JPH05223573A - Electronic azimuth meter - Google Patents

Electronic azimuth meter

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JPH05223573A
JPH05223573A JP3311078A JP31107891A JPH05223573A JP H05223573 A JPH05223573 A JP H05223573A JP 3311078 A JP3311078 A JP 3311078A JP 31107891 A JP31107891 A JP 31107891A JP H05223573 A JPH05223573 A JP H05223573A
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bias magnetic
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azimuth
magnetoresistive element
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Haruo Ono
治夫 小野
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Abstract

PURPOSE:To reduce a measurement error in azimuth due to hysteresis of a magnet-sensitive element and/or that due to fluctuation of a bias magnetic field. CONSTITUTION:A bias magnetic field generation circuit 2 applies positive and negative bias magnetic fields to two magnetic resistance elements 1a and 1b which are laid out orthogonally. A detection circuit 3 is used to feed a constant current to the magnetic resistance elements 1a and 1b for picking up a change in magnetic resistance due to an external magnetic field as a voltage change. The detection circuit 3 is provided with a voltage difference detection circuit for detecting the difference between the output of the magnetic resistance elements 1a and 1b when the positive bias voltage is applied and that when the negative bias magnetic field is applied. The output voltage of the magnetic resistance elements 1a and 1b which is detected by the detection circuit 3 is converted to a digital value by an A/D converter 4, thus enabling an azimuth to be calculated according to the output voltage of two magnetic resistance elements 1a and 1b in an operation/control part 5.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電子方位計に関する。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an electronic compass.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、強磁性体の磁気特性の変化を利用
したもの、あるいはホール素子を利用した電子方位計が
知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an electronic azimuth meter utilizing a change in magnetic characteristics of a ferromagnetic material or an electronic azimuth meter utilizing a hall element has been known.

【0003】これらの磁気感知素子を利用したものは、
いずれも電力消費が大きく、ホール素子を利用したもの
は、磁束収束器が必要となるので形状が大きくなるとい
う欠点がある。
Those utilizing these magnetic sensing elements are as follows:
All of them consume a large amount of electric power, and the one using the Hall element has a drawback that the shape becomes large because a magnetic flux concentrator is required.

【0004】また、磁界により抵抗値が変化する磁気抵
抗素子を利用した電子方位計も考えられている。磁気抵
抗素子は、ホール素子に比べて大きな出力電圧を得るこ
とができるが、ヒステリシス特性を持つ為に同じ磁界で
あっても磁気抵抗の値が異なったり、バイアス磁界の変
動により出力電圧が変化するので安定したバイアス磁界
を印加する必要があるなどの欠点がある。
Further, an electronic azimuth meter utilizing a magnetoresistive element whose resistance value changes with a magnetic field has been considered. The magnetoresistive element can obtain a larger output voltage than the Hall element, but since it has a hysteresis characteristic, the magnetoresistive value is different even in the same magnetic field, and the output voltage changes due to the fluctuation of the bias magnetic field. Therefore, there is a drawback that it is necessary to apply a stable bias magnetic field.

【0005】図9は、電子方位計のセンサの配置及び方
位と磁気センサの出力との関係を示す図である。センサ
AとセンサBとは直交して配置されており、センサAと
センサBの検出電圧は90°の位相差を持っている。こ
れら2つのセンサA、Bで検出される地磁気のX成分、
Y成分から地磁気の向きと大きさとを求めることができ
る。
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the arrangement and orientation of the sensors of the electronic azimuth meter and the output of the magnetic sensor. The sensor A and the sensor B are arranged orthogonally to each other, and the detection voltages of the sensor A and the sensor B have a phase difference of 90 °. Geomagnetic X component detected by these two sensors A and B,
The direction and magnitude of geomagnetism can be obtained from the Y component.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述したように磁気抵
抗素子は、ヒステリシス特性を持っている為に、磁気抵
抗素子に印加する磁界を大きくしていった場合と、小さ
くしていった場合とでは、同じ磁界を加えた場合でも磁
気抵抗の値が異なってしまう。
As described above, since the magnetoresistive element has the hysteresis characteristic, there are cases where the magnetic field applied to the magnetoresistive element is increased and when it is decreased. Then, even if the same magnetic field is applied, the value of magnetic resistance will differ.

【0007】図10は、磁気抵抗素子のヒステリシス特
性を示す図であり、磁気抵抗素子に印加する磁界を循環
的に変化させると、磁気抵抗と磁界との関係は同図に示
すような1つの閉曲線となる。
FIG. 10 is a diagram showing the hysteresis characteristic of the magnetoresistive element. When the magnetic field applied to the magnetoresistive element is cyclically changed, the relationship between the magnetic resistance and the magnetic field is one as shown in FIG. It becomes a closed curve.

【0008】今、磁気抵抗素子にバイアス磁界HB を印
加した状態で磁気抵抗素子の磁気検出方向を北に向けた
ときの地磁気の強さをHEN、南に向けたときの地磁気の
強さをHESとする。
Now, with the bias magnetic field H B applied to the magnetoresistive element, the geomagnetic strength when the magnetism detection direction of the magnetoresistive element is directed to the north is H EN , and the geomagnetism strength when directed to the south. Be H ES .

