JP3216182B2 - Electronic compass - Google Patents

Electronic compass

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JP3216182B2
JP3216182B2 JP33490291A JP33490291A JP3216182B2 JP 3216182 B2 JP3216182 B2 JP 3216182B2 JP 33490291 A JP33490291 A JP 33490291A JP 33490291 A JP33490291 A JP 33490291A JP 3216182 B2 JP3216182 B2 JP 3216182B2
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浩幸 中鉢
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電子方位計に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electronic compass.

【0002】[0002]

【従来の技術】磁気抵抗素子は、磁界の強さにより抵抗
値が変化する特性を利用して無接点スイッチ、変位セン
サ、方位計などに応用されている。磁気抵抗素子に印加
される磁界が微弱な範囲では磁気抵抗素子の抵抗値変化
が小さいので、一定のバイアス磁界を印加して微弱な磁
界を検出できるようにすることが行われている。
2. Description of the Related Art A magnetoresistive element is applied to a non-contact switch, a displacement sensor, a compass, and the like by utilizing a characteristic that a resistance value changes according to the strength of a magnetic field. Since the change in the resistance value of the magnetoresistive element is small in a range where the magnetic field applied to the magnetoresistive element is weak, a constant bias magnetic field is applied so that a weak magnetic field can be detected.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】地磁気の方位を測定す
る為には、直交する2方向の磁界成分を検出する必要が
あるので、2個の磁気抵抗素子を用いそれらの磁気検出
方向が直交するように配置する。
In order to measure the azimuth of terrestrial magnetism, it is necessary to detect magnetic field components in two orthogonal directions. Therefore, two magnetic resistance elements are used and their magnetic detection directions are orthogonal. So that

【0004】しかしながら、個々の磁気抵抗素子の抵抗
値のばらつきなどにより、同じ強さの磁界を印加しても
2個の磁気抵抗素子の出力に差が生じ、方位の測定に誤
差が発生するという問題点があった。
However, even if a magnetic field having the same strength is applied, a difference occurs between the outputs of the two magnetoresistive elements due to variations in the resistance values of the individual magnetoresistive elements, and an error occurs in the azimuth measurement. There was a problem.

【0005】その為、従来は各磁気抵抗素子の特性のば
らつきを補正する為に磁気抵抗素子に流す電流などを調
整する必要があり、調整に手間がかかるという問題点が
あった。
Therefore, conventionally, it is necessary to adjust the current flowing through the magnetoresistive element in order to correct the variation in the characteristics of each magnetoresistive element, and there has been a problem that the adjustment is troublesome.

【0006】本発明の課題は、複数の磁気センサ間の特
性のばらつきを簡単に補正できるようにすることであ
る。
An object of the present invention is to make it possible to easily correct variations in characteristics among a plurality of magnetic sensors.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】磁気センサは、磁界の強
さに応じて抵抗値が変化する磁気抵抗素子などであり、
地磁気の方向及び強さを検出する為に、例えば2個の磁
気抵抗素子が磁気検出方向を直交させて配置されてい
る。
A magnetic sensor is a magnetoresistive element or the like whose resistance changes according to the strength of a magnetic field.
In order to detect the direction and strength of the earth's magnetism, for example, two magnetoresistive elements are arranged so that the magnetism detection directions are orthogonal to each other.

【0008】バイアス磁界印加手段は、複数の磁気セン
サに所定のバイアス磁界を印加する。基準値検出手段
は、バイアス磁界印加手段がバイアス磁界を変化させる
時、磁気センサの出力値のうちで基準となる値を検出す
る。
The bias magnetic field applying means applies a predetermined bias magnetic field to the plurality of magnetic sensors. The reference value detecting means detects a reference value among the output values of the magnetic sensor when the bias magnetic field applying means changes the bias magnetic field.

【0009】この基準となる値は、バイアス印加手段が
バイアス磁界を変化させている状態における磁気センサ
の出力の極値、或は、磁気センサが飽和状態にある時の
出力値である
[0009] The value to be the standard, the extremes of the output of the magnetic sensor in a state in which bias applying means is changing a bias magnetic field, or, which is the output value when the magnetic sensor is in the saturated state.

【0010】補正手段は、所定のバイアス磁界が印加さ
れている状態における磁気センサの出力値を、基準値検
出手段が検出した基準となる値により補正する。算出手
段は、補正手段で補正された複数の磁気センサの出力か
ら方位を算出する。
The correction means corrects the output value of the magnetic sensor in a state where a predetermined bias magnetic field is applied, based on a reference value detected by the reference value detection means. The calculating means calculates the azimuth from the outputs of the plurality of magnetic sensors corrected by the correcting means.

【0011】[0011]

【作用】本発明では、基準となる磁気センサの出力によ
り、所定のバイアス磁界が印加されたときのそれぞれの
磁気センサの出力を補正するようにしたので、磁気セン
サ個々の出力のばらつきにより生じる方位の測定誤差を
少なくすることができる。従って、磁気センサの特性の
ばらつき、バイアス磁界のばらつき等を補正する必要が
無くなるので調整作業が不要となる。
According to the present invention, the output of each magnetic sensor when a predetermined bias magnetic field is applied is corrected by the output of the reference magnetic sensor. Measurement error can be reduced. Accordingly, there is no need to correct variations in the characteristics of the magnetic sensor, variations in the bias magnetic field, and the like, so that adjustment work is not required.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図1は、本発明の第1実施例の電子方位計の
回路ブロック図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit block diagram of an electronic compass according to a first embodiment of the present invention.

