JPH06117857A - 電子方位計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型、低消費電力でマップメータの機能を持
つ電子方位形を提供する。 【構成】 地磁気センサと、該地磁気センサの駆動回路
と、該地磁気センサを人力にて回転させる機構および回
転角度検出手段と該地磁気センサからの出力信号と回転
角度信号を演算し方位データを出力する演算回路を備
え、方位データを表示する電子方位計において、回転ト
ルク伝達手段または磁気センサの累積回転数の計数手段
を備え、累積回転数とある定数を四則演算する回路と演
算値を表示する部材を配置した事を特徴とする。 【効果】 強磁性磁気抵抗素子を使用し、センサを指で
回転するため低消費電力になり、センサの回転機構をマ
ップメータと共通にした為小型になった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は地磁気を活用した方位指
示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気センサを用いて地磁気を検出して、
方位を認識する手法は、フラックスゲート形磁力計を活
用するのが一般的である。しかし、腕時計のような小型
で低消費電力を必要とする条件のもとでは適用しにく
い。その改良方法として、特開平３−２４８００９号公
報において、磁気抵抗素子を使用し、磁気レンズをつか
って感度を上げＸとＹの２方向のセンサ出力より方位を
推定する方法が提案されている。しかし、この方法で
は、磁気レンズを使用することからセンサ部が大きくな
る。しかも、センサを１周分回転しないと方位を推定で
きない事から不便である。

【０００３】その対策として、特開平３−１２７２８０
号公報においてセンサの外部にセンサを回転させる機構
を設ける方法が紹介されている。しかし、この方法で
は、方位を測るという機能だけの為に電動モーターを配
置して、装置を大きく複雑にせざるをえなかった。

【０００４】一方、屋外活動では、地図を用いて現在位
置を確認し、移動先を確認し、移動に要する時間を計算
する事よくがある。その時に方位計と、地図上の距離を
測るマップメータが必要となる。この二つの機能が一つ
の腕時計のような小型装置の中に収納できれば、便利で
ある。しかし、方位計とマップメータは別々の物として
考えられていた為、各々のユニットを組み合わせるほか
なかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の電子方位計の従
来技術において、フラックスゲート型は占有体積が大き
く、消費電力が大きかった。磁気抵抗素子を活用した方
法はセンサを回転させる必要があり、回転機構が必要で
あり、そのために電動モーターを配置した時、その機能
だけの為に大きく又複雑な機構を必要とした。

【０００６】マップメータは、エンコーダを小さくする
事で小型にする事ができている。マップメータと方位計
は別々の測定器として存在している事から２つの機能を
もたせるためには、各々の装置に必要な体積の和が必要
となり小さくできなかった。

【０００７】本発明の目的は、小型で低消費電力なマッ
プメータ機能を有する電子方位計を提供する事である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の電子方位計は、
地磁気センサと、該地磁気センサの駆動回路と、該地磁
気センサを人力にて回転させる機構および回転角度検出
手段と該地磁気センサからの出力信号と回転角度信号を
演算し方位データを出力する演算回路を備え、方位デー
タを表示する電子方位計において、回転トルク伝達手段
または磁気センサの累積回転数の計数手段を備え、累積
回転数とある定数を四則演算する回路と演算値を表示す
る部材を配置した事を特徴とする。

【０００９】

【実施例】図１は、本発明の一実施例におけるセンサユ
ニットの正面図である。土台１と蓋２には、トルク伝達
する車の軸受けの機能を付けてある。回転車３のみセン
サユニットからでている。方位を測定する時は、この車
を指で回し、マップメータとして使う時は、この車を地
図の上で転がして使用する。回転車３は土台１と蓋２に
より軸受けされる。蓋２にはパッキン４が挿入してあ
り、水分がセンサユニットに入らない様にしてある。回
転車３と中間車５を接触させて配置し、回転車３のトル
クを中間車５に伝える。中間車５は、弾性材料で作り、
回転車３に押し付けて変形させ、摩擦力を得る。中間車
５は、中間車軸６を軸とし、土台１と蓋２に軸受けされ
る。

【００１０】回転ドラム７は回転ドラム蓋１０と組み合
わせて回転体となり、土台１と蓋２に軸受けされ、中間
車５に接触して配置する。回転ドラム７は中間車５に押
し付けて置き、中間車５のトルクが回転ドラム７に伝わ
るようにする。

【００１１】回転ドラム７の内部には磁気センサ９と磁
石８を配置した。磁石８は、磁気センサ９の感度に方向
性をつける為に、オフセット磁場を与える機能をする。
図２に回転ドラム７の内部の上面図をしめす。磁気セン
サ９は、強磁性磁気抵抗素子４つから成り、素子列パタ
ーンの方向に感度が依存する。磁気センサ９と磁石８は
横に並べて配置した。磁石８の磁場方向は、磁場センサ
９の感度方向に対して斜めになるように配置した。

【００１２】回転ドラム７の外周部には、図３に示す配
線を施してある。配線の内容は、磁気センサに電圧を供
給する電源ライン２１とグランドライン２４、磁気セン
サの出力信号を得る出力Ａライン２２と出力Ｂライン２
３である。グランドライン２４は、回転ドラム７の回転
位置を検出するために等間隔の配線が付加されている。

【００１３】この配線と磁気センサは各々接続してあ
る。

【００１４】回転ドラム７に隣接して、接点バネを５本
配置した。これは、磁気センサ９の電気信号の授受と回
転位置検出の機能を持つ。

【００１５】以上の構成で次の作用をする。方位測定の
時は、回転車３を指で回す。回転車３に生じたトルク
は、中間車５を経由して回転ドラム７に伝えられ、回転
する。磁気センサ９は、回転ドラム７に固定されている
事から、磁気センサ９が回転すし、出力Ａラインと出力
Ｂラインの電圧が変化する。出力ラインの電圧は接点バ
ネを経て電気回路へ伝えられる。また、接点ばね２９は
回転ドラム７の回転角度の変化に合わせて、スイッチが
オンオフし、回転角度を検出する。センサに強磁性磁気
抵抗素子を用い、センサの回転を人の指の力で行うこと
より、消費電力が少なくてすんだ。