【0009】方位計を回転させると、地磁気の方向と磁
気抵抗素子の磁気検出方向とのなす角度が変化して抵抗
値が変化するが、磁気抵抗素子のヒステリシス特性の為
に、磁気抵抗と磁界との関係は図11に示すようなヒス
テリシスループを描く。
When the azimuth meter is rotated, the angle formed by the direction of the earth's magnetism and the magnetic detection direction of the magnetoresistive element changes to change the resistance value. However, due to the hysteresis characteristic of the magnetoresistive element, the magnetic resistance and the magnetic field are changed. The relationship between and draws a hysteresis loop as shown in FIG.

【0010】その為、方位計を同じ方向に向けて同じ外
部磁界が加わるようにした場合でも、ヒステリシスルー
プのどの経路をたどったかにより磁気抵抗の値が異な
り、方位の測定に誤差が生じるという問題点があった。
Therefore, even when the same external magnetic field is applied to the azimuth meter in the same direction, the value of the magnetic resistance differs depending on which path of the hysteresis loop is followed, and an error occurs in the measurement of the azimuth. There was a point.

【0011】また、従来の電子方位計では、図12に示
すようにバイアス磁界がHB からH B ′に変動すると、
バイアス磁界の変動分だけ磁気抵抗素子の出力電圧もV
0 からV0 ′に変動し、測定誤差が生じるという問題点
があった。
FIG. 12 shows a conventional electronic azimuth meter.
The bias magnetic field is HBTo H BWhen fluctuating to ′,
The output voltage of the magnetoresistive element is V due to the fluctuation of the bias magnetic field.
0To V0Problem that measurement error occurs due to fluctuation in
was there.

【0012】本発明の課題は、磁気感知素子のヒステリ
シスによる方位の測定誤差及びバイアス磁界の変動によ
る測定誤差を少なくすることである。
An object of the present invention is to reduce the measurement error due to the hysteresis of the magnetic sensing element and the measurement error due to the fluctuation of the bias magnetic field.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】第1の発明では、磁気感
知手段は、外部磁界を検出する手段であり、例えば磁気
抵抗素子などで構成される。
In the first invention, the magnetic sensing means is means for detecting an external magnetic field, and is composed of, for example, a magnetoresistive element.

【0014】バイアス磁界発生手段は、上記磁気感知手
段に正、負のバイアス磁界を交互に印加する。方位算出
手段は、磁気感知手段に正、負のバイアス磁界が印加さ
れたときの磁気感知手段の出力から方位を算出する。
The bias magnetic field generating means alternately applies positive and negative bias magnetic fields to the magnetic sensing means. The azimuth calculating means calculates the azimuth from the output of the magnetic sensing means when positive and negative bias magnetic fields are applied to the magnetic sensing means.

【0015】第2の発明では、磁気感知手段は、磁気検
出方向が直交するように配置されており、例えば2個の
磁気抵抗素子などからなる。検出手段は、正のバイアス
磁界が印加されたときと、負のバイアス磁界が印加され
たときの磁気感知手段の出力差を検出する。
In the second aspect of the invention, the magnetic sensing means is arranged so that the directions of magnetic detection are orthogonal to each other, and is composed of, for example, two magnetoresistive elements. The detection means detects an output difference of the magnetic sensing means when a positive bias magnetic field is applied and when a negative bias magnetic field is applied.

【0016】方位算出手段は、検出手段で検出された2
個の磁気感知手段の出力から方位を算出する。
The azimuth calculation means is 2 detected by the detection means.
The azimuth is calculated from the outputs of the individual magnetic sensing means.

【0017】[0017]

【作用】第1の発明では、磁気感知手段に正、負のバイ
アス磁界を交互に印加しているので、常に一定のヒステ
リシスループを経て外部磁界を検出することができ、磁
気感知手段のヒステリシスによる方位の測定誤差を少な
くできる。
In the first aspect of the invention, since the positive and negative bias magnetic fields are alternately applied to the magnetic sensing means, the external magnetic field can be detected through a constant hysteresis loop at all times. The measurement error of the direction can be reduced.

【0018】第2の発明では、正のバイアス磁界が印加
されたときの磁気感知手段の出力と、負のバイアス磁界
が印加されたときの磁気感知手段の出力との出力差を検
出し、その出力差から方位を算出しているので、バイア
ス磁界の変動による方位の測定誤差を少なくできる。
According to the second aspect of the invention, the output difference between the output of the magnetic sensing means when the positive bias magnetic field is applied and the output of the magnetic sensing means when the negative bias magnetic field is applied is detected. Since the azimuth is calculated from the output difference, the azimuth measurement error due to the fluctuation of the bias magnetic field can be reduced.

【0019】[0019]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図1は、実施例の電子方位計の回路構成図で
ある。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit configuration diagram of the electronic azimuth meter according to the embodiment.

【0020】磁気抵抗素子(MR素子)1a、1bは、
磁気検出方向に加わる磁界の強さにより抵抗値が変化す
る磁気感知素子であり、2個の磁気抵抗素子1a、1b
は磁気検出方向が直交するよう配置されている。
The magnetoresistive elements (MR elements) 1a and 1b are
It is a magnetic sensing element whose resistance value changes according to the strength of the magnetic field applied in the magnetic detection direction.
Are arranged so that the magnetic detection directions are orthogonal to each other.

