JP6043606B2 - Magnetic element control device, magnetic element control method, and magnetic detection device - Google Patents

Magnetic element control device, magnetic element control method, and magnetic detection device Download PDF

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本発明は、信号処理用回路、それを用いた物理量計測装置に係わり、特に、時間分解型フラックスゲート方式(以下、FG方式と示す。)の磁気素子を駆動する磁気素子制御装置、磁気素子制御方法及びそれを用いて磁界を検出する磁気検出装置に関する。   The present invention relates to a signal processing circuit and a physical quantity measuring apparatus using the circuit, and in particular, a magnetic element control device for driving a time-resolved fluxgate (hereinafter referred to as FG) magnetic element, and a magnetic element control. The present invention relates to a method and a magnetic detection device that detects a magnetic field using the method.

一般に、FG方式の磁気素子は、他の磁気素子であるホール素子や磁気抵抗素子に比較すると、磁界を検出する感度が高く、小型化が可能であるため、携帯電子機器などの方位検出装置などに用いられている。
図14は、時間分解型FG方式の磁気素子(磁界比例式測定)の構成例を示す図である。この図14において、FG方式の磁気素子は、高透磁率材からなる磁性体コアの外周面に対し、励磁巻線と検知巻線とが巻かれている。励磁巻線の巻かれている領域は励磁信号により駆動される励磁コイルとして機能し、検知巻線の巻かれている領域は検知信号を出力する検出コイルとして機能する。定常磁界Hexは、磁性体コアの励磁巻線及び検知巻線の作る円筒空間を貫通する磁界である。
In general, FG magnetic elements have higher sensitivity to detect magnetic fields than other magnetic elements such as Hall elements and magnetoresistive elements, and can be reduced in size. It is used for.
FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration example of a time-resolved FG type magnetic element (magnetic field proportional measurement). In FIG. 14, in the FG magnetic element, an excitation winding and a detection winding are wound around the outer peripheral surface of a magnetic core made of a high permeability material. The region around which the excitation winding is wound functions as an excitation coil driven by the excitation signal, and the region around which the detection winding is wound functions as a detection coil that outputs a detection signal. The stationary magnetic field Hex is a magnetic field penetrating through a cylindrical space formed by the excitation winding and the detection winding of the magnetic core.

図15は、時間分解型FG方式の磁気素子を用いて磁界比例式における磁気検出の原理を説明する波形図である。ここで、図15(a)は、磁気素子の励磁コイルに供給される励磁電流を示す図であり、縦軸が励磁電流の電流値を示し、横軸が時刻を示している。図15(b)は、磁気素子の励磁コイルが磁性体コア内に発生させる磁界の磁束密度を示す図であり、縦軸が磁性体コア内における磁束密度を示し、横軸が時刻を示している。図15(c)は、磁気素子の検出コイルが誘導起電力により発生するパルスの電圧値を示す図であり、縦軸が検出コイルのピックアップ電圧の電圧値を示し、横軸が時刻を示している。   FIG. 15 is a waveform diagram illustrating the principle of magnetic detection in a magnetic field proportional type using a time-resolved FG type magnetic element. Here, FIG. 15A is a diagram showing the excitation current supplied to the excitation coil of the magnetic element, where the vertical axis shows the current value of the excitation current and the horizontal axis shows the time. FIG. 15B is a diagram showing the magnetic flux density of the magnetic field generated in the magnetic core by the exciting coil of the magnetic element, the vertical axis showing the magnetic flux density in the magnetic core, and the horizontal axis showing the time. Yes. FIG. 15C is a diagram showing the voltage value of the pulse generated by the induced electromotive force in the detection coil of the magnetic element, the vertical axis shows the voltage value of the pickup voltage of the detection coil, and the horizontal axis shows the time. Yes.

この図15において励磁コイルを駆動させるため、励磁コイルの端子間に、一定周期で交番する励磁電流Idの信号(以下、励磁信号とする)を、すなわち図15(b)に示すように三角波形状の励磁信号(すなわち、三角波電流信号)を印加する(例えば、特許文献3参照)。
これにより、励磁電流の向きが変化する時間(励磁電流の正負の交番時間帯)において、図15(c)の場合には、時刻t1及び時刻t2において、検出コイルが誘導起電力による正負のパルス(ピックアップ信号、すなわちpu信号)が発生する。以下、このパルスの電圧Vp(ピックアップ電圧)を検知信号とする。この検知信号は、三角波電流信号の周期に対応して、連続的に正負の極性の電圧を有するパルスとして、検出コイルの端子間に発生する(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。
In FIG. 15, in order to drive the excitation coil, a signal of excitation current Id alternating between terminals of the excitation coil (hereinafter referred to as excitation signal), that is, a triangular wave shape as shown in FIG. The excitation signal (that is, the triangular wave current signal) is applied (see, for example, Patent Document 3).
Thus, in the case of FIG. 15C in the time when the direction of the excitation current changes (positive and negative alternating time zone of the excitation current), at time t1 and time t2, the detection coil has positive and negative pulses due to the induced electromotive force. (Pickup signal, ie, pu signal) is generated. Hereinafter, the voltage Vp (pickup voltage) of this pulse is used as a detection signal. This detection signal is generated between the terminals of the detection coil as a pulse having a positive and negative polarity voltage continuously corresponding to the period of the triangular wave current signal (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

磁性体コアの励磁巻線及び検知巻線の作る円筒空間を貫通する定常磁界Hex(図14参照)が、この磁気素子に印加された場合、励磁巻線においてこの定常磁界Hexに対応した定常電流が流れる。すなわち、励磁巻線に印加される励磁信号の励磁電流Idに対して、上述した定常電流がオフセットとして重畳される。
その結果、このオフセットによって、交番する励磁信号により励磁コイルの駆動状態が変化し、すなわち、励磁電流Idの流れる向きが変化する時刻が、定常磁界Hexが印加されている場合と、定常磁界Hexが印加されていない場合とで変化する。
When a stationary magnetic field Hex (see FIG. 14) penetrating through the cylindrical space formed by the excitation winding and the detection winding of the magnetic core is applied to this magnetic element, the stationary current corresponding to this stationary magnetic field Hex in the excitation winding. Flows. That is, the above-described steady current is superimposed as an offset on the excitation current Id of the excitation signal applied to the excitation winding.
As a result, the driving state of the exciting coil changes due to the alternating excitation signal due to this offset, that is, the time when the direction in which the exciting current Id flows changes when the stationary magnetic field Hex is applied and when the stationary magnetic field Hex is It varies depending on whether it is not applied.

このとき、図15(c)に示すように、定常磁界Hexが印加されていない(Hex=0)場合に比較し、励磁コイルの発生する磁界と同様の方向の定常磁界Hexが印加されている(Hex>0)場合、励磁電流Idの流れる向きの変化するタイミングである時刻t1が遅くなり、時刻t2が早くなる(時間TmがT/2より短くなる)。一方、定常磁界Hexが印加されていない場合に比較し、励磁コイルの発生する磁界と反対の方向の定常磁界Hexが印加されている(Hex<0)場合、励磁電流Idの流れる向きの変化するタイミングにおいて時刻t1が早くなり、時刻t2が遅くなる(時間TpがT/2より長くなる)。   At this time, as shown in FIG. 15C, the stationary magnetic field Hex is applied in the same direction as the magnetic field generated by the exciting coil as compared with the case where the stationary magnetic field Hex is not applied (Hex = 0). In the case of (Hex> 0), the time t1, which is the timing at which the direction in which the excitation current Id flows, is delayed, and the time t2 is advanced (time Tm is shorter than T / 2). On the other hand, when the stationary magnetic field Hex in the direction opposite to the magnetic field generated by the exciting coil is applied (Hex <0), the direction in which the exciting current Id flows changes as compared with the case where the stationary magnetic field Hex is not applied. At the timing, the time t1 becomes earlier and the time t2 becomes later (time Tp becomes longer than T / 2).

これにより、この励磁電流Idの流れる方向が変わるタイミングに応じて変化する、磁性体コア内における磁束密度φの変化も、励磁電流Idに重畳される定常磁界Hexによる定常電流に対応して変化することになる。
そして、磁束の方向が変化した際、検出コイルに対して磁束の変化を打ち消す方向に誘導起電力が発生し、すなわち励磁電流Idが正から負に変化するタイミングにおいて検知信号が負電圧のパルスとして発生する。一方、励磁電流Idが負から正に変化するタイミングにおいて検知信号が正電圧のパルスとして発生する。
As a result, the change in the magnetic flux density φ in the magnetic core, which changes according to the timing at which the direction in which the excitation current Id flows, also changes corresponding to the steady current due to the steady magnetic field Hex superimposed on the excitation current Id. It will be.
When the direction of the magnetic flux changes, an induced electromotive force is generated in a direction that cancels the change of the magnetic flux with respect to the detection coil. Occur. On the other hand, the detection signal is generated as a positive voltage pulse at the timing when the excitation current Id changes from negative to positive.

したがって、FG型の磁気素子は、定常磁界Hexの印加されていない場合の検知信号の出力されるタイミングと、定常磁界Hexが印加されている場合の検知信号の出力されるタイミングとを比較することにより、定常磁界Hexの大きさを間接的に測定することができる。すなわち、定常磁界Hexが印加された場合、駆動コイルに特定の定常電流が流れるため、励磁信号に一定のオフセットが重畳し、負電圧及び正電圧のパルス状の検知信号の時間間隔が変化する。
したがって、FG型の磁気素子を用いた磁気検出装置は、負電圧及び正電圧のパルス状の検知信号の発生する時間間隔を測定することにより、外部から印加された定常磁界Hexの強度を測定している(例えば、特許文献1、特許文献2及び特許文献3参照)。
Therefore, the FG type magnetic element compares the timing at which the detection signal is output when the stationary magnetic field Hex is not applied with the timing at which the detection signal is output when the stationary magnetic field Hex is applied. Thus, the magnitude of the stationary magnetic field Hex can be indirectly measured. That is, when a steady magnetic field Hex is applied, a specific steady current flows in the drive coil, so that a constant offset is superimposed on the excitation signal, and the time interval between the negative and positive voltage pulse detection signals changes.
Therefore, the magnetic detection device using the FG type magnetic element measures the intensity of the stationary magnetic field Hex applied from the outside by measuring the time interval at which the negative and positive voltage pulse detection signals are generated. (For example, refer to Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3).

ここで、励磁コイルに印加する励磁電流Idの最大値を、磁性体コアの飽和磁束密度以上となる磁界が発生する値に設定する。これにより、磁気素子の測定磁界範囲は、励磁信号の一周期の時間と、定常磁界Hexを印加することによるオフセットとしての定常電流の電流値に対応した時間変化(以下、励磁効率とする)とから決定される。
すなわち、図15に示すように、時刻t0から時刻t3までが、励磁信号の一周期であり、この周期幅は時間Tである。定常磁界Hexが印加されていない場合(Hex=0)、負電圧の検知信号(以下、第1検知信号とする)が出力される時刻t1から、正の電圧の検知信号(以下、第2検知信号とする)が検出される時刻t2までの時間Twは、励磁信号の半周期となるため、時間T/2となる。
Here, the maximum value of the excitation current Id applied to the excitation coil is set to a value that generates a magnetic field that is equal to or higher than the saturation magnetic flux density of the magnetic core. Thereby, the measurement magnetic field range of the magnetic element includes a time of one period of the excitation signal and a time change (hereinafter referred to as excitation efficiency) corresponding to the current value of the steady current as an offset by applying the steady magnetic field Hex. Determined from.
That is, as shown in FIG. 15, the period from time t0 to time t3 is one period of the excitation signal, and this period width is time T. When the stationary magnetic field Hex is not applied (Hex = 0), a positive voltage detection signal (hereinafter referred to as second detection) from time t1 when a negative voltage detection signal (hereinafter referred to as first detection signal) is output. The time Tw until the time t2 when the signal is detected is a half cycle of the excitation signal, and thus becomes the time T / 2.

また、定常磁界Hexが印加されている場合、この第1検知信号が出力されてから第2検知信号が検出されるまでの時間幅(以下、計測時間幅)が時間T/2に対して変化する。ここで、図14に示すように、定常磁界Hexの磁束方向が実線の矢印の場合(Hex>0)、励磁コイルの生成する磁束方向と同一方向のため、時間幅Tmが時間T/2より短いものとなり(T0>Tm)、一方、定常磁界Hexの磁束方向が破線の矢印の場合(Hex<0)、励磁コイルの生成する磁束方向と逆方向のため、時間幅Tpが時間T/2より長くなる(Tp>T0)。ここで、T0=T/2である。   In addition, when a stationary magnetic field Hex is applied, a time width (hereinafter referred to as a measurement time width) from when the first detection signal is output until the second detection signal is detected changes with respect to time T / 2. To do. Here, as shown in FIG. 14, when the magnetic flux direction of the stationary magnetic field Hex is a solid arrow (Hex> 0), the time width Tm is determined from the time T / 2 because the direction is the same as the magnetic flux direction generated by the exciting coil. On the other hand, when the magnetic flux direction of the stationary magnetic field Hex is a dashed arrow (Hex <0), the time width Tp is the time T / 2 because the direction is opposite to the magnetic flux direction generated by the exciting coil. It becomes longer (Tp> T0). Here, T0 = T / 2.

次に、図16は、時間分解型FG方式の磁気素子を用いて磁界比例式制御における磁気素子制御装置を用いた磁気検出装置の構成例を示す概略ブロック図である。図16において、磁気素子500は、図14に示す磁気素子であり、検出コイル502及び励磁コイル501から構成されている。
磁気素子制御装置400は、磁気素子制御部401とクロック信号生成部402とクロック信号調整部403とから構成されている。
クロック信号生成部402は、周期Tのクロックを生成して、クロック信号調整部403に対して出力する。
クロック信号調整部403は、供給されるクロックの信号レベルを調整して、調整されたクロックを磁気素子制御部401へ出力する。
Next, FIG. 16 is a schematic block diagram illustrating a configuration example of a magnetic detection device using a magnetic element control device in magnetic field proportional control using a time-resolved FG type magnetic element. In FIG. 16, a magnetic element 500 is the magnetic element shown in FIG. 14 and includes a detection coil 502 and an excitation coil 501.
The magnetic element control device 400 includes a magnetic element control unit 401, a clock signal generation unit 402, and a clock signal adjustment unit 403.
The clock signal generation unit 402 generates a clock with a period T and outputs it to the clock signal adjustment unit 403.
The clock signal adjustment unit 403 adjusts the signal level of the supplied clock and outputs the adjusted clock to the magnetic element control unit 401.

磁気素子制御部401は、検出信号増幅部4012、検出信号比較部4013、出力信号生成部4015、データ信号変換部4016、励磁信号調整部4017、励磁信号生成部4018を備えている。
励磁信号生成部4018は、クロック信号調整部403から供給されるクロックから、例えば、図16(a)に示す励磁信号である三角波を生成する。
励磁信号調整部4017は、励磁信号生成部4018から供給される励磁信号の電圧レベルを調整して、励磁信号として励磁コイル501に対して供給する。
The magnetic element control unit 401 includes a detection signal amplification unit 4012, a detection signal comparison unit 4013, an output signal generation unit 4015, a data signal conversion unit 4016, an excitation signal adjustment unit 4017, and an excitation signal generation unit 4018.
The excitation signal generation unit 4018 generates, for example, a triangular wave that is an excitation signal illustrated in FIG. 16A from the clock supplied from the clock signal adjustment unit 403.
The excitation signal adjustment unit 4017 adjusts the voltage level of the excitation signal supplied from the excitation signal generation unit 4018 and supplies it to the excitation coil 501 as an excitation signal.

励磁コイル501は、三角波に対応した磁界を、磁気素子500の磁性体コア内に生成する。
検出コイル502は、磁性体コア内における励磁信号の正負の交番時間帯に、パルスを発生する。
検出信号増幅部4012は、検出コイル502から供給されるパルスの電圧レベルを増幅し、検出信号として検出信号比較部4013へ出力する。
検出信号比較部4013は、パルス(検出信号)の時刻t1と時刻t2との時間幅と、T/2との差分を求め、この差分を出力信号生成部4015へ出力する。
The exciting coil 501 generates a magnetic field corresponding to the triangular wave in the magnetic core of the magnetic element 500.
The detection coil 502 generates a pulse during positive and negative alternating time zones of the excitation signal in the magnetic core.
The detection signal amplification unit 4012 amplifies the voltage level of the pulse supplied from the detection coil 502 and outputs the amplified voltage level to the detection signal comparison unit 4013 as a detection signal.
The detection signal comparison unit 4013 obtains the difference between the time width of the pulse (detection signal) between the time t1 and the time t2 and T / 2, and outputs this difference to the output signal generation unit 4015.

出力信号生成部4015は、供給される時間を示す差分から、この差分に対応する電圧情報を求める。出力信号生成部4015は、求めた電圧情報をデータ信号変換部4016へ出力する。
データ信号変換部4016は、内部記憶部に予め書き込まれて記憶されている電圧値磁界テーブルから、電圧情報の電圧値に対応する磁界強度を読み出して、磁気素子500に印加されている磁界の強度を求める。電圧値磁界テーブルは、上記電圧情報の電圧値と印加された定常磁界Hexの強度との対応を示すテーブルである。データ信号出力端子には、磁界強度検出装置(不図示)が接続されている。
The output signal generation unit 4015 obtains voltage information corresponding to the difference from the difference indicating the supplied time. The output signal generation unit 4015 outputs the obtained voltage information to the data signal conversion unit 4016.
The data signal conversion unit 4016 reads the magnetic field intensity corresponding to the voltage value of the voltage information from the voltage value magnetic field table previously written and stored in the internal storage unit, and the intensity of the magnetic field applied to the magnetic element 500 Ask for. The voltage value magnetic field table is a table showing the correspondence between the voltage value of the voltage information and the intensity of the applied stationary magnetic field Hex. A magnetic field intensity detection device (not shown) is connected to the data signal output terminal.

次に、図17は、時間分解型FG方式の磁気素子(磁界平衡式測定)の構成例を示す図である。この図17が示すように、磁界平衡式測定におけるFG方式の磁気素子は、図14の磁気素子とは異なり、高透磁率材からなる磁性体コアの外周面に対し、励磁巻線と検知巻線とに加えて、フィードバック(以下、FB)巻線が巻かれている。励磁巻線の巻かれている領域は励磁信号により駆動される励磁コイルとして機能し、検知巻線の巻かれている領域は検知信号を出力する検出コイルとして機能し、フィードバック巻線の巻かれている領域はフィードバック信号により駆動されるFBコイルとして機能する。定常磁界Hexは、磁性体コアの励磁巻線及び検知巻線の作る円筒空間を貫通する磁界である。   Next, FIG. 17 is a diagram illustrating a configuration example of a time-resolved FG type magnetic element (magnetic field balance type measurement). As shown in FIG. 17, the magnetic element of the FG method in the magnetic field balance measurement is different from the magnetic element of FIG. 14 in that the excitation winding and the detection winding are provided on the outer peripheral surface of the magnetic core made of a high permeability material. In addition to the wire, a feedback (hereinafter FB) winding is wound. The region where the excitation winding is wound functions as an excitation coil driven by the excitation signal, and the region where the detection winding is wound functions as a detection coil which outputs the detection signal, and the feedback winding is wound. The functioning area functions as an FB coil driven by a feedback signal. The stationary magnetic field Hex is a magnetic field penetrating through a cylindrical space formed by the excitation winding and the detection winding of the magnetic core.

次に、図18は、時間分解型FG方式の磁気素子を用いて磁界平衡式測定における磁気検出の原理を説明する波形図である。
図18(a)は、磁気素子の励磁コイルに供給される励磁電流を示し、縦軸が励磁電流の電流値を示し、横軸が時間を示している。励磁電流は、基準電流値0A(ゼロアンペア)を境にした正負の交番信号である。図18(b)は、磁気素子のFBコイルに印加する電流であるFB信号(すなわち帰還信号)を示す図であり、縦軸がFB信号の電流値を示し、横軸が時間を示している。図18(c)は、磁気素子の検出コイルが誘導起電力により発生するパルスの電圧値を示す図であり、縦軸がピックアップ信号の電圧値を示し、横軸が時間を示している。
Next, FIG. 18 is a waveform diagram illustrating the principle of magnetic detection in magnetic field balance type measurement using a time-resolved FG type magnetic element.
FIG. 18A shows the excitation current supplied to the excitation coil of the magnetic element, the vertical axis shows the current value of the excitation current, and the horizontal axis shows time. The exciting current is a positive / negative alternating signal with a reference current value of 0 A (zero ampere) as a boundary. FIG. 18B is a diagram illustrating an FB signal (that is, a feedback signal) that is a current applied to the FB coil of the magnetic element, where the vertical axis indicates the current value of the FB signal, and the horizontal axis indicates time. . FIG. 18C is a diagram showing the voltage value of a pulse generated by the induced electromotive force in the detection coil of the magnetic element, the vertical axis shows the voltage value of the pickup signal, and the horizontal axis shows time.

この図18に示すように、磁界平衡式測定の場合、磁気素子に印加される定常磁界Hex(磁性体コア内を通過する定常磁界)を打ち消す磁界を、上記FBコイルにより発生させる。そして、定常磁界を打ち消す磁界をFBコイルに発生させる際の電流値から、磁気素子に印加されている定常磁界Hexを測定している。
磁界平衡式においては、磁性体コア内における定常磁界を打ち消すための磁界を発生するコイルとして、励磁コイル及び検出コイルに加えて、上記FBコイルが磁気素子に設けられている。
以下、本明細書においては、FB信号を印加して磁性体コア内の定常磁界を打ち消し、磁界の測定を行う方式をFBコイルFB制御とする。
As shown in FIG. 18, in the case of magnetic field balance type measurement, a magnetic field that cancels out the stationary magnetic field Hex (stationary magnetic field passing through the magnetic core) applied to the magnetic element is generated by the FB coil. Then, the stationary magnetic field Hex applied to the magnetic element is measured from the current value when the FB coil generates a magnetic field that cancels the stationary magnetic field.
In the magnetic field balance type, in addition to the excitation coil and the detection coil, the FB coil is provided in the magnetic element as a coil for generating a magnetic field for canceling the stationary magnetic field in the magnetic core.
Hereinafter, in the present specification, the FB coil FB control is a method in which the FB signal is applied to cancel the stationary magnetic field in the magnetic core and measure the magnetic field.

また、磁界平衡式測定の場合、すでに説明した磁界比例式と同様に、励磁コイルに印加される励磁信号の正負の交番時間帯に、検出コイルにおいて発生するパルスの時間間隔を測定する。そして、測定結果に基づき、負電圧の検知信号が出力される時刻t1から、正の電圧の検知信号が検出される時刻t2までの時間が、T/2となるように、FBコイルに対してFB信号を印加する。
例えば、図18(c)において、時刻t1と時刻t2との時間幅が、T/2より広くなると、図18(a)に示すように負の方向の定常磁界Hexが印加され、実質的に励磁信号の波形が波形L0から波形L2へと変化したこととなる。このため、励磁信号の波形L2を、時刻t1と時刻t2との時間幅が、T/2となる曲線L0の位置に戻すため、FBコイルに対して図18(b)における波形FB2によって表される電流値のFB信号を印加する。
In the case of magnetic field balance type measurement, the time interval of pulses generated in the detection coil is measured in the positive and negative alternating time zones of the excitation signal applied to the excitation coil, as in the magnetic field proportional expression already described. Then, based on the measurement result, the time from the time t1 when the negative voltage detection signal is output to the time t2 when the positive voltage detection signal is detected is T / 2, so that the time is T / 2. Apply FB signal.
For example, in FIG. 18C, when the time width between time t1 and time t2 becomes wider than T / 2, a stationary magnetic field Hex in the negative direction is applied as shown in FIG. This means that the waveform of the excitation signal has changed from the waveform L0 to the waveform L2. For this reason, in order to return the waveform L2 of the excitation signal to the position of the curve L0 where the time width between the time t1 and the time t2 is T / 2, the FB coil is represented by the waveform FB2 in FIG. An FB signal having a current value is applied.

一方、図18(c)において、時刻t1と時刻t2との時間幅が、T/2より狭くなると、図18(a)に示すように正の方向の定常磁界Hexが印加され、実質的に励磁信号の波形が波形L0から波形L1へと変化したこととなる。このため、励磁信号の波形L1を波形L0の位置に戻すため、FBコイルに対して図18(b)における波形FB1によって表される電流値のFB信号を印加する。
そして、時刻t1と時刻t2との時間幅が、T/2となるようにFBコイルに印加したFB信号の電流値から、磁気素子に印加される定常磁界の強度を求めることになる。
On the other hand, in FIG. 18C, when the time width between the time t1 and the time t2 becomes narrower than T / 2, a stationary magnetic field Hex in the positive direction is applied as shown in FIG. This means that the waveform of the excitation signal has changed from the waveform L0 to the waveform L1. Therefore, in order to return the waveform L1 of the excitation signal to the position of the waveform L0, an FB signal having a current value represented by the waveform FB1 in FIG. 18B is applied to the FB coil.
Then, the strength of the stationary magnetic field applied to the magnetic element is obtained from the current value of the FB signal applied to the FB coil so that the time width between time t1 and time t2 is T / 2.

次に、図19は、FBコイルFB制御における磁気素子制御装置を用いた磁気検出装置の構成例を示すブロック図である。図19において、磁気素子300は、励磁コイル301、FBコイル302、検出コイル303から構成されている。
磁気素子制御装置200は、磁気素子制御部201とクロック信号生成部202とクロック信号調整部203とから構成されている。
クロック信号生成部202は、周期Tのクロックを生成して、クロック信号調整部203に対して出力する。
クロック信号調整部203は、供給されるクロックの信号レベルを調整して、調整されたクロックを磁気素子制御部201へ出力する。
Next, FIG. 19 is a block diagram showing a configuration example of a magnetic detection device using a magnetic element control device in FB coil FB control. In FIG. 19, the magnetic element 300 includes an excitation coil 301, an FB coil 302, and a detection coil 303.
The magnetic element control device 200 includes a magnetic element control unit 201, a clock signal generation unit 202, and a clock signal adjustment unit 203.
The clock signal generation unit 202 generates a clock with a period T and outputs it to the clock signal adjustment unit 203.
The clock signal adjustment unit 203 adjusts the signal level of the supplied clock and outputs the adjusted clock to the magnetic element control unit 201.

