JP3516780B2 - 磁気センサ回路 - Google Patents
磁気センサ回路Info
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Description
さと方向を検出するフラックスゲート型磁気センサ回路
に関するものである。
出する磁気センサ回路として、フラックスゲート型磁気
センサ回路が知られている。このフラックスゲート型磁
気センサ回路は、図4にその検出部の構成を、図5にそ
の回路の要部構成を示すように、環状磁心1と、この環
状磁心1のリング部に巻装された励磁コイル(トロイダ
ルコイル)2と、この励磁コイル2が巻装された環状磁
心1に交差して巻装されたX方向検出コイル3−1およ
びY方向検出コイル3−2と、励磁コイル2を所定の周
波数fで駆動する発振回路4と、検出コイル3−1およ
び3−2とで並列共振回路6−1および6−2を構成す
るコンデンサ5−1および5−2とを備えている。
については、電気学会論文「環状磁心形磁力計の動作機
構」(三島光産(株) 竹内信次郎他著 昭和50年1
1月)に説明されているので、ここではその詳細な説明
は省略する。
は、励磁コイル2が発振回路4によって所定の周波数f
で駆動されることにより、交流磁界が発生し、環状磁心
1内の磁束密度が飽和・非飽和を繰り返す。この状態に
て、検出コイル3−1および3−2に直交する磁界成分
を入力した場合、検出コイル3−1および3−2には、
励磁パルス1周期に対し2パルスのインパルスが観測で
きる。すなわち、インパルスの基本波は、励磁コイル2
の駆動周波数fの2倍の周波数となる。そして、そのイ
ンパルスの波高値は入力磁界の大きさに比例し、そのイ
ンパルスの極性(位相)は磁界の方向にて決定される。
と、駆動周波数fの2倍の周波数の正弦波が検出できる
ことは明らかであり、この基本波を検出するために、検
出コイル3−1および3−2に並列にコンデンサ5−1
および5−2を接続し、検出コイル3−1とコンデンサ
5−1とでX方向並列共振回路6−1、および検出コイ
ル3−2とコンデンサ5−2とでY方向並列共振回路6
−2を構成している。すなわち、並列共振回路6−1お
よび6−2の共振周波数f01およびf02を駆動周波数f
の2倍の周波数に一致(f01=f02=2・f)させるこ
とで、x出力(並列共振回路6−1の出力電圧)および
y出力(並列共振回路6−2の出力電圧)としてX方向
およびY方向の基本波を抽出し、その正弦波の振幅と位
相から入力磁界の大きさと方向を検出するようにしてい
る。
うな従来のフラックスゲート型磁気センサ回路では、共
振点にて回路を動作させるために、検出コイル3(3−
1,3−2)のインダクタンスとコンデンサ5(5−
1,5−2)の定数のばらつきや温度による定数の変化
で共振回路6(6−1,6−2)の共振周波数f0(f
01,f02)が変動し、駆動周波数fの2倍の周波数に一
致しないことがある。検出コイル3の直流抵抗分は数Ω
であり、共振回路6の尖鋭度(Q値)は大きく、すなわ
ち周波数変化に対する共振回路6のインピーダンス変化
は大きく、共振周波数f0の変動によって出力電圧が大
きく変動する。すなわち、従来のフラックスゲート型磁
気センサ回路では、部品のばらつきや温度によって感度
が大きく変動していた。
なされたもので、その目的とするところは、部品のばら
つきや温度による感度の変動を小さくすることの可能な
磁気センサ回路を提供することにある。
るために、第1発明(請求項1に係る発明)は、上述し
たフラックスゲート型磁気センサ回路において、検出コ
イルとコンデンサとで構成される共振回路のQ値を、検
出コイルに直列に抵抗を接続する等して、小さくするよ
うにしたものである。この発明によれば、共振回路のQ
値が小さくなるため、周波数変化に対する共振回路のイ
ンピーダンス変化(出力電圧変化)が小さくなる。
したフラックスゲート型磁気センサ回路において、共振
回路の共振周波数に対し、この共振周波数の1/2の値
より偏差をもった周波数を励磁コイルの駆動周波数とし
て決定し、この決定した駆動周波数を変動させることに
よって感度を調整するようにしたものである。この発明
によれば、共振周波数の1/2の値より偏差をもった周
波数が励磁コイルの駆動周波数として決定され、この決