【0021】バイアス磁界発生回路2は、正、負のバイ
アス磁界を磁気抵抗素子1a、1bに印加する回路であ
る。検出回路3は、磁気抵抗素子1a、1bに一定電流
を流して外部磁界による磁気抵抗の変化を電圧変化とし
て取り出す回路である。この検出回路3の出力は、A/
D変換器4においてディジタル値に変換され演算/制御
部5に出力される。
The bias magnetic field generating circuit 2 is a circuit for applying positive and negative bias magnetic fields to the magnetoresistive elements 1a and 1b. The detection circuit 3 is a circuit that causes a constant current to flow through the magnetoresistive elements 1a and 1b and extracts a change in magnetic resistance due to an external magnetic field as a voltage change. The output of this detection circuit 3 is A /
The digital value is converted by the D converter 4 and output to the arithmetic / control unit 5.

【0022】演算/制御部5は、A/D変換器4の出
力、すなわち2個の磁気抵抗素子1a、1bの出力電圧
から方位を算出し、その算出した方位を表示部6に表示
する。また、演算/制御部5は、バイアス磁界発生回路
2及び検出回路3へそれぞれの回路の動作タイミングを
制御する信号Φ1 〜Φ4 を出力する。
The calculation / control unit 5 calculates the azimuth from the output of the A / D converter 4, that is, the output voltage of the two magnetoresistive elements 1a and 1b, and displays the calculated azimuth on the display unit 6. Further, the arithmetic / control unit 5 outputs signals Φ 1 to Φ 4 to the bias magnetic field generation circuit 2 and the detection circuit 3 for controlling the operation timing of each circuit.

【0023】ここで、磁気抵抗素子1a、1bの抵抗値
と磁界との関係を図2及び図3を参照して説明する。図
2は、バイアス磁界を印加しないときの磁気抵抗素子の
抵抗値と磁界との関係を示す図である。
Now, the relationship between the resistance value of the magnetoresistive elements 1a and 1b and the magnetic field will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a diagram showing a relationship between the resistance value of the magnetoresistive element and the magnetic field when the bias magnetic field is not applied.

【0024】磁気抵抗素子は、外部磁界が「0」のとき
最も抵抗値が大きく、正又は負の磁界が加わるにつれて
抵抗値が減少する特性を持っている。なお、同図におい
て、磁界HENは、磁気抵抗素子の磁気検出方向を北に向
けたとき磁気抵抗素子に加わる地磁気の強さであり、磁
界HESは磁気検出方向を南に向けたときに磁気抵抗素子
に加わる地磁気の強さである。
The magnetoresistive element has a characteristic that the resistance value is the largest when the external magnetic field is "0", and the resistance value decreases as a positive or negative magnetic field is applied. In the figure, the magnetic field H EN is the strength of the geomagnetism applied to the magnetoresistive element when the magnetic detection direction of the magnetoresistive element is oriented north, and the magnetic field H ES is when the magnetic detection direction is oriented south. It is the strength of the earth's magnetism applied to the magnetoresistive element.

【0025】また、図3は、磁気抵抗素子に正のバイア
ス磁界HB を印加したときの磁気抵抗素子の抵抗値と磁
界との関係を示す図である。この場合、バイアス磁界H
B の点を中心として外部磁界の変化により磁気抵抗素子
の抵抗値が変化する。磁気抵抗素子にバイアス磁界HB
と同じ方向の外部磁界HENが加わったときには抵抗値が
減少し、バイアス磁界HB と逆向きの外部磁界HESが加
わったときには抵抗値が増加する。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the resistance value of the magnetoresistive element and the magnetic field when a positive bias magnetic field H B is applied to the magnetoresistive element. In this case, the bias magnetic field H
The resistance value of the magnetoresistive element changes around the point B due to a change in the external magnetic field. Bias magnetic field H B
When the external magnetic field H EN in the same direction is applied, the resistance value decreases, and when the external magnetic field H ES in the opposite direction to the bias magnetic field H B is applied, the resistance value increases.

【0026】次に、バイアス磁界発生回路2の具体的回
路の一例を、図4を参照して説明する。トランジスタT
R3、TR4のベースには、信号Φ1 が与えられ、トラ
ンジスタTR1、TR2のベースには、信号Φ1 をイン
バータIN1で反転した信号が与えられている。
Next, an example of a specific circuit of the bias magnetic field generating circuit 2 will be described with reference to FIG. Transistor T
A signal Φ 1 is applied to the bases of R3 and TR4, and a signal obtained by inverting the signal Φ 1 by the inverter IN1 is applied to the bases of the transistors TR1 and TR2.

