JPH06288770A - Earth magnetism azimuth sensor - Google Patents
Earth magnetism azimuth sensorInfo
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- JPH06288770A JPH06288770A JP5094990A JP9499093A JPH06288770A JP H06288770 A JPH06288770 A JP H06288770A JP 5094990 A JP5094990 A JP 5094990A JP 9499093 A JP9499093 A JP 9499093A JP H06288770 A JPH06288770 A JP H06288770A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、磁気抵抗効果素子を用
いた地磁気方位センサーに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a geomagnetic direction sensor using a magnetoresistive effect element.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の地磁気方位センサーとしては、図
21に示すような磁石式の地磁気方位センサーが知られ
ている。2. Description of the Related Art As a conventional geomagnetic direction sensor, a magnet type geomagnetic direction sensor as shown in FIG. 21 is known.
【0003】図21に示す地磁気方位センサーは、方位
盤101の中心に、上端に方位を指示する指針102を
有する磁針(図示せず)を回転自在に支持した構成を有
する。方位盤101の周囲には、北,東,南,西を表す
記号が時計回りにN,E,S,Wの英文字で印刷されて
いる。The geomagnetic direction sensor shown in FIG. 21 has a structure in which a magnetic needle (not shown) having a pointer 102 for indicating the direction at the upper end is rotatably supported at the center of the direction board 101. Around the azimuth plate 101, symbols representing north, east, south, and west are printed in clockwise N, E, S, W letters.
【0004】この図21で示す磁石式の地磁気方位セン
サーは、回転、振動等の加速度が磁針に慣性モーメント
の影響を与えるため、方位の決定に時間がかかるという
問題があり、可動部があるため、耐久性・耐振性にも問
題があった。また、方位決定の精度も不十分であるとい
う問題もある。The magnet type geomagnetic direction sensor shown in FIG. 21 has a problem that it takes time to determine the direction because acceleration of rotation, vibration, etc. affects the magnetic needle due to the moment of inertia. There was also a problem with durability and vibration resistance. In addition, there is also a problem that the accuracy of azimuth determination is insufficient.
【0005】そこで、従来では、直交配列された2つの
磁気抵抗効果素子(以下、単にMR素子と記す)による
地磁気方位センサーが提案されている(例えば特開昭6
1−262613号公報参照)。Therefore, conventionally, a geomagnetic direction sensor having two magnetoresistive effect elements (hereinafter, simply referred to as MR elements) arranged orthogonally has been proposed (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-242242).
No. 1-262613).
【0006】この地磁気方位センサーは、測定すべき磁
界を、直交配列された2つのMR素子で計測し、その計
測値をベクトル合成して地磁気の方位を求めるようにし
ている。この地磁気方位センサーによれば、上記磁石式
の地磁気方位センサーのような可動部がないため、耐久
性・耐振性に優れ、方位決定も短時間で済むという利点
がある。In this geomagnetic direction sensor, the magnetic field to be measured is measured by two MR elements arranged orthogonally, and the measured values are vector-synthesized to obtain the geomagnetic direction. According to this geomagnetic direction sensor, since there is no moving part unlike the magnet type geomagnetic direction sensor, there are advantages that it is excellent in durability and vibration resistance, and that the direction can be determined in a short time.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記直
交配列された2つのMR素子による地磁気方位センサー
においては、2つのMR素子だけで磁界を測定するた
め、その計測値は正確さに欠け、しかも電気的なベクト
ル合成演算のプロセスが介在するため、誤差が大きくな
る。However, in the geomagnetic direction sensor using the two MR elements arranged orthogonally, the magnetic field is measured only by the two MR elements, so that the measured value is not accurate and the electric value is not enough. The error becomes large because the process of the dynamic vector composition operation intervenes.
【0008】ここで、現用の通常的なMR素子を用いて
の地磁気の感知出力試算をする。まず、FeNi系の強
磁性体膜からなるMR素子(抵抗変化率Δρ/ρ=3
%、異方性磁界Hc=50[Oe])を対象としたと
き、その外部磁界に対する抵抗変化特性(Δρ−H特
性)は、図22に示す特性曲線を描くことになる。[0008] Here, a trial calculation of the geomagnetic sensing output using a currently used ordinary MR element will be made. First, an MR element composed of a FeNi-based ferromagnetic film (rate of change in resistance Δρ / ρ = 3
%, And the anisotropic magnetic field Hc = 50 [Oe]), the resistance change characteristic (Δρ−H characteristic) with respect to the external magnetic field draws the characteristic curve shown in FIG.
【0009】そして、直流バイアス磁界HB を、上記特
性曲線の直線部の中心に設定したとき、最大変化幅が
0.5[Oe]の地磁気に対して、その抵抗値は、実効
的に0.03%の変化しか得られない。When the DC bias magnetic field H B is set at the center of the straight line portion of the characteristic curve, the resistance value is effectively 0 with respect to the earth magnetism whose maximum change width is 0.5 [Oe]. Only a change of 0.03% is obtained.
【0010】このような背景下において、電気的にベク
トル合成して方位を決定する方法は、信頼性に欠けるこ
とがわかる。しかも、バイアス点の設定上、MR素子の
Δρ−H特性に直線性が必要なため、MR素子の製法上
(特に、熱処理等)での技術的制約を受けるという問題
がある。Under such a background, it can be seen that the method of electrically synthesizing vectors to determine the azimuth is not reliable. In addition, since the Δρ-H characteristic of the MR element needs to be linear in setting the bias point, there is a problem that the MR element is technically restricted in the manufacturing method (in particular, heat treatment).
【0011】このように、従来の地磁気方位センサーに
おいては、方位決定に関する信頼性に欠け、実用化され
たとしても、センサー周辺に組み込まれる付帯回路関連
(合成ベクトル演算回路等)で改善対策が必要になり、
総合的に高価なものとなる。また、構成上、センサー本
体がトロイダルコアに巻線処理が施されるいわゆるバル
ク構成であるため、回路点数が多く複雑であり、消費電
力の増大、重量の増大、サイズの増大を招く。As described above, the conventional geomagnetic azimuth sensor lacks the reliability of azimuth determination, and even if it is put into practical use, it is necessary to take measures to improve the auxiliary circuits related to the sensor (synthetic vector arithmetic circuit etc.). become,
It is expensive overall. In addition, since the sensor body has a so-called bulk structure in which the toroidal core is subjected to the winding process, the number of circuits is large and complicated, which causes increase in power consumption, weight, and size.
【0012】本発明は、上記の課題に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、ダイレクト方位決定が
可能で、方位精度が高く、しかも回路点数を少なくで
き、Δρ−H特性に直線性を必要とせず製法的にも有利
な地磁気方位センサーを提供することにある。The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to enable direct azimuth determination, high azimuth accuracy, a small number of circuit points, and a linear Δρ-H characteristic. The purpose of the present invention is to provide a geomagnetic direction sensor that does not require the property and is advantageous in terms of manufacturing.
【0013】また、本発明は、バイアス磁界の発生に必
要なバイアス電流の低減化を図ることができ、もって回
路的なドリフトの発生を抑えることができる地磁気方位
センサーを提供することにある。Another object of the present invention is to provide a geomagnetic direction sensor which can reduce the bias current required for generating a bias magnetic field and can suppress the occurrence of circuit drift.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明に係る地磁気方位
センサーは、多数個の磁気抵抗効果素子1が、360°
円周又は円周角180°以上の円弧に沿って、かつそれ
ぞれの容易軸が上記円周又は円弧の径方向に沿って配列
されたセンサー本体2と、円周又は円弧の接線方向にバ
イアス磁界HB を印加する手段とを設けて構成する。In the geomagnetic direction sensor according to the present invention, a large number of magnetoresistive effect elements 1 are 360 °.
A sensor body 2 arranged along a circumference or an arc having a circumference angle of 180 ° or more, and respective easy axes arranged along the radial direction of the circumference or the arc, and a bias magnetic field in a tangential direction of the circumference or the arc. And a means for applying H B.
【0015】そして、構造的には、以下のようにするこ
とが望ましい。即ち、高透磁率の磁性体にて、平面円周
又は円周角180°以上の円弧状に形成され、かつ上記
磁気抵抗効果素子1の数に対応した数の巻線溝31と、
この巻線溝31に連通する磁気ギャップ32が設けられ
た磁気コア33を用意し、この磁気コア33の各磁気ギ
ャップ32上に、それぞれ上記磁気抵抗効果素子1を形
成し、そして、巻線溝31に、各磁気抵抗効果素子1に
対してバイアス磁界HB を印加するための巻線35を巻
回して構成する。Structurally, the following is desirable. That is, the number of winding grooves 31 formed of a magnetic material having a high magnetic permeability in a plane circumference or an arc shape having a circumference angle of 180 ° or more and corresponding to the number of the magnetoresistive effect elements 1.
A magnetic core 33 provided with a magnetic gap 32 communicating with the winding groove 31 is prepared, the magnetoresistive effect element 1 is formed on each magnetic gap 32 of the magnetic core 33, and the winding groove is formed. A winding 35 for applying a bias magnetic field H B to each magnetoresistive effect element 1 is wound around 31.
【0016】[0016]
【作用】本発明に係る地磁気方位センサーにおいては、
多数個の磁気抵抗効果素子(以下、単にMR素子と記
す)1を配列した構成であるため、測定磁界を多数点に
おいて計測することになり、方位決定精度が高くなる。
しかも、多数個のMR素子1が、円周又は円周角180
°以上の円弧に沿って、かつそれぞれの容易軸が上記円
周又は円弧の径方向に沿って配列された構成となってい
るため、各MR素子1の測定値に相関性があり、確度の
高い方位決定が可能となる。また、対外乱雑音、ドリフ
トに対して格別な対策をしなくても済む。In the geomagnetic direction sensor according to the present invention,
Since a large number of magnetoresistive effect elements (hereinafter, simply referred to as MR elements) 1 are arranged, the measurement magnetic field is measured at a large number of points, and the azimuth determination accuracy becomes high.
Moreover, a large number of MR elements 1 have a circumference or a circumference angle of 180
Since the easy axes are arranged along an arc of not less than ° and along the circumference or the radial direction of the arc, the measured values of the MR elements 1 are correlated and the accuracy is high. A high azimuth determination is possible. Moreover, it is not necessary to take special measures against external noise and drift.
【0017】そして、実際に、地磁気の方位を決定する
場合は、地磁気によって変化した各MR素子1の抵抗値
を電気的に検出し、各MR素子1における検出値と、互
いに隣接するMR素子1の抵抗値の相関関係とから直接
地磁気の方位を決定する。この場合、少なくとも連続す
る3点のMR素子1の各抵抗値から地磁気の方位を決定
することが可能である。When actually determining the direction of the geomagnetism, the resistance value of each MR element 1 changed by the geomagnetism is electrically detected, and the detected value of each MR element 1 and the MR elements 1 adjacent to each other are detected. The azimuth of the geomagnetism is directly determined from the correlation between the resistance values of. In this case, it is possible to determine the azimuth of the geomagnetism from each resistance value of at least three consecutive MR elements 1.
