JPS6239882B2 - - Google Patents

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JPS6239882B2
JPS6239882B2 JP55152654A JP15265480A JPS6239882B2 JP S6239882 B2 JPS6239882 B2 JP S6239882B2 JP 55152654 A JP55152654 A JP 55152654A JP 15265480 A JP15265480 A JP 15265480A JP S6239882 B2 JPS6239882 B2 JP S6239882B2
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JP
Japan
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output
flux gate
drive power
flop
outputs
Prior art date
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JP55152654A
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Japanese (ja)
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JPS5776410A (en
Inventor
Hiroshi Ando
Hiroshi Higashida
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Kikusui Electronics Corp
Original Assignee
Kikusui Electronics Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C17/00Compasses; Devices for ascertaining true or magnetic north for navigation or surveying purposes
    • G01C17/02Magnetic compasses
    • G01C17/28Electromagnetic compasses
    • G01C17/30Earth-inductor compasses

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は地磁気の方向を静止形センサーによつ
て検出してデジタル信号を得る方位検出装置に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an orientation detection device that detects the direction of earth's magnetic field using a stationary sensor and obtains a digital signal.

第1図はフラツクス・ゲート型磁力計によつて
検出した地磁気からの方位をデジタル信号として
得るために考えられた装置のブロツク図である。
図中Se11はX方向の磁界を検出するX軸セン
サ、Se21′はY方向の磁界を検出するY軸センサ
でそれぞれ直交して配置される。各センサSe1
1,Se21′の検出信号はそれぞれ微小信号を安定
に増幅するために直交変換器MOD12,MOD2
2′により直流信号を交流信号に変換しバンドパ
ス増幅器AMP13,AMP23′で所定レベルまで増
幅する。そしてこの増幅出力を信号の大きさと極
性を再現する同期整流回路DEMO14,DEMO2
4′で整流し、再び直流を得る。そしてこの整流
出力をバツフアアンプB.AMP15,B.AMP25′を
介してアナログ−デジタル変換器A/D7でデジ
タル変換して演算回路ARITH8へ与える。演算
回路ARITH8では次の(1)式により地磁気の磁北
からの角度θすなわち方位のtanθを得、さらに
(2)式により角度θを得る。
FIG. 1 is a block diagram of a device devised for obtaining the azimuth from the earth's magnetic field detected by a flux gate magnetometer as a digital signal.
In the figure, Se 1 1 is an X-axis sensor that detects a magnetic field in the X direction, and Se 2 1' is a Y-axis sensor that detects a magnetic field in the Y direction, which are arranged orthogonally to each other. Each sensor Se 1
The detection signals of 1 and Se 2 1' are respectively connected to orthogonal converters MOD 1 2 and MOD 2 in order to stably amplify the minute signals.
2' converts the DC signal into an AC signal, which is amplified to a predetermined level by bandpass amplifiers AMP 1 3 and AMP 2 3'. Then, a synchronous rectifier circuit DEMO 1 4, DEMO 2 reproduces the magnitude and polarity of the signal from this amplified output.
4' to obtain direct current again. This rectified output is then digitally converted by an analog-to-digital converter A/D7 via buffer amplifiers B.AMP 1 5 and B.AMP 2 5' and is applied to an arithmetic circuit ARITH8. The arithmetic circuit ARITH8 uses the following equation (1) to obtain the angle θ of the earth's magnetic field from the magnetic north, that is, tanθ of the azimuth, and further
Obtain the angle θ using equation (2).

Y÷X=tanθ ………(1) θ=tan-1(Y/X) ………(2) なおこの方位はデジタル演算だけでなく、たと
えばバツフアアンプB.AMP15,B.AMP25′の出
力を直接アナログ演算して得、この演算結果をデ
ジタル変換しても同様の結果となる。
Y ÷ _ Even if the output of ' is obtained by direct analog calculation and the result of this calculation is converted into digital, the same result will be obtained.