【0027】そして、トランジスタTR1とTR2のコ
レクタの接続点から出力aが、トランジスタTR3とT
R4のコレクタの接続点から出力bが取り出されてい
る。信号Φ1 は、図5に示すような一定周期のパルス信
号であり、信号Φ1 がハイレベルの期間、バイアス磁界
発生回路2のトランジスタTR1、TR3がオン、トラ
ンジスタTR2、TR4がオフして、トランジスタTR
1のエミッタに供給されている正の電圧+Vがバイアス
磁界発生回路2の出力端子aから後述するバイアス磁界
用コイルL1 の端子aに出力される。
The output a from the connection point of the collectors of the transistors TR1 and TR2 is changed to the transistors TR3 and T3.
The output b is taken out from the connection point of the collector of R4. The signal Φ 1 is a pulse signal having a constant cycle as shown in FIG. 5, and while the signal Φ 1 is at a high level, the transistors TR1 and TR3 of the bias magnetic field generation circuit 2 are on and the transistors TR2 and TR4 are off, Transistor TR
The positive voltage + V supplied to the emitter of No. 1 is output from the output terminal a of the bias magnetic field generating circuit 2 to the terminal a of the bias magnetic field coil L 1 described later.

【0028】また、信号Φ1 がローレベルの期間、トラ
ンジスタTR2、TR4がオン、トランジスタTR1、
TR3がオフして、トランジスタTR4のエミッタに供
給されている正の電圧+Vがバイアス磁界発生回路2の
出力端子bから後述するバイアス磁界用コイルL2 の端
子bに出力される。
Further, while the signal Φ 1 is at a low level, the transistors TR2 and TR4 are on and the transistors TR1 and TR1 are
TR3 is turned off, and the positive voltage + V supplied to the emitter of the transistor TR4 is output from the output terminal b of the bias magnetic field generation circuit 2 to the terminal b of the bias magnetic field coil L 2 described later.

【0029】すなわち、バイアス磁界発生回路2から
は、信号Φ1 に同期して極性が交互に反転する電圧が出
力される。次に、磁気抵抗素子1a、1b及び検出回路
3の具体的回路の一例を図6を参照して説明する。
That is, the bias magnetic field generating circuit 2 outputs a voltage whose polarity is alternately inverted in synchronization with the signal Φ 1 . Next, an example of specific circuits of the magnetoresistive elements 1a and 1b and the detection circuit 3 will be described with reference to FIG.

【0030】直交して配置された2個の磁気抵抗素子1
a、1bには、バイアス磁界発生用のコイルL1 、L2
が直列に同じ巻数だけ巻かれており、このコイルL1
2の両端a、bには、バイアス磁界発生回路2の出力
a、bが接続されている。
Two magnetoresistive elements 1 arranged orthogonally
a and 1b are coils L 1 and L 2 for generating a bias magnetic field.
Are wound in series for the same number of turns, and this coil L 1 ,
Outputs a and b of the bias magnetic field generating circuit 2 are connected to both ends a and b of L 2 .

【0031】また、磁気抵抗素子1a、1bには、抵抗
R1を介して電圧VDDが供給されており、磁気抵抗素子
1a、1bに流れる電流は、オペアンプ11により一定
電流に制御されている。
The voltage V DD is supplied to the magnetoresistive elements 1a and 1b through the resistor R1, and the current flowing through the magnetoresistive elements 1a and 1b is controlled to a constant current by the operational amplifier 11.

【0032】磁気抵抗素子1aの一端は、アナログスイ
ッチ12を介してオペアンプ16の+入力端子に接続さ
れ、磁気抵抗素子1aの他端、すなわち磁気抵抗素子1
bとの接続点はアナログスイッチ13を介してオペアン
プ16の+入力端子に接続され、さらにアナログスイッ
チ14を介してオペアンプ17の+入力端子に接続され
ている。また、磁気抵抗素子1bの他端はアナログスイ
ッチ15を介してオペアンプ17の+入力端子に接続さ
れている。
One end of the magnetic resistance element 1a is connected to the + input terminal of the operational amplifier 16 via the analog switch 12, and the other end of the magnetic resistance element 1a, that is, the magnetic resistance element 1a.
The connection point with b is connected to the + input terminal of the operational amplifier 16 via the analog switch 13, and is further connected to the + input terminal of the operational amplifier 17 via the analog switch 14. The other end of the magnetic resistance element 1b is connected to the + input terminal of the operational amplifier 17 via the analog switch 15.

【0033】上記アナログスイッチ12、14の制御端
子には信号Φ4 が入力し、アナログスイッチ13、15
の制御端子には信号Φ4 をインバータ24で反転した信
号が入力している。
The signal Φ 4 is input to the control terminals of the analog switches 12 and 14, and the analog switches 13 and 15
A signal obtained by inverting the signal Φ 4 by the inverter 24 is input to the control terminal of.

【0034】オペアンプ16、17の出力は、それぞれ
抵抗R2、R3を介してオペアンプ18の−入力端子、
+入力端子に接続されると共に、抵抗R4、R5を介し
てそれぞれの−入力端子に接続されている。なお、上記
のオペアンプ16、17、18及び抵抗R2、R3等か
らなる回路は、磁気抵抗素子1a、1bの両端の出力電
圧をアナロググランドを基準とする電圧に変換する回路
である。
The outputs of the operational amplifiers 16 and 17 are supplied to the negative input terminal of the operational amplifier 18 via resistors R2 and R3, respectively.
It is connected to the + input terminal and is also connected to the-input terminal via the resistors R4 and R5. The circuit including the operational amplifiers 16, 17, and 18 and the resistors R2 and R3 is a circuit that converts the output voltage across the magnetoresistive elements 1a and 1b into a voltage with the analog ground as a reference.

