JP6833204B2 - 磁界の角度を測定する角度センサ及び方法 - Google Patents
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Description
第1の感度方向を有する第1の磁界センサと、
第2の感度方向を有する第2の磁界センサと、
2つの電流端子と2つの電圧端子とを有する第1及び第2の磁界センサのそれぞれと、
第1のバイアス電流I1を第1の磁界センサの電流端子に供給する第1の電流源と、
第2のバイアス電流I2を第2の磁界センサの電流端子に供給する第2の電流源と、
信号Uが0に等しくなるまでバイアス電流I1及びI2を変化させることによって角度センサの感度方向を回転させ、信号Uが0に等しいときに角度センサの感度方向から角度αを決定するように構成される閉制御ループを形成する電子回路と
を含み、ここで、第1及び第2の磁界センサの電圧端子は直列に接続され、直列接続電圧端子上に現れる電圧は信号Uを供給するためにタップされて増幅される、または、第1及び第2の磁界センサの電圧端子は並列に接続され、並列接続電圧端子に現れる電圧は信号Uを供給するためにタップされて増幅される、のいずれかであり、あるいは、ここで、角度センサは、第1の磁界センサの電圧端子に結合される第1の増幅器と、第2の磁界センサの電圧端子に結合される第2の増幅器と、第1及び第2の増幅器の出力に結合され、信号Uを供給する出力を有する加算結合とを備える。
第1の感度方向を有し、第1の電圧U1を供給する第1の磁界センサを提供することと、
第2の感度方向を有し、第2の電圧U2を供給する第2の磁界センサを提供することと、
第1のバイアス電流I1を第1の磁界センサに供給することと、
第2のバイアス電流I2を第2の磁界センサに供給することと、
第1の電圧U1と第2の電圧U2との合計に比例する信号Uを形成することと、
信号Uが0に等しくなるまで、バイアス電流I1及びI2を調整することと、
信号Uが0に等しいとき、バイアス電流I1及びI2の調整された値に基づいて角度αを決定することと
を含む。
I1=I×sinδ×cosθ (1)
I2=I×(sinδ−cosδ)×sinδ×sinθ (2)
ここで、パラメータIは一定の定格電流強度を示し、パラメータθは角度を示す。
I1=I×cosθ (3)
I2=I×sinθ (4)
この場合、電圧U1及びU2は、以下の式によって与えられる。
U1=S0×I1×BX (5)
U2=S0×I2×BY (6)
ここで、S0は磁界センサ1及び2の感度の大きさを示し、BX及びBYはx軸またはy軸に沿った磁界の成分を示す。
U=k×(U1+U2)=k×S0×I×(BX×cosθ+BY×sinθ) (7)
xy平面の磁界の実際の角度は角度αBとして示され、角度センサによって決定される角度は角度αとして示される。
U1+U2=0 (8)
α=θ−90° (9)
α=θ+90° (10)
a)角度センサは、2つの電流端子及び2つの電圧端子をそれぞれ有する2つの磁界センサ1及び2を備える。
b)第1の磁界センサ1及び第2の磁界センサ2の電圧端子は、電圧U=k×(U1+U2)を供給するように結合され、ここでkは所定の増幅定数である。
c)電圧U=k×(U1+U2)が0になるまで、感度方向はバイアス電流I1及びI2を変化させることによって回転させられる。
d)軸x及びyが広がる平面の磁界の測定される方向は、S×B=0の場合、感度ベクトルSは磁界ベクトルBに垂直であるため、角度α=θ−90°または角度α=θ+90°によって与えられる。
− 信号線18:磁界ベクトルBの実際の方向を表す角度αB。
− 信号線19:角度センサによって出力される角度α。
− 信号線20:加算結合8の出力の電圧U。
− 信号線21:極性検出器14のバイナリ出力信号。
− 信号線22:信号検出器15のバイナリ出力信号。
− 信号線23:基本クロック信号CK1。
− 信号線24:ANDゲート16のバイナリ出力。
− 信号線25:アップ/ダウンカウンタ17の出力。
− 開始値θ0が条件θ0=α+90°を少しも満たしていないため、電圧Uは大きな値を有する。時間が経過すると、電圧Uは段階的にゼロに収束する。
− 極性検出器14の出力信号は1であり、電圧Uが0に収束したとき0に変化する。
− 信号検出器の出力信号は1であり、電圧Uが0に収束したとき0に変化する。
