wechselspannungssignal erzeugt und auf der Basis des Wechselspannungssignals ein Anregungssignal erzeugt, das an eine Anregungsspule angelegt wird, eine Detektionssignal-Vergleichseinheit, die ein Detektionssignal mit einer positiven Spannung oder einer negativen Spannung detektiert, das durch eine induzierte elektromotorische Kraft erzeugt wird, wenn eine Stromrichtung des Anregungssignals wechselt, und eine Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit, die aus einer Spannungsinformation ein Rückkopplungssignal zur Anlegung eines Magnetfelds, welches ein an ein Magnetelement angelegtes stationäre Magnetfeld auslöscht, an die Rückkopplungsspule erzeugt. Die Anregungssignal-Regulierungseinheit oder die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit erzeugt das Anregungssignal oder das Rückkopplungssignal auf Basis eines Gleichstrom-Regulierungssignals, wobei das erzeugte Signal an die Anregungsspule oder die Rückkopplungsspule angelegt wird, und das Detektionssignal, das durch die Detektionssignal-Vergleichseinheit detektiert wird, so erzeugt wird, dass dieses in Bezug auf einen nichtlinearen Bereich des Anregungssignals verschoben ist.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Signalverarbeitungsschaltung und eine Vorrichtung zur Messung einer physikalischen Größe unter Verwendung der Signalverarbeitungsschaltung, und betrifft insbesondere eine Magnetelement-Steuervorrichtung, die ein Magnetelement vom Zeitauflösungs-Fluxgate-Typ (nachstehend als FG-Typ bezeichnet) antreibt, ein Magnetelement-Steuerverfahren, und eine Magnetdetektionsvorrichtung, die unter Verwendung des Magnetelement-Steuerverfahrens ein Magnetfeld detektiert.
  • Die Priorität der am 8. Juni 2012 eingereichten Japanischen Patentanmeldung Nr. 2012-130859 , deren gesamter Inhalt hier durch Nennung aufgenommen wird, wird beansprucht.
  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Im Allgemeinen weisen Magnetelemente vom FG-Typ verglichen mit Hall-Elementen oder magnetoresistiven Elementen, die ähnlichen Magnetismus detektieren, eine hohe Empfindlichkeit im Hinblick auf die Detektion eines Magnetfelds auf und können sie kleinformatig ausgeführt werden, weshalb sie in Azimutdetektionsvorrichtungen wie etwa tragbaren elektronischen Geräten, und dergleichen verwendet werden.
  • 12 ist ein Diagramm, das ein Aufbaubeispiel eines Magnetelements vom Zeitauflösungs-FG-Typ (für Messung vom Magnetgleichgewichtstyp) zeigt. Wie in 12 gezeigt ist das Magnetelement vom FG-Typ bei der Messung vom Magnetgleichgewichtstyp so gestaltet, dass zusätzlich zu einer Anregungswicklung und einer Detektionswicklung eine Rückkoppel(nachstehend als FB bezeichnet)-Wickelspule um die äußere Umfangsfläche eines Kerns aus einer magnetischen Substanz, der aus einem Material mit einer hohen magnetischen Permeabilität gebildet ist, gewickelt ist. Ein Bereich, um den die Anregungswicklung gewickelt ist, wird durch ein Anregungssignal als Anregungsspule angetrieben, ein Bereich, um den die Detektionswicklung gewickelt ist, gibt als Detektionsspule ein Detektionssignal aus, und ein Bereich, um den die Rückkoppelwicklung gewickelt ist, wird als Rückkopplungsspule durch ein Rückkopplungssignal angetrieben.
  • 13 ist ein Wellenformdiagramm, das ein Prinzip einer Messung vom Magnetgleichgewichtstyp unter Verwendung des Magnetfelds vom Zeitauflösungs-FG-Typ detektiert bzw. festgestellt wird.
  • TEIL (a) von 13 zeigt einen Anregungsstrom, der zu der Anregungsspule des Magnetelements geführt wird, wobei seine senkrechte Achse einen Stromwert des Anregungsstroms darstellt, und seine waagerechte Achse die Zeit darstellt. Der Anregungsstrom ist ein positives und negatives Wechselsignal mit einem Bezugsstromwert von 0 A (null Ampere) als Grenze. TEIL (b) von 13 zeigt ein FB-Signal (das heißt, ein Rückkopplungssignal), das ein an die FB-Spule des Magnetelements angelegter Strom ist, wobei seine senkrechte Achse einen Stromwert des FB-Signals darstellt, und seine waagerechte Achse die Zeit darstellt. TEIL (c) von 13 zeigt den Spannungswert eines Impulses (nachstehend auch als Pickup-Signal pu bezeichnet), der durch die Detektionsspule des Magnetelements aufgrund einer induzierten elektromotorischen Kraft erzeugt wird, wobei ihre waagerechte Achse die Zeit darstellt.
  • Wie in 13 gezeigt wird im Fall einer Messung vom Magnetgleichgewichtstyp durch die obige FB-Spule ein Magnetfeld erzeugt, das das an das Magnetelement angelegte stationäre Magnetfeld (das stationäre Magnetfeld, das durch den Kern aus der magnetischen Substanz verläuft) auslöscht.
  • Das stationäre Magnetfeld, das an das Magnetelement angelegt wird, wird aus dem Stromwert, wenn das Magnetfeld, das das stationäre Magnetfeld auslöscht, in der FB-Spule erzeugt wird, gemessen.
  • In einem Magnetgleichgewicht-System ist die obige FB-Spule als Spule, die ein Magnetfeld erzeugt, das ein stationäres Magnetfeld in dem Kern aus der magnetischen Substanz auslöscht, zusätzlich zu der Anregungsspule und der Detektionsspule bereitgestellt.
  • Nachstehend wird in dieser Beschreibung ein Verfahren, bei dem ein stationäres Magnetfeld in dem Kern aus der magnetischen Substanz durch Anlegen eines FB-Felds ausgelöscht wird und in dem ein Magnetfeld gemessen wird, als FB-Steuerung einer FB-Spule bezeichnet.
  • Zusätzlich wird im Fall der Messung vom Magnetgleichgewichtstyp in der Zeitzone des Wechsels zwischen Positiv und Negativ des Anregungssignals, das an die Anregungsspule angelegt wird, ein Zeitabstand zwischen Impulsen, die durch die Detektionsspule erzeugt werden, gemessen. Das FB-Signal wird so an die FB-Spule angelegt, dass die Zeit von dem Zeitpunkt t1, zu dem das gemessene Detektionssignal mit einer negativen Spannung ausgegeben wird, zu dem Zeitpunkt t2, zu dem das Detektionssignal mit einer positiven Spannung ausgegeben wird, gleich T/2 wird.
  • Wenn zum Beispiel die Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt t1 und dem Zeitpunkt t2 in TEIL (c) von 13 größer als T/2 ist, wird wie in TEIL (a) von 13 gezeigt das stationäre Magnetfeld in einer negativen Richtung angelegt und verändert sich die Kurve des Anregungssignale im Wesentlichen von der Kurve L0 zu der Kurve L2. Aus diesem Grund wird das FB-Signal des Stromwerts der Linie FB2 in TEIL (b) von 13 an die FB-Spule angelegt, um die Kurve L2 des Anregungssignals zu der Position der Kurve L0, bei der die Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt t1 und dem Zeitpunkt t2 gleich T/2 wird, zurückzuführen.
  • Wenn andererseits die Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt t1 und dem Zeitpunkt t2 in TEIL (c) von 13 kleiner als T/2 ist, wird wie in TEIL (a) von 13 gezeigt das stationäre Magnetfeld in einer positiven Richtung angelegt und verändert sich die Kurve des Anregungssignals im Wesentlichen von der Kurve L0 zu der Kurve L1. Aus diesem Grund wird das FB-Signal des Stromwerts der Linie FB1 in TEIL (b) von 13 an die FB-Spule angelegt, um die Kurve L1 des Anregungssignals zu der Position der Kurve L0 zurückzuführen.
  • Die Stärke des stationären Magnetfelds, das an das Magnetelement angelegt wird, wird aus dem Stromwert des FB-Signals, das so an die FB-Spule angelegt wird, dass die Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt t1 und dem Zeitpunkt t2 gleich T/2 wird, erhalten.
  • Nun wurde die oben angeführte Beschreibung für einen Fall gegeben, in dem die Komponente der senkrechten Achse in TEIL (a) von 13 als Strom angesetzt ist und das Anregungssignal, das an die Anregungsspule angelegt wird, ein Stromsignal ist, doch kann die Komponente der senkrechten Achse als Spannungswert zwischen beiden Enden des Anschlusses der Anregungsspule dargestellt sein. In diesem Fall ist in dem TEIL (a) von 13 die Spannung der senkrechten Achse, die die waagerechte Achse schneidet, auf eine Bezugsspannung festgelegt und durch Vref (was in der Strombenennung 0V ist) dargestellt.
  • Als nächstes ist 14 ein Blockdiagramm, das einen beispielhaften Aufbau einer Magnetdetektionsvorrichtung, die bei der FB-Spulen-FB-Steuerung eine Magnetelement-Steuervorrichtung verwendet, zeigt. In 14 ist ein Magnetelement durch eine Detektionsspule 1001, eine Anregungsspule 1002 und eine FB-Spule 1003 gebildet.
  • Eine Magnetelement-Steuervorrichtung 200 ist durch eine Magnetelement-Steuereinheit 201, eine Taktsignal-Erzeugungseinheit 202 und eine Taktsignal-Regulierungseinheit 203 gebildet.
  • Die Taktsignal-Erzeugungseinheit 202 erzeugt einen Takt mit einem Zyklus T und gibt den erzeugten Takt an die Taktsignal-Regulierungseinheit 203 aus.
  • Die Taktsignal-Regulierungseinheit 203 reguliert den Signalpegel des gelieferten Takts, und gibt den regulierten Takt an die Magnetelement-Steuereinheit 201 aus.
  • Die Magnetelement-Steuereinheit 201 umfasst eine Detektionssignal-Verstärkungseinheit 2011, eine Detektionssignal-Vergleichseinheit 2012, eine Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 2013, eine Rückkopplungssignal-Umwandlungseinheit 2014, eine Datensignal-Umwandlungseinheit 2015, eine Anregungssignal-Regulierungseinheit 2016 und eine Anregungssignal-Erzeugungseinheit 2017.
  • Die Anregungssignal-Erzeugungseinheit 2017 erzeugt aus einem Takt, der von der Taktsignal-Regulierungseinheit 203 geliefert wird, eine Dreieckswelle als das in TEIL (a) von 13 gezeigte Anregungssignal.
  • Die Anregungssignal-Regulierungseinheit 2016 reguliert den Spannungspegel des Anregungssignals, das von der Anregungssignal-Erzeugungseinheit 2017 geliefert wird, und liefert den regulierten Spannungspegel als das Anregungssignal zu der Anregungsspule.
  • Die Anregungsspule 1002 erzeugt in dem Kern aus der magnetischen Substanz des Magnetelements 100 ein Magnetfeld, das der Dreieckswelle entspricht.
  • Die Detektionsspule 1001 erzeugt in der Zeitzone des Wechsels zwischen Positiv und Negativ des Anregungssignals in dem Kern aus der magnetischen Substanz einen Impuls.
  • Die Detektionssignal-Verstärkungseinheit 2011 verstärkt den Spannungspegel des Impulses, der von der Detektionsspule geliefert wird, und gibt den verstärkten Spannungspegel als das Detektionssignal an die Detektionssignal-Vergleichseinheit 2012 aus.
  • Die Detektionssignal-Vergleichseinheit 2012 erhält einen Unterschied zwischen T/2 und der Zeitspanne des Impulses (Detektionssignals) zwischen dem Zeitpunkt t1 und dem Zeitpunkt t2 und gibt den Unterschied an die Rückkopplungssignal-Umwandlungseinheit 2014 aus.
  • Die Rückkopplungssignal-Umwandlungseinheit 2014 erhält den Stromwert des zu der FB-Spule gelieferten FB-Signals aus dem gelieferten Unterschied.
  • Hier liest die Rückkopplungssignal-Umwandlungseinheit 2014 den Stromwert, der dem Unterschied entspricht, aus einer FB-Stromwert-Tabelle die vorab erstellt und in einer internen Speichereinheit gespeichert wurde, und erhält sie den Stromwert des FB-Signals.
  • Die FB-Stromwert-Tabelle ist eine Tabelle, die die Entsprechung zwischen dem obigen Unterschied und einem Stromwert (Digitalwert) zur Auslöschung eines stationären Magnetfelds in dem Kern aus der magnetischen Substanz angibt.
  • Die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 2013 nimmt an dem Stromwert des FB-Signals, das von der Rückkopplungssignal-Umwandlungseinheit 2014 geliefert wird, eine D/A(Digital/Analog)-Wandlung vor und gibt den erzeugten Strom als das FB-Signal an die FB-Spule 1003 aus. Zudem gibt die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 2013 den Stromwert des FB-Signals, das von der Rückkopplungssignal-Umwandlungseinheit 2014 geliefert wird, an die Datensignal-Umwandlungseinheit 2015 aus.
  • Die Datensignal-Umwandlungseinheit 2015 erhält die Stärke des stationären Magnetfelds, das in dem Kern aus der magnetischen Substanz ausgelöscht wird, das heißt, die Stärke des stationären Magnetfelds, das an das Magnetelement 100 angelegt wird, aus dem Stromwert des gelieferten FB-Signals. Hier liest die Datensignal-Umwandlungseinheit 2015 die Stärke des Magnetfelds, die dem Stromwert des FB-Signals entspricht, aus einer Stromwert-Magnetfeld-Tabelle, die vorab erstellt und in einer internen Speichereinheit gespeichert wurde, und erhält sie die Stärke des Magnetfelds, das an das Magnetelement 100 angelegt wird. Die Stromwert-Magnetfeld-Tabelle ist eine Tabelle, die die Entsprechung zwischen dem obigen Stromwert des FB-Signals und der Stärke des angelegten stationären Magnetfelds angibt.
  • Wenn bei dem Magnetgleichgewichts-System ein Magnetfeld unter Verwendung des Magnetelements vom Zeitauflösungs-FG-Typ detektiert wird, wird ein Magnetfeld in dem Kern aus der magnetischen Substanz in einem Gleichgewichtszustand gehalten, so dass das Detektionssignal unabhängig von dem stationären Magnetfeld, das an das Magnetelement 100 angelegt wird, in einem konstanten Zeitabstand (T/2) ausgegeben wird. Aus diesem Grund kann durch die Stromversorgungsspannung des gesamten Magnetelements 100 eine Beschränkung vorgenommen werden, das heißt, die Messung des Magnetfelds kann in einem Bereich durchgeführt werden, in dem der Stromwert des FB-Signals geliefert werden kann.
  • Wenn bei dem Magnetgleichgewichts-System ein Magnetfeld unter Verwendung des Magnetelements vom Zeitauflösungs-FG-Typ detektiert wird, ist zudem als Eigenschaft des Magnetelements die Abhängigkeit der Anregungseffizienz von dem Magnetfeld gering und neigen daher die Wellenform des Detektionssignals und die Stationarität des Zeitabstands, in dem das Detektionssignal erzeugt wird, dazu, beibehalten zu werden.
  • Aus diesem Grund wird bei Anwendung eines zu messenden Objekts auf das Magnetelement, das ein Magnetfeld, welches durch einen Strom von ungefähr einigen hundert A (Ampere) erzeugt wird, in dem gesamten Messstrombereich in einem Zustand, in dem die Linearität aufrechterhalten wird, misst, vorwiegend die Magnetfelddetektion des Magnetgleichgewichts-Systems verwendet.
  • DOKUMENTE DES STANDS DER TECHNIK
  • PATENTDOKUMENTE
    • [Patentdokument 1 Japanische Patentoffenlegungsschrift, erste Veröffentlichung Nr. 2008-292325
    • [Patentdokument 2 Japanische Patentoffenlegungsschrift, erste Veröffentlichung Nr. 2007-078423
    • [Patentdokument 3 Japanische Patentoffenlegungsschrift, erste Veröffentlichung Nr. 2007-078422
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • PROBLEME, DIE DIE ERFINDUNG LÖSEN SOLL
  • Wenn das Magnetfeld durch das Magnetgleichgewichts-System unter Verwendung des oben beschriebenen Magnetelements vom Zeitauflösungs-FG-Typ detektiert wird, wird das FB-Signal bei der FB-Steuerung einer FB-Spule im Allgemeinen durch eine Stromsteuerung vorgenommen.
  • Wie vorher erwähnt wird der Stromwert des FB-Signals selbst dann, wenn eine Verhältnisbeziehung zwischen dem Stromwert in einem FB-Steuersignal und der Stärke eines durch den Stromwert erzeugten Magnetfelds besteht und sich der Widerstand der FB-Spule (nachstehend auch als Rückkopplungsspule bezeichnet) infolge von Unterschieden des Stromwerts des FB-Signals gemäß einer Temperatur verändert, mit einem konstanten Strom gesteuert. Aus diesem Grund ist es auch bei einem Magnetfeld mit einer hohen Stärke, in dem der Stromwert des FB-Signals ansteigt, möglich, die Empfindlichkeitslinearität des Magnetelements aufrechtzuerhalten.
  • Zudem wird selbst dann, wenn sich jede Anregungseffizienz der Anregungsspule und der Rückkopplungsspule mit der individuellen Abweichung der Eigenschaften des Magnetelements ändert, der Konvergenzzustand des Magnetfeldgleichgewichts zwischen dem durch das FB-Signal erzeugten Magnetfeld und dem stationären Magnetfeld durch die Eigenschaften der Steuerschaltung, die das FB-Signal ausgibt, beschränkt und wird kein Restfehler (Fehler) bei der Konvergenz erzeugt.
  • Ferner verändert sich das Magnetempfindlichkeitsverhältnis der Anregungsspule zu der Rückkopplungsspule nicht, wenn das Verhältnis der Anregungseffizienz der Anregungsspule zu der Anregungseffizienz der Rückkopplungsspule konstant gehalten wird, und verändert sich daher auch die Konvergenzzeit, bis das Magnetfeld auf Basis des FB-Signals und das stationäre Magnetfeld das Magnetfeldgleichgewicht erreichen, nicht.
