JP3318762B2 - Electronic compass - Google Patents
Electronic compassInfo
- Publication number
- JP3318762B2 JP3318762B2 JP31895291A JP31895291A JP3318762B2 JP 3318762 B2 JP3318762 B2 JP 3318762B2 JP 31895291 A JP31895291 A JP 31895291A JP 31895291 A JP31895291 A JP 31895291A JP 3318762 B2 JP3318762 B2 JP 3318762B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic field
- voltage
- bias magnetic
- output
- bias
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Description
【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】磁界の変化により抵抗値が変化する磁気
抵抗素子を利用した方位計が考えられている。磁気抵抗
素子は小型で、消費電力も少ないので、腕時計等の小型
の装置にも組み込むことが可能となる。2. Description of the Related Art A compass using a magnetoresistive element whose resistance changes with a change in a magnetic field has been proposed. Since the magnetoresistive element is small and consumes little power, it can be incorporated in a small device such as a wristwatch.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、磁気抵
抗素子はヒステリシス特性を持っている為に、どのよう
な履歴を経て磁界が印加されたかにより、同じ磁界であ
っても抵抗値が異なってしまうという問題点があった。However, since the magnetoresistive element has a hysteresis characteristic, the resistance value differs depending on the history of the applied magnetic field even if the magnetic field is the same. There was a problem.
【０００４】また、磁気抵抗素子にバイアス磁界を印加
して磁界の強さを検出しようとしたときに、バイアス磁
界の変動により磁気抵抗素子の出力が変化してしまうと
いう問題点があった。In addition, when an attempt is made to detect the strength of the magnetic field by applying a bias magnetic field to the magnetoresistive element, there is a problem that the output of the magnetoresistive element changes due to the fluctuation of the bias magnetic field.
【０００５】本発明の課題は、磁気センサのヒステリシ
ス等による方位の測定誤差を少なくすることである。ま
た、バイアス磁界の変動による方位の測定誤差を少なく
することである。It is an object of the present invention to reduce an azimuth measurement error due to hysteresis or the like of a magnetic sensor. Another object of the present invention is to reduce an azimuth measurement error due to a change in a bias magnetic field.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】第１の発明において、磁
気センサは、例えば磁界の強さに応じて磁気抵抗が変化
する磁気抵抗素子などで構成される。According to the first aspect of the present invention, the magnetic sensor comprises, for example, a magnetoresistive element whose magnetic resistance changes according to the strength of a magnetic field.
【０００７】制御手段は、バイアス磁界用コイルに第1
の電圧を印加してバイアス磁界を発生させると共に、前
記バイアス磁界用コイルに前記第1の電圧より高い第２
の電圧を印加して磁気センサを飽和させる磁界を発生さ
せる。方位算出手段は、バイアス磁界が発生されている
ときの磁気センサの出力から方位を算出する。 [0007] The control means includes a first coil for the bias magnetic field.
Voltage to generate a bias magnetic field,
The bias magnetic field coil has a second voltage higher than the first voltage.
Voltage to generate a magnetic field that saturates the magnetic sensor.
Let The azimuth calculating means generates a bias magnetic field
The azimuth is calculated from the output of the magnetic sensor at that time.
【０００８】第２の発明では、制御手段は、バイアス磁
界用コイルの両端に交互に第1の電圧を印加して、正、
負のバイアス磁界を発生させると共に前記第1の電圧よ
り高い第２の電圧を印加して磁気センサを飽和させる磁
界を発生させる。 [0008] In the second invention, the control means includes a bias magnet.
The first voltage is applied alternately to both ends of the field coil to
A negative bias magnetic field is generated and the first voltage is
To saturate the magnetic sensor by applying a higher second voltage.
Generate a world.
【０００９】方位算出手段は、正のバイアス磁界が印加
されたときの磁気センサの出力と、負のバイアス磁界が
印加されたときの出力との差を検出し、例えば２個の磁
気センサの出力から地磁気のＸ成分、Ｙ成分を求め方位
を算出する。The azimuth calculating means detects a difference between an output of the magnetic sensor when a positive bias magnetic field is applied and an output of the magnetic sensor when a negative bias magnetic field is applied. The X component and the Y component of the geomagnetism are obtained from the above to calculate the azimuth.
【００１０】[0010]
【作用】第１の発明では、磁気センサを一度飽和状態に
してから、バイアス磁界を印加して地磁気の強さを検出
するようにしたので、磁気抵抗素子に加わる磁界の履歴
を一定にしてヒステリシスによる誤差を少なくできる。According to the first aspect of the present invention, the magnetic sensor is once saturated, and then the bias magnetic field is applied to detect the intensity of the terrestrial magnetism. Can be reduced.
【００１１】第２の発明では、磁気センサに飽和磁界を
印加して飽和状態にしてから、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差
を求め、その出力差から方位を算出するようにしたの
で、ヒステリシスによる方位の測定誤差並びにバイアス
磁界の変動による測定誤差を少なくすることができる。In the second invention, an output difference between when a positive bias magnetic field is applied and when a negative bias magnetic field is applied is determined after a saturated magnetic field is applied to the magnetic sensor to bring it into a saturated state. Since the azimuth is calculated from the difference, the azimuth measurement error due to the hysteresis and the measurement error due to the fluctuation of the bias magnetic field can be reduced.
