JPH0727565A - Geomagnetic direction sensor - Google Patents

Geomagnetic direction sensor

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Publication number
JPH0727565A
JPH0727565A JP5195561A JP19556193A JPH0727565A JP H0727565 A JPH0727565 A JP H0727565A JP 5195561 A JP5195561 A JP 5195561A JP 19556193 A JP19556193 A JP 19556193A JP H0727565 A JPH0727565 A JP H0727565A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
container
magnetic field
elements
geomagnetic
geomagnetism
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP5195561A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naoko Kawamura
尚古 川村
Kietsu Iwabuchi
喜悦 岩渕
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP5195561A priority Critical patent/JPH0727565A/en
Publication of JPH0727565A publication Critical patent/JPH0727565A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To improve the precision for determining a direction by directly determining the direction, and numerically reading it. CONSTITUTION:A bottomed cylindrical container 1 made of a nonmagnetic material is prepared, a spindle 2 is planted from the center of the bottom section of the container 1 toward the upper end opening, and a magnetic needle 3 is rotatably fitted at the tip of the spindle 2. Many MR elements 4 made of a ferromagnetic material, e.g. Ni-Fe(83%), are arranged at a uniform pitch so that theiraxes are easily aligned along the axial direction of the container 1, and ferromagnetic materials 5a, 5b are provided on both tip sections of the magnetic needle 3 to constitute a geomagnetic direction sensor. A strong magnet having the magnetic field strength determining the operating point on the R(rho)-H characteristic for the MR elements 4, e.g. Co-Sm, is used for the ferromagnetic materials 5a, 5b provided at both tip sections of the magnetic needle 3.

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、強磁性体材料や磁電半
導体材料からなる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 made of a ferromagnetic material or a magnetoelectric semiconductor material.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の地磁気方位センサーとしては、図
10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. 10 is known.

【0003】図10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磁針102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. 10 has a structure in which a magnetic needle 102 for indicating a direction is rotatably supported at the upper end at the center of a direction board 101. Around the azimuth plate 101, symbols representing north, east, south and west are clockwise N, E,
It is printed in English letters S and W.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の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、また、方位角
度の数値的な読取りが不可能であり、方位決定の精度が
不十分であるという問題がある。
However, the above-mentioned conventional magnet type geomagnetic direction sensor has a problem that it takes time to determine the direction because the acceleration of rotation, vibration, etc. affects the magnetic needle due to the moment of inertia. Further, there is a problem that the azimuth angle cannot be read numerically and the azimuth determination accuracy is insufficient.

【0005】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及
び数値的な読取りが可能で、方位決定の精度を向上させ
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。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a geomagnetic direction sensor capable of direct direction determination and numerical reading, and improving the accuracy of direction determination. To provide.

【0006】[0006]

【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、円筒状容器1の内周に、その円周上に沿っ
て複数の磁気抵抗効果素子4(又は11)を配し、上記
容器1内に軸方向に対して回転自在な磁針3を配し、こ
の磁針3の先端部に強磁性体材料5a及び5bを設けて
構成する。
In the geomagnetic direction sensor according to the present invention, a plurality of magnetoresistive effect elements 4 (or 11) are arranged on the inner circumference of a cylindrical container 1 along the circumference thereof, A magnetic needle 3 that is rotatable in the axial direction is arranged in the container 1, and ferromagnetic materials 5a and 5b are provided at the tip of the magnetic needle 3.

【0007】この場合、上記複数の磁気抵抗効果素子4
(又は11)を、短冊形状に形成し、それぞれの長軸が
容器1の軸方向に沿って、容器1の内周に配して構成す
ることができる。また、磁針3の先端部に設けられる強
磁性体材料5a及び5bとしては、磁気抵抗効果素子4
(又は11)に対して、その抵抗−磁界特性上の動作点
を決定する磁界を発生するものを用いることが好まし
い。
In this case, the plurality of magnetoresistive effect elements 4 are
(Or 11) can be formed in a strip shape, and each long axis can be arranged on the inner circumference of the container 1 along the axial direction of the container 1. Further, as the ferromagnetic material 5 a and 5 b provided at the tip of the magnetic needle 3, the magnetoresistive effect element 4 is used.
For (or 11), it is preferable to use one that generates a magnetic field that determines the operating point on the resistance-magnetic field characteristics.

【0008】なお、上記複数の磁気抵抗効果素子4(又
は11)は、強磁性体材料にて形成してもよいし、磁電
半導体材料にて形成するようにしてもよい。
The plurality of magnetoresistive effect elements 4 (or 11) may be made of a ferromagnetic material or a magnetoelectric semiconductor material.