しかしながらこのようなものでは、演算回路、
A/D変換器等の複雑かつ高価な部品を必要とす
る欠点があつた。
However, in such a device, the arithmetic circuit,
It has the disadvantage of requiring complicated and expensive parts such as an A/D converter.

本発明は上記の事情に鑑みてなされてもので簡
単な構成でデジタル的に方位信号を得ることがで
きしかもコストも安価な方位検出装置を提供する
ことを目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide an azimuth detection device that can digitally obtain an azimuth signal with a simple configuration and is inexpensive.

以下本発明の一実施例を第2図に示すブロツク
図を参照して詳細に説明する。第2図において1
1はクロツク発振器、12はクロツク発振器11
の出力がカウント入力Cuへ与えられる8ビツト
カウンタである。そして13は8ビツトカウンタ
12のカウント値がストローブ入力へ与えられる
ストローブ信号に応動して保持する8ビツトラツ
チである。14は8ビツトカウンタ12のキヤリ
出力CAから与えられるキヤリ信号で出力を反転
するT型フリツプフロツプ、15はD型フリツプ
フロツプでT型フリツプフロツプ14の出力Q9
がD入力へ与えられ、8ビツトカウンタ12のビ
ツト7の出力Q7がクロツク入力CKへ与えられ
る。そしてT型フリツプフロツプ14の出力Q9
およびD型フリツプフロツプ15の出力Qをそれ
ぞれインバータ16,17で反転してフラツクス
ゲート駆動用電力増幅器18,19へ与える。そ
して20,21は上記電力増幅器18,19の出
力が与えられる直交して配置されたフラツクスゲ
ートセンサである。このフラツクスゲートセンサ
20,21の出力を加算器および位相補正器22
で加算して位相補正を行ないバンドパス増幅器2
3で増幅して電圧比較器24へ与える。この電圧
比較器24の出力をD型フリツプフロツプ25の
クロツク入力CKへ与える。そしてこのD型フリ
ツプフロツプ25の出力QをD型フリツプフロツ
プ26のD入力へ与える。またこのD型フリツプ
フロツプ26のクロツク入力CKにクロツク発振
器11の出力をインバータ32を介して与え、出
力Qを8ビツトラツチ13のストローブ入力
STBへ与え、出力を抵抗27、コンデンサ2
8からなる遅延回路を介してNANDゲート29の
一方の入力へ与える。一方ストローブのインヒビ
ツト端子31へ与えられる信号をインバータ30
を介してNANDゲート29の他方の入力へ与え、
この出力をD型フリツプフロツプ25,26のリ
セツト端子へ与える。また上記インヒビツト端子
31へ与えられる信号を8ビツトラツチ13の出
力デイスエネーブル入力DSへ与えるようにして
いる。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the block diagram shown in FIG. In Figure 2, 1
1 is a clock oscillator, 12 is a clock oscillator 11
is an 8-bit counter whose output is applied to the count input Cu. Reference numeral 13 denotes an 8-bit latch that holds the count value of the 8-bit counter 12 in response to a strobe signal applied to the strobe input. 14 is a T-type flip-flop that inverts its output with the carry signal given from the carry output CA of the 8-bit counter 12; 15 is a D-type flip-flop; the output Q 9 of the T-type flip-flop 14;
is applied to the D input, and the output Q7 of bit 7 of the 8-bit counter 12 is applied to the clock input CK. And the output Q 9 of the T-type flip-flop 14
The output Q of the D-type flip-flop 15 is inverted by inverters 16 and 17, respectively, and applied to flux gate driving power amplifiers 18 and 19. Reference numerals 20 and 21 indicate flux gate sensors arranged orthogonally to which the outputs of the power amplifiers 18 and 19 are applied. The outputs of the flux gate sensors 20 and 21 are added to an adder and a phase corrector 22.
The bandpass amplifier 2 performs phase correction by adding
3 and provides it to the voltage comparator 24. The output of this voltage comparator 24 is applied to the clock input CK of a D-type flip-flop 25. The output Q of this D-type flip-flop 25 is applied to the D input of a D-type flip-flop 26. Also, the output of the clock oscillator 11 is applied to the clock input CK of this D-type flip-flop 26 via the inverter 32, and the output Q is applied to the strobe input of the 8-bit latch 13.
Give it to STB, output to resistor 27, capacitor 2
It is applied to one input of the NAND gate 29 via a delay circuit consisting of 8. On the other hand, the signal given to the inhibit terminal 31 of the strobe is transferred to the inverter 30.
to the other input of the NAND gate 29 via
This output is applied to the reset terminals of D-type flip-flops 25 and 26. Further, the signal applied to the inhibit terminal 31 is applied to the output disable input DS of the 8-bit latch 13.