磁気素子制御部201は、検出信号増幅部2012、検出信号比較部2013、帰還信号調整部2014、帰還信号変換部2015、データ信号変換部2016、励磁信号調整部2017、励磁信号生成部2018を備えている。
励磁信号生成部2018は、クロック信号調整部203から供給されるクロックから、例えば、図18(a)に示す励磁信号である三角波を生成する。
励磁信号調整部2017は、励磁信号生成部2018から供給される励磁信号の電圧レベルを調整して、励磁信号として励磁コイル301に対して供給する。
The magnetic element control unit 201 includes a detection signal amplification unit 2012, a detection signal comparison unit 2013, a feedback signal adjustment unit 2014, a feedback signal conversion unit 2015, a data signal conversion unit 2016, an excitation signal adjustment unit 2017, and an excitation signal generation unit 2018. ing.
The excitation signal generation unit 2018 generates, for example, a triangular wave that is an excitation signal shown in FIG. 18A from the clock supplied from the clock signal adjustment unit 203.
The excitation signal adjustment unit 2017 adjusts the voltage level of the excitation signal supplied from the excitation signal generation unit 2018 and supplies it to the excitation coil 301 as an excitation signal.

励磁コイル301は、三角波に対応した磁界を、磁気素子300の磁性体コア内に生成する。
検出コイル303は、磁性体コア内における励磁信号の正負の交番時間帯に、パルスを発生する。
FBコイル302は、供給されるFB信号により、磁気素子300の磁性体コアに印加される定常磁界Hexを打ち消す磁界を発生する。
検出信号増幅部2012は、検出コイル303から供給されるパルスの電圧レベルを増幅し、検出信号として検出信号比較部2013へ出力する。
検出信号比較部2013は、パルス(検出信号)の時刻t1と時刻t2との時間幅と、T/2との差分を求め、この差分を帰還信号変換部2015へ出力する。
帰還信号変換部2015は、求められた差分から、FBコイル302に供給するFB信号の電流値を求める。
The exciting coil 301 generates a magnetic field corresponding to the triangular wave in the magnetic core of the magnetic element 300.
The detection coil 303 generates a pulse during positive and negative alternating time zones of the excitation signal in the magnetic core.
The FB coil 302 generates a magnetic field that cancels the stationary magnetic field Hex applied to the magnetic core of the magnetic element 300 in accordance with the supplied FB signal.
The detection signal amplification unit 2012 amplifies the voltage level of the pulse supplied from the detection coil 303 and outputs the amplified voltage level to the detection signal comparison unit 2013 as a detection signal.
The detection signal comparison unit 2013 obtains the difference between the time width between the time t1 and the time t2 of the pulse (detection signal) and T / 2, and outputs this difference to the feedback signal conversion unit 2015.
The feedback signal conversion unit 2015 obtains the current value of the FB signal supplied to the FB coil 302 from the obtained difference.

ここで、帰還信号変換部2015は、内部記憶部に予め書き込まれて記憶されているFB電流値テーブルから、求められた差分に対応する電流値を読み出してFB信号の電流値を求める。FB電流値テーブルは、上記差分と磁性体コア内における定常磁界を打ち消す電流値(デジタル値)との対応を示すテーブルである。
帰還信号調整部2014は、帰還信号変換部2015から供給されるFB信号の電流値を、D/A(Digital/Analog)変換して、生成されたFB信号としての電流を、FBコイル302に対して出力する。また、帰還信号調整部2014は、帰還信号変換部2015から供給されるFB信号の電流値を、データ信号変換部2016へ出力する。
Here, the feedback signal conversion unit 2015 reads the current value corresponding to the obtained difference from the FB current value table previously written and stored in the internal storage unit, and obtains the current value of the FB signal. The FB current value table is a table showing the correspondence between the difference and the current value (digital value) that cancels the stationary magnetic field in the magnetic core.
The feedback signal adjustment unit 2014 performs D / A (Digital / Analog) conversion on the current value of the FB signal supplied from the feedback signal conversion unit 2015, and the generated current as the FB signal is supplied to the FB coil 302. Output. Further, the feedback signal adjustment unit 2014 outputs the current value of the FB signal supplied from the feedback signal conversion unit 2015 to the data signal conversion unit 2016.

データ信号変換部2016は、供給されるFB信号の電流値から、磁性体コア内において打ち消した定常磁界の強度、すなわち磁気素子300に印加されている定常磁界Hexの強度を求める。ここで、データ信号変換部2016は、内部記憶部に予め書き込まれて記憶されている電流値磁界テーブルから、FB信号の電流値に対応する磁界強度を読み出して、磁気素子300に印加されている磁界の強度を求める。電流値磁界テーブルは、上記FB信号の電流値と印加された定常磁界Hexの強度との対応を示すテーブルである。データ信号出力端子には、磁界強度検出装置(不図示)が接続されている。   The data signal conversion unit 2016 obtains the strength of the stationary magnetic field canceled in the magnetic core, that is, the strength of the stationary magnetic field Hex applied to the magnetic element 300 from the current value of the supplied FB signal. Here, the data signal conversion unit 2016 reads out the magnetic field intensity corresponding to the current value of the FB signal from the current value magnetic field table previously written and stored in the internal storage unit, and is applied to the magnetic element 300. Find the strength of the magnetic field. The current value magnetic field table is a table showing the correspondence between the current value of the FB signal and the strength of the applied stationary magnetic field Hex. A magnetic field intensity detection device (not shown) is connected to the data signal output terminal.

上述した時間分解型FG方式の磁気素子を用いて磁界比例式における磁気検出を行う場合、磁気素子300の磁性体コアの材料と構造とに起因するコイルに印加する電流あたりの発生磁界量(以下、励磁効率とする)と、励磁信号の強度により、測定可能な磁界範囲が決定される。
一方、時間分解型FG方式の磁気素子を用いて磁界平衡式における磁気検出を行う場合、磁気素子300に対して印加される定常磁界Hexによらず、一定の時間間隔(T/2)で検出信号が出力されるように、磁性体コア近傍の磁界を平衡状態として維持している。このため、磁気素子300全体の電源電圧により制限、すなわちFB信号の電流値が供給可能な範囲で磁界の測定を行うことができる。
When performing magnetic detection in the magnetic field proportional type using the above-described time-resolved FG type magnetic element, the amount of magnetic field generated per current applied to the coil due to the material and structure of the magnetic core of the magnetic element 300 (hereinafter referred to as the magnetic field) And the excitation efficiency) and the intensity of the excitation signal determine the measurable magnetic field range.
On the other hand, when magnetic detection in a magnetic field balance type is performed using a time-resolved FG type magnetic element, detection is performed at a constant time interval (T / 2) regardless of the stationary magnetic field Hex applied to the magnetic element 300. The magnetic field near the magnetic core is maintained in an equilibrium state so that a signal is output. For this reason, the magnetic field can be measured within a range that is limited by the power supply voltage of the entire magnetic element 300, that is, the current value of the FB signal can be supplied.

また、時間分解型FG方式の磁気素子を用いて磁界比例式における磁気検出を行う場合、検出信号の出力される時間間隔が磁界に応じて変化するため、磁気感度の線形性が磁気素子300の特性に直接に反映することになる。
一方、時間分解型FG方式の磁気素子を用いて磁界平衡式における磁気検出を行う場合、磁気素子の特性として、励磁効率の磁界依存性が小さいため、検出信号の波形と、検出信号の発生する時間間隔の定常性とが維持され易い。
そのため、たとえば、最大数百A(アンペア)程度の電流により発生する磁界を全測定電流範囲において線形性を維持した状態で測定する磁気素子に適用する場合、従来、磁界比例式に比較して、磁界平衡式における磁気検出が主に用いられている。
In addition, when performing magnetic detection in the magnetic field proportional type using a time-resolved FG type magnetic element, the time interval at which the detection signal is output changes according to the magnetic field, so that the linearity of the magnetic sensitivity is It will be reflected directly in the characteristics.
On the other hand, when performing magnetic detection in a magnetic field balance type using a time-resolved FG type magnetic element, the magnetic field dependence of excitation efficiency is small as a characteristic of the magnetic element, so that the detection signal waveform and the detection signal are generated. The continuity of the time interval is easily maintained.
Therefore, for example, when applied to a magnetic element that measures a magnetic field generated by a current of about several hundreds A (ampere) at maximum while maintaining linearity in the entire measurement current range, conventionally, compared to a magnetic field proportional expression, Magnetic detection in a magnetic field balance type is mainly used.

特開2008−292325号公報JP 2008-292325 A 特開2007−078423号公報JP 2007-078423 A 特開2007−078422号公報JP 2007-078422 A

上述した時間分解型FG方式の磁気素子を用いて磁界比例式によって磁気検出を行う際、すでに述べたように、測定可能な磁界範囲が磁気素子300の励磁効率と励磁信号とにより制限される。
このため、最大測定電流が数百A程度の電流センサとして、磁界比例式の磁気素子を適用する場合、磁気素子単体の出力の線形性の磁界の強度に対する依存性に加え、磁気素子を駆動する電源電圧や許容最大電流値の制限により、高い精度の出力の線形性が得られる磁界の測定範囲が制限される問題がある。
When magnetic detection is performed by the magnetic field proportional method using the above-described time-resolved FG type magnetic element, the measurable magnetic field range is limited by the excitation efficiency and the excitation signal of the magnetic element 300 as described above.
For this reason, when a magnetic field proportional magnetic element is applied as a current sensor having a maximum measurement current of about several hundred A, in addition to the dependence of the linearity of the output of the single magnetic element on the strength of the magnetic field, the magnetic element is driven. There is a problem that the measurement range of the magnetic field that can obtain high-accuracy output linearity is limited by the limitation of the power supply voltage and the allowable maximum current value.

また、検出コイルが発生する検出信号の波形が、定常磁界Hexの強度及び磁性体コアの温度に依存して変化する場合、検出信号の波形の立ち上がりの時間微分値と、検出信号の出力変動とに相関がある。このため、検出信号の出力の時間変動値が磁界の強度に依存して変化することにより、磁界の強度の測定において、特に磁界の強度が高くなるにつれて、時間変動値が増加し、高い精度によって磁界の検出ができなくなる。   Further, when the waveform of the detection signal generated by the detection coil changes depending on the strength of the stationary magnetic field Hex and the temperature of the magnetic core, the time differential value of the rise of the detection signal waveform and the output fluctuation of the detection signal There is a correlation. For this reason, the time fluctuation value of the output of the detection signal changes depending on the strength of the magnetic field, so that in the measurement of the magnetic field strength, the time fluctuation value increases, particularly as the magnetic field strength increases. The magnetic field cannot be detected.

一方、時間分解型FG方式の磁気素子を用いて磁界平衡式によって磁気検出を行う際、FBコイルFB制御において、FB信号は一般的に電流制御により行われている。
すでに述べたように、FB制御信号における電流値と、この電流値により発生する磁界の強度とが比例関係にあり、励磁信号を電流制御とすることにより、理論上において磁気感度の温度依存性が発生しない。したがって、磁気感度の温度補償が不必要となる利点がある。しかし、励磁信号は、電流制御により行う場合であっても、一旦は電圧制御により励磁三角波を生成する方法が一般的である。このため、電圧制御で生成した電圧の励磁三角波を電圧電流変換回路を用いて、電流制御に用いる電流の励磁三角波を生成する必要がある。この結果、電圧電流変換回路に用いるアンプのオフセット値の温度依存性に依存した一定磁界環境下での磁気センサの出力値の温度変化が発生するという問題がある。
On the other hand, when magnetic detection is performed by a magnetic field balance type using a time-resolved FG type magnetic element, the FB signal is generally performed by current control in the FB coil FB control.
As described above, the current value in the FB control signal and the intensity of the magnetic field generated by this current value are proportional to each other, and the temperature dependence of the magnetic sensitivity is theoretically determined by using the excitation signal as the current control. Does not occur. Therefore, there is an advantage that temperature compensation of magnetic sensitivity is unnecessary. However, even when the excitation signal is performed by current control, a method of generating an excitation triangular wave once by voltage control is generally used. For this reason, it is necessary to generate an excitation triangular wave of a current used for current control by using a voltage-current conversion circuit for the excitation triangular wave of the voltage generated by voltage control. As a result, there is a problem that the temperature change of the output value of the magnetic sensor occurs in a constant magnetic field environment depending on the temperature dependency of the offset value of the amplifier used in the voltage-current conversion circuit.

上述したように、磁気素子の制御方法の種別により、磁気感度の線形性及び消費電流に対して利点と欠点とがある。しかしながら、励磁コイルに印加する励磁三角波の制御方法に対するオフセットの温度依存性と、磁気感度の温度依存性とに関する特性は、共通に有している。このため、励磁信号を電流制御にすることにより、磁気感度の温度依存性は低減するが、出力値における温度依存性が発生する。一方、励磁信号を電圧制御にすることにより、出力値の温度依存性が低減するが、磁気感度における温度依存性が発生することになる。
したがって、励磁三角波を電圧制御及び電流制御のいずれで行ったとしても、磁気感度の温度依存性と出力値の温度依存性との双方の温度依存性を同時に低減することが困難である。
As described above, depending on the type of magnetic element control method, there are advantages and disadvantages with respect to linearity of magnetic sensitivity and current consumption. However, the characteristics relating to the temperature dependence of the offset and the temperature dependence of the magnetic sensitivity to the control method of the excitation triangular wave applied to the excitation coil are common. For this reason, the current dependency of the excitation signal reduces the temperature dependence of the magnetic sensitivity, but the temperature dependence of the output value occurs. On the other hand, when the excitation signal is voltage controlled, the temperature dependence of the output value is reduced, but the temperature dependence of the magnetic sensitivity occurs.
Therefore, it is difficult to reduce both the temperature dependency of the magnetic sensitivity and the temperature dependency of the output value at the same time, regardless of whether the excitation triangular wave is performed by voltage control or current control.

また、磁気平衡式の測定磁界範囲は、磁気素子の励磁効率と励磁電流とにより制約を受けず、磁気素子全体の適正電源電圧や許容最大FB電流値により、測定磁界範囲が制限される。また、FB信号を電流制御することにより、帰還信号の電流量の違いによって帰還コイルのコイル温度が変化し、コイルの抵抗値が変動したとしても、一定電流で制御される。このため、FB信号の変化量が大きくなる高磁界環境下においても、磁気感度の高い線形性を維持することができる。   The magnetic balance type measurement magnetic field range is not limited by the excitation efficiency and excitation current of the magnetic element, and the measurement magnetic field range is limited by the appropriate power supply voltage and the allowable maximum FB current value of the entire magnetic element. Further, by controlling the current of the FB signal, even if the coil temperature of the feedback coil changes due to the difference in the current amount of the feedback signal and the resistance value of the coil fluctuates, it is controlled with a constant current. For this reason, even in a high magnetic field environment where the amount of change in the FB signal is large, linearity with high magnetic sensitivity can be maintained.

また、磁気素子の特性の個体偏差により、励磁コイルや帰還コイル各々の励磁効率が変化した場合、磁気平衡におけるFB収束時間が変化する。しかしながら、期間コイルを制御する制御回路の設計適正化により、FB収束残差の発生を抑制することができる。特に、FBコイルFB制御において、励磁コイルの励磁効率と帰還コイルの励磁効率との比が一定に保持されている場合、励磁コイルと帰還コイルとの磁気感度の比が変化しないため、FB収束時間が変化することはない。   In addition, when the excitation efficiency of each of the excitation coil and the feedback coil changes due to individual deviations in the characteristics of the magnetic elements, the FB convergence time in magnetic equilibrium changes. However, it is possible to suppress the occurrence of the FB convergence residual by optimizing the design of the control circuit that controls the period coil. In particular, in the FB coil FB control, when the ratio between the excitation efficiency of the excitation coil and the excitation efficiency of the feedback coil is kept constant, the ratio of the magnetic sensitivity between the excitation coil and the feedback coil does not change. Will not change.

したがって、半導体プロセスなどにより、励磁コイルと帰還コイルとを同時に形成する場合、コイル抵抗が変化しても、コイル抵抗の比率が維持され易いため、FB収束性の指標であるFB収束残差とFB収束時間とが変化しない。
一方、磁界に比例した電流のFB信号が必要となるため、磁気比例式と比較して、帰還コイルの制御回路における消費電流が増加することになる。さらに、FB信号が電流制御の場合、一定電流を生成するため、電圧電流変換回路を導入する必要があり、制御回路全体の消費電流が増加するという問題がある。
Therefore, when the exciting coil and the feedback coil are formed simultaneously by a semiconductor process or the like, even if the coil resistance changes, the ratio of the coil resistance is easily maintained. The convergence time does not change.
On the other hand, since an FB signal having a current proportional to the magnetic field is required, current consumption in the feedback coil control circuit is increased as compared with the magnetic proportional type. Furthermore, when the FB signal is current controlled, a constant current is generated, so that it is necessary to introduce a voltage-current conversion circuit, and there is a problem that current consumption of the entire control circuit increases.

また、FB信号が電流制御の場合、一制御回路内における差動信号の基準電位が、帰還電流量の増加に伴い、時間的に変動して不安定になり易い問題がある。加えて、励磁振動が電流制御の場合、磁気比例式における励磁信号の特性と同様に、電圧電流変換回路のアンプにおけるオフセットの温度依存性によって、一定磁界環境下での磁気センサの温度変化が発生する問題がある。   Further, when the FB signal is current controlled, there is a problem that the reference potential of the differential signal in one control circuit is likely to fluctuate with time as the amount of feedback current increases and become unstable. In addition, when the excitation vibration is current control, the temperature dependence of the magnetic sensor in a constant magnetic field environment occurs due to the temperature dependence of the offset in the amplifier of the voltage-current converter circuit, as well as the characteristics of the excitation signal in the magnetic proportional type. There is a problem to do.

上述したように、制御方法の種別により、磁気感度の線形性と消費電流に対して、制御法各々の利点及び欠点がある。
しかしながら、励磁コイルを駆動する三角波信号の制御方法に対するオフセットの温度依存性と、磁気感度の温度依存性とに関する特性は、制御方法の種別に関係なく共通に有している。
すなわち、励磁コイルに対する励磁信号を電流制御とした場合、磁気感度の温度依存性は抑制されるが、磁気素子の出力値の温度依存性が発生することになる。一方、励磁信号を電圧制御とした場合、磁気素子の出力値の温度依存性を低減できるが、磁気感度の温度依存性が発生する。
したがって、励磁コイルの制御方法を変更したとしても、磁気感度の温度依存性と磁気素子の出力値の温度依存性との双方を同時に低減させることは困難である。
As described above, depending on the type of control method, there are advantages and disadvantages of each control method with respect to linearity of magnetic sensitivity and current consumption.
However, the characteristics relating to the temperature dependence of the offset and the temperature dependence of the magnetic sensitivity with respect to the control method of the triangular wave signal for driving the exciting coil have in common regardless of the type of the control method.
That is, when the excitation signal for the excitation coil is current control, the temperature dependence of the magnetic sensitivity is suppressed, but the temperature dependence of the output value of the magnetic element occurs. On the other hand, when the excitation signal is voltage controlled, the temperature dependence of the output value of the magnetic element can be reduced, but the temperature dependence of the magnetic sensitivity occurs.
Therefore, even if the excitation coil control method is changed, it is difficult to simultaneously reduce both the temperature dependence of the magnetic sensitivity and the temperature dependence of the output value of the magnetic element.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、励磁コイルの制御方法によらずに、磁気感度の温度依存性と磁気素子の出力値の温度依存性との双方を同時に抑制することが可能な磁気素子制御装置、磁気素子制御方法及び磁気検出装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and suppresses both the temperature dependence of the magnetic sensitivity and the temperature dependence of the output value of the magnetic element at the same time without depending on the control method of the exciting coil. It is an object of the present invention to provide a magnetic element control device, a magnetic element control method, and a magnetic detection device that are capable of performing the above.

この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の磁気素子制御装置は、磁性体コアに設けられた複数の励磁コイルに対して交番信号を印加し、前記磁性体コアに設けられた検出コイルから、前記交番信号に対応して検出される極性の異なるパルス状信号の波形を検出し、この極性の異なるパルス状信号の検出間隔により、定常磁界を検出する磁気素子を制御する磁気素子制御装置であり、前記励磁コイルのうち第1励磁コイルに印加する、電流制御とした励磁信号である、前記交番信号における第1の交番信号を生成する第1励磁信号生成部と、前記励磁コイルのうち前記第1励磁コイルと巻線の巻き方向が逆である第2励磁コイルに印加する、電流制御とした励磁信号である、前記交番信号における前記第1の交番信号と同期した極性の異なる第2の交番信号を生成する第2励磁信号生成部と、前記交番信号の電流方向が切替る際の誘導起電力で発生する正又は負電圧の検出信号を検出する検出信号比較部とを備え、前記第1励磁信号生成部及び前記第2励磁信号生成部の各々におけるオフセットの変化の極性が正及び負の温度特性で逆であることを特徴とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and the magnetic element control device of the present invention applies an alternating signal to a plurality of exciting coils provided in a magnetic core, and applies the alternating signal to the magnetic core. From the provided detection coil, the waveform of the pulse signal with different polarity detected corresponding to the alternating signal is detected, and the magnetic element for detecting the stationary magnetic field is controlled by the detection interval of the pulse signal with different polarity. A first excitation signal generation unit that generates a first alternating signal in the alternating signal , which is an excitation signal that is current-controlled excitation that is applied to the first excitation coil among the excitation coils. winding direction of the first exciting coil and the winding is applied to the second excitation coil is opposite of said excitation coil, a excitation signal current control, the first alternating signal in the alternating signal A second excitation signal generator for generating a second alternating signal having different polarities in synchronization, and a detection signal for detecting a positive or negative voltage detection signal generated by an induced electromotive force when the current direction of the alternating signal is switched and a comparison unit, the polarity of the change in the offset in each of the first excitation signal generator and the second excitation signal generating section is characterized by reverse der Rukoto in positive and negative temperature characteristics.

本発明の磁気素子制御装置は、前記第2励磁信号生成部が、前記第1励磁信号生成部における基準電位に対する信号変化の極性を反転する回路を備えていることを特徴とする。   The magnetic element control device of the present invention is characterized in that the second excitation signal generation unit includes a circuit for inverting the polarity of signal change with respect to a reference potential in the first excitation signal generation unit.

本発明の磁気素子制御装置は、正電圧及び負電圧の検出信号間の時間幅を電圧情報に変換する出力信号生成部と、前記電圧情報を、磁界強度を示すデータ信号として出力するデータ信号変換部とをさらに備えることを特徴とする。   The magnetic element control device of the present invention includes an output signal generation unit that converts a time width between detection signals of positive voltage and negative voltage into voltage information, and data signal conversion that outputs the voltage information as a data signal indicating magnetic field strength And a section.

本発明の磁気素子制御装置は、正電圧及び負電圧の検出信号間の時間幅を電圧情報に変換する帰還信号生成部と、前記電圧情報から前記磁気素子に印加されている定常磁界をキャンセルする磁界を帰還コイルに発生させるため、前記帰還コイルに印加する帰還信号を生成する帰還信号調整部と、前記帰還信号を、磁界強度を示すデータ信号として出力するデータ信号変換部とをさらに備えることを特徴とする。 A magnetic element control device according to the present invention cancels a stationary magnetic field applied to the magnetic element from the voltage information, and a feedback signal generation unit that converts a time width between detection signals of a positive voltage and a negative voltage into voltage information. for generating a magnetic field to the feedback coil, the feedback signal adjusting unit for generating a feedback signal applied to the feedback coil, the feedback signal further comprise a data signal converting unit that outputs a data signal indicating a magnetic field strength It is characterized by.

本発明の磁気素子制御装置は、前記第1励磁信号生成部及び前記第2励磁信号生成部の各々が、前記第1の交番信号及び第2の交番信号のそれぞれに前記帰還信号を重畳させる励磁信号生成回路を備えることを特徴とする。   In the magnetic element control device according to the present invention, each of the first excitation signal generation unit and the second excitation signal generation unit performs excitation in which the feedback signal is superimposed on each of the first alternating signal and the second alternating signal. A signal generation circuit is provided.

本発明の磁気素子制御方法は、磁性体コアに設けられた複数の励磁コイルに対して交番信号を印加し、前記磁性体コアに設けられた検出コイルから、前記交番信号に対応して検出される極性の異なるパルス状信号の波形を検出し、この極性の異なるパルス状信号の検出間隔により、定常磁界を検出する磁気素子を制御する磁気素子制御方法であり、前記励磁コイルのうち第1励磁コイルに印加する、電流制御とした励磁信号である、前記交番信号における第1の交番信号を生成する第1励磁信号生成過程と、前記励磁コイルのうち前記第1励磁コイルと巻線の巻き方向が逆である第2励磁コイルに印加する、電流制御とした励磁信号である、前記交番信号における前記第1の交番信号と同期した極性の異なる第2の交番信号を生成する第2励磁信号生成過程と、前記交番信号の電流方向が切替る際の誘導起電力で発生する正又は負電圧の検出信号を検出する検出信号比較過程とを備え、前記第1励磁信号生成過程及び前記第2励磁信号生成過程の各々におけるオフセットの変化の極性が正及び負の温度特性で逆であることを特徴とする。 According to the magnetic element control method of the present invention, an alternating signal is applied to a plurality of exciting coils provided in the magnetic core, and detected from the detection coil provided in the magnetic core corresponding to the alternating signal. A magnetic element control method for detecting a waveform of a pulsed signal having a different polarity and controlling a magnetic element for detecting a stationary magnetic field based on a detection interval of the pulsed signal having a different polarity. A first excitation signal generation process for generating a first alternating signal in the alternating signal , which is an excitation signal subjected to current control applied to the coil, and a winding direction of the first excitation coil and the winding of the excitation coil There is applied to the second excitation coil is reversed, it is the excitation signal current control, a second excitation for generating different second alternating signal polarity synchronized with the first alternating signal in the alternating signal A signal generating process, the current direction of the alternating signal and a detection signal comparison step of detecting a detection signal of a positive or negative voltage generated by the induced electromotive force when Ru switch, said first excitation signal generation process and said second the polarity of the change of the offset in each of the 2 excitation signal generation process and said inverse der Rukoto in positive and negative temperature characteristics.