【0013】検出部1は、直交して配置された2個の磁
気抵抗素子と磁気抵抗素子に所定のバイアス磁界を印加
したときの抵抗値変化を電圧変化として取り出す電圧検
出回路等で構成されている。
The detecting section 1 is composed of two magnetoresistive elements arranged orthogonally and a voltage detecting circuit for extracting a change in resistance value when a predetermined bias magnetic field is applied to the magnetoresistive element as a voltage change. I have.

【0014】この検出部1で検出されるアナログの電圧
値は、A/D変換部2でディジタル値に変換され演算/
制御部3に出力される。演算/制御部3は、所定のバイ
アス磁界を印加したときの2個の磁気抵抗素子の出力電
圧と磁界を0としたときの2個の磁気抵抗素子の出力電
圧とを求め、それらのデータをRAM4のレジスタに格
納する。
The analog voltage value detected by the detection unit 1 is converted into a digital value by an A / D conversion unit 2 and is calculated / calculated.
Output to the control unit 3. The arithmetic / control unit 3 obtains the output voltages of the two magnetoresistive elements when a predetermined bias magnetic field is applied and the output voltages of the two magnetoresistive elements when the magnetic field is set to 0, and calculates those data. The data is stored in the register of the RAM 4.

【0015】また、演算/制御部3は、RAM4に格納
した上記のデータから外部磁界が印加されたときの磁気
抵抗素子の出力電圧を補正し、その補正した出力電圧か
ら地磁気の方位を算出し、方位計が向いている方向の磁
北に対する角度、あるいは磁北の向きを示す矢印を液晶
表示装置などからなる表示部5に表示する。なお、検出
部1、A/D変換部2等の動作は演算/制御部3により
制御されている。
The arithmetic / control section 3 corrects the output voltage of the magnetoresistive element when an external magnetic field is applied from the above data stored in the RAM 4, and calculates the azimuth of the geomagnetism from the corrected output voltage. An arrow indicating the direction of the direction of the compass with respect to magnetic north, or an arrow indicating the direction of magnetic north is displayed on the display unit 5 composed of a liquid crystal display device or the like. The operations of the detection unit 1, the A / D conversion unit 2, and the like are controlled by the calculation / control unit 3.

【0016】図2は、検出部1の磁気抵抗素子基板の構
成の一例を示す図であり、パーマロイ等の磁気抵抗素子
6、7が、磁気検出方向が直交するように基板上に形成
されている。
FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the magnetoresistive element substrate of the detecting section 1. The magnetoresistive elements 6, 7 such as permalloy are formed on the substrate so that the magnetic detection directions are orthogonal to each other. I have.

【0017】次に、図3は上記検出部3の具体的な回路
構成図である。磁気抵抗素子7の周りに巻かれたバイア
ス用コイルL2の一端にはバイアス電圧Vbが直接印加
され、磁気抵抗素子6の周りに巻かれたバイアス用コイ
ルL1の一端には抵抗R1、インバータINV1を介し
てバイアス電圧Vb が印加されており、バイアス用コイ
ルL1、L2の他端は互いに接続されている。なお、バ
イアス電圧Vb はハイレベルとローレベルとを交互に繰
り返す一定周期の電圧である。
Next, FIG. 3 is a specific circuit configuration diagram of the detection section 3. As shown in FIG. The bias voltage Vb is directly applied to one end of the bias coil L2 wound around the magnetoresistive element 7, and the resistor R1 and the inverter INV1 are connected to one end of the bias coil L1 wound around the magnetoresistive element 6. and bias voltage V b is applied through the other end of the bias coil L1, L2 are connected to each other. Note that the bias voltage Vb is a voltage having a constant cycle in which a high level and a low level are alternately repeated.

【0018】磁気抵抗素子6、7の一端には、それぞれ
直流電流源8、9から一定電流が供給されており、その
他端は接地されている。磁気抵抗素子6と直流電流源8
との接続点には、ゲート10、11を介してコンデンサ
1 、C2 が接続されており、ゲート10、11とコン
デンサC1 、C2 との接続点には、抵抗R2、R3を介
してオペアンプ13の−入力端子、+入力端子がそれぞ
れ接続されている。
A constant current is supplied to one end of each of the magnetoresistive elements 6 and 7 from DC current sources 8 and 9, and the other end is grounded. Magnetoresistive element 6 and DC current source 8
Are connected to capacitors C 1 and C 2 via gates 10 and 11, respectively, and connected to gates 10 and 11 and capacitors C 1 and C 2 via resistors R 2 and R 3. The negative input terminal and the positive input terminal of the operational amplifier 13 are connected to each other.

【0019】同様に磁気抵抗素子7と直流電流源9との
接続点には、ゲート12、13を介してコンデンサ
3 、C4 が接続されており、ゲート12、13とコン
デンサC 3 、C4 との接続点には、抵抗R4、R5を介
してオペアンプ14の−入力端子、+入力端子がそれぞ
れ接続されている。
Similarly, the magnetic resistance element 7 and the DC current source 9
A capacitor is connected to the connection point through gates 12 and 13.
CThree, CFourAre connected to the gates 12 and 13 and
Densa C Three, CFourIs connected through resistors R4 and R5.
The-input terminal and the + input terminal of the operational amplifier 14 are respectively
Connected.

