JP4051969B2 - 地磁気センサを利用した首振り範囲の制御装置及び首振り部を備える装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地磁気センサを利用した首振り範囲の制御装置及び首振り部を備える装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
首振り動作をする首振り部を備える装置としては、代表的なものとして扇風機が挙げられる。一般的な扇風機では、プロペラとその駆動用モータが設けられた首振り部を予め設計された首振り範囲内で、駆動用モータによる駆動力により機械的に首振り動作させる機構が組み込まれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、機械的に首振り動作させる従来の扇風機のような首振り部を備える装置では、首振り部を手で動かして首振りの範囲を一度設定しても、首振り部を動かしてしまったり、土台部の向きを変えたりすると、先に設定した首振り範囲内での首振り動作をしなくなる問題がある。
【０００４】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、首振り部を動かしてしまったり、土台部の向きを変えたりしても、設置方向に関係なく、設定した首振り範囲内で首振り動作させることができる首振り範囲の制御装置及び首振り部を備える装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の首振り範囲の制御装置は、首振り動作をする首振り部を備える装置において、その首振り動作を制御する制御装置であって、前記首振り部に地磁気センサを設け、前記地磁気センサの出力に基づき求められる前記首振り部が向く方向の情報から、前記首振り部が設定された首振り範囲内で首振り動作するように制御することを特徴とする。
【０００６】
また、本発明は、前記首振り部が向く方向の情報を周期的に求め、前記首振り部が設定された首振り範囲の端部の方向を向いた時点に、その首振り動作を反転させる制御をすることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、首振り動作をする首振り部を備える装置において、前記首振り部に地磁気センサを設けるとともに、前記地磁気センサの出力に基づき求められる前記首振り部が向く方向の情報から、前記首振り部が設定された首振り範囲内で首振り動作するように制御する制御手段を設けたことを特徴とする。
【０００８】
本発明では、上記のように、首振り範囲の制御装置（制御手段）が、首振り部に設けられた地磁気センサの出力から、この首振り部が向く方向の情報を求め、この首振り部の首振り動作を、設定された首振り範囲内で行うように制御するので、常に設定された首振り範囲を正確に首振り動作させることができる。
【０００９】
なお、前記地磁気センサとしては、前記首振り部内に固定されるとともに該首振り部の第１所定軸方向の外部磁界の成分に応じた値を示す第１軸磁気センサと、前記首振り部内に固定されるとともに前記第１所定軸と所定の角度を持って交差する該首振り部の第２所定軸方向における外部磁界の成分に応じた値を示す第２軸磁気センサと、からなるＸＹ２軸地磁気センサを用いることができる。そして、前記制御装置（制御手段）が、前記第１軸磁気センサが示す値と、前記第２軸磁気センサが示す値と、前記首振り部の第３所定軸の方位との関係を予め規定した変換テーブル、前記第１軸磁気センサが実際に示す値、及び前記第２軸磁気センサが実際に示す値に基づいて前記第３所定軸の方位、及び／又は、前記首振り部の第３所定軸の傾斜角を決定する。
【００１０】
この場合、上記第１〜第３所定軸は、第１所定軸と第２所定軸とが所定の角度（例えば、９０°）を持って交差する点を除き、任意に定めることができ、例えば、第１所定軸、及び第２所定軸の何れか一方が、第３所定軸と一致していてもよい。また、例えば、上記首振り部を備える装置が使用される状態において、その首振り部の前後軸と左右軸とが定まっている場合、前記第３所定軸は首振り部の前後軸であってよい。更に、この場合、第１所定軸が首振り部の左右軸であり、第２所定軸が首振り部の前後軸であってもよい。
【００１１】
ところで、地磁気の向きは、水平面に対して所定の角度を有している。この地磁気の傾きは場所に応じて変化する。また、上記ＸＹ２軸地磁気センサが傾いた状態にある場合、検出される地磁気と地磁気センサの前後軸とのなす角度は、同前後軸の方位が同一であっても、当該地磁気センサが使用される場所、及び使用される際の地磁気センサの傾斜角に応じて変化する。このため、ＸＹ２軸地磁気センサの出力は方位以外の影響（即ち、地磁気の傾きと前後軸の傾き）を受けて変化する。
【００１２】
したがって、このＸＹ２軸地磁気センサが使用される場所が解れば、このＸＹ２軸地磁気センサを用いて、地磁気の水平面からの傾きが特定される。従って、ある既知の場所において本発明の装置が使用されるとの前提にたてば、前記第１軸磁気センサの示す値Ｓｘ、及び前記第２軸磁気センサの示す値Ｓｙの組み合わせの値（Ｓｘ，Ｓｙ）により、首振り部の任意の軸である第３所定軸（例えば、本体の前後軸）の方位α、及び同第３所定軸の基準面（例えば、水平面）からの傾斜角βが実質的に特定される。かかる事実に基づき、第１軸磁気センサが示す値と、第２軸磁気センサが示す値と、前記本体の第３所定軸の方位との関係を予め規定した変換テーブルを使用して、同本体の第３所定軸の実際の方位αを決定する。また、第１軸磁気センサが示す値と、前記第２軸磁気センサが示す値と、前記本体の第３所定軸の基準面に対する傾斜角との関係を予め規定した変換テーブルを使用して、同本体の第３所定軸の基準面からの傾斜角βを求める。
【００１３】
以上のようにして、前記第３所定軸の方位、及び／又は、前記首振り部の第３所定軸の基準面に対する傾斜角を決定することで、前記首振り部が向く方向の情報が求められ、該方向の情報に基づき該首振り部の首振り動作を制御することができる。
なお、以上において、方向の情報とは、首振り部が向く方位の情報および傾き（傾斜角）の情報を含むものとする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施の形態である扇風機の構成を示すブロック図である。
【００１５】
本実施の形態の扇風機１は、図１において、符号１１に示す操作部と、符号１２に示す赤外線受信部と、符号３０に示すＸＹ２軸地磁気センサ（以下、磁気センサと称す）と、符号１３に示すＡ／Ｄコンバータと、符号１４に示す制御部と、符号１５に示す首振り用モータ部と、符号１６に示すプロペラ用モータと、プロペラ（図１において図示せず）から構成される。また、同図符号５０は、リモコンを示している。