本発明の磁気検出装置は、印加される定常磁界の強度を検出する磁気検出装置であり、第1励磁コイル、第2励磁コイル及び検出コイルからなるフラックスゲート型の磁気素子と、交番信号を生成する励磁信号生成部と、前記第1励磁コイルに印加する、電流制御とした励磁信号である、前記交番信号における第1の交番信号を生成する第1励磁信号生成部と、前記第1励磁コイルと巻線の巻き方向が逆である第2励磁コイルに印加する、電流制御とした励磁信号である、前記交番信号における前記第1の交番信号と同期した極性の異なる第2の交番信号を生成する第2励磁信号生成部と、前記交番信号の電流方向が切替る際の誘導起電力で発生する正又は負電圧の検出信号を検出する検出信号比較部と正又は負電圧の前記検出信号の間隔に基づき、磁界強度を示すデータ信号を出力するデータ信号変換部とを備え、前記第1励磁信号生成部及び前記第2励磁信号生成部の各々におけるオフセットの変化の極性が正及び負の温度特性で逆であることを特徴とする。 The magnetic detection device of the present invention is a magnetic detection device for detecting the intensity of an applied stationary magnetic field, and generates an alternating signal with a fluxgate type magnetic element comprising a first excitation coil, a second excitation coil, and a detection coil. An excitation signal generating unit for generating, a first excitation signal generating unit for generating a first alternating signal in the alternating signal , which is a current-controlled excitation signal applied to the first excitation coil, and the first excitation coil And a second alternating signal having a polarity that is synchronized with the first alternating signal in the alternating signal , which is an excitation signal subjected to current control , applied to a second exciting coil having a winding direction opposite to that of the winding. second and excitation signal generation unit, a detection signal comparator which detects a detection signal of a positive or negative voltage current direction of the alternating signal is generated in the induced electromotive force when Ru switch, positive or negative voltage the detection signal of the Interval Based, and a data signal converter which outputs a data signal indicating a magnetic field strength, the polarity of the change in the offset in each of the first excitation signal generator and the second excitation signal generating unit is positive and negative temperature characteristics and wherein the Gyakudea Rukoto.

本発明は、第1励磁信号生成部と、この第1励磁信号生成部と生成する交番信号の極性が反転し、かつオフセット量の変化における温度係数の符号が反転した第2励磁信号生成部とにおいて、それぞれ第1交番信号、第2交番信号を生成する。そして、第1交番信号を第1励磁コイルに対して印加し、第2交番信号を第1励磁コイルと巻線の巻方向が逆の第2励磁コイルに印加する。
これにより、本発明によれば、電流制御によって磁気感度の温度依存性を抑制し、かつ第1励磁信号生成部及び第2励磁信号生成部の各々におけるオフセットの変化の極性が正及び負の温度特性で逆のため、互いのオフセットをキャンセルすることができ、磁気素子の出力値の温度依存性を抑制する。したがって、本発明によれば、オフセットの温度特性を補償するための温度補償用回路を設ける必要がなく、励磁コイルの制御方法によらずに、磁気感度の温度依存性と磁気素子の出力値の温度依存性との双方を同時に抑制することができる。
The present invention includes a first excitation signal generation unit, a second excitation signal generation unit in which the polarity of an alternating signal generated with the first excitation signal generation unit is inverted, and the sign of the temperature coefficient in the change of the offset amount is inverted. , A first alternating signal and a second alternating signal are generated, respectively. Then, the first alternating signal is applied to the first exciting coil, and the second alternating signal is applied to the second exciting coil whose winding direction is opposite to that of the first exciting coil.
Thus, according to the present invention, the temperature dependence of the magnetic sensitivity is suppressed by current control, and the offset change polarity in each of the first excitation signal generation unit and the second excitation signal generation unit is positive and negative. Since the characteristics are opposite, mutual offsets can be canceled and the temperature dependence of the output value of the magnetic element is suppressed. Therefore, according to the present invention, it is not necessary to provide a temperature compensation circuit for compensating for the temperature characteristic of the offset, and the temperature dependence of the magnetic sensitivity and the output value of the magnetic element can be controlled without depending on the excitation coil control method. Both temperature dependence can be suppressed simultaneously.

本発明の第1の実施形態による磁気素子制御装置10及び磁気素子50からなる磁気検出装置の構成を説明する概略ブロック図である。1 is a schematic block diagram illustrating a configuration of a magnetic detection device including a magnetic element control device 10 and a magnetic element 50 according to a first embodiment of the present invention. 図1における励磁信号調整部116及び励磁信号生成部117の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the excitation signal adjustment part 116 and the excitation signal production | generation part 117 in FIG. 本実施形態における磁気素子50のフラックスゲート(FG)型磁気素子である磁気素子50の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the magnetic element 50 which is a fluxgate (FG) type | mold magnetic element of the magnetic element 50 in this embodiment. 第1励磁コイル51及び第2励磁コイル52の各々のゼロ磁界におけるオフセットの温度依存性を示す図である。It is a figure which shows the temperature dependence of the offset in each zero magnetic field of the 1st excitation coil 51 and the 2nd excitation coil 52. FIG. 本実施形態による磁気素子制御装置10の磁気素子制御処理の動作例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the operation example of the magnetic element control process of the magnetic element control apparatus 10 by this embodiment. 本発明の第2の実施形態による磁気素子制御装置20及び磁気素子50からなる磁気検出装置の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the magnetic detection apparatus which consists of the magnetic element control apparatus 20 and the magnetic element 50 by the 2nd Embodiment of this invention. フラックスゲート型磁気素子の動作原理を示すグラフである。It is a graph which shows the principle of operation of a fluxgate type magnetic element. 図6における帰還信号調整部214、励磁信号調整部216及び励磁信号生成部217の構成例を示す図である。7 is a diagram illustrating a configuration example of a feedback signal adjustment unit 214, an excitation signal adjustment unit 216, and an excitation signal generation unit 217 in FIG. 図6における帰還信号調整部214、励磁信号調整部216及び励磁信号生成部217の他の構成例を示す図である。7 is a diagram illustrating another configuration example of the feedback signal adjustment unit 214, the excitation signal adjustment unit 216, and the excitation signal generation unit 217 in FIG. 第2の実施形態における磁気素子制御装置20の動作例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation example of the magnetic element control apparatus 20 in 2nd Embodiment. 本発明の第3の実施形態による磁気素子制御装置30及び磁気素子50からなる磁気検出装置の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the magnetic detection apparatus which consists of the magnetic element control apparatus 30 and the magnetic element 50 by the 3rd Embodiment of this invention. 第3の実施形態における磁気素子制御装置30が行う磁気素子制御処理(デジタル値による帰還電圧の生成処理)の動作例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the operation example of the magnetic element control process (Generation process of the feedback voltage by a digital value) which the magnetic element control apparatus 30 in 3rd Embodiment performs. 第3の実施形態における磁気素子制御装置130が行う磁気素子制御処理(アナログ値による帰還電圧の生成処理)の動作例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the operation example of the magnetic element control process (Generation process of the feedback voltage by an analog value) which the magnetic element control apparatus 130 in 3rd Embodiment performs. 時間分解型FG方式の磁気素子(磁界比例式測定)の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the magnetic element (magnetic field proportional measurement) of a time-resolved FG system. 時間分解型FG方式の磁気素子を用いて磁界比例式における磁気検出の原理を説明する波形図である。It is a wave form diagram explaining the principle of the magnetic detection in a magnetic field proportional type using a time-resolved FG type magnetic element. 時間分解型FG方式の磁気素子を用いて磁界比例式制御における磁気素子制御装置を用いた磁気検出装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the magnetic detection apparatus using the magnetic element control apparatus in a magnetic field proportional control using a time-resolved FG type magnetic element. 時間分解型FG方式の磁気素子(磁界平衡式測定)の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the magnetic element (magnetic field balance type | mold measurement) of a time-resolved FG system. 時間分解型FG方式の磁気素子を用いて磁界平衡式測定における磁気検出の原理を説明する波形図である。It is a wave form diagram explaining the principle of the magnetic detection in a magnetic field balance type | mold measurement using a time-resolved FG type magnetic element. FBコイルFB制御における磁気素子制御装置を用いた磁気検出装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the magnetic detection apparatus using the magnetic element control apparatus in FB coil FB control.

<第1の実施形態>
以下、図面を参照して、本発明の第1の実施形態を説明する。本実施形態は、FG方式の磁気素子を用いて、磁気比例式の磁気検出処理を行う磁気制御装置である。図1は本発明の第1の実施形態による磁気素子制御装置10及び磁気素子50からなる磁気検出装置の構成を説明する図である。磁気素子制御装置10は、磁気素子制御部11と、クロック信号生成部102と、クロック信号調整部103と、データ信号判定部104とを備えている。
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The present embodiment is a magnetic control device that performs a magnetic proportional magnetic detection process using an FG magnetic element. FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration of a magnetic detection device including a magnetic element control device 10 and a magnetic element 50 according to the first embodiment of the present invention. The magnetic element control device 10 includes a magnetic element control unit 11, a clock signal generation unit 102, a clock signal adjustment unit 103, and a data signal determination unit 104.

本実施形態による磁気素子制御装置10は、第1励磁コイル51、第2励磁コイル52及び検出コイル53からなるフラックスゲート型の磁気素子50に印加される定常磁界の強度を、時間分解型の磁気比例式により検出する際、第1励磁コイル51及び第2励磁コイル52の各々に対して印加する第1励磁信号DR1(第1交番信号)、第2励磁信号DR2(第2交番信号)のそれぞれを制御する。
磁気素子制御部11は、検出信号増幅部111、検出信号比較部112、時間−出力信号変換部113、データ信号変換部115、励磁信号調整部116及び励磁信号生成部117を備えている。
The magnetic element control apparatus 10 according to the present embodiment uses a time-resolved magnetic field to determine the strength of a steady magnetic field applied to a fluxgate magnetic element 50 including a first excitation coil 51, a second excitation coil 52, and a detection coil 53. When detecting by the proportional expression, each of the first excitation signal DR1 (first alternating signal) and the second excitation signal DR2 (second alternating signal) applied to each of the first excitation coil 51 and the second excitation coil 52. To control.
The magnetic element control unit 11 includes a detection signal amplification unit 111, a detection signal comparison unit 112, a time-output signal conversion unit 113, a data signal conversion unit 115, an excitation signal adjustment unit 116, and an excitation signal generation unit 117.

クロック信号生成部102は、所定の周期のクロック信号を生成する発振器から構成され、生成したクロック信号をクロック信号調整部103に対して出力する。
クロック信号調整部103は、供給されるクロック信号の信号レベルを増幅したり、クロック信号の周期の変更などの処理を行い、処理結果のクロック信号を励磁信号生成部117に対して出力する。
The clock signal generation unit 102 includes an oscillator that generates a clock signal having a predetermined period, and outputs the generated clock signal to the clock signal adjustment unit 103.
The clock signal adjustment unit 103 performs processing such as amplifying the signal level of the supplied clock signal or changing the cycle of the clock signal, and outputs the processing result clock signal to the excitation signal generation unit 117.

データ信号判定部104は、データ信号変換部115(後に詳述)から供給される磁気の強度を示すデータ信号の電圧値が、予め設定したデータ範囲(出力データ指定範囲)に含まれているか否かの判定を行う。データ信号判定部104は、内部の記憶部に上記データ範囲が予め書き込まれて記憶されている。このデータ範囲は、データ信号変換部115で増幅されて出力されるデータ信号の示す電圧値が、磁界の磁界強度とこの磁界強度を示す電圧値とが線形関係にある領域に含まれているか否かを判定する電圧値の範囲である。   The data signal determination unit 104 determines whether or not the voltage value of the data signal indicating the strength of magnetism supplied from the data signal conversion unit 115 (detailed later) is included in a preset data range (output data designation range). Judgment is made. In the data signal determination unit 104, the data range is previously written and stored in an internal storage unit. In this data range, whether or not the voltage value indicated by the data signal amplified and output by the data signal conversion unit 115 is included in a region where the magnetic field strength of the magnetic field and the voltage value indicating the magnetic field strength are in a linear relationship. This is a voltage value range for determining whether or not.

ここで、データ信号判定部104は、データ信号の電圧値が磁界強度と電圧値との線形関係にあるデータ範囲に含まれていない場合、エラーを示すデータ信号であるエラー信号を、外部の磁界強度検出装置に対して出力する。また、データ信号判定部104は、データ信号の電圧値がデータ範囲に含まれている場合、電圧値を示すデータ信号を、データ信号出力端子を介して外部の磁界強度検出装置に対して出力する。   Here, when the voltage value of the data signal is not included in the data range in which the magnetic field strength and the voltage value are in a linear relationship, the data signal determination unit 104 displays an error signal that is a data signal indicating an error as an external magnetic field. Output to the intensity detector. In addition, when the voltage value of the data signal is included in the data range, the data signal determination unit 104 outputs a data signal indicating the voltage value to the external magnetic field strength detection device via the data signal output terminal. .

磁気素子制御部11において、検出信号増幅部111は、磁気素子50の検出コイル53の両端の電圧を、予め設定された増幅度によって増幅し、検出信号として検出信号比較部112へ出力する。
検出信号比較部112は、極性の異なる検出信号の出力される時刻t1(第1検出信号)と時刻t2(第2検出信号)との時間幅と、T/2との差分を求め、この差分に対応したデューティ比を有するパルスの列(時系列に一定周期で送出されたパルスの列)を、時間−出力信号変換部113に対して出力する。
In the magnetic element control unit 11, the detection signal amplification unit 111 amplifies the voltage at both ends of the detection coil 53 of the magnetic element 50 with a preset amplification degree, and outputs the amplified signal to the detection signal comparison unit 112 as a detection signal.
The detection signal comparison unit 112 obtains the difference between the time width between the time t1 (first detection signal) and the time t2 (second detection signal) at which the detection signals having different polarities are output, and T / 2, and calculates the difference. A sequence of pulses having a duty ratio corresponding to (a sequence of pulses transmitted in a time series at a constant period) is output to the time-output signal conversion unit 113.

時間−出力信号変換部113は、検出信号比較部112から供給されるデューティ比を有するパルス列をPWM回路などを用いて直流電圧に変換して測定電圧とし、この測定電圧をデータ信号変換部115に対して出力する。
データ信号変換部115は、測定電圧から予め測定されたゼロ磁界におけるオフセット電圧を減算し、所定の増幅率で増幅してデータ信号としてデータ信号判定部104に対して出力する。
The time-output signal conversion unit 113 converts the pulse train having the duty ratio supplied from the detection signal comparison unit 112 into a DC voltage using a PWM circuit or the like to obtain a measurement voltage, and this measurement voltage is supplied to the data signal conversion unit 115. Output.
The data signal conversion unit 115 subtracts the offset voltage in the zero magnetic field measured in advance from the measurement voltage, amplifies the data with a predetermined amplification factor, and outputs the data signal to the data signal determination unit 104.

励磁信号生成部117は、クロック信号調整部103から供給されるクロック信号に基づいて、交番信号、例えば0Vを基準電位として交番する交番電圧信号としての三角波信号を生成する。
励磁信号調整部116は、励磁信号生成部117の生成した三角波信号を所定の増幅率にて増幅し、三角波電流信号である第1励磁信号DR1を生成して、第1励磁コイル51対して印加する。
また、励磁信号調整部116は、同様に上記三角波電流信号を反転させた(すなわち、位相を180度ずらした)反転三角波電流信号である第2励磁信号DR2を第2励磁コイル52に対して印加する。
Based on the clock signal supplied from the clock signal adjustment unit 103, the excitation signal generation unit 117 generates an alternating signal, for example, a triangular wave signal as an alternating voltage signal that alternates with 0 V as a reference potential.
The excitation signal adjustment unit 116 amplifies the triangular wave signal generated by the excitation signal generation unit 117 at a predetermined amplification factor, generates a first excitation signal DR1 that is a triangular wave current signal, and applies the first excitation signal DR1 to the first excitation coil 51. To do.
Similarly, the excitation signal adjustment unit 116 applies the second excitation signal DR2, which is an inverted triangular wave current signal obtained by inverting the triangular wave current signal (ie, shifting the phase by 180 degrees), to the second excitation coil 52. To do.

次に、図2は、図1における励磁信号調整部116及び励磁信号生成部117の構成例を示す図である。この図2において、励磁信号調整部116は、差動増幅器2001(第1励磁信号生成部)、差動増幅器2002(第2励磁信号生成部)、インバータ2003及び抵抗2004を備えている。ここで、抵抗2004の抵抗値は抵抗値Rである。抵抗2004は、励磁信号生成部117の出力端子と、差動増幅器2001の(−)端子(反転入力端子)及びインバータ2003の入力端子との間に介挿されている。この抵抗2004は、励磁信号生成部117の出力する三角波励磁信号の電圧Vexを、電圧電流変換して、駆動電流Iとして作動増幅器2001の(−)端子に対して供給する。
インバータ2003は、出力端子が作動増幅器2002の(−)端子(反転入力端子)に接続されており、電流Iの極性を変え(流れる方向を逆とし)、作動増幅器2002の(−)端子へ供給する。すなわち、インバータ2003は、駆動電流Iに対して電流の絶対値が等しく、位相が180度ずれた負の電流(−I)の駆動電流を差動増幅器2002の(−)端子に対して印加する。励磁電圧Vexである場合、駆動電流Iである励磁電流Iexは、以下の式により求められる。
Iex=(Vex−(V−))/R=(Vex−Vref)/R
Next, FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the excitation signal adjustment unit 116 and the excitation signal generation unit 117 in FIG. In FIG. 2, the excitation signal adjustment unit 116 includes a differential amplifier 2001 (first excitation signal generation unit), a differential amplifier 2002 (second excitation signal generation unit), an inverter 2003, and a resistor 2004. Here, the resistance value of the resistor 2004 is the resistance value R. The resistor 2004 is interposed between the output terminal of the excitation signal generator 117 and the (−) terminal (inverting input terminal) of the differential amplifier 2001 and the input terminal of the inverter 2003. The resistor 2004 converts the voltage Vex of the triangular wave excitation signal output from the excitation signal generation unit 117 into a voltage / current, and supplies the converted voltage Vex to the (−) terminal of the operational amplifier 2001.
The inverter 2003 has an output terminal connected to the (−) terminal (inverted input terminal) of the operational amplifier 2002, changes the polarity of the current I (and reverses the flow direction), and supplies the current to the (−) terminal of the operational amplifier 2002. To do. That is, the inverter 2003 applies a negative drive current (−I) having a current absolute value equal to the drive current I and a phase shift of 180 degrees to the (−) terminal of the differential amplifier 2002. . In the case of the excitation voltage Vex, the excitation current Iex that is the drive current I is obtained by the following equation.
Iex = (Vex− (V −)) / R = (Vex−Vref) / R

上述した構成により、励磁信号調整部116は、第1励磁コイル51に対して電流値Iexの第1励磁信号DR1を流し、第2励磁コイル52に対して電流値−Iex(電流値Iexに対して位相が180度ずれている電流信号)の第2励磁信号DR2を流す。第1励磁信号DR1及び第2励磁信号DR2の各々は、互いに三角波電流信号であるが、それぞれ電流の極性が異なる。すなわち、交番信号として、第1励磁信号DR1と第2励磁信号DR2とは、電流値の振幅の絶対値が等しく、互いに位相が180度ずれた波形である。
また、差動増幅器2001と差動増幅器2002との各々は、駆動電流Iが供給されると、電圧Vrefを基準電位とし、第1励磁信号DR1(電流値Iex)を第1励磁コイル51に対して、また第2励磁信号DR2(電流値−(−Iex))を第2励磁コイル52に対して供給する。
With the above-described configuration, the excitation signal adjusting unit 116 sends the first excitation signal DR1 having the current value Iex to the first excitation coil 51, and the current value −Iex (to the current value Iex) to the second excitation coil 52. Current signal whose phase is 180 degrees out of phase). The first excitation signal DR1 and the second excitation signal DR2 are triangular wave current signals, but have different current polarities. That is, as the alternating signal, the first excitation signal DR1 and the second excitation signal DR2 are waveforms in which the absolute value of the amplitude of the current value is equal and the phases are shifted from each other by 180 degrees.
Further, each of the differential amplifier 2001 and the differential amplifier 2002 is supplied with the driving current I, the voltage Vref is set as a reference potential, and the first excitation signal DR1 (current value Iex) is supplied to the first excitation coil 51. In addition, the second excitation signal DR2 (current value − (− Iex)) is supplied to the second excitation coil 52.

差動増幅器2001と差動増幅器2003とは、オフセットの温度依存性が異なる構成を用い、すなわちオフセットの温度依存性が逆の特性を有した構成を用いる。例えば、差動増幅器2001は、温度の上昇に対応して出力される電流値のオフセットが増加する回路構成で作成されている。一方、差動増幅器2002は、温度の上昇に対応して出力される電流値のオフセットが減少する回路構成で作成されている。ここでのオフセットは、差増増幅器2001と差動増幅器2002とが、磁気素子50に印加される磁界がゼロの場合(ゼロ磁界の場合)、実際には0Aであるが回路特性から出力される電流値を指している。   The differential amplifier 2001 and the differential amplifier 2003 use a configuration in which the temperature dependency of the offset is different, that is, a configuration having a characteristic in which the temperature dependency of the offset is opposite. For example, the differential amplifier 2001 is created with a circuit configuration in which an offset of a current value output corresponding to a rise in temperature increases. On the other hand, the differential amplifier 2002 is formed with a circuit configuration in which an offset of a current value output corresponding to a rise in temperature decreases. In this case, the offset amplifier 2001 and the differential amplifier 2002 are output from the circuit characteristics although they are actually 0 A when the magnetic field applied to the magnetic element 50 is zero (in the case of zero magnetic field). Indicates the current value.

図3は、本実施形態における磁気素子50のフラックスゲート(FG)型磁気素子である磁気素子50の構成例を示す図である。
磁気素子50は、磁性体コア54に対して3系統の巻線が巻かれており、第1系統の巻線で構成された第1励磁コイル51、第2系統の巻線で構成された第2励磁コイル52と、第3系統の巻線で構成された検出コイル53とからなる。
この図3から判るように、磁性体コア54に対する第1励磁コイル51と第2励磁コイル52との巻方向は逆である。すなわち、第1励磁コイル51は、例えば、磁性体コア54に対して時計回りに巻かれている。一方、第2励磁コイル52は、第1励磁コイル51とは巻線の巻方向が異なり、磁性体コア54に対して反時計回りに巻かれている。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the magnetic element 50 which is a flux gate (FG) type magnetic element of the magnetic element 50 in the present embodiment.
The magnetic element 50 has three windings wound around the magnetic core 54. The first excitation coil 51 is composed of a first winding and the second winding is composed of a second winding. It consists of two excitation coils 52 and a detection coil 53 composed of a third system winding.
As can be seen from FIG. 3, the winding directions of the first excitation coil 51 and the second excitation coil 52 with respect to the magnetic core 54 are opposite. That is, the first excitation coil 51 is wound clockwise around the magnetic core 54, for example. On the other hand, the second excitation coil 52 differs from the first excitation coil 51 in the winding direction of the winding, and is wound counterclockwise around the magnetic core 54.

第1励磁コイル51に流れる第1励磁信号DR1と、第2励磁コイル52に流れる第2励磁信号DR2とは、電流の流れる方向が逆であり、第1励磁コイル51の巻線の巻方向と第2励磁コイル52の巻線の巻方向とが逆である。このため、磁性体コア54の長尺方向に対して発生する磁界の方向は同一となる。すなわち、第1励磁信号DR1は第1励磁コイル51に流れる駆動電流である。また、第2励磁信号DR2は、第1励磁信号DR1に対して位相が180度ずれた電流であり、第2励磁コイル52に流れる駆動電流である。   The first excitation signal DR1 flowing through the first excitation coil 51 and the second excitation signal DR2 flowing through the second excitation coil 52 are opposite in the direction of current flow, and the winding direction of the winding of the first excitation coil 51 The winding direction of the winding of the second excitation coil 52 is opposite. For this reason, the direction of the magnetic field generated with respect to the longitudinal direction of the magnetic core 54 is the same. That is, the first excitation signal DR1 is a drive current that flows through the first excitation coil 51. The second excitation signal DR2 is a current that is 180 degrees out of phase with the first excitation signal DR1, and is a drive current that flows through the second excitation coil 52.

図4は、第1励磁コイル51及び第2励磁コイル52の各々のゼロ磁界におけるオフセットの温度依存性を示す図である。この図4において、横軸が温度を示し、縦軸がゼロ磁界出力、すなわちオフセットの大きさを示している。また、T0は基準温度(例えば、室温)であり、Voは基準温度におけるゼロ磁界出力である電圧を示している。
図4に示しているように、差動増幅器2001が温度に対して正の温度依存性のオフセットを有しているため、オフセット(一点鎖線)は温度が上昇するに従い増加するため、ゼロ磁界出力が増加することになる。一方、差増増幅器2002は、差動増幅器2001と逆の温度依存性のオフセットを有している。したがって、差動増幅器2002が温度に対して負の温度依存性のオフセットを有しているため、オフセット(破線)は温度が上昇するに従い低下するため、ゼロ磁界出力が低下することになる。
FIG. 4 is a diagram showing the temperature dependence of the offset in the zero magnetic field of each of the first excitation coil 51 and the second excitation coil 52. In FIG. 4, the horizontal axis indicates the temperature, and the vertical axis indicates the zero magnetic field output, that is, the magnitude of the offset. T0 is a reference temperature (for example, room temperature), and Vo indicates a voltage that is a zero magnetic field output at the reference temperature.
As shown in FIG. 4, since the differential amplifier 2001 has a positive temperature-dependent offset with respect to temperature, the offset (dashed line) increases as the temperature rises. Will increase. On the other hand, the differential amplifier 2002 has a temperature-dependent offset opposite to that of the differential amplifier 2001. Accordingly, since the differential amplifier 2002 has a negative temperature-dependent offset with respect to the temperature, the offset (broken line) decreases as the temperature increases, and the zero magnetic field output decreases.

