JP3318761B2 - 電子方位計 - Google Patents
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- JP3318761B2 JP3318761B2 JP31107891A JP31107891A JP3318761B2 JP 3318761 B2 JP3318761 B2 JP 3318761B2 JP 31107891 A JP31107891 A JP 31107891A JP 31107891 A JP31107891 A JP 31107891A JP 3318761 B2 JP3318761 B2 JP 3318761B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電子方位計に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、強磁性体の磁気特性の変化を利用
したもの、あるいはホール素子を利用した電子方位計が
知られている。
したもの、あるいはホール素子を利用した電子方位計が
知られている。
【０００３】これらの磁気感知素子を利用したものは、
いずれも電力消費が大きく、ホール素子を利用したもの
は、磁束収束器が必要となるので形状が大きくなるとい
う欠点がある。
いずれも電力消費が大きく、ホール素子を利用したもの
は、磁束収束器が必要となるので形状が大きくなるとい
う欠点がある。
【０００４】また、磁界により抵抗値が変化する磁気抵
抗素子を利用した電子方位計も考えられている。磁気抵
抗素子は、ホール素子に比べて大きな出力電圧を得るこ
とができるが、ヒステリシス特性を持つ為に同じ磁界で
あっても磁気抵抗の値が異なったり、バイアス磁界の変
動により出力電圧が変化するので安定したバイアス磁界
を印加する必要があるなどの欠点がある。
抗素子を利用した電子方位計も考えられている。磁気抵
抗素子は、ホール素子に比べて大きな出力電圧を得るこ
とができるが、ヒステリシス特性を持つ為に同じ磁界で
あっても磁気抵抗の値が異なったり、バイアス磁界の変
動により出力電圧が変化するので安定したバイアス磁界
を印加する必要があるなどの欠点がある。
【０００５】図９は、電子方位計のセンサの配置及び方
位と磁気センサの出力との関係を示す図である。センサ
ＡとセンサＢとは直交して配置されており、センサＡと
センサＢの検出電圧は９０°の位相差を持っている。こ
れら２つのセンサＡ、Ｂで検出される地磁気のＸ成分、
Ｙ成分から地磁気の向きと大きさとを求めることができ
る。
位と磁気センサの出力との関係を示す図である。センサ
ＡとセンサＢとは直交して配置されており、センサＡと
センサＢの検出電圧は９０°の位相差を持っている。こ
れら２つのセンサＡ、Ｂで検出される地磁気のＸ成分、
Ｙ成分から地磁気の向きと大きさとを求めることができ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述したように磁気抵
抗素子は、ヒステリシス特性を持っている為に、磁気抵
抗素子に印加する磁界を大きくしていった場合と、小さ
くしていった場合とでは、同じ磁界を加えた場合でも磁
気抵抗の値が異なってしまう。
抗素子は、ヒステリシス特性を持っている為に、磁気抵
抗素子に印加する磁界を大きくしていった場合と、小さ
くしていった場合とでは、同じ磁界を加えた場合でも磁
気抵抗の値が異なってしまう。
【０００７】図１０は、磁気抵抗素子のヒステリシス特
性を示す図であり、磁気抵抗素子に印加する磁界を循環
的に変化させると、磁気抵抗と磁界との関係は同図に示
すような１つの閉曲線となる。
性を示す図であり、磁気抵抗素子に印加する磁界を循環
的に変化させると、磁気抵抗と磁界との関係は同図に示
すような１つの閉曲線となる。
【０００８】今、磁気抵抗素子にバイアス磁界ＨB を印
加した状態で磁気抵抗素子の磁気検出方向を北に向けた
ときの地磁気の強さをＨEN、南に向けたときの地磁気の
強さをＨESとする。
加した状態で磁気抵抗素子の磁気検出方向を北に向けた
ときの地磁気の強さをＨEN、南に向けたときの地磁気の
強さをＨESとする。
【０００９】方位計を回転させると、地磁気の方向と磁
気抵抗素子の磁気検出方向とのなす角度が変化して抵抗
値が変化するが、磁気抵抗素子のヒステリシス特性の為
に、磁気抵抗と磁界との関係は図１１に示すようなヒス
テリシスループを描く。
気抵抗素子の磁気検出方向とのなす角度が変化して抵抗
値が変化するが、磁気抵抗素子のヒステリシス特性の為
に、磁気抵抗と磁界との関係は図１１に示すようなヒス