【0009】[0009]

【作用】本発明に係る地磁気方位センサーにおいては、
まず、容器1内に回転自在に配された磁針3が外部磁
界、即ち地磁気HE の作用する方向に容器1の軸方向に
対して回転移動し、各先端部が地磁気HE の方位に沿う
かたちとなる。このとき、容器1の内周面に配された多
数の磁気抵抗効果素子4(又は11)中、上記地磁気H
E によって回転移動した磁針3の先端部に最も近いとこ
ろに配されている磁気抵抗効果素子4a(又は11a)
及び4b(又は11b)に対し、磁針3の先端部に設け
られた強磁性体材料5a及び5bによる磁界が印加さ
れ、上記磁気抵抗効果素子4a(又は11a)及び4b
(又は11b)は、その磁界印加によって、その抵抗
が、磁気抵抗効果素子4a(又は11a)及び4b(又
は11b)の抵抗−磁界特性上の動作点Aまで変化する
ことになり、更に、磁気抵抗効果素子4a(又は11
a)及び4b(又は11b)にも地磁気HE が作用して
いることから、強磁性体材料5a及び5bによって決定
された動作点Aから、上記作用している地磁気HE の磁
界強度に応じた抵抗分ほど変化することになる。
In the geomagnetic direction sensor according to the present invention,
First, the magnetic needle 3 rotatably arranged in the container 1 rotationally moves in the axial direction of the container 1 in the direction in which the external magnetic field, that is, the geomagnetism H E acts, and each tip portion follows the direction of the geomagnetism H E. It becomes a form. At this time, among the many magnetoresistive effect elements 4 (or 11) arranged on the inner peripheral surface of the container 1, the geomagnetism H
Magnetoresistive element 4a (or 11a) arranged closest to the tip of the magnetic needle 3 rotated by E
And 4b (or 11b), a magnetic field is applied by the ferromagnetic material 5a and 5b provided at the tip of the magnetic needle 3, and the magnetoresistive effect elements 4a (or 11a) and 4b.
(Or 11b) changes its resistance to the operating point A on the resistance-magnetic field characteristics of the magnetoresistive effect elements 4a (or 11a) and 4b (or 11b) by applying the magnetic field. Resistance effect element 4a (or 11
Since acting geomagnetic H E in a) and 4b (or 11b), from the operating point A, which is determined by the ferromagnetic material 5a and 5b, depending on the magnetic field intensity of the geomagnetism H E that the working It will change as much as the resistance.

【0010】また、このとき、抵抗が、上記動作点まで
変化された上記磁気抵抗効果素子4a(又は11a)及
び4b(又は11b)以外の複数の磁気抵抗効果素子4
(又は11)は、強磁性体材料5a及び5bによる磁界
の作用をほとんど受けないため、地磁気HE による微少
な抵抗変化のみとなる。この変化は、抵抗−磁界特性上
からみると、ほとんど不感帯レベルの変化であり、等価
的に抵抗の変化はほとんどないとみることができる。
At this time, a plurality of magnetoresistive effect elements 4 other than the magnetoresistive effect elements 4a (or 11a) and 4b (or 11b) whose resistances have been changed to the above operating point are used.
(Or 11) is hardly affected by the magnetic field by the ferromagnetic materials 5a and 5b, and therefore only a slight resistance change due to the geomagnetism H E occurs. From the viewpoint of resistance-magnetic field characteristics, this change is almost a change in the dead zone level, and it can be considered that there is almost no equivalent change in resistance.

【0011】このようなことから、容器1の内周面に配
された複数の磁気抵抗効果素子4(又は11)に関し、
各抵抗の変化を検出することにより、地磁気HE の方位
を知ることができる。しかも、この地磁気HE の方位の
検出は、数値的な読取りが可能であり、地磁気方位の決
定においてその精度を向上させることが可能となる。
From the above, regarding the plurality of magnetoresistive effect elements 4 (or 11) arranged on the inner peripheral surface of the container 1,
The direction of the geomagnetism H E can be known by detecting the change in each resistance. Moreover, the azimuth of the geomagnetism H E can be detected numerically, and the accuracy in determining the geomagnetic azimuth can be improved.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明に係る地磁気方位センサーの実
施例(以下、単に実施例に係るセンサーと記す)を図1
〜図9を参照しながら説明する。
EXAMPLE An example of a geomagnetic direction sensor according to the present invention (hereinafter, simply referred to as an example sensor) is shown in FIG.
-It demonstrates, referring FIG.

【0013】この実施例に係るセンサーは、図1に示す
ように、例えば非磁性材料から形成され、高さが約3〜
4mmである有底円筒状の容器1を有し、この容器1の
底部の中心から上端開口に向かって支軸2が植立され、
この支軸2の先端に磁針3が回転自在に取り付けられて
いる。なお、磁針3は、アルミ磁石(Al−Fe)等の
強力磁石を針状に形成したものである。また、図1にお
いて、磁針3に表示してあるN及びSは磁針の着磁方向
を示すものである。
As shown in FIG. 1, the sensor according to this embodiment is made of, for example, a non-magnetic material and has a height of about 3 to 3.
It has a bottomed cylindrical container 1 of 4 mm, and a support shaft 2 is planted from the center of the bottom of the container 1 toward the upper end opening,
A magnetic needle 3 is rotatably attached to the tip of the support shaft 2. The magnetic needle 3 is a needle-shaped strong magnet such as an aluminum magnet (Al-Fe). Further, in FIG. 1, N and S displayed on the magnetic needle 3 indicate the magnetization direction of the magnetic needle.

