JPH0210109A - 地磁気センサー初期化回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （力　技術分野 本発明は、自動車のナビゲーションシステムに用いる地
磁気センサーの初期化回路に関する。特に、車両の違い
、サンルーフの有無に対応した初期化回路に関する。

ナビゲーションシステムに使われる地磁気センサーは、
リング状の強磁性体のコアに、直径方向にコイルを２組
、互に直交するように巻いたものを用いる。さらに、リ
ングコアのいずれかの位置に、リングだけを囲む励磁コ
イルを巻く。第３図に概略を示す。

励磁コイルによって、リングの中には、−様な磁束密度
が生ずる。−様なというのは空間的に一様な、という事
である。

励磁コイルの巻き数をＮ１　リングコアの周長をノ、透
磁率をμ、断面積をＳｌ　コイル電流をＩとすると、リ
ングコアに生ずる全磁束はどこでも一様であって、 Φ＝　μＮＳＩ／、ｄ で与えられる。もしも、励磁コイルの電流が、角周波数
ωの交流電流であれば、 という事になる。

これに対して、リングコアの直径方向に巻いたコイルは
検出コイルである。これは直交する２組のコイルがある
ので、Ｘ検出コイル、Ｘ検出コイルという。

励磁コイルにどのような電流を流したところで、Ｘ、Ｘ
検出コイルには、起電力が全く生じない。

リングコアの直径にわたって巻いているので、検出コイ
ルは、コアの直径上の２点を囲むことになり、一方の点
の磁束が（Ｉ）であれば、反対の側の点の磁束は−Φに
なる。これらの磁束が正確に打消し合うから、検出コイ
ルに起電力が発生しない。

ところが、実際には地磁気Ｂｅがある。地磁気の方向が
Ｘ検出コイルと直角であるとする。そうすると、地磁気
Ｂｅは、コアの直径上の２点の一方の磁束を強め、他方
の磁束を弱める。

このため、磁束が打消し合わず、地磁気Ｂｅの分だけ磁
束が残る。

それだけであれば、Ｘ検出コイルの起電力とはならない
。起電力は、磁束の時間微分であるからである。

そこで、励磁コイルによる磁束の振幅を、コアの飽和磁
束になるようにしておく。

第４図に示すように、励磁コイルの電流振幅工〇で、磁
束が飽和するようにする。これ以上の磁界が加えられて
も、磁束は増加しない。

励磁コイルによって、コイルの磁束を飽和点まで振って
いるから、これに地磁気を直流分として加えると、コア
の直径」二の一点では飽和し、他点ては未飽和になる。

これら２点の磁束の和の時間微分がＸ検出コイルの起電
力Ｖｘである。Ｖｘが地磁気の大きさに比例するのは明
らかである。

第５図にＸ検出コイルの直径」二の点に、ｍの磁束変化
を示す。いずれも正弦波のような変化をするが、飽和磁
束Φｍで切りとられたような形になり、両者の磁束の和
が周期的な変化をする。この微分が起電力であるので第
５図（３）のようになる。これが起電力Ｖｘである。

もしも、地磁気の方向とＸ検出コイルとのなす角がＯと
すると、Ｘ検出コイルとのなす角が（９０°−θ）であ
る。Ｘ検出コイルの出力をＶｘ。

Ｘ検出コイルの出力をｖｙとすると、 である。従ってＶｘとＶｙＱ比を求めれば、θが分り、
Ｘ検出コイル、Ｘ検出コイルと地磁気のなす角が分る。

こうして、自動車の方向が分る。これが地磁気センサー
の原理である。

（３）式によってＯが求まるためには、Ｖｘ　＝　ＶＯ
ｃｏｓ　ｅ ｖｙ　＝　Ｖ６３ｉ（１ｅ という変化をするが、振幅■Ｏとｖ５が同一である、と
いう前提がある。

（イ）従来技術 （４）、（５）式に於て、ｖｏ＝Ｖ５であればよ旨とこ
ろが、そう単純ではない。

Ｘ検出コイルの出力■ｏは当然のことであるが、コイル
巻数、増幅器の増幅率などに比例する。Ｘ検出コイルの
出力ｖうも同じことである。

出力振幅ｖｏ、ｖ５を異ならせる要因は、そのような電
気回路上のものだけではない。

自動車に磁気方位センサーが取付けられると、自動車に
対する七ンサーの相対位置が固定される。

自動車が換向すると、自動車に対する地磁気の方向が変
化する。

ところが、自動車は鉄製の部品を数多くそなえている。

これらが地磁気を局所的に遮蔽したり、歪めたりする。

自動車は、磁気方位センサーを取りつけた位置に関して
回転対称ではない。

従って、地磁気の作用は、Ｘ検出コイル、Ｙ検出コイル
に対して全く同等であるわけではない。

このために、起電力の振幅ｖＯ％　”Ｏが異なる。

これらが異なれば（３）式がなりたたない。

つまり、方位測定について系統的な誤差を生じてしまう
。

となるが、Ｖｏ／Ｖ６だけ狂いがある。

これは望ましくない事である。

そこで、従来は自動車を回転台に載せて、中心のまわり
に１回転させて”０％　”Ｏを求めていた。

回転台にのせて１回転させると、自動車内に固定した基
準方向と地磁気のなす角がθであるので、Ｖｘ、ＶｙＱ
値を直交座標にプロットしてゆくと、（４）、（５）か
ら というような楕円が得られる。これを方位楕円という。