【００１６】
操作部１１は、プロペラの回転速度や、下記の首振り部１０の首振り範囲等を設定するための設定手段である。
ここで設定される首振り範囲は、首振り部１０が向く方位および傾きの角度の範囲が設定されるものとするが、首振り中心の方位及び傾きを設定し、首振り範囲は、この首振り中心から所定の角度（例えば、首振り中心から±６０°固定等）を首振り動作するようにしてもよい。
【００１７】
赤外線受信部１２は、リモコン５０から送信される赤外線信号を受信し、制御部１４に与える。
リモコン５０は、操作部１１と同様の設定を、赤外線通信により遠隔設定するために用いられるものであり、従来の赤外線通信を利用するリモコン装置と同様に構成される。
【００１８】
磁気センサ３０は、図２に示したように、扇風機１の上面（Ｘ−Ｙ平面と平行な平面）とほぼ平行となるように、同扇風機１の内部に保持されていて、図１に示すように、Ｘ軸（首振り部１０の左右軸）方向の外部磁界（地磁気）の成分に応じた値を示すＸ軸磁気センサ３１と、Ｙ軸（首振り部１０の前後軸）方向の外部磁界の成分に応じた値を示すＹ軸磁気センサ３２とから構成されている（詳細は、後述する）。そして、このＸ軸磁気センサ３１とＹ軸磁気センサ３２からの出力は、Ａ／Ｄコンバータ（Ａ／ＤＣ）１３により、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ）変換され、変換されたデジタルデータが制御部１４に与えられる。
【００１９】
首振り用モータ部１５は、下記の首振り部１０を首振り動作させるための駆動手段であり、一般のモータ、あるいは、ステッピングモータ等を使用する。首振り部１０は、この首振り用モータ部１５に備わるモータの回転軸の回転／静止／反転に応じて首振り部１０を首振り動作させるものである。なお、この首振り用モータ部１５は、水平面内の首振り動作のみならず、垂直面内の首振り動作をさせる場合には、それぞれの首振り動作をさせるために２個のモータを使用するものとする。
プロペラ用モータ１６は、従来の扇風機に用いられるものと同様のモータを用いることができ、また、プロペラも、従来の扇風機に用いられるプロペラを使用する。
【００２０】
制御部１４は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ−Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＰＵ（中央処理装置）等により構成される。ＲＯＭには、扇風機１を構成する各部を制御するための制御プログラムおよび後述する変換テーブル等を記憶している。また、ＲＡＭは、ＣＰＵのワークエリアとして使用される。そして、このＲＯＭに記憶された制御プログラム等を、ＲＡＭにロードするとともにＣＰＵが制御プログラムを実行することによりその機能が実現されるものとする。なお、この制御部１４で行う処理は、後述する動作説明において詳述する。
【００２１】
また、扇風機１は、図２に示すように、首振り部１０と台座２０とから構成され、また、プロペラ４０と、図１に示したプロペラ用モータ１６、首振り用モータ部１５、Ａ／Ｄコンバータ１３および磁気センサ３０は、首振り部１０に設けられる。また、本実施の形態においては、操作部１１と赤外線受信部１２と制御部１４は、台座２０に設けられるものとする。
【００２２】
また、扇風機１は、簡単のため、図２に示すように、互いに直交する上記Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に沿って延びる辺を有するほぼ直方体の首振り部１０を備えているものとする。この図に示す例では、前述のように、Ｘ軸が首振り部１０の第１所定軸としての左右軸と一致し、Ｙ軸が同首振り部１０の第２所定軸としての前後軸に一致している。さらに、後述する方位α及び傾斜角βを検出するための基準となる首振り部１０の第３所定軸は、この場合、Ｙ軸（Ｙ軸正方向）となる。
【００２３】
ここで、上記磁気センサ３０について詳述する。
この磁気センサ３０は、その平面図である図３に示したように、基板３０ａ、基板３０ａ上に形成された４つのＧＭＲ素子（巨大磁気抵抗効果素子）３１ａ〜３１ｄ、基板３０ａの上に形成された４つのＧＭＲ素子３２ａ〜３２ｄ、及び制御回路３３を備えている。各ＧＭＲ素子３１ａ〜３１ｄ，３２ａ〜３２ｄは、外部磁界に応じて磁化の向きが変化する自由層、導電性のスペーサ層、及び磁化の向きが固定（ピン）された固着層を備える周知の膜構造を有し、図４に示したように、固着層の磁化の向きと白由層の磁化の向きがなす角度θに応じて抵抗値Ｒが変化するようになっている。各ＧＭＲ素子３１ａ〜３１ｄ，３２ａ〜３２ｄの固着層の固定された磁化の向きは、図３において矢印に示す通りになっている。
【００２４】
図５は、かかる磁気センサ３０の等価回路を示している。図５においても、ＧＭＲ素子３１ａ〜３１ｄ，３２ａ〜３２ｄの各固着層の固定された磁化の向きが各素子を表すブロック内に矢印にて示されている。図５に示したように、前記制御回路３３は、出力処理回路３３ａ，３３ｂ、及び定電圧回路３３ｃ，３３ｄを備えている。
【００２５】
Ｘ軸磁気センサ３１においては、ＧＭＲ素子３１ａ〜３１ｄがフルブリッヂ接続されていて、ＧＭＲ素子３１ｄとＧＭＲ素子３１ｂとの結合点Ｐ１、及びＧＭＲ素子３１ａとＧＭＲ素子３１ｃとの結合点Ｐ２が、それぞれ定電圧回路３３ｃの正極、及び負極に接続され、これらの結合点Ｐ１，Ｐ２の間に一定の電圧Ｖが付与されるようになっている。また、ＧＭＲ素子３１ａとＧＭＲ素子３１ｄとの結合点Ｐ３、及びＧＭＲ素子３１ｂとＧＭＲ素子３１ｃとの結合点Ｐ４が、出力処理回路３３ａに接続されている。
【００２６】
出力処理回路３３ａは、結合点Ｐ３，Ｐ４の間の電位差Ｖｘを入力し、電位差Ｖｘを規格化し、規格化した値をＡＤコンバータ１３にＸ軸磁気センサ３１の出力Ｓｘとして出力するようになっている。なお、規格化とは、首振り部１０の上面あるいは底面（Ｘ−Ｙ平面）が地表面に平行（水平）であるときのＸ軸磁気センサ３１（又はＹ軸磁気センサ３２）の実際の出力Ｓｘ（又は出力Ｓｙ）を、同出力Ｓｘ（又は出力Ｓｙ）の最大値と最小値の差で除することである。このように構成される結果、Ｘ軸磁気センサ３１の出力Ｓｘは、図６（Ａ）に示したように、Ｘ軸方向の外部磁界（磁場）の成分に応じた値（ほぼ比例した値）を示すようになっている。
【００２７】