【0014】更に、このセンサーは、容器1の内周面
に、多数個の例えばNi−Fe(83%)の強磁性体材
料からなる磁気抵抗効果素子(以下、単にMR素子と記
す)4が、それぞれ容易軸が容器1の軸方向に沿うよう
に等ピッチに配され、また、上記磁針3の両先端部に強
磁性体材料5a及び5bが設けられて構成されている。
Further, in this sensor, a large number of magnetoresistive effect elements (hereinafter simply referred to as MR elements) 4 made of a ferromagnetic material such as Ni-Fe (83%) are provided on the inner peripheral surface of the container 1. The easy axes are arranged at equal pitches along the axial direction of the container 1, and the magnetic needles 3 are provided with ferromagnetic materials 5a and 5b at both ends thereof.

【0015】単体のMR素子4の構成は、図2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4を形成する。このM
R素子4の両端にはCuによる電極導体6a及び6bが
形成される。本実施例において、MR素子4の感知部の
長さnは3mm、幅wは20μm、厚さは約50nmで
ある。
As shown in FIG. 2, the single MR element 4 is formed by forming a FeNi-based ferromagnetic film (resistance change rate of 3%) on a base glass (not shown) by a vapor deposition method or the like. After doing
Patterning is performed by a dry process such as photolithography to form the strip-shaped MR element 4. This M
Electrode conductors 6a and 6b made of Cu are formed on both ends of the R element 4. In this embodiment, the length n of the sensing portion of the MR element 4 is 3 mm, the width w is 20 μm, and the thickness is about 50 nm.

【0016】そして、各MR素子4は、それぞれの側面
(容易軸に沿う面のうち、面積の狭い面)中、一方の側
面を容器1の内周面に例えば接着剤等によって貼着さ
れ、それぞれの困難軸が支軸2に向かう方向に位置決め
されている。
Each of the MR elements 4 has one of the side surfaces (of which the area along the easy axis has a smaller area) is attached to the inner peripheral surface of the container 1 by, for example, an adhesive. Each hard shaft is positioned in the direction toward the support shaft 2.

【0017】ここで、磁針3の両先端部に設けられる強
磁性体材料5a及び5bとしては、MR素子4に対し
て、そのR(ρ)−H特性上の動作点を決定する磁界強
度を有するものを用いる。即ち、MR素子4の飽和磁界
強度Hsが、例えば200[Oe]である場合、磁界強
度HMSが50〜150[Oe]の強磁性体材料を用い
る。この材料5a及び5bとしては、例えばCo−Sm
等の強力磁石が適している。
Here, as the ferromagnetic materials 5a and 5b provided on both ends of the magnetic needle 3, the magnetic field strength that determines the operating point on the R (ρ) -H characteristic of the MR element 4 is set. Use what you have. That is, when the saturation magnetic field strength Hs of the MR element 4 is 200 [Oe], for example, a ferromagnetic material having a magnetic field strength H MS of 50 to 150 [Oe] is used. Examples of the materials 5a and 5b include Co-Sm.
A strong magnet such as is suitable.

【0018】実際の各MR素子4における抵抗値の測定
は、図1に示すように、各MR素子4における容器1の
底部側の電極(例えば図2で示す電極6b)に導線(図
示せず)にて電気的に接続して共通端子φcとし、各他
方の電極(例えば図2で示す電極6a)をスキャナー装
置7から導出された多数の入力端子に接続する。共通端
子φcは、スキャナー装置7の後段に接続されたテスタ
ー8の一方の入力端子に接続されている。
In the actual measurement of the resistance value of each MR element 4, as shown in FIG. 1, a lead wire (not shown) is connected to an electrode (for example, the electrode 6b shown in FIG. 2) on the bottom side of the container 1 in each MR element 4. ) To electrically form a common terminal φc, and the other electrode (for example, the electrode 6a shown in FIG. 2) is connected to a large number of input terminals derived from the scanner device 7. The common terminal φc is connected to one input terminal of the tester 8 connected to the latter stage of the scanner device 7.

【0019】このスキャナー装置7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
とするスイッチが組み込まれて構成されたものと等価で
あり、このスイッチは、テスターからの制御信号(例え
ばクロックパルス)Scの入力に基づいて切り換わる。
このスキャナー装置7の出力端子には、テスター8の他
方の入力端子に接続されている。
The basic structure of the scanner device 7 is equivalent to a structure in which a switch having a large number of input terminals as fixed contacts and a common output terminal as a movable contact is incorporated. It switches based on the input of the control signal (for example, clock pulse) Sc of.
The output terminal of the scanner device 7 is connected to the other input terminal of the tester 8.

【0020】そして、テスター8からの制御信号Scの
入力に基づいてスキャナー装置7内のスイッチが順次切
り換わることにより、各MR素子4の抵抗値がテスター
8によって測定される。
Then, the resistance value of each MR element 4 is measured by the tester 8 by sequentially switching the switches in the scanner device 7 based on the input of the control signal Sc from the tester 8.

【0021】ここで、外部磁界によるMR素子4の抵抗
値の変化を図3及び図4に基づいて説明すると、まず、
図3に示すように、MR素子4に外部磁界Hexが印加
されると、MR素子4の両端の抵抗値Rは、以下の
(1)式で表される。
The change in the resistance value of the MR element 4 due to the external magnetic field will be described below with reference to FIGS. 3 and 4.
As shown in FIG. 3, when the external magnetic field Hex is applied to the MR element 4, the resistance value R at both ends of the MR element 4 is expressed by the following equation (1).