差増増幅器2001における温度に対するオフセットの変化比率と、差動増幅器2002における温度に対するオフセットの変化比率とが、絶対値で同一とするように温度特性を合わせて設計して作成する。
これにより、磁気コア54内に発生される磁界のオフセット値は、温度が変化した際、差増増幅器2001及び差動増幅器2002互いに逆の極性によるオフセット値の変化により相殺される。したがって、ゼロ磁界出力の有するオフセット値が温度変化に依存しない一定値とすることができ、磁気素子50の検出コイル53の出力値の温度依存性を抑制することができる。このゼロ磁界出力は、上述した上昇と下降との比率が同様のオフセットの合成となり、温度に依存せずに一定の値となるため、出力する際に容易に補正することができる。
なお、図2記載のインバータ2003を用いず、図3記載の励磁コイル51と励磁コイル52の巻方向を同一とした場合も、図3記載の磁性体コア54の長尺方向に対して発生する磁界の方向は同一となる。したがって、図2の差動アンプ2002と差動アンプ2003のオフセットの温度特性の極性が異なり、絶対値が同一の場合も、磁気素子50の検出コイル53の出力値の温度依存性を抑制することができる。
The change ratio of the offset with respect to the temperature in the differential amplifier 2001 and the change ratio of the offset with respect to the temperature in the differential amplifier 2002 are designed and created so as to have the same absolute value.
Thereby, the offset value of the magnetic field generated in the magnetic core 54 is canceled by the change in the offset value due to the opposite polarities of the differential amplifier 2001 and the differential amplifier 2002 when the temperature changes. Therefore, the offset value of the zero magnetic field output can be a constant value that does not depend on the temperature change, and the temperature dependence of the output value of the detection coil 53 of the magnetic element 50 can be suppressed. This zero magnetic field output is a combination of offsets with the same ratio of rise and fall as described above, and becomes a constant value without depending on the temperature, so that it can be easily corrected when output.
Even when the winding direction of the exciting coil 51 and the exciting coil 52 shown in FIG. 3 is made the same without using the inverter 2003 shown in FIG. 2, it occurs in the longitudinal direction of the magnetic core 54 shown in FIG. The direction of the magnetic field is the same. Therefore, even when the polarities of the offset temperature characteristics of the differential amplifier 2002 and the differential amplifier 2003 of FIG. 2 are different and the absolute values are the same, the temperature dependence of the output value of the detection coil 53 of the magnetic element 50 is suppressed. Can do.

また、すでに説明した図15にて説明した励磁コイルに励磁電流を供給する処理に対し、図3に示す磁気素子50では、第1励磁コイル51と第2励磁コイル52とに対して、それぞれ極性の異なる励磁電流が流す処理以外は、同様の磁界測定の処理が行われる。
図15(a)において、例えば磁気素子50の第1励磁コイル51に対し、第1励磁信号DR1(励磁電流Id)が供給されている。この場合、図15(a)において、縦軸が第1励磁信号DR1の電流値を示し、横軸が時刻を示している。ここでは、第1励磁コイル51に供給される第1励磁電流DR1に対し、位相が180度ずれている第2励磁電流DR2の波形は省略されている。すなわち、第2励磁電流DR2は、第1励磁電流DR1と位相が180度シフトして第2励磁コイル52に対して供給されている。
Further, in contrast to the process of supplying the excitation current to the excitation coil described with reference to FIG. 15, the magnetic element 50 shown in FIG. 3 has polarities for the first excitation coil 51 and the second excitation coil 52, respectively. The same magnetic field measurement process is performed except for the process of supplying different excitation currents.
In FIG. 15A, the first excitation signal DR1 (excitation current Id) is supplied to the first excitation coil 51 of the magnetic element 50, for example. In this case, in FIG. 15A, the vertical axis indicates the current value of the first excitation signal DR1, and the horizontal axis indicates time. Here, the waveform of the second excitation current DR2 whose phase is shifted by 180 degrees with respect to the first excitation current DR1 supplied to the first excitation coil 51 is omitted. That is, the second excitation current DR2 is supplied to the second excitation coil 52 with a phase shifted by 180 degrees from the first excitation current DR1.

これにより、第1励磁電流DR1と第2励磁電流DR2とにより、差動増幅器2001と差動増幅器2002との各々の極性の異なるオフセットの温度依存性により、互いのオフセットがキャンセルされる。この結果、図15(b)に示す磁束密度におけるオフセットのゼロ磁界における温度依存性が無くなり、温度によらずに一定のオフセット値に制御することができる。
したがって、オフセットの温度依存性が無くなることにより、図15(c)における磁気素子の検出コイルが誘導起電力により発生するパルスの位置の温度依存性を抑制することができる。すなわち、磁気素子50の出力値の温度依存性を抑制することができる。また、図15の説明における極性の異なるパルス(時刻t1における第1検出信号と時刻t2における第2検出信号)から定常磁界を測定する方法については、従来例での説明と同様である。
As a result, the first excitation current DR1 and the second excitation current DR2 cancel each other offset due to the temperature dependence of the offsets of the polarities of the differential amplifier 2001 and the differential amplifier 2002 that are different from each other. As a result, the temperature dependence of the offset in the zero magnetic field at the magnetic flux density shown in FIG. 15B is eliminated, and the offset value can be controlled to a constant value regardless of the temperature.
Accordingly, since the temperature dependency of the offset is eliminated, the temperature dependency of the position of the pulse generated by the induced electromotive force in the detection coil of the magnetic element in FIG. 15C can be suppressed. That is, the temperature dependence of the output value of the magnetic element 50 can be suppressed. Further, the method for measuring the stationary magnetic field from pulses of different polarities (the first detection signal at time t1 and the second detection signal at time t2) in the description of FIG. 15 is the same as the description in the conventional example.

また、励磁コイルに対する励磁信号のより発生する磁界強度は、励磁信号調整部116に対して印加される電流に依存する。本実施形態においては、第1励磁コイル51及び第2励磁コイル52の2つが励磁コイルとして設けられている。このため、本実施形態によれば、第1励磁コイル51に対して第1励磁信号DR1が印加され、第2励磁コイル52に対して第2励磁信号DR2が印加されることにより、電源電圧を増加させることなく、第1励磁コイル51と第2励磁コイル52に流れる電流の総和を増加させることができる。したがって、検出コイル53の巻線数に応じて、検出コイル53に誘導起電力により発生するパルス電圧を増加させることができる。誘導起電力により発生するパルスの電圧値が増加することにより、検出コイル53の両端の電圧を増幅する際の増幅率を低減することが可能となり、検出信号増幅部111のアンプ特性に起因したノイズを低減させ、出力されるデータ信号の時間変動を抑制することが可能となる。   Further, the magnetic field intensity generated by the excitation signal for the excitation coil depends on the current applied to the excitation signal adjustment unit 116. In the present embodiment, two of the first excitation coil 51 and the second excitation coil 52 are provided as excitation coils. For this reason, according to the present embodiment, the first excitation signal DR1 is applied to the first excitation coil 51 and the second excitation signal DR2 is applied to the second excitation coil 52, whereby the power supply voltage is reduced. The total sum of currents flowing through the first excitation coil 51 and the second excitation coil 52 can be increased without increasing it. Therefore, the pulse voltage generated by the induced electromotive force in the detection coil 53 can be increased according to the number of windings of the detection coil 53. By increasing the voltage value of the pulse generated by the induced electromotive force, it becomes possible to reduce the amplification factor when the voltage at both ends of the detection coil 53 is amplified, and noise caused by the amplifier characteristics of the detection signal amplification unit 111 It is possible to reduce the time variation of the output data signal.

次に、図5は、本実施形態による磁気素子制御装置10の磁気素子制御処理の動作例を説明するフローチャートである。
ステップS1:
検出信号増幅部111は、磁気素子50における検出コイル53の両端の電圧を増幅し、検出信号比較部112に対して出力する。
Next, FIG. 5 is a flowchart for explaining an operation example of the magnetic element control processing of the magnetic element control apparatus 10 according to the present embodiment.
Step S1:
The detection signal amplification unit 111 amplifies the voltage across the detection coil 53 in the magnetic element 50 and outputs the amplified voltage to the detection signal comparison unit 112.

ステップS2:
検出信号比較部112は、増幅された電圧と所定の閾値とを比較し、所定の閾値(正及び負の各々の電圧に対する閾値)を超える(あるいは下回る)電圧を検出信号とする。
すなわち、検出信号比較部112は、検出信号として第1検出信号及び第2検出信号を検出する。そして、検出信号比較部112は、第1検出信号(図15における時刻t1のパルスに対応)及び第2検出信号(図15における時刻t2のパルスに対応)の出力される周期(定常磁界の強度に対応した時間情報、Tm、T0、Tpなど)に基づき、電圧情報であるデューティ比を有するパルスの列(以下、パルス列とする)を生成する。
そして、検出信号比較部112は、生成したパルス列を電圧情報(第1検出信号及び第2検出信号の出力される周期の情報を有する電圧情報)として、時間−出力信号変換部113へ出力する。
Step S2:
The detection signal comparison unit 112 compares the amplified voltage with a predetermined threshold, and uses a voltage that exceeds (or falls below) a predetermined threshold (a threshold for each of positive and negative voltages) as a detection signal.
That is, the detection signal comparison unit 112 detects the first detection signal and the second detection signal as detection signals. The detection signal comparison unit 112 outputs the first detection signal (corresponding to the pulse at time t1 in FIG. 15) and the second detection signal (corresponding to the pulse at time t2 in FIG. 15) (the intensity of the stationary magnetic field). , A pulse train having a duty ratio which is voltage information (hereinafter referred to as a pulse train) is generated based on time information corresponding to (Tm, T0, Tp, etc.).
Then, the detection signal comparison unit 112 outputs the generated pulse train to the time-output signal conversion unit 113 as voltage information (voltage information having information on the period in which the first detection signal and the second detection signal are output).

ステップS3:
時間−出力信号変換部113は、検出信号比較部112から供給されるデューティ比を有するパルス列を、PWM回路などを用いて直流電圧を生成して測定電圧とする。
そして、時間−出力信号変換部113は、生成した測定電圧をデータ信号変換部115に対して出力する。
Step S3:
The time-output signal conversion unit 113 generates a DC voltage from the pulse train having the duty ratio supplied from the detection signal comparison unit 112 by using a PWM circuit or the like as a measurement voltage.
Then, the time-output signal conversion unit 113 outputs the generated measurement voltage to the data signal conversion unit 115.

ステップS4:
データ信号変換部115は、時間−出力信号変換部113から測定電圧が供給されると、この測定電圧からオフセット電圧を減算する。このオフセット電圧は、例えば、本実施形態における差動増幅器2001及び差動増幅器2002の各々で相互にキャンセルされた定常的なオフセット値であり、事前に実験で測定されている。また、データ信号変換部115は、自身内部に記憶部を有している。このデータ信号変換部115の内部の記憶部には、実験で求められた定常的なオフセット電圧をが予め書き込まれている。
そして、データ信号変換部115は、オフセット電圧を用いて補正した測定電圧を、予め設定されている増幅率により増幅し、データ信号としてデータ信号判定部104に対して出力する。
Step S4:
When the measurement voltage is supplied from the time-output signal conversion unit 113, the data signal conversion unit 115 subtracts the offset voltage from the measurement voltage. This offset voltage is, for example, a steady offset value canceled by each of the differential amplifier 2001 and the differential amplifier 2002 in the present embodiment, and is measured experimentally in advance. Further, the data signal conversion unit 115 has a storage unit therein. In the storage unit inside the data signal conversion unit 115, a steady offset voltage obtained by experiment is written in advance.
Then, the data signal conversion unit 115 amplifies the measurement voltage corrected using the offset voltage with a preset amplification factor, and outputs the amplified signal to the data signal determination unit 104 as a data signal.

ステップS5:
データ信号判定部104は、データ信号変換部115から供給されるデータ信号の示す電圧値が、内部の判定回路に設定されている2個の閾値電圧で規定されるデータ範囲に含まれているか否かの判定を行う。このとき、データ信号判定部104は、データ信号の示す電圧値がデータ範囲に含まれている場合、処理をステップS6へ進める。一方、データ信号判定部104は、データ信号の示す電圧値がデータ範囲に含まれていない場合、処理をステップS7へ進める。このデータ範囲は、後述の磁界強度と電圧との対応が線形的な範囲を示している。
Step S5:
The data signal determination unit 104 determines whether the voltage value indicated by the data signal supplied from the data signal conversion unit 115 is included in the data range defined by the two threshold voltages set in the internal determination circuit. Judgment is made. At this time, if the voltage value indicated by the data signal is included in the data range, the data signal determination unit 104 advances the process to step S6. On the other hand, if the voltage value indicated by the data signal is not included in the data range, the data signal determination unit 104 advances the process to step S7. This data range shows a range in which the correspondence between the magnetic field strength and the voltage described later is linear.

ステップS6:
次に、データ信号判定部104は、データ信号変換部115から供給されたデータ信号を、外部の磁界検出装置に対して出力する。
この磁界検出装置は、A/D変換によりデータ信号の電圧をデジタル値に変換し、変換したデジタル値により内部の記憶部に記憶されている磁界強度テーブルから、磁気素子制御装置10から供給されたデータ信号の示す電圧値に対応する磁界強度を読み出し、自身の表示部に対して表示する。なお、データ信号判定部104の出力データ信号はアナログ値であるが、磁気素子制御装置10内で、A/D変換することにより、出力データ信号をデジタル化することも可能である。
Step S6:
Next, the data signal determination unit 104 outputs the data signal supplied from the data signal conversion unit 115 to an external magnetic field detection device.
This magnetic field detection device converts the voltage of the data signal into a digital value by A / D conversion, and is supplied from the magnetic element control device 10 from the magnetic field strength table stored in the internal storage unit by the converted digital value. The magnetic field intensity corresponding to the voltage value indicated by the data signal is read and displayed on its own display unit. Although the output data signal of the data signal determination unit 104 is an analog value, the output data signal can be digitized by A / D conversion in the magnetic element control device 10.

ステップS7:
次に、データ信号判定部104は、データ信号変換部115から供給されたデータ信号を破棄し、エラー信号を外部の磁界検出装置に対して出力する。
この磁界検出装置は、すでに述べたように、磁気素子制御装置10からエラー信号が供給されると、印加されている定常磁界が測定不能であることを示す通知を、自身の表示部に対して表示する。
Step S7:
Next, the data signal determination unit 104 discards the data signal supplied from the data signal conversion unit 115 and outputs an error signal to an external magnetic field detection device.
As described above, when an error signal is supplied from the magnetic element control device 10, this magnetic field detection device sends a notification indicating that the applied stationary magnetic field cannot be measured to its display unit. indicate.

<第2の実施形態>
以下、図面を参照して、本発明の第2の実施形態を説明する。本実施形態は、FG方式の磁気素子を用いて、磁気平衡式の磁気検出処理を行う。図6は、本発明の第2の実施形態による磁気素子制御装置20及び磁気素子50からなる磁気検出装置の構成を説明する図である。磁気素子制御装置20は、磁気素子制御部21と、クロック信号生成部102と、クロック信号調整部103と、データ信号判定部104とを備えている。第1の実施形態と同様の構成には同一の符号を付してある。
<Second Embodiment>
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, magnetic balance type magnetic detection processing is performed using an FG type magnetic element. FIG. 6 is a diagram for explaining a configuration of a magnetic detection device including the magnetic element control device 20 and the magnetic element 50 according to the second embodiment of the present invention. The magnetic element control device 20 includes a magnetic element control unit 21, a clock signal generation unit 102, a clock signal adjustment unit 103, and a data signal determination unit 104. The same code | symbol is attached | subjected to the structure similar to 1st Embodiment.

本実施形態による磁気素子制御装置20は、第1励磁コイル51、第2励磁コイル52及び検出コイル53からなるフラックスゲート型の磁気素子50に印加される定常磁界の強度を、時間分解型の磁気平衡式により検出する。磁気素子制御装置20は、この定常磁界の検出を行う際、第1励磁コイル51及び第2励磁コイル52の各々に対して印加する第1励磁信号DR1(第1交番信号)、第2励磁信号DR2(第2交番信号)のそれぞれを制御する。本実施形態は、磁気平衡式の制御を行うため、詳細は後述するが、第1の実施形態と異なり、第1励磁信号DR1及び第2励磁信号DR2には、磁気平衡のための帰還信号が重畳される。   The magnetic element control apparatus 20 according to the present embodiment uses a time-resolved magnetic field intensity to the strength of a stationary magnetic field applied to a fluxgate magnetic element 50 including a first excitation coil 51, a second excitation coil 52, and a detection coil 53. Detect by equilibrium type. When the magnetic element control device 20 detects the stationary magnetic field, the first excitation signal DR1 (first alternating signal) and the second excitation signal applied to each of the first excitation coil 51 and the second excitation coil 52. Each of DR2 (second alternating signal) is controlled. Since this embodiment performs magnetic balance control, the details will be described later, but unlike the first embodiment, the first excitation signal DR1 and the second excitation signal DR2 include feedback signals for magnetic balance. Superimposed.

磁気素子制御部21は、検出信号増幅部211、検出信号比較部212、時間−出力信号変換部213、帰還信号調整部214、データ信号変換部215、励磁信号調整部216及び励磁信号生成部217を備えている。ここで、検出信号増幅部211、検出信号比較部212、時間−出力信号変換部213、データ信号変換部215、励磁信号調整部216及び励磁信号生成部217の各々は、ぞれぞれ図1における検出信号増幅部111、検出信号比較部112、時間−出力信号変換部113、データ信号変換部115、励磁信号調整部116及び励磁信号生成部117に対応している。以下、図1の各構成と異なる動作について説明する。   The magnetic element control unit 21 includes a detection signal amplification unit 211, a detection signal comparison unit 212, a time-output signal conversion unit 213, a feedback signal adjustment unit 214, a data signal conversion unit 215, an excitation signal adjustment unit 216, and an excitation signal generation unit 217. It has. Here, each of the detection signal amplification unit 211, the detection signal comparison unit 212, the time-output signal conversion unit 213, the data signal conversion unit 215, the excitation signal adjustment unit 216, and the excitation signal generation unit 217 is illustrated in FIG. Corresponds to the detection signal amplification unit 111, the detection signal comparison unit 112, the time-output signal conversion unit 113, the data signal conversion unit 115, the excitation signal adjustment unit 116, and the excitation signal generation unit 117. Hereinafter, operations different from those in FIG. 1 will be described.

磁気素子制御部211において、励磁信号生成部217は、クロック信号調整部103から供給されるクロック信号に基づいて、交番信号、例えば0Vを基準電位として交番する交番電圧信号としての三角波信号を生成する。
励磁信号調整部216は、励磁信号生成部217の生成した三角波信号を所定の増幅率にて増幅し、三角波電流信号を生成して、励磁コイル52対して印加する。
また、励磁信号調整部216は、第1励磁コイル51及び第2励磁コイル52の各々に対して印加する三角波電流信号、すなわち第1励磁信号DR1、第2励磁信号DR2のそれぞれに対して、後述するように帰還電流If、期間電流−Ifの電流成分を加えている。
In the magnetic element control unit 211, the excitation signal generation unit 217 generates an alternating signal, for example, a triangular wave signal as an alternating voltage signal that alternates with 0 V as a reference potential, based on the clock signal supplied from the clock signal adjustment unit 103. .
The excitation signal adjustment unit 216 amplifies the triangular wave signal generated by the excitation signal generation unit 217 at a predetermined amplification factor, generates a triangular wave current signal, and applies it to the excitation coil 52.
In addition, the excitation signal adjustment unit 216 applies a triangular wave current signal applied to each of the first excitation coil 51 and the second excitation coil 52, that is, a first excitation signal DR1 and a second excitation signal DR2 to be described later. Thus, the current components of the feedback current If and the period current -If are added.

次に、図7は、フラックスゲート型磁気素子の動作原理を示すグラフである。この図7(a)は、励磁コイル52に供給する三角波電圧信号の時間変化を示すグラフであり、縦軸が電流を示し、横軸が時間を示している。この図7(a)において、第1励磁コイル51に対して供給される三角波電流信号(第1励磁信号DR1)は、基準電流(0A)を境にした正負の交番信号である。図7(a)においては、横軸と交差する縦軸の電流(基準電流)が0A(ゼロアンペア)と表される(電圧表記では基準参照電圧Vrefである)。この図7(a)には示していないが、第2励磁コイル52に対して供給される三角波電流信号(第1励磁信号DR2)は、第1の実施形態と同様に、第1励磁コイル51に供給される三角波電流信号と位相が180度ずれている。図7(b)は、図7(a)の第1励磁コイル51に流れる第1励磁信号DR1と、第1励磁コイル52に流れる第2励磁信号DR2との電流の流れる方向が変化する(電流の極性が変化し、これにより励磁電流の電流値の極性が変化する)際に、誘導起電力によって検出コイル51に生じる検出信号(時刻t1の第1検出信号、時刻t2の第2検出信号)の時間変化を示すグラフである。また、図7(b)においては、縦軸が電圧を示し、横軸が時間を示している。   Next, FIG. 7 is a graph showing the operation principle of the fluxgate type magnetic element. FIG. 7A is a graph showing the change over time of the triangular wave voltage signal supplied to the exciting coil 52, with the vertical axis showing current and the horizontal axis showing time. In FIG. 7A, a triangular wave current signal (first excitation signal DR1) supplied to the first excitation coil 51 is a positive / negative alternating signal with a reference current (0A) as a boundary. In FIG. 7A, the current (reference current) on the vertical axis that intersects the horizontal axis is expressed as 0 A (zero ampere) (in the voltage notation, it is the standard reference voltage Vref). Although not shown in FIG. 7A, the triangular wave current signal (first excitation signal DR2) supplied to the second excitation coil 52 is the same as that of the first embodiment. Is 180 degrees out of phase with the triangular wave current signal supplied to. In FIG. 7B, the direction of current flow of the first excitation signal DR1 flowing through the first excitation coil 51 and the second excitation signal DR2 flowing through the first excitation coil 52 in FIG. The detection signal (the first detection signal at time t1 and the second detection signal at time t2) generated in the detection coil 51 by the induced electromotive force when the polarity of the excitation current changes thereby) It is a graph which shows the time change of. In FIG. 7B, the vertical axis represents voltage and the horizontal axis represents time.

ここで、図7(a)は、定常磁界(Hex)が磁気素子50に印加されたことにより、第1励磁コイル51に印加される三角波電流信号である第1励磁信号DR1の基準電位(基準電流0A)が、印加されている定常磁界を発生するDC電圧分、基準電流の0A(ゼロアンペア)からずれることを示している。図示はしていないが、第1励磁信号DR1と同様に、第2励磁コイル52に印加される三角波電流信号である第2励磁信号DR2の基準電位(基準電流0A)が、印加されている定常磁界を発生するDC電圧分、基準電流の0A(ゼロアンペア)からずれる。
また、上記第1励磁信号DR1及び第2励磁信号DR2の基準電流0Aにおける定常磁界(Hex)によるずれに対応し、第1検出信号(時刻t1)及び第2検出信号(時刻t2)の発生タイミングが時間的にずれることを示している。
Here, FIG. 7A shows a reference potential (reference potential) of the first excitation signal DR1 which is a triangular wave current signal applied to the first excitation coil 51 when the stationary magnetic field (Hex) is applied to the magnetic element 50. It shows that the current 0A) deviates from the reference current 0A (zero ampere) by the DC voltage that generates the applied stationary magnetic field. Although not shown, the reference potential (reference current 0A) of the second excitation signal DR2, which is a triangular wave current signal applied to the second excitation coil 52, is applied as in the case of the first excitation signal DR1. The reference voltage is deviated from 0 A (zero ampere) by the DC voltage that generates the magnetic field.
Further, the first detection signal (time t1) and the second detection signal (time t2) are generated in correspondence with the deviation of the first excitation signal DR1 and the second excitation signal DR2 due to the stationary magnetic field (Hex) in the reference current 0A. Indicates a time lag.

ここで、図7(b)から解るように、第1検出信号の時刻t1及び第2検出信号の時刻t2間の時間幅Twと、三角波の周期Tの1/2である時間T/2との差分Tdが0であれば、磁気素子50に対して定常磁界(Hex)は印加されておらず、差分Tdが正であれば負の定常磁界(Hex<0)が印加され、差分Tdが負であれば正の定常磁界(Hex>0)が印加されている。   Here, as can be seen from FIG. 7B, the time width Tw between the time t1 of the first detection signal and the time t2 of the second detection signal, and the time T / 2 that is ½ of the period T of the triangular wave, If the difference Td is 0, no stationary magnetic field (Hex) is applied to the magnetic element 50, and if the difference Td is positive, a negative stationary magnetic field (Hex <0) is applied. If it is negative, a positive stationary magnetic field (Hex> 0) is applied.