【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
回路構成図である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit configuration diagram of an electronic compass according to a first embodiment of the present invention.
【００１３】基板１上には、パーマロイ等の磁気抵抗素
子２ａ、２ｂが互いに直交する方向にパターニングされ
ており、その基板１の回りにはバイアス磁界用コイル３
が巻かれている。A magnetoresistive element 2a, 2b such as permalloy is patterned on a substrate 1 in a direction perpendicular to each other.
Is wound.
【００１４】バイアス磁界用コイル３の一端はオペアン
プ４の出力に接続され、他端は電流検出用の抵抗Ｒ１を
介してＶDD（グランド）に接続されている。オペアンプ
４の−入力端子は抵抗Ｒ１とバイアス磁界用コイル３と
の接続点に接続され、＋入力端子は、トランスファーゲ
ート（以下、ゲートと呼ぶ）５、６を介して基準電圧発
生回路７の２つの出力端子に接続されており、オペアン
プ４は、＋入力端子に入力する電圧とほぼ等しい電圧を
バイアス磁界用コイル３に供給する。One end of the bias magnetic field coil 3 is connected to the output of the operational amplifier 4, and the other end is connected to V DD (ground) via a current detecting resistor R1. The negative input terminal of the operational amplifier 4 is connected to a connection point between the resistor R1 and the bias magnetic field coil 3, and the positive input terminal is connected to the reference voltage generating circuit 7 via transfer gates (hereinafter referred to as gates) 5 and 6. The operational amplifier 4 supplies a voltage substantially equal to the voltage input to the + input terminal to the bias magnetic field coil 3.
【００１５】基準電圧発生回路７の２つの出力端子から
は、バイアス磁界用コイル３に磁気抵抗素子２ａ、２ｂ
を飽和させる飽和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５、６によ
り選択されてオペアンプ４の＋入力端子に出力される。From the two output terminals of the reference voltage generating circuit 7, the magnetoresistive elements 2a, 2b
A voltage V ref1 for generating a saturation magnetic field for saturating a voltage V ref1 and a voltage V ref2 for generating a predetermined bias magnetic field are output. One of these output voltages is selected by the gates 5 and 6, and the positive input of the operational amplifier 4 is input. Output to terminal.
【００１６】ゲート切り替え回路８は、後述する演算／
制御部１４から出力される信号Ａに基づいてゲート５、
６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Ｃは、図２に示すように信号Ａと同じ位
相の信号であり、信号Ｂは信号Ａと逆位相の信号であ
る。The gate switching circuit 8 is provided with an operation /
The gate 5, based on the signal A output from the control unit 14,
6 is a circuit for generating signals B and C for turning on and off the circuit 6. Note that the signal C is a signal having the same phase as the signal A as shown in FIG. 2, and the signal B is a signal having the opposite phase to the signal A.
【００１７】従って、信号Ｂがハイレベルのときは、ゲ
ート５がオンしてオペアンプ４の＋入力端子に電圧Ｖ
ref1が与えられ、バイアス用コイル３に飽和磁界が発生
する。他方、信号Ｃがハイレベルのときは、ゲート６が
オンしてオペアンプ４の＋入力端子に電圧Ｖref2が与え
られ、バイアス用コイル３に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 5 is turned on and the voltage V is applied to the + input terminal of the operational amplifier 4.
ref1 is given, and a saturation magnetic field is generated in the bias coil 3. On the other hand, when the signal C is at a high level, the gate 6 is turned on, the voltage Vref2 is applied to the + input terminal of the operational amplifier 4, and a predetermined bias magnetic field is generated in the bias coil 3.
【００１８】磁気抵抗素子２ａ、２ｂの一端は、それぞ
れＶDDに接続され、他端は定電流回路９、１０を介して
ＶSSに接続されている。定電流回路９、１０は、外部磁
界が変化して磁気抵抗素子の抵抗値が変化したとき、磁
気抵抗素子２ａ、２ｂを流れる電流を一定に保つ働きを
する。One end of each of the magnetoresistive elements 2a and 2b is connected to V DD , and the other end is connected to V SS via constant current circuits 9 and 10. The constant current circuits 9, 10 serve to keep the current flowing through the magnetoresistive elements 2a, 2b constant when the external magnetic field changes and the resistance of the magnetoresistive element changes.
【００１９】磁気抵抗素子２ａ、２ｂの他端と定電流回
路９、１０との接続点には、ゲート１１、１２を介して
Ａ／Ｄ変換器１３が接続されており、ゲート１１、１２
で選択された磁気抵抗素子２ａ、２ｂの出力電圧がＡ／
Ｄ変換器１３でディジタルデータに変換されて演算／制
御部１４に出力される。An A / D converter 13 is connected to the connection point between the other ends of the magnetoresistive elements 2a and 2b and the constant current circuits 9 and 10 via gates 11 and 12, respectively.
The output voltage of the magnetoresistive elements 2a, 2b selected in
The data is converted into digital data by the D converter 13 and output to the arithmetic / control unit 14.
【００２０】ゲート切り替え回路１５は、演算／制御部
１４から出力される信号Ｄに基づいてゲート１１、１２
をオン、オフさせる信号Ｅ、Ｆを生成する回路であり、
それらの信号Ｅ、Ｆをゲート１１、１２の制御端子に出
力する。The gate switching circuit 15 is provided with gates 11 and 12 based on a signal D output from the arithmetic / control unit 14.