【0022】[0022]

【数1】 [Equation 1]

【0023】上記(1)式から、外部磁界Hex(又は
θ)の変化に対するMR素子4の抵抗値Rの変化の関
係、即ちR−H(ρ−H)特性は、図4の特性図で示す
ことができる。
From the above equation (1), the relationship of the change of the resistance value R of the MR element 4 with respect to the change of the external magnetic field Hex (or θ), that is, the RH (ρ-H) characteristic is shown in the characteristic diagram of FIG. Can be shown.

【0024】次に、上記実施例に係るセンサーによる地
磁気の方位角度の検出原理について説明する。
Next, the principle of detecting the geomagnetic azimuth angle by the sensor according to the above embodiment will be described.

【0025】まず、容器1内において支軸2に回転自在
に取り付けられ磁針3が、地磁気HE の作用する方向に
回転移動し、両先端部が地磁気HE の方位に沿うかたち
となる。このとき、容器1の内周面に配された多数個の
MR素子4中、上記地磁気HE によって回転移動した磁
針3の各先端部に最も近いところに配されている一対の
MR素子4a及び4bに対し、磁針3の両先端部に設け
られた強磁性体材料5a及び5bによる磁界が印加され
る。
First, the magnetic needle 3, which is rotatably attached to the support shaft 2 in the container 1, rotationally moves in the direction in which the geomagnetism H E acts, and both tip portions are in a shape along the direction of the geomagnetism H E. At this time, of the large number of MR elements 4 arranged on the inner peripheral surface of the container 1, a pair of MR elements 4a and a pair of MR elements 4a arranged closest to each tip of the magnetic needle 3 rotated by the geomagnetism H E. A magnetic field is applied to 4b by the ferromagnetic material 5a and 5b provided at both ends of the magnetic needle 3.

【0026】ここで、磁針3のN極と対向するMR素子
4aは、磁針3のN極の先端部に設けられた強磁性体材
料5aによって(+)方向の磁界HMSが印加されること
になり、磁針3のS極と対向するMR素子4bは、磁針
3のS極の先端部に設けられた強磁性体材料5bによっ
て(−)方向の磁界HMSが印加されることになる。
[0026] Here, MR elements 4a that faces the N pole of the compass needle 3, a ferromagnetic material 5a provided at the distal end of the N pole of the magnetic needle 3 (+) to the direction of the magnetic field H MS is applied Thus, the MR element 4b facing the south pole of the magnetic needle 3 is applied with the magnetic field H MS in the (−) direction by the ferromagnetic material 5b provided at the tip of the south pole of the magnetic needle 3.

【0027】従って、上記一対のMR素子4a及び4b
は、それぞれ対応する強磁性体材料5a及び5bからの
磁界印加によって、図5(a)及び(b)に示すよう
に、各抵抗値が、R(ρ)−H特性上の動作点Aまで変
化することになる。また、この場合、一対のMR素子4
a及び4bにも地磁気HE が作用していることから、強
磁性体材料5a及び5bによって決定された動作点Aか
ら、上記作用している地磁気HE の磁界強度に応じた抵
抗分ほど変化する。即ち、上記一対のMR素子4a及び
4bの各抵抗値は、強磁性体材料5a及び5bからの磁
界印加による動作点Aからそれぞれ地磁気HE 分ほど+
側にシフトした点A1及びA2に対応した値となる。
Therefore, the pair of MR elements 4a and 4b
When the magnetic fields are applied from the corresponding ferromagnetic materials 5a and 5b, the respective resistance values are up to the operating point A on the R (ρ) -H characteristic, as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b). It will change. In this case, the pair of MR elements 4
changes from the terrestrial magnetism H E is acting in a and 4b, from the operating point A, which is determined by the ferromagnetic material 5a and 5b, as the resistance component in accordance with the magnetic field intensity of the geomagnetism H E that the working To do. That is, the respective resistance values of the pair of MR elements 4a and 4b are equal to the geomagnetism H E from the operating point A by the magnetic field application from the ferromagnetic materials 5a and 5b, respectively.
The values correspond to the points A1 and A2 shifted to the side.

【0028】また、このとき、複数個のMR素子4中、
上記一対のMR素子4a及び4b以外のMR素子4は、
図5(c)に示すように、強磁性体材料5a及び5bに
よる磁界の作用をほとんど受けないため、地磁気HE
よる微少な抵抗変化のみとなる。即ち、地磁気HE の磁
界強度は、上記磁針3の両先端部に設けられた強磁性体
材料5a及び5bの磁界強度よりも非常に小さく、その
絶対値は、0.4[Oe]以下である。従って、地磁気
E のみによるMR素子4の抵抗変化は、R(ρ)−H
特性上、ほとんど不感帯レベルの変化であり、等価的に
抵抗値の変化はほとんどないものとみることができる。
At this time, among the plurality of MR elements 4,
The MR elements 4 other than the pair of MR elements 4a and 4b are
As shown in FIG. 5C, since the ferromagnetic materials 5a and 5b are hardly affected by the magnetic field, only a slight resistance change due to the geomagnetism H E occurs. That is, the magnetic field strength of the geomagnetism H E is much smaller than the magnetic field strengths of the ferromagnetic materials 5a and 5b provided at both ends of the magnetic needle 3, and its absolute value is 0.4 [Oe] or less. is there. Accordingly, the resistance change of the MR element 4 only by terrestrial magnetism H E is, R (ρ) -H
In terms of characteristics, it can be considered that the dead zone level is almost the same, and equivalently the resistance value hardly changes.

