JP2011047841A - Electronic azimuth meter, and method for adjusting and manufacturing the same - Google Patents

Electronic azimuth meter, and method for adjusting and manufacturing the same Download PDF

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晋 山崎
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To allow a calibration processing to be performed in a short time in an electronic azimuth meter with a plurality of stepping motors, and to provide a method for adjusting and manufacturing such an electronic azimuth meter that ensures to reduce process costs by decreasing the time required for the calibration processing. <P>SOLUTION: In performing a calibration processing of an azimuth sensor 53 with orientation of rotors 57a, 62a on a stepping motor in a state of combination patterns of patterns A-D and from the sensor output value of the azimuth sensor 53 with the external magnetic field applied from first to fourth directions I-IV, each sensor output value with the external magnetic field applied from first to fourth directions I-IV is obtained only in a state of pattern A, while the sensor output value with the external magnetic field applied from a first direction I is obtained in a state of patterns B-D, the remaining sensor output value being determined by calculation. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

この発明は、ステップモータを有する電子式方位計、この電子式方位計の調整方法および製造方法に関する。   The present invention relates to an electronic compass having a step motor, a method for adjusting the electronic compass, and a manufacturing method thereof.

以前より、磁気センサを用いて電気的に方位の計測を行う電子式方位計が実用化されている。また、電子式方位計には、内部にステップモータ(ステッピングモータとも言う)を搭載し、このステップモータにより1個又は複数の指針を回転させる構成を有するものもある。   An electronic azimuth meter has been put into practical use that electrically measures azimuth using a magnetic sensor. Some electronic azimuths have a configuration in which a step motor (also referred to as a stepping motor) is mounted inside and one or a plurality of hands are rotated by the step motor.

ステップモータは、磁化されたロータが1ステップ(例えば180°)ずつ回転する構成であり、その回転位置によってロータから磁気センサに及ぼされる磁界の向きと大きさが変化する。ロータから磁気センサに及ぼされる磁界は、補正により磁気センサの出力値から除去しないと正確な方位の計測が行えない。   The step motor has a configuration in which a magnetized rotor rotates by one step (for example, 180 °), and the direction and magnitude of a magnetic field exerted on the magnetic sensor from the rotor changes depending on the rotation position. The magnetic field exerted from the rotor to the magnetic sensor cannot be accurately measured unless it is removed from the output value of the magnetic sensor by correction.

そこで、従来、ステップモータを有する電子式方位計において、ロータの磁極の向きごとに異なる補正処理を行って方位を求める技術について提案されている(例えば特許文献1)。   Therefore, conventionally, in an electronic azimuth meter having a step motor, there has been proposed a technique for obtaining an azimuth by performing different correction processing for each direction of a magnetic pole of a rotor (for example, Patent Document 1).

また、従来の電子式方位計においては、磁気検出に伴う種々の誤差(例えば、磁気センサの周囲に配置された磁性体の影響、磁気センサにより磁界検出がなされる2方向の直角度の誤差、磁気センサの搭載角度の誤差など)を除去するために、工場出荷前などに予め校正処理を行って、方位計測時の補正処理に必要な数値を求めておく技術も提案されている。例えば、特許文献2の校正技術は、電子式方位計に対して、予め定められた複数の方向から外部磁界を印加しつつ、各外部磁界の印加状態で磁気センサの出力値をそれぞれ取得し、これらの出力値から上記種々の誤差を除去するための数値を求める。   In addition, in the conventional electronic azimuth meter, various errors associated with magnetic detection (for example, the influence of a magnetic material arranged around the magnetic sensor, errors in perpendicularity in two directions where the magnetic field is detected by the magnetic sensor, In order to remove a magnetic sensor mounting angle error, etc., a technique has been proposed in which a calibration process is performed in advance before shipment from the factory to obtain a numerical value necessary for a correction process at the time of azimuth measurement. For example, the calibration technique of Patent Document 2 acquires an output value of a magnetic sensor in an applied state of each external magnetic field while applying an external magnetic field from a plurality of predetermined directions to an electronic azimuth meter, Numerical values for removing the various errors are obtained from these output values.

特開平10−170664号公報JP-A-10-170664 特開2002−048651号公報JP 2002-048551 A

複数のステップモータを有する電子式方位計に対して、上記従来の校正処理を行う場合、なんら工夫がないと、複数のロータの磁極の向きの組み合わせパターンごとに、予め定められた複数の方向から外部磁界を印加し、各状態における磁気センサの出力をそれぞれ取得することになる。   When performing the above-described conventional calibration processing for an electronic azimuth meter having a plurality of stepping motors, if there is no ingenuity, from a plurality of predetermined directions for each combination pattern of magnetic pole directions of a plurality of rotors An external magnetic field is applied, and the output of the magnetic sensor in each state is acquired.

例えば、ステップモータが3個で、各ステップモータの極数が2極であり、校正処理において4方向から外部磁界を印加して磁気センサの出力値を取得する場合を想定する。すると、ロータの向きの組み合わせパターンは2=8パターンであるため、8パターン×4方向の32通りでロータの向きと外部磁界の向きとを変化させながら磁気センサの出力値を取得する必要が生じる。 For example, it is assumed that there are three stepping motors, each stepping motor has two poles, and an external magnetic field is applied from four directions in the calibration process to obtain the output value of the magnetic sensor. Then, since the rotor orientation combination pattern is 2 3 = 8 patterns, it is necessary to obtain the output value of the magnetic sensor while changing the orientation of the rotor and the direction of the external magnetic field in 32 patterns of 8 patterns × 4 directions. Arise.

このように、ステップモータの数が増すと、磁気センサの出力値を取得しなければならない回数が増すため、1回の校正処理にかかる時間が長くなってしまう。また、製品の個体差による誤差を補正するためには、個々の製品ごとに校正処理を行うことも想定され、その場合、製品の数だけ校正処理にかかる時間は倍増する。   Thus, as the number of step motors increases, the number of times that the output value of the magnetic sensor must be acquired increases, and the time required for one calibration process becomes longer. Further, in order to correct an error due to individual differences of products, it is assumed that calibration processing is performed for each individual product. In this case, the time required for calibration processing is doubled by the number of products.

この発明は、複数のステップモータを備えた電子式方位計において校正処理を短時間で遂行できるようにすることにある。また、校正処理の時間短縮により工程コストの低減を図れる電子式方位計の調整方法および製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to enable calibration processing to be performed in a short time in an electronic azimuth meter equipped with a plurality of step motors. It is another object of the present invention to provide an electronic azimuth meter adjustment method and manufacturing method that can reduce the process cost by shortening the calibration processing time.

上記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、
複数のステップモータと、
磁気センサと、
前記複数のステップモータにおける複数のロータの磁極の向きの組み合わせパターンが、当該組み合わせパターンとして取り得る所定数の組み合わせパターンのうち、何れの組み合わせパターンであるかを判別する極性向き判別手段と、
前記所定数の組み合わせパターンに対応する複数の方位算出用の補正値をそれぞれ算出する補正値演算手段と、
前記磁気センサの出力値を、前記極性向き判別手段により判別された前記組み合わせパターンに対応する前記方位算出用の補正値に基づき補正して、方位を求める方位演算手段と、
を備えた電子式方位計であって、
前記補正値演算手段は、
前記所定数の組み合わせパターンのうちの1つである特定組み合わせパターンの状態で、且つ、予め定められた複数の方向から別々に外部磁界が印加されたときの前記磁気センサの各出力値を記憶させる第1の記憶制御手段と、
前記第1の記憶制御手段により記憶された出力値に基づき前記特定組み合わせパターンのときの前記方位算出用の補正値を求める第1の補正値演算手段と、
前記組み合わせパターンとして取り得る所定数の組み合わせパターンのうち、前記特定組み合わせパターン以外の複数の組み合わせパターンの各状態で、且つ、前記予め定められた複数の方向のうち第1方向から外部磁界が印加されたときの前記磁気センサの出力値をそれぞれ記憶させる第2の記憶制御手段と、
前記第1の記憶制御手段により記憶された出力値と、前記第2の記憶制御手段により記憶された出力値とから、前記特定組み合わせパターン以外の複数の組み合わせパターンの各状態で、且つ、前記予め定められた複数の方向のうち前記第1方向以外の方向から外部磁界が印加されたときに前記磁気センサから得られるはずの出力値を算出し、これらの出力値に基づいて前記特定組み合わせパターン以外の各組み合わせパターンのときの前記方位算出用の補正値をそれぞれ求める第2の補正値演算手段と、
を備えたことを特徴としている。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1
Multiple stepper motors,
A magnetic sensor;
Polarity direction determining means for determining which combination pattern is a combination pattern of the magnetic pole directions of the plurality of rotors in the plurality of step motors among a predetermined number of combination patterns that can be taken as the combination pattern;
Correction value calculation means for calculating a plurality of azimuth calculation correction values corresponding to the predetermined number of combination patterns;
An azimuth calculating means for correcting an output value of the magnetic sensor based on the correction value for calculating the azimuth corresponding to the combination pattern determined by the polarity direction determining means, and obtaining an azimuth;
An electronic compass with
The correction value calculating means includes
Each output value of the magnetic sensor is stored in a state of a specific combination pattern that is one of the predetermined number of combination patterns and when an external magnetic field is applied separately from a plurality of predetermined directions. First storage control means;
First correction value calculation means for obtaining a correction value for calculating the azimuth for the specific combination pattern based on the output value stored by the first storage control means;
Of the predetermined number of combination patterns that can be taken as the combination pattern, an external magnetic field is applied from each of a plurality of combination patterns other than the specific combination pattern and from a first direction among the plurality of predetermined directions. Second storage control means for storing the output values of the magnetic sensor at the time,
In each state of a plurality of combination patterns other than the specific combination pattern from the output value stored by the first storage control unit and the output value stored by the second storage control unit, and in advance Calculate an output value that should be obtained from the magnetic sensor when an external magnetic field is applied from a direction other than the first direction among a plurality of determined directions, and based on these output values, other than the specific combination pattern Second correction value calculation means for respectively obtaining the azimuth calculation correction value for each of the combination patterns;
It is characterized by having.

請求項2記載の発明は、請求項1記載の電子式方位計において、
前記第1の記憶制御手段は、さらに、前記特定組み合わせパターンの状態で、且つ、外部磁界が印加されないときの前記磁気センサの出力値を記憶させ、
第2の補正値演算手段は、さらに、前記特定組み合わせパターン以外の複数の組み合わせパターンの各状態で、且つ、外部磁界が印加されないときに前記磁気センサから得られるはずの出力値を算出し、この出力値を含めて演算を行って、前記方位算出用の補正値をそれぞれ求めることを特徴としている。
The invention according to claim 2 is the electronic azimuth meter according to claim 1,
The first storage control means further stores the output value of the magnetic sensor in the state of the specific combination pattern and when no external magnetic field is applied,
The second correction value calculation means further calculates an output value that should be obtained from the magnetic sensor in each state of a plurality of combination patterns other than the specific combination pattern and when no external magnetic field is applied, The calculation is performed including the output value, and the correction value for calculating the azimuth is obtained.

請求項3記載の発明は、請求項1記載の電子式方位計において、
不揮発性の記憶手段を備え、
前記第1の補正値演算手段および前記第2の補正値演算手段により求められた前記補正値が、前記不揮発性の記憶手段に記憶されることを特徴としている。
The invention according to claim 3 is the electronic azimuth meter according to claim 1,
Comprising non-volatile storage means;
The correction values obtained by the first correction value calculation means and the second correction value calculation means are stored in the nonvolatile storage means.

請求項4記載の発明は、
複数のステップモータと、
磁気センサと、
前記複数のステップモータにおける複数のロータの磁極の向きの組み合わせパターンが、当該組み合わせパターンとして取り得る所定数の組み合わせパターンのうち、何れの組み合わせパターンであるかを判別する極性向き判別手段と、
前記磁気センサの出力値を、前記極性向き判別手段により判別された前記組み合わせパターンに応じて補正して、方位を求める方位演算手段と、
を備えた電子式方位計であって、
前記所定数の組み合わせパターンのうちの1つである特定組み合わせパターンの状態で、且つ、予め定められた複数の方向から別々に外部磁界が印加されたときの前記磁気センサの各出力値を記憶させる第1の記憶制御手段と、
前記所定数の組み合わせパターンのうち、前記特定組み合わせパターン以外の複数の組み合わせパターンの各状態で、且つ、前記予め定められた複数の方向のうち第1方向から外部磁界が印加されたときの前記磁気センサの出力値をそれぞれ記憶させる第2の記憶制御手段と、
前記第1の記憶制御手段により記憶された出力値に基づき前記特定組み合わせパターンのときの方位算出用の補正値を求める第1の補正値演算手段と、
前記第1の記憶制御手段により記憶された出力値と、前記第2の記憶制御手段により記憶された出力値と、の差分を記憶させる差分記憶制御手段と、
を備え、
前記方位演算手段は、
方位の測定時、前記複数のロータの磁極の向きが前記特定組み合わせパターンである場合に、前記磁気センサの出力値を前記第1の補正値演算手段で求められた補正値により補正して方位の算出を行う第1方位算出手段と、
方位の測定時、前記複数のロータの磁極の向きが前記特定組み合わせパターン以外の組み合わせパターンである場合に、前記磁気センサの出力値を前記差分記憶手段に記憶された前記差分によって補正する差分補正手段と、
この差分補正手段により補正された出力値を、前記第1の補正値演算手段で求められた補正値により補正を行って方位の算出を行う第2方位算出手段と、
を備えていることを特徴としている。
The invention according to claim 4
Multiple stepper motors,
A magnetic sensor;
Polarity direction determining means for determining which combination pattern is a combination pattern of the magnetic pole directions of the plurality of rotors in the plurality of step motors among a predetermined number of combination patterns that can be taken as the combination pattern;
An azimuth calculation unit that corrects the output value of the magnetic sensor according to the combination pattern determined by the polarity direction determination unit and obtains an azimuth;
An electronic compass with
Each output value of the magnetic sensor is stored in a state of a specific combination pattern that is one of the predetermined number of combination patterns and when an external magnetic field is applied separately from a plurality of predetermined directions. First storage control means;
The magnetism when an external magnetic field is applied from a first direction among a plurality of predetermined directions in each state of a plurality of combination patterns other than the specific combination pattern among the predetermined number of combination patterns Second storage control means for storing the output values of the sensors,
First correction value calculation means for obtaining a correction value for calculating an azimuth for the specific combination pattern based on the output value stored by the first storage control means;
Difference storage control means for storing a difference between the output value stored by the first storage control means and the output value stored by the second storage control means;
With
The azimuth calculating means is
When measuring the orientation, when the orientation of the magnetic poles of the plurality of rotors is the specific combination pattern, the output value of the magnetic sensor is corrected by the correction value obtained by the first correction value calculating means to determine the orientation. First azimuth calculating means for calculating,
Difference correction means for correcting the output value of the magnetic sensor by the difference stored in the difference storage means when the direction of the magnetic poles of the plurality of rotors is a combination pattern other than the specific combination pattern when measuring the azimuth. When,
A second azimuth calculating means for correcting the output value corrected by the difference correcting means with the correction value obtained by the first correction value calculating means and calculating an azimuth;
It is characterized by having.