Ｙ軸磁気センサ３２においては、Ｘ軸磁気センサ３１と同様に、ＧＭＲ素子３２ａ〜３２ｄがフルブリッヂ接続されている。ＧＭＲ素子３２ａとＧＭＲ素子３２ｃとの結合点Ｐ５、及びＧＭＲ素子３２ｂとＧＭＲ素子３２ｄとの結合点Ｐ６が、それぞれ定電圧回路３３ｄの正極、及び負極に接続され、これらの結合点Ｐ５，Ｐ６の間に一定の電圧Ｖが付与されるようになっている。また、ＧＭＲ素子３２ａとＧＭＲ素子３２ｄとの結合点Ｐ７、及びＧＭＲ素子３２ｃとＧＭＲ素子３２ｂとの結合点Ｐ８が、出力処理回路３３ｂに接続されている。出力処理回路３３ｂは、結合点Ｐ７，Ｐ８の間の電位差Ｖｙを入力し、電位差Ｖｙを規格化し、規格化した値をＡＤコンバータ１３にＹ軸磁気センサ３２の出力Ｓｙとして出力するようになっている。このように構成される結果、Ｙ軸磁気センサ３２の出力Ｓｙは、図６（Ｂ）に示したように、Ｙ軸方向の外部磁界（磁場）の成分に応じた値（ほぼ比例した値）を示すようになっている。
【００２８】
次に、上記のように構成された扇風機１の制御部１４が、首振り部１０の前後軸（Ｙ軸）の方位α（ｄｅｇ）、さらに同前後軸の水平面からの傾斜角β（ｄｅｇ）を求める際の動作について説明する。なお方位αは、例えば首振り部１０の前後軸の向き（Ｙ軸正方向）が南を向いているとき「０又は３６０（ｄｅｇ）」とし、西を向いているとき「９０（ｄｅｇ）」、北を向いているとき「１８０（ｄｅｇ）」、東を向いているとき「２７０（ｄｅｇ）」となるように定義されている。
【００２９】
首振り部１０が水平面内で回転すると、上記Ｘ軸磁気センサ３１の出力Ｓｘは正弦波状に変化し、Ｙ軸磁気センサ３２の出力Ｓｙは出力Ｓｘと位相が９０°だけ異なる正弦波状に変化する。従って、出力Ｓｘと出力Ｓｙの軌跡は、図７の実線で示すように、原点を中心としたほぼ楕円状の軌跡となる。ところが、地磁気は水平ではなく、地球上の場所に応じた角度だけ水平面に対し傾斜しているために、首振り部１０が水平面から傾斜角βだけ傾けられると、地磁気の向きと首振り部１０のＹ軸正方向のなす角度が変化し、その影響が出力Ｓｙに現われる。
【００３０】
すなわち、図８に示すように、首振り部１０が、水平面から傾斜角β１だけ傾けられた状態で、鉛直上下方向の軸Ｊの周りに回転されると、出力Ｓｘと出力Ｓｙの軌跡は図７の破線で示すような楕円形の軌跡となり、その中心が出力Ｓｙの負方向に移動する。さらに、首振り部１０が傾斜角β１より大きい傾斜角β２だけ傾けられた状態で軸Ｊの周りに回転されると、図８の一点鎖線で示すように、出力Ｓｘと出力Ｓｙの軌跡は、短軸がより短い楕円形となるとともに、その中心が出力Ｓｙの負方向にさらに移動する。
【００３１】
換言すると、地磁気の水平面に対する角度が一定であれば、すなわち、扇風機１の存在する位置（緯度、経度）が一定であれば、出力Ｓｘと出力Ｓｙの値（Ｓｘ，Ｓｙ）は一定の軌跡を描くので、この値（Ｓｘ，Ｓｙ）から方位αと傾斜角βを特定することができる。そこで、本実施の形態では、扇風機１が地磁気の傾きがほぼ一定である範囲内に存在すると仮定した場合の出力値（Ｓｘ，Ｓｙ）と、方位α及び傾斜角βとの関係を予め測定し、これらの関係を変換テーブルとして用意し、制御部１４に備わるＲＯＭに格納しておく。そして、実際の方位α、及び傾斜角βを求める際に、実際の出力値（Ｓｘ，Ｓｙ）とこのＲＯＭ内に格納された変換テーブルとから、方位αと傾斜角βを決定する。
【００３２】
以上のようにして、方位αと傾斜角βを決定するが、図７の点Ｋのように、同一の出力値（Ｓｘ、Ｓｙ）に対し、二組以上の方位αと傾斜角βの組（α，β）が存在する場合がある，この場合、その値（Ｓｘ，Ｓｙ）が生じうる方位αと傾斜角βの組（α、β）を、扇風機１の想定し得る使用状態の範囲で複数個求め、この複数個の組（α，β）の平均値を前記変換テーブルの値として採用する。ここで扇風機１において想定し得る使用状態の範囲（首振り部１０の最大の首振り範囲）とは、例えば、方位αについては０〜３６０（ｄｅｇ）、及び傾斜角βについては０〜４５（ｄｅｇ）とする。このようにして得られる変換テーブルの例を以下の表に示す。なお、この例では、扇風機１の首振り部１０の前後軸（Ｙ軸）周りの回転角γは０（ｄｅｇ）としたが、同回転角γについても所定の角度範囲内で変化させ、そのときの出力値（Ｓｘ，Ｓｙ）と方位αと傾斜角βの組（α、β）との関係を複数求め、これらを平均して変換テーブルの値を得てもよい。以下に、この変換テーブルの一例を示す。
【００３３】
【表１】
【００３４】
次に、方位αと傾斜角βを算出する際のＣＰＵ１１の処理について説明する。
ＣＰＵ１１は、所定時間の経過毎に図９に示したルーチン（プログラム）を繰り返し実行する。
【００３５】
はじめに、ステップＳ９０１において、ＣＰＵ１１はＸ軸磁気センサ３１の出力ＳｘとＹ軸磁気センサ３２の出力Ｓｙを読み込む。
次いで、ＣＰＵ１１はステップＳ９０２に進み、前述した表１に示した変換テーブルを制御部１４に備わるＲＯＭから読み出し、ステップＳ９０１で読み込んだ出力値Ｓｘ，Ｓｙと、この変換テーブルとに基づいて実際の方位αと実際の傾斜角βとを求める。例えば、（Ｓｘ，Ｓｙ）が（−０．３５，＋０．０８）であれば、方位αは２５６（ｄｅｇ）、及び傾斜角βは１（ｄｅｇ）であるとして求められる。
そしてここで求めた方位αと傾斜角βを、例えば、サブルーチンの戻り値として設定し、本ルーチンを一旦終了する。
このようにして、扇風機１の首振り部１０が向く方向の情報として、方位αと傾斜角βが、所定時間の経過毎に求められる。
【００３６】
次に、本実施の形態における制御部１４の制御フローの一例を、図１０を参照して説明する。
以下では、首振り部１０の首振り範囲が予め設定されているものとする。
【００３７】
制御部１４は、上記のように所定時間の経過毎に図９に示したルーチン（プログラム）を実行し、首振り部１０が向く方位αと傾斜角βを算出する（ステップＳ１０１）。この方位αと傾斜角βの算出は、上記のように所定時間の経過毎に図９に示したルーチン（プログラム）を繰り返し実行される。
【００３８】
次いで、制御部１４は、ステップＳ１０１で算出した首振り部１０が向く方位αと、さらには傾斜角βから、首振り部１０が現に向いている向きが設定された首振り範囲内にあるか判断する（ステップＳ１０２）。
【００３９】
そして、ステップＳ１０２の判断で、首振り部１０が現に向いている向きが設定された首振り範囲内にないと判定された場合（Ｎｏと判定された場合）、すなわち、首振り部１０が現に向いている向きが設定された首振り範囲の端部あるいはこの端部より外の範囲を向いた場合、制御部１４は、首振り用モータ部１５のモータの回転を反転させる制御をし（ステップＳ１０３）、ステップＳ１０１に移る。
一方、首振り部１０が現に向いている向きが設定された首振り範囲内にあると判定された場合、そのままステップＳ１０１に移る。