【0018】このように、本発明に係る地磁気方位セン
サーにおいては、直接MR素子1の抵抗値から地磁気の
方位を決定することができるため、従来のようなベクト
ル合成演算回路等の付帯回路が不要となり、全体構成が
小型化する。また、基本的にMR素子1のΔρ−H特性
に直線性は必要としないため、バイアス設定上及びMR
素子1の製法上の技術的な制約から開放され、設計の自
由度を向上させることができる。As described above, in the geomagnetic direction sensor according to the present invention, since the geomagnetic direction can be determined directly from the resistance value of the MR element 1, an auxiliary circuit such as a conventional vector combining arithmetic circuit is unnecessary. Therefore, the entire configuration is downsized. Further, basically, the Δρ-H characteristic of the MR element 1 does not require linearity, and therefore, in terms of bias setting and MR.
The technical restrictions on the manufacturing method of the element 1 are released, and the degree of freedom in design can be improved.
【0019】また、MR素子1に流すセンス電流のレベ
ルは、通常、0.1〜1mAであるが、本発明の場合、
MR素子1の抵抗値測定で用が足りるため、1個のMR
素子1に流すセンス電流を〜μAオーダーとすることが
でき、低消費電力化を図ることができる。The level of the sense current flowing through the MR element 1 is usually 0.1 to 1 mA, but in the case of the present invention,
Since it is sufficient to measure the resistance value of the MR element 1, one MR
The sense current flowing in the element 1 can be set to the order of .mu.A, and low power consumption can be achieved.
【0020】特に、高透磁率の磁性体にて、平面円周又
は円周角180°以上の円弧状に形成され、かつMR素
子1の数に対応した数の巻線溝31と、この巻線溝31
に連通する磁気ギャップ32が設けられた磁気コア33
を用意し、この磁気コア33の各磁気ギャップ32上
に、それぞれMR素子1を形成してセンサー本体を構成
する場合は、フォトリソグラフィープロセスによる一括
作業を採用することができ、作業性が向上すると共に、
形成されるMR素子1間の特性上のばらつきも少なくな
る。In particular, a magnetic material having a high magnetic permeability is formed in a plane circumference or a circular arc shape having a circumference angle of 180 ° or more, and the number of winding grooves 31 corresponding to the number of MR elements 1 and this winding. Line groove 31
Magnetic core 33 provided with a magnetic gap 32 communicating with
When the MR element 1 is formed on each of the magnetic gaps 32 of the magnetic core 33 to form the sensor body, the batch work by the photolithography process can be adopted, and the workability is improved. With
Variations in characteristics among the formed MR elements 1 are reduced.
【0021】しかも、各MR素子1にバイアス磁界HB
を印加するためのバイアス電流I0のレベルを大幅に低
減することができ、センサー本体に発生する回路的なド
リフトを効果的に抑制できると共に、上記センス電流レ
ベルの低減とも相俟って、消費電力の低減化に有利とな
る。Moreover, a bias magnetic field H B is applied to each MR element 1.
The level of the bias current I0 for applying the voltage can be significantly reduced, the circuit-like drift occurring in the sensor body can be effectively suppressed, and the power consumption is reduced in combination with the reduction of the sense current level. Is advantageous in reducing
【0022】[0022]
【実施例】本発明に係る磁気抵抗効果素子(以下、単に
MR素子と記す)を用いた地磁気方位センサーは、超高
精細度陰極線管において、地磁気によって発生するミス
ランディングを自動的に補正するシステムにおける地磁
気検出用センサーとして使用される。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A geomagnetic direction sensor using a magnetoresistive effect element (hereinafter simply referred to as an MR element) according to the present invention is a system for automatically correcting a mislanding caused by geomagnetism in an ultra high definition cathode ray tube. Used as a sensor for geomagnetic detection.
【0023】通常、カラー陰極線管では、電子銃から出
射された電子ビームが、地磁気により、その軌道が曲げ
られ、蛍光面上でのビーム到達位置(ランディング)が
変化する。特に、高精細度陰極線管においては、ランデ
ィング余裕度が小さいため、このランディングの位置ず
れが色純度の劣化等の問題を引き起こす。Normally, in a color cathode ray tube, the orbit of an electron beam emitted from an electron gun is bent by the geomagnetism, and the beam arrival position (landing) on the fluorescent screen changes. Particularly, in a high-definition cathode ray tube, since the landing margin is small, this landing position shift causes a problem such as deterioration of color purity.
【0024】これを補正するために、ランディング補正
コイルが陰極線管に取り付けられ、このランディング補
正コイルに地磁気の方位・強度に応じて自動的にランデ
ィング補正に必要な最適電流を流すことにより、電子ビ
ームを制御して、ミスランディングを防止するようにし
ている。In order to correct this, a landing correction coil is attached to the cathode ray tube, and an optimum current necessary for landing correction is automatically supplied to the landing correction coil in accordance with the direction and strength of the earth's magnetism. Is controlled to prevent mislanding.
【0025】本発明に係る地磁気方位センサーは、この
ようなミスランディング補正における地磁気方位検出用
として使用されるものである。The geomagnetic direction sensor according to the present invention is used for detecting the geomagnetic direction in such mislanding correction.
【0026】また、携帯型の方位計として、従来から用
いられてきた磁石式の地磁気方位センサー(磁気コンパ
ス)の代替としても使用されるものである。Further, it is also used as a portable azimuth meter as a substitute for a magnet type geomagnetic azimuth sensor (magnetic compass) which has been conventionally used.
【0027】以下、本発明に係る地磁気方位センサーの
いくつかの実施例を図1〜図19を参照しながら説明す
る。Some embodiments of the geomagnetic direction sensor according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
【0028】まず、第1実施例に係る地磁気方位センサ
ーは、図1に示すように、短冊形状の磁気抵抗効果素子
(以下、単にMR素子と記す)1を多数個、この実施例
では16個用意し、これらMR素子1を、図示するよう
に、例えばガラス板(図示せず)の360°円周平面内
に均等に分割されたそれぞれの角度θの位置に、その容
易軸方向を円の径方向に沿って配列してセンサー本体2
が構成されている。First, in the geomagnetic direction sensor according to the first embodiment, as shown in FIG. 1, a large number of strip-shaped magnetoresistive effect elements (hereinafter, simply referred to as MR elements) 1 are provided, and in this embodiment, 16 pieces are provided. As shown in the drawing, these MR elements 1 are prepared by, for example, dividing the easy axis direction into circles at positions of respective angles θ equally divided in a 360 ° circumferential plane of a glass plate (not shown). Sensor body 2 arranged along the radial direction
Is configured.
【0029】この場合、分割角度θは、θ=360°/
nであり、図1の例では、16個のMR素子を使用する
ことから、分割角度は、360°/16=22.5°と
なる。また、当然ながら、n番目と(n+8)番目は、
180°の相対位置の関係となり、n番目と(n+4)
番目は、90°の相対位置の関係となる。In this case, the division angle θ is θ = 360 ° /
In the example of FIG. 1, since 16 MR elements are used, the division angle is 360 ° / 16 = 22.5 °. Also, of course, the nth and (n + 8) th are
It becomes the relation of 180 ° relative position, and it is n-th and (n + 4)
The second has a relative position relationship of 90 °.
【0030】そして、図2に示すように、360°円周
平面内にそれぞれ均等に配列されたセンサー本体2に、
巻線方向の中心が円周方向に沿ったソレノイドコイル3
を巻回してこの第1実施例に係る地磁気方位センサーが
構成される。このソレノイドコイル3に、バイアス電流
(直流又は交流)I0 を流すことにより、矢印で示すよ
うに、MR素子1の配列方向、即ち円周方向に一様のバ
イアス磁界HB が印加される。Then, as shown in FIG. 2, the sensor bodies 2 are evenly arranged in a 360 ° circumferential plane.
Solenoid coil 3 whose center in the winding direction is along the circumferential direction
Is wound to form the geomagnetic direction sensor according to the first embodiment. By supplying a bias current (DC or AC) I0 to the solenoid coil 3, a uniform bias magnetic field HB is applied in the arrangement direction of the MR elements 1, that is, in the circumferential direction, as shown by the arrow.
【0031】単体のMR素子1の構成は、図3に示すよ
うに、下地ガラス(図示せず)上に、FeNi系の強磁
性体膜(抵抗変化率3%)を蒸着法等にて形成した後、
フォトリソグラフィ等のドライプロセスによりパターニ
ングを行って、短冊状のMR素子1を形成する。このM
R素子1の両端にはCuによる電極導体4a及び4bが
形成される。本実施例において、MR素子1の感知部の
長さnは10mm、幅wは10μm、厚さは50〜10
0nmである。As shown in FIG. 3, a single MR element 1 is formed by forming a FeNi-based ferromagnetic film (resistance change rate 3%) on a base glass (not shown) by vapor deposition or the like. After doing
Patterning is performed by a dry process such as photolithography to form the strip-shaped MR element 1. This M
Electrode conductors 4a and 4b made of Cu are formed on both ends of the R element 1. In this embodiment, the length n of the sensing portion of the MR element 1 is 10 mm, the width w is 10 μm, and the thickness is 50 to 10.
It is 0 nm.
【0032】実際の各MR素子1における抵抗値の測定
は、図4に示すように、各MR素子1の円周中心側の電
極4aに導線5にて電気的に接続して共通端子とし、各
他方の電極4bをスキャナー装置6から導出された多数
の入力端子に接続する。共通端子cは、スキャナー装置
6の後段に接続されたテスター7の一方の入力端子に接
続されている。The actual measurement of the resistance value of each MR element 1 is, as shown in FIG. 4, electrically connected to the electrode 4a on the circumferential center side of each MR element 1 by a conductor 5 to form a common terminal, The other electrode 4b is connected to a large number of input terminals derived from the scanner device 6. The common terminal c is connected to one input terminal of the tester 7 connected to the subsequent stage of the scanner device 6.
【0033】このスキャナー装置6の基本構成は、多数
の入力端子を固定接点とし、共通の出力端子を可動接点
とするスイッチSが組み込まれて構成されており、この
スイッチSは、外部からの手動切換え操作によって切り
換わる。このスキャナー装置6の出力端子には、テスタ
ー7の他方の入力端子に接続されている。The basic configuration of the scanner device 6 is constructed by incorporating a switch S having a large number of input terminals as fixed contacts and a common output terminal as a movable contact, and the switch S is manually operated from the outside. It is switched by the switching operation. The output terminal of the scanner device 6 is connected to the other input terminal of the tester 7.