  • Daher wird, wenn die Anregungsspule und die Rückkopplungsspule in dem Magnetelement gleichzeitig durch einen Halbleiterprozess oder dergleichen gebildet werden, das Spulenwiderstandsverhältnis selbst dann aufrechterhalten, wenn sich jeder Widerstand der Anregungsspule und der Rückkopplungsspule verändert. Dadurch kommt es nicht zu einem Restfehler in dem Gleichgewichtszustand, der ein Index der Konvergenz des Magnetfeldgleichgewichts ist, und verändert sich die Zeit bis zum Erreichen des Gleichgewichtszustands nicht.
  • Doch wenn durch den Magnetgleichgewichtstyp unter Verwendung des Magnetelements vom Zeitauflösungs-FG-Typ ein Magnetfeld detektiert wird und das FB-Signal die Stärke des Magnetfelds, das durch die Rückkopplungsspule erzeugt wird, auf Basis eines Stromwerts steuert, ist es nötig, dass der Stromwert, der der Stärke des Magnetfelds entspricht, durch eine Steuerung konstanten Stroms bestimmt wird. Aus diesem Grund muss eine Spannungs-Strom-Umwandlungsschaltung, die den Konstantstrom steuert, eingerichtet werden.
  • 15 ist ein Diagramm, das den Aufbau einer Spannungs-Strom-Umwandlungsschaltung zeigt. Zudem ist 16 ein Diagramm, das die Spannungs-Strom-Umwandlungsschaltung zeigt.
  • Wie in 15 gezeigt umfasst die Spannungs-Strom-Umwandlungsschaltung eine Anregungsdreieckswellen-Erzeugungsschaltung 2017a, die die oben genannte Anregungssignal-Erzeugungseinheit 2017 bildet, und die Anregungssignal-Regulierungseinheit 2016.
  • Die Anregungsdreieckswellen-Erzeugungsschaltung 2017a erzeugt aus einem Takt, der von der Taktsignal-Regulierungseinheit 203 geliefert wird, eine Dreieckswelle (mit einem Spannungspegel Vex) als das in 16 gezeigte Anregungssignal.
  • Die Anregungssignal-Regulierungseinheit 2016 enthält einen Differenzverstärker 2001 und einen Widerstand 2002 (Widerstandswert R).
  • Die Anregungssignal-Regulierungseinheit 2016 wandelt die Dreieckswelle Vex um und erzeugt einen Konstantstrom (Stromwert Iex), der durch die Anregungsspule 1002 (Widerstandswert R) fließt.
  • Das erste Ende des Widerstands 2002 ist an den Ausgang der Anregungsdreieckswellen-Erzeugungsschaltung 2017a angeschlossen, und sein zweites Ende ist an den invertierenden Eingangsanschluss des Differenzverstärkers 2001 angeschlossen.
  • Der Differenzverstärker 2001 ist so gestaltet, dass sein nicht-invertierender Eingangsanschluss an eine nicht gezeigte Bezugsspannungsquelle angeschlossen ist und an ihr eine Bezugsspannung Vref eingegeben wird, und dass sein invertierender Eingangsanschluss an das zweite Ende des Widerstands 2002 angeschlossen ist.
  • Die Anregungsspule 1002 ist zwischen dem Ausgangsanschluss und dem invertierenden Eingangsanschluss des Differenzverstärkers 2001 angeschlossen.
  • Gemäß der obigen Gestaltung wird in einer Strom-Spannungs-Umwandlungsschaltung dann, wenn sich der Spannungspegel (der auf V– eingerichtet ist) der nicht-invertierende Eingangsanschluss und der Spannungspegel Vex der Dreieckswelle verändern, ein Strom Iex so zu der Anregungsspule 1002 zum Fließen gebracht, dass die Beziehung V– = Vref hergestellt wird. Das heißt, in einem Bereich, in dem der Spitzenwert einer Anregungsspannung (Spannung zwischen beiden Enden der Anregungsspule 1002) Iex × Rex < Vcc/2 beträgt, wenn der Stromversorgungsspannungspegel des Differenzverstärkers 2001 auf Vcc eingerichtet ist, wird die Beziehung Iex = (Vex – Vref)/R hergestellt. Da an Vex eine Spannungssteuerung vorgenommen wird, wird dadurch das Anregungssignal für die Stromsteuerung erzeugt.
  • Übrigens wird, wenn für das Anregungssignal, wie oben beschrieben, eine Dreieckswelle verwendet wird, durch einen Verstärker, der in der Anregungsdreieckswellen-Erzeugungsschaltung 2017a verwendet wird, eine Signalverzerrung (nachstehend als Übergangsverzerrung bezeichnet) erzeugt. Nachstehend wird die Erzeugung der Signalverzerrung beschrieben.
  • In 16 zeigt das Anregungssignal die Wellenform eines Stroms, der durch die Anregungsspule 1002 fließt, und es ist ein Zustand gezeigt, in dem zu dem Zeitpunkt des Wechsels von Positiv zu Negativ und zu dem Zeitpunkt des Wechsels von Negativ zu Positiv in dem Anregungssignal die Übergangsverzerrung erzeugt wird.
  • Die Übergangsverzerrung tritt auf, da die Übergangsverzerrung, die in der durch die Anregungsdreieckswellen-Erzeugungsschaltung 2017a erzeugten Dreieckswellenspannung Vex erzeugt wird, widergespiegelt wird. Folglich werden nachstehend beschriebene Verfahren ins Auge gefasst, um die Verzerrung durch den Verstärker, der in der Anregungsdreieckswellen-Erzeugungsschaltung 2017a verwendet wird, zu unterdrücken.
  • Wenn der in der Anregungsdreieckswellen-Erzeugungsschaltung 2017a verwendete Verstärker zum Beispiel ein Verstärker der Klasse A ist, wird ein Verfahren ins Auge gefasst, bei dem ein Ruhestrom angelegt wird, um die Übergangsverzerrung in der Dreieckswelle, die ein Ausgangssignal ist, nicht zu erzeugen, so dass die Übergangsverzerrung in der Nähe eines Bezugsstromwerts von 0 A des Anregungsstroms nicht aufritt. Doch bei diesem Verfahren ist es nötig, den Ruhestrom ständig fließen zu lassen, weshalb der Stromverbrauch der gesamten Vorrichtung zunimmt.
  • Wenn der Verstärker, der in der Anregungsdreieckswellen-Erzeugungsschaltung 2017a verwendet wird, andererseits ein Verstärker der Klasse B ist, tritt in der Dreieckswelle, die ein Ausgangssignal ist, eine Übergangsverzerrung auf, da der Verstärker ein Verstärker von einer Art ist, bei der kein Ruhestrom angelegt wird, und es ist nicht möglich, das Auftreten der Übergangsverzerrung in der Nähe eines Bezugsstromwerts von 0 A des Anregungsstroms zu verhindern.
  • Im Allgemeinen wird für den Verstärker, der in der Anregungsdreieckswellen-Erzeugungsschaltung 2017a verwendet wird, ein als Verstärker der Klasse AB bezeichneter Verstärker, der eine mittlere Tätigkeit zwischen den oben genannten Klassen A und B durchführt, verwendet. Aus diesem Grund tritt dann, wenn die Strom-Spannungs-Umwandlungsschaltung zum Zweck einer Verringerung des Stromverbrauchs unter Verwendung eines Verstärkers der Klasse AB, der einen geringen Antriebsstrom aufweist, gebildet wird, die Übergangsverzerrung in der Nähe eines Bezugsstromwerts von 0 A des Anregungsstroms auf.
  • Wie oben beschrieben, erhält die Detektionssignal-Vergleichseinheit 2012 eine Zeitspanne zwischen einem Zeitpunkt, zu dem der Impuls (das pu-Signal) von Positiv zu Negativ wechselt, und einem Zeitpunkt, zu dem der Impuls von Negativ zu Positiv wechselt, das heißt, einen Unterschied zwischen T/2 und einer in 16 gezeigten Zeitspanne von einem ersten Detektionssignal bis zu einem zweiten Detektionssignal, und gibt sie das Ergebnis an die Rückkopplungssignal-Umwandlungseinheit 2014 aus. Zudem erhält die Rückkopplungssignal-Umwandlungseinheit 2014 den Stromwert des FB-Signals, das der Rückkopplungsspule geliefert wird, aus dem gelieferten Unterschied.
  • In 16 zeigt der Stromwert, der der Anregungsspule 1002 geliefert wird, dann, wenn kein stationäres Magnetfeld an das Magnetelement 100 angelegt wird, eine der Kurve L0c entsprechende Veränderung. Zudem wird dann, wenn die Zeitspanne des pu-Signals größer als T/2 ist, ein stationäres Magnetfeld in einer negativen Richtung angelegt und verändert sich die Kurve des Anregungssignals im Wesentlichen von der Kurve L0c zu der Kurve L2c. Zudem wird dann, wenn die Zeitspanne des pu-Signals kleiner als T/2 wird, ein stationäres Magnetfeld in einer positiven Richtung angelegt und es verändert sich die Kurve des Anregungssignals im Wesentlichen von der Kurve L0c zu der Kurve L1c.
  • Unter diesen Kurven schneidet die Kurve L0c 0 A, was ein Bezugsstromwert ist, in einer Zeitzone, in der die Übergangsverzerrung in dem Anregungssignal erzeugt wird. Aus diesem Grund wird das pu-Signal in einem Zeitraum erzeugt, zu dem in dem Anregungsstrom keine Linearität vorhanden ist. Das heißt, da der Zeitraum T/2, zu dem die Detektionssignal-Vergleichseinheit 2012 in einer Differenzrechenoperation verwendet wird, einen Bereich enthält, in dem die Übergangsverzerrung in dem Anregungssignal erzeugt wird, wurde er auf einen Wert gesetzt, bei dem die Detektionsgenauigkeit des stationären Magnetfelds verringert wird.
  • Da das pu-Signal bei der in 15 gezeigten Magnetelement-Steuervorrichtung 200 wie oben angeführt zu einer Zeit erzeugt wird, zu der die Übergangsverzerrung erzeugt wird, verschlechtert sich die Linearität der Magnetempfindlichkeit und verschlechtert sich die Stabilität des Ausgangs bei einer konstanten Temperatur und in einem konstanten externen Magnetfeld.
  • Die vorliegende Erfindung wurde angesichts dieser Umstände erdacht, und ihre Aufgabe ist, bei einer Magnetelement-Steuervorrichtung, die ein Magnetfeld vom Magnetgleichgewichts-System unter Verwendung eines Magnetelements vom Zeitauflösungs-FG-Typ detektiert, die Stabilität des Ausgangs der Magnetelement-Steuervorrichtung zu verbessern, ohne dass ein Einfluss durch eine Signalverzerrung, die in einem Anregungssignal oder einem Rückkopplungssignal erzeugt wird, erfolgt.
  • MITTEL ZUR LÖSUNG DER PROBLEME
  • Nach einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Magnetelement-Steuervorrichtung, die ein Magnetelement vom Fluxgate-Typ mit einer Anregungsspule, einer Detektionsspule und einer Rückkopplungsspule steuert, wenn eine Stärke eines stationären Magnetfelds, das an das Magnetelement angelegt wird, unter Verwendung des Zeitauflösungs-Magnetgleichgewichts-Systems detektiert wird, bereitgestellt, aufweisend: eine Anregungssignal-Erzeugungseinheit, die ein Wechselsignal erzeugt; eine Anregungssignal-Regulierungseinheit, die aus dem Wechselsignal ein Wechselspannungssignal erzeugt und auf der Basis des Wechselspannungssignals ein Anregungssignal erzeugt, das an die Anregungsspule angelegt wird; eine Detektionssignal-Vergleichseinheit, die ein Detektionssignal mit einer positiven Spannung oder einer negativen Spannung detektiert, welches durch eine induzierte elektromotorische Kraft erzeugt wird, wenn eine Stromrichtung des Anregungssignals wechselt; eine Rückkopplungssignal-Erzeugungseinheit, die eine Zeitspanne zwischen Detektionssignalen mit der positiven Spannung und der negativen Spannung in eine Spannungsinformation umwandelt; eine Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit, die aus der Spannungsinformation ein Rückkopplungssignal erzeugt, das ein Magnetfeld an die Rückkopplungsspule anlegt, welches das an das Magnetelement angelegte stationäre Magnetfeld auslöscht; eine Datensignal-Umwandlungseinheit, die das Rückkopplungssignal als Datensignal, welches eine Magnetfeldstärke angibt, ausgibt; und eine Regulierungssignal-Erzeugungseinheit, die ein vorab reguliertes Gleichstrom-Regulierungssignal ausgibt, das in Bezug auf wenigstens eines aus dem Anregungssignal oder dem Rückkopplungssignal überlagernd aufgesetzt wird, wobei die Anregungssignal-Regulierungseinheit oder die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit das Anregungssignal oder das Rückkopplungssignal auf der Basis des Gleichstrom-Regulierungssignals erzeugt, wobei das erzeugte Signal an die Anregungsspule oder die Rückkopplungsspule angelegt wird, und das durch die Detektionssignal-Vergleichseinheit detektierte Detektionssignal so erzeugt wird, dass es in Bezug auf einen nichtlinearen Bereich des Anregungssignals verschoben ist.
  • Nach einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung umfasst die Regulierungssignal-Erzeugungseinheit bei der Magnetelement-Steuervorrichtung des ersten Gesichtspunkts einen ersten Widerstand, wovon ein Ende mit einem Eingangsanschluss, an der eine Regulierungsspannung eingegeben werden kann, verbunden ist, umfasst die Anregungssignal-Regulierungseinheit oder die Rückkopplungs-Regulierungseinheit einen zweiten Widerstand, wovon ein Ende mit der Anregungssignal-Erzeugungseinheit und der Rückkopplungssignal-Erzeugungseinheit verbunden ist, und einen Differenzverstärker, wobei der erste Widerstand und der zweite Widerstand mit einem invertierenden Eingangsanschluss verbunden sind, und ein nicht-invertierender Eingangsanschluss mit einer vorab festgesetzten Bezugsspannung verbunden ist, wobei die Anregungsspule oder die Rückkopplungsspule zwischen einem Ausgangsanschluss und dem invertierenden Eingangsanschluss des Differenzverstärkers angeschlossen ist, und der Differenzverstärker so konfiguriert ist, dass er veranlasst, dass ein Strom zu der Anregungsspule oder der Rückkopplungsspule fließt, dass ein Spannungspegel den invertierenden Eingangsanschluss und ein Spannungspegel den nicht-invertierenden Eingangsanschluss einander gleich werden.
  • Nach einem dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist in der Magnetelement-Steuervorrichtung des ersten oder zweiten Gesichtspunkts ferner ein Temperatursensor, der die Temperatur des Magnetelements misst, enthalten, und nimmt die Regulierungssignal-Erzeugungseinheit eine Korrektur vor, indem sie das Gleichstrom-Regulierungssignal mit einem Koeffizienten, der der Temperatur entspricht, multipliziert, und sie liefert das Gleichstrom-Regulierungssignal nach der Korrektur zu der Anregungssignal-Regulierungseinheit oder der Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit.
  • Nach einem vierten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung erhält die Rückkopplungssignal-Erzeugungseinheit bei der Magnetelement-Steuervorrichtung des ersten bis dritten Gesichtspunkts ein Tastverhältnis, das einen Spannungswert des Rückkopplungssignals angibt, als die Spannungsinformation aus der Zeitspanne, und gibt eine Rechteckwelle des Tastverhältnisses, das den Spannungswert des Rückkopplungssignals angibt, an die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit aus, und die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit erzeugt das Rückkopplungssignal, das eine Gleichstromspannung ist, die erhalten wird, indem die Rechteckwelle mit dem Tastverhältnis in Zusammenhang gebracht wird.
  • Nach einem fünften Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung erhält die Rückkopplungssignal-Erzeugungseinheit bei der Magnetelement-Steuervorrichtung des ersten bis dritten Gesichtspunkts einen Unterschied zwischen der Zeitspanne und einer vorab festgelegten Bezugszeitspanne, erhält aus dem Unterschied einen Digitalwert, der den Spannungswert des Rückkopplungssignals angibt, als die Spannungsinformation, und gibt den Digitalwert an die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit aus, und erzeugt die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit ein Rückkopplungssignal, das eine durch den Digitalwert angegebene Gleichstromspannung ist.
  • Nach einem sechsten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung sind in der Magnetelement-Steuervorrichtung des ersten bis fünften Gesichtspunkts ferner eine Taktsignal-Erzeugungseinheit, die ein periodisches Taktsignal erzeugt, und eine Anregungssignal-Erzeugungseinheit, die ein Dreieckswellensignal als das mit dem Taktsignal synchronisierte Wechselsignal erzeugt, enthalten.
  • Nach einem siebenten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Magnetelement-Steuerverfahren zur Steuerung eines Magnetelements mit einer Anregungsspule, einer Detektionsspule und einer Rückkopplungsspule, wenn eine Stärke eines stationären Magnetfelds, das an das Magnetelement angelegt wird, unter Verwendung des Zeitauflösungs-Magnetgleichgewichts-System detektiert wird, bereitgestellt, die einen Anregungssignal-Erzeugungsprozess, bei dem ein Wechselsignal erzeugt wird, aufweisend: einen Anregungssignal-Regulierungsprozess, bei dem aus dem Wechselsignal ein Wechselspannungssignal erzeugt wird und auf der Basis des Wechselspannungssignals ein Anregungssignal, das an die Anregungsspule angelegt wird, erzeugt wird; einen Detektionssignal-Vergleichsprozess, bei dem ein Detektionssignal mit einer positiven Spannung oder einer negativen Spannung, welches durch eine induzierte elektromotorische Kraft erzeugt wird, wenn eine Stromrichtung des Anregungssignals wechselt, detektiert wird; einen Rückkopplungssignal-Erzeugungsprozess, bei dem eine Zeitspanne zwischen Detektionssignalen mit der positiven Spannung und der negativen Spannung in eine Spannungsinformation umgewandelt wird; einen Rückkopplungssignal-Regulierungsprozess, bei dem aus der Spannungsinformation ein Magnetfeld, welches ein an das Magnetelement angelegtes stationäres Magnetfeld auslöscht, an die Rückkopplungsspule angelegt wird; einen Datensignal-Umwandlungsprozess, bei dem das Rückkopplungssignal als Datensignal, das eine Magnetfeldstärke angibt, ausgegeben wird; und einen Signalregulierungs-Prozess, bei dem ein vorab reguliertes Gleichstrom-Regulierungssignal ausgegeben wird, das in Bezug auf wenigstens eines aus dem Anregungssignal oder dem Rückkopplungssignal überlagernd aufgesetzt wird, wobei der Anregungssignal-Regulierungsprozess oder der Rückkopplungssignal-Regulierungsprozess einen Prozess umfasst, bei dem das Anregungssignal oder das Rückkopplungssignal auf der Basis des Gleichstrom-Regulierungssignals erzeugt wird, wobei das erzeugte Signal an die Anregungsspule oder die Rückkopplungsspule angelegt wird, und das bei dem Detektionssignal-Vergleichsprozess detektierte Detektionssignal so erzeugt wird, dass es in Bezug auf einen nichtlinearen Bereich des Anregungssignals verschoben ist.