定した駆動周波数を変動させることによって感度が調整
される。
発明において、共振回路の共振周波数に対し、この共振
周波数の1/2の値より偏差をもった周波数を励磁コイ
ルの駆動周波数として決定し、この決定した駆動周波数
を変動させることによって感度を調整するようにしたも
のである。この発明によれば、共振回路のQ値が小さく
なるため、周波数変化に対する共振回路のインピーダン
ス変化(出力電圧変化)が小さくなり、かつ、共振周波
数の1/2の値より偏差をもった周波数が励磁コイルの
駆動周波数として決定され、この決定した駆動周波数を
変動させることによって感度が調整される。
詳細に説明する。図1はこの発明の一実施形態を示すフ
ラックスゲート型磁気センサ回路の要部を示す図であ
る。同図において、図5と同一符号は同一あるいは同等
構成要素を示し、その説明は省略する。
出コイル3−1とコンデンサ5−1との間に、抵抗7−
1を挿入接続している。また、並列共振回路6−2の検
出コイル3−2とコンデンサ5−2との間に、抵抗7−
2を挿入接続している。すなわち、本実施形態では、並
列共振回路6(6−1,6−2)において、検出コイル
3(3−1,3−2)に抵抗7(7−1,7−2)を直
列に接続し、この検出コイル3(3−1,3−2)と抵
抗7(7−1,7−2)との直列接続回路に並列にコン
デンサ5(5−1,5−2)を接続している。
抵抗7の値を大きくするほど、そのQ値が小さくなる
(通過帯域幅が広くなる)。すなわち、抵抗7を挿入接
続した並列共振回路6は、抵抗7の値を大きくするほ
ど、その周波数変化に対するインピーダンス変化(出力
電圧変化)が小さくなる。すなわち、本実施形態では、
抵抗7を挿入接続しているがために、並列共振回路6で
の周波数に対する出力電圧の変化特性が、抵抗7を挿入
接続していない場合の「急な山型」の特性I(図2参
照)に対して、「なだらかな山型」の特性IIとなる。こ
のため、本実施形態では、検出コイル3のインダクタン
スとコンデンサ5の定数のばらつきや温度による定数の
変化で並列共振回路6の共振周波数f0は変動するもの
の、この共振周波数f0の変動に対する出力電圧の変動
は小さく、感度の変動が小さくなる。
共振周波数f0に対し、この共振周波数f0の1/2の
値より偏差をもった周波数を励磁コイル2の駆動周波数
fとして決定し、この決定した駆動周波数fを変動させ
ることによって感度を調整するようにしている。
2)のインダクタンスをL、コンデンサ5(5−1,5
−2)のキャパシタンスをCとした時、検出コイル3
(3−1,3−2)とコンデンサ5(5−1,5−2)
からなる並列共振回路6(6−1,6−2)の共振周波
数f0(f01,f02)は、f0≒1/(2π(LC)
1/2)として表される。
デンサ5の定数によって決定される共振周波数f0に対
し、この共振周波数f0の1/2の値(f0/2)より
偏差をもった周波数を駆動周波数fとして決定し(f<
f0/2、またはf>f0/2)、この決定した駆動周
波数fを並列共振回路6のインピーダンス変化(出力電
圧変化)が周波数変化に対してなだらかな区間において
変動させることによって、感度の調整を行うようにして
いる。図3にこの場合の感度−駆動周波数特性を例示す
る。
ルスの基本波を抽出する目的から離れてしまうので、す
なわち検出コイル出力波形の歪みが大きくなるので、f
の実際の値はf≒f0/2である。
コイル2の駆動周波数fの調整によって、部品のばらつ
きや温度による共振周波数f0の変動に対し、感度の変
動が僅少となる。また、複雑な回路構成とすることな
く、X,Y方向の感度を揃えることが可能となる。
イルのみを有する場合(1軸の検出回路のみの場合)に
は、駆動周波数fを共振周波数f0の1/2に一致させ
るようにすれば、部品のばらつきによる感度の変動をな
くすことは可能である。しかし、方位計などに利用され
る磁気センサでは、本実施形態の如く、少なくとも2軸
の検出回路が必要となる。すなわち、X方向,Y方向の
それぞれに検出コイルを有するので、部品のばらつきで
X,Y共に共振周波数f0が異なるケースも考えられ
る。この場合は、駆動周波数fを調整しても不完全であ
り、例えば、それぞれに増幅回路を置き、増幅率にて調
整することが考えられる。しかし、これでは、その回路
構成が複雑となる。