Is a circuit that generates signals E and F for turning on and off
These signals E and F are output to the control terminals of the gates 11 and 12.
【００２１】なお、信号Ｅは、図２に示すように信号Ｄ
の２倍の周期で同位相の信号であり、信号Ｆは信号Ｄの
２倍の周期で信号Ｅと１８０°位相の異なる信号であ
る。従って、信号Ｆがハイレベルのときは、ゲート１１
がオンし磁気抵抗素子２ａの出力電圧がゲート１１を経
てＡ／Ｄ変換器１３に入力し、そのＡ／Ｄ変換器１３で
ディジタルデータに変換されて演算／制御部１４に出力
される。The signal E is a signal D as shown in FIG.
The signal F is a signal having a phase that is 180 ° out of phase with the signal E with a period twice as long as the signal D. Therefore, when the signal F is at a high level, the gate 11
Turns on, the output voltage of the magnetoresistive element 2a is input to the A / D converter 13 via the gate 11, and is converted into digital data by the A / D converter 13 and output to the arithmetic / control unit 14.
【００２２】一方、信号Ｅがハイレベルのときは、ゲー
ト１２がオンして磁気抵抗素子２ｂの出力電圧がゲート
１２を経てＡ／Ｄ変換器１３に入力し、そのＡ／Ｄ変換
器１３でディジタルデータに変換されて演算／制御部１
４に出力される。On the other hand, when the signal E is at a high level, the gate 12 is turned on and the output voltage of the magnetoresistive element 2b is input to the A / D converter 13 via the gate 12, and the A / D converter 13 Arithmetic / control unit 1 converted to digital data
4 is output.
【００２３】演算／制御部１４は、ゲート切り替え回路
８に信号Ａを出力してバイアス磁界の切り替えを指示す
ると共に、ゲート切り替え回路１５に信号Ｄを出力して
磁気抵抗素子２ａ、２ｂの何れの出力電圧を取り出すか
を指示する。また、Ａ／Ｄ変換器１３から出力される２
個の磁気抵抗素子２ａ、２ｂの出力から地磁気の方位を
算出して、その方位を表示部１６に表示する。The arithmetic / control unit 14 outputs a signal A to the gate switching circuit 8 to instruct switching of the bias magnetic field, and outputs a signal D to the gate switching circuit 15 to output any one of the magnetoresistive elements 2a and 2b. Indicates whether to take out the output voltage. In addition, 2 output from the A / D converter 13
The azimuth of the geomagnetism is calculated from the outputs of the magnetoresistive elements 2a and 2b, and the azimuth is displayed on the display unit 16.
【００２４】次に、上記回路の動作を図２のタイムチャ
ートを参照して説明する。演算／制御部１４から図２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
８から信号Ａを反転した信号Ｂと、信号Ａと同位相の信
号Ｃとがそれぞれゲート５、６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. 2 is output from the arithmetic / control unit 14, the signal B obtained by inverting the signal A from the gate switching circuit 8 and the signal C having the same phase as the signal A are output from the gates 5 and 6, respectively. Output to the control terminal.
【００２５】信号Ｂがハイレベルの期間ゲート５がオン
して、バイアス磁界用コイル３に電圧Ｖref1が印加され
る。この電圧Ｖref1により、バイアス磁界用コイル３に
は飽和磁界が発生し磁気抵抗素子２ａ、２ｂが飽和す
る。The gate 5 is turned on while the signal B is at the high level, and the voltage Vref1 is applied to the bias magnetic field coil 3. Due to this voltage Vref1 , a saturation magnetic field is generated in the bias magnetic field coil 3, and the magnetoresistive elements 2a and 2b are saturated.
【００２６】次に、信号Ｃがハイレベルの期間ゲート６
がオンして、バイアス磁界用コイル３に電圧Ｖref2が印
加される。この電圧Ｖref2により、バイアス磁界用コイ
ル３に所定のバイアス磁界が発生し、そのときの地磁気
の強さに比例した出力電圧が磁気抵抗素子２ａ、２ｂか
ら出力される。Next, while the signal C is at the high level, the gate 6
Is turned on, and the voltage V ref2 is applied to the bias magnetic field coil 3. A predetermined bias magnetic field is generated in the bias magnetic field coil 3 by the voltage V ref2 , and output voltages proportional to the strength of the terrestrial magnetism at that time are output from the magnetoresistive elements 2a and 2b.
【００２７】また、信号Ｃがハイレベルのとき、ゲート
切り替え回路１５からは信号Ｄの２倍の周期で、かつ互
いに１８０°の位相差を持ち、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。
この信号Ｅ、Ｆにより２個の磁気抵抗素子２ａ、２ｂの
出力電圧がゲート１１、１２で交互に選択されてＡ／Ｄ
変換器１３に出力される。When the signal C is at a high level, the gate switching circuit 15 has a period twice that of the signal D and has a phase difference of 180 ° from each other. Signals E and F are output.
By the signals E and F, the output voltages of the two magnetoresistive elements 2a and 2b are alternately selected by the gates 11 and 12 and the A / D
Output to the converter 13.