このような構成であればクロツク発振器11の
出力はその立上りに同期して8ビツトカウンタ1
2で1/256に分周され、さらにT型フリツプフロ
ツプ14で1/2に分周してインバータ16を介し
て電力増幅器18に入力し、フラツクスゲート駆
動電源ebx(第3図a)を得る。同様に電力増幅
器19から上記駆動電源ebxと同一周期でかつ45
゜位相差を有する駆動電源eby(第3図b)を得
ることができる。一方フラツクスゲートセンサ2
0,21は互に直交して配置されかつ磁界のx成
分ex(第3図c)およびy成分ey(第3図d)
を検出する。この各センサ20,21は上記駆動
電源eb x,eb yによつて駆動されセンサ出力
は磁界のx成分およびy成分に比例しかつ駆動周
波数fcの2倍の周波数2fcを有するとともにx成
分exとy成分eyとは90゜位相差の信号となる。
そしてこの各成分ex,eyを加算器および位相補
正器22で加算ベクトル合成し、バンドパス増幅
器23で周波数2fcすなわち第2高調波成分のみ
を増幅する。なお上記加算器にかえて各成分
ex,eyの出力を直列接続してもよい。そして上
記位相補正器22でフラツクスゲートセンサ2
0,21の駆動コイルの抵抗およびバンドパス増
幅器23による位相ずれを補正する。なおこの補
正は8ビツトラツチ13にデータをセツトした後
にデジタル的に行なうようにしてもよい。そして
増幅器23から出力する合成信号ex y(第3図
e)は信号の振幅は磁界の大きさを表わし、駆動
電源ebxの立上がり点から合成信号exyのゼロク
ロス点までの間が磁気的な北からの偏位角にな
る。
With this configuration, the output of the clock oscillator 11 is synchronized with the rising edge of the 8-bit counter 1.
The frequency is divided by 2 to 1/256, and the frequency is further divided to 1/2 by the T-type flip-flop 14 and input to the power amplifier 18 via the inverter 16, and the flux gate drive power supply eb x (Fig. 3a) is obtain. Similarly, from the power amplifier 19, with the same period as the drive power supply eb x and 45
A drive power source e y (FIG. 3b) having a phase difference of .degree. can be obtained. On the other hand, flux gate sensor 2
0 and 21 are arranged orthogonally to each other, and the x component ex (Fig. 3 c) and the y component ey (Fig. 3 d) of the magnetic field
Detect. These sensors 20 and 21 are driven by the drive power supplies eb x and eb y, and the sensor output is proportional to the x and y components of the magnetic field, has a frequency 2fc that is twice the driving frequency fc, and has an x component ex. The signal has a phase difference of 90° from the y component ey.
Then, the adder and phase corrector 22 combine the components ex and ey into vectors, and the bandpass amplifier 23 amplifies only the frequency 2fc, that is, the second harmonic component. Note that each component is used instead of the adder above.
The outputs of ex and ey may be connected in series. Then, the flux gate sensor 2 is adjusted by the phase corrector 22.
The resistance of the drive coils 0 and 21 and the phase shift caused by the bandpass amplifier 23 are corrected. Note that this correction may be performed digitally after setting the data in the 8-bit latch 13. The amplitude of the composite signal ex y (Fig. 3e) output from the amplifier 23 represents the magnitude of the magnetic field, and the distance from the rising point of the drive power supply eb x to the zero cross point of the composite signal exy is the magnetic north. It becomes the deviation angle from .