請求項5記載の発明は、請求項4記載の電子式方位計において、
前記第1の記憶制御手段は、さらに、前記特定組み合わせパターンの状態で、且つ、外部磁界が印加されないときの前記磁気センサの出力値を記憶させ、
ことを特徴としている。
The invention according to claim 5 is the electronic azimuth meter according to claim 4,
The first storage control means further stores the output value of the magnetic sensor in the state of the specific combination pattern and when no external magnetic field is applied,
It is characterized by that.

請求項6記載の発明は、請求項4記載の電子式方位計において、
不揮発性の記憶手段を備え、
前記第1の補正値演算手段により求められた前記補正値と、前記差分記憶制御手段により記憶される前記差分とが、前記不揮発性の記憶手段に記憶されることを特徴としている。
The invention according to claim 6 is the electronic azimuth meter according to claim 4,
Comprising non-volatile storage means;
The correction value obtained by the first correction value calculation means and the difference stored by the difference storage control means are stored in the nonvolatile storage means.

請求項7記載の発明は、請求項1又は4に記載の電子式方位計において、
データを一時的に記憶する作業用記憶手段を備え、
前記第1の記憶制御手段および前記第2の記憶制御手段は、前記磁気センサの各出力値を前記作業用記憶手段へ一時的に記憶させる構成であることを特徴としている。
The invention according to claim 7 is the electronic azimuth meter according to claim 1 or 4,
A working storage means for temporarily storing data;
The first storage control means and the second storage control means are configured to temporarily store the output values of the magnetic sensor in the work storage means.

請求項8記載の発明は、請求項1又は4に記載の電子式方位計において、
前記ステップモータはステータが2極で前記ロータが2極の構成であることを特徴としている。
The invention according to claim 8 is the electronic azimuth meter according to claim 1 or 4,
The step motor is characterized in that the stator has two poles and the rotor has two poles.

請求項9記載の発明は、請求項3記載の電子式方位計に対して方位計測用の調整を行う調整方法において、
前記電子式方位計に対して前記予め定められた複数の方向のうち第1方向から外部磁界を印加し、且つ、前記複数のロータの磁極の向きの組み合わせパターンを全ての組み合わせパターンに切り換えていき、その間に、前記第1の記憶制御手段および前記第2の記憶制御手段により前記磁気センサの出力値を一時的に記憶させる第1ステップと、
前記電子式方位計に対して前記予め定められた複数の方向のうち前記第1方向を除く各方向から別々に外部磁界を印加していき、且つ、前記複数のロータの磁極の向きの組み合わせパターンを前記特定組み合わせパターンに固定して、その間に、前記第1の記憶制御手段により前記磁気センサの出力値を一時的に記憶させる第2ステップと、
前記第1ステップと前記第2ステップとの後に、前記第1の補正値演算手段と前記第2の補正値演算手段により前記複数のロータの磁極の向きの全ての組み合わせパターンにそれぞれ対応する複数の補正値を算出させて、前記不揮発性の記憶手段へ記憶させる第3ステップと、
を含むことを特徴としている。
The invention according to claim 9 is an adjustment method for performing adjustment for azimuth measurement on the electronic azimuth meter according to claim 3.
An external magnetic field is applied from the first direction among the plurality of predetermined directions to the electronic azimuth meter, and the combination pattern of the magnetic pole directions of the plurality of rotors is switched to all combination patterns. In the meantime, a first step of temporarily storing the output value of the magnetic sensor by the first storage control means and the second storage control means;
An external magnetic field is applied separately from each of the plurality of predetermined directions except the first direction to the electronic azimuth meter, and a combination pattern of magnetic pole directions of the plurality of rotors Is fixed to the specific combination pattern, and in the meantime, the first storage control means temporarily stores the output value of the magnetic sensor;
After the first step and the second step, the first correction value calculation means and the second correction value calculation means are used to output a plurality of combinations corresponding to all combination patterns of the magnetic pole directions of the plurality of rotors. A third step of calculating a correction value and storing it in the non-volatile storage means;
It is characterized by including.

請求項10記載の発明は、請求項6記載の電子式方位計に対して方位計測用の調整を行う調整方法において、
前記電子式方位計に対して前記予め定められた複数の方向のうち第1方向から外部磁界を印加し、且つ、前記複数のロータの磁極の向きの組み合わせパターンを全ての組み合わせパターンに切り換えていき、その間に、前記第1の記憶制御手段および前記第2の記憶制御手段により前記磁気センサの出力値を一時的に記憶させる第1ステップと、
前記電子式方位計に対して前記予め定められた複数の方向のうち前記第1方向を除く各方向から別々に外部磁界を印加していき、且つ、前記複数のロータの磁極の向きの組み合わせパターンを前記特定組み合わせパターンに固定して、その間に、前記第1の記憶制御手段により前記磁気センサの出力値を一時的に記憶させる第2ステップと、
前記第1ステップと前記第2ステップとの後に、前記第1の補正値演算手段により前記複数のロータの磁極の向きの前記特定組み合わせパターンに対応する補正値を算出させるとともに、当該補正値と、前記差分記憶制御手段により記憶させる前記差分とを、前記不揮発性の記憶手段に記憶させる第4ステップと、
を含むことを特徴としている。
The invention according to claim 10 is an adjustment method for performing adjustment for azimuth measurement on the electronic azimuth meter according to claim 6.
An external magnetic field is applied from the first direction among the plurality of predetermined directions to the electronic azimuth meter, and the combination pattern of the magnetic pole directions of the plurality of rotors is switched to all combination patterns. In the meantime, a first step of temporarily storing the output value of the magnetic sensor by the first storage control means and the second storage control means;
An external magnetic field is applied separately from each of the plurality of predetermined directions except the first direction to the electronic azimuth meter, and a combination pattern of magnetic pole directions of the plurality of rotors Is fixed to the specific combination pattern, and in the meantime, the first storage control means temporarily stores the output value of the magnetic sensor;
After the first step and the second step, the first correction value calculation means calculates a correction value corresponding to the specific combination pattern of the magnetic pole directions of the plurality of rotors, and the correction value, A fourth step of storing the difference to be stored by the difference storage control means in the nonvolatile storage means;
It is characterized by including.

請求項11記載の発明は、
電子式方位計の組立を行う組立工程と、
請求項9又は10の電子式方位計の調整方法により調整を行う調整工程と、
を含んだことを特徴とする電子式方位計の製造方法である。
The invention according to claim 11
An assembly process for assembling an electronic compass;
An adjustment step of adjusting by the adjustment method of the electronic compass according to claim 9 or 10,
It is the manufacturing method of the electronic azimuth | direction meter characterized by including.

本発明に従うと、ロータの磁極の向きが特定組み合わせパターン以外のときには、第1方向のみから外部磁界を与えたときの磁気センサの出力値を取得するのみで、ロータの向きの各組み合わせパターンに対応する複数種類の方位算出用の補正値を取得できるので、校正処理の時間短縮が図れる。   According to the present invention, when the direction of the magnetic poles of the rotor is other than the specific combination pattern, only the output value of the magnetic sensor when the external magnetic field is applied only from the first direction can be obtained, and each combination pattern of the rotor direction is supported. Since a plurality of types of azimuth calculation correction values can be acquired, the calibration processing time can be shortened.

本発明の第1実施形態の電子式方位計の全体構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole structure of the electronic azimuth | direction meter of 1st Embodiment of this invention. 方位センサの具体的な一例を示す平面図である。It is a top view which shows a specific example of a direction sensor. トリミング処理におけるロータの向きの各組み合わせパターンと外部磁界の印加方向とを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows each combination pattern of the direction of a rotor in a trimming process, and the application direction of an external magnetic field. トリミング処理中に測定と計算により取得されて一時記憶される複数のセンサ出力値を表わしたデータチャートである。It is a data chart showing a plurality of sensor output values acquired by measurement and calculation and temporarily stored during trimming processing. トリミング処理により算出されて記憶される補正値を表わしたデータチャートである。It is a data chart showing the correction value calculated and stored by the trimming process. 方位計測処理において方位角を求める際の条件式を示す表である。It is a table | surface which shows the conditional expression at the time of calculating | requiring an azimuth angle in an azimuth | direction measurement process. 第1実施形態のトリミング処理の制御手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control procedure of the trimming process of 1st Embodiment. 第1実施形態の方位計測処理の制御手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control procedure of the direction measurement process of 1st Embodiment. 第2実施形態においてトリミング処理中に取得されて一時記憶される複数のセンサ出力値を示すデータチャートである。It is a data chart which shows the several sensor output value acquired during the trimming process and temporarily stored in 2nd Embodiment. 第2実施形態のトリミング処理により算出されて記憶される補正値を表わしたデータチャートである。It is a data chart showing the correction value calculated and memorize | stored by the trimming process of 2nd Embodiment. 第2実施形態のトリミング処理により記憶されるセンサ出力値の差分データを表わしたデータチャートである。It is a data chart showing the difference data of the sensor output value memorize | stored by the trimming process of 2nd Embodiment. 第2実施形態のトリミング処理の制御手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control procedure of the trimming process of 2nd Embodiment. 第2実施形態の方位計測処理の制御手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control procedure of the direction measurement process of 2nd Embodiment.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態の電子式方位計の全体構成を示すブロック図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of the electronic azimuth meter according to the first embodiment of the present invention.

この実施の形態の電子式方位計1は、複数の指針(秒針、時針、分針)を回転させて時刻を表示する時計機能と、秒針を用いて特定の方位(例えば磁北)を指し示す電子方位計の機能とを有するもので、例えば腕装着型の形態にされている。この電子式方位計1は、図1に示すように、秒針を1ステップずつ駆動するステップモータ62と、ステップモータ62に駆動電流を供給するモータ駆動回路63と、ステップモータ62のロータの磁極の向きを記憶する極性記憶回路64と、複数の歯車が連結されてなりステップモータ62の回転運動を伝達して秒針を回転させる秒針駆動機構65と、時針および分針を連動させて1ステップずつ駆動するステップモータ57と、ステップモータ57に駆動電流を供給するモータ駆動回路58と、ステップモータ57のロータの磁極の向きを記憶する極性記憶回路59と、複数の歯車が連結されてなりステップモータ57の回転運動を伝達して時針および分針を回転させる時分針駆動機構60とを備えている。   An electronic azimuth meter 1 according to this embodiment includes a clock function that displays a time by rotating a plurality of hands (second hand, hour hand, minute hand), and an electronic azimuth meter that indicates a specific direction (for example, magnetic north) using the second hand. For example, it is in the form of an arm-mounted type. As shown in FIG. 1, the electronic azimuth meter 1 includes a step motor 62 that drives the second hand step by step, a motor drive circuit 63 that supplies a drive current to the step motor 62, and the magnetic poles of the rotor of the step motor 62. A polarity storage circuit 64 for storing the direction, a plurality of gears connected to each other, and a second hand drive mechanism 65 for transmitting the rotational movement of the step motor 62 to rotate the second hand, and an hour hand and a minute hand are interlocked to drive step by step. A step motor 57, a motor drive circuit 58 for supplying a drive current to the step motor 57, a polarity storage circuit 59 for storing the orientation of the magnetic poles of the rotor of the step motor 57, and a plurality of gears are connected to each other. And an hour / minute hand drive mechanism 60 for transmitting the rotational movement to rotate the hour hand and the minute hand.

また、この電子式方位計1は、CPUを内蔵して装置の全体的な制御を行う制御部40と、制御部40のCPUが実行する制御プログラムや制御データが格納されたROM46と、制御部40のCPUに作業用のメモリ空間を提供する作業用記憶手段としてのRAM47と、基板実装後に種々の設定データが書き込まれる不揮発性記憶手段としてのEEPROM(電気的消去型Programmable ROM)45と、計時用に一定周期の信号を生成する発振回路48および分周回路49と、分周回路49の信号をカウントして計時を行う計時回路50と、各部に電源電圧を供給する電源部51と、外部からの操作指令を入力する操作部52と、磁界の検出を行う磁気センサとしての方位センサ53と、方位センサ53の検出信号を合成して2つの検出方向の各磁界の大きさを表わすセンサ出力値を生成する方位検出部54等を備えている。   The electronic azimuth meter 1 includes a control unit 40 that incorporates a CPU and performs overall control of the apparatus, a ROM 46 that stores control programs and control data executed by the CPU of the control unit 40, and a control unit. RAM 47 as work storage means for providing a work memory space for 40 CPUs, EEPROM (electrically erasable programmable ROM) 45 as non-volatile storage means in which various setting data are written after board mounting, An oscillation circuit 48 and a frequency dividing circuit 49 for generating a signal with a constant period for use, a time counting circuit 50 for counting the signals of the frequency dividing circuit 49 and measuring time, a power source unit 51 for supplying power to each unit, an external The operation unit 52 for inputting the operation command from the azimuth sensor, the azimuth sensor 53 as a magnetic sensor for detecting the magnetic field, and the detection signals of the azimuth sensor 53 are combined to detect each of the two detection directions. An azimuth detecting unit 54 that generates a sensor output value representing the magnitude of the magnetic field is provided.

ステップモータ57,62は、2極のステータと、2極のロータ57a,62a(図3参照)とをそれぞれ備えた構成であり、ステータに巻回されたコイルに正極の駆動電流を流すことでロータが0°から180°の回転位置まで回転し、コイルに負極の駆動電流を流すことでロータが180°から360°の回転位置まで回転するようになっている。ロータは、2極に磁化されているため、回転角度が0°のときと180°のときとで、磁極の向きが反転されてロータから周囲に及ぼされる磁界の向きや大きさが変化する。   The step motors 57 and 62 are each provided with a two-pole stator and two-pole rotors 57a and 62a (see FIG. 3), and a positive drive current is caused to flow through a coil wound around the stator. The rotor rotates from 0 ° to 180 °, and the rotor rotates from 180 ° to 360 ° by passing a negative drive current through the coil. Since the rotor is magnetized in two poles, the direction and magnitude of the magnetic field exerted from the rotor to the surroundings are changed depending on whether the rotation angle is 0 ° or 180 °.

極性記憶回路59,64は、モータ駆動回路58,63からステップモータ57,62に直前に出力された駆動電流の極性を検出して保持する回路である。この保持された極性データによって、ステップモータ57,62のロータの磁極の向きを識別することが可能となる。これら極性記憶回路59,64と制御部40のCPUにより極性向き判別手段が構成される。   The polarity storage circuits 59 and 64 are circuits that detect and hold the polarity of the drive current output immediately before from the motor drive circuits 58 and 63 to the step motors 57 and 62. The direction of the magnetic poles of the rotors of the step motors 57 and 62 can be identified by the retained polarity data. These polarity storage circuits 59 and 64 and the CPU of the control unit 40 constitute a polarity direction discrimination means.