【００２８】演算／制御部１４は、２個の磁気抵抗素子
２ａ、２ｂの出力電圧から地磁気の大きさと向きとを求
め方位を算出する。図３は、磁気抵抗素子に正の飽和磁
界と負の飽和磁界とを印加したとき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。バイアス磁界Ｈ
B の付近では、ヒステリシスの影響の為外部の磁界の値
が同じであっても、その磁界の値になる前の値により、
出力電圧が異なる。The operation / control section 14 calculates the azimuth by obtaining the magnitude and direction of the terrestrial magnetism from the output voltages of the two magnetoresistive elements 2a and 2b. FIG. 3 is a diagram illustrating the relationship between the output voltage of the magnetoresistive element and the magnetic field when a positive saturation magnetic field and a negative saturation magnetic field are applied to the magnetoresistive element. Bias magnetic field H
In the vicinity of B , even if the value of the external magnetic field is the same due to the effect of hysteresis, the value before the value of the magnetic field becomes
Output voltage is different.
【００２９】又、磁気抵抗素子２ａ、２ｂに飽和磁界Ｈ
F を印加すると、図３に示すように飽和磁界ＨF 以上で
は磁気抵抗素子２ａ、２ｂの出力電圧はほぼ一定値とな
る。そこで、磁気抵抗素子２ａ、２ｂを一度飽和させた
後、バイアス磁界ＨB を印加するようにすれば、バイア
ス磁界ＨB と地磁気の強さＨE とで決まる磁気抵抗素子
２ａ、２ｂの出力電圧は、それ以前の磁気抵抗素子２
ａ、２ｂの履歴に関わらず常に図３の中心に向かう経路
上に得ることができる。The saturation magnetic field H is applied to the magnetoresistive elements 2a and 2b.
Upon application of F, saturation magnetic field H F above magnetoresistive element 2a, as shown in FIG. 3, the output voltage of 2b becomes substantially a constant value. Therefore, after saturation magnetoresistance element 2a, 2b once the bias magnetic field H when B to apply a bias magnetic field H B and geomagnetic strength magnetoresistive elements 2a determined by the H E, 2b of the output voltage Is the previous magnetoresistive element 2
Regardless of the histories a and 2b, it can always be obtained on the path toward the center of FIG.
【００３０】これにより、磁気抵抗素子のヒステリシス
による影響を除去できるので、地磁気の方位を正確に測
定することができる。次に、磁気抵抗素子２ａ、２ｂに
正、負の飽和磁界と、正、負のバイアス磁界とを交互に
印加する本発明の第２実施例を説明する。Thus, the influence of the hysteresis of the magnetoresistive element can be removed, so that the azimuth of the terrestrial magnetism can be accurately measured. Next, a description will be given of a second embodiment of the present invention in which positive and negative saturation magnetic fields and positive and negative bias magnetic fields are alternately applied to the magnetoresistive elements 2a and 2b.
【００３１】図４は、第２実施例の電子方位計の回路構
成図である。同図において、図１に示した回路と同じ回
路ブロックには同じ符号をつけてそれらの説明を省略す
る。図４のバイアス反転回路２１は、オペアンプ４から
供給される基準電圧発生回路７の出力電圧Ｖref1、Ｖ
ref2を交互に反転させてバイアス磁界用コイル３に供給
する回路である。FIG. 4 is a circuit diagram of the electronic compass of the second embodiment. In the figure, the same circuit blocks as those of the circuit shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. 4 includes output voltages V ref1 and V ref1 of the reference voltage generating circuit 7 supplied from the operational amplifier 4.
This circuit alternately inverts ref2 and supplies it to the bias magnetic field coil 3.
【００３２】電圧差検出回路２２、２３は、正のバイア
ス磁界が印加されたときと、負のバイアス磁界が印加さ
れたときの磁気抵抗素子２ａ、２ｂの出力電圧の電圧差
を検出する回路であり、それぞれ検出した電圧差をゲー
ト１１、１２を介してＡ／Ｄ変換器１３に出力する。The voltage difference detection circuits 22 and 23 are circuits for detecting a voltage difference between output voltages of the magnetoresistive elements 2a and 2b when a positive bias magnetic field is applied and when a negative bias magnetic field is applied. And outputs the detected voltage difference to the A / D converter 13 via the gates 11 and 12.
【００３３】なお、以下の説明では、バイアス磁界用コ
イル３の端子ａにオペアンプ４の出力電圧が印加された
とき発生する磁界を正のバイアス磁界、端子ｂにオペア
ンプ４の出力電圧が印加されたとき発生する磁界を負の
バイアス磁界としている。In the following description, the magnetic field generated when the output voltage of the operational amplifier 4 is applied to the terminal a of the bias magnetic field coil 3 is a positive bias magnetic field, and the output voltage of the operational amplifier 4 is applied to the terminal b. The generated magnetic field is a negative bias magnetic field.
【００３４】演算／制御部２４は、正、負のバイアス磁
界が印加されたときのそれぞれの磁気抵抗素子２ａ、２
ｂの出力電圧の差から、地磁気の大きさ、向きを演算に
より求める。The operation / control section 24 controls the respective magnetoresistive elements 2a, 2a,
From the difference between the output voltages b, the magnitude and direction of the geomagnetism are obtained by calculation.
【００３５】次に図５は、上記バイアス反転回路２１の
具体的構成の一例を示す図である。ここで、信号Ｇは、
演算／制御部２２からバイアス反転回路２１に出力され
るバイアス電圧の極性の反転を指示する信号である。FIG. 5 is a diagram showing an example of a specific configuration of the bias inversion circuit 21. Here, the signal G is
This is a signal for instructing the inversion of the polarity of the bias voltage output from the arithmetic / control unit 22 to the bias inversion circuit 21.
