JP2015121424A - Magnetic element control device, magnetic element control method, and magnetic detector - Google Patents

Magnetic element control device, magnetic element control method, and magnetic detector Download PDF

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靖 及川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic element control device suppressing off-set temperature characteristics of an operational amplifier which cannot be removed by a chopping operation.SOLUTION: The magnetic element control device of the present invention has a magnetic material core including an exciting coil and a detection coil, and detects a magnetic field intensity applied to a magnetic element by a magnetic balance method. The magnetic element control device comprises: an excitation signal adjustment unit that generates an excitation signal to be applied to the exciting coil from an alternation current signal generated from an alternation signal; a detection signal amplification unit that amplifies a positive/negative voltage generated when the electric current direction of the excitation signal is switched, to obtain a detection signal; a detection signal comparison unit that detects a time width of the detection signal; a feedback signal adjustment unit that generates a feedback signal for cancelling a steady magnetic field from voltage information indicating the time width; and a data signal conversion unit that outputs the feedback signal as a data signal indicating the magnetic field intensity. The data signal conversion unit inverts or non-inverts the polarity of an input signal of each differential amplifier of the excitation signal adjustment unit, the detection signal amplification unit and the feedback signal adjustment unit, and generates the data signal from combination thereof.

Description

本発明は、信号処理用回路、それを用いた物理量計測装置に係わり、特に、時間分解型フラックスゲート方式(以下、FG方式と示す。)の磁気素子を駆動する磁気素子制御装置、磁気素子制御方法及びそれを用いて磁界を検出する磁気検出装置に関する。   The present invention relates to a signal processing circuit and a physical quantity measuring apparatus using the circuit, and in particular, a magnetic element control device for driving a time-resolved fluxgate (hereinafter referred to as FG) magnetic element, and a magnetic element control. The present invention relates to a method and a magnetic detection device that detects a magnetic field using the method.

一般に、FG方式の磁気素子は、他の磁気素子であるホール素子や磁気抵抗素子に比較すると、磁界を検出する感度が高く、小型化が可能であるため、携帯電子機器などの方位検出装置などに用いられている。
図15は、時間分解型FG方式の磁気素子(磁界比例式測定)の構成例を示す図である。この図15において、FG方式の磁気素子は、高透磁率材からなる磁性体コアの外周面に対し、励磁巻線と検知巻線とが巻かれている。励磁巻線の巻かれている領域は励磁信号により駆動される励磁コイルとして機能し、検知巻線の巻かれている領域は検知信号を出力する検出コイルとして機能する。磁性体コアに巻かれた励磁コイルに励磁電流を流すことにより、検出コイルには相互誘導により検知信号が誘起される。また、定常磁界Hexは、磁性体コアの励磁巻線及び検知巻線の作る円筒空間を貫通する磁界である。
In general, FG magnetic elements have higher sensitivity to detect magnetic fields and can be miniaturized compared to other magnetic elements such as Hall elements and magnetoresistive elements. It is used for.
FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration example of a time-resolved FG type magnetic element (magnetic field proportional measurement). In FIG. 15, in the FG magnetic element, an excitation winding and a detection winding are wound around the outer peripheral surface of a magnetic core made of a high permeability material. The region around which the excitation winding is wound functions as an excitation coil driven by the excitation signal, and the region around which the detection winding is wound functions as a detection coil that outputs a detection signal. By passing an excitation current through the excitation coil wound around the magnetic core, a detection signal is induced in the detection coil by mutual induction. The stationary magnetic field Hex is a magnetic field penetrating through the cylindrical space formed by the excitation winding and the detection winding of the magnetic core.

図16は、時間分解型FG方式の磁気素子を用いて磁界比例式における磁気検出の原理を説明する波形図である。ここで、図16(a)は、磁気素子の励磁コイルに供給される励磁電流を示す図であり、縦軸が励磁電流の電流値を示し、横軸が時刻を示している。図16(b)は、磁気素子の励磁コイルが磁性体コア内に発生させる磁界の磁束密度を示す図であり、縦軸が磁性体コア内における磁束密度を示し、横軸が時刻を示している。図16(c)は、磁気素子の検出コイルが誘導起電力により発生するパルスの電圧値を示す図であり、縦軸が検出コイルのピックアップ電圧の電圧値を示し、横軸が時刻を示している。   FIG. 16 is a waveform diagram illustrating the principle of magnetic detection in a magnetic field proportional type using a time-resolved FG type magnetic element. Here, FIG. 16A is a diagram showing the excitation current supplied to the excitation coil of the magnetic element, where the vertical axis shows the current value of the excitation current and the horizontal axis shows the time. FIG. 16B is a diagram showing the magnetic flux density of the magnetic field generated in the magnetic core by the exciting coil of the magnetic element, the vertical axis shows the magnetic flux density in the magnetic core, and the horizontal axis shows the time. Yes. FIG. 16C is a diagram showing the voltage value of the pulse generated by the induced electromotive force in the detection coil of the magnetic element, the vertical axis shows the voltage value of the pickup voltage of the detection coil, and the horizontal axis shows the time. Yes.

この図16において励磁コイルを駆動させるため、励磁コイルの端子間に、一定周期で交番する励磁電流Idの信号(以下、励磁信号とする)を、すなわち図16(b)に示すように三角波形状の励磁信号(すなわち、三角波電流信号)を印加する(例えば、特許文献1参照)。
これにより、励磁電流の向きが変化する時間(励磁電流の正負の交番時間帯)において、図16(c)の場合には、時刻t1及び時刻t2において、検出コイルが誘導起電力による正負のパルス(ピックアップ信号、すなわちpu信号)が発生する。以下、このパルスの電圧Vp(ピックアップ電圧)を検知信号とする。この検知信号は、三角波電流信号の周期に対応して、連続的に正負の極性の電圧を有するパルスとして、検出コイルの端子間に発生する(例えば、特許文献2、特許文献3参照)。
In FIG. 16, in order to drive the exciting coil, a signal of the exciting current Id alternating between the terminals of the exciting coil (hereinafter referred to as an exciting signal), that is, a triangular wave shape as shown in FIG. The excitation signal (that is, the triangular wave current signal) is applied (for example, see Patent Document 1).
Thus, in the case of FIG. 16C, during the time when the direction of the excitation current changes (positive and negative alternating time zone of the excitation current), at time t1 and time t2, the detection coil has positive and negative pulses due to the induced electromotive force. (Pickup signal, ie, pu signal) is generated. Hereinafter, the voltage Vp (pickup voltage) of this pulse is used as a detection signal. This detection signal is generated between the terminals of the detection coil as a pulse having a positive and negative polarity voltage continuously corresponding to the period of the triangular wave current signal (see, for example, Patent Document 2 and Patent Document 3).

磁性体コアの励磁巻線及び検知巻線の作る円筒空間を貫通する定常磁界Hex(図15参照)が、この磁気素子に印加された場合、励磁巻線においてこの定常磁界Hexに対応した定常電流が流れる。すなわち、励磁巻線に印加される励磁信号の励磁電流Idに対して、上述した定常電流がオフセットとして重畳される。
その結果、このオフセットによって、交番する励磁信号により励磁コイルの駆動状態が変化し、すなわち、励磁電流Idの流れる向きが変化する時刻が、定常磁界Hexが印加されている場合と、定常磁界Hexが印加されていない場合とで変化する。
When a stationary magnetic field Hex (see FIG. 15) penetrating through the cylindrical space formed by the excitation winding and the detection winding of the magnetic core is applied to this magnetic element, the stationary current corresponding to this stationary magnetic field Hex in the excitation winding. Flows. That is, the above-described steady current is superimposed as an offset on the excitation current Id of the excitation signal applied to the excitation winding.
As a result, the driving state of the exciting coil changes due to the alternating excitation signal due to this offset, that is, the time when the direction in which the exciting current Id flows changes when the stationary magnetic field Hex is applied and when the stationary magnetic field Hex is It varies depending on whether it is not applied.

このとき、図16(c)に示すように、定常磁界Hexが印加されていない(Hex=0)場合に比較し、励磁コイルの発生する磁界と同様の方向の定常磁界Hexが印加されている(Hex>0)場合、励磁電流Idの流れる向きの変化するタイミングである時刻t1が遅くなり、時刻t2が早くなる(時間TmがT/2より短くなる)。一方、定常磁界Hexが印加されていない場合に比較し、励磁コイルの発生する磁界と反対の方向の定常磁界Hexが印加されている(Hex<0)場合、励磁電流Idの流れる向きの変化するタイミングにおいて時刻t1が早くなり、時刻t2が遅くなる(時間TpがT/2より長くなる)。   At this time, as shown in FIG. 16C, the stationary magnetic field Hex is applied in the same direction as the magnetic field generated by the exciting coil as compared with the case where the stationary magnetic field Hex is not applied (Hex = 0). In the case of (Hex> 0), the time t1, which is the timing at which the direction in which the excitation current Id flows, is delayed, and the time t2 is advanced (time Tm is shorter than T / 2). On the other hand, when the stationary magnetic field Hex in the direction opposite to the magnetic field generated by the exciting coil is applied (Hex <0), the direction in which the exciting current Id flows changes as compared with the case where the stationary magnetic field Hex is not applied. At the timing, the time t1 becomes earlier and the time t2 becomes later (time Tp becomes longer than T / 2).

これにより、この励磁電流Idの流れる方向が変わるタイミングに応じて変化する、磁性体コア内における磁束密度φの変化も、励磁電流Idに重畳される定常磁界Hexによる定常電流に対応して変化することになる。
そして、磁束の方向が変化した際、検出コイルに対して磁束の変化を打ち消す方向に誘導起電力が発生し、すなわち励磁電流Idが正から負に変化するタイミングにおいて検知信号が負電圧のパルスとして発生する。一方、励磁電流Idが負から正に変化するタイミングにおいて検知信号が正電圧のパルスとして発生する。
As a result, the change in the magnetic flux density φ in the magnetic core, which changes according to the timing at which the direction in which the excitation current Id flows, also changes corresponding to the steady current due to the steady magnetic field Hex superimposed on the excitation current Id. It will be.
When the direction of the magnetic flux changes, an induced electromotive force is generated in a direction that cancels the change of the magnetic flux with respect to the detection coil. Occur. On the other hand, the detection signal is generated as a positive voltage pulse at the timing when the excitation current Id changes from negative to positive.

上述したように、FG型の磁気素子は、定常磁界Hexの印加されていない場合の検知信号の出力されるタイミングと、定常磁界Hexが印加されている場合の検知信号の出力されるタイミングとを比較することにより、定常磁界Hexの大きさを間接的に測定することができる。すなわち、定常磁界Hexが印加された場合、駆動コイルに特定の定常電流が流れるため、励磁信号に一定のオフセットが重畳し、負電圧及び正電圧のパルス状の検知信号の時間間隔が変化する。
したがって、FG型の磁気素子を用いた磁気検出装置は、負電圧及び正電圧のパルス状の検知信号の発生する時間間隔を測定することにより、外部から印加された定常磁界Hexの強度を測定している(例えば、特許文献1、特許文献2及び特許文献3参照)。
As described above, the FG type magnetic element has a timing at which a detection signal is output when the stationary magnetic field Hex is not applied and a timing at which the detection signal is output when the stationary magnetic field Hex is applied. By comparison, the magnitude of the stationary magnetic field Hex can be indirectly measured. That is, when a steady magnetic field Hex is applied, a specific steady current flows in the drive coil, so that a constant offset is superimposed on the excitation signal, and the time interval between the negative and positive voltage pulse detection signals changes.
Therefore, the magnetic detection device using the FG type magnetic element measures the intensity of the stationary magnetic field Hex applied from the outside by measuring the time interval at which the negative and positive voltage pulse detection signals are generated. (For example, refer to Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3).

ここで、励磁コイルに印加する励磁電流Idの最大値を、磁性体コアの飽和磁束密度以上となる磁界が発生する値に設定する。これにより、磁気素子の測定磁界範囲は、理論上励磁信号の電流強度と、磁界変化に対する励磁信号に対する重畳電圧量から決定される。また、磁気素子の測定磁界範囲は、励磁信号の一周期の時間と、定常磁界Hexを印加することによるオフセットとしての定常電流の電流値に対応した時間変化(以下、励磁効率とする)とから決定される。   Here, the maximum value of the excitation current Id applied to the excitation coil is set to a value that generates a magnetic field that is equal to or higher than the saturation magnetic flux density of the magnetic core. Thereby, the measurement magnetic field range of the magnetic element is theoretically determined from the current intensity of the excitation signal and the amount of superimposed voltage on the excitation signal with respect to the magnetic field change. Further, the magnetic field of the magnetic element is measured from the time of one cycle of the excitation signal and the time change corresponding to the current value of the steady current as an offset by applying the steady magnetic field Hex (hereinafter referred to as excitation efficiency). It is determined.

すなわち、図16に示すように、時刻t0から時刻t3までが、励磁信号の一周期であり、この周期幅は時間Tである。定常磁界Hexが印加されていない場合(Hex=0)、負電圧の検知信号(以下、第1検知信号とする)が出力される時刻t1から、正の電圧の検知信号(以下、第2検知信号とする)が検出される時刻t2までの時間T0は、励磁信号の半周期となるため、時間T/2となる。   That is, as shown in FIG. 16, the period from time t0 to time t3 is one period of the excitation signal, and the period width is time T. When the stationary magnetic field Hex is not applied (Hex = 0), a positive voltage detection signal (hereinafter referred to as second detection) from time t1 when a negative voltage detection signal (hereinafter referred to as first detection signal) is output. The time T0 until the time t2 when the signal is detected is a half period of the excitation signal, and thus becomes the time T / 2.

また、図16において、磁気センサからデジタル出力する場合、アナログ量である時間T0を、一定時間間隔のデジタル信号の1単位の表現に変換する回路(以下、TDC(Time to Digital Converter)回路と示す)を用いる方法がある。また、上記TDC回路とデジタルアナログ変換回路とにより生成した励磁信号を、上述したデジタル信号に同期させることにより、励磁信号の周期が変動した場合においても、フルレンジのビット数を維持することが可能である。この結果、広い磁界範囲で良好な出力の磁界変化に対する線形性を得る駆動方法が用いられる(例えば、特許文献1、特許文献2及び特許文献3参照)。   In FIG. 16, when digital output is performed from a magnetic sensor, a time T0 that is an analog amount is converted into a unit representation of a digital signal at a constant time interval (hereinafter referred to as a TDC (Time to Digital Converter) circuit). ). In addition, by synchronizing the excitation signal generated by the TDC circuit and the digital-analog conversion circuit to the digital signal described above, the number of bits in the full range can be maintained even when the period of the excitation signal varies. is there. As a result, a driving method that obtains linearity with respect to a change in magnetic field with good output in a wide magnetic field range is used (see, for example, Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3).

また、定常磁界Hexが印加されている場合、この第1検知信号が出力されてから第2検知信号が検出されるまでの時間幅(以下、計測時間幅)が時間T/2に対して変化する。ここで、図16に示すように、定常磁界Hexの磁束方向が実線の矢印の場合(Hex>0)、励磁コイルの生成する磁束方向と同一方向のため、時間幅Tmが時間T/2より短いものとなり(T0>Tm)、一方、定常磁界Hexの磁束方向が破線の矢印の場合(Hex<0)、励磁コイルの生成する磁束方向と逆方向のため、時間幅Tpが時間T/2より長くなる(Tp>T0)。ここで、T0=T/2である。   In addition, when a stationary magnetic field Hex is applied, a time width (hereinafter referred to as a measurement time width) from when the first detection signal is output until the second detection signal is detected changes with respect to time T / 2. To do. Here, as shown in FIG. 16, when the magnetic flux direction of the stationary magnetic field Hex is a solid arrow (Hex> 0), the time width Tm is determined from the time T / 2 because the direction is the same as the magnetic flux direction generated by the exciting coil. On the other hand, when the magnetic flux direction of the stationary magnetic field Hex is a dashed arrow (Hex <0), the time width Tp is the time T / 2 because the direction is opposite to the magnetic flux direction generated by the exciting coil. It becomes longer (Tp> T0). Here, T0 = T / 2.

次に、図17は、時間分解型FG方式の磁気素子を用いて磁界比例式制御における磁気素子制御装置を用いた磁気検出装置の構成例を示す概略ブロック図である。図17において、磁気素子50は、図15に示す磁気素子であり、検出コイル51(図15における検出コイル)及び励磁コイル52(図15における励磁コイル)から構成されている。
磁気素子制御装置400は、磁気素子制御部401とクロック信号生成部402とクロック信号調整部403とから構成されている。
クロック信号生成部402は、周期Tのクロックを生成して、クロック信号調整部403に対して出力する。
クロック信号調整部403は、供給されるクロックの信号レベルを調整して、調整されたクロックを磁気素子制御部401へ出力する。
Next, FIG. 17 is a schematic block diagram showing a configuration example of a magnetic detection device using a magnetic element control device in magnetic field proportional control using a time-resolved FG type magnetic element. In FIG. 17, a magnetic element 50 is the magnetic element shown in FIG. 15, and includes a detection coil 51 (detection coil in FIG. 15) and an excitation coil 52 (excitation coil in FIG. 15).
The magnetic element control device 400 includes a magnetic element control unit 401, a clock signal generation unit 402, and a clock signal adjustment unit 403.
The clock signal generation unit 402 generates a clock with a period T and outputs it to the clock signal adjustment unit 403.
The clock signal adjustment unit 403 adjusts the signal level of the supplied clock and outputs the adjusted clock to the magnetic element control unit 401.

磁気素子制御部401は、検出信号増幅部4012、検出信号比較部4013、出力信号生成部4015、データ信号変換部4016、励磁信号調整部4017、励磁信号生成部4018を備えている。
励磁信号生成部4018は、クロック信号調整部403から供給されるクロックから、例えば、図19(a)に示す励磁信号である三角波を生成する。
励磁信号調整部4017は、励磁信号生成部4018から供給される励磁信号の電圧レベルを調整して、励磁信号として励磁コイル52に対して供給する。
The magnetic element control unit 401 includes a detection signal amplification unit 4012, a detection signal comparison unit 4013, an output signal generation unit 4015, a data signal conversion unit 4016, an excitation signal adjustment unit 4017, and an excitation signal generation unit 4018.
The excitation signal generation unit 4018 generates, for example, a triangular wave that is an excitation signal shown in FIG. 19A from the clock supplied from the clock signal adjustment unit 403.
The excitation signal adjustment unit 4017 adjusts the voltage level of the excitation signal supplied from the excitation signal generation unit 4018 and supplies it to the excitation coil 52 as an excitation signal.

励磁コイル52は、三角波に対応した磁界を、磁気素子50の磁性体コア内に生成する。
検出コイル51は、磁性体コア内における励磁信号の正負の交番時間帯に、パルスを発生する。
検出信号増幅部4012は、検出コイル51から供給されるパルスの電圧レベルを増幅し、検出信号として検出信号比較部4013へ出力する。
検出信号比較部4013は、パルス(検出信号)の時刻t1と時刻t2との時間幅と、T/2との差分を求め、この差分を出力信号生成部4015へ出力する。
The exciting coil 52 generates a magnetic field corresponding to the triangular wave in the magnetic core of the magnetic element 50.
The detection coil 51 generates pulses in the positive and negative alternating time zones of the excitation signal in the magnetic core.
The detection signal amplification unit 4012 amplifies the voltage level of the pulse supplied from the detection coil 51 and outputs the amplified voltage level to the detection signal comparison unit 4013 as a detection signal.
The detection signal comparison unit 4013 obtains the difference between the time width of the pulse (detection signal) between time t1 and time t2 and T / 2, and outputs this difference to the output signal generation unit 4015.

出力信号生成部4015は、供給される時間を示す差分から、この差分に対応する電圧情報を求める。出力信号生成部4015は、求めた電圧情報をデータ信号変換部4016へ出力する。
データ信号変換部4016は、内部記憶部に予め書き込まれて記憶されている電圧値磁界テーブルから、電圧情報の電圧値に対応する磁界強度を読み出して、磁気素子50に印加されている磁界の強度を求める。電圧値磁界テーブルは、上記電圧情報の電圧値と印加された定常磁界Hexの強度との対応を示すテーブルである。データ信号出力端子には、磁界強度検出装置(不図示)が接続されている。
The output signal generation unit 4015 obtains voltage information corresponding to the difference from the difference indicating the supplied time. The output signal generation unit 4015 outputs the obtained voltage information to the data signal conversion unit 4016.
The data signal conversion unit 4016 reads the magnetic field intensity corresponding to the voltage value of the voltage information from the voltage value magnetic field table previously written and stored in the internal storage unit, and the intensity of the magnetic field applied to the magnetic element 50 Ask for. The voltage value magnetic field table is a table showing the correspondence between the voltage value of the voltage information and the intensity of the applied stationary magnetic field Hex. A magnetic field intensity detection device (not shown) is connected to the data signal output terminal.

次に、図18は、時間分解型FG方式の磁気素子(磁界平衡式測定)の構成例を示す図である。この図18が示すように、磁界平衡式測定におけるFG方式の磁気素子は、図15の磁気素子とは異なり、高透磁率材からなる磁性体コアの外周面に対し、励磁巻線と検知巻線とに加えて、フィードバック(以下、FB:帰還)巻線が巻かれている。励磁巻線の巻かれている領域は励磁信号により駆動される励磁コイルとして機能し、検知巻線の巻かれている領域は検知信号を出力する検出コイルとして機能し、フィードバック巻線の巻かれている領域はフィードバック信号により駆動される帰還(FB)コイルとして機能する。定常磁界Hexは、磁性体コアの励磁巻線及び検知巻線の作る円筒空間を貫通する磁界である。   Next, FIG. 18 is a diagram illustrating a configuration example of a time-resolved FG type magnetic element (magnetic field balance type measurement). As shown in FIG. 18, the magnetic element of the FG method in the magnetic field balance type measurement differs from the magnetic element of FIG. 15 in that the excitation winding and the detection winding are provided on the outer peripheral surface of the magnetic core made of a high permeability material. In addition to the wire, a feedback (hereinafter referred to as FB: feedback) winding is wound. The region where the excitation winding is wound functions as an excitation coil driven by the excitation signal, and the region where the detection winding is wound functions as a detection coil which outputs the detection signal, and the feedback winding is wound. The functioning area functions as a feedback (FB) coil driven by a feedback signal. The stationary magnetic field Hex is a magnetic field penetrating through a cylindrical space formed by the excitation winding and the detection winding of the magnetic core.

次に、図19は、時間分解型FG方式の磁気素子を用いて磁界平衡式測定における磁気検出の原理を説明する波形図である。
図19(a)は、磁気素子の励磁コイルに供給される励磁電流を示し、縦軸が励磁電流の電流値を示し、横軸が時間を示している。励磁電流は、基準電流値0A(ゼロアンペア)を境にした正負の交番信号である。図19(b)は、磁気素子の帰還コイルに印加する電流であるFB信号(すなわち帰還信号)を示す図であり、縦軸がFB信号の電流値を示し、横軸が時間を示している。図19(c)は、磁気素子の検出コイルが誘導起電力により発生するパルスの電圧値を示す図であり、縦軸がピックアップ信号の電圧値を示し、横軸が時間を示している。
Next, FIG. 19 is a waveform diagram for explaining the principle of magnetic detection in magnetic field balance measurement using a time-resolved FG type magnetic element.
FIG. 19A shows the exciting current supplied to the exciting coil of the magnetic element, the vertical axis shows the current value of the exciting current, and the horizontal axis shows time. The exciting current is a positive / negative alternating signal with a reference current value of 0 A (zero ampere) as a boundary. FIG. 19B is a diagram illustrating an FB signal (that is, a feedback signal) that is a current applied to the feedback coil of the magnetic element, where the vertical axis indicates the current value of the FB signal, and the horizontal axis indicates time. . FIG. 19C is a diagram showing the voltage value of a pulse generated by the induced electromotive force in the detection coil of the magnetic element, the vertical axis shows the voltage value of the pickup signal, and the horizontal axis shows time.

この図19に示すように、磁界平衡式測定の場合、磁気素子に印加される定常磁界Hex(磁性体コア内を通過する定常磁界)を打ち消す磁界を、上記帰還コイルにより発生させる。そして、定常磁界を打ち消す磁界を帰還コイルに発生させる際の電流値から、磁気素子に印加されている定常磁界Hexを測定している。
磁界平衡式においては、磁性体コア内における定常磁界を打ち消すための磁界を発生するコイルとして、励磁コイル及び検出コイルに加えて、上記帰還コイルが磁気素子に設けられている。
以下、本明細書においては、FB信号を印加して磁性体コア内の定常磁界を打ち消し、磁界の測定を行う方式をFB(帰還)コイルFB制御とする。
As shown in FIG. 19, in the case of magnetic field balance type measurement, a magnetic field that cancels out a stationary magnetic field Hex applied to the magnetic element (a stationary magnetic field that passes through the magnetic core) is generated by the feedback coil. Then, the stationary magnetic field Hex applied to the magnetic element is measured from the current value when the feedback coil generates a magnetic field that cancels the stationary magnetic field.
In the magnetic field balance type, in addition to the excitation coil and the detection coil, the feedback coil is provided in the magnetic element as a coil for generating a magnetic field for canceling the stationary magnetic field in the magnetic core.
Hereinafter, in this specification, a method of applying a FB signal to cancel a stationary magnetic field in the magnetic core and measuring the magnetic field is referred to as FB (feedback) coil FB control.

また、磁界平衡式測定の場合、すでに説明した磁界比例式と同様に、励磁コイルに印加される励磁信号の正負の交番時間帯に、検出コイルにおいて発生するパルスの時間間隔を測定する。そして、測定結果に基づき、負電圧の検知信号が出力される時刻t1から、正の電圧の検知信号が検出される時刻t2までの時間が、T/2となるように、帰還コイルに対してFB信号を印加する。
例えば、図19(c)において、時刻t1と時刻t2との時間幅が、T/2より広くなると、図19(a)に示すように負の方向の定常磁界Hexが印加され、実質的に励磁信号の波形が波形L0から波形L2へと変化したこととなる。このため、励磁信号の波形L2を、時刻t1と時刻t2との時間幅が、T/2となる曲線L0の位置に戻すため、帰還コイルに対して図19(b)における波形FB2によって表される電流値のFB信号を印加する。
In the case of magnetic field balance type measurement, the time interval of pulses generated in the detection coil is measured in the positive and negative alternating time zones of the excitation signal applied to the excitation coil, as in the magnetic field proportional expression already described. Based on the measurement result, the feedback coil is set so that the time from the time t1 at which the negative voltage detection signal is output to the time t2 at which the positive voltage detection signal is detected is T / 2. Apply FB signal.
For example, in FIG. 19C, when the time width between time t1 and time t2 becomes wider than T / 2, a stationary magnetic field Hex in the negative direction is applied as shown in FIG. This means that the waveform of the excitation signal has changed from the waveform L0 to the waveform L2. For this reason, in order to return the waveform L2 of the excitation signal to the position of the curve L0 where the time width between the time t1 and the time t2 is T / 2, the feedback coil is represented by the waveform FB2 in FIG. An FB signal having a current value is applied.

一方、図19(c)において、時刻t1と時刻t2との時間幅が、T/2より狭くなると、図19(a)に示すように正の方向の定常磁界Hexが印加され、実質的に励磁信号の波形が波形L0から波形L1へと変化したこととなる。このため、励磁信号の波形L1を波形L0の位置に戻すため、帰還コイルに対して図19(b)における波形FB1によって表される電流値のFB信号を印加する。一方、負の方向の定常磁界Hexが印加され、実質的に励磁信号の波形が波形L0から波形L2へと変化したこととなる。このため、励磁信号の波形L2を波形L0の位置に戻すため、帰還コイルに対して図19(b)における波形FB2によって表される電流値のFB信号を印加する。
そして、時刻t1と時刻t2との時間幅が、T/2となるように帰還コイルに印加したFB信号の電流値から、磁気素子に印加される定常磁界の強度を求めることになる。
On the other hand, in FIG. 19C, when the time width between time t1 and time t2 becomes narrower than T / 2, a stationary magnetic field Hex in the positive direction is applied as shown in FIG. This means that the waveform of the excitation signal has changed from the waveform L0 to the waveform L1. Therefore, in order to return the waveform L1 of the excitation signal to the position of the waveform L0, an FB signal having a current value represented by the waveform FB1 in FIG. 19B is applied to the feedback coil. On the other hand, the stationary magnetic field Hex in the negative direction is applied, and the waveform of the excitation signal substantially changes from the waveform L0 to the waveform L2. Therefore, in order to return the waveform L2 of the excitation signal to the position of the waveform L0, an FB signal having a current value represented by the waveform FB2 in FIG. 19B is applied to the feedback coil.
Then, the strength of the stationary magnetic field applied to the magnetic element is obtained from the current value of the FB signal applied to the feedback coil so that the time width between time t1 and time t2 is T / 2.

次に、図20は、帰還コイルFB制御における磁気素子制御装置を用いた磁気検出装置の構成例を示すブロック図である。図20において、磁気素子300は、図18の磁気素子であり、励磁コイル301、帰還コイル302、検出コイル303から構成されている。
磁気素子制御装置200は、磁気素子制御部201とクロック信号生成部202とクロック信号調整部203とから構成されている。
クロック信号生成部202は、周期Tのクロックを生成して、クロック信号調整部203に対して出力する。
クロック信号調整部203は、供給されるクロックの信号レベルを調整して、調整されたクロックを磁気素子制御部201へ出力する。
Next, FIG. 20 is a block diagram illustrating a configuration example of a magnetic detection device using a magnetic element control device in feedback coil FB control. In FIG. 20, a magnetic element 300 is the magnetic element of FIG. 18, and includes an exciting coil 301, a feedback coil 302, and a detection coil 303.
The magnetic element control device 200 includes a magnetic element control unit 201, a clock signal generation unit 202, and a clock signal adjustment unit 203.
The clock signal generation unit 202 generates a clock with a period T and outputs it to the clock signal adjustment unit 203.
The clock signal adjustment unit 203 adjusts the signal level of the supplied clock and outputs the adjusted clock to the magnetic element control unit 201.

磁気素子制御部201は、検出信号増幅部2012、検出信号比較部2013、帰還信号調整部2014、帰還信号変換部2015、データ信号変換部2016、励磁信号調整部2017、励磁信号生成部2018を備えている。
励磁信号生成部2018は、クロック信号調整部203から供給されるクロックから、例えば、図19(a)に示す励磁信号である三角波を生成する。
励磁信号調整部2017は、励磁信号生成部2018から供給される励磁信号の電圧レベルを調整して、励磁信号として励磁コイル301に対して供給する。
The magnetic element control unit 201 includes a detection signal amplification unit 2012, a detection signal comparison unit 2013, a feedback signal adjustment unit 2014, a feedback signal conversion unit 2015, a data signal conversion unit 2016, an excitation signal adjustment unit 2017, and an excitation signal generation unit 2018. ing.
The excitation signal generation unit 2018 generates, for example, a triangular wave that is an excitation signal shown in FIG. 19A from the clock supplied from the clock signal adjustment unit 203.
The excitation signal adjustment unit 2017 adjusts the voltage level of the excitation signal supplied from the excitation signal generation unit 2018 and supplies it to the excitation coil 301 as an excitation signal.

励磁コイル301は、三角波に対応した磁界を、磁気素子300の磁性体コア内に生成する。
検出コイル303は、磁性体コア内における励磁信号の正負の交番時間帯に、パルスを発生する。
帰還コイル302は、供給されるFB信号により、磁気素子300の磁性体コアに印加される定常磁界Hexを打ち消す磁界を発生する。
検出信号増幅部2012は、検出コイル303から供給されるパルスの電圧レベルを増幅し、検出信号として検出信号比較部2013へ出力する。
検出信号比較部2013は、パルス(検出信号)の時刻t1と時刻t2との時間幅と、T/2との差分を求め、この差分を帰還信号変換部2015へ出力する。
帰還信号変換部2015は、求められた差分から、帰還コイル302に供給するFB信号の電流値を求める。
The exciting coil 301 generates a magnetic field corresponding to the triangular wave in the magnetic core of the magnetic element 300.
The detection coil 303 generates a pulse during positive and negative alternating time zones of the excitation signal in the magnetic core.
The feedback coil 302 generates a magnetic field that cancels out the stationary magnetic field Hex applied to the magnetic core of the magnetic element 300 based on the supplied FB signal.
The detection signal amplification unit 2012 amplifies the voltage level of the pulse supplied from the detection coil 303 and outputs the amplified voltage level to the detection signal comparison unit 2013 as a detection signal.
The detection signal comparison unit 2013 obtains the difference between the time width between the time t1 and the time t2 of the pulse (detection signal) and T / 2, and outputs this difference to the feedback signal conversion unit 2015.
The feedback signal conversion unit 2015 obtains the current value of the FB signal supplied to the feedback coil 302 from the obtained difference.

ここで、帰還信号変換部2015は、内部記憶部に予め書き込まれて記憶されているFB電流値テーブルから、求められた差分に対応する電流値を読み出してFB信号の電流値を求める。FB電流値テーブルは、上記差分と磁性体コア内における定常磁界を打ち消す電流値(デジタル値)との対応を示すテーブルである。
帰還信号調整部2014は、帰還信号変換部2015から供給されるFB信号の電流値を、D/A(Digital/Analog)変換して、生成されたFB信号としての電流を、帰還コイル302に対して出力する。また、帰還信号調整部2014は、帰還信号変換部2015から供給されるFB信号の電流値を、データ信号変換部2016へ出力する。
Here, the feedback signal conversion unit 2015 reads the current value corresponding to the obtained difference from the FB current value table previously written and stored in the internal storage unit, and obtains the current value of the FB signal. The FB current value table is a table showing the correspondence between the difference and the current value (digital value) that cancels the stationary magnetic field in the magnetic core.
The feedback signal adjustment unit 2014 performs D / A (Digital / Analog) conversion on the current value of the FB signal supplied from the feedback signal conversion unit 2015, and converts the generated current as the FB signal to the feedback coil 302. Output. Further, the feedback signal adjustment unit 2014 outputs the current value of the FB signal supplied from the feedback signal conversion unit 2015 to the data signal conversion unit 2016.

データ信号変換部2016は、供給されるFB信号の電流値から、磁性体コア内において打ち消した定常磁界の強度、すなわち磁気素子300に印加されている定常磁界Hexの強度を求める。ここで、データ信号変換部2016は、内部記憶部に予め書き込まれて記憶されている電流値磁界テーブルから、FB信号の電流値に対応する磁界強度を読み出して、磁気素子300に印加されている磁界の強度を求める。電流値磁界テーブルは、上記FB信号の電流値と印加された定常磁界Hexの強度との対応を示すテーブルである。データ信号出力端子には、磁界強度検出装置(不図示)が接続されている。   The data signal conversion unit 2016 obtains the strength of the stationary magnetic field canceled in the magnetic core, that is, the strength of the stationary magnetic field Hex applied to the magnetic element 300 from the current value of the supplied FB signal. Here, the data signal conversion unit 2016 reads out the magnetic field intensity corresponding to the current value of the FB signal from the current value magnetic field table previously written and stored in the internal storage unit, and is applied to the magnetic element 300. Find the strength of the magnetic field. The current value magnetic field table is a table showing the correspondence between the current value of the FB signal and the strength of the applied stationary magnetic field Hex. A magnetic field intensity detection device (not shown) is connected to the data signal output terminal.

図21は、図20における励磁信号調整部2017の構成を示す図である。図21は、磁気素子制御装置200の励磁信号調整部2017が励磁信号生成部2018(図21には不図示)の出力する三角波信号から励磁信号を差動信号による生成を説明する図である(差動信号による励磁信号生成の場合)。図21において、励磁信号調整部2017は、励磁信号生成部2018からの三角波信号と、この三角波信号の反転信号との差分により励磁信号を生成し、出力端子から出力する。
励磁信号調整部2017は、増幅回路20171と、反転回路20172と、抵抗20173と、増幅回路20174と、差動増幅回路20175を備えている。抵抗500(Rex)は、励磁コイル301の抵抗成分を示している。ここで、抵抗20173は抵抗値がRである。差動増幅回路20175は、抵抗20173により、電圧信号の励磁信号を電流信号の励磁信号に変換する電圧電流変換を行っている。
FIG. 21 is a diagram showing a configuration of the excitation signal adjustment unit 2017 in FIG. FIG. 21 is a diagram for explaining generation of an excitation signal by a differential signal from a triangular wave signal output from the excitation signal generation unit 2018 (not shown in FIG. 21) by the excitation signal adjustment unit 2017 of the magnetic element control device 200. (For excitation signal generation using differential signals). In FIG. 21, the excitation signal adjustment unit 2017 generates an excitation signal based on the difference between the triangular wave signal from the excitation signal generation unit 2018 and the inverted signal of this triangular wave signal, and outputs it from the output terminal.
The excitation signal adjustment unit 2017 includes an amplification circuit 20171, an inverting circuit 20172, a resistor 20151, an amplification circuit 20174, and a differential amplification circuit 20155. A resistor 500 (Rex) indicates a resistance component of the exciting coil 301. Here, the resistance 20153 has a resistance value R. The differential amplifier circuit 20175 performs voltage-current conversion by converting a voltage signal excitation signal into a current signal excitation signal using a resistor 20113.

図22は、図20における励磁信号生成部2018及び励磁信号調整部2017の構成を示す図である。図22は、磁気素子制御装置200の励磁信号調整部2017が励磁信号生成部2018の出力する三角波信号から励磁信号をシングルエンド信号による生成説明する図である(シングルエンドによる励磁信号生成の場合)。図22において、図21と同様に、励磁信号調整部2017は、励磁信号生成部2018からの三角波信号と、基準電圧Vrefとの差分により励磁信号を生成し、出力端子から出力する。   FIG. 22 is a diagram illustrating the configuration of the excitation signal generation unit 2018 and the excitation signal adjustment unit 2017 in FIG. FIG. 22 is a diagram illustrating generation of an excitation signal from a triangular wave signal output from the excitation signal generation unit 2018 by a single end signal by the excitation signal adjustment unit 2017 of the magnetic element control device 200 (in the case of excitation signal generation by a single end). . In FIG. 22, as in FIG. 21, the excitation signal adjustment unit 2017 generates an excitation signal based on the difference between the triangular wave signal from the excitation signal generation unit 2018 and the reference voltage Vref, and outputs it from the output terminal.

励磁信号調整部2017は、抵抗20176と差動増幅回路20177とを備えている。抵抗500(Rex(励磁コイル))は、励磁コイル301の抵抗成分を示している。ここで抵抗20176は抵抗値がRである。差動増幅回路20177は、抵抗20176により、電圧信号の励磁信号を電流信号の励磁信号に変換する電圧電流変換を行っている。
この図22における抵抗20176は、電圧信号である三角波信号を三角波電流信号に変換し、差動増幅回路20177の(−)入力端子に供給する。
The excitation signal adjustment unit 2017 includes a resistor 20176 and a differential amplifier circuit 20077. A resistor 500 (Rex (excitation coil)) indicates a resistance component of the excitation coil 301. Here, the resistance value of the resistor 20176 is R. The differential amplifier circuit 20077 performs voltage-current conversion by converting a voltage signal excitation signal into a current signal excitation signal using a resistor 20176.
The resistor 20176 in FIG. 22 converts a triangular wave signal, which is a voltage signal, into a triangular wave current signal, and supplies it to the (−) input terminal of the differential amplifier circuit 201077.

また、図15の磁気素子を用い、励磁コイルに供給する励磁信号に帰還信号を重畳することによるFB制御も可能であり、以下EXコイルFB制御とする。
図23は、フラックスゲート型磁気素子のEXコイルFB制御による動作原理を示すグラフである。図23(a)は、縦軸が電流を示し、横軸が時間を示しており、励磁コイル52に供給する励磁信号を生成する三角波電流信号の時間変化を示すグラフである。この図23(a)において、励磁コイル52に供給される三角波電流信号は、基準参照電流0Aを境にした正負の交番信号である。図23(b)は、縦軸が電圧を示し、横軸が時間を示しており、図23(a)の三角波電流信号による励磁コイル52に流れる励磁電流の方向の変化する(三角波電流信号の電流の極性が変化し、これにより電流信号である励磁信号(励磁電流)の電流値の極性が変化する)際に、誘導起電力によって検出コイル51に生じる検出信号(時刻t1の第1検出信号、時刻t2の第2検出信号)の時間変化を示すグラフである。
Further, FB control by superimposing a feedback signal on the excitation signal supplied to the excitation coil using the magnetic element of FIG. 15 is also possible, and hereinafter referred to as EX coil FB control.
FIG. 23 is a graph showing the operation principle of the fluxgate type magnetic element by the EX coil FB control. FIG. 23A is a graph showing the time change of the triangular wave current signal for generating the excitation signal supplied to the excitation coil 52, with the vertical axis indicating the current and the horizontal axis indicating the time. In FIG. 23A, the triangular wave current signal supplied to the exciting coil 52 is a positive / negative alternating signal with the standard reference current 0A as a boundary. In FIG. 23B, the vertical axis indicates voltage, and the horizontal axis indicates time, and the direction of the excitation current flowing in the excitation coil 52 by the triangular wave current signal of FIG. The detection signal (first detection signal at time t1) generated in the detection coil 51 by the induced electromotive force when the polarity of the current changes and thereby the polarity of the current value of the excitation signal (excitation current) that is a current signal changes) , A second detection signal at time t2).