【0029】このことから、容器1の内周面に取り付け
られた多数個のMR素子4のうち、抵抗値の最も低いM
R素子(この場合、MR素子4a)を検出することによ
って、地磁気HE の方位が判別されることになる。
From this fact, of the many MR elements 4 mounted on the inner peripheral surface of the container 1, M having the lowest resistance value is used.
R element (in this case, MR elements 4a) by detecting, so that the orientation of the geomagnetism H E is determined.

【0030】具体的には、図1で示すスキャナー装置7
内のスイッチをテスター8からの制御信号Scの入力に
基づいて順次切り換えて、各MR素子4の抵抗値をテス
ター8により測定し、最も抵抗値が低いMR素子の配置
方向が地磁気の方位となる。
Specifically, the scanner device 7 shown in FIG.
The switches inside are sequentially switched based on the input of the control signal Sc from the tester 8, the resistance value of each MR element 4 is measured by the tester 8, and the arrangement direction of the MR element having the lowest resistance value is the geomagnetic direction. .

【0031】この地磁気の方位を例えば数値データとし
て認識できるようにするには、例えば以下のような構成
を採用することができる。
In order to recognize the direction of the geomagnetism as, for example, numerical data, the following structure can be adopted, for example.

【0032】即ち、地磁気方位の測定において、基準と
なるMR素子(例えば図1においてMR素子4cにて示
す)を予め決定しておき、この基準のMR素子4cに対
する各MR素子4の配列角度を、各MR素子4の配列番
号と共に、テスター8に組み込まれているメモリの所定
の配列変数領域に格納しておく。
That is, in the measurement of the geomagnetic direction, a reference MR element (for example, shown as the MR element 4c in FIG. 1) is previously determined, and the array angle of each MR element 4 with respect to the reference MR element 4c is determined. , And the array numbers of the respective MR elements 4 are stored in a predetermined array variable area of the memory incorporated in the tester 8.

【0033】そして、上記スキャナー装置7による切り
換えと、テスター8による各MR素子4の抵抗値の検出
によって、最も抵抗値の低いMR素子(配列番号)を検
索し、その検索したMR素子の配列番号に基づいて、上
記メモリに格納されている配列番号に対応する配列角度
を読み出し、この読み出した配列角度を地磁気HE の方
位角度として例えばテスター8の操作パネルにある例え
ば液晶ディスプレイにキャラクタ表示させるようにす
る。
The MR device (array number) having the lowest resistance value is searched by the switching by the scanner device 7 and the resistance value of each MR device 4 detected by the tester 8, and the array element number of the searched MR device is searched. Based on the above, the array angle corresponding to the array number stored in the memory is read out, and the read array angle is displayed as a azimuth angle of the geomagnetism H E on the liquid crystal display, for example, on the operation panel of the tester 8. To

【0034】このようにすれば、地磁気HE の方位が客
観的な数値データとして認識することができ、センサー
の方位検出に関する精度が大幅に向上する。
In this way, the azimuth of the geomagnetism H E can be recognized as objective numerical data, and the accuracy of the sensor for detecting the azimuth is significantly improved.

【0035】次に、上記実施例に係るセンサーの変形例
を図6に基づいて説明する。なお、図1と対応するもの
については同符号を記す。
Next, a modification of the sensor according to the above embodiment will be described with reference to FIG. The same reference numerals are given to those corresponding to FIG.

【0036】この変形例に係るセンサーは、図6に示す
ように、上記実施例に係るセンサーとほぼ同じ構成を有
するが、MR素子4として、InSb,InAs,In
AsP,GaAs,Si,Ge等の磁電半導体素子11
を用いた点で異なる。
As shown in FIG. 6, the sensor according to this modification has substantially the same structure as the sensor according to the above-mentioned embodiment, but InSb, InAs, In is used as the MR element 4.
Magnetoelectric semiconductor element 11 such as AsP, GaAs, Si, Ge
The difference is that you used.

