JPS60194309A - 磁気方位計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、磁気方位計、特に回転盤に磁気センｔ’ｆｒ
搭載して磁気センサを回転させ、回転盤の回転を検出す
るロータリエンコーダのノぐルスを１回転盤に設けられ
た基準点と磁気センサが地磁気を切ることｖｃｘｖ発生
する電圧波形とに基づき得られたゲート信号でカウント
し、方位角をめるようにした磁気方位計に関するもので
ある。

従来の方位計は種々の型のものがあるが、真北を検出す
るものが多い。しかしながら、この真北を正確に検出す
ることに困難であり、この不定の真北から何度といった
具合に方位角をめているので、測定精度が悪い欠点があ
った。

本発明は上記の欠点全解決することを目的としており、
従来の真北を直接検出せず１束または西の方位を正確を
め、これに基づいて真北を得るようにして測定精度の優
れた磁気方位針を提供丁ることを目的としている。そし
てそのため本発明の磁気方位計に地磁気を挽出する磁気
センサと、磁気センサを回転させる磁気センサ回転装置
と。

磁気センサ回転装置の回転？検出し、その回転に比例し
てパルスを出力するロータリエンコーダと、磁気センサ
に発生した電圧の零電位を検出するゼロクロスコンパレ
ータと、磁気センナ回転装置の回転盤に設けられた基準
点を検知する基準点検知装置と、基準点検知装置が上記
基準点を検知したトキからゼロクロスコンパレータの零
電位検出までの間ゲート？開くゲート回路部と、当該ゲ
ート回路部のゲート開放の間に上記ロータリエンコーダ
カラノパルスｔカウントするカウンタ部と、ゼロクロス
コンパレータが検出する零電位のクロスする電圧方向に
応じて真北と、基準点検知装置及び上記回転円盤の中心
を結ぶ線とのなす角の角度換算を行う角度換算回路部と
を備え、磁気センサの回転に比例して出力するロータリ
エンコーダの／七ルスｔカウントすることに工９方位角
を得るようにしたことを特徴としている。以下図面を参
照しながら本発明の磁気方位計の一実施例を説明する、
。

第１図は本発明に係る磁気方位計の一実施例構成、第２
図はカウンタ部の一実施例構成、第３図は磁気センサ回
転装置の一実施例を説明している構造図、第４図は第３
図の側面図、第５図は第１図の動作を説明している動作
説明図を示している。

第１図において、１は磁気センサ、２は磁気センサ回転
装置、３はロータリエンコーダ、４は基準点検知装置、
５は増幅器、６にゼロクロスコンパレータ、７に微分回
路、８は極性判別回路、９はフリップフロンプ回路、１
０はアンド回路、１１はカウンタ部、１２は角度換算回
路部全辰わしている。

磁気センサ１は１軸区の磁気センサであり、空心或いは
磁心にコイルが巻回されたものである。

磁気センｔｌは磁気センサ回転装置ｔ２によって水平方
向に回転させられる。磁気センサ回転装置２は、第３図
、第４図に示されているよう［、回転盤１９をモータ２
０等の駆動装置で回転させる装置であり１回転盤１９上
に磁気センサ１が取付られている。回転盤１９ｉ回転さ
せるモータ２０は。

常に厳密な定速回転を必ずしも必要とするものではない
。この理由に後視説明する。地磁気は、周知の如く北半
球では伏角１で下方向に同いておシ。

回転盤　９が水平方向に回転すると磁気センサ１が地磁
気金切シ、磁気セン＋ｊ１には第５図（イ）に示された
波形の出力電圧が誘起される。丁なわち磁気センサ１に
北と南方向とで地磁気を最も多く切り、東と西方向で地
磁気を切るのが最も少なくなるので、北、南方向で最大
・最小電圧が発生し、束、西方向で零電位となる波形の
出力電圧が誘起される。

磁気センサ１が取付けられた回転盤１９０円周近傍に測
定基準となる小穴（穴の存在を明白にするため拡大して
図示されている）２１が設けられ。

当該小穴２１に検知するため回転盤１９の上下面に基準
点検知装置４の発光素子２２及び受光素子２３が取付板
２４に設けられている。発光素子２２から放出された光
が基準点の小穴２１を通り受光素子２３で受光されるこ
とによシ、回転盤１９に設けられた基準点を検知するこ
とができる０回転盤１９上に設けられた測定基準の基準
点全検知する基準点検知装置４として、上記の小穴２１
に替え回転盤１９に反射ｉｔ−貼付け、回転盤１９の一
方側に設けた発光素子と受光素子とによって構成するこ
ともできる。

磁気センサＢｃ誘起した出力電圧は、スリップリング２
５．２６に介して磁気センサ回転装置２から取出され、
増幅器５で適宜増幅された後、ゼロクロスコンノぞレー
タ６へ導びかれる。なお磁気センサ１に誘起した出力電
圧金回転盤１９に設けられた増幅器５で適宜増幅した後
、スリップリン１’２ｓ、２６に介してゼロクロスコン
ノぐレータ６へ導入してもよい。ゼロクロスコンパレー
タ６で磁気センサｌに誘起した出力電圧の零電位が検出
される。丁なわち第５図（ロ）図示の如くＷ点（西）で
立上り、Ｅ点（束）で立下る信号波形がゼロクロスコン
ノぞレータ６から出力される。この信号波形は微分回路
７を通すことにより第５図（ハ）図示の微分出力信号が
得られる。

基準点検知装置４０発光素子２２と受光素子２３との間
に回転盤１９に設けられた小穴２１の通過を基準点検知
装置４が検知すると、基準点検知装置ｔ４からゲート回
路部のフリップフロップ回路９へ基準点検知信号が送ら
れ、当該フリップフロップ回路９から論理Ｈ（以下単に
Ｈ，Ｌの如く略記する）全出力し、アンド回路１０のゲ
ートを開く。

また微分回路７から出力された微分出力信号は極性判別
回路８Ｖｃよって負又は正のいずれか一方だけの微分出
力信号が得られ、この負又は正のいずれか一方の微分出
力信号によってフリップフロップ回路９はリセットされ
る。これによシ当該フリツプフロンゾ回路９の出力はＬ
となシ、アンド回路１０のゲート’に閉じさせる。この
ゲート回路部のアンド回路１０のゲートが開いている間
、ロータリエンコーダ３から送られてくるパルス音カウ
ンタ部１１はカウントする。

ロータリエンコーダ３に上記で説明した様に。

回転盤１９’に回転させるモータ２０の回転全検出して
おり５回転盤１９が１回転する毎に所定のパルス？出力
する。すなわち磁気センサ１に誘起される出力電圧の１
周期、例えば第５図ピ）のＷ点から次のＷ点までの間に
ロータリエンコーダ３が出力するノぞルスの数に常に一
定となっている。従がって回転盤１９に回転むらが生じ
ても、すなわちモータ２０が常に厳格な定速回転を保持
しなくても、磁気センサＩＶｃ誘起される出力電圧の１
周期にロータリエンコーダ３が出力するノぞルスの数は
不変である。この点、丁なわち磁気センサ１が取付けら
れている回転盤１’ｌ−常に定速回転させることを要し
ないので、モータ２０の穆類にどんな型のものを使って
もよい所に本発明の特徴が存在するのである。

アンド回路ｌＯのゲートを負の微分出力（ｉ号Ｂで閉じ
るように極性判別回路８を設定しておけばカウンタ部１
１ｔ／′Ｘ、第５図（へ）に示したように、基準点検知
装置４が基準点の小穴２１（第５図（イ）の９点）を検
知したとき出力する基準点検知信号の発生時点（第５図
に）図示のノソルスＰ）から微分回路７の微分出力信号
Ｂの発生時点、すなわちＥ点までのロータリエンコーダ
３から出力されているパルスの数ｔカウントする。

また、アンド回路ｌＯのゲートを正の微分出力信号Ａで
閉じるように極性判別回路８を設定しておけば、カウン
タ部１１ｒ＋、第５図（ト）に示したように、基準点検
知装置４が基準点の小穴２１（第５図（イ）の９点）を
検知したとき出力する基準点検知信号の発生時点（第５
図に）図示のパルスＰ）から微分回路７の微分出力信号
人の発生時点、すなわちＷ点までのロータリエンコーダ
３から出力されているパルスの数ｔカウントする。

回転盤１９の定速回転、不定速回転のいかんにかかわら
ず磁気センサｌに誘起される出力電圧の１周期における
ロータリエンコーダ３の出力するノぞルスの数は、前記
説明の如く常に一定である。

従がって真北からＥ点またはＷ点までのパルス数は常に
定数とな９、カウンタ部１１にカウントされ次パルス数
から上記の真北からＥＡまｆｃはＷ点までのノξルス数
を引くことにより、基準点検知装置４の発光素子２２．
受光素子２３と回転盤１９の中心０とを結ぶ方位角がそ
れぞれめられる。

これらの角度換算が角度換算回路部１２で行われ、方位
角が表示装置ま７′ｃｔｚ方位角イサ号として他の機器
へ送られる。

今、回転盤１９が１回転し、当該回転盤１９に取付けら
れている磁気センサＩＫ誘起される出力電圧の１周期の
間にロータリエンコーダ３から出力されるノぐルスの数
ｔ１例えば３６００個とし、アンド回路１０のゲートが
負の微分出力信号Ｂで閉じられるように極性判別回路８
が設定されている第５図（ホ）の場合について説明して
ゆく。

初期設定として図示されていない信号で遅延回路１７を
作動させ、当該遅延回路１７から出力する遅延パルス信
号でカウンタ１３　、　ｍ定１ＫＦ−パ検出器１８をリ
セットし、シリセットカウンタ１４゜１５にそれぞれプ
リセントする。同時に選択回路１６をリセットしてツリ
セットカウンタ１４の内容を当該選択回路１６から出力
させる。

ツリセットカウンタ１４には９００がゾリセットされ、
プリセントカウンタ１５には４５０ｏがプリセットされ
る。規定値オーバ検出器１８はカウンタ１０の内容が９
０（ｌ超えたときＨを出力して１選択回路１６ｔ−切換
えツリセットカウンタ１８の内容を当該選択回路１６か
ら出力させる。

基準点検知装置４が回転盤１９に設けられた小穴２１全
検知すると、アンド回路１０のゲートが開キ、ロータリ
エンコーダ３からの１周期に付き３６０（ＨＥ（Ｄ］ぐ
ルス會カウンタ１３にカウントする。プリセットカウン
タ１４．１５は上Ｈ己のノぐルスが入力する毎に各ブリ
セント値９００．４５００から順次引かれてゆく。

ゼｐクロスコンノぞレータ６が零電位、即ちＢ魚倉検出
し、極性判別回路８から負の微分出力信号Ｂが出力され
、アンド回路１０のゲートが閉じたときの、第５Ｎ（ホ
）に示されたゲートが開いている間にカウンタ１３に入
力したロータリエンコーダ３からのパルスの数ｔ−１今
仮Ｖｃ６８５であったとすれば、プリセットカウンタ１
４の内容は９００−６８５＝２１５１１ｒ、示し、また
プリセットカラン、り１５の内容は４５００−６８５＝
３８１５を示す。

一方規定値オーバ検出器Ｈｔａ、当該規定値オーバ検出
器１８の規定値９００よシもカウンタ１３のカウント数
６８５が小さいので、依然としてＬｉ出力している。丁
なわち選択回路１６にブリセントカウンタ１４の内容の
２１５を出力している。

このツリセントカウンタ１４の内容の信号が角度換算回
路部１２へ送られ、２１．５度に角度換算が行われる。

なお小数点以下０．５も必要に応じ６０進法に換算する
ようにしておけば、２１［３０分の信号が出力されてく
る。

ｉたカウンタ１３に入力されたロータリエンコーダ３か
らのパルス数が９００を超えた、例えば１８４２であっ
たならば、規定値オーバ検出器１８はカウンタ１３が９
００を超えた時点でＨ’ｒ出力し、選択回路１６を切換
メ１、プリセットカウンタ１５の内容を出力するように
作動させる。従がって選択回路１６からはツリセットカ
ウンタ１５の内容の４５００−１８４２＝２６５８が出
力されてくる。角度換算回路部１２で２６５．８度また
は４？ ２６５度祠分の如く角度換算が行われる。

周知の如く、方位角は真北から時計廻シ方向に測定され
る。従がって上記の如くＥ点の位置、すなわち極性判別
回路８からの負の微分出力信号Ｂでアンド回路１０のゲ
ートを閉じるようにしている場合に、真北からＥ点（東
）までのカウンタ１３に入力子゛るロータリエンコーダ
３のパルス数、すなわち規定値オーバ検出器１８の規定
値９００を超えるか否かによってプリセントカウンタ１
４または１５の内容を選択回路１６で切換えて角度換算
回路部１２へ出力する必要が生じるのである。

極性判別回路８から負の微分出力信号Ｂが出力した後、
遅延回路１７から所定時間後に遅延パルス信号全出力す
る。この遅延、６ルス信号によッテ初期設足した時と同
様に、カウンタ１３、規定値オーバ検出器１８がリセッ
トされ、プリセットカウンタ１４．１５は９００と４５
００にそれぞれプリセットされる。また選択回路１６に
プリセットカラ／り１４側の内容を出力する工うにリセ
ットされる。そして次の周期の測定が上記説明の如く再
び開始される。

一方極性判別回路８から正の微分出力信号人を出力する
ように設定しておき当該正の微分出力信号Ａ１すなわち
Ｗ点でアンド回路１０のゲート全閉じさせて方位角を測
定することもできる。上記の場合と同様の争件で説明す
ると次の如くである。

プリセットカウンタ１４にはプリセット［工って２７０
０が設定され、プリセットカウンタ１５には６３００が
プリセットによって設定されるようにしておく。また規
定値オーバ検出器１８には２７００ｔ−規定値としてお
く。カウンタ１３の／ぞルス数が当該規定値２７００以
下のと＠は、プリセットカウンタ１４の内容が選択回路
１６から出力され、カウンタ１３のパルス数が２７００
ｔ−超えたときは、プリセットカウンタ１５の内容が選
択回路１６から出力される。このように構成された第２
図のカウンタ部の動作に前記説明の場合と同様であシ、
カウンタ１３へ入力したパルス数が規定値オーバ検出回
路１８の規定値２７００’に超えるか否かによって、い
ずれのプリセントカクンタ１４．１５の内容が出力され
てくるか決定される。そしてその選択されたツリセット
カウンタの内容が角度換算回路部１２へ送られ、角贋換
算が行われる。

以上の説明から明らかな様に回転盤１９０１回転により
微分回路７から出力される負の微分出力信号Ｂ及び正の
微分出力１１号Ａが得られ、アンド回路１０のゲートケ
それぞれの微分出力信号＆Ｃよって閉じることができる
ので、極性判別回路８と、クリップフロンゾ回路９及び
アンド回路１０のゲート回路部と、カウンタ部１１％丁
なわち第２図図示のカウンタ部とをそれぞれ２組設けて
おけば。

第５図（ホ）図示の如くアンド回路１０のゲートがＥ点
によって閉じられる場合と、第５図（ト）図示の如くア
ンド回路１０のゲートがＷ点によって閉じられる場合と
の２通りの方位角を得ることができる。

この２つの方位角を角度換算回路部１２で相方ロ平均す
れば、更に精度の優れた方位角の測定となる。

このように２つの方位角を得て相加平均する方法が製品
化されている。

なお上記の説明では、説ＢＡｔ−判シ易いようにロータ
リエンコーダ３から出力されるパルスを回転盤１９の１
回転に付き３６００個としているが、ロータリエンコー
ダ３の出力パルス数に任意に選定できることは言うまで
もない。このロータリエンコーダ３の出力パルス数に応
じて、プリセットカウンタ１４，１５のプリセント値及
び規定値オーバ検出器１８の規定値を適宜の値に選足し
、かつ角度換算回路部９で所定の角度換算処理を行うこ
とになる。

また回転盤１９の同転速度を上げ、ゲート回路部のアン
ド回路１０のゲートを閉じるタイミング２１つおき、或
いは２つおきの正”ｉｆｃは負の微分出力信号で閉じさ
せ、カウンタ部１１のツリセットカウンタ１４．１５及
び規定値オーバ検出器１８の各値？適当に選べば、なお
一層、測定精度が向上する。

なお、基準点検知装置４や微分回路７等によって生じる
ゲート回路部のアンド回路１０のゲート開閉に伴う遅延
時間等に、予め測定して補正して、おき１回転盤１９に
設けられた小穴２１の検知時点カラ、ゼロクロスコンノ
ぞレータ６の零ｍ位検出時点までの第５図（ホ）、（ト
）に示されたゲート開放時間は、正確なものとなってい
ることは言うまでもない。

以上説明した如く、本発明によれば、磁気セン？を回転
させ、誘起された出力電圧に基づき正確にめられる東（
ＦＪＪ点、西（Ｗ）点から真北をめ、これを基準に方位
角ヶ求めているので、その測定精度は向上し、優れた磁
気方位針が現果される。

しかも磁気センサを回転させる駆動装置のモータ等に回
転むらが生じた場合でも、磁気センサに誘起された出力
電圧の１周期に発生するロータリエンコーダのパルス数
は常に一足であシ、磁気センサを回転させる磁気センサ
回転装置の制御が容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る磁気方位計の一実施例構成、第２
図はカウンタ部の一実施例構成、第３図は磁気センサ回
転装置の一実施例を説明している構造図、第４図は第３
図の側面図、第５図は第１図の動作？説明している動作
説明図を示している。 図中、１は磁気センサ、２Ｖ′Ｘ、磁気センサ回転装置
、３はロータリエンコーダ、４は基準点検知装置、５に
増幅器、６はゼロクロスコンノぐレータ、７に微分回路
、８は極性判別回路、９はクリップフロンゾ回路、１０
はアンド回路、１１はカウンタ部、１２は角度換算回路
部、１３はカウンタ。 １４．１５Ｕシリセツトカウンタ、１６は選択回路、１
７は遅延回路、１８は規定値オーツ々検出器、１９は回
転盤、２０はモータ、２１は小穴、２２は発光素子、２
３は受光素子、２４は取付板、２５．２６Ｈスリツプリ
ングを表わしている。 特許出願人　株式会社京三製作所

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 地磁気を検出する磁気センサと、１ｉ＆気センサ會回転
   させる磁気センサ回転装置と、磁気センナ回転装置の回
   転？検出し、その回転に比例してパルスを出力するロー
   タリエンコーダと、磁気センサに発生しｆｃ電圧の零電
   位を検出するゼロクロスコンパレータと、磁気センサ回
   転装置の回転盤に設けられた基準点を検知する基準点検
   知装置と、基準点検知装置が上記基準点を検知したとき
   からゼロクロスコンノぞレータの零電位検出までの間ゲ
   ートを開くゲート回路部と、当該ゲート回路部のゲート
   開放の間に上記ロータリエンコーダからのパルスケカウ
   ントするカウンタ部と、ゼロクロスコンパレータが検出
   する零電位のクロスする電圧方向に応じて真北と、基準
   点検知装置及び上記回転円盤の中心を結ぶ線とのなす角
   の角板換算を行う４１！１度簸普ｎ政部シ阜檀φ　庸佃
   ＋ソ廿σ１旧Ｉ　ＣＩＦ　１４＜例して出力するロータ
   リエンコーダのパルスをカウントすることにニジ方位角
   を得るようにしたこと１に％徴とする磁気方位針。