これを第６図に示す。

方位楕円を描かせると、ｖＯと累の比が分る。

そこで、Ｘ検出コイル、Ｙ検出コイルの増幅率を変えて
、これらを等しくしていた。

第２図に従来例の回路図を示す。

地磁気センサー１のＸ出力は、Ｘ増幅器２で増幅する。

このため、Ｘ出力はＸ増幅器２の反転入力端子に接続す
る。抵抗１２を反転入力端子と出力端子とを接続するよ
うにつなぐ。これは負帰還抵抗であって、増幅率を任意
に変えるため、可変抵抗になっている。

地磁気センサー１のＹ出力も同様である。Ｙ増幅器３で
増幅するが、可変抵抗１３により増幅率を可変にしてい
る。

（つ）　発明が解決しようとする問題点従来、この種の
装置は、地磁気センサーのＸ出力、Ｙ出力の増幅率を、
可変抵抗を調整する事により変化させ、方位楕円を真円
にするようにしていた。

地磁気センサーを、種類の異なる自動車に取付けると、
ｖＯ１ｖ６の比が自動車の種類ごとによって異なる。

特に、サンルーフの有無により、ｖＯ１ｖ６の比が著し
くかわる。これは、サンルーフにより地磁気の変位が曲
げられるからである。

その他にドアの数が、５．４．３枚である場合にも相異
する。

そこで、自動車に地磁気センサーを取付けて、これを１
回転させ、（力で示される方位楕円を得る。

これをＣＲＴ又は保守コンソールでその値を見て、ユニ
ット内の可変抵抗を調整し、方位楕円の主軸を増減し、
これを真円になるようにしていた。

これは、汎用性に富む方法であるが、時間がかかり、煩
瑣な工程となる。

このため、ライン組立て時の工数が多くなる、という問
題があった。

に）構　成 第１図に本発明の地磁気センサー初期化回路の一例を示
す。

自動車の内部に地磁気センサー１が設置される。

これは既に説明したように励磁コイルと、Ｘ検出コイル
、Ｙ検出コイルとを備えている。

七ンサーのＸ出力はＸ増幅器２によって増幅される。帰
還抵抗はふたつある。Ｒ１、Ｒ２である。

これらは固定抵抗値のものである。可変抵抗ではない。

これら帰還抵抗と直列にセレクタＳ１、Ｓ２が接続され
る。

セレクタＳ１、Ｓ２は択一的にオンオフする。オンオフ
動作するのはＣＰＵ９である。

七ンサーのＹ出力は、Ｙ増幅器３によって増幅される。

帰還抵抗はふたつあり、Ｒ３、Ｒ４である。

これらは択一的にオンオフするセレクタＳ３、Ｓ４に直
列に接続されている。ＣＰＵ９が、セレクタＳ３、Ｓ４
をオンオフする。

このようにすると、Ｘ増幅器の増幅率がふたとおりある
事になる。Ｙ増幅器の増幅率もふたとおりある。

そうすると、ｖｏ／ｖ６の比が４通り実現できる事にな
る。

こうすれば、４つの車種に対応する事ができる。

もちろん、これは１例であって、Ｘ増幅器２、Ｙ増幅器
３の帰還抵抗の数をもつと増す事もできる。帰還抵抗の
数をそれぞれＮｘ、Ｎｙとすると、Ｖｏ　／　Ｖ６　　
の比は最大Ｎｘ　Ｎｙとおりになるわけである。

非反転入力につながる電源８は、増幅器の出力を適当な
範囲に保つためのものである。

（６）作　用 ＣＰ　Ｕ　９　ハ、Ｘ増幅器２のセレクタＳ１、Ｓ２ノ
いずれか一方をオフ、他方をオンとする。５１＝８２で
ある。Ｓ工がオンであれば、帰還抵抗がＲＩとなる。Ｓ
２がオンであれば、これがＲ２となる。

Ｙ増幅器についても同様である。

車種の違いにより、”０　％　”０　　の異方性が予め
分っている場合は、選択すべき抵抗Ｒ１〜Ｒ４が分って
いる。Ｒ１とＲ３、Ｒ１とＲ４、Ｒ２とＲ３、Ｒ２とＲ
４の４つの場合が、４つの車種に対応して切換えられる
。