【0037】この場合、図7に示すように、例えば感知
部の長さnが3mm、幅wが20μm、厚さtが50n
mの短冊形状の磁電半導体素子11の両端にAuからな
る電極12a及び12bを形成することによりMR素子
が構成される。そして、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11の板面を
垂直方向に貫く方向である。また、この電磁半導体素子
11のR(ρ)−H特性は、図8に示すように、印加さ
れる磁界の絶対値が大きくなるほど、その抵抗値が指数
関数的に大きくなるという特性を有し、上記実施例で用
いた強磁性体材料からなるMR素子4とは、その特性が
逆になっている。
In this case, as shown in FIG. 7, for example, the length n of the sensing portion is 3 mm, the width w is 20 μm, and the thickness t is 50 n.
An MR element is formed by forming electrodes 12a and 12b made of Au on both ends of a strip-shaped magnetoelectric semiconductor element 11 of m. The application direction of the external magnetic field component H S that contributes to the resistance change is a direction that penetrates the plate surface of the magnetoelectric semiconductor element 11 in the vertical direction. Further, the R (ρ) -H characteristic of the electromagnetic semiconductor element 11 has a characteristic that the resistance value thereof increases exponentially as the absolute value of the applied magnetic field increases, as shown in FIG. The characteristics are opposite to those of the MR element 4 made of the ferromagnetic material used in the above embodiment.

【0038】従って、この変形例においては、図6に示
すように、多数個の磁電半導体素子11を容器1の内周
面に取り付ける場合、電磁半導体素子11の主面(長軸
に沿う面のうち、面積の広い面)中、一方の主面を容器
1の内周面に例えば接着剤等によって貼着して行われ
る。
Therefore, in this modified example, as shown in FIG. 6, when a large number of magnetoelectric semiconductor elements 11 are attached to the inner peripheral surface of the container 1, the main surface of the electromagnetic semiconductor element 11 (the surface along the major axis). Among them, one of the main surfaces (having a large area) is attached to the inner peripheral surface of the container 1 by, for example, an adhesive or the like.

【0039】次に、上記変形例に係るセンサーによる地
磁気HE の方位角度の検出原理について説明する。
Next, the principle of detecting the azimuth angle of the geomagnetism H E by the sensor according to the above modification will be described.

【0040】まず、容器1内において支軸2に回転自在
に取り付けられ磁針3が、地磁気HE の作用する方向に
回転移動し、両先端部が地磁気の方位に沿うかたちとな
る。このとき、容器1の内周面に配された多数個の磁電
半導体素子11中、上記地磁気HE によって回転移動し
た磁針3の両先端部に最も近いところに配されている一
対の磁電半導体素子11a及び11bに対し、磁針3の
両先端部に設けられた強磁性体材料5a及び5bによる
磁界(HMS)及び(−HMS)が印加され、この一対の磁
電半導体素子11a及び11bは、強磁性体材料5a及
び5bからの磁界印加によって、図9(a)及び(b)
に示すように、各抵抗値が、R(ρ)−H特性上の動作
点Aまで変化することになる。また、この場合、一対の
磁電半導体素子11a及び11bにも地磁気HE が作用
していることから、強磁性体材料5a及び5bによって
決定された動作点Aから、上記作用している地磁気HE
の磁界強度に応じた抵抗分ほど変化することになる。
First, the magnetic needle 3 rotatably attached to the support shaft 2 in the container 1 rotationally moves in the direction in which the geomagnetism H E acts, so that both tips are in the shape of the geomagnetism. At this time, among a number disposed on the inner peripheral surface of the container 1 pieces of magnetoelectric semiconductor element 11, a pair being arranged at closest to the both ends of the magnetic needle 3 that rotationally moved by the terrestrial magnetism H E magnetoelectric semiconductor element Magnetic fields (H MS ) and (−H MS ) generated by the ferromagnetic materials 5a and 5b provided at both ends of the magnetic needle 3 are applied to 11a and 11b, and the pair of magnetoelectric semiconductor elements 11a and 11b are 9 (a) and 9 (b) by applying a magnetic field from the ferromagnetic materials 5a and 5b.
As shown in, each resistance value changes up to the operating point A on the R (ρ) -H characteristic. In this case, since the acting geomagnetic H E in the pair of magneto-electric semiconductor elements 11a and 11b, the operating point A, which is determined by the ferromagnetic material 5a and 5b, a geomagnetic H E that the working
The resistance changes according to the strength of the magnetic field.

【0041】また、このとき、複数個の磁電半導体素子
11中、上記一対の磁電半導体素子11a及び11b以
外の磁電半導体素子11は、図9(c)に示すように、
強磁性体材料5a及び5bによる磁界の作用をほとんど
受けないため、地磁気HE による微少な抵抗変化のみと
なる。従って、地磁気HE のみによる磁電半導体素子1
1の抵抗変化は、R(ρ)−H特性上、ほとんど不感帯
レベルの変化であり、等価的に抵抗の変化はほとんどな
いとみることができる。
At this time, among the plurality of magnetoelectric semiconductor elements 11, the magnetoelectric semiconductor elements 11 other than the pair of magnetoelectric semiconductor elements 11a and 11b are as shown in FIG. 9 (c).
Since not subjected almost the action of the magnetic field by ferromagnetic materials 5a and 5b, the only slight resistance change due to terrestrial magnetism H E. Therefore, the magnetoelectric semiconductor element 1 based only on the geomagnetism H E
The resistance change of No. 1 is almost a change in the dead zone level on the R (ρ) -H characteristic, and it can be considered that there is almost no change in resistance equivalently.