【００３６】この信号Ｇは、トランジスタＴＲ３及びＴ
Ｒ４のベースに供給され、さらにインバータＩＮＶ１を
介してトランジスタＴＲ１及びＴＲ２のベースに供給さ
れている。This signal G is supplied to the transistors TR3 and T3.
It is supplied to the base of R4 and further to the bases of the transistors TR1 and TR2 via the inverter INV1.
【００３７】トランジスタＴＲ１及びＴＲ３のエミッタ
は、端子ｃ、すなわち図４のオペアンプ４の出力端子に
接続され、トランジスタＴＲ２及びＴＲ４のエミッタ
は、端子ｄ、すなわち図４の抵抗Ｒ１の一端に接続され
ている。The emitters of the transistors TR1 and TR3 are connected to a terminal c, ie, the output terminal of the operational amplifier 4 in FIG. 4, and the emitters of the transistors TR2 and TR4 are connected to a terminal d, ie, one end of the resistor R1 in FIG. I have.
【００３８】トランジスタＴＲ１のコレクタとトランジ
スタＴＲ２のコレクタとの接続点は端子ａ、すなわちバ
イアス磁界用コイル３の一端に接続され、トランジスタ
ＴＲ３のコレクタとトランジスタＴＲ４のコレクタとの
接続点は端子ｂ、すなわちバイアス磁界用コイル３の他
端に接続されている。A connection point between the collector of the transistor TR1 and the collector of the transistor TR2 is connected to a terminal a, that is, one end of the bias magnetic field coil 3. A connection point between the collector of the transistor TR3 and the collector of the transistor TR4 is a terminal b, that is, It is connected to the other end of the bias magnetic field coil 3.
【００３９】信号Ｇがハイレベルのときは、トランジス
タＴＲ１及びＴＲ４がオン、トランジスタＴＲ２、ＴＲ
３がオフして、オペアンプ４の出力電圧はバイアス磁界
用コイル３の端子ａに印加される。信号Ｇがハイレベル
の間、オペアンプ４からは前述した電圧Ｖref1、Ｖref2
が交互に出力されるので、バイアス磁界用コイル３には
正の飽和磁界と正のバイアス磁界が発生する。When the signal G is at a high level, the transistors TR1 and TR4 are turned on, and the transistors TR2 and TR4 are turned on.
3 is turned off, and the output voltage of the operational amplifier 4 is applied to the terminal a of the bias magnetic field coil 3. While the signal G is at the high level, the operational amplifier 4 outputs the above-mentioned voltages V ref1 and V ref2.
Are alternately output, so that a positive saturation magnetic field and a positive bias magnetic field are generated in the bias magnetic field coil 3.
【００４０】一方、信号Ｇがローレベルのときは、トラ
ンジスタＴＲ２及びＴＲ３がオン、トランジスタＴＲ１
及びＴＲ４がオフし、オペアンプ４の出力電圧はバイア
ス磁界用コイル３の端子ｂに印加される。信号Ｇがロー
レベルの間、オペアンプ４からは電圧Ｖref1、Ｖref2が
交互に出力されるので、バイアス磁界用コイル３には負
の飽和磁界と負のバイアス磁界とが交互に発生する。On the other hand, when the signal G is at low level, the transistors TR2 and TR3 are turned on and the transistor TR1 is turned on.
And TR4 are turned off, and the output voltage of the operational amplifier 4 is applied to the terminal b of the bias magnetic field coil 3. While the signal G is at the low level, the operational amplifier 4 alternately outputs the voltages V ref1 and V ref2, so that the bias magnetic field coil 3 alternately generates a negative saturation magnetic field and a negative bias magnetic field.
【００４１】この結果、磁気抵抗素子２ａ、２ｂに正、
負の飽和磁界、正、負のバイアス磁界が交互に印加され
る。次に、図６は、電圧差検出回路２２、２３の具体的
構成の一例を示す図である。磁気抵抗素子２ａ、２ｂの
出力電圧は、それぞれゲート３１、３２を介してコンデ
ンサＣ１、Ｃ２に接続されており、それらコンデンサＣ
１、Ｃ２の他端は抵抗Ｒ２、Ｒ３を介して接地されてい
る。As a result, the positive and negative magnetoresistive elements 2a and 2b
A negative saturation magnetic field, and positive and negative bias magnetic fields are applied alternately. Next, FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a specific configuration of the voltage difference detection circuits 22 and 23. The output voltages of the magnetoresistive elements 2a and 2b are connected to capacitors C1 and C2 via gates 31 and 32, respectively.
1, the other end of C2 is grounded via resistors R2 and R3.
【００４２】コンデンサＣ１、Ｃ２とゲート３１、３２
との接続点には、オペアンプ３３、３４の＋入力端子が
接続されており、これらオペアンプ３３、３４の出力
は、抵抗Ｒ４、Ｒ５を介してそれぞれオペアンプ３５の
＋入力端子、−入力端子に接続されると共に、抵抗Ｒ
６、Ｒ７を介して自己の−入力端子に接続されている。The capacitors C1, C2 and the gates 31, 32
Are connected to the + input terminals of the operational amplifiers 33 and 34, and the outputs of the operational amplifiers 33 and 34 are connected to the + input terminal and the − input terminal of the operational amplifier 35 via resistors R4 and R5, respectively. And the resistance R
6, connected to its own-input terminal via R7.