図6に戻り、検出信号増幅部211は、磁気素子50の検出コイル53の両端の電圧を、予め設定された増幅度によって増幅する。
検出信号比較部212は、検出信号増幅部211から供給される増幅された検出信号の電圧値と、予め定められた閾値電圧値とを比較し、第1検出信号及び第2検出信号(図7(b)参照)を検出する。
ここで、図7(b)に示すように、第1検出信号は、負極性のパルスであり、第1励磁コイル51に対して印加される第1励磁信号DR1の電流の極性が正から負、また第2励磁コイル52に対して印加される第2励磁信号DR2の電流の極性が負から正に変化する電流領域で誘導起電力により発生する。一方、第2検出信号は、正極性のパルスであり、第1励磁コイル51に対して印加される第1励磁信号DR1の電流の極性が負から正、また第2励磁コイル52に対して印加される第2励磁信号DR2の電流の極性が正から負に変化する電流領域で誘導起電力により発生する。
また、検出信号比較部212は、極性の異なる検出信号の時刻t1と時刻t2との時間幅(後述)と、T/2との差分を求め、この差分を時間−出力信号変換部213へ出力する。
Returning to FIG. 6, the detection signal amplification unit 211 amplifies the voltage across the detection coil 53 of the magnetic element 50 with a preset amplification factor.
The detection signal comparison unit 212 compares the voltage value of the amplified detection signal supplied from the detection signal amplification unit 211 with a predetermined threshold voltage value, and compares the first detection signal and the second detection signal (FIG. 7). (B) is detected.
Here, as shown in FIG. 7B, the first detection signal is a negative pulse, and the polarity of the current of the first excitation signal DR1 applied to the first excitation coil 51 is positive to negative. The second excitation signal DR2 applied to the second excitation coil 52 is generated by induced electromotive force in a current region where the polarity of the current of the second excitation signal DR2 changes from negative to positive. On the other hand, the second detection signal is a positive pulse, and the polarity of the current of the first excitation signal DR1 applied to the first excitation coil 51 is negative to positive, and is applied to the second excitation coil 52. Generated by the induced electromotive force in a current region where the polarity of the current of the second excitation signal DR2 changes from positive to negative.
The detection signal comparison unit 212 obtains a difference between a time width (described later) between time t1 and time t2 of detection signals having different polarities and T / 2, and outputs this difference to the time-output signal conversion unit 213. To do.

時間−出力信号変換部213は、第1検出信号及び第2検出信号の出力される周期(図7(b)における時刻t1と時刻t2との間隔、すなわち時間幅)に基づき、電圧情報としてのデューティ比を有するパルスを生成し、このパルスを電圧情報として帰還信号調整部214に対して出力する。すなわち、時間−出力信号変換部213は、電圧情報として、上記時間幅から帰還信号の電圧値を示すデューティ比を求め、この帰還信号の電圧値を示すデューティ比に応じた矩形波を帰還信号調整部214に対して出力する。   The time-output signal conversion unit 213 outputs voltage information as voltage information based on the output period of the first detection signal and the second detection signal (interval between time t1 and time t2 in FIG. 7B, that is, time width). A pulse having a duty ratio is generated, and this pulse is output as voltage information to the feedback signal adjustment unit 214. That is, the time-output signal conversion unit 213 obtains a duty ratio indicating the voltage value of the feedback signal from the time width as voltage information, and adjusts the rectangular wave corresponding to the duty ratio indicating the voltage value of the feedback signal as the feedback signal. Output to the unit 214.

帰還信号調整部214は、情報が矩形波信号で示されている場合、デューティ比に対応した直流電圧をPWM(Pulse Width Modulation)回路等により発生する。そして、帰還信号調整部214は、積分器などによりPWM信号を直流信号に変換して、この直流信号を帰還信号として励磁信号調整部216へ出力する。
また、帰還信号調整部214は、データ信号変換部215に対して、直流電圧の電圧値を示す電圧情報を供給する。
The feedback signal adjusting unit 214 generates a DC voltage corresponding to the duty ratio by a PWM (Pulse Width Modulation) circuit or the like when the information is indicated by a rectangular wave signal. The feedback signal adjustment unit 214 converts the PWM signal into a DC signal using an integrator or the like, and outputs the DC signal to the excitation signal adjustment unit 216 as a feedback signal.
Further, the feedback signal adjustment unit 214 supplies voltage information indicating the voltage value of the DC voltage to the data signal conversion unit 215.

データ信号変換部215は、帰還信号調整部214から供給される電圧情報を、予め設定された増幅度により増幅し、データ信号判定部104に対して出力する。
このデータ信号変換部215における増幅度は、予め線形的に測定可能な範囲の帰還信号の電圧値の範囲のみをデータ信号として出力する値に設定されている。すなわち、この増幅度は、定常磁界をキャンセルする磁界と、この磁界を発生する電圧値の帰還信号とが線形性を保つ範囲のみが増幅された電圧となり、範囲外の電圧を飽和させて一定電圧とするものである。すなわち、データ信号変換部215は、帰還信号に変換された電圧値とこの電圧値によって生成される磁界強度が線形性を有する帰還信号の電圧範囲外の帰還信号の電圧値が飽和する予め設定された増幅率により、帰還信号を増幅して出力する。
The data signal conversion unit 215 amplifies the voltage information supplied from the feedback signal adjustment unit 214 with a preset amplification degree and outputs the amplified voltage information to the data signal determination unit 104.
The amplification degree in the data signal conversion unit 215 is set to a value that outputs only the voltage value range of the feedback signal in a linearly measurable range in advance as a data signal. In other words, this amplification degree is a voltage obtained by amplifying only the range in which the magnetic field that cancels the stationary magnetic field and the feedback signal of the voltage value that generates this magnetic field maintain linearity, and the voltage outside the range is saturated to a constant voltage. It is what. In other words, the data signal conversion unit 215 sets in advance the voltage value of the feedback signal that is outside the voltage range of the feedback signal in which the voltage value converted into the feedback signal and the magnetic field intensity generated by this voltage value have linearity are saturated. The feedback signal is amplified by the amplification factor and output.

データ信号判定部104は、データ信号変換部215から供給されるデータ信号の電圧値が予め設定したデータ範囲(出力データ指定範囲)に含まれているか否かの判定を行う。データ信号判定部104は、内部の記憶部に上記データ範囲が予め書き込まれて記憶されている。このデータ範囲は、データ信号変換部215で増幅されて出力されるデータ信号の示す電圧値が、磁界とこの磁界を示す電圧値とが線形関係にある領域に含まれているか否かを判定する電圧値の範囲である。
ここで、データ信号判定部104は、データ信号の電圧値がデータ範囲に含まれていない場合、エラーを示すデータ信号(エラー信号)を、外部の磁界強度検出装置に対して出力する。また、データ信号判定部104は、データ信号の電圧値がデータ範囲に含まれている場合、電圧値を示すデータ信号を、外部の磁界強度検出装置に対して出力する。
The data signal determination unit 104 determines whether or not the voltage value of the data signal supplied from the data signal conversion unit 215 is included in a preset data range (output data designation range). In the data signal determination unit 104, the data range is previously written and stored in an internal storage unit. This data range determines whether or not the voltage value indicated by the data signal amplified and output by the data signal conversion unit 215 is included in a region where the magnetic field and the voltage value indicating the magnetic field are in a linear relationship. It is a range of voltage values.
Here, when the voltage value of the data signal is not included in the data range, the data signal determination unit 104 outputs a data signal (error signal) indicating an error to the external magnetic field strength detection device. In addition, when the voltage value of the data signal is included in the data range, the data signal determination unit 104 outputs a data signal indicating the voltage value to the external magnetic field strength detection device.

また、帰還信号調整部214における処理において、例えば、第1検出信号から第2検出信号までの時間幅が、第2検出信号から第1検出信号までの時間幅に対して長い場合、定常磁界が負である必要がある。このため、帰還信号調整部214は、定常磁界をキャンセルする正の磁界を発生させる直流電圧の帰還信号を発生する。
一方、第2検出信号から第1検出信号までの時間幅が、第1検出信号から第2検出信号までの時間幅に対して長い場合、定常磁界が正であるため、帰還信号調整部214は、定常磁界をキャンセルする負の磁界を発生させる直流電圧の帰還信号を発生する。
In the processing in the feedback signal adjustment unit 214, for example, when the time width from the first detection signal to the second detection signal is longer than the time width from the second detection signal to the first detection signal, the stationary magnetic field is Must be negative. Therefore, the feedback signal adjustment unit 214 generates a DC voltage feedback signal that generates a positive magnetic field that cancels the stationary magnetic field.
On the other hand, when the time width from the second detection signal to the first detection signal is longer than the time width from the first detection signal to the second detection signal, the stationary magnetic field is positive. A DC voltage feedback signal that generates a negative magnetic field that cancels the stationary magnetic field is generated.

すなわち、帰還信号調整部214は、電圧情報であるパルス列が供給されると、このパルスのデューティ比に対応した電流値の帰還信号を生成し、生成した帰還信号を励磁信号調整部216に対して出力する。
ここで、帰還信号調整部214は、例えば、オペアンプを用いて構成された電圧電流変換回路が設けられている。この電圧電流変換回路において、オペアンプ機能のアンプを用い、正入力と負入力の電位差がゼロに維持されるようにこのアンプが機能するため、アンプの出力から正入力への電流信号は、外部磁界と比例関係となる。
That is, when a pulse train that is voltage information is supplied, the feedback signal adjustment unit 214 generates a feedback signal having a current value corresponding to the duty ratio of this pulse, and the generated feedback signal is sent to the excitation signal adjustment unit 216. Output.
Here, the feedback signal adjustment unit 214 is provided with, for example, a voltage-current conversion circuit configured using an operational amplifier. In this voltage-current converter circuit, an amplifier with an operational amplifier function is used, and this amplifier functions so that the potential difference between the positive input and the negative input is maintained at zero. Therefore, the current signal from the amplifier output to the positive input is an external magnetic field. And is proportional.

そして、励磁信号調整部216は、帰還信号調整部214から供給される第1帰還信号(If)を、第1励磁コイル51に印加する第1励磁信号DR1に対して重畳する。また、励磁信号調整部216は、上記第1帰還信号と極性が逆の第2帰還信号を、第2励磁コイル52に印加する第2励磁信号DR2に重畳する。これにより、第1励磁コイル51及び第2励磁コイル52において、上記第1帰還信号及び第2帰還信号による磁界が発生し、磁気素子50内の磁性体コア54内に発生する磁界が一定とするように調整される。結果として、外部の定常磁界に依存せず、検出コイル53で検出される第1検出信号と第2検出信号の時間間隔を一定(T/2)に保持することができる。   The excitation signal adjustment unit 216 superimposes the first feedback signal (If) supplied from the feedback signal adjustment unit 214 on the first excitation signal DR1 applied to the first excitation coil 51. Further, the excitation signal adjustment unit 216 superimposes a second feedback signal having a polarity opposite to that of the first feedback signal on the second excitation signal DR <b> 2 applied to the second excitation coil 52. Thereby, in the first exciting coil 51 and the second exciting coil 52, magnetic fields are generated by the first feedback signal and the second feedback signal, and the magnetic field generated in the magnetic core 54 in the magnetic element 50 is constant. To be adjusted. As a result, the time interval between the first detection signal and the second detection signal detected by the detection coil 53 can be kept constant (T / 2) without depending on the external stationary magnetic field.

次に、図8は、図6における帰還信号調整部214、励磁信号調整部216及び励磁信号生成部217の構成例を示す図である。この図8において、励磁信号調整部216は、差動増幅器2001(第1励磁信号生成部)、差動増幅器2002(第2励磁信号生成部)、インバータ2003及び抵抗2004を備えている。ここで、抵抗2004の抵抗値は抵抗値Rである。抵抗2004は、励磁信号生成部217の出力端子と、差動増幅器2001の(−)端子(反転入力端子)及びインバータ2003の入力端子との間に介挿されている。この抵抗2004は、励磁信号生成部217の出力する三角波励磁信号の電圧Vexを、電圧電流変換して、駆動電流Iexとして作動増幅器2001の(−)端子に対して供給する。   Next, FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of the feedback signal adjustment unit 214, the excitation signal adjustment unit 216, and the excitation signal generation unit 217 in FIG. In FIG. 8, the excitation signal adjustment unit 216 includes a differential amplifier 2001 (first excitation signal generation unit), a differential amplifier 2002 (second excitation signal generation unit), an inverter 2003, and a resistor 2004. Here, the resistance value of the resistor 2004 is the resistance value R. The resistor 2004 is interposed between the output terminal of the excitation signal generator 217 and the (−) terminal (inverting input terminal) of the differential amplifier 2001 and the input terminal of the inverter 2003. The resistor 2004 converts the voltage Vex of the triangular wave excitation signal output from the excitation signal generation unit 217 into voltage and current, and supplies the voltage Vex to the (−) terminal of the operational amplifier 2001 as the drive current Iex.

これにより、差動増幅器2001は、第1励磁コイル51に対して駆動電流Iexを供給する。
また、インバータ2003は、出力端子が作動増幅器2002の(−)端子(反転入力端子)に接続されており、電流Iの極性を変え(流れる方向を逆とし)、作動増幅器2002の(−)端子に対して供給する。これにより、差動増幅器2002は、差動増幅器2001とは電流の絶対値が等しく、極性の異なる駆動電流を第2励磁コイル52に対して供給する。
Thereby, the differential amplifier 2001 supplies the drive current Iex to the first excitation coil 51.
In addition, the output terminal of the inverter 2003 is connected to the (−) terminal (inverting input terminal) of the operational amplifier 2002, the polarity of the current I is changed (the flow direction is reversed), and the (−) terminal of the operational amplifier 2002 is connected. Supply against. As a result, the differential amplifier 2002 supplies the second excitation coil 52 with a drive current having an absolute current value equal to that of the differential amplifier 2001 and having a different polarity.

また、帰還信号調整部214は、帰還電流(If)を差動増幅器2001に対して供給する帰還信号調整部2141と、帰還電流(−If)を差動増幅器2002に対して供給する帰還信号調整部2142とを備えている。
帰還信号調整部2141は、電圧情報であるパルス列が供給されると、このパルス列のデューティ比に対応した電流値の第1帰還信号(If)を生成し、この第1帰還信号を差動増幅器2001の(−)端子に対して供給する。これにより、第1励磁信号DR1(Iex)に対して、第1帰還信号が重畳される。
The feedback signal adjustment unit 214 also provides a feedback signal adjustment unit 2141 that supplies a feedback current (If) to the differential amplifier 2001, and a feedback signal adjustment that supplies a feedback current (−If) to the differential amplifier 2002. Part 2142.
When a pulse train as voltage information is supplied, the feedback signal adjustment unit 2141 generates a first feedback signal (If) having a current value corresponding to the duty ratio of the pulse train, and this first feedback signal is used as the differential amplifier 2001. The (−) terminal is supplied. As a result, the first feedback signal is superimposed on the first excitation signal DR1 (Iex).

また、帰還信号調整部2142は、電圧情報であるパルス列が供給されると、このパルス列のデューティ比に対応した電流値の第2帰還信号(−If)を生成し、この第2帰還信号を差動増幅器2002の(−)端子に対して供給する。これにより、第2励磁信号DR2(−Iex)に対して、第2帰還信号が重畳される。   In addition, when a pulse train as voltage information is supplied, the feedback signal adjustment unit 2142 generates a second feedback signal (−If) having a current value corresponding to the duty ratio of the pulse train, and the second feedback signal is differenced. This is supplied to the (−) terminal of the dynamic amplifier 2002. Thereby, the second feedback signal is superimposed on the second excitation signal DR2 (−Iex).

次に、図9は、図6における帰還信号調整部214、励磁信号調整部216及び励磁信号生成部217の他の構成例を示す図である。この図9において、励磁信号調整部216Aは、差動増幅器2001(第1励磁信号生成部)、差動増幅器2002(第2励磁信号生成部)、インバータ2003及び抵抗2004を備えている。ここで、抵抗2004の抵抗値は抵抗値Rである。抵抗2004は、励磁信号生成部217の出力端子と、差動増幅器2001の(−)端子(反転入力端子)及びインバータ2003の入力端子との間に介挿されている。この抵抗2004は、励磁信号生成部217の出力する三角波励磁信号の電圧Vexを、電圧電流変換して、駆動電流Iexとして作動増幅器2001の(−)端子に対して供給する。
インバータ2003は、出力端子が作動増幅器2002の(−)端子(反転入力端子)に接続されており、電流Iの極性を変え(流れる方向を逆とし)、作動増幅器2002の(−)端子に対して供給する。これにより、差動増幅器2002は、差動増幅器2001とは極性が異なる駆動電流−Iexを第2励磁コイル52に対して供給する。
Next, FIG. 9 is a diagram illustrating another configuration example of the feedback signal adjustment unit 214, the excitation signal adjustment unit 216, and the excitation signal generation unit 217 in FIG. In FIG. 9, the excitation signal adjusting unit 216A includes a differential amplifier 2001 (first excitation signal generating unit), a differential amplifier 2002 (second excitation signal generating unit), an inverter 2003, and a resistor 2004. Here, the resistance value of the resistor 2004 is the resistance value R. The resistor 2004 is interposed between the output terminal of the excitation signal generator 217 and the (−) terminal (inverting input terminal) of the differential amplifier 2001 and the input terminal of the inverter 2003. The resistor 2004 converts the voltage Vex of the triangular wave excitation signal output from the excitation signal generation unit 217 into voltage and current, and supplies the converted voltage Vex to the (−) terminal of the operational amplifier 2001 as a drive current Iex.
The inverter 2003 has an output terminal connected to the (−) terminal (inverted input terminal) of the operational amplifier 2002, changes the polarity of the current I (with the direction of flow reversed), and is connected to the (−) terminal of the operational amplifier 2002. Supply. As a result, the differential amplifier 2002 supplies a drive current −Iex having a polarity different from that of the differential amplifier 2001 to the second excitation coil 52.

また、帰還信号調整部214は、帰還信号調整部2141A及帰還信号調整部2142Aを備えている。
帰還信号調整部2141Aは、電圧情報であるパルス列が供給されると、このパルス列のデューティ比に対応した電流値の第1帰還信号(−If)を生成し、この第1帰還信号を差動増幅器2001の(+)端子に対して供給する。これにより、第1励磁信号DR1(Iex)に対して、第1帰還信号が重畳される。
また、帰還信号調整部2142Aは、電圧情報であるパルス列が供給されると、このパルス列のデューティ比に対応した電流値の第2帰還信号(If)を生成し、この第2帰還信号を差動増幅器2002の(+)端子に対して供給する。これにより、第2励磁信号DR2(−Iex)に対して、第2帰還信号が重畳される。
The feedback signal adjustment unit 214 includes a feedback signal adjustment unit 2141A and a feedback signal adjustment unit 2142A.
When a pulse train as voltage information is supplied, the feedback signal adjustment unit 2141A generates a first feedback signal (-If) having a current value corresponding to the duty ratio of the pulse train, and the first feedback signal is differential amplifier. This is supplied to the (+) terminal of 2001. As a result, the first feedback signal is superimposed on the first excitation signal DR1 (Iex).
Further, when a pulse train that is voltage information is supplied, the feedback signal adjusting unit 2142A generates a second feedback signal (If) having a current value corresponding to the duty ratio of the pulse train, and the second feedback signal is differentially generated. Supply to the (+) terminal of the amplifier 2002. Thereby, the second feedback signal is superimposed on the second excitation signal DR2 (−Iex).

上述した第1帰還信号及び第2帰還信号の生成はアナログ処理によるものであるが、以下に示すデジタル処理で生成する構成を用いても良い。
検出信号比較部212は、第1検出信号から第2検出信号までの時間幅を計測し、この時間幅Tw(Tp、Tmなど)と三角波の周期Tの半分の時間、すなわちT/2との差分Td(=Tw−(T/2))を求め、帰還信号変換部1014に対して出力する。
時間−出力信号変換部213は、検出信号比較部212から時間情報である差分Tdが供給されると、この差分Tdから、FB信号としての帰還信号の電圧を生成する電圧情報を生成する。
ここで、時間−出力信号変換部213には、差分Tdとこの差分Tdに対応したデジタル値の電圧情報との対応を示す時間電圧情報テーブルが内部の記憶部に予め書き込まれて記憶されている。
Although the generation of the first feedback signal and the second feedback signal described above is based on analog processing, a configuration in which generation is performed by digital processing shown below may be used.
The detection signal comparison unit 212 measures the time width from the first detection signal to the second detection signal, and the time width Tw (Tp, Tm, etc.) and a time half of the period T of the triangular wave, that is, T / 2. The difference Td (= Tw− (T / 2)) is obtained and output to the feedback signal converter 1014.
When the difference Td that is time information is supplied from the detection signal comparison unit 212, the time-output signal conversion unit 213 generates voltage information that generates the voltage of the feedback signal as the FB signal from the difference Td.
Here, in the time-output signal conversion unit 213, a time voltage information table indicating the correspondence between the difference Td and the voltage information of the digital value corresponding to the difference Td is written and stored in advance in the internal storage unit. .

そして、時間−出力信号変換部213は、この内部の記憶部に記憶されている時間電圧情報テーブルから、供給される差分Tdに対応する電圧情報を読み出し、帰還信号調整部214に対して出力する。例えば、電圧情報は、帰還信号の電圧値を示すデジタル値のデータである。また、電圧情報は、差分Tdの極性が付され、すなわち差分Tdが正の場合に正の極性を有し、差分Tdが負の場合に負の極性を有している。したがって、磁気素子50に対して、正の極性の定常磁界Hexが印加されている場合、励磁信号調整部216Aは、三角波電圧信号から生成される第1励磁信号DR1の電流値に対して負の極性の帰還電流Ifを帰還信号として重畳し、一方、負の極性の定常磁界Hexが印加されている場合、三角波電圧信号から生成される第1励磁信号DR1の電流値Iに対して正の極性の帰還電流Ifを第1帰還信号として重畳する。また、励磁信号調整部216Aは、第2励磁信号DR2に対し、第1励磁信号DR1と異なる極性の帰還電流(−If)の帰還電流を第2帰還信号として重畳する。   The time-output signal conversion unit 213 reads voltage information corresponding to the supplied difference Td from the time voltage information table stored in the internal storage unit, and outputs the voltage information to the feedback signal adjustment unit 214. . For example, the voltage information is digital value data indicating the voltage value of the feedback signal. Moreover, the polarity of the difference Td is attached to the voltage information, that is, the voltage information has a positive polarity when the difference Td is positive, and has a negative polarity when the difference Td is negative. Accordingly, when a stationary magnetic field Hex having a positive polarity is applied to the magnetic element 50, the excitation signal adjustment unit 216A is negative with respect to the current value of the first excitation signal DR1 generated from the triangular wave voltage signal. When the polarity feedback current If is superimposed as a feedback signal, while the negative polarity stationary magnetic field Hex is applied, the polarity is positive with respect to the current value I of the first excitation signal DR1 generated from the triangular wave voltage signal. Is fed back as a first feedback signal. In addition, the excitation signal adjustment unit 216A superimposes a feedback current (−If) having a polarity different from that of the first excitation signal DR1 on the second excitation signal DR2 as a second feedback signal.

帰還信号調整部214は、時間−出力信号変換部213から供給される電圧情報に基づき、電圧情報の示す電圧値の帰還信号を生成し、FB信号として励磁信号調整部216Aに対して出力する。
ここで、帰還信号調整部214は、電圧情報がデジタル値であるので、例えば内部にD/A変換器を備え、供給されるデジタル値である電圧情報をD/A変換器に入力して直流電圧を得て、これを直流電流に変換して、第1帰還信号、第2帰還信号として励磁信号調整部216Aに対して出力する。
励磁信号調整部216Aは、すでに述べたように、帰還信号調整部214から供給される第1帰還信号を重畳させた第1励磁信号DR1を第1励磁コイル51に対して供給し、第2帰還信号を重畳させた第2励磁信号DR2を第2励磁コイル52に対して、三角波電流信号として印加する。
The feedback signal adjustment unit 214 generates a feedback signal having a voltage value indicated by the voltage information based on the voltage information supplied from the time-output signal conversion unit 213, and outputs the feedback signal as an FB signal to the excitation signal adjustment unit 216A.
Here, since the voltage information is a digital value, the feedback signal adjustment unit 214 includes a D / A converter, for example, and inputs the supplied voltage information, which is a digital value, to the D / A converter. A voltage is obtained, converted into a direct current, and output to the excitation signal adjustment unit 216A as a first feedback signal and a second feedback signal.
As described above, the excitation signal adjustment unit 216A supplies the first excitation signal DR1 on which the first feedback signal supplied from the feedback signal adjustment unit 214 is superimposed to the first excitation coil 51, thereby providing the second feedback. The second excitation signal DR2 on which the signal is superimposed is applied to the second excitation coil 52 as a triangular wave current signal.

また、第1励磁信号DR1及び第2励磁信号DR2の各々にそれぞれ第1帰還信号、第2帰還信号が重畳されている場合、検出信号比較部212が検出する第1検出信号及び第2検出信号の時間間隔はT/2近傍にある。
このため、検出信号比較部212は、すでに第1励磁信号DR1及び第2励磁信号DR2の各々にそれぞれ第1帰還信号、第2帰還信号が重畳されている場合、出力する時間情報が、T/2とするに必要な帰還信号と現在印加している帰還信号との差分の電流値を示している。したがって、検出信号比較部212は、第1励磁信号DR1及び第2励磁信号DR2が印加されている場合、上述した差分の電流値を示す時間情報として差分Tdを時間−出力信号変換部213に対して出力する。
Further, when the first feedback signal and the second feedback signal are superimposed on the first excitation signal DR1 and the second excitation signal DR2, respectively, the first detection signal and the second detection signal detected by the detection signal comparison unit 212. Is in the vicinity of T / 2.
For this reason, when the first feedback signal and the second feedback signal are already superimposed on each of the first excitation signal DR1 and the second excitation signal DR2, the detection signal comparison unit 212 outputs time information T / 2 shows the current value of the difference between the feedback signal required to set 2 and the currently applied feedback signal. Therefore, when the first excitation signal DR1 and the second excitation signal DR2 are applied, the detection signal comparison unit 212 uses the difference Td as time information indicating the difference current value described above to the time-output signal conversion unit 213. Output.