図2には、方位センサ53の具体的な一例を表わした平面図を示す。   FIG. 2 is a plan view showing a specific example of the direction sensor 53.

方位センサ53は、互いに交差する2方向(例えば直交するX方向とY方向)について磁界の検出を行うデバイスである。具体的には、図2に示すように、基板63a上に4つの磁気抵抗素子MR1〜MR4と、外部接続用のパッドPd1〜Pd4とを形成するとともに、この基板63aにバイアス磁界B1〜B4を発生させるためのバイアスコイルCL1,CL2を巻回して構成される。4つの磁気抵抗素子MR1〜MR4は、基板63a上に順に90°ずつ向きを変えて回転対称に配設されるとともに、互いに隣接する磁気抵抗素子MR1〜MR4の端子同士が接続され、且つ、各端子の接続部と上記のパッドPd1,Pd2,Pd3,Pd4とが電気的に接続されている。また、対向する一組のパッドPd1,Pd3間には、所定の直流電圧Vが印加され、残りの対向する一組のパッドPd2,Pd4に検出電圧PS1,PS2が出力されるようになっている。   The direction sensor 53 is a device that detects a magnetic field in two directions intersecting with each other (for example, an X direction and a Y direction that are orthogonal to each other). Specifically, as shown in FIG. 2, four magnetoresistive elements MR1 to MR4 and external connection pads Pd1 to Pd4 are formed on a substrate 63a, and bias magnetic fields B1 to B4 are applied to the substrate 63a. Bias coils CL1 and CL2 for generation are wound around. The four magnetoresistive elements MR1 to MR4 are disposed on the substrate 63a so as to be rotated symmetrically by 90 ° in order, and terminals of the magnetoresistive elements MR1 to MR4 adjacent to each other are connected to each other. The terminal connection portion and the pads Pd1, Pd2, Pd3, and Pd4 are electrically connected. A predetermined DC voltage V is applied between the pair of opposed pads Pd1 and Pd3, and the detection voltages PS1 and PS2 are output to the remaining pair of opposed pads Pd2 and Pd4. .

上記の方位センサ53によれば、バイアスコイルCL1,CL2に相反転する電流を順に流しながら検出電圧PS1,PS2を出力させることで、次のようにしてX方向とY方向の磁界の計測を行うことが可能になっている。すなわち、先ず、バイアス磁界B1を発生させたときの検出電圧PS1,PS2の差分電圧から、バイアス磁界B2を発生させたときの検出電圧PS1,PS2の差分電圧を差し引いたときの電圧値によって、方位センサ53に外部から印加される磁界のX方向成分の大きさが計測される。次に、バイアス磁界B3を発生させたときの検出電圧PS1,PS2の差分電圧から、バイアス磁界B4を発生させたときの検出電圧PS1,PS2の差分電圧を差し引いたときの電圧値によって、方位センサ53に外部から印加される磁界のY方向成分の大きさが計測される。   According to the azimuth sensor 53 described above, the detection voltages PS1 and PS2 are output while the phase inversion currents are sequentially supplied to the bias coils CL1 and CL2, thereby measuring the magnetic fields in the X direction and the Y direction as follows. It is possible. That is, first, depending on the voltage value when the difference voltage between the detection voltages PS1 and PS2 when the bias magnetic field B2 is generated is subtracted from the difference voltage between the detection voltages PS1 and PS2 when the bias magnetic field B1 is generated, The magnitude of the X direction component of the magnetic field applied to the sensor 53 from the outside is measured. Next, the direction sensor is obtained by subtracting the differential voltage between the detection voltages PS1 and PS2 when the bias magnetic field B4 is generated from the differential voltage between the detection voltages PS1 and PS2 when the bias magnetic field B3 is generated. The magnitude of the Y direction component of the magnetic field applied to 53 from the outside is measured.

方位検出部54は、上記方位センサ53の検出電圧PS1,PS2の差分電圧をデジタルデータに変換するとともに、上記のバイアス磁界B1〜B4をそれぞれ印加したときの各差分電圧のデジタルデータに対して、上記の演算処理を行うことで、方位センサ53に外部から印加される磁界のX方向成分の大きさを表わすセンサ出力値“X”と、Y方向成分の大きさを表わすセンサ出力値“Y”とを制御部40に供給するようになっている。   The azimuth detecting unit 54 converts the differential voltage between the detection voltages PS1 and PS2 of the azimuth sensor 53 into digital data, and for the digital data of each differential voltage when the bias magnetic fields B1 to B4 are applied, respectively. By performing the above arithmetic processing, the sensor output value “X” indicating the magnitude of the X direction component of the magnetic field applied from the outside to the direction sensor 53 and the sensor output value “Y” indicating the magnitude of the Y direction component. Are supplied to the control unit 40.

方位センサ53は、例えばX方向が文字板の12時方向と重なるように電子式方位計1に搭載され、方位検出部54からのX方向の磁界の大きさを表わすセンサ出力値と、Y方向の磁界の大きさを表わすセンサ出力値によって、電子式方位計1が地磁気に対してどの向きを向いているのかを算出することが可能になっている。   The azimuth sensor 53 is mounted on the electronic azimuth meter 1 so that the X direction overlaps the 12:00 direction of the dial, for example, and a sensor output value indicating the magnitude of the magnetic field in the X direction from the azimuth detection unit 54 and the Y direction It is possible to calculate which direction the electronic azimuth meter 1 is facing with respect to the geomagnetism based on the sensor output value representing the magnitude of the magnetic field.

上記の方位センサ53においては、電子式方位計1の外部から及ぼされる磁界の向きを計測する場合に、次のような誤差が生じる。すなわち、磁気抵抗素子MR1〜MR4の形成方向やバイアスコイルCL1,CL2の巻回方向のズレに基づく磁界の検出方向(X方向とY方向)の直角度の誤差、機器に対する方位センサ53の搭載角度の誤差、方位センサ53のX方向とY方向との検出感度の差異、ステップモータ57,62のロータから及ぼされる磁界に基づくオフセット誤差である。これらのうち、方位センサ53のX方向とY方向との感度誤差は、方位センサ53自体の感度誤差に加えて、方位センサ53の周囲に配置された磁性体に起因した感度誤差も含まれる。すなわち、方位センサ53の周囲に磁性体がある場合、地磁気などの外部磁界がこの磁性体を磁化することで、この磁化に基づく新たな磁界が方位センサ53に及ぼされることになる。従って、周囲の磁性体の配置によって方位センサ53のX方向とY方向との検出感度に誤差が生じる。   In the above azimuth sensor 53, the following error occurs when measuring the direction of the magnetic field exerted from the outside of the electronic azimuth meter 1. That is, the error in the perpendicularity of the magnetic field detection direction (X direction and Y direction) based on the deviation of the formation direction of the magnetoresistive elements MR1 to MR4 and the winding direction of the bias coils CL1 and CL2, the mounting angle of the orientation sensor 53 with respect to the device , A difference in detection sensitivity between the X direction and the Y direction of the azimuth sensor 53, and an offset error based on the magnetic field exerted from the rotors of the step motors 57 and 62. Among these, the sensitivity error between the X direction and the Y direction of the azimuth sensor 53 includes not only the sensitivity error of the azimuth sensor 53 itself but also the sensitivity error due to the magnetic body arranged around the azimuth sensor 53. That is, when there is a magnetic body around the orientation sensor 53, an external magnetic field such as geomagnetism magnetizes the magnetic body, so that a new magnetic field based on this magnetization is exerted on the orientation sensor 53. Therefore, an error occurs in the detection sensitivity of the azimuth sensor 53 in the X direction and the Y direction due to the arrangement of the surrounding magnetic bodies.

上記ROM46には、制御部40のCPUが実行する制御プログラムとして、時間の経過に伴ってモータ駆動回路58,63を駆動させて文字板上で時刻を表示する時刻表示プログラムと、方位の検出を繰り返し実行しながら秒針を駆動して特定の方位を指し示させる方位計プログラムと、工場出荷前などの調整工程において方位センサ53の校正を行うトリミング処理のプログラム等が含まれる。   In the ROM 46, as a control program executed by the CPU of the control unit 40, a time display program for driving the motor drive circuits 58 and 63 with the passage of time to display the time on the dial, and detection of the direction are detected. An azimuth meter program that drives the second hand while pointing it repeatedly and points to a specific azimuth, a trimming processing program that calibrates the azimuth sensor 53 in an adjustment process before factory shipment, and the like are included.

上記EEPROM45には、補正値記憶部45aが設定され、上記のトリミング処理によって求められた方位センサ53の補正値データがこの補正値記憶部45aに記憶されるようになっている。   In the EEPROM 45, a correction value storage unit 45a is set, and correction value data of the azimuth sensor 53 obtained by the trimming process is stored in the correction value storage unit 45a.

次に、上記構成の電子式方位計1の動作について説明する。   Next, the operation of the electronic azimuth meter 1 configured as described above will be described.

[時刻表示処理]
時刻表示処理は、時刻表示モードや方位計モードの際に、制御部40のCPUが時刻表示プログラムを実行することで行われる。制御部40のCPUは、時刻表示モードにおいて、分周回路49から1秒信号を入力するたびに秒針駆動用のモータ駆動回路63へ駆動パルスを出力し、また、計時回路50から10秒信号を入力するたびに時分針駆動用のモータ駆動回路58へ駆動パルスを出力する。上記の1秒信号は1秒ごとに出力される信号であり、10秒信号は10秒ごとに出力される信号である。そして、これらの動作によって、秒針は1秒ごとに1ステップずつ運針され、時針と分針とは10秒ごとに1ステップずつ運針され、この運針動作によって時刻が表示される。
[Time display processing]
The time display process is performed by the CPU of the control unit 40 executing a time display program in the time display mode or the direction meter mode. In the time display mode, the CPU of the control unit 40 outputs a drive pulse to the motor drive circuit 63 for driving the second hand every time a 1-second signal is input from the frequency divider 49, and also outputs a 10-second signal from the time measuring circuit 50 Each time an input is made, a drive pulse is output to the motor drive circuit 58 for driving the hour / minute hands. The 1 second signal is a signal output every 1 second, and the 10 second signal is a signal output every 10 seconds. By these operations, the second hand is moved one step every second, and the hour hand and minute hand are moved one step every 10 seconds, and the time is displayed by this hand movement operation.

一方、方位計モードの際には、制御部40のCPUは、方位計プログラムと並列的に時刻表示プログラムを実行して、1秒信号に基づく駆動パルスの出力は行わずに、計時回路50から10秒信号を入力するたびに時分針駆動用のモータ駆動回路58へ駆動パルスを出力する。この動作によって、方位計モードの際にも時針と分針とが10秒ごとに1ステップずつ運針されて、時刻の時と分の値が表示される。   On the other hand, in the direction meter mode, the CPU of the control unit 40 executes the time display program in parallel with the direction meter program, and does not output the drive pulse based on the 1 second signal, but from the time measuring circuit 50. Each time a 10-second signal is input, a drive pulse is output to the motor drive circuit 58 for driving the hour / minute hand. By this operation, even in the compass mode, the hour hand and the minute hand are moved step by step every 10 seconds, and the hour and minute values of the time are displayed.

[方位計処理]
方位計処理は、例えば、ユーザが操作部52を介して外部から方位計モードに切り換える操作指令を入力した場合に、制御部40のCPUが方位計プログラムの処理に移行することで開始される。方位計処理では、方位センサ53と方位検出部54とが所定の時間間隔で繰り返し作動して、方位検出部54から方位計測の結果を示すセンサ出力値が制御部40のCPUに供給される。制御部40のCPUは、このセンサ出力値に基づき演算を行って、電子式方位計1の地磁気に対する向き(例えば文字板上の12時位置が指し示す方位)を求める。
[Direction processing]
The compass processing is started when the CPU of the control unit 40 shifts to compass program processing, for example, when the user inputs an operation command to switch to compass mode from the outside via the operation unit 52. In the azimuth meter process, the azimuth sensor 53 and the azimuth detector 54 are repeatedly operated at predetermined time intervals, and a sensor output value indicating the result of the azimuth measurement is supplied from the azimuth detector 54 to the CPU of the controller 40. The CPU of the control unit 40 performs a calculation based on the sensor output value to determine the orientation of the electronic azimuth meter 1 with respect to the geomagnetism (for example, the orientation indicated by the 12 o'clock position on the dial).

方位を求める演算の際、制御部40のCPUは、極性記憶回路59,64に記憶されたデータを読み出し、ステップモータ57,62のロータ57a,62aの磁極の向きの組み合わせパターンを判別する。そして、この組み合わせパターンに対応した補正値を補正値記憶部45aから読み出し、この補正値を使用して方位の算出を行う。この補正値を使用した方位の算出方法については後に詳述する。   When calculating the direction, the CPU of the control unit 40 reads the data stored in the polarity storage circuits 59 and 64, and determines the combination pattern of the orientations of the magnetic poles of the rotors 57a and 62a of the step motors 57 and 62. Then, the correction value corresponding to this combination pattern is read from the correction value storage unit 45a, and the azimuth is calculated using this correction value. A direction calculation method using this correction value will be described in detail later.

電子式方位計1の地磁気に対する向きが求められたら、次いで、制御部40のCPUは文字板上のどの角度位置が磁北の方向と合致するか求めて、この角度位置まで秒針を駆動する。そして、このような方位の測定と秒針の駆動とか繰り返し行われることで、絶えず秒針により特定の方位が指し示されて、ユーザはこの秒針の位置から方位を求めることが可能となる。   When the orientation of the electronic azimuth meter 1 with respect to geomagnetism is determined, the CPU of the control unit 40 then determines which angular position on the dial matches the direction of magnetic north and drives the second hand to this angular position. Then, by repeatedly performing such measurement of the azimuth and driving of the second hand, a specific azimuth is constantly indicated by the second hand, and the user can obtain the azimuth from the position of the second hand.

[トリミング処理]
トリミング処理は、方位センサ53の磁気検出方向であるX方向とY方向との直角度の誤差、方位センサ53の搭載角度の誤差(例えばX方向と文字板の12時方向とのズレ)、方位センサ53のX方向とY方向の検出感度の誤差、ステップモータ57,62のロータ57a,62aから方位センサ53に及ぼされる磁界によるオフセット誤差、をそれぞれ除去するための補正値を求めて、EEPROM45の補正値記憶部45aに記憶させる処理である。このトリミング処理を制御部40のCPUが実行することで補正値演算手段が構成される。
[Trimming]
Trimming processing includes an error in perpendicularity between the X direction and the Y direction, which are magnetic detection directions of the azimuth sensor 53, an error in the mounting angle of the azimuth sensor 53 (for example, a deviation between the X direction and the 12 o'clock direction of the dial), an Correction values for removing the detection sensitivity error in the X and Y directions of the sensor 53 and the offset error due to the magnetic field exerted on the azimuth sensor 53 from the rotors 57a and 62a of the step motors 57 and 62 are obtained. This is processing to be stored in the correction value storage unit 45a. The trimming process is executed by the CPU of the control unit 40 to constitute a correction value calculation means.