【0035】オペアンプ18の出力は、アナログスイッ
チ19を介してコンデンサC1 に接続されると共に、ア
ナログスイッチ20を介してコンデンサC2 に接続され
ている。
The output of the operational amplifier 18 is connected to the capacitor C 1 via the analog switch 19 and is connected to the capacitor C 2 via the analog switch 20.

【0036】上記アナログスイッチ19、20の制御端
子にはそれぞれ信号Φ2 、Φ3 が与えられており、信号
Φ2 、Φ3 によりアナログスイッチ19、20をオン又
はオフさせることで、オペアンプ18から出力される磁
気抵抗素子1a、1bの出力電圧をコンデンサC1 又は
2 にホールドさせている。
[0036] The respective signals [Phi 2 to the control terminal of the analog switches 19 and 20, [Phi 3 are given, the signal [Phi 2, by [Phi 3 by turning on or off the analog switches 19 and 20, an operational amplifier 18 The output voltage of the magnetoresistive elements 1a and 1b to be output is held in the capacitor C 1 or C 2 .

【0037】コンデンサC1 とアナログスイッチ19と
の接続点は、オペアンプ21の+入力端子に接続され、
コンデンサC2 とアナログスイッチ20の接続点はオペ
アンプ22の+入力端子に接続されている。さらに、オ
ペアンプ21、22の出力がオペアンプ23の+入力端
子、−入力端子にそれぞれ接続されている。
The connection point between the capacitor C 1 and the analog switch 19 is connected to the + input terminal of the operational amplifier 21,
The connection point between the capacitor C 2 and the analog switch 20 is connected to the + input terminal of the operational amplifier 22. Further, the outputs of the operational amplifiers 21 and 22 are connected to the + input terminal and the-input terminal of the operational amplifier 23, respectively.

【0038】ここで、図5のタイムチャートを参照して
図6の回路の動作を説明する。上述したように信号Φ1
は、バイアス磁界の極性を切り換える為の信号であり、
信号Φ2 、Φ3 は、それぞれ信号Φ1 がハイレベル又は
ローベルのとき所定の期間ハイレベルとなる信号であ
り、オペアンプ18の出力をコンデンサC1 又はC2
ホールドさせる為の信号である。
Here, the operation of the circuit of FIG. 6 will be described with reference to the time chart of FIG. As described above, the signal Φ 1
Is a signal for switching the polarity of the bias magnetic field,
The signals Φ 2 and Φ 3 are signals that are high level for a predetermined period when the signal Φ 1 is high level or low bell, respectively, and are signals for holding the output of the operational amplifier 18 in the capacitor C 1 or C 2 .

【0039】また、信号Φ4 は、磁気抵抗素子1aの出
力電圧を検出するか、それとも磁気抵抗素子1bの出力
電圧を検出するかを切り換える為の信号である。先ず、
磁気抵抗素子1aの出力電圧を検出する場合の動作を説
明する。信号Φ 4 がハイレベルのときは、アナログスイ
ッチ12、14がオンし、アナログスイッチ13、15
がオフして、磁気抵抗素子1aの両端の電圧がオペアン
プ16、17で検出される。
Further, the signal ΦFourIs the output of the magnetoresistive element 1a.
Force voltage is detected or output of magnetoresistive element 1b
This is a signal for switching whether to detect the voltage. First,
The operation when detecting the output voltage of the magnetoresistive element 1a is explained.
Reveal Signal Φ FourIs high, the analog switch
Switches 12 and 14 turn on, and analog switches 13 and 15
Turns off, and the voltage across the magnetoresistive element 1a becomes
It is detected in the pages 16 and 17.

【0040】この状態で、信号Φ1 がハイレベルとなる
と磁気抵抗素子1aに正のバイアス磁界が印加され、そ
の正のバイアス磁界と地磁気の強さに応じた出力電圧が
オペアンプ18から出力される。さらに、信号Φ2 がハ
イレベルとなったときアナログスイッチ19がオンし
て、オペアンプ18の出力電圧、すなわち磁気抵抗素子
1aの出力電圧がコンデンサC1 にホールドされる。
In this state, when the signal Φ 1 becomes high level, a positive bias magnetic field is applied to the magnetoresistive element 1a, and the operational amplifier 18 outputs an output voltage corresponding to the positive bias magnetic field and the strength of the earth's magnetism. .. Further, when the signal Φ 2 becomes high level, the analog switch 19 is turned on, and the output voltage of the operational amplifier 18, that is, the output voltage of the magnetoresistive element 1a is held in the capacitor C 1 .