また、時間−出力信号変換部213は、差分の電流値を示す時間情報である差分Tdが供給されると、すでに述べたように、この差分Tdに対応する電流値を生成するための電圧情報を、内部の記憶部に記憶されている時間電圧情報テーブルから読み出し、帰還信号調整部214に対して出力する。
また、帰還信号調整部214は、内部に記憶部を有し、この記憶部に電圧情報が積算されて記憶され、この積算された電圧情報を用いて、励磁信号調整部216Aに対して出力する帰還信号(第1帰還信号及び第2帰還信号)の電流の生成を行い、励磁信号調整部216Aに対して出力する。
ここで、帰還信号調整部214は、差分Tdに対応する電圧情報が予め設定された設定電圧範囲内に含まれるか否かの判定を行う。
Further, when the difference Td, which is time information indicating the difference current value, is supplied, the time-output signal conversion unit 213 generates voltage information for generating a current value corresponding to the difference Td as described above. Are read from the time voltage information table stored in the internal storage unit and output to the feedback signal adjustment unit 214.
Further, the feedback signal adjustment unit 214 has a storage unit therein, and voltage information is accumulated and stored in the storage unit, and is output to the excitation signal adjustment unit 216A using the accumulated voltage information. A current of feedback signals (first feedback signal and second feedback signal) is generated and output to the excitation signal adjustment unit 216A.
Here, the feedback signal adjustment unit 214 determines whether or not the voltage information corresponding to the difference Td is included in a preset voltage range.

そして、帰還信号調整部214は、この設定電圧範囲内に電圧情報が含まれていない場合、磁気素子50に対して印加されている定常磁界をキャンセルする際に、印加しても磁界が変化しない、すなわちキャンセルに影響がない小さな電圧と判定する。
すなわち、帰還信号調整部214は、磁界強度を変化させる際の制御の精度の誤差となり、ほぼ第1検出信号及び第2検出信号の時間幅がT/2であると判定する。このとき、帰還信号調整部214は、この誤差範囲とされた電圧情報を、内部の記憶部の直前までの時間情報に積算せず、破棄する。
When the voltage information is not included in the set voltage range, the feedback signal adjustment unit 214 does not change the magnetic field even when applied to cancel the stationary magnetic field applied to the magnetic element 50. That is, it is determined as a small voltage that does not affect cancellation.
In other words, the feedback signal adjustment unit 214 determines an error in control accuracy when changing the magnetic field intensity, and determines that the time width of the first detection signal and the second detection signal is approximately T / 2. At this time, the feedback signal adjustment unit 214 discards the voltage information within the error range without adding it to the time information until immediately before the internal storage unit.

データ信号変換部215は、帰還信号調整部214から供給される電圧情報を、予め設定された増幅度により増幅し、外部に対して出力する。
このデータ信号変換部215における増幅度は、予め線形的に測定可能な範囲の帰還信号の電圧値の範囲のみをデータ信号として出力する値に設定されている。すなわち、この増幅度は、定常磁界をキャンセルする磁界と、この磁界を発生する電圧値の帰還信号とが線形性を保つ範囲のみが増幅された電圧となり、範囲外の電圧を飽和させて一定電圧とするものである。すなわち、データ信号変換部215は、帰還信号の電圧値とこの電圧値によって生成される磁界強度が線形性を有する帰還信号の電圧範囲外の帰還信号の電圧値が飽和する予め設定された増幅率により、帰還信号を増幅して出力する。
The data signal conversion unit 215 amplifies the voltage information supplied from the feedback signal adjustment unit 214 with a preset amplification degree, and outputs the amplified voltage information to the outside.
The amplification degree in the data signal conversion unit 215 is set to a value that outputs only the voltage value range of the feedback signal in a linearly measurable range in advance as a data signal. In other words, this amplification degree is a voltage obtained by amplifying only the range in which the magnetic field that cancels the stationary magnetic field and the feedback signal of the voltage value that generates this magnetic field maintain linearity, and the voltage outside the range is saturated to a constant voltage. It is what. That is, the data signal conversion unit 215 sets a preset amplification factor at which the voltage value of the feedback signal saturates outside the voltage range of the feedback signal in which the voltage value of the feedback signal and the magnetic field strength generated by the voltage value have linearity. By amplifying the feedback signal,

したがって、このデータ信号は、定常磁界をキャンセルする磁界の強度を求める磁界電圧、すなわち定常磁界の強度を示すものである。外部にある磁界強度検出装置(不図示)は、このデータ信号が示す磁界電圧の電圧値を磁界の強度に変換して、変換した磁界の強度を出力する。   Therefore, this data signal indicates the magnetic field voltage for obtaining the strength of the magnetic field for canceling the stationary magnetic field, that is, the strength of the stationary magnetic field. An external magnetic field strength detecting device (not shown) converts the voltage value of the magnetic field voltage indicated by the data signal into the magnetic field strength, and outputs the converted magnetic field strength.

ここで、磁界強度検出装置には、磁界電圧の電圧値と、この磁界電圧の電圧値に対応する磁界の強度との対応を示す磁界強度テーブルが、内部の記憶部に予め書き込まれて記憶されている。
磁界強度検出装置は、磁気素子制御装置20から供給される、データ信号の示す磁界電圧の電圧値に対応する磁界強度を、磁界強度テーブルから読み出し、定常磁界(Hex)の強度の数値とし、例えば、自身に設けられた表示部に表示する。本発明は、磁気素子制御装置100と上述した図示しない磁界強度検出装置とにより、磁気検出装置を構成する。
Here, in the magnetic field strength detection device, a magnetic field strength table indicating the correspondence between the voltage value of the magnetic field voltage and the strength of the magnetic field corresponding to the voltage value of the magnetic field voltage is written and stored in advance in the internal storage unit. ing.
The magnetic field strength detection device reads the magnetic field strength corresponding to the voltage value of the magnetic field voltage indicated by the data signal supplied from the magnetic element control device 20 from the magnetic field strength table, and sets it as a numerical value of the strength of the stationary magnetic field (Hex) , Display on the display unit provided in itself. In the present invention, a magnetic detection device is constituted by the magnetic element control device 100 and the magnetic field intensity detection device (not shown) described above.

次に、図6及び図10を用いて、本実施形態における磁気素子制御装置20の動作の説明を行う。図10は、第2の実施形態における磁気素子制御装置20の動作例を示すフローチャートである。第2の実施形態においては、デジタル処理により帰還信号を生成する構成の場合で説明する。また、アナログ処理により帰還信号を生成する構成についても、図10のフローチャートの動作により同様に行うことができる。   Next, the operation of the magnetic element control apparatus 20 in the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is a flowchart illustrating an operation example of the magnetic element control device 20 according to the second embodiment. In the second embodiment, a case where a feedback signal is generated by digital processing will be described. The configuration for generating the feedback signal by analog processing can be similarly performed by the operation of the flowchart of FIG.

ステップS11:
検出信号増幅部211は、検出コイル53の両端の電圧を増幅し、検出信号比較部212へ出力する。
そして、検出信号比較部212は、第1検出信号の検出された時刻t1及び第2検出信号が検出された時刻t2間の時間幅Twから、基準の時間幅であるT/2を減算し、減算結果の差分Tdを時間−出力信号変換部213に対して時間情報として出力する。また、この時間情報をデジタル値に変換する場合、TDC(Time to Digital Converter)等を用いることが望ましい。
Step S11:
The detection signal amplification unit 211 amplifies the voltage across the detection coil 53 and outputs the amplified voltage to the detection signal comparison unit 212.
Then, the detection signal comparison unit 212 subtracts the reference time width T / 2 from the time width Tw between the time t1 when the first detection signal is detected and the time t2 when the second detection signal is detected, The subtraction result difference Td is output to the time-output signal conversion unit 213 as time information. When this time information is converted into a digital value, it is desirable to use TDC (Time to Digital Converter) or the like.

ステップS12:
次に、時間−出力信号変換部213は、供給される時間情報である差分Tdに対応した帰還信号の電圧値を示す電圧情報を、記憶部に記憶されている時間電圧情報テーブルから読み出す。この時間電圧情報テーブルは、時間情報とこの時間情報に対応する電圧情報(すなわち差分Tdを0とするための磁界強度に対応した電圧値を示す情報)とを対応付けたテーブルである。
そして、時間−出力信号変換部213は、読み出した電圧情報を、帰還信号調整部214に対して出力する。
Step S12:
Next, the time-output signal conversion unit 213 reads voltage information indicating the voltage value of the feedback signal corresponding to the difference Td, which is the supplied time information, from the time voltage information table stored in the storage unit. This time voltage information table is a table in which time information is associated with voltage information corresponding to the time information (that is, information indicating a voltage value corresponding to the magnetic field intensity for setting the difference Td to 0).
Then, the time-output signal conversion unit 213 outputs the read voltage information to the feedback signal adjustment unit 214.

ステップS13:
次に、帰還信号調整部214は、内部の記憶部に記憶されている、現在の第1励磁信号DR1及び第2励磁信号DR2に重畳させている帰還信号(第1帰還信号及び第2帰還信号)を示す直前の電圧情報を読み出す。
そして、帰還信号調整部214は、記憶部から読み出した電圧情報に対して、検出信号から供給される電圧情報を加算する。
帰還信号調整部214は、加算結果の電圧情報に基づいて、この電圧情報の示す電圧値に対応する電流値の帰還信号を生成し、励磁信号調整部216に対して出力する。
また、帰還信号調整部214は、加算結果の電圧情報を新たな直前の電圧情報として、内部の記憶部に書き込んで記憶させ、かつこの電圧情報(デジタル値)をデータ信号変換部215に対して出力する。
Step S13:
Next, the feedback signal adjustment unit 214 stores feedback signals (first feedback signal and second feedback signal) that are stored in the internal storage unit and superimposed on the current first excitation signal DR1 and second excitation signal DR2. ) Is read immediately before.
Then, the feedback signal adjustment unit 214 adds the voltage information supplied from the detection signal to the voltage information read from the storage unit.
The feedback signal adjustment unit 214 generates a feedback signal having a current value corresponding to the voltage value indicated by the voltage information based on the voltage information of the addition result, and outputs the feedback signal to the excitation signal adjustment unit 216.
Further, the feedback signal adjustment unit 214 writes and stores the voltage information of the addition result as new immediately preceding voltage information in the internal storage unit, and stores this voltage information (digital value) to the data signal conversion unit 215. Output.

ステップS14:
次に、励磁信号調整部216には、第1帰還信号及び第2帰還信号が帰還信号調整部214から供給される。
そして、励磁信号調整部216は、クロック信号調整部103の出力するクロック信号に同期した三角波信号から生成した励磁信号に対して、帰還信号調整部214から供給される帰還信号を重畳する。すなわち、励磁信号調整部216は、第1励磁信号DR1に対して第1帰還信号を重畳し、第2励磁信号DR2に対して第2帰還信号を重畳する。
そして、励磁信号調整部216は、第1励磁信号DR1を第1励磁コイル51に対して印加し、第2励磁信号DR2を第2励磁コイル52に対して印加する。
Step S14:
Next, the excitation signal adjustment unit 216 is supplied with the first feedback signal and the second feedback signal from the feedback signal adjustment unit 214.
Then, the excitation signal adjustment unit 216 superimposes the feedback signal supplied from the feedback signal adjustment unit 214 on the excitation signal generated from the triangular wave signal synchronized with the clock signal output from the clock signal adjustment unit 103. That is, the excitation signal adjustment unit 216 superimposes the first feedback signal on the first excitation signal DR1, and superimposes the second feedback signal on the second excitation signal DR2.
Then, the excitation signal adjustment unit 216 applies the first excitation signal DR1 to the first excitation coil 51, and applies the second excitation signal DR2 to the second excitation coil 52.

ステップS15:
次に、データ信号変換部215は、帰還信号調整部214より供給される電圧情報を予め設定したオフセット値によりオフセット調整し、かつ、予め設定した増幅度により増幅し、増幅結果をデータ信号としてデータ信号判定部104に対して出力する。
Step S15:
Next, the data signal conversion unit 215 performs offset adjustment of the voltage information supplied from the feedback signal adjustment unit 214 with a preset offset value and amplifies the voltage information with a preset amplification degree, and the amplification result is used as a data signal. The signal is output to the signal determination unit 104.

ステップS16:
次に、データ信号判定部104は、データ信号の示す電圧値が予め設定されているデータ範囲に含まれているか否かの判定を行う。
このとき、データ信号判定部104は、データ信号の示す電圧値がデータ範囲に含まれている場合、処理をステップS17へ進め、一方、データ信号の示す電圧値がデータ範囲に含まれていない場合、処理をステップS18へ進める。
Step S16:
Next, the data signal determination unit 104 determines whether or not the voltage value indicated by the data signal is included in a preset data range.
At this time, if the voltage value indicated by the data signal is included in the data range, the data signal determination unit 104 proceeds with the process to step S17, while the voltage value indicated by the data signal is not included in the data range. Then, the process proceeds to step S18.

ステップS17:
次に、データ信号判定部104は、データ信号がデータ範囲に含まれているため、このデータ信号をそのまま、外部に配置された磁界強度検出装置に対して出力する。
そして、外部の磁界強度検出装置は、供給されたデータ信号の示す電圧値に対応した磁界強度を、内部の記憶部に記憶された磁界強度テーブルから読み出し、自身の表示部に読み出した磁界強度を表示する。なお、データ信号判定部104の出力データ信号はアナログ値であるが、磁気素子制御装置10内で、A/D変換することにより、出力データ信号をデジタル化することも可能である。
Step S17:
Next, since the data signal is included in the data range, the data signal determination unit 104 outputs the data signal as it is to a magnetic field strength detection device arranged outside.
Then, the external magnetic field strength detection device reads the magnetic field strength corresponding to the voltage value indicated by the supplied data signal from the magnetic field strength table stored in the internal storage unit, and reads the magnetic field strength read to its own display unit. indicate. Although the output data signal of the data signal determination unit 104 is an analog value, the output data signal can be digitized by A / D conversion in the magnetic element control device 10.

ステップS18:
一方、データ信号判定部104は、データ信号がデータ範囲に含まれていないため、このデータ信号を破棄し、エラー信号を外部に配置された磁界強度検出装置に対して出力する。
Step S18:
On the other hand, since the data signal is not included in the data range, the data signal determination unit 104 discards the data signal and outputs an error signal to the magnetic field strength detection device arranged outside.

このとき、この磁界強度検出装置は、例えば、エラー信号が供給されると自身の表示部に、測定範囲を超えていることをユーザに対して通知する情報を表示する。
電源が供給されると、磁気素子制御装置20は、上述した図10に示すフローチャートに従い、ステップS11からステップS18の処理を行う。
また、磁気素子制御装置110に対して電源が投入された際、帰還信号調整部1013は、内部の記憶部にある電圧情報の積算されたデータをリセットし、初期値として0を書き込む。
At this time, for example, when an error signal is supplied, the magnetic field intensity detection device displays information for notifying the user that the measurement range is exceeded on its own display unit.
When the power is supplied, the magnetic element control device 20 performs the processing from step S11 to step S18 according to the flowchart shown in FIG.
Further, when the magnetic element control device 110 is powered on, the feedback signal adjustment unit 1013 resets the accumulated data of the voltage information in the internal storage unit, and writes 0 as an initial value.

本実施形態は、FB信号である第1帰還信号及び第2帰還信号の各々を、第1励磁信号DR1、第2励磁信号DR2それぞれに重畳させ、この第1励磁信号DR1を第1励磁コイル51に印加し、第2励磁信号DR2を第2励磁コイル52に対して印加する。このため、本実施形態によれば、磁気感度の温度依存性と磁気素子の出力値の温度依存性との双方を同時に抑制することが可能である。また、従来の磁気平衡式で使用するFBコイルが設けられた磁気素子のFBコイルと第2励磁コイルとして使用することが可能であるため、磁気素子の構造を新規に設計する必要がないという利点がある。   In the present embodiment, the first feedback signal and the second feedback signal, which are FB signals, are superimposed on the first excitation signal DR1 and the second excitation signal DR2, respectively, and the first excitation signal DR1 is superimposed on the first excitation coil 51. And the second excitation signal DR2 is applied to the second excitation coil 52. For this reason, according to the present embodiment, it is possible to simultaneously suppress both the temperature dependence of the magnetic sensitivity and the temperature dependence of the output value of the magnetic element. Further, since it can be used as the FB coil and the second excitation coil of the magnetic element provided with the FB coil used in the conventional magnetic balance type, there is no need to newly design the structure of the magnetic element. There is.

ここで、磁気素子を小型化するのみでなく、磁気素子のサイズが磁気平衡式と同等の場合、FBコイルの領域を用い、励磁コイルや検出コイルの巻数を増加させることにより、励磁効率の増加によって、さらに定常磁界の測定範囲を広げたり、検出コイルにおける検出信号のS/N(Signal/Noise)比を向上させることができる。
また、本実施形態によれば、オフセット電圧とともに帰還信号を励磁信号に重畳させるため、周囲の環境による磁界強度に対応したオフセット電圧をオフセット電圧調整部1018に設定しておくことにより、精度良く容易に測定対象の磁界強度を測定することができる。
Here, in addition to reducing the size of the magnetic element, when the size of the magnetic element is equivalent to the magnetic balance type, the excitation efficiency is increased by using the FB coil region and increasing the number of excitation coils and detection coils. Thus, the measurement range of the stationary magnetic field can be further expanded, and the S / N (Signal / Noise) ratio of the detection signal in the detection coil can be improved.
In addition, according to the present embodiment, since the feedback signal is superimposed on the excitation signal together with the offset voltage, the offset voltage corresponding to the magnetic field intensity due to the surrounding environment is set in the offset voltage adjustment unit 1018, so that it is easy and accurate. It is possible to measure the magnetic field strength of the measurement object.

また、任意の時間幅の測定周期をクロック信号に同期させて生成し、第1励磁コイル51及び第2励磁コイル52に対して励磁信号を印加して測定処理を行う期間と、第1励磁コイル51及び第2励磁コイル52に対しての励磁信号の印加を停止して測定を行わない期間を交互に設け、第1励磁コイル51び第2励磁コイル52を間欠動作させる。ここで、当然のことながら、第1励磁コイル51と第2励磁コイル52とは、互いの温度特性をキャンセルする必要があるため、同一のタイミングで簡潔動作させる必要がある。
これにより、磁気素子50自体の発熱が抑制され、温度変化を低減することにより、より精度の高い磁界強度の測定が行える。
In addition, a period in which a measurement period having an arbitrary time width is generated in synchronization with the clock signal, the excitation signal is applied to the first excitation coil 51 and the second excitation coil 52, and the measurement process is performed, and the first excitation coil The periods in which the measurement is not performed by stopping the application of the excitation signal to 51 and the second excitation coil 52 are alternately provided, and the first excitation coil 51 and the second excitation coil 52 are intermittently operated. Here, as a matter of course, the first excitation coil 51 and the second excitation coil 52 need to cancel each other's temperature characteristics, and therefore need to be operated simply at the same timing.
Thereby, the heat generation of the magnetic element 50 itself is suppressed, and the magnetic field strength can be measured with higher accuracy by reducing the temperature change.

さらに、この間欠動作の機能を用いて、複数の磁気素子の励磁コイルを順番に駆動することにより、1つの磁気素子制御装置により、複数の磁気素子により定常磁界を測定することが可能である。
例えば、3個の磁気素子の各々の測定軸、すなわちx軸、y軸及びz軸の3軸のそれぞれを直交するように磁気素子を設け、3次元空間における磁界強度及び磁界の方向を測定する他軸の磁気素子の制御に用いることができる。
Further, by using this intermittent operation function to sequentially drive the excitation coils of a plurality of magnetic elements, it is possible to measure a steady magnetic field with a plurality of magnetic elements by one magnetic element control device.
For example, magnetic elements are provided so that the measurement axes of three magnetic elements, that is, the three axes of the x-axis, y-axis, and z-axis are orthogonal to each other, and the magnetic field strength and the direction of the magnetic field in a three-dimensional space are measured. It can be used to control the magnetic element on the other axis.

<第3の実施形態>
以下、図面を参照して、本発明の第3の実施形態を説明する。本実施形態は、FG方式の磁気素子を用いて、磁気平衡式及び磁気比例式の双方による磁気検出処理を行う。図11は、本発明の第3の実施形態による磁気素子制御装置30及び磁気素子50からなる磁気検出装置の構成を説明する図である。磁気素子制御装置30は、磁気素子制御部31と、クロック信号生成部102と、クロック信号調整部103と、データ信号判定部104とを備えている。第1の実施形態または第2の実施形態と同様の構成には同一の符号を付してある。
<Third Embodiment>
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, magnetic detection processing is performed by both a magnetic balance type and a magnetic proportional type using an FG type magnetic element. FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a magnetic detection device including the magnetic element control device 30 and the magnetic element 50 according to the third embodiment of the present invention. The magnetic element control device 30 includes a magnetic element control unit 31, a clock signal generation unit 102, a clock signal adjustment unit 103, and a data signal determination unit 104. The same code | symbol is attached | subjected to the structure similar to 1st Embodiment or 2nd Embodiment.

磁気素子制御部31は、検出信号増幅部311と、検出信号比較部312と、時間−出力信号変換部313と、帰還信号調整部314、データ信号変換部315と、励磁信号調整部316と、励磁信号生成部317と、第1アナログスイッチ321と、第2アナログスイッチ322とを備えている。ここで、検出信号増幅部311、検出信号比較部312、時間−出力信号変換部313、帰還信号調整部314、データ信号変換部315、励磁信号調整部316及び励磁信号生成部317の各々は、図6における検出信号増幅部211、検出信号比較部212、時間−出力信号変換部213、帰還信号調整部214、データ信号変換部215、励磁信号調整部216及び励磁信号生成部217とそれぞれ同様の機能を有する。
以下、図6の磁気素子制御装置20の各構成及び動作と異なる点を説明する。
The magnetic element control unit 31 includes a detection signal amplification unit 311, a detection signal comparison unit 312, a time-output signal conversion unit 313, a feedback signal adjustment unit 314, a data signal conversion unit 315, an excitation signal adjustment unit 316, An excitation signal generation unit 317, a first analog switch 321 and a second analog switch 322 are provided. Here, each of the detection signal amplification unit 311, the detection signal comparison unit 312, the time-output signal conversion unit 313, the feedback signal adjustment unit 314, the data signal conversion unit 315, the excitation signal adjustment unit 316, and the excitation signal generation unit 317 includes: The detection signal amplification unit 211, the detection signal comparison unit 212, the time-output signal conversion unit 213, the feedback signal adjustment unit 214, the data signal conversion unit 215, the excitation signal adjustment unit 216, and the excitation signal generation unit 217 in FIG. It has a function.
Hereinafter, differences from the respective configurations and operations of the magnetic element control device 20 of FIG. 6 will be described.

第3の実施形態と第2の実施形態と異なる構成は、磁気平衡式の磁界測定と磁気比例式の磁界測定とのいずれにも対応することができる点である。
すなわち、第3の実施形態は、第2の実施形態における磁気平衡式の磁界測定の構成を、磁気比例式の磁界測定の構成に、利用者が任意に選択して切り換えることができる。以下、帰還電圧を生成する処理をデジタル値によって行う場合で説明するが、帰還電圧の生成をアナログ処理で行う場合も同様である。
A different configuration from the third embodiment and the second embodiment is that it can cope with both magnetic balance type magnetic field measurement and magnetic proportional type magnetic field measurement.
That is, in the third embodiment, the user can arbitrarily select and switch the configuration of magnetic balance type magnetic field measurement in the second embodiment to the configuration of magnetic proportional type magnetic field measurement. Hereinafter, although the case where the process which produces | generates a feedback voltage is performed by a digital value is demonstrated, it is the same also when the production | generation of a feedback voltage is performed by an analog process.

この図11において、第1アナログスイッチ321及び第2アナログスイッチ322の各々は、磁気平衡式の構成とするか、あるいは磁気比例式の構成とするかの切替を行っている。
すなわち、磁気素子制御部31は、磁気素子制御装置30の図示しない切替スイッチが、磁気平衡式の構成とする制御を示す状態であることを検出すると、第1アナログスイッチ321を導通状態(ON)とし、第2アナログスイッチ322を非導通状態(OFF)とする。
これにより、時間−出力変換部313で、時間を示す差分Tdが帰還信号調整部314へ出力され、第2の実施形態と同様の磁界の測定処理が行われる。
In FIG. 11, each of the first analog switch 321 and the second analog switch 322 switches between a magnetic balance type configuration and a magnetic proportional type configuration.
That is, when the magnetic element control unit 31 detects that a changeover switch (not shown) of the magnetic element control device 30 is in a state indicating a control with a magnetic balance type configuration, the first analog switch 321 is turned on (ON). And the second analog switch 322 is turned off (OFF).
Thereby, the time-output conversion unit 313 outputs the difference Td indicating the time to the feedback signal adjustment unit 314, and the magnetic field measurement process similar to that of the second embodiment is performed.

一方、磁気素子制御部31は、磁気素子制御装置30の図示しない切替スイッチが、磁気比例式の構成とする制御を示す状態であることを検出すると、第1アナログスイッチ321を非導通状態(OFF)とし、第2アナログスイッチ322を導通状態(ON)とする。
これにより、時間−出力信号変換部313は、時間を示す差分Tdに対応する電圧情報を求めた後、この電圧情報を帰還信号調整部314へ出力せず、データ信号変換部315に対して出力することになる。
そして、時間−出力変換部313は、上記切替スイッチが磁気比例式の構成とする制御を示す状態である場合、検出信号比較部312から供給される差分Tdに基づいて磁界強度を示す電圧値を出力する。
On the other hand, when the magnetic element control unit 31 detects that a change-over switch (not shown) of the magnetic element control device 30 is in a state indicating control with a magnetic proportional configuration, the first analog switch 321 is turned off (OFF). And the second analog switch 322 is turned on (ON).
As a result, the time-output signal conversion unit 313 obtains voltage information corresponding to the time difference Td and then outputs the voltage information to the data signal conversion unit 315 without outputting the voltage information to the feedback signal adjustment unit 314. Will do.
When the changeover switch is in a state indicating control with a magnetic proportional type configuration, the time-output conversion unit 313 generates a voltage value indicating the magnetic field strength based on the difference Td supplied from the detection signal comparison unit 312. Output.