【００４０】
以上のようにして、制御部１４は、首振り部１０の首振り動作を制御するが、上記で説明した制御フローは一例であり、上記の処理の流れに限定されるものではない。
また、以上に説明したように、本実施の形態では、磁気センサ３０を用いて、その出力から得られる首振り部１０が向く方位αと、さらにはその傾斜角βから、首振り部１０の首振り範囲の制御をするので、首振り部１０が向く方位のみならず、その傾き（傾斜角）についても、設定された首振り範囲内で、首振り動作の制御を行えるものとなっている。
【００４１】
また、本実施の形態では、磁気センサ３０の出力値（Ｓｘ，Ｓｙ）、方位α、及び傾斜角βの関係を予め規定した変換テーブルを用意し、この変換テーブルと実際に得られた値（Ｓｘ，Ｓｙ）とから、実際の方位α、及び傾斜角βを得るようにしている。従って、首振り部１０の前後軸が水平面に対して傾いた状態にあっても、扇風機１の制御部１４は精度良く方位αを取得することができるとともに、傾斜角βを取得することができる。また、磁気センサ３０を３軸構成として、より精度高く方位αおよび傾斜角βを算出してもよい。
【００４２】
以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の構成等も含まれる。例えば、上記実施の形態は、本発明を扇風機に適用した例であるが、その他、車両／船舶（艦船）に搭載されたレーダアンテナ等の首振り部を有する装置において、その首振り部の首振り範囲の制御にも適用できる。
【００４３】
また、上記実施形態においては、一つの変換テーブルを予め制御部１４に備わるＲＯＭ内に格納しているが、扇風機１が異なる場所（位置）で使用される場合（地磁気の傾きが異なる場合）についても、その位置に対応した同様の変換テーブルをこのＲＯＭ内に格納しておき、操作部１１あるいはリモコン５０を介して、当該扇風機１の位置の設定を受け、設定された扇風機１の位置に応じ、適切な変換テーブルを読み出すようにしてもよい。このようにすれば、扇風機１が広範囲の地域で使用されることにより地磁気の向きの水平面に対する傾きが変化した場合であっても、扇風機１の方位α及び傾斜角βを精度良く求めることができる。
【００４４】
なお、上記実施形態において磁気センサ３０は、ＧＭＲ素子により構成されていたが、これに限定されることなく、例えば、磁気トンネル効果素子等の他の磁気抵抗効果素子を用いて構成することもできる。
【００４５】
さらに、上記実施形態においては、Ｘ軸磁気センサ３１の出力Ｓｘ及びＹ軸磁気センサ３２の出力Ｓｙをそれぞれ規格化していたが、同規格化を行う前に、これらの出力Ｓｘ，Ｓｙが有するオフセット量ＯＦｘ，ＯＦｙをそれぞれの出力Ｓｘ，Ｓｙから減じ、同オフセット量ＯＦｘ，ＯＦｙを減じた値を各磁気センサ３１，３２の正規の出力Ｓｘ，Ｓｙとするように構成してもよい。このようなオフセット量ＯＦｘ，ＯＦｙは、Ｘ軸磁気センサ３１及びＹ軸磁気センサ３２の近傍に存在する永久磁石部品や、各ＧＭＲ素子３ｌａ〜３１ｂ，３２ａ〜３２ｄの抵抗値のばらつきにより生じるものであり、所定の条件が成立したときに首振り部１０を水平面内で１８０度回転させて、その際の出力Ｓｘ，Ｓｙの各平均値からそれぞれ求めることができる。
【００４６】
また、上記実施形態においては、Ｘ軸が首振り部１０の第１所定軸としての左右軸となり、Ｙ軸が同首振り部１０の第２所定軸、及び第３所定軸としての前後軸になっていたが、これに限定されない。即ち、前記首振り部１０の第１〜第３所定軸は、第１所定軸と第２所定軸とが所定の角度θ（上記実施形態では９０°）を持って交差する点を除き、任意に定めることができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、地磁気センサを首振り部に設け、首振り部が向く方向の情報を基にその首振り範囲を制御することで、首振り部が外力により動かされたり、また、首振り部が設けられた土台部の向きが変えられたりしても、常に設定された首振り範囲を首振り動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に一実施の形態である扇風機の構成を示すブロック図である。
【図２】 同実施の形態の扇風機の外観を模式的に表した図である。
【図３】 同実施の形態の磁気センサの概略平面図である。
【図４】 同実施の形態の磁気センサを構成する各ＧＭＲ素子の特性を示す図である。
【図５】 同実施の形態の磁気センサの等価回路図である。
【図６】 （Ａ）Ｘ軸磁気センサの出力特性図、（Ｂ）Ｙ軸磁気センサの出力特性図である。
【図７】 同実施の形態の扇風機の首振り部が回転された場合における磁気センサの出力値の軌跡図である。
【図８】 図７の軌跡図を得る際の扇風機の首振り部の動きを示した図である。
【図９】 同実施の形態の制御部が実行する方位と傾斜角を算出するプログラム（ルーチン）のフローチャートである。
【図１０】 同実施の形態の制御部が実行する首振り動作の制御フローの一例である。
【符号の説明】
１…扇風機、１０…首振り部、１１…操作部、１２…赤外線受信部、１３…Ａ／Ｄコンバータ（Ａ／ＤＣ）、１４…制御部（制御手段）、１５…首振り用モータ部、１６…プロペラ用モータ、２０…台座（土台部）、３０…磁気センサ（ＸＹ２軸磁気センサ、地磁気センサ）、３１…Ｘ軸磁気センサ、３２…Ｙ軸磁気センサ、３３…制御回路、４０…プロペラ、５０…リモコン
【発明の属する技術分野】
本発明は、地磁気センサを利用した首振り範囲の制御装置及び首振り部を備える装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
首振り動作をする首振り部を備える装置としては、代表的なものとして扇風機が挙げられる。一般的な扇風機では、プロペラとその駆動用モータが設けられた首振り部を予め設計された首振り範囲内で、駆動用モータによる駆動力により機械的に首振り動作させる機構が組み込まれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、機械的に首振り動作させる従来の扇風機のような首振り部を備える装置では、首振り部を手で動かして首振りの範囲を一度設定しても、首振り部を動かしてしまったり、土台部の向きを変えたりすると、先に設定した首振り範囲内での首振り動作をしなくなる問題がある。