【0020】ゲート10、12とゲート11、13との
制御端子には、図4に示すような180°の位相差を持
った信号I、NIが与えられており、信号Iがハイレベ
ルのときゲート10、12がオンして、正のバイアス磁
界が印加されたときの磁気抵抗素子6、7の出力電圧が
コンデンサC1 、C3 に保持される。また、信号NIが
ハイレベルのときゲート11、13がオンして、負のバ
イアス磁界が印加されたときの磁気抵抗素子6、7の出
力電圧がコンデンサC2 、C4 に保持される。なお、バ
イアス電圧Vb が正のとき発生する磁界を正のバイアス
磁界とする。
The control terminals of the gates 10 and 12 and the gates 11 and 13 are supplied with signals I and NI having a phase difference of 180 ° as shown in FIG. gate 10 and 12 is turned on, a positive output voltage of the magnetoresistive element 6 when the bias magnetic field is applied is held in the capacitor C 1, C 3. The gate 11 and 13 when the signal NI is high is turned on, the output voltage of the magnetoresistive element 6 when the negative bias magnetic field is applied is held in the capacitor C 2, C 4. The magnetic field generated when the bias voltage Vb is positive is defined as a positive bias magnetic field.

【0021】これらのコンデンサC1 、C2 の電圧差、
すなわち正、負のバイアス磁界が印加されたときの磁気
抵抗素子6の出力電圧差は、オペアンプ14で増幅され
電圧VX としてA/D変換部2に出力される。
The voltage difference between these capacitors C 1 and C 2 ,
That positive, the output voltage difference of the magnetoresistive element 6 when the negative bias magnetic field is applied is output to the A / D converter 2 as a voltage V X is amplified by the operational amplifier 14.

【0022】また、コンデンサC3 、C4 の電圧差、す
なわち正、負のバイアス磁界が印加されたときの磁気抵
抗素子7の出力電圧差は、オペアンプ15で増幅されて
電圧Vy としてA/D変換部2に出力される。
Further, the voltage difference between the capacitor C 3, C 4, or positive, the output voltage difference of the magnetic resistance element 7 when the negative bias magnetic field is applied is amplified by the operational amplifier 15 by the voltage V y as A / It is output to the D conversion unit 2.

【0023】さらに、磁気抵抗素子6、7の出力電圧
は、それぞれオペアンプ16、17の+入力端子に入力
しており、オペアンプ16、17の出力はダイオードD
1、D2を介してそれぞれの−入力端子にフィードバッ
クされている。
Further, the output voltages of the magnetoresistive elements 6 and 7 are input to the + input terminals of the operational amplifiers 16 and 17, respectively, and the output of the operational amplifiers 16 and 17 is a diode D.
1, and are fed back to each negative input terminal via D2.

【0024】また、オペアンプ16の出力端子にはダイ
オードD1のカソードが接続され、そのダイオードD1
のアノードにはオペアンプ18の+入力端子が接続され
ている。さらに、オペアンプ18の+入力端子と電源電
圧+Vとの間には、抵抗R10とコンデンサC5 が直列
に接続されており、その抵抗R10とコンデンサC5
に並列にトランジスタTR1が接続されている。
The output terminal of the operational amplifier 16 is connected to the cathode of a diode D1.
The + input terminal of the operational amplifier 18 is connected to the anode of. Furthermore, between the + input terminal and the supply voltage + V of the operational amplifier 18, resistor R10 and capacitor C 5 is connected in series, the transistor TR1 is connected in parallel to its resistor R10 and the capacitor C 5 .

【0025】トランジスタTR1のベースには、図4に
示すようにバイアス電圧Vb の立ち上がり、立ち下がり
に先立ってローレベルとなる信号Vr が与えられてお
り、この信号Vr がローレベルのときトランジスタTR
1がオンしてコンデンサC5 の電圧を放電するようにな
っている。
The base of the transistor TR1 is the rise of the bias voltage V b as shown in FIG. 4, and the signal V r to the low level is applied prior to the fall, when the signal V r is low Transistor TR
1 is adapted to discharge the voltage of the capacitor C 5 is turned on.

【0026】これらオペアンプ16、18及びコンデン
サC5 等からなる回路は、磁気抵抗素子6の出力電圧の
最小値を保持する回路であり、ホールドした最小電圧V
myをA/D変換部2に出力する。
The circuit consisting operational amplifiers 16, 18 and the capacitor C 5, etc. is a circuit for holding the minimum value of the output voltage of the magnetoresistive element 6, the minimum voltage V that is held
my is output to the A / D converter 2.

【0027】同様にオペアンプ17の出力端子にはダイ
オードD2のカソードが接続され、そのダイオードD2
のアノードにはオペアンプ19の+入力端子が接続され
ている。さらに、オペアンプ19の+入力端子と電源電
圧+Vとの間には、抵抗R11とコンデンサC6 とが直
列に接続されており、その抵抗R11とコンデンサC 6
とに並列にトランジスタTR2が接続されている。トラ
ンジスタTR2のベースには信号Vr が与えられてい
る。
Similarly, the output terminal of the operational amplifier 17 is
The cathode of the diode D2 is connected to the diode D2.
The + input terminal of the operational amplifier 19 is connected to the anode of
ing. Furthermore, the + input terminal of the operational amplifier 19 and the power supply
Between the resistor R11 and the capacitor C6Directly
Connected to the column, the resistor R11 and the capacitor C 6
And a transistor TR2 is connected in parallel. Tiger
The signal V is applied to the base of the transistor TR2.rIs given
You.

【0028】上記のオペアンプ16〜19、コンデンサ
5 、C6 、トランジスタTR1、TR2等により磁気
抵抗素子6、7の出力電圧の負のピーク値を検出するピ
ークホルド回路21を構成している。
[0028] constitute a Pikuhorudo circuit 21 for detecting a negative peak value of the output voltage of the operational amplifier 16 to 19, capacitors C 5, C 6, the magnetoresistive element 6, 7 by transistors TR1, TR2, and the like.