ここで、時間−出力変換部313には、差分Tdとこの差分Tdに対応する磁気強度を示す電圧値との対応を示す磁気比例式電圧テーブルが、内部の記憶部に予め書き込まれて記憶されている。
そして、時間−出力変換部313は、検出信号比較部312から供給される差分Tdに対応する電圧値を、磁気比例式電圧テーブルから読み出し、磁気比例式の場合に対応して設定された増幅率によりこの電圧値を増幅し、データ信号判定部104に対して出力する。この磁気比例式の場合の増幅率も、磁気比例式の場合の増幅率と同様に、電圧値と磁気強度とが線形関係にある領域のみを取り出すためのリミッタとなる値に設定されている。
したがって、データ信号変換部315は、磁気平衡式の構成である場合、磁気平衡式の場合に対応して設定された増幅率により帰還信号調整部314から供給される電圧情報を増幅し、データ信号の電圧値として、データ信号判定部104に対して出力する。
また、データ信号判定部104は、磁気比例式の場合も、磁気平衡式の場合と同様に、予め設定された線形関係が維持されている範囲内であるか否かの判定を行う。
Here, in the time-output conversion unit 313, a magnetic proportional voltage table indicating the correspondence between the difference Td and the voltage value indicating the magnetic intensity corresponding to the difference Td is written and stored in advance in the internal storage unit. ing.
Then, the time-output conversion unit 313 reads the voltage value corresponding to the difference Td supplied from the detection signal comparison unit 312 from the magnetic proportional voltage table, and the amplification factor set corresponding to the case of the magnetic proportional equation Thus, the voltage value is amplified and output to the data signal determination unit 104. Similarly to the gain in the case of the magnetic proportional type, the gain in the case of the magnetic proportional type is also set to a value serving as a limiter for extracting only a region where the voltage value and the magnetic intensity are in a linear relationship.
Therefore, when the data signal conversion unit 315 has a magnetic balance type configuration, the data signal conversion unit 315 amplifies the voltage information supplied from the feedback signal adjustment unit 314 by an amplification factor set corresponding to the magnetic balance type case, and the data signal Is output to the data signal determination unit 104.
The data signal determination unit 104 also determines whether or not the magnetic proportional type is within a range in which a preset linear relationship is maintained, as in the case of the magnetic balance type.

次に、図11及び図12を用いて第3の実施形態における磁気素子制御装置130の磁気素子制御処理を説明する。図12は、第3の実施形態における磁気素子制御装置30が行う磁気素子制御処理(デジタル値による帰還電圧の生成処理)の動作例を説明するフローチャートである。   Next, the magnetic element control processing of the magnetic element control apparatus 130 in the third embodiment will be described with reference to FIGS. 11 and 12. FIG. 12 is a flowchart for explaining an operation example of a magnetic element control process (feedback voltage generation process using a digital value) performed by the magnetic element control apparatus 30 according to the third embodiment.

ステップS21:
検出信号増幅部311は、検出コイル53の両端の電圧を増幅し、検出信号比較部1012へ出力する。
検出信号比較部312は、第1検出信号の検出された時刻t1及び第2検出信号が検出された時刻t2間の時間幅Twから、基準の時間幅であるT/2を減算し、減算結果の差分Tdを時間−出力信号変換部313に対して、測定された時間情報として出力する。
Step S21:
The detection signal amplification unit 311 amplifies the voltage across the detection coil 53 and outputs the amplified voltage to the detection signal comparison unit 1012.
The detection signal comparison unit 312 subtracts the reference time width T / 2 from the time width Tw between the time t1 when the first detection signal is detected and the time t2 when the second detection signal is detected, and the subtraction result Is output to the time-output signal converter 313 as measured time information.

ステップS22:
磁気素子制御部31は、切替スイッチが磁気平衡式の構成として磁気素子制御装置30を使用すること示す帰還制御の状態(磁気平衡式モード)、あるいは磁気比例式の構成として磁気素子制御装置30を使用することを示す帰還制御でないことを示す状態(磁気比例式モード)のいずれであるかの検出を行う。
ここで、磁気素子制御部31は、切替スイッチが磁気平衡式モードである場合、処理をステップS23へ進め、一方、切替スイッチが磁気比例式モードである場合、処理をステップS34へ進める。
Step S22:
The magnetic element control unit 31 sets the magnetic element control device 30 as a feedback control state (magnetic balance mode) indicating that the changeover switch uses the magnetic element control device 30 as a magnetic balance type configuration, or as a magnetic proportional type configuration. The state (magnetic proportional mode) indicating that the feedback control is not used is detected.
Here, when the changeover switch is in the magnetic balance mode, the magnetic element control unit 31 advances the process to step S23. On the other hand, when the changeover switch is in the magnetic proportional mode, the process advances to step S34.

ステップS23:
次に、磁気素子制御部31は、切替スイッチが磁気平衡モードである場合、第1アナログスイッチ321を導通状態とし、第2アナログスイッチ322を非導通状態とする。
これにより、時間−出力信号変換部313は、検出信号比較部312から供給される差分Tdから、この差分Tdに対応する電圧値を求め、この求めた電圧値を電圧情報として、帰還信号調整部314に対して出力する。この差分Tdから電圧値を求める処理は、第2の実施形態と同様である。
Step S23:
Next, when the changeover switch is in the magnetic balance mode, the magnetic element control unit 31 sets the first analog switch 321 in the conductive state and the second analog switch 322 in the non-conductive state.
Accordingly, the time-output signal conversion unit 313 obtains a voltage value corresponding to the difference Td from the difference Td supplied from the detection signal comparison unit 312, and uses the obtained voltage value as voltage information to provide a feedback signal adjustment unit. Output to 314. The process for obtaining the voltage value from the difference Td is the same as in the second embodiment.

ステップS24:
次に、時間−出力信号変換部313は、検出信号比較部312から供給される差分Tdから、この差分Tdに対応する電圧値を求め、この電圧値を電圧情報として帰還信号調整部314に対して出力する。
電圧情報が供給されると、帰還信号調整部314は、自身の記憶部に書き込まれている直前の帰還電圧の電圧値に対して、この電圧情報の示す電圧値を加算し、加算結果を新たな帰還電圧の電圧値とする。
Step S24:
Next, the time-output signal conversion unit 313 obtains a voltage value corresponding to the difference Td from the difference Td supplied from the detection signal comparison unit 312, and uses the voltage value as voltage information to the feedback signal adjustment unit 314. Output.
When the voltage information is supplied, the feedback signal adjustment unit 314 adds the voltage value indicated by the voltage information to the voltage value of the feedback voltage immediately before written in its storage unit, and newly adds the addition result. The voltage value of the correct feedback voltage.

ステップS25:
次に、帰還信号調整部314は、加算結果の新たな帰還電流の電流値が予め設定した最大電流以下(指定範囲内)であるか否かの判定を行う。この最大電流は、第1励磁コイル51あるいは第2励磁コイル52に対して印加する帰還電流(第1帰還信号、第2帰還信号)の電流値の範囲を規定する第1電流湯閾値範囲(−から+の極性を有する電圧値の範囲)であり、例えば、重畳される第1励磁信号DR1、第2励磁信号DR3に対して印加すると、第1励磁コイル51、第2励磁コイル52が破損する絶対最大定格の電流値の90%程度の電流値に設定されている。
このとき、帰還信号調整部314は、この第1電流閾値範囲に含まれる場合、処理をステップS26へ進め、この第1電流閾値範囲に含まれない場合、処理をステップS28へ進める。
また、帰還信号調整部314は、帰還電流が第1電流閾値範囲に含まれると判定された場合、内部に設けられたカウンタのカウント処理、すなわちカウント値(処理の繰り返し回数)をインクリメント(カウント値に1を加算)する。
Step S25:
Next, the feedback signal adjustment unit 314 determines whether or not the current value of the new feedback current as the addition result is equal to or less than a preset maximum current (within a specified range). This maximum current is a first hot water threshold range (-) that defines a current value range of a feedback current (first feedback signal, second feedback signal) applied to the first exciting coil 51 or the second exciting coil 52. For example, when applied to the superimposed first excitation signal DR1 and second excitation signal DR3, the first excitation coil 51 and the second excitation coil 52 are damaged. The current value is set to about 90% of the current value of the absolute maximum rating.
At this time, if the feedback signal adjustment unit 314 is included in the first current threshold range, the process proceeds to step S26, and if not included in the first current threshold range, the process proceeds to step S28.
Further, when it is determined that the feedback current is included in the first current threshold range, the feedback signal adjustment unit 314 increments the count process of the counter provided therein, that is, the count value (the number of repetitions of the process) (count value). 1).

ステップS26:
次に、帰還信号調整部314は、内部に設けられたカウンタのカウント値が、内部の記憶部に予め書き込まれて記憶され(内部の記憶部に設定され)ているカウント閾値未満か否かの判定を行う。
このとき、帰還信号調整部314は、カウンタのカウント値がカウント閾値未満である場合、処理をステップS27へ進め、一方、カウント値がカウント閾値以上である場合、処理をステップS28へ進める。
Step S26:
Next, the feedback signal adjustment unit 314 determines whether or not the count value of the counter provided therein is less than the count threshold value that is written and stored in advance in the internal storage unit (set in the internal storage unit). Make a decision.
At this time, if the count value of the counter is less than the count threshold value, the feedback signal adjustment unit 314 advances the process to step S27. If the count value is greater than or equal to the count threshold value, the feedback signal adjustment unit 314 advances the process to step S28.

上記カウント閾値は、帰還電圧を求める際に収束しない場合を考えて設定したものである。したがって、カウント閾値は、一定の定常磁界を磁気素子50に印加し、この定常磁界の磁界強度を誤差範囲内で測定できる、すなわち定常磁界をキャンセルする帰還電圧を算出することができた帰還電圧の算出の繰り返し回数を求める。そして、この繰り返し回数に基づき、例えばこの繰り返し回数に任意の倍数(2等の任意の数値)を乗じた数値をカウント閾値として、帰還信号調整部314が内部に有する記憶部に書き込んで記憶させておく。   The count threshold value is set in consideration of a case where convergence does not occur when obtaining the feedback voltage. Therefore, the count threshold is a value of the feedback voltage for which a constant stationary magnetic field is applied to the magnetic element 50 and the magnetic field strength of the stationary magnetic field can be measured within an error range, that is, a feedback voltage for canceling the stationary magnetic field can be calculated. The number of calculation iterations is obtained. Then, based on the number of repetitions, for example, a numerical value obtained by multiplying the number of repetitions by an arbitrary multiple (an arbitrary numerical value such as 2) is used as a count threshold, and the feedback signal adjustment unit 314 writes and stores it in a storage unit included therein. deep.

ステップS27:
次に、帰還信号調整部314は、差分Tdから求められた電圧情報の電圧値から生成する帰還信号(第1帰還信号及び第2帰還信号)の絶対値が、予め設定された第2電流閾値未満か否かの判定を行う。
このとき、帰還信号調整部314は、差分Tdから求められた電圧情報の電圧値から生成する帰還信号の電流値が第2電流閾値以上である場合、処理をステップS30へ進め、一方、帰還信号の電流値が第2電流閾値未満である場合、処理をステップS29へ進める。
ここで、第2電流閾値範囲は、現在の帰還信号の電流値に加算しても、測定誤差を超える磁界強度を変化させる電流値か否かを判定するものである。したがって、帰還信号調整部314は、第2電流閾値範囲に含まれる電流値を、測定における誤差内の磁界強度の変化しか与えない電流値と判定し、この帰還信号の電流値を発生する電圧情報の示す電圧値を、内部の記憶部に積算されている帰還電圧に対して加算する処理をおこなわない。また、第2電流閾値範囲は、実験などにより求め、帰還信号調整部314の内部の記憶部に予め書き込まれて記憶されている。
Step S27:
Next, the feedback signal adjustment unit 314 sets the absolute value of the feedback signal (first feedback signal and second feedback signal) generated from the voltage value of the voltage information obtained from the difference Td to a preset second current threshold value. It is determined whether or not it is less than.
At this time, if the current value of the feedback signal generated from the voltage value of the voltage information obtained from the difference Td is greater than or equal to the second current threshold value, the feedback signal adjustment unit 314 proceeds to step S30, while the feedback signal If the current value is less than the second current threshold, the process proceeds to step S29.
Here, the second current threshold range determines whether or not the current value changes the magnetic field strength exceeding the measurement error even if it is added to the current value of the current feedback signal. Therefore, the feedback signal adjustment unit 314 determines that the current value included in the second current threshold range is a current value that only gives a change in magnetic field strength within an error in measurement, and voltage information that generates the current value of this feedback signal Is not added to the feedback voltage accumulated in the internal storage unit. In addition, the second current threshold range is obtained by experiments or the like, and is written and stored in advance in a storage unit inside the feedback signal adjustment unit 314.

ステップS28:
帰還信号調整部314は、磁気素子50に対して現在印加されている定常磁界が測定不能として、データ信号判定部104を介し、外部の磁界強度検出装置に対してエラー信号を出力する。
エラー信号が供給されることにより、磁界強度検出装置は、磁気素子50に対して現在印加されている定常磁界が測定不能であることを示す通知を、自身の表示部に対して表示する。
Step S28:
The feedback signal adjustment unit 314 determines that the stationary magnetic field currently applied to the magnetic element 50 cannot be measured, and outputs an error signal to the external magnetic field strength detection device via the data signal determination unit 104.
When the error signal is supplied, the magnetic field strength detection device displays a notification indicating that the stationary magnetic field currently applied to the magnetic element 50 cannot be measured on its display unit.

ステップS29:
次に、帰還信号調整部314は、新たに求めた帰還電圧を内部の記憶部に対し、直前の帰還電圧として書き込んで記憶させる。
また、帰還信号調整部314は、この新たに求めた帰還電圧の電圧値に対応する第1帰還信号(If)及び第2帰還信号(−If)を生成し、励磁信号調整部316に対して出力する。
そして、励磁信号調整部316は、励磁信号生成部317から供給される三角波から三角波電流信号を生成する。
励磁信号調整部1016は、生成した三角波電流信号に対して、帰還信号調整部314から供給される第1帰還信号を第1励磁信号DR1に重畳し、第2帰還信号を第2励磁信号DR2に重畳させ、それぞれ第1励磁コイル51、第2励磁コイル52に対して印加する。この後、励磁信号調整部316は、処理をステップS21へ戻す。
Step S29:
Next, the feedback signal adjustment unit 314 writes and stores the newly obtained feedback voltage as an immediately preceding feedback voltage in the internal storage unit.
Further, the feedback signal adjustment unit 314 generates a first feedback signal (If) and a second feedback signal (−If) corresponding to the voltage value of the newly obtained feedback voltage, and the excitation signal adjustment unit 316 Output.
Then, the excitation signal adjustment unit 316 generates a triangular wave current signal from the triangular wave supplied from the excitation signal generation unit 317.
The excitation signal adjustment unit 1016 superimposes the first feedback signal supplied from the feedback signal adjustment unit 314 on the first excitation signal DR1 and the second feedback signal on the second excitation signal DR2 with respect to the generated triangular wave current signal. They are superimposed and applied to the first excitation coil 51 and the second excitation coil 52, respectively. Thereafter, the excitation signal adjustment unit 316 returns the process to step S21.

ステップS30:
次に、帰還信号調整部316は、内部の記憶部に記憶されている帰還電圧の電圧値を読み出し、データ信号変換部315に対して出力する。
そして、データ信号変換部1015は、帰還信号調整部1013から供給された帰還電圧の電圧値を予め設定された増幅率により増幅し、データ信号としてデータ信号判定部104に対して出力する。
Step S30:
Next, the feedback signal adjustment unit 316 reads the voltage value of the feedback voltage stored in the internal storage unit and outputs it to the data signal conversion unit 315.
Then, the data signal conversion unit 1015 amplifies the voltage value of the feedback voltage supplied from the feedback signal adjustment unit 1013 with a preset amplification factor, and outputs it as a data signal to the data signal determination unit 104.

ステップS31:
次に、データ信号判定部104は、データ信号変換部315から供給されるデータ信号の示す電圧値が、内部の記憶部に記憶されているデータ範囲に含まれているか否かの判定をおこなう。このとき、データ信号判定部104は、データ信号の示す電圧値がデータ範囲に含まれている場合、処理をステップS32へ進める。一方、データ信号判定部104は、データ信号の示す電圧値がデータ範囲に含まれていない場合、処理をステップS33へ進める。
Step S31:
Next, the data signal determination unit 104 determines whether or not the voltage value indicated by the data signal supplied from the data signal conversion unit 315 is included in the data range stored in the internal storage unit. At this time, if the voltage value indicated by the data signal is included in the data range, the data signal determination unit 104 advances the process to step S32. On the other hand, if the voltage value indicated by the data signal is not included in the data range, the data signal determination unit 104 advances the process to step S33.

ステップS32:
次に、データ信号判定部104は、データ信号変換部315から供給されたデータ信号を、外部の磁界検出装置に対して出力する。
この磁界検出装置は、すでに述べたように、内部の記憶部に記憶されている磁界強度テーブルから、磁気素子制御装置30から供給されたデータ信号の示す電圧値に対応する磁界強度を読み出し、自身の表示部に対して表示する。
Step S32:
Next, the data signal determination unit 104 outputs the data signal supplied from the data signal conversion unit 315 to an external magnetic field detection device.
As described above, the magnetic field detection device reads the magnetic field strength corresponding to the voltage value indicated by the data signal supplied from the magnetic element control device 30 from the magnetic field strength table stored in the internal storage unit, Is displayed on the display section.

ステップS33:
次に、データ信号判定部104は、データ信号変換部315から供給されたデータ信号を破棄し、エラー信号を外部の磁界検出装置に対して出力する。
この磁界検出装置は、すでに述べたように、磁気素子制御装置30からエラー信号が供給されると、印加されている定常磁界が測定不能であることを示す通知を、自身の表示部に対して表示する。
Step S33:
Next, the data signal determination unit 104 discards the data signal supplied from the data signal conversion unit 315 and outputs an error signal to the external magnetic field detection device.
As described above, when an error signal is supplied from the magnetic element control device 30, the magnetic field detection device sends a notification indicating that the applied stationary magnetic field cannot be measured to its display unit. indicate.

ステップS34:
次に、磁気素子制御部31は、切替スイッチが磁気比例モードである場合、第1アナログスイッチ321を非導通状態とし、第2アナログスイッチ322を導通状態とする。
これにより、時間−出力信号変換部313は、上記切替スイッチが磁気比例式の構成とする制御を示す構成であるため、検出信号比較部312から供給される差分Tdに基づいて磁界強度を示す電圧値を、データ信号変換部315に対して出力する。
Step S34:
Next, when the changeover switch is in the magnetic proportional mode, the magnetic element control unit 31 sets the first analog switch 321 in a non-conductive state and the second analog switch 322 in a conductive state.
Accordingly, the time-output signal conversion unit 313 has a configuration indicating the control in which the change-over switch has a magnetic proportional configuration, and thus the voltage indicating the magnetic field strength based on the difference Td supplied from the detection signal comparison unit 312. The value is output to the data signal conversion unit 315.

ステップS35:
次に、時間−出力信号変換部313は、検出信号比較部312から供給される差分Tdに基づいて磁界強度を示す電圧値を求め、求めた電圧値をデータ信号変換部315に対して出力する。
この磁界比例式による磁界強度の検出は、すでに述べた従来例の場合と同様である。
Step S35:
Next, the time-output signal conversion unit 313 obtains a voltage value indicating the magnetic field intensity based on the difference Td supplied from the detection signal comparison unit 312, and outputs the obtained voltage value to the data signal conversion unit 315. .
The detection of the magnetic field intensity by this magnetic field proportional expression is the same as in the case of the conventional example already described.

次に、図11及び図13を用いて第3の実施形態における磁気素子制御装置30の他の磁気素子制御処理を説明する。図13は、第3の実施形態における磁気素子制御装置130が行う磁気素子制御処理(アナログ値による帰還電圧の生成処理)の動作例を説明するフローチャートである。   Next, another magnetic element control process of the magnetic element control device 30 according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 11 and 13. FIG. 13 is a flowchart illustrating an operation example of a magnetic element control process (a process for generating a feedback voltage based on an analog value) performed by the magnetic element control apparatus 130 according to the third embodiment.

ステップS41:
磁気素子制御部31は、切替スイッチが磁気平衡式の構成として磁気素子制御装置30を使用すること示す状態(磁気平衡式モード)、あるいは磁気比例式の構成として磁気素子制御装置30を使用することを示す状態(磁気比例式モード)のいずれであるかの検出を行う。
ここで、磁気素子制御部31は、切替スイッチが磁気平衡式モードである場合、処理をステップS42へ進め、一方、切替スイッチが磁気比例式モードである場合、処理をステップS51へ進める。
Step S41:
The magnetic element control unit 31 uses the magnetic element control device 30 as a state in which the change-over switch indicates that the magnetic element control device 30 is used as a magnetic balance configuration (magnetic balance mode) or as a magnetic proportional configuration. Is detected (magnetic proportional mode).
Here, when the changeover switch is in the magnetic balance mode, the magnetic element control unit 31 advances the process to step S42. On the other hand, when the changeover switch is in the magnetic proportional mode, the process advances to step S51.

ステップS42:
次に、磁気素子制御部31は、切替スイッチが磁気平衡モードである場合、第1アナログスイッチ321を導通状態とし、第2アナログスイッチ322を非導通状態とする。
これにより、磁気素子制御装置30は、磁気平衡式による磁界強度の検出をおこなう構成となる。
Step S42:
Next, when the changeover switch is in the magnetic balance mode, the magnetic element control unit 31 sets the first analog switch 321 in the conductive state and the second analog switch 322 in the non-conductive state.
Thereby, the magnetic element control apparatus 30 becomes a structure which performs the detection of the magnetic field intensity by a magnetic balance type.

ステップS43:
次に、検出信号増幅部311は、検出コイル53の両端の電圧を予め設定された所定の増幅率により増幅し、検出信号比較部312へ出力する。
そして、検出信号比較部312は、検出された第1検出信号及び第2検出信号を時間情報として、時間−出力信号変換部313に対して出力する。
Step S43:
Next, the detection signal amplification unit 311 amplifies the voltage across the detection coil 53 with a predetermined amplification factor set in advance, and outputs the amplified voltage to the detection signal comparison unit 312.
Then, the detection signal comparison unit 312 outputs the detected first detection signal and second detection signal to the time-output signal conversion unit 313 as time information.

ステップS44:
検出信号が供給されると、時間−出力信号変換部313は、第1検出信号及び第2検出信号の出力される周期(時間情報)に基づき、電圧情報としてのデューティ比を有するパルスの列(以下パルス列)を生成し、このデューティ比を有するパルス列を電圧情報として帰還信号調整部314に対して出力する。
Step S44:
When the detection signal is supplied, the time-output signal conversion unit 313, based on the output period (time information) of the first detection signal and the second detection signal, a train of pulses having a duty ratio as voltage information ( A pulse train having the duty ratio is output to the feedback signal adjustment unit 314 as voltage information.

ステップS45:
帰還信号調整部314は、供給されるデューティ比を有するパルス列により、PWM回路などにより、直流電圧を生成して、この直流電圧に対応した電流値の帰還信号(第1帰還信号及び第2帰還信号)を生成し、励磁信号調整部316に対して出力する。
ここで、帰還信号調整部314は、例えば、オペアンプを用いて構成された電圧電流変換回路が設けられている。この電圧電流変換回路において、オペアンプ機能のアンプを用い、正入力と負入力の電位差がゼロに維持されるようにこのアンプが機能するため、アンプの出力から正入力への電流信号は、外部磁界と比例関係となる。
Step S45:
The feedback signal adjustment unit 314 generates a DC voltage from a pulse train having a supplied duty ratio by a PWM circuit or the like, and a feedback signal having a current value corresponding to the DC voltage (first feedback signal and second feedback signal). ) And output to the excitation signal adjustment unit 316.
Here, the feedback signal adjustment unit 314 is provided with, for example, a voltage-current conversion circuit configured using an operational amplifier. In this voltage-current converter circuit, an amplifier with an operational amplifier function is used, and this amplifier functions so that the potential difference between the positive input and the negative input is maintained at zero. Therefore, the current signal from the amplifier output to the positive input is an external magnetic field. And is proportional.

そして、この電流信号に比例する信号を帰還信号(第1帰還信号及び第2帰還信号)として、励磁コイル(第1励磁コイル51、第2励磁コイル52)に印加することで、この帰還信号による磁界が発生し、磁気素子50内の磁性体コアに印加される磁界が一定になるように調整する。結果として、外部の定常磁界に依存せず、第1検出信号と第2検出信号の時間間隔を一定(T/2)に保持することができる。ここで、帰還信号調整部314は、パルス列により、PWM回路で生成された直流電圧から第1帰還信号を生成し、この第1帰還信号の電流と極性の異なる同一の電流値の電流を第2帰還信号として生成する。   A signal proportional to the current signal is applied as a feedback signal (first feedback signal and second feedback signal) to the excitation coils (the first excitation coil 51 and the second excitation coil 52). The magnetic field is generated and adjusted so that the magnetic field applied to the magnetic core in the magnetic element 50 is constant. As a result, the time interval between the first detection signal and the second detection signal can be kept constant (T / 2) without depending on the external stationary magnetic field. Here, the feedback signal adjustment unit 314 generates a first feedback signal from the DC voltage generated by the PWM circuit using a pulse train, and outputs a current having the same current value that is different in polarity from the current of the first feedback signal. Generated as a feedback signal.

ステップS46:
次に、励磁信号調整部316は、帰還信号調整部314から供給される第1帰還信号及び第2期間信号の各々を、三角波から生成した三角波電流信号である第1励磁信号DR1、第2励磁信号DR2それぞれに対して重畳する。
そして、励磁信号調整部316は、生成した第1励磁信号DR1を第1励磁コイル51に対して印加し、第2励磁電流DR2を第2励磁コイル52に対して印加する。
Step S46:
Next, the excitation signal adjustment unit 316 includes a first excitation signal DR1 and a second excitation signal, which are triangular wave current signals generated from a triangular wave, for each of the first feedback signal and the second period signal supplied from the feedback signal adjustment unit 314. It is superimposed on each of the signals DR2.
Then, the excitation signal adjustment unit 316 applies the generated first excitation signal DR1 to the first excitation coil 51, and applies the second excitation current DR2 to the second excitation coil 52.