らつきでX,Y共に共振周波数f01,f02が異なってい
ても、共振回路6−1,6−2のQ値を小さくしている
ために、X,Y方向の感度の差は小さくなる。また、駆
動周波数fの調整によって、X,Y方向の感度の差をさ
らに小さくすることが可能となる。これにより、部品の
ばらつきに対する感度の依存率を下げ、回路構成を複雑
とせずに、X,Y方向の感度を揃えることが可能とな
る。
共振回路としたが、直列共振回路としてもよい。また、
本実施形態では、共振回路6に抵抗7を挿入接続するこ
とによって、共振回路6のQ値を小さくするようにした
が、Q値を小さくする手段はこれに限られるものではな
い。
周波数fの調整を組み合わせるものとしたが、Q値を低
下させるのみとしても、また駆動周波数fを調整するの
みとしても、部品のばらつきや温度による共振周波数f
0の変動に対し、感度の変動を小さくすることができ
る。
発明によれば、第1発明では、共振回路のQ値が小さく
なるため、周波数変化に対する共振回路のインピーダン
ス変化(出力電圧変化)が小さくなり、部品のばらつき
や温度による共振周波数の変動に対し、感度の変動を小
さくすることが可能となる。
り偏差をもった周波数が励磁コイルの駆動周波数として
決定され、この決定した駆動周波数を変動させることに
よって感度が調整され、部品のばらつきや温度による共
振周波数の変動に対し、感度の変動を小さくすることが
可能となる。
るため、周波数変化に対する共振回路のインピーダンス
変化(出力電圧変化)が小さくなり、かつ、共振周波数
の1/2の値より偏差をもった周波数が励磁コイルの駆
動周波数として決定され、この決定した駆動周波数を変
動させることによって感度が調整され、部品のばらつき
や温度による共振周波数の変動に対し、感度の変動を僅
少とすることが可能となる。
型磁気センサ回路の要部を示す図である。
変化特性を示す図である。
の構成を示す図である。
要部を示す図である。
3(3−1,3−2)…検出コイル、4…発振回路、5
(5−1,5−2)…コンデンサ、6(6−1,6−
2)…並列共振回路、7(7−1,7−2)…抵抗。
Claims (3)
- 【請求項1】 環状磁心と、この環状磁心のリング部に
巻装された励磁コイルと、この励磁コイルが巻装された
環状磁心に巻装された検出コイルと、前記励磁コイルを
所定の周波数で駆動する発振回路と、前記検出コイルと
で共振回路を構成するコンデンサとを備え、前記共振回
路の出力電圧に基づいて入力磁界の大きさと方向を検出
する磁気センサ回路において、 前記共振回路の尖鋭度(Q値)を小さくする手段を設け
たことを特徴とする磁気センサ回路。 - 【請求項2】 環状磁心と、この環状磁心のリング部に
巻装された励磁コイルと、この励磁コイルが巻装された
環状磁心に巻装された検出コイルと、前記励磁コイルを
所定の周波数で駆動する発振回路と、前記検出コイルと
で共振回路を構成するコンデンサとを備え、前記共振回
路の出力電圧に基づいて入力磁界の大きさと方向を検出
する磁気センサ回路において、 前記共振回路の共振周波数に対し、この共振周波数の1
/2の値より偏差をもった周波数を前記励磁コイルの駆
動周波数として決定し、この決定した駆動周波数を変動
させることによって感度を調整するようにしたことを特
徴とする磁気センサ回路。 - 【請求項3】 請求項1において、共振回路の共振周波
数に対し、この共振周波数の1/2の値より偏差をもっ
た周波数を励磁コイルの駆動周波数として決定し、この
決定した駆動周波数を変動させることによって感度を調
整するようにしたことを特徴とする磁気センサ回路。
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---|---|---|---|
JP22019695A JP3516780B2 (ja) | 1995-08-29 | 1995-08-29 | 磁気センサ回路 |
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JP22019695A JP3516780B2 (ja) | 1995-08-29 | 1995-08-29 | 磁気センサ回路 |
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