なお第4図a,b,cはそれぞれX軸センサが
北、東、南および西を向いている状態においてフ
ラツクスゲート駆動電源ebxに対する成分ex、y
成分eyおよび合成信号exyの変化を示す波形図で
ある。したがつてこの合成信号exyのゼロクロス
点を第2図において比較器24で検出し、この検
出出力をD型フリツプフロツプ25のCK端子へ
与える。したがつて上記検出出力によつてD型フ
リツプフロツプ25のQ出力は“H”レベルとな
りこの出力をD型フリツプフロツプ26のD端子
へ与える。一方D型フリツプフロツプ26はCK
端子にクロツク発振器11の出力をインバータ3
2で反転して与えられるので上記D型フリツプフ
ロツプ25の“H”出力に応動して、かつクロツ
クの立下りに同期して“H”レベルになり抵抗2
7、コンデンサ28からなる遅延回路で定まるス
トローブ信号を8ビツトラツチ13のSTB端子
へ与える。したがつて8ビツトラツチ13はこの
ストローブ信号によつてカウンタ12の内容を記
憶する。またこのときD型フリツプフロツプ26
の出力は“H”レベルから“L”レベルになり
抵抗27、コンデンサ28からなる遅延回路を介
してNANDゲート29の一方の入力を“L”レベ
ルにする。したがつてNANDゲート29の出力は
“H”レベルになりこの信号をD型フリツプフロ
ツプ25,26のR端子へ与えてリセツトする。
なおINT端子31には“H”レベルの信号を印加
することにより8ビツトラツチ13のQ1〜Q8
子から記憶内容を読出し時にカウンタ12からの
転送を一時的に停止するようにしている。
Note that Fig. 4 a, b, and c show the components ex and y for the flux gate drive power supply eb x with the X-axis sensor facing north, east, south, and west, respectively.
FIG. 3 is a waveform diagram showing changes in component ey and composite signal exy. Therefore, the zero-crossing point of this composite signal exy is detected by the comparator 24 in FIG. Therefore, the Q output of the D-type flip-flop 25 becomes "H" level due to the above detection output, and this output is applied to the D terminal of the D-type flip-flop 26. On the other hand, the D type flip-flop 26 is CK
The output of the clock oscillator 11 is connected to the terminal of the inverter 3.
Since it is inverted and given by the resistor 2, it goes to the "H" level in response to the "H" output of the D-type flip-flop 25 and in synchronization with the falling edge of the clock.
7. Apply the strobe signal determined by the delay circuit consisting of the capacitor 28 to the STB terminal of the 8-bit latch 13. Therefore, the 8-bit latch 13 stores the contents of the counter 12 by means of this strobe signal. Also, at this time, the D-type flip-flop 26
The output changes from the "H" level to the "L" level, and one input of the NAND gate 29 is brought to the "L" level via a delay circuit consisting of a resistor 27 and a capacitor 28. Therefore, the output of the NAND gate 29 becomes "H" level, and this signal is applied to the R terminals of the D-type flip-flops 25 and 26 to reset them.
By applying an "H" level signal to the INT terminal 31, the transfer from the counter 12 is temporarily stopped when the stored contents are read from the Q1 to Q8 terminals of the 8-bit latch 13.

しかして8ビツトラツチ13のQ1〜Q8端子か
らはフラツクスゲートセンサ20,21の向きに
応じた8ビツトのデジタル信号が得られ、特にこ
のデジタル信号をデジタル計算機等で演算処理す
る場合に好都合である。
Therefore, an 8-bit digital signal corresponding to the orientation of the flux gate sensors 20 and 21 is obtained from the Q 1 to Q 8 terminals of the 8-bit latch 13, which is particularly convenient when arithmetic processing is performed on this digital signal using a digital computer or the like. It is.