  • Nach einem achten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Magnetfeld-Detektionsvorrichtung bereitgestellt, die auf einem Magnetgleichgewichts-System basiert, das eine Stärke eines anzulegenden stationären Magnetfelds detektiert, aufweisend: ein Magnetelement vom Fluxgate-Typ mit einer Anregungsspule, einer Detektionsspule, und einer Rückkopplungsspule; eine Anregungssignal-Erzeugungseinheit, die ein Wechselsignal erzeugt; eine Anregungssignal-Regulierungseinheit, die aus dem Wechselsignal ein Wechselspannungssignal erzeugt und auf der Basis des Wechselspannungssignals ein Anregungssignal erzeugt, das an die Anregungsspule angelegt wird; eine Detektionssignal-Vergleichseinheit, die ein Detektionssignal mit einer positiven Spannung oder einer negativen Spannung detektiert, welches durch eine induzierte elektromotorische Kraft erzeugt wird, wenn eine Stromrichtung des Anregungssignals wechselt; eine Rückkopplungssignal-Erzeugungseinheit, die eine Zeitspanne zwischen Detektionssignalen mit der positiven Spannung und der negativen Spannung in eine Spannungsinformation umwandelt; eine Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit, die aus der Spannungsinformation ein Rückkopplungssignal erzeugt, das ein Magnetfeld, welches das an das Magnetelement angelegte stationäre Magnetfeld auslöscht, an die Rückkopplungsspule anlegt; eine Datensignal-Umwandlungseinheit, die das Rückkopplungssignal als Datensignal, welches eine Magnetfeldstärke angibt, ausgibt; und eine Regulierungssignal-Erzeugungseinheit, die ein vorab reguliertes Gleichstrom-Regulierungssignal ausgibt, das in Bezug auf wenigstens eines aus dem Anregungssignal oder dem Rückkopplungssignal überlagernd aufgesetzt wird, wobei die Anregungssignal-Regulierungseinheit oder die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit das Anregungssignal oder das Rückkopplungssignal auf der Basis des Gleichstrom-Regulierungssignals erzeugt, wobei das erzeugte Signal an die Anregungsspule oder die Rückkopplungsspule angelegt wird, und das durch die Detektionssignal-Vergleichseinheit detektierte Detektionssignal so erzeugt wird, dass es in Bezug auf einen nichtlinearen Bereich des Anregungssignals verschoben ist.
  • WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
  • Nach den vorstehend beschriebenen Gesichtspunkten der vorliegenden Erfindung ist eine Regulierungssignal-Erzeugungseinheit, die ein vorab reguliertes Gleichstrom-Regulierungssignal ausgibt, das in Bezug auf wenigstens eines aus dem Anregungssignal oder dem Rückkopplungssignal überlagernd aufgesetzt wird, enthalten und erzeugt die Anregungssignal-Regulierungseinheit oder die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit das Anregungssignal oder das Rückkopplungssignal auf der Basis des Gleichstrom-Regulierungssignals, wobei das erzeugte Signal an die Anregungsspule oder die Rückkopplungsspule angelegt wird. Aus diesem Grund ist es möglich, ein stationäres Magnetfeld zu messen, während die Linearität von einer unteren Grenze der Messung bis zu einer oberen Grenze der Messung beibehalten wird, da das durch die Detektionssignal-Vergleichseinheit detektierte Detektionssignal so erzeugt werden kann, dass es in Bezug auf einen nichtlinearen Bereich (einen Bereich, in dem die Übergangsverzerrung erzeugt wird) des Anregungssignals verschoben ist.
  • Daher ist es nach den Gesichtspunkten der vorliegenden Erfindung bei der Magnetelement-Steuervorrichtung, die ein Magnetfeld von einem Magnetgleichgewichtstyp unter Verwendung eines Magnetelements vom Zeitauflösungs-FG-Typ detektiert, möglich, die Stabilität des Ausgangs der Vorrichtung zu verbessern, ohne dass ein Einfluss durch eine Signalverzerrung, die in einem Anregungssignal oder einem Rückkopplungssignal erzeugt wird, erfolgt.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Diagramm, das ein Aufbaubeispiel einer Magnetelement-Steuervorrichtung 110 nach einer ersten Ausführungsform zeigt.
  • 2 ist ein Diagramm, das ein Aufbaubeispiel einer Kompensationsschaltung in der Magnetelement-Steuervorrichtung 110 zeigt.
  • 3 ist ein Diagramm, das ein Prinzip der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 4 ist ein Diagramm, das ein Aufbaubeispiel einer Magnetelement-Steuervorrichtung 120 nach einer zweiten Ausführungsform zeigt.
  • 5 ist ein Diagramm, das einen Aufbau einer Kompensationsschaltung in der Magnetelement-Steuervorrichtung 120 zeigt.
  • 6 ist ein Diagramm, das ein Aufbaubeispiel einer Magnetelement-Steuervorrichtung 130 nach einer dritten Ausführungsform zeigt.
  • 7 ist ein Diagramm, das ein Aufbaubeispiel einer Magnetelement-Steuervorrichtung 140 nach einer vierten Ausführungsform zeigt.
  • 8 ist ein Diagramm, das ein Aufbaubeispiel einer Magnetelement-Steuervorrichtung 150 nach einer fünften Ausführungsform zeigt.
  • 9 ist ein Diagramm, das ein Aufbaubeispiel einer Magnetelement-Steuervorrichtung 160 nach einer sechsten Ausführungsform zeigt.
  • 10 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Betriebsbeispiel einer durch die Magnetelement-Steuervorrichtung durchgeführten Steuerverarbeitung (Verarbeitung mit unterbrochenem Rückkopplungsbetrieb) zeigt.
  • 11 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Betriebsbeispiel einer durch die Magnetelement-Steuervorrichtung durchgeführten Steuerverarbeitung (Verarbeitung mit fortlaufendem Rückkopplungsbetrieb) zeigt.
  • 12 ist ein Diagramm, das ein Aufbaubeispiel eines Magnetelements vom Zeitauflösungs-FG-Typ (für Messung vom Magnetgleichgewichtstyp) zeigt.
  • 13 ist ein Wellenformdiagramm, das ein Prinzip der Magnetfelddetektion bei dem Magnetgleichgewichts-System unter Verwendung des Magnetelements vom Zeitauflösungs-FG-Typ zeigt.
  • 14 ist ein Blockdiagramm, das ein Aufbaubeispiel einer Magnetdetektionsvorrichtung, die bei der FB-Steuerung einer FB-Spule eine Magnetelement-Steuervorrichtung verwendet, zeigt.
  • 15 ist ein Diagramm, das einen Aufbau einer Spannungs-Strom-Umwandlungsschaltung zeigt.
  • 16 ist ein Diagramm, das einen Problempunkt der Spannungs-Strom-Umwandlungsschaltung zeigt.
  • AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • [Erste Ausführungsform
  • Unter Bezugnahme auf 1 bis 3 werden das Prinzip der vorliegenden Erfindung und eine Magnetelement-Steuervorrichtung 110 nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
  • 1 ist ein Diagramm, das ein Aufbaubeispiel der Magnetelement-Steuervorrichtung 110 nach der vorliegenden Ausführungsform zeigt. 2 ist ein Diagramm, das ein Aufbaubeispiel einer Kompensationsschaltung in der Magnetelement-Steuervorrichtung 110 zeigt.
  • Die Magnetelement-Steuervorrichtung 110 umfasst eine Magnetelement-Steuereinheit 111, eine Taktsignal-Erzeugungseinheit 102, eine Taktsignal-Regulierungseinheit 103, und eine Datensignal-Bestimmungseinheit 104. Wenn die Stärke eines stationären Magnetfelds, das an ein Magnetelement 50 vom Fluxgate-Typ, welches durch eine Detektionsspule 51, eine Anregungsspule 52, und eine Rückkopplungsspule 53 gebildet ist, angelegt wird, unter Verwendung des Zeitauflösungs-Magnetgleichgewichts-System detektiert wird, steuert die Magnetelement-Steuervorrichtung 110 ein Anregungssignal, das an die Anregungsspule 52 angelegt wird, und ein Rückkopplungssignal, das an die Rückkopplungsspule 53 angelegt wird. Da ferner der Aufbau des Magnetelements 50, das ein Magnetelement vom Fluxgate-Typ ist, dem in 12 gezeigten Aufbau gleich ist, wird keine Beschreibung davon gegeben werden.
  • Die Magnetelement-Steuereinheit 111 umfasst eine Detektionssignal-Verstärkungseinheit 1011, eine Detektionssignal-Vergleichseinheit 1012, eine Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013, eine Rückkopplungssignal-Erzeugungseinheit 1014, eine Datensignal-Umwandlungseinheit 1015, eine Anregungssignal-Regulierungseinheit 1016, eine Anregungssignal-Erzeugungseinheit 1017, und eine Anregungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 1100.
  • Die Taktsignal-Erzeugungseinheit 102 ist durch einen Oszillator gebildet, der ein Taktsignal (ein periodisches Taktsignal) mit einem vorherbestimmten Zyklus erzeugt und das erzeugte Taktsignal an die Taktsignal-Regulierungseinheit 103 ausgibt.
  • Die Taktsignal-Regulierungseinheit 103 verstärkt den Signalpegel des gelieferten Taktsignals oder nimmt eine Verarbeitung wie etwa eine Veränderung im Zyklus des Taktsignals vor und gibt das Taktsignal des Verarbeitungsergebnisses an die Anregungssignal-Erzeugungseinheit 1017 aus.
  • Die Anregungssignal-Erzeugungseinheit 1017 erzeugt auf Basis des Taktsignals, das von der Taktsignal-Regulierungseinheit 103 geliefert wird, ein Dreieckswellensignal als Wechselsignal, zum Beispiel als Wechselspannungssignal, das unter Verwendung von 0 V als Bezugspotential wechselt.
  • Die Anregungssignal-Regulierungseinheit 1016 verstärkt das durch die Anregungssignal-Erzeugungseinheit 1017 erzeugte Dreieckswellensignal mit einem vorherbestimmten Verstärkungsfaktor, erzeugt ein Dreieckswellenstromsignal, und legt das erzeugte Signal an die Anregungsspule 52 an. In diesem Fall setzt die Anregungssignal-Regulierungseinheit 1016 ein Versatzstromsignal, das durch die Anregungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 1100 erzeugt wird, überlagernd auf das Dreieckswellenstromsignal (die Einzelheiten werden später beschrieben werden).
  • Die Anregungsspule 52 erzeugt in einem Kern aus einer magnetischen Substanz eines Magnetelements 100 ein Magnetfeld, das der Dreieckswelle entspricht.
  • Die Detektionsspule 51 erzeugt in einer Zeitzone des Wechsels zwischen Positiv und Negativ des Anregungssignals in dem Kern aus der magnetischen Substanz einen Impuls (ein pu-Signal).
  • Die Detektionssignal-Verstärkungseinheit 1011 verstärkt den Spannungspegel des Impulses, der von der Detektionsspule geliefert wird, und gibt den verstärkten Spannungspegel als Detektionssignal an die Detektionssignal-Vergleichseinheit 1012 aus.
  • Die in 2 gezeigte Kompensationsschaltung umfasst die Anregungssignal-Erzeugungseinheit 1017, die Anregungssignal-Regulierungseinheit 1016, und die Anregungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 1100.
  • Die Anregungsignal-Regulierungseinheit 1016 ist durch einen Differenzverstärker 2001 und einen Widerstand 2002 (Widerstandswert R) gebildet.
  • Das erste Ende des Widerstands 2002 (zweiter Widerstand) ist mit dem Ausgang der Anregungssignal-Erzeugungseinheit 1017 verbunden, und sein zweites Ende ist mit dem invertierenden Eingangsanschluss des Differenzverstärkers 2001 verbunden.
  • Der Differenzverstärker 2001 ist so gestaltet, dass sein nicht-invertierender Eingangsanschluss mit einem nicht gezeigten Bezugsspannungsanschluss verbunden ist, und an ihr eine Bezugsspannung Vref eingegeben wird, und dass sein invertierender Eingangsanschluss mit dem zweiten Ende des Widerstands 2002 verbunden ist.
  • Die Anregungsspule 52 (Widerstandswert Rex) ist zwischen dem Ausgangsanschluss und dem invertierenden Eingangsanschluss des Differenzverstärkers 2001 angeschlossen.
  • Die Anregungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 1100 ist durch einen veränderlichen Widerstand 1101 (erster Widerstand, Regulierungswiderstandswert Ra) gebildet und ist so gestaltet, dass ihr erstes Ende mit dem invertierenden Eingangsanschluss des Differenzverstärkers 2001 verbunden ist, und dass ihr zweites Ende mit einem Anregungsspulenregulierungsspannung-Eingangsanschluss (siehe 1) verbunden ist. Der Anregungsspulenregulierungsspannung-Eingangsanschluss (ein Eingangsanschluss, an den eine Regulierungsspannung eingegeben werden kann) wird eine Regulierungsspannung (Regulierungsspannungswert Va) geliefert.
  • Nach der obigen Gestaltung wird in der Kompensationsschaltung dann, wenn sich der Spannungspegel (der auf V– gesetzt ist) den nicht-invertierenden Eingangsanschluss und der Spannungspegel Vex der Dreieckswelle verändern, ein Strom Iex so zu der Anregungsspule 52 zum Fließen gebracht, dass die Beziehung V– = Vref hergestellt wird. Das heißt, in einem Bereich, in dem der Spannungswert einer Anregungsspannung (Spannung zwischen beiden Enden der Anregungsspule 52) Iex × Rex < Vcc/2 beträgt, wobei der Stromversorgungsspannungspegel des Differenzverstärkers 2001 auf Vcc gesetzt ist, wird die Beziehung Iex = (Vex – Vref/R) hergestellt. Da an Vex eine Spannungssteuerung durchgeführt wird, wird dadurch das Anregungssignal für die Stromsteuerung erzeugt.
  • Zudem wird ein Versatzgleichstrom Ia (Bezugsstrom) von Ioff = (Va – (V–))/Ra durch eine Stromumwandlung auf das Anregungssignal, das an die Anregungsspule 52 angelegt wird, gesetzt.
  • Die Regulierung des Regulierungsspannungswerts Va und des Regulierungswiderstandswerts Ra wird nachstehend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben werden. Nun wird die Regulierung des Regulierungsspannungswerts Va und des Regulierungswiderstandswerts Ra zum Beispiel während des Startens der Magnetelement-Steuervorrichtung 110 ausgeführt.
  • 3 ist ein Diagramm, das das Prinzip der vorliegenden Erfindung zeigt. TEIL (a) von 3 und TEIL (c) von 3 sind Diagramme, die die Zeitveränderung des Dreieckswellen-Stromsignals, das der Anregungsspule 52 geliefert wird, zeigen, wobei ihre senkrechten Achsen eine Spannung darstellen, und die waagerechten Achsen die Zeit darstellen. In TEIL (a) von 3 und TEIL (c) von 3 ist das Dreieckswellen-Stromsignal, das der Anregungsspule 52 geliefert wird, ein positives und negatives Wechselsignal mit einem Bezugsstrom (bei der vorliegenden Ausführungsform als Beispiel mit einem Bezugsstromwert von 0 A) als Grenze. In TEIL (b) von 3 und TEIL (d) von 3 stellen ihre senkrechten Achsen eine Spannung dar, und stellen ihre waagerechten Achsen die Zeit dar. TEIL (b) von 3 und TEIL (d) von 3 sind Diagramme, die die Zeitveränderung von Detektionssignalen (einem ersten Detektionssignal und einem zweiten Detektionssignal), welche aufgrund einer induzierten elektromotorischen Kraft in der Detektionsspule 51 erzeugt werden, wenn sich die Richtung eines durch die Anregungsspule 52 fließenden Anregungsstroms auf Basis des Dreieckswellenspannungssignals von TEIL (a) von 3 und TEIL (b) von 3 ändert (wenn sich die Polarität des Spannungswerts des Dreieckswellenspannungssignals ändert, wodurch sich die Polarität des Stromwerts des Anregungsstroms ändert), zeigen.
  • Nun kann das Anregungssignal, das an die Anregungsspule 52 angelegt wird, ein Spannungssignal sein. Das heißt, die Komponente der senkrechten Achse in TEIL (a) von 3 kann ein Spannungswert sein. In diesem Fall ist der Bezugsspannungswert des Wechselsignals in TEIL (A) von 3 auf die Bezugsspannung Vref gesetzt.
  • Hier zeigt TEIL (a) von 3, dass der Bezugsstrom des Dreieckswellenstromsignals, das an die Anregungsspule 52 angelegt wird, durch die Anlegung des stationären Magnetfelds (Hex) an das Magnetelement 50 um einen Wechselstrom zur Erzeugung des angelegten stationären Magnetfelds von einem Bezugsstromwert von 0 A abweicht. Zudem ist gezeigt, dass der Bezugsstrom der Abweichung des Dreieckswellenstromsignals infolge des stationären Magnetfelds (Hex) von dem Bezugsstromwert von 0A entspricht, und dass die Erzeugungstimings des ersten Detektionssignals und des zweiten Detektionssignals zeitlich abweichen.
  • Zudem zeigt der Stromwert, der der Anregungsspule 52 geliefert wird, in TEIL (a) von 3 dann, wenn das stationäre Magnetfeld nicht an das Magnetelement 50 angelegt wird, eine Veränderung, die der Kurve L0d entspricht. Zudem ist in TEIL (a) von 3 ein Fall gezeigt, bei dem die Zeitspanne des pu-Signals auf Basis der Kurve L0d dann, wenn die Regulierung des Regulierungsspannungswerts Va und des Regulierungswiderstandswerts Ra begonnen wird, kürzer als die Zeit T/2 ist, bei der es sich um die Hälfte des Zyklus T der Dreieckswelle handelt.