【0034】そして、手動でスキャナー装置6内のスイ
ッチSを順次切り換えることにより、各MR素子1の抵
抗値がテスター7によって測定される。Then, the resistance value of each MR element 1 is measured by the tester 7 by manually switching the switches S in the scanner device 6 sequentially.
【0035】ここで、外部磁界によるMR素子1の抵抗
値の変化を図5及び図6に基づいて説明すると、まず、
図5に示すように、MR素子1に外部磁界Hexが印加
されると、MR素子1の両端の抵抗値Rは、以下の
(1)式で表される。Here, the change of the resistance value of the MR element 1 due to the external magnetic field will be described with reference to FIGS. 5 and 6, first,
As shown in FIG. 5, when the external magnetic field Hex is applied to the MR element 1, the resistance value R at both ends of the MR element 1 is expressed by the following equation (1).
【0036】[0036]
【数1】 [Equation 1]
【0037】上記数1から、外部磁界Hex(又はθ)
の変化に対するMR素子1の抵抗値Rの変化の関係、即
ちR−H(ρ−H)特性は、図6の特性図で示すことが
できる。From the above equation 1, the external magnetic field Hex (or θ)
The relationship of the change of the resistance value R of the MR element 1 with respect to the change of R, that is, the RH (ρ-H) characteristic can be shown in the characteristic diagram of FIG.
【0038】次に、多数個のMR素子1を360°円周
配列した場合の動作を図7〜図9に基づいて説明する。
ここで、説明を簡略にするため、MR素子1のR−H
(ρ−H)特性を図7に示すように、線形特性として扱
う。なお、R−H特性を線形に扱うことによって、本発
明の有効性は、何ら損なわれるものではない。この図7
において、HB はMR素子1に印加されるバイアス磁界
を示し、RB はバイアス磁界HB が印加されたときのM
R素子1の抵抗値を示す。Next, the operation when a large number of MR elements 1 are circumferentially arranged in 360 ° will be described with reference to FIGS. 7 to 9.
Here, in order to simplify the description, the RH of the MR element 1 is
The (ρ-H) characteristic is treated as a linear characteristic as shown in FIG. 7. Note that the effectiveness of the present invention is not impaired at all by handling the RH characteristics linearly. This Figure 7
, H B indicates a bias magnetic field applied to the MR element 1, and R B indicates M when the bias magnetic field H B is applied.
The resistance value of the R element 1 is shown.
【0039】この図7から、以下の(2)式が導かれる R=−3H+RB+3HB …………(2)From this FIG. 7, the following expression (2) is derived: R = −3H + R B + 3H B (2)
【0040】そして、外部磁場(地磁気:HE )が無い
ときの各MR素子1の状態は、各MR素子1に円周の接
線方向(困難軸方向)に一様なバイアス磁界HB だけが
印加されるので、上記図7で示すR−H特性から、各M
R素子1の抵抗値は、一義的にRB に決定される。[0040] Then, an external magnetic field (geomagnetism: H E) state of each MR element 1 when there is no, only uniform bias magnetic field H B to the circumference of the tangential (hard axis) in the MR element 1 Since the voltage is applied, each M is determined from the RH characteristics shown in FIG.
The resistance value of the R element 1 is uniquely determined to be R B.
【0041】次に、外部磁場(地磁気:HE )があると
き、各MR素子1の抵抗値は、その外部磁場HE の方向
によって異なる。Next, when there is an external magnetic field (geomagnetism: H E ), the resistance value of each MR element 1 differs depending on the direction of the external magnetic field H E.
【0042】例として、図8Aに示すように、矢印方向
の外部磁場HE がある場合、各MR素子1に印加される
外部磁界HE の困難軸方向の成分と、各MR素子1にお
けるバイアス磁界HB と上記外部磁界HE の困難軸方向
の成分の合成磁界、並びに各MR素子1の抵抗値及び各
MR素子1の両端電極間の電圧(端子間電圧)は以下の
表1に示す通りになり、各MR素子のR−H特性上の動
作ポイント(抵抗値)は図8Bに示す通りになる。[0042] As an example, as shown in Figure 8A, if there is an arrow direction of the external magnetic field H E, the hard axis direction component of the external magnetic field H E applied to each MR element 1, the bias of each MR element 1 The combined magnetic field of the hard-axis direction component of the magnetic field H B and the external magnetic field H E , the resistance value of each MR element 1 and the voltage between both electrodes of each MR element 1 (terminal voltage) are shown in Table 1 below. The operation point (resistance value) on the RH characteristic of each MR element is as shown in FIG. 8B.
【0043】[0043]
【表1】 [Table 1]
【0044】また、図9Aに示すように、図8Aとは反
対方向の外部磁場HE がある場合、各MR素子1に印加
される外部磁界HE の困難軸方向の成分と、各MR素子
1におけるバイアス磁界HB と上記外部磁界HE の困難
軸方向の成分の合成磁界、並びに各MR素子1の抵抗値
及び各MR素子1の両端電極間の電圧(端子間電圧)は
以下の表2に示す通りになり、各MR素子1のR−H特
性上の動作ポイント(抵抗値)は図9Bに示す通りにな
る。Further, as shown in FIG. 9A, when there is an external magnetic field H E in the direction opposite to that of FIG. 8A, the component in the hard axis direction of the external magnetic field H E applied to each MR element 1 and each MR element 1 The combined magnetic field of the hard magnetic field component of the bias magnetic field H B and the external magnetic field H E in No. 1, the resistance value of each MR element 1 and the voltage between both electrodes of each MR element 1 (voltage between terminals) are shown in the table below. 2 and the operating point (resistance value) on the RH characteristic of each MR element 1 is as shown in FIG. 9B.
【0045】[0045]
【表2】 [Table 2]
【0046】そして、図8A及び図9Aで示す外部磁場
HE の方位は、例えば以下に示す6つの方法で決定する
ことができる。The orientation of the external magnetic field H E shown in FIGS. 8A and 9A can be determined by, for example, the following six methods.
【0047】即ち、第1の方法は、第6番目、第7番目
及び第8番目の連続する3つのMR素子1を図4で示す
スキャナー装置6にて選択し、テスター7にてそれぞれ
の抵抗値を検出して方位を決定する方法である。That is, in the first method, three consecutive MR elements 1 of the sixth, seventh and eighth are selected by the scanner device 6 shown in FIG. This is a method of detecting the value and determining the azimuth.
【0048】まず、図8Aで示す方向の外部磁場HE に
おいては、第7番目のMR素子1の抵抗値がバイアス磁
界HB に応じた抵抗値(以下、便宜的にバイアス抵抗値
と記す)RB を示し、この第7番目のMR素子1に隣接
する第6番目及び第8番目のMR素子1の抵抗値は上記
バイアス抵抗値RB とは異なる。具体的には、第6番目
のMR素子1の抵抗値は、バイアス抵抗値RB よりも高
く、第8番目のMR素子1の抵抗値は、バイアス抵抗値
RB よりも低い。First, in the external magnetic field H E in the direction shown in FIG. 8A, the resistance value of the seventh MR element 1 is a resistance value corresponding to the bias magnetic field H B (hereinafter, referred to as a bias resistance value for convenience). R B , and the resistance values of the sixth and eighth MR elements 1 adjacent to the seventh MR element 1 are different from the bias resistance value R B. Specifically, the resistance value of the sixth MR element 1 is higher than the bias resistance value R B , and the resistance value of the eighth MR element 1 is lower than the bias resistance value R B.
【0049】従って、図8B上、上記3つのMR素子1
における各抵抗値のプロット点を結んだ線は、右下がり
となり、外部磁場HE の方位の最終的な向きは、図8A
の矢印で示す方向、即ち、第7番目のMR素子1の容易
軸方向で、かつ第7番目のMR素子1から第15番目の
MR素子1に向かう方向であることがわかる。Therefore, as shown in FIG.
The line connecting the plot points of the respective resistance values in Fig. 8 is descending to the right, and the final orientation of the direction of the external magnetic field H E is shown in Fig. 8A.
It is understood that the direction is indicated by the arrow, that is, the easy axis direction of the seventh MR element 1, and the direction from the seventh MR element 1 to the fifteenth MR element 1.
【0050】一方、図9Aで示す方向の外部磁場HE に
おいては、第7番目のMR素子1の抵抗値がバイアス抵
抗値RB を示し、第6番目のMR素子1の抵抗値は、バ
イアス抵抗値R Bよりも低く、第8番目のMR素子1の
抵抗値は、バイアス抵抗値RB よりも高い。On the other hand, in the external magnetic field H E in the direction shown in FIG. 9A, the resistance value of the seventh MR element 1 shows the bias resistance value R B, and the resistance value of the sixth MR element 1 is the bias value. It is lower than the resistance value R B, and the resistance value of the eighth MR element 1 is higher than the bias resistance value R B.
【0051】従って、図9B上、上記3つのMR素子1
における各抵抗値のプロット点を結んだ線は、右上がり
となり、外部磁場HE の方位の最終的な向きは、図9の
矢印で示す方向、即ち、第7番目のMR素子1の容易軸
方向で、かつ第15番目のMR素子1から第7番目のM
R素子1に向かう方向であることがわかる。Therefore, in FIG. 9B, the three MR elements 1 described above are used.
The line connecting the plot points of the respective resistance values in FIG. 5 is rising to the right, and the final direction of the azimuth of the external magnetic field H E is the direction indicated by the arrow in FIG. 9, that is, the easy axis of the seventh MR element 1. Direction, and from the 15th MR element 1 to the 7th M element
It can be seen that the direction is toward the R element 1.
【0052】次に、第2の方法は、上記第1の方法で選
択したMR素子1とそれぞれ180°対向した位置にあ
る第14番目、第15番目及び第16番目の連続する3
つのMR素子1を選択し、それぞれの抵抗値を検出して
方位を決定する方法である。Next, in the second method, the fourteenth, fifteenth and sixteenth consecutive three elements, which are 180 ° opposite to the MR element 1 selected in the first method, are provided.
This is a method of selecting one MR element 1 and detecting the respective resistance values to determine the azimuth.
【0053】まず、図8Aで示す方向の外部磁場HE に
おいては、第15番目のMR素子1の抵抗値がバイアス
抵抗値RB を示し、第14番目のMR素子1の抵抗値
は、バイアス抵抗値RB よりも低く、第16番目のMR
素子1の抵抗値は、バイアス抵抗値RB よりも高い。First, in the external magnetic field H E in the direction shown in FIG. 8A, the resistance value of the fifteenth MR element 1 shows the bias resistance value R B, and the resistance value of the fourteenth MR element 1 is the bias value. 16th MR lower than resistance R B
The resistance value of the element 1 is higher than the bias resistance value R B.
【0054】従って、図8B上、上記3つのMR素子1
における各抵抗値のプロット点を結んだ線は、右上がり
となり、この場合、上記第1の方法で選択したMR素子
1のバイアス磁界RB の方向がそれぞれ180°異なる
ことから、外部磁場HE の方位の最終的な向きは、図8
Aの矢印で示す方向、即ち、第15番目のMR素子1の
容易軸方向で、かつ第7番目のMR素子1から第15番
目のMR素子1に向かう方向であることがわかる。Therefore, as shown in FIG.