【００４３】これらオペアンプ３３、３４、３５及び抵
抗Ｒ４〜Ｒ１０からなる回路は、オペアンプ３３、３４
の入力電圧の差電圧を増幅する回路を構成している。こ
こで、図７のタイムチャートを参照して上記電圧差検出
回路２２、２３の動作を説明する。The circuit composed of the operational amplifiers 33, 34, 35 and the resistors R4 to R10 is
A circuit that amplifies the difference voltage between the input voltages of the two. Here, the operation of the voltage difference detection circuits 22 and 23 will be described with reference to the time chart of FIG.
【００４４】電圧差検出回路２２、２３の構成は同一で
あるので、電圧差検出回路２２の場合について説明す
る。電圧差検出回路２２の検出動作を制御する信号Ｈ
は、図７に示すようにバイアス反転信号Ｇがハイレベル
の期間の後半の期間ハイレベルとなり、信号Ｉはバイア
ス反転信号Ｇがローレベルの期間の後半の期間ハイレベ
ルとなる。Since the configurations of the voltage difference detection circuits 22 and 23 are the same, the case of the voltage difference detection circuit 22 will be described. A signal H for controlling the detection operation of the voltage difference detection circuit 22
7, the signal I is at the high level during the latter half of the period when the bias inversion signal G is at the high level, and the signal I is at the high level during the latter half of the period when the bias inversion signal G is at the low level.
【００４５】信号Ｈがハイレベルのときゲート３２がオ
ンし、信号Ｇがハイレベルの期間のの後半、すなわち磁
気抵抗素子２ａに正のバイアス磁界が印加されていると
き出力電圧が電圧差検出回路２２のコンデンサＣ２に充
電される。このコンデンサＣ２に充電された電圧は、信
号Ｈがローレベルとなりゲート３２がオフしている間そ
のまま保持される。When the signal H is at a high level, the gate 32 is turned on, and when the signal G is at the high level in the latter half of the period, that is, when a positive bias magnetic field is applied to the magnetoresistive element 2a, the output voltage is changed to a voltage difference detection circuit. The capacitor C2 is charged. The voltage charged in the capacitor C2 is maintained as long as the signal H becomes low level and the gate 32 is turned off.
【００４６】一方、信号Ｉがハイレベルのときゲート３
１がオンし、信号Ｇがローレベルの期間の後半、すなわ
ち負のバイアス磁界が磁気抵抗素子２ａに印加されてい
るときの出力電圧がコンデンサＣ１に充電される。この
コンデンサＣ１に充電された電圧は、信号Ｉがローレベ
ルとなりゲート３１がオフしている間そのまま保持され
る。On the other hand, when the signal I is at a high level, the gate 3
1 is turned on, and the output voltage when the signal G is in the second half of the low level, that is, when the negative bias magnetic field is applied to the magnetoresistive element 2a, is charged in the capacitor C1. The voltage charged in the capacitor C1 is maintained as long as the signal I becomes low level and the gate 31 is turned off.
【００４７】すなわち、電圧差検出回路２２のコンデン
サＣ１には、正のバイアス磁界が印加されたときの磁気
抵抗素子２ａの出力電圧が保持され、コンデンサＣ２に
は、負のバイアス磁界が印加されたときの磁気抵抗素子
２ａの出力電圧が保持される。そして、両者の電圧差が
オペアンプ３５で増幅されゲート１１を介してＡ／Ｄ変
換器１３に出力される。That is, the output voltage of the magnetoresistive element 2a when a positive bias magnetic field is applied is held to the capacitor C1 of the voltage difference detection circuit 22, and the negative bias magnetic field is applied to the capacitor C2. The output voltage of the magnetoresistive element 2a at this time is held. Then, the voltage difference between the two is amplified by the operational amplifier 35 and output to the A / D converter 13 via the gate 11.
【００４８】この実施例では、磁気抵抗素子２ａ、２ｂ
に正の飽和磁界と、その正の飽和磁界より小さい所定の
正のバイアス磁界と、負の飽和磁界と、その負の飽和磁
界より絶対値で小さい所定のバイアス磁界とを順に印加
している。In this embodiment, the magnetoresistive elements 2a, 2b
, A positive saturation magnetic field, a predetermined positive bias magnetic field smaller than the positive saturation magnetic field, a negative saturation magnetic field, and a predetermined bias magnetic field having an absolute value smaller than the negative saturation magnetic field are sequentially applied.
【００４９】今、飽和磁界をＨF 、バイアス磁界を
ＨB 、ある方位における地磁気の強さをＨE とすると、
飽和磁界ＨF を印加したときの磁気抵抗素子２ａ、２ｂ
の出力電圧は、図８に示すようにほぼ一定値となるの
で、正、負の飽和磁界を交互に印加したときの磁気抵抗
素子２ａ、２ｂの出力電圧と磁界との関係は、図８に示
すような一定のヒステリシスループを描く。[0049] Now, the saturation magnetic field H F, a bias magnetic field H B, when the geomagnetic intensity in a certain direction and H E,
Magnetoresistive elements 2a when applying a saturation magnetic field H F, 2b
Has a substantially constant value as shown in FIG. 8, the relationship between the output voltage of the magnetoresistive elements 2a and 2b and the magnetic field when the positive and negative saturation magnetic fields are alternately applied is shown in FIG. Draw a constant hysteresis loop as shown.