  • Wenn ein stationäres Magnetfeld in einer negativen Richtung (untere Grenze eines messbaren Magnetfelds) angelegt wird, verändert sich die Kurve des Anregungssignals im Wesentlichen von der Kurve L0d zu der Kurve L2d. Zudem ändert sich die Kurve des Anregungssignals, wenn ein stationäres Magnetfeld in einer positiven Richtung (obere Grenze eines messbaren Magnetfelds) angelegt wird, im Wesentlichen von der Kurve L0d zu der Kurve L1d.
  • Der Regulierungswiderstandswert Ra und der Regulierungsspannungswert Va sind so festgelegt, dass eine gerade Linie Lai, die einen Bezugsstrom nach der Auflagerung eines Versatzstroms angibt, und die Kurve L1d einander außerhalb des linearen Bereichs des Dreieckswellenstromsignals, das heißt, des durch die Kurve L1d angegebenen Bereichs der Übergangsverzerrung, schneiden.
  • Das heißt, der Regulierungswiderstandswert Ra und der Regulierungsspannungswert Va sind so festgelegt, dass ein Konstantstrom La von dem invertierenden Eingangsanschluss des Differenzverstärkers 2001 in die Richtung des Anregungsspulenregulierungsspannungs-Eingangsanschlusses fließt (La < 0). Nun kann ein Zustand, in dem die Zeitspanne des pu-Signals kürzer als die Zeit T/2 ist, bei der es sich um die Hälfte des Zyklus T der Dreieckswelle handelt, durch Daten, die während des Beginns der Regulierung durch einen Datensignalausgangsanschluss ausgegeben werden, bestätigt werden.
  • In diesem Fall fallen Schnittpunkte mit dem Bezugsstrom (durch die gerade Linie Lai angegeben) in der Kurve L0d und der Kurve L2d wie in TEIL (a) von 3 gezeigt nicht in einen Bereich (nichtlinearer Bereich, in dem sich das Anregungssignal nicht linear verändert) einer jeden der Übergangsverzerrungen. Aus diesem Grund ist die Zeitspanne des pu-Signals wie in Teil (b) von 3 gezeigt auf eine Zeit Tc (La < 0) festgelegt. Dadurch ist es möglich, ein stationäres Magnetfeld zu messen, während die Linearität von der unteren Grenze der Messung zu der oberen Grenze der Messung beibehalten wird, da das Detektionssignal, das durch die Detektionssignal-Vergleichseinheit detektiert wird, so erzeugt werden kann, dass es in Bezug auf den nichtlinearen Bereich des Anregungssignals verschoben ist. Das heißt, wenn das Dreieckswellenstromsignal erzeugt wird, ist es möglich, die Stabilität des Ausgangs der Vorrichtung zu verbessern, ohne dass ein Einfluss durch eine Signalverzerrung, die in dem Anregungssignal erzeugt wird, erfolgt.
  • Zudem zeigt TEIL (c) von 3, dass der Bezugsstrom des Dreieckswellenstromsignals, das an die Anregungsspule 52 angelegt wird, durch die Anlegung des stationären Magnetfelds (Hex) an das Magnetelement 50 um einen Gleichstrom zur Erzeugung des angelegten stationären Magnetfelds von einem Bezugsstromwert von 0 A abweicht. Zudem ist gezeigt, dass der Bezugsstrom einer Abweichung des Dreieckswellenstromsignals von einem Bezugsstromwert von 0 infolge des stationären Magnetfelds (Hex) entspricht, und dass die Erzeugungstimings des ersten Detektionssignals und des zweiten Detektionssignals zeitlich abweichen.
  • Zudem zeigt in TEIL (c) von 3 der an die Anregungsspule 52 angelegte Strom bei Nichtanlegung des stationären Magnetfelds an das Magnetelement 50 eine Veränderung, die der Kurve L0e entspricht. Zudem ist in TEIL (c) von 3 ein Fall gezeigt, bei dem bei Beginn der Regulierung des Regulierungsspannungswerts Va und des Regulierungswiderstandswerts Fa die Zeitspanne des pu-Signals länger als die Zeit T/2 ist, bei der es sich um die Hälfte des Zyklus T der Dreieckswelle handelt.
  • Wenn ein stationäres Magnetfeld in einer negativen Richtung (untere Grenze eines messbaren Magnetfelds) angelegt wird, verändert sich die Kurve des Anregungssignals im Wesentlichen von der Kurve L0e zu der Kurve L2e. Zudem verändert sich die Kurve des Anregungssignals bei Anlegung eines stationären Magnetfelds in einer positiven Richtung (obere Grenze eines messbaren Magnetfelds) im Wesentlichen von der Kurve L0e zu der Kurve L1e.
  • Der Regulierungswiderstandswert Ra und der Regulierungsspannungswert Va sind so festgelegt, dass eine gerade Linie Lad, die einen Bezugsstrom nach der Auflagerung eines Versatzstroms angibt, und die Kurve L2e einander außerhalb des linearen Bereichs des Dreieckswellenstromsignals, das heißt, des durch die Kurve L2e angegebenen Bereichs der Übergangsverzerrung, schneiden.
  • Das heißt, der Regulierungswiderstandswert Ra und der Regulierungsspannungswert Va sind so festgelegt, dass der Konstantstrom von dem Anregungsspulenregulierungsspannungs-Eingangsanschluss in die Richtung des Differenzverstärkers 2001 zu dem invertierenden Eingangsanschluss fließt (La > 0). Nun kann ein Zustand, in dem die Zeitspanne des pu-Signals länger als die Zeit T/2 ist, bei der es sich um die Hälfte des Zyklus T der Dreieckswelle handelt, durch Daten, die während des Beginns der Regulierung durch einen Datensignalausgangsanschluss ausgegeben werden, bestätigt werden.
  • In diesem Fall fallen Schnittpunkte mit dem Bezugsstrom (durch die gerade Linie Lad angegeben) in der Kurve L0e und der Kurve L1e wie in TEIL (c) von 3 gezeigt nicht in den Bereich einer jeden der Übergangsverzerrungen. Aus diesem Grund ist die Zeitspanne des pu-Signals wie in TEIL (d) von 3 gezeigt auf die Zeit Tc (La > 0) festgelegt. Dadurch ist es möglich, ein stationäres Magnetfeld zu messen, während die Linearität von der unteren Grenze der Messung zu der oberen Grenze der Messung beibehalten wird, da das Detektionssignal, das durch die Detektionssignal-Vergleichseinheit detektiert wird, so erzeugt werden kann, dass es in Bezug auf den Bereich (den nichtlinearen Bereich), in dem die Übergangsverzerrung des Anregungssignals erzeugt wird, verschoben ist. Das heißt, es ist möglich, die Stabilität des Ausgangs der Vorrichtung zu verbessern, ohne dass ein Einfluss durch eine Signalverzerrung, die in dem Anregungssignal erzeugt wird, erfolgt.
  • Wie aus TEIL (b) von 3 und Teil (d) von 3 verständlich ist, wird kein stationäres Magnetfeld (Hex) an das Magnetelement 50 angelegt, wenn ein Unterschied Td zwischen einer Zeitspanne zwischen der Erzeugungszeit des ersten Detektionssignals und der Erzeugungszeit des zweiten Detektionssignals (zwischen den Detektionssignalen) und einer Zeit Tc (Bezugszeitspanne, die vorab festgelegt ist) 0 beträgt. Wenn der Unterschied Td positiv ist, wird ein negatives stationäres Magnetfeld (Hex < 0) angelegt, und wenn der Unterschied Td negativ ist, wird ein positives stationäres Magnetfeld (Hex > 0) angelegt. Der Unterschied Td wird in der später beschriebenen Detektionssignal-Vergleichseinheit berechnet.
  • Unter erneuter Bezugnahme auf 1 verstärkt die Detektionssignal-Verstärkungseinheit 1011 eine Spannung zwischen beiden Enden der Detektionsspule 51 des Magnetelements 50 gemäß einem vorab festgelegten Verstärkungsgrad.
  • Die Detektionssignal-Vergleichseinheit 1012 vergleicht einen Spannungswert des verstärkten Detektionssignals, das von der Detektionssignal-Verstärkungseinheit 1011 geliefert wird, mit einem Schwellenspannungswert, der vorab festgelegt ist, und stellt das erste Detektionssignal und das zweite Detektionssignal fest (siehe TEIL (b) von 3 und TEIL (d) von 3).
  • Wie in 3 gezeigt ist das erste Detektionssignal ein Impuls mit einer negativen Polarität (einer negativen Spannung), und wird es in einem Bereich, in dem sich ein an die Anregungsspule 52 angelegter Strom von einem Zustand, in dem er größer als der Bezugsstrom ist, zu einem Zustand, in dem er kleiner als der Bezugsstrom ist, verändert, durch eine induzierte elektromotorische Kraft erzeugt. Andererseits ist das zweite Detektionssignal ein Impuls mit einer positiven Polarität (einer positiven Spannung), und wird es in einem Bereich, in dem sich ein an die Anregungsspule 52 angelegter Strom von einem Zustand, in dem er kleiner als der Bezugsstrom ist, zu einem Zustand, in dem er größer als der Bezugsstrom ist, verändert, durch eine induzierte elektromagnetische Kraft erzeugt.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform kann die Magnetelement-Steuervorrichtung 110 unter Verwendung einer beliebigen aus einer Ausführung, bei der eine digitale Verarbeitung auf Basis einer arithmetischen Operation unter Verwendung eines Digitalwerts durchgeführt wird, und einer Ausführung, bei der eine analoge Verarbeitung auf Basis einer arithmetischen Operation unter Verwendung eines Analogwerts durchgeführt wird, als Ausführung zur Erzeugung der Spannung des Rückkopplungssignals, das ein FB-Signal ist, gebildet werden. Nachstehend werden der Reihe nach eine Ausführung, bei der die Spannung des Rückkopplungssignals unter Verwendung einer digitalen Verarbeitung erzeugt wird, und eine Ausführung, bei der die Rückkopplungsspannung unter Verwendung einer analogen Verarbeitung erzeugt wird, beschrieben werden.
  • Ausführung, bei die Spannung des Rückkopplungssignals unter Verwendung einer digitalen Verarbeitung erzeugt wird
  • Die Detektionssignal-Vergleichseinheit 1012 misst eine Zeitspanne von dem ersten Detektionssignal zu dem zweiten Detektionssignal, erhält einen Unterschied Td (= Tw – (T/2)) zwischen den Zeitspannen Tw und Tc, und gibt das Ergebnis an die Rückkopplungssignal-Erzeugungseinheit 1014 aus.
  • Wenn der Unterschied Td, der eine Zeitinformation ist, von der Detektionssignal-Vergleichseinheit 1012 geliefert wird, erzeugt die Rückkopplungssignal-Erzeugungseinheit 1014 aus dem Unterschied Td eine Spannungsinformation, um die Spannung des Rückkopplungssignals als FB-Signal zu erzeugen.
  • Hier ist eine Zeit-Spannungs-Informationstabelle, die der Entsprechung zwischen dem Unterschied Td und der Spannungsinformation eines Digitalwerts, der dem Unterschied Td entspricht, vorab erstellt und in einer internen Speichereinheit der Rückkopplungssignal-Erzeugungseinheit 1014 gespeichert.
  • Die Rückkopplungssignal-Erzeugungseinheit 1014 liest die Spannungsinformation, die dem gelieferten Unterschied Td entspricht, aus der Zeit-Spannungs-Informationstabelle, die in der internen Speichereinheit gespeichert ist, und gibt das Ergebnis an die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 aus. Zum Beispiel handelt es sich bei der Spannungsinformation um Daten eines Digitalwerts, die den Spannungswert des Rückkopplungssignals angeben. Zudem ist der Spannungsinformation die Polarität des Unterschieds Td gegeben, das heißt, weist sie eine positive Polarität auf, wenn der Unterschied Td positiv ist, und weist sie eine negative Polarität auf, wenn der Unterschied Td negativ ist. Daher wird dann, wenn das stationäre Magnetfeld (Hex) mit einer positiven Polarität an das Magnetelement 50 angelegt wird, ein Gleichstrom mit einer negativen Polarität überlagernd auf den Strom des Rückkopplungssignals aufgesetzt. Wenn daran andererseits das stationäre Magnetfeld (Hex) mit einer negativen Polarität angelegt wird, wird ein Gleichstrom mit einer positiven Polarität überlagernd auf den Strom des Rückkopplungssignals aufgesetzt.
  • Die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 erzeugt auf Basis der Spannungsinformation, die von der Rückkopplungssignal-Erzeugungseinheit 1014 geliefert wird, ein Rückkopplungssignal mit einem Spannungswert, der die Spannungsinformation angibt, nimmt an dem erzeugten Rückkopplungssignal eine Spannungs-Strom-Umwandlung vor, und legt einen Strom als FB-Signal an die Rückkopplungsspule 53 an.
  • Da die Spannungsinformation ein Digitalwert ist, enthält die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 hier zum Beispiel einen D/A-Wandler, gibt sie die Spannungsinformation, die ein gelieferter Digitalwert ist, in den D/A-Wandler ein, um dadurch eine Gleichstromspannung zu erhalten, nimmt sie an der Gleichstromspannung eine Spannungs-Strom-Umwandlung vor, und legt sie den Strom als FB-Signal an die Rückkopplungsspule 53 an.
  • Zudem befindet sich dann, wenn das Rückkopplungssignal überlagernd auf das Anregungssignal aufgesetzt wird, ein Zeitabstand zwischen dem ersten Detektionssignal und dem zweiten Detektionssignal, die durch die Detektionssignal-Vergleichseinheit 1012 detektiert werden, in der Nähe von Tc.
  • Aus diesem Grund zeigt die ausgegebene Zeitinformation bei der Detektionssignal-Vergleichseinheit 1012 dann, wenn das Rückkopplungssignal bereits überlagernd auf das Anregungssignal aufgesetzt wurde, eine Fehlerspannung, die einen Fehler zwischen dem Rückkopplungssignal von Tc und dem gegenwärtig angelegten Rückkopplungssignal angibt. Daher gibt die Detektionssignal-Vergleichseinheit 1012 dann, wenn das Anregungssignal angelegt wird, den Unterschied Td als die Zeitinformation, die die oben genannte Fehlerspannung angibt, an die Rückkopplungssignal-Erzeugungseinheit 1014 aus.
  • Wenn der Unterschied Td, der die Zeitinformation ist, die die Fehlerspannung angibt, geliefert wird, liest die Rückkopplungssignal-Erzeugungseinheit 1014 wie vorher erwähnt die Spannungsinformation, die dem Unterschied Td entspricht, aus der Zeit-Spannungs-Informationstabelle, die in der internen Speichereinheit gespeichert ist, und gibt sie das Ergebnis an die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 aus.
  • Die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 enthält eine Speichereinheit, integriert und speichert die Spannungsinformation in der Speichereinheit, und erzeugt unter Verwendung der integrierten Spannungsinformation das Rückkopplungssignal.
  • Hier bestimmt die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013, ob die Spannungsinformation, die dem Unterschied Td entspricht, in einem vorab festgelegten Einstellspannungsbereich enthalten ist.
  • Wenn die Spannungsinformation nicht in dem Einstellspannungsbereich enthalten ist, bestimmt die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 diese als Spannung, die keinen Einfluss auf die Auslöschung des stationären Magnetfelds, das an das Magnetelement 50 angelegt wird, aufweist.
  • Das heißt, die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 bestimmt, dass die Zeitspanne zwischen dem ersten Detektionssignal und dem zweiten Detektionssignal infolge eines Fehlers der Steuergenauigkeit im Wesentlichen Tc beträgt. In diesem Fall verwirft die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 eine Spannungsinformation, die in einen Fehlerbereich fällt, ohne die Spannungsinformation in die bis direkt vorhergehende Zeitinformation in der internen Speichereinheit zu integrieren.
  • Die Datensignal-Umwandlungseinheit 1015 verstärkt die Spannungsinformation, die von der Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 geliefert wird, gemäß einem vorab festgelegten Verstärkungsgrad und gibt das Ergebnis an die Datensignal-Bestimmungseinheit 104 aus.
  • Der Verstärkungsgrad in der Datensignal-Umwandlungseinheit 1015 ist auf einen Wert festgelegt, durch den nur ein Bereich des Spannungswerts des Rückkopplungssignals in einem Bereich, der vorab linear messbar ist, als Datensignal ausgegeben wird. Das heißt, gemäß dem Verstärkungsgrad entspricht nur ein Bereich, in dem ein Magnetfeld, das das stationäre Magnetfeld auslöscht, und ein Rückkopplungssignal mit einem Spannungswert zur Erzeugung des Magnetfelds Linearität bewahren, der verstärkten Spannung, und ist eine Spannung, die außerhalb dieses Bereichs liegt, gesättigt und wird sie auf eine konstante Spannung gesetzt. Das heißt, die Datensignal-Umwandlungseinheit 1015 verstärkt das Rückkopplungssignal auf Basis eines vorab festgelegten Verstärkungsfaktors, um einen Spannungswert des Rückkopplungssignals, der außerhalb des Spannungsbereichs des Rückkopplungssignals, in dem der Spannungswert des Rückkopplungssignals und die durch den Spannungswert erzeugte Magnetfeldstärke Linearität aufweisen, liegt, zu sättigen, und gibt es aus.
  • Daher gibt das Datensignal die Magnetfeldspannung zum Erhalt einer Magnetfeldstärke, die das stationäre Magnetfeld auslöscht, das heißt, die Stärke des stationären Magnetfelds, an.
  • Die Datensignal-Bestimmungseinheit 104 bestimmt, ob der Spannungswert des Datensignals, das von der Datensignal-Umwandlungseinheit 1015 geliefert wird, in einem vorab festgelegten Datenbereich (dem Ausgangsdaten-Einstellbereich) enthalten ist, das heißt, zwischen der unteren Grenze der Messung und der oberen Grenze der Messung enthalten ist. Der obige Datenbereich ist vorab erstellt und in einem internen Speicherbereich der Datensignal-Bestimmungseinheit 104 gespeichert. Der Datenbereich betrifft einen Bereich eines Spannungswerts zur Bestimmung, ob ein Spannungswert, der ein Datensignal angibt, das in der Datensignal-Umwandlungseinheit 1015 verstärkt und ausgegeben wurde, in einem Bereich enthalten ist, in dem ein Magnetfeld und eine Spannung, die das Magnetfeld angibt, in einer linearen Beziehung stehen.