テリシスループを描く。
【００１０】その為、方位計を同じ方向に向けて同じ外
部磁界が加わるようにした場合でも、ヒステリシスルー
プのどの経路をたどったかにより磁気抵抗の値が異な
り、方位の測定に誤差が生じるという問題点があった。
部磁界が加わるようにした場合でも、ヒステリシスルー
プのどの経路をたどったかにより磁気抵抗の値が異な
り、方位の測定に誤差が生じるという問題点があった。
【００１１】また、従来の電子方位計では、図１２に示
すようにバイアス磁界がＨB からＨ B ′に変動すると、
バイアス磁界の変動分だけ磁気抵抗素子の出力電圧もＶ
0 からＶ0 ′に変動し、測定誤差が生じるという問題点
があった。
すようにバイアス磁界がＨB からＨ B ′に変動すると、
バイアス磁界の変動分だけ磁気抵抗素子の出力電圧もＶ
0 からＶ0 ′に変動し、測定誤差が生じるという問題点
があった。
【００１２】本発明の課題は、磁気感知素子のヒステリ
シスによる方位の測定誤差及びバイアス磁界の変動によ
る測定誤差を少なくすることである。
シスによる方位の測定誤差及びバイアス磁界の変動によ
る測定誤差を少なくすることである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明では、磁
気感知手段は、外部磁界を検出する手段であり、例えば
磁気抵抗素子などで構成される。
気感知手段は、外部磁界を検出する手段であり、例えば
磁気抵抗素子などで構成される。
【００１４】バイアス磁界発生手段は、上記磁気感知手
段に正、負のバイアス磁界を交互に印加する。
段に正、負のバイアス磁界を交互に印加する。
【００１５】正、負のバイアス磁界が印加されたときの
磁気感知手段の出力電圧を第１、２のコンデンサに保持
して、検出手段は、第１，２のコンデンサの電圧差を検
出する。
磁気感知手段の出力電圧を第１、２のコンデンサに保持
して、検出手段は、第１，２のコンデンサの電圧差を検
出する。
【００１６】方位算出手段は、検出手段で検出された２
個の磁気感知手段の２つの電圧差に基づいて方位を算出
する。
個の磁気感知手段の２つの電圧差に基づいて方位を算出
する。
【００１７】
【作用】請求項１の発明では、磁気感知手段に正、負の
バイアス磁界を交互に印加しているので、常に一定のヒ
ステリシスループを経て外部磁界を検出することがで
き、磁気感知手段のヒステリシスによる方位の測定誤差
を少なくできる。
バイアス磁界を交互に印加しているので、常に一定のヒ
ステリシスループを経て外部磁界を検出することがで
き、磁気感知手段のヒステリシスによる方位の測定誤差
を少なくできる。
【００１８】また、正、負のバイアス磁界が印加された
ときの磁気感知手段の出力電圧を第１、２のコンデンサ
に保持して、第１、２のコンデンサの電圧差を検出し
て、この出力差から方位を算出しているので、簡単な構
成でバイアス磁界の変動による方位の測定誤差を少なく
できる。
ときの磁気感知手段の出力電圧を第１、２のコンデンサ
に保持して、第１、２のコンデンサの電圧差を検出し
て、この出力差から方位を算出しているので、簡単な構
成でバイアス磁界の変動による方位の測定誤差を少なく
できる。
【００１９】
【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、実施例の電子方位計の回路構成図で
ある。
説明する。図１は、実施例の電子方位計の回路構成図で
ある。
【００２０】磁気抵抗素子（ＭＲ素子）１ａ、１ｂは、
磁気検出方向に加わる磁界の強さにより抵抗値が変化す
る磁気感知素子であり、２個の磁気抵抗素子１ａ、１ｂ
は磁気検出方向が直交するよう配置されている。
磁気検出方向に加わる磁界の強さにより抵抗値が変化す
る磁気感知素子であり、２個の磁気抵抗素子１ａ、１ｂ
は磁気検出方向が直交するよう配置されている。
【００２１】バイアス磁界発生回路２は、正、負のバイ
アス磁界を磁気抵抗素子１ａ、１ｂに印加する回路であ
る。検出回路３は、磁気抵抗素子１ａ、１ｂに一定電流
を流して外部磁界による磁気抵抗の変化を電圧変化とし
て取り出す回路である。この検出回路３の出力は、Ａ／
Ｄ変換器４においてディジタル値に変換され演算／制御
部５に出力される。
アス磁界を磁気抵抗素子１ａ、１ｂに印加する回路であ
る。検出回路３は、磁気抵抗素子１ａ、１ｂに一定電流
を流して外部磁界による磁気抵抗の変化を電圧変化とし
て取り出す回路である。この検出回路３の出力は、Ａ／
Ｄ変換器４においてディジタル値に変換され演算／制御
部５に出力される。
【００２２】演算／制御部５は、Ａ／Ｄ変換器４の出