ここで、図23(a)は、定常磁界(Hex)が磁気素子50に印加されたことにより、励磁コイル52に印加される励磁電流で生成された基準電流値が、印加されている定常磁界を発生するDC電圧分、基準電流値からずれることを示している。また、この励磁電流の基準電流からの、定常磁界(Hex)によるずれに対応し、第1検出信号(時刻t1)及び第2検出信号(時刻t2)の発生タイミングが時間的にずれることを示している。
また、図23(b)から解るように、第1検出信号の時刻t1及び第2検出信号の時刻t2間の時間幅Tw(時間幅Tm、時間幅T0あるいは時間幅Tp)と、三角波の周期Tの1/2である時間T/2との差分Tdが0であれば(時間幅T0の場合)、磁気素子50に対して定常磁界(Hex)は印加されておらず、差分Tdが正であれば(時間幅Tpの場合)負の定常磁界(Hex<0)が印加され、差分Tdが負であれば(時間幅Tmの場合)正の定常磁界(Hex>0)が印加されている。
Here, FIG. 23A shows a stationary magnetic field in which the reference current value generated by the exciting current applied to the exciting coil 52 is applied when the stationary magnetic field (Hex) is applied to the magnetic element 50. It is shown that there is a deviation from the reference current value by the DC voltage that generates In addition, the generation timing of the first detection signal (time t1) and the second detection signal (time t2) is shifted in time corresponding to the deviation due to the stationary magnetic field (Hex) from the reference current of the excitation current. ing.
23B, the time width Tw (time width Tm, time width T0 or time width Tp) between the time t1 of the first detection signal and the time t2 of the second detection signal, and the period of the triangular wave If the difference Td from the time T / 2 that is ½ of T is 0 (in the case of the time width T0), the stationary magnetic field (Hex) is not applied to the magnetic element 50, and the difference Td is positive. If (time width Tp), a negative stationary magnetic field (Hex <0) is applied, and if the difference Td is negative (time width Tm), a positive stationary magnetic field (Hex> 0) is applied. Yes.

図24は、本実施形態における図15の磁気素子を使用したEXコイルFB制御による磁気素子制御装置100の構成例を示すブロック図である。磁気素子制御装置100は、検出コイル51及び励磁コイル52からなるフラックスゲート型の磁気素子50(図15の磁気素子)に印加される定常磁界の強度を、時間分解型の磁気平衡式により検出する際、励磁コイル52に対して印加する励磁信号を制御する。磁気素子制御部101は、検出信号増幅部1011、検出信号比較部1012、帰還信号調整部1013、帰還信号変換部1014、データ信号変換部1015、励磁信号調整部1016及び励磁信号生成部1017を備えている。   FIG. 24 is a block diagram illustrating a configuration example of the magnetic element control apparatus 100 by the EX coil FB control using the magnetic element of FIG. 15 in the present embodiment. The magnetic element control device 100 detects the intensity of a stationary magnetic field applied to a fluxgate type magnetic element 50 (magnetic element in FIG. 15) composed of a detection coil 51 and an excitation coil 52 by a time-resolved magnetic balance type. At this time, the excitation signal applied to the excitation coil 52 is controlled. The magnetic element control unit 101 includes a detection signal amplification unit 1011, a detection signal comparison unit 1012, a feedback signal adjustment unit 1013, a feedback signal conversion unit 1014, a data signal conversion unit 1015, an excitation signal adjustment unit 1016, and an excitation signal generation unit 1017. ing.

クロック信号生成部102は、所定の周期のクロック信号を生成する発振器から構成され、生成したクロック信号をクロック信号調整部103に対して出力する。
クロック信号調整部103は、供給されるクロック信号の信号レベルを増幅したり、クロック信号の周期の変更などの処理を行い、処理結果のクロック信号を励磁信号生成部1017に対して出力する。
The clock signal generation unit 102 includes an oscillator that generates a clock signal having a predetermined period, and outputs the generated clock signal to the clock signal adjustment unit 103.
The clock signal adjustment unit 103 performs processing such as amplifying the signal level of the supplied clock signal or changing the cycle of the clock signal, and outputs the processing result clock signal to the excitation signal generation unit 1017.

磁気素子制御部101において、励磁信号生成部1017は、クロック信号調整部103から供給されるクロック信号に基づいて、交番信号、例えば0Vを基準電位として交番する交番電圧信号としての三角波信号を生成する。
励磁信号調整部1016は、励磁信号生成部1017の生成した三角波信号を所定の増幅率にて増幅し、三角波電流信号を生成して、励磁コイル52対して印加する。
また、励磁信号調整部1016は、励磁コイル52に対して印加する三角波電流信号である励磁信号を、三角波信号に対して帰還電流If(FB信号)を加えて生成する。
In the magnetic element control unit 101, the excitation signal generation unit 1017 generates an alternating signal, for example, a triangular wave signal as an alternating voltage signal that alternates with 0V as a reference potential, based on the clock signal supplied from the clock signal adjustment unit 103. .
The excitation signal adjustment unit 1016 amplifies the triangular wave signal generated by the excitation signal generation unit 1017 with a predetermined amplification factor, generates a triangular wave current signal, and applies it to the excitation coil 52.
The excitation signal adjustment unit 1016 generates an excitation signal, which is a triangular wave current signal applied to the excitation coil 52, by adding a feedback current If (FB signal) to the triangular wave signal.

検出信号増幅部1011は、磁気素子50の検出コイル51の両端の電圧を、予め設定された増幅度によって増幅する。
検出信号比較部1012は、検出信号増幅部1011から供給される増幅された検出信号の電圧値と、予め定められた閾値電圧値とを比較し、第1検出信号及び第2検出信号(検出信号、図23(b)参照)を検出する。
ここで、図23(b)に示すように、第1検出信号は、負極性(負電圧)のパルスであり、励磁コイル52に対して印加される電流の極性が正(正電流)から負(負電流)に変化する電圧領域で誘導起電力により発生する。一方、第2検出信号は、正極性(正電圧)のパルスであり、励磁コイル52に対して印加される電流の極性が負(負電流)から正(正電流)に変化する電流領域で誘導起電力により発生する。
The detection signal amplification unit 1011 amplifies the voltage across the detection coil 51 of the magnetic element 50 with a preset amplification factor.
The detection signal comparison unit 1012 compares the voltage value of the amplified detection signal supplied from the detection signal amplification unit 1011 with a predetermined threshold voltage value, and compares the first detection signal and the second detection signal (detection signal). , See FIG. 23B).
Here, as shown in FIG. 23B, the first detection signal is a negative polarity (negative voltage) pulse, and the polarity of the current applied to the exciting coil 52 changes from positive (positive current) to negative. It is generated by the induced electromotive force in a voltage region that changes to (negative current). On the other hand, the second detection signal is a positive polarity (positive voltage) pulse, and is induced in a current region where the polarity of the current applied to the exciting coil 52 changes from negative (negative current) to positive (positive current). Generated by electromotive force.

帰還信号変換部1014は、検出信号比較部1012が検出した差分Tdに対応した電圧情報(後述する帰還信号の電圧を決める情報)を生成し、帰還信号調整部1013に対して測定データとして出力する。
帰還信号調整部1013は、帰還信号変換部1014から供給される電圧情報に対応した電圧を発生し、この電圧を帰還信号として、励磁信号調整部1016及びデータ信号変換部1015に対して供給する。
データ信号変換部1015は、帰還信号調整部1013から供給される電圧(帰還信号)を、予め設定された増幅度により増幅し、出力端子からデータ信号として出力する。
The feedback signal converter 1014 generates voltage information corresponding to the difference Td detected by the detection signal comparator 1012 (information for determining the voltage of the feedback signal described later), and outputs it as measurement data to the feedback signal adjuster 1013. .
The feedback signal adjustment unit 1013 generates a voltage corresponding to the voltage information supplied from the feedback signal conversion unit 1014, and supplies this voltage as a feedback signal to the excitation signal adjustment unit 1016 and the data signal conversion unit 1015.
The data signal conversion unit 1015 amplifies the voltage (feedback signal) supplied from the feedback signal adjustment unit 1013 with a preset amplification factor, and outputs the amplified signal as a data signal from the output terminal.

ここで、磁気素子制御装置100の励磁信号調整部1016と励磁信号生成部1017とは図21と構成は同様である。しかしながら、図24においては、図21における励磁信号調整部1016が励磁信号生成部1017の出力する三角波信号から励磁信号を差動信号により生成する場合、帰還信号を電流により、励磁信号に加算している。すなわち、この図21に示す回路構成の励磁信号生成部1017は、図24の場合、帰還信号の帰還電流(定常電流が付加された場合も同様)を、差動増幅回路20175の(−)入力端子に供給する。これにより、磁気素子制御装置100の磁気平衡方式におけるフィードバックループが形成される。   Here, the excitation signal adjustment unit 1016 and the excitation signal generation unit 1017 of the magnetic element control device 100 have the same configuration as that of FIG. However, in FIG. 24, when the excitation signal adjustment unit 1016 in FIG. 21 generates an excitation signal as a differential signal from the triangular wave signal output from the excitation signal generation unit 1017, the feedback signal is added to the excitation signal by current. Yes. That is, in the case of FIG. 24, the excitation signal generator 1017 having the circuit configuration shown in FIG. 21 converts the feedback current of the feedback signal (the same applies when a steady current is added) to the (−) input of the differential amplifier circuit 20155. Supply to the terminal. Thereby, a feedback loop in the magnetic balance system of the magnetic element control apparatus 100 is formed.

また、磁気素子制御装置100の励磁信号調整部1016と励磁信号生成部1017とは図22と構成は同様である。しかしながら、図22において、励磁信号調整部1016が励磁信号生成部1017の出力する三角波信号から励磁信号をシングルエンド信号により生成する場合、帰還信号を電流により、励磁信号に加算している。すなわち、この図22に示す回路構成の励磁信号生成部1017の場合、帰還信号の帰還電流(定常電流が付加された場合も同様)を、差動増幅回路20177の(−)入力端子に供給する。これにより、磁気素子制御装置100の磁気平衡方式におけるフィードバックループが形成される。   Further, the excitation signal adjustment unit 1016 and the excitation signal generation unit 1017 of the magnetic element control device 100 have the same configuration as that of FIG. However, in FIG. 22, when the excitation signal adjustment unit 1016 generates an excitation signal from the triangular wave signal output from the excitation signal generation unit 1017 as a single-ended signal, the feedback signal is added to the excitation signal by current. That is, in the case of the excitation signal generator 1017 having the circuit configuration shown in FIG. 22, the feedback current of the feedback signal (the same applies when a steady current is added) is supplied to the (−) input terminal of the differential amplifier circuit 20077. . Thereby, a feedback loop in the magnetic balance system of the magnetic element control apparatus 100 is formed.

図25は、本実施形態における図15の磁気素子を使用したEXコイルFB制御による磁気素子制御装置100Aの構成例を示すブロック図である。磁気素子制御装置100Aは、検出コイル51及び励磁コイル52からなるフラックスゲート型の磁気素子50(図15の磁気素子)に印加される定常磁界の強度を、時間分解型の磁気平衡式により検出する際、励磁コイル52に対して印加する励磁信号を制御する。磁気素子制御部101Aは、検出信号増幅部1011、検出信号比較部1012、帰還信号調整部1013、帰還信号変換部1014、データ信号変換部1015、励磁信号調整部1016及び励磁信号生成部1017Aを備えている。   FIG. 25 is a block diagram showing a configuration example of a magnetic element control device 100A by EX coil FB control using the magnetic element of FIG. 15 in the present embodiment. The magnetic element control device 100A detects the strength of the steady magnetic field applied to the fluxgate type magnetic element 50 (the magnetic element in FIG. 15) including the detection coil 51 and the excitation coil 52 by a time-resolved magnetic balance type. At this time, the excitation signal applied to the excitation coil 52 is controlled. The magnetic element control unit 101A includes a detection signal amplification unit 1011, a detection signal comparison unit 1012, a feedback signal adjustment unit 1013, a feedback signal conversion unit 1014, a data signal conversion unit 1015, an excitation signal adjustment unit 1016, and an excitation signal generation unit 1017A. ing.

以下、図25の磁気素子制御装置100Aと図24の磁気素子制御装置100とにおいて、異なる構成について説明する。
図24においては、帰還信号調整部1013からの帰還信号が、励磁信号調整部1016に対して供給されていた。一方、図25に示す磁気素子制御装置100Aにおいては、帰還信号調整部1013からの帰還信号が励磁信号生成部1017に対して供給されている。
In the following, different configurations of the magnetic element control device 100A in FIG. 25 and the magnetic element control device 100 in FIG. 24 will be described.
In FIG. 24, the feedback signal from the feedback signal adjustment unit 1013 is supplied to the excitation signal adjustment unit 1016. On the other hand, in the magnetic element control device 100A shown in FIG.

図25においても、励磁信号調整部1016と励磁信号生成部1017Aとの各々は、図21における励磁信号調整部1016、励磁信号生成部1017それぞれと同様の構成である。しかしながら、図21において、励磁信号調整部1016が励磁信号生成部1017Aの出力する三角波信号から励磁信号を差動信号により生成する場合、帰還信号が励磁信号(三角波信号)に加算されている。すなわち、図25における励磁信号生成部1017の場合、帰還信号の帰還電流(定常電流が付加された場合も同様)を、増幅回路20171及び増幅回路の20174の各々の(−)入力端子に供給される励磁信号に対して重畳されている。これにより、磁気素子制御装置100Aの磁気平衡方式におけるフィードバックループが形成される。   Also in FIG. 25, each of the excitation signal adjustment unit 1016 and the excitation signal generation unit 1017A has the same configuration as the excitation signal adjustment unit 1016 and the excitation signal generation unit 1017 in FIG. However, in FIG. 21, when the excitation signal adjustment unit 1016 generates an excitation signal from the triangular wave signal output from the excitation signal generation unit 1017A as a differential signal, a feedback signal is added to the excitation signal (triangular wave signal). That is, in the case of the excitation signal generation unit 1017 in FIG. 25, the feedback current of the feedback signal (the same applies when a stationary current is added) is supplied to the (−) input terminals of the amplifier circuit 20171 and the amplifier circuit 20174. Is superimposed on the excitation signal. As a result, a feedback loop in the magnetic balance system of the magnetic element control apparatus 100A is formed.

また、図25においても、励磁信号調整部1016と励磁信号生成部1017Aとの各々は、図22における励磁信号調整部1016、励磁信号生成部1017それぞれと同様の構成である。しかしながら、図22において、励磁信号調整部1016が励磁信号生成部1017の出力する三角波信号から励磁信号をシングルエンドにより生成する場合、帰還信号が励磁信号(三角波信号)に加算されている。すなわち、図25における励磁信号生成部1017の場合、帰還信号を、差動増幅回路20177の(−)入力端子に接続される抵抗20176に供給される励磁信号に対して重畳されている。これにより、磁気素子制御装置100Aの磁気平衡方式におけるフィードバックループが形成される。   Also in FIG. 25, each of the excitation signal adjustment unit 1016 and the excitation signal generation unit 1017A has the same configuration as the excitation signal adjustment unit 1016 and the excitation signal generation unit 1017 in FIG. However, in FIG. 22, when the excitation signal adjustment unit 1016 generates an excitation signal from the triangular wave signal output from the excitation signal generation unit 1017 in a single end, a feedback signal is added to the excitation signal (triangular wave signal). That is, in the case of the excitation signal generation unit 1017 in FIG. 25, the feedback signal is superimposed on the excitation signal supplied to the resistor 20176 connected to the (−) input terminal of the differential amplifier circuit 200777. As a result, a feedback loop in the magnetic balance system of the magnetic element control apparatus 100A is formed.

上述した時間分解型FG方式の磁気素子を用いて磁界比例式における磁気検出を行う場合、磁気素子300の磁性体コアの材料と構造とに起因するコイルに印加する電流あたりの発生磁界量(以下、励磁効率とする)と、励磁信号の強度とにより、測定可能な磁界範囲が決定される。
一方、時間分解型FG方式の磁気素子を用いて磁界平衡式における磁気検出を行う場合、磁気素子300に対して印加される定常磁界Hex(外部磁界)によらず、一定の時間間隔(T/2)で検出信号が出力されるように、磁性体コア内の磁界を平衡状態として維持している。このため、磁気素子300全体の電源電圧により制限、すなわちFB信号の電流値が供給可能な範囲で磁界の測定を行うことができる。
When performing magnetic detection in the magnetic field proportional type using the above-described time-resolved FG type magnetic element, the amount of magnetic field generated per current applied to the coil due to the material and structure of the magnetic core of the magnetic element 300 (hereinafter referred to as the magnetic field) , The excitation field efficiency) and the intensity of the excitation signal determine the measurable magnetic field range.
On the other hand, when performing magnetic detection in a magnetic field balance type using a time-resolved FG type magnetic element, a constant time interval (T / T) is used regardless of the stationary magnetic field Hex (external magnetic field) applied to the magnetic element 300. The magnetic field in the magnetic core is maintained in an equilibrium state so that the detection signal is output in 2). For this reason, the magnetic field can be measured within a range that is limited by the power supply voltage of the entire magnetic element 300, that is, the current value of the FB signal can be supplied.

また、時間分解型FG方式の磁気素子を用いて磁界比例式における磁気検出を行う場合、検出信号の出力される時間間隔が磁界に応じて変化するため、磁気感度の線形性が磁気素子300の特性に直接に反映することになる。
一方、時間分解型FG方式の磁気素子を用いて磁界平衡式における磁気検出を行う場合、磁気素子の特性として、励磁効率の磁界依存性が小さいため、検出信号の波形と、検出信号の発生する時間間隔の定常性とが維持され易い。
そのため、測定対象として、数百A(アンペア)程度の電流により発生する磁界を全測定電流範囲において線形性を維持した状態で測定する磁気素子に適用する場合、従来、磁界比例式に比較して、時間分解型FG方式の磁気素子を用いた磁界平衡式における磁気検出が主に用いられている。
In addition, when performing magnetic detection in the magnetic field proportional type using a time-resolved FG type magnetic element, the time interval at which the detection signal is output changes according to the magnetic field, so that the linearity of the magnetic sensitivity is It will be reflected directly in the characteristics.
On the other hand, when performing magnetic detection in a magnetic field balance type using a time-resolved FG type magnetic element, the magnetic field dependence of excitation efficiency is small as a characteristic of the magnetic element, so that the detection signal waveform and the detection signal are generated. The continuity of the time interval is easily maintained.
Therefore, when applied to a magnetic element that measures a magnetic field generated by a current of about several hundred A (ampere) as a measurement object while maintaining linearity in the entire measurement current range, compared to the conventional magnetic field proportional expression Magnetic detection in a magnetic field balance type using a time-resolved FG type magnetic element is mainly used.

特開2007−078422号公報JP 2007-078422 A 特開2008−292325号公報JP 2008-292325 A 特開2007−078423号公報JP 2007-078423 A

上述した磁気比例式制御と磁界平衡式制御とを、各出力特性(例えば、出力の磁界変化に対する線形性、出力の時間変動、装置全体の消費電流、測定可能な磁界範囲、磁気感度、一定環境磁界下での出力値)を、評価の指標として以下に比較する。
上述した時間分解型FG方式の磁気素子を用いて磁界比例式によって磁気検出を行う際、すでに述べたように、測定可能な磁界範囲が磁気素子50の励磁効率と励磁信号とにより制限される。
このため、最大測定電流が数百A程度の電流センサとして、磁界比例式の磁気素子を適用する場合、磁気素子単体の出力の線形性の磁界の強度に対する依存性に加え、磁気素子を駆動する電源電圧や許容最大電流値の制限により、高い精度の出力の線形性が得られる磁界の測定範囲が制限される問題がある。
The above-described magnetic proportional control and magnetic field balance control are performed with each output characteristic (for example, linearity with respect to output magnetic field change, output temporal variation, current consumption of the entire device, measurable magnetic field range, magnetic sensitivity, constant environment) The output value under a magnetic field is compared below as an evaluation index.
When magnetic detection is performed by the magnetic field proportional expression using the time-resolved FG type magnetic element described above, the measurable magnetic field range is limited by the excitation efficiency and the excitation signal of the magnetic element 50 as described above.
For this reason, when a magnetic field proportional magnetic element is applied as a current sensor having a maximum measurement current of about several hundred A, in addition to the dependence of the linearity of the output of the single magnetic element on the strength of the magnetic field, the magnetic element is driven. There is a problem that the measurement range of the magnetic field that can obtain high-accuracy output linearity is limited by the limitation of the power supply voltage and the allowable maximum current value.

また、検出コイルが発生する検出信号の波形が、定常磁界Hexの強度及び磁性体コアの温度に依存して変化する場合、検出信号の波形の立ち上がりの時間微分値と、検出信号の出力変動とに相関がある。このため、検出信号の出力の時間変動値が磁界の強度に依存して変化することにより、磁界の強度の測定において、特に磁界の強度が高くなるにつれて、時間変動値が増加し、高い精度によって磁界の検出ができなくなる。   Further, when the waveform of the detection signal generated by the detection coil changes depending on the strength of the stationary magnetic field Hex and the temperature of the magnetic core, the time differential value of the rise of the detection signal waveform and the output fluctuation of the detection signal There is a correlation. For this reason, the time fluctuation value of the output of the detection signal changes depending on the strength of the magnetic field, so that in the measurement of the magnetic field strength, the time fluctuation value increases, particularly as the magnetic field strength increases. The magnetic field cannot be detected.

一方、時間分解型FG方式の磁気素子を用いて磁界平衡式によって磁気検出を行う際、FB(帰還)コイルFB制御において、FB信号は一般的に電流制御により行われている。
すでに述べたように、FB制御信号における電流値と、この電流値により発生する磁界の強度とが比例関係にあり、励磁信号を電流制御とすることにより、理論上において磁気感度の温度依存性が発生しない。したがって、磁気感度の温度補償が不必要となる利点がある。しかし、励磁信号は、電流制御により行う場合であっても、一旦は電圧制御により励磁三角波を生成する方法が一般的である。このため、電圧制御で生成した電圧の励磁三角波を電圧電流変換回路を用いて、電流制御に用いる電流の励磁三角波を生成する必要がある。この結果、電圧電流変換回路に用いるアンプのオフセット値の温度依存性に依存した一定磁界環境下での磁気センサの出力値の温度変化が発生するという問題がある。また、電圧制御の励磁信号に対してオフセットが重畳している場合、その温度依存性によっても、一定磁界環境下での磁気センサの出力値の温度変化が発生するという問題がある。
On the other hand, when magnetic detection is performed by a magnetic field balance type using a time-resolved FG type magnetic element, in the FB (feedback) coil FB control, the FB signal is generally performed by current control.
As described above, the current value in the FB control signal and the intensity of the magnetic field generated by this current value are proportional to each other, and the temperature dependence of the magnetic sensitivity is theoretically determined by using the excitation signal as the current control. Does not occur. Therefore, there is an advantage that temperature compensation of magnetic sensitivity is unnecessary. However, even when the excitation signal is performed by current control, a method of generating an excitation triangular wave once by voltage control is generally used. For this reason, it is necessary to generate an excitation triangular wave of a current used for current control by using a voltage-current conversion circuit for the excitation triangular wave of the voltage generated by voltage control. As a result, there is a problem that the temperature change of the output value of the magnetic sensor occurs in a constant magnetic field environment depending on the temperature dependency of the offset value of the amplifier used in the voltage-current conversion circuit. Further, when an offset is superimposed on the voltage-controlled excitation signal, there is a problem that the temperature change of the output value of the magnetic sensor occurs in a constant magnetic field environment due to the temperature dependence.

また、測定磁界範囲は、磁気素子における励磁効率と励磁電流との積によって表される。このため、測定磁界範囲を拡大する(広げる)ためには、上述した積の関係から、励磁電流を増加させることが効果的となることが解る。ここで、励磁電流を増加させるためには、電圧電流変換回路に用いるオペアンプの増幅率を小さくすることが必要となる。しかしながら、オペアンプの増幅率を小さくすることにより、オペアンプが異常発振をし易くなるという問題がある。   The measurement magnetic field range is represented by the product of excitation efficiency and excitation current in the magnetic element. For this reason, in order to expand (expand) the measurement magnetic field range, it can be understood from the above-described product relationship that it is effective to increase the excitation current. Here, in order to increase the excitation current, it is necessary to reduce the amplification factor of the operational amplifier used in the voltage-current conversion circuit. However, there is a problem that the operational amplifier can easily oscillate abnormally by reducing the amplification factor of the operational amplifier.

上述したように、磁気素子の制御方法の種別により、磁気感度の線形性及び消費電流に対して利点と欠点とがある。しかしながら、励磁コイルに印加する励磁三角波の制御方法に対するオフセットの温度依存性と、磁気感度の温度依存性とに関する特性は、共通に有している。このため、励磁信号を電流制御にすることにより、磁気感度の温度依存性は低減するが、出力値における温度依存性が発生する。一方、励磁信号を電圧制御にすることにより、出力値の温度依存性が低減するが、磁気感度における温度依存性が発生することになる。
したがって、励磁三角波を電圧制御及び電流制御のいずれで行ったとしても、磁気感度の温度依存性と出力値の温度依存性との双方の温度依存性を同時に低減することが困難である。
As described above, depending on the type of magnetic element control method, there are advantages and disadvantages with respect to linearity of magnetic sensitivity and current consumption. However, the characteristics relating to the temperature dependence of the offset and the temperature dependence of the magnetic sensitivity to the control method of the excitation triangular wave applied to the excitation coil are common. For this reason, the current dependency of the excitation signal reduces the temperature dependence of the magnetic sensitivity, but the temperature dependence of the output value occurs. On the other hand, when the excitation signal is voltage controlled, the temperature dependence of the output value is reduced, but the temperature dependence of the magnetic sensitivity occurs.
Therefore, it is difficult to reduce both the temperature dependency of the magnetic sensitivity and the temperature dependency of the output value at the same time, regardless of whether the excitation triangular wave is performed by voltage control or current control.

また、磁気平衡式の測定磁界範囲は、磁気素子の励磁効率と励磁電流とにより制約を受けない。このため、磁気素子全体の適正電源電圧や許容最大FB電流値により、測定磁界範囲が制限される。また、帰還信号を電流制御することにより、帰還信号の電流量の違いによって帰還コイルのコイル温度が変化し、コイルの抵抗値が変動したとしても、一定電流で制御される。このため、帰還信号の変化量が大きくなる高磁界環境下においても、磁気感度の高い線形性を維持することができる。また、正負の検出信号の時間間隔が一定となるように制御される。このため、検出信号は、波形が外部磁界により変化することがない。したがって、出力の時間変動値が外部磁界の増加に依存して増加しないという効果がある。   Further, the magnetic balance type measurement magnetic field range is not restricted by the excitation efficiency and excitation current of the magnetic element. For this reason, the measurement magnetic field range is limited by the appropriate power supply voltage and the allowable maximum FB current value of the entire magnetic element. Further, by controlling the current of the feedback signal, even if the coil temperature of the feedback coil changes due to the difference in the current amount of the feedback signal and the resistance value of the coil fluctuates, the feedback signal is controlled with a constant current. For this reason, linearity with high magnetic sensitivity can be maintained even in a high magnetic field environment in which the amount of change in the feedback signal is large. Further, the time interval between the positive and negative detection signals is controlled to be constant. For this reason, the waveform of the detection signal does not change due to the external magnetic field. Therefore, there is an effect that the time fluctuation value of the output does not increase depending on the increase of the external magnetic field.

一方、磁気素子の特性の個体偏差により、励磁コイルや帰還コイル各々の励磁効率が変化した場合、磁気平衡におけるFB収束時間が変化する。しかしながら、帰還コイルを制御する制御回路の設計適正化により、FB収束残差の発生を抑制することができる。特に、FB(帰還)コイルFB制御において、励磁コイルの励磁効率と帰還コイルの励磁効率との比が一定に保持されている場合、励磁コイルと帰還コイルとの磁気感度の比が変化しないため、FB収束時間が変化することはない。   On the other hand, when the excitation efficiency of each of the excitation coil and the feedback coil changes due to the individual deviation of the characteristics of the magnetic element, the FB convergence time in the magnetic equilibrium changes. However, it is possible to suppress the occurrence of the FB convergence residual by optimizing the design of the control circuit that controls the feedback coil. In particular, in the FB (feedback) coil FB control, when the ratio between the excitation efficiency of the excitation coil and the excitation efficiency of the feedback coil is kept constant, the ratio of the magnetic sensitivity between the excitation coil and the feedback coil does not change. The FB convergence time does not change.

したがって、半導体プロセスなどにより、励磁コイルと帰還コイルとを同時に形成する場合、コイル抵抗が変化しても、コイル抵抗の比率が維持され易いため、FB収束性の指標であるFB収束残差とFB収束時間とが変化しないという効果がある。
一方、磁界平衡式は、磁界に比例した電流の帰還信号が必要となるため、磁気比例式と比較して、帰還コイルの制御回路における消費電流が増加することになる。さらに、帰還信号が電流制御の場合、励磁電流としての一定電流を生成する。このため、電圧電流変換回路を導入する必要があり、制御回路全体の消費電流が増加するという問題がある。
Therefore, when the exciting coil and the feedback coil are formed simultaneously by a semiconductor process or the like, even if the coil resistance changes, the ratio of the coil resistance is easily maintained. Therefore, the FB convergence residual which is an index of the FB convergence and the FB There is an effect that the convergence time does not change.
On the other hand, since the magnetic field balance type requires a feedback signal of a current proportional to the magnetic field, the current consumption in the control circuit of the feedback coil increases compared to the magnetic proportional type. Further, when the feedback signal is current control, a constant current is generated as an excitation current. For this reason, it is necessary to introduce a voltage-current conversion circuit, and there is a problem that current consumption of the entire control circuit increases.

また、FB信号が電流制御の場合、一制御回路内における差動信号の基準電位が、帰還電流量の増加に伴い、時間的に変動して不安定になり易い問題がある。加えて、励磁振動が電流制御の場合、磁気比例式における励磁信号の特性と同様に、電圧電流変換回路のアンプにおけるオフセットの温度依存性によって、一定磁界環境下での磁気センサの出力値の温度変化が発生する問題がある。   Further, when the FB signal is current controlled, there is a problem that the reference potential of the differential signal in one control circuit is likely to fluctuate with time as the amount of feedback current increases and become unstable. In addition, when the excitation vibration is current control, the temperature of the output value of the magnetic sensor under a constant magnetic field environment is caused by the temperature dependence of the offset in the amplifier of the voltage-current converter circuit, as well as the excitation signal characteristics in the magnetic proportional type. There is a problem that changes occur.

また、磁界測定磁界範囲は、帰還信号の電流量に制限されるが、すでに述べたように、励磁電流を増加させることにより拡大させることができる。ただし、これも述べたことであるが、励磁電流を増加させるためには、電圧電流変換回路に用いるオペアンプの増幅率を小さくすることが必要となる。しかしながら、オペアンプの増幅率を小さくすることにより、オペアンプが異常発振をし易くなるという問題がある。   Further, the magnetic field measurement magnetic field range is limited by the amount of current of the feedback signal, but as described above, it can be expanded by increasing the excitation current. However, as described above, in order to increase the excitation current, it is necessary to reduce the amplification factor of the operational amplifier used in the voltage-current conversion circuit. However, there is a problem that the operational amplifier can easily oscillate abnormally by reducing the amplification factor of the operational amplifier.

上述したように、磁気比例式制御と磁気平衡式制御との各々のセンサ出力の特性(出力線形性、出力の時間変動値、消費電流、測定磁界範囲、磁気感度、一定磁界環境下での出力値)には、制御方法の種別により、磁気感度の線形性と消費電流に対して、それぞれに利点及び欠点がある。
しかしながら、励磁コイルを駆動する励磁信号の制御方法に対する磁気感度と一定磁界環境下における出力値の温度依存性に関する特性が、制御方法の種別に関係なく共通性を有していることが解る。
As described above, characteristics of each sensor output of magnetic proportional control and magnetic balance control (output linearity, output time fluctuation value, current consumption, measured magnetic field range, magnetic sensitivity, output under constant magnetic field environment) Value) has advantages and disadvantages with respect to linearity of magnetic sensitivity and current consumption, depending on the type of control method.
However, it can be seen that the characteristics relating to the temperature dependence of the magnetic sensitivity and the output value under a constant magnetic field environment with respect to the excitation signal control method for driving the excitation coil have commonality regardless of the type of control method.

すなわち、励磁コイルを駆動するための励磁信号を電流制御とした場合、磁気感度の温度依存性は抑制されることで低減する。磁気感度の温度依存性が抑制されるが、電流制御の励磁信号が電圧制御の励磁信号から生成されるため、励磁信号にオフセットが重畳することになる。この結果、オフセット出力の温度依存性が発生する場合があるという問題がある。
一方、励磁信号を電圧制御とした場合、電圧電流変換回路のオフセットに起因する一定磁界環境下での出力値の温度依存性を低減できるが、その他の回路ブロック(電圧制御の励磁信号を生成する励磁信号生成部、検出信号増幅部、さらに、磁気平衡式制御の場合、帰還信号変換部及び帰還信号調整部)のオフセットに起因する一定磁界環境下での磁気感度の温度依存性が残存する。
That is, when the excitation signal for driving the excitation coil is current control, the temperature dependence of the magnetic sensitivity is suppressed and reduced. Although the temperature dependence of the magnetic sensitivity is suppressed, since an excitation signal for current control is generated from an excitation signal for voltage control, an offset is superimposed on the excitation signal. As a result, there is a problem that the temperature dependence of the offset output may occur.
On the other hand, when the excitation signal is voltage controlled, the temperature dependence of the output value under a constant magnetic field environment due to the offset of the voltage-current conversion circuit can be reduced, but other circuit blocks (generate excitation signals for voltage control) In the case of the excitation signal generation unit, the detection signal amplification unit, and the magnetic balance control, the temperature dependence of the magnetic sensitivity under a constant magnetic field environment due to the offset of the feedback signal conversion unit and the feedback signal adjustment unit remains.

したがって、励磁信号の制御方法を変更したとしても、磁気感度の温度依存性と磁気素子の出力値の温度依存性との双方を同時に低減させることは困難である。
また、オフセット調整を行うオフセット調整部を付加した場合、オフセット調整部に用いるオペアンプの磁気感度の温度依存が発生するため、磁気感度の温度依存性とオフセット出力の温度依存性の相応を同時に低減することが困難であるという問題がある。
Therefore, even if the excitation signal control method is changed, it is difficult to simultaneously reduce both the temperature dependence of the magnetic sensitivity and the temperature dependence of the output value of the magnetic element.
In addition, when an offset adjustment unit for performing offset adjustment is added, the temperature dependence of the magnetic sensitivity of the operational amplifier used in the offset adjustment unit occurs, so the temperature dependence of the magnetic sensitivity and the temperature dependence of the offset output are simultaneously reduced. There is a problem that it is difficult.

ゼロ磁界環境下での出力値の温度特性は、一定磁界環境下において、FG方式の磁気センサの信号処理回路内における各回路ブロックに用いられるオペアンプのオフセットの温度特性に起因していると考えられる。
しかしながら、各オペアンプの回路構成の特性上において、少なからずオフセットが発生するため、オフセットを完全にゼロとすることはできない。トランジスタ特性としての双対性(マッチング)のずれに起因するオフセットを除去する手法として、チョッパ動作が効果的であることが一般的に知られている。
The temperature characteristic of the output value in the zero magnetic field environment is considered to be caused by the temperature characteristic of the offset of the operational amplifier used in each circuit block in the signal processing circuit of the FG magnetic sensor in the constant magnetic field environment. .
However, on the characteristic of the circuit configuration of each operational amplifier, an offset is not a little, so the offset cannot be made completely zero. It is generally known that a chopper operation is effective as a technique for removing an offset caused by a shift in duality (matching) as transistor characteristics.

ここで、チョッパ動作とは、信号処理回路の制御クロックに同期させて、基準電位からずれた電圧分を信号処理回路の出力する信号に加算し、オフセットをキャンセルする動作である。このチョッパ動作により、双対性に起因するオフセットが除去されることになり、オフセットの温度依存性を低減させることが可能である。ただし、受動素子(抵抗やコンデンサなど)の温度特性のミスマッチなど、双対性のずれ以外にオフセットの発生要因が存在する場合、オフセットとオフセットの温度特性との相関は無い。   Here, the chopper operation is an operation of adding an amount of voltage shifted from the reference potential to a signal output from the signal processing circuit in synchronization with the control clock of the signal processing circuit and canceling the offset. By this chopper operation, the offset due to duality is removed, and the temperature dependence of the offset can be reduced. However, when there is an offset generation factor other than the deviation in duality, such as a mismatch in temperature characteristics of passive elements (such as resistors and capacitors), there is no correlation between the offset and the temperature characteristics of the offset.

したがって、信号処理回路の設計の適正化により、一定磁界環境下における出力値の温度変化をゼロにすることは困難である。特に、オペアンプの入力バイアス電流は、オペアンプの出力値におけるオフセットの原因の一つであり、特定の温度以上において急激に増加し、その増加率はオペアンプの個体差が大きい。このため、オフセットの温度変化は、入力バイアス電流が原因である場合、信号処理回路の個体差が大きい。したがって、データ信号生成部において、出力値の補正を実施したとしても、出力値の温度精度を維持することが困難であるという問題がある。   Therefore, it is difficult to make the temperature change of the output value zero under a constant magnetic field environment by optimizing the design of the signal processing circuit. In particular, the input bias current of the operational amplifier is one of the causes of the offset in the output value of the operational amplifier, and increases rapidly at a specific temperature or more, and the increase rate has a large difference between individual operational amplifiers. For this reason, when the temperature change of the offset is caused by the input bias current, the individual difference of the signal processing circuit is large. Therefore, even if the output value is corrected in the data signal generation unit, there is a problem that it is difficult to maintain the temperature accuracy of the output value.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、チョッピング動作により除去することが不可能な、オペアンプの出力値のオフセットの温度依存性を低減することが可能な磁気素子制御装置、磁気素子制御方法及び磁気検出装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to reduce the temperature dependence of the offset of the output value of the operational amplifier, which cannot be removed by the chopping operation, and the magnetic element control device, An object is to provide an element control method and a magnetic detection device.

この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の磁気素子制御装置は、磁性体コアに励磁コイル及び検出コイルが設けられたフラックスゲート型の磁気素子に印加される定常磁界の強度を、時間分解型の磁気平衡式により検出する際、当該磁気素子の制御を行う磁気素子制御装置であり、交番信号を生成する励磁信号生成部と、前記交番信号から交番電流信号を生成し、当該交番電流信号に基づいて前記励磁コイルに印加する励磁信号を生成する励磁信号調整部と、前記励磁信号の電流方向が切替る際の誘導起電力で発生する正又は負電圧の信号を増幅して検出信号とする検出信号増幅部と、正電圧及び負電圧の前記検出信号の時間幅を検出する検出信号比較部と、前記時間幅を電圧情報に変換する帰還信号変換部と、前記電圧情報から前記磁気素子に印加されている定常磁界をキャンセルする磁界を前記励磁コイルに印加する帰還信号を生成する帰還信号調整部と、前記帰還信号を、磁界強度を示すデータ信号として出力するデータ信号変換部と、を有し、前記励磁信号調整部または前記帰還信号調整部において、前記帰還信号を前記励磁信号に重畳させ、また、前記データ信号変換部が、前記励磁信号調整部、前記検出信号増幅部及び前記帰還信号調整部の各々における出力を生成する差動増幅器の入力端子に入力される信号の極性を反転とするか非反転とするかの制御を行い、複数のデータ信号の組み合わせを生成し、この組み合わせから前記データ信号として出力することを特徴とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and the magnetic element control device of the present invention is a steady magnetic field applied to a flux gate type magnetic element in which an excitation coil and a detection coil are provided in a magnetic core. Is a magnetic element control device that controls the magnetic element when detecting the intensity of the magnetic field using a time-resolved magnetic balance method, and generates an alternating current signal from the alternating signal and an excitation signal generating unit that generates the alternating signal An excitation signal adjustment unit that generates an excitation signal to be applied to the excitation coil based on the alternating current signal, and a signal of a positive or negative voltage generated by an induced electromotive force when the current direction of the excitation signal is switched. A detection signal amplification unit that amplifies the detection signal; a detection signal comparison unit that detects a time width of the detection signal of positive and negative voltages; a feedback signal conversion unit that converts the time width into voltage information; A feedback signal adjustment unit that generates a feedback signal that applies a magnetic field that cancels a stationary magnetic field applied to the magnetic element from voltage information to the exciting coil, and data that outputs the feedback signal as a data signal indicating magnetic field strength A signal conversion unit, wherein the feedback signal is superimposed on the excitation signal in the excitation signal adjustment unit or the feedback signal adjustment unit, and the data signal conversion unit includes the excitation signal adjustment unit, the detection Controls whether the polarity of the signal input to the input terminal of the differential amplifier that generates the output in each of the signal amplification unit and the feedback signal adjustment unit is inverted or non-inverted, and a combination of a plurality of data signals Is generated and output as the data signal from this combination.