− 信号検出器の出力信号が1である限り、クロック発生器10のクロックはANDゲート16を通過する。信号検出器の出力信号が0であるとき、クロック発生器10のクロックはANDゲート16を通過しない。
− アップ/ダウンカウンタ17は、極性検出器14の出力が1である限り、ANDゲート16の出力に現れる各パルスでその値を1単位増加させ、極性検出器14の出力が0である限り、ANDゲート16の出力に現れる各パルスでその値を1単位減少させる。
Claims (6)
- 第1の感度方向を有し、2つの電流端子と2つの電圧端子とを有する第1の磁界センサ(1)と、
第2の感度方向を有し、2つの電流端子と2つの電圧端子とを有する第2の磁界センサ(2)と、
第1のバイアス電流I1を前記第1の磁界センサ(1)の前記電流端子に供給する第1の電流源(3)と、
第2のバイアス電流I2を前記第2の磁界センサ(2)の前記電流端子に供給する第2の電流源(4)と、
信号Uが0に等しくなるまで前記バイアス電流I1及びI2を変化させることによって角度センサの感度方向を回転させ、前記信号Uが0に等しいときに前記角度センサの前記感度方向から角度αを決定するように構成される閉制御ループを形成する電子回路と
を備え、
前記第1の磁界センサ(1)及び前記第2の磁界センサ(2)の前記電圧端子が直列に接続され、前記直列接続電圧端子上に現れる電圧が前記信号Uを供給するためにタップされて増幅される、または、前記第1の磁界センサ(1)及び前記第2の磁界センサ(2)の前記電圧端子が並列に接続され、前記並列接続電圧端子に現れる電圧が前記信号Uを供給するためにタップされて増幅される、のいずれかであり、
あるいは、
前記角度センサが、前記第1の磁界センサ(1)の前記電圧端子に結合される第1の増幅器(6)と、前記第2の磁界センサ(2)の前記電圧端子に結合される第2の増幅器(7)と、前記第1の増幅器(6)及び前記第2の増幅器(7)の出力に結合され、前記信号Uを供給する出力を有する加算結合(8)とを備える、
平面内の磁界方向を示す角度αを測定するように構成される角度センサ。 - 前記第1の感度方向及び前記第2の感度方向が角度δを含み、
前記電子回路が、前記第1のバイアス電流I1をI1=I×sinδ×cosθとして、かつ、前記第2のバイアス電流I 2 をI2=I×(sinδ−cosδ)×sinδ×sinθとして提供して、角度θを変化させることによって、前記角度センサの前記感度方向を回転させるように構成され、量Iが定格電流強度を示し、量θが角度を示し、
前記電子回路がさらに前記角度αをα=θ−90°またはα=θ+90°に決定するように構成される、請求項1に記載の角度センサ。 - 前記角度δが90°である、請求項2に記載の角度センサ。
- 第1の感度方向を有し、第1の電圧U1を供給する第1の磁界センサ(1)を提供することと、
第2の感度方向を有し、第2の電圧U2を供給する第2の磁界センサ(2)を提供することと、
第1のバイアス電流I1を前記第1の磁界センサ(1)に供給することと、
第2のバイアス電流I2を前記第2の磁界センサ(2)に供給することと、
前記第1の電圧U1と前記第2の電圧U2との合計に比例する信号Uを形成することと、
前記信号Uが0に等しくなるまで、前記バイアス電流I1及びI2を調整することと、
前記信号Uが0に等しいとき、前記バイアス電流I1及びI2の調整された値に基づいて角度αを決定することと
を含む、平面内の磁界方向を記載する角度αの測定方法。 - 前記信号Uが0に等しくなるまで、前記バイアス電流I1及びI2を調整することが、前記第1のバイアス電流I1をI1=I×sinδ×cosθとして、かつ、前記第2のバイアス電流I 2 をI2=I×(sinδ−cosδ)×sinδ×sinθとして提供することであって、量Iが定格電流強度を示し、量θが角度を示し、量δが前記第1の感度方向及び前記第2の感度方向が含む角度を示す、提供することによって、かつ、前記信号Uが0に等しくなるまで前記角度θを変化させることによって、行われ、
前記角度αがα=θ−90°またはα=θ+90°に決定される、請求項4に記載の方法。 - 前記角度δが90°である、請求項5に記載の方法。
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