力、すなわち２個の磁気抵抗素子１ａ、１ｂの出力電圧
から方位を算出し、その算出した方位を表示部６に表示
する。また、演算／制御部５は、バイアス磁界発生回路
２及び検出回路３へそれぞれの回路の動作タイミングを
制御する信号Φ1 〜Φ4 を出力する。
力、すなわち２個の磁気抵抗素子１ａ、１ｂの出力電圧
から方位を算出し、その算出した方位を表示部６に表示
する。また、演算／制御部５は、バイアス磁界発生回路
２及び検出回路３へそれぞれの回路の動作タイミングを
制御する信号Φ1 〜Φ4 を出力する。
【００２３】ここで、磁気抵抗素子１ａ、１ｂの抵抗値
と磁界との関係を図２及び図３を参照して説明する。図
２は、バイアス磁界を印加しないときの磁気抵抗素子の
抵抗値と磁界との関係を示す図である。
と磁界との関係を図２及び図３を参照して説明する。図
２は、バイアス磁界を印加しないときの磁気抵抗素子の
抵抗値と磁界との関係を示す図である。
【００２４】磁気抵抗素子は、外部磁界が「０」のとき
最も抵抗値が大きく、正又は負の磁界が加わるにつれて
抵抗値が減少する特性を持っている。なお、同図におい
て、磁界ＨENは、磁気抵抗素子の磁気検出方向を北に向
けたとき磁気抵抗素子に加わる地磁気の強さであり、磁
界ＨESは磁気検出方向を南に向けたときに磁気抵抗素子
に加わる地磁気の強さである。
最も抵抗値が大きく、正又は負の磁界が加わるにつれて
抵抗値が減少する特性を持っている。なお、同図におい
て、磁界ＨENは、磁気抵抗素子の磁気検出方向を北に向
けたとき磁気抵抗素子に加わる地磁気の強さであり、磁
界ＨESは磁気検出方向を南に向けたときに磁気抵抗素子
に加わる地磁気の強さである。
【００２５】また、図３は、磁気抵抗素子に正のバイア
ス磁界ＨB を印加したときの磁気抵抗素子の抵抗値と磁
界との関係を示す図である。この場合、バイアス磁界Ｈ
B の点を中心として外部磁界の変化により磁気抵抗素子
の抵抗値が変化する。磁気抵抗素子にバイアス磁界ＨB
と同じ方向の外部磁界ＨENが加わったときには抵抗値が
減少し、バイアス磁界ＨB と逆向きの外部磁界ＨESが加
わったときには抵抗値が増加する。
ス磁界ＨB を印加したときの磁気抵抗素子の抵抗値と磁
界との関係を示す図である。この場合、バイアス磁界Ｈ
B の点を中心として外部磁界の変化により磁気抵抗素子
の抵抗値が変化する。磁気抵抗素子にバイアス磁界ＨB
と同じ方向の外部磁界ＨENが加わったときには抵抗値が
減少し、バイアス磁界ＨB と逆向きの外部磁界ＨESが加
わったときには抵抗値が増加する。
【００２６】次に、バイアス磁界発生回路２の具体的回
路の一例を、図４を参照して説明する。トランジスタＴ
Ｒ３、ＴＲ４のベースには、信号Φ1 が与えられ、トラ
ンジスタＴＲ１、ＴＲ２のベースには、信号Φ1 をイン
バータＩＮ１で反転した信号が与えられている。
路の一例を、図４を参照して説明する。トランジスタＴ
Ｒ３、ＴＲ４のベースには、信号Φ1 が与えられ、トラ
ンジスタＴＲ１、ＴＲ２のベースには、信号Φ1 をイン
バータＩＮ１で反転した信号が与えられている。
【００２７】そして、トランジスタＴＲ１とＴＲ２のコ
レクタの接続点から出力ａが、トランジスタＴＲ３とＴ
Ｒ４のコレクタの接続点から出力ｂが取り出されてい
る。信号Φ1 は、図５に示すような一定周期のパルス信
号であり、信号Φ1 がハイレベルの期間、バイアス磁界
発生回路２のトランジスタＴＲ１、ＴＲ３がオン、トラ
ンジスタＴＲ２、ＴＲ４がオフして、トランジスタＴＲ
１のエミッタに供給されている正の電圧＋Ｖがバイアス
磁界発生回路２の出力端子ａから後述するバイアス磁界
用コイルＬ1 の端子ａに出力される。
レクタの接続点から出力ａが、トランジスタＴＲ３とＴ
Ｒ４のコレクタの接続点から出力ｂが取り出されてい
る。信号Φ1 は、図５に示すような一定周期のパルス信
号であり、信号Φ1 がハイレベルの期間、バイアス磁界
発生回路２のトランジスタＴＲ１、ＴＲ３がオン、トラ
ンジスタＴＲ２、ＴＲ４がオフして、トランジスタＴＲ
１のエミッタに供給されている正の電圧＋Ｖがバイアス
磁界発生回路２の出力端子ａから後述するバイアス磁界
用コイルＬ1 の端子ａに出力される。
【００２８】また、信号Φ1 がローレベルの期間、トラ
ンジスタＴＲ２、ＴＲ４がオン、トランジスタＴＲ１、
ＴＲ３がオフして、トランジスタＴＲ４のエミッタに供
給されている正の電圧＋Ｖがバイアス磁界発生回路２の
出力端子ｂから後述するバイアス磁界用コイルＬ2 の端
子ｂに出力される。
ンジスタＴＲ２、ＴＲ４がオン、トランジスタＴＲ１、
ＴＲ３がオフして、トランジスタＴＲ４のエミッタに供
給されている正の電圧＋Ｖがバイアス磁界発生回路２の
出力端子ｂから後述するバイアス磁界用コイルＬ2 の端
子ｂに出力される。
【００２９】すなわち、バイアス磁界発生回路２から
は、信号Φ1 に同期して極性が交互に反転する電圧が出
力される。次に、磁気抵抗素子１ａ、１ｂ及び検出回路
３の具体的回路の一例を図６を参照して説明する。
は、信号Φ1 に同期して極性が交互に反転する電圧が出
力される。次に、磁気抵抗素子１ａ、１ｂ及び検出回路
３の具体的回路の一例を図６を参照して説明する。
【００３０】直交して配置された２個の磁気抵抗素子１
ａ、１ｂには、バイアス磁界発生用のコイルＬ1 、Ｌ2
が直列に同じ巻数だけ巻かれており、このコイルＬ1 、
Ｌ2の両端ａ、ｂには、バイアス磁界発生回路２の出力
ａ、ｂが接続されている。
ａ、１ｂには、バイアス磁界発生用のコイルＬ1 、Ｌ2
が直列に同じ巻数だけ巻かれており、このコイルＬ1 、
Ｌ2の両端ａ、ｂには、バイアス磁界発生回路２の出力
ａ、ｂが接続されている。
【００３１】また、磁気抵抗素子１ａ、１ｂには、抵抗
Ｒ１を介して電圧ＶDDが供給されており、磁気抵抗素子
１ａ、１ｂに流れる電流は、オペアンプ１１により一定
電流に制御されている。
Ｒ１を介して電圧ＶDDが供給されており、磁気抵抗素子
１ａ、１ｂに流れる電流は、オペアンプ１１により一定
電流に制御されている。
【００３２】磁気抵抗素子１ａの一端は、アナログスイ
ッチ１２を介してオペアンプ１６の＋入力端子に接続さ
れ、磁気抵抗素子１ａの他端、すなわち磁気抵抗素子１
ｂとの接続点はアナログスイッチ１３を介してオペアン
プ１６の＋入力端子に接続され、さらにアナログスイッ
チ１４を介してオペアンプ１７の＋入力端子に接続され
ている。また、磁気抵抗素子１ｂの他端はアナログスイ
ッチ１５を介してオペアンプ１７の＋入力端子に接続さ
れている。
ッチ１２を介してオペアンプ１６の＋入力端子に接続さ
れ、磁気抵抗素子１ａの他端、すなわち磁気抵抗素子１
ｂとの接続点はアナログスイッチ１３を介してオペアン
プ１６の＋入力端子に接続され、さらにアナログスイッ
チ１４を介してオペアンプ１７の＋入力端子に接続され
ている。また、磁気抵抗素子１ｂの他端はアナログスイ
ッチ１５を介してオペアンプ１７の＋入力端子に接続さ
れている。
【００３３】上記アナログスイッチ１２、１４の制御端
子には信号Φ4 が入力し、アナログスイッチ１３、１５
の制御端子には信号Φ4 をインバータ２４で反転した信
号が入力している。
子には信号Φ4 が入力し、アナログスイッチ１３、１５
の制御端子には信号Φ4 をインバータ２４で反転した信
号が入力している。
【００３４】オペアンプ１６、１７の出力は、それぞれ
抵抗Ｒ２、Ｒ３を介してオペアンプ１８の−入力端子、
＋入力端子に接続されると共に、抵抗Ｒ４、Ｒ５を介し
てそれぞれの−入力端子に接続されている。なお、上記
のオペアンプ１６、１７、１８及び抵抗Ｒ２、Ｒ３等か
らなる回路は、磁気抵抗素子１ａ、１ｂの両端の出力電
圧をアナロググランドを基準とする電圧に変換する回路
である。
抵抗Ｒ２、Ｒ３を介してオペアンプ１８の−入力端子、
＋入力端子に接続されると共に、抵抗Ｒ４、Ｒ５を介し
てそれぞれの−入力端子に接続されている。なお、上記
のオペアンプ１６、１７、１８及び抵抗Ｒ２、Ｒ３等か
らなる回路は、磁気抵抗素子１ａ、１ｂの両端の出力電
圧をアナロググランドを基準とする電圧に変換する回路
である。
【００３５】オペアンプ１８の出力は、アナログスイッ
チ１９を介してコンデンサＣ1 に接続されると共に、ア
ナログスイッチ２０を介してコンデンサＣ2 に接続され
ている。
チ１９を介してコンデンサＣ1 に接続されると共に、ア
ナログスイッチ２０を介してコンデンサＣ2 に接続され
ている。
【００３６】上記アナログスイッチ１９、２０の制御端
子にはそれぞれ信号Φ2 、Φ3 が与えられており、信号
Φ2 、Φ3 によりアナログスイッチ１９、２０をオン又
はオフさせることで、オペアンプ１８から出力される磁
気抵抗素子１ａ、１ｂの出力電圧をコンデンサＣ1 又は
Ｃ2 にホールドさせている。
子にはそれぞれ信号Φ2 、Φ3 が与えられており、信号
Φ2 、Φ3 によりアナログスイッチ１９、２０をオン又
はオフさせることで、オペアンプ１８から出力される磁
気抵抗素子１ａ、１ｂの出力電圧をコンデンサＣ1 又は
Ｃ2 にホールドさせている。
【００３７】コンデンサＣ1 とアナログスイッチ１９と
の接続点は、オペアンプ２１の＋入力端子に接続され、
コンデンサＣ2 とアナログスイッチ２０の接続点はオペ
アンプ２２の＋入力端子に接続されている。さらに、オ
ペアンプ２１、２２の出力がオペアンプ２３の＋入力端
子、−入力端子にそれぞれ接続されている。
の接続点は、オペアンプ２１の＋入力端子に接続され、
コンデンサＣ2 とアナログスイッチ２０の接続点はオペ
アンプ２２の＋入力端子に接続されている。さらに、オ
ペアンプ２１、２２の出力がオペアンプ２３の＋入力端
子、−入力端子にそれぞれ接続されている。
【００３８】ここで、図５のタイムチャートを参照して
図６の回路の動作を説明する。上述したように信号Φ1
は、バイアス磁界の極性を切り換える為の信号であり、
信号Φ2 、Φ3 は、それぞれ信号Φ1 がハイレベル又は
ローベルのとき所定の期間ハイレベルとなる信号であ
り、オペアンプ１８の出力をコンデンサＣ1 又はＣ2 に
ホールドさせる為の信号である。
図６の回路の動作を説明する。上述したように信号Φ1
は、バイアス磁界の極性を切り換える為の信号であり、
信号Φ2 、Φ3 は、それぞれ信号Φ1 がハイレベル又は
ローベルのとき所定の期間ハイレベルとなる信号であ
り、オペアンプ１８の出力をコンデンサＣ1 又はＣ2 に
ホールドさせる為の信号である。
【００３９】また、信号Φ4 は、磁気抵抗素子１ａの出
力電圧を検出するか、それとも磁気抵抗素子１ｂの出力
電圧を検出するかを切り換える為の信号である。先ず、
磁気抵抗素子１ａの出力電圧を検出する場合の動作を説
明する。信号Φ 4 がハイレベルのときは、アナログスイ
ッチ１２、１４がオンし、アナログスイッチ１３、１５
がオフして、磁気抵抗素子１ａの両端の電圧がオペアン
プ１６、１７で検出される。
力電圧を検出するか、それとも磁気抵抗素子１ｂの出力
電圧を検出するかを切り換える為の信号である。先ず、
磁気抵抗素子１ａの出力電圧を検出する場合の動作を説
明する。信号Φ 4 がハイレベルのときは、アナログスイ
ッチ１２、１４がオンし、アナログスイッチ１３、１５
がオフして、磁気抵抗素子１ａの両端の電圧がオペアン
プ１６、１７で検出される。
【００４０】この状態で、信号Φ1 がハイレベルとなる
と磁気抵抗素子１ａに正のバイアス磁界が印加され、そ
の正のバイアス磁界と地磁気の強さに応じた出力電圧が
オペアンプ１８から出力される。さらに、信号Φ2 がハ
イレベルとなったときアナログスイッチ１９がオンし
て、オペアンプ１８の出力電圧、すなわち磁気抵抗素子
１ａの出力電圧がコンデンサＣ1 にホールドされる。
と磁気抵抗素子１ａに正のバイアス磁界が印加され、そ
の正のバイアス磁界と地磁気の強さに応じた出力電圧が
オペアンプ１８から出力される。さらに、信号Φ2 がハ
イレベルとなったときアナログスイッチ１９がオンし
て、オペアンプ１８の出力電圧、すなわち磁気抵抗素子
１ａの出力電圧がコンデンサＣ1 にホールドされる。
【００４１】また、信号Φ1 がローレベルとなると磁気
抵抗素子１ａに負のバイアス磁界が印加され、その負の
バイアス磁界と地磁気の強さに応じた出力電圧がオペア
ンプ１８から出力される。さらに、信号Φ3 がハイレベ
ルとなったときアナログスイッチ２０がオンして、オペ
アンプ１８の出力電圧、すなわち磁気抵抗素子１ａの出
力電圧がコンデンサＣ2 にホールドされる。
抵抗素子１ａに負のバイアス磁界が印加され、その負の
バイアス磁界と地磁気の強さに応じた出力電圧がオペア
ンプ１８から出力される。さらに、信号Φ3 がハイレベ
ルとなったときアナログスイッチ２０がオンして、オペ
アンプ１８の出力電圧、すなわち磁気抵抗素子１ａの出
力電圧がコンデンサＣ2 にホールドされる。
【００４２】コンデンサＣ1 、Ｃ2 にホールドされた電
圧は、オペアンプ２１、２２、２３等からなる回路で両
者の電圧差が検出され、その電圧差が増幅されてオペア
ンプ２３から出力される。
圧は、オペアンプ２１、２２、２３等からなる回路で両
者の電圧差が検出され、その電圧差が増幅されてオペア
ンプ２３から出力される。
【００４３】磁気抵抗素子１ｂの出力電圧を検出する場
合も同様であり、信号Φ4 がローレベルのときは、アナ
ログスイッチ１３、１５がオンし、アナログスイッチ１
２、１４がオフして、磁気抵抗素子１ｂの両端の電圧が
オペアンプ１６、１７で検出される。
合も同様であり、信号Φ4 がローレベルのときは、アナ
ログスイッチ１３、１５がオンし、アナログスイッチ１
２、１４がオフして、磁気抵抗素子１ｂの両端の電圧が
オペアンプ１６、１７で検出される。
【００４４】この状態で、信号Φ1 がハイレベルとなる
と磁気抵抗素子１ｂに正のバイアス磁界が印加され、さ
らに信号Φ2 がハイレベルとなったとき、磁気抵抗素子
１ｂの出力電圧がコンデンサＣ1 ホールドされる。
と磁気抵抗素子１ｂに正のバイアス磁界が印加され、さ
らに信号Φ2 がハイレベルとなったとき、磁気抵抗素子
１ｂの出力電圧がコンデンサＣ1 ホールドされる。
【００４５】同様に、信号Φ3 がハイレベルとなったと
き、磁気抵抗素子１ｂの出力電圧がコンデンサＣ2 にホ
ールドされる。このように、検出回路３で２個の磁気抵
抗素子１ａ、１ｂに正のバイアス磁界を印加したとき
と、負のバイアス磁界を印加したときの出力電圧の差を
求め、それらの電圧差から地磁気のＸ成分、Ｙ成分を得
て方位を算出している。
き、磁気抵抗素子１ｂの出力電圧がコンデンサＣ2 にホ
ールドされる。このように、検出回路３で２個の磁気抵
抗素子１ａ、１ｂに正のバイアス磁界を印加したとき
と、負のバイアス磁界を印加したときの出力電圧の差を
求め、それらの電圧差から地磁気のＸ成分、Ｙ成分を得
て方位を算出している。
【００４６】この場合、所定の正のバイアス磁界と負の
バイアス磁界とを循環する一定のヒステリシスループを
経て地磁気の強さを測定できるので、磁気抵抗素子１
ａ、１ｂのヒステリシスにより生じる方位の測定誤差を
少なくできる。
バイアス磁界とを循環する一定のヒステリシスループを
経て地磁気の強さを測定できるので、磁気抵抗素子１
ａ、１ｂのヒステリシスにより生じる方位の測定誤差を
少なくできる。
【００４７】また、正、負のバイアス磁界を印加したと
きの磁気抵抗素子１ａ、１ｂの出力電圧の差を求めるこ
とで、バイアス磁界の変動による方位の測定誤差を除去
することができる。
きの磁気抵抗素子１ａ、１ｂの出力電圧の差を求めるこ
とで、バイアス磁界の変動による方位の測定誤差を除去
することができる。
【００４８】次に、バイアス磁界の極性を周期的に反転
させたときの磁気抵抗素子の出力電圧と磁界の強さとの
関係を図７を参照して説明する。今、磁気抵抗素子１
ａ、１ｂに正のバイアス磁界ＨB + と負のバイアス磁界
Ｈ B - とを交互に印加したとする。なお、この例では、
磁気抵抗素子１ａ又は１ｂで検出される地磁気ＨE の方
向は、正のバイアス磁界ＨB + の方向と同じであるとす
る。
させたときの磁気抵抗素子の出力電圧と磁界の強さとの
関係を図７を参照して説明する。今、磁気抵抗素子１
ａ、１ｂに正のバイアス磁界ＨB + と負のバイアス磁界
Ｈ B - とを交互に印加したとする。なお、この例では、
磁気抵抗素子１ａ又は１ｂで検出される地磁気ＨE の方
向は、正のバイアス磁界ＨB + の方向と同じであるとす
る。
【００４９】図７に示すように正のバイアス磁界ＨB +
が印加されているときの地磁気の強さをＨE とすると、
磁気抵抗素子１ａ、１ｂの出力電圧は、バイアス磁界Ｈ
B +による出力電圧より地磁気ＨE による出力電圧Ｖa
分だけ減少し、負のバイアス磁界ＨB - が印加されてい
るときには、磁気抵抗素子１ａ、１ｂの出力電圧は、地
磁気ＨE に比例した出力電圧Ｖb 分だけ増加する。
が印加されているときの地磁気の強さをＨE とすると、
磁気抵抗素子１ａ、１ｂの出力電圧は、バイアス磁界Ｈ
B +による出力電圧より地磁気ＨE による出力電圧Ｖa
分だけ減少し、負のバイアス磁界ＨB - が印加されてい
るときには、磁気抵抗素子１ａ、１ｂの出力電圧は、地
磁気ＨE に比例した出力電圧Ｖb 分だけ増加する。
【００５０】そこで、両者の差を求めることで、バイア
ス磁界による磁気抵抗素子１ａ、１ｂの出力電圧を相殺
し、地磁気ＨE による磁気抵抗素子１ａ、１ｂの出力電
圧のほぼ２倍の電圧を得ることができる。
ス磁界による磁気抵抗素子１ａ、１ｂの出力電圧を相殺
し、地磁気ＨE による磁気抵抗素子１ａ、１ｂの出力電
圧のほぼ２倍の電圧を得ることができる。
【００５１】この場合、磁気抵抗素子１ａ、１ｂにバイ
アス磁界を周期的に反転させて印加しているので、常に
一定のヒステリシスループ、すなわち負のバイアス磁界
ＨB - と正のバイアス磁界ＨB + とを結ぶヒステリシス
ループを経て地磁気の強さが測定されるので、外部磁界
の強さに対して磁気抵抗素子１ａ、１ｂの出力電圧が一
義的に定まり、磁気抵抗素子１ａ、１ｂのヒステリシス
特性による影響を除去することができる。
アス磁界を周期的に反転させて印加しているので、常に
一定のヒステリシスループ、すなわち負のバイアス磁界
ＨB - と正のバイアス磁界ＨB + とを結ぶヒステリシス
ループを経て地磁気の強さが測定されるので、外部磁界
の強さに対して磁気抵抗素子１ａ、１ｂの出力電圧が一
義的に定まり、磁気抵抗素子１ａ、１ｂのヒステリシス
特性による影響を除去することができる。