【００１６】マップメータとして使うときは、センサユ
ニットを地図の上で動かし、回転車３を回転させると、
回転ドラム７が回転する。接点バネ２９は回転ドラム７
の回転角度の変化に合わせて、スイッチがオンオフし回
転角度を検出する。

【００１７】方位計とマップメータは、ほとんどの機能
を共通して使えることから、別々のセンサユニットを組
み込んだ時より小さく、安く作る事ができる。

【００１８】図４はセンサユニットの駆動回路図であ
る。磁気センサ３１からは２つの信号が出力される。差
同増幅回路３２では２つの信号の電圧差を増幅し、次段
の演算回路に出力する。回転ドラム７と接点バネ２９よ
りなる角度検出スイッチ３４の信号は、カウンタ３５と
演算回路３３に出力する。カウンタ３５では計測を開始
した時から現在までの角度移動量をカウントし演算回路
３３に出力する。

【００１９】図５に回転ドラム７を回転した時の差同増
幅回路の出力と、回転ドラム７の回転角度をしめすカウ
ンタ値の関係を示す。この図より、センサ出力は正弦波
となるのでカウンタの値と作動増幅回路の波形の位相を
計算する事で回転ドラムの角度と方位の関係を推定でき
る。

【００２０】図６に方位測定のフローチャートを示す。
まず、モード切り替え回路より、スタート信号を演算回
路に出力する。演算回路３３はカウンタ３５をリセット
し、角度検出スイッチ３４の信号がくるまで待つ。指で
回転車３を回すと、回転ドラムが回り、角度検出スイッ
チがオンになる。そのタイミングで作動増幅回路３２の
センサ出力信号を取り込み記憶し、次の角度検出信号が
くるまで待ちデータを取り込む事を繰り返す。回転ドラ
ムが１回転まわった後に測定終了の表示をして、方位の
計算をする。カウンタの値より現在のセンサの方向と北
の方向の相対角度を計算し方位を表示する。

【００２１】図７にマップメータのフローチャートを示
す。まず、モード切り替え回路より、スタート信号を演
算回路に出力する。演算回路３３はカウンタ３５をリセ
ットし、カウンタの値にある定数を掛けた値を表示す
る。演算回路にモード切り替え回路よりストップ信号が
送られるまで、カウンタの値にある定数を掛けた値を表
示する事を繰り返す。

【００２２】このセンサユニットは、小型で消費電力が
小さく、電池駆動できることより、腕時計や筆記用具や
小物入れなどに組み込んで製品とすることができる。

【００２３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば以下
の様な効果を有する。

【００２４】（１）磁気センサに強磁性磁気抵抗素子を
使い、磁気センサの回転を人の指で行う事より消費電力
を小さく抑える事ができた。

【００２５】（２）磁気センサの回転機構とマップメー
タの回転機構と電気回路の１部を共用する事で占有体積
を小型にし、コストを下げる事ができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるセンサユニットの正
面図。

【図２】本発明の一実施例における回転ドラムの上面
図。

【図３】本発明の一実施例における回転ドラムの側面
図。

【図４】本発明の一実施例におけるセンサ駆動電気回路
図。

【図５】本発明の一実施例における差動増幅回路の出力
図。

【図６】本発明の一実施例における方位測定のフロー
図。

【図７】本発明の一実施例におけるマップメータのフロ
ー図。

【符号の説明】

１ 土台 ２ 蓋 ３ 回転車 ４ パッキン ５ 中間車 ６ 中間車軸 ７ 回転ドラム ８ 磁石 ９ 磁気センサ １０ 回転ドラム蓋 １１ 接点バネ １２ バネ指示柱 ２１ 電源ライン ２２ 出力Ａライン ２３ 出力Ｂライン ２４ グランドライン ２５ 電源接点バネ ２６ 出力Ａ接点バネ ２７ 出力Ｂ接点バネ ２８ グランド接点バネ ２９ 角度検出接点バネ ３１ 磁気センサ ３２ 作動増幅回路 ３３ 演算回路 ３４ 角度検出スイッチ ３５ カウンタ ３６ モード切り替え回路 ３７ 表示器 ３８ カウンター値 ３９ 作動増幅回路の出力 ４１ スタート ４２ カウンターのリセット ４３ 角度検出信号が入ったか？ ４４ 磁気センサの出力を測定し記憶する。 ４５ 一周分測ったか？ ４６ 測定終了の表示 ４７ 方位を計算する。 ４８ カウンターの値より、現在のセンサの方向
と北の方向の相対角度を計算する。 ４９ 方位を表示する。 ５０ エンド ６０ スタート ６１ カウンターリセット ６２ 測定終了信号の入力が有りか？ ６３ カウンター値掛ける定数より測定値を計算
する。 ６４ 計算値を表示する。 ６５ エンド

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地磁気センサと、該地磁気センサの駆動
   回路と、該地磁気センサを人力にて回転させる機構およ
   び回転角度検出手段と該地磁気センサからの出力信号と
   回転角度信号を演算し方位データを出力する演算回路を
   備え、方位データを表示する電子方位計において、回転
   トルク伝達手段または磁気センサの累積回転数の計数手
   段を備え、累積回転数とある定数を四則演算する回路と
   演算値を表示する部材を配置した事を特徴とする電子方
   位計。