The line connecting the plot points of the respective resistance values in the direction of rising is to the right. In this case, since the directions of the bias magnetic fields R B of the MR elements 1 selected by the first method are different by 180 °, the external magnetic field H E The final orientation of the azimuth is
It can be seen that it is the direction indicated by the arrow A, that is, the direction of the easy axis of the fifteenth MR element 1, and the direction from the seventh MR element 1 to the fifteenth MR element 1.
【0055】一方、図9で示す方向の外部磁場HE にお
いては、第15番目のMR素子1の抵抗値がバイアス抵
抗値RB を示し、第14番目のMR素子1の抵抗値は、
バイアス抵抗値RB よりも高く、第16番目のMR素子
1の抵抗値は、バイアス抵抗値RB よりも低い。On the other hand, in the external magnetic field H E in the direction shown in FIG. 9, the resistance value of the 15th MR element 1 shows the bias resistance value R B, and the resistance value of the 14th MR element 1 is
It is higher than the bias resistance value R B, and the resistance value of the 16th MR element 1 is lower than the bias resistance value R B.
【0056】従って、図9B上、上記3つのMR素子1
における各抵抗値のプロット点を結んだ線は、右下がり
となり、外部磁場HE の方位の最終的な向きは、図9A
の矢印で示す方向、即ち、第15番目のMR素子1の容
易軸方向で、かつ第15番目のMR素子1から第7番目
のMR素子1に向かう方向であることがわかる。Therefore, in FIG. 9B, the three MR elements 1 described above are used.
The line connecting the plot points of the respective resistance values in Fig. 9 is downwards to the right, and the final orientation of the direction of the external magnetic field H E is shown in Fig. 9A.
It is understood that the direction is indicated by the arrow, that is, the direction of the easy axis of the fifteenth MR element 1, and the direction from the fifteenth MR element 1 to the seventh MR element 1.
【0057】次に、第3の方法は、上記第1の方法と第
2の方法を併用する方法である。この場合、二重チェッ
クとなるため、方位決定に誤りが無くなる。Next, the third method is a method in which the first method and the second method are used in combination. In this case, since the double check is performed, there is no error in azimuth determination.
【0058】次に、第4の方法は、第2番目、第3番目
及び第4番目の連続する3つのMR素子1を図4で示す
スキャナー装置6にて選択し、テスター7にてそれぞれ
の抵抗値を検出して方位を決定する方法である。Next, in the fourth method, three consecutive MR elements 1 of the second, third and fourth are selected by the scanner device 6 shown in FIG. This is a method of detecting the resistance value and determining the azimuth.
【0059】まず、図8Aで示す方向の外部磁場HE に
おいては、第3番目のMR素子1の抵抗値が磁界(零)
に応じた抵抗値、即ち抵抗値が最大値を示し、この第3
番目のMR素子1に隣接する第2番目及び第4番目のM
R素子1の抵抗値は上記抵抗値(最大値)とは異なり、
両者とも抵抗値(最大値)よりも低い。First, in the external magnetic field H E in the direction shown in FIG. 8A, the resistance value of the third MR element 1 is the magnetic field (zero).
The resistance value according to the above, that is, the resistance value shows the maximum value.
2nd and 4th M adjacent to the 1st MR element 1
The resistance value of the R element 1 is different from the above resistance value (maximum value),
Both are lower than the resistance value (maximum value).
【0060】従って、図8B上、上記3つのMR素子1
における各抵抗値のプロット点を結んだ線は、上に凸の
曲線を描き、外部磁場HE の方位の最終的な向きは、図
8Aの矢印で示す方向、即ち、第3番目のMR素子1の
困難軸方向で、かつ第3番目のMR素子1に印加されて
いるバイアス磁界HB の方向とは逆の方向であることが
わかる。Therefore, in FIG. 8B, the three MR elements 1 are
The line connecting the plot points of the respective resistance values in Draw a convex curve upward, and the final direction of the azimuth of the external magnetic field H E is the direction indicated by the arrow in FIG. 8A, that is, the third MR element. It can be seen that the hard axis direction is 1 and the direction is opposite to the direction of the bias magnetic field H B applied to the third MR element 1.
【0061】一方、図9Aで示す方向の外部磁場HE に
おいては、第3番目のMR素子1の抵抗値が飽和磁界に
対応した抵抗値(零)を示し、この第3番目のMR素子
1に隣接する第2番目及び第4番目のMR素子1の抵抗
値は、両者とも抵抗値(零)よりも高い。On the other hand, in the external magnetic field H E in the direction shown in FIG. 9A, the resistance value of the third MR element 1 shows a resistance value (zero) corresponding to the saturation magnetic field, and this third MR element 1 The resistance values of the second and fourth MR elements 1 adjacent to each other are both higher than the resistance value (zero).
【0062】従って、図9B上、上記3つのMR素子1
における各抵抗値のプロット点を結んだ線は、下に凸の
曲線を描き、外部磁場HE の方位の最終的な向きは、図
9Aの矢印で示す方向、即ち、第3番目のMR素子1の
困難軸方向で、かつ第3番目のMR素子1に印加されて
いるバイアス磁界HB の方向と同じ方向であることがわ
かる。Therefore, in FIG. 9B, the above-mentioned three MR elements 1 are
The line connecting the plot points of the respective resistance values in Draw a downward convex curve, and the final direction of the azimuth of the external magnetic field H E is the direction indicated by the arrow in FIG. 9A, that is, the third MR element. It can be seen that the direction is the hard axis 1 and is the same as the direction of the bias magnetic field H B applied to the third MR element 1.
【0063】次に、第5の方法は、第10番目、第11
番目及び第12番目の連続する3つのMR素子を図4で
示すスキャナー装置6にて選択し、テスター7にてそれ
ぞれの抵抗値を検出して方位を決定する方法である。Next, the fifth method is the tenth and eleventh methods.
This is a method in which three consecutive MR elements, the twelfth and the twelfth, are selected with the scanner device 6 shown in FIG.
【0064】まず、図8Aで示す方向の外部磁場HE に
おいては、第11番目のMR素子1の抵抗値が飽和磁界
に応じた抵抗値(零)を示し、この第11番目のMR素
子1に隣接する第10番目及び第12番目のMR素子1
の抵抗値は上記抵抗値(零)とは異なり、両者とも抵抗
値(零)よりも高い。First, in the external magnetic field H E in the direction shown in FIG. 8A, the resistance value of the eleventh MR element 1 shows a resistance value (zero) according to the saturation magnetic field, and the eleventh MR element 1 10th and 12th MR elements 1 adjacent to
The resistance value of is different from the resistance value (zero), and both are higher than the resistance value (zero).
【0065】従って、図8B上、上記3つのMR素子1
における各抵抗値のプロット点を結んだ線は、下に凸の
曲線を描き、外部磁場HE の方位の最終的な向きは、図
8Aの矢印で示す方向、即ち、第11番目のMR素子1
の困難軸方向で、かつ第11番目のMR素子1に印加さ
れているバイアス磁界HB の方向と同一方向であること
がわかる。Therefore, in FIG. 8B, the above-mentioned three MR elements 1 are
The line connecting the plot points of the respective resistance values in Draw a downward convex curve, and the final direction of the direction of the external magnetic field H E is the direction indicated by the arrow in FIG. 8A, that is, the eleventh MR element. 1
It can be seen that it is in the hard axis direction and is in the same direction as the direction of the bias magnetic field H B applied to the eleventh MR element 1.
【0066】一方、図9Aで示す方向の外部磁場HE に
おいては、第11番目のMR素子1の抵抗値が磁界
(零)に対応した抵抗値(最大値)を示し、この第11
番目のMR素子1に隣接する第2番目及び第4番目のM
R素子1の抵抗値は、両者とも抵抗値(最大値)よりも
低い。On the other hand, in the external magnetic field H E in the direction shown in FIG. 9A, the resistance value of the eleventh MR element 1 shows the resistance value (maximum value) corresponding to the magnetic field (zero).
2nd and 4th M adjacent to the 1st MR element 1
Both of the resistance values of the R element 1 are lower than the resistance value (maximum value).
【0067】従って、図9B上、上記3つのMR素子1
における各抵抗値のプロット点を結んだ線は、上に凸の
曲線を描き、外部磁場HE の方位の最終的な向きは、図
9Aの矢印で示す方向、即ち、第11番目のMR素子1
の困難軸方向で、かつ第11番目のMR素子1に印加さ
れているバイアス磁界HB の方向とは逆の方向であるこ
とがわかる。Therefore, in FIG. 9B, the three MR elements 1
The line connecting the plot points of the respective resistance values in Draw a convex curve upward, and the final direction of the direction of the external magnetic field H E is the direction indicated by the arrow in FIG. 9A, that is, the eleventh MR element. 1
It can be seen that the direction of the hard axis is the direction opposite to the direction of the bias magnetic field H B applied to the eleventh MR element 1.
【0068】次に、第6の方法は、上記第4の方法と第
5の方法を併用する方法である。この場合、第3の方法
と同様に二重チェックとなるため、方位決定に誤りが無
くなる。Next, the sixth method is a method in which the fourth method and the fifth method are used in combination. In this case, since double check is performed as in the case of the third method, there is no error in azimuth determination.
【0069】これらの方法を総括して説明すると、ま
ず、第1番目〜第16番目の各MR素子1の抵抗値を検
出した場合、その抵抗値のプロット点を結ぶ線は、ほぼ
サインカーブに準じた曲線を描くことになる。そして、
上記第1〜第3の方法に示すように、描かれた曲線から
直線部分に対応した少なくとも3つのMR素子1を選択
し、この選択したMR素子1の各抵抗値を結ぶ線の傾き
具合いから外部磁場HEの方位を決定することができ
る。To summarize these methods, first, when the resistance values of the first to 16th MR elements 1 are detected, the line connecting the plot points of the resistance values is almost a sine curve. A corresponding curve will be drawn. And
As shown in the first to third methods, at least three MR elements 1 corresponding to the straight line portion are selected from the drawn curves, and the inclination of the line connecting the resistance values of the selected MR elements 1 is selected. The orientation of the external magnetic field H E can be determined.
【0070】また、上記描かれたサインカーブに準じた
曲線から変曲部分に対応した少なくとも3つのMR素子
1を選択し、この選択したMR素子1の各抵抗値を結ぶ
線の凸の向きから外部磁場HE の方位を決定することが
できる(第4〜第6の方法)。Further, at least three MR elements 1 corresponding to the inflection portion are selected from the curve conforming to the above-described sine curve, and the direction of the convexity of the line connecting the resistance values of the selected MR element 1 is selected. The direction of the external magnetic field H E can be determined (fourth to sixth methods).