  • Wenn der Spannungswert des Datensignals nicht in dem Datenbereich enthalten ist, gibt die Datensignal-Bestimmungseinheit 104 ein Datensignal (Fehlersignal), das einen Fehler angibt, an eine externe Magnetfeldstärken-Detektionsvorrichtung aus. Und wenn der Spannungswert des Datensignals in dem Datenbereich enthalten ist, gibt die Datensignal-Bestimmungseinheit 104 ein Datensignal, das einen Spannungswert angibt, an die externe Magnetfeldstärken-Detektionsvorrichtung aus.
  • Die externe Magnetfeldstärken-Detektionsvorrichtung (nicht gezeigt) wandelt den durch das Datensignal angegebenen Spannungswert der Magnetfeldspannung in die Stärke eines Magnetfelds um und gibt die umgewandelte Stärke des Magnetfelds aus.
  • Eine Magnetfeldstärkentabelle, die die Entsprechung zwischen dem Spannungswert der Magnetfeldspannung und der Stärke des dem Spannungswert der Magnetfeldspannung entsprechenden Magnetfelds angibt, ist vorab erstellt und in einer internen Speichereinheit der Magnetfeldstärken-Detektionsvorrichtung gespeichert.
  • Die Magnetfeldstärken-Detektionsvorrichtung liest die von der Magnetelement-Steuervorrichtung 110 gelieferte Magnetfeldstärke, die dem Spannungswert der Magnetfeldspannung, den das Datensignal angibt, entspricht, aus der Magnetfeldstärkentabelle und zeigt das Ergebnis als Zahlenwert der Stärke des stationären Magnetfelds (Hex) zum Beispiel an einer Anzeigeeinheit, die in der Magnetfeldstärken-Detektionsvorrichtung bereitgestellt ist, an. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Magnetdetektionsvorrichtung durch die Magnetelement-Steuervorrichtung 110 und die oben genannte Magnetfeldstärken-Detektionsvorrichtung (nicht gezeigt) gebildet.
  • Ausführung, bei die Spannung des Rückkopplungssignals unter Verwendung einer analogen Verarbeitung erzeugt wird.
  • Die Detektionssignal-Vergleichseinheit 1012 gibt das erste Detektionssignal und das zweite Detektionssignal an die Rückkopplungssignal-Erzeugungseinheit 1014 aus.
  • Die Rückkopplungssignal-Erzeugungseinheit 1012 erzeugt auf Basis eines Zyklus (Zeitabstand zwischen dem ersten Detektionssignal und dem zweiten Detektionssignal, das heißt, die Zeit Tc), mit dem das erste Detektionssignal und das zweite Detektionssignal ausgegeben werden, einen Impuls mit einem Tastverhältnis als Spannungsinformation, und gibt den Impuls als Spannungsinformation an die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 aus. Das heißt, die Rückkopplungssignal-Erzeugungseinheit 104 erhält aus der oben genannten Zeitspanne ein Tastverhältnis, das den Spannungswert des Rückkopplungssignals angibt, als die Spannungsinformation und gibt eine Rechteckwelle des Tastverhältnisses, das den Spannungswert des Rückkopplungssignals angibt, an die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 aus.
  • Wenn die Information durch ein Rechteckwellensignal angegeben ist, erzeugt die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 unter Verwendung einer PWM(Pulsbreitenmodulations)-Schaltung oder dergleichen eine Gleichstromspannung, die dem Tastverhältnis entspricht, nimmt sie an dem erzeugten Rückkopplungssignal eine Spannungs-Strom-Umwandlung vor, und legt sie den Strom als FB-Signal an die Rückkopplungsspule 53 an.
  • Zum Beispiel muss das stationäre Magnetfeld negativ sein, wenn die Zeitspanne von dem ersten Detektionssignal zu dem zweiten Detektionssignal länger als die Zeitspanne von dem zweiten Detektionssignal zu dem ersten Detektionssignal ist. Aus diesem Grund erzeugt die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 ein Rückkopplungssignal mit einer Gleichstromspannung, um ein positives Magnetfeld zu erzeugen, wodurch das stationäre Magnetfeld ausgelöscht wird, nimmt sie an dem erzeugten Rückkopplungssignal eine Spannungs-Strom-Umwandlung vor, und legt sie den Strom als FB-Signal an die Rückkopplungsspule 53 an.
  • Wenn andererseits die Zeitspanne von dem zweiten Detektionssignal zu dem ersten Detektionssignal länger als die Zeitspanne von dem ersten Detektionssignal zu dem zweiten Detektionssignal ist, ist das stationäre Magnetfeld positiv und erzeugt die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 daher ein Rückkopplungssignal mit einer Gleichstromspannung, um ein negatives Magnetfeld zu erzeugen, wodurch das stationäre Magnetfeld ausgelöscht wird, nimmt sie an dem erzeugten Rückkopplungssignal eine Spannungs-Strom-Umwandlung vor, und legt sie den Strom als FB-Signal an die Rückkopplungsspule 53 an.
  • Das heißt, wenn eine Impulsbreite, die eine Spannungsinformation ist, geliefert wird, erzeugt die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 ein Rückkopplungssignal mit einem Spannungswert, der dem Tastverhältnis des Impulses entspricht, nimmt sie an dem erzeugten Rückkopplungssignal eine Spannungs-Strom-Umwandlung vor, und legt sie den Strom als FB-Signal an die Rückkopplungsspule 53 an.
  • Hier ist die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 mit einer Spannungs-Strom-Umwandlungsschaltung versehen, die zum Beispiel unter Verwendung eines Operationsverstärkers gestaltet ist. Da in der Spannungs-Strom-Umwandlungsschaltung ein Verstärker mit einer Operationsverstärkerfunktion verwendet wird und der Verstärker so arbeitet, dass eine Potentialdifferenz zwischen einem positiven Eingang und einem negativen Eingang so beibehalten wird, dass sie Null beträgt, weist ein Stromsignal von dem Ausgang des Verstärkers zu seinem positiven Eingang eine Verhältnisbeziehung zu einem externen Magnetfeld auf. Durch Anlegen eines Signals, das zu dem Stromsignal proportional ist, als Rückkopplungssignal an die Rückkopplungsspule 53 wird ein auf dem Rückkopplungssignal beruhendes Magnetfeld erzeugt und wird ein Magnetfeld, das an einen Kern aus einer magnetischen Substanz in dem Magnetelement 50 angelegt wird, so reguliert, dass es konstant wird. Als Ergebnis ist es möglich, den Zeitabstand (das heißt, die Zeit Tc) zwischen dem ersten Detektionssignal und dem zweiten Detektionssignal ohne Abhängigkeit von einem externen stationären Magnetfeld konstant zu halten.
  • Der Betrieb der Datensignal-Umwandlungseinheit 1015 entspricht mit Ausnahme der Verstärkung eines Analogwerts jenem bei der digitalen Verarbeitung, weshalb hier keine Beschreibung davon gegeben werden wird.
  • Zudem wandelt die externe Magnetfeldstärken-Detektionsvorrichtung ein Datensignal eines Analogwerts, das von der Magnetelement-Steuervorrichtung 110 geliefert wird, durch eine A/D(Analog/Digital)-Umwandlung in einen Digitalwert um und erhält sie auf die gleiche Weise wie bei dem Betrieb, der bei der digitalen Verarbeitung beschrieben wurde, eine Magnetfeldstärke.
  • Auf diese Weise ist bei der vorliegenden Ausführungsform die Anregungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 1100 aufgenommen, die ein vorab reguliertes Gleichstrom-Regulierungssignal ausgibt, das in Bezug auf das Anregungssignal überlagernd aufgesetzt ist. Die Anregungssignal-Regulierungseinheit 1016 erzeugt das Anregungssignal auf der Basis des Gleichstrom-Regulierungssignals und legt das erzeugte Signal an die Anregungsspule 52 an. Der Zeitabstand zwischen den Detektionssignalen, die durch die Detektionssignal-Vergleichseinheit detektiert werden, hängt von einem Bezugspotential der Rückkopplungssignal-Erzeugungsschaltung (der Rückkopplungssignal-Erzeugungseinheit 1014) ab, doch die Übergangsverzerrung der Anregungsdreieckswelle (die Anregungsdreieckswelle) hängt von einem Bezugspotential der Anregungsdreieckswelle-Erzeugungsschaltung (der Anregungssignal-Erzeugungseinheit 1017) ab. Die Erzeugungszeitzone der Übergangsverzerrung verändert sich in Abhängigkeit von dem Ausmaß des Gleichstrom-Regulierungsstroms relativ zu der Dreieckswelle (Anregungsdreieckswelle). Aus diesem Grund ist es möglich, ein stationäres Magnetfeld zu messen, während die Linearität von der unteren Grenze der Messung zu der oberen Grenze der Messung beibehalten wird, da die Detektionssignale, die durch die Detektionssignal-Vergleichseinheit 1012 detektiert werden, ohne Veränderung des Zeitabstands zwischen den Detektionssignalen so erzeugt werden können, dass sie in Bezug auf einen Bereich (nichtlinearen Bereich), in dem die Übergangsverzerrung des Anregungssignals erzeugt wird, verschoben sind.
  • Daher ist es nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei der Magnetelement-Steuervorrichtung, die ein Magnetfeld eines Magnetfeldgleichgewichts-Systems unter Verwendung eines Magnetelements vom Zeitauflösungs-FG-Typ detektiert, möglich, die Stabilität des Ausgangs der Vorrichtung zu verbessern, ohne dass ein Einfluss durch eine Signalverzerrung, die in dem Anregungssignal erzeugt wird, erfolgt.
  • Nun wurde die oben angeführte Beschreibung für einen Fall gegeben, in dem das Rückkopplungssignal ein Signal für die Spannungssteuerung ist, doch kann das Rückkopplungssignal ein Signal für die Stromsteuerung sein. Alternativ können sowohl das Signal für die Spannungssteuerung als auch das Signal für die Stromsteuerung enthalten sein.
  • [Zweite Ausführungsform]
  • Unter Bezugnahme auf 4 und 5 wird eine Magnetelement-Steuervorrichtung 120 nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. 4 ist ein Diagramm, das ein Aufbaubeispiel der Magnetelement-Steuervorrichtung 120 nach der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
  • In 4 sind die gleichen Bestandteile wie jene der in 1 gezeigten Magnetelement-Steuervorrichtung 110 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. In 4 umfasst die Magnetelement-Steuervorrichtung 120 eine Magnetelement-Steuereinheit 121, eine Taktsignal-Erzeugungseinheit 102, eine Taktsignal-Regulierungseinheit 103, und eine Datensignal-Bestimmungseinheit 104. Nachstehend werden nur Bestandteile und Tätigkeiten, die sich von jenen der in 1 gezeigten Magnetelement-Steuervorrichtung 110 unterscheiden, beschrieben werden.
  • Die Magnetelement-Steuereinheit 121 umfasst anstelle der Anregungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 111, die in der Magnetelement-Steuereinheit 111 enthalten ist, eine Rückkopplungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 1200.
  • 5 ist ein Diagramm, das ein Aufbaubeispiel einer Kompensationsschaltung in der Magnetelement-Steuervorrichtung 120 zeigt.
  • Die in 5 gezeigte Kompensationsschaltung ist so gestaltet, dass sie eine Rückkopplungssignal-Erzeugungseinheit 1014, eine Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013, und die Rückkopplungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 1200 umfasst.
  • Die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 ist durch einen Differenzverstärker 2101 und einen Widerstand 2102 (Widerstandswert R) gebildet.
  • Das erste Ende des Widerstands 2102 ist mit dem Ausgang der Rückkopplungssignal-Erzeugungseinheit 1014 verbunden, und sein zweites Ende ist mit dem invertierenden Eingangsanschluss des Differenzverstärkers 2101 verbunden.
  • Der nicht-invertierende Eingangsanschluss des Differenzverstärkers 2101 ist mit einer nicht gezeigten Bezugsspannungsquelle verbunden, und an ihr wird eine Bezugsspannung Vref eingegeben, und der invertierende Eingangsanschluss ist mit dem zweiten Ende des Widerstands 2102 verbunden.
  • Die Rückkopplungsspule 53 (Widerstandswert Rfb) ist zwischen dem Ausgangsanschluss und dem invertierenden Eingangsanschluss des Differenzverstärkers 2101 angeschlossen.
  • Die Rückkopplungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 1200 ist durch einen veränderlichen Widerstand (Regulierungswiderstandswert Ra) gebildet und so gestaltet, dass ihr erstes Ende mit dem invertierenden Eingangsanschluss des Differenzverstärkers 2101 verbunden ist, und ihr zweites Ende mit einem Rückkopplungsspulenregulierungsspannung-Eingangsanschluss (siehe 4) verbunden ist. Der Rückkopplungsspulenregulierungsspannung-Eingangsanschluss wird eine Regulierungsspannung (Regulierungsspannungswert Va) geliefert.
  • Nach der obigen Gestaltung wird in der Kompensationsschaltung dann, wenn sich der Spannungspegel (der auf V– eingerichtet ist) der nicht-invertierende Eingangsanschluss und der Spannungspegel Vex (der auf den Spannungspegel des Ausgangs der Rückkopplungssignal-Erzeugungseinheit 1014 eingerichtet ist) der Dreieckswelle verändern, ein Strom Ifb zu der Rückkopplungsspule 53 zum Fließen gebracht, damit die Beziehung V– = Vref hergestellt wird. Das heißt, in einem Bereich, in dem der Spitzenwert einer Rückkopplungsspannung (Spannung zwischen beiden Enden der Rückkopplungsspule 53) Ifb × Rfb < Vcc/2 ist, wenn der Stromversorgungsspannungspegel des Differenzverstärkers 2101 auf Vcc eingerichtet ist, wird die Beziehung Ifb = (Vec – Vref)/R hergestellt. Da an Vex eine Spannungssteuerung vorgenommen wird, wird daher das Rückkopplungssignal für die Stromsteuerung erzeugt.
  • Zudem wird der Versatzgleichstrom Ia von Ioff = (Va – (V–))/Ra durch eine Stromumwandlung überlagernd auf das Rückkopplungssignal, das an die Rückkopplungsspule 53 angelegt wird, aufgesetzt.
  • Die Regulierung des Regulierungsspannungswerts Va und des Regulierungswiderstandswerts Ra wurde unter Bezugnahme auf 3 beschrieben, weshalb hier keine Beschreibung davon gegeben werden wird.
  • Auf diese Weise ist bei der vorliegenden Ausführungsform die Rückkopplungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 1200 aufgenommen, die ein vorab reguliertes Gleichstrom-Regulierungssignal ausgibt, welches in Bezug auf das Rückkopplungssignal überlagernd aufgesetzt wird. Die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 erzeugt das Rückkopplungssignal auf Basis des Gleichstrom-Regulierungssignals und legt das erzeugte Signal an die Rückkopplungsspule 53 an. Die Erzeugungszeitzone einer Übergangsverzerrung, die an der Anregungsdreieckswelle erzeugt wird, verändert sich nicht, aber die Erzeugungszeitzone des Detektionssignals ändert sich abhängig von dem Ausmaß des Gleichstrom-Regulierungssignals. Aus diesem Grund ist es möglich, ein stationäres Magnetfeld zu messen, während die Linearität von der unteren Grenze der Messung zu der oberen Grenze der Messung beibehalten wird, da das Detektionssignal, das durch die Detektionssignal-Vergleichseinheit 1012 detektiert wird, so erzeugt werden kann, dass es in Bezug auf einen Bereich (nichtlinearen Bereich), in dem die Übergangsverzerrung des Anregungssignals erzeugt wird, verschoben ist.
  • Daher ist es bei der vorliegenden Ausführungsform bei der Magnetelement-Steuervorrichtung, die ein Magnetfeld eines Magnetgleichgewichts-Systems unter Verwendung eines Magnetelements vom Zeitauflösungs-FG-Typ detektiert, auch möglich, die Stabilität des Ausgangs der Vorrichtung zu verbessern, ohne dass ein Einfluss durch eine Signalverzerrung, die in dem Anregungssignal erzeugt wird, erfolgt.
  • [Dritte Ausführungsform]
  • Unter Bezugnahme auf 6 wird eine Magnetelement-Steuervorrichtung 130 nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. 6 ist ein Diagramm, das ein Aufbaubeispiel der Magnetelement-Steuervorrichtung 130 nach der dritten Ausführungsform zeigt.
  • In 6 sind die gleichen Bestandteile wie jene der in 1 gezeigten Magnetelement-Steuervorrichtung 110 und der in 4 gezeigten Magnetelement-Steuervorrichtung 120 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. In 6 umfasst die Magnetelement-Steuervorrichtung 130 eine Magnetelement-Steuereinheit 131, eine Taktsignal-Erzeugungseinheit 102, eine Taktsignal-Regulierungseinheit 103, und eine Datensignal-Bestimmungseinheit 104. Nachstehend werden nur Bestandteile und Tätigkeiten, die sich von jenen der in 1 gezeigten Magnetelement-Steuervorrichtung 110 und der in 4 gezeigten Magnetelement-Steuervorrichtung 120 unterscheiden, beschrieben werden.
  • Die Magnetelementsteuereinheit 131 umfasst sowohl eine Anregungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 1100, die in der Magnetelement-Steuereinheit 111 enthalten ist, als auch eine Rückkopplungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 1200, die in der Magnetelement-Steuereinheit 121 enthalten ist.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Anregungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 1100 und die Rückkopplungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 1200, die vorab regulierte Ausgangsgleichstrom-Regulierungssignale ausgeben, welche in Bezug auf das Anregungssignal bzw. das Rückkopplungssignal überlagernd aufgesetzt werden, enthalten. Die Anregungssignal-Regulierungseinheit 1016 und die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 erzeugen das Anregungssignal und das Rückkopplungssignal auf Basis der Gleichstrom-Regulierungssignale, und legen die erzeugten Signale an die Anregungsspule 53 bzw. die Rückkopplungsspule 53 an. Aus diesem Grund ist es möglich, ein stationäres Magnetfeld zu messen, während die Linearität von der unteren Grenze der Messung zu der oberen Grenze der Messung beibehalten wird, da das Detektionssignal, das durch die Detektionssignal-Vergleichseinheit 1012 detektiert wird, so erzeugt werden kann, dass es in Bezug auf einen Bereich (nichtlinearen Bereich), in dem die Übergangsverzerrung des Anregungssignals erzeugt wird, verschoben ist.