【0029】次に上記回路の動作を図4のタイムチャー
ト及び図5の磁気抵抗素子と磁界との関係を示した図を
参照して説明する。本実施例の磁気抵抗素子6、7は、
図5に示すように磁界の減少と共に出力電圧、すなわち
磁気抵抗が減少する特性を持っている。
Next, the operation of the above circuit will be described with reference to the time chart of FIG. 4 and the diagram showing the relationship between the magnetoresistive element and the magnetic field of FIG. The magnetoresistive elements 6 and 7 of this embodiment are:
As shown in FIG. 5, the output voltage, that is, the magnetic resistance decreases as the magnetic field decreases.

【0030】バイアス電圧Vb がローレベルからハイレ
ベルに変化するとき、磁気抵抗素子6、7に印加される
バイアス磁界が負から正に変化する。このとき、磁気抵
抗素子6、7の出力電圧Eは、図5に示すように最小値
を経て正のバイアス磁界Bとそのときの外部磁界とによ
る決まる一定値となる。
When the bias voltage Vb changes from a low level to a high level, the bias magnetic field applied to the magnetoresistive elements 6 and 7 changes from negative to positive. At this time, the output voltage E of the magnetoresistive elements 6, 7 becomes a constant value determined by the positive bias magnetic field B and the external magnetic field at that time after passing through the minimum value as shown in FIG.

【0031】そして、正のバイアス磁界が印加されてい
るときの磁気抵抗素子6、7の出力電圧Eは、信号Iが
ハイレベルとなってゲート10、12がオンしたときコ
ンデンサC1 、C3 に充電され、信号Iがローレベルと
なってゲート10、12がオフしている期間そのまま保
持される。
When the positive bias magnetic field is applied, the output voltage E of the magnetoresistive elements 6 and 7 changes when the signal I goes high and the gates 10 and 12 are turned on, and the capacitors C 1 and C 3 are turned on. , And is held as it is while the signal I is at the low level and the gates 10 and 12 are off.

【0032】バイアス電圧Vb がローベルとなる一定時
間前に信号Vr がローレベルとなると、トランジスタT
R1、TR2がオンしてコンデンサC5 、C6 が放電さ
れてピークホールド回路21は待機状態となる。その
後、信号Vr がハイレベルとなると、トランジスタTR
1、TR2がオフし、磁気抵抗素子6、7の出力電圧が
負のピークホールド回路21に入力する。
When the signal Vr goes low before a certain time before the bias voltage Vb goes low, the transistor T
R1, TR2 is turned on capacitor C 5, a peak C 6 is discharged hold circuit 21 enters a standby state. Thereafter, when the signal Vr goes high, the transistor TR
1, TR2 is turned off, and the output voltages of the magnetoresistive elements 6, 7 are input to the negative peak hold circuit 21.

【0033】バイアス電圧Vb がハイレベルからローレ
ベルに変化するとき、磁気抵抗素子6、7に印加される
バイアス磁界が正から負に変化し、その過程で磁気抵抗
素子6、7の出力電圧が最小となるので、その最小値が
それぞれコンデンサC5 、C 6 に保持される。
Bias voltage VbIs high level to low level
Applied to the magnetoresistive elements 6, 7 when changing to a bell
When the bias magnetic field changes from positive to negative,
Since the output voltages of the elements 6 and 7 become minimum, the minimum value is
Each capacitor CFive, C 6Is held.

【0034】また、バイアス電圧Vb がローレベルのと
き、すなわち負のバイアス磁界が印加されているときの
磁気抵抗素子6、7の出力電圧Eは、図5に示すように
負のバイアス磁界−Bとそのときの外部磁界とにより決
まる一定値となる。
When the bias voltage Vb is at a low level, that is, when a negative bias magnetic field is applied, the output voltage E of each of the magnetoresistive elements 6 and 7 is, as shown in FIG. The constant value is determined by B and the external magnetic field at that time.

【0035】負のバイアス磁界が印加されたときの磁気
抵抗素子6、7の出力電圧Eは、信号NIがハイレベル
となってゲート11、13がオンしたときコンデンサC
2 、C4 に充電され、信号NIがローレベルとなってゲ
ート11、13がオフしている期間そのまま保持され
る。
When the negative bias magnetic field is applied, the output voltage E of the magnetoresistive elements 6 and 7 changes when the signal NI goes high and the gates 11 and 13 are turned on.
2 and C 4 , and are held as they are while the signal NI goes low and the gates 11 and 13 are off.

【0036】そして、オペアンプ14、15によりそれ
らのコンデンサC1、C2 及びC3 、C4 の電圧差が検
出され、正、負のバイアス磁界が印加されたときの磁気
抵抗素子6、7それぞれの出力電圧差が電圧VX 、Vy
としてA/D変換部2に出力される。
The operational amplifiers 14 and 15 detect the voltage difference between the capacitors C 1 and C 2 and the capacitors C 3 and C 4 , respectively. The magnetoresistive elements 6 and 7 when the positive and negative bias magnetic fields are applied, respectively. output voltage difference voltage V X, V y of
Is output to the A / D converter 2.

【0037】これらの電圧VX 、Vy はA/D変換部2
でディジタル値に変換され、バイアス電圧Bb がハイレ
ベルからローレベルに、あるいはローレベルからハイレ
ベルに変化するタイミングで(図4のT0 、T3 )RA
M4のレジスタH0 、H1に格納される。
These voltages V X and V y are supplied to the A / D converter 2
In it is converted into digital values, (T 0, T 3 in FIG. 4) to the low-level bias voltage B b from the high level, or at the transition from the low level to the high level RA
It is stored in the registers H 0 and H 1 of M4.

【0038】さらに、コンデンサC5 、C6 に保持され
る磁界0のときの磁気抵抗素子6、7の出力電圧Vmx
myは、信号I、NIがハイレベルの期間にA/D変換
部2でディジタル値に変換され、それぞれの信号がハイ
レベルからローレベルに変化するタイミングでRAM4
のレジスタR0 、R1 に格納される。
Further, when the magnetic field held by the capacitors C 5 and C 6 is zero, the output voltages V mx ,
V my is converted to a digital value by the A / D converter 2 while the signals I and NI are at the high level, and the RAM 4 is output at the timing when each signal changes from the high level to the low level.
In the registers R 0 and R 1 .

【0039】演算/制御部3は、RAM4の上記レジス
タにそれぞれのデータが揃ったときに、外部磁界に比例
する電圧VX 、Vy を磁界0のときの磁気抵抗素子6、
7の出力電圧Vmx、Vmyで正規化して、それらから方位
を算出する。これらの演算を繰り返すことにより、常に
そのときの方位を算出して表示することができる。
The arithmetic / control section 3 applies the voltages V X , V y proportional to the external magnetic field to the magnetoresistive element 6,
7 is normalized by the output voltages V mx and V my , and the direction is calculated from them. By repeating these calculations, the azimuth at that time can always be calculated and displayed.

【0040】これにより2個の磁気抵抗素子6、7の特
性がばらついている場合にも、両者の出力電圧を補正し
て正確な方位を算出することができる。次に、本発明の
第2実施例を説明する。この実施例は、磁気抵抗素子に
飽和磁界を印加したときの出力電圧で、任意の外部磁界
が印加されたときの磁気抵抗素子の出力電圧を補正する
ものである。
As a result, even when the characteristics of the two magnetoresistive elements 6 and 7 vary, an accurate azimuth can be calculated by correcting the output voltages of both. Next, a second embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the output voltage when a saturation magnetic field is applied to the magnetoresistive element is used to correct the output voltage of the magnetoresistive element when an arbitrary external magnetic field is applied.

【0041】図6は、第2実施例の電子方位計の回路ブ
ロック図である。基板上に磁気検出方向が直交するよう
パターニングされた2個の磁気抵抗素子6、7には、共
通のバイアス用コイルL3が巻かれており、そのバイア
ス用コイルL3の一端はオペアンプ41の出力に接続さ
れ、他端は抵抗R14を介して接地されている。
FIG. 6 is a circuit block diagram of an electronic compass in the second embodiment. A common bias coil L3 is wound around two magnetoresistive elements 6, 7 patterned on the substrate so that the magnetic detection directions are orthogonal to each other. One end of the bias coil L3 is connected to the output of the operational amplifier 41. Connected, and the other end is grounded via a resistor R14.

【0042】オペアンプ41の+入力端子は、ゲート4
2、43を介して基準電圧発生回路44の2つの出力端
子に接続され、−入力端子は抵抗R14とバイアス用コ
イルL3との接続点に接続されており、オペアンプ41
は+入力端子に入力する電圧とほぼ等しい電圧をバイア
ス用コイルL3に供給するようになっている。
The + input terminal of the operational amplifier 41 is connected to the gate 4
2 and 43 are connected to two output terminals of the reference voltage generating circuit 44, and the-input terminal is connected to a connection point between the resistor R14 and the bias coil L3.
Supplies a voltage substantially equal to the voltage input to the + input terminal to the bias coil L3.

【0043】基準電圧発生回路44の2つの出力端子か
らは、バイアス用コイルL3に磁気抵抗素子6、7を飽
和させる磁界を発生させる電圧Vref1と、所定のバイア
ス磁界を発生させる電圧Vref2とがそれぞれ出力され、
これらの出力電圧の一方がゲート42、43で選択され
てオペアンプ41の+入力端子に出力される。
From two output terminals of the reference voltage generating circuit 44, a voltage V ref1 for generating a magnetic field for saturating the magnetoresistive elements 6 and 7 in the bias coil L3 and a voltage V ref2 for generating a predetermined bias magnetic field are provided. Are output, respectively.
One of these output voltages is selected by the gates 42 and 43 and output to the + input terminal of the operational amplifier 41.

【0044】ゲート切り替え回路45は、後述する演算
/制御部57から出力される信号aに基づいてゲート4
2、43をオン、オフさせる信号b、cを生成する回路
である。なお、信号bは、図7に示すように信号aと同
じ位相の信号であり、信号cは信号bの逆位相の信号で
ある。
The gate switching circuit 45 outputs a signal to the gate 4 based on a signal a output from an arithmetic / control unit 57 described later.
This circuit generates signals b and c for turning on and off the switches 2 and 43. Note that the signal b is a signal having the same phase as the signal a as shown in FIG. 7, and the signal c is a signal having the opposite phase to the signal b.

【0045】従って、信号bがハイレベルのときは、ゲ
ート42がオンしてオペアンプ41の+入力端子に電圧
ref1が与えられ、バイアス用コイルL3には飽和磁界
が発生する。他方、信号cがハイレベルのときは、ゲー
ト43がオンしてオペアンプ41の+入力端子に電圧V
ref2が与えられ、バイアス用コイルL3には所定のバイ
アス磁界が発生する。
Therefore, when the signal b is at the high level, the gate 42 is turned on, the voltage Vref1 is applied to the + input terminal of the operational amplifier 41, and a saturation magnetic field is generated in the bias coil L3. On the other hand, when the signal c is at a high level, the gate 43 is turned on and the voltage V is applied to the + input terminal of the operational amplifier 41.
ref2 is given, and a predetermined bias magnetic field is generated in the bias coil L3.