【0071】このように、上記第1実施例に係る地磁気
方位センサーにおいては、多数個のMR素子1を配列し
た構成であるため、測定磁界を多数点において計測する
ことになり、方位決定精度が高くなる。しかも、多数個
のMR素子1が、360°円周に沿って、かつそれぞれ
の容易軸が上記円周の径方向に沿って配列された構成と
なっているため、各MR素子1の測定値に相関性があ
り、確度の高い方位決定が可能となる。また、対外乱雑
音、ドリフトに対して格別な対策をしなくても済む。As described above, since the geomagnetic direction sensor according to the first embodiment has a structure in which a large number of MR elements 1 are arranged, the measurement magnetic field is measured at a large number of points, and the direction determination accuracy is high. Get higher Moreover, since a large number of MR elements 1 are arranged along the circumference of 360 ° and the respective easy axes are arranged along the radial direction of the circumference, the measured value of each MR element 1 Therefore, it is possible to determine the direction with high accuracy. Moreover, it is not necessary to take special measures against external noise and drift.
【0072】そして、実際に、地磁気の方位を決定する
場合は、地磁気によって変化した各MR素子1の抵抗値
を電気的に検出し、各MR素子1における検出値と、互
いに隣接するMR素子1の抵抗値の相関関係とから直接
地磁気の方位を決定する。この場合、少なくとも連続す
る3点のMR素子1の各抵抗値から地磁気の方位を決定
することが可能である。When actually determining the direction of the geomagnetism, the resistance value of each MR element 1 changed by the geomagnetism is electrically detected, and the detected value of each MR element 1 and the MR elements 1 adjacent to each other are detected. The azimuth of the geomagnetism is directly determined from the correlation between the resistance values of. In this case, it is possible to determine the azimuth of the geomagnetism from each resistance value of at least three consecutive MR elements 1.
【0073】このように、上記第1実施例に係る地磁気
方位センサーにおいては、直接MR素子1の抵抗値から
地磁気の方位を決定することができるため、従来のよう
なベクトル合成演算回路等の付帯回路が不要となり、全
体構成が小型化する。また、基本的にMR素子1のR−
H特性に直線性は必要としないため、バイアス設定上及
びMR素子1の製法上の技術的な制約から開放され、設
計の自由度を向上させることができる。As described above, in the geomagnetic direction sensor according to the first embodiment, the direction of the geomagnetism can be determined directly from the resistance value of the MR element 1. No circuit is required, and the overall configuration is downsized. Also, basically, the R-
Since the H characteristic does not require linearity, it is possible to improve the degree of freedom in design by being free from technical restrictions on the bias setting and the manufacturing method of the MR element 1.
【0074】また、MR素子1に流すセンス電流のレベ
ルは、通常、0.1〜1mAであるが、本実施例の場
合、MR素子1の抵抗値測定で用が足りるため、1個の
MR素子1に流すセンス電流を〜μAオーダーとするこ
とができ、低消費電力化を図ることができる。The level of the sense current flowing through the MR element 1 is usually 0.1 to 1 mA, but in the case of this embodiment, it is sufficient to measure the resistance value of the MR element 1, so that one MR is used. The sense current flowing in the element 1 can be set to the order of .mu.A, and low power consumption can be achieved.
【0075】次に、第2実施例に係る地磁気方位センサ
ーを図10及び図11に基づいて説明する。Next, the geomagnetic direction sensor according to the second embodiment will be described with reference to FIGS.
【0076】この第2実施例に係る地磁気方位センサー
は、例えば図10Aに示すように、短冊形状のMR素子
1を多数個、この実施例では9個用意し、これらMR素
子1を、図示するように、ガラス板(図示せず)の18
0°の半円周平面内に均等に分割されたそれぞれの角度
の位置に、その容易軸方向を半円の径方向に沿って配列
してセンサー本体2が構成されている。この場合、分割
角度θは、θ=180°/(n−1)であり、図10A
の例では、9個のMR素子1を使用することから、分割
角度は、180°/8=22.5°となる。In the geomagnetic direction sensor according to the second embodiment, as shown in FIG. 10A, for example, a large number of strip-shaped MR elements 1 are prepared, and in this embodiment, nine MR elements 1 are prepared. 18 of the glass plate (not shown)
The sensor main body 2 is configured by arranging the easy axis direction along the radial direction of the semicircle at positions of respective angles evenly divided in the semicircular plane of 0 °. In this case, the division angle θ is θ = 180 ° / (n−1), and FIG.
In the example, since nine MR elements 1 are used, the division angle is 180 ° / 8 = 22.5 °.
【0077】図示を省略するが、180°半円周平面内
にそれぞれ均等に配列されたセンサー本体2に、巻線方
向の中心が半円周方向に沿ったソレノイドコイルを巻回
してこの第2実施例に係る地磁気方位センサーが構成さ
れる。このソレノイドコイルに、バイアス電流(直流又
は交流)を流すことにより、図10Aの矢印で示すよう
に、MR素子1の配列方向、即ち円周方向に一様のバイ
アス磁界HB が印加される。Although not shown, a solenoid coil whose center in the winding direction is along the semicircular direction is wound around the sensor main body 2 which is evenly arranged in the 180 ° semicircular plane. A geomagnetic direction sensor according to the embodiment is configured. By supplying a bias current (direct current or alternating current) to this solenoid coil, a uniform bias magnetic field H B is applied in the arrangement direction of the MR elements 1, that is, in the circumferential direction, as shown by the arrow in FIG. 10A.
【0078】そして、外部磁場(地磁気:HE )が無い
ときの各MR素子1の状態は、各MR素子1に半円周の
接線方向(困難軸方向)に一様なバイアス磁界HB だけ
が印加されるので、各MR素子1の抵抗値は、一義的に
RB に決定される。When there is no external magnetic field (geomagnetism: H E ), the state of each MR element 1 is only the bias magnetic field H B which is uniform in the tangential direction (hard axis direction) of the semicircle to each MR element 1. Is applied, the resistance value of each MR element 1 is uniquely determined to be R B.
【0079】次に、外部磁場(地磁気:HE )があると
き、各MR素子1の抵抗値は、その外部磁場HE の方向
によって異なる。Next, when there is an external magnetic field (geomagnetism: H E ), the resistance value of each MR element 1 differs depending on the direction of the external magnetic field H E.
【0080】例として、図10Aに示すように、矢印方
向の外部磁場HE がある場合、各MR素子1に印加され
る外部磁界HE の困難軸方向の成分と、各MR素子1に
おけるバイアス磁界HB と上記外部磁界HE の困難軸方
向の成分の合成磁界、並びに各MR素子1の抵抗値及び
各MR素子1の両端電極間の電圧(端子間電圧)は以下
の表3に示す通りになり、各MR素子1のR−H特性上
の動作ポイント(抵抗値)は図10Bに示す通りにな
る。[0080] As an example, as shown in FIG. 10A, when there is an arrow direction of the external magnetic field H E, the hard axis direction component of the external magnetic field H E applied to each MR element 1, the bias of each MR element 1 The combined magnetic field of the hard-axis direction component of the magnetic field H B and the external magnetic field H E , the resistance value of each MR element 1 and the voltage between both electrodes of each MR element 1 (terminal voltage) are shown in Table 3 below. The operating point (resistance value) on the RH characteristic of each MR element 1 is as shown in FIG. 10B.
【0081】[0081]
【表3】 [Table 3]
【0082】また、図11Aに示すように、図10Aと
は反対方向の外部磁場HE がある場合、各MR素子1に
印加される外部磁界HE の困難軸方向の成分と、各MR
素子1におけるバイアス磁界HB と上記外部磁界HE の
困難軸方向の成分の合成磁界、並びに各MR素子1の抵
抗値及び各MR素子1の両端電極間の電圧(端子間電
圧)は以下の表4に示す通りになり、各MR素子1のR
−H特性上の動作ポイント(抵抗値)は図11Bに示す
通りになる。Further, as shown in FIG. 11A, when there is an external magnetic field H E in the direction opposite to that of FIG. 10A, the component in the hard axis direction of the external magnetic field H E applied to each MR element 1 and each MR.
The bias magnetic field H B in the element 1 and the composite magnetic field of the component in the hard axis direction of the external magnetic field H E , the resistance value of each MR element 1 and the voltage between both electrodes of each MR element 1 (voltage between terminals) are as follows. As shown in Table 4, R of each MR element 1
The operating point (resistance value) on the −H characteristic is as shown in FIG. 11B.
【0083】[0083]
【表4】 [Table 4]
【0084】そして、第1番目〜第9番目の各MR素子
1の抵抗値を検出した場合、その抵抗値のプロット点を
結ぶ線は、ほぼサインカーブに準じた曲線を描くことに
なる。そして、上記第1〜第3の方法に示すように、描
かれた曲線から直線部分に対応した少なくとも3つのM
R素子1を選択し、この選択したMR素子1の各抵抗値
を結ぶ線の傾き具合いから外部磁場HE の方位を決定す
ることができる。When the resistance values of the first to ninth MR elements 1 are detected, the line connecting the plot points of the resistance values draws a curve substantially conforming to a sine curve. Then, as shown in the first to third methods, at least three Ms corresponding to the straight line portion from the drawn curve
The R element 1 is selected, and the orientation of the external magnetic field H E can be determined from the inclination of the line connecting the resistance values of the selected MR element 1.
【0085】また、上記描かれたサインカーブに準じた
曲線から変曲部分に対応した少なくとも3つのMR素子
1を選択し、この選択したMR素子1の各抵抗値を結ぶ
線の凸の向きから外部磁場HE の方位を決定することが
できる(第4〜第6の方法)。Further, at least three MR elements 1 corresponding to the inflection portion are selected from a curve conforming to the above-described sine curve, and the direction of the convexity of the line connecting the resistance values of the selected MR elements 1 is selected. The direction of the external magnetic field H E can be determined (fourth to sixth methods).
【0086】次に、第3実施例に係る地磁気方位センサ
ーを図12及び図13に基づいて説明する。Next, a geomagnetic direction sensor according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 12 and 13.
【0087】この第3実施例に係る地磁気方位センサー
は、例えば図12Aに示すように、短冊形状のMR素子
1を多数個、この実施例では11個用意し、これらMR
素子1を、図示するように、ガラス板(図示せず)の1
80°+2θの円弧平面内に均等に分割されたそれぞれ
の角度の位置に、その容易軸方向を円弧の径方向に沿っ
て配列してセンサー本体2が構成されている。この場
合、分割角度θは、θ=180°/(n−3)であり、
図12Aの例では、11個のMR素子を使用することか
ら、分割角度は、180°/8=22.5°となる。In the geomagnetic direction sensor according to the third embodiment, for example, as shown in FIG. 12A, a large number of strip-shaped MR elements 1, 11 in this embodiment, are prepared.