  • Daher ist es bei der vorliegenden Ausführungsform bei der Magnetelement-Steuervorrichtung, die ein Magnetfeld eines Magnetgleichgewichts-Systems unter Verwendung eines Magnetelements vom Zeitauflösungs-FG-Typ detektiert, auch möglich, die Stabilität des Ausgangs der Vorrichtung zu verbessern, ohne dass ein Einfluss durch eine Signalverzerrung, die in dem Anregungssignal erzeugt wird, erfolgt.
  • [Vierte Ausführungsform]
  • Unter Bezugnahme auf 7 wird eine Magnetelement-Steuervorrichtung 140 nach einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. 7 ist ein Diagramm, das ein Aufbaubeispiel der Magnetelement-Steuervorrichtung 140 nach der vierten Ausführungsform zeigt.
  • In 7 sind die gleichen Bestandteile wie jene der in 1 gezeigten Magnetelement-Steuervorrichtung 110 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. In 7 umfasst die Magnetelement-Steuervorrichtung 140 eine Magnetelement-Steuereinheit 141, eine Taktsignal-Erzeugungseinheit 102, eine Taktsignal-Regulierungseinheit 103, und eine Datensignal-Bestimmungseinheit 104. Nachstehend werden nur Bestandteile und Tätigkeiten, die sich von jenen der in 1 gezeigten Magnetelement-Steuervorrichtung 110 unterscheiden, beschrieben werden.
  • Die Magnetelement-Steuereinheit 141 umfasst verglichen mit der Magnetelement-Steuereinheit 111 ferner einen Temperatursensor 1018.
  • Der Temperatursensor 1018 misst die Temperatur des Magnetelements 50 und gibt Temperaturdaten, die die gemessene Temperatur angeben, an die Datensignal-Umwandlungseinheit 1015 und die Anregungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 1100 aus.
  • Hier ist in der Anregungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 1100 eine Versatzkorrekturtabelle, die die Entsprechung zwischen einer Temperatur und einem Versatzkorrekturkoeffizienten, mit dem ein Versatzstrom multipliziert wird, vorab erstellt und in einer internen Speichereinheit gespeichert. Die Anregungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 1100 liest den Versatzkorrekturkoeffizienten, der den von dem Temperatursensor 1018 gelieferten Temperaturdaten entspricht, aus. Die Anregungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 1100 multipliziert eine Versatzinformation, die aus der internen Speichereinheit gelesen wird, mit dem ausgelesenen Versatzkorrekturkoeffizienten und erzeugt einen Versatzstrom (Gleichstrom-Regulierungssignal nach der Korrektur), der der Versatzinformation des Multiplikationsergebnisses entspricht. Wenn die Vorrichtung gestartet wird, wird der Versatzstrom Ia eines Konstantstroms im Zustand der normalen Temperatur wie oben beschrieben durch den Regulierungsspannungswert Va und den Regulierungswiderstandswert Ra bestimmt. Wenn sich die Umgebungstemperatur des Magnetelements 50 nach dem Start der Vorrichtung verändert, verändert sich der Versatzstrom Ia durch eine Veränderung des Regulierungswiderstandswerts Ra als Reaktion auf eine Veränderung der Temperatur, und nimmt auch der Anregungsstrom als Reaktion auf den veränderten Versatzstrom zu oder ab. Nun wurde der Versatzkorrekturkoeffizient durch einen Versuch oder dergleichen im Voraus berechnet und ist er in die Versatzkorrekturtabelle geschrieben, so dass bei allen Temperaturen zwischen einer Mindesttemperatur und einer Höchsttemperatur, für die eine Kompensation durch die Vorrichtung erfolgt, keine Übergangsverzerrung zwischen einem Höchstwert und einem Mindestwert eines stationären Magnetfelds auftritt.
  • Zudem ist in der Datensignal-Umwandlungseinheit 1015 eine Spannungsinformationskorrekturtabelle, die die Entsprechung zwischen einer Temperatur und einem Spannungsinformationskorrekturkoeffizienten zur Korrektur des Einflusses der Temperatur der von der Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 gelieferten Spannungsinformation angibt, vorab erstellt und in einer internen Speichereinheit gespeichert. Die Datensignal-Umwandlungseinheit 1015 liest den Spannungsinformationskorrekturkoeffizienten, der den von dem Temperatursensor 1018 gelieferten Temperaturdaten entspricht, aus der Spannungsinformationskorrekturtabelle. Die Datensignal-Umwandlungseinheit 1015 multipliziert die von der Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 gelieferte Spannungsinformation mit dem ausgelesenen Spannungsinformationskorrekturkoeffizienten und erzeugt auf Basis der Spannungsinformation des Multiplikationsergebnisses und der korrigierten Versatzinformation ein Datensignal.
  • Auf diese Weise ist bei der vorliegenden Ausführungsform wie im Fall der ersten Ausführungsform die Anregungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 1100 aufgenommen, die ein vorab reguliertes Gleichstrom-Regulierungssignal ausgibt, das in Bezug auf das Anregungssignal überlagernd aufgesetzt wird. Die Anregungssignal-Regulierungseinheit 1016 erzeugt das Anregungssignal auf Basis des Gleichstrom-Regulierungssignals und legt das erzeugte Signal an die Anregungsspule 52 an. Aus diesem Grund ist es möglich, ein stationäres Magnetfeld zu messen, während die Linearität von der unteren Grenze der Messung zu der oberen Grenze der Messung beibehalten wird, da das Detektionssignal, das durch die Detektionssignal-Vergleichseinheit 1012 detektiert wird, so erzeugt werden kann, dass es in Bezug auf einen Bereich (nichtlinearen Bereich), in dem die Übergangsverzerrung des Anregungssignals erzeugt wird, verschoben ist.
  • Zudem ist es möglich, die Stabilität des Ausgangs der Vorrichtung auf Basis der Temperaturdaten, die durch den Temperatursensor 1018 gemessen werden, bei jeder Temperatur zwischen einer unteren Grenztemperatur und einer oberen Grenztemperatur, für die eine Kompensation durch die Vorrichtung erfolgt, zu verbessern, ohne dass ein Einfluss durch eine Signalverzerrung, die in dem Anregungssignal erzeugt wird, erfolgt.
  • [Fünfte Ausführungsform]
  • Unter Bezugnahme auf 8 wird eine Magnetelement-Steuervorrichtung 150 nach einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. 8 ist ein Diagramm, das ein Aufbaubeispiel der Magnetelement-Steuervorrichtung 150 nach der fünften Ausführungsform zeigt.
  • In 8 sind die gleichen Bestandteile wie jene der in 4 gezeigten Magnetelement-Steuervorrichtung 120 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. In 8 umfasst die Magnetelement-Steuervorrichtung 150 eine Magnetelement-Steuereinheit 151, eine Taktsignal-Erzeugungseinheit 102, eine Taktsignal-Regulierungseinheit 103, und eine Datensignal-Bestimmungseinheit 104. Nachstehend werden nur Bestandteile und Tätigkeiten, die sich von jenen der in 4 gezeigten Magnetelement-Steuervorrichtung 120 unterscheiden, beschrieben werden.
  • Die Magnetelement-Steuereinheit 151 umfasst verglichen mit der Magnetelement-Steuereinheit 121 ferner einen Temperatursensor 1018.
  • Der Temperatursensor 1018 misst die Temperatur des Magnetelements 50 und gibt Temperaturdaten, die die gemessene Temperatur angeben, an die Datensignal-Umwandlungseinheit 1015 und die Rückkopplungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 1200 aus.
  • Hier ist in der Rückkopplungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 1200 eine Versatzkorrekturtabelle, die die Entsprechung zwischen einer Temperatur und einem Versatzkorrekturkoeffizienten, mit dem ein Versatzstrom multipliziert wird, vorab erstellt und in einer internen Speichereinheit gespeichert. Die Rückkopplungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 1200 liest den Versatzkorrekturkoeffizienten, der den von dem Temperatursensor 1018 gelieferten Temperaturdaten entspricht, aus. Die Rückkopplungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 1200 multipliziert eine Versatzinformation, die aus der internen Speichereinheit gelesen wird, mit dem ausgelesenen Versatzkorrekturkoeffizienten und erzeugt einen Versatzstrom, der der Versatzinformation des Multiplikationsergebnisses entspricht. Wenn die Vorrichtung gestartet wird, wird der Versatzstrom Ia eines Konstantstroms im Zustand der normalen Temperatur wie oben beschrieben durch den Regulierungsspannungswert Va und den Regulierungswiderstandswert Ra bestimmt. Wenn sich die Umgebungstemperatur des Magnetelements 50 nach dem Start der Vorrichtung verändert, verändert sich der Versatzstrom Ia durch eine Veränderung des Regulierungswiderstandswerts Ra als Reaktion auf eine Veränderung der Temperatur, und nimmt auch der Anregungsstrom als Reaktion auf den veränderten Versatzstrom zu oder ab. Nun wurde der Versatzkorrekturkoeffizient durch einen Versuch oder dergleichen im Voraus berechnet und ist er in die Versatzkorrekturtabelle geschrieben, so dass bei allen Temperaturen zwischen einer Mindesttemperatur und einer Höchsttemperatur, für die eine Kompensation durch die Vorrichtung erfolgt, keine Übergangsverzerrung zwischen einem Höchstwert und einem Mindestwert eines stationären Magnetfelds auftritt.
  • Zudem ist in der Datensignal-Umwandlungseinheit 1015 eine Spannungsinformationskorrekturtabelle, die die Entsprechung zwischen einer Temperatur und einem Spannungsinformationskorrekturkoeffizienten zur Korrektur des Einflusses der Temperatur der von der Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 gelieferten Spannungsinformation angibt, vorab erstellt und in einer internen Speichereinheit gespeichert. Die Datensignal-Umwandlungseinheit 1015 liest den Spannungsinformationskorrekturkoeffizienten, der den von dem Temperatursensor 1018 gelieferten Temperaturdaten entspricht, aus der Spannungsinformationskorrekturtabelle. Die Datensignal-Umwandlungseinheit 1015 multipliziert die von der Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 gelieferte Spannungsinformation mit dem ausgelesenen Spannungsinformationskorrekturkoeffizienten und erzeugt auf Basis der Spannungsinformation des Multiplikationsergebnisses und der korrigierten Versatzinformation ein Datensignal.
  • Auf diese Weise ist bei der vorliegenden Ausführungsform wie im Fall der zweiten Ausführungsform die Rückkopplungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 1200 aufgenommen, die ein vorab reguliertes Gleichstrom-Regulierungssignal ausgibt, das in Bezug auf das Rückkopplungssignal überlagernd aufgesetzt wird. Die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 erzeugt das Rückkopplungssignal auf Basis des Gleichstrom-Regulierungssignals und legt das erzeugte Signal an die Rückkopplungsspule 53 an. Aus diesem Grund ist es möglich, ein stationäres Magnetfeld zu messen, während die Linearität von der unteren Grenze der Messung zu der oberen Grenze der Messung beibehalten wird, da das Detektionssignal, das durch die Detektionssignal-Vergleichseinheit 1012 detektiert wird, so erzeugt werden kann, dass es in Bezug auf einen Bereich (nichtlinearen Bereich), in dem die Übergangsverzerrung des Anregungssignals erzeugt wird, verschoben ist.
  • Zudem ist es möglich, die Stabilität des Ausgangs der Vorrichtung auf Basis der Temperaturdaten, die durch den Temperatursensor 1018 gemessen werden, bei jeder Temperatur zwischen einer unteren Grenztemperatur und einer oberen Grenztemperatur, für die eine Kompensation durch die Vorrichtung erfolgt, zu verbessern, ohne dass ein Einfluss durch eine Signalverzerrung, die in dem Anregungssignal erzeugt wird, erfolgt. [Sechste Ausführungsform
  • Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 9 eine Magnetelement-Steuervorrichtung 160 nach einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. 9 ist ein Diagramm, das ein Aufbaubeispiel der Magnetelement-Steuervorrichtung 160 nach der sechsten Ausführungsform zeigt.
  • In 9 sind die gleichen Bestandteile wie jene der in 6 gezeigten Magnetelement-Steuervorrichtung 130 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. In 8 umfasst die Magnetelement-Steuervorrichtung 160 eine Magnetelement-Steuereinheit 161, eine Taktsignal-Erzeugungseinheit 102, eine Taktsignal-Regulierungseinheit 103, und eine Datensignal-Bestimmungseinheit 104. Nachstehend werden nur Bestandteile und Tätigkeiten, die sich von jenen der in 4 gezeigten Magnetelement-Steuervorrichtung 130 unterscheiden, beschrieben werden.
  • Die Magnetelement-Steuereinheit 161 umfasst verglichen mit der Magnetelement-Steuereinheit 131 ferner einen Temperatursensor 1018.
  • Der Temperatursensor 1018 misst die Temperatur des Magnetelements 50 und gibt Temperaturdaten, die die gemessene Temperatur angeben, an die Datensignal-Umwandlungseinheit 1015, die Anregungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 1100, und die Rückkopplungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 1200 aus.
  • Die Anregungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 1100 und die Rückkopplungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 1200 erzeugen wie bei der vierten Ausführungsform bzw. der fünften Ausführungsform beschrieben Versatzströme, die von der Umgebungstemperatur des Magnetelements 50 abhängen.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Anregungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 1100 und die Rückkopplungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 1200, die vorab regulierte Gleichstrom-Regulierungssignale ausgeben, welche in Bezug auf das Anregungssignal bzw. das Rückkopplungssignal überlagernd aufgesetzt werden, enthalten. Die Anregungssignal-Regulierungseinheit 1016 und die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 erzeugen das Anregungssignal und das Rückkopplungssignal auf Basis der Gleichstrom-Regulierungssignale und legen die erzeugten Signale an die Anregungsspule 52 bzw. die Rückkopplungsspule 53 an. Aus diesem Grund ist es möglich, ein stationäres Magnetfeld zu messen, während die Linearität von der unteren Grenze der Messung zu der oberen Grenze der Messung beibehalten wird, da das Detektionssignal, das durch die Detektionssignal-Vergleichseinheit 1012 detektiert wird, so erzeugt werden kann, dass es in Bezug auf einen Bereich (nichtlinearen Bereich), in dem die Übergangsverzerrung des Anregungssignals erzeugt wird, verschoben ist.
  • Zudem ist es möglich, die Stabilität des Ausgangs der Vorrichtung auf Basis der Temperaturdaten, die durch den Temperatursensor 1018 gemessen werden, bei jeder Temperatur zwischen einer unteren Grenztemperatur und einer oberen Grenztemperatur, für die eine Kompensation durch die Vorrichtung erfolgt, zu verbessern, ohne dass ein Einfluss durch eine Signalverzerrung, die in dem Anregungssignal erzeugt wird, erfolgt.
  • Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 10 und 11 der Betrieb der Magnetelement-Steuervorrichtungen bei der oben angeführten ersten bis sechsten Ausführungsform beschrieben werden. 10 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Betriebsbeispiel einer durch die Magnetelement-Steuervorrichtung durchgeführten Steuerverarbeitung (Verarbeitung mit unterbrochenem Rückkopplungsbetrieb) zeigt. Zudem ist 11 ein Ablaufdiagramm, das ein Betriebsbeispiel einer durch die Magnetelement-Steuervorrichtung durchgeführten Steuerverarbeitung (Verarbeitung mit fortlaufendem Rückkopplungsbetrieb) zeigt. 10 zeigt die Verarbeitung, wenn in einem Fall, in dem mehrere Magnetelemente 50 an eine Magnetelement-Steuervorrichtung angeschlossen sind, die jeweiligen Magnetelemente 50 der Reihe nach angetrieben (unterbrochen betrieben) werden. Zudem zeigt 11 die Verarbeitung wenn in einem Fall, in dem ein Magnetelement 50 an eine Magnetelement-Steuervorrichtung angeschlossen ist, die Magnetelemente 50 fortlaufend angetrieben (fortlaufend betrieben) werden. Bei der in dem Ablaufdiagramm gezeigten Verarbeitung wird die Beschreibung unter Verwendung eines Beispiels gegeben werden, bei dem das Rückkopplungssignal durch eine digitale Verarbeitung erzeugt wird. Zudem kann auch ein Fall, in dem das Rückkopplungssignal durch eine analoge Verarbeitung erzeugt wird, auf Basis dieser Tätigkeiten des Ablaufdiagramms auf die gleiche Weise verarbeitet werden.
  • Zuerst wird unter Bezugnahme auf 10 das Betriebsbeispiel der durch die Magnetelement-Steuervorrichtung durchgeführten Magnetelement-Steuerverarbeitung (Verarbeitung mit unterbrochenem Rückkopplungsbetrieb) beschrieben werden.
  • Schritt 11:
  • Um den Versatzstrom Ia für das Anregungssignal der Anregungsspule 52 oder das Rückkopplungssignal der Rückkopplungsspule 53 im Zustand der Raumtemperatur und eines Nullmagnetfelds (stationäres Magnetfeld = 0) einzurichten, werden der Regulierungsspannungswert Va und der Regulierungswiderstandswert Ra in der Anregungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 1100 oder der Rückkopplungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 1200 reguliert.
  • Schritt 12:
  • Die Anregungssignal-Regulierungseinheit 1016 oder die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 wandelt eine Spannung, die jeweils durch die Anregungssignal-Erzeugungseinheit 1017 bzw. die Rückkopplungssignal-Erzeugungseinheit 1014 ausgegeben wird, in einen Strom um. Die Anregungssignal-Regulierungseinheit 1016 oder die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 setzt den Versatzstrom Ia, der durch die Anregungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 1100 oder die Rückkopplungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 1200 erzeugt wurde, überlagernd auf den Strom nach der Umwandlung. Nach dem überlagernden Aufsetzen des Versatzstroms Ia legt die Anregungssignal-Regulierungseinheit 1016 oder die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 das Anregungssignal mit einem Stromwert an die Anregungsspule 52 an, oder legt sie das Rückkopplungssignal mit einem Stromwert an die Rückkopplungsspule 53 an.
  • Schritt S13:
  • Die Detektionssignal-Verstärkungseinheit 1011 verstärkt eine Spannung zwischen beiden Enden der Detektionsspule 51 und gibt die verstärkte Spannung an die Detektionssignal-Vergleichseinheit 1012 aus.