ステップS47:
次に、帰還信号調整部314は、PWM回路等により、デューティ比を有するパルス列を、積分器などにより生成した直流電圧を、データ信号変換部315へ出力する。
そして、データ信号変換部315は、帰還信号調整部314から供給された直流電圧の電圧値を予め設定されたオフセット値によりオフセット調整し、かつ、予め設定した増幅率により増幅し、増幅した結果をデータ信号としてデータ信号判定部104に対して出力する。
Step S47:
Next, the feedback signal adjustment unit 314 outputs, to the data signal conversion unit 315, a DC voltage generated by a pulse circuit having a duty ratio, which is generated by an integrator, using a PWM circuit or the like.
Then, the data signal conversion unit 315 offset adjusts the voltage value of the DC voltage supplied from the feedback signal adjustment unit 314 with a preset offset value, amplifies it with a preset amplification factor, and amplifies the result. The data signal is output to the data signal determination unit 104.

ステップS48:
次に、データ信号判定部104は、データ信号変換部315から供給されるデータ信号の示す電圧値が、内部の判定回路に設定されている2個の閾値電圧で規定されるデータ範囲に含まれているか否かの判定をおこなう。このとき、データ信号判定部104は、データ信号の示す電圧値がデータ範囲に含まれている場合、処理をステップS49へ進める。一方、データ信号判定部104は、データ信号の示す電圧値がデータ範囲に含まれていない場合、処理をステップS50へ進める。
Step S48:
Next, in the data signal determination unit 104, the voltage value indicated by the data signal supplied from the data signal conversion unit 315 is included in the data range defined by the two threshold voltages set in the internal determination circuit. It is determined whether or not At this time, if the voltage value indicated by the data signal is included in the data range, the data signal determination unit 104 advances the process to step S49. On the other hand, if the voltage value indicated by the data signal is not included in the data range, the data signal determination unit 104 advances the process to step S50.

ステップS49:
次に、データ信号判定部104は、データ信号変換部315から供給されたデータ信号を、外部の磁界検出装置に対して出力する。
この磁界検出装置は、すでに述べたように、A/D変換によりデータ信号の電圧をデジタル値に変換し、変換したデジタル値により内部の記憶部に記憶されている磁界強度テーブルから、磁気素子制御装置30から供給されたデータ信号の示す電圧値に対応する磁界強度を読み出し、自身の表示部に対して表示する。実施例1と同様に、データ信号判定部104の出力データ信号はアナログ値であるが、磁気素子制御装置10内で、A/D変換することにより、出力データ信号をデジタル化することも可能である。
Step S49:
Next, the data signal determination unit 104 outputs the data signal supplied from the data signal conversion unit 315 to an external magnetic field detection device.
As described above, this magnetic field detection device converts the voltage of the data signal into a digital value by A / D conversion, and controls the magnetic element from the magnetic field strength table stored in the internal storage unit by the converted digital value. The magnetic field intensity corresponding to the voltage value indicated by the data signal supplied from the device 30 is read and displayed on its own display unit. As in the first embodiment, the output data signal of the data signal determination unit 104 is an analog value. However, the output data signal can be digitized by A / D conversion in the magnetic element control device 10. is there.

ステップS50:
次に、データ信号判定部104は、データ信号変換部315から供給されたデータ信号を破棄し、エラー信号を外部の磁界検出装置に対して出力する。
この磁界検出装置は、すでに述べたように、磁気素子制御装置30からエラー信号が供給されると、印加されている定常磁界が測定不能であることを示す通知を、自身の表示部に対して表示する。
Step S50:
Next, the data signal determination unit 104 discards the data signal supplied from the data signal conversion unit 315 and outputs an error signal to the external magnetic field detection device.
As described above, when an error signal is supplied from the magnetic element control device 30, the magnetic field detection device sends a notification indicating that the applied stationary magnetic field cannot be measured to its display unit. indicate.

ステップS51:
次に、磁気素子制御部31は、切替スイッチが磁気比例モードである場合、第1アナログスイッチ321を非導通状態とし、第2アナログスイッチ322を導通状態とする。
これにより、時間−出力信号変換部313は、上記切替スイッチが磁気比例式の構成とする制御を示す構成であるため、検出信号比較部312から供給される差分Tdに基づいて磁界強度を示す電圧値を、データ信号変換部315に対して出力する。
Step S51:
Next, when the changeover switch is in the magnetic proportional mode, the magnetic element control unit 31 sets the first analog switch 321 in a non-conductive state and the second analog switch 322 in a conductive state.
Accordingly, the time-output signal conversion unit 313 has a configuration indicating the control in which the change-over switch has a magnetic proportional configuration, and thus the voltage indicating the magnetic field strength based on the difference Td supplied from the detection signal comparison unit 312. The value is output to the data signal conversion unit 315.

ステップS52:
次に、検出信号増幅部311は、検出コイル53の両端の電圧を増幅し、検出信号比較部312へ出力する。
そして、検出信号比較部312は、検出された第1検出信号及び第2検出信号を時間情報として、時間−出力信号変換部313に対して出力する。
Step S52:
Next, the detection signal amplification unit 311 amplifies the voltage across the detection coil 53 and outputs the amplified voltage to the detection signal comparison unit 312.
Then, the detection signal comparison unit 312 outputs the detected first detection signal and second detection signal to the time-output signal conversion unit 313 as time information.

ステップS53:
検出信号が供給されると、時間−出力信号変換部313は、第1検出信号及び第2検出信号の出力される周期(時間情報)に基づき、電圧情報としてのデューティ比を有するパルスの列(以下パルス列)を生成し、このデューティ比を有するパルス列を電圧情報としてデータ信号変換部315に対して出力する。
データ信号変換部35は、供給されるデューティ比を有するパルス列により、PWM回路などにより、直流電圧を生成して測定電圧とする。後段のステップS37においては、測定電圧を帰還信号として処理が行われる。
Step S53:
When the detection signal is supplied, the time-output signal conversion unit 313, based on the output period (time information) of the first detection signal and the second detection signal, a train of pulses having a duty ratio as voltage information ( The pulse train) is generated, and the pulse train having this duty ratio is output to the data signal converter 315 as voltage information.
The data signal conversion unit 35 generates a DC voltage using a pulse train having a supplied duty ratio as a measurement voltage by a PWM circuit or the like. In the subsequent step S37, processing is performed using the measurement voltage as a feedback signal.

上述した第3の実施形態は、第1アナログスイッチ321及び第2アナログスイッチ322の各々の導通状態を制御することにより、磁気素子制御装置30を磁気平衡式による磁界測定の構成、あるいは磁気比例式による磁界測定の構成のいずれかに切り換えて用いることができる。
第3の実施形態は、第1アナログスイッチ321を非導通状態とし、第2アナログスイッチ322をオン状態とすることにより、帰還信号(第1帰還信号、第2帰還信号)を三角波電流信号である励磁信号(第1励磁信号DR1、第2励磁信号DR2)に重畳させない。すなわち、励磁信号に対して、磁気素子50に印加されている定常磁界をキャンセルする帰還信号を重畳させることをせずに、定常磁界をキャンセルする電圧を、測定電圧として直接に磁界強度に変換する構成を簡易な回路により実現している。
In the third embodiment described above, by controlling the conduction state of each of the first analog switch 321 and the second analog switch 322, the magnetic element control device 30 can be configured to measure the magnetic field by the magnetic balance type or the magnetic proportional type. It can be used by switching to any one of the magnetic field measurement configurations.
In the third embodiment, the first analog switch 321 is turned off and the second analog switch 322 is turned on, so that the feedback signal (first feedback signal, second feedback signal) is a triangular current signal. It is not superposed on the excitation signals (first excitation signal DR1, second excitation signal DR2). That is, the voltage for canceling the stationary magnetic field is directly converted into the magnetic field strength as the measurement voltage without superimposing the feedback signal for canceling the stationary magnetic field applied to the magnetic element 50 on the excitation signal. The configuration is realized by a simple circuit.

また、本実施形態は、FB信号である第1帰還信号及び第2帰還信号の各々を、第1励磁信号DR1、第2励磁信号DR2それぞれに重畳させ、この第1励磁信号DR1を第1励磁コイル51に印加し、第2励磁信号DR2を第2励磁コイル52に対して印加する。このため、本実施形態によれば、第1の実施形態と同様に、磁気感度の温度依存性と磁気素子の出力値の温度依存性との双方を同時に抑制することが可能である。従来の磁気平衡式で使用するFBコイルが設けられた磁気素子のFBコイルと第2励磁コイルとして使用することが可能であるため、磁気素子の構造を新規に設計する必要がないという利点がある。   In the present embodiment, the first feedback signal and the second feedback signal, which are FB signals, are superimposed on the first excitation signal DR1 and the second excitation signal DR2, respectively, and the first excitation signal DR1 is used as the first excitation signal. The second excitation signal DR2 is applied to the coil 51 and the second excitation signal DR2 is applied to the second excitation coil 52. For this reason, according to the present embodiment, both the temperature dependence of the magnetic sensitivity and the temperature dependence of the output value of the magnetic element can be simultaneously suppressed, as in the first embodiment. Since it can be used as the FB coil and the second excitation coil of the magnetic element provided with the FB coil used in the conventional magnetic balance type, there is an advantage that it is not necessary to newly design the structure of the magnetic element. .

ここで、磁気素子を小型化するのみでなく、磁気素子のサイズが磁気平衡式と同等の場合、FBコイルの領域を用い、励磁コイルや検出コイルの巻数を増加させることにより、励磁効率の増加によって、さらに定常磁界の測定範囲を広げたり、検出コイルにおける検出信号のS/N(Signal/Noise)比を向上させることができる。
また、本実施形態によれば、オフセット電圧とともに帰還信号を励磁信号に重畳させるため、周囲の環境による磁界強度に対応したオフセット電圧をオフセット電圧調整部1018に設定しておくことにより、精度良く容易に測定対象の磁界強度を測定することができる。
Here, in addition to reducing the size of the magnetic element, when the size of the magnetic element is equivalent to the magnetic balance type, the excitation efficiency is increased by using the FB coil region and increasing the number of excitation coils and detection coils. Thus, the measurement range of the stationary magnetic field can be further expanded, and the S / N (Signal / Noise) ratio of the detection signal in the detection coil can be improved.
In addition, according to the present embodiment, since the feedback signal is superimposed on the excitation signal together with the offset voltage, the offset voltage corresponding to the magnetic field intensity due to the surrounding environment is set in the offset voltage adjustment unit 1018, so that it is easy and accurate. It is possible to measure the magnetic field strength of the measurement object.

さらに、本実施形態によれば、磁気比例式(第1アナログスイッチ321が非導通状態、第2アナログスイッチ322を導通状態の場合)による磁界測定の場合、励磁電流と励磁効率とに制限される測定磁界範囲に対応して、測定対象の定常磁界の測定を考慮する。これにより、磁界と測定された測定電圧との間に良好な線形性が得られる。さらに、この磁気比例式における測定磁界範囲内の定常磁界を測定する際、FB信号の生成を行う必要がないため、消費電流を抑制することが可能となる。
一方、測定磁界範囲が広い、すなわち磁気比例式(第1アナログスイッチ321が導通状態、第2アナログスイッチ322を非道通状態の場合)における測定磁界範囲より磁界強度の大きい範囲における磁界測定を行う場合、第1の実施形態及び第2の実施形態と同様に、磁気平衡式による磁界測定を行う必要がある。この磁気平衡式により、広い磁界強度の範囲で磁界と帰還信号との線形性を得ることができる。
Furthermore, according to the present embodiment, in the case of magnetic field measurement using a magnetic proportional formula (when the first analog switch 321 is in a non-conductive state and the second analog switch 322 is in a conductive state), the magnetic field measurement is limited to the excitation current and the excitation efficiency. Consider the measurement of the stationary magnetic field to be measured corresponding to the measurement magnetic field range. This provides good linearity between the magnetic field and the measured voltage measured. Furthermore, when measuring a stationary magnetic field within the measurement magnetic field range in this magnetic proportional expression, it is not necessary to generate an FB signal, so that current consumption can be suppressed.
On the other hand, when the measurement magnetic field range is wide, that is, when the magnetic field measurement is performed in a range in which the magnetic field intensity is larger than the measurement magnetic field range in the magnetic proportional type (when the first analog switch 321 is conductive and the second analog switch 322 is non-conductive). As in the first and second embodiments, it is necessary to perform magnetic field measurement by a magnetic balance type. With this magnetic balance type, linearity between the magnetic field and the feedback signal can be obtained in a wide range of magnetic field strength.

また、任意の時間幅の測定周期をクロック信号に同期させて生成し、第1励磁コイル51及び第2励磁コイル52に対して励磁信号を印加して測定処理を行う期間と、第1励磁コイル51及び第2励磁コイル52に対しての励磁信号の印加を停止して測定を行わない期間を交互に設け、第1励磁コイル51び第2励磁コイル52を間欠動作させる。ここで、当然のことながら、第1励磁コイル51と第2励磁コイル52とは、互いの温度特性をキャンセルする必要があるため、同一のタイミングで間欠動作させる必要がある。
これにより、磁気素子50自体の発熱が抑制され、温度変化を低減することにより、より精度の高い磁界強度の測定が行える。
In addition, a period in which a measurement period having an arbitrary time width is generated in synchronization with the clock signal, the excitation signal is applied to the first excitation coil 51 and the second excitation coil 52, and the measurement process is performed, and the first excitation coil The periods in which the measurement is not performed by stopping the application of the excitation signal to 51 and the second excitation coil 52 are alternately provided, and the first excitation coil 51 and the second excitation coil 52 are intermittently operated. Here, as a matter of course, the first excitation coil 51 and the second excitation coil 52 need to cancel each other's temperature characteristics, and therefore need to be intermittently operated at the same timing.
Thereby, the heat generation of the magnetic element 50 itself is suppressed, and the magnetic field strength can be measured with higher accuracy by reducing the temperature change.

さらに、第2の実施形態と同様に、この間欠動作の機能を用いて、複数の磁気素子の励磁コイルを順番に駆動することにより、1つの磁気素子制御装置により、複数の磁気素子により定常磁界を測定することが可能である。
例えば、3個の磁気素子の各々の測定軸、すなわちx軸、y軸及びz軸の3軸のそれぞれを直交するように磁気素子を設け、3次元空間における磁界強度及び磁界の方向を測定する他軸の磁気素子の制御に用いることができる。
Further, similarly to the second embodiment, by using this intermittent operation function, the excitation coils of a plurality of magnetic elements are sequentially driven, so that a single magnetic element control device allows a plurality of magnetic elements to generate a steady magnetic field. Can be measured.
For example, magnetic elements are provided so that the measurement axes of three magnetic elements, that is, the three axes of the x-axis, y-axis, and z-axis are orthogonal to each other, and the magnetic field strength and the direction of the magnetic field in a three-dimensional space are measured. It can be used to control the magnetic element on the other axis.

また、図1の磁気素子制御部11、図6の磁気素子制御部21、図11の磁気制御部31各々の機能(デジタル値による帰還信号の生成を行う演算処理)を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより磁気素子制御の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。   Further, a program for realizing the functions of each of the magnetic element control unit 11 of FIG. 1, the magnetic element control unit 21 of FIG. 6, and the magnetic control unit 31 of FIG. Magnetic element control processing may be performed by recording the program on a computer-readable recording medium, reading the program recorded on the recording medium into a computer system, and executing the program. Here, the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices.

また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
Further, the “computer system” includes a homepage providing environment (or display environment) if a WWW system is used.
The “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM and a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system. Furthermore, the “computer-readable recording medium” dynamically holds a program for a short time like a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In this case, a volatile memory in a computer system serving as a server or a client in that case, and a program that holds a program for a certain period of time are also included. The program may be a program for realizing a part of the functions described above, and may be a program capable of realizing the functions described above in combination with a program already recorded in a computer system.

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設計等も含まれる。   The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes design and the like within a scope not departing from the gist of the present invention.

50…磁気素子
51…第1励磁コイル
52…第2励磁コイル
53…検出コイル
54…磁性体コア
10,20,30…磁気素子制御装置
11,21,31…磁気素子制御部
102…クロック信号生成部
103…クロック信号調整部
104…データ信号判定部
111,211,311…検出信号増幅部
112,212,312…検出信号比較部
113,213,313…時間−出力信号変換部
214,314,2141,2142、2141A,2142A…帰還信号調整部
115,215,315…データ信号変換部
116,216,216A,316…励磁信号調整部
117,217,317…励磁信号生成部
2001,2002…差動増幅器
2003…インバータ
2004…抵抗
DESCRIPTION OF SYMBOLS 50 ... Magnetic element 51 ... 1st excitation coil 52 ... 2nd excitation coil 53 ... Detection coil 54 ... Magnetic body core 10, 20, 30 ... Magnetic element control apparatus 11, 21, 31 ... Magnetic element control part 102 ... Clock signal generation Unit 103 ... clock signal adjustment unit 104 ... data signal determination unit 111, 211, 311 ... detection signal amplification unit 112, 212, 312 ... detection signal comparison unit 113, 213, 313 ... time-output signal conversion unit 214, 314, 2141 , 2142, 2141A, 2142A ... feedback signal adjustment unit 115, 215, 315 ... data signal conversion unit 116, 216, 216A, 316 ... excitation signal adjustment unit 117, 217, 317 ... excitation signal generation unit 2001, 2002 ... differential amplifier 2003 ... Inverter 2004 ... Resistance

Claims (7)

磁性体コアに設けられた複数の励磁コイルに対して交番信号を印加し、前記磁性体コアに設けられた検出コイルから、前記交番信号に対応して検出される極性の異なるパルス状信号の波形を検出し、この極性の異なるパルス状信号の検出間隔により、定常磁界を検出する磁気素子を制御する磁気素子制御装置であり、
前記励磁コイルのうち第1励磁コイルに印加する、電流制御とした励磁信号である、前記交番信号における第1の交番信号を生成する第1励磁信号生成部と、
前記励磁コイルのうち前記第1励磁コイルと巻線の巻き方向が逆である第2励磁コイルに印加する、電流制御とした励磁信号である、前記交番信号における前記第1の交番信号と同期した極性の異なる第2の交番信号を生成する第2励磁信号生成部と、
前記交番信号の電流方向が切替る際の誘導起電力で発生する正又は負電圧の検出信号を検出する検出信号比較部と
を備え、前記第1励磁信号生成部及び前記第2励磁信号生成部の各々におけるオフセットの変化の極性が正及び負の温度特性で逆であることを特徴とする磁気素子制御装置。
Waveforms of pulse-like signals with different polarities detected by applying alternating signals to a plurality of exciting coils provided in the magnetic core and detecting from the detection coils provided in the magnetic core in accordance with the alternating signals Is a magnetic element control device that controls a magnetic element that detects a stationary magnetic field based on a detection interval of pulse signals having different polarities,
A first excitation signal generating unit that generates a first alternating signal in the alternating signal , which is an excitation signal subjected to current control applied to the first exciting coil among the exciting coils;
Synchronized with the first alternating signal in the alternating signal , which is an excitation signal with current control applied to a second exciting coil whose winding direction is opposite to that of the first exciting coil among the exciting coils. A second excitation signal generator for generating second alternating signals having different polarities;
A detection signal comparison unit that detects a detection signal of positive or negative voltage generated by an induced electromotive force when the current direction of the alternating signal is switched , and the first excitation signal generation unit and the second excitation signal generation unit the magnetic element control device the polarity of the change of the offset, characterized in reverse der Rukoto in positive and negative temperature characteristics in each.
前記第2励磁信号生成部が
前記第1励磁信号生成部における基準電位に対する信号変化の極性を反転する回路を備えていることを特徴とする請求項1に記載の磁気素子制御装置。
2. The magnetic element control device according to claim 1, wherein the second excitation signal generation unit includes a circuit that reverses a polarity of a signal change with respect to a reference potential in the first excitation signal generation unit.
正電圧及び負電圧の検出信号間の時間幅を電圧情報に変換する出力信号生成部と、
前記電圧情報を、磁界強度を示すデータ信号として出力するデータ信号変換部と
をさらに備えることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の磁気素子制御装置。
An output signal generation unit that converts a time width between detection signals of positive voltage and negative voltage into voltage information;
The magnetic element control device according to claim 1, further comprising: a data signal conversion unit that outputs the voltage information as a data signal indicating a magnetic field strength.
正電圧及び負電圧の検出信号間の時間幅を電圧情報に変換する帰還信号生成部と、
前記電圧情報から前記磁気素子に印加されている定常磁界をキャンセルする磁界を帰還コイルに発生させるため、前記帰還コイルに印加する帰還信号を生成する帰還信号調整部と、
前記帰還信号を、磁界強度を示すデータ信号として出力するデータ信号変換部と
をさらに備えることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の磁気素子制御装置。
A feedback signal generation unit that converts a time width between detection signals of a positive voltage and a negative voltage into voltage information;
A feedback signal adjusting unit that generates a feedback signal to be applied to the feedback coil in order to cause the feedback coil to generate a magnetic field that cancels a stationary magnetic field applied to the magnetic element from the voltage information;
The magnetic element control device according to claim 1, further comprising: a data signal conversion unit that outputs the feedback signal as a data signal indicating a magnetic field strength.
前記第1励磁信号生成部及び前記第2励磁信号生成部の各々が、
前記第1の交番信号及び第2の交番信号のそれぞれに前記帰還信号を重畳させる励磁信号生成回路
を備えることを特徴とする請求項4に記載の磁気素子制御装置。
Each of the first excitation signal generator and the second excitation signal generator is
The magnetic element control device according to claim 4, further comprising an excitation signal generation circuit that superimposes the feedback signal on each of the first alternating signal and the second alternating signal.
磁性体コアに設けられた複数の励磁コイルに対して交番信号を印加し、前記磁性体コアに設けられた検出コイルから、前記交番信号に対応して検出される極性の異なるパルス状信号の波形を検出し、この極性の異なるパルス状信号の検出間隔により、定常磁界を検出する磁気素子を制御する磁気素子制御方法であり、
前記励磁コイルのうち第1励磁コイルに印加する、電流制御とした励磁信号である、前記交番信号における第1の交番信号を生成する第1励磁信号生成過程と、
前記励磁コイルのうち前記第1励磁コイルと巻線の巻き方向が逆である第2励磁コイルに印加する、電流制御とした励磁信号である、前記交番信号における前記第1の交番信号と同期した極性の異なる第2の交番信号を生成する第2励磁信号生成過程と、
前記交番信号の電流方向が切替る際の誘導起電力で発生する正又は負電圧の検出信号を検出する検出信号比較過程と
を備え、前記第1励磁信号生成過程及び前記第2励磁信号生成過程の各々におけるオフセットの変化の極性が正及び負の温度特性で逆であることを特徴とする磁気素子制御方法。
Waveforms of pulse-like signals with different polarities detected by applying alternating signals to a plurality of exciting coils provided in the magnetic core and detecting from the detection coils provided in the magnetic core in accordance with the alternating signals Is a magnetic element control method for controlling a magnetic element for detecting a stationary magnetic field according to a detection interval of pulse signals having different polarities,
A first excitation signal generating process for generating a first alternating signal in the alternating signal , which is an excitation signal subjected to current control , applied to the first exciting coil among the exciting coils;
Synchronized with the first alternating signal in the alternating signal , which is an excitation signal with current control applied to a second exciting coil whose winding direction is opposite to that of the first exciting coil among the exciting coils. A second excitation signal generation process for generating a second alternating signal having different polarities;
A detection signal comparison process for detecting a detection signal of a positive or negative voltage generated by an induced electromotive force when the current direction of the alternating signal is switched , the first excitation signal generation process and the second excitation signal generation process magnetic element control methods polarity of the offset changes in each are characterized inverse der Rukoto in positive and negative temperature characteristics.
印加される定常磁界の強度を検出する磁気検出装置であり、
第1励磁コイル、第2励磁コイル及び検出コイルからなるフラックスゲート型の磁気素子と、
交番信号を生成する励磁信号生成部と、
前記第1励磁コイルに印加する、電流制御とした励磁信号である、前記交番信号における第1の交番信号を生成する第1励磁信号生成部と、
前記第1励磁コイルと巻線の巻き方向が逆である第2励磁コイルに印加する、電流制御とした励磁信号である、前記交番信号における前記第1の交番信号と同期した極性の異なる第2の交番信号を生成する第2励磁信号生成部と、
前記交番信号の電流方向が切替る際の誘導起電力で発生する正又は負電圧の検出信号を検出する検出信号比較部と
正又は負電圧の前記検出信号の間隔に基づき、磁界強度を示すデータ信号を出力するデータ信号変換部と
を備え、前記第1励磁信号生成部及び前記第2励磁信号生成部の各々におけるオフセットの変化の極性が正及び負の温度特性で逆であ
ことを特徴とする磁気検出装置。
A magnetic detection device for detecting the strength of an applied stationary magnetic field;
A fluxgate type magnetic element comprising a first excitation coil, a second excitation coil and a detection coil;
An excitation signal generator for generating an alternating signal;
A first excitation signal generating unit that generates a first alternating signal in the alternating signal , which is an excitation signal that is applied to the first exciting coil and is current controlled ;
The second excitation coil is a current-controlled excitation signal applied to a second excitation coil having a winding direction opposite to that of the first excitation coil. A second excitation signal generator for generating an alternating signal of
A detection signal comparator for detecting a positive or negative voltage detection signal generated by an induced electromotive force when the current direction of the alternating signal is switched ;
A data signal conversion unit that outputs a data signal indicating a magnetic field intensity based on an interval of the detection signals of positive or negative voltage, and an offset of each of the first excitation signal generation unit and the second excitation signal generation unit. magnetic detection device, wherein the polarity of the change Ru reverse der in positive and negative temperature characteristics.
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