The element 1 is attached to a glass plate (not shown) as shown in FIG.
The sensor main body 2 is configured by arranging the easy axis direction along the radial direction of the arc at positions of respective angles that are evenly divided within the arc plane of 80 ° + 2θ. In this case, the division angle θ is θ = 180 ° / (n−3),
In the example of FIG. 12A, since 11 MR elements are used, the division angle is 180 ° / 8 = 22.5 °.
【0088】図示を省略するが、180°+2θ円弧平
面内にそれぞれ均等に配列されたセンサー本体2に、巻
線方向の中心が円弧方向に沿ったソレノイドコイルを巻
回してこの第3実施例に係る地磁気方位センサーが構成
される。このソレノイドコイルに、バイアス電流(直流
又は交流)を流すことにより、図12Aの矢印で示すよ
うに、MR素子1の配列方向、即ち円弧方向に一様のバ
イアス磁界HB が印加される。Although not shown in the drawings, a solenoid coil whose center in the winding direction is along the arc direction is wound around the sensor main body 2 which is evenly arranged in the arc plane of 180 ° + 2θ. The geomagnetic direction sensor is constructed. By applying a bias current (direct current or alternating current) to this solenoid coil, a uniform bias magnetic field H B is applied in the arrangement direction of the MR elements 1, that is, in the arc direction, as shown by the arrow in FIG. 12A.
【0089】そして、外部磁場(地磁気:HE )が無い
ときの各MR素子1の状態は、各MR素子1に円弧の接
線方向(困難軸方向)に一様なバイアス磁界HB だけが
印加されるので、各MR素子1の抵抗値は、一義的にR
B に決定される。When there is no external magnetic field (geomagnetism: H E ), the state of each MR element 1 is such that only a uniform bias magnetic field H B is applied to each MR element 1 in the tangential direction of the arc (hard axis direction). Therefore, the resistance value of each MR element 1 is uniquely R
Determined by B.
【0090】次に、外部磁場(地磁気:HE )があると
き、各MR素子1の抵抗値は、その外部磁場HE の方向
によって異なる。Next, when there is an external magnetic field (geomagnetism: H E ), the resistance value of each MR element 1 differs depending on the direction of the external magnetic field H E.
【0091】例として、図12Aに示すように、第10
番目のMR素子1に印加されているバイアス磁界HB の
方向と同一方向の外部磁場HE がある場合、各MR素子
1のR−H特性上の動作ポイント(抵抗値)は図12B
に示す通りになる。As an example, as shown in FIG.
When there is an external magnetic field H E in the same direction as the direction of the bias magnetic field H B applied to the th MR element 1, the operating point (resistance value) on the RH characteristic of each MR element 1 is shown in FIG. 12B.
It becomes as shown in.
【0092】また、図13Aに示すように、図12Aと
は反対方向の外部磁場HE がある場合、各MR素子1の
R−H特性上の動作ポイント(抵抗値)は図13Bに示
す通りになる。Further, as shown in FIG. 13A, when there is an external magnetic field H E in the direction opposite to that of FIG. 12A, the operating point (resistance value) on the RH characteristics of each MR element 1 is as shown in FIG. 13B. become.
【0093】そして、第1番目〜第11番目の各MR素
子1の抵抗値を検出した場合、その抵抗値のプロット点
を結ぶ線は、ほぼサインカーブに準じた曲線を描くこと
になる。そして、上記第1〜第3の方法に示すように、
描かれた曲線から直線部分に対応した少なくとも3つの
MR素子1を選択し、この選択したMR素子1の各抵抗
値を結ぶ線の傾き具合いから外部磁場HE の方位を決定
することができる。When the resistance value of each of the first to eleventh MR elements 1 is detected, the line connecting the plot points of the resistance value draws a curve substantially conforming to a sine curve. Then, as shown in the first to third methods,
At least three MR elements 1 corresponding to the straight line portion are selected from the drawn curves, and the orientation of the external magnetic field H E can be determined from the inclination of the line connecting the resistance values of the selected MR elements 1.
【0094】また、上記描かれたサインカーブに準じた
曲線から変曲部分に対応した少なくとも3つのMR素子
1を選択し、この選択したMR素子1の各抵抗値を結ぶ
線の凸の向きから外部磁場HE の方位を決定することが
できる(第4〜第6の方法)。Further, at least three MR elements 1 corresponding to the inflection portion are selected from the curve conforming to the above-mentioned sine curve, and the direction of the convexity of the line connecting the resistance values of the selected MR element 1 is selected. The direction of the external magnetic field H E can be determined (fourth to sixth methods).
【0095】これら第2実施例及び第3実施例に係る地
磁気方位センサーも、上記第1実施例に係る地磁気方位
センサーと同様に、方位決定精度が高く、各MR素子1
の測定値に相関性があり、確度の高い方位決定が可能と
なる。また、対外乱雑音、ドリフトに対して格別な対策
をしなくても済む。The geomagnetic direction sensors according to the second embodiment and the third embodiment also have high azimuth determination accuracy and each MR element 1 as in the geomagnetic direction sensor according to the first embodiment.
There is a correlation between the measured values of, and it is possible to determine the direction with high accuracy. Moreover, it is not necessary to take special measures against external noise and drift.
【0096】また、直接MR素子1の抵抗値から地磁気
の方位を決定することができるため、従来のようなベク
トル合成演算回路等の付帯回路が不要となり、全体構成
が小型化する。また、基本的にMR素子のΔρ−H特性
に直線性は必要としないため、バイアス設定上及びMR
素子1の製法上の技術的な制約から開放され、設計の自
由度を向上させることができる。Further, since the geomagnetic azimuth can be determined directly from the resistance value of the MR element 1, an auxiliary circuit such as a conventional vector synthesizing arithmetic circuit is not required, and the whole structure is miniaturized. Further, basically, the linearity is not required for the Δρ-H characteristic of the MR element.
The technical restrictions on the manufacturing method of the element 1 are released, and the degree of freedom in design can be improved.
【0097】上記第1〜第3実施例においては、各MR
素子1にバイアス磁界HB を印加する手段として、巻線
方向の中心を円周方向、半円周方向、円弧方向としたト
ロイダルコイル3を巻回し、このトロイダルコイル3に
バイアス電流I0 を流すことにより、各MR素子1に円
周方向、半円周方向、円弧方向のバイアス磁界HB を印
加するようにしたが、その他、図14に示すように、各
MR素子1間に、それぞれ短冊形状のマグネット11を
配置して、各MR素子1にバイアス磁界HB を印加する
ようにしてもよい。In each of the above-mentioned first to third embodiments, each MR is
As a means for applying a bias magnetic field H B to the element 1, a toroidal coil 3 having a center in the winding direction as a circumferential direction, a semicircular direction, or an arc direction is wound, and a bias current I0 is passed through the toroidal coil 3. Thus, the bias magnetic field H B in the circumferential direction, the semicircular direction, and the arc direction is applied to each MR element 1, but in addition, as shown in FIG. The magnet 11 may be arranged to apply the bias magnetic field H B to each MR element 1.
【0098】この場合、マグネット11の着磁方向が円
周、半円周、円弧の接線方向となるようにマグネット1
1を配置して、各MR素子1にバイアス磁界HB を印加
する。この構成においては、トロイダルコイルの巻回作
業やバイアス電流の供給が不要となるため、構造が簡略
化されると共に、消費電力の低減化を達成させることが
できる。In this case, the magnet 1 is magnetized so that the magnetizing direction of the magnet 11 is a tangential direction of a circle, a semicircle, or an arc.
1 is arranged and a bias magnetic field H B is applied to each MR element 1. In this configuration, the work of winding the toroidal coil and the supply of the bias current are not required, so that the structure is simplified and the power consumption can be reduced.
【0099】また、上記第1〜第3実施例においては、
スキャナー装置6にて1つのMR素子1を選択し、この
選択したMR素子1の抵抗値をテスター7で直接検出す
るようにしたが、その他、図15に示すように、スキャ
ナー装置6の出力端子に定電流源12を接続し、スキャ
ナー装置6にて選択したMR素子1に定電流Iを流し
て、そのMR素子1の端子間電圧Vをテスター7で測定
するようにしてもよい。Further, in the above-mentioned first to third embodiments,
Although one MR element 1 is selected by the scanner device 6 and the resistance value of the selected MR element 1 is directly detected by the tester 7, other than that, as shown in FIG. The constant current source 12 may be connected to the MR device 1, a constant current I may be applied to the MR element 1 selected by the scanner device 6, and the terminal voltage V of the MR element 1 may be measured by the tester 7.
【0100】ところで、上記各実施例においては、下地
ガラス上に多数個のMR素子1をそれぞれ円周上、半円
周上、円弧上に配列した例を示したが、実際にセンサー
として実装する場合は、以下の構成をとることが望まし
い。By the way, in each of the above-mentioned embodiments, the example in which a large number of MR elements 1 are arranged on the base glass on the circumference, the semicircle and the arc, respectively, is actually mounted as a sensor. In this case, it is desirable to have the following configuration.
【0101】即ち、例えば第2実施例に係る地磁気方位
センサーを例に挙げてその構成を説明すると、図16〜
図18に示すように、高透磁率の磁性体にて、平面、1
80°の半円形状に形成され、かつMR素子1の数に対
応した数の巻線溝31と、この巻線溝31に連通する磁
気ギャップ32が設けられた磁気コア33を用意する。
この磁気コア33には、180個の磁気ギャップ32が
等間隔に形成されている。なお、巻線溝31には、非磁
性体34が充填されている。That is, the structure of the geomagnetic direction sensor according to the second embodiment will be described as an example.
As shown in FIG. 18, a magnetic material having a high magnetic permeability has a flat surface, 1
A magnetic core 33 having a semicircular shape of 80 ° and having a number of winding grooves 31 corresponding to the number of MR elements 1 and a magnetic gap 32 communicating with the winding grooves 31 is prepared.
In the magnetic core 33, 180 magnetic gaps 32 are formed at equal intervals. The winding groove 31 is filled with a non-magnetic material 34.
【0102】そして、この磁気コア33の各磁気ギャッ
プ32上にそれぞれMR素子1を形成し、更に、各巻線
溝31に、MR素子1に対してバイアス磁界HB を印加
するための巻線35を巻回し、この巻線35の導出端を
バイアス磁界発生用AC電源36に接続して構成され
る。MR素子1は、磁気ギャップ32上に形成すること
から、フォトリソグラフィープロセスによる一括作業を
採用することができる。Then, the MR element 1 is formed on each magnetic gap 32 of the magnetic core 33, and the winding 35 for applying the bias magnetic field H B to the MR element 1 is further provided in each winding groove 31. And a lead-out end of the winding 35 is connected to a bias magnetic field generating AC power supply 36. Since the MR element 1 is formed on the magnetic gap 32, it is possible to employ a collective operation by a photolithography process.