【００５０】すなわち、正、負のバイアス磁界ＨB を磁
気抵抗素子２ａ、２ｂに交互に印加したとき、外部磁界
ＨE と正のバイアス磁界ＨB とにより決まる磁気抵抗素
子２ａ、２ｂの出力電圧と、外部磁界ＨE と負のバイア
ス磁界−ＨB とにより決まる磁気抵抗素子２ａ、２ｂの
出力電圧は、常に図８の中心に向かう経路上に存在す
る。[0050] That is, positive, negative bias magnetic field H B magnetoresistive element 2a, when applied alternately to 2b, the external magnetic field H E and positive bias magnetic field H B and the determined magnetoresistive elements 2a, 2b of the output voltage When the magnetic resistance element 2a, which is determined by the external magnetic field H E and negative bias magnetic field -H B, the output voltage of 2b is always present on the path toward the center of FIG. 8.
【００５１】従って、磁気抵抗素子２ａ、２ｂの履歴に
関わらず、常に一定の経路を通って地磁気を測定するこ
とができるので、磁気抵抗素子２ａ、２ｂの履歴の影響
により生じる方位の測定誤差を無くすことができる。Therefore, irrespective of the history of the magnetoresistive elements 2a and 2b, the geomagnetism can always be measured through a fixed path. Can be eliminated.
【００５２】また、正、負のバイアス磁界を印加したと
きの磁気抵抗素子の出力電圧差を求めることで、バイア
ス磁界の変動による磁気抵抗素子２ａ、２ｂの出力電圧
の変化を打ち消すことができ、バイアス磁界の変動によ
る方位の測定誤差を無くすことができる。Further, by obtaining the output voltage difference between the magnetoresistive elements when the positive and negative bias magnetic fields are applied, a change in the output voltages of the magnetoresistive elements 2a and 2b due to the fluctuation of the bias magnetic field can be canceled out. An azimuth measurement error due to a change in the bias magnetic field can be eliminated.
【００５３】なお２個の磁気抵抗素子を配置する角度は
９０度でなくとも、０°，１８０°以外ならば、演算／
制御部における演算方法を対応させることにより、方位
を算出することは可能である。The angle at which the two magnetoresistive elements are arranged is not 90 degrees, but if it is other than 0 ° and 180 °, the calculation /
It is possible to calculate the azimuth by associating the calculation method in the control unit.
【００５４】なお、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、さら
に自動車等のナビゲーション装置に用いることもでき
る。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 be used in navigation devices such as automobiles.
【００５５】[0055]
【発明の効果】本発明によれば、磁気センサに飽和磁界
を印加することで、磁界の強さと磁気センサの出力との
関係が一定の経路を描くので、磁気センサの持つヒステ
リシス特性によるセンサの出力誤差を少なくすることが
できる。また、バイアス磁界用コイルを用いて飽和磁界
を発生させたので構成が簡単である。更に、磁気センサ
に正、負の飽和磁界及び正、負のバイアス磁界をそれぞ
れ交互に印加することで、ヒステリシスによる影響をさ
らに少なくできる。しかも、この場合、正のバイアス磁
界を印加したときの磁気センサの出力と、負のバイアス
磁界を印加したときの磁気センサの出力との差から方位
を算出することで、バイアス磁界の変動による磁気セン
サの出力の誤差も少なくすることができる。According to the present invention, by applying a saturation magnetic field to the magnetic sensor, the relationship between the strength of the magnetic field and the output of the magnetic sensor draws a fixed path. Output error can be reduced. In addition, the saturation magnetic field is
Is generated, the configuration is simple. Furthermore, by applying a positive and negative saturation magnetic field and a positive and negative bias magnetic field alternately to the magnetic sensor, the influence of hysteresis can be further reduced. Moreover, in this case, the azimuth is calculated from the difference between the output of the magnetic sensor when a positive bias magnetic field is applied and the output of the magnetic sensor when a negative bias magnetic field is applied. An error in the output of the sensor can be reduced.
【図１】第１実施例の方位計の回路構成図である。FIG. 1 is a circuit diagram of a compass of a first embodiment.
【図２】第１実施例の回路の信号のタイムチャートであ
る。FIG. 2 is a time chart of signals of the circuit of the first embodiment.
【図３】第１実施例で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. 3 is a diagram showing a relationship between an output voltage of a magnetoresistive element and a magnetic field in the first embodiment.
【図４】第２実施例の方位計の回路構成図である。FIG. 4 is a circuit configuration diagram of a compass of a second embodiment.
【図５】バイアス反転回路の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a bias inversion circuit.
【図６】電圧差検出回路の一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a voltage difference detection circuit.
【図７】第２実施例の回路の信号のタイムチャートであ
る。FIG. 7 is a time chart of signals of the circuit of the second embodiment.
【図８】第２実施例で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 of a magnetoresistive element and a magnetic field in a second embodiment.