【００５２】また、正のバイアス磁界を印加したときの
磁気抵抗素子１ａ、１ｂの出力電圧と、負のバイアス磁
界を印加したときの磁気抵抗素子１ａ、１ｂの出力電圧
との差を求めているので、バイアス磁界の変動で生じる
磁気抵抗素子１ａ、１ｂの出力電圧の誤差を取り除くこ
とができる。
磁気抵抗素子１ａ、１ｂの出力電圧と、負のバイアス磁
界を印加したときの磁気抵抗素子１ａ、１ｂの出力電圧
との差を求めているので、バイアス磁界の変動で生じる
磁気抵抗素子１ａ、１ｂの出力電圧の誤差を取り除くこ
とができる。
【００５３】図８は、バイアス磁界が変動したときの磁
気抵抗素子の出力電圧の変化を示す図である。ここで、
バイアス磁界ＨB + 、ＨB - がΔＨだけで変動したとき
の磁界をＨB + ′、ＨB - ′とし、正のバイアス磁界Ｈ
B + を印加したときと負のバイアス磁界ＨB - を印加し
たときの磁気抵抗素子の出力電圧差をＶ0 とし、正のバ
イアス磁界ＨB + ′を印加したときと負のバイアス磁界
ＨB - ′を印加したときの磁気抵抗素子の出力電圧差を
Ｖ0 ′とする。
気抵抗素子の出力電圧の変化を示す図である。ここで、
バイアス磁界ＨB + 、ＨB - がΔＨだけで変動したとき
の磁界をＨB + ′、ＨB - ′とし、正のバイアス磁界Ｈ
B + を印加したときと負のバイアス磁界ＨB - を印加し
たときの磁気抵抗素子の出力電圧差をＶ0 とし、正のバ
イアス磁界ＨB + ′を印加したときと負のバイアス磁界
ＨB - ′を印加したときの磁気抵抗素子の出力電圧差を
Ｖ0 ′とする。
【００５４】磁気抵抗素子の出力電圧と磁界との関係を
示す図８の曲線が、ＨB ±ＨE の範囲で傾きがほぼ一定
であるとすると、出力電圧Ｖ0 とＶ0 ′はほぼ等しくな
る。従って、正のバイアス磁界を印加したときと、負の
バイアス磁界を印加したときの磁気抵抗素子１ａ、１ｂ
の出力電圧の差を求めることで、バイアス磁界の変動に
よる磁気抵抗素子１ａ、１ｂの出力電圧の誤差を除去す
ることができる。
示す図８の曲線が、ＨB ±ＨE の範囲で傾きがほぼ一定
であるとすると、出力電圧Ｖ0 とＶ0 ′はほぼ等しくな
る。従って、正のバイアス磁界を印加したときと、負の
バイアス磁界を印加したときの磁気抵抗素子１ａ、１ｂ
の出力電圧の差を求めることで、バイアス磁界の変動に
よる磁気抵抗素子１ａ、１ｂの出力電圧の誤差を除去す
ることができる。
【００５５】なお、本発明は、実施例に述べた方位計の
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、また自動車等のナビゲーション装置に適用す
ることもできる。
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、また自動車等のナビゲーション装置に適用す
ることもできる。
【００５６】
【発明の効果】本発明によれば、磁気感知手段に極性が
異なるバイアス磁界を交互に印加することで、磁気感知
手段のヒステリシス特性により生じる方位の測定誤差を
少なくできる。また、正及び負のバイアス磁界が印加さ
れたときに、磁気感知手段の出力電圧を第１、２のコン
デンサに保持して、第１、２のコンデンサの電圧差を検
出して、この電圧差から方位を求めることで、簡単な構
成でバイアス磁界の変動による測定誤差を少なくでき
る。
異なるバイアス磁界を交互に印加することで、磁気感知
手段のヒステリシス特性により生じる方位の測定誤差を
少なくできる。また、正及び負のバイアス磁界が印加さ
れたときに、磁気感知手段の出力電圧を第１、２のコン
デンサに保持して、第１、２のコンデンサの電圧差を検
出して、この電圧差から方位を求めることで、簡単な構
成でバイアス磁界の変動による測定誤差を少なくでき
る。
【図１】実施例の電子方位計の回路構成図である。
【図２】バイアス磁界を印加しないときの磁気抵抗素子
の抵抗値と磁界の関係を示す図である。
の抵抗値と磁界の関係を示す図である。
【図３】バイアス磁界を印加したときの磁気抵抗素子の
抵抗値と磁界との関係を示す図である。
抵抗値と磁界との関係を示す図である。
【図４】バイアス磁界発生回路の回路構成図である。
【図５】信号Φ1 〜Φ4 のタイムチャートを示す図であ
る。
る。
【図６】磁気抵抗素子と検出回路の回路構成図である。
【図７】正、負のバイアス磁界を印加したときの磁気抵
抗と磁界との関係を示す図である。
抗と磁界との関係を示す図である。
【図８】バイアス磁界の変動の影響を説明する図であ
る。
る。
【図９】センサを直交配置した電子方位計の説明図であ
る。
る。
【図１０】磁気抵抗素子のヒステリシス特性の説明図で