【0046】磁気抵抗素子6、7の一端は、それぞれV
DDに接続され、他端はそれぞれ定電流回路46、47を
介してVSSに接続されている。定電流回路46、47
は、磁気抵抗素子6、7に一定電流を供給する回路であ
る。
One end of each of the magnetoresistive elements 6 and 7 is connected to V
Is connected to the DD, the other end is connected to V SS through respective constant current circuits 46 and 47. Constant current circuits 46, 47
Is a circuit for supplying a constant current to the magnetoresistive elements 6 and 7.

【0047】磁気抵抗素子6、7と定電流回路46、4
7との接続点には、ゲート50、51を介してA/D変
換器52が接続されており、ゲート50、51で選択さ
れた磁気抵抗素子6、7の出力電圧がA/D変換器52
でディジタル値に変換されて演算/制御部57に出力さ
れる。
The magnetoresistive elements 6, 7 and the constant current circuits 46, 4
7 is connected to an A / D converter 52 via gates 50 and 51. The output voltages of the magnetoresistive elements 6 and 7 selected by the gates 50 and 51 are output from the A / D converter. 52
Is converted into a digital value and output to the arithmetic / control unit 57.

【0048】ゲート切り替え回路55は、演算/制御部
57から出力される信号dに基づいてゲート50、51
をオン、オフさせる信号e、fを生成する回路である。
なお、信号e、fは図7に示すように演算/制御部57
の出力する信号dの2倍の周期の信号であり、信号eと
信号fは互いに180°位相が異なる。
The gate switching circuit 55 includes gates 50 and 51 based on a signal d output from the arithmetic / control unit 57.
Is a circuit for generating signals e and f for turning on and off.
Note that the signals e and f are output from the arithmetic / control unit 57 as shown in FIG.
Is a signal having a cycle twice as long as the signal d output from the signal e, and the signal e and the signal f have a 180 ° phase difference from each other.

【0049】また、磁気抵抗素子6、7と定電流回路4
6、47との接続点には、磁気抵抗素子6、7の抵抗値
のピーク値、すなわちこの場合、飽和磁界が印加された
ときの磁気抵抗素子6、7の出力電圧の正のピーク値を
検出する抵抗値検出回路48、49が接続されており、
これら抵抗値検出回路48、49の出力電圧はゲート5
3、54を介してA/D変換器52に出力されている。
尚抵抗値検出回路48、49は、図3においてピークホ
ールド回路21が信号Vr により制御されるのと同様
に、演算/制御部57が出力する信号jにより制御され
る。
The magnetoresistive elements 6 and 7 and the constant current circuit 4
At the connection point with the magnetic resistance elements 6 and 47, the peak value of the resistance value of the magnetic resistance elements 6 and 7, ie, in this case, the positive peak value of the output voltage of the magnetic resistance elements 6 and 7 when a saturation magnetic field is applied is set. Resistance value detection circuits 48 and 49 for detecting are connected,
The output voltage of these resistance value detection circuits 48 and 49 is
The signals are output to the A / D converter 52 via the reference numerals 3 and 54.
Incidentally resistance value detecting circuit 48 and 49, a peak hold circuit 21 in FIG. 3 is similar to that controlled by the signal V r, computing / control unit 57 is controlled by a signal j to be output.

【0050】図8は、磁界の強さと磁気抵抗素子の出力
電圧との関係を示す図である。出力電圧Uはバイアス磁
界Bを印加した状態で、ある外部磁界が印加されたとき
の磁気抵抗素子の出力電圧を示しており、磁気抵抗素子
が飽和する飽和磁界H以上では出力電圧はほぼ一定値と
なる。
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the strength of the magnetic field and the output voltage of the magnetoresistive element. The output voltage U indicates the output voltage of the magnetoresistive element when a certain external magnetic field is applied in a state where the bias magnetic field B is applied. The output voltage is substantially constant above the saturation magnetic field H at which the magnetoresistive element is saturated. Becomes

【0051】ゲート切り替え回路56は、演算制御部5
7から出力される信号gに基づいてゲート53、54を
オン、オフさせる信号i、hを生成する回路である。な
お、信号i、fは、図7に示すように演算/制御部57
の出力する信号gの2倍の周期の信号であり、信号iと
信号hは互いに180°位相が異なる。
The gate switching circuit 56 includes the arithmetic control unit 5
7 is a circuit for generating signals i and h for turning on and off the gates 53 and 54 based on the signal g output from the gate 7. The signals i and f are calculated by the arithmetic / control unit 57 as shown in FIG.
Is a signal having a cycle twice as long as the signal g output from the signal i, and the signal i and the signal h are 180 ° out of phase with each other.

【0052】演算/制御部57は、飽和磁界を印加した
ときの2個の磁気抵抗素子6、7の出力電圧で、外部磁
界を測定したときの磁気抵抗素子6、7の出力電圧を補
正し、個々の磁気抵抗素子6、7の特性のばらつき等に
より生じる出力電圧の誤差を補正して正確な地磁気の方
位を算出する。そして、その算出した方位を磁北の方向
を示す矢印などで表示部58に表示する。
The arithmetic / control unit 57 corrects the output voltages of the magnetoresistive elements 6 and 7 when the external magnetic field is measured with the output voltages of the two magnetoresistive elements 6 and 7 when the saturation magnetic field is applied. Then, an error of the output voltage caused by a variation in the characteristics of the individual magnetoresistive elements 6 and 7 is corrected, and an accurate azimuth of the geomagnetism is calculated. Then, the calculated azimuth is displayed on the display unit 58 with an arrow or the like indicating the direction of magnetic north.