トリミング処理は、電子式方位計1に対して所定の方向から所定の大きさの外部磁界を及ぼすことのできる環境で行われるものであり、例えば、製品製造過程における組立工程後の調整工程において行われるものである。このトリミング処理は、上記の環境においてオペレータが特定の動作指令を操作部52等を介して入力することで開始される。このトリミング処理中、制御部40のCPUにより時刻表示処理は実行されない。   The trimming process is performed in an environment in which an external magnetic field having a predetermined magnitude can be applied to the electronic azimuth meter 1 from a predetermined direction. For example, the trimming process is performed in an adjustment process after the assembly process in the product manufacturing process. It is what is said. This trimming process is started when the operator inputs a specific operation command via the operation unit 52 or the like in the above environment. During this trimming process, the CPU 40 of the control unit 40 does not execute the time display process.

図3には、トリミング処理におけるロータの向きの各組み合わせパターンと外部磁界の印加方向とを表わした説明図を、図4には、トリミング処理中に測定および計算により取得されて一時記憶される複数のセンサ出力値を表わしたデータチャートを示す。図3において、1Aは電子式方位計1のハウジング、57a,62aはステップモータ57,62のロータ、I〜IVは外部磁界の印加方向を示している。   FIG. 3 is an explanatory diagram showing each combination pattern of the rotor orientation and the application direction of the external magnetic field in the trimming process, and FIG. 4 shows a plurality of temporarily acquired and obtained by measurement and calculation during the trimming process. The data chart showing the sensor output value of is shown. In FIG. 3, 1A represents the housing of the electronic azimuth meter 1, 57a and 62a represent the rotors of the step motors 57 and 62, and I to IV represent the direction of application of the external magnetic field.

トリミング処理では、先ず、制御部40のCPUは、次の各状態において方位センサ53と方位検出部54とを作動させ、方位検出部54からX方向およびY方向のセンサ出力値をそれぞれ取得する。すなわち、ロータ57a,62aの磁極の向きの組み合わせパターンが、図3(a)に示すパターンA(特定組み合わせパターン)の状態で、且つ、第1方向I〜第4方向IVにかけて個別に外部磁界が印加されたとき、ならびに、外部磁界が印加されていないときの各センサ出力値と、ロータ57a,62aの極性の向きの組み合わせパターンが、図3(b)〜(d)に示すパターンB〜パターンDの状態で、且つ、第1方向Iから外部磁界が印加されたときの各センサ出力値を取得する。   In the trimming process, first, the CPU of the control unit 40 operates the azimuth sensor 53 and the azimuth detection unit 54 in each of the following states, and acquires sensor output values in the X direction and the Y direction from the azimuth detection unit 54, respectively. That is, the combination pattern of the magnetic pole directions of the rotors 57a and 62a is in the state of the pattern A (specific combination pattern) shown in FIG. 3A, and an external magnetic field is applied individually in the first direction I to the fourth direction IV. The combination patterns of the sensor output values when applied and when no external magnetic field is applied and the orientations of the polarities of the rotors 57a and 62a are the patterns B to B shown in FIGS. Each sensor output value when the external magnetic field is applied from the first direction I in the state of D is acquired.

なお、これらのセンサ出力値を取得していく順番は特に制限されるものではない。例えば、ロータ57a,62aの向きを切り換えるよりも、外部磁界の印加方向を切り換える方が手間を要するのであれば、先ず、第1方向Iから外部磁界を印加した状態で、ロータ57a,62aの向きの組み合わせパターンをパターンA〜パターンDと変化させて各状態のセンサ出力値を取得し、次いで、ロータ57a,62aをパターンAの組み合わせにして、第2方向II〜第4方向IVにかけて順に外部磁界の印加方向を変化させて、各状態のセンサ出力値を取得するようにすれば良い。   Note that the order in which these sensor output values are acquired is not particularly limited. For example, if it takes more time to switch the application direction of the external magnetic field than to switch the direction of the rotors 57a and 62a, first, the direction of the rotors 57a and 62a in the state where the external magnetic field is applied from the first direction I. The sensor output value of each state is obtained by changing the combination pattern of patterns A to D, and then the rotors 57a and 62a are combined with the pattern A, and the external magnetic field is sequentially applied in the second direction II to the fourth direction IV. The sensor output value in each state may be acquired by changing the application direction.

そして、上記の各センサ出力値を取得したら、これらのセンサ出力値をRAM47の所定領域へ一時記憶させる。ここで一時記憶されるセンサ出力値が、図4のデータチャートにおいて白地の項目に記されたデータである。   And if each said sensor output value is acquired, these sensor output values will be temporarily stored in the predetermined area | region of RAM47. The sensor output value temporarily stored here is the data described in the white background item in the data chart of FIG.

図4において、方位センサ53のX方向の磁界検出に係るセンサ出力値を変数記号「X」、Y方向の磁界検出に係るセンサ出力値を変数記号「Y」により表わしている。また、ロータ57a,62aの向きの組み合わせパターンがパターンA〜Dの何れの状態のときのセンサ出力値であるかを添え字「A〜D」により表わし、外部磁界が第1方向I〜第4方向IVの何れかから印加されているときのセンサ出力値であるか、或いは、外部磁界が印加されていないときのセンサ出力値であるかを添え字「1〜4,0」により表わしている。   In FIG. 4, the sensor output value related to magnetic field detection in the X direction of the azimuth sensor 53 is represented by a variable symbol “X”, and the sensor output value related to magnetic field detection in the Y direction is represented by a variable symbol “Y”. The combination of the orientations of the rotors 57a and 62a indicates the sensor output value in any of the patterns A to D. The subscripts “A to D” indicate the external magnetic fields in the first direction I to the fourth direction. Whether the sensor output value is applied from any of the directions IV or the sensor output value when no external magnetic field is applied is represented by the subscripts “1 to 4, 0”. .

上記のようにセンサ出力値を取得したら、次に、制御部40のCPUは、ロータ57a,62aがパターンB〜パターンDの状態で、且つ、第2方向IIから第4方向IVの外部磁界が印加されたとき、ならびに、外部磁界が印加されていないときの各センサ出力値を、それぞれ計算によって求める。ここで算出されてRAM47に一時記憶されるセンサ出力値が、図3のデータチャートにおいて網掛けの項目に記されるデータである。   After acquiring the sensor output value as described above, the CPU of the control unit 40 next causes the rotors 57a and 62a to be in the patterns B to D and the external magnetic field from the second direction II to the fourth direction IV to be generated. Each sensor output value when it is applied and when no external magnetic field is applied is obtained by calculation. The sensor output value calculated here and temporarily stored in the RAM 47 is data described in the shaded item in the data chart of FIG.

上記のセンサ出力値の算出は、RAM47に一時記憶されている他のセンサ出力値に基づき、次式等によって実行される。

Figure 2011047841
The calculation of the sensor output value is executed by the following equation based on other sensor output values temporarily stored in the RAM 47.
Figure 2011047841

ここでは、センサ出力値XB2,YB2,XB3,YB3の計算式のみを示しているが、他のセンサ出力値についても同様の計算式によって求めることができる。算出対象のセンサ出力値に対応させて、左辺と右辺の各項の添え字を同様に変更することで、各センサ出力値を求めるための計算式を導くことができる。 Here, only the calculation formulas of the sensor output values X B2 , Y B2 , X B3 , and Y B3 are shown, but other sensor output values can be obtained by the same calculation formula. Corresponding to the sensor output value to be calculated, the subscript of each term on the left side and the right side is changed in the same manner, whereby a calculation formula for obtaining each sensor output value can be derived.

各センサ出力値を算出する計算式は次のような論理により得られたものである。例えば、計算式(1)について述べれば、先ず、パターンAとパターンBとではロータ57a,62aの向きの組み合わせのみが異なる。それゆえ、ロータ57a,62aの影響がなければ、パターンBのセンサ出力値XB2とパターンAのセンサ出力値XA2とは同値になるはずである。また、上記ロータ57a,62aの向きの組み合わせに基づくセンサ出力値への影響は、測定により取得済みの2つのセンサ出力値XB1,XA1にも同様に現れているはずである。そのため、これら取得ずみのセンサ出力値XB1,XA1の差分を、ロータ57a,62aの影響がなければ同値となるはずのセンサ出力値XA2に加算することで、ロータ57a,62aの影響が付加されたセンサ出力値XB2が算出されるという論理である。 The calculation formula for calculating each sensor output value is obtained by the following logic. For example, the calculation formula (1) will be described. First, the pattern A and the pattern B differ only in the combination of the orientations of the rotors 57a and 62a. Therefore, the rotor 57a, if there is no influence of 62a, the sensor output value X A2 of the sensor output value X B2 and pattern A pattern B should be equivalent. In addition, the influence on the sensor output value based on the combination of the orientations of the rotors 57a and 62a should also appear in the two sensor output values X B1 and X A1 already acquired by measurement. Therefore, by adding the difference between the acquired sensor output values X B1 and X A1 to the sensor output value X A2 that should be the same value if there is no influence of the rotors 57a and 62a, the influence of the rotors 57a and 62a is obtained. The logic is that the added sensor output value XB2 is calculated.

より具体的には、ロータ57a,62aは磁化されているため、それ自体が磁界を発生させて、この磁界が方位センサ53に印加されることで、センサ出力値XB2に影響を及ぼしている。さらに、ロータ57a,62aは磁性体であるため、外部磁界が印加された場合に、透磁率μで新たに磁化が生じて、この新たな磁化に基づく磁界が方位センサ53に印加されることで、センサ出力値XB2に影響を及ぼしている。それゆえ、センサ出力XB2は、第2方向IIの外部磁界により方位センサ53に印加される磁界HOUT2と、パターンBのロータ57a,62aの磁極から方位センサ53に印加される磁界Hbと、第2方向IIの外部磁界とロータ57a,62aの透磁率μに基づき新たにロータ57a,62aに発生されて方位センサ53に印加される磁界Hμとの合計のX成分「(HOUT2+Hb+Hμ」を表わす値となる。 More specifically, since the rotors 57a and 62a are magnetized, the rotors 57a and 62a themselves generate a magnetic field, and this magnetic field is applied to the azimuth sensor 53, thereby affecting the sensor output value XB2 . . Further, since the rotors 57a and 62a are magnetic bodies, when an external magnetic field is applied, new magnetization is generated with a magnetic permeability μ, and a magnetic field based on the new magnetization is applied to the orientation sensor 53. The sensor output value XB2 is affected. Therefore, the sensor output X B2 includes a magnetic field H OUT2 applied to the direction sensor 53 by an external magnetic field in the second direction II, a magnetic field Hb applied to the direction sensor 53 from the magnetic poles of the rotors 57a and 62a of the pattern B, The total X component “(H OUT2 + Hb + Hμ 2) of the external magnetic field in the second direction II and the magnetic field Hμ 2 newly generated in the rotors 57a and 62a and applied to the direction sensor 53 based on the magnetic permeability μ of the rotors 57a and 62a. ) X ”.

同様に、パターンAで第2方向IIの外部磁界が印加されているときのセンサ出力XA2は「(HOUT2+Ha+Hμ」、パターンBで第1方向Iの外部磁界が印加されているときのセンサ出力XB1は「(HOUT1+Hb+Hμ」、パターンAで第1方向Iの外部磁界が印加されているときのセンサ出力XA1は、「(HOUT1+Ha+Hμ」となる。ここで、Haは、パターンAのロータ57a,62aの磁極から方位センサ53に印加される磁界、HOUT1は第1方向Iの外部磁界により方位センサ53に印加される磁界、Hμは第1方向Iの外部磁界とロータ57a,62aの透磁率μに基づき新たにロータ57a,62aに発生されて方位センサ53に印加される磁界を表わしている。 Similarly, the sensor output X A2 when the external magnetic field in the second direction II is applied in the pattern A is “(H OUT2 + Ha + Hμ 2 ) X ”, and the external magnetic field in the first direction I is applied in the pattern B. The sensor output X B1 is “(H OUT1 + Hb + Hμ 1 ) X ”, and the sensor output X A1 when the external magnetic field in the first direction I is applied in the pattern A is “(H OUT1 + Ha + Hμ 1 ) X ”. Become. Here, Ha is a magnetic field applied to the direction sensor 53 from the magnetic poles of the rotors 57a and 62a of the pattern A, H OUT1 is a magnetic field applied to the direction sensor 53 by an external magnetic field in the first direction I, and Hμ 1 is the first. This represents a magnetic field newly generated in the rotors 57a and 62a and applied to the direction sensor 53 based on the external magnetic field in the direction I and the magnetic permeability μ of the rotors 57a and 62a.

このように、各センサ出力値XB2,XA2,XB1,XA1を磁界の各成分により表わして、計算式(1)の左辺と右辺とを計算することで、両者が等号することを証明することができる。なお、上記の計算式(1)等は、ロータ57a,62aの透磁率μによる影響が無視できるほど小さいか、或いは、ロータ57a,62aの透磁率μの異方性が無視できるほど小さい範囲で成立するものであり、この透磁率μの影響或いは透磁率μの異方性が無視できない場合には、計算式(1)の計算結果と実際のセンサ出力値とで誤差が生じてくる。従って、その場合には、予めロータ57a,62aの透磁率の異方性を測定しておき、この測定結果をセンサ出力値の算出式に反映させるようにしても良い。 Thus, each sensor output value X B2 , X A2 , X B1 , X A1 is represented by each component of the magnetic field, and the left side and the right side of the calculation formula (1) are calculated. Can prove. The above calculation formula (1) and the like are within a range where the influence of the magnetic permeability μ of the rotors 57a and 62a is so small that the anisotropy of the magnetic permeability μ of the rotors 57a and 62a can be ignored. When the influence of the magnetic permeability μ or the anisotropy of the magnetic permeability μ cannot be ignored, an error occurs between the calculation result of the calculation formula (1) and the actual sensor output value. Therefore, in that case, the anisotropy of the magnetic permeability of the rotors 57a and 62a may be measured in advance, and this measurement result may be reflected in the calculation formula of the sensor output value.

図5には、トリミング処理により算出されてEEPROM45の補正値記憶部45aに記憶される補正値の内容を表わしたデータチャートを示す。   FIG. 5 shows a data chart representing the contents of the correction values calculated by the trimming process and stored in the correction value storage unit 45a of the EEPROM 45.

制御部40のCPUは、上記の各センサ出力値の計算が完了して、図4(a)〜(d)に示すデータが得られたら、これらの値からパターンA〜パターンDの各場合における補正値を次式等によって求める。

Figure 2011047841
When the calculation of each sensor output value is completed and the data shown in FIGS. 4A to 4D is obtained, the CPU of the control unit 40 determines the pattern A to pattern D from these values. The correction value is obtained by the following equation.
Figure 2011047841

ここでは、パターンAの場合の補正値の演算式のみを示しているが、パターンB〜パターンDの補正値を演算する場合には、各センサ出力値の添え字を「A」のものから各パターンのものに変更した演算式を使用すれば良い。   Here, only the calculation formula of the correction value in the case of the pattern A is shown, but when calculating the correction value of the pattern B to the pattern D, the subscript of each sensor output value is changed from “A” to each. An arithmetic expression changed to that of the pattern may be used.