【0042】このようなことから、容器1の内周面に配
された複数の磁電半導体素子11に関し、各抵抗値の変
化を検出することにより、地磁気HE の方位を知ること
ができる。具体的には、図6で示すスキャナー装置7内
のスイッチをテスター8からの制御信号Scの入力に基
づいて順次切り換えて、各電磁半導体素子11の抵抗値
をテスター8により測定し、最も抵抗値が高い電磁半導
体素子11の配置方向が地磁気の方位となる。
From the above, it is possible to know the direction of the geomagnetism H E by detecting the change in each resistance value of the plurality of magnetoelectric semiconductor elements 11 arranged on the inner peripheral surface of the container 1. Specifically, the switches in the scanner device 7 shown in FIG. 6 are sequentially switched based on the input of the control signal Sc from the tester 8, and the resistance value of each electromagnetic semiconductor element 11 is measured by the tester 8 to obtain the highest resistance value. The direction of arrangement of the electromagnetic semiconductor element 11 having a high magnetic field is the direction of geomagnetism.

【0043】この変形例においても、上記実施例と同様
に、地磁気の方位を数値データとして認識することがで
きる構成を採用することができる。即ち、地磁気方位の
測定において、基準となる磁電半導体素子(例えば図6
において電磁半導体素子11cにて示す)を予め決定し
ておき、この基準の磁電半導体素子11cに対する各磁
電半導体素子11の配列角度を、その磁電半導体素子1
1の配列番号と共に、テスター8に組み込まれているメ
モリの所定の配列変数領域に格納しておく。
Also in this modified example, as in the above-described embodiment, a structure capable of recognizing the geomagnetic direction as numerical data can be adopted. That is, in the measurement of the geomagnetic direction, a reference magnetoelectric semiconductor element (for example, FIG.
In the electromagnetic semiconductor element 11c) is determined in advance, and the arrangement angle of each magnetoelectric semiconductor element 11 with respect to this reference magnetoelectric semiconductor element 11c is determined by the magnetoelectric semiconductor element 1c.
It is stored together with the array element number of 1 in a predetermined array variable area of the memory incorporated in the tester 8.

【0044】そして、上記スキャナー装置7による切り
換えと、テスター8による各磁電半導体素子11の抵抗
値の検出によって、最も抵抗値の高い磁電半導体素子1
1(配列番号)を検索し、その検索した磁電半導体素子
11の配列番号に基づいて、上記メモリに格納されてい
る配列番号に対応する配列角度を読み出し、この読み出
した配列角度を地磁気HE の方位角度として例えばテス
ター8の操作パネルにある例えば液晶ディスプレイにキ
ャラクタ表示させるようにする。
Then, by the switching by the scanner device 7 and the detection of the resistance value of each magnetoelectric semiconductor element 11 by the tester 8, the magnetoelectric semiconductor element 1 having the highest resistance value is obtained.
1 searching (SEQ ID NO:), based on the sequence number of the magneto-electric semiconductor element 11 and the search reads the arrangement angle corresponding to SEQ number stored in the memory, the arrangement angle of the readout of the geomagnetism H E As an azimuth angle, a character is displayed on, for example, a liquid crystal display on the operation panel of the tester 8.

【0045】このようにすれば、地磁気HE の方位が客
観的な数値データとして認識することができ、センサー
の方位検出に関する精度が大幅に向上する。
In this way, the azimuth of the geomagnetism H E can be recognized as objective numerical data, and the accuracy in detecting the azimuth of the sensor is greatly improved.

【0046】[0046]

【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、円筒状容器の内周に、その円周上に
沿って複数の磁気抵抗効果素子を配し、上記容器内に軸
方向に対して回転自在な磁針を配し、該磁針の先端部に
強磁性体材料を設けるようにしたので、ダイレクト方位
決定及び数値的な読取りが可能で、方位決定の精度を向
上させることができる。
As described above, according to the geomagnetic direction sensor of the present invention, a plurality of magnetoresistive effect elements are arranged on the inner circumference of a cylindrical container along the circumference thereof, and the magnetoresistive effect element is arranged in the container. Since a magnetic needle that is rotatable in the axial direction is provided and a ferromagnetic material is provided at the tip of the magnetic needle, direct azimuth determination and numerical reading are possible, and the accuracy of azimuth determination is improved. You can

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

【図1】本発明に係る地磁気方位センサーの実施例を示
す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a geomagnetic direction sensor according to the present invention.

【図2】実施例に係る地磁気方位センサーに用いられる
強磁性体材料によるMR素子を示す平面図である。
FIG. 2 is a plan view showing an MR element made of a ferromagnetic material used in the geomagnetic direction sensor according to the example.

【図3】上記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. 3 is an explanatory diagram showing vector analysis of resistance change when an external magnetic field is applied to the MR element.

【図4】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(ρ)−H特性)を示す特性図であ
る。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a change in resistance value (R (ρ) -H characteristic) of the MR element with respect to a change in an external magnetic field (or θ).