【０００４】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、首振り部を動かしてしまったり、土台部の向きを変えたりしても、設置方向に関係なく、設定した首振り範囲内で首振り動作させることができる首振り範囲の制御装置及び首振り部を備える装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の首振り範囲の制御装置は、首振り動作をする首振り部を備える装置において、その首振り動作を制御する制御装置であって、前記首振り部に地磁気センサを設け、前記地磁気センサの出力に基づき求められる前記首振り部が向く方向の情報から、前記首振り部が設定された首振り範囲内で首振り動作するように制御することを特徴とする。
【０００６】
また、本発明は、前記首振り部が向く方向の情報を周期的に求め、前記首振り部が設定された首振り範囲の端部の方向を向いた時点に、その首振り動作を反転させる制御をすることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、首振り動作をする首振り部を備える装置において、前記首振り部に地磁気センサを設けるとともに、前記地磁気センサの出力に基づき求められる前記首振り部が向く方向の情報から、前記首振り部が設定された首振り範囲内で首振り動作するように制御する制御手段を設けたことを特徴とする。
【０００８】
本発明では、上記のように、首振り範囲の制御装置（制御手段）が、首振り部に設けられた地磁気センサの出力から、この首振り部が向く方向の情報を求め、この首振り部の首振り動作を、設定された首振り範囲内で行うように制御するので、常に設定された首振り範囲を正確に首振り動作させることができる。
【０００９】
なお、前記地磁気センサとしては、前記首振り部内に固定されるとともに該首振り部の第１所定軸方向の外部磁界の成分に応じた値を示す第１軸磁気センサと、前記首振り部内に固定されるとともに前記第１所定軸と所定の角度を持って交差する該首振り部の第２所定軸方向における外部磁界の成分に応じた値を示す第２軸磁気センサと、からなるＸＹ２軸地磁気センサを用いることができる。そして、前記制御装置（制御手段）が、前記第１軸磁気センサが示す値と、前記第２軸磁気センサが示す値と、前記首振り部の第３所定軸の方位との関係を予め規定した変換テーブル、前記第１軸磁気センサが実際に示す値、及び前記第２軸磁気センサが実際に示す値に基づいて前記第３所定軸の方位、及び／又は、前記首振り部の第３所定軸の傾斜角を決定する。
【００１０】
この場合、上記第１〜第３所定軸は、第１所定軸と第２所定軸とが所定の角度（例えば、９０°）を持って交差する点を除き、任意に定めることができ、例えば、第１所定軸、及び第２所定軸の何れか一方が、第３所定軸と一致していてもよい。また、例えば、上記首振り部を備える装置が使用される状態において、その首振り部の前後軸と左右軸とが定まっている場合、前記第３所定軸は首振り部の前後軸であってよい。更に、この場合、第１所定軸が首振り部の左右軸であり、第２所定軸が首振り部の前後軸であってもよい。
【００１１】
ところで、地磁気の向きは、水平面に対して所定の角度を有している。この地磁気の傾きは場所に応じて変化する。また、上記ＸＹ２軸地磁気センサが傾いた状態にある場合、検出される地磁気と地磁気センサの前後軸とのなす角度は、同前後軸の方位が同一であっても、当該地磁気センサが使用される場所、及び使用される際の地磁気センサの傾斜角に応じて変化する。このため、ＸＹ２軸地磁気センサの出力は方位以外の影響（即ち、地磁気の傾きと前後軸の傾き）を受けて変化する。
【００１２】
したがって、このＸＹ２軸地磁気センサが使用される場所が解れば、このＸＹ２軸地磁気センサを用いて、地磁気の水平面からの傾きが特定される。従って、ある既知の場所において本発明の装置が使用されるとの前提にたてば、前記第１軸磁気センサの示す値Ｓｘ、及び前記第２軸磁気センサの示す値Ｓｙの組み合わせの値（Ｓｘ，Ｓｙ）により、首振り部の任意の軸である第３所定軸（例えば、本体の前後軸）の方位α、及び同第３所定軸の基準面（例えば、水平面）からの傾斜角βが実質的に特定される。かかる事実に基づき、第１軸磁気センサが示す値と、第２軸磁気センサが示す値と、前記本体の第３所定軸の方位との関係を予め規定した変換テーブルを使用して、同本体の第３所定軸の実際の方位αを決定する。また、第１軸磁気センサが示す値と、前記第２軸磁気センサが示す値と、前記本体の第３所定軸の基準面に対する傾斜角との関係を予め規定した変換テーブルを使用して、同本体の第３所定軸の基準面からの傾斜角βを求める。
【００１３】
以上のようにして、前記第３所定軸の方位、及び／又は、前記首振り部の第３所定軸の基準面に対する傾斜角を決定することで、前記首振り部が向く方向の情報が求められ、該方向の情報に基づき該首振り部の首振り動作を制御することができる。
なお、以上において、方向の情報とは、首振り部が向く方位の情報および傾き（傾斜角）の情報を含むものとする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施の形態である扇風機の構成を示すブロック図である。
【００１５】
本実施の形態の扇風機１は、図１において、符号１１に示す操作部と、符号１２に示す赤外線受信部と、符号３０に示すＸＹ２軸地磁気センサ（以下、磁気センサと称す）と、符号１３に示すＡ／Ｄコンバータと、符号１４に示す制御部と、符号１５に示す首振り用モータ部と、符号１６に示すプロペラ用モータと、プロペラ（図１において図示せず）から構成される。また、同図符号５０は、リモコンを示している。
【００１６】
操作部１１は、プロペラの回転速度や、下記の首振り部１０の首振り範囲等を設定するための設定手段である。
ここで設定される首振り範囲は、首振り部１０が向く方位および傾きの角度の範囲が設定されるものとするが、首振り中心の方位及び傾きを設定し、首振り範囲は、この首振り中心から所定の角度（例えば、首振り中心から±６０°固定等）を首振り動作するようにしてもよい。
【００１７】
赤外線受信部１２は、リモコン５０から送信される赤外線信号を受信し、制御部１４に与える。
リモコン５０は、操作部１１と同様の設定を、赤外線通信により遠隔設定するために用いられるものであり、従来の赤外線通信を利用するリモコン装置と同様に構成される。
【００１８】
磁気センサ３０は、図２に示したように、扇風機１の上面（Ｘ−Ｙ平面と平行な平面）とほぼ平行となるように、同扇風機１の内部に保持されていて、図１に示すように、Ｘ軸（首振り部１０の左右軸）方向の外部磁界（地磁気）の成分に応じた値を示すＸ軸磁気センサ３１と、Ｙ軸（首振り部１０の前後軸）方向の外部磁界の成分に応じた値を示すＹ軸磁気センサ３２とから構成されている（詳細は、後述する）。そして、このＸ軸磁気センサ３１とＹ軸磁気センサ３２からの出力は、Ａ／Ｄコンバータ（Ａ／ＤＣ）１３により、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ）変換され、変換されたデジタルデータが制御部１４に与えられる。