ある。
ある。
【図１１】磁気抵抗素子のヒステリシス特性の説明図で
ある。
ある。
【図１２】バイアス磁界の変動による磁気抵抗素子の出
力電圧の変動を示す図である。
力電圧の変動を示す図である。
１ａ、１ｂ 磁気抵抗素子 ２ バイアス磁界発生回路 ３ 検出回路 ４ Ａ／Ｄ変換器 ５ 演算／制御部 ６ 表示部
Claims (2)
- 【請求項１】 直交して配置された２個の磁気感知手段
と、この２個の 磁気感知手段夫々に正、負のバイアス磁界を
交互に印加するバイアス磁界発生手段と、このバイアス磁界発生手段により正のバイアス磁界が印
加されたときの前記磁気感知手段の出力電圧が保持され
る第1のコンデンサと、 前記バイアス磁界発生手段により負のバイアス磁界が印
加されたときの前記磁気感知手段の出力電圧が保持され
る第2のコンデンサと、 前記第1、第２のコンデンサの電圧差を検出する検出手
段と、 前記２個の磁気感知手段夫々に、正、負のバイアス磁界
を印加したときに、前記検出手段で検出されるの２つの
電圧差に基づいて 方位を算出する方位算出手段と、 を備えたことを特徴とする電子方位計。 - 【請求項２】 前記磁気感知手段が、磁気抵抗素子で構
成されることを特徴とする請求項１記載の電子方位計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31107891A JP3318761B2 (ja) | 1991-11-26 | 1991-11-26 | 電子方位計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31107891A JP3318761B2 (ja) | 1991-11-26 | 1991-11-26 | 電子方位計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05223573A JPH05223573A (ja) | 1993-08-31 |
| JP3318761B2 true JP3318761B2 (ja) | 2002-08-26 |
Family
ID=18012858
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31107891A Expired - Fee Related JP3318761B2 (ja) | 1991-11-26 | 1991-11-26 | 電子方位計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3318761B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006126183A (ja) * | 2004-10-01 | 2006-05-18 | Alps Electric Co Ltd | 磁気検出装置及びそれを用いた電子方位計 |
| KR100709363B1 (ko) * | 2004-10-01 | 2007-04-20 | 알프스 덴키 가부시키가이샤 | 자기검출장치 및 그것을 사용한 전자방위계 |
-
1991
- 1991-11-26 JP JP31107891A patent/JP3318761B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006126183A (ja) * | 2004-10-01 | 2006-05-18 | Alps Electric Co Ltd | 磁気検出装置及びそれを用いた電子方位計 |
| KR100709363B1 (ko) * | 2004-10-01 | 2007-04-20 | 알프스 덴키 가부시키가이샤 | 자기검출장치 및 그것을 사용한 전자방위계 |
| US7268544B2 (en) | 2004-10-01 | 2007-09-11 | Alps Electric Co., Ltd. | Magnetism detecting device for canceling offset voltage |
| JP4614856B2 (ja) * | 2004-10-01 | 2011-01-19 | アルプス電気株式会社 | 磁気検出装置及びそれを用いた電子方位計 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05223573A (ja) | 1993-08-31 |
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