【0103】ここで、磁気コア33に設けられ磁気ギャ
ップ32のギャップ長をG0 、巻線35に流れるバイア
ス電流をI0 、各磁気ギャップ32内に発生する磁界の
うち、各MR素子1の抵抗変化に寄与する困難軸方向の
磁界成分をHxとすると、この磁界成分Hxとバイアス
電流I0 の関係は、以下の(3)式で表される。Here, the gap length of the magnetic gap 32 provided in the magnetic core 33 is G0, the bias current flowing in the winding 35 is I0, and the resistance change of each MR element 1 in the magnetic field generated in each magnetic gap 32 is changed. Assuming that the magnetic field component in the direction of the hard axis that contributes to Hx is Hx, the relationship between this magnetic field component Hx and the bias current I0 is expressed by the following equation (3).
【0104】 Hx ≒ N・I0 /G0 …………(3) なお、Nは巻線35のターン数である。Hx≈N · I0 / G0 (3) Note that N is the number of turns of the winding 35.
【0105】具体的に数値を代入して磁界成分Hxを計
算すると、N=150ターン、G0=1.0mm、I0
=30mA、磁気コアの径R=20mmとしたとき、以
下の(4)式となる。また、このとき、バイアス磁界と
しては、R−H特性から60[Oe]が最適となる。Calculating the magnetic field component Hx by substituting numerical values, N = 150 turns, G0 = 1.0 mm, I0
= 30 mA and the magnetic core diameter R = 20 mm, the following equation (4) is obtained. At this time, the bias magnetic field is optimally 60 [Oe] from the RH characteristics.
【0106】 Hx = 150×30[mA]/1.0[mm] ≒ 56[Oe] …………(4)Hx = 150 × 30 [mA] /1.0 [mm] ≈ 56 [Oe] ………… (4)
【0107】比較として、図19に示すように、平面半
円形状に形成された下地ガラス板41に180個のMR
素子1をガラス板41に沿って半円周上に、かつ等間隔
に配列してセンサー本体42を構成し、更にこのセンサ
ー本体42にトロイダルコイル43を巻回した構成を有
する地磁気方位センサーの上記磁界成分を求めてみる。
この磁界成分は、以下の(5)式で求めることができ
る。For comparison, as shown in FIG. 19, 180 MRs are formed on the base glass plate 41 formed in a plane semicircular shape.
The element 1 is arranged along a glass plate 41 on a semicircle at equal intervals to form a sensor body 42, and a toroidal coil 43 is wound around the sensor body 42. Try to find the magnetic field component.
This magnetic field component can be calculated by the following equation (5).
【0108】 Hx ≒ N・I0 /2πR …………(5)Hx ≈ N · I0 / 2πR ………… (5)
【0109】具体的に、上記と同じ数値を代入して計算
すると、以下の(6)式となる。 Hx = 150×30[mA]/2×π×20[mm] = 3.98[Oe] …………(6)Specifically, when the same numerical values as above are substituted for the calculation, the following equation (6) is obtained. Hx = 150 × 30 [mA] / 2 × π × 20 [mm] = 3.98 [Oe] ............ (6)
【0110】上記計算例から、所定のバイアス磁界(6
0[Oe])を得るために供給するバイアス電流I0 の
大きさは、図16〜図18で示す磁気コア33を用いた
方が、図19で示す下地ガラス板41を用いたときより
も、1/14に低減することができる。From the above calculation example, a predetermined bias magnetic field (6
The magnitude of the bias current I0 supplied to obtain 0 [Oe] is smaller when the magnetic core 33 shown in FIGS. 16 to 18 is used than when the base glass plate 41 shown in FIG. 19 is used. It can be reduced to 1/14.
【0111】上記計算例は、1個のMR素子1に対する
磁界成分について計算した場合を示すもので、実際に
は、180個のMR素子1があるため、以下の(7)式
で計算する。The above calculation example shows a case where the magnetic field component for one MR element 1 is calculated. In reality, since there are 180 MR elements 1, the following formula (7) is used for calculation.
【0112】 Hx ≒ N・I0 /(n・G0) …………(7) なお、nはMR素子1の個数を示す。Hx≈N · I0 / (n · G0) (7) Note that n represents the number of MR elements 1.
【0113】この場合、バイアス電流I0 は、下地ガラ
ス板41を用いたものよりも、1/17に低減される。In this case, the bias current I0 is reduced to 1/17 as compared with that using the base glass plate 41.
【0114】このように、図16〜図18に示すよう
に、高透磁率の磁性体にて、平面半円形に形成され、か
つMR素子1の数に対応した数の巻線溝31と、この巻
線溝31に連通する磁気ギャップ32が設けられた磁気
コア33を用意し、この磁気コア33の各磁気ギャップ
32上に、それぞれMR素子1を形成してセンサー本体
を構成する場合は、フォトリソグラフィープロセスによ
る一括作業を採用することができ、作業性が向上すると
共に、形成されるMR素子1間の特性上のばらつきも少
なくなる。Thus, as shown in FIGS. 16-18, the number of winding grooves 31 formed of a magnetic material having a high magnetic permeability in a semicircular plane and corresponding to the number of MR elements 1, When a magnetic core 33 having a magnetic gap 32 communicating with the winding groove 31 is prepared and the MR element 1 is formed on each magnetic gap 32 of the magnetic core 33 to form the sensor body, It is possible to employ collective work by a photolithography process, which improves workability and reduces variations in characteristics among the formed MR elements 1.
【0115】しかも、各MR素子1にバイアス磁界HB
を印加するためのバイアス電流I0のレベルを大幅に低
減することができ、センサー本体に発生する回路的なド
リフトを効果的に抑制できると共に、上記センス電流レ
ベルの低減とも相俟って、消費電力の低減化に有利とな
る。Moreover, the bias magnetic field H B is applied to each MR element 1.
The level of the bias current I0 for applying the voltage can be significantly reduced, the circuit-like drift occurring in the sensor body can be effectively suppressed, and the power consumption is reduced in combination with the reduction of the sense current level. Is advantageous in reducing
【0116】なお、上記各実施例においては、MR素子
を、FeNi系の強磁性体膜にて形成するようにした
が、その他、CoNi系の強磁性体膜にて形成してもよ
い。また、InSb,InAs,InAsP,GaA
s,Si,Ge等の磁電半導体素子にてMR素子を構成
するようにしてもよい。Although the MR element is formed of the FeNi-based ferromagnetic film in each of the above embodiments, it may be formed of a CoNi-based ferromagnetic film. InSb, InAs, InAsP, GaA
The MR element may be composed of a magnetoelectric semiconductor element such as s, Si, or Ge.
【0117】この場合、図20に示すように、例えば感
知部の長さnが〜7mm、幅wが80μm、厚さtが〜
200nmの短冊状の磁電半導体素子51の両端にAu
からなる電極52a及び52bを形成することによりM
R素子が構成される。そして、バイアス磁界HB 及び抵
抗変化に寄与する外部磁界成分HS の印加方向は、この
磁電半導体素子51の板面を垂直方向に貫く方向であ
る。In this case, as shown in FIG. 20, for example, the length n of the sensing portion is ~ 7 mm, the width w is 80 μm, and the thickness t is ~.
Au is attached to both ends of the 200 nm strip-shaped magnetoelectric semiconductor element 51.
By forming electrodes 52a and 52b consisting of
An R element is constructed. The bias magnetic field H B and the external magnetic field component H S that contributes to the resistance change are applied in the direction perpendicular to the plate surface of the magnetoelectric semiconductor element 51.
【0118】[0118]
【発明の効果】上述のように、本発明に係る地磁気方位
センサーによれば、多数個の磁気抵抗効果素子が、円周
角180°以上の円弧に沿って、かつそれぞれの容易軸
が上記円弧の径方向に沿って配列されたセンサー本体
と、円弧の円周方向にバイアス磁界を印加する手段とを
設けるようにしたので、ダイレクト方位決定が可能で、
方位精度が高くなり、しかも回路点数を少なくでき、Δ
ρ−H特性に直線性を必要とせず製法的にも有利とな
る。As described above, according to the geomagnetic direction sensor of the present invention, a large number of magnetoresistive effect elements are arranged along an arc having a circumferential angle of 180 ° or more, and each easy axis has the above-mentioned arc. Since the sensor main body arranged along the radial direction of and the means for applying the bias magnetic field in the circumferential direction of the circular arc are provided, direct azimuth determination is possible,
Azimuth accuracy is high, and the number of circuit points can be reduced.
The ρ-H characteristic does not require linearity, which is advantageous in manufacturing.
【0119】また、本発明に係る地磁気方位センサーに
よれば、高透磁率の磁性体にて、平面、360°円周又
は円周角180°以上の円弧状に形成され、かつ上記磁
気抵抗効果素子の数に対応した数の巻線溝と、この巻線
溝に連通する磁気ギャップが設けられた磁気コアの各磁
気ギャップ上に、それぞれ上記磁気抵抗効果素子を形成
し、上記巻線溝に、上記各磁気抵抗効果素子に対してバ
イアス磁界を印加するための巻線を巻回するようにした
ので、バイアス磁界の発生に必要なバイアス電流の低減
化を図ることができ、回路的なドリフトの発生を抑える
ことができる。Further, according to the geomagnetic direction sensor of the present invention, a magnetic material having a high magnetic permeability is formed in a plane 360 ° circumference or an arc shape having a circumference angle of 180 ° or more, and the magnetoresistive effect is obtained. The magnetoresistive element is formed on each magnetic gap of the magnetic core provided with a number of winding grooves corresponding to the number of elements and a magnetic gap communicating with the winding groove, and Since the winding for applying the bias magnetic field is wound around each of the magnetoresistive effect elements, it is possible to reduce the bias current necessary for generating the bias magnetic field, and the circuit drift. Can be suppressed.
【図1】本発明に係る地磁気方位センサーの第1実施例
におけるセンサー本体を模式的に示す平面図である。FIG. 1 is a plan view schematically showing a sensor body in a first embodiment of a geomagnetic direction sensor according to the present invention.
【図2】第1実施例に係る地磁気方位センサーのセンサ
ー本体にトロイダルコイルを巻回した状態を模式的に示
す平面図である。FIG. 2 is a plan view schematically showing a state in which a toroidal coil is wound around the sensor body of the geomagnetic direction sensor according to the first embodiment.
【図3】第1実施例に係る地磁気方位センサーに用いら
れるMR素子を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing an MR element used in the geomagnetic direction sensor according to the first embodiment.
【図4】第1実施例に係る地磁気方位センサーの各MR
素子における抵抗値の測定方法を示す構成図である。FIG. 4 is an MR of the geomagnetic direction sensor according to the first embodiment.
It is a block diagram which shows the measuring method of the resistance value in an element.
【図5】MR素子に外部磁界が印加されたときの抵抗変
化をベクトル解析して示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing vector analysis of resistance change when an external magnetic field is applied to the MR element.