【００１９】
首振り用モータ部１５は、下記の首振り部１０を首振り動作させるための駆動手段であり、一般のモータ、あるいは、ステッピングモータ等を使用する。首振り部１０は、この首振り用モータ部１５に備わるモータの回転軸の回転／静止／反転に応じて首振り部１０を首振り動作させるものである。なお、この首振り用モータ部１５は、水平面内の首振り動作のみならず、垂直面内の首振り動作をさせる場合には、それぞれの首振り動作をさせるために２個のモータを使用するものとする。
プロペラ用モータ１６は、従来の扇風機に用いられるものと同様のモータを用いることができ、また、プロペラも、従来の扇風機に用いられるプロペラを使用する。
【００２０】
制御部１４は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ−Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＰＵ（中央処理装置）等により構成される。ＲＯＭには、扇風機１を構成する各部を制御するための制御プログラムおよび後述する変換テーブル等を記憶している。また、ＲＡＭは、ＣＰＵのワークエリアとして使用される。そして、このＲＯＭに記憶された制御プログラム等を、ＲＡＭにロードするとともにＣＰＵが制御プログラムを実行することによりその機能が実現されるものとする。なお、この制御部１４で行う処理は、後述する動作説明において詳述する。
【００２１】
また、扇風機１は、図２に示すように、首振り部１０と台座２０とから構成され、また、プロペラ４０と、図１に示したプロペラ用モータ１６、首振り用モータ部１５、Ａ／Ｄコンバータ１３および磁気センサ３０は、首振り部１０に設けられる。また、本実施の形態においては、操作部１１と赤外線受信部１２と制御部１４は、台座２０に設けられるものとする。
【００２２】
また、扇風機１は、簡単のため、図２に示すように、互いに直交する上記Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に沿って延びる辺を有するほぼ直方体の首振り部１０を備えているものとする。この図に示す例では、前述のように、Ｘ軸が首振り部１０の第１所定軸としての左右軸と一致し、Ｙ軸が同首振り部１０の第２所定軸としての前後軸に一致している。さらに、後述する方位α及び傾斜角βを検出するための基準となる首振り部１０の第３所定軸は、この場合、Ｙ軸（Ｙ軸正方向）となる。
【００２３】
ここで、上記磁気センサ３０について詳述する。
この磁気センサ３０は、その平面図である図３に示したように、基板３０ａ、基板３０ａ上に形成された４つのＧＭＲ素子（巨大磁気抵抗効果素子）３１ａ〜３１ｄ、基板３０ａの上に形成された４つのＧＭＲ素子３２ａ〜３２ｄ、及び制御回路３３を備えている。各ＧＭＲ素子３１ａ〜３１ｄ，３２ａ〜３２ｄは、外部磁界に応じて磁化の向きが変化する自由層、導電性のスペーサ層、及び磁化の向きが固定（ピン）された固着層を備える周知の膜構造を有し、図４に示したように、固着層の磁化の向きと白由層の磁化の向きがなす角度θに応じて抵抗値Ｒが変化するようになっている。各ＧＭＲ素子３１ａ〜３１ｄ，３２ａ〜３２ｄの固着層の固定された磁化の向きは、図３において矢印に示す通りになっている。
【００２４】
図５は、かかる磁気センサ３０の等価回路を示している。図５においても、ＧＭＲ素子３１ａ〜３１ｄ，３２ａ〜３２ｄの各固着層の固定された磁化の向きが各素子を表すブロック内に矢印にて示されている。図５に示したように、前記制御回路３３は、出力処理回路３３ａ，３３ｂ、及び定電圧回路３３ｃ，３３ｄを備えている。
【００２５】
Ｘ軸磁気センサ３１においては、ＧＭＲ素子３１ａ〜３１ｄがフルブリッヂ接続されていて、ＧＭＲ素子３１ｄとＧＭＲ素子３１ｂとの結合点Ｐ１、及びＧＭＲ素子３１ａとＧＭＲ素子３１ｃとの結合点Ｐ２が、それぞれ定電圧回路３３ｃの正極、及び負極に接続され、これらの結合点Ｐ１，Ｐ２の間に一定の電圧Ｖが付与されるようになっている。また、ＧＭＲ素子３１ａとＧＭＲ素子３１ｄとの結合点Ｐ３、及びＧＭＲ素子３１ｂとＧＭＲ素子３１ｃとの結合点Ｐ４が、出力処理回路３３ａに接続されている。
【００２６】
出力処理回路３３ａは、結合点Ｐ３，Ｐ４の間の電位差Ｖｘを入力し、電位差Ｖｘを規格化し、規格化した値をＡＤコンバータ１３にＸ軸磁気センサ３１の出力Ｓｘとして出力するようになっている。なお、規格化とは、首振り部１０の上面あるいは底面（Ｘ−Ｙ平面）が地表面に平行（水平）であるときのＸ軸磁気センサ３１（又はＹ軸磁気センサ３２）の実際の出力Ｓｘ（又は出力Ｓｙ）を、同出力Ｓｘ（又は出力Ｓｙ）の最大値と最小値の差で除することである。このように構成される結果、Ｘ軸磁気センサ３１の出力Ｓｘは、図６（Ａ）に示したように、Ｘ軸方向の外部磁界（磁場）の成分に応じた値（ほぼ比例した値）を示すようになっている。
【００２７】
Ｙ軸磁気センサ３２においては、Ｘ軸磁気センサ３１と同様に、ＧＭＲ素子３２ａ〜３２ｄがフルブリッヂ接続されている。ＧＭＲ素子３２ａとＧＭＲ素子３２ｃとの結合点Ｐ５、及びＧＭＲ素子３２ｂとＧＭＲ素子３２ｄとの結合点Ｐ６が、それぞれ定電圧回路３３ｄの正極、及び負極に接続され、これらの結合点Ｐ５，Ｐ６の間に一定の電圧Ｖが付与されるようになっている。また、ＧＭＲ素子３２ａとＧＭＲ素子３２ｄとの結合点Ｐ７、及びＧＭＲ素子３２ｃとＧＭＲ素子３２ｂとの結合点Ｐ８が、出力処理回路３３ｂに接続されている。出力処理回路３３ｂは、結合点Ｐ７，Ｐ８の間の電位差Ｖｙを入力し、電位差Ｖｙを規格化し、規格化した値をＡＤコンバータ１３にＹ軸磁気センサ３２の出力Ｓｙとして出力するようになっている。このように構成される結果、Ｙ軸磁気センサ３２の出力Ｓｙは、図６（Ｂ）に示したように、Ｙ軸方向の外部磁界（磁場）の成分に応じた値（ほぼ比例した値）を示すようになっている。
【００２８】
次に、上記のように構成された扇風機１の制御部１４が、首振り部１０の前後軸（Ｙ軸）の方位α（ｄｅｇ）、さらに同前後軸の水平面からの傾斜角β（ｄｅｇ）を求める際の動作について説明する。なお方位αは、例えば首振り部１０の前後軸の向き（Ｙ軸正方向）が南を向いているとき「０又は３６０（ｄｅｇ）」とし、西を向いているとき「９０（ｄｅｇ）」、北を向いているとき「１８０（ｄｅｇ）」、東を向いているとき「２７０（ｄｅｇ）」となるように定義されている。
【００２９】