【0041】また、信号Φ1 がローレベルとなると磁気
抵抗素子1aに負のバイアス磁界が印加され、その負の
バイアス磁界と地磁気の強さに応じた出力電圧がオペア
ンプ18から出力される。さらに、信号Φ3 がハイレベ
ルとなったときアナログスイッチ20がオンして、オペ
アンプ18の出力電圧、すなわち磁気抵抗素子1aの出
力電圧がコンデンサC2 にホールドされる。
When the signal Φ 1 becomes low level, a negative bias magnetic field is applied to the magnetoresistive element 1a, and the operational amplifier 18 outputs an output voltage corresponding to the negative bias magnetic field and the strength of the earth's magnetism. Further, when the signal Φ 3 becomes high level, the analog switch 20 is turned on, and the output voltage of the operational amplifier 18, that is, the output voltage of the magnetoresistive element 1a is held in the capacitor C 2 .

【0042】コンデンサC1 、C2 にホールドされた電
圧は、オペアンプ21、22、23等からなる回路で両
者の電圧差が検出され、その電圧差が増幅されてオペア
ンプ23から出力される。
The voltage held in the capacitors C 1 and C 2 is detected by a circuit composed of operational amplifiers 21, 22, 23 and the like, and the voltage difference is amplified and output from the operational amplifier 23.

【0043】磁気抵抗素子1bの出力電圧を検出する場
合も同様であり、信号Φ4 がローレベルのときは、アナ
ログスイッチ13、15がオンし、アナログスイッチ1
2、14がオフして、磁気抵抗素子1bの両端の電圧が
オペアンプ16、17で検出される。
The same applies to the case of detecting the output voltage of the magnetoresistive element 1b. When the signal Φ 4 is at the low level, the analog switches 13 and 15 are turned on and the analog switch 1 is turned on.
The transistors 2 and 14 are turned off, and the voltage across the magnetoresistive element 1b is detected by the operational amplifiers 16 and 17.

【0044】この状態で、信号Φ1 がハイレベルとなる
と磁気抵抗素子1bに正のバイアス磁界が印加され、さ
らに信号Φ2 がハイレベルとなったとき、磁気抵抗素子
1bの出力電圧がコンデンサC1 ホールドされる。
In this state, when the signal Φ 1 goes high, a positive bias magnetic field is applied to the magnetoresistive element 1b, and when the signal Φ 2 goes high, the output voltage of the magnetoresistive element 1b changes to the capacitor C. 1 is held.

【0045】同様に、信号Φ3 がハイレベルとなったと
き、磁気抵抗素子1bの出力電圧がコンデンサC2 にホ
ールドされる。このように、検出回路3で2個の磁気抵
抗素子1a、1bに正のバイアス磁界を印加したとき
と、負のバイアス磁界を印加したときの出力電圧の差を
求め、それらの電圧差から地磁気のX成分、Y成分を得
て方位を算出している。
Similarly, when the signal Φ 3 becomes high level, the output voltage of the magnetoresistive element 1b is held in the capacitor C 2 . As described above, the detection circuit 3 obtains the difference between the output voltages when the positive bias magnetic field is applied to the two magnetoresistive elements 1a and 1b and when the negative bias magnetic field is applied, and the geomagnetic field is calculated from the voltage difference. The azimuth is calculated by obtaining the X component and the Y component of.

【0046】この場合、所定の正のバイアス磁界と負の
バイアス磁界とを循環する一定のヒステリシスループを
経て地磁気の強さを測定できるので、磁気抵抗素子1
a、1bのヒステリシスにより生じる方位の測定誤差を
少なくできる。
In this case, since the strength of the earth's magnetism can be measured through a constant hysteresis loop that circulates a predetermined positive bias magnetic field and a negative bias magnetic field, the magnetoresistive element 1
The azimuth measurement error caused by the hysteresis of a and 1b can be reduced.

【0047】また、正、負のバイアス磁界を印加したと
きの磁気抵抗素子1a、1bの出力電圧の差を求めるこ
とで、バイアス磁界の変動による方位の測定誤差を除去
することができる。
Further, by obtaining the difference between the output voltages of the magnetoresistive elements 1a and 1b when the positive and negative bias magnetic fields are applied, the azimuth measurement error due to the fluctuation of the bias magnetic field can be eliminated.

【0048】次に、バイアス磁界の極性を周期的に反転
させたときの磁気抵抗素子の出力電圧と磁界の強さとの
関係を図7を参照して説明する。今、磁気抵抗素子1
a、1bに正のバイアス磁界HB + と負のバイアス磁界
B - とを交互に印加したとする。なお、この例では、
磁気抵抗素子1a又は1bで検出される地磁気HE の方
向は、正のバイアス磁界HB + の方向と同じであるとす
る。
Next, the polarity of the bias magnetic field is periodically inverted.
Of the output voltage of the magnetoresistive element and the strength of the magnetic field
The relationship will be described with reference to FIG. 7. Magnetoresistive element 1
positive bias magnetic field H to a and 1bB +And negative bias field
H B -It is assumed that and are alternately applied. In this example,
Geomagnetism H detected by the magnetoresistive element 1a or 1bEWho
Direction is a positive bias magnetic field HB +Is the same as the direction of
It

【0049】図7に示すように正のバイアス磁界HB +
が印加されているときの地磁気の強さをHE とすると、
磁気抵抗素子1a、1bの出力電圧は、バイアス磁界H
B +による出力電圧より地磁気HE による出力電圧Va
分だけ減少し、負のバイアス磁界HB - が印加されてい
るときには、磁気抵抗素子1a、1bの出力電圧は、地
磁気HE に比例した出力電圧Vb 分だけ増加する。
As shown in FIG. 7, a positive bias magnetic field H B +
Let H E be the strength of the geomagnetism when is applied
The output voltage of the magnetoresistive elements 1a and 1b is the bias magnetic field H.
The output voltage V a by the terrestrial magnetism H E than the output voltage by B +
It was decreased by the negative bias magnetic field H B - when is applied, the magnetoresistive element 1a, the output voltage of 1b is increased by the output voltage V b fraction which is proportional to the geomagnetic H E.