【図5】本実施例に係る地磁気方位センサーによる地磁
気の方位角度の検出原理をMR素子のR(ρ)−H特性
に基づいて示す説明図であり、同図(a)は磁針のN極
と対向するMR素子のR(ρ)−H特性を示し、同図
(b)は磁針のS極と対向するMR素子のR(ρ)−H
特性を示し、同図(c)はそれ以外のMR素子のR
(ρ)−H特性を示す。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the principle of detecting the azimuth angle of the geomagnetism by the geomagnetic azimuth sensor according to the present embodiment based on the R (ρ) -H characteristic of the MR element, and FIG. 5 (a) is the N pole of the magnetic needle. Shows the R (ρ) -H characteristic of the MR element facing to, and the figure (b) shows the R (ρ) -H of the MR element facing to the S pole of the magnetic needle.
The characteristics of the MR element are shown in FIG.
(Ρ) -H characteristics are shown.

【図6】本実施例に係る地磁気方位センサーの変形例を
示す構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram showing a modification of the geomagnetic direction sensor according to the present embodiment.

【図7】変形例に係る地磁気方位センサーに用いられる
磁電半導体素子を示す斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view showing a magnetoelectric semiconductor element used in a geomagnetic direction sensor according to a modification.

【図8】外部磁界Hの変化に対する磁電半導体素子の抵
抗値の変化(R(ρ)−H特性)を示す特性図である。
FIG. 8 is a characteristic diagram showing a change in resistance value (R (ρ) -H characteristic) of the magnetoelectric semiconductor element with respect to a change in the external magnetic field H.

【図9】変形例に係る地磁気方位センサーによる地磁気
の方位角度の検出原理を磁電半導体素子のR(ρ)−H
特性に基づいて示す説明図であり、同図(a)は磁針の
N極と対向する磁電半導体素子のR(ρ)−H特性を示
し、同図(b)は磁針のS極と対向する磁電半導体素子
のR(ρ)−H特性を示し、同図(c)はそれ以外の磁
電半導体素子のR(ρ)−H特性を示す。
FIG. 9 shows the principle of detection of the azimuth angle of the geomagnetism by the geomagnetic azimuth sensor according to the modification as R (ρ) -H of the magnetoelectric semiconductor element.
It is explanatory drawing shown based on a characteristic, the figure (a) shows the R ((rho))-H characteristic of the magnetoelectric semiconductor element which opposes the N pole of a magnetic needle, and the same figure (b) opposes the S pole of a magnetic needle. The R (ρ) -H characteristic of the magnetoelectric semiconductor element is shown, and the figure (c) shows the R (ρ) -H characteristic of the other magnetoelectric semiconductor elements.

【図10】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. 10 is a plan view showing a magnet type geomagnetic direction sensor according to a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 容器 2 支軸 3 磁針 4 MR素子(強磁性体) 5a及び5b 強磁性体材料 6a及び6b 電極 7 スキャナー装置 8 テスター 11 磁電半導体素子 1 container 2 spindle 3 magnetic needle 4 MR element (ferromagnetic material) 5a and 5b ferromagnetic material 6a and 6b electrode 7 scanner device 8 tester 11 magnetoelectric semiconductor element

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 円筒状容器の内周に、その円周上に沿っ
て複数の磁気抵抗効果素子が配され、上記容器内に軸方
向に対して回転自在な磁針が配され、該磁針の先端部に
強磁性体材料を有することを特徴とする地磁気方位セン
サー。
1. A cylindrical container is provided with a plurality of magnetoresistive effect elements along the circumference of the inner periphery thereof, and a magnetic needle rotatable in the axial direction is arranged in the container. A geomagnetic direction sensor having a ferromagnetic material at its tip.
【請求項2】 上記複数の磁気抵抗効果素子は、短冊形
状に形成され、それぞれの長軸が上記容器の軸方向に沿
って、上記容器の内周に配されることを特徴とする請求
項1記載の地磁気方位センサー。
2. The magnetoresistive effect element is formed in a strip shape, and a long axis of each is arranged on an inner circumference of the container along an axial direction of the container. 1. Geomagnetic direction sensor according to 1.
【請求項3】 上記強磁性体材料は、上記磁気抵抗効果
素子に対して、その抵抗−磁界特性上の動作点を決定す
る磁界を発生することを特徴とする請求項1又は2記載
の地磁気方位センサー。
3. The geomagnetism according to claim 1, wherein the ferromagnetic material generates a magnetic field that determines an operating point on the resistance-magnetic field characteristic of the magnetoresistive effect element. Direction sensor.
【請求項4】 上記複数の磁気抵抗効果素子が、強磁性
体材料から形成されていることを特徴とする請求項1、
2又は3記載の地磁気方位センサー。
4. The magnetoresistive effect element is formed of a ferromagnetic material.
The geomagnetic direction sensor according to 2 or 3.
【請求項5】 上記複数の磁気抵抗効果素子が、磁電半
導体材料から形成されていることを特徴とする請求項
1、2又は3記載の地磁気方位センサー。
5. The geomagnetic direction sensor according to claim 1, wherein the plurality of magnetoresistive effect elements are formed of a magnetoelectric semiconductor material.
JP5195561A 1993-07-14 1993-07-14 Geomagnetic direction sensor Withdrawn JPH0727565A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103885012A (en) * 2012-12-20 2014-06-25 上海联影医疗科技有限公司 Method for positioning electrical center of magnet
US9789026B2 (en) 2012-09-25 2017-10-17 Joseph Hanson Cardiopulmonary resuscitation device and method of use

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