【0053】次に、上記回路の動作を図7のタイムチャ
ートを参照して説明する。演算/制御部57から図7に
示すような信号aが出力されると、ゲート切り替え回路
45から信号aと同位相の信号cと逆位相の信号bとが
ゲート42、43の制御端子に出力される。
Next, the operation of the above circuit will be described with reference to the time chart of FIG. When the signal a as shown in FIG. 7 is output from the arithmetic / control unit 57, the signal c having the same phase as the signal a and the signal b having the opposite phase to the signal a are output from the gate switching circuit 45 to the control terminals of the gates 42 and 43. Is done.

【0054】信号cがハイレベルのときゲート43がオ
ンしてバイアス用コイルL3に電圧Vref2が供給され
る。この電圧Vref2によりバイアス用コイルL3には所
定のバイアス磁界が発生し、そのときの地磁気の強さに
比例した電圧が磁気抵抗素子6、7から出力される。
When the signal c is at a high level, the gate 43 is turned on and the voltage Vref2 is supplied to the bias coil L3. A predetermined bias magnetic field is generated in the bias coil L3 by the voltage V ref2, and a voltage proportional to the strength of the terrestrial magnetism at that time is output from the magnetoresistive elements 6 and 7.

【0055】信号cがハイレベルのとき、ゲート切り替
え回路55からは信号cの2倍の周期で、かつ信号cが
ハイレベルのとき一定期間ハイレベルとなる信号e、f
が出力されるので、所定のバイアス磁界が印加されたと
きの2個の磁気抵抗素子6、7の出力電圧がゲート5
0、51により交互に選択されてA/D変換器52に出
力される。
When the signal c is at a high level, the gate switching circuit 55 outputs signals e and f which have a period twice as long as the signal c, and which are at a high level for a certain period when the signal c is at a high level.
Is output, the output voltages of the two magnetoresistive elements 6 and 7 when a predetermined bias magnetic field is applied are applied to the gate 5.
0 and 51 are alternately selected and output to the A / D converter 52.

【0056】次に、信号bがハイレベルとなると、その
間ゲート42がオンしてバイアス用コイルL3に電圧V
ref1が供給される。この電圧Vref1によりバイアス用コ
イルL3には飽和磁界が発生し、磁気抵抗素子6、7か
ら一定電圧が出力される。
Next, when the signal b goes high, the gate 42 is turned on during that time, and the voltage V is applied to the bias coil L3.
ref1 is supplied. A saturation magnetic field is generated in the bias coil L3 by the voltage Vref1, and a constant voltage is output from the magnetoresistive elements 6, 7.

【0057】信号bがハイレベルのとき、ゲート切り替
え回路56からは信号gの2倍の周期で、信号gがハイ
レベルのとき一定期間ハイレベルとなる信号h、iが出
力されるので、飽和磁界が印加されたときの2個の磁気
抵抗素子6、7の出力電圧がゲート53、54で交互に
選択されてA/D変換器52に出力される。
When the signal b is at the high level, the gate switching circuit 56 outputs the signals h and i, which are at the high level for a certain period when the signal g is at the high level, twice as long as the signal g. The output voltages of the two magnetoresistive elements 6 and 7 when a magnetic field is applied are alternately selected by the gates 53 and 54 and output to the A / D converter 52.

【0058】演算/制御部57は、飽和磁界が印加され
たときの磁気抵抗素子6、7の出力電圧により、測定電
圧、すなわちバイアス磁界が印加されたときのそれぞれ
の磁気抵抗素子6、7の出力電圧を補正している。これ
により個々の磁気抵抗素子6、7の出力電圧のばらつき
に依存しない正確な方位を算出することができる。
The arithmetic / control unit 57 determines the measurement voltage, that is, the respective magnetic resistance elements 6 and 7 when the bias magnetic field is applied, based on the output voltages of the magnetic resistance elements 6 and 7 when the saturation magnetic field is applied. Output voltage is being corrected. This makes it possible to calculate an accurate azimuth that does not depend on the variation in the output voltage of each of the magnetoresistive elements 6 and 7.

【0059】この場合、磁気抵抗素子6、7の出力電圧
のばらつきが、演算処理の実行時に自動的に補正される
ので、製造時に磁気抵抗素子6、7の出力電圧のばらつ
きを調整する必要が無く、さらに経年変化等による精度
の低下も防止できる。
In this case, the dispersion of the output voltages of the magnetoresistive elements 6, 7 is automatically corrected at the time of execution of the arithmetic processing. Therefore, it is necessary to adjust the dispersion of the output voltages of the magnetoresistive elements 6, 7 at the time of manufacturing. In addition, a decrease in accuracy due to aging or the like can be prevented.

【0060】なお、上記実施例では、演算処理時に磁気
抵抗素子6、7の出力電圧のばらつきを補正するように
したが、例えば磁気抵抗素子6、7が飽和したときの出
力電圧VX 、Vy を差動増幅して定電流回路46又は4
7の一方を負帰還制御することにより、2個の磁気抵抗
素子6、7の出力電圧のばらつきを補正するようにして
もよい。この場合、測定サイクル毎に磁気抵抗素子の出
力電圧の補正をする必要がなくなるので、演算/制御部
3の処理負担が軽減される。
In the above embodiment, the dispersion of the output voltages of the magnetoresistive elements 6 and 7 is corrected during the arithmetic processing. For example, the output voltages V X and V when the magnetoresistive elements 6 and 7 are saturated are corrected. y is differentially amplified and the constant current circuit 46 or 4
7 may be subjected to negative feedback control to correct variations in output voltages of the two magnetoresistive elements 6 and 7. In this case, since it is not necessary to correct the output voltage of the magnetoresistive element for each measurement cycle, the processing load on the arithmetic / control unit 3 is reduced.