  • Die Detektionssignal-Vergleichseinheit 1012 subtrahiert Tc, wobei es sich um eine Bezugszeitspanne handelt, von einer Zeitspanne Tw zwischen einer Zeit, zu der das erste Detektionssignal detektiert wird, und einer Zeit, zu der das zweite Detektionssignal detektiert wird, und gibt einen Unterschied Td des Subtraktionsergebnisses als gemessene Zeitinformation an die Rückkopplungssignal-Erzeugungseinheit 1014 aus.
  • Schritt S14:
  • Als nächstes erhält die Rückkopplungssignal-Erzeugungseinheit 1014 aus dem Unterschied Td, der von der Detektionssignal-Vergleichseinheit 1012 geliefert wird, einen Spannungswert, der dem Unterschied Td entspricht, und gibt sie den Spannungswert als Spannungsinformation an die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 aus.
  • Wenn die Spannungsinformation geliefert wird, addiert die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 einen Spannungswert, der die Spannungsinformation angibt, zu dem Spannungswert der unmittelbar vorhergehenden Rückkopplungsspannung, der in eine interne Speichereinheit geschrieben ist, und setzt sie das Additionsergebnis als den Spannungswert der neuen Rückkopplungsspannung an.
  • Schritt S15:
  • Die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 bestimmt, ob der Spannungswert der neuen Rückkopplungsspannung des Additionsergebnisses gleich oder geringer als eine vorab festgelegte Höchstspannung (innerhalb eines bestimmten Bereichs) ist. Die Höchstspannung ist ein erster Spannungsschwellenbereich (Bereich eines Spannungswerts mit einer Polarität von – bis +), um den Bereich des Spannungswerts der Rückkopplungsspannung, die an die Anregungsspule 52 angelegt wird, zu bestimmen, und ist zum Beispiel auf eine Spannung von ungefähr 90 % des absoluten Höchstspannungswerts, bei dessen Anlegung die Anregungsspule beschädigt wird, eingerichtet.
  • In diesem Fall geht die Verarbeitung der Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 zu Schritt S16 über, wenn die Rückkopplungsspannung in dem ersten Spannungsschwellenbereich enthalten ist. Wenn die Rückkopplungsspannung nicht in dem ersten Spannungsschwellenbereich enthalten ist, geht die Verarbeitung zu Schritt S18 über.
  • Zudem nimmt die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 dann, wenn bestimmt wird, dass die Rückkopplungsspannung in dem ersten Spannungsschwellenbereich enthalten ist, eine Zählverarbeitung durch einen darin bereitgestellten Zähler vor, das heißt, erhöht sie einen Zählwert (addiert sie 1 zu einem Zählwert).
  • Schritt S16:
  • Als nächstes bestimmt die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013, ob der Zählwert des darin bereitgestellten Zählers geringer als ein vorab erstellter und in der internen Speichereinheit gespeicherter (in der internen Speichereinheit festgelegter) Zählschwellenwert ist.
  • In diesem Fall geht die Verarbeitung der Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 zu Schritt S17 über, wenn der Zählwert des Zählers geringer als der Zählschwellenwert ist. Andererseits geht die Verarbeitung zu Schritt S18 über, wenn der Zählwert gleich oder größer als der Zählschwellenwert ist.
  • Der obige Zählschwellenwert ist ein Wert, der unter Berücksichtigung des Falls keiner Konvergenz bei Erhalt der Rückkopplungsspannung festgelegt ist. Daher wird auf Basis des Zählschwellenwerts die Anzahl der Wiederholungen der Berechnung der Rückkopplungsspannung, bei der die Magnetfeldstärke des stationären Magnetfelds innerhalb eines Fehlerbereichs durch Anlegen des konstanten stationären Magnetfelds an das Magnetelement 50 gemessen werden kann, das heißt, die Rückkopplungsspannung zum Auslöschen des stationären Magnetfelds gemessen werden kann, erhalten. Ein Zahlenwert auf Basis der Anzahl der Wiederholungen, der zum Beispiel durch Multiplizieren der Anzahl der Wiederholungen mit jedem beliebigen Vielfachen (jedem beliebigen Zahlenwert wie etwa 2) erhalten wird, wird als Zählschwellenwert angesetzt und von der Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 in eine darin bereitgestellte Speichereinheit geschrieben und dort gespeichert.
  • Schritt S17:
  • Als nächstes bestimmt die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013, ob der Absolutwert des Spannungswerts der von dem Unterschied Td erhaltenen Spannungsinformation geringer als ein vorab festgelegter zweiter Spannungsschellenwert ist.
  • In diesem Fall geht die Verarbeitung der Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 zu Schritt S20 über, wenn der Spannungswert der Spannungsinformation, die von dem Unterschied Td erhalten wurde, gleich oder größer als der zweite Spannungsschwellenwert ist. Anderseits geht die Verarbeitung zu Schritt S19 über, wenn der Spannungswert der Spannungsinformation geringer als der zweite Schwellenwert ist.
  • Hier bestimmt der zweite Schwellenwertbereich, ob der Spannungswert bei Addition zu einer gegenwärtigen Rückkopplungsspannung eine Magnetfeldstärke, die einen Messfehler übersteigt, verändert. Daher bestimmt die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 den Spannungswert, der in dem zweiten Spannungsschwellenwertbereich enthalten ist, als Spannungswert, der die Magnetfeldstärke nur innerhalb eines Fehlers in der Messung verändert, und nimmt sie die Verarbeitung der Addition des Spannungswerts, den die Spannungsinformation angibt, zu der in einer internen Speichereinheit integrierten Rückkopplungsspannung nicht vor. Zudem wird der zweite Spannungsschwellenwert durch einen Versuch oder dergleichen erhalten und vorab in einer internen Speichereinheit der Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 gespeichert.
  • Schritt S18:
  • Die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 setzt das gegenwärtig an das Magnetelement 50 angelegte stationäre Magnetfeld als nicht messbar an und gibt durch die Datensignalbestimmungseinheit 104 ein Fehlersignal an die externe Magnetfeldstärken-Detektionsvorrichtung an.
  • Durch die Lieferung des Fehlersignals bringt die Magnetfeldstärken-Detektionsvorrichtung eine Anzeige dazu, eine Nachricht anzuzeigen, die angibt, dass das gegenwärtig an das Magnetelement 50 angelegte stationäre Magnetfeld nicht gemessen werden kann.
  • Schritt S19:
  • Als nächstes schreibt die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 eine neu erhaltene Rückkopplungsspannung als unmittelbar vorhergehende Rückkopplungsspannung in eine interne Speichereinheit und speichert sie dort.
  • Zudem erzeugt die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 eine Spannung, die dem Spannungswert der neu erhaltenen Rückkopplungsspannung entspricht, nimmt sie an dem erzeugten Rückkopplungssignal eine Spannung-Strom-Umwandlung vor, und legt sie den Strom als FB-Signal an die Rückkopplungsspule 53 an. Wenn die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 in diesem Fall die Rückkopplungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 1200 umfasst, die ein vorab reguliertes Gleichstrom-Regulierungssignal ausgibt, das in Bezug auf das Rückkopplungssignal überlagernd aufgesetzt wird, setzt die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit das durch die Rückkopplungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 1200 erzeugte Gleichstrom-Regulierungssignal überlagernd auf, um dadurch das Rückkopplungssignal zu erzeugen, und legt sie das erzeugte Signal an die Rückkopplungsspule 53 an. Wenn der Spannungswert der Rückkopplungsspannung nicht erhalten wird, nimmt die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 die Spannungs-Strom-Umwandlung an dem Spannungswert einer unmittelbar vorhergehenden Rückkopplungsspannung vor, und legt sie einen Strom als FB-Signal an die Rückkopplungsspule 53 an.
  • Die Anregungssignal-Regulierungseinheit 1016 nimmt an einem Dreieckswellenspannungssignal von einer Dreieckswelle, die von der Anregungssignal-Erzeugungseinheit 1017 geliefert wird, eine Spannungs-Strom-Umwandlung vor und legt einen Strom als Anregungssignal an die Anregungsspule 53 an. Wenn die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 in diesem Fall die Anregungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 1100 umfasst, die ein vorab reguliertes Gleichstrom-Regulierungssignal ausgibt, das in Bezug auf das Anregungssignal überlagernd aufgesetzt wird, setzt die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 das durch die Anregungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 1100 erzeugte Gleichstrom-Regulierungssignal überlagernd auf, um dadurch das Anregungssignal zu erzeugen, und legt sie das erzeugte Signal an die Anregungsspule 52 an.
  • Danach kehrt die Verarbeitung der Anregungssignal-Regulierungseinheit 1016 zu Schritt S11 zurück.
  • Als nächstes liest die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 den Spannungswert der Rückkopplungsspannung, der in der internen Speichereinheit gespeichert ist, und gibt sie den ausgelesenen Spannungswert an die Datensignal-Umwandlungseinheit 1015 aus.
  • Die Datensignal-Umwandlungseinheit 1015 verstärkt den von der Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 gelieferten Spannungswert der Rückkopplungsspannung auf Basis eines vorab festgelegten Verstärkungsfaktors und gibt den verstärkten Spannungswert als Datensignal an die Datensignal-Bestimmungseinheit aus.
  • Schritt S20:
  • Die Datensignal-Bestimmungseinheit 104 bestimmt, ob der Spannungswert, den das von der Datensignal-Umwandlungseinheit 1015 gelieferte Datensignal angibt, in dem Datenbereich, der in der internen Speichereinheit gespeichert ist, enthalten ist. In diesem Fall geht die Verarbeitung der Datensignal-Bestimmungseinheit 104 zu Schritt S22 über, wenn der Spannungswert, den das Datensignal angibt, in dem Datenbereich enthalten ist. Andererseits geht die Verarbeitung der Datensignal-Bestimmungseinheit 104 zu Schritt S23 über, wenn der Spannungswert, den das Datensignal angibt, nicht in dem Datenbereich enthalten ist.
  • Schritt S21:
  • Die Datensignal-Bestimmungseinheit 104 gibt das von der Datensignal-Umwandlungseinheit 1015 gelieferte Datensignal an die externe Magnetfeld-Detektionsvorrichtung aus.
  • Wie vorher erwähnt liest die Magnetfeld-Detektionsvorrichtung eine Magnetfeldstärke, die einem Spannungswert entspricht, der durch ein von der Magnetelement-Steuervorrichtung 130 geliefertes Datensignal angegeben wird, aus der in der internen Speichereinheit gespeicherten Magnetfeldstärketabelle und bringt sie eine Anzeigeeinheit der Magnetfeld-Detektionsvorrichtung dazu, das Ergebnis anzuzeigen.
  • Schritt S22:
  • Als nächstes verwirft die Datensignal-Bestimmungseinheit 104 das von der Datensignal-Umwandlungseinheit 1015 gelieferte Datensignal und gibt sie ein Fehlersignal an die externe Magnetfeld-Detektionsvorrichtung aus.
  • Wie vorher erwähnt bringt die Magnetfeld-Detektionsvorrichtung die Anzeigeeinheit der Magnetfeld-Detektionsvorrichtung bei Lieferung des Fehlersignals von der Magnetelement-Steuervorrichtung 130 dazu, eine Nachricht anzuzeigen, die angibt, dass das angelegte stationäre Magnetfeld nicht gemessen werden kann.
  • Die Anregungsspulen von mehreren Magnetelementen werden unter Verwendung der Funktion des unterbrochenen Betriebs der Reihe nach angetrieben, wodurch ein stationäres Magnetfeld durch eine Magnetelement-Steuervorrichtung und mehrere Magnetelemente gemessen werden kann.
  • Zum Beispiel werden Magnetelemente so bereitgestellt, dass sich die jeweiligen Messachsen von drei Magnetelementen, das heißt, die drei Achsen aus einer x-Achse, einer y-Achse und einer z-Achse, in rechten Winkeln zueinander befinden, und können sie daher bei der Steuerung von Magnetelementen mit anderen Achsen, die die Magnetfeldstärke und die Richtung eines Magnetfelds in einem dreidimensionalen Raum messen, verwendet werden.
  • Zudem werden im Fall einer Ausführungsform, bei der der Temperatursensor 1018 verwendet wird, die Spannungsinformation und die Temperaturkompensation des Anregungssignals oder des Rückkopplungssignals vorgenommen.
  • Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 11 das Betriebsbeispiel der durch die Magnetelement-Steuervorrichtung durchgeführten Magnetelement-Steuerverarbeitung (Verarbeitung mit fortlaufendem Rückkopplungsbetrieb) beschrieben werden.
  • Schritt S31:
  • Um den Versatzstrom Ia für das Anregungssignal der Anregungsspule 52 oder das Rückkopplungssignal der Rückkopplungsspule 53 im Zustand der Raumtemperatur und eines Nullmagnetfelds (stationäres Magnetfeld = 0) einzurichten, werden der Regulierungsspannungswert Va und der Regulierungswiderstandswert Ra in der Anregungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 1100 oder der Rückkopplungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 1200 reguliert.
  • Schritt S32:
  • Die Anregungssignal-Regulierungseinheit 1016 oder die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 wandelt eine Spannung, die jeweils durch die Anregungssignal-Erzeugungseinheit 1017 bzw. die Rückkopplungssignal-Erzeugungseinheit 1014 ausgegeben wird, in einen Strom um. Die Anregungssignal-Regulierungseinheit 1016 oder die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 setzt den Versatzstrom Ia, der durch die Anregungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 1100 oder die Rückkopplungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 1200 erzeugt wurde, überlagernd auf den Strom nach der Umwandlung. Nach dem überlagernden Aufsetzen des Versatzstroms Ia legt die Anregungssignal-Regulierungseinheit 1016 oder die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 das Anregungssignal mit einem Stromwert an die Anregungsspule 52 an, oder legt sie das Rückkopplungssignal mit eine Stromwert an die Rückkopplungsspule 53 an.
  • Schritt S33:
  • Die Detektionssignal-Verstärkungseinheit 1011 verstärkt eine Spannung zwischen beiden Enden der Detektionsspule 51 und gibt die verstärkte Spannung an die Detektionssignal-Vergleichseinheit 1012 aus.
  • Die Detektionssignal-Vergleichseinheit 1012 subtrahiert Tc, wobei es sich um eine Bezugszeitspanne handelt, von einer Zeitspanne Tw zwischen einer Zeit, zu der das erste Detektionssignal detektiert wird, und einer Zeit, zu der das zweite Detektionssignal detektiert wird, und gibt einen Unterschied Td des Subtraktionsergebnisses als gemessene Zeitinformation an die Rückkopplungssignal-Erzeugungseinheit 1014 aus. Zudem wird bei der Umwandlung der Zeitinformation in einen Digitalwert die Verwendung eines TDC (Zeit-Digital-Wandler) oder dergleichen bevorzugt.
  • Schritt S34:
  • Die Rückkopplungssignal-Erzeugungseinheit 1014 liest eine Spannungsinformation, die den Spannungswert des Rückkopplungssignals, welcher dem Unterschied Td, bei dem es sich um eine gelieferte Zeitinformation handelt, entspricht, angibt, aus einer in der Speichereinheit gespeicherten Zeit-Spannungs-Informationstabelle. Die Rückkopplungssignal-Erzeugungseinheit 1014 gibt die ausgelesene Spannungsinformation an die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 aus.
  • Schritt S35:
  • Die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 liest die unmittelbar vorhergehende Spannungsinformation, die in der internen Speichereinheit gespeichert ist und das Rückkopplungssignal, das überlagernd auf ein gegenwärtiges Dreieckswellenspannungssignal aufgesetzt ist, angibt aus.
  • Die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 addiert die von dem Detektionssignal gelieferte Spannungsinformation zu der aus der Speichereinheit gelesenen Spannungsinformation.
  • Die Rückkopplungssignal-Erzeugungseinheit 1014 erzeugt auf Basis des Additionsergebnisses ein Rückkopplungssignal mit einem durch die Spannungsinformation angegebenen Spannungswert, nimmt an dem erzeugten Rückkopplungssignal eine Spannungs-Strom-Umwandlung vor, und legt den Strom als FB-Signal an die Rückkopplungsspule 53 an. Wenn die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 in diesem Fall die Rückkopplungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 1200 umfasst, die ein vorab reguliertes Gleichstrom-Regulierungssignal ausgibt, das in Bezug auf das Rückkopplungssignal überlagernd aufgesetzt wird, setzt die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit das durch die Rückkopplungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 1200 erzeugte Gleichstrom-Regulierungssignal überlagernd auf, um dadurch das Rückkopplungssignal zu erzeugen, und legt sie das erzeugte Signal an die Rückkopplungsspule 53 an.
  • Zudem schreibt die Rückkopplungssignal-Erzeugungseinheit 1014 die Spannungsinformation des Additionsergebnisses als neue unmittelbar vorhergehende Spannungsinformation in die interne Speichereinheit und speichert sie dort, und gibt sie die Spannungsinformation (Digitalwert) an die Datensignal-Umwandlungseinheit 1015 aus.
  • Schritt S36:
  • Die Anregungssignal-Regulierungseinheit 1016 nimmt eine Spannungs-Strom-Umwandlung an einem Dreieckswellenspannungssignal, das mit einem durch die Taktsignal-Regulierungseinheit 103 ausgegebenen Taktsignal synchronisiert ist, vor und legt einen Strom als Anregungssignal an die Anregungsspule 52 an. Wenn die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 in diesem Fall die Anregungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 1100 umfasst, die ein vorab reguliertes Gleichstrom-Regulierungssignal ausgibt, das in Bezug auf das Anregungssignal überlagernd aufgesetzt wird, setzt die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 das durch die Anregungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 1100 erzeugte Gleichstrom-Regulierungssignal überlagernd auf, um dadurch das Anregungssignal zu erzeugen, und legt sie das erzeugte Signal an die Anregungsspule 52 an.
  • Schritt S37:
  • Die Datensignal-Umwandlungseinheit 1015 verstärkt die Spannungsinformation, die durch die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 geliefert wird, auf Basis eines vorab festgelegten Verstärkungsfaktors und gibt das Verstärkungsergebnis als Datensignal an die Datensignal-Bestimmungseinheit 104 aus.
  • Schritt S38:
  • Die Datensignal-Bestimmungseinheit 104 bestimmt, ob der Spannungswert des Datensignals in einem vorab festgelegten Datenbereich enthalten ist.
  • In diesem Fall geht die Verarbeitung der Datensignal-Bestimmungseinheit 104 zu Schritt S39 über, wenn der Spannungswert, den das Datensignal angibt, in dem Datenbereich enthalten ist. Andererseits geht die Verarbeitung zu Schritt S40 über, wenn der Spannungswert, der durch das Datensignal angegeben wird, nicht in dem Datenbereich enthalten ist.