本発明の磁気素子制御装置は、磁性体コアに励磁コイル、検出コイル及び帰還コイルが設けられたフラックスゲート型の磁気素子に印加される定常磁界の強度を、時間分解型の磁気平衡式により検出する際、当該磁気素子の制御を行う磁気素子制御装置であり、交番信号を生成する励磁信号生成部と、前記交番信号から交番電流信号を生成し、当該交番電流信号に基づいて前記励磁コイルに印加する励磁信号を生成する励磁信号調整部と、前記励磁信号の電流方向が切替る際の誘導起電力で発生する正又は負電圧の信号を増幅して検出信号とする検出信号増幅部と、正電圧及び負電圧の前記検出信号の時間幅を検出する検出信号比較部と、前記時間幅を電圧情報に変換する帰還信号変換部と、前記電圧情報から前記磁気素子に印加されている定常磁界をキャンセルする磁界を発生させるために、帰還コイルに印加する帰還信号を生成する帰還信号調整部と、前記帰還信号を、磁界強度を示すデータ信号として出力するデータ信号変換部と、を有し、前記データ信号変換部が、前記励磁信号調整部、前記検出信号増幅部及び前記帰還信号調整部の各々における出力を生成する差動増幅器の入力端子に入力される信号の極性を反転とするか非反転とするかの制御を行い、複数のデータ信号の組み合わせを生成し、この組み合わせから最終的な前記データ信号として出力することを特徴とする。   The magnetic element control device of the present invention detects the strength of a stationary magnetic field applied to a fluxgate type magnetic element in which an excitation coil, a detection coil and a feedback coil are provided on a magnetic core by a time-resolved magnetic balance type. A magnetic element control device for controlling the magnetic element, generating an alternating signal, an alternating current signal from the alternating signal, and generating an alternating current signal from the alternating current signal in the exciting coil. An excitation signal adjustment unit that generates an excitation signal to be applied; a detection signal amplification unit that amplifies a positive or negative voltage signal generated by an induced electromotive force when the current direction of the excitation signal is switched; A detection signal comparison unit that detects a time width of the detection signal of a positive voltage and a negative voltage, a feedback signal conversion unit that converts the time width into voltage information, and the voltage information applied to the magnetic element In order to generate a magnetic field that cancels the normal magnetic field, a feedback signal adjustment unit that generates a feedback signal to be applied to the feedback coil, and a data signal conversion unit that outputs the feedback signal as a data signal indicating the magnetic field strength are provided. The data signal conversion unit inverts the polarity of the signal input to the input terminal of the differential amplifier that generates the output in each of the excitation signal adjustment unit, the detection signal amplification unit, and the feedback signal adjustment unit. Or non-inverted, a combination of a plurality of data signals is generated, and a final data signal is output from the combination.

本発明の磁気素子制御装置は、前記データ信号変換部が、前記励磁信号調整部、前記検出信号増幅部及び前記帰還信号調整部の各々の前記差動増幅器の出力の極性を反転する際、3個の組み合わせの反転及び非反転の論理積が最終的に非反転となるように、反転及び非反転の組み合わせを生成することを特徴とする。   In the magnetic element control device of the present invention, when the data signal conversion unit inverts the polarity of the output of the differential amplifier of each of the excitation signal adjustment unit, the detection signal amplification unit, and the feedback signal adjustment unit, 3 A combination of inversion and non-inversion is generated so that a logical product of inversion and non-inversion of the combination finally becomes non-inversion.

本発明の磁気素子制御装置は、前記データ信号変換部が、前記励磁信号調整部、前記検出信号増幅部及び前記帰還信号調整部の各々の反転及び非反転の組み合わせにおける前記データ出力の感度極性が同一であり、かつ所定の温度範囲内で使用する際、当該温度範囲で一定磁界環境下での前記データ信号の誤差の温度特性が逆である2個の組み合わせを選択し、この組み合わせ毎の2個の前記データ信号を求め、2個の前記データ信号を平均化し、平均化した結果を最終的な前記データ信号とすることを特徴とする。   In the magnetic element control device of the present invention, the data signal conversion unit has a sensitivity polarity of the data output in a combination of inversion and non-inversion of each of the excitation signal adjustment unit, the detection signal amplification unit, and the feedback signal adjustment unit. When using within the predetermined temperature range, two combinations having the opposite temperature characteristics of the error of the data signal in a constant magnetic field environment within the temperature range are selected, and 2 for each combination. The two data signals are obtained, the two data signals are averaged, and the averaged result is used as the final data signal.

本発明の磁気素子制御装置は、前記データ信号変換部が、前記励磁信号調整部、前記検出信号増幅部及び前記帰還信号調整部の各々の反転及び非反転の組み合わせにおける前記データ出力の誤差の全温度範囲で一定磁界環境下での前記データ信号の誤差の温度特性が逆である2個の組み合わせを選択し、ゼロ磁界におけるこの組み合わせ毎の2個の前記データ信号を求め、2個の前記データ信号を平均化してオフセット値を求め、定常磁界を測定する際、2個の前記組み合わせの前記データ信号の平均化した結果を求め、この平均した結果から前記オフセット値を減算し、最終的な前記データ信号とすることを特徴とする。   In the magnetic element control device according to the present invention, the data signal conversion unit is configured to detect all errors in the data output in each combination of inversion and non-inversion of the excitation signal adjustment unit, the detection signal amplification unit, and the feedback signal adjustment unit. Two combinations in which the temperature characteristics of the error of the data signal under the constant magnetic field environment in the temperature range are reversed are selected, and the two data signals are obtained for each combination in the zero magnetic field. When the signal is averaged to obtain an offset value and the stationary magnetic field is measured, the averaged result of the two data signals of the combination is obtained, and the offset value is subtracted from the averaged result to obtain the final value It is a data signal.

本発明の磁気素子制御装置は、磁性体コアに励磁コイル及び検出コイルが設けられたフラックスゲート型の磁気素子における前記励磁コイルに対して交番信号を印加し、前記磁性体コアに設けられた検出コイルから、前記交番信号に対応して検出される極性の異なるパルス状信号の波形を検出し、この極性の異なるパルス状信号の検出間隔により、定常磁界を検出する磁気素子を制御する磁気素子制御装置であり、前記交番信号を生成する励磁信号生成部と、前記交番信号から交番電流信号を生成し、当該交番電流信号に基づいて前記励磁コイルに印加する励磁信号を生成する励磁信号調整部と、前記励磁信号の電流方向が切替る際の誘導起電力で発生する正又は負電圧の信号を増幅して検出信号とする検出信号増幅部と、正電圧及び負電圧の前記検出信号の時間幅を検出する検出信号比較部と、前記時間幅に基づいて磁界強度を示すデータ信号を生成するデータ信号変換部と、を有し、前記データ信号変換部が、前記励磁信号調整部及び前記検出信号増幅部の各々における出力を生成する差動増幅器の入力端子に入力される信号の極性を反転とするか非反転とするかの制御を行い、複数のデータ信号の組み合わせを生成し、この組み合わせから前記データ信号として出力することを特徴とする。   The magnetic element control device of the present invention applies an alternating signal to the excitation coil in a fluxgate type magnetic element in which an excitation coil and a detection coil are provided in a magnetic core, and detects the detection provided in the magnetic core. Magnetic element control for detecting a waveform of a pulsed signal having a different polarity detected corresponding to the alternating signal from the coil and controlling a magnetic element for detecting a stationary magnetic field based on a detection interval of the pulsed signal having a different polarity An excitation signal generating unit that generates the alternating signal; an excitation signal adjusting unit that generates an alternating current signal from the alternating signal and generates an excitation signal to be applied to the excitation coil based on the alternating current signal; A detection signal amplifying unit that amplifies a positive or negative voltage signal generated by an induced electromotive force when the current direction of the excitation signal is switched to obtain a detection signal, and a positive voltage and a negative voltage A detection signal comparison unit that detects a time width of the detection signal; and a data signal conversion unit that generates a data signal indicating a magnetic field intensity based on the time width, and the data signal conversion unit includes the excitation signal. Controls whether the polarity of the signal input to the input terminal of the differential amplifier that generates the output in each of the adjustment unit and the detection signal amplification unit is inverted or non-inverted, and a combination of a plurality of data signals It generates and outputs from the combination as the data signal.

本発明の磁気素子制御装置は、前記データ信号変換部が、前記励磁信号調整部及び前記検出信号増幅部の各々の前記差動増幅器の出力の極性を反転する際、2個の組み合わせの反転及び非反転の論理積が最終的に非反転となるように、反転及び非反転の組み合わせを生成することを特徴とする。   In the magnetic element control device of the present invention, when the data signal conversion unit inverts the polarities of the outputs of the differential amplifiers of the excitation signal adjustment unit and the detection signal amplification unit, A combination of inversion and non-inversion is generated so that a non-inversion AND finally becomes non-inversion.

本発明の磁気素子制御装置は、前記データ信号変換部が、前記励磁信号調整部及び前記検出信号増幅部の各々の反転及び非反転の組み合わせ2個の前記データ信号を平均化し、平均化した結果を最終的な前記データ信号とすることを特徴とする。   In the magnetic element control device according to the present invention, the data signal conversion unit averages and averages two data signals of the inversion and non-inversion combinations of the excitation signal adjustment unit and the detection signal amplification unit. Is the final data signal.

本発明の磁気素子制御装置は、前記データ信号変換部が、前記励磁信号調整部及び前記検出信号増幅部の各々の反転及び非反転の組み合わせにおいて、ゼロ磁界におけるこの組み合わせ毎の2個の前記データ信号を求め、2個の前記データ信号を平均化してオフセット値を求め、定常磁界を測定する際、2個の前記組み合わせの前記データ信号の平均化した結果を求め、この平均した結果から前記オフセット値を減算し、最終的な前記データ信号とすることを特徴とする。   In the magnetic element control device according to the present invention, the data signal conversion unit includes two pieces of the data for each combination in a zero magnetic field in each inversion and non-inversion combination of the excitation signal adjustment unit and the detection signal amplification unit. A signal is obtained, the two data signals are averaged to obtain an offset value, and when measuring a stationary magnetic field, an averaged result of the two data signals of the combination is obtained, and the offset is obtained from the averaged result. The value is subtracted to obtain the final data signal.

本発明の磁気検出装置は、上記のいずれかに記載の磁気素子制御装置であり、前記データ信号変換部が前記データ信号から磁界強度を示す信号を出力することを特徴とする。   A magnetic detection device according to the present invention is the magnetic element control device according to any one of the above, wherein the data signal conversion unit outputs a signal indicating a magnetic field intensity from the data signal.

本発明の磁気素子制御方法は、磁性体コアに励磁コイル及び検出コイルが設けられたフラックスゲート型の磁気素子に印加される定常磁界の強度を、時間分解型の磁気平衡式により検出する際、当該磁気素子の制御を行う磁気素子制御方法であり、励磁信号生成部が、交番信号を生成する励磁信号生成過程と、励磁信号調整部が、前記交番信号から交番電流信号を生成し、当該交番電流信号に基づいて前記励磁コイルに印加する励磁信号を生成する励磁信号調整過程と、検出信号増幅部が、前記励磁信号の電流方向が切替る際の誘導起電力で発生する正又は負電圧の信号を増幅して検出信号とする検出信号増幅過程と、検出信号比較部が、正電圧及び負電圧の前記検出信号の時間幅を検出する検出信号比較過程と、帰還信号変換部が、前記時間幅を電圧情報に変換する帰還信号生成過程と、帰還信号調整部が、前記電圧情報から前記磁気素子に印加されている定常磁界をキャンセルする磁界を前記励磁コイルに印加する帰還信号を生成する帰還信号調整過程と、データ信号変換部が、前記帰還信号を、磁界強度を示すデータ信号として出力するデータ信号変換過程と、を含み、前記励磁信号調整部または前記帰還信号調整部において、前記帰還信号を前記励磁信号に重畳させ、また、前記データ信号変換部が、前記励磁信号調整部、前記検出信号増幅部及び前記帰還信号調整部の各々における出力を生成する差動増幅器の入力端子に入力される信号の極性を反転とするか非反転とするかの制御を行い、複数のデータ信号の組み合わせを生成し、この組み合わせから前記データ信号として出力することを特徴とする。   In the magnetic element control method of the present invention, when detecting the strength of a stationary magnetic field applied to a fluxgate type magnetic element in which an excitation coil and a detection coil are provided in a magnetic core, using a time-resolved magnetic balance type, A magnetic element control method for controlling the magnetic element, wherein an excitation signal generation unit generates an alternating signal, and an excitation signal adjustment unit generates an alternating current signal from the alternating signal, and the alternating signal An excitation signal adjustment process for generating an excitation signal to be applied to the excitation coil based on a current signal, and a detection signal amplifying unit for positive or negative voltage generated by an induced electromotive force when the current direction of the excitation signal is switched. A detection signal amplification process for amplifying the signal to be a detection signal, a detection signal comparison section for detecting a time width of the detection signal of positive voltage and negative voltage, and a feedback signal conversion section for the time A feedback signal generation process for converting width into voltage information, and a feedback signal adjustment unit that generates a feedback signal for applying a magnetic field for canceling a stationary magnetic field applied to the magnetic element to the excitation coil from the voltage information. A signal adjustment process, and a data signal conversion process in which the data signal conversion unit outputs the feedback signal as a data signal indicating a magnetic field strength. In the excitation signal adjustment unit or the feedback signal adjustment unit, the feedback signal Is superimposed on the excitation signal, and the data signal conversion unit is input to an input terminal of a differential amplifier that generates an output in each of the excitation signal adjustment unit, the detection signal amplification unit, and the feedback signal adjustment unit. The polarity of the signal to be inverted is controlled to be inverted or non-inverted, and a combination of a plurality of data signals is generated. And outputting Te.

本発明の磁気素子制御方法は、磁性体コアに励磁コイル、検出コイル及び帰還コイルが設けられたフラックスゲート型の磁気素子に印加される定常磁界の強度を、時間分解型の磁気平衡式により検出する際、当該磁気素子の制御を行う磁気素子制御方法であり、励磁信号生成部が、交番信号を生成する励磁信号生成過程と、励磁信号調整部が、前記交番信号から交番電流信号を生成し、当該交番電流信号に基づいて前記励磁コイルに印加する励磁信号を生成する励磁信号調整過程と、検出信号増幅部が、前記励磁信号の電流方向が切替る際の誘導起電力で発生する正又は負電圧の信号を増幅して検出信号とする検出信号増幅過程と、検出信号比較部が、正電圧及び負電圧の前記検出信号の時間幅を検出する検出信号比較過程と、帰還信号変換部が、前記時間幅を電圧情報に変換する帰還信号生成過程と、帰還信号調整部が、前記電圧情報から前記磁気素子に印加されている定常磁界をキャンセルする磁界を前記帰還コイルに印加する帰還信号を生成する帰還信号調整過程と、データ信号変換部が前記帰還信号を、磁界強度を示すデータ信号として出力するデータ信号変換過程と、を含み、前記データ信号変換部が、前記励磁信号調整部、前記検出信号増幅部及び前記帰還信号調整部の各々における出力を生成する差動増幅器の入力端子に入力される信号の極性を反転とするか非反転とするかの制御を行い、複数のデータ信号の組み合わせを生成し、この組み合わせから最終的な前記データ信号として出力することを特徴とする。   The magnetic element control method of the present invention detects the strength of a stationary magnetic field applied to a flux gate type magnetic element in which an excitation coil, a detection coil, and a feedback coil are provided in a magnetic core by a time-resolved magnetic balance method. A magnetic element control method for controlling the magnetic element, wherein an excitation signal generation unit generates an alternating signal, and an excitation signal adjustment unit generates an alternating current signal from the alternating signal. An excitation signal adjustment process for generating an excitation signal to be applied to the excitation coil based on the alternating current signal, and a detection signal amplifying unit that generates positive or negative generated by an induced electromotive force when the current direction of the excitation signal is switched. A detection signal amplification process that amplifies a negative voltage signal to be a detection signal, a detection signal comparison process in which a detection signal comparison unit detects a time width of the detection signal of a positive voltage and a negative voltage, and feedback signal conversion The feedback signal generation process for converting the time width into voltage information, and the feedback signal adjustment unit applies a magnetic field to the feedback coil to cancel the stationary magnetic field applied to the magnetic element from the voltage information. And a data signal conversion process in which the data signal conversion unit outputs the feedback signal as a data signal indicating a magnetic field strength, and the data signal conversion unit includes the excitation signal adjustment unit, A plurality of data signals are controlled by inverting or non-inverting the polarity of a signal input to an input terminal of a differential amplifier that generates an output in each of the detection signal amplification unit and the feedback signal adjustment unit. And a final data signal is output from the combination.

本発明の磁気素子制御方法は、磁性体コアに励磁コイル及び検出コイルが設けられたフラックスゲート型の磁気素子における前記励磁コイルに対して交番信号を印加し、前記磁性体コアに設けられた検出コイルから、前記交番信号に対応して検出される極性の異なるパルス状信号の波形を検出し、この極性の異なるパルス状信号の検出間隔により、定常磁界を検出する磁気素子を制御する磁気素子制御方法であり、励磁信号生成部が、前記交番信号を生成する励磁信号生成過程と、励磁信号調整部が、前記交番信号から交番電流信号を生成し、当該交番電流信号に基づいて前記励磁コイルに印加する励磁信号を生成する励磁信号調整過程と、検出信号増幅部が、前記励磁信号の電流方向が切替る際の誘導起電力で発生する正又は負電圧の信号を増幅して検出信号とする検出信号増幅過程と、検出信号比較部が、正電圧及び負電圧の前記検出信号の時間幅を検出する検出信号比較過程と、データ信号変換部が、前記時間幅に基づいて磁界強度を示すデータ信号を生成するデータ信号変換過程と、を含み、前記データ信号変換部が、前記励磁信号調整部及び前記検出信号増幅部の各々における出力を生成する差動増幅器の入力端子に入力される信号の極性を反転とするか非反転とするかの制御を行い、複数のデータ信号の組み合わせを生成し、この組み合わせから前記データ信号として出力することを特徴とする。   According to the magnetic element control method of the present invention, an alternating signal is applied to the excitation coil in a fluxgate type magnetic element in which an excitation coil and a detection coil are provided in the magnetic core, and the detection provided in the magnetic core is detected. Magnetic element control for detecting a waveform of a pulsed signal having a different polarity detected corresponding to the alternating signal from the coil and controlling a magnetic element for detecting a stationary magnetic field based on a detection interval of the pulsed signal having a different polarity An excitation signal generation process in which an excitation signal generation unit generates the alternating signal, and an excitation signal adjustment unit generates an alternating current signal from the alternating signal and applies the excitation coil to the excitation coil based on the alternating current signal. An excitation signal adjustment process for generating an excitation signal to be applied, and a positive or negative voltage signal generated by an induced electromotive force when the detection signal amplification unit switches the current direction of the excitation signal. A detection signal amplification process that amplifies the detection signal, a detection signal comparison unit that detects a time width of the detection signal of positive voltage and negative voltage, and a data signal conversion unit that detects the time width A data signal conversion process for generating a data signal indicating a magnetic field strength based on the input of a differential amplifier, wherein the data signal conversion unit generates an output in each of the excitation signal adjustment unit and the detection signal amplification unit Control is performed to invert or non-invert the polarity of a signal input to a terminal, a combination of a plurality of data signals is generated, and the data signal is output from the combination.

本発明(請求項1及び請求項2)は、前記励磁信号調整部、前記検出信号増幅部及び前記帰還信号調整部の各々における出力を生成する差動増幅器の入力端子に入力される信号の極性を反転とするか非反転とするかの制御を行い、複数のデータ信号の組み合わせを生成し、この組み合わせから前記データ信号として出力する。
このため、本発明によれば、複数の温度係数の温度依存性の異なる複数のデータ信号の組み合わせを用いることにより、相対的に温度係数の温度依存性を従来に比較して低減することができ、チョッピング動作により除去することが困難な、オペアンプの出力値のオフセットの温度特性を低減させ、従来より精度の高い磁界の強度の検出を行うことができる。
The present invention (Claim 1 and Claim 2) is the polarity of a signal input to an input terminal of a differential amplifier that generates an output in each of the excitation signal adjustment unit, the detection signal amplification unit, and the feedback signal adjustment unit. Is controlled to be inverted or non-inverted, a combination of a plurality of data signals is generated, and the combination is output as the data signal.
For this reason, according to the present invention, by using a combination of a plurality of data signals having different temperature dependencies of a plurality of temperature coefficients, the temperature dependency of the temperature coefficients can be relatively reduced as compared with the conventional case. The temperature characteristic of the offset of the output value of the operational amplifier, which is difficult to be removed by the chopping operation, can be reduced, and the magnetic field strength can be detected with higher accuracy than in the past.

また、本発明(請求項6)においては、前記励磁信号調整部及び前記検出信号増幅部の各々における出力を生成する差動増幅器の入力端子に入力される信号の極性を反転とするか非反転とするかの制御を行い、複数のデータ信号の組み合わせを生成し、この組み合わせから前記データ信号として出力する。
このため、本発明によれば、複数の温度係数の温度依存性の異なる複数のデータ信号の組み合わせを用いることにより、相対的に温度係数の温度依存性を従来に比較して低減することができ、チョッピング動作により除去することが困難な、オペアンプの出力値のオフセットの温度特性を低減させ、従来より精度の高い磁界の強度の検出を行うことができる。
In the present invention (Claim 6), the polarity of the signal input to the input terminal of the differential amplifier that generates the output in each of the excitation signal adjustment unit and the detection signal amplification unit is inverted or non-inverted. Is generated, a combination of a plurality of data signals is generated, and the combination is output as the data signal.
For this reason, according to the present invention, by using a combination of a plurality of data signals having different temperature dependencies of a plurality of temperature coefficients, the temperature dependency of the temperature coefficients can be relatively reduced as compared with the conventional case. The temperature characteristic of the offset of the output value of the operational amplifier, which is difficult to be removed by the chopping operation, can be reduced, and the magnetic field strength can be detected with higher accuracy than in the past.

第1の実施形態における図15の磁気素子(磁気素子50)を使用したEXコイルFB制御による磁気素子制御装置600の構成例を示すブロック図である。FIG. 16 is a block diagram illustrating a configuration example of a magnetic element control device 600 by EX coil FB control using the magnetic element (magnetic element 50) of FIG. 15 in the first embodiment. 図1における第1の実施形態による励磁信号調整部16の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the excitation signal adjustment part 16 by 1st Embodiment in FIG. 図1における第1の実施形態による励磁信号調整部6016の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the excitation signal adjustment part 6016 by 1st Embodiment in FIG. ゼロ磁界の環境下におけるデータ出力のオフセットに重畳するデータ出力誤差と温度との対応を示す図である。It is a figure which shows a response | compatibility with the data output error superimposed on the offset of the data output in the environment of a zero magnetic field, and temperature. 温度特性のタイプ(type)と、このタイプの各々に対応した検出信号増幅部6011、帰還信号調整部6013及び励磁信号調整部6016のそれぞれの極性の状態(極性状態)とを示すテーブルである。It is a table which shows the type (type) of a temperature characteristic, and the state (polarity state) of each polarity of the detection signal amplification part 6011, the feedback signal adjustment part 6013, and the excitation signal adjustment part 6016 corresponding to each of this type. 温度T0から特性温度Taまでの温度範囲におけるデータ信号を検出する際、データ信号変換部6015におけるデータ信号の生成を説明するフローチャートである。10 is a flowchart for explaining generation of a data signal in a data signal converter 6015 when detecting a data signal in a temperature range from a temperature T0 to a characteristic temperature Ta. 温度T0から特性温度Taまでの温度範囲におけるデータ信号を検出する際、データ信号変換部6015におけるデータ信号の生成を説明するフローチャートである。10 is a flowchart for explaining generation of a data signal in a data signal converter 6015 when detecting a data signal in a temperature range from a temperature T0 to a characteristic temperature Ta. 温度T0から特性温度Taを含む全温度範囲におけるデータ信号を検出する際、データ信号変換部6015におけるデータ信号の生成を説明するフローチャートである。10 is a flowchart for explaining generation of a data signal in the data signal conversion unit 6015 when detecting a data signal in the entire temperature range including the characteristic temperature Ta from the temperature T0. 温度T0から特性温度Taを含む全温度範囲におけるデータ信号を検出する際、データ信号変換部6015におけるデータ信号の生成を説明するフローチャートである。10 is a flowchart for explaining generation of a data signal in the data signal conversion unit 6015 when detecting a data signal in the entire temperature range including the characteristic temperature Ta from the temperature T0. 本発明の第2の実施形態による磁気素子制御装置650の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the magnetic element control apparatus 650 by the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態による磁気素子制御装置660の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the magnetic element control apparatus 660 by the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態による磁気素子制御装置450の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the magnetic element control apparatus 450 by the 4th Embodiment of this invention. 温度T0から特性温度Taまでの温度範囲におけるデータ信号を検出する際、データ信号変換部4516におけるデータ信号の生成を説明するフローチャートである。15 is a flowchart for explaining generation of a data signal in a data signal conversion unit 4516 when detecting a data signal in a temperature range from a temperature T0 to a characteristic temperature Ta. 温度T0から特性温度Taを含む全温度範囲におけるデータ信号を検出する際、データ信号変換部4516におけるデータ信号の生成を説明するフローチャートである。15 is a flowchart for explaining generation of a data signal in a data signal conversion unit 4516 when detecting a data signal in the entire temperature range including the characteristic temperature Ta from the temperature T0. 時間分解型FG方式の磁気素子(磁界比例式測定)の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the magnetic element (magnetic field proportional measurement) of a time-resolved FG system. 時間分解型FG方式の磁気素子を用いて磁界比例式における磁気検出の原理を説明する波形図である。It is a wave form diagram explaining the principle of the magnetic detection in a magnetic field proportional type using a time-resolved FG type magnetic element. 時間分解型FG方式の磁気素子を用いて磁界比例式制御における磁気素子制御装置を用いた磁気検出装置の構成例を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structural example of the magnetic detection apparatus using the magnetic element control apparatus in a magnetic field proportional control using a time-resolved FG type magnetic element. 時間分解型FG方式の磁気素子(磁界平衡式測定)の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the magnetic element (magnetic field balance type | mold measurement) of a time-resolved FG system. 時間分解型FG方式の磁気素子を用いて磁界平衡式測定における磁気検出の原理を説明する波形図である。It is a wave form diagram explaining the principle of the magnetic detection in a magnetic field balance type | mold measurement using a time-resolved FG type magnetic element. FB(帰還)コイルFB制御における磁気素子制御装置を用いた磁気検出装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the magnetic detection apparatus using the magnetic element control apparatus in FB (feedback) coil FB control. 図20における励磁信号生成部2018及び励磁信号調整部2017の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the excitation signal production | generation part 2018 and the excitation signal adjustment part 2017 in FIG. 図20における励磁信号生成部2018及び励磁信号調整部2017の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the excitation signal production | generation part 2018 and the excitation signal adjustment part 2017 in FIG. フラックスゲート型磁気素子のEXコイルFB制御による動作原理を示すグラフである。It is a graph which shows the principle of operation by EX coil FB control of a fluxgate type magnetic element. 本実施形態における図15の磁気素子を使用したEXコイルFB制御による磁気素子制御装置100の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the magnetic element control apparatus 100 by EX coil FB control using the magnetic element of FIG. 15 in this embodiment. 本実施形態における図15の磁気素子を使用したEXコイルFB制御による磁気素子制御装置100Aの構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of 100 A of magnetic element control apparatuses by EX coil FB control using the magnetic element of FIG. 15 in this embodiment.

<第1の実施形態>
以下、図面を参照して、本発明の第1の実施形態を説明する。本実施形態は、FG方式の磁気素子を用いて、磁気平衡式の磁気検出処理を行う磁気素子制御装置である。図1は、第1の実施形態における図15の磁気素子(磁気素子50)を使用した励磁信号生成部にFB信号を印加するEXコイルFB制御による磁気素子制御装置600の構成例を示すブロック図である。以下、図24及び図25と同様の構成には同一の符号を付す。
本実施形態による検査対象となる磁気素子制御装置600は、検出コイル51及び励磁コイル52からなるFG(フラックスゲート)型の磁気素子50に印加される定常磁界の強度を、時間分解型の磁気平衡式により検出する際、励磁コイル52に対して印加する励磁信号を制御する。
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The present embodiment is a magnetic element control apparatus that performs magnetic balance type magnetic detection processing using an FG magnetic element. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a magnetic element control device 600 by EX coil FB control that applies an FB signal to an excitation signal generation unit using the magnetic element (magnetic element 50) of FIG. 15 in the first embodiment. It is. In the following, the same components as those in FIGS. 24 and 25 are denoted by the same reference numerals.
The magnetic element control device 600 to be inspected according to the present embodiment uses a time-resolved magnetic balance to determine the strength of a stationary magnetic field applied to an FG (flux gate) type magnetic element 50 including a detection coil 51 and an excitation coil 52. When detecting by the equation, the excitation signal applied to the excitation coil 52 is controlled.

磁気素子制御装置600は、クロック信号生成部102、クロック信号調整部103、磁気素子制御部601を備えている。磁気素子制御部601は、検出信号増幅部6011、検出信号比較部1012、帰還信号調整部6013、帰還信号変換部6014、データ信号変換部6015、励磁信号調整部6016及び励磁信号生成部1017Aを備えている。   The magnetic element control device 600 includes a clock signal generation unit 102, a clock signal adjustment unit 103, and a magnetic element control unit 601. The magnetic element control unit 601 includes a detection signal amplification unit 6011, a detection signal comparison unit 1012, a feedback signal adjustment unit 6013, a feedback signal conversion unit 6014, a data signal conversion unit 6015, an excitation signal adjustment unit 6016, and an excitation signal generation unit 1017A. ing.

クロック信号生成部102は、所定の周期のクロック信号を生成する発振器から構成され、生成したクロック信号をクロック信号調整部103に対して出力する。
クロック信号調整部103は、供給されるクロック信号の信号レベルを増幅したり、クロック信号の周期の変更などの処理を行い、処理結果のクロック信号を励磁信号生成部1017に対して出力する。
The clock signal generation unit 102 includes an oscillator that generates a clock signal having a predetermined period, and outputs the generated clock signal to the clock signal adjustment unit 103.
The clock signal adjustment unit 103 performs processing such as amplifying the signal level of the supplied clock signal or changing the cycle of the clock signal, and outputs the processing result clock signal to the excitation signal generation unit 1017.

磁気素子制御部601において、励磁信号生成部1017Aは、クロック信号調整部103から供給されるクロック信号に基づいて、交番信号、例えば0Vを基準電位として交番する交番電圧信号としての三角波信号を生成する。ここで、励磁信号生成部1017Aは、後述するように、帰還信号調整部6013から帰還信号が供給され、この帰還信号を生成した三角波信号に重畳させ、帰還信号が重畳された三角波信号を次段の励磁信号調整部6016に対して出力する。   In the magnetic element control unit 601, the excitation signal generation unit 1017A generates an alternating signal, for example, a triangular wave signal as an alternating voltage signal alternating with 0V as a reference potential, based on the clock signal supplied from the clock signal adjustment unit 103. . Here, as will be described later, the excitation signal generation unit 1017A is supplied with a feedback signal from the feedback signal adjustment unit 6013, superimposes the feedback signal on the generated triangular wave signal, and converts the triangular wave signal on which the feedback signal is superimposed to the next stage. Is output to the excitation signal adjusting unit 6016.

また、後述する励磁信号調整部6016が励磁信号と反転した励磁信号とを用いる図2の回路構成の場合に対応し、励磁信号生成部1017Aにおいては、オペアンプなどを用いて正の増幅回路と負の増幅回路が形成されている。また、この励磁信号生成部1017Aにおいて、クロック信号調整部103から供給されるクロック信号に同期したアナログスイッチを用いることで、極性を反転させた矩形波を生成し、正の極性と負の極性との各々の信号の各々を増幅するように構成しても良い。   2 corresponds to the case of the circuit configuration of FIG. 2 in which an excitation signal adjusting unit 6016 described later uses an excitation signal and an inverted excitation signal. In the excitation signal generation unit 1017A, a positive amplifier circuit and a negative amplifier are connected using an operational amplifier or the like. An amplifier circuit is formed. In addition, in this excitation signal generation unit 1017A, by using an analog switch synchronized with the clock signal supplied from the clock signal adjustment unit 103, a rectangular wave whose polarity is inverted is generated, and a positive polarity and a negative polarity are generated. Each of the signals may be amplified.

励磁信号調整部6016は、励磁信号生成部1017Aの生成した三角波信号を所定の増幅率にて増幅し、三角波電流信号を生成して、励磁コイル52に対して印加する。
また、励磁信号調整部6016は、帰還信号が重畳された三角波電流信号である励磁信号を、励磁コイル52に対して印加する。
The excitation signal adjustment unit 6016 amplifies the triangular wave signal generated by the excitation signal generation unit 1017A at a predetermined amplification factor, generates a triangular wave current signal, and applies it to the excitation coil 52.
The excitation signal adjustment unit 6016 applies an excitation signal, which is a triangular wave current signal on which a feedback signal is superimposed, to the excitation coil 52.

次に、図2は、図1における第1の実施形態による励磁信号調整部16の構成例を示す図である。図21の励磁信号調整部1016と同様の差動増幅器を用いた構成であるが、極性状態(後述)変更用のスイッチング素子SW1_1、スイッチング素子SW1_2、スイッチング素子SW2_1、SW2_1が設けられている。スイッチング素子が付加された以外においては、図21の励磁信号調整部1016と同様の動作を行う。
図2において、励磁信号調整部6016は、励磁信号生成部1017Aからの三角波信号と、この三角波信号の反転信号との差分により励磁信号を生成し、出力端子から出力する。
Next, FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the excitation signal adjusting unit 16 according to the first embodiment in FIG. A configuration using a differential amplifier similar to that of the excitation signal adjustment unit 1016 in FIG. 21 is provided with switching elements SW1_1, switching elements SW1_2, switching elements SW2_1, and SW2_1 for changing the polarity state (described later). Except for the addition of the switching element, the same operation as the excitation signal adjustment unit 1016 in FIG. 21 is performed.
In FIG. 2, an excitation signal adjustment unit 6016 generates an excitation signal based on the difference between the triangular wave signal from the excitation signal generation unit 1017A and the inverted signal of the triangular wave signal, and outputs the excitation signal from the output terminal.

励磁信号調整部6016は、増幅回路20171と、反転回路20172と、抵抗20173と、増幅回路20174と、差動増幅回路20175を備えている。抵抗500は、励磁コイル52に対応している。ここで、抵抗20173は抵抗値がRである。差動増幅回路20175は、抵抗20173により、電圧信号の励磁信号を電流信号の励磁信号に変換する電圧電流変換を行っている。
この図2に示す回路構成の励磁信号調整部6017の場合、帰還信号の帰還電流(定常電流が付加された場合も同様)が上述したように、励磁信号生成部1017Aからの三角波信号に重畳されている。
The excitation signal adjustment unit 6016 includes an amplification circuit 20171, an inversion circuit 20172, a resistor 20151, an amplification circuit 20174, and a differential amplification circuit 20155. The resistor 500 corresponds to the exciting coil 52. Here, the resistance 20153 has a resistance value R. The differential amplifier circuit 20175 performs voltage-current conversion by converting a voltage signal excitation signal into a current signal excitation signal using a resistor 20113.
In the case of the excitation signal adjustment unit 6017 having the circuit configuration shown in FIG. 2, the feedback current of the feedback signal (the same applies when a steady current is added) is superimposed on the triangular wave signal from the excitation signal generation unit 1017A as described above. ing.

スイッチング素子SW1_1は、増幅回路20171の出力端子と、反転回路20172の非反転入力端子(+)との間に介挿されている。
また、スイッチング素子SW1_2は、増幅回路20171の出力端子と、差動増幅回路20175の非反転入力端子(+)との間に介挿されている。
スイッチング素子SW2_1は、増幅回路20174の出力端子と、差動増幅回路20175の非反転入力端子(+)との間に介挿されている。
スイッチング素子SW2_2は、増幅回路20174の出力端子と、反転回路20172の非反転入力端子(+)との間に介挿されている。
The switching element SW1_1 is interposed between the output terminal of the amplifier circuit 20171 and the non-inverting input terminal (+) of the inverting circuit 20152.
Further, the switching element SW1_2 is interposed between the output terminal of the amplifier circuit 20171 and the non-inverting input terminal (+) of the differential amplifier circuit 20155.
The switching element SW2_1 is interposed between the output terminal of the amplifier circuit 20174 and the non-inverting input terminal (+) of the differential amplifier circuit 20155.
The switching element SW2_2 is interposed between the output terminal of the amplifier circuit 20174 and the non-inverting input terminal (+) of the inverting circuit 20172.

これにより、スイッチング素子SW1_1がオン状態で、スイッチング素子SW1_2がオフ状態の場合、増幅回路20171の出力は、反転回路20172の非反転入力端子(+)に供給される。一方、スイッチング素子SW1_1がオフ状態で、スイッチング素子SW1_2がオン状態の場合、増幅回路20171の出力は、差動増幅回路20175の非反転入力端子(+)に供給される。
また、スイッチング素子SW2_1がオン状態で、スイッチング素子SW2_2がオフ状態の場合、増幅回路20174の出力は、差動増幅回路20175の非反転入力端子(+)に供給される。一方、スイッチング素子SW2_1がオフ状態で、スイッチング素子SW2_2がオン状態の場合、増幅回路20174の出力は、反転回路20172の非反転入力端子(+)に供給される。
Thus, when the switching element SW1_1 is on and the switching element SW1_2 is off, the output of the amplifier circuit 20171 is supplied to the non-inverting input terminal (+) of the inverting circuit 20172. On the other hand, when the switching element SW1_1 is off and the switching element SW1_2 is on, the output of the amplifier circuit 20171 is supplied to the non-inverting input terminal (+) of the differential amplifier circuit 20155.
When the switching element SW2_1 is on and the switching element SW2_2 is off, the output of the amplifier circuit 20174 is supplied to the non-inverting input terminal (+) of the differential amplifier circuit 20155. On the other hand, when the switching element SW2_1 is off and the switching element SW2_2 is on, the output of the amplifier circuit 20174 is supplied to the non-inverting input terminal (+) of the inverting circuit 20172.

すなわち、スイッチング素子SW1_1、SW1_2、SW2_1、SW2_2の各々は、増幅回路20171の出力及び増幅階と20174の出力の各々を、反転回路20172の非反転入力端子(+)、差動増幅回路20175の非反転入力端子(+)のいずれに接続させるかの切替を行う。
ここで、増幅回路20171の出力が反転回路20172の非反転入力端子(+)に接続され、増幅回路20174の出力が差動増幅回路20175の非反転入力端子(+)に接続されている状態を非反転とする。一方、増幅回路20171の出力が差動増幅回路20175の非反転入力端子(+)に接続され、増幅回路20174の出力が反転回路20172の非反転入力端子(+)に接続されている状態を反転とする。
That is, each of the switching elements SW1_1, SW1_2, SW2_1, and SW2_2 has an output of the amplifier circuit 17171 and an output of the amplification stage and an output of 20144, a non-inverting input terminal (+) of the inverting circuit 20152, and a non-inverting terminal of the differential amplifier circuit 20155. Switches which of the inverting input terminals (+) is connected.
Here, the output of the amplifier circuit 20171 is connected to the non-inverting input terminal (+) of the inverting circuit 20172, and the output of the amplifier circuit 20174 is connected to the non-inverting input terminal (+) of the differential amplifier circuit 20155. Non-inverted. On the other hand, the output of the amplifier circuit 20171 is connected to the non-inverting input terminal (+) of the differential amplifier circuit 20155, and the state where the output of the amplifier circuit 20174 is connected to the non-inverting input terminal (+) of the inverting circuit 20172 is inverted. And

図3は、図1における第1の実施形態による励磁信号調整部6016の構成例を示す図である。図22の励磁信号調整部1016と同様の差動増幅器を用いた構成であるが、スイッチング素子SW1及びスイッチング素子SW2が設けられている。スイッチング素子が付加された以外においては、図22の励磁信号調整部1016と同様の動作を行う。
図3において、励磁信号調整部6016は、励磁信号生成部2017Aからの三角波信号と、この三角波信号の反転信号との差分により励磁信号を生成し、出力端子から出力する。図3において、励磁信号調整部6016は、励磁信号生成部2017Aからの三角波信号と、基準電圧Vrefとの差分により励磁信号を生成し、出力端子から励磁コイル52に対して出力する。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the excitation signal adjustment unit 6016 according to the first embodiment in FIG. A configuration using a differential amplifier similar to that of the excitation signal adjustment unit 1016 in FIG. 22 is provided with a switching element SW1 and a switching element SW2. Except for the addition of the switching element, the same operation as the excitation signal adjustment unit 1016 in FIG. 22 is performed.
In FIG. 3, the excitation signal adjustment unit 6016 generates an excitation signal based on the difference between the triangular wave signal from the excitation signal generation unit 2017A and the inverted signal of the triangular wave signal, and outputs the excitation signal from the output terminal. In FIG. 3, the excitation signal adjustment unit 6016 generates an excitation signal based on the difference between the triangular wave signal from the excitation signal generation unit 2017A and the reference voltage Vref, and outputs the excitation signal to the excitation coil 52 from the output terminal.