補正値が算出されたら、図5に示すように、制御部40のCPUは、これらの補正値をEEPROM45の補正値記憶部45aに書き込んで記憶させる。なお、図5において、パターンA〜パターンDの各補正値として同一記号を記しているが、パターンA〜パターンDの各補正値が同値であるとは限らない。   When the correction values are calculated, the CPU of the control unit 40 writes and stores these correction values in the correction value storage unit 45a of the EEPROM 45 as shown in FIG. In FIG. 5, the same symbols are written as the correction values of Pattern A to Pattern D, but the correction values of Pattern A to Pattern D are not necessarily the same value.

上記の補正値のうち“a,b,c”は、“d=(YA2−YA4)/(YA2−YA4)=1”を追加して対称的な4項を作ると分かるように、互いに反対方向の外部磁界を印加したときのX方向のセンサ出力値の差異と、Y方向のセンサ出力値の差異とを、係数“1/(YA2−YA4)”でそれぞれ規格化した値を表わしている。次式に示すように、ロータ57a,62aの影響がなければ、上記の補正値“a,b,c”からなる2行2列の行列を、方位検出部54から供給されるX方向とY方向のセンサ出力値“X,Y”に掛け合わせることで、方位センサ53の直角度の誤差、搭載角度誤差、感度誤差が、それぞれ補正されたセンサ出力値“X1,Y1”を得ることができる。

Figure 2011047841
Of the above correction values, “a, b, c” can be understood by adding “d = (Y A2 −Y A4 ) / (Y A2 −Y A4 ) = 1” to create four symmetric terms. In addition, the difference in the sensor output value in the X direction and the difference in the sensor output value in the Y direction when external magnetic fields in opposite directions are applied are respectively normalized by a coefficient “1 / (Y A2 −Y A4 )”. Value. As shown in the following equation, if there is no influence of the rotors 57a and 62a, the matrix of 2 rows and 2 columns composed of the correction values “a, b, c” is used as the X direction and Y supplied from the azimuth detecting unit 54. By multiplying the sensor output value “X, Y” in the direction, the sensor output value “X1, Y1” in which the squareness error, the mounting angle error, and the sensitivity error of the direction sensor 53 are corrected can be obtained. .
Figure 2011047841

さらに、この実施形態では、ロータ57a,62aの磁界によるオフセットを除去するために、次式(5)のように、補正値「XS0,YS0」を加算することで、ロータ57a,62aの磁界による誤差が補正された最終的なセンサ出力値“Xf,Yf”を得るようになっている。ロータ57a,62aの磁界に起因する方位センサ53のオフセット値は“XA0,YA0”であるが、このオフセット値も方位センサ53の直角度の誤差、搭載角度の誤差、感度誤差を含んでいるので、次式(6)に示すように、このオフセット値“XA0,YA0”を上記の補正値“a,b,c”からなる行列に掛け合わせることで、補正されたオフセット値“XS0,YS0”を求め、この値をオフセット除去用の補正値としている。 Furthermore, in this embodiment, in order to remove the offset due to the magnetic fields of the rotors 57a and 62a, the correction values “XS0 and YS0” are added as shown in the following equation (5), whereby the magnetic fields of the rotors 57a and 62a. A final sensor output value “Xf, Yf” with the error corrected is obtained. The offset value of the azimuth sensor 53 caused by the magnetic fields of the rotors 57a and 62a is “X A0 , Y A0 ”, but this offset value also includes the squareness error, mounting angle error, and sensitivity error of the azimuth sensor 53. Therefore, as shown in the following equation (6), the offset value “X A0 , Y A0 ” is multiplied by the matrix composed of the correction values “a, b, c”, thereby correcting the corrected offset value “ XS0, YS0 "are obtained, and this value is used as a correction value for offset removal.

その他、次式(7)に示すように、方位検出部54から出力されるセンサ出力値“X,Y”に、ロータ57a,62aの磁界によるオフセット値“XA0,YA0”を加算した上で、上記の補正値“a,b,c”からなる行列に掛け合わせることで、補正された最終的なセンサ出力値“Xf,Yf”を算出していると見なすこともできる。

Figure 2011047841
In addition, as shown in the following equation (7), the offset values “X A0 , Y A0 ” due to the magnetic fields of the rotors 57 a, 62 a are added to the sensor output values “X, Y” output from the azimuth detector 54. Thus, it can be considered that the corrected final sensor output value “Xf, Yf” is calculated by multiplying the matrix composed of the correction values “a, b, c”.
Figure 2011047841

従って、方位計測を行う際には、ロータ57a,62aの組み合わせパターンに応じた補正値“a,b,c,XS0,YS0”を用いて、次式の演算を行うことで、補正された方位角を求めることが可能になっている。

Figure 2011047841
Therefore, when performing azimuth measurement, the corrected azimuth is calculated by performing the following calculation using the correction values “a, b, c, XS0, YS0” corresponding to the combination pattern of the rotors 57a, 62a. It is possible to find the corner.
Figure 2011047841

図6には、方位角を求める際の条件式を表わした表を示す。上記の方位計測の演算処理では、tan−1の関数に定数“π”分の不確定さが伴うため、“Xf”の正負符号、“Yf”の正負符号に応じて、図6に示す条件で180°または360°を加算することで、計測方向θとして0°〜360°の計算結果を求めている。 FIG. 6 shows a table representing conditional expressions for obtaining the azimuth angle. In the calculation processing of the azimuth measurement, since the function of tan −1 is accompanied by uncertainty of a constant “π”, the condition shown in FIG. 6 depends on the sign of “Xf” and the sign of “Yf”. By adding 180 ° or 360 °, the calculation result of 0 ° to 360 ° is obtained as the measurement direction θ.

次に、上記のトリミング処理および方位計測処理の詳細な制御手順をフローチャートに基づき説明する。   Next, a detailed control procedure of the trimming process and the azimuth measurement process will be described with reference to a flowchart.

図7には、制御部40のCPUが実行するトリミング処理のフローチャートを示す。   In FIG. 7, the flowchart of the trimming process which CPU of the control part 40 performs is shown.

トリミング処理が開始されると、先ず、CPUは、モータ駆動回路58,63への駆動パルスの出力、ならびに、極性記憶回路59,64の保持データの確認を行って、ステップモータ57,62のロータ57a,62aを図3(a)に示すパターンAの状態にする(ステップS1)。   When the trimming process is started, the CPU first outputs drive pulses to the motor drive circuits 58 and 63 and confirms the data held in the polarity storage circuits 59 and 64, and the rotors of the step motors 57 and 62 are detected. 57a and 62a are set to the state of pattern A shown in FIG. 3A (step S1).

次いで、CPUは、方位センサ53と方位検出部54とを作動させて磁気の計測を行い(ステップS2)、方位検出部54のセンサ出力値に基づいて、地磁気シミュレータIによる外部磁界の印加(第1方向Iからの外部磁界の印加)がなされたか否かを判別する(ステップS3)。この段階で、オペレータが電子式方位計1の外部から地磁気シミュレータIの外部磁界を印加する。それにより、ステップS3の判別処理で“YES”と判別されて次のステップに移行する。この地磁気シミュレータIの外部磁界は、外部から正確に印加されることが保証されているため、CPUは大まかに第1方向Iからある程度の大きさの磁界が印加されたか否かを判別するだけで、地磁気シミュレータIの外部磁界が印加されたのか否かを判断することができる。   Next, the CPU activates the azimuth sensor 53 and the azimuth detector 54 to measure magnetism (step S2), and based on the sensor output value of the azimuth detector 54, the external magnetic field is applied by the geomagnetic simulator I (first step). It is determined whether or not an external magnetic field is applied from one direction I (step S3). At this stage, the operator applies an external magnetic field of the geomagnetic simulator I from the outside of the electronic compass 1. Thus, “YES” is determined in the determination process in step S3, and the process proceeds to the next step. Since the external magnetic field of the geomagnetic simulator I is guaranteed to be accurately applied from the outside, the CPU roughly determines whether or not a magnetic field of a certain magnitude is applied from the first direction I. It can be determined whether or not the external magnetic field of the geomagnetic simulator I is applied.

ステップS3の判別処理の結果、地磁気シミュレータIが確認されたら、次に、CPUは方位センサ53と方位検出部54とを作動させて、方位検出部54からのX方向とY方向のセンサ出力値を取得する。そして、このセンサ出力値をRAM47に保存する(ステップS4)。続いて、CPUは、ロータ57a,62aの磁極の向きの組み合わせパターンがパターンA〜パターンDまで変更させたか判別し(ステップS5)、未だであれば、図3(a)〜(d)に示すようにパターンA〜パターンDへと1つずつ順に変更させ(ステップS6)、再び、ステップ4に戻ってセンサ出力値の取得とRAM47への保存を繰り返す。   If the geomagnetic simulator I is confirmed as a result of the discrimination process in step S3, the CPU then operates the direction sensor 53 and the direction detection unit 54 to output sensor output values in the X direction and the Y direction from the direction detection unit 54. To get. The sensor output value is stored in the RAM 47 (step S4). Subsequently, the CPU determines whether the combination pattern of the magnetic pole directions of the rotors 57a and 62a has been changed from the pattern A to the pattern D (step S5). If not yet, the CPU is shown in FIGS. 3 (a) to 3 (d). Thus, the pattern A to the pattern D are changed one by one in order (step S6), and the process returns to step 4 and the acquisition of the sensor output value and the storage in the RAM 47 are repeated.

このステップS4〜S6の繰り返し処理によって、地磁気シミュレータIの外部磁界が印加され、且つ、ロータ57a,62aがパターンA〜パターンDの各状態にあるときのセンサ出力値“XA1,YA1,XB1,YB1,XC1,YC1,XD1,YD1”が取得されて、図4(a)〜(d)に示すようにRAM47の所定領域に格納される。 The sensor output values “X A1 , Y A1 , X when the external magnetic field of the geomagnetism simulator I is applied and the rotors 57 a, 62 a are in the patterns A to D are repeated by repeating the steps S 4 to S 6. B1, Y B1, X C1, Y C1, X D1, Y D1 " is acquired and stored in a predetermined area of the RAM47 as shown in FIG. 4 (a) ~ (d) .

上記の処理のうち、地磁気シミュレータIを発生させる操作と、ステップS4〜S6の処理により、電子式方位計の調整方法の第1ステップが構成される。   Of the above processes, the operation of generating the geomagnetic simulator I and the processes of steps S4 to S6 constitute the first step of the electronic compass adjustment method.

上記のセンサ出力値が取得されたら、続いて、CPUはステップモータ57,62を駆動させてロータ57a,62aを図4(a)のパターンAの状態に戻す(ステップS7)。さらに、方位センサ53と方位検出部54とを作動させて磁気の計測を行い(ステップS8)、方位検出部54のセンサ出力値に基づいて、地磁気シミュレータIIの外部磁界の印加(第2方向IIからの外部磁界の印加)がなされたか否かを判別する(ステップS9)。そして、この外部磁界の印加が判別されたら、方位検出部54からのX方向とY方向のセンサ出力値“XA2,YA2”を取得してRAM47に保存する(ステップS10)。 When the sensor output value is acquired, the CPU then drives the step motors 57 and 62 to return the rotors 57a and 62a to the state of the pattern A in FIG. 4A (step S7). Further, the azimuth sensor 53 and the azimuth detection unit 54 are operated to measure magnetism (step S8), and based on the sensor output value of the azimuth detection unit 54, application of an external magnetic field of the geomagnetic simulator II (second direction II) It is determined whether or not an external magnetic field has been applied (step S9). When the application of the external magnetic field is determined, sensor output values “X A2 , Y A2 ” in the X direction and Y direction from the azimuth detecting unit 54 are acquired and stored in the RAM 47 (step S10).

同様に、地磁気シミュレータIIIの外部磁界が印加された場合と、地磁気シミュレータIVが印加された場合と、全く磁界の印加がされていない場合にも、同様にこれらの確認処理(ステップS11,S12,S14,S15,S17,S18)を経た後に、方位検出部54のセンサ出力値“XA3,YA3,XA4,YA4,XA0,YA0”の取得および保存の処理(S13,S16,S19)を行う。これらの処理により、図4(a)の白地の項目のデータが全て取得される。 Similarly, when the external magnetic field of the geomagnetic simulator III is applied, when the geomagnetic simulator IV is applied, and when no magnetic field is applied, these confirmation processes (steps S11, S12, After passing through S14, S15, S17, S18), the sensor output values “X A3 , Y A3 , X A4 , Y A4 , X A0 , Y A0 ” of the azimuth detecting unit 54 are acquired and stored (S13, S16, S19) is performed. Through these processes, all the data of the white background items in FIG.

上記ステップS1〜S19の処理のうち、図4(a)のデータを取得・記憶させる処理により第1の記憶制御手段が構成され、図4(b)〜(d)のデータを取得・記憶させる処理により第2の記憶制御手段が構成される。   Of the processes in steps S1 to S19, the first storage control means is configured by the process of acquiring and storing the data in FIG. 4A, and acquiring and storing the data in FIGS. 4B to 4D. The process constitutes a second storage control means.

また、上記の処理のうち、地磁気シミュレータII〜IVを発生させる操作と、ステップS10,S13,S16の処理によって、電子式方位計の調整方法の第2ステップが構成される。   In addition, among the above processes, the operation of generating the geomagnetic simulators II to IV and the processes of steps S10, S13, and S16 constitute the second step of the electronic compass adjustment method.

必要なセンサ出力値の取得が完了したら、次に、CPUは、図4(b)〜(d)の網掛けの項目のデータを演算するために、パターンAの状態で地磁気シミュレータIが発動されたときのセンサ出力値“XA1,YA1”と、パターンB〜Dの状態で地磁気シミュレータIが発動されたときのセンサ出力値“XB1,YB1”,“XC1,YC1”,“XD1,YD1”との差分を計算する(ステップS20)。ここでは、上記の[数1]に示した計算式における右辺のカッコ内の値を予め計算している。 When the necessary sensor output values have been acquired, the CPU next activates the geomagnetic simulator I in the pattern A state in order to calculate the data of the shaded items in FIGS. Sensor output values “X A1 , Y A1 ” and sensor output values “X B1 , Y B1 ”, “X C1 , Y C1 ” when the geomagnetic simulator I is activated in the patterns B to D, The difference from “X D1 , Y D1 ” is calculated (step S20). Here, the value in parentheses on the right side in the calculation formula shown in [Formula 1] is calculated in advance.