【0050】そこで、両者の差を求めることで、バイア
ス磁界による磁気抵抗素子1a、1bの出力電圧を相殺
し、地磁気HE による磁気抵抗素子1a、1bの出力電
圧のほぼ2倍の電圧を得ることができる。
Therefore, by obtaining the difference between the two, the output voltages of the magnetoresistive elements 1a and 1b due to the bias magnetic field are canceled out, and a voltage approximately twice the output voltage of the magnetoresistive elements 1a and 1b due to the geomagnetism H E is obtained. be able to.

【0051】この場合、磁気抵抗素子1a、1bにバイ
アス磁界を周期的に反転させて印加しているので、常に
一定のヒステリシスループ、すなわち負のバイアス磁界
B - と正のバイアス磁界HB + とを結ぶヒステリシス
ループを経て地磁気の強さが測定されるので、外部磁界
の強さに対して磁気抵抗素子1a、1bの出力電圧が一
義的に定まり、磁気抵抗素子1a、1bのヒステリシス
特性による影響を除去することができる。
In this case, the magnetoresistive elements 1a and 1b are bypassed.
As the as magnetic field is periodically inverted and applied,
Constant hysteresis loop, negative bias field
HB -And positive bias magnetic field HB +Hysteresis connecting to
Since the strength of the geomagnetism is measured through the loop, the external magnetic field
The output voltage of the magnetoresistive elements 1a and 1b is
The hysteresis of the magnetoresistive elements 1a and 1b is determined positively.
The influence of the characteristic can be eliminated.

【0052】また、正のバイアス磁界を印加したときの
磁気抵抗素子1a、1bの出力電圧と、負のバイアス磁
界を印加したときの磁気抵抗素子1a、1bの出力電圧
との差を求めているので、バイアス磁界の変動で生じる
磁気抵抗素子1a、1bの出力電圧の誤差を取り除くこ
とができる。
Further, the difference between the output voltage of the magnetoresistive elements 1a and 1b when a positive bias magnetic field is applied and the output voltage of the magnetoresistive elements 1a and 1b when a negative bias magnetic field is applied is calculated. Therefore, it is possible to eliminate the error in the output voltage of the magnetoresistive elements 1a and 1b which is caused by the fluctuation of the bias magnetic field.

【0053】図8は、バイアス磁界が変動したときの磁
気抵抗素子の出力電圧の変化を示す図である。ここで、
バイアス磁界HB + 、HB - がΔHだけで変動したとき
の磁界をHB + ′、HB - ′とし、正のバイアス磁界H
B + を印加したときと負のバイアス磁界HB - を印加し
たときの磁気抵抗素子の出力電圧差をV0 とし、正のバ
イアス磁界HB + ′を印加したときと負のバイアス磁界
B - ′を印加したときの磁気抵抗素子の出力電圧差を
0 ′とする。
FIG. 8 shows the magnetic field when the bias magnetic field changes.
It is a figure which shows the change of the output voltage of a gas resistance element. here,
Bias magnetic field HB +, HB -When fluctuates only by ΔH
The magnetic field of HB +′, HB -'And a positive bias magnetic field H
B +Applied and negative bias magnetic field HB -Apply
Output voltage difference of the magnetoresistive element when0And the positive ba
Iias magnetic field HB +′ Applied and negative bias magnetic field
HB -The output voltage difference of the magnetoresistive element when
V0

【0054】磁気抵抗素子の出力電圧と磁界との関係を
示す図8の曲線が、HB ±HE の範囲で傾きがほぼ一定
であるとすると、出力電圧V0 とV0 ′はほぼ等しくな
る。従って、正のバイアス磁界を印加したときと、負の
バイアス磁界を印加したときの磁気抵抗素子1a、1b
の出力電圧の差を求めることで、バイアス磁界の変動に
よる磁気抵抗素子1a、1bの出力電圧の誤差を除去す
ることができる。
Assuming that the curve of FIG. 8 showing the relationship between the output voltage of the magnetoresistive element and the magnetic field has a substantially constant slope in the range of H B ± H E , the output voltages V 0 and V 0 ′ are almost equal. Become. Therefore, the magnetoresistive elements 1a and 1b when a positive bias magnetic field is applied and when a negative bias magnetic field is applied.
By obtaining the difference between the output voltages of the magnetic resistance elements 1a and 1b, it is possible to eliminate the error in the output voltage of the magnetoresistive elements 1a and 1b.

【0055】なお、本発明は、実施例に述べた方位計の
専用装置に限らず、電子腕時計、高度計等に組み込むこ
ともでき、また自動車等のナビゲーション装置に適用す
ることもできる。
The present invention is not limited to the device exclusively used for the azimuth meter described in the embodiments, but can be incorporated in an electronic wrist watch, an altimeter, etc., and can also be applied to a navigation device such as an automobile.

【0056】[0056]

【発明の効果】本発明によれば、磁気感知手段に極性が
異なるバイアス磁界を交互に印加することで、磁気感知
手段のヒステリシス特性により生じる方位の測定誤差を
少なくできる。また、正及び負のバイアス磁界が印加さ
れたときの磁気感知手段の出力差を求めることで、バイ
アス磁界の変動による測定誤差を少なくできる。
According to the present invention, bias magnetic fields having different polarities are alternately applied to the magnetic sensing means, so that the measurement error of the azimuth caused by the hysteresis characteristic of the magnetic sensing means can be reduced. Further, by obtaining the output difference of the magnetic sensing means when the positive and negative bias magnetic fields are applied, the measurement error due to the fluctuation of the bias magnetic field can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例の電子方位計の回路構成図である。FIG. 1 is a circuit configuration diagram of an electronic azimuth meter according to an embodiment.

【図2】バイアス磁界を印加しないときの磁気抵抗素子
の抵抗値と磁界の関係を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a resistance value of a magnetoresistive element and a magnetic field when a bias magnetic field is not applied.

【図3】バイアス磁界を印加したときの磁気抵抗素子の
抵抗値と磁界との関係を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a resistance value of a magnetoresistive element and a magnetic field when a bias magnetic field is applied.

【図4】バイアス磁界発生回路の回路構成図である。FIG. 4 is a circuit configuration diagram of a bias magnetic field generation circuit.

【図5】信号Φ1 〜Φ4 のタイムチャートを示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram showing a time chart of signals Φ 1 to Φ 4 .

【図6】磁気抵抗素子と検出回路の回路構成図である。FIG. 6 is a circuit configuration diagram of a magnetoresistive element and a detection circuit.

【図7】正、負のバイアス磁界を印加したときの磁気抵
抗と磁界との関係を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a magnetic resistance and a magnetic field when positive and negative bias magnetic fields are applied.

【図8】バイアス磁界の変動の影響を説明する図であ
る。
FIG. 8 is a diagram illustrating the influence of fluctuations in the bias magnetic field.

【図9】センサを直交配置した電子方位計の説明図であ
る。
FIG. 9 is an explanatory diagram of an electronic azimuth meter in which sensors are arranged orthogonally.

【図10】磁気抵抗素子のヒステリシス特性の説明図で
ある。
FIG. 10 is an explanatory diagram of a hysteresis characteristic of a magnetoresistive element.

【図11】磁気抵抗素子のヒステリシス特性の説明図で
ある。
FIG. 11 is an explanatory diagram of a hysteresis characteristic of a magnetoresistive element.

【図12】バイアス磁界の変動による磁気抵抗素子の出
力電圧の変動を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing variations in output voltage of a magnetoresistive element due to variations in bias magnetic field.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a、1b 磁気抵抗素子 2 バイアス磁界発生回路 3 検出回路 4 A/D変換器 5 演算/制御部 6 表示部 1a, 1b Magnetoresistive element 2 Bias magnetic field generation circuit 3 Detection circuit 4 A / D converter 5 Arithmetic / control section 6 Display section

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】磁気感知手段と、 この磁気感知手段に正、負のバイアス磁界を交互に印加
するバイアス磁界発生手段と、 このバイアス磁界発生手段により正、負のバイアス磁界
が印加されたときの前記磁気感知手段の出力から方位を
算出する方位算出手段とを備えることを特徴とする電子
方位計。
1. A magnetic sensing means, a bias magnetic field generating means for alternately applying positive and negative bias magnetic fields to the magnetic sensing means, and a positive and negative bias magnetic field applied by the bias magnetic field generating means. An electronic azimuth meter, comprising: an azimuth calculating means for calculating an azimuth from the output of the magnetic sensing means.
【請求項2】直交して配置された少なくとも2個の磁気
感知手段と、 これら2個の磁気感知手段に正、負のバイアス磁界を交
互に印加するバイアス磁界発生手段と、 このバイアス磁界発生手段により正のバイアス磁界が印
加されたときの前記磁気感知手段の出力と、負のバイア
ス磁界が印加されたときの該磁気感知手段の出力との差
を検出する検出手段と、 この検出手段で検出される前記2個の磁気感知手段の出
力に基づいて方位を算出する方位算出手段とを備えるこ
とを特徴とする電子方位計。
2. At least two magnetic sensing means arranged orthogonally to each other, bias magnetic field generating means for alternately applying positive and negative bias magnetic fields to these two magnetic sensing means, and the bias magnetic field generating means. Detecting means for detecting the difference between the output of the magnetic sensing means when a positive bias magnetic field is applied and the output of the magnetic sensing means when a negative bias magnetic field is applied, and the detection means And an azimuth calculating means for calculating an azimuth based on the outputs of the two magnetic sensing means.
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