【図6】外部磁界(又はθ)の変化に対するMR素子の
抵抗値の変化(R−H(ρ−H)特性)を示す特性図で
ある。FIG. 6 is a characteristic diagram showing changes in the resistance value of the MR element with respect to changes in the external magnetic field (or θ) (RH (ρ-H) characteristics).
【図7】MR素子のR−H(ρ−H)特性を線形特性と
して扱った場合の特性を示す特性図である。FIG. 7 is a characteristic diagram showing characteristics when the RH (ρ-H) characteristics of the MR element are treated as linear characteristics.
【図8】同図Aは、第1実施例に係る地磁気方位センサ
ーの各MR素子に印加されるバイアス磁界成分と、矢印
方向の外部磁場との関係をベクトル表示して示す平面図
であり、同図Bは上記外部磁場による各MR素子のR−
H特性上の動作ポイント(抵抗値)を示す特性図であ
る。FIG. 8A is a plan view showing a vector display of a relationship between a bias magnetic field component applied to each MR element of the geomagnetic direction sensor according to the first embodiment and an external magnetic field in the arrow direction, FIG. 9B shows R- of each MR element by the external magnetic field.
It is a characteristic view which shows the operating point (resistance value) on H characteristic.
【図9】同図Aは、第1実施例に係る地磁気方位センサ
ーの各MR素子に印加されるバイアス磁界成分と、矢印
方向(図8Aの矢印方向とは反対方向)の外部磁場との
関係をベクトル表示して示す平面図であり、同図Bは上
記外部磁場による各MR素子のR−H特性上の動作ポイ
ント(抵抗値)を示す特性図である。FIG. 9A is a relationship between a bias magnetic field component applied to each MR element of the geomagnetic direction sensor according to the first embodiment and an external magnetic field in the arrow direction (direction opposite to the arrow direction in FIG. 8A). Is a plan view showing by vector representation, and FIG. 7B is a characteristic diagram showing operating points (resistance values) on the RH characteristics of each MR element due to the external magnetic field.
【図10】同図Aは、第2実施例に係る地磁気方位セン
サーの各MR素子に印加されるバイアス磁界成分と、矢
印方向の外部磁場との関係をベクトル表示して示す平面
図であり、同図Bは上記外部磁場による各MR素子のR
−H特性上の動作ポイント(抵抗値)を示す特性図であ
る。FIG. 10A is a plan view showing a vector display of a relationship between a bias magnetic field component applied to each MR element of the geomagnetic direction sensor according to the second embodiment and an external magnetic field in the arrow direction, FIG. 9B shows R of each MR element by the external magnetic field.
It is a characteristic view which shows the operating point (resistance value) on a -H characteristic.
【図11】同図Aは、第2実施例に係る地磁気方位セン
サーの各MR素子に印加されるバイアス磁界成分と、矢
印方向(図10Aの矢印方向とは反対方向)の外部磁場
との関係をベクトル表示して示す平面図であり、同図B
は上記外部磁場による各MR素子のR−H特性上の動作
ポイント(抵抗値)を示す特性図である。FIG. 11A is a relationship between a bias magnetic field component applied to each MR element of the geomagnetic direction sensor according to the second embodiment and an external magnetic field in the arrow direction (direction opposite to the arrow direction in FIG. 10A). FIG. 2B is a plan view showing a vector of FIG.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing operating points (resistance values) on the RH characteristics of each MR element due to the external magnetic field.
【図12】同図Aは、第3実施例に係る地磁気方位セン
サーの各MR素子に印加されるバイアス磁界成分と、矢
印方向の外部磁場との関係をベクトル表示して示す平面
図であり、同図Bは上記外部磁場による各MR素子のR
−H特性上の動作ポイント(抵抗値)を示す特性図であ
る。FIG. 12A is a plan view showing a vector display of a relationship between a bias magnetic field component applied to each MR element of the geomagnetic direction sensor according to the third embodiment and an external magnetic field in the arrow direction, FIG. 9B shows R of each MR element by the external magnetic field.
It is a characteristic view which shows the operating point (resistance value) on a -H characteristic.
【図13】同図Aは、第2実施例に係る地磁気方位セン
サーの各MR素子に印加されるバイアス磁界成分と、矢
印方向(図12Aの矢印方向とは反対方向)の外部磁場
との関係をベクトル表示して示す平面図であり、同図B
は上記外部磁場による各MR素子のR−H特性上の動作
ポイント(抵抗値)を示す特性図である。13A is a relationship between a bias magnetic field component applied to each MR element of the geomagnetic direction sensor according to the second embodiment and an external magnetic field in the arrow direction (direction opposite to the arrow direction in FIG. 12A). FIG. 2B is a plan view showing a vector of FIG.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing operating points (resistance values) on the RH characteristics of each MR element due to the external magnetic field.
【図14】各MR素子にバイアス磁界を印加する手段の
他の構成(各MR素子間にそれぞれ短冊形状のマグネッ
トを配置)を示す要部の平面図である。FIG. 14 is a plan view of an essential part showing another configuration of a means for applying a bias magnetic field to each MR element (a strip-shaped magnet is arranged between each MR element).
【図15】各MR素子における抵抗値の測定方法の他の
例を示す構成図である。FIG. 15 is a configuration diagram showing another example of the method of measuring the resistance value of each MR element.
【図16】MR素子の数分の巻線溝及び磁気ギャップを
有する半円形状の磁気コアの各磁気ギャップ上にMR素
子を形成した構成の地磁気方位センサーを示す斜視図で
ある。FIG. 16 is a perspective view showing a geomagnetic direction sensor having a configuration in which MR elements are formed on each magnetic gap of a semicircular magnetic core having winding grooves and magnetic gaps for the number of MR elements.
【図17】MR素子の数分の巻線溝及び磁気ギャップを
有する半円形状の磁気コアの各磁気ギャップ上にMR素
子を形成した構成の地磁気方位センサーを示す平面図で
ある。FIG. 17 is a plan view showing a geomagnetic direction sensor having a configuration in which MR elements are formed on each magnetic gap of a semicircular magnetic core having winding grooves and magnetic gaps for the number of MR elements.
【図18】MR素子の数分の巻線溝及び磁気ギャップを
有する半円形状の磁気コアの各磁気ギャップ上にMR素
子を形成した構成の地磁気方位センサーを、上記磁気コ
アの幅方向中心を通る中心線に沿って切断して示す断面
図である。FIG. 18 shows a geomagnetic direction sensor having a structure in which MR elements are formed on each magnetic gap of a semicircular magnetic core having winding grooves and magnetic gaps for the number of MR elements. It is sectional drawing cut and shown along the passing center line.
【図19】平面半円形状に形成された下地ガラス板にM
R素子を配列し、トロイダルコイルを巻回した構成を有
する地磁気方位センサーを示す平面図である。FIG. 19 is a plan view showing an M-shaped base glass plate formed in a plane semicircular shape.
It is a top view which shows the geomagnetic direction sensor which has the structure which arranged the R element and wound the toroidal coil.
【図20】磁電半導体素子にてMR素子を構成した場合
を示す斜視図である。FIG. 20 is a perspective view showing a case where an MR element is composed of a magnetoelectric semiconductor element.
【図21】従来例に係る磁石式の地磁気方位センサーを
示す平面図である。FIG. 21 is a plan view showing a magnet type geomagnetic direction sensor according to a conventional example.
【図22】現用の通常的なMR素子の外部磁界に対する
抵抗変化特性(Δρ−H特性)を示す特性図である。FIG. 22 is a characteristic diagram showing resistance change characteristics (Δρ-H characteristics) of an ordinary MR element in use with respect to an external magnetic field.
1 MR素子 2 センサー本体 3 トロイダルコイル 4a及び4b 電極 5 導線 6 スキャナー装置 7 テスター 51 磁電半導体素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 MR element 2 Sensor body 3 Toroidal coil 4a and 4b Electrode 5 Conductor wire 6 Scanner device 7 Tester 51 Magnetoelectric semiconductor element
Claims (2)
円周又は円周角180°以上の円弧に沿って、かつそれ
ぞれの容易軸が上記円周又は円弧の径方向に沿って配列
されたセンサー本体と、 上記円周又は円弧の接線方向にバイアス磁界を印加する
手段とを有する地磁気方位センサー。1. A plurality of magnetoresistive effect elements are 360 °.
A sensor body in which a circle or an arc having a circle angle of 180 ° or more and each easy axis are arranged in a radial direction of the circle or the arc, and a bias magnetic field in a tangential direction of the circle or the arc. A magnetic orientation sensor having a means for applying a magnetic field.
円周又は円周角180°以上の円弧状に形成され、かつ
上記磁気抵抗効果素子の数に対応した数の巻線溝と、こ
の巻線溝に連通する磁気ギャップが設けられた磁気コア
の各磁気ギャップ上に、それぞれ上記磁気抵抗効果素子
が形成され、 上記巻線溝に、上記各磁気抵抗効果素子に対してバイア
ス磁界を印加するための巻線が巻回されていることを特
徴する請求項1記載の地磁気方位センサー。2. A high permeability magnetic material having a flat surface of 360 °
A magnetic core formed in a circular shape or in an arc shape having a circumferential angle of 180 ° or more and having a number of winding grooves corresponding to the number of the magnetoresistive effect elements and a magnetic gap communicating with the winding grooves. The magnetoresistive effect element is formed on each magnetic gap, and a winding for applying a bias magnetic field to each magnetoresistive effect element is wound around the winding groove. The geomagnetic direction sensor according to claim 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5094990A JPH06288770A (en) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | Earth magnetism azimuth sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5094990A JPH06288770A (en) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | Earth magnetism azimuth sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06288770A true JPH06288770A (en) | 1994-10-18 |
Family
ID=14125323
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5094990A Withdrawn JPH06288770A (en) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | Earth magnetism azimuth sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06288770A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7352177B2 (en) | 2003-11-26 | 2008-04-01 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Three-axis fluxgate-type magnetism detecting device and method |
JP2010528305A (en) * | 2007-05-29 | 2010-08-19 | エコール ポリテクニーク フェデラル デ ラウサンネ | Magnetic field sensor that measures the direction of the in-plane magnetic field |
WO2019221132A1 (en) * | 2018-05-18 | 2019-11-21 | 株式会社東海理化電機製作所 | Magnetic sensor device |
-
1993
- 1993-03-31 JP JP5094990A patent/JPH06288770A/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7352177B2 (en) | 2003-11-26 | 2008-04-01 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Three-axis fluxgate-type magnetism detecting device and method |
US7755353B2 (en) | 2003-11-26 | 2010-07-13 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Three-axis fluxgate-type magnetism detecting device |
JP2010528305A (en) * | 2007-05-29 | 2010-08-19 | エコール ポリテクニーク フェデラル デ ラウサンネ | Magnetic field sensor that measures the direction of the in-plane magnetic field |
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