続いて、このステップS20で計算したセンサ出力値の差分を用いて、地磁気シミュレータII〜IVが発動されたときと、外部磁界無しのときにおけるパターンB〜Dの状態のセンサ出力値、すなわち、図4(b)〜(d)の網掛けの項目のデータを計算し、RAM47の所定領域に書き込む(ステップS21)。ここでの計算は、上記の[数1]の計算式等に従って行われる。   Subsequently, using the difference between the sensor output values calculated in step S20, the sensor output values in the patterns B to D when the geomagnetic simulators II to IV are activated and when there is no external magnetic field, that is, FIG. The data of the shaded items 4 (b) to 4 (d) is calculated and written in a predetermined area of the RAM 47 (step S21). The calculation here is performed according to the above-described calculation formula of [Equation 1].

図4(a)〜(d)のセンサ出力値が求められたら、次に、CPUは、これらのセンサ出力値を用いて、ロータ57a,62aの向きがパターンA〜パターンDの状態にそれぞれ対応した補正値を計算し、図5に示すように、EEPROM45の補正値記憶部45aに保存する(ステップS22)。補正値の演算は、上記の[数2]の計算式等に従って行う。   When the sensor output values shown in FIGS. 4A to 4D are obtained, the CPU then uses these sensor output values so that the orientations of the rotors 57a and 62a correspond to the states of patterns A to D, respectively. The correction value thus calculated is calculated and stored in the correction value storage unit 45a of the EEPROM 45 as shown in FIG. 5 (step S22). The calculation of the correction value is performed according to the above formula [2].

上記の処理ステップのうち、ステップS22のパターンAの補正値を演算する処理によって第1の補正値演算手段が構成され、ステップS20,S21およびステップS22のパターンB〜Dの補正値を演算する処理によって第2の補正値演算手段が構成される。また、これらステップS20〜S22の処理により、電子式方位計の調整方法の第3ステップが構成される。   Of the above processing steps, the first correction value calculation means is configured by the process of calculating the correction value of pattern A in step S22, and the process of calculating the correction values of patterns B to D in steps S20 and S21 and step S22. Constitutes a second correction value calculation means. Further, the process of steps S20 to S22 constitutes a third step of the electronic azimuth meter adjustment method.

そして、補正値を保存したら、このトリミング処理を終了する。   When the correction value is saved, the trimming process is terminated.

図8には、制御部40のCPUにより実行される方位計測処理のフローチャートを示す。   In FIG. 8, the flowchart of the direction measurement process performed by CPU of the control part 40 is shown.

この方位計測処理は、方位計モードの際に、計測方向の方位角を求めるために所定の時間間隔で実行される処理である。方位計測処理が開始されると、先ず、制御部40のCPUは、方位センサ53と方位検出部54とを作動させて、方位検出部54からX方向とY方向のセンサ出力値を取得する(ステップS31)。   This azimuth measurement process is a process executed at a predetermined time interval in order to obtain the azimuth angle in the measurement direction in the azimuth meter mode. When the azimuth measurement process is started, first, the CPU of the control unit 40 operates the azimuth sensor 53 and the azimuth detection unit 54 to acquire sensor output values in the X direction and the Y direction from the azimuth detection unit 54 ( Step S31).

次に、CPUは、極性記憶回路59,64から保持データを読み出して、ステップモータ57,62のロータ57a,62aがパターンA〜パターンDの何れの組み合わせパターンにあるかを判別する(ステップS32)。   Next, the CPU reads the held data from the polarity storage circuits 59 and 64, and determines which combination pattern of patterns A to D the rotors 57a and 62a of the step motors 57 and 62 are in (step S32). .

センサ出力値を取得し、且つ、ロータ57a,62aの組み合わせパターンを判別したら、続いて、CPUはEEPROM45の補正値記憶部45aからロータ57a,62aの組み合わせパターンに応じた補正値“a,b,c,XS0,YS0”を読み出す(ステップS33)。   When the sensor output value is acquired and the combination pattern of the rotors 57a and 62a is determined, the CPU subsequently proceeds from the correction value storage unit 45a of the EEPROM 45 to the correction values “a, b, c, XS0, YS0 "are read (step S33).

そして、上記の[数5]に示したように、補正値“a,b,c,XS0,YS0”を用いてセンサ出力値“X,Y”を補正し、計測方向の方位角θを算出する(ステップS34:方位演算手段)。これにより、ロータ57a,62aの磁界によるオフセット誤差や、方位センサ53の直角度誤差、搭載角度誤差、X方向とY方向との感度誤差が補正されて、電子式方位計1の文字板の12時位置の方位角が正確に求められる。そして、この方位計測処理を終了する。   Then, as shown in [Formula 5] above, the sensor output values “X, Y” are corrected using the correction values “a, b, c, XS0, YS0”, and the azimuth angle θ in the measurement direction is calculated. (Step S34: Direction calculation means). As a result, the offset error due to the magnetic fields of the rotors 57a and 62a, the squareness error of the azimuth sensor 53, the mounting angle error, and the sensitivity error between the X direction and the Y direction are corrected, and the dial 12 of the electronic azimuth meter 1 is corrected. The azimuth angle of the hour position is accurately obtained. And this azimuth | direction measurement process is complete | finished.

以上のように、この実施形態の電子式方位計1、および、上記トリミング処理による電子方位計1の調整方法によれば、複数のステップモータ57,62があってロータ57a,62aの磁極の向きの組み合わせパターンが多数パターンあっても、トリミング処理では、1つの組み合わせパターンについてのみ全ての地磁気シミュレータI〜IVを発動させたときのセンサ出力値を取得し、他の組み合わせパターンについては一つの地磁気シミュレータIを発動させたときのセンサ出力値を取得するのみで、ロータ57a,62aの全組み合わせパターンにおける補正値が得られるようになっている。従って、全ての状態でセンサ出力値を取得する場合と比較して、トリミング処理の時間短縮を図ることができ、上記の組み合わせパターンが多数あっても短時間のうちにトリミング処理を完了させることができる。   As described above, according to the electronic azimuth meter 1 of this embodiment and the adjustment method of the electronic azimuth meter 1 by the trimming process, there are a plurality of step motors 57 and 62, and the magnetic pole directions of the rotors 57a and 62a. Even if there are a large number of combination patterns, the trimming process acquires sensor output values when all the geomagnetic simulators I to IV are activated for only one combination pattern, and one geomagnetic simulator for the other combination patterns. Only by acquiring the sensor output value when I is activated, the correction values in all the combined patterns of the rotors 57a and 62a can be obtained. Therefore, compared to the case where sensor output values are acquired in all states, trimming processing time can be shortened, and trimming processing can be completed within a short time even when there are a large number of the above combination patterns. it can.

このようなトリミング処理の時間短縮の効果は、製品出荷前の調整工程において個々の製品ごとにトリミング処理を行う場合に、特に有用である。   Such an effect of shortening the trimming process time is particularly useful when the trimming process is performed for each individual product in the adjustment process before product shipment.

また、この実施形態の電子式方位計1によれば、トリミング処理によってパターンA〜パターンDに対応した複数組の補正値“a,b,c,XS0,YS0”を求めてEEPROM45に記憶させている。従って、方位計測処理においては、EEPROM45から対応する補正値を読み出して、負荷の少ない演算処理でセンサ出力値を補正して計測方向の方位角を求めることができる。   Further, according to the electronic azimuth meter 1 of this embodiment, a plurality of sets of correction values “a, b, c, XS0, YS0” corresponding to the patterns A to D are obtained by the trimming process and stored in the EEPROM 45. Yes. Therefore, in the azimuth measurement process, the corresponding correction value can be read from the EEPROM 45, and the sensor output value can be corrected by a calculation process with less load to obtain the azimuth angle in the measurement direction.

また、この実施形態の電子式方位計1によれば、上記の補正値を算出するための各センサ出力値(図4(a)〜(d)参照)を、RAM47に一時記憶して、補正値を求めた後には消去可能な状態にしている。それゆえ、トリミング処理により記憶容量が無駄に占有されることもない。   Further, according to the electronic azimuth meter 1 of this embodiment, each sensor output value (see FIGS. 4A to 4D) for calculating the correction value is temporarily stored in the RAM 47 and corrected. After obtaining the value, it is in an erasable state. Therefore, the storage capacity is not unnecessarily occupied by the trimming process.

[第2実施形態]
第2実施形態の電子式方位計は、トリミング処理においてEEPROM45に記憶させておくデータの内容と、方位計測処理において行われる補正演算の内容とを、第1実施形態のものから幾分変更したものである。その他の処理や構成等は第1実施形態のものとほぼ同様であり、同様の構成については説明を省略する。
[Second Embodiment]
The electronic azimuth meter of the second embodiment is obtained by slightly changing the contents of data stored in the EEPROM 45 in the trimming process and the contents of the correction calculation performed in the azimuth measurement process from those of the first embodiment. It is. Other processes, configurations, and the like are substantially the same as those in the first embodiment, and descriptions of the same configurations are omitted.

図9には、トリミング処理においてRAM47に一時記憶されるセンサ出力値の内容を表わしたデータチャートを示す。また、図10には、EEPROM45の補正値記憶部に記憶される補正値の内容を表わしたデータチャートを、図11には、トリミング処理においてEEPROM45の差分記憶部に記憶される補正値の内容を表わしたデータチャートを、それぞれ示す。   FIG. 9 shows a data chart representing the contents of sensor output values temporarily stored in the RAM 47 in the trimming process. FIG. 10 is a data chart showing the contents of correction values stored in the correction value storage section of the EEPROM 45. FIG. 11 shows the contents of correction values stored in the difference storage section of the EEPROM 45 in the trimming process. Each represented data chart is shown.

第2実施形態の電子式方位計においては、EEPROM45に、図10の補正値記憶部と図11の差分記憶部とが設定され、補正値記憶部にはパターンAに対応した補正値“a,b,c,XS0,YS0”が記憶され、差分記憶部にはトリミング処理で取得されるセンサ出力値の差分データが記憶されるようになっている。   In the electronic azimuth meter according to the second embodiment, the correction value storage unit shown in FIG. 10 and the difference storage unit shown in FIG. 11 are set in the EEPROM 45, and the correction value “a, b, c, XS0, YS0 "are stored, and the difference storage unit stores the difference data of the sensor output value acquired by the trimming process.

[トリミング処理]
第2実施形態のトリミング処理においても、電子式方位計に対して第1方向I〜第4方向IVの外部磁界を個別に印加し、且つ、ロータ57a,62aの磁極の向きの組み合わせパターンを変化させて、所定の状態における方位検出部54のセンサ出力値を取得する。取得するセンサ出力値は、第1実施形態と同様で、図9に示すように、パターンAの状態では、第1方向I〜第4方向IVの外部磁界が個別に印加されたとき、および、外部磁界が印加されていないときのセンサ出力値であり、パターンB〜パターンDの状態では、第1方向Iから外部磁界が印加されたときのセンサ出力値である。
[Trimming]
Also in the trimming process of the second embodiment, external magnetic fields in the first direction I to the fourth direction IV are individually applied to the electronic azimuth meter, and the combination pattern of the magnetic pole directions of the rotors 57a and 62a is changed. The sensor output value of the azimuth detecting unit 54 in a predetermined state is acquired. The sensor output value to be acquired is the same as in the first embodiment. As shown in FIG. 9, in the state of pattern A, when external magnetic fields in the first direction I to the fourth direction IV are individually applied, and This is a sensor output value when no external magnetic field is applied, and in the state of patterns B to D, it is a sensor output value when an external magnetic field is applied from the first direction I.

第2実施形態のトリミング処理では、第1実施形態と異なり、上記の各センサ出力値を取得した後に、パターンB〜パターンDの状態で第2方向II〜第4方向IVの外部磁界が印加されたときのセンサ出力値の算出は行わない。   In the trimming process of the second embodiment, unlike the first embodiment, after obtaining each sensor output value, an external magnetic field in the second direction II to the fourth direction IV is applied in the state of the patterns B to D. The sensor output value at that time is not calculated.

第2実施形態のトリミング処理では、その代わりに、方位計測処理の際に、パターンB〜パターンDの状態で計測されたセンサ出力値に対して補正処理を行えるように、各センサ出力値の差分(図11参照)を算出して差分記憶部に記憶させる。   In the trimming process of the second embodiment, instead, the difference between the sensor output values so that the correction process can be performed on the sensor output values measured in the patterns B to D during the azimuth measurement process. (See FIG. 11) is calculated and stored in the difference storage unit.

また、第2実施形態のトリミング処理では、パターンAのときの複数のセンサ出力値を用いて、パターンAに対応する補正値“a,b,c,XS0,YS0”を算出し(図10参照)、これらの補正値を補正値記憶部に記憶させる。   In the trimming process of the second embodiment, the correction values “a, b, c, XS0, YS0” corresponding to the pattern A are calculated using a plurality of sensor output values for the pattern A (see FIG. 10). These correction values are stored in the correction value storage unit.

[方位計測処理]
第2実施形態の方位計測処理では、図10に示したパターンAに対応する補正値“a,b,c,XS0,YS0”と、図11に示した差分データとを用いて、方位検出部54のセンサ出力値を補正して計測方向の方位角θを求める。
[Direction measurement processing]
In the azimuth measurement processing of the second embodiment, the azimuth detection unit uses the correction values “a, b, c, XS0, YS0” corresponding to the pattern A shown in FIG. 10 and the difference data shown in FIG. The sensor output value of 54 is corrected to determine the azimuth angle θ in the measurement direction.

ロータ57a,62aの向きがパターンAの場合には、補正値記憶部の補正値“a,b,c,XS0,YS0”を用いてセンサ出力値を補正し、計測方向の補正された方位角θを求めることができる。第1実施形態の[数5]に示した通りである。   When the orientation of the rotors 57a, 62a is pattern A, the sensor output value is corrected using the correction values “a, b, c, XS0, YS0” of the correction value storage unit, and the corrected azimuth angle in the measurement direction θ can be obtained. This is as shown in [Formula 5] of the first embodiment.

また、ロータ57a,62aの向きがパターンCの場合には、先ず、次式のように、方位検出部54から供給されたセンサ出力値“X,Y”に対して、差分記憶部のパターンCに対応する差分データを加算して、擬似的なパターンAの状態におけるセンサ出力値“X,Y”に変換する。

Figure 2011047841
When the orientation of the rotors 57a and 62a is the pattern C, first, as shown in the following equation, the sensor output values “X C , Y C ” supplied from the azimuth detecting unit 54 are stored in the difference storage unit. Difference data corresponding to the pattern C is added and converted into sensor output values “X A , Y A ” in the state of the pseudo pattern A.
Figure 2011047841

次に、この擬似的なパターンAのセンサ出力値“X,Y”と、パターンAに対応する補正値“a,b,c,XS0,YS0”とを用いて、次式に示すような補正演算を行って、補正された計測方向の方位角θを求める。

Figure 2011047841
Next, using the sensor output value “X A , Y A ” of the pseudo pattern A and the correction values “a, b, c, XS 0, YS 0” corresponding to the pattern A, as shown in the following equation: Corrective calculation is performed to determine the corrected azimuth angle θ in the measurement direction.
Figure 2011047841

なお、パターンCのセンサ出力値“X,Y”に対応した補正演算(次式(10);数式(7)を参照)と、上記変換された擬似的なパターンAのセンサ出力値“X,Y”を用いた補正演算(次式(11);数式(7)を参照)とは、次に示すように同値である。次式(10)から式(11)への変換は、[数1]の変換式と[数6]の変換式とを用いて、パターンCのセンサ出力値からパターンAのセンサ出力値に変換されるように展開したものである。また、補正値“a,b,c”とその行列とを、添え字A,CによってパターンAに対応したものと、パターンCに対応したものと区別しているが、次式(8),(9)に示すように、これらは同値となる。

Figure 2011047841
It should be noted that the correction calculation corresponding to the sensor output value “X C , Y C ” of the pattern C (see the following formula (10); formula (7)) and the converted sensor output value of the pseudo pattern A “ The correction operation using X A , Y A ″ (see the following equation (11); see equation (7)) is equivalent as shown below. Conversion from the following equation (10) to equation (11) is performed from the sensor output value of pattern C to the sensor output value of pattern A using the conversion equation of [Equation 1] and the conversion equation of [Equation 6]. It is developed as is. Further, the correction values “a, b, c” and their matrices are distinguished from those corresponding to the pattern A by subscripts A and C, and those corresponding to the pattern C. The following equations (8), ( As shown in 9), these values are equivalent.
Figure 2011047841

従って、上記擬似的なパターンAのセンサ出力値と、パターンAに対応した補正値を用いた方位計測の演算によって、パターンCの場合における計測方向の方位角を正確に求めることができる。   Therefore, the azimuth angle of the measurement direction in the case of the pattern C can be accurately obtained by the calculation of the azimuth measurement using the sensor output value of the pseudo pattern A and the correction value corresponding to the pattern A.

次に、第2実施形態のトリミング処理と方位計測処理の制御手順についてフローチャートに基づいて説明する。   Next, the control procedure of the trimming process and the azimuth measurement process of the second embodiment will be described based on a flowchart.

図12には、第2実施形態のトリミング処理のフローチャートを示す。   FIG. 12 shows a flowchart of the trimming process of the second embodiment.

第2実施形態のトリミング処理の制御手順において、ロータ57a,62aの向きを各組み合わせパターンにして、地磁気シミュレータI〜IVを発動させたときと磁気を発生させないときとで、各センサ出力値を取得するステップS1〜S19の処理は、第1実施形態と同様である。この処理により、図9(a)〜(d)のセンサ出力値が取得されてRAM47に一時記憶される。   In the control procedure of the trimming process of the second embodiment, the sensor output values are acquired when the geomagnetic simulators I to IV are activated and when no magnetism is generated, with the orientations of the rotors 57a and 62a being the respective combination patterns. The processing in steps S1 to S19 is the same as in the first embodiment. Through this process, the sensor output values of FIGS. 9A to 9D are acquired and temporarily stored in the RAM 47.

第2実施形態のトリミング処理においては、上記センサ出力値を取得したら、先ず、図9(a)に示すパターンAのセンサ出力値に基づき[数2]の演算を行って、パターンAに対応する補正値“a,b,c,XS0,YS0”を求める。そして、これをEEPROM45の補正値記憶部(図10)に書き込んで記憶させる(ステップS40:第1の補正値演算手段)。   In the trimming process of the second embodiment, when the sensor output value is acquired, first, the calculation of [Equation 2] is performed based on the sensor output value of the pattern A shown in FIG. Correction values “a, b, c, XS0, YS0” are obtained. Then, this is written and stored in the correction value storage unit (FIG. 10) of the EEPROM 45 (step S40: first correction value calculation means).

次に、制御部40のCPUは、図9(a)〜(d)の地磁気シミュレータIを発動させたときのセンサ出力値を用いて、パターンAの状態のセンサ出力値と他のパターンの状態のセンサ出力値との差分をそれぞれ求め、これをEEPROM45の差分記憶部(図11)に書き込んで記憶させる(ステップS41:差分記憶制御手段)。これらステップS40,S41の処理により電子式方位計の調整方法の第4ステップが構成される。そして、上記の補正値データと差分データとを記憶させたらトリミング処理を終了する。   Next, the CPU of the control unit 40 uses the sensor output value when the geomagnetic simulator I shown in FIGS. 9A to 9D is activated, and the sensor output value in the pattern A state and the other pattern states. The difference from the sensor output value is obtained, and this is written and stored in the difference storage section (FIG. 11) of the EEPROM 45 (step S41: difference storage control means). The process of steps S40 and S41 constitutes the fourth step of the electronic compass adjustment method. When the correction value data and the difference data are stored, the trimming process ends.

図13には、第2実施形態の方位計測処理のフローチャートを示す。第2実施形態において、この方位計測処理を制御部40のCPUが実行することで方位演算手段が構成される。   In FIG. 13, the flowchart of the direction measurement process of 2nd Embodiment is shown. In the second embodiment, the azimuth calculation means is configured by the CPU of the control unit 40 executing this azimuth measurement processing.

第2実施形態の方位計測処理では、ステップS51のセンサ計測の処理と、ステップS52のロータ57a,62aの磁極の向きの組み合わせパターンを判別する処理は、第1実施形態のステップS31,S32の処理と同様である。   In the azimuth measurement process of the second embodiment, the sensor measurement process of step S51 and the process of determining the combination pattern of the magnetic pole directions of the rotors 57a and 62a of step S52 are the processes of steps S31 and S32 of the first embodiment. It is the same.

センサ出力値の取得とロータ57a,62aの向きの組み合わせパターンの判別とを行ったら、次に、制御部40のCPUは、図11の差分記憶部からロータ57a,62aの組み合わせパターンに応じたデータを読み出す(ステップS53)。例えば、パターンCであれば差分データ“XC1−XA1,YC1−YA1”を読み出す。なお、ステップS52のパターン判別の結果がパターンAであれば、差分データは不要なので読み出しは行わない。 After obtaining the sensor output value and determining the combination pattern of the orientations of the rotors 57a and 62a, the CPU of the control unit 40 then performs data corresponding to the combination pattern of the rotors 57a and 62a from the difference storage unit of FIG. Is read (step S53). For example, in the case of the pattern C, the difference data “X C1 −X A1 , Y C1 −Y A1 ” is read. If the pattern discrimination result in step S52 is pattern A, no difference data is required and no reading is performed.

続いて、制御部40のCPUは、ステップS51で取得したセンサ出力値に、ステップS53で読み出した差分データを加算することで、擬似的なパターンAのセンサ出力値“X,Y”を求める(差分補正手段)。さらに、この擬似的なパターンAのセンサ出力値“X,Y”と補正値記憶部(図10)の補正値データを使って、[数7]の演算を行って計測方向の方位角θを求める(ステップS54:第2方位算出手段)。なお、ステップS52のパターン判別の結果がパターンAであれば、単に、補正値記憶部(図10)の補正値データを使って計測方向の方位角θを求める(第1方位算出手段)。 Subsequently, the CPU of the control unit 40 adds the difference data read in step S53 to the sensor output value acquired in step S51, thereby obtaining the sensor output value “X A , Y A ” of the pseudo pattern A. Obtain (difference correction means). Further, using the sensor output value “X A , Y A ” of the pseudo pattern A and the correction value data in the correction value storage unit (FIG. 10), the calculation of [Equation 7] is performed to determine the azimuth angle in the measurement direction. θ is obtained (step S54: second azimuth calculating means). If the pattern discrimination result in step S52 is pattern A, the azimuth angle θ in the measurement direction is simply obtained using the correction value data in the correction value storage unit (FIG. 10) (first azimuth calculating means).

このようなトリミング処理および方位計測処理により、第2実施形態の電子式方位計においても、第1実施形態と同様に種々の誤差を補正して、正確な方位角θを算出することができる。   By such trimming processing and azimuth measurement processing, the electronic azimuth meter according to the second embodiment can correct various errors and calculate an accurate azimuth angle θ as in the first embodiment.

以上のように、この第2実施形態の電子式方位計、および、そのトリミング処理を用いた電子式方位計の調整方法によれば、複数のステップモータ57,62があってロータ57a,62aの磁極の向きの組み合わせパターンが多数パターンあっても、トリミング処理において1つの組み合わせパターンについてのみ全ての地磁気シミュレータI〜IVを発動させたときのセンサ出力値を取得し、他の組み合わせパターンについては一つの地磁気シミュレータIを発動させたときのセンサ出力値を取得するのみで、その後の方位計測処理に必要な補正値データと差分データとを求めてEEPROM45に記憶させることができる。従って、トリミング処理の時間短縮を図ることができ、上記の組み合わせパターンが多数あっても短時間のうちにトリミング処理を完了させることができる。   As described above, according to the electronic azimuth meter of the second embodiment and the adjustment method of the electronic azimuth meter using the trimming process, there are a plurality of step motors 57 and 62 and the rotors 57a and 62a. Even if there are a large number of combination patterns of magnetic pole orientations, sensor output values are obtained when all the geomagnetic simulators I to IV are activated for only one combination pattern in the trimming process, and one combination pattern is obtained for the other combination patterns. Only by acquiring the sensor output value when the geomagnetic simulator I is activated, correction value data and difference data necessary for the subsequent azimuth measurement processing can be obtained and stored in the EEPROM 45. Therefore, the trimming process time can be shortened, and the trimming process can be completed within a short time even if there are many combination patterns.

また、第2実施形態の電子式方位計によれば、トリミング処理においてパターンAに対応する補正値“a,b,c,XS0,YS0”と、パターンAの状態のセンサ出力値とその他のパターンB〜Dの状態のセンサ出力値との差分データを求めてEEPROM45に記憶させるようにしている。従って、第1実施形態のものと比較して必要なEEPROM45の記憶容量を少なくすることができる。また、方位計測処理においては、EEPROM45から対応する差分データと、パターンAの補正値とを読み出して、簡単な演算によって補正された計測方向の方位角を求めることが可能になっている。   Further, according to the electronic azimuth meter of the second embodiment, the correction value “a, b, c, XS0, YS0” corresponding to the pattern A in the trimming process, the sensor output value in the pattern A state, and other patterns Difference data with respect to the sensor output values in the states B to D is obtained and stored in the EEPROM 45. Therefore, the necessary storage capacity of the EEPROM 45 can be reduced as compared with that of the first embodiment. In the azimuth measurement process, the corresponding difference data and the correction value of the pattern A are read from the EEPROM 45, and the azimuth angle in the measurement direction corrected by a simple calculation can be obtained.

また、この実施形態の電子式方位計1によれば、上記の補正値を算出するための各センサ出力値(図9(a)〜(d)参照)は、RAM47に一時記憶させて補正値を求めた後、消去可能な状態にしている。従って、トリミング処理によりRAM47の記憶容量が無駄に占有されることもない。   Further, according to the electronic azimuth meter 1 of this embodiment, each sensor output value (see FIGS. 9A to 9D) for calculating the correction value is temporarily stored in the RAM 47 and corrected. After seeking, it is in an erasable state. Accordingly, the storage capacity of the RAM 47 is not unnecessarily occupied by the trimming process.

なお、本発明は、上記第1および第2の実施形態に限られるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、上記第1および第2実施形態では、ステップモータ57,62の極数が2極のものを適用しているが、もっと極数の多いものを適用しても良い。また、磁気センサとして図2の構成の方位センサ53を例示したが、交差する2方向の磁界の計測が可能な構成であれば何れの形式のものでも本実施形態のトリミング処理を同様に適用することができる。また、その他の方式によって磁界の向きを計測する構成であっても、異なる方向から外部磁界を与えたときのセンサ出力に基づき校正処理を行えるものであれば本発明を同様に適用することができる。   The present invention is not limited to the first and second embodiments, and various modifications can be made. For example, in the first and second embodiments, the step motors 57 and 62 having two poles are applied, but those having a larger number of poles may be applied. Further, although the azimuth sensor 53 having the configuration of FIG. 2 is illustrated as the magnetic sensor, the trimming process of the present embodiment is similarly applied to any type as long as the configuration can measure magnetic fields in two intersecting directions. be able to. In addition, even if the magnetic field direction is measured by other methods, the present invention can be similarly applied as long as calibration processing can be performed based on sensor output when an external magnetic field is applied from different directions. .

また、上記実施形態では、トリミング処理において、四方向から同一強度の外部磁界を印加して、各状態のセンサ出力値から方位センサの校正を行う方式を示したが、もっと多方向から外部磁界を印加したり、或いは、交差する2方向や3方向から外部磁界を印加したり、または、各方向ごとに複数の強度の外部磁界を印加したりして、それぞれの状態のときのセンサ出力値から方位センサの校正を行う方式のものであっても、本発明を適用することが可能である。   In the above embodiment, in the trimming process, an external magnetic field having the same strength is applied from four directions, and the direction sensor is calibrated from the sensor output value in each state. Applying an external magnetic field from two or three intersecting directions, or applying an external magnetic field with multiple intensities in each direction, from the sensor output value in each state The present invention can also be applied to a method of calibrating an orientation sensor.

また、上記実施形態では、方位センサの各検出方向の直角度の誤差、搭載角度の誤差、各検出方向の感度誤差、および、ロータ57a,62aの磁界によるオフセット誤差を除去するための校正処理と、これらの誤差を除去する方位計測時の補正処理とを具体的に例示したが、校正処理や補正処理で修正される誤差の内容は上記の誤差に制限されるものではない。   Further, in the above-described embodiment, the calibration process for removing the squareness error in each detection direction of the azimuth sensor, the error in the mounting angle, the sensitivity error in each detection direction, and the offset error due to the magnetic fields of the rotors 57a and 62a; The correction processing at the time of azimuth measurement for removing these errors is specifically exemplified, but the content of the error corrected by the calibration processing or the correction processing is not limited to the above error.

その他、本発明の電子式方位計は、時計機能を有さなくても良いし、腕装着型の形態に制限されることもない。また、ステップモータのロータの向きの判別は、直前に出力した駆動パルスの極性をRAMに記憶させておくことで、ソフトウェアにより行うことも可能である。また、方位計測時に方位を示す方式なども上記実施形態のものに制限されず、実施形態で示した細部等は発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。   In addition, the electronic azimuth meter of the present invention may not have a clock function, and is not limited to an arm-mounted type. The direction of the rotor of the step motor can also be determined by software by storing the polarity of the drive pulse output immediately before in the RAM. Further, the method for indicating the azimuth at the time of azimuth measurement is not limited to that of the above embodiment, and the details shown in the embodiment can be appropriately changed without departing from the gist of the invention.

1 電子式方位計
40 制御部
45 EEPROM
45a 補正値記憶部
46 ROM
47 RAM
53 方位センサ
MR1〜MR4 磁気抵抗素子
54 方位検出部
57,62 ステップモータ
57a,62a ロータ
58,63 モータ駆動回路
59,64 極性記憶回路

1 Electronic compass 40 Control unit 45 EEPROM
45a Correction value storage section 46 ROM
47 RAM
53 Direction sensor MR1 to MR4 Magnetoresistive element 54 Direction detection unit 57, 62 Step motor 57a, 62a Rotor 58, 63 Motor drive circuit 59, 64 Polarity storage circuit

Claims (11)

複数のステップモータと、
磁気センサと、
前記複数のステップモータにおける複数のロータの磁極の向きの組み合わせパターンが、当該組み合わせパターンとして取り得る所定数の組み合わせパターンのうち、何れの組み合わせパターンであるかを判別する極性向き判別手段と、
前記所定数の組み合わせパターンに対応する複数の方位算出用の補正値をそれぞれ算出する補正値演算手段と、
前記磁気センサの出力値を、前記極性向き判別手段により判別された前記組み合わせパターンに対応する前記方位算出用の補正値に基づき補正して、方位を求める方位演算手段と、
を備えた電子式方位計であって、
前記補正値演算手段は、
前記所定数の組み合わせパターンのうちの1つである特定組み合わせパターンの状態で、且つ、予め定められた複数の方向から別々に外部磁界が印加されたときの前記磁気センサの各出力値を記憶させる第1の記憶制御手段と、
前記第1の記憶制御手段により記憶された出力値に基づき前記特定組み合わせパターンのときの前記方位算出用の補正値を求める第1の補正値演算手段と、
前記組み合わせパターンとして取り得る所定数の組み合わせパターンのうち、前記特定組み合わせパターン以外の複数の組み合わせパターンの各状態で、且つ、前記予め定められた複数の方向のうち第1方向から外部磁界が印加されたときの前記磁気センサの出力値をそれぞれ記憶させる第2の記憶制御手段と、
前記第1の記憶制御手段により記憶された出力値と、前記第2の記憶制御手段により記憶された出力値とから、前記特定組み合わせパターン以外の複数の組み合わせパターンの各状態で、且つ、前記予め定められた複数の方向のうち前記第1方向以外の方向から外部磁界が印加されたときに前記磁気センサから得られるはずの出力値を算出し、これらの出力値に基づいて前記特定組み合わせパターン以外の各組み合わせパターンのときの前記方位算出用の補正値をそれぞれ求める第2の補正値演算手段と、
を備えたことを特徴とする電子式方位計。
Multiple stepper motors,
A magnetic sensor;
Polarity direction determining means for determining which combination pattern is a combination pattern of the magnetic pole directions of the plurality of rotors in the plurality of step motors among a predetermined number of combination patterns that can be taken as the combination pattern;
Correction value calculation means for calculating a plurality of azimuth calculation correction values corresponding to the predetermined number of combination patterns;
An azimuth calculating means for correcting an output value of the magnetic sensor based on the correction value for calculating the azimuth corresponding to the combination pattern determined by the polarity direction determining means, and obtaining an azimuth;
An electronic compass with
The correction value calculating means includes
Each output value of the magnetic sensor is stored in a state of a specific combination pattern that is one of the predetermined number of combination patterns and when an external magnetic field is applied separately from a plurality of predetermined directions. First storage control means;
First correction value calculation means for obtaining a correction value for calculating the azimuth for the specific combination pattern based on the output value stored by the first storage control means;
Of the predetermined number of combination patterns that can be taken as the combination pattern, an external magnetic field is applied from each of a plurality of combination patterns other than the specific combination pattern and from a first direction among the plurality of predetermined directions. Second storage control means for storing the output values of the magnetic sensor at the time,
In each state of a plurality of combination patterns other than the specific combination pattern from the output value stored by the first storage control unit and the output value stored by the second storage control unit, and in advance Calculate an output value that should be obtained from the magnetic sensor when an external magnetic field is applied from a direction other than the first direction among a plurality of determined directions, and based on these output values, other than the specific combination pattern Second correction value calculation means for respectively obtaining the azimuth calculation correction value for each of the combination patterns;
An electronic azimuth meter characterized by comprising:
前記第1の記憶制御手段は、さらに、前記特定組み合わせパターンの状態で、且つ、外部磁界が印加されないときの前記磁気センサの出力値を記憶させ、
第2の補正値演算手段は、さらに、前記特定組み合わせパターン以外の複数の組み合わせパターンの各状態で、且つ、外部磁界が印加されないときに前記磁気センサから得られるはずの出力値を算出し、この出力値を含めて演算を行って、前記方位算出用の補正値をそれぞれ求める
ことを特徴とする請求項1記載の電子式方位計。
The first storage control means further stores the output value of the magnetic sensor in the state of the specific combination pattern and when no external magnetic field is applied,
The second correction value calculation means further calculates an output value that should be obtained from the magnetic sensor in each state of a plurality of combination patterns other than the specific combination pattern and when no external magnetic field is applied, The electronic azimuth meter according to claim 1, wherein an arithmetic operation including an output value is performed to obtain each of the azimuth calculation correction values.
不揮発性の記憶手段を備え、
前記第1の補正値演算手段および前記第2の補正値演算手段により求められた前記補正値が、前記不揮発性の記憶手段に記憶されることを特徴とする請求項1記載の電子式方位計。
Comprising non-volatile storage means;
2. The electronic azimuth meter according to claim 1, wherein the correction values obtained by the first correction value calculation means and the second correction value calculation means are stored in the nonvolatile storage means. .
複数のステップモータと、
磁気センサと、
前記複数のステップモータにおける複数のロータの磁極の向きの組み合わせパターンが、当該組み合わせパターンとして取り得る所定数の組み合わせパターンのうち、何れの組み合わせパターンであるかを判別する極性向き判別手段と、
前記磁気センサの出力値を、前記極性向き判別手段により判別された前記組み合わせパターンに応じて補正して、方位を求める方位演算手段と、
を備えた電子式方位計であって、
前記所定数の組み合わせパターンのうちの1つである特定組み合わせパターンの状態で、且つ、予め定められた複数の方向から別々に外部磁界が印加されたときの前記磁気センサの各出力値を記憶させる第1の記憶制御手段と、
前記所定数の組み合わせパターンのうち、前記特定組み合わせパターン以外の複数の組み合わせパターンの各状態で、且つ、前記予め定められた複数の方向のうち第1方向から外部磁界が印加されたときの前記磁気センサの出力値をそれぞれ記憶させる第2の記憶制御手段と、
前記第1の記憶制御手段により記憶された出力値に基づき前記特定組み合わせパターンのときの方位算出用の補正値を求める第1の補正値演算手段と、
前記第1の記憶制御手段により記憶された出力値と、前記第2の記憶制御手段により記憶された出力値と、の差分を記憶させる差分記憶制御手段と、
を備え、
前記方位演算手段は、
方位の測定時、前記複数のロータの磁極の向きが前記特定組み合わせパターンである場合に、前記磁気センサの出力値を前記第1の補正値演算手段で求められた補正値により補正して方位の算出を行う第1方位算出手段と、
方位の測定時、前記複数のロータの磁極の向きが前記特定組み合わせパターン以外の組み合わせパターンである場合に、前記磁気センサの出力値を前記差分記憶手段に記憶された前記差分によって補正する差分補正手段と、
この差分補正手段により補正された出力値を、前記第1の補正値演算手段で求められた補正値により補正を行って方位の算出を行う第2方位算出手段と、
を備えていることを特徴とする電子式方位計。
Multiple stepper motors,
A magnetic sensor;
Polarity direction determining means for determining which combination pattern is a combination pattern of the magnetic pole directions of the plurality of rotors in the plurality of step motors among a predetermined number of combination patterns that can be taken as the combination pattern;
An azimuth calculation unit that corrects the output value of the magnetic sensor according to the combination pattern determined by the polarity direction determination unit and obtains an azimuth;
An electronic compass with
Each output value of the magnetic sensor is stored in a state of a specific combination pattern that is one of the predetermined number of combination patterns and when an external magnetic field is applied separately from a plurality of predetermined directions. First storage control means;
The magnetism when an external magnetic field is applied from a first direction among a plurality of predetermined directions in each state of a plurality of combination patterns other than the specific combination pattern among the predetermined number of combination patterns Second storage control means for storing the output values of the sensors,
First correction value calculation means for obtaining a correction value for calculating an azimuth for the specific combination pattern based on the output value stored by the first storage control means;
Difference storage control means for storing a difference between the output value stored by the first storage control means and the output value stored by the second storage control means;
With
The azimuth calculating means is
When measuring the orientation, when the orientation of the magnetic poles of the plurality of rotors is the specific combination pattern, the output value of the magnetic sensor is corrected by the correction value obtained by the first correction value calculating means to determine the orientation. First azimuth calculating means for calculating,
Difference correction means for correcting the output value of the magnetic sensor by the difference stored in the difference storage means when the direction of the magnetic poles of the plurality of rotors is a combination pattern other than the specific combination pattern when measuring the azimuth. When,
A second azimuth calculating means for correcting the output value corrected by the difference correcting means with the correction value obtained by the first correction value calculating means and calculating an azimuth;
An electronic azimuth meter characterized by comprising:
前記第1の記憶制御手段は、さらに、前記特定組み合わせパターンの状態で、且つ、外部磁界が印加されないときの前記磁気センサの出力値を記憶させることを特徴とする請求項4記載の電子式方位計。   5. The electronic orientation according to claim 4, wherein the first storage control unit further stores an output value of the magnetic sensor in the state of the specific combination pattern and when no external magnetic field is applied. Total. 不揮発性の記憶手段を備え、
前記第1の補正値演算手段により求められた前記補正値と、前記差分記憶制御手段により記憶される前記差分とが、前記不揮発性の記憶手段に記憶されることを特徴とする請求項4記載の電子式方位計。
Comprising non-volatile storage means;
5. The non-volatile storage unit stores the correction value obtained by the first correction value calculation unit and the difference stored by the difference storage control unit. Electronic compass.
データを一時的に記憶する作業用記憶手段を備え、
前記第1の記憶制御手段および前記第2の記憶制御手段は、前記磁気センサの各出力値を前記作業用記憶手段へ一時的に記憶させる構成であることを特徴とする請求項1又は4に記載の電子式方位計。
A working storage means for temporarily storing data;
5. The first storage control unit and the second storage control unit are configured to temporarily store output values of the magnetic sensor in the work storage unit. The electronic compass as described.
前記ステップモータはステータが2極で前記ロータが2極の構成であることを特徴とする請求項1又は4に記載の電子式方位計。   5. The electronic azimuth meter according to claim 1, wherein the step motor has a configuration in which the stator has two poles and the rotor has two poles. 請求項3記載の電子式方位計に対して方位計測用の調整を行う調整方法において、
前記電子式方位計に対して前記予め定められた複数の方向のうち第1方向から外部磁界を印加し、且つ、前記複数のロータの磁極の向きの組み合わせパターンを全ての組み合わせパターンに切り換えていき、その間に、前記第1の記憶制御手段および前記第2の記憶制御手段により前記磁気センサの出力値を一時的に記憶させる第1ステップと、
前記電子式方位計に対して前記予め定められた複数の方向のうち前記第1方向を除く各方向から別々に外部磁界を印加していき、且つ、前記複数のロータの磁極の向きの組み合わせパターンを前記特定組み合わせパターンに固定して、その間に、前記第1の記憶制御手段により前記磁気センサの出力値を一時的に記憶させる第2ステップと、
前記第1ステップと前記第2ステップとの後に、前記第1の補正値演算手段と前記第2の補正値演算手段により前記複数のロータの磁極の向きの全ての組み合わせパターンにそれぞれ対応する複数の補正値を算出させて、前記不揮発性の記憶手段へ記憶させる第3ステップと、
を含むことを特徴とする電子式方位計の調整方法。
In the adjustment method which performs adjustment for direction measurement to the electronic direction meter according to claim 3,
An external magnetic field is applied from the first direction among the plurality of predetermined directions to the electronic azimuth meter, and the combination pattern of the magnetic pole directions of the plurality of rotors is switched to all combination patterns. In the meantime, a first step of temporarily storing the output value of the magnetic sensor by the first storage control means and the second storage control means;
An external magnetic field is applied separately from each of the plurality of predetermined directions except the first direction to the electronic azimuth meter, and a combination pattern of magnetic pole directions of the plurality of rotors Is fixed to the specific combination pattern, and in the meantime, the first storage control means temporarily stores the output value of the magnetic sensor;
After the first step and the second step, the first correction value calculation means and the second correction value calculation means are used to output a plurality of combinations corresponding to all combination patterns of the magnetic pole directions of the plurality of rotors. A third step of calculating a correction value and storing it in the non-volatile storage means;
A method for adjusting an electronic azimuth meter, comprising:
請求項6記載の電子式方位計について方位計測用の調整を行う調整方法において、
前記電子式方位計に対して前記予め定められた複数の方向のうち第1方向から外部磁界を印加し、且つ、前記複数のロータの磁極の向きの組み合わせパターンを全ての組み合わせパターンに切り換えていき、その間に、前記第1の記憶制御手段および前記第2の記憶制御手段により前記磁気センサの出力値を一時的に記憶させる第1ステップと、
前記電子式方位計に対して前記予め定められた複数の方向のうち前記第1方向を除く各方向から別々に外部磁界を印加していき、且つ、前記複数のロータの磁極の向きの組み合わせパターンを前記特定組み合わせパターンに固定して、その間に、前記第1の記憶制御手段により前記磁気センサの出力値を一時的に記憶させる第2ステップと、
前記第1ステップと前記第2ステップとの後に、前記第1の補正値演算手段により前記複数のロータの磁極の向きの前記特定組み合わせパターンに対応する補正値を算出させるとともに、当該補正値と、前記差分記憶制御手段により記憶させる前記差分とを、前記不揮発性の記憶手段に記憶させる第4ステップと、
を含むことを特徴とする電子式方位計の調整方法。
In the adjustment method which performs adjustment for direction measurement about the electronic direction meter according to claim 6,
An external magnetic field is applied from the first direction among the plurality of predetermined directions to the electronic azimuth meter, and the combination pattern of the magnetic pole directions of the plurality of rotors is switched to all combination patterns. In the meantime, a first step of temporarily storing the output value of the magnetic sensor by the first storage control means and the second storage control means;
An external magnetic field is applied separately from each of the plurality of predetermined directions except the first direction to the electronic azimuth meter, and a combination pattern of magnetic pole directions of the plurality of rotors Is fixed to the specific combination pattern, and in the meantime, the first storage control means temporarily stores the output value of the magnetic sensor;
After the first step and the second step, the first correction value calculation means calculates a correction value corresponding to the specific combination pattern of the magnetic pole directions of the plurality of rotors, and the correction value, A fourth step of storing the difference to be stored by the difference storage control means in the nonvolatile storage means;
A method for adjusting an electronic azimuth meter, comprising:
電子式方位計の組立を行う組立工程と、
請求項9又は10の電子式方位計の調整方法により調整を行う調整工程と、
を含んだことを特徴とする電子式方位計の製造方法。
An assembly process for assembling an electronic compass;
An adjustment step of adjusting by the adjustment method of the electronic compass according to claim 9 or 10,
The manufacturing method of the electronic azimuth | direction meter characterized by including.
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