【0061】また、磁気抵抗素子6、7の出力電圧の補
正の為の抵抗値48、49の出力の採集は、1サイクル
毎ではなく、電源投入時のみ、あるいは一定時間毎に行
うようにしても良い。
The output of the resistance values 48 and 49 for correcting the output voltages of the magnetoresistive elements 6 and 7 is not collected every cycle, but only at power-on or at regular intervals. Is also good.

【0062】さらに、実施例に述べた特性の磁気抵抗素
子に限らず、磁界が強くなったとき抵抗値が小さくなる
特性を持つ磁気抵抗素子、あるいは磁気抵抗素子以外の
他の磁気センサにも本発明は適用できる。
Further, the present invention is not limited to the magneto-resistive element having the characteristics described in the embodiment, but may be applied to a magneto-resistive element having a characteristic that the resistance value decreases when the magnetic field becomes strong, or a magnetic sensor other than the magneto-resistive element. The invention is applicable.

【0063】さらに、本発明は方位計の専用装置に限ら
ず、電子腕時計、高度計等に組み込むこともでき、自動
車用のナビゲーション装置に利用することもできる。
Further, the present invention is not limited to a dedicated device for a compass, but can also be incorporated in electronic wristwatches, altimeters and the like, and can also be used for navigation devices for automobiles.

【0064】[0064]

【発明の効果】本発明によれば、複数の磁気センサの基
準となる磁気抵抗素子の出力により、外部磁界を測定し
たときの磁気センサの出力電圧を補正することで、個々
の磁気センサの出力のばらつきを補正することができ
る。これにより、複数の磁気センサの出力を調整する作
業が不要となり、経年変化による出力のばらつきも防止
することができる。
According to the present invention, the output of each magnetic sensor is corrected by correcting the output voltage of the magnetic sensor when the external magnetic field is measured by the output of the magnetoresistive element serving as a reference for the plurality of magnetic sensors. Can be corrected. This eliminates the need to adjust the outputs of the plurality of magnetic sensors, and can also prevent variations in outputs due to aging.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1実施例の回路ブロック図である。FIG. 1 is a circuit block diagram of a first embodiment.

【図2】磁気抵抗素子基板の構造を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a structure of a magnetoresistive element substrate.

【図3】検出部の回路構成図である。FIG. 3 is a circuit configuration diagram of a detection unit.

【図4】検出部の各部の動作を示すタイムチャートであ
る。
FIG. 4 is a time chart illustrating an operation of each unit of the detection unit.

【図5】第1実施例の磁気抵抗素子の出力電圧と磁界と
の関係を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between an output voltage and a magnetic field of the magnetoresistive element of the first embodiment.

【図6】第2実施例の回路構成図である。FIG. 6 is a circuit configuration diagram of a second embodiment.

【図7】第2実施例の回路各部の動作を示すタイムチャ
ートである。
FIG. 7 is a time chart showing the operation of each section of the circuit of the second embodiment.

【図8】第2実施例の磁気抵抗素子の出力電圧と磁界と
の関係を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between an output voltage and a magnetic field of the magnetoresistive element of the second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 検出部 2 A/D変換部 3 演算/制御部 5 表示部 6、7 磁気抵抗素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Detection part 2 A / D conversion part 3 Operation / control part 5 Display part 6, 7 Magnetoresistive element

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 複数の磁気センサと、 これらの磁気センサにバイアス磁界を印加するバイアス
磁界印加手段と、このバイアス磁界印加手段によりバイアス磁界を変化さ
せている状態における前記磁気センサの出力の極値を
出する基準値検出手段と、 前記バイアス磁界印加手段が所定のバイアス磁界を印加
している状態における前記磁気センサの出力値を、前記
基準値検出手段が検出した値により補正する補正手段
と、 この補正手段が補正した前記磁気センサの出力から方位
を算出する方位算出手段と、 を備えることを特徴とする電子方位計。
A plurality of magnetic sensors; a bias magnetic field applying means for applying a bias magnetic field to the magnetic sensors; and a bias magnetic field which is changed by the bias magnetic field applying means.
Reference value detecting means for detecting an extreme value of the output of the magnetic sensor in a state where the magnetic field is applied, and an output value of the magnetic sensor in a state where the bias magnetic field applying means applies a predetermined bias magnetic field to the reference value. An electronic azimuth meter comprising: correction means for correcting based on a value detected by a detection means; and azimuth calculation means for calculating an azimuth from an output of the magnetic sensor corrected by the correction means.
【請求項2】 複数の磁気センサと、 これらの磁気センサにバイアス磁界を印加するバイアス
磁界印加手段と、 このバイアス磁界印加手段によって前記磁気センサが飽
和状態にある時の前記磁気センサの出力値を検出する基
準値検出手段と、 前記バイアス磁界印加手段が所定のバイアス磁界を印加
している状態における前記磁気センサの出力値を、前記
基準値検出手段が検出した値により補正する補正手段
と、 この補正手段が補正した前記磁気センサの出力から方位
を算出する方位算出手段と、 を備えることを 特徴とする電子方位計。
2. A plurality of magnetic sensors, and a bias for applying a bias magnetic field to these magnetic sensors.
The magnetic sensor is saturated by the magnetic field applying means and the bias magnetic field applying means.
A base for detecting the output value of the magnetic sensor in the sum state
The quasi-value detecting means and the bias magnetic field applying means apply a predetermined bias magnetic field
The output value of the magnetic sensor in the state where
Correction means for correcting based on the value detected by the reference value detection means
From the output of the magnetic sensor corrected by the correction means.
Electronic compass, characterized in that it comprises a bearing calculation means for calculating.
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