  • Schritt S39:
  • Da das Datensignal in dem Datenbereich enthalten ist, gibt die Datensignal-Bestimmungseinheit 104 das Datensignal so, wie es ist, an eine Magnetfeldstärken-Detektionsvorrichtung, die extern angeordnet ist, aus.
  • Die externe Magnetfeldstärken-Detektionsvorrichtung liest eine Magnetfeldstärke, die einem Spannungswert, der durch das gelieferte Datensignal angegeben wird, entspricht, aus der Magnetfeldstärkentabelle, die in der internen Speichereinheit gespeichert ist, und bringt eine Anzeigeeinheit der externen Magnetfeldstärken-Detektionsvorrichtung dazu, die ausgelesene Magnetfeldstärke anzuzeigen.
  • Schritt S40:
  • Da das Datensignal andererseits nicht in dem Datenbereich enthalten ist, verwirft die Datensignal-Bestimmungseinheit 104 das Datensignal, und gibt sie ein Fehlersignal an die Magnetfeldstärken-Detektionsvorrichtung, die extern angeordnet ist, aus.
  • In diesem Fall bringt die Magnetfeldstärken-Detektionsvorrichtung die Anzeigeeinheit der Magnetfeldstärken-Detektionsvorrichtung bei Lieferung des Fehlersignals zum Beispiel dazu, eine Information anzuzeigen, um einen Benutzer darüber zu informieren, dass ein Messbereich überschritten wird.
  • Wenn eine Stromquelle geliefert wird, nimmt die Magnetelement-Steuervorrichtung 110 die Verarbeitungen von Schritt S31 bis Schritt S40 nach dem oben erwähnten Ablaufdiagramm, das in 11 gezeigt ist, vor. Wenn eine Stromquelle an die Magnetelement-Steuervorrichtung 110 angelegt wird, setzt die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 zudem Daten, die eine integrierte Spannungsinformation aufweisen und in der internen Speichereinheit vorhanden sind, zurück, und schreibt sie 0 als Anfangswert.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Anregungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 1100 oder die Rückkopplungsspulenregulierungssignal-Erzeugungseinheit 120, die ein vorab reguliertes Gleichstrom-Regulierungssignal ausgibt, das überlagernd in Bezug auf das Anregungssignal oder das Rückkopplungssignal aufgesetzt wird, enthalten. Die Anregungssignal-Regulierungseinheit 1016 oder die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit 1013 erzeugt das Anregungssignal oder das Rückkopplungssignal auf Basis des Gleichstrom-Regulierungssignals und legt das erzeugte Signal an die Anregungsspule 52 oder die Rückkopplungsspule 53 an. Aus diesem Grund ist es möglich, ein stationäres Magnetfeld zu messen, während die Linearität von der unteren Grenze der Messung zu der oberen Grenze der Messung beibehalten wird, da das Detektionssignal, das durch die Detektionssignal-Vergleichseinheit 1012 detektiert wird, so erzeugt werden kann, dass es in Bezug auf einen Bereich (nichtlinearen Bereich), in dem die Übergangsverzerrung des Anregungssignals erzeugt wird, verschoben ist.
  • Daher ist es bei der Magnetelement-Steuervorrichtung, die ein Magnetfeld eines Magnetgleichgewichts-System unter Verwendung eines Magnetelements vom Zeitauflösungs-FG-Typ detektiert, möglich, die Stabilität des Ausgangs der Vorrichtung zu verbessern, ohne dass ein Einfluss durch eine Signalverzerrung, die in dem Anregungssignal erzeugt wird, erfolgt.
  • Zudem können Programme zur Ausführung jeder Funktion (arithmetische Operationsverarbeitung der Erzeugung eines Rückkopplungssignals auf Basis eines Digitalwerts) der in 1 gezeigten Magnetelement-Steuervorrichtung 111, der in 4 gezeigten Magnetelement-Steuervorrichtung 121, und der in 6 bis 9 gezeigten Magnetelement-Steuervorrichtung 131, 141, 151, und 161 auf einem computerlesbaren Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet sein, und kann die Verarbeitung der Magnetelementsteuerung daher durchgeführt werden, indem ein Computersystem veranlasst wird, die auf diesem Aufzeichnungsmedium aufgezeichneten Programme auszulesen und auszuführen. Der hier verwendete Ausdruck "Computersystem" umfasst ein Betriebssystem oder Hardware wie etwa periphere Vorrichtungen.
  • Zudem umfasst das "Computersystem" auch eine Umgebung, die eine Homepage (oder eine Anzeigeumgebung) bereitstellt, wenn ein WWW-System in Verwendung steht.
  • Zudem bezieht sich der Ausdruck "computerlesbares Aufzeichnungsmedium" auf eine Floppy-Disk, eine magnetooptische Platte, einen ROM, ein tragbares Medium wie etwa eine CD-ROM, und eine Speichervorrichtung wie etwa eine in das Computersystem eingebaute Festplatte. Ferner umfasst das "computerlesbare Medium" Aufzeichnungsmedien, die ein Programm während eines kurzen Zeitraums dynamisch halten, wie etwa Netzwerke wie das Internet oder Kommunikationsleitungen, wenn ein Programm über Kommunikationsleitungen wie etwa eine Telefonleitung übertragen wird, und Aufzeichnungsmedien, die ein Programm für einen bestimmten Zeitraum halten, wie etwa einen flüchtigen Speicher innerhalb eines Computersystems, das in diesem Fall als Server oder anforderndes Gerät dient. Zudem kann das oben angeführte Programm ein Programm sein, das verwendet wird, um einen Teil der oben erwähnten Funktionen auszuführen, und fähig ist, die oben erwähnten Funktionen durch eine Kombinationen von Programmen, die vorab in dem Computersystem aufgezeichnet wurden, auszuführen.
  • Im Vorhergehenden wurden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen ausführlich beschrieben, doch sind die bestimmten Gestaltungen nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt, sondern können sie auch Gestaltungen und dergleichen aufweisen, die in einem Rahmen liegen, der nicht von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abweicht.
  • Bezugszeichenliste
    • 50, 100
    MAGNETELEMENT
    51, 1001
    DETEKTIONSSPULE
    52, 1002
    ANREGUNGSSPULE
    53, 1003
    RÜCKKOPPLUNGSSPULE
    110, 120, 130, 140, 150, 160, 200
    MAGNETELEMENT-STEUERVORRICHTUNG
    111, 121, 131, 141, 151, 161, 201
    MAGNETELEMENT-STEUEREINHEIT
    102, 202
    TAKTSIGNAL-ERZEUGUNGSEINHEIT
    103, 203
    TAKTSIGNAL-REGULIERUNGSEINHEIT
    104
    DATENSIGNAL-BESTIMMUNGSEINHEIT
    1011, 2011
    DETEKTIONSSIGNAL-VERSTÄRKUNGSEINHEIT
    1012, 2012
    DETEKTIONSSIGNAL-VERGLEICHSEINHEIT
    1013, 2013
    RÜCKKOPPLUNGSSIGNAL-REGULIERUNGSEINHEIT
    1014
    RÜCKKOPPLUNGSSIGNAL-ERZEUGUNGSEINHEIT
    2014
    RÜCKKOPPLUNGSSIGNAL-UMWANDLUNGSEINHEIT
    1015, 2015
    DATENSIGNAL-UMWANDLUNGSEINHEIT
    1016, 2016
    ANREGUNGSSIGNAL-REGULIERUNGSEINHEIT
    1017, 2017
    ANREGULGSSIGNAL-ERZEUGUNGSEINHEIT
    1018
    TEMPERATURSENSOR
    1100
    ANREGUNGSSPULENREGULIERUNGSSIGNAL-ERZEUGUNGSEINHEIT
    1200
    RÜCKKOPPLUNGSSPULENREGULIERUNGSSIGNAL-ERZEUGUNGS-EINHEIT
    2001, 2101
    DIFFERENZVERSTÄRKER
    2002, 2102
    WIDERSTAND
    1101, 1201
    VERÄNDERLICHER WIDERSTAND
    2017a
    ANREGUNGSDREIECKSWELLEN-ERZEUGUNGSSCHALTUNG

Claims (8)

  1. Magnetelement-Steuervorrichtung, die ein Magnetelement vom Fluxgate-Typ mit einer Anregungsspule, einer Detektionsspule und einer Rückkopplungsspule steuert, wenn eine Stärke eines stationären Magnetfelds, das an das Magnetelement angelegt wird, unter Verwendung eines Zeitauflösungs-Magnetgleichgewichts-Systems detektiert wird, umfassend: eine Anregungssignal-Erzeugungseinheit, die ein Wechselsignal erzeugt; eine Anregungssignal-Regulierungseinheit, die aus dem Wechselsignal ein Wechselspannungssignal erzeugt und auf der Basis des Wechselspannungssignals ein Anregungssignal erzeugt, das an die Anregungsspule angelegt wird; eine Detektionssignal-Vergleichseinheit, die ein Detektionssignal mit einer positiven Spannung oder einer negativen Spannung detektiert, welches durch eine induzierte elektromotorische Kraft erzeugt wird, wenn eine Stromrichtung des Anregungssignals wechselt; eine Rückkopplungssignal-Erzeugungseinheit, die eine Zeitspanne zwischen Detektionssignalen mit der positiven Spannung und der negativen Spannung in eine Spannungsinformation umwandelt; eine Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit, die aus der Spannungsinformation ein Rückkopplungssignal erzeugt, das ein Magnetfeld, welches das an das Magnetelement angelegte stationäre Magnetfeld auslöscht, an die Rückkopplungsspule anlegt; eine Datensignal-Umwandlungseinheit, die das Rückkopplungssignal als Datensignal, welches eine Magnetfeldstärke angibt, ausgibt; und eine Regulierungssignal-Erzeugungseinheit, die ein vorab reguliertes Gleichstrom-Regulierungssignal ausgibt, das in Bezug auf wenigstens eines aus dem Anregungssignal oder dem Rückkopplungssignal überlagernd aufgesetzt wird, wobei die Anregungssignal-Regulierungseinheit oder die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit das Anregungssignal oder das Rückkopplungssignal auf der Basis des Gleichstrom-Regulierungssignals erzeugt, wobei das erzeugte Signal an die Anregungsspule oder die Rückkopplungsspule angelegt wird, und das durch die Detektionssignal-Vergleichseinheit detektierte Detektionssignal so erzeugt wird, dass es in Bezug auf einen nichtlinearen Bereich des Anregungssignals verschoben ist.
  2. Magnetelement-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Regulierungssignal-Erzeugungseinheit einen ersten Widerstand, wovon ein Ende mit einem Eingangsanschluss, an dem eine Regulierungsspannung eingegeben werden kann, verbunden ist, aufweist, die Anregungssignal-Regulierungseinheit oder die Rückkopplungs-Regulierungseinheit einen zweiten Widerstand, wovon ein Ende mit der Anregungssignal-Erzeugungseinheit und der Rückkopplungssignal-Erzeugungseinheit verbunden ist, und einen Differenzverstärker, wobei der erste Widerstand und der zweite Widerstand mit einem invertierenden Eingangsanschluss verbunden sind, und ein nicht-invertierender Eingangsanschluss mit einer vorab festgesetzten Bezugsspannung verbunden ist, aufweist, wobei die Anregungsspule oder die Rückkopplungsspule zwischen einem Ausgangsanschluss und dem invertierenden Eingangsanschluss des Differenzverstärkers angeschlossen ist, und der Differenzverstärker so konfiguriert einen Strom zu veranlassen zu der Anregungsspule oder der Rückkopplungsspule zu fließen, sodass ein Spannungspegel des invertierenden Eingangsanschluss und ein Spannungspegel des nicht-invertierenden Eingangsanschlusses einander gleich werden.
  3. Magnetelement-Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend einen Temperatursensor, der die Temperatur des Magnetelements misst, wobei die Regulierungssignal-Erzeugungseinheit eine Korrektur vornimmt, indem sie das Gleichstrom-Regulierungssignal mit einem Koeffizienten, der der Temperatur entspricht, multipliziert, und das Gleichstrom-Regulierungssignal nach der Korrektur zu der Anregungssignal-Regulierungseinheit oder der Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit liefert.
  4. Magnetelement-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Rückkopplungssignal-Erzeugungseinheit ein Tastverhältnis, das einen Spannungswert des Rückkopplungssignals angibt, als die Spannungsinformation aus der Zeitspanne erhält, und eine Rechteckwelle des Tastverhältnisses, das den Spannungswert des Rückkopplungssignals angibt, an die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit ausgibt, und die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit das Rückkopplungssignal, das eine Gleichstromspannung ist, die erhalten wird, indem die Rechteckwelle mit dem Tastverhältnis in Zusammenhang gebracht wird, erzeugt.
  5. Magnetelement-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Rückkopplungssignal-Erzeugungseinheit einen Unterschied zwischen der Zeitspanne und einer vorab festgelegten Bezugszeitspanne erhält, aus dem Unterschied einen Digitalwert, der den Spannungswert des Rückkopplungssignals angibt, als die Spannungsinformation erhält, und den Digitalwert an die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit ausgibt, und die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit ein Rückkopplungssignal erzeugt, das eine durch den Digitalwert angegebene Gleichstromspannung ist.
  6. Magnetelement-Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend: eine Taktsignal-Erzeugungseinheit, die ein periodisches Taktsignal erzeugt, eine Anregungssignal-Erzeugungseinheit, die ein Dreieckswellensignal als das mit dem Taktsignal synchronisierte Wechselsignal erzeugt.
  7. Magnetelement-Steuerverfahren zur Steuerung eines Magnetelements vom Fluxgate-Typ mit einer Anregungsspule, einer Detektionsspule und einer Rückkopplungsspule, wenn eine Stärke eines stationären Magnetfelds, das an das Magnetelement angelegt wird, unter Verwendung des Zeitauflösungs-Magnetgleichgewichts-System detektiert wird, das Verfahren umfasst: einen Anregungssignal-Erzeugungsprozess, bei dem ein Wechselsignal erzeugt wird; einen Anregungssignal-Regulierungsprozess, bei dem aus dem Wechselsignal ein Wechselspannungssignal erzeugt wird und auf der Basis des Wechselspannungssignals ein Anregungssignal, das an die Anregungsspule angelegt wird, erzeugt wird; einen Detektionssignal-Vergleichsprozess, bei dem ein Detektionssignal mit einer positiven Spannung oder einer negativen Spannung, welches durch eine induzierte elektromotorische Kraft erzeugt wird, wenn eine Stromrichtung des Anregungssignals wechselt, detektiert wird einen Rückkopplungssignal-Erzeugungsprozess, bei dem eine Zeitspanne zwischen Detektionssignalen mit der positiven Spannung und der negativen Spannung in eine Spannungsinformation umgewandelt wird; einen Rückkopplungssignal-Regulierungsprozess, bei dem aus der Spannungsinformation ein Magnetfeld, welches ein an das Magnetelement angelegtes stationäres Magnetfeld auslöscht, an die Rückkopplungsspule angelegt wird; einen Datensignal-Umwandlungsprozess, bei dem das Rückkopplungssignal als Datensignal, das eine Magnetfeldstärke angibt, ausgegeben wird; und einen Signalregulierungsprozess, bei dem ein vorab reguliertes Gleichstrom-Regulierungssignal ausgegeben wird, das in Bezug auf wenigstens eines aus dem Anregungssignal oder dem Rückkopplungssignal überlagernd aufgesetzt wird, wobei der Anregungssignal-Regulierungsprozess oder der Rückkopplungssignal-Regulierungsprozess einen Prozess umfasst, bei dem das Anregungssignal oder das Rückkopplungssignal auf der Basis des Gleichstrom-Regulierungssignals erzeugt wird, wobei das erzeugte Signal an die Anregungsspule oder die Rückkopplungsspule angelegt wird, und das bei dem Detektionssignal-Vergleichsprozess detektierte Detektionssignal so erzeugt wird, dass es in Bezug auf einen nichtlinearen Bereich des Anregungssignals verschoben ist.
  8. Magnetfeld-Detektionsvorrichtung, die auf dem Magnetgleichgewichts-System basiert, das eine Stärke eines angelegten stationären Magnetfelds detektiert, die Vorrichtung umfasst: ein Magnetelement vom Fluxgate-Typ mit einer Anregungsspule, einer Detektionsspule, und einer Rückkopplungsspule; eine Anregungssignal-Erzeugungseinheit, die ein Wechselsignal erzeugt; eine Anregungssignal-Regulierungseinheit, die aus dem Wechselsignal ein Wechselspannungssignal erzeugt und auf der Basis des Wechselspannungssignals ein Anregungssignal erzeugt, das an die Anregungsspule angelegt wird; eine Detektionssignal-Vergleichseinheit, die ein Detektionssignal mit einer positiven Spannung oder einer negativen Spannung detektiert, welches durch eine induzierte elektromotorische Kraft erzeugt wird, wenn eine Stromrichtung des Anregungssignals wechselt; eine Rückkopplungssignal-Erzeugungseinheit, die eine Zeitspanne zwischen Detektionssignalen mit der positiven Spannung und der negativen Spannung in eine Spannungsinformation umwandelt; eine Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit, die aus der Spannungsinformation ein Rückkopplungssignal erzeugt, das ein Magnetfelds, welches das an das Magnetelement angelegte stationäre Magnetfeld auslöscht, an die Rückkopplungsspule anlegt; eine Datensignal-Umwandlungseinheit, die das Rückkopplungssignal als Datensignal, welches eine Magnetfeldstärke angibt, ausgibt; und eine Regulierungssignal-Erzeugungseinheit, die ein vorab reguliertes Gleichstrom-Regulierungssignal ausgibt, das in Bezug auf wenigstens eines aus dem Anregungssignal oder dem Rückkopplungssignal überlagernd aufgesetzt wird, wobei die Anregungssignal-Regulierungseinheit oder die Rückkopplungssignal-Regulierungseinheit das Anregungssignal oder das Rückkopplungssignal auf der Basis des Gleichstrom-Regulierungssignals erzeugt, wobei das erzeugte Signal an die Anregungsspule oder die Rückkopplungsspule angelegt wird, und das durch die Detektionssignal-Vergleichseinheit detektierte Detektionssignal so erzeugt wird, dass es in Bezug auf einen nichtlinearen Bereich des Anregungssignals verschoben ist.
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