２ａ、２ｂ 磁気抵抗素子 ３ バイアス磁界用コイル ７ 基準電圧発生回路 ２１ バイアス電圧反転回路 ２２、２３ 電圧差検出回路 １４、２４ 演算／制御部 2a, 2b Magnetoresistive element 3 Bias magnetic field coil 7 Reference voltage generating circuit 21 Bias voltage inverting circuit 22, 23 Voltage difference detecting circuit 14, 24 Operation / control unit
Claims (2)
アス磁界を発生させると共に、前記バイアス磁界用コイ
ルに前記第1の電圧より高い第２の電圧を印加して前記
磁気センサを飽和させる磁界を発生させる制御段と、 前記バイアス磁界が発生しているときの 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たこと
を特徴とする電子方位計。1. A magnetic sensor, a bias magnetic field coil, and a bias voltage applied to the bias magnetic field coil by applying a first voltage.
A bias magnetic field, and a bias magnetic field coil.
A second voltage higher than the first voltage is applied to the
An electronic azimuth meter comprising: a control stage for generating a magnetic field that saturates a magnetic sensor; and azimuth calculating means for calculating an azimuth from an output of the magnetic sensor when the bias magnetic field is generated .
印加して、正、負のバイアス磁界を発生させると共に前
記第1の電圧より高い第２の電圧を印加して前記少なく
とも２つの磁気センサを飽和させる磁界を発生させる制
御手段と 、前記正のバイアス磁界が発生しているときの前記磁気セ
ンサの出力と、前記負のバイアス磁界が発生していると
きの前記磁気センサの出力との 差から方位を算出する方
位算出手段とを備えたことを特徴とする電子方位計。2. A method according to claim 1, wherein at least two magnetic sensors, a coil for bias magnetic field, and a first voltage alternately applied to both ends of the coil for bias magnetic field.
To generate positive and negative bias magnetic fields.
Applying a second voltage higher than the first voltage to
Both generate a magnetic field that saturates the two magnetic sensors
Control means and the magnetic cell when the positive bias magnetic field is generated.
And the negative bias magnetic field is generated.
And an azimuth calculating means for calculating an azimuth from a difference between the output of the magnetic sensor and the azimuth.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31895291A JP3318762B2 (en) | 1991-12-03 | 1991-12-03 | Electronic compass |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31895291A JP3318762B2 (en) | 1991-12-03 | 1991-12-03 | Electronic compass |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05157565A JPH05157565A (en) | 1993-06-22 |
| JP3318762B2 true JP3318762B2 (en) | 2002-08-26 |
Family
ID=18104826
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31895291A Expired - Fee Related JP3318762B2 (en) | 1991-12-03 | 1991-12-03 | Electronic compass |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3318762B2 (en) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6473793B1 (en) | 1994-06-08 | 2002-10-29 | Hughes Electronics Corporation | Method and apparatus for selectively allocating and enforcing bandwidth usage requirements on network users |
| US6947440B2 (en) | 2000-02-15 | 2005-09-20 | Gilat Satellite Networks, Ltd. | System and method for internet page acceleration including multicast transmissions |
| JP3573100B2 (en) | 2001-02-06 | 2004-10-06 | 日立金属株式会社 | Compass and direction measurement method |
| JP4006674B2 (en) | 2001-05-22 | 2007-11-14 | 日立金属株式会社 | Compass |
| JP4614856B2 (en) * | 2004-10-01 | 2011-01-19 | アルプス電気株式会社 | Magnetic detection device and electronic azimuth meter using the same |
| US8698490B2 (en) * | 2010-12-15 | 2014-04-15 | Infineon Technologies Ag | Magnetoresistive angle sensors having conductors arranged in multiple planes |
| EP2759075A4 (en) | 2011-09-23 | 2015-06-03 | Gilat Satellite Networks Ltd | Decentralized caching system |
-
1991
- 1991-12-03 JP JP31895291A patent/JP3318762B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05157565A (en) | 1993-06-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5255442A (en) | Vehicle compass with electronic sensor | |
| US4859944A (en) | Single-winding magnetometer with oscillator duty cycle measurement | |
| US5124648A (en) | Single winding saturable core magnetometer with field nulling | |
| JPS6151244B2 (en) | ||
| JP2007271599A (en) | Offset correction program and electronic compass | |
| JP3318762B2 (en) | Electronic compass | |
| JP4614856B2 (en) | Magnetic detection device and electronic azimuth meter using the same | |
| JP2003075157A (en) | Electronic equipment | |
| JP3318761B2 (en) | Electronic compass | |
| JP3216182B2 (en) | Electronic compass | |
| JPH06174471A (en) | Electronic azimuth meter | |
| JP3318763B2 (en) | Electronic compass | |
| JPH05322575A (en) | Electronic azimuth meter | |
| JP3278905B2 (en) | Electronic compass | |
| JP2002286821A (en) | Magnetic field detection apparatus | |
| JPH06307872A (en) | Geomagnetic azimuth sensor | |
| JPH09105772A (en) | Magnetic detecting device and magnetic detecting method | |
| JP2002006016A (en) | Magnetic sensor | |
| CN219285384U (en) | Vector magnetometer | |
| JPH0933257A (en) | Magnetic direction sensor | |
| JP3316689B2 (en) | Electronic compass | |
| JP2000338210A (en) | Flux gate type magnetic sensor | |
| JPH06174472A (en) | Electronic azimuth meter | |
| JP2000329835A (en) | Magnetic detection device and magnetic detection method | |
| JPH08122422A (en) | Magnetic field sensor utilizing reversible susceptibility |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20020514 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080621 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090621 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090621 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100621 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110621 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |