JPH05322575A - Electronic azimuth meter - Google Patents

Electronic azimuth meter

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JPH05322575A
JPH05322575A JP15156492A JP15156492A JPH05322575A JP H05322575 A JPH05322575 A JP H05322575A JP 15156492 A JP15156492 A JP 15156492A JP 15156492 A JP15156492 A JP 15156492A JP H05322575 A JPH05322575 A JP H05322575A
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JP
Japan
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magnetic field
bias
bias magnetic
analog switch
coil
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Pending
Application number
JP15156492A
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Japanese (ja)
Inventor
Haruo Ono
治夫 小野
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Casio Computer Co Ltd
Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
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Filing date
Publication date
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  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

PURPOSE:To accurately detect earth magnetism and an azimuth without being affected by hysteresis even when a magnetic detection means has a property generating hysteresis. CONSTITUTION:A magnetic detection part 2 is constituted by forming four reluctance elements MR1, MR2, MR3, MR4 on a substrate 20 in a bridge form and winding biasing coils CL1, CL2 around the substrate 20. A bias magnetic field turning the analogue switches AS1, AS2, AS3, AS4 of a switch part 30 ON/OFF to be reversed is applied to the biasing coil CL1 to measure earth magnetism. Thereafter, a bias current i1 is attenuated and vibrated by utilizing a condenser C1 to attenuate and vibrate the bias magnetic field to demagnetize the residual magnetism of the reluctance elements MR1, MR2, MR3, MR4. The bias magnetic field reversed in the same way by a switch part 40 is applied to the biasing coil CL2 to measure earth magnetism and, thereafter, an attenuated and vibrated bias magnetic field is applied to demagnetize the residual magnetism of the relutance elements MR1, MR2, MR3, MR4.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は電子式方位計に関し、詳
細には、地磁気の強さに基づいて方位を算出する電子式
方位計に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electronic azimuth meter, and more particularly to an electronic azimuth meter which calculates an azimuth based on the strength of geomagnetism.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、電子式方位計においては、安定し
た状態で精度よく地磁気を検出するために、バイアス磁
界を印加するためのバイアスコイルを磁気検出手段に卷
回し、このバイアスコイルに反転する電流を供給して、
磁気検出手段に対して、それぞれ向きの反転するバイア
ス磁界を印加する方法が知られている。このバイアス磁
界を発生させるために、例えば、MOS−FET(Meta
l Oxide Semi Conductor-Field Effect Transister)を
使用したスイッチング回路に定電圧を印加し、このスイ
ッチング回路のスイッチング動作により、抵抗に直列に
接続されたバイアスコイルにバイアス電流の供給/停止
及び電流の向きの反転制御を行なう方法がある。このよ
うに、反転するバイアス磁界を印加することにより、地
磁気の向きをより正確に判別することができる。
2. Description of the Related Art Conventionally, in an electronic azimuth meter, a bias coil for applying a bias magnetic field is wound around a magnetic detecting means and inverted to this bias coil in order to accurately detect the earth's magnetism in a stable state. Supply current,
A method is known in which a bias magnetic field whose direction is reversed is applied to the magnetic detection means. In order to generate this bias magnetic field, for example, a MOS-FET (Meta
l Oxide Semi Conductor-Field Effect Transistor) is used to apply a constant voltage to the switching circuit, and the switching operation of this switching circuit causes the bias coil connected in series with the resistor to supply / stop the bias current and change the direction of the current. There is a method of performing inversion control. Thus, by applying the reverse bias magnetic field, it is possible to more accurately determine the direction of the geomagnetism.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の電子式方位計にあっては、反転するバイアス
磁界を印加することにより、地磁気の向きを判別して、
方位を算出することができるが、電子式方位計に利用さ
れている磁気検出手段の磁気ヒステリシスの影響によ
り、磁気検出手段自体が磁気(残留磁気)を帯び、地磁
気の検出結果が不正確となり、正確に方位を算出するこ
とができないという問題があった。例えば、磁気検出手
段のヒステリシスのために、電子方位計を東の方位から
北の方位に変化した場合と、西の方位から北の方位に変
化した場合とで、磁気検出手段の出力の大きさが異な
り、正確に方位を検出することができないという問題が
あった。そこで、本発明は、磁気検出手段がヒステリシ
スの影響を受けることなく、地磁気の大きさを検出し
て、正確な方位を算出することのできる電子式方位計を
提供することを目的としている。
However, in such a conventional electronic azimuth meter, by applying a reverse bias magnetic field, the direction of the earth's magnetism is determined,
Although the azimuth can be calculated, the magnetic detection means itself is magnetized (residual magnetism) due to the influence of the magnetic hysteresis of the magnetic detection means used in the electronic azimuth meter, and the earth magnetism detection result becomes inaccurate. There was a problem that the direction could not be calculated accurately. For example, due to the hysteresis of the magnetic detection means, the magnitude of the output of the magnetic detection means differs depending on whether the electronic azimuth meter changes from the east direction to the north direction or from the west direction to the north direction. However, there was a problem that the direction could not be detected accurately. Therefore, an object of the present invention is to provide an electronic azimuth meter capable of detecting the magnitude of the earth's magnetism and calculating an accurate azimuth without the magnetic detection means being affected by hysteresis.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の電子式方位計は、磁界の大きさを検出する
磁気検出手段と、前記磁気検出手段にバイアス磁界を印
加するバイアス磁界印加手段と、前記磁気検出手段が検
出した地磁気の大きさから方位を算出する方位算出手段
と、前記磁気検出手段が帯びている磁気を消失させるた
めに、前記バイアス磁界印加手段が発生させるバイアス
磁界を振動させつつ減衰させるバイアス磁界振動手段
と、備えたことを特徴としている。
In order to achieve the above object, an electronic azimuth meter according to the present invention comprises a magnetic detecting means for detecting the magnitude of a magnetic field and a bias magnetic field applying means for applying a bias magnetic field to the magnetic detecting means. Means, an azimuth calculating means for calculating an azimuth from the magnitude of the geomagnetism detected by the magnetism detecting means, and a bias magnetic field generated by the bias magnetic field applying means for eliminating the magnetism carried by the magnetism detecting means. It is characterized by including a bias magnetic field oscillating means for attenuating while vibrating.

【0005】[0005]

【作用】本発明によれば、バイアス磁界振動手段は、バ
イアス磁界印加手段が磁気検出手段に対して印加してい
るバイアス磁界を正から負へ、負から正へと交互に変化
させつつ、バイアス磁界の大きさを減少させていく。磁
気ヒステリシスにより生じる残留磁気は、外部磁界が大
きいほど大きくなるので、このバイアス磁界の操作によ
り、磁気検出手段の帯びている残留磁気は、次第に減少
し、バイアス磁界の大きさが0になるとともに消滅す
る。この操作を適宜行なうことにより、磁気ヒステリシ
スの影響を受けることなく、より正確な方位の測定を行
なうことができる。
According to the present invention, the bias magnetic field oscillating means changes the bias magnetic field applied by the bias magnetic field applying means to the magnetism detecting means from positive to negative and from negative to positive while biasing the bias magnetic field. The magnitude of the magnetic field is reduced. Since the residual magnetism generated by the magnetic hysteresis increases as the external magnetic field increases, the residual magnetism carried by the magnetic detecting means gradually decreases by the operation of the bias magnetic field, and disappears as the magnitude of the bias magnetic field becomes zero. To do. By properly performing this operation, more accurate azimuth measurement can be performed without being affected by magnetic hysteresis.

【0006】[0006]

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。図1〜図7は、本発明に係る電子式方位計の一
実施例を示す図である。図1は、電子式方位計1のブロ
ック構成図であり、電子式方位計1は、磁気検出部2、
バイアス磁界制御部3、方位算出部4及び表示部5等を
備えている。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below based on examples. 1 to 7 are views showing an embodiment of an electronic azimuth meter according to the present invention. FIG. 1 is a block configuration diagram of the electronic azimuth meter 1. The electronic azimuth meter 1 includes a magnetic detector 2,
A bias magnetic field control unit 3, an orientation calculation unit 4, a display unit 5 and the like are provided.

【0007】磁気検出部2は、いわゆる磁気抵抗素子を
利用したものであり、基板20上に4つの磁気抵抗素子
(磁気検出手段)MR1、MR2、MR3、MR4がブ
リッジ状に接続された状態で形成されている。
The magnetic detector 2 uses a so-called magnetoresistive element, and in a state where four magnetoresistive elements (magnetic detecting means) MR1, MR2, MR3, MR4 are connected on the substrate 20 in a bridge shape. Has been formed.

【0008】この磁気抵抗素子MR1、MR2、MR
3、MR4は、その磁気抵抗素子MR1と磁気抵抗素子
MR3がその磁気検出方向が同一方向に、またその磁気
抵抗素子MR2と磁気抵抗素子MR4がその磁気検出方
向が同一方向に、配設されているとともに、磁気抵抗素
子MR1と磁気抵抗素子MR3の磁気検出方向と、磁気
抵抗素子MR2と磁気抵抗素子MR4の磁気検出方向と
が、90度異なるように配設されている。これら各磁気
抵抗素子MR1、MR2、MR3、MR4は、磁気が作
用することにより、その抵抗値が変化する。
The magnetoresistive elements MR1, MR2, MR
3 and MR4, the magnetoresistive element MR1 and the magnetoresistive element MR3 are arranged in the same magnetic detection direction, and the magnetoresistive element MR2 and the magnetic resistance element MR4 are arranged in the same magnetic detection direction. In addition, the magnetic detection directions of the magnetic resistance elements MR1 and MR3 and the magnetic detection directions of the magnetic resistance elements MR2 and MR4 are arranged so as to differ by 90 degrees. The resistance value of each of the magnetoresistive elements MR1, MR2, MR3, and MR4 changes due to the action of magnetism.

【0009】また、基板20には、電源用端子P1、P
2及び出力用端子S1、S2が形成されている。この電
源用端子P1、P2には、定電圧VCが印加されてお
り、出力用端子S1、S2は、方位算出部4に接続され
ている。
Further, the substrate 20 has power supply terminals P1 and P
2 and output terminals S1 and S2 are formed. A constant voltage VC is applied to the power supply terminals P1 and P2, and the output terminals S1 and S2 are connected to the azimuth calculation unit 4.

【0010】この磁気抵抗素子MR1、MR2、MR
3、MR4の形成された基板20には、バイアスコイル
CL1とバイアスコイルCL2(バイアス磁界印加手
段)が卷回されており、バイアスコイルCL1とバイア
スコイルCL2とは、それらにより発生するバイアス磁
界が直交する方向に卷回されている。これらバイアスコ
イルCL1とバイアスコイルCL2とは、後述するよう
に、バイアス磁界制御部3から供給される電流により磁
気検出部2にその磁界方向が反転するバイアス磁界を印
加とともに、磁界方向が反転しつつ減衰するバイアス磁
界を印加する。
The magnetoresistive elements MR1, MR2, MR
3, the bias coil CL1 and the bias coil CL2 (bias magnetic field applying means) are wound around the substrate 20 on which the MR4 is formed, and the bias magnetic fields generated by the bias coil CL1 and the bias coil CL2 are orthogonal to each other. It is being rolled around. As will be described later, the bias coil CL1 and the bias coil CL2 apply a bias magnetic field whose magnetic field direction is reversed to the magnetic detection unit 2 by a current supplied from the bias magnetic field control unit 3 while the magnetic field directions are reversed. A bias magnetic field that attenuates is applied.

【0011】バイアス磁界制御部3は、バイアスコイル
CL1用のスイッチ部30、バイアスコイルCL2用の
スイッチ部40、オペアンプOP、抵抗R及び制御部5
0等を備えており、スイッチ部30がバイアスコイルC
L1に、またスイッチ部40がバイアスコイルCL2に
接続されている。
The bias magnetic field control section 3 includes a switch section 30 for the bias coil CL1, a switch section 40 for the bias coil CL2, an operational amplifier OP, a resistor R and a control section 5.
0, etc., and the switch unit 30 has a bias coil C
The switch unit 40 is connected to L1 and the bias coil CL2.

【0012】オペアンプOPは、その非反転入力端子に
所定の基準電圧VREFが入力されており、その反転入力
端子に、上記磁気抵抗素子及び抵抗R間の電圧が入力さ
れている。このオペアンプOPは、その出力がスイッチ
部30及びスイッチ部40に接続されており、定電流を
各スイッチ部30、40を介してバイアスコイルCL1
またはバイアスコイルCL2に供給する。
A predetermined reference voltage VREF is input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP, and the voltage between the magnetoresistive element and the resistor R is input to the inverting input terminal thereof. The output of the operational amplifier OP is connected to the switch unit 30 and the switch unit 40, and a constant current is supplied via the switch units 30 and 40 to the bias coil CL1.
Alternatively, it is supplied to the bias coil CL2.

【0013】スイッチ部30は、コンデンサC1、アナ
ログスイッチAS1、AS2、AS3、AS4等を備え
ており、コンデンサC1は、バイアスコイルCL1に並
列に接続されている。
The switch section 30 includes a capacitor C1, analog switches AS1, AS2, AS3, AS4, etc., and the capacitor C1 is connected in parallel to the bias coil CL1.

【0014】各アナログスイッチAS1、AS2、AS
3、AS4は、制御部50によりその作動が制御されて
おり、制御部50は、アナログスイッチAS1、AS4
及びアナログスイッチAS2、AS3を対としてオン/
オフを制御することにより、バイアスコイルCL1に流
れるバイアス電流i1の向きとその供給/停止を制御し
ている。
Each analog switch AS1, AS2, AS
3, the operation of AS4 is controlled by the control unit 50, and the control unit 50 controls the analog switches AS1 and AS4.
And analog switch AS2, AS3 paired on /
By controlling the off state, the direction of the bias current i1 flowing through the bias coil CL1 and its supply / stop are controlled.

【0015】すなわち、アナログスイッチAS1及びア
ナログスイッチAS2には、上記オペアンプOPの出力
端子が接続されており、アナログスイッチAS3及びア
ナログスイッチAS4には、上記オペアンプOPの反転
入力端子が接続されている。
That is, the analog switch AS1 and the analog switch AS2 are connected to the output terminal of the operational amplifier OP, and the analog switch AS3 and the analog switch AS4 are connected to the inverting input terminal of the operational amplifier OP.

【0016】したがって、スイッチ部30は、アナログ
スイッチAS1とアナログスイッチAS4がオンのと
き、図1a点において、バイアス電流i1がX軸正方向
に流れ、バイアス磁界がY軸負方向に発生する。また、
アナログスイッチAS2とアナログスイッチAS3がオ
ンのとき、図1a点において、バイアス電流i1がX軸
負方向に流れ、バイアス磁界がY軸正方向に発生する。
Therefore, in the switch unit 30, when the analog switch AS1 and the analog switch AS4 are on, the bias current i1 flows in the positive direction of the X axis and the bias magnetic field is generated in the negative direction of the Y axis at the point of FIG. 1a. Also,
When the analog switch AS2 and the analog switch AS3 are turned on, the bias current i1 flows in the negative direction of the X-axis and the bias magnetic field is generated in the positive direction of the Y-axis at the point of FIG. 1a.

【0017】コンデンサC1は、バイアスコイルCL1
と並列に接続されているので、バイアスコイルCL1へ
のバイアス電流i1の供給が停止されたとき、すなわ
ち、アナログスイッチAS1〜AS4が全てオフのと
き、バイアスコイルCL1との間でバイアス電流i1の
供給・蓄積を繰り返し、反転するとともに減衰するバイ
アス電流i1をバイアスコイルCL1に供給する。
The capacitor C1 is a bias coil CL1.
When the supply of the bias current i1 to the bias coil CL1 is stopped, that is, when the analog switches AS1 to AS4 are all off, the supply of the bias current i1 to and from the bias coil CL1 is performed. A bias current i1 that is repeatedly accumulated and inverted and then attenuated is supplied to the bias coil CL1.

【0018】スイッチ部40は、コンデンサC2、アナ
ログスイッチAS5、AS6、AS7、AS8等を備え
ており、コンデンサC2は、バイアスコイルCL2に並
列に接続されている。
The switch section 40 includes a capacitor C2, analog switches AS5, AS6, AS7, AS8, etc., and the capacitor C2 is connected in parallel to the bias coil CL2.

【0019】各アナログスイッチAS5、AS6、AS
7、AS8は、同様に、制御部50によりその作動が制
御されており、制御部50は、アナログスイッチAS
5、AS8及びアナログスイッチAS6、AS7を対と
してオン/オフを制御することにより、バイアスコイル
CL2に流れるバイアス電流i2の向きとその供給/停
止を制御している。
Each analog switch AS5, AS6, AS
Similarly, the operation of 7, AS8 is controlled by the control unit 50, and the control unit 50 controls the operation of the analog switch AS.
5, AS8 and analog switches AS6, AS7 are paired to control ON / OFF to control the direction of the bias current i2 flowing in the bias coil CL2 and its supply / stop.

【0020】このアナログスイッチAS5及びアナログ
スイッチAS6に、上記オペアンプOPの出力端子が接
続されており、アナログスイッチAS7、AS8に上記
オペアンプOPの反転入力端子が接続されている。
The output terminal of the operational amplifier OP is connected to the analog switch AS5 and the analog switch AS6, and the inverting input terminal of the operational amplifier OP is connected to the analog switches AS7 and AS8.

【0021】したがって、スイッチ部40は、アナログ
スイッチAS5とアナログスイッチAS8がオンのと
き、図1b点において、バイアス電流i2がY軸正方向
に流れ、バイアス磁界がX軸正方向に発生する。また、
アナログスイッチAS6とアナログスイッチAS7がオ
ンのとき、図1b点において、バイアス電流i2がY軸
負方向に流れ、バイアス磁界がX軸負方向に発生する。
Therefore, in the switch section 40, when the analog switch AS5 and the analog switch AS8 are turned on, the bias current i2 flows in the Y-axis positive direction and the bias magnetic field is generated in the X-axis positive direction at the point of FIG. 1b. Also,
When the analog switch AS6 and the analog switch AS7 are turned on, the bias current i2 flows in the negative direction of the Y axis and the bias magnetic field is generated in the negative direction of the X axis at the point of FIG. 1b.

【0022】また、コンデンサC2は、バイアスコイル
CL2と並列に接続されているので、バイアスコイルC
L2へのバイアス電流i2の供給が停止されたとき、す
なわち、アナログスイッチAS5〜AS8が全てオフの
とき、バイアスコイルCL2へのバイアス電流i2の供
給・蓄積を繰り返し、反転するとともに減衰するバイア
ス電流i2をバイアスコイルCL2に供給する。
Since the capacitor C2 is connected in parallel with the bias coil CL2, the bias coil C2
When the supply of the bias current i2 to L2 is stopped, that is, when the analog switches AS5 to AS8 are all off, the supply and storage of the bias current i2 to the bias coil CL2 is repeated, and the bias current i2 is inverted and attenuated. Is supplied to the bias coil CL2.

【0023】制御部50は、上記スイッチ部30のアナ
ログスイッチAS1、AS2、AS3、AS4のオン/
オフ及び上記スイッチ部40のアナログスイッチAS
5、AS6、AS7、AS8のオン/オフを制御して、
バイアスコイルCL1及びバイアスコイルCL2に供給
するバイアス電流i1及びバイアス電流i2の供給/停
止を制御するとともに、コンデンサC1及びコンデンサ
C2を利用して、バイアス電流i1及びバイアス電流i
2の振動・減衰を行なわせる。
The control unit 50 turns on / off the analog switches AS1, AS2, AS3 and AS4 of the switch unit 30.
Off and analog switch AS of the switch unit 40
5, ON / OFF of AS6, AS7, AS8 is controlled,
The supply / stop of the bias current i1 and the bias current i2 supplied to the bias coil CL1 and the bias coil CL2 is controlled, and the bias current i1 and the bias current i are utilized by using the capacitors C1 and C2.
Vibration and damping of 2.

【0024】方位算出部4は、増幅部61、A/D変換
部62及び演算部63等を備えており、増幅部61は、
上記磁気検出部2の出力用端子S1、S2に接続されて
いる。
The azimuth calculation section 4 comprises an amplification section 61, an A / D conversion section 62, a calculation section 63, etc.
It is connected to the output terminals S1 and S2 of the magnetic detector 2.

【0025】増幅部61は、例えば、オペアンプ等で構
成され、磁気検出部2の出力用端子S1、S2から入力
されるアナログの検出信号を増幅して、A/D変換部6
2に出力する。
The amplification section 61 is composed of, for example, an operational amplifier, and amplifies the analog detection signal input from the output terminals S1 and S2 of the magnetic detection section 2 to generate the A / D conversion section 6.
Output to 2.

【0026】A/D変換部62は、増幅部61で増幅さ
れた検出信号の差をディジタル信号に変換し、演算部6
3に出力する。
The A / D converter 62 converts the difference between the detection signals amplified by the amplifier 61 into a digital signal, and the calculator 6
Output to 3.

【0027】演算部63は、A/D変換部62から入力
されるディジタルの検出信号に基づいて方位を算出し、
算出した方位を表示部5に出力して、表示部5に方位を
表示出力させる。
The calculation unit 63 calculates the azimuth based on the digital detection signal input from the A / D conversion unit 62,
The calculated azimuth is output to the display unit 5, and the display unit 5 displays and outputs the azimuth.

【0028】すなわち、演算部63は、上記バイアスコ
イルCL1及びバイアスコイルCL2によりバイアス磁
界が印加されたときの検出信号に基づいて方位を算出し
ており、以下のように算出を行なっている。
That is, the calculation unit 63 calculates the azimuth based on the detection signal when the bias magnetic field is applied by the bias coil CL1 and the bias coil CL2, and calculates as follows.

【0029】いま、バイアスコイルCL1により図1の
Y軸正方向及びY軸負方向のバイアス磁界を印加したと
きのS1、S2からの検出信号の差をそれぞれY1、Y
2とし、バイアスコイルCL2により図1のX軸正方向
及びX軸負方向のバイアス磁界を印加したときのS1、
S2からの検出信号の差をそれぞれX1、X2とする
と、演算部63は、方位θを次式により演算する。 θ=tan-1(Y1−Y2)/(X1−X2)
Now, the difference between the detection signals from S1 and S2 when the bias magnetic field in the Y-axis positive direction and the Y-axis negative direction of FIG. 1 is applied by the bias coil CL1 is Y1 and Y, respectively.
2 and S1 when a bias magnetic field in the X-axis positive direction and the X-axis negative direction of FIG. 1 is applied by the bias coil CL2,
When the difference between the detection signals from S2 is X1 and X2, respectively, the calculation unit 63 calculates the azimuth θ by the following equation. θ = tan −1 (Y1-Y2) / (X1-X2)

【0030】表示部5は、例えば、液晶表示装置等が利
用され、電子式方位計1として必要な情報、特に、方位
を所定の表示形式で表示出力する。
The display unit 5 is, for example, a liquid crystal display device or the like, and displays and outputs information necessary for the electronic azimuth meter 1, in particular, the azimuth in a predetermined display format.

【0031】次に、作用を説明する。電子式方位計1の
各磁気抵抗素子MR1、MR2、MR3、MR4は、ヒ
ステリシスの影響を無視すると、その磁気検出特性を図
2に示すように、磁界が作用していないときに、その抵
抗値が最大となり、磁界が作用するに従ってその抵抗値
が徐々に減少する。
Next, the operation will be described. Each magnetic resistance element MR1, MR2, MR3, MR4 of the electronic azimuth meter 1 has its resistance value when a magnetic field is not acting, as shown in FIG. Becomes maximum, and its resistance value gradually decreases as the magnetic field acts.

【0032】ここで、図2に示すように、バイアス磁界
Bを印加することにより、変化の大きい特性曲線上に検
出位置を設定するとともに、地磁気Eが正方向である
か、負方向であるか、を検出できるように設定してい
る。
Here, as shown in FIG. 2, by applying the bias magnetic field B, the detection position is set on the characteristic curve having a large change, and whether the geomagnetism E is in the positive direction or the negative direction. , Are set so that they can be detected.

【0033】ところが、磁気抵抗素子MR1、MR2、
MR3、MR4は、ヒステリシスを生じる性質、すなわ
ち、外部磁界が印加され、その外部磁界を徐々に減衰さ
せて、消滅させても残留磁気を帯びる性質を有してお
り、磁界が作用すると、図3に示すように、その特性曲
線が変化する(図3では、外部磁界を正から負へ、負か
ら正へとゆっくり変化させている。)。
However, the magnetoresistive elements MR1, MR2,
MR3 and MR4 have a property of generating hysteresis, that is, a property of having a residual magnetism even when an external magnetic field is applied and the external magnetic field is gradually attenuated and disappeared. As shown in, the characteristic curve changes (in FIG. 3, the external magnetic field is slowly changed from positive to negative and from negative to positive).

【0034】このようにヒステリシスを生じる性質を有
していると、例えば、図4に示すように、外部磁界の大
きさが、X1からX0に変化したときには、磁気抵抗素
子MR1、MR2、MR3、MR4の抵抗値は、R1と
なるが、外部磁界の大きさが、X2からX0に変化した
ときには、磁気抵抗素子MR1、MR2、MR3、MR
4の抵抗値は、R2となる。
With such a property that causes hysteresis, for example, as shown in FIG. 4, when the magnitude of the external magnetic field changes from X1 to X0, the magnetoresistive elements MR1, MR2, MR3, The resistance value of MR4 is R1, but when the magnitude of the external magnetic field changes from X2 to X0, the magnetoresistive elements MR1, MR2, MR3, MR
The resistance value of 4 is R2.

【0035】そのため、外部磁界の大きさが同じであっ
ても、変化する前の外部磁界の大きさが異なると、磁気
抵抗素子MR1、MR2、MR3、MR4の抵抗値が異
なる。その結果、このヒステリシスの影響を回避する手
段を持たない方位計において、この磁気抵抗素子MR
1、MR2、MR3、MR4を用いて地磁気の大きさを
検出すると、ヒステリシスの影響により、同じ地磁気の
大きさに対して、方位計の以前の向きにより、異なった
検出結果をえることとなる。したがって、地磁気の大き
さを正確に検出することができず、方位を正確に算出す
ることができない。
Therefore, even if the magnitude of the external magnetic field is the same, if the magnitude of the external magnetic field before the change is different, the resistance values of the magnetoresistive elements MR1, MR2, MR3, MR4 are different. As a result, in the azimuth meter having no means for avoiding the influence of this hysteresis, the magnetoresistive element MR
When the magnitude of the geomagnetism is detected by using 1, MR2, MR3, and MR4, different detection results are obtained for the same magnitude of the geomagnetism due to the previous orientation of the compass, due to the influence of hysteresis. Therefore, the magnitude of the geomagnetism cannot be detected accurately, and the azimuth cannot be calculated accurately.

【0036】そこで、本実施例では、バイアス磁界Bを
印加して、地磁気の大きさを検出するとともに、その
後、印加した各バイアス磁界Bを振動させつつ減衰させ
ることにより、磁気抵抗素子MR1、MR2、MR3、
MR4の帯びている残留磁気を消去し、ヒステリシスの
影響を除去している。
Therefore, in this embodiment, the bias magnetic field B is applied to detect the magnitude of the earth's magnetism, and thereafter, the applied bias magnetic fields B are vibrated and attenuated so that the magnetoresistive elements MR1 and MR2. , MR3,
The residual magnetism of MR4 is erased and the effect of hysteresis is removed.

【0037】すなわち、制御部50は、まず、図5に示
すように、スイッチ部30のアナログスイッチAS3を
オンにしておき、アナログスイッチAS2及びアナログ
スイッチAS3を所定時間オンにする。アナログスイッ
チAS2を所定時間オンにすると、図1のバイアス電流
i1が所定時間だけa点においてX軸負方向に流れ、バ
イアス磁界Bが所定時間だけY軸正方向に発生する。
That is, as shown in FIG. 5, the control section 50 first turns on the analog switch AS3 of the switch section 30 and turns on the analog switch AS2 and the analog switch AS3 for a predetermined time. When the analog switch AS2 is turned on for a predetermined time, the bias current i1 in FIG. 1 flows in the negative direction of the X axis at the point a for a predetermined time, and the bias magnetic field B is generated in the positive direction of the Y axis for a predetermined time.

【0038】このバイアス磁界Bが印加されている間に
制御部50の指示により、算出部4で検出部2から入力
される検出信号をサンプリングする。
While the bias magnetic field B is being applied, the calculating unit 4 samples the detection signal input from the detecting unit 2 according to an instruction from the control unit 50.

【0039】このように所定時間Y軸正方向にバイアス
磁界Bを印加して地磁気の大きさを検出した後、図5に
示すように、アナログスイッチAS2をオフにする。ア
ナログスイッチAS2をオフにすると、バイアスコイル
CL1への電源の供給がカットされ、開放端となる。こ
のとき、バイアス電流i1は、図5に示すように、バイ
アスコイルCL1とコンデンサC1によりこのバイアス
コイルCL1とコンデンサC1との時定数に従って減衰
振動し、バイアスコイルCL1に発生する磁界も、図6
に示すように減衰振動する。
After the bias magnetic field B is applied in the positive direction of the Y-axis for a predetermined time to detect the magnitude of the earth's magnetism, the analog switch AS2 is turned off as shown in FIG. When the analog switch AS2 is turned off, the supply of power to the bias coil CL1 is cut off and the bias coil CL1 is opened. At this time, as shown in FIG. 5, the bias current i1 is attenuated and oscillated by the bias coil CL1 and the capacitor C1 in accordance with the time constants of the bias coil CL1 and the capacitor C1, and the magnetic field generated in the bias coil CL1 is also shown in FIG.
As shown in, the vibration oscillates.

【0040】このバイアスコイルCL1により発生する
磁界が減衰振動することにより、磁気抵抗素子MR1、
MR2、MR3、MR4を図7に示すように消磁して、
常に磁界0の状態から外部磁界を測定できる。
The magnetic field generated by the bias coil CL1 attenuates and vibrates, so that the magnetoresistive element MR1,
Demagnetize MR2, MR3, and MR4 as shown in FIG.
The external magnetic field can always be measured from the state where the magnetic field is zero.

【0041】このバイアス電流i1、すなわちバイアス
磁界Bの減衰振動を所定時間行なうと、次に、アナログ
スイッチAS4をオンにした後、所定時間間隔をおい
て、アナログスイッチAS3をオフにするとともに、ア
ナログスイッチAS1をオンにする。
When this bias current i1, that is, the damping oscillation of the bias magnetic field B is performed for a predetermined time, next, after turning on the analog switch AS4, the analog switch AS3 is turned off at a predetermined time interval, and the analog switch AS3 is turned off. The switch AS1 is turned on.

【0042】アナログスイッチAS1とアナログスイッ
チAS4がオンになると、図1のバイアス電流i1が所
定時間だけa点においてX軸正方向に流れ、バイアス磁
界Bが所定時間だけY軸負方向に発生する。
When the analog switch AS1 and the analog switch AS4 are turned on, the bias current i1 in FIG. 1 flows in the positive direction of the X axis at the point a for a predetermined time, and the bias magnetic field B is generated in the negative direction of the Y axis for a predetermined time.

【0043】このバイアス磁界Bが印加されている間
に、同様に、制御部50の指示により、算出部4で検出
部2から入力される検出信号をサンプリングする。
While the bias magnetic field B is being applied, the calculating unit 4 similarly samples the detection signal input from the detecting unit 2 according to an instruction from the control unit 50.

【0044】所定時間Y軸負方向にバイアス磁界Bを印
加した後、図5に示すように、アナログスイッチAS1
をオフにする。アナログスイッチAS1をオフにする
と、バイアスコイルCL1への電源の供給がカットさ
れ、開放端となる。このとき、バイアス電流i1は、同
様に、図5に示したように、バイアスコイルCL1とコ
ンデンサC1により減衰振動し、バイアスコイルCL1
に発生する磁界も、図6に示すように減衰振動して、磁
気抵抗素子MR1、MR2、MR3、MR4を図7に示
すように消磁する。
After applying the bias magnetic field B in the negative direction of the Y-axis for a predetermined time, as shown in FIG.
Turn off. When the analog switch AS1 is turned off, the supply of power to the bias coil CL1 is cut off and the bias coil CL1 is opened. At this time, similarly, the bias current i1 is attenuated and oscillated by the bias coil CL1 and the capacitor C1, as shown in FIG.
The magnetic field generated in the magnetic field is also attenuated and vibrated as shown in FIG. 6 to demagnetize the magnetoresistive elements MR1, MR2, MR3 and MR4 as shown in FIG.

【0045】このバイアス電流i1、すなわちバイアス
磁界Bの減衰振動を所定時間行なうと、次に、アナログ
スイッチAS3をオンにして、バイアスコイルCL1に
よるバイアス磁界の印加およびこのバイアス磁界による
地磁気の測定を終了する。
When this bias current i1, that is, the damping oscillation of the bias magnetic field B is performed for a predetermined time, the analog switch AS3 is turned on, and the application of the bias magnetic field by the bias coil CL1 and the measurement of the earth magnetism by the bias magnetic field are completed. To do.

【0046】次に、バイアスコイルCL2によるバイア
ス磁界の印加およびこのバイアス磁界による地磁気の測
定を同様に行なう。すなわち、バイアスコイルCL1の
バイアス磁界による地磁気の測定を終了した後、所定時
間間隔をおいて、図5に示すように、制御部50によ
り、スイッチ部40のアナログスイッチAS6とアナロ
グスイッチAS7を所定時間オンにする。アナログスイ
ッチAS6とアナログスイッチAS7を所定時間オンに
すると、図1のバイアス電流i2が所定時間だけb点に
おいてY軸負方向に流れ、バイアス磁界Bが所定時間だ
けX軸負方向に発生する。
Next, the application of the bias magnetic field by the bias coil CL2 and the measurement of the earth magnetism by the bias magnetic field are performed in the same manner. That is, after the measurement of the geomagnetism by the bias magnetic field of the bias coil CL1 is completed, the control unit 50 causes the analog switch AS6 and the analog switch AS7 of the switch unit 40 to operate for a predetermined time at predetermined intervals, as shown in FIG. turn on. When the analog switch AS6 and the analog switch AS7 are turned on for a predetermined time, the bias current i2 in FIG. 1 flows in the Y-axis negative direction at a point b for a predetermined time, and the bias magnetic field B is generated in the X-axis negative direction for a predetermined time.

【0047】このバイアス磁界Bが印加されている間に
制御部50の指示により、算出部4で検出部2から入力
される検出信号をサンプリングする。
While the bias magnetic field B is being applied, the calculation unit 4 samples the detection signal input from the detection unit 2 according to an instruction from the control unit 50.

【0048】所定時間X軸負方向にバイアス磁界Bを印
加した後、図5に示すように、アナログスイッチAS6
をオフにする。アナログスイッチAS6をオフにする
と、バイアスコイルCL2への電源の供給がカットさ
れ、開放端となる。このとき、バイアス電流i2は、同
様に、図5に示したように、バイアスコイルCL2とコ
ンデンサC2によりこのバイアスコイルCL2とコンデ
ンサC2との時定数に従って減衰振動し、バイアスコイ
ルCL2に発生する磁界も、図6に示したように減衰振
動する。
After applying the bias magnetic field B in the negative direction of the X-axis for a predetermined time, as shown in FIG.
Turn off. When the analog switch AS6 is turned off, the supply of power to the bias coil CL2 is cut off and the bias coil CL2 is opened. At this time, similarly, as shown in FIG. 5, the bias current i2 is attenuated and oscillated by the bias coil CL2 and the capacitor C2 according to the time constants of the bias coil CL2 and the capacitor C2, and the magnetic field generated in the bias coil CL2 is also generated. , As shown in FIG.

【0049】このバイアスコイルCL2により発生する
磁界が減衰振動することにより、磁気抵抗素子MR1、
MR2、MR3、MR4を図7に示すように消磁でき
る。
The magnetic field generated by the bias coil CL2 attenuates and vibrates, so that the magnetoresistive element MR1,
MR2, MR3 and MR4 can be demagnetized as shown in FIG.

【0050】このバイアス電流i2、すなわちバイアス
磁界Bの減衰振動を所定時間行なうと、次に、アナログ
スイッチAS8をオンにした後、所定時間間隔をおい
て、アナログスイッチAS7をオフにするとともに、ア
ナログスイッチAS5をオンにする。
After the bias oscillation of the bias current i2, that is, the bias magnetic field B is performed for a predetermined time, the analog switch AS8 is turned on, and then the analog switch AS7 is turned off at a predetermined time interval. Turn on the switch AS5.

【0051】アナログスイッチAS5とアナログスイッ
チAS8がオンになると、図1のバイアス電流i2が所
定時間だけb点においてY軸正方向に流れ、バイアス磁
界Bが所定時間だけX軸正方向に発生する。
When the analog switch AS5 and the analog switch AS8 are turned on, the bias current i2 of FIG. 1 flows in the Y-axis positive direction at the point b for a predetermined time, and the bias magnetic field B is generated in the X-axis positive direction for a predetermined time.

【0052】このバイアス磁界Bが印加されている間
に、同様に、制御部50の指示により算出部4で検出部
2から入力される検出信号をサンプリングする。
While the bias magnetic field B is being applied, the calculation unit 4 similarly samples the detection signal input from the detection unit 2 according to an instruction from the control unit 50.

【0053】所定時間X軸正方向にバイアス磁界Bを印
加した後、図5に示すように、アナログスイッチAS5
をオフにする。アナログスイッチAS5をオフにする
と、バイアスコイルCL2への電源の供給がカットさ
れ、開放端となる。このとき、バイアス電流i2は、同
様に、図5に示したように、バイアスコイルCL2とコ
ンデンサC2により減衰振動し、バイアスコイルCL2
に発生する磁界も、図6に示したように減衰振動して、
磁気抵抗素子MR1、MR2、MR3、MR4を図7に
示すように消磁することができる。
After applying the bias magnetic field B in the positive direction of the X-axis for a predetermined time, as shown in FIG.
Turn off. When the analog switch AS5 is turned off, the supply of power to the bias coil CL2 is cut off and the bias coil CL2 is opened. At this time, similarly, the bias current i2 is attenuated and oscillated by the bias coil CL2 and the capacitor C2 as shown in FIG.
The magnetic field generated in the
The magnetoresistive elements MR1, MR2, MR3, MR4 can be demagnetized as shown in FIG.

【0054】このバイアス電流i2、すなわちバイアス
磁界Bの減衰振動を所定時間行なうと、次に、アナログ
スイッチAS7をオンにして、バイアスコイルCL2に
よるバイアス磁界の印加及びこのバイアス磁界による地
磁気の測定を終了する。
After the bias oscillation of the bias current i2, that is, the bias magnetic field B is performed for a predetermined time, the analog switch AS7 is turned on, and the bias magnetic field is applied by the bias coil CL2 and the geomagnetism is measured by the bias magnetic field. To do.

【0055】以上の動作により各向きのバイアス磁界印
加時のS1、S2の電位差X1、Y1、X2、Y2を検
出できたので、制御部50の指示により演算部63は方
位を算出し、表示部5はこれを表示する。
By the above operation, the potential differences X1, Y1, X2, Y2 of S1 and S2 at the time of applying the bias magnetic field in each direction can be detected. Therefore, the arithmetic unit 63 calculates the azimuth by the instruction of the control unit 50, and the display unit displays. 5 displays this.

【0056】以後、上記処理を繰り返してその都度方位
を測定する。以上のようにして、地磁気を検出するたび
に消磁を行ない、常に磁界0の状態から地磁気の大きさ
を検出できるので、磁気ヒステリシスの影響なく方位を
測定することができる。
Thereafter, the above processing is repeated to measure the azimuth in each case. As described above, since the demagnetization is performed every time the geomagnetism is detected and the magnitude of the geomagnetism can be detected from the state where the magnetic field is zero, the azimuth can be measured without the influence of the magnetic hysteresis.

【0057】なお、この実施例の構成は、あくまでも一
例であり、磁気抵抗素子の配接方法、バイアス磁界の印
加方法、方位算出のための演算方法等これに限るもので
はない。
The structure of this embodiment is merely an example, and the present invention is not limited to the method of connecting the magnetoresistive element, the method of applying the bias magnetic field, the method of calculating the azimuth, and the like.

【0058】また、磁気検出手段は、磁気抵抗素子だけ
でなく、ヒステリシスの影響を受けやすいものであれ
ば、本発明を適用することが可能である。
The magnetic detecting means is not limited to the magnetoresistive element, and the present invention can be applied to the magnetic detecting means as long as it is easily affected by hysteresis.

【0059】[0059]

【発明の効果】本発明によれば、バイアス磁界振動手段
が、バイアス磁界印加手段が磁気検出手段に対して印加
しているバイアス磁界を振動させつつ減衰させることに
より、磁気検出手段の残留磁気を消磁させることができ
るので、ヒステリシスの影響を受けやすい磁気検出手段
を使用しても、簡単な構成で正確な測定値が得られる電
子方位計が供給できる。
According to the present invention, the bias magnetic field vibrating means vibrates and attenuates the bias magnetic field applied by the bias magnetic field applying means to the magnetic detecting means, thereby reducing the residual magnetism of the magnetic detecting means. Since it can be demagnetized, it is possible to provide an electronic azimuth meter that can obtain an accurate measurement value with a simple configuration even if a magnetic detection means that is easily affected by hysteresis is used.

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

【図1】本発明の一実施例に係る電子式方位計の構成
図。
FIG. 1 is a configuration diagram of an electronic azimuth meter according to an embodiment of the present invention.

【図2】ヒステリシスの影響を無視した磁気抵抗素子の
出力特性を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing an output characteristic of a magnetoresistive element in which an influence of hysteresis is ignored.

【図3】ヒステリシスの影響を考慮した場合の磁気抵抗
素子の出力特性を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing output characteristics of a magnetoresistive element when the influence of hysteresis is taken into consideration.

【図4】磁気抵抗素子がヒステリシスを有している場合
に地磁気の検出誤差が発生する状態の説明図。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a state in which a geomagnetic detection error occurs when the magnetoresistive element has hysteresis.

【図5】電子式方位計の動作説明図。FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the electronic compass.

【図6】磁気抵抗素子の消磁期間に印加されるバイアス
磁界の変化を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing changes in a bias magnetic field applied during a degaussing period of a magnetoresistive element.

【図7】磁気抵抗素子の消磁期間の出力特性の変化を示
す図。
FIG. 7 is a diagram showing changes in output characteristics of a magnetoresistive element during a degaussing period.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電子式方位計 2 磁気検出部 3 バイアス磁界制御部 4 方位算出部 5 表示部 30、40 スイッチ部 50 制御部 61 増幅部 62 A/D変換部 63 演算部 OP オペアンプ R 抵抗 MR1、MR2、MR3、MR4 磁気抵抗素子 CL1、CL2 バイアスコイル AS1、AS2、AS3、AS4、AS1、AS2、A
S3、AS4 アナログスイッチ i1、i2 バイアス電流 C1、C2 コンデンサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electronic azimuth meter 2 Magnetic detection part 3 Bias magnetic field control part 4 Direction calculation part 5 Display part 30, 40 Switch part 50 Control part 61 Amplification part 62 A / D conversion part 63 Calculation part OP operational amplifier R resistance MR1, MR2, MR3 , MR4 Magnetoresistive element CL1, CL2 Bias coil AS1, AS2, AS3, AS4, AS1, AS2, A
S3, AS4 Analog switch i1, i2 Bias current C1, C2 Capacitor

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 磁界の大きさを検出する磁気検出手段
と、 前記磁気検出手段にバイアス磁界を印加するバイアス磁
界印加手段と、 前記磁気検出手段が検出した地磁気の大きさから方位を
算出する方位算出手段と、 前記磁気検出手段が帯びている磁気を消失させるため
に、前記バイアス磁界印加手段が発生させるバイアス磁
界を振動させつつ減衰させるバイアス磁界振動手段と、 を備えたことを特徴とする電子式方位計。
1. A magnetic detection means for detecting the magnitude of a magnetic field, a bias magnetic field applying means for applying a bias magnetic field to the magnetic detection means, and an azimuth for calculating an azimuth from the magnitude of the geomagnetism detected by the magnetic detection means. An electronic device comprising: a calculating unit; and a bias magnetic field oscillating unit that vibrates and attenuates the bias magnetic field generated by the bias magnetic field applying unit in order to eliminate the magnetism carried by the magnetic field detecting unit. Type compass.
JP15156492A 1992-05-18 1992-05-18 Electronic azimuth meter Pending JPH05322575A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002095330A1 (en) * 2001-05-22 2002-11-28 Hitachi Metals, Ltd. Azimuth meter
CN112198465A (en) * 2020-08-07 2021-01-08 国网宁夏电力有限公司电力科学研究院 Detection method, medium and system for residual magnetic flux of transformer

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