ある車種に対しては、Ｒ２とＲ３とし、また別の車種に
ついては、Ｒ１とＲ４とする、・・というように決めて
おくのである。

そうすると、セレクタの切換えだけであるので、煩労な
調整動作が不要である。

もしも、車種と、抵抗の選択について、予め関係が分っ
ていない場合は、その自動車を実際に円旋回してみて、
方位楕円を求める。この時、Ｘ増幅器２については、Ｒ
１、Ｒ２のいずれかが、Ｙ増幅器３については、Ｒ３、
Ｒ４のいずれかが帰還抵抗となっている。

方位楕円が真円であれば、その抵抗の組合わせでよい事
になる。楕円になれば、次のようにする。

これが、ｘ、ｙ方向に所定の真円からどれだけずれてい
るかを計算し、この比を与えるように、抵抗の値を選び
直す。

こうして、車種と抵抗の選択との関係が分ると、後は、
円旋回する事なく、抵抗の選択を固定してゆけばよいの
である。

実際には、サンルーフ付きの場合と、サンルーフなしの
場合とで、ｖｏ／ｖ６の異方性が大きく異なる。

そこで、円旋回して得られる方位楕円のパラメータを、
標準値と比較し、サンルーフの有無を判別する。そして
ＣＰＵ９により、セレクタＳ１、Ｓ２：Ｓ３、Ｓ４を適
当に選び方位楕円を真円にする。

（２）実施例 円旋回して、方位楕円の形状パラメータを求めＣＰＵ９
により、増幅器２．３の増幅率に設定するようにした。

この他に、ＣＲＴ上に、サンルーフの有無選択画面を作
り、タッチスイッチ及びキーボードから形状パラメータ
を入力し、あらかじめ用意きれた複数の増幅率の中から
所定の値を選べるようにした。

ここでは、サンルーフの有無のみを識別する事としたが
、５　／　４　／　３　ｄｏｏｒへの対応も同様に可能
である。

（至）効　果 自動車の地磁気センサーに於て、方位楕円を容易に真円
に修正する事ができる。可変抵抗の値を調節するものに
比べて、ずっと容易である。時間もかからない。

車種がかわれば、予め定めた別の抵抗の組を指定すれば
よいのであるから、極めて簡単である。

抵抗の数を増せば、対応できる車種の数も増える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の地磁気センサー初期化回路の一例を示
す回路図。 第２図は従来の地磁気センサー初期化回路図。 第３図は地磁気センサーの概略図。 第４図は地磁気センサーの励磁コイルの電流と磁束変化
の関係を示す特性図。 第５図は地磁気センサーのＸ検出コイルの起電力発生を
説明するための波形図。（］）はに点、ｍ点での磁束、
（２）はに点、ｍ点での磁束の和、（３）はＸ検出コイ
ルに生ずる起電力を示す。 第６図は方位楕円図。 １・・・・・・地磁気七ンサー ２・・・・・・Ｘ増幅器 ３・・・・・・Ｙ増幅器 ８・・・・・・電　源 ９・・・・・・ＣＰＵ １２．１３・・・・・・可変抵抗 Ｓ１〜Ｓ４・・・・・・七しクタ Ｒ１−Ｒ４・・・・・抵抗 発　　明　者　　　　１）　　中　　　二　　　部信　
　　１）　　裕　　　明

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）強磁性体のリングコアと、リングコアの周辺のま
   わりに巻回した励磁コイルと、リングコアの直径上に巻
   回した互に直交するＸ検出コイル、Ｙ検出コイルとより
   なり、励磁コイルにはリングコアを飽和させる振幅の交
   流電流を流し、Ｘ検出コイル、Ｙ検出コイルの出力を増
   幅し、それらの比から、地磁気の方向を求める事とした
   地磁気センサーに於て、地磁気センサーのＸ、Ｙ増幅器
   の出力に増幅率調整抵抗を複数個並列に接続し、その各
   々がＣＰＵにより制御されるセレクタを介して入力側へ
   フィードバックするようにした事を特徴とする地磁気セ
   ンサー初期化回路。
2. （２）地磁気センサーを取り付けた自動車を円旋回する
   事によつて方位楕円の形状パラメータを求め、予じめ用
   意してある標準値と比較して車種を限定し、増幅率調整
   抵抗を選択する事を特徴とする特許請求の範囲第（１）
   項記載の地磁気センサー初期化回路。
3. （３）地磁気センサー初期化回路に於て、ＣＰＵの初期
   化プログラム中にサンルーフの有無を盛りこみ、ＣＲＴ
   上のタッチスイッチまたはキーボードから選択する事に
   より、増幅率調整抵抗を決める事を特徴とする特許請求
   の範囲第（１）項記載の地磁気センサー初期化回路。