首振り部１０が水平面内で回転すると、上記Ｘ軸磁気センサ３１の出力Ｓｘは正弦波状に変化し、Ｙ軸磁気センサ３２の出力Ｓｙは出力Ｓｘと位相が９０°だけ異なる正弦波状に変化する。従って、出力Ｓｘと出力Ｓｙの軌跡は、図７の実線で示すように、原点を中心としたほぼ楕円状の軌跡となる。ところが、地磁気は水平ではなく、地球上の場所に応じた角度だけ水平面に対し傾斜しているために、首振り部１０が水平面から傾斜角βだけ傾けられると、地磁気の向きと首振り部１０のＹ軸正方向のなす角度が変化し、その影響が出力Ｓｙに現われる。
【００３０】
すなわち、図８に示すように、首振り部１０が、水平面から傾斜角β１だけ傾けられた状態で、鉛直上下方向の軸Ｊの周りに回転されると、出力Ｓｘと出力Ｓｙの軌跡は図７の破線で示すような楕円形の軌跡となり、その中心が出力Ｓｙの負方向に移動する。さらに、首振り部１０が傾斜角β１より大きい傾斜角β２だけ傾けられた状態で軸Ｊの周りに回転されると、図８の一点鎖線で示すように、出力Ｓｘと出力Ｓｙの軌跡は、短軸がより短い楕円形となるとともに、その中心が出力Ｓｙの負方向にさらに移動する。
【００３１】
換言すると、地磁気の水平面に対する角度が一定であれば、すなわち、扇風機１の存在する位置（緯度、経度）が一定であれば、出力Ｓｘと出力Ｓｙの値（Ｓｘ，Ｓｙ）は一定の軌跡を描くので、この値（Ｓｘ，Ｓｙ）から方位αと傾斜角βを特定することができる。そこで、本実施の形態では、扇風機１が地磁気の傾きがほぼ一定である範囲内に存在すると仮定した場合の出力値（Ｓｘ，Ｓｙ）と、方位α及び傾斜角βとの関係を予め測定し、これらの関係を変換テーブルとして用意し、制御部１４に備わるＲＯＭに格納しておく。そして、実際の方位α、及び傾斜角βを求める際に、実際の出力値（Ｓｘ，Ｓｙ）とこのＲＯＭ内に格納された変換テーブルとから、方位αと傾斜角βを決定する。
【００３２】
以上のようにして、方位αと傾斜角βを決定するが、図７の点Ｋのように、同一の出力値（Ｓｘ、Ｓｙ）に対し、二組以上の方位αと傾斜角βの組（α，β）が存在する場合がある，この場合、その値（Ｓｘ，Ｓｙ）が生じうる方位αと傾斜角βの組（α、β）を、扇風機１の想定し得る使用状態の範囲で複数個求め、この複数個の組（α，β）の平均値を前記変換テーブルの値として採用する。ここで扇風機１において想定し得る使用状態の範囲（首振り部１０の最大の首振り範囲）とは、例えば、方位αについては０〜３６０（ｄｅｇ）、及び傾斜角βについては０〜４５（ｄｅｇ）とする。このようにして得られる変換テーブルの例を以下の表に示す。なお、この例では、扇風機１の首振り部１０の前後軸（Ｙ軸）周りの回転角γは０（ｄｅｇ）としたが、同回転角γについても所定の角度範囲内で変化させ、そのときの出力値（Ｓｘ，Ｓｙ）と方位αと傾斜角βの組（α、β）との関係を複数求め、これらを平均して変換テーブルの値を得てもよい。以下に、この変換テーブルの一例を示す。
【００３３】
【表１】
次に、方位αと傾斜角βを算出する際のＣＰＵ１１の処理について説明する。
ＣＰＵ１１は、所定時間の経過毎に図９に示したルーチン（プログラム）を繰り返し実行する。
【００３５】
はじめに、ステップＳ９０１において、ＣＰＵ１１はＸ軸磁気センサ３１の出力ＳｘとＹ軸磁気センサ３２の出力Ｓｙを読み込む。
次いで、ＣＰＵ１１はステップＳ９０２に進み、前述した表１に示した変換テーブルを制御部１４に備わるＲＯＭから読み出し、ステップＳ９０１で読み込んだ出力値Ｓｘ，Ｓｙと、この変換テーブルとに基づいて実際の方位αと実際の傾斜角βとを求める。例えば、（Ｓｘ，Ｓｙ）が（−０．３５，＋０．０８）であれば、方位αは２５６（ｄｅｇ）、及び傾斜角βは１（ｄｅｇ）であるとして求められる。
そしてここで求めた方位αと傾斜角βを、例えば、サブルーチンの戻り値として設定し、本ルーチンを一旦終了する。
このようにして、扇風機１の首振り部１０が向く方向の情報として、方位αと傾斜角βが、所定時間の経過毎に求められる。
【００３６】
次に、本実施の形態における制御部１４の制御フローの一例を、図１０を参照して説明する。
以下では、首振り部１０の首振り範囲が予め設定されているものとする。
【００３７】
制御部１４は、上記のように所定時間の経過毎に図９に示したルーチン（プログラム）を実行し、首振り部１０が向く方位αと傾斜角βを算出する（ステップＳ１０１）。この方位αと傾斜角βの算出は、上記のように所定時間の経過毎に図９に示したルーチン（プログラム）を繰り返し実行される。
【００３８】
次いで、制御部１４は、ステップＳ１０１で算出した首振り部１０が向く方位αと、さらには傾斜角βから、首振り部１０が現に向いている向きが設定された首振り範囲内にあるか判断する（ステップＳ１０２）。
【００３９】
そして、ステップＳ１０２の判断で、首振り部１０が現に向いている向きが設定された首振り範囲内にないと判定された場合（Ｎｏと判定された場合）、すなわち、首振り部１０が現に向いている向きが設定された首振り範囲の端部あるいはこの端部より外の範囲を向いた場合、制御部１４は、首振り用モータ部１５のモータの回転を反転させる制御をし（ステップＳ１０３）、ステップＳ１０１に移る。
一方、首振り部１０が現に向いている向きが設定された首振り範囲内にあると判定された場合、そのままステップＳ１０１に移る。
【００４０】
以上のようにして、制御部１４は、首振り部１０の首振り動作を制御するが、上記で説明した制御フローは一例であり、上記の処理の流れに限定されるものではない。
また、以上に説明したように、本実施の形態では、磁気センサ３０を用いて、その出力から得られる首振り部１０が向く方位αと、さらにはその傾斜角βから、首振り部１０の首振り範囲の制御をするので、首振り部１０が向く方位のみならず、その傾き（傾斜角）についても、設定された首振り範囲内で、首振り動作の制御を行えるものとなっている。
【００４１】
また、本実施の形態では、磁気センサ３０の出力値（Ｓｘ，Ｓｙ）、方位α、及び傾斜角βの関係を予め規定した変換テーブルを用意し、この変換テーブルと実際に得られた値（Ｓｘ，Ｓｙ）とから、実際の方位α、及び傾斜角βを得るようにしている。従って、首振り部１０の前後軸が水平面に対して傾いた状態にあっても、扇風機１の制御部１４は精度良く方位αを取得することができるとともに、傾斜角βを取得することができる。また、磁気センサ３０を３軸構成として、より精度高く方位αおよび傾斜角βを算出してもよい。
【００４２】
以上、この発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の構成等も含まれる。例えば、上記実施の形態は、本発明を扇風機に適用した例であるが、その他、車両／船舶（艦船）に搭載されたレーダアンテナ等の首振り部を有する装置において、その首振り部の首振り範囲の制御にも適用できる。