励磁信号調整部6016は、抵抗20176と差動増幅回路20177と反転回路20178を備えている。抵抗500は、励磁コイル52に対応している。ここで、抵抗20176は抵抗値がRであり、一端が励磁信号生成部1017Aの出力に接続されており、他端から電流に変換した三角波信号を出力する。差動増幅回路20177は、抵抗20176により、電圧信号の励磁信号を電流信号(lex)の励磁信号に変換する電圧電流変換を行っている。反転回路20178は、抵抗20176から出力される三角波信号を反転する。
この図3に示す回路構成の励磁信号調整部6017の場合、帰還信号の帰還電流(定常電流が付加された場合も同様)が上述したように、励磁信号生成部1017Aからの三角波信号に重畳されている。
The excitation signal adjustment unit 6016 includes a resistor 20176, a differential amplifier circuit 20077, and an inverting circuit 20178. The resistor 500 corresponds to the exciting coil 52. Here, the resistance 20176 has a resistance value R, one end is connected to the output of the excitation signal generation unit 1017A, and the other end outputs a triangular wave signal converted into a current. The differential amplifier circuit 20107 performs voltage-current conversion by converting a voltage signal excitation signal into a current signal (lex) excitation signal by a resistor 20176. The inverting circuit 20178 inverts the triangular wave signal output from the resistor 20176.
In the case of the excitation signal adjustment unit 6017 having the circuit configuration shown in FIG. 3, as described above, the feedback current of the feedback signal (the same applies when a steady current is added) is superimposed on the triangular wave signal from the excitation signal generation unit 1017A. ing.

スイッチング素子SW1は、抵抗20176の他端と、差動増幅器20177の反転入力端子(−)との間に介挿されている。
また、スイッチング素子SW2は、反転回路20178の出力と、差動増幅回路20177の反転入力端子(−)との間に介挿されている。
これにより、スイッチング素子SW1がオン状態で、スイッチング素子SW2がオフ状態の場合、差動増幅回路20177の反転入力端子(−)には、抵抗20176の他端が接続される。一方、スイッチング素子SW1がオフ状態で、スイッチング素子SW2がオン状態の場合、差動増幅回路20177の反転入力端子(−)には、反転回路20178の出力端子に供給される。
The switching element SW1 is inserted between the other end of the resistor 20176 and the inverting input terminal (−) of the differential amplifier 201077.
Further, the switching element SW2 is interposed between the output of the inverting circuit 20178 and the inverting input terminal (−) of the differential amplifier circuit 20077.
Accordingly, when the switching element SW1 is on and the switching element SW2 is off, the other end of the resistor 20176 is connected to the inverting input terminal (−) of the differential amplifier circuit 20077. On the other hand, when the switching element SW1 is off and the switching element SW2 is on, the inverting input terminal (−) of the differential amplifier circuit 20077 is supplied to the output terminal of the inverting circuit 20178.

すなわち、スイッチング素子SW1及びSW2の各々は、抵抗20176の他端と、反転回路20178の出力端子のいずれを、差動増幅回路20177の反転入力端子(−)に接続させるかの切替を行う。
ここで、差動増幅回路20177の反転入力端子(−)が抵抗20176の他端に接続されている状態を非反転とする。一方、差動増幅回路20177の反転入力端子(−)が反転回路20178の出力端子に接続されている状態を反転とする。ここで、反転とは、出力が非反転の場合に対して、励磁信号調整部6016からの出力の極性が反転することを示している。
That is, each of the switching elements SW1 and SW2 switches which of the other end of the resistor 20176 and the output terminal of the inverting circuit 20178 is connected to the inverting input terminal (−) of the differential amplifier circuit 20077.
Here, a state in which the inverting input terminal (−) of the differential amplifier circuit 20077 is connected to the other end of the resistor 20176 is non-inverted. On the other hand, a state where the inverting input terminal (−) of the differential amplifier circuit 20077 is connected to the output terminal of the inverting circuit 20178 is inverted. Here, the inversion indicates that the polarity of the output from the excitation signal adjustment unit 6016 is inverted with respect to the case where the output is not inverted.

図1に戻り、検出信号増幅部6011は、磁気素子50の検出コイル51の両端の電圧を、予め設定された増幅度によって増幅する。ここで、検出信号増幅部6011は、上述した励磁信号調整部6016と同様に、内部にスイッチング素子が設けられており、出力の極性を反転させることができる構成となっている。
検出信号比較部1012は、検出信号増幅部6011から供給される増幅された検出信号の電圧値と、予め定められた閾値電圧値とを比較し、第1検出信号及び第2検出信号(検出信号、図23(b)参照)を検出する。
ここで、図23(b)に示すように、第1検出信号は、負極性(負電圧)のパルスであり、励磁コイル52に対して印加される電流の極性が正(正電流)から負(負電流)に変化する電圧領域で誘導起電力により発生する。一方、第2検出信号は、正極性(正電圧)のパルスであり、励磁コイル52に対して印加される電流の極性が負(負電流)から正(正電流)に変化する電流領域で誘導起電力により発生する。
Returning to FIG. 1, the detection signal amplification unit 6011 amplifies the voltage across the detection coil 51 of the magnetic element 50 with a preset amplification factor. Here, similarly to the excitation signal adjustment unit 6016 described above, the detection signal amplification unit 6011 is provided with a switching element inside, and has a configuration that can invert the polarity of the output.
The detection signal comparison unit 1012 compares the voltage value of the amplified detection signal supplied from the detection signal amplification unit 6011 with a predetermined threshold voltage value, and compares the first detection signal and the second detection signal (detection signal). , See FIG. 23B).
Here, as shown in FIG. 23B, the first detection signal is a negative polarity (negative voltage) pulse, and the polarity of the current applied to the exciting coil 52 changes from positive (positive current) to negative. It is generated by the induced electromotive force in a voltage region that changes to (negative current). On the other hand, the second detection signal is a positive polarity (positive voltage) pulse, and is induced in a current region where the polarity of the current applied to the exciting coil 52 changes from negative (negative current) to positive (positive current). Generated by electromotive force.

帰還信号変換部1014は、検出信号比較部1012が検出した差分Tdに対応した電圧情報(後述する帰還信号の電圧を決める情報)を生成し、帰還信号調整部6013に対して測定データとして出力する。
帰還信号調整部6013は、帰還信号変換部1014から供給される電圧情報に対応した電圧を発生し、この電圧を帰還信号として、励磁信号生成部1017A及びデータ信号変換部6015に対して供給する。ここで、帰還信号調整部6013は、上述した励磁信号調整部6016と同様に、内部にスイッチング素子が設けられており、出力の極性を反転させることができる構成となっている。
The feedback signal converter 1014 generates voltage information corresponding to the difference Td detected by the detection signal comparator 1012 (information for determining the voltage of the feedback signal described later), and outputs it as measurement data to the feedback signal adjuster 6013. .
The feedback signal adjustment unit 6013 generates a voltage corresponding to the voltage information supplied from the feedback signal conversion unit 1014, and supplies this voltage as a feedback signal to the excitation signal generation unit 1017A and the data signal conversion unit 6015. Here, similarly to the excitation signal adjustment unit 6016 described above, the feedback signal adjustment unit 6013 is provided with a switching element inside, and has a configuration capable of inverting the polarity of the output.

データ信号変換部6015は、帰還信号調整部6013から供給される電圧(帰還信号)を、予め設定された増幅度により増幅し、出力端子からデータ信号として出力する。たとえば、データ信号変換部6015は、内部記憶部に予め書き込まれて記憶されている電圧値磁界テーブルから、電圧情報の電圧値に対応する磁界強度を読み出し、磁気素子50に印加されている定常磁界の強度を求める。電圧値磁界テーブルは、上記電圧情報の電圧値と、この電圧値に対応する定常磁界Hexの強度とが対応付けられたテーブルである。   The data signal conversion unit 6015 amplifies the voltage (feedback signal) supplied from the feedback signal adjustment unit 6013 with a preset amplification factor, and outputs the amplified signal as a data signal from the output terminal. For example, the data signal conversion unit 6015 reads the magnetic field intensity corresponding to the voltage value of the voltage information from the voltage value magnetic field table previously written and stored in the internal storage unit, and is a stationary magnetic field applied to the magnetic element 50. Find the strength of. The voltage value magnetic field table is a table in which the voltage value of the voltage information is associated with the strength of the stationary magnetic field Hex corresponding to the voltage value.

本実施形態においては、帰還信号の電圧を生成する構成として、デジタル値を用いた演算によるデジタル処理で行う構成と、アナログ値を用いた演算によるアナログ処理で行う構成とのいずれでも、磁気素子制御装置600を構成することができる。以下、デジタル処理で帰還信号の電圧を生成する構成とアナログ処理で帰還電圧を生成する構成とを順番に説明する。   In the present embodiment, as the configuration for generating the voltage of the feedback signal, the magnetic element control can be performed by any of a configuration performed by digital processing using a digital value and a configuration performed by analog processing using an analog value. Apparatus 600 can be configured. Hereinafter, a configuration for generating the voltage of the feedback signal by digital processing and a configuration for generating the feedback voltage by analog processing will be described in order.

・デジタル処理で帰還信号の電圧を生成する構成
検出信号比較部1012は、第1検出信号から第2検出信号までの時間幅を計測し、この時間幅Tw(Tp、Tmなど)と三角波の周期Tの半分の時間、すなわちT/2との差分Td(=Tw−(T/2))を求め、帰還信号変換部1014に対して出力する。
帰還信号変換部1014は、検出信号比較部1012から時間情報である差分Tdが供給されると、この差分Tdから、FB信号としての帰還信号の電圧を生成する電圧情報を生成する。
ここで、帰還信号変換部1014には、差分Tdとこの差分Tdに対応したデジタル値の電圧情報との対応を示す時間電圧情報テーブルが内部の記憶部に予め書き込まれて記憶されている。
Configuration for generating feedback signal voltage by digital processing The detection signal comparison unit 1012 measures the time width from the first detection signal to the second detection signal, and the time width Tw (Tp, Tm, etc.) and the period of the triangular wave A half time of T, that is, a difference Td (= Tw− (T / 2)) from T / 2 is obtained and output to the feedback signal converter 1014.
When the difference Td that is time information is supplied from the detection signal comparison unit 1012, the feedback signal conversion unit 1014 generates voltage information that generates a voltage of the feedback signal as the FB signal from the difference Td.
Here, in the feedback signal conversion unit 1014, a time voltage information table indicating the correspondence between the difference Td and the voltage information of the digital value corresponding to the difference Td is written and stored in advance in the internal storage unit.

そして、帰還信号変換部1014は、この内部の記憶部に記憶されている時間電圧情報テーブルから、供給される差分Tdに対応する電圧情報を読み出し、帰還信号調整部6013に対して出力する。例えば、電圧情報は、帰還信号の電圧値を示すデジタル値のデータである。また、電圧情報は、差分Tdの極性が付され、すなわち差分Tdが正の場合に正の極性を有し、差分Tdが負の場合に負の極性を有している。したがって、磁気素子50に対して、正の極性の定常磁界Hexが印加されている場合、励磁信号調整部6016は、三角波電圧信号から生成される駆動電流Iに対して負の極性の帰還電流Ifを帰還信号として重畳し、一方、負の極性の定常磁界Hexが印加されている場合、三角波電圧信号から生成される駆動電流Iに対して正の極性の帰還電流Ifを帰還信号として重畳する。   The feedback signal conversion unit 1014 reads voltage information corresponding to the supplied difference Td from the temporal voltage information table stored in the internal storage unit, and outputs the voltage information to the feedback signal adjustment unit 6013. For example, the voltage information is digital value data indicating the voltage value of the feedback signal. Moreover, the polarity of the difference Td is attached to the voltage information, that is, the voltage information has a positive polarity when the difference Td is positive, and has a negative polarity when the difference Td is negative. Accordingly, when a stationary magnetic field Hex having a positive polarity is applied to the magnetic element 50, the excitation signal adjustment unit 6016 has a negative polarity feedback current If with respect to the drive current I generated from the triangular wave voltage signal. Is superimposed as a feedback signal. On the other hand, when a stationary magnetic field Hex having a negative polarity is applied, a feedback current If of a positive polarity is superimposed as a feedback signal on the drive current I generated from the triangular wave voltage signal.

帰還信号調整部6013は、帰還信号変換部1014から供給される電圧情報に基づき、電圧情報の示す電圧値の帰還信号を生成し、生成した帰還信号を励磁信号調整部6016に対して出力する。
ここで、帰還信号調整部6013は、電圧情報がデジタル値であるので、例えば内部にD/A変換器を備え、供給されるデジタル値である電圧情報をD/A変換器に入力して直流電圧を得て、帰還信号として励磁信号調整部6016に対して出力する。
励磁信号調整部6016は、帰還信号調整部6013から供給される帰還信号から生成した帰還電流Ifを、三角波電圧信号から内部で生成した駆動電流Iに対して重畳させ、三角波電流信号として励磁コイル52に対して印加する。
The feedback signal adjustment unit 6013 generates a feedback signal having a voltage value indicated by the voltage information based on the voltage information supplied from the feedback signal conversion unit 1014, and outputs the generated feedback signal to the excitation signal adjustment unit 6016.
Here, since the voltage information is a digital value, the feedback signal adjustment unit 6013 includes a D / A converter, for example, and inputs the supplied voltage information, which is a digital value, to the D / A converter. A voltage is obtained and output to the excitation signal adjustment unit 6016 as a feedback signal.
The excitation signal adjustment unit 6016 superimposes the feedback current If generated from the feedback signal supplied from the feedback signal adjustment unit 6013 on the drive current I generated internally from the triangular wave voltage signal, and forms an excitation coil 52 as a triangular wave current signal. Apply to.

また、三角波電流信号(励磁電流)に帰還電流Ifが重畳されている場合、検出信号比較部1012が検出する第1検出信号及び第2検出信号の時間間隔はT/2近傍にある。
このため、検出信号比較部1012は、すでに三角波電流信号に帰還電流Ifが重畳されている場合、出力する時間情報が、T/2とするに必要な帰還電流Ifと現在印加している帰還電流Ifとの差分の電流値を示している。したがって、検出信号比較部1012は、励磁信号が印加されている場合、上述した差分の電流値を示す時間情報として差分Tdを帰還信号変換部1014に対して出力する。
When the feedback current If is superimposed on the triangular wave current signal (excitation current), the time interval between the first detection signal and the second detection signal detected by the detection signal comparison unit 1012 is in the vicinity of T / 2.
For this reason, when the feedback current If is already superimposed on the triangular wave current signal, the detection signal comparator 1012 outputs the feedback current If necessary for setting the time information to be T / 2 and the feedback current currently applied. The current value of the difference from If is shown. Therefore, when the excitation signal is applied, the detection signal comparison unit 1012 outputs the difference Td to the feedback signal conversion unit 1014 as time information indicating the above-described difference current value.

また、帰還信号変換部1014は、差分の電流値を示す時間情報である差分Tdが供給されると、すでに述べたように、この差分Tdに対応する電流値を生成するための電圧情報を、内部の記憶部に記憶されている時間電圧情報テーブルから読み出し、帰還信号調整部6013に対して出力する。
また、帰還信号調整部6013は、内部に記憶部を有し、この記憶部に電圧情報が積算されて記憶され、この積算された電圧情報を用いて、励磁信号調整部6016に対して出力する帰還信号の電圧の生成を行い、励磁信号調整部6016に対して出力する。
ここで、帰還信号調整部6013は、差分Tdに対応する電圧情報が予め設定された設定電圧範囲内に含まれるか否かの判定を行う。
Further, when the difference Td, which is time information indicating the difference current value, is supplied, the feedback signal conversion unit 1014 generates voltage information for generating a current value corresponding to the difference Td as described above. Read from the time voltage information table stored in the internal storage unit, and output to the feedback signal adjustment unit 6013.
The feedback signal adjustment unit 6013 has a storage unit therein, and voltage information is accumulated and stored in the storage unit, and is output to the excitation signal adjustment unit 6016 using the accumulated voltage information. A voltage of the feedback signal is generated and output to the excitation signal adjustment unit 6016.
Here, the feedback signal adjustment unit 6013 determines whether or not the voltage information corresponding to the difference Td is included in a preset set voltage range.

そして、帰還信号調整部1013は、この設定電圧範囲内に電圧情報が含まれていない場合、磁気素子50に対して印加されている定常磁界をキャンセルする際に、印加しても磁界が変化しない、すなわちキャンセルに影響がない電圧と判定する。
すなわち、帰還信号調整部6013は、磁界強度を変化させる際の制御の精度の誤差となり、ほぼ第1検出信号及び第2検出信号の時間幅がT/2であると判定する。このとき、帰還信号調整部6013は、この誤差範囲とされた電圧情報を、内部の記憶部の直前までの時間情報に積算せず、破棄する。
When the voltage information is not included in the set voltage range, the feedback signal adjustment unit 1013 does not change the magnetic field even when applied to cancel the stationary magnetic field applied to the magnetic element 50. That is, it is determined that the voltage has no influence on cancellation.
That is, the feedback signal adjustment unit 6013 determines an error in control accuracy when changing the magnetic field strength, and determines that the time width of the first detection signal and the second detection signal is approximately T / 2. At this time, the feedback signal adjustment unit 6013 discards the voltage information within the error range without adding it to the time information immediately before the internal storage unit.

データ信号変換部6015は、帰還信号調整部6013から供給される電圧情報を、予め設定された増幅度により増幅し、外部に対して出力する。
このデータ信号変換部6015における増幅度は、予め線形的に測定可能な範囲の帰還信号の電圧値の範囲のみをデータ信号として出力する値に設定されている。すなわち、この増幅度は、定常磁界をキャンセルする磁界と、この磁界を発生する電圧値の帰還信号とが線形性を保つ範囲のみが増幅された電圧となり、範囲外の電圧を飽和させて一定電圧とするものである。すなわち、データ信号変換部6015は、帰還信号の電圧値とこの電圧値によって生成される磁界強度が線形性を有する帰還信号の電圧範囲外の帰還信号の電圧値が飽和する予め設定された増幅率により、帰還信号を増幅して出力する。
The data signal conversion unit 6015 amplifies the voltage information supplied from the feedback signal adjustment unit 6013 with a preset amplification degree and outputs the amplified voltage information to the outside.
The amplification degree in the data signal conversion unit 6015 is set to a value that outputs only the voltage value range of the feedback signal in a linearly measurable range in advance as a data signal. In other words, this amplification degree is a voltage obtained by amplifying only the range in which the magnetic field that cancels the stationary magnetic field and the feedback signal of the voltage value that generates this magnetic field maintain linearity, and the voltage outside the range is saturated to a constant voltage. It is what. That is, the data signal conversion unit 6015 sets a predetermined gain at which the voltage value of the feedback signal and the voltage value of the feedback signal outside the voltage range of the feedback signal in which the magnetic field strength generated by the voltage value is linear are saturated. Thus, the feedback signal is amplified and output.

したがって、このデータ信号は、定常磁界をキャンセルする磁界の強度を求める磁界電圧、すなわち定常磁界の強度を示す電圧信号であっても良い。外部にある磁界強度検出装置(不図示)により、このデータ信号が示す磁界電圧の電圧値を磁界の強度に変換して、変換した磁界の強度を出力するように構成しても良い。
ここで、磁界強度検出装置には、磁界電圧の電圧値と、この磁界電圧の電圧値に対応する磁界の強度との対応を示す磁界強度テーブルが、内部の記憶部に予め書き込まれて記憶されている。
Therefore, this data signal may be a magnetic field voltage for obtaining the strength of the magnetic field for canceling the stationary magnetic field, that is, a voltage signal indicating the strength of the stationary magnetic field. A voltage value of the magnetic field voltage indicated by the data signal may be converted into a magnetic field strength by an external magnetic field strength detection device (not shown), and the converted magnetic field strength may be output.
Here, in the magnetic field strength detection device, a magnetic field strength table indicating the correspondence between the voltage value of the magnetic field voltage and the strength of the magnetic field corresponding to the voltage value of the magnetic field voltage is written and stored in advance in the internal storage unit. ing.

この場合、磁気検出装置は、磁気素子制御装置600から供給される、データ信号の示す磁界電圧の電圧値に対応する磁界強度を、磁界強度テーブルから読み出し、定常磁界(Hex)の強度の数値とし、例えば、自身に設けられた表示部に表示する。このように、本発明は、磁気素子制御装置600と上述した図示しない磁界強度検出装置とにより、磁気検出装置を構成しても良い。後述する他の第2実施形態、第3実施形態及び第4の実施形態でも同様である。   In this case, the magnetic detection device reads the magnetic field strength corresponding to the voltage value of the magnetic field voltage indicated by the data signal supplied from the magnetic element control device 600 from the magnetic field strength table, and sets it as a numerical value of the strength of the stationary magnetic field (Hex). For example, it is displayed on a display unit provided in itself. Thus, in the present invention, a magnetic detection device may be configured by the magnetic element control device 600 and the magnetic field intensity detection device (not shown) described above. The same applies to other second, third, and fourth embodiments to be described later.

また、帰還信号変換部1014において、検出信号比較部10212で得られた特性のデューティ比を示す矩形波の時間間隔をデジタル値に変換するTDC回路を用いる場合、帰還信号調整部6013には、帰還信号の収束条件を設定することが望ましい。収束条件とは、任意のデジタル値とその偏差、帰還信号の許容最大値、収束までの帰還回数の上限値などである。   When the feedback signal conversion unit 1014 uses a TDC circuit that converts the time interval of the rectangular wave indicating the duty ratio of the characteristic obtained by the detection signal comparison unit 10212 into a digital value, the feedback signal adjustment unit 6013 includes a feedback signal. It is desirable to set signal convergence conditions. The convergence condition includes an arbitrary digital value and its deviation, an allowable maximum value of the feedback signal, an upper limit value of the number of feedbacks until convergence, and the like.

・アナログ処理で帰還信号の電圧を生成する構成
検出信号比較部1012は、検出信号増幅部出力の第1検出信号の立ち上がり部と第2検出信号の立ち上がり部とを検知し、帰還信号変換部1014に対して出力する。
帰還信号変換部1014は、第1検出信号及び第2検出信号の出力される周期(時間t1と時間t2との間隔、すなわち時間幅)に基づき、電圧情報としてのデューティ比を有するパルスを生成し、このパルスを電圧情報として帰還信号調整部1013に対して出力する。
A configuration for generating the voltage of the feedback signal by analog processing The detection signal comparison unit 1012 detects the rising portion of the first detection signal and the rising portion of the second detection signal output from the detection signal amplification unit, and the feedback signal conversion unit 1014 Output for.
The feedback signal converter 1014 generates a pulse having a duty ratio as voltage information based on the period (the interval between the time t1 and the time t2, that is, the time width) in which the first detection signal and the second detection signal are output. The pulse is output as voltage information to the feedback signal adjustment unit 1013.

すなわち、帰還信号変換部1014は、電圧情報として、上記時間幅から帰還信号の電圧値を示すデューティ比を求め、この帰還信号の電圧値を示すデューティ比の矩形波を帰還信号調整部6013に対して出力する。
帰還信号調整部6013は、情報が矩形波信号で示されている場合、デューティ比に対応した直流電圧をPWM(Pulse Width Modulation)回路等により発生し、帰還信号として出力する。
That is, the feedback signal conversion unit 1014 obtains a duty ratio indicating the voltage value of the feedback signal from the time width as voltage information, and outputs a rectangular wave having the duty ratio indicating the voltage value of the feedback signal to the feedback signal adjustment unit 6013. Output.
When the information is indicated by a rectangular wave signal, the feedback signal adjustment unit 6013 generates a DC voltage corresponding to the duty ratio by a PWM (Pulse Width Modulation) circuit or the like and outputs it as a feedback signal.

例えば、第1検出信号から第2検出信号までの時間幅が、第2検出信号から第1検出信号までの時間幅に対して長い場合、定常磁界が負である必要がある。このため、帰還信号調整部6013は、定常磁界をキャンセルする正の磁界を発生させる直流電圧の帰還信号を発生する。
一方、第2検出信号から第1検出信号までの時間幅が、第1検出信号から第2検出信号までの時間幅に対して長い場合、定常磁界が正であるため、帰還信号調整部6013は、定常磁界をキャンセルする負の磁界を発生させる直流電圧の帰還信号を発生する。
For example, when the time width from the first detection signal to the second detection signal is longer than the time width from the second detection signal to the first detection signal, the stationary magnetic field needs to be negative. Therefore, the feedback signal adjustment unit 6013 generates a DC voltage feedback signal that generates a positive magnetic field that cancels the stationary magnetic field.
On the other hand, when the time width from the second detection signal to the first detection signal is longer than the time width from the first detection signal to the second detection signal, since the stationary magnetic field is positive, the feedback signal adjustment unit 6013 A DC voltage feedback signal that generates a negative magnetic field that cancels the stationary magnetic field is generated.

すなわち、帰還信号調整部6013は、電圧情報であるパルスが供給されると、このパルスのデューティ比に対応した電圧値の帰還信号を生成し、生成した帰還信号を励磁信号調整部6016に対して出力する。帰還信号変換部6014にPWM回路を用いる場合、データ信号変換部6015には、出力するアナログ信号の所望の信号範囲(磁界強度に対する出力値の線形性が確保される範囲)を規定するリミッタ回路を設ける構成とすることが望ましい。
ここで、励磁信号調整部6016は、すでに説明したように、図2あるいは図3の構成となっている。
That is, when a pulse as voltage information is supplied, the feedback signal adjustment unit 6013 generates a feedback signal having a voltage value corresponding to the duty ratio of the pulse, and the generated feedback signal is sent to the excitation signal adjustment unit 6016. Output. When a PWM circuit is used for the feedback signal converter 6014, the data signal converter 6015 is provided with a limiter circuit that defines a desired signal range of the analog signal to be output (a range in which the linearity of the output value with respect to the magnetic field strength is ensured). It is desirable to provide a configuration.
Here, the excitation signal adjustment unit 6016 has the configuration of FIG. 2 or FIG. 3 as described above.

図2の場合、励磁信号調整部6016は、増幅回路20171と、反転回路20172と、抵抗20173と、増幅回路20174と、差動増幅回路20175と、スイッチング素子SW1_1、1_2、2_1、2_2の各々とを備えている。このスイッチング素子の切り替えにより、すなわち励磁信号調整部6016が非反転の極性状態の場合、スイッチング素子SW1_1がオン状態、スイッチング素子SW1_2がオフ状態、スイッチング素子SW2_1がオン状態、スイッチング素子SW2_2がオフ状態であり、増幅回路20171の出力が反転回路20172の非反転入力(+)に接続され、増幅回路20174の出力が差動増幅回路20175の非反転入力(+)に接続されている。   In the case of FIG. 2, the excitation signal adjustment unit 6016 includes the amplification circuit 20171, the inverting circuit 20172, the resistor 20151, the amplification circuit 20174, the differential amplification circuit 20155, and each of the switching elements SW1_1, 1_2, 2_1, and 2_2. It has. When the switching element is switched, that is, when the excitation signal adjustment unit 6016 is in a non-inverted polarity state, the switching element SW1_1 is on, the switching element SW1_2 is off, the switching element SW2_1 is on, and the switching element SW2_2 is off. Yes, the output of the amplifier circuit 20171 is connected to the non-inverting input (+) of the inverting circuit 20172, and the output of the amplifier circuit 20174 is connected to the non-inverting input (+) of the differential amplifier circuit 20155.

一方、励磁信号調整部6016が反転の極性状態の場合、スイッチング素子SW1_1がオフ状態、スイッチング素子SW1_2がオン状態、スイッチング素子SW2_1がオフ状態、スイッチング素子SW2_2がオン状態であり、増幅回路20171の出力が差動増幅回路20175の非反転入力(+)に接続され、増幅回路20174の出力が反転回路20172の非反転入力(+)に接続されている。これにより、励磁信号調整部6016が反転の極性状態の場合、励磁信号調整部6016が非反転の極性状態の場合に対して、差動増幅回路20175の反転入力(−)と非反転入力(+)に供給される励磁信号の極性が反転している。   On the other hand, when the excitation signal adjustment unit 6016 is in the reverse polarity state, the switching element SW1_1 is off, the switching element SW1_2 is on, the switching element SW2_1 is off, and the switching element SW2_2 is on. Is connected to the non-inverting input (+) of the differential amplifier circuit 20155, and the output of the amplifier circuit 20174 is connected to the non-inverting input (+) of the inverter circuit 20172. As a result, when the excitation signal adjustment unit 6016 is in the inverted polarity state and the excitation signal adjustment unit 6016 is in the non-inverted polarity state, the inverting input (−) and the non-inverting input (+ The polarity of the excitation signal supplied to) is inverted.

抵抗500は、励磁コイル52に対応している。励磁信号調整部6016は、励磁信号生成部2017Aからの三角波信号(帰還信号が重畳されている)と、この三角波信号の反転信号との差分により励磁信号を生成し、出力端子から励磁コイル52へ、非反転あるいは反転させて出力する。   The resistor 500 corresponds to the exciting coil 52. The excitation signal adjustment unit 6016 generates an excitation signal based on a difference between the triangular wave signal (with a feedback signal superimposed) from the excitation signal generation unit 2017A and an inverted signal of the triangular wave signal, and outputs the excitation signal from the output terminal to the excitation coil 52. , Output non-inverted or inverted.

一方、図3の場合、励磁信号調整部6016は、抵抗20176と差動増幅回路20177と、スイッチング素子SW1及びスイッチング素子SW2を備えている。このスイッチング素子の切り替えにより、すなわち励磁信号調整部6016が非反転の極性状態の場合、スイッチング素子SW1がオン状態であり、スイッチング素子SW2がオフ状態であり、抵抗20176を介して供給される三角波信号が直接に差動増幅回路20177の反転入力(−)の接続されている。   On the other hand, in the case of FIG. 3, the excitation signal adjustment unit 6016 includes a resistor 20176, a differential amplifier circuit 20077, a switching element SW1, and a switching element SW2. When the switching element is switched, that is, when the excitation signal adjustment unit 6016 is in the non-inverted polarity state, the switching element SW1 is in the on state, the switching element SW2 is in the off state, and the triangular wave signal supplied via the resistor 20176 Are directly connected to the inverting input (−) of the differential amplifier circuit 20077.

一方、励磁信号調整部6016が反転の極性状態の場合、スイッチング素子SW1がオフ状態であり、スイッチング素子SW2がオン状態であり、反転回路20178の出力が差動増幅回路20177の反転入力(−)に接続されている。これにより、励磁信号調整部6016が反転の極性状態の場合、励磁信号調整部6016が非反転の極性状態の場合に対して、差動増幅回路20177の反転入力(−)に供給される三角波信号の極性が反転している。   On the other hand, when the excitation signal adjustment unit 6016 is in the inverted polarity state, the switching element SW1 is in the off state, the switching element SW2 is in the on state, and the output of the inverting circuit 20178 is the inverting input (−) of the differential amplifier circuit 20077. It is connected to the. As a result, when the excitation signal adjustment unit 6016 is in the inverted polarity state and the excitation signal adjustment unit 6016 is in the non-inversion polarity state, the triangular wave signal supplied to the inverting input (−) of the differential amplifier circuit 20077. The polarity of is reversed.

抵抗500は、励磁コイル52に対応している。また、励磁信号調整部6016は、励磁信号生成部1017Aからの三角波信号(帰還信号が重畳されている)と、基準電圧Vrefとの差分により励磁信号を生成し、出力端子から抵抗500(励磁コイル52)へ出力する。   The resistor 500 corresponds to the exciting coil 52. The excitation signal adjustment unit 6016 generates an excitation signal based on the difference between the triangular wave signal (with the feedback signal superimposed) from the excitation signal generation unit 1017A and the reference voltage Vref, and generates a resistor 500 (excitation coil from the output terminal). 52).

上述したように、励磁信号調整部6016へ供給される三角波信号に重畳された帰還電流Ifは、外部磁界(定常磁界Hex)と比例関係となる。そして、帰還信号に対応する帰還電流Ifとして駆動電流I(三角波電流信号)に重畳させ、励磁コイル52に印加することで、この帰還電流Ifによる磁界が発生し、磁気素子50内の磁性体コアに印加される磁界が一定になるように(第1検出信号及び第2検出信号の時間幅がT/2で一定となるように)調整する。
結果として、外部の定常磁界に依存せず、第1検出信号と第2検出信号の時間間隔を一定に保持することができる。
As described above, the feedback current If superimposed on the triangular wave signal supplied to the excitation signal adjustment unit 6016 is proportional to the external magnetic field (stationary magnetic field Hex). Then, by superimposing it on the drive current I (triangular wave current signal) as the feedback current If corresponding to the feedback signal and applying it to the exciting coil 52, a magnetic field is generated by this feedback current If, and the magnetic core in the magnetic element 50 is generated. Is adjusted so that the time width of the first detection signal and the second detection signal is constant at T / 2.
As a result, the time interval between the first detection signal and the second detection signal can be kept constant without depending on the external stationary magnetic field.

励磁信号生成部1017Aは、デジタル処理の場合と同様に、帰還信号調整部6013から供給される帰還信号を、制御回路内部で生成した三角波電圧信号に重畳させる。そして、励磁信号調整部6016、この帰還信号が重畳された三角波電圧信号から生成した三角波電流信号を励磁信号として励磁コイル52に対して印加する。
データ信号変換部6015の動作は、アナログ値を増幅する以外、デジタル処理と同様であるため、説明を省略する
また、本実施形態においては、励磁信号調整部6016のチョッパー動作を有効としている。一方、帰還信号調整部6013は、チョッパー動作により帰還収束が不安定になる場合があり、チョッパー動作を無効としている。同様に、検出信号増幅部6011は、チョッパー動作により、検出信号比較部1012における検波が不安定となるため、チョッパー動作を無効としている。
As in the case of digital processing, the excitation signal generation unit 1017A superimposes the feedback signal supplied from the feedback signal adjustment unit 6013 on the triangular wave voltage signal generated inside the control circuit. Then, the excitation signal adjustment unit 6016 applies a triangular wave current signal generated from the triangular wave voltage signal on which the feedback signal is superimposed to the excitation coil 52 as an excitation signal.
Since the operation of the data signal conversion unit 6015 is the same as that of digital processing except that the analog value is amplified, the description thereof is omitted. In the present embodiment, the chopper operation of the excitation signal adjustment unit 6016 is validated. On the other hand, the feedback signal adjustment unit 6013 may make the feedback convergence unstable due to the chopper operation, and invalidates the chopper operation. Similarly, the detection signal amplifying unit 6011 disables the chopper operation because the detection in the detection signal comparison unit 1012 becomes unstable due to the chopper operation.

図4は、ゼロ磁界の環境下におけるデータ出力のオフセットに重畳するデータ出力誤差と温度との対応を示す図である。図4においては、縦軸がデータ出力誤差の数値を示し、横軸が温度を示している。データ出力誤差は、温度T0におけるオフセットを基準とし、この温度T0における基準の数値と、各温度におけるゼロ磁界におけるオフセットとの差分を示している。例えば、温度T0から温度Taの温度範囲で、磁気素子制御装置600が使用される。ただし、図4は、複数の磁気素子制御装置600のなかのただ1個の個体の温度特性を検出したものである。図4におけるデータ出力誤差の温度依存の傾向は、磁気素子制御装置600の個体毎に変化する。   FIG. 4 is a diagram showing a correspondence between the data output error superimposed on the offset of the data output in the environment of the zero magnetic field and the temperature. In FIG. 4, the vertical axis represents the numerical value of the data output error, and the horizontal axis represents the temperature. The data output error indicates a difference between the reference numerical value at the temperature T0 and the offset at the zero magnetic field at each temperature with the offset at the temperature T0 as a reference. For example, the magnetic element control device 600 is used in the temperature range from the temperature T0 to the temperature Ta. However, FIG. 4 shows the temperature characteristics of only one individual among the plurality of magnetic element control devices 600 detected. The temperature dependency tendency of the data output error in FIG. 4 changes for each magnetic element control device 600.

図5は、温度特性のタイプ(type)と、このタイプの各々に対応した検出信号増幅部6011、帰還信号調整部6013及び励磁信号調整部6016のそれぞれの極性の反転あるいは非反転の状態(極性状態)とを示すテーブルである。タイプとしては、テーブルに示す(1)、(2)、(3)及び(4)の4個の組合わせに対応している。すなわち、検出信号増幅部6011、帰還信号調整部6013及び励磁信号調整部6016の各々を、非反転、反転状態とした場合の4つの組合わせとなっている。ここで、4つの組合わせは、全ての回路が非反転の状態である(1)と、あるいはいずれか1個の回路が非反転の状態であり、残りの2個の回路が反転の状態である(2)、(3)及び(4)である。すなわち、検出信号増幅部6011、帰還信号調整部6013及び励磁信号調整部6016のそれぞれの3個の極性の論理積が非反転となる組み合わせとなっている。ここで、反転と非反転との組み合わせは6通りあるが、上述した4つ以外の組み合わせは、フィードバック制御が収束しなくなるため、本実施形態においては用いていない。   FIG. 5 shows the types of temperature characteristics (types) and the inversion or non-inversion states (polarities) of the polarities of the detection signal amplification unit 6011, feedback signal adjustment unit 6013, and excitation signal adjustment unit 6016 corresponding to each of these types. State). The types correspond to the four combinations (1), (2), (3) and (4) shown in the table. That is, there are four combinations when the detection signal amplification unit 6011, the feedback signal adjustment unit 6013, and the excitation signal adjustment unit 6016 are in the non-inverted and inverted states. Here, all four circuits are in a non-inverted state (1), or any one circuit is in a non-inverted state, and the remaining two circuits are in an inverted state. There are (2), (3) and (4). That is, the combination of the three polarities of the detection signal amplification unit 6011, the feedback signal adjustment unit 6013, and the excitation signal adjustment unit 6016 is non-inverted. Here, there are six combinations of inversion and non-inversion, but combinations other than the four described above are not used in this embodiment because feedback control does not converge.

図5において、検出信号増幅部6011、帰還信号調整部6013及び励磁信号調整部6016のそれぞの極性状態の示す極性の非反転及び反転の状態において、タイプ(1)は、励磁信号調整部6016が非反転の状態であり、検出信号増幅部6011が非反転の状態であり、帰還信号調整部6013が非反転の状態である。また、タイプ(2)は、励磁信号調整部6016が反転の状態であり、検出信号増幅部6011が非反転の状態であり、帰還信号調整部6013が反転の状態である。タイプ(3)は、励磁信号調整部6016が反転の状態であり、検出信号増幅部6011が反転の状態であり、帰還信号調整部6013が非反転の状態である。タイプ(4)は、励磁信号調整部6016が非反転の状態であり、検出信号増幅部6011が反転の状態であり、帰還信号調整部6013が反転の状態である。検出信号増幅部6011、帰還信号調整部6013及び励磁信号調整部6016の各々の非反転及び反転の状態の切り替えは、すでに説明したように、それぞれの部におけるスイッチング素子のオン及びオフの切り替えにより行う。   In FIG. 5, in the non-inversion and inversion states of the polarities indicated by the respective polarity states of the detection signal amplification unit 6011, the feedback signal adjustment unit 6013, and the excitation signal adjustment unit 6016, the type (1) is the excitation signal adjustment unit 6016. Is a non-inverted state, the detection signal amplifying unit 6011 is in a non-inverted state, and the feedback signal adjusting unit 6013 is in a non-inverted state. In type (2), the excitation signal adjustment unit 6016 is in an inverted state, the detection signal amplification unit 6011 is in a non-inversion state, and the feedback signal adjustment unit 6013 is in an inversion state. Type (3) is an excitation signal adjustment unit 6016 in an inverted state, a detection signal amplification unit 6011 in an inverted state, and a feedback signal adjustment unit 6013 in a non-inversion state. In type (4), the excitation signal adjustment unit 6016 is in a non-inverted state, the detection signal amplification unit 6011 is in an inverted state, and the feedback signal adjustment unit 6013 is in an inverted state. Switching between the non-inverted state and the inverted state of each of the detection signal amplifying unit 6011, the feedback signal adjusting unit 6013, and the excitation signal adjusting unit 6016 is performed by switching on and off the switching element in each unit as described above. .

図4に示されているように、図4のタイプ(1)のデータ曲線は、励磁信号調整部6016の極性状態が非反転であり、検出信号増幅部6011の極性状態が非反転であり、帰還信号調整部6013の極性状態が非反転である場合におけるデータ出力誤差と温度との対応関係を示している。また、図4のタイプ(2)のデータ曲線は、励磁信号調整部6016の極性状態が反転であり、検出信号増幅部6011の極性状態が非反転であり、帰還信号調整部6013の極性状態が反転である場合におけるデータ出力誤差と温度との対応関係を示している。図4のタイプ(3)のデータ曲線は、励磁信号調整部6016の極性状態が反転であり、検出信号増幅部6011の極性状態が反転であり、帰還信号調整部6013の極性状態が非反転である場合におけるデータ出力誤差と温度との対応関係を示している。図4のタイプ(4)のデータ曲線は、励磁信号調整部6016の極性状態が非反転であり、検出信号増幅部6011の極性状態が反転であり、帰還信号調整部6013の極性状態が反転である場合におけるデータ出力誤差と温度との対応関係を示している。   As shown in FIG. 4, in the data curve of type (1) in FIG. 4, the polarity state of the excitation signal adjustment unit 6016 is non-inverted, and the polarity state of the detection signal amplification unit 6011 is non-inverted. The correspondence relationship between the data output error and the temperature when the polarity state of the feedback signal adjustment unit 6013 is non-inverted is shown. In the data curve of type (2) in FIG. 4, the polarity state of the excitation signal adjustment unit 6016 is inverted, the polarity state of the detection signal amplification unit 6011 is non-inversion, and the polarity state of the feedback signal adjustment unit 6013 is A correspondence relationship between data output error and temperature in the case of inversion is shown. In the type (3) data curve of FIG. 4, the polarity state of the excitation signal adjustment unit 6016 is inverted, the polarity state of the detection signal amplification unit 6011 is inverted, and the polarity state of the feedback signal adjustment unit 6013 is non-inversion. The correspondence relationship between data output error and temperature in a certain case is shown. In the data curve of type (4) in FIG. 4, the polarity state of the excitation signal adjustment unit 6016 is non-inverted, the polarity state of the detection signal amplification unit 6011 is inverted, and the polarity state of the feedback signal adjustment unit 6013 is inverted. The correspondence relationship between data output error and temperature in a certain case is shown.

また、検出信号増幅部6011、帰還信号調整部6013及び励磁信号調整部6016の各々において、出力が反転及び非反転となる極性状態とは別に、スイッチング素子の切替によりそれぞれの回路における感度の極性が変化する。ここで、感度の極性(以下、感度極性)は、検出信号比較部1012が検出信号の時間間隔を、第1検出信号と第2検出信号との間として測定しており、励磁信号のオフセット量に依存する。したがって、励磁信号調整部6016が出力する励磁信号の極性状態が反転すると、磁界に対する帰還信号の磁界に対する増減の感度極性が反転する。しかし、励磁信号調整部6016が出力する励磁信号の極性状態が非反転で、検出信号増幅部6011の出力の極性状態のみを反転させた場合は、磁界に対する帰還信号の増減の感度極性は反転しない。一方、帰還信号調整部6013における帰還信号の増減の感度極性は、帰還信号調整部6013における帰還信号の極性状態を反転することにより反転する。   In addition, in each of the detection signal amplification unit 6011, the feedback signal adjustment unit 6013, and the excitation signal adjustment unit 6016, the polarity of the sensitivity in each circuit is changed by switching the switching element, in addition to the polarity state in which the output is inverted and non-inverted. Change. Here, the polarity of sensitivity (hereinafter referred to as sensitivity polarity) is measured by the detection signal comparison unit 1012 measuring the time interval of the detection signal between the first detection signal and the second detection signal, and the offset amount of the excitation signal. Depends on. Therefore, when the polarity state of the excitation signal output by the excitation signal adjustment unit 6016 is reversed, the sensitivity polarity of the increase / decrease of the feedback signal with respect to the magnetic field is reversed. However, when the polarity state of the excitation signal output by the excitation signal adjustment unit 6016 is non-inverted and only the polarity state of the output of the detection signal amplification unit 6011 is inverted, the sensitivity polarity of increase / decrease of the feedback signal with respect to the magnetic field is not inverted. . On the other hand, the sensitivity polarity of the increase / decrease of the feedback signal in the feedback signal adjustment unit 6013 is inverted by inverting the polarity state of the feedback signal in the feedback signal adjustment unit 6013.

以下に、タイプ(1)の場合の極性状態及び感度極性を基準とし、タイプ(2)、タイプ(3)及びタイプ(4)の各々の感度極性について説明する。
・タイプ(2)の場合
励磁信号調整部6016の極性状態が反転しているため、磁気素子50から出力される検出信号の極性状態が反転する。検出信号増幅部6011は、極性状態が非反転であるため、感度極性が反転した出力となる。また、帰還信号調整部6012は、極性状態が反転している。このため、帰還信号の感度極性が反転されるため、帰還信号の感度極性がタイプ(1)と同一となり、結果的にフィードバックは収束する。上述したように、励磁信号の極性状態が反転して検出信号の感度極性が反転し、かつ、反転した検出信号から生成される帰還信号の感度極性が反転しているため、磁気素子制御装置100Aの感度極性は、最終的にタイプ(1)と同一になる。
The sensitivity polarities of type (2), type (3), and type (4) will be described below with reference to the polarity state and sensitivity polarity in the case of type (1).
-Type (2) Since the polarity state of the excitation signal adjustment unit 6016 is reversed, the polarity state of the detection signal output from the magnetic element 50 is reversed. The detection signal amplification unit 6011 has an output in which the sensitivity polarity is inverted because the polarity state is non-inverted. Further, the polarity of the feedback signal adjustment unit 6012 is inverted. For this reason, since the sensitivity polarity of the feedback signal is inverted, the sensitivity polarity of the feedback signal becomes the same as that of the type (1), and as a result, the feedback converges. As described above, the polarity state of the excitation signal is inverted, the sensitivity polarity of the detection signal is inverted, and the sensitivity polarity of the feedback signal generated from the inverted detection signal is inverted. Is finally the same as type (1).

・タイプ(3)の場合
励磁信号調整部6016の極性状態が反転しているため、磁気素子50から出力される検出信号の極性状態が反転する。検出信号増幅部6011は、極性状態が反転であるため、感度極性が反転しない出力となり、タイプ(1)と同一の感度極性となる。また、帰還信号調整部6012は、極性状態が非反転している。このため、帰還信号の感度極性がタイプ(1)と同一となり、結果的にフィードバックは収束する。また、励磁信号の極性状態が反転して検出信号の感度極性が反転し、かつ、反転した検出信号から生成される帰還信号の極性は非反転であるため、感度極性は、タイプ(1)に対して反転する。
• Type (3) Since the polarity state of the excitation signal adjustment unit 6016 is reversed, the polarity state of the detection signal output from the magnetic element 50 is reversed. Since the polarity state of the detection signal amplifier 6011 is reversed, the detection signal amplification unit 6011 has an output that does not reverse the sensitivity polarity, and has the same sensitivity polarity as that of the type (1). Further, the polarity of the feedback signal adjustment unit 6012 is not inverted. For this reason, the sensitivity polarity of the feedback signal is the same as that of the type (1), and as a result, the feedback converges. In addition, since the polarity state of the excitation signal is inverted to reverse the sensitivity polarity of the detection signal, and the polarity of the feedback signal generated from the inverted detection signal is non-inverted, the sensitivity polarity is set to type (1). Inversely.

・タイプ(4)の場合
励磁信号調整部6016の極性状態が反転していないため、磁気素子50から出力される検出信号の極性状態はタイプ(1)と同一である。検出信号増幅部6011は、極性状態が反転であるため、感度極性が反転した出力となり、タイプ(1)に対して反転した感度極性となる。また、帰還信号調整部6012は、極性状態が反転している。このため、帰還信号の感度極性がタイプ(1)と同一となり、結果的にフィードバックは収束する。また、励磁信号の極性状態が非反転であり検出信号の感度極性が反転せず、かつ、反転した検出信号から生成される帰還信号の極性が反転であるため、感度極性は、タイプ(3)と同様に、タイプ(1)に対して反転する。
上述したように、本実施形態における個体において、検出信号増幅部6011、帰還信号調整部6013及び励磁信号調整部6016の各々の極性状態を、タイプ(1)からタイプ(4)の各々に変更した際、タイプ(1)とタイプ(2)とが同様の感度極性となり、また、タイプ(3)とタイプ(4)とが同様の感度極性となる。
In the case of type (4) Since the polarity state of the excitation signal adjustment unit 6016 is not inverted, the polarity state of the detection signal output from the magnetic element 50 is the same as that of the type (1). Since the detection signal amplification unit 6011 has an inverted polarity state, the detection signal amplification unit 6011 has an output with the sensitivity polarity inverted, and has a sensitivity polarity inverted with respect to the type (1). Further, the polarity of the feedback signal adjustment unit 6012 is inverted. For this reason, the sensitivity polarity of the feedback signal is the same as that of the type (1), and as a result, the feedback converges. Further, since the polarity state of the excitation signal is non-inverted, the sensitivity polarity of the detection signal is not inverted, and the polarity of the feedback signal generated from the inverted detection signal is inverted, the sensitivity polarity is type (3). Inverts for type (1) as well.
As described above, in the individual in this embodiment, the polarity state of each of the detection signal amplification unit 6011, the feedback signal adjustment unit 6013, and the excitation signal adjustment unit 6016 is changed from type (1) to type (4). In this case, type (1) and type (2) have the same sensitivity polarity, and type (3) and type (4) have the same sensitivity polarity.

そして、図4の磁気素子制御装置600の個体においては、図5の極性状態を示すテーブルから特定温度Ta以下の温度環境に磁気素子50が存在する場合、帰還信号調整部6013の極性状態と、データ出力誤差の温度係数の極性とに相関があることがわかる。図4の磁気素子制御装置600の個体においては、特定温度Ta以上の温度環境に磁気素子50が存在する場合、検出信号増幅部6011の極性状態と、データ出力誤差の温度係数の極性に相関があることがわかる。本実施形態においては、帰還信号調整部6013に対してチョッパー動作を無効としている。このため、温度T0以下のデータ出力誤差には、検出信号増幅部6011の出力の温度特性が影響を与えていると考えられる。   In the individual magnetic element control device 600 of FIG. 4, when the magnetic element 50 exists in the temperature environment below the specific temperature Ta from the table showing the polarity state of FIG. 5, the polarity state of the feedback signal adjustment unit 6013, It can be seen that there is a correlation between the polarity of the temperature coefficient of the data output error. In the individual magnetic element control device 600 of FIG. 4, when the magnetic element 50 exists in a temperature environment equal to or higher than the specific temperature Ta, there is a correlation between the polarity state of the detection signal amplification unit 6011 and the polarity of the temperature coefficient of the data output error. I know that there is. In this embodiment, the chopper operation is disabled for the feedback signal adjustment unit 6013. For this reason, it is considered that the temperature characteristic of the output of the detection signal amplification unit 6011 has an influence on the data output error below the temperature T0.

一方、検出信号増幅部6011のデータ出力誤差に与える影響を除去する目的で、検出信号増幅部6011にはDC(Direct Current、直流)カットフィルタを設ける場合がある。しかしながら、検出信号増幅部6011内におけるオペアンプの出力のオフセットにより、少なからず検出信号増幅部6011の出力にオフセットが重畳する。特に、温度上昇により、検出信号増幅部6011内のオペアンプを構成するトランジスタペアにおいて、トランジスタペアを構成するトランジスタのトランジスタ特性のミスマッチが大きくなると、オペアンプの出力に重畳するオフセットが増加することになる。実際のオペアンプ回路において、上述したオフセットの成分を完全にゼロとすることはできない。したがって、オペアンプから構成される検出信号増幅部6011などにおいては、図5に示すような、データ出力誤差の温度依存性を有することになると考えられる。   On the other hand, in order to remove the influence on the data output error of the detection signal amplification unit 6011, the detection signal amplification unit 6011 may be provided with a DC (Direct Current, DC) cut filter. However, due to the offset of the output of the operational amplifier in the detection signal amplification unit 6011, the offset is superimposed on the output of the detection signal amplification unit 6011. In particular, when a mismatch in transistor characteristics of the transistors constituting the transistor pair increases in the transistor pair constituting the operational amplifier in the detection signal amplification unit 6011 due to a temperature rise, the offset superimposed on the output of the operational amplifier increases. In an actual operational amplifier circuit, the above-described offset component cannot be made completely zero. Therefore, it is considered that the detection signal amplification unit 6011 constituted by the operational amplifier has the temperature dependence of the data output error as shown in FIG.

上述した結果から、本実施形態においては、データ信号変換部6015が検出信号増幅部6011、帰還信号調整部6013及び励磁信号調整部6016の各々の極性状態を制御する機能を有している。図4のグラフから解るように、タイプ(1)と(2)とは、感度極性が同一であり、温度T0から特定温度Taまでの温度範囲におけるデータ出力誤差の温度に対する変化特性が逆である。このため、データ信号変換部6015は、検出信号増幅部6011、帰還信号調整部6013及び励磁信号調整部6016の各々の極性状態を、各々の回路に設けられたスイッチング素子を、クロック信号生成部102の生成するクロック信号に同期させて、一周期毎にオンオフ制御することにより、一周期毎にタイプ(1)及びタイプ(2)の各々の極性状態とする。   From the results described above, in this embodiment, the data signal conversion unit 6015 has a function of controlling the polarity states of the detection signal amplification unit 6011, the feedback signal adjustment unit 6013, and the excitation signal adjustment unit 6016. As can be seen from the graph of FIG. 4, the types (1) and (2) have the same sensitivity polarity, and the change characteristics with respect to the temperature of the data output error in the temperature range from the temperature T0 to the specific temperature Ta are opposite. . For this reason, the data signal conversion unit 6015 changes the polarity state of each of the detection signal amplification unit 6011, the feedback signal adjustment unit 6013, and the excitation signal adjustment unit 6016, the switching element provided in each circuit, and the clock signal generation unit 102. The polarity state of each of the type (1) and the type (2) is set for each cycle by performing on / off control for each cycle in synchronization with the clock signal generated by.

例えば、図2の励磁信号調整部6016の場合、データ信号変換部6015は、検出信号増幅部6011、帰還信号調整部6013及び励磁信号調整部6016の各々をタイプ(1)の極性状態とする場合、スイッチング素子SW1_1をオン状態、スイッチング素子SW1_2をオフ状態、スイッチング素子2_1をオン状態、スイッチング素子SW2_2をオフ状態とする制御を行う。
また、図2の励磁信号調整部6016の場合、データ信号変換部6015は、検出信号増幅部6011、帰還信号調整部6013及び励磁信号調整部6016の各々をタイプ(2)の極性状態とする場合、スイッチング素子SW1_1をオフ状態、スイッチング素子SW1_2をオン状態、スイッチング素子2_1をオフ状態、スイッチング素子SW2_2をオン状態とする制御を行う。
For example, in the case of the excitation signal adjustment unit 6016 in FIG. 2, the data signal conversion unit 6015 sets the detection signal amplification unit 6011, the feedback signal adjustment unit 6013, and the excitation signal adjustment unit 6016 to the type (1) polarity state. The switching element SW1_1 is turned on, the switching element SW1_2 is turned off, the switching element 2_1 is turned on, and the switching element SW2_2 is turned off.
In the case of the excitation signal adjustment unit 6016 in FIG. 2, the data signal conversion unit 6015 sets the detection signal amplification unit 6011, the feedback signal adjustment unit 6013, and the excitation signal adjustment unit 6016 to the type (2) polarity state. The switching element SW1_1 is turned off, the switching element SW1_2 is turned on, the switching element 2_1 is turned off, and the switching element SW2_2 is turned on.

一方、図3の励磁信号調整部6016の場合、データ信号変換部6015は、検出信号増幅部6011、帰還信号調整部6013及び励磁信号調整部6016の各々をタイプ(1)の極性状態とする場合、スイッチング素子SW1をオン状態、スイッチング素子SW2をオフ状態とする制御を行う。
また、図3の励磁信号調整部6016の場合、データ信号変換部6015は、検出信号増幅部6011、帰還信号調整部6013及び励磁信号調整部6016の各々をタイプ(2)の極性状態とする場合、スイッチング素子SW1をオフ状態、スイッチング素子SW2をオン状態とする制御を行う。
On the other hand, in the case of the excitation signal adjustment unit 6016 in FIG. 3, the data signal conversion unit 6015 sets each of the detection signal amplification unit 6011, the feedback signal adjustment unit 6013, and the excitation signal adjustment unit 6016 to the type (1) polarity state. The switching element SW1 is turned on and the switching element SW2 is turned off.
In the case of the excitation signal adjustment unit 6016 in FIG. 3, the data signal conversion unit 6015 sets the detection signal amplification unit 6011, the feedback signal adjustment unit 6013, and the excitation signal adjustment unit 6016 to the type (2) polarity state. The switching element SW1 is turned off and the switching element SW2 is turned on.

そして、データ信号変換部6015は、一周期毎に帰還信号調整部6013から入力されるタイプ(1)の極性状態における電圧Vb1の帰還信号と、タイプ(2)の極性状態における電圧Vb2の帰還信号とを入力する。次に、データ信号変換部6015は、電圧Vb1と電圧Vb2とを加算し、加算結果を2で除算して平均化する。そして、データ信号変換部6015は、平均化した数値からデータ信号を求めて出力する。このデータ信号の求め方については、すでに説明した動作と同様である。
すなわち、本実施形態においては、例えば、仕様として動作可能な温度範囲として設定されている温度T0から特性温度Taまでの温度範囲にて、感度極性が同一で、データ出力誤差の温度特性が逆のタイプのデータ出力の平均値を求めて、最終的なデータ出力として出力する。
The data signal conversion unit 6015 receives the feedback signal of the voltage Vb1 in the type (1) polarity state and the feedback signal of the voltage Vb2 in the type (2) polarity state, which are input from the feedback signal adjustment unit 6013 every cycle. Enter. Next, the data signal converter 6015 adds the voltage Vb1 and the voltage Vb2, and divides the addition result by 2 and averages the result. Then, the data signal conversion unit 6015 obtains and outputs a data signal from the averaged numerical value. The method for obtaining the data signal is the same as the operation already described.
In other words, in the present embodiment, for example, the sensitivity polarity is the same and the temperature characteristics of the data output error are opposite in the temperature range from the temperature T0 set as the operable temperature range to the characteristic temperature Ta. The average value of the type data output is obtained and output as the final data output.

また、磁気素子制御装置600の個体毎に、各タイプの感度極性が異なり、平均値を算出するタイプの組み合わせが異なる。したがって、磁気素子制御装置600の個体毎に、図4に示すタイプ毎のデータ曲線を求めると、いずれかの2つのタイプが感度極性が同一であり、かつ温度T0から特性温度Taまでの温度範囲にてデータ出力誤差の温度特性が逆である。このため、検出信号増幅部6011、帰還信号調整部6013及び励磁信号調整部6016を、感度極性が同一であり、かつ温度T0から特性温度Taまでの温度範囲にてデータ出力誤差の温度特性が逆である2つのタイプの極性状態として、上述した平均化を行う処理を、データ信号変換部6015に対して設定しておく。   Further, for each individual magnetic element control device 600, the sensitivity polarity of each type is different, and the combination of types for calculating the average value is different. Therefore, when the data curve for each type shown in FIG. 4 is obtained for each individual magnetic element control device 600, any two types have the same sensitivity polarity and the temperature range from the temperature T0 to the characteristic temperature Ta. The temperature characteristic of the data output error is reverse. For this reason, the detection signal amplification unit 6011, the feedback signal adjustment unit 6013, and the excitation signal adjustment unit 6016 have the same sensitivity polarity and the reverse temperature characteristics of the data output error in the temperature range from the temperature T0 to the characteristic temperature Ta. For the two types of polar states, the above-described averaging process is set for the data signal converter 6015.

図6は、温度T0から特性温度Taまでの温度範囲におけるデータ信号を検出する際、データ信号変換部6015におけるデータ信号の生成を説明するフローチャートである。図6においては、検出信号増幅部6011、帰還信号調整部6013及び励磁信号調整部6016の各々の極性状態をタイプ(1)とタイプ(2)との各々に順次制御し、タイプ(1)とタイプ(2)との各々において、電圧値Vb1、電圧値Vb2それぞれを取得し、平均化してデータ信号を得る処理を示すフローチャートである。   FIG. 6 is a flowchart for explaining generation of a data signal in the data signal converter 6015 when detecting a data signal in the temperature range from the temperature T0 to the characteristic temperature Ta. In FIG. 6, the polarity states of the detection signal amplification unit 6011, the feedback signal adjustment unit 6013, and the excitation signal adjustment unit 6016 are sequentially controlled to each of the type (1) and the type (2), and the type (1) and It is a flowchart which shows the process which acquires each voltage value Vb1 and voltage value Vb2, and averages and obtains a data signal in each of type (2).

ステップS11:
データ信号変換部6015は、クロック信号に同期して、検出信号増幅部6011、帰還信号調整部6013及び励磁信号調整部6016の各々の極性状態を、それぞれの部に設けられた極性状態変更用のスイッチング素子をオンオフ制御し、タイプ(1)の極性状態に設定する。
これにより、検出信号増幅部6011、帰還信号調整部6013及び励磁信号調整部6016の各々の極性状態がタイプ(1)に対応し、磁気素子制御装置600においてすでに説明した磁界の検出処理が行われ、帰還信号調整部6013からタイプ(1)の極性状態に対応した帰還信号が電圧値Vb1として出力される。
Step S11:
The data signal conversion unit 6015 synchronizes the polarity states of the detection signal amplification unit 6011, the feedback signal adjustment unit 6013, and the excitation signal adjustment unit 6016 in synchronization with the clock signal, for changing the polarity state provided in the respective units. The switching element is controlled to be turned on and off, and is set to the type (1) polarity state.
As a result, the polarity states of the detection signal amplification unit 6011, the feedback signal adjustment unit 6013, and the excitation signal adjustment unit 6016 correspond to the type (1), and the magnetic element control device 600 performs the magnetic field detection processing already described. The feedback signal corresponding to the polarity state of type (1) is output from the feedback signal adjustment unit 6013 as the voltage value Vb1.

ステップS12:
データ信号変換部6015は、検出信号増幅部6011から出力される帰還信号(電圧値Vb1)を入力し、内部に設けられた記憶部に一旦書き込んで記憶させる。
Step S12:
The data signal conversion unit 6015 receives the feedback signal (voltage value Vb1) output from the detection signal amplification unit 6011, and temporarily writes and stores the feedback signal (voltage value Vb1) in an internal storage unit.

ステップS13:
データ信号変換部6015は、ステップS11における周期の次の周期において、クロック信号に同期して、検出信号増幅部6011、帰還信号調整部6013及び励磁信号調整部6016の各々の極性状態を、それぞれの部に設けられた極性状態変更用のスイッチング素子をオンオフ制御し、タイプ(2)の極性状態に設定する。このとき、データ信号変換部6015は、内部に設けられたタイマを起動し、スイッチング素子をオンオフ制御してからの経過時間のカウントを開始する。
これにより、検出信号増幅部6011、帰還信号調整部6013及び励磁信号調整部6016の各々の極性状態がタイプ(2)に対応し、磁気素子制御装置600においてすでに説明した磁界の検出処理が行われ、帰還信号調整部6013からタイプ(2)の極性状態に対応した帰還信号が電圧値Vb2として出力される。
Step S13:
The data signal conversion unit 6015 changes the polarity states of the detection signal amplification unit 6011, the feedback signal adjustment unit 6013, and the excitation signal adjustment unit 6016 in synchronization with the clock signal in the next cycle of the cycle in step S11. On / off control of the switching element for changing the polarity state provided in the section is set to the polarity state of type (2). At this time, the data signal conversion unit 6015 starts a timer provided therein, and starts counting the elapsed time after the on / off control of the switching element.
As a result, the polar states of the detection signal amplification unit 6011, the feedback signal adjustment unit 6013, and the excitation signal adjustment unit 6016 correspond to the type (2), and the magnetic element control device 600 performs the magnetic field detection processing already described. The feedback signal corresponding to the polarity state of type (2) is output from the feedback signal adjustment unit 6013 as the voltage value Vb2.

ステップS14:
データ信号変換部6015は、スイッチング素子をオンオフ制御した後、所定の一定時間が経過するか否かの判定を行う。すなわち、データ信号変換部6015は、タイマのカウントする経過時間が、予め設定されている一定時間を超えたか否かの判定を行う。ここで、記憶させる帰還信号は、極性状態変更用のスイッチング素子の切り替え後、一定時間経過した信号とする。ここでいう一定時間とは、定常磁界と定常温度とにおいて、帰還信号が一定値を出力していると判断できる時間を意味する。
そして、データ信号変換部6015は、経過時間が一定時間を超えた場合、スイッチング素子のオンオフ制御を行ってから一定時間が経過し、帰還信号が一定値に安定したとして、処理をステップS15へ進める。一方、データ信号変換部6015は、経過時間が一定時間以下である場合、スイッチング素子のオンオフ制御を行ってから一定時間が経過しておらず、帰還信号が一定値に安定していないとして、処理をステップS14へ進める。
Step S14:
The data signal conversion unit 6015 determines whether or not a predetermined time has elapsed after the on / off control of the switching element. That is, the data signal conversion unit 6015 determines whether or not the elapsed time counted by the timer has exceeded a preset fixed time. Here, the feedback signal to be stored is a signal that has passed for a fixed time after the switching of the switching element for changing the polarity state. The constant time here means a time during which it can be determined that the feedback signal outputs a constant value at a steady magnetic field and a steady temperature.
Then, when the elapsed time exceeds a certain time, the data signal conversion unit 6015 advances the processing to step S15 on the assumption that the certain time has elapsed since the on / off control of the switching element is performed and the feedback signal is stabilized at a certain value. . On the other hand, when the elapsed time is equal to or shorter than the predetermined time, the data signal conversion unit 6015 determines that the predetermined time has not elapsed since the on / off control of the switching element and the feedback signal is not stable at a constant value. To step S14.

ステップS15:
データ信号変換部6015は、帰還信号調整部6013から出力される帰還信号(電圧値Vb2)を入力し、内部に設けられた記憶部に一旦書き込んで記憶させる。このとき、データ信号変換部6015は、内部に設けられたタイマをリセットし、「0」とする。
Step S15:
The data signal conversion unit 6015 receives the feedback signal (voltage value Vb2) output from the feedback signal adjustment unit 6013, and temporarily writes and stores it in a storage unit provided therein. At this time, the data signal conversion unit 6015 resets the timer provided therein to “0”.

ステップS16:
データ信号変換部6015は、内部に設けられた記憶部から、電圧値Vb1と電圧値Vb2とを読み出し、電圧値Vb1と電圧値Vb2とを加算し、加算結果を2で除算して平均化する。
Step S16:
The data signal conversion unit 6015 reads the voltage value Vb1 and the voltage value Vb2 from the storage unit provided therein, adds the voltage value Vb1 and the voltage value Vb2, and divides the addition result by 2 and averages the result. .

ステップS17:
データ信号変換部6015は、内部に設けられた記憶部に記憶された電圧値磁界テーブルを参照し、平均化された電圧値((Vb1+Vb2)/2)に対応する磁界の強度を求め、データ信号として出力する。
Step S17:
The data signal conversion unit 6015 refers to the voltage value magnetic field table stored in the storage unit provided therein, obtains the strength of the magnetic field corresponding to the averaged voltage value ((Vb1 + Vb2) / 2), and determines the data signal. Output as.

図7は、温度T0から特性温度Taまでの温度範囲におけるデータ信号を検出する際、データ信号変換部6015におけるデータ信号の生成を説明するフローチャートである。図7においては、検出信号増幅部6011、帰還信号調整部6013及び励磁信号調整部6016の各々の極性状態をタイプ(3)とタイプ(4)との各々に順次制御し、タイプ(3)とタイプ(4)との各々において、電圧値Vb3、電圧値Vb4それぞれを取得し、平均化してデータ信号を得る処理を示すフローチャートである。   FIG. 7 is a flowchart for explaining generation of a data signal in the data signal converter 6015 when detecting a data signal in the temperature range from the temperature T0 to the characteristic temperature Ta. In FIG. 7, the polarity states of the detection signal amplification unit 6011, the feedback signal adjustment unit 6013, and the excitation signal adjustment unit 6016 are sequentially controlled to the type (3) and the type (4), respectively, and the type (3) In each of type (4), it is a flowchart which shows the process which acquires each voltage value Vb3 and voltage value Vb4, and averages and acquires a data signal.

図4からタイプ(3)とタイプ(4)との感度極性が同一であり、温度T0から特定温度Taまでの温度範囲にてデータ出力誤差の温度特性が逆である2つのタイプの極性状態としては、タイプ(1)及びタイプ(2)の組み合わせ以外に、タイプ(3)及びタイプ(4)の組み合わせがある(図4から判定)。このため、図7のフローチャートにおいては、タイプ(1)及びタイプ(2)の組み合わに換えて、タイプ(3)及びタイプ(4)の組み合わせにより、データ信号変換部6015がタイプ(3)で求めた帰還信号の電圧値Vb3と、タイプ(4)で求めた帰還信号の電圧値Vb4の平均化を行い、データ信号を求める構成とされている。   As shown in FIG. 4, the polarity polarity of the type (3) is the same as that of the type (4), and the two types of polarity states have the opposite temperature characteristics of the data output error in the temperature range from the temperature T0 to the specific temperature Ta. In addition to the combination of type (1) and type (2), there is a combination of type (3) and type (4) (determined from FIG. 4). For this reason, in the flowchart of FIG. 7, instead of the combination of type (1) and type (2), the data signal conversion unit 6015 obtains the type (3) by the combination of type (3) and type (4). The feedback signal voltage value Vb3 and the feedback signal voltage value Vb4 obtained by the type (4) are averaged to obtain a data signal.

ステップS21:
データ信号変換部6015は、クロック信号に同期して、検出信号増幅部6011、帰還信号調整部6013及び励磁信号調整部6016の各々の極性状態を、それぞれの部に設けられた極性状態変更用のスイッチング素子をオンオフ制御し、タイプ(3)の極性状態に設定する。
これにより、検出信号増幅部6011、帰還信号調整部6013及び励磁信号調整部6016の各々の極性状態がタイプ(3)に対応し、磁気素子制御装置600においてすでに説明した磁界の検出処理が行われ、検出信号増幅部6011からタイプ(3)の極性状態に対応した帰還信号が電圧値Vb3として出力される。
Step S21:
The data signal conversion unit 6015 synchronizes the polarity states of the detection signal amplification unit 6011, the feedback signal adjustment unit 6013, and the excitation signal adjustment unit 6016 in synchronization with the clock signal for changing the polarity state provided in the respective units. The switching element is controlled to be turned on and off, and is set to the type (3) polarity state.
Thereby, each polarity state of the detection signal amplification unit 6011, the feedback signal adjustment unit 6013, and the excitation signal adjustment unit 6016 corresponds to the type (3), and the magnetic element control device 600 performs the magnetic field detection processing already described. The detection signal amplification unit 6011 outputs a feedback signal corresponding to the type (3) polarity state as the voltage value Vb3.

ステップS22:
データ信号変換部6015は、帰還信号調整部6013から出力される帰還信号(電圧値Vb3)を入力し、内部に設けられた記憶部に一旦書き込んで記憶させる。
Step S22:
The data signal conversion unit 6015 receives the feedback signal (voltage value Vb3) output from the feedback signal adjustment unit 6013, and temporarily writes and stores it in a storage unit provided therein.

ステップS23:
データ信号変換部6015は、ステップS11における周期の次の周期において、クロック信号に同期して、検出信号増幅部6011、帰還信号調整部6013及び励磁信号調整部6016の各々の極性状態を、それぞれの部に設けられた極性状態変更用のスイッチング素子をオンオフ制御し、タイプ(4)の極性状態に設定する。このとき、データ信号変換部6015は、内部に設けられたタイマを起動し、スイッチング素子をオンオフ制御してからの経過時間のカウントを開始する。
これにより、検出信号増幅部6011、帰還信号調整部6013及び励磁信号調整部6016の各々の極性状態がタイプ(4)に対応し、磁気素子制御装置600においてすでに説明した磁界の検出処理が行われ、検出信号増幅部6011からタイプ(4)の極性状態に対応した帰還信号が電圧値Vb4として出力される。
Step S23:
The data signal conversion unit 6015 changes the polarity states of the detection signal amplification unit 6011, the feedback signal adjustment unit 6013, and the excitation signal adjustment unit 6016 in synchronization with the clock signal in the next cycle of the cycle in step S11. ON / OFF control of the switching element for changing the polarity state provided in the section is set to the type (4) polarity state. At this time, the data signal conversion unit 6015 starts a timer provided therein, and starts counting the elapsed time after the on / off control of the switching element.
Thereby, each polarity state of the detection signal amplification unit 6011, the feedback signal adjustment unit 6013, and the excitation signal adjustment unit 6016 corresponds to the type (4), and the magnetic element control device 600 performs the magnetic field detection processing already described. The detection signal amplifying unit 6011 outputs a feedback signal corresponding to the type (4) polarity state as the voltage value Vb4.

ステップS24:
データ信号変換部6015は、スイッチング素子をオンオフ制御した後、所定の一定時間が経過するか否かの判定を行う。すなわち、データ信号変換部6015は、タイマのカウントする経過時間が、予め設定されている一定時間を超えたか否かの判定を行う。
そして、データ信号変換部6015は、経過時間が一定時間を超えた場合、スイッチング素子のオンオフ制御を行ってから一定時間が経過し、帰還信号が一定値に安定したとして、処理をステップS25へ進める。一方、データ信号変換部6015は、経過時間が一定時間以下である場合、スイッチング素子のオンオフ制御を行ってから一定時間が経過しておらず、帰還信号が一定値に安定していないとして、処理をステップS24へ進める。
Step S24:
The data signal conversion unit 6015 determines whether or not a predetermined time has elapsed after the on / off control of the switching element. That is, the data signal conversion unit 6015 determines whether or not the elapsed time counted by the timer has exceeded a preset fixed time.
If the elapsed time exceeds a certain time, the data signal conversion unit 6015 advances the processing to step S25 assuming that the certain time has elapsed since the on / off control of the switching element has been performed and the feedback signal has stabilized at a certain value. . On the other hand, when the elapsed time is equal to or shorter than the predetermined time, the data signal conversion unit 6015 determines that the predetermined time has not elapsed since the on / off control of the switching element and the feedback signal is not stable at a constant value. Advances to step S24.

ステップS25:
データ信号変換部6015は、帰還信号調整部6013から出力される帰還信号(電圧値Vb4)を入力し、内部に設けられた記憶部に一旦書き込んで記憶させる。このとき、データ信号変換部6015は、内部に設けられたタイマをリセットし、「0」とする。
Step S25:
The data signal conversion unit 6015 receives the feedback signal (voltage value Vb4) output from the feedback signal adjustment unit 6013, and temporarily writes and stores it in a storage unit provided therein. At this time, the data signal conversion unit 6015 resets the timer provided therein to “0”.

ステップS26:
データ信号変換部6015は、内部に設けられた記憶部から、電圧値Vb1と電圧値Vb2とを読み出し、電圧値Vb3と電圧値Vb4とを加算し、加算結果を2で除算して平均化する。
Step S26:
The data signal conversion unit 6015 reads the voltage value Vb1 and the voltage value Vb2 from the storage unit provided therein, adds the voltage value Vb3 and the voltage value Vb4, divides the addition result by 2, and averages the result. .

ステップS27:
データ信号変換部6015は、内部に設けられた記憶部に記憶された電圧値磁界テーブルを参照し、平均化された電圧値((Vb3+Vb4)/2)に対応する磁界の強度を求め、データ信号として出力する。
Step S27:
The data signal conversion unit 6015 refers to the voltage value magnetic field table stored in the storage unit provided therein, obtains the strength of the magnetic field corresponding to the averaged voltage value ((Vb3 + Vb4) / 2), and outputs the data signal Output as.

図8は、温度T0から特性温度Taを含む全温度範囲におけるデータ信号を検出する際、データ信号変換部6015におけるデータ信号の生成を説明するフローチャートである。図8においては、検出信号増幅部6011、帰還信号調整部6013及び励磁信号調整部6016の各々の極性状態をタイプ(1)とタイプ(4)との各々に順次制御し、タイプ(1)とタイプ(4)との各々において、電圧値Vb1、電圧値Vb4それぞれを取得し、平均化してデータ信号を得る処理を示すフローチャートである。   FIG. 8 is a flowchart for explaining generation of a data signal in the data signal converter 6015 when detecting a data signal in the entire temperature range including the characteristic temperature Ta from the temperature T0. In FIG. 8, the polarity states of the detection signal amplification unit 6011, the feedback signal adjustment unit 6013, and the excitation signal adjustment unit 6016 are sequentially controlled to the type (1) and the type (4), respectively, and the type (1) and In each of type (4), it is a flowchart which shows the process which acquires each voltage value Vb1 and voltage value Vb4, and averages and acquires a data signal.

図4からタイプ(1)とタイプ(4)との感度極性が特性温度Ta以上において同一であり、特定温度Ta以上における温度範囲にてデータ出力誤差の温度特性が逆である2つのタイプの極性状態としては、タイプ(1)及びタイプ(4)の組み合わせがある。
図8(a)は、磁気素子制御装置600の出荷前において、基準磁界(例えば、ゼロ磁界)におけるオフセット値を求めるフローチャートである。データ信号変換部6015は、出荷前の検査で得られたオフセット値を、全温度範囲における所定の温度毎に求めて内部の記憶部に書き込んで記憶させる。
From FIG. 4, the sensitivity polarities of type (1) and type (4) are the same at characteristic temperature Ta or higher, and the two types of polarities have the opposite temperature characteristics of data output error in the temperature range above specific temperature Ta. The state includes a combination of type (1) and type (4).
FIG. 8A is a flowchart for obtaining an offset value in a reference magnetic field (for example, zero magnetic field) before the shipment of the magnetic element control device 600. The data signal conversion unit 6015 obtains the offset value obtained by the inspection before shipment for each predetermined temperature in the entire temperature range, and writes and stores it in the internal storage unit.

図8(b)は、磁気素子制御装置600の出荷後に、温度T0から特性温度Taを含む全温度範囲におけるデータ信号を検出する際、データ信号変換部6015におけるデータ信号の生成を説明するフローチャートである。すなわち、図8(b)においては、検出信号増幅部6011、帰還信号調整部6013及び励磁信号調整部6016の各々の極性状態をタイプ(1)とタイプ(4)との各々に順次制御し、タイプ(1)とタイプ(4)との各々において、電圧値Vb1、電圧値Vb4それぞれを取得し、平均化してデータ信号を得る処理を示すフローチャートである。   FIG. 8B is a flowchart for explaining generation of a data signal in the data signal conversion unit 6015 when detecting a data signal in the entire temperature range including the characteristic temperature Ta from the temperature T0 after the magnetic element control device 600 is shipped. is there. That is, in FIG. 8B, the polarity states of the detection signal amplification unit 6011, the feedback signal adjustment unit 6013, and the excitation signal adjustment unit 6016 are sequentially controlled to each of the type (1) and the type (4), It is a flowchart which shows the process which acquires each voltage value Vb1 and voltage value Vb4 in each of type (1) and type (4), and averages and acquires a data signal.

図8(a)のフローチャートから説明する。
ステップS31a:
直交する3軸方向に均一な磁界を印加できるコイル(以下、「3軸ヘルムホルツコイル」と称す)などにより、直交する3軸方向に対して、特定の空間領域で任意の均一な磁界を発生することのできる環境を用意し、当該環境下に磁気素子50を付加した磁気素子制御装置600を設置する。そして、磁気素子50に対してゼロ磁界を与える。
This will be described with reference to the flowchart of FIG.
Step S31a:
An arbitrary uniform magnetic field is generated in a specific spatial region with respect to the orthogonal three-axis direction by a coil that can apply a uniform magnetic field in the orthogonal three-axis direction (hereinafter referred to as “three-axis Helmholtz coil”). An environment in which the magnetic element can be used is prepared, and the magnetic element control device 600 to which the magnetic element 50 is added is installed in the environment. A zero magnetic field is applied to the magnetic element 50.

ステップS32a:
データ信号変換部6015は、クロック信号に同期して、検出信号増幅部6011、帰還信号調整部6013及び励磁信号調整部6016の各々の極性状態を、それぞれの部に設けられた極性状態変更用のスイッチング素子をオンオフ制御し、タイプ(1)の極性状態に設定する。このとき、データ信号変換部6015は、内部に設けられたタイマを起動し、スイッチング素子をオンオフ制御してからの経過時間のカウントを開始する。
これにより、検出信号増幅部6011、帰還信号調整部6013及び励磁信号調整部6016の各々の極性状態がタイプ(1)に対応し、磁気素子制御装置600においてすでに説明した磁界の検出処理が行われ、帰還信号調整部6013からタイプ(1)の極性状態に対応した帰還信号が電圧値Vb1として出力される。
Step S32a:
The data signal conversion unit 6015 synchronizes the polarity states of the detection signal amplification unit 6011, the feedback signal adjustment unit 6013, and the excitation signal adjustment unit 6016 in synchronization with the clock signal, for changing the polarity state provided in the respective units. The switching element is controlled to be turned on and off, and is set to the type (1) polarity state. At this time, the data signal conversion unit 6015 starts a timer provided therein, and starts counting the elapsed time after the on / off control of the switching element.
As a result, the polarity states of the detection signal amplification unit 6011, the feedback signal adjustment unit 6013, and the excitation signal adjustment unit 6016 correspond to the type (1), and the magnetic element control device 600 performs the magnetic field detection processing already described. The feedback signal corresponding to the polarity state of type (1) is output from the feedback signal adjustment unit 6013 as the voltage value Vb1.

ステップS33a:
データ信号変換部6015は、スイッチング素子をオンオフ制御した後、所定の一定時間が経過するか否かの判定を行う。すなわち、データ信号変換部6015は、タイマのカウントする経過時間が、予め設定されている一定時間を超えたか否かの判定を行う。
そして、データ信号変換部6015は、経過時間が一定時間を超えた場合、スイッチング素子のオンオフ制御を行ってから一定時間が経過し、帰還信号が一定値に安定したとして、処理をステップS34aへ進める。一方、データ信号変換部6015は、経過時間が一定時間以下である場合、スイッチング素子のオンオフ制御を行ってから一定時間が経過しておらず、帰還信号が一定値に安定していないとして、処理をステップS33aへ進める。
Step S33a:
The data signal conversion unit 6015 determines whether or not a predetermined time has elapsed after the on / off control of the switching element. That is, the data signal conversion unit 6015 determines whether or not the elapsed time counted by the timer has exceeded a preset fixed time.
If the elapsed time exceeds a certain time, the data signal conversion unit 6015 advances the processing to step S34a on the assumption that the certain time has elapsed since the on / off control of the switching element has been performed and the feedback signal has stabilized at a certain value. . On the other hand, when the elapsed time is equal to or shorter than the predetermined time, the data signal conversion unit 6015 determines that the predetermined time has not elapsed since the on / off control of the switching element and the feedback signal is not stable at a constant value. Advances to step S33a.

ステップS34a:
データ信号変換部6015は、帰還信号調整部6013から出力される帰還信号(電圧値Vb1)を入力し、内部に設けられた記憶部に一旦書き込んで記憶させる。このとき、データ信号変換部6015は、内部に設けられたタイマをリセットし、「0」とする。
Step S34a:
The data signal conversion unit 6015 receives the feedback signal (voltage value Vb1) output from the feedback signal adjustment unit 6013, and temporarily writes and stores it in a storage unit provided therein. At this time, the data signal conversion unit 6015 resets the timer provided therein to “0”.

ステップS35a:
データ信号変換部6015は、ステップS11における周期の次の周期において、クロック信号に同期して、検出信号増幅部6011、帰還信号調整部6013及び励磁信号調整部6016の各々の極性状態を、それぞれの部に設けられた極性状態変更用のスイッチング素子をオンオフ制御し、タイプ(4)の極性状態に設定する。このとき、データ信号変換部6015は、内部に設けられたタイマを起動し、スイッチング素子をオンオフ制御してからの経過時間のカウントを開始する。
これにより、検出信号増幅部6011、帰還信号調整部6013及び励磁信号調整部6016の各々の極性状態がタイプ(4)に対応し、磁気素子制御装置600においてすでに説明した磁界の検出処理が行われ、帰還信号調整部6013からタイプ(4)の極性状態に対応した帰還信号が電圧値Vb4として出力される。
Step S35a:
The data signal conversion unit 6015 changes the polarity states of the detection signal amplification unit 6011, the feedback signal adjustment unit 6013, and the excitation signal adjustment unit 6016 in synchronization with the clock signal in the next cycle of the cycle in step S11. ON / OFF control of the switching element for changing the polarity state provided in the section is set to the type (4) polarity state. At this time, the data signal conversion unit 6015 starts a timer provided therein, and starts counting the elapsed time after the on / off control of the switching element.
Thereby, each polarity state of the detection signal amplification unit 6011, the feedback signal adjustment unit 6013, and the excitation signal adjustment unit 6016 corresponds to the type (4), and the magnetic element control device 600 performs the magnetic field detection processing already described. The feedback signal corresponding to the polarity state of type (4) is output from the feedback signal adjustment unit 6013 as the voltage value Vb4.

ステップS36a:
データ信号変換部6015は、スイッチング素子をオンオフ制御した後、所定の一定時間が経過するか否かの判定を行う。すなわち、データ信号変換部6015は、タイマのカウントする経過時間が、予め設定されている一定時間を超えたか否かの判定を行う。
そして、データ信号変換部6015は、経過時間が一定時間を超えた場合、スイッチング素子のオンオフ制御を行ってから一定時間が経過し、帰還信号が一定値に安定したとして、処理をステップS37aへ進める。一方、データ信号変換部6015は、経過時間が一定時間以下である場合、スイッチング素子のオンオフ制御を行ってから一定時間が経過しておらず、帰還信号が一定値に安定していないとして、処理をステップS36aへ進める。
Step S36a:
The data signal conversion unit 6015 determines whether or not a predetermined time has elapsed after the on / off control of the switching element. That is, the data signal conversion unit 6015 determines whether or not the elapsed time counted by the timer has exceeded a preset fixed time.
When the elapsed time exceeds a certain time, the data signal conversion unit 6015 advances the processing to step S37a on the assumption that the certain time has elapsed since the on / off control of the switching element has been performed and the feedback signal has stabilized at a certain value. . On the other hand, when the elapsed time is equal to or shorter than the predetermined time, the data signal conversion unit 6015 determines that the predetermined time has not elapsed since the on / off control of the switching element and the feedback signal is not stable at a constant value. Advances to step S36a.

ステップS37a:
データ信号変換部6015は、検出信号増幅部6011から出力される帰還信号(電圧値Vb4)を入力し、内部に設けられた記憶部に一旦書き込んで記憶させる。このとき、データ信号変換部6015は、内部に設けられたタイマをリセットし、「0」とする。
Step S37a:
The data signal conversion unit 6015 receives the feedback signal (voltage value Vb4) output from the detection signal amplification unit 6011, and temporarily writes and stores it in a storage unit provided therein. At this time, the data signal conversion unit 6015 resets the timer provided therein to “0”.

ステップS38a:
データ信号変換部6015は、内部に設けられた記憶部から、電圧値Vb1と電圧値Vb4とを読み出し、電圧値Vb1と電圧値Vb4とを加算し、加算結果を2で除算して平均化して、オフセット値を算出する。
Step S38a:
The data signal conversion unit 6015 reads the voltage value Vb1 and the voltage value Vb4 from the storage unit provided inside, adds the voltage value Vb1 and the voltage value Vb4, divides the addition result by 2, and averages the result. The offset value is calculated.

上述した、ステップS31aからステップS36aまでのオフセット値を求める処理を、全温度範囲における所定の温度毎に行い、全温度範囲の所定の温度毎のオフセット値を求め、このオフセット値をデータ信号変換部6015の内部に設けられた記憶部に書き込んで記憶させる。この求めたオフ設置処理をデータ信号変換部6015の内部の記憶部に書き込む処理は、データ信号変換部6015自身が行う構成としても良いし、データ信号を一旦受信するコンピュータが行う構成としても良い。   The above-described processing for obtaining the offset value from step S31a to step S36a is performed for each predetermined temperature in the entire temperature range, the offset value for each predetermined temperature in the entire temperature range is obtained, and this offset value is obtained as a data signal conversion unit. The data is written and stored in a storage unit provided inside 6015. The processing for writing the obtained off-installation processing in the storage unit inside the data signal conversion unit 6015 may be performed by the data signal conversion unit 6015 itself, or may be performed by a computer that temporarily receives the data signal.

次に、図8(b)のフローチャートを説明する。この図8(b)のフローチャートに示す動作の場合、出荷された後の動作を示し磁気素子50は通常の定常磁界下に置かれている。
ステップS31:
データ信号変換部6015は、クロック信号に同期して、検出信号増幅部6011、帰還信号調整部6013及び励磁信号調整部6016の各々の極性状態を、それぞれの部に設けられた極性状態変更用のスイッチング素子をオンオフ制御し、タイプ(1)の極性状態に設定する。このとき、データ信号変換部6015は、内部に設けられたタイマを起動し、スイッチング素子をオンオフ制御してからの経過時間のカウントを開始する。
これにより、検出信号増幅部6011、帰還信号調整部6013及び励磁信号調整部6016の各々の極性状態がタイプ(1)に対応し、磁気素子制御装置600においてすでに説明した磁界の検出処理が行われ、帰還信号調整部6013からタイプ(1)の極性状態に対応した帰還信号が電圧値Vb1として出力される。
Next, the flowchart of FIG. 8B will be described. In the case of the operation shown in the flowchart of FIG. 8B, the operation after shipment is shown, and the magnetic element 50 is placed under a normal steady magnetic field.
Step S31:
The data signal conversion unit 6015 synchronizes the polarity states of the detection signal amplification unit 6011, the feedback signal adjustment unit 6013, and the excitation signal adjustment unit 6016 in synchronization with the clock signal, for changing the polarity state provided in the respective units. The switching element is controlled to be turned on and off, and is set to the type (1) polarity state. At this time, the data signal conversion unit 6015 starts a timer provided therein, and starts counting the elapsed time after the on / off control of the switching element.
As a result, the polarity states of the detection signal amplification unit 6011, the feedback signal adjustment unit 6013, and the excitation signal adjustment unit 6016 correspond to the type (1), and the magnetic element control device 600 performs the magnetic field detection processing already described. The feedback signal corresponding to the polarity state of type (1) is output from the feedback signal adjustment unit 6013 as the voltage value Vb1.

ステップS32:
データ信号変換部6015は、スイッチング素子をオンオフ制御した後、所定の一定時間が経過するか否かの判定を行う。すなわち、データ信号変換部6015は、タイマのカウントする経過時間が、予め設定されている一定時間を超えたか否かの判定を行う。
そして、データ信号変換部6015は、経過時間が一定時間を超えた場合、スイッチング素子のオンオフ制御を行ってから一定時間が経過し、帰還信号が一定値に安定したとして、処理をステップS33へ進める。一方、データ信号変換部6015は、経過時間が一定時間以下である場合、スイッチング素子のオンオフ制御を行ってから一定時間が経過しておらず、帰還信号が一定値に安定していないとして、処理をステップS32へ進める。
Step S32:
The data signal conversion unit 6015 determines whether or not a predetermined time has elapsed after the on / off control of the switching element. That is, the data signal conversion unit 6015 determines whether or not the elapsed time counted by the timer has exceeded a preset fixed time.
Then, if the elapsed time exceeds a certain time, the data signal conversion unit 6015 advances the processing to step S33, assuming that the certain time has elapsed since the on / off control of the switching element is performed and the feedback signal is stabilized at a certain value. . On the other hand, when the elapsed time is equal to or shorter than the predetermined time, the data signal conversion unit 6015 determines that the predetermined time has not elapsed since the on / off control of the switching element and the feedback signal is not stable at a constant value. Advances to step S32.

ステップS33:
データ信号変換部6015は、帰還信号調整部6013から出力される帰還信号(電圧値Vb1)を入力し、内部に設けられた記憶部に一旦書き込んで記憶させる。このとき、データ信号変換部6015は、内部に設けられたタイマをリセットし、「0」とする。
Step S33:
The data signal conversion unit 6015 receives the feedback signal (voltage value Vb1) output from the feedback signal adjustment unit 6013, and temporarily writes and stores it in a storage unit provided therein. At this time, the data signal conversion unit 6015 resets the timer provided therein to “0”.

ステップS34:
データ信号変換部6015は、ステップS11における周期の次の周期において、クロック信号に同期して、検出信号増幅部6011、帰還信号調整部6013及び励磁信号調整部6016の各々の極性状態を、それぞれの部に設けられた極性状態変更用のスイッチング素子をオンオフ制御し、タイプ(4)の極性状態に設定する。このとき、データ信号変換部6015は、内部に設けられたタイマを起動し、スイッチング素子をオンオフ制御してからの経過時間のカウントを開始する。
これにより、検出信号増幅部6011、帰還信号調整部6013及び励磁信号調整部6016の各々の極性状態がタイプ(4)に対応し、磁気素子制御装置600においてすでに説明した磁界の検出処理が行われ、帰還信号調整部6013からタイプ(4)の極性状態に対応した帰還信号が電圧値Vb4として出力される。
Step S34:
The data signal conversion unit 6015 changes the polarity states of the detection signal amplification unit 6011, the feedback signal adjustment unit 6013, and the excitation signal adjustment unit 6016 in synchronization with the clock signal in the next cycle of the cycle in step S11. ON / OFF control of the switching element for changing the polarity state provided in the section is set to the type (4) polarity state. At this time, the data signal conversion unit 6015 starts a timer provided therein, and starts counting the elapsed time after the on / off control of the switching element.
Thereby, each polarity state of the detection signal amplification unit 6011, the feedback signal adjustment unit 6013, and the excitation signal adjustment unit 6016 corresponds to the type (4), and the magnetic element control device 600 performs the magnetic field detection processing already described. The feedback signal corresponding to the polarity state of type (4) is output from the feedback signal adjustment unit 6013 as the voltage value Vb4.

ステップS35:
データ信号変換部6015は、スイッチング素子をオンオフ制御した後、所定の一定時間が経過するか否かの判定を行う。すなわち、データ信号変換部6015は、タイマのカウントする経過時間が、予め設定されている一定時間を超えたか否かの判定を行う。
そして、データ信号変換部6015は、経過時間が一定時間を超えた場合、スイッチング素子のオンオフ制御を行ってから一定時間が経過し、帰還信号が一定値に安定したとして、処理をステップS36へ進める。一方、データ信号変換部6015は、経過時間が一定時間以下である場合、スイッチング素子のオンオフ制御を行ってから一定時間が経過しておらず、帰還信号が一定値に安定していないとして、処理をステップS35へ進める。
Step S35:
The data signal conversion unit 6015 determines whether or not a predetermined time has elapsed after the on / off control of the switching element. That is, the data signal conversion unit 6015 determines whether or not the elapsed time counted by the timer has exceeded a preset fixed time.
Then, if the elapsed time exceeds a certain time, the data signal conversion unit 6015 advances the processing to step S36 on the assumption that the certain time has elapsed since the on / off control of the switching element is performed and the feedback signal is stabilized at a certain value. . On the other hand, when the elapsed time is equal to or shorter than the predetermined time, the data signal conversion unit 6015 determines that the predetermined time has not elapsed since the on / off control of the switching element and the feedback signal is not stable at a constant value. Advances to step S35.

ステップS36:
データ信号変換部6015は、帰還信号調整部6013から出力される帰還信号(電圧値Vb4)を入力し、内部に設けられた記憶部に一旦書き込んで記憶させる。このとき、データ信号変換部6015は、内部に設けられたタイマをリセットし、「0」とする。
Step S36:
The data signal conversion unit 6015 receives the feedback signal (voltage value Vb4) output from the feedback signal adjustment unit 6013, and temporarily writes and stores it in a storage unit provided therein. At this time, the data signal conversion unit 6015 resets the timer provided therein to “0”.

ステップS37:
データ信号変換部6015は、内部に設けられた記憶部から、電圧値Vb1と電圧値Vb2とを読み出し、電圧値Vb1と電圧値Vb2とを加算し、加算結果を2で除算して平均化して、測定値データを算出する。
Step S37:
The data signal conversion unit 6015 reads out the voltage value Vb1 and the voltage value Vb2 from the storage unit provided therein, adds the voltage value Vb1 and the voltage value Vb2, and divides the addition result by 2, and averages the result. Measured value data is calculated.

ステップS38:
データ信号変換部6015は、磁気素子制御装置600に設けられた温度センサ(不図示)から温度データを読み出す。
そして、データ信号変換部6015は、内部の記憶部に記憶されたオフセット値のテーブルを参照し、上記温度データに対応するオフセット値を読み出す。ここで、データ信号変換部6015は、測定された温度に対応するオフセット値が無い場合、測定された温度の上下で隣接するオフセット値を平均するなどの補完を行う。
データ信号変換部6015は、測定値データの電圧値((Vb1+Vb4)/2)から、オフセット値を減算し、補正された測定値データとする。
そして、データ信号変換部6015は、内部の記憶部に記憶された電圧値磁界テーブルを参照し、この補正された測定値データに対応する磁界の強度を求め、データ信号として出力する。
Step S38:
The data signal converter 6015 reads temperature data from a temperature sensor (not shown) provided in the magnetic element control device 600.
Then, the data signal conversion unit 6015 refers to the offset value table stored in the internal storage unit, and reads the offset value corresponding to the temperature data. Here, when there is no offset value corresponding to the measured temperature, the data signal conversion unit 6015 performs complementation such as averaging adjacent offset values above and below the measured temperature.
The data signal converter 6015 subtracts the offset value from the voltage value ((Vb1 + Vb4) / 2) of the measurement value data to obtain corrected measurement value data.
Then, the data signal conversion unit 6015 refers to the voltage value magnetic field table stored in the internal storage unit, obtains the strength of the magnetic field corresponding to the corrected measurement value data, and outputs it as a data signal.

図9は、温度T0から特性温度Taを含む全温度範囲におけるデータ信号を検出する際、データ信号変換部6015におけるデータ信号の生成を説明するフローチャートである。図9においては、検出信号増幅部6011、帰還信号調整部6013及び励磁信号調整部6016の各々の極性状態をタイプ(2)とタイプ(3)との各々に順次制御し、タイプ(2)とタイプ(3)との各々において、電圧値Vb1、電圧値Vb4それぞれを取得し、平均化してデータ信号を得る処理を示すフローチャートである。   FIG. 9 is a flowchart for explaining generation of a data signal in the data signal converter 6015 when detecting a data signal in the entire temperature range including the characteristic temperature Ta from the temperature T0. In FIG. 9, the polarity states of the detection signal amplification unit 6011, the feedback signal adjustment unit 6013, and the excitation signal adjustment unit 6016 are sequentially controlled to the type (2) and the type (3), respectively, and the type (2) In each of type (3), it is a flowchart which shows the process which acquires each voltage value Vb1 and voltage value Vb4, and averages and acquires a data signal.

図4からタイプ(2)とタイプ(3)との感度極性が特性温度Ta以上において同一であり、特定温度Ta以上における温度範囲にてデータ出力誤差の温度特性が逆である2つのタイプの極性状態としては、タイプ(2)及びタイプ(3)の組み合わせがある。図9のフローチャートにおいては、タイプ(1)及びタイプ(4)の組み合わに換えて、タイプ(2)及びタイプ(3)の組み合わせを用いることで、データ信号変換部6015がタイプ(2)で求めた帰還信号の電圧値Vb2と、タイプ(3)で求めた帰還信号の電圧値Vb3の平均化を行い、データ信号を求める構成とされている。
図9(a)は、磁気素子制御装置600の出荷前において、基準磁界(例えば、ゼロ磁界)におけるオフセット値を求めるフローチャートである。データ信号変換部6015は、出荷前の検査で得られたオフセット値を、全温度範囲における所定の温度毎に求めて内部の記憶部に書き込んで記憶させる。
From FIG. 4, the sensitivity polarities of type (2) and type (3) are the same at characteristic temperature Ta or higher, and the two types of polarities have opposite temperature characteristics of data output error in the temperature range above specific temperature Ta. The state includes a combination of type (2) and type (3). In the flowchart of FIG. 9, the data signal conversion unit 6015 obtains the type (2) by using the combination of the type (2) and the type (3) instead of the combination of the type (1) and the type (4). The feedback signal voltage value Vb2 and the feedback signal voltage value Vb3 obtained by the type (3) are averaged to obtain a data signal.
FIG. 9A is a flowchart for obtaining an offset value in a reference magnetic field (for example, zero magnetic field) before the shipment of the magnetic element control device 600. The data signal conversion unit 6015 obtains the offset value obtained by the inspection before shipment for each predetermined temperature in the entire temperature range, and writes and stores it in the internal storage unit.

図9(a)のフローチャートから説明する。
ステップS41a:
直交する3軸方向に均一な磁界を印加できる3軸ヘルムホルツコイルなどにより、直交する3軸方向に対して、特定の空間領域で任意の均一な磁界を発生することのできる環境を用意し、当該環境下に磁気素子50を付加した磁気素子制御装置600を設置する。そして、磁気素子50に対してゼロ磁界を与える。
This will be described with reference to the flowchart of FIG.
Step S41a:
Prepare an environment that can generate an arbitrary uniform magnetic field in a specific spatial region with respect to the orthogonal three-axis direction, such as by a three-axis Helmholtz coil that can apply a uniform magnetic field in the orthogonal three-axis direction, A magnetic element control device 600 to which the magnetic element 50 is added is installed in the environment. A zero magnetic field is applied to the magnetic element 50.

ステップS42a:
データ信号変換部6015は、クロック信号に同期して、検出信号増幅部6011、帰還信号調整部6013及び励磁信号調整部6016の各々の極性状態を、それぞれの部に設けられた極性状態変更用のスイッチング素子をオンオフ制御し、タイプ(2)の極性状態に設定する。このとき、データ信号変換部6015は、内部に設けられたタイマを起動し、スイッチング素子をオンオフ制御してからの経過時間のカウントを開始する。
これにより、検出信号増幅部6011、帰還信号調整部6013及び励磁信号調整部6016の各々の極性状態がタイプ(2)に対応し、磁気素子制御装置600においてすでに説明した磁界の検出処理が行われ、帰還信号調整部6013からタイプ(2)の極性状態に対応した帰還信号が電圧値Vb2として出力される。
Step S42a:
The data signal conversion unit 6015 synchronizes the polarity states of the detection signal amplification unit 6011, the feedback signal adjustment unit 6013, and the excitation signal adjustment unit 6016 in synchronization with the clock signal. The switching element is on / off controlled and set to the type (2) polarity state. At this time, the data signal conversion unit 6015 starts a timer provided therein, and starts counting the elapsed time after the on / off control of the switching element.
As a result, the polar states of the detection signal amplification unit 6011, the feedback signal adjustment unit 6013, and the excitation signal adjustment unit 6016 correspond to the type (2), and the magnetic element control device 600 performs the magnetic field detection processing already described. The feedback signal corresponding to the polarity state of type (2) is output from the feedback signal adjustment unit 6013 as the voltage value Vb2.

ステップS43a:
データ信号変換部6015は、スイッチング素子をオンオフ制御した後、所定の一定時間が経過するか否かの判定を行う。すなわち、データ信号変換部6015は、タイマのカウントする経過時間が、予め設定されている一定時間を超えたか否かの判定を行う。
そして、データ信号変換部6015は、経過時間が一定時間を超えた場合、スイッチング素子のオンオフ制御を行ってから一定時間が経過し、帰還信号が一定値に安定したとして、処理をステップS44aへ進める。一方、データ信号変換部6015は、経過時間が一定時間以下である場合、スイッチング素子のオンオフ制御を行ってから一定時間が経過しておらず、帰還信号が一定値に安定していないとして、処理をステップS43aへ進める。
Step S43a:
The data signal conversion unit 6015 determines whether or not a predetermined time has elapsed after the on / off control of the switching element. That is, the data signal conversion unit 6015 determines whether or not the elapsed time counted by the timer has exceeded a preset fixed time.
Then, when the elapsed time exceeds a certain time, the data signal conversion unit 6015 advances the processing to step S44a on the assumption that the certain time has elapsed since the on / off control of the switching element has been performed and the feedback signal has stabilized at a certain value. . On the other hand, when the elapsed time is equal to or shorter than the predetermined time, the data signal conversion unit 6015 determines that the predetermined time has not elapsed since the on / off control of the switching element and the feedback signal is not stable at a constant value. Advances to step S43a.

ステップS44a:
データ信号変換部6015は、帰還信号調整部6013から出力される帰還信号(電圧値Vb2)を入力し、内部に設けられた記憶部に一旦書き込んで記憶させる。このとき、データ信号変換部6015は、内部に設けられたタイマをリセットし、「0」とする。
Step S44a:
The data signal conversion unit 6015 receives the feedback signal (voltage value Vb2) output from the feedback signal adjustment unit 6013, and temporarily writes and stores it in a storage unit provided therein. At this time, the data signal conversion unit 6015 resets the timer provided therein to “0”.

ステップS45a:
データ信号変換部6015は、ステップS11における周期の次の周期において、クロック信号に同期して、検出信号増幅部6011、帰還信号調整部6013及び励磁信号調整部6016の各々の極性状態を、それぞれの部に設けられた極性状態変更用のスイッチング素子をオンオフ制御し、タイプ(3)の極性状態に設定する。このとき、データ信号変換部6015は、内部に設けられたタイマを起動し、スイッチング素子をオンオフ制御してからの経過時間のカウントを開始する。
これにより、検出信号増幅部6011、帰還信号調整部6013及び励磁信号調整部6016の各々の極性状態がタイプ(3)に対応し、磁気素子制御装置600においてすでに説明した磁界の検出処理が行われ、帰還信号調整部6013からタイプ(3)の極性状態に対応した帰還信号が電圧値Vb3として出力される。
Step S45a:
The data signal conversion unit 6015 changes the polarity states of the detection signal amplification unit 6011, the feedback signal adjustment unit 6013, and the excitation signal adjustment unit 6016 in synchronization with the clock signal in the next cycle of the cycle in step S11. On / off control of the switching element for changing the polarity state provided in the section is set to the type (3) polarity state. At this time, the data signal conversion unit 6015 starts a timer provided therein, and starts counting the elapsed time after the on / off control of the switching element.
Thereby, each polarity state of the detection signal amplification unit 6011, the feedback signal adjustment unit 6013, and the excitation signal adjustment unit 6016 corresponds to the type (3), and the magnetic element control device 600 performs the magnetic field detection processing already described. The feedback signal corresponding to the polarity state of type (3) is output from the feedback signal adjustment unit 6013 as the voltage value Vb3.

ステップS46a:
データ信号変換部6015は、スイッチング素子をオンオフ制御した後、所定の一定時間が経過するか否かの判定を行う。すなわち、データ信号変換部6015は、タイマのカウントする経過時間が、予め設定されている一定時間を超えたか否かの判定を行う。
そして、データ信号変換部6015は、経過時間が一定時間を超えた場合、スイッチング素子のオンオフ制御を行ってから一定時間が経過し、帰還信号が一定値に安定したとして、処理をステップS47aへ進める。一方、データ信号変換部6015は、経過時間が一定時間以下である場合、スイッチング素子のオンオフ制御を行ってから一定時間が経過しておらず、帰還信号が一定値に安定していないとして、処理をステップS46aへ進める。
Step S46a:
The data signal conversion unit 6015 determines whether or not a predetermined time has elapsed after the on / off control of the switching element. That is, the data signal conversion unit 6015 determines whether or not the elapsed time counted by the timer has exceeded a preset fixed time.
Then, when the elapsed time exceeds a certain time, the data signal conversion unit 6015 advances the processing to step S47a on the assumption that the certain time has elapsed since the on / off control of the switching element is performed and the feedback signal is stabilized at a certain value. . On the other hand, when the elapsed time is equal to or shorter than the predetermined time, the data signal conversion unit 6015 determines that the predetermined time has not elapsed since the on / off control of the switching element and the feedback signal is not stable at a constant value. Advances to step S46a.

ステップS47a:
データ信号変換部6015は、帰還信号調整部6013から出力される帰還信号(電圧値Vb3)を入力し、内部に設けられた記憶部に一旦書き込んで記憶させる。このとき、データ信号変換部6015は、内部に設けられたタイマをリセットし、「0」とする。
Step S47a:
The data signal conversion unit 6015 receives the feedback signal (voltage value Vb3) output from the feedback signal adjustment unit 6013, and temporarily writes and stores it in a storage unit provided therein. At this time, the data signal conversion unit 6015 resets the timer provided therein to “0”.

ステップS48a:
データ信号変換部6015は、内部に設けられた記憶部から、電圧値Vb2と電圧値Vb3とを読み出し、電圧値Vb2と電圧値Vb3とを加算し、加算結果を2で除算して平均化して、オフセット値を算出する。
Step S48a:
The data signal conversion unit 6015 reads the voltage value Vb2 and the voltage value Vb3 from the storage unit provided inside, adds the voltage value Vb2 and the voltage value Vb3, divides the addition result by 2, and averages the result. The offset value is calculated.

上述した、ステップS41aからステップS46aまでのオフセット値を求める処理を、全温度範囲における所定の温度毎に行い、全温度範囲の所定の温度毎のオフセット値を求め、このオフセット値をデータ信号変換部6015の内部に設けられた記憶部に書き込んで記憶させる。この求めたオフ設置処理をデータ信号変換部6015の内部の記憶部に書き込む処理は、データ信号変換部6015自身が行う構成としても良いし、データ信号を一旦受信するコンピュータが行う構成としても良い。   The above-described processing for obtaining the offset value from step S41a to step S46a is performed for each predetermined temperature in the entire temperature range, the offset value for each predetermined temperature in the entire temperature range is obtained, and this offset value is used as the data signal conversion unit. The data is written and stored in a storage unit provided inside 6015. The processing for writing the obtained off-installation processing in the storage unit inside the data signal conversion unit 6015 may be performed by the data signal conversion unit 6015 itself, or may be performed by a computer that temporarily receives the data signal.

次に、図9(b)のフローチャートを説明する。この図9(b)のフローチャートに示す動作の場合、出荷された後の動作を示し磁気素子50は通常の定常磁界下に置かれている。
ステップS41:
データ信号変換部6015は、クロック信号に同期して、検出信号増幅部6011、帰還信号調整部6013及び励磁信号調整部6016の各々の極性状態を、それぞれの部に設けられた極性状態変更用のスイッチング素子をオンオフ制御し、タイプ(2)の極性状態に設定する。このとき、データ信号変換部6015は、内部に設けられたタイマを起動し、スイッチング素子をオンオフ制御してからの経過時間のカウントを開始する。
これにより、検出信号増幅部6011、帰還信号調整部6013及び励磁信号調整部6016の各々の極性状態がタイプ(2)に対応し、磁気素子制御装置600においてすでに説明した磁界の検出処理が行われ、帰還信号調整部6013からタイプ(2)の極性状態に対応した帰還信号が電圧値Vb1として出力される。
Next, the flowchart of FIG. 9B will be described. In the case of the operation shown in the flowchart of FIG. 9B, the operation after shipment is shown, and the magnetic element 50 is placed under a normal steady magnetic field.
Step S41:
The data signal conversion unit 6015 synchronizes the polarity states of the detection signal amplification unit 6011, the feedback signal adjustment unit 6013, and the excitation signal adjustment unit 6016 in synchronization with the clock signal. The switching element is on / off controlled and set to the type (2) polarity state. At this time, the data signal conversion unit 6015 starts a timer provided therein, and starts counting the elapsed time after the on / off control of the switching element.
As a result, the polar states of the detection signal amplification unit 6011, the feedback signal adjustment unit 6013, and the excitation signal adjustment unit 6016 correspond to the type (2), and the magnetic element control device 600 performs the magnetic field detection processing already described. The feedback signal corresponding to the polarity state of type (2) is output from the feedback signal adjustment unit 6013 as the voltage value Vb1.

ステップS42:
データ信号変換部6015は、スイッチング素子をオンオフ制御した後、所定の一定時間が経過するか否かの判定を行う。すなわち、データ信号変換部6015は、タイマのカウントする経過時間が、予め設定されている一定時間を超えたか否かの判定を行う。
そして、データ信号変換部6015は、経過時間が一定時間を超えた場合、スイッチング素子のオンオフ制御を行ってから一定時間が経過し、帰還信号が一定値に安定したとして、処理をステップS43へ進める。一方、データ信号変換部6015は、経過時間が一定時間以下である場合、スイッチング素子のオンオフ制御を行ってから一定時間が経過しておらず、帰還信号が一定値に安定していないとして、処理をステップS42へ進める。
Step S42:
The data signal conversion unit 6015 determines whether or not a predetermined time has elapsed after the on / off control of the switching element. That is, the data signal conversion unit 6015 determines whether or not the elapsed time counted by the timer has exceeded a preset fixed time.
Then, if the elapsed time exceeds a certain time, the data signal conversion unit 6015 advances the processing to step S43, assuming that the certain time has elapsed since the on / off control of the switching element has been performed and the feedback signal has stabilized at a certain value. . On the other hand, when the elapsed time is equal to or shorter than the predetermined time, the data signal conversion unit 6015 determines that the predetermined time has not elapsed since the on / off control of the switching element and the feedback signal is not stable at a constant value. Advances to step S42.

ステップS43:
データ信号変換部6015は、帰還信号調整部6013から出力される帰還信号(電圧値Vb2)を入力し、内部に設けられた記憶部に一旦書き込んで記憶させる。このとき、データ信号変換部6015は、内部に設けられたタイマをリセットし、「0」とする。
Step S43:
The data signal conversion unit 6015 receives the feedback signal (voltage value Vb2) output from the feedback signal adjustment unit 6013, and temporarily writes and stores it in a storage unit provided therein. At this time, the data signal conversion unit 6015 resets the timer provided therein to “0”.

ステップS44:
データ信号変換部6015は、ステップS11における周期の次の周期において、クロック信号に同期して、検出信号増幅部6011、帰還信号調整部6013及び励磁信号調整部6016の各々の極性状態を、それぞれの部に設けられた極性状態変更用のスイッチング素子をオンオフ制御し、タイプ(3)の極性状態に設定する。このとき、データ信号変換部6015は、内部に設けられたタイマを起動し、スイッチング素子をオンオフ制御してからの経過時間のカウントを開始する。
これにより、検出信号増幅部6011、帰還信号調整部6013及び励磁信号調整部6016の各々の極性状態がタイプ(3)に対応し、磁気素子制御装置600においてすでに説明した磁界の検出処理が行われ、帰還信号調整部6013からタイプ(3)の極性状態に対応した帰還信号が電圧値Vb4として出力される。
Step S44:
The data signal conversion unit 6015 changes the polarity states of the detection signal amplification unit 6011, the feedback signal adjustment unit 6013, and the excitation signal adjustment unit 6016 in synchronization with the clock signal in the next cycle of the cycle in step S11. On / off control of the switching element for changing the polarity state provided in the section is set to the type (3) polarity state. At this time, the data signal conversion unit 6015 starts a timer provided therein, and starts counting the elapsed time after the on / off control of the switching element.
Thereby, each polarity state of the detection signal amplification unit 6011, the feedback signal adjustment unit 6013, and the excitation signal adjustment unit 6016 corresponds to the type (3), and the magnetic element control device 600 performs the magnetic field detection processing already described. The feedback signal corresponding to the polarity state of type (3) is output from the feedback signal adjustment unit 6013 as the voltage value Vb4.

ステップS45:
データ信号変換部6015は、スイッチング素子をオンオフ制御した後、所定の一定時間が経過するか否かの判定を行う。すなわち、データ信号変換部6015は、タイマのカウントする経過時間が、予め設定されている一定時間を超えたか否かの判定を行う。
そして、データ信号変換部6015は、経過時間が一定時間を超えた場合、スイッチング素子のオンオフ制御を行ってから一定時間が経過し、帰還信号が一定値に安定したとして、処理をステップS46へ進める。一方、データ信号変換部6015は、経過時間が一定時間以下である場合、スイッチング素子のオンオフ制御を行ってから一定時間が経過しておらず、帰還信号が一定値に安定していないとして、処理をステップS45へ進める。
Step S45:
The data signal conversion unit 6015 determines whether or not a predetermined time has elapsed after the on / off control of the switching element. That is, the data signal conversion unit 6015 determines whether or not the elapsed time counted by the timer has exceeded a preset fixed time.
Then, when the elapsed time exceeds a certain time, the data signal conversion unit 6015 advances the processing to step S46 on the assumption that the certain time has elapsed since the on / off control of the switching element is performed and the feedback signal is stabilized at a certain value. . On the other hand, when the elapsed time is equal to or shorter than the predetermined time, the data signal conversion unit 6015 determines that the predetermined time has not elapsed since the on / off control of the switching element and the feedback signal is not stable at a constant value. Advances to step S45.

ステップS46:
データ信号変換部6015は、帰還信号調整部6013から出力される帰還信号(電圧値Vb3)を入力し、内部に設けられた記憶部に一旦書き込んで記憶させる。このとき、データ信号変換部6015は、内部に設けられたタイマをリセットし、「0」とする。
Step S46:
The data signal conversion unit 6015 receives the feedback signal (voltage value Vb3) output from the feedback signal adjustment unit 6013, and temporarily writes and stores it in a storage unit provided therein. At this time, the data signal conversion unit 6015 resets the timer provided therein to “0”.

ステップS47:
データ信号変換部6015は、内部に設けられた記憶部から、電圧値Vb2と電圧値Vb3とを読み出し、電圧値Vb2と電圧値Vb3とを加算し、加算結果を2で除算して平均化して、測定値データを算出する。
Step S47:
The data signal conversion unit 6015 reads the voltage value Vb2 and the voltage value Vb3 from the storage unit provided inside, adds the voltage value Vb2 and the voltage value Vb3, divides the addition result by 2, and averages the result. Measured value data is calculated.

ステップS48:
データ信号変換部6015は、磁気素子制御装置600に設けられた温度センサから温度データを読み出す。
そして、データ信号変換部6015は、内部の記憶部に記憶されたオフセット値のテーブルを参照し、上記温度データに対応するオフセット値を読み出す。ここで、データ信号変換部6015は、測定された温度に対応するオフセット値が無い場合、測定された温度の上下で隣接するオフセット値を平均するなどの補完を行う。
データ信号変換部6015は、測定値データの電圧値((Vb2+Vb3)/2)から、オフセット値を減算し、補正された測定値データとする。
そして、データ信号変換部6015は、内部の記憶部に記憶された電圧値磁界テーブルを参照し、この補正された測定値データに対応する磁界の強度を求め、データ信号として出力する。
Step S48:
The data signal converter 6015 reads temperature data from a temperature sensor provided in the magnetic element control device 600.
Then, the data signal conversion unit 6015 refers to the offset value table stored in the internal storage unit, and reads the offset value corresponding to the temperature data. Here, when there is no offset value corresponding to the measured temperature, the data signal conversion unit 6015 performs complementation such as averaging adjacent offset values above and below the measured temperature.
The data signal converter 6015 subtracts the offset value from the voltage value ((Vb2 + Vb3) / 2) of the measurement value data to obtain corrected measurement value data.
Then, the data signal conversion unit 6015 refers to the voltage value magnetic field table stored in the internal storage unit, obtains the strength of the magnetic field corresponding to the corrected measurement value data, and outputs it as a data signal.

上述したように、本実施形態においては、図6及び図7のフローチャートの動作を行うことにより、感度極性が同一であり、かつ温度T0から特性温度Taまでの温度範囲にてオフセット出力誤差の温度特性が逆である2つのタイプの極性状態の各々において帰還信号を求め、この2つのタイプの帰還信号を加算した後に平均化して測定データとし、この測定データから磁界の強度を求めている。このため、本実施形態よれば、図6及び図7のフローチャートの動作を用いることで、データ信号の温度係数の温度依存性を従来に比較して低減することができ、すなわち、チョッピング動作により除去することが不可能な、オペアンプの出力値のオフセットの温度依存性を低減させ、従来より精度の高い磁界の強度の検出を行うことができる。   As described above, in the present embodiment, by performing the operations of the flowcharts of FIGS. 6 and 7, the sensitivity polarity is the same, and the temperature of the offset output error in the temperature range from the temperature T0 to the characteristic temperature Ta. A feedback signal is obtained in each of two types of polar states having opposite characteristics, and the two types of feedback signals are added and averaged to obtain measurement data, and the magnetic field strength is obtained from the measurement data. For this reason, according to this embodiment, the temperature dependency of the temperature coefficient of the data signal can be reduced by using the operations of the flowcharts of FIGS. 6 and 7, that is, removed by the chopping operation. This makes it possible to reduce the temperature dependence of the offset of the output value of the operational amplifier, which cannot be performed, and to detect the strength of the magnetic field with higher accuracy than before.