【００４３】
また、上記実施形態においては、一つの変換テーブルを予め制御部１４に備わるＲＯＭ内に格納しているが、扇風機１が異なる場所（位置）で使用される場合（地磁気の傾きが異なる場合）についても、その位置に対応した同様の変換テーブルをこのＲＯＭ内に格納しておき、操作部１１あるいはリモコン５０を介して、当該扇風機１の位置の設定を受け、設定された扇風機１の位置に応じ、適切な変換テーブルを読み出すようにしてもよい。このようにすれば、扇風機１が広範囲の地域で使用されることにより地磁気の向きの水平面に対する傾きが変化した場合であっても、扇風機１の方位α及び傾斜角βを精度良く求めることができる。
【００４４】
なお、上記実施形態において磁気センサ３０は、ＧＭＲ素子により構成されていたが、これに限定されることなく、例えば、磁気トンネル効果素子等の他の磁気抵抗効果素子を用いて構成することもできる。
【００４５】
さらに、上記実施形態においては、Ｘ軸磁気センサ３１の出力Ｓｘ及びＹ軸磁気センサ３２の出力Ｓｙをそれぞれ規格化していたが、同規格化を行う前に、これらの出力Ｓｘ，Ｓｙが有するオフセット量ＯＦｘ，ＯＦｙをそれぞれの出力Ｓｘ，Ｓｙから減じ、同オフセット量ＯＦｘ，ＯＦｙを減じた値を各磁気センサ３１，３２の正規の出力Ｓｘ，Ｓｙとするように構成してもよい。このようなオフセット量ＯＦｘ，ＯＦｙは、Ｘ軸磁気センサ３１及びＹ軸磁気センサ３２の近傍に存在する永久磁石部品や、各ＧＭＲ素子３ｌａ〜３１ｂ，３２ａ〜３２ｄの抵抗値のばらつきにより生じるものであり、所定の条件が成立したときに首振り部１０を水平面内で１８０度回転させて、その際の出力Ｓｘ，Ｓｙの各平均値からそれぞれ求めることができる。
【００４６】
また、上記実施形態においては、Ｘ軸が首振り部１０の第１所定軸としての左右軸となり、Ｙ軸が同首振り部１０の第２所定軸、及び第３所定軸としての前後軸になっていたが、これに限定されない。即ち、前記首振り部１０の第１〜第３所定軸は、第１所定軸と第２所定軸とが所定の角度θ（上記実施形態では９０°）を持って交差する点を除き、任意に定めることができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、地磁気センサを首振り部に設け、首振り部が向く方向の情報を基にその首振り範囲を制御することで、首振り部が外力により動かされたり、また、首振り部が設けられた土台部の向きが変えられたりしても、常に設定された首振り範囲を首振り動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に一実施の形態である扇風機の構成を示すブロック図である。
【図２】 同実施の形態の扇風機の外観を模式的に表した図である。
【図３】 同実施の形態の磁気センサの概略平面図である。
【図４】 同実施の形態の磁気センサを構成する各ＧＭＲ素子の特性を示す図である。
【図５】 同実施の形態の磁気センサの等価回路図である。
【図６】 （Ａ）Ｘ軸磁気センサの出力特性図、（Ｂ）Ｙ軸磁気センサの出力特性図である。
【図７】 同実施の形態の扇風機の首振り部が回転された場合における磁気センサの出力値の軌跡図である。
【図８】 図７の軌跡図を得る際の扇風機の首振り部の動きを示した図である。
【図９】 同実施の形態の制御部が実行する方位と傾斜角を算出するプログラム（ルーチン）のフローチャートである。
【図１０】 同実施の形態の制御部が実行する首振り動作の制御フローの一例である。
【符号の説明】
１…扇風機、１０…首振り部、１１…操作部、１２…赤外線受信部、１３…Ａ／Ｄコンバータ（Ａ／ＤＣ）、１４…制御部（制御手段）、１５…首振り用モータ部、１６…プロペラ用モータ、２０…台座（土台部）、３０…磁気センサ（ＸＹ２軸磁気センサ、地磁気センサ）、３１…Ｘ軸磁気センサ、３２…Ｙ軸磁気センサ、３３…制御回路、４０…プロペラ、５０…リモコン
Claims (2)
- 首振り動作をする首振り部を備える装置において、その首振り動作を制御する制御装置であって、
前記首振り部に設けられ、第１所定軸方向と第２所定軸方向におけるそれぞれの地磁気の磁界強さの値を検出して出力する地磁気検出手段と、
第１所定軸方向と第２所定軸方向のそれぞれの磁界強さの値と、前記首振り部の第３所定軸の向く方位情報及び水平面に対する傾斜角の情報とが関係付けられた変換テーブルを記憶する記憶手段と、
前記変換テーブルを参照して、前記地磁気検出手段が検出した前記第１所定軸方向と前記第２所定軸方向におけるそれぞれの地磁気の磁界強さの値から前記第３の所定軸の方位情報及び水平面に対する傾斜角情報を取得する方向取得手段と、
前記首振り部が首振り動作を行う際に、前記第３所定軸が向く方位情報と水平面に対する傾斜角情報の範囲が予め設定されており、前記方向取得手段により取得した前記第３の所定軸の向く方位情報と水平面に対する傾斜角情報が、前記範囲の端部である場合に前記首振り部の首振り動作を反転させる制御手段と
を備えることを特徴とする首振り範囲の制御装置。 - 首振り動作をする首振り部を備える装置において、
前記首振り部に設けられ、第１所定軸方向と第２所定軸方向におけるそれぞれの地磁気の磁界強さの値を検出して出力する地磁気検出手段と、
第１所定軸方向と第２所定軸方向のそれぞれの磁界強さの値と、前記首振り部の第３所定軸の向く方位情報及び水平面に対する傾斜角の情報とが関係付けられた変換テーブルを記憶する記憶手段と、
前記変換テーブルを参照して、前記地磁気検出手段が検出した前記第１所定軸方向と前記第２所定軸方向におけるそれぞれの地磁気の磁界強さの値から前記第３の所定軸の方位情報及び水平面に対する傾斜角情報を取得する方向取得手段と、
前記首振り部が首振り動作を行う際に、前記第３所定軸が向く方位情報と水平面に対する傾斜角情報の範囲が予め設定されており、前記方向取得手段により取得した前記第３の所定軸の向く方位情報と水平面に対する傾斜角情報が、前記範囲の端部である場合に前記首振り部の首振り動作を反転させる制御手段と
を備えることを特徴とする首振り部を備える装置。
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|---|---|---|---|
| JP2002064445A JP4051969B2 (ja) | 2002-03-08 | 2002-03-08 | 地磁気センサを利用した首振り範囲の制御装置及び首振り部を備える装置 |
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