また、本実施形態においては、図8及び図9のフローチャートの動作を行うことにより、感度極性が同一であり、かつ温度T0から特性温度Taを含む全温度範囲にてデータ出力誤差の温度特性が逆である2つのタイプの極性状態の各々において、全温度範囲における温度毎にゼロ磁界を求め、2つのタイプの帰還信号を平均化してオフセット値を求め、定常磁界下においても上記2つのタイプの帰還信号を求め、この2つのタイプの帰還信号を加算した後に、測定時の温度に対応するオフセットを減算した結果を測定データとし、この測定データから磁界の強度を求めている。このため、本実施形態よれば、図8及び図9のフローチャートの動作を用いることで、データ信号の温度係数の温度依存性を、従来に比較して低減することができ、すなわち、チョッピング動作により除去することが不可能な、オペアンプの出力値のオフセットの温度依存性を低減させ、従来より精度の高い磁界の強度の検出を行うことができる。   Further, in the present embodiment, by performing the operations of the flowcharts of FIGS. 8 and 9, the temperature characteristics of the data output error are the same in the sensitivity polarity and in the entire temperature range including the characteristic temperature Ta from the temperature T0. In each of the two types of polarity states that are opposite, a zero magnetic field is obtained for each temperature in the entire temperature range, and the two types of feedback signals are averaged to obtain an offset value. After obtaining the feedback signal, adding the two types of feedback signals, and subtracting the offset corresponding to the temperature at the time of measurement as measurement data, the magnetic field strength is obtained from the measurement data. Therefore, according to the present embodiment, the temperature dependency of the temperature coefficient of the data signal can be reduced by using the operations of the flowcharts of FIGS. 8 and 9, that is, by the chopping operation. The temperature dependence of the offset of the output value of the operational amplifier, which cannot be removed, can be reduced, and the magnetic field strength can be detected with higher accuracy than before.

<第2の実施形態>
以下、図面を参照して、本発明の第2の実施形態を説明する。本実施形態は、FG方式の磁気素子を用いて、磁気平衡式の磁気検出処理を行う磁気素子制御装置である。図10は、本発明の第2の実施形態による磁気素子制御装置650の構成例を示す図である。すなわち、図10の磁気素子制御装置650は、図15の磁気素子(磁気素子50)を使用した励磁信号調整部にFB信号を印加するEXコイルFB制御による磁気素子制御装置650の構成例を示すブロック図である。以下、図1、図11及び図24と同様の構成には同一の符号を付す。
本実施形態による検査対象となる磁気素子制御装置650は、検出コイル51及び励磁コイル52からなるフラックスゲート型の磁気素子50に印加される定常磁界の強度を、時間分解型の磁気平衡式により検出する際、励磁コイル52に対して印加する励磁信号を制御する。
<Second Embodiment>
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The present embodiment is a magnetic element control apparatus that performs magnetic balance type magnetic detection processing using an FG magnetic element. FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of a magnetic element control device 650 according to the second embodiment of the present invention. That is, the magnetic element control device 650 in FIG. 10 shows a configuration example of the magnetic element control device 650 by EX coil FB control that applies the FB signal to the excitation signal adjustment unit using the magnetic element (magnetic element 50) in FIG. It is a block diagram. In the following, the same components as those in FIG. 1, FIG. 11 and FIG.
The magnetic element control device 650 to be inspected according to the present embodiment detects the strength of the steady magnetic field applied to the fluxgate magnetic element 50 including the detection coil 51 and the excitation coil 52 by a time-resolved magnetic balance method. In this case, the excitation signal applied to the excitation coil 52 is controlled.

磁気素子制御装置650は、クロック信号生成部102、クロック信号調整部103、磁気素子制御部651を備えている。磁気素子制御部651は、検出信号増幅部6011、検出信号比較部1012、帰還信号調整部6013、帰還信号変換部6014、データ信号変換部6015、励磁信号調整部6016A及び励磁信号生成部1017を備えている。   The magnetic element control device 650 includes a clock signal generation unit 102, a clock signal adjustment unit 103, and a magnetic element control unit 651. The magnetic element control unit 651 includes a detection signal amplification unit 6011, a detection signal comparison unit 1012, a feedback signal adjustment unit 6013, a feedback signal conversion unit 6014, a data signal conversion unit 6015, an excitation signal adjustment unit 6016A, and an excitation signal generation unit 1017. ing.

クロック信号生成部102は、所定の周期のクロック信号を生成する発振器から構成され、生成したクロック信号をクロック信号調整部103に対して出力する。
クロック信号調整部103は、供給されるクロック信号の信号レベルを増幅したり、クロック信号の周期の変更などの処理を行い、処理結果のクロック信号を励磁信号生成部1017に対して出力する。
The clock signal generation unit 102 includes an oscillator that generates a clock signal having a predetermined period, and outputs the generated clock signal to the clock signal adjustment unit 103.
The clock signal adjustment unit 103 performs processing such as amplifying the signal level of the supplied clock signal or changing the cycle of the clock signal, and outputs the processing result clock signal to the excitation signal generation unit 1017.

磁気素子制御部651において、励磁信号生成部1017は、クロック信号調整部103から供給されるクロック信号に基づいて、交番信号、例えば0Vを基準電位として交番する交番電圧信号としての三角波信号を生成する。   In the magnetic element control unit 651, the excitation signal generation unit 1017 generates an alternating signal, for example, a triangular wave signal as an alternating voltage signal that alternates with 0 V as a reference potential, based on the clock signal supplied from the clock signal adjustment unit 103. .

励磁信号調整部6016Aが励磁信号(三角波信号)と反転した励磁信号とを用いる図2の回路構成の場合に対応した構成の場合、励磁信号生成部1017においては、オペアンプなどを用いて正の増幅回路と負の増幅回路が形成されている。また、この励磁信号生成部1017において、クロック信号調整部103から供給されるクロック信号に同期したアナログスイッチを用いることで、極性を反転させた矩形波を生成し、正の極性と負の極性との各々の信号の各々を増幅するように構成しても良い。   In the case where the excitation signal adjustment unit 6016A has a configuration corresponding to the circuit configuration of FIG. 2 using an excitation signal (triangular wave signal) and an inverted excitation signal, the excitation signal generation unit 1017 performs positive amplification using an operational amplifier or the like. A circuit and a negative amplifier circuit are formed. In addition, the excitation signal generation unit 1017 generates a rectangular wave whose polarity is inverted by using an analog switch synchronized with the clock signal supplied from the clock signal adjustment unit 103, and has a positive polarity and a negative polarity. Each of the signals may be amplified.

励磁信号調整部6016Aは、励磁信号生成部1017Aの生成した三角波信号を所定の増幅率にて増幅し、三角波電流信号を生成して、励磁コイル52対して印加する。
ここで、励磁信号調整部6016Aは、後述するように、帰還信号調整部6013から帰還信号が供給され、この帰還信号を生成する三角波電流信号に重畳させる。
励磁信号調整部1016Aは、帰還信号が重畳された三角波電流信号である励磁信号を、励磁コイル52に対して印加する。
The excitation signal adjustment unit 6016A amplifies the triangular wave signal generated by the excitation signal generation unit 1017A with a predetermined amplification factor, generates a triangular wave current signal, and applies it to the excitation coil 52.
Here, as will be described later, the excitation signal adjustment unit 6016A is supplied with the feedback signal from the feedback signal adjustment unit 6013, and superimposes it on the triangular wave current signal that generates the feedback signal.
The excitation signal adjustment unit 1016A applies an excitation signal, which is a triangular wave current signal on which a feedback signal is superimposed, to the excitation coil 52.

次に、図10における励磁信号調整部6016Aは、図1の励磁信号調整部6016と同様に図2に示す構成である。励磁信号調整部6016Aが励磁信号調整部6016と異なる点は、供給される三角波信号に帰還信号が重畳されておらず、図24の励磁信号調整部1016と同様に、差動増幅回路20175の反転入力端子(−)に対して帰還信号が供給される点である。スイッチング素子SW1_1、スイッチング素子SW1_2、スイッチング素子SW2_1、SW2_1の各々の動作も図1の励磁信号調整部6016と同様である。   Next, the excitation signal adjustment unit 6016A in FIG. 10 has the configuration shown in FIG. 2 in the same manner as the excitation signal adjustment unit 6016 in FIG. The difference between the excitation signal adjustment unit 6016A and the excitation signal adjustment unit 6016 is that the feedback signal is not superimposed on the supplied triangular wave signal, and the inversion of the differential amplifier circuit 2015 is similar to the excitation signal adjustment unit 1016 of FIG. A feedback signal is supplied to the input terminal (−). The operations of the switching element SW1_1, the switching element SW1_2, the switching elements SW2_1, and SW2_1 are the same as those of the excitation signal adjustment unit 6016 in FIG.

また、図10における励磁信号調整部6016Aは、図1の励磁信号調整部6016と同様に図3に示す構成としても良い。励磁信号調整部6016Aが励磁信号調整部6016と異なる点は、供給される三角波信号に帰還信号が重畳されておらず、図24の励磁信号調整部1016と同様に、差動増幅回路20177の反転入力端子(−)に対して帰還信号が供給される点である。スイッチング素子SW1およびスイッチング素子SW2の各々の動作も図1の励磁信号調整部6016と同様である。
また、第2の実施形態においても、第1の実施形態と同様に、図6、図7、図8および図9の各々のフローチャートに従った動作を行う。
Further, the excitation signal adjustment unit 6016A in FIG. 10 may have the configuration shown in FIG. 3 similarly to the excitation signal adjustment unit 6016 in FIG. The difference between the excitation signal adjustment unit 6016A and the excitation signal adjustment unit 6016 is that the feedback signal is not superimposed on the supplied triangular wave signal, and as with the excitation signal adjustment unit 1016 in FIG. A feedback signal is supplied to the input terminal (−). The operation of each of the switching element SW1 and the switching element SW2 is the same as that of the excitation signal adjustment unit 6016 in FIG.
Also in the second embodiment, similarly to the first embodiment, the operations according to the flowcharts of FIGS. 6, 7, 8, and 9 are performed.

これにより、本実施形態においては、図6及び図7のフローチャートの動作を行うことにより、第1の実施形態と同様に、感度極性が同一であり、かつ温度T0から特性温度Taまでの温度範囲にてデータ出力誤差の温度特性が逆である2つのタイプの極性状態の各々において帰還信号を求め、この2つのタイプの帰還信号を加算した後に平均化して測定データとし、この測定データから磁界の強度を求めている。このため、本実施形態よれば、図6及び図7のフローチャートの動作を用いることで、データ信号の温度係数の温度依存性を従来に比較して低減することができ、すなわち、チョッピング動作により除去することが困難な、オペアンプの出力値のオフセットの温度特性を向上させ、従来より精度の高い磁界の強度の検出を行うことができる。   Accordingly, in the present embodiment, by performing the operations of the flowcharts of FIGS. 6 and 7, the sensitivity polarity is the same as in the first embodiment, and the temperature range from the temperature T0 to the characteristic temperature Ta. The feedback signal is obtained in each of the two types of polar states in which the temperature characteristics of the data output error are opposite to each other, and the two types of feedback signals are added and averaged to obtain measurement data. Seeking strength. For this reason, according to this embodiment, the temperature dependency of the temperature coefficient of the data signal can be reduced by using the operations of the flowcharts of FIGS. 6 and 7, that is, removed by the chopping operation. This makes it possible to improve the temperature characteristics of the offset of the output value of the operational amplifier, which is difficult to do, and to detect the strength of the magnetic field with higher accuracy than in the past.

また、本実施形態においては、図8及び図9のフローチャートの動作を行うことにより、第1の実施形態と同様に、感度極性が同一であり、かつ温度T0から特性温度Taを含む全温度範囲にてデータ出力誤差の温度特性が逆である2つのタイプの極性状態の各々において、全温度範囲における温度毎にゼロ磁界を求め、2つのタイプの帰還信号を平均化してオフセット値を求め、定常磁界下においても上記2つのタイプの帰還信号を求め、この2つのタイプの帰還信号を加算した後に、測定時の温度に対応するオフセットを減算した結果を測定データとし、この測定データから磁界の強度を求めている。このため、本実施形態よれば、図8及び図9のフローチャートの動作を用いることで、データ信号の温度係数の温度依存性を、従来に比較して低減することができ、すなわち、チョッピング動作により除去することが困難な、オペアンプの出力値のオフセットの温度特性を向上させ、従来より精度の高い磁界の強度の検出を行うことができる。   Further, in the present embodiment, by performing the operations of the flowcharts of FIGS. 8 and 9, the sensitivity polarity is the same as in the first embodiment, and the entire temperature range including the characteristic temperature Ta from the temperature T0. In each of the two types of polar states where the temperature characteristics of the data output error are reversed, the zero magnetic field is obtained for each temperature in the entire temperature range, and the two types of feedback signals are averaged to obtain the offset value. The two types of feedback signals are obtained even under a magnetic field, and after adding the two types of feedback signals, the result of subtracting the offset corresponding to the temperature at the time of measurement is used as measurement data, and the strength of the magnetic field is obtained from the measurement data. Seeking. Therefore, according to the present embodiment, the temperature dependency of the temperature coefficient of the data signal can be reduced by using the operations of the flowcharts of FIGS. 8 and 9, that is, by the chopping operation. The temperature characteristic of the offset of the output value of the operational amplifier, which is difficult to remove, can be improved, and the magnetic field strength can be detected with higher accuracy than in the past.

<第3の実施形態>
以下、図面を参照して、本発明の第3の実施形態を説明する。本実施形態は、フラックスゲート型の磁気素子を用いて、磁気平衡式の磁気検出処理を行う磁気素子制御装置である。図11は、本発明の第3の実施形態による磁気素子制御装置660の構成例を示す図である。すなわち、本実施形態による磁気素子制御装置660は、図18の磁気素子(磁気素子300)を使用したFBコイルFB制御による磁気素子制御装置である。以下、図1及び図10と同様の構成には同一の符号を付す。
本実施形態による検査対象となる磁気素子制御装置660は、励磁コイル301、帰還コイル302及び検出コイル303からなるフラックスゲート型の磁気素子300に印加される定常磁界の強度を、時間分解型の磁気平衡式により検出する際、励磁コイル301に対して印加する励磁信号を制御する。
<Third Embodiment>
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The present embodiment is a magnetic element control device that performs magnetic balance type magnetic detection processing using a fluxgate type magnetic element. FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration example of a magnetic element control device 660 according to the third embodiment of the present invention. That is, the magnetic element control device 660 according to the present embodiment is a magnetic element control device based on FB coil FB control using the magnetic element (magnetic element 300) of FIG. In the following, the same components as those in FIGS. 1 and 10 are denoted by the same reference numerals.
The magnetic element control device 660 to be inspected according to the present embodiment uses the time-resolved magnetic field intensity of the stationary magnetic field applied to the fluxgate magnetic element 300 including the excitation coil 301, the feedback coil 302, and the detection coil 303. When detecting by the balanced type, the excitation signal applied to the excitation coil 301 is controlled.

次に、図11における磁気素子制御装置660は、FB(帰還)コイルFB制御における磁気素子制御を用いている。図11において、磁気素子300は、上述したように、図18の磁気素子が磁気素子300として用いられたEXコイルであり、励磁コイル301、帰還コイル302、検出コイル303から構成されている。
磁気素子制御装置660は、磁気素子制御部661とクロック信号生成部102とクロック信号調整部103とから構成されている。
Next, the magnetic element control device 660 in FIG. 11 uses magnetic element control in FB (feedback) coil FB control. In FIG. 11, as described above, the magnetic element 300 is an EX coil in which the magnetic element of FIG.
The magnetic element control device 660 includes a magnetic element control unit 661, a clock signal generation unit 102, and a clock signal adjustment unit 103.

磁気素子制御部661は、検出信号増幅部6011、検出信号比較部1012、帰還信号調整部6013、帰還信号変換部1014、データ信号変換部6015、励磁信号調整部6016、励磁信号生成部1017を備えている。
励磁信号生成部1017は、クロック信号調整部203から供給されるクロックから、例えば、図19(a)に示す励磁信号である三角波を生成する。
励磁信号調整部6016は、励磁信号生成部1017から供給される励磁信号の電圧レベルを調整して、励磁信号として励磁コイル301に対して供給する。
The magnetic element control unit 661 includes a detection signal amplification unit 6011, a detection signal comparison unit 1012, a feedback signal adjustment unit 6013, a feedback signal conversion unit 1014, a data signal conversion unit 6015, an excitation signal adjustment unit 6016, and an excitation signal generation unit 1017. ing.
The excitation signal generation unit 1017 generates, for example, a triangular wave that is an excitation signal shown in FIG. 19A from the clock supplied from the clock signal adjustment unit 203.
The excitation signal adjustment unit 6016 adjusts the voltage level of the excitation signal supplied from the excitation signal generation unit 1017 and supplies it to the excitation coil 301 as an excitation signal.

励磁コイル301は、三角波に対応した磁界を、磁気素子300の磁性体コア内に生成する。
検出コイル303は、磁性体コア内における励磁信号の正負の交番時間帯に、パルスを発生する。
帰還コイル302は、供給される帰還信号により、磁気素子300の磁性体コアに印加される定常磁界Hexを打ち消す磁界を発生する。
検出信号増幅部6011は、検出コイル303から供給されるパルスの電圧レベルを増幅し、検出信号として検出信号比較部2013へ出力する。
検出信号比較部1012は、パルス(検出信号)の時刻t1と時刻t2との時間幅と、T/2との差分を求め、この差分を帰還信号変換部1014へ出力する。
帰還信号変換部1014は、求められた差分から、帰還コイル302に供給する帰還信号の電流値を求める。
The exciting coil 301 generates a magnetic field corresponding to the triangular wave in the magnetic core of the magnetic element 300.
The detection coil 303 generates a pulse during positive and negative alternating time zones of the excitation signal in the magnetic core.
The feedback coil 302 generates a magnetic field that cancels the steady magnetic field Hex applied to the magnetic core of the magnetic element 300 by the supplied feedback signal.
The detection signal amplification unit 6011 amplifies the voltage level of the pulse supplied from the detection coil 303 and outputs the amplified voltage level to the detection signal comparison unit 2013 as a detection signal.
The detection signal comparison unit 1012 obtains the difference between the time width of the pulse (detection signal) between time t1 and time t2 and T / 2, and outputs this difference to the feedback signal conversion unit 1014.
The feedback signal conversion unit 1014 obtains the current value of the feedback signal supplied to the feedback coil 302 from the obtained difference.

ここで、帰還信号変換部1014は、内部記憶部に予め書き込まれて記憶されているFB電流値テーブルから、求められた差分に対応する電流値を読み出して帰還信号の電流値を求める。FB電流値テーブルは、上記差分と磁性体コア内における定常磁界を打ち消す電流値(デジタル値)との対応を示すテーブルである。
帰還信号調整部6013は、帰還信号変換部1014から供給される帰還信号の電流値を、D/A(Digital/Analog)変換して、生成された帰還信号としての電流を、帰還コイル302に対して出力する。また、帰還信号調整部6013は、帰還信号変換部1014から供給される帰還信号の電流値を、データ信号変換部6015へ出力する。
Here, the feedback signal conversion unit 1014 reads the current value corresponding to the obtained difference from the FB current value table previously written and stored in the internal storage unit, and obtains the current value of the feedback signal. The FB current value table is a table showing the correspondence between the difference and the current value (digital value) that cancels the stationary magnetic field in the magnetic core.
The feedback signal adjustment unit 6013 performs D / A (Digital / Analog) conversion on the current value of the feedback signal supplied from the feedback signal conversion unit 1014, and converts the generated current as the feedback signal to the feedback coil 302. Output. Further, the feedback signal adjustment unit 6013 outputs the current value of the feedback signal supplied from the feedback signal conversion unit 1014 to the data signal conversion unit 6015.

データ信号変換部6015は、供給される帰還信号の電流値から、磁気素子300の磁性体コア内において打ち消した定常磁界の強度、すなわち磁気素子300に印加されている定常磁界Hexの強度を求める。ここで、データ信号変換部6015は、すでに説明したように、内部の記憶部に予め書き込まれて記憶されている電流値磁界テーブルから、帰還信号の電流値に対応する磁界強度を読み出して、磁気素子300に印加されている磁界の強度を求める。帰還電流の生成については、すでに説明した図20の磁気素子制御装置200と同様である。検出信号比較部1012が検出信号比較部2013に対応し、帰還信号変換部1014が帰還信号変換部2015に対応している。   The data signal converter 6015 obtains the strength of the stationary magnetic field canceled in the magnetic core of the magnetic element 300, that is, the strength of the stationary magnetic field Hex applied to the magnetic element 300 from the current value of the supplied feedback signal. Here, as already described, the data signal conversion unit 6015 reads out the magnetic field strength corresponding to the current value of the feedback signal from the current value magnetic field table previously written and stored in the internal storage unit, and outputs the magnetic field. The strength of the magnetic field applied to the element 300 is obtained. The generation of the feedback current is the same as that of the magnetic element control device 200 of FIG. 20 already described. The detection signal comparison unit 1012 corresponds to the detection signal comparison unit 2013, and the feedback signal conversion unit 1014 corresponds to the feedback signal conversion unit 2015.

次に、図11における励磁信号調整部6016は、図1の励磁信号調整部6016と同様に図2に示す構成である。スイッチング素子SW1_1、スイッチング素子SW1_2、スイッチング素子SW2_1、SW2_1の各々の動作も図1の励磁信号調整部6016と同様である。
また、図11における励磁信号調整部6016は、図1の励磁信号調整部6016と同様に図3に示す構成としても良い。スイッチング素子SW1およびスイッチング素子SW2の各々の動作も図1の励磁信号調整部6016と同様である。
また、第2の実施形態においても、第1の実施形態と同様に、図6、図7、図8および図9の各々のフローチャートに従った動作を行う。
Next, the excitation signal adjustment unit 6016 in FIG. 11 has the configuration shown in FIG. 2 in the same manner as the excitation signal adjustment unit 6016 in FIG. The operations of the switching element SW1_1, the switching element SW1_2, the switching elements SW2_1, and SW2_1 are the same as those of the excitation signal adjustment unit 6016 in FIG.
Further, the excitation signal adjustment unit 6016 in FIG. 11 may have the configuration shown in FIG. 3 similarly to the excitation signal adjustment unit 6016 in FIG. The operation of each of the switching element SW1 and the switching element SW2 is the same as that of the excitation signal adjustment unit 6016 in FIG.
Also in the second embodiment, similarly to the first embodiment, the operations according to the flowcharts of FIGS. 6, 7, 8, and 9 are performed.

これにより、本実施形態においては、図6及び図7のフローチャートの動作を行うことにより、第1の実施形態と同様に、感度極性が同一であり、かつ温度T0から特性温度Taまでの温度範囲にてデータ出力誤差の温度特性が逆である2つのタイプの極性状態の各々において帰還信号を求め、この2つのタイプの帰還信号を加算した後に平均化して測定データとし、この測定データから磁界の強度を求めている。このため、本実施形態よれば、図6及び図7のフローチャートの動作を用いることで、データ信号の温度係数の温度依存性を従来に比較して低減することができ、すなわち、チョッピング動作により除去することが困難な、オペアンプの出力値のオフセットの温度特性を向上させ、従来より精度の高い磁界の強度の検出を行うことができる。   Accordingly, in the present embodiment, by performing the operations of the flowcharts of FIGS. 6 and 7, the sensitivity polarity is the same as in the first embodiment, and the temperature range from the temperature T0 to the characteristic temperature Ta. The feedback signal is obtained in each of the two types of polar states in which the temperature characteristics of the data output error are opposite to each other, and the two types of feedback signals are added and averaged to obtain measurement data. Seeking strength. For this reason, according to this embodiment, the temperature dependency of the temperature coefficient of the data signal can be reduced by using the operations of the flowcharts of FIGS. 6 and 7, that is, removed by the chopping operation. This makes it possible to improve the temperature characteristics of the offset of the output value of the operational amplifier, which is difficult to do, and to detect the strength of the magnetic field with higher accuracy than in the past.

また、本実施形態においては、図8及び図9のフローチャートの動作を行うことにより、第1の実施形態と同様に、感度極性が同一であり、かつ温度T0から特性温度Taを含む全温度範囲にてデータ出力誤差の温度特性が逆である2つのタイプの極性状態の各々において、全温度範囲における温度毎にゼロ磁界を求め、2つのタイプの帰還信号を平均化してオフセット値を求め、定常磁界下においても上記2つのタイプの帰還信号を求め、この2つのタイプの帰還信号を加算した後に、測定時の温度に対応するオフセットを減算した結果を測定データとし、この測定データから磁界の強度を求めている。このため、本実施形態よれば、図8及び図9のフローチャートの動作を用いることで、データ信号の温度係数の温度依存性を、従来に比較して低減することができ、すなわち、チョッピング動作により除去することが不可能な、オペアンプの出力値のオフセットの温度依存性を低減させ、従来より精度の高い磁界の強度の検出を行うことができる。   Further, in the present embodiment, by performing the operations of the flowcharts of FIGS. 8 and 9, the sensitivity polarity is the same as in the first embodiment, and the entire temperature range including the characteristic temperature Ta from the temperature T0. In each of the two types of polar states where the temperature characteristics of the data output error are reversed, the zero magnetic field is obtained for each temperature in the entire temperature range, and the two types of feedback signals are averaged to obtain the offset value. The two types of feedback signals are obtained even under a magnetic field, and after adding the two types of feedback signals, the result of subtracting the offset corresponding to the temperature at the time of measurement is used as measurement data, and the strength of the magnetic field is obtained from the measurement data. Seeking. Therefore, according to the present embodiment, the temperature dependency of the temperature coefficient of the data signal can be reduced by using the operations of the flowcharts of FIGS. 8 and 9, that is, by the chopping operation. The temperature dependence of the offset of the output value of the operational amplifier, which cannot be removed, can be reduced, and the magnetic field strength can be detected with higher accuracy than before.

<第4の実施形態>
次に、以下、図面を参照して、本発明の第4の実施形態を説明する。図12は、本発明の第4の実施形態による磁気素子制御装置450の構成例を示す図である。この第4の実施形態による磁気素子制御装置450は、時間分解型FG方式の磁気素子を用いて磁界比例式制御における磁気素子制御装置を用いた磁気素子制御装置である。図12において、磁気素子50は、図12に示す磁気素子であり、検出コイル51及び励磁コイル52から構成されている。
磁気素子制御装置450は、磁気素子制御部401とクロック信号生成部402とクロック信号調整部403とから構成されている。
クロック信号生成部402は、周期Tのクロックを生成して、クロック信号調整部403に対して出力する。
クロック信号調整部403は、供給されるクロックの信号レベルを調整して、調整されたクロックを磁気素子制御部401へ出力する。
<Fourth Embodiment>
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 12 is a diagram showing a configuration example of a magnetic element control device 450 according to the fourth embodiment of the present invention. The magnetic element control device 450 according to the fourth embodiment is a magnetic element control device using a magnetic element control device in magnetic field proportional control using a time-resolved FG type magnetic element. In FIG. 12, a magnetic element 50 is the magnetic element shown in FIG. 12, and includes a detection coil 51 and an excitation coil 52.
The magnetic element control device 450 includes a magnetic element control unit 401, a clock signal generation unit 402, and a clock signal adjustment unit 403.
The clock signal generation unit 402 generates a clock with a period T and outputs it to the clock signal adjustment unit 403.
The clock signal adjustment unit 403 adjusts the signal level of the supplied clock and outputs the adjusted clock to the magnetic element control unit 401.

磁気素子制御部451は、検出信号増幅部4512、検出信号比較部4013、出力信号生成部4015、データ信号変換部4516、励磁信号調整部4517、励磁信号生成部4018を備えている。
励磁信号生成部4018は、クロック信号調整部403から供給されるクロックから、例えば、図19(A)に示す励磁信号である三角波を生成する。
励磁信号調整部4717は、励磁信号生成部4018から供給される励磁信号の電圧レベルを調整して、励磁信号として励磁コイル52に対して供給する。
The magnetic element control unit 451 includes a detection signal amplification unit 4512, a detection signal comparison unit 4013, an output signal generation unit 4015, a data signal conversion unit 4516, an excitation signal adjustment unit 4517, and an excitation signal generation unit 4018.
The excitation signal generation unit 4018 generates, for example, a triangular wave that is an excitation signal shown in FIG. 19A from the clock supplied from the clock signal adjustment unit 403.
The excitation signal adjustment unit 4717 adjusts the voltage level of the excitation signal supplied from the excitation signal generation unit 4018 and supplies it to the excitation coil 52 as an excitation signal.

検出コイル51は、磁気素子50の磁性体コア内における励磁信号の正負の交番時間帯に、パルスを発生する。
励磁コイル52は、三角波に対応した磁界を、磁気素子50の磁性体コア内に生成する。
検出信号増幅部4012は、検出コイル51から供給されるパルスの電圧レベルを増幅し、検出信号として検出信号比較部4013へ出力する。
検出信号比較部4013は、パルス(検出信号)の時刻t1と時刻t2との時間幅と、T/2との差分を求め、この差分を出力信号生成部4015へ出力する。
The detection coil 51 generates a pulse in the positive / negative alternating time zone of the excitation signal in the magnetic core of the magnetic element 50.
The exciting coil 52 generates a magnetic field corresponding to the triangular wave in the magnetic core of the magnetic element 50.
The detection signal amplification unit 4012 amplifies the voltage level of the pulse supplied from the detection coil 51 and outputs the amplified voltage level to the detection signal comparison unit 4013 as a detection signal.
The detection signal comparison unit 4013 obtains the difference between the time width of the pulse (detection signal) between time t1 and time t2 and T / 2, and outputs this difference to the output signal generation unit 4015.

出力信号生成部4015は、供給される時間を示す差分から、この差分に対応する電圧情報を求める。出力信号生成部4015は、求めた電圧情報をデータ信号変換部4016へ出力する。
データ信号変換部4516は、内部記憶部に予め書き込まれて記憶されている電圧値磁界テーブルから、電圧情報の電圧値に対応する磁界強度を読み出して、磁気素子50に印加されている磁界の強度を求める。電圧値磁界テーブルは、上記電圧情報の電圧値と印加された定常磁界Hexの強度との対応を示すテーブルである。データ信号出力端子には、磁界強度検出装置(不図示)が接続されている。
The output signal generation unit 4015 obtains voltage information corresponding to the difference from the difference indicating the supplied time. The output signal generation unit 4015 outputs the obtained voltage information to the data signal conversion unit 4016.
The data signal conversion unit 4516 reads the magnetic field strength corresponding to the voltage value of the voltage information from the voltage value magnetic field table previously written and stored in the internal storage unit, and the strength of the magnetic field applied to the magnetic element 50. Ask for. The voltage value magnetic field table is a table showing the correspondence between the voltage value of the voltage information and the intensity of the applied stationary magnetic field Hex. A magnetic field intensity detection device (not shown) is connected to the data signal output terminal.

また、図12における検出信号増幅部4512は、図1または図10における検出信号増幅部6011と同様に、スイッチング素子が設けられた構成となっている。図12における励磁信号調整部4517は、図1の励磁信号調整部6016と同様に、スイッチング素子が設けられた構成となっている。図12におけるデータ信号変換部4516は、図1のデータ信号変換部6015と同様に、検出信号増幅部4512及び励磁信号調整部4517の各々のスイッチング素子のオン/オフを制御し、検出信号増幅部4512及び励磁信号調整部4517それぞれの極性状態の設定を行う。
したがって、極性状態の組み合わせは、例えば一例として、励磁信号調整部4517が非反転状態であり、検出信号増幅部4512が非反転状態であるタイプ(1)と、励磁信号調整部4517が反転状態であり、検出信号増幅部4512が反転状態であるタイプ(3)との2つのタイプがある。
上述したタイプ(1)とタイプ(3)との2つのタイプの組み合わせは、一例であり、図5に示されているテーブルにおいて、データ出力誤差の温度依存性が逆のタイプであれば、例えばタイプ(1)とタイプ(4)となど、いずれのタイプを組合わせる回路構成としても良い。以下の説明は、一例としてのタイプ(1)とタイプ(3)との組み合わせで説明する。
Further, the detection signal amplification unit 4512 in FIG. 12 has a configuration in which a switching element is provided in the same manner as the detection signal amplification unit 6011 in FIG. 1 or FIG. The excitation signal adjustment unit 4517 in FIG. 12 has a configuration in which a switching element is provided, similarly to the excitation signal adjustment unit 6016 in FIG. The data signal conversion unit 4516 in FIG. 12 controls on / off of each switching element of the detection signal amplification unit 4512 and the excitation signal adjustment unit 4517 in the same manner as the data signal conversion unit 6015 in FIG. The polarity state of each of 4512 and the excitation signal adjustment unit 4517 is set.
Therefore, for example, the combination of the polar states is, for example, the type (1) in which the excitation signal adjustment unit 4517 is in the non-inversion state and the detection signal amplification unit 4512 is in the non-inversion state, and the excitation signal adjustment unit 4517 is in the inversion state. There are two types, the type (3) in which the detection signal amplification unit 4512 is in an inverted state.
The combination of the two types of type (1) and type (3) described above is an example. In the table shown in FIG. 5, if the temperature dependency of the data output error is the opposite type, for example, A circuit configuration in which any of the types (1) and (4) is combined may be employed. The following description will be made with a combination of type (1) and type (3) as an example.

図13は、温度T0から特性温度Taまでの温度範囲におけるデータ信号を検出する際、データ信号変換部4516におけるデータ信号の生成を説明するフローチャートである。図13においては、検出信号増幅部4512及び励磁信号調整部4517の各々の極性状態をタイプ(1)とタイプ(3)との各々に順次制御し、タイプ(1)とタイプ(3)との各々において、電圧値Vb1、電圧値Vb3それぞれを取得し、平均化してデータ信号を得る処理を示すフローチャートである。   FIG. 13 is a flowchart for explaining generation of a data signal in the data signal converter 4516 when detecting a data signal in the temperature range from the temperature T0 to the characteristic temperature Ta. In FIG. 13, the polarity states of the detection signal amplification unit 4512 and the excitation signal adjustment unit 4517 are sequentially controlled to the type (1) and the type (3), respectively, and the type (1) and the type (3) are controlled. In each, it is a flowchart which shows the process which acquires each voltage value Vb1 and voltage value Vb3, and averages and obtains a data signal.

ステップS51:
データ信号変換部4516は、クロック信号に同期して、検出信号増幅部4512及び励磁信号調整部4517の各々の極性状態を、それぞれの部に設けられた極性状態変更用のスイッチング素子をオンオフ制御し、タイプ(1)の極性状態に設定する。
これにより、検出信号増幅部4512及び励磁信号調整部4517の各々の極性状態がタイプ(1)に対応し、磁気素子制御装置400においてすでに説明した磁界の検出処理が行われ、出力信号生成部4015からタイプ(1)の極性状態に対応した出力信号が電圧値Vb1として出力される。
Step S51:
The data signal conversion unit 4516 controls the polarity states of the detection signal amplification unit 4512 and the excitation signal adjustment unit 4517 on and off the switching elements for changing the polarity state provided in the respective units in synchronization with the clock signal. The polarity state of type (1) is set.
Thereby, each polarity state of the detection signal amplification unit 4512 and the excitation signal adjustment unit 4517 corresponds to the type (1), and the magnetic field control process already described in the magnetic element control device 400 is performed, and the output signal generation unit 4015 is performed. The output signal corresponding to the polarity state of type (1) is output as voltage value Vb1.

ステップS52:
データ信号変換部4516は、出力信号生成部4015から出力される出力信号(電圧値Vb1)を入力し、内部に設けられた記憶部に一旦書き込んで記憶させる。
Step S52:
The data signal conversion unit 4516 receives the output signal (voltage value Vb1) output from the output signal generation unit 4015, and temporarily writes and stores the output signal in a storage unit provided therein.

ステップS53:
データ信号変換部4516は、ステップS51における周期の次の周期において、クロック信号に同期して、検出信号増幅部4512及び励磁信号調整部4517の各々の極性状態を、それぞれの部に設けられた極性状態変更用のスイッチング素子をオンオフ制御し、タイプ(3)の極性状態に設定する。
これにより、検出信号増幅部4512及び励磁信号調整部4517の各々の極性状態がタイプ(3)に対応し、磁気素子制御装置400においてすでに説明した磁界の検出処理が行われ、出力信号生成部4015からタイプ(3)の極性状態に対応した帰還信号が電圧値Vb2として出力される。
Step S53:
The data signal conversion unit 4516 changes the polarity state of each of the detection signal amplification unit 4512 and the excitation signal adjustment unit 4517 in synchronization with the clock signal in the cycle next to the cycle in step S51. The switching element for changing the state is controlled to be turned on and off, and is set to the type (3) polarity state.
As a result, the polarity states of the detection signal amplification unit 4512 and the excitation signal adjustment unit 4517 correspond to the type (3), the magnetic field detection processing already described in the magnetic element control device 400 is performed, and the output signal generation unit 4015 A feedback signal corresponding to the polarity state of type (3) is output as voltage value Vb2.

ステップS54:
データ信号変換部4516は、検出信号増幅部6011から出力される出力信号(電圧値Vb3)を入力し、内部に設けられた記憶部に一旦書き込んで記憶させる。
Step S54:
The data signal conversion unit 4516 receives the output signal (voltage value Vb3) output from the detection signal amplification unit 6011, and temporarily writes and stores the output signal in a storage unit provided therein.

ステップS55:
データ信号変換部4516は、内部に設けられた記憶部から、電圧値Vb1と電圧値Vb3とを読み出し、電圧値Vb1と電圧値Vb3とを加算し、加算結果を2で除算して平均化する。
Step S55:
The data signal conversion unit 4516 reads the voltage value Vb1 and the voltage value Vb3 from the storage unit provided therein, adds the voltage value Vb1 and the voltage value Vb3, divides the addition result by 2, and averages the result. .

ステップS56:
データ信号変換部4516は、内部に設けられた記憶部に記憶された電圧値磁界テーブルを参照し、平均化された電圧値((Vb1+Vb3)/2)に対応する磁界の強度を求め、データ信号として出力する。
Step S56:
The data signal conversion unit 4516 refers to the voltage value magnetic field table stored in the storage unit provided therein, obtains the intensity of the magnetic field corresponding to the averaged voltage value ((Vb1 + Vb3) / 2), and outputs the data signal Output as.

次に、第4の実施形態による磁気素子制御装置450の他の動作例について説明する。
図14は、温度T0から特性温度Taを含む全温度範囲におけるデータ信号を検出する際、データ信号変換部4516におけるデータ信号の生成を説明するフローチャートである。図14においては、検出信号増幅部4512及び励磁信号調整部4517の各々の極性状態をタイプ(1)とタイプ(3)との各々に順次制御し、タイプ(1)とタイプ(3)との各々において、電圧値Vb1、電圧値Vb3それぞれを取得し、平均化してデータ信号を得る処理を示すフローチャートである。
Next, another operation example of the magnetic element control device 450 according to the fourth embodiment will be described.
FIG. 14 is a flowchart for explaining generation of a data signal in the data signal conversion unit 4516 when detecting a data signal in the entire temperature range including the characteristic temperature Ta from the temperature T0. In FIG. 14, the polarity states of the detection signal amplifying unit 4512 and the excitation signal adjusting unit 4517 are sequentially controlled to the type (1) and the type (3), respectively, and the type (1) and the type (3) are controlled. In each, it is a flowchart which shows the process which acquires each voltage value Vb1 and voltage value Vb3, and averages and obtains a data signal.

図4からタイプ(1)とタイプ(3)との感度極性が特性温度Ta以上において同一であり、特定温度Ta以上における温度範囲にてデータ出力誤差の温度特性が逆である2つのタイプの極性状態としては、タイプ(1)及びタイプ(3)の組み合わせがある。
図14(a)は、磁気素子制御装置450の出荷前において、基準磁界(例えば、ゼロ磁界)におけるオフセット値を求めるフローチャートである。データ信号変換部4516は、出荷前の検査で得られたオフセット値を、全温度範囲における所定の温度毎に求めて内部の記憶部に書き込んで記憶させる。
From FIG. 4, the sensitivity polarities of type (1) and type (3) are the same at characteristic temperature Ta or higher, and the two types of polarities have the opposite temperature characteristics of data output error in the temperature range above specific temperature Ta. The state includes a combination of type (1) and type (3).
FIG. 14A is a flowchart for obtaining an offset value in a reference magnetic field (for example, a zero magnetic field) before the magnetic element control device 450 is shipped. The data signal conversion unit 4516 obtains the offset value obtained by the inspection before shipment for each predetermined temperature in the entire temperature range, and writes and stores it in the internal storage unit.

図14(b)は、磁気素子制御装置450の出荷後に、温度T0から特性温度Taを含む全温度範囲におけるデータ信号を検出する際、データ信号変換部4516におけるデータ信号の生成を説明するフローチャートである。すなわち、図14(b)においては、検出信号増幅部4512及び励磁信号調整部4517の各々の極性状態をタイプ(1)とタイプ(3)との各々に順次制御し、タイプ(1)とタイプ(3)との各々において、電圧値Vb1、電圧値Vb3それぞれを取得し、平均化してデータ信号を得る処理を示すフローチャートである。   FIG. 14B is a flowchart for explaining generation of a data signal in the data signal conversion unit 4516 when detecting a data signal in the entire temperature range from the temperature T0 to the characteristic temperature Ta after shipment of the magnetic element control device 450. is there. That is, in FIG. 14B, the polarity states of the detection signal amplification unit 4512 and the excitation signal adjustment unit 4517 are sequentially controlled to the type (1) and the type (3), respectively, and the type (1) and the type In each of (3), the voltage value Vb1 and the voltage value Vb3 are acquired and averaged to obtain a data signal.

図14(a)のフローチャートから説明する。
ステップS61a:
直交する3軸方向に均一な磁界を印加できるコイル(以下、「3軸ヘルムホルツコイル」と称す)などにより、直交する3軸方向に対して、特定の空間領域で任意の均一な磁界を発生することのできる環境を用意し、当該環境下に磁気素子50を付加した磁気素子制御装置450を設置する。そして、磁気素子50に対してゼロ磁界を与える。
This will be described with reference to the flowchart of FIG.
Step S61a:
An arbitrary uniform magnetic field is generated in a specific spatial region with respect to the three orthogonal directions by a coil that can apply a uniform magnetic field in the three orthogonal directions (hereinafter referred to as a “three-axis Helmholtz coil”). An environment that can be used is prepared, and a magnetic element control device 450 to which the magnetic element 50 is added is installed in the environment. A zero magnetic field is applied to the magnetic element 50.

ステップS62a:
データ信号変換部4516は、クロック信号に同期して、検出信号増幅部4512及び励磁信号調整部4517の各々の極性状態を、それぞれの部に設けられた極性状態変更用のスイッチング素子をオンオフ制御し、タイプ(1)の極性状態に設定する。
これにより、検出信号増幅部4512及び励磁信号調整部4517の各々の極性状態がタイプ(1)に対応し、磁気素子制御装置450においてすでに説明した磁界の検出処理が行われ、出力信号生成部4515からタイプ(1)の極性状態に対応した出力が電圧値Vb1として出力される。
Step S62a:
The data signal conversion unit 4516 controls the polarity states of the detection signal amplification unit 4512 and the excitation signal adjustment unit 4517 on and off the switching elements for changing the polarity state provided in the respective units in synchronization with the clock signal. The polarity state of type (1) is set.
As a result, the polarity states of the detection signal amplification unit 4512 and the excitation signal adjustment unit 4517 correspond to the type (1), the magnetic field detection processing already described in the magnetic element control device 450 is performed, and the output signal generation unit 4515. The output corresponding to the polarity state of type (1) is output as voltage value Vb1.

ステップS63a:
データ信号変換部4516は、出力信号生成部4015から出力される出力信号(電圧値Vb1)を入力し、内部に設けられた記憶部に一旦書き込んで記憶させる。
Step S63a:
The data signal conversion unit 4516 receives the output signal (voltage value Vb1) output from the output signal generation unit 4015, and temporarily writes and stores the output signal in a storage unit provided therein.

ステップS64a:
データ信号変換部4516は、ステップS51における周期の次の周期において、クロック信号に同期して、検出信号増幅部4512及び励磁信号調整部4517の各々の極性状態を、それぞれの部に設けられた極性状態変更用のスイッチング素子をオンオフ制御し、タイプ(3)の極性状態に設定する。
これにより、検出信号増幅部4512及び励磁信号調整部4517の各々の極性状態がタイプ(3)に対応し、磁気素子制御装置450においてすでに説明した磁界の検出処理が行われ、出力信号生成部4015からタイプ(3)の極性状態に対応した帰還信号が電圧値Vb3として出力される。
Step S64a:
The data signal conversion unit 4516 changes the polarity state of each of the detection signal amplification unit 4512 and the excitation signal adjustment unit 4517 in synchronization with the clock signal in the cycle next to the cycle in step S51. The switching element for changing the state is controlled to be turned on and off, and is set to the type (3) polarity state.
Thereby, each polarity state of the detection signal amplification unit 4512 and the excitation signal adjustment unit 4517 corresponds to the type (3), and the magnetic field detection processing already described in the magnetic element control device 450 is performed, and the output signal generation unit 4015 is performed. A feedback signal corresponding to the polarity state of type (3) is output as voltage value Vb3.

ステップS65a:
データ信号変換部4516は、出力信号生成部4015から出力される出力信号(電圧値Vb3)を入力し、内部に設けられた記憶部に一旦書き込んで記憶させる。
Step S65a:
The data signal conversion unit 4516 receives the output signal (voltage value Vb3) output from the output signal generation unit 4015, and temporarily writes and stores the output signal in a storage unit provided therein.

ステップS66a:
データ信号変換部4516は、内部に設けられた記憶部から、電圧値Vb1と電圧値Vb3とを読み出し、電圧値Vb1と電圧値Vb3とを加算し、加算結果を2で除算して平均化して、オフセット値を算出する。
Step S66a:
The data signal conversion unit 4516 reads the voltage value Vb1 and the voltage value Vb3 from the storage unit provided inside, adds the voltage value Vb1 and the voltage value Vb3, divides the addition result by 2, and averages the result. The offset value is calculated.

上述した、ステップS61aからステップS66aまでのオフセット値を求める処理を、全温度範囲における所定の温度毎に行い、全温度範囲の所定の温度毎のオフセット値を求め、このオフセット値をデータ信号変換部4516の内部に設けられた記憶部に書き込んで記憶させる。この求めたオフセット値をデータ信号変換部4516の内部の記憶部に書き込む処理は、データ信号変換部4516自身が行う構成としても良いし、データ信号を一旦受信するコンピュータが行う構成としても良い。   The above-described processing for obtaining the offset value from step S61a to step S66a is performed for each predetermined temperature in the entire temperature range, the offset value for each predetermined temperature in the entire temperature range is obtained, and this offset value is obtained as a data signal conversion unit. The data is written and stored in a storage unit provided inside 4516. The processing for writing the obtained offset value to the storage unit inside the data signal conversion unit 4516 may be performed by the data signal conversion unit 4516 itself, or may be performed by a computer that temporarily receives the data signal.

次に、図14(b)のフローチャートを説明する。この図14(b)のフローチャートに示す動作の場合、出荷された後の動作を示し磁気素子50は通常の定常磁界下に置かれている。
ステップS61:
データ信号変換部4516は、クロック信号に同期して、検出信号増幅部4512及び励磁信号調整部4517の各々の極性状態を、それぞれの部に設けられた極性状態変更用のスイッチング素子をオンオフ制御し、タイプ(1)の極性状態に設定する。
これにより、検出信号増幅部4512及び励磁信号調整部4517の各々の極性状態がタイプ(1)に対応し、磁気素子制御装置450においてすでに説明した磁界の検出処理が行われ、出力信号生成部4015からタイプ(1)の極性状態に対応した出力信号が電圧値Vb1として出力される。
Next, the flowchart of FIG. 14B will be described. In the case of the operation shown in the flowchart of FIG. 14B, the operation after shipping is shown, and the magnetic element 50 is placed under a normal steady magnetic field.
Step S61:
The data signal conversion unit 4516 controls the polarity states of the detection signal amplification unit 4512 and the excitation signal adjustment unit 4517 on and off the switching elements for changing the polarity state provided in the respective units in synchronization with the clock signal. The polarity state of type (1) is set.
Thereby, each polarity state of the detection signal amplification unit 4512 and the excitation signal adjustment unit 4517 corresponds to the type (1), the magnetic field detection processing already described in the magnetic element control device 450 is performed, and the output signal generation unit 4015. The output signal corresponding to the polarity state of type (1) is output as voltage value Vb1.

ステップS62:
データ信号変換部4516は、出力信号生成部4015から出力される出力信号(電圧値Vb1)を入力し、内部に設けられた記憶部に一旦書き込んで記憶させる。
Step S62:
The data signal conversion unit 4516 receives the output signal (voltage value Vb1) output from the output signal generation unit 4015, and temporarily writes and stores the output signal in a storage unit provided therein.

ステップS63:
データ信号変換部4516は、ステップS61における周期の次の周期において、クロック信号に同期して、検出信号増幅部4512及び励磁信号調整部4517の各々の極性状態を、それぞれの部に設けられた極性状態変更用のスイッチング素子をオンオフ制御し、タイプ(3)の極性状態に設定する。
これにより、検出信号増幅部4512及び励磁信号調整部4517の各々の極性状態がタイプ(3)に対応し、磁気素子制御装置450においてすでに説明した磁界の検出処理が行われ、出力信号生成部4015からタイプ(3)の極性状態に対応した出力信号が電圧値Vb3として出力される。
Step S63:
The data signal conversion unit 4516 sets the polarity state of each of the detection signal amplification unit 4512 and the excitation signal adjustment unit 4517 in synchronization with the clock signal in the period next to the period in step S61. The switching element for changing the state is controlled to be turned on and off, and is set to the type (3) polarity state.
Thereby, each polarity state of the detection signal amplification unit 4512 and the excitation signal adjustment unit 4517 corresponds to the type (3), and the magnetic field detection processing already described in the magnetic element control device 450 is performed, and the output signal generation unit 4015 is performed. Output signal corresponding to the polarity state of type (3) is output as voltage value Vb3.

ステップS64:
データ信号変換部4516は、出力信号生成部4015から出力される出力信号(電圧値Vb3)を入力し、内部に設けられた記憶部に一旦書き込んで記憶させる。
Step S64:
The data signal conversion unit 4516 receives the output signal (voltage value Vb3) output from the output signal generation unit 4015, and temporarily writes and stores the output signal in a storage unit provided therein.

ステップS65:
データ信号変換部4516は、内部に設けられた記憶部から、電圧値Vb1と電圧値Vb3とを読み出し、電圧値Vb1と電圧値Vb3とを加算し、加算結果を2で除算して平均化して、測定値データを算出する。
Step S65:
The data signal conversion unit 4516 reads the voltage value Vb1 and the voltage value Vb3 from the storage unit provided inside, adds the voltage value Vb1 and the voltage value Vb3, divides the addition result by 2, and averages the result. Measured value data is calculated.

ステップS66:
データ信号変換部4516は、磁気素子制御装置450に設けられた温度センサ(不図示)から温度データを読み出す。
そして、データ信号変換部4516は、内部の記憶部に記憶されたオフセット値のテーブルを参照し、上記温度データに対応するオフセット値を読み出す。ここで、データ信号変換部4516は、測定された温度に対応するオフセット値が無い場合、測定された温度の上下で隣接するオフセット値を平均するなどの補完を行う。
データ信号変換部4516は、測定値データの電圧値((Vb1+Vb3)/2)から、オフセット値を減算し、補正された測定値データとする。
そして、データ信号変換部4516は、内部の記憶部に記憶された電圧値磁界テーブルを参照し、この補正された測定値データに対応する磁界の強度を求め、データ信号として出力する。
Step S66:
The data signal conversion unit 4516 reads temperature data from a temperature sensor (not shown) provided in the magnetic element control device 450.
Then, the data signal conversion unit 4516 refers to the offset value table stored in the internal storage unit, and reads the offset value corresponding to the temperature data. Here, when there is no offset value corresponding to the measured temperature, the data signal conversion unit 4516 performs complementation such as averaging adjacent offset values above and below the measured temperature.
The data signal converter 4516 subtracts the offset value from the voltage value ((Vb1 + Vb3) / 2) of the measurement value data to obtain corrected measurement value data.
Then, the data signal conversion unit 4516 refers to the voltage value magnetic field table stored in the internal storage unit, obtains the strength of the magnetic field corresponding to the corrected measurement value data, and outputs it as a data signal.

これにより、本実施形態においては、図13のフローチャートの動作を行うことにより、第1の実施形態と同様に、感度極性が同一であり、かつ温度T0から特性温度Taまでの温度範囲にてデータ出力誤差の温度特性が逆である2つのタイプの極性状態の各々において帰還信号を求め、この2つのタイプの帰還信号を加算した後に平均化して測定データとし、この測定データから磁界の強度を求めている。このため、本実施形態よれば、図13のフローチャートの動作を用いることで、データ信号の温度係数の温度依存性を従来に比較して低減することができ、すなわち、チョッピング動作により除去することが困難な、オペアンプの出力値のオフセットの温度特性を向上させ、従来より精度の高い磁界の強度の検出を行うことができる。   Accordingly, in the present embodiment, by performing the operation of the flowchart of FIG. 13, as in the first embodiment, the sensitivity polarity is the same, and data is obtained in the temperature range from the temperature T0 to the characteristic temperature Ta. Obtain feedback signals in each of the two types of polarity states where the temperature characteristics of the output error are opposite, add the two types of feedback signals, and then average the result to obtain measurement data. From this measurement data, the magnetic field strength is obtained. ing. Therefore, according to the present embodiment, by using the operation of the flowchart of FIG. 13, the temperature dependence of the temperature coefficient of the data signal can be reduced as compared with the conventional case, that is, it can be removed by the chopping operation. This makes it possible to improve the temperature characteristics of the offset of the output value of the operational amplifier, which is difficult, and to detect the strength of the magnetic field with higher accuracy than before.

また、本実施形態においては、図14のフローチャートの動作を行うことにより、第1の実施形態と同様に、感度極性が同一であり、かつ温度T0から特性温度Taを含む全温度範囲にてデータ出力誤差の温度特性が逆である2つのタイプの極性状態の各々において、全温度範囲における温度毎にゼロ磁界を求め、2つのタイプの帰還信号を平均化してオフセット値を求め、定常磁界下においても上記2つのタイプの帰還信号を求め、この2つのタイプの帰還信号を加算した後に、測定時の温度に対応するオフセットを減算した結果を測定データとし、この測定データから磁界の強度を求めている。このため、本実施形態よれば、図14のフローチャートの動作を用いることで、データ信号の温度係数の温度依存性を、従来に比較して低減することができ、すなわち、チョッピング動作により除去することが困難な、オペアンプの出力値のオフセットの温度特性を向上させ、従来より精度の高い磁界の強度の検出を行うことができる。   Further, in the present embodiment, by performing the operation of the flowchart of FIG. 14, as in the first embodiment, the sensitivity polarity is the same, and the data is obtained in the entire temperature range from the temperature T0 to the characteristic temperature Ta. In each of the two types of polar states where the temperature characteristics of the output error are opposite, a zero magnetic field is obtained for each temperature in the entire temperature range, and an offset value is obtained by averaging the two types of feedback signals. The above two types of feedback signals are obtained, and after adding these two types of feedback signals, the result of subtracting the offset corresponding to the temperature at the time of measurement is used as measurement data, and the magnetic field strength is obtained from this measurement data. Yes. For this reason, according to the present embodiment, the temperature dependency of the temperature coefficient of the data signal can be reduced by using the operation of the flowchart of FIG. 14, that is, it can be removed by the chopping operation. Therefore, it is possible to improve the temperature characteristics of the offset of the output value of the operational amplifier, and to detect the strength of the magnetic field with higher accuracy than before.

また、図1、図10、図11及び図12の磁気素子制御装置各々の機能(磁気素子制御に関する演算処理)を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより磁気素子制御の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。   In addition, a program for realizing the functions (arithmetic processing related to magnetic element control) of each of the magnetic element control devices of FIGS. 1, 10, 11, and 12 is recorded on a computer-readable recording medium, and this recording medium The magnetic element control process may be performed by causing the computer system to read and execute the program recorded on the computer. Here, the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices.

また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
Further, the “computer system” includes a homepage providing environment (or display environment) if a WWW system is used.
The “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM and a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system. Furthermore, the “computer-readable recording medium” dynamically holds a program for a short time like a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In this case, a volatile memory in a computer system serving as a server or a client in that case, and a program that holds a program for a certain period of time are also included. The program may be a program for realizing a part of the functions described above, and may be a program capable of realizing the functions described above in combination with a program already recorded in a computer system.

以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。   The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes design and the like within a scope not departing from the gist of the present invention.

50,300…磁気素子 51,303…検出コイル 52,301…励磁コイル 102,402…クロック信号生成部 103,403…クロック信号調整部 302…帰還コイル 450,600,650,660…磁気素子制御装置 451,601,651,661…磁気素子制御部 500,20173,20176…抵抗 1012,4013…検出信号比較部 1014…帰還信号変換部 1017,1017A,4018…励磁信号生成部 4015…出力信号生成部 4512,6011…検出信号増幅部 4516,6015…データ信号変換部 4517,6016,6016A…励磁信号調整部 6013…帰還信号調整部 20171,20174…増幅回路 20172,20178…反転回路 20175,20177…差動増幅器   DESCRIPTION OF SYMBOLS 50,300 ... Magnetic element 51,303 ... Detection coil 52,301 ... Excitation coil 102,402 ... Clock signal generation part 103,403 ... Clock signal adjustment part 302 ... Feedback coil 450,600,650,660 ... Magnetic element control apparatus 451, 601, 651, 661... Magnetic element control unit 500, 20173, 20176 ... Resistance 1012, 4013 ... Detection signal comparison unit 1014 ... Feedback signal conversion unit 1017, 1017 A, 4018 ... Excitation signal generation unit 4015 ... Output signal generation unit 4512 , 6011 ... Detection signal amplifying unit 4516, 6015 ... Data signal converting unit 4517, 6016, 6016A ... Excitation signal adjusting unit 6013 ... Feedback signal adjusting unit 20171, 20174 ... Amplifying circuit 20172, 20178 ... Inverting circuit 20155, 20077 Differential amplifier

Claims (13)

磁性体コアに励磁コイル及び検出コイルが設けられたフラックスゲート型の磁気素子に印加される定常磁界の強度を、時間分解型の磁気平衡式により検出する際、当該磁気素子の制御を行う磁気素子制御装置であり、
交番信号を生成する励磁信号生成部と、
前記交番信号から交番電流信号を生成し、当該交番電流信号に基づいて前記励磁コイルに印加する励磁信号を生成する励磁信号調整部と、
前記励磁信号の電流方向が切替る際の誘導起電力で発生する正又は負電圧の信号を増幅して検出信号とする検出信号増幅部と、
正電圧及び負電圧の前記検出信号の時間幅を検出する検出信号比較部と、
前記時間幅を電圧情報に変換する帰還信号変換部と、
前記電圧情報から前記磁気素子に印加されている定常磁界をキャンセルする磁界を前記励磁コイルに印加する帰還信号を生成する帰還信号調整部と、
前記帰還信号を、磁界強度を示すデータ信号として出力するデータ信号変換部と、
を有し、
前記励磁信号調整部または前記帰還信号調整部において、前記帰還信号を前記励磁信号に重畳させ、
また、前記データ信号変換部が、前記励磁信号調整部、前記検出信号増幅部及び前記帰還信号調整部の各々における出力を生成する差動増幅器の入力端子に入力される信号の極性を反転とするか非反転とするかの制御を行い、複数のデータ信号の組み合わせを生成し、この組み合わせから前記データ信号として出力する
ことを特徴とする磁気素子制御装置。
A magnetic element that controls the magnetic element when detecting the strength of a stationary magnetic field applied to a fluxgate type magnetic element having an excitation coil and a detection coil in a magnetic core by a time-resolved magnetic balance type Control device,
An excitation signal generator for generating an alternating signal;
An excitation signal adjusting unit that generates an alternating current signal from the alternating signal and generates an excitation signal to be applied to the excitation coil based on the alternating current signal;
A detection signal amplifying unit that amplifies a positive or negative voltage signal generated by an induced electromotive force when the current direction of the excitation signal is switched, and forms a detection signal;
A detection signal comparison unit for detecting a time width of the detection signal of positive voltage and negative voltage;
A feedback signal converter that converts the time width into voltage information;
A feedback signal adjustment unit that generates a feedback signal that applies a magnetic field that cancels a stationary magnetic field applied to the magnetic element from the voltage information to the excitation coil;
A data signal converter that outputs the feedback signal as a data signal indicating magnetic field strength;
Have
In the excitation signal adjustment unit or the feedback signal adjustment unit, the feedback signal is superimposed on the excitation signal,
The data signal conversion unit inverts the polarity of a signal input to an input terminal of a differential amplifier that generates an output in each of the excitation signal adjustment unit, the detection signal amplification unit, and the feedback signal adjustment unit. Or a non-inverted control, a combination of a plurality of data signals is generated, and the combination is output as the data signal.
磁性体コアに励磁コイル、検出コイル及び帰還コイルが設けられたフラックスゲート型の磁気素子に印加される定常磁界の強度を、時間分解型の磁気平衡式により検出する際、当該磁気素子の制御を行う磁気素子制御装置であり、
交番信号を生成する励磁信号生成部と、
前記交番信号から交番電流信号を生成し、当該交番電流信号に基づいて前記励磁コイルに印加する励磁信号を生成する励磁信号調整部と、
前記励磁信号の電流方向が切替る際の誘導起電力で発生する正又は負電圧の信号を増幅して検出信号とする検出信号増幅部と、
正電圧及び負電圧の前記検出信号の時間幅を検出する検出信号比較部と、
前記時間幅を電圧情報に変換する帰還信号変換部と、
前記電圧情報から前記磁気素子に印加されている定常磁界をキャンセルする磁界を発生させるために、帰還コイルに印加する帰還信号を生成する帰還信号調整部と、
前記帰還信号を、磁界強度を示すデータ信号として出力するデータ信号変換部と、
を有し、
前記データ信号変換部が、前記励磁信号調整部、前記検出信号増幅部及び前記帰還信号調整部の各々における出力を生成する差動増幅器の入力端子に入力される信号の極性を反転とするか非反転とするかの制御を行い、複数のデータ信号の組み合わせを生成し、この組み合わせから最終的な前記データ信号として出力する
ことを特徴とする磁気素子制御装置。
When detecting the strength of a stationary magnetic field applied to a fluxgate type magnetic element in which an excitation coil, a detection coil and a feedback coil are provided on a magnetic core, using a time-resolved magnetic balance type, the magnetic element is controlled. A magnetic element control device to perform,
An excitation signal generator for generating an alternating signal;
An excitation signal adjusting unit that generates an alternating current signal from the alternating signal and generates an excitation signal to be applied to the excitation coil based on the alternating current signal;
A detection signal amplifying unit that amplifies a positive or negative voltage signal generated by an induced electromotive force when the current direction of the excitation signal is switched, and forms a detection signal;
A detection signal comparison unit for detecting a time width of the detection signal of positive voltage and negative voltage;
A feedback signal converter that converts the time width into voltage information;
A feedback signal adjustment unit that generates a feedback signal to be applied to a feedback coil in order to generate a magnetic field that cancels a stationary magnetic field applied to the magnetic element from the voltage information;
A data signal converter that outputs the feedback signal as a data signal indicating magnetic field strength;
Have
The data signal conversion unit inverts the polarity of a signal input to an input terminal of a differential amplifier that generates an output in each of the excitation signal adjustment unit, the detection signal amplification unit, and the feedback signal adjustment unit. A magnetic element control device that controls whether to invert, generates a combination of a plurality of data signals, and outputs the final data signal from the combination.
前記データ信号変換部が、
前記励磁信号調整部、前記検出信号増幅部及び前記帰還信号調整部の各々の前記差動増幅器の出力の極性を反転する際、3個の組み合わせの反転及び非反転の論理積が最終的に非反転となるように、反転及び非反転の組み合わせを生成することを特徴とする請求項1に記載の磁気素子制御装置。
The data signal converter is
When the polarity of the output of the differential amplifier of each of the excitation signal adjustment unit, the detection signal amplification unit, and the feedback signal adjustment unit is inverted, the logical product of the inversion and non-inversion of the three combinations is finally non- The magnetic element control device according to claim 1, wherein a combination of inversion and non-inversion is generated so as to be inversion.
前記データ信号変換部が、
前記励磁信号調整部、前記検出信号増幅部及び前記帰還信号調整部の各々の反転及び非反転の組み合わせにおける前記データ出力の感度極性が同一であり、かつ所定の温度範囲内で使用する際、当該温度範囲で一定磁界環境下での前記データ信号の誤差の温度特性が逆である2個の組み合わせを選択し、この組み合わせ毎の2個の前記データ信号を求め、2個の前記データ信号を平均化し、平均化した結果を最終的な前記データ信号とする
ことを特徴とする請求項3に記載の磁気素子制御装置。
The data signal converter is
When the sensitivity polarity of the data output in the combination of inversion and non-inversion of each of the excitation signal adjustment unit, the detection signal amplification unit, and the feedback signal adjustment unit is the same and is used within a predetermined temperature range, Select two combinations in which the temperature characteristics of the error of the data signal are reversed in a constant magnetic field environment in a temperature range, obtain two data signals for each combination, and average the two data signals The magnetic element control apparatus according to claim 3, wherein a result obtained by averaging and averaging is used as the final data signal.
前記データ信号変換部が、
前記励磁信号調整部、前記検出信号増幅部及び前記帰還信号調整部の各々の反転及び非反転の組み合わせにおける前記データ出力の誤差の全温度範囲で一定磁界環境下での前記データ信号の誤差の温度特性が逆である2個の組み合わせを選択し、ゼロ磁界におけるこの組み合わせ毎の2個の前記データ信号を求め、2個の前記データ信号を平均化してオフセット値を求め、定常磁界を測定する際、2個の前記組み合わせの前記データ信号の平均化した結果を求め、この平均した結果から前記オフセット値を減算し、最終的な前記データ信号とする
ことを特徴とする請求項3に記載の磁気素子制御装置。
The data signal converter is
The temperature of the error of the data signal under a constant magnetic field environment in the entire temperature range of the error of the data output in the combination of inversion and non-inversion of each of the excitation signal adjustment unit, the detection signal amplification unit, and the feedback signal adjustment unit When selecting two combinations having opposite characteristics, obtaining two data signals for each combination in a zero magnetic field, averaging the two data signals, obtaining an offset value, and measuring a stationary magnetic field The magnetic signal according to claim 3, wherein an averaged result of the two data signals of the combination is obtained, and the offset value is subtracted from the averaged result to obtain the final data signal. Element control device.
磁性体コアに励磁コイル及び検出コイルが設けられたフラックスゲート型の磁気素子における前記励磁コイルに対して交番信号を印加し、前記磁性体コアに設けられた検出コイルから、前記交番信号に対応して検出される極性の異なるパルス状信号の波形を検出し、この極性の異なるパルス状信号の検出間隔により、定常磁界を検出する磁気素子を制御する磁気素子制御装置であり、
前記交番信号を生成する励磁信号生成部と、
前記交番信号から交番電流信号を生成し、当該交番電流信号に基づいて前記励磁コイルに印加する励磁信号を生成する励磁信号調整部と、
前記励磁信号の電流方向が切替る際の誘導起電力で発生する正又は負電圧の信号を増幅して検出信号とする検出信号増幅部と、
正電圧及び負電圧の前記検出信号の時間幅を検出する検出信号比較部と、
前記時間幅に基づいて磁界強度を示すデータ信号を生成するデータ信号変換部と、
を有し、
前記データ信号変換部が、前記励磁信号調整部及び前記検出信号増幅部の各々における出力を生成する差動増幅器の入力端子に入力される信号の極性を反転とするか非反転とするかの制御を行い、複数のデータ信号の組み合わせを生成し、この組み合わせから前記データ信号として出力する
ことを特徴とする磁気素子制御装置。
An alternating signal is applied to the exciting coil in a fluxgate type magnetic element in which an exciting coil and a detecting coil are provided in a magnetic core, and the alternating signal is received from the detecting coil provided in the magnetic core. Is a magnetic element control device that detects a waveform of a pulsed signal with a different polarity detected in this manner, and controls a magnetic element that detects a stationary magnetic field according to a detection interval of the pulsed signal with a different polarity.
An excitation signal generator for generating the alternating signal;
An excitation signal adjusting unit that generates an alternating current signal from the alternating signal and generates an excitation signal to be applied to the excitation coil based on the alternating current signal;
A detection signal amplifying unit that amplifies a positive or negative voltage signal generated by an induced electromotive force when the current direction of the excitation signal is switched, and forms a detection signal;
A detection signal comparison unit for detecting a time width of the detection signal of positive voltage and negative voltage;
A data signal converter that generates a data signal indicating the magnetic field intensity based on the time width;
Have
Control whether the polarity of the signal input to the input terminal of the differential amplifier that generates an output in each of the excitation signal adjustment unit and the detection signal amplification unit is inverted by the data signal conversion unit To generate a combination of a plurality of data signals, and output the data signal from the combination.
前記データ信号変換部が、
前記励磁信号調整部及び前記検出信号増幅部の各々の前記差動増幅器の出力の極性を反転する際、2個の組み合わせの反転及び非反転の論理積が最終的に非反転となるように、反転及び非反転の組み合わせを生成することを特徴とする請求項6に記載の磁気素子制御装置。
The data signal converter is
When the polarity of the output of the differential amplifier of each of the excitation signal adjustment unit and the detection signal amplification unit is inverted, the logical product of the inversion and non-inversion of the two combinations is finally non-inverted. The magnetic element control device according to claim 6, wherein a combination of inversion and non-inversion is generated.
前記データ信号変換部が、
前記励磁信号調整部及び前記検出信号増幅部の各々の反転及び非反転の組み合わせ2個の前記データ信号を平均化し、平均化した結果を最終的な前記データ信号とする
ことを特徴とする請求項7に記載の磁気素子制御装置。
The data signal converter is
The combination of the inversion and non-inversion of each of the excitation signal adjustment unit and the detection signal amplification unit is averaged, and the averaged result is used as the final data signal. 8. The magnetic element control device according to 7.
前記データ信号変換部が、
前記励磁信号調整部及び前記検出信号増幅部の各々の反転及び非反転の組み合わせにおいて、ゼロ磁界におけるこの組み合わせ毎の2個の前記データ信号を求め、2個の前記データ信号を平均化してオフセット値を求め、定常磁界を測定する際、2個の前記組み合わせの前記データ信号の平均化した結果を求め、この平均した結果から前記オフセット値を減算し、最終的な前記データ信号とする
ことを特徴とする請求項7に記載の磁気素子制御装置。
The data signal converter is
In each inversion and non-inversion combination of the excitation signal adjustment unit and the detection signal amplification unit, two data signals are obtained for each combination in a zero magnetic field, and the two data signals are averaged to obtain an offset value. When measuring a stationary magnetic field, an averaged result of the two data signals of the combination is obtained, and the offset value is subtracted from the averaged result to obtain the final data signal. The magnetic element control device according to claim 7.
前記請求項1から前記請求項9のいずれかに記載の磁気素子制御装置であり、
前記データ信号変換部が前記データ信号から磁界強度を示す信号を出力することを特徴とする磁気検出装置。
The magnetic element control device according to any one of claims 1 to 9,
The magnetic detection device, wherein the data signal conversion unit outputs a signal indicating a magnetic field intensity from the data signal.
磁性体コアに励磁コイル及び検出コイルが設けられたフラックスゲート型の磁気素子に印加される定常磁界の強度を、時間分解型の磁気平衡式により検出する際、当該磁気素子の制御を行う磁気素子制御方法であり、
励磁信号生成部が、交番信号を生成する励磁信号生成過程と、
励磁信号調整部が、前記交番信号から交番電流信号を生成し、当該交番電流信号に基づいて前記励磁コイルに印加する励磁信号を生成する励磁信号調整過程と、
検出信号増幅部が、前記励磁信号の電流方向が切替る際の誘導起電力で発生する正又は負電圧の信号を増幅して検出信号とする検出信号増幅過程と、
検出信号比較部が、正電圧及び負電圧の前記検出信号の時間幅を検出する検出信号比較過程と、
帰還信号変換部が、前記時間幅を電圧情報に変換する帰還信号生成過程と、
帰還信号調整部が、前記電圧情報から前記磁気素子に印加されている定常磁界をキャンセルする磁界を前記励磁コイルに印加する帰還信号を生成する帰還信号調整過程と、
データ信号変換部が、前記帰還信号を、磁界強度を示すデータ信号として出力するデータ信号変換過程と、
を含み、
前記励磁信号調整部または前記帰還信号調整部において、前記帰還信号を前記励磁信号に重畳させ、
また、前記データ信号変換部が、前記励磁信号調整部、前記検出信号増幅部及び前記帰還信号調整部の各々における出力を生成する差動増幅器の入力端子に入力される信号の極性を反転とするか非反転とするかの制御を行い、複数のデータ信号の組み合わせを生成し、この組み合わせから前記データ信号として出力する
ことを特徴とする磁気素子制御方法。
A magnetic element that controls the magnetic element when detecting the strength of a stationary magnetic field applied to a fluxgate type magnetic element having an excitation coil and a detection coil in a magnetic core by a time-resolved magnetic balance type Control method,
An excitation signal generation process in which an excitation signal generation unit generates an alternating signal;
An excitation signal adjustment unit generates an alternating current signal from the alternating signal, and generates an excitation signal to be applied to the excitation coil based on the alternating current signal,
A detection signal amplifying process, wherein the detection signal amplification unit amplifies a positive or negative voltage signal generated by an induced electromotive force when the current direction of the excitation signal is switched;
A detection signal comparison unit in which a detection signal comparison unit detects a time width of the detection signal of positive voltage and negative voltage;
A feedback signal generating unit that converts the time width into voltage information;
A feedback signal adjustment process in which a feedback signal adjustment unit generates a feedback signal that applies a magnetic field that cancels a stationary magnetic field applied to the magnetic element from the voltage information to the excitation coil;
A data signal conversion process in which the data signal converter outputs the feedback signal as a data signal indicating the magnetic field strength;
Including
In the excitation signal adjustment unit or the feedback signal adjustment unit, the feedback signal is superimposed on the excitation signal,
The data signal conversion unit inverts the polarity of a signal input to an input terminal of a differential amplifier that generates an output in each of the excitation signal adjustment unit, the detection signal amplification unit, and the feedback signal adjustment unit. Or a non-inversion control, a combination of a plurality of data signals is generated, and the data signal is output from the combination as a data signal.
磁性体コアに励磁コイル、検出コイル及び帰還コイルが設けられたフラックスゲート型の磁気素子に印加される定常磁界の強度を、時間分解型の磁気平衡式により検出する際、当該磁気素子の制御を行う磁気素子制御方法であり、
励磁信号生成部が、交番信号を生成する励磁信号生成過程と、
励磁信号調整部が、前記交番信号から交番電流信号を生成し、当該交番電流信号に基づいて前記励磁コイルに印加する励磁信号を生成する励磁信号調整過程と、
検出信号増幅部が、前記励磁信号の電流方向が切替る際の誘導起電力で発生する正又は負電圧の信号を増幅して検出信号とする検出信号増幅過程と、
検出信号比較部が、正電圧及び負電圧の前記検出信号の時間幅を検出する検出信号比較過程と、
帰還信号変換部が、前記時間幅を電圧情報に変換する帰還信号生成過程と、
帰還信号調整部が、前記電圧情報から前記磁気素子に印加されている定常磁界をキャンセルする磁界を前記帰還コイルに印加する帰還信号を生成する帰還信号調整過程と、
データ信号変換部が前記帰還信号を、磁界強度を示すデータ信号として出力するデータ信号変換過程と、
を含み、
前記データ信号変換部が、前記励磁信号調整部、前記検出信号増幅部及び前記帰還信号調整部の各々における出力を生成する差動増幅器の入力端子に入力される信号の極性を反転とするか非反転とするかの制御を行い、複数のデータ信号の組み合わせを生成し、この組み合わせから最終的な前記データ信号として出力する
ことを特徴とする磁気素子制御方法。
When detecting the strength of a stationary magnetic field applied to a fluxgate type magnetic element in which an excitation coil, a detection coil and a feedback coil are provided on a magnetic core, using a time-resolved magnetic balance type, the magnetic element is controlled. A magnetic element control method to be performed,
An excitation signal generation process in which an excitation signal generation unit generates an alternating signal;
An excitation signal adjustment unit generates an alternating current signal from the alternating signal, and generates an excitation signal to be applied to the excitation coil based on the alternating current signal,
A detection signal amplifying process, wherein the detection signal amplification unit amplifies a positive or negative voltage signal generated by an induced electromotive force when the current direction of the excitation signal is switched;
A detection signal comparison unit in which a detection signal comparison unit detects a time width of the detection signal of positive voltage and negative voltage;
A feedback signal generating unit that converts the time width into voltage information;
A feedback signal adjustment process in which a feedback signal adjustment unit generates a feedback signal that applies a magnetic field that cancels a stationary magnetic field applied to the magnetic element from the voltage information to the feedback coil;
A data signal conversion process in which the data signal converter outputs the feedback signal as a data signal indicating the magnetic field strength;
Including
The data signal conversion unit inverts the polarity of a signal input to an input terminal of a differential amplifier that generates an output in each of the excitation signal adjustment unit, the detection signal amplification unit, and the feedback signal adjustment unit. A magnetic element control method comprising: controlling whether to invert, generating a combination of a plurality of data signals, and outputting the combination as a final data signal from the combination.
磁性体コアに励磁コイル及び検出コイルが設けられたフラックスゲート型の磁気素子における前記励磁コイルに対して交番信号を印加し、前記磁性体コアに設けられた検出コイルから、前記交番信号に対応して検出される極性の異なるパルス状信号の波形を検出し、この極性の異なるパルス状信号の検出間隔により、定常磁界を検出する磁気素子を制御する磁気素子制御方法であり、
励磁信号生成部が、前記交番信号を生成する励磁信号生成過程と、
励磁信号調整部が、前記交番信号から交番電流信号を生成し、当該交番電流信号に基づいて前記励磁コイルに印加する励磁信号を生成する励磁信号調整過程と、
検出信号増幅部が、前記励磁信号の電流方向が切替る際の誘導起電力で発生する正又は負電圧の信号を増幅して検出信号とする検出信号増幅過程と、
検出信号比較部が、正電圧及び負電圧の前記検出信号の時間幅を検出する検出信号比較過程と、
データ信号変換部が、前記時間幅に基づいて磁界強度を示すデータ信号を生成するデータ信号変換過程と、
を含み、
前記励磁信号調整部または前記帰還信号調整部において、前記帰還信号を前記励磁信号に重畳させ、
また、前記データ信号変換部が、前記励磁信号調整部及び前記検出信号増幅部の各々における出力を生成する差動増幅器の入力端子に入力される信号の極性を反転とするか非反転とするかの制御を行い、複数のデータ信号の組み合わせを生成し、この組み合わせから前記データ信号として出力する
ことを特徴とする磁気素子制御方法。
An alternating signal is applied to the exciting coil in a fluxgate type magnetic element in which an exciting coil and a detecting coil are provided in a magnetic core, and the alternating signal is received from the detecting coil provided in the magnetic core. Is a magnetic element control method for detecting a waveform of a pulsed signal having a different polarity detected and controlling a magnetic element for detecting a stationary magnetic field according to a detection interval of the pulsed signal having a different polarity.
An excitation signal generation process in which an excitation signal generation unit generates the alternating signal;
An excitation signal adjustment unit generates an alternating current signal from the alternating signal, and generates an excitation signal to be applied to the excitation coil based on the alternating current signal,
A detection signal amplifying process, wherein the detection signal amplification unit amplifies a positive or negative voltage signal generated by an induced electromotive force when the current direction of the excitation signal is switched;
A detection signal comparison unit in which a detection signal comparison unit detects a time width of the detection signal of positive voltage and negative voltage;
A data signal conversion process in which the data signal conversion unit generates a data signal indicating the magnetic field intensity based on the time width;
Including
In the excitation signal adjustment unit or the feedback signal adjustment unit, the feedback signal is superimposed on the excitation signal,
Whether the data signal conversion unit inverts or non-inverts the polarity of a signal input to an input terminal of a differential amplifier that generates an output in each of the excitation signal adjustment unit and the detection signal amplification unit A magnetic element control method comprising: generating a combination of a plurality of data signals and outputting the data signal from the combination.
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