以上詳述したように本発明はクロツク発振器の
出力をデイジタルカウンタでカウントして位相が
45゜ずれたフラツクスゲート駆動電源を得て直交
して配置した一対のフラツクスゲートセンサへ与
え、該フラツクスゲートセンサの検出出力を加算
して第2高調波成分を取り出し、このゼロクロス
点で上記カウンタのカウント値をラツチして検出
方位をデジタル値で得るものである。したがつて
全体の構成が簡単で格別の演算装置も必要なく、
しかもフラツクスゲートセンサの出力を加算する
もので格別の増幅器を用いるものに比して位相誤
差も生ぜずコストも安価な方位検出装置を提供す
ることができる。
As described in detail above, the present invention counts the output of the clock oscillator with a digital counter to determine the phase.
Obtain a flux gate drive power source shifted by 45 degrees, apply it to a pair of flux gate sensors arranged orthogonally, add the detection outputs of the flux gate sensors, extract the second harmonic component, and calculate at this zero cross point. The count value of the counter is latched to obtain the detected direction as a digital value. Therefore, the overall configuration is simple and no special arithmetic equipment is required.
In addition, since the outputs of the flux gate sensors are added together, it is possible to provide an azimuth detection device that produces no phase error and is less expensive than a device that uses a special amplifier.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来のフラツクスゲートセンサを用い
た方位検出装置の一例を示すブロツク図、第2図
は本発明の一実施例を示すブロツク図、第3図は
上記実施例の動作を説明する各図の波形を示す
図、第4図a,b,c,dはフラツクスゲートセ
ンサの位置と検出信号との関係を示す図である。 11……クロツク発振器、12……カウンタ、
13……ラツチ、20,21……フラツクスゲー
トセンサ、22……加算機および位相補正器、2
3……バンドパス増幅器、24……比較器、2
5,26……フリツプフロツプ。
Fig. 1 is a block diagram showing an example of a direction detection device using a conventional flux gate sensor, Fig. 2 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, and Fig. 3 explains the operation of the above embodiment. FIGS. 4A, 4B, 4D, and 4D show the relationship between the position of the flux gate sensor and the detection signal. 11...Clock oscillator, 12...Counter,
13... Latch, 20, 21... Flux gate sensor, 22... Adder and phase corrector, 2
3... Bandpass amplifier, 24... Comparator, 2
5, 26...flip flop.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 クロツク発振器の出力を分周して45゜位相差
を有する方形波を出力するフラツクスゲート駆動
電源を得るデジタルカウンタと、直交して配置さ
れ上記フラツクスゲート駆動電源により駆動され
る一対のフラツクスゲートセンサと、90゜の位相
差を有する上記一対のフラツクスゲートセンサの
検出出力を加算する換算器と、この加算器の加算
出力の第2高調波成分を増幅するバンドパス増幅
器と、このバンドパス増幅器の出力のゼロクロス
点を検出する比較器と、この比較器の比較出力か
ら上記クロツク発振器の出力に同期してストロー
ブ信号を得るフリツプフロツプと、上記カウンタ
のカウント値が与えられこの内容を上記ストロー
ブ信号によつて記憶しこの記憶内容を検出方位の
デジタル値として出力するラツチとを具備する方
位検出装置。
1. A digital counter that obtains a flux gate drive power supply that divides the output of a clock oscillator and outputs a square wave with a 45° phase difference, and a pair of flux gate drive power supplies that are arranged orthogonally and driven by the flux gate drive power supply. a flux gate sensor, a converter for adding the detected outputs of the pair of flux gate sensors having a phase difference of 90 degrees, a bandpass amplifier for amplifying the second harmonic component of the summed output of the adder; a comparator that detects the zero-crossing point of the output of the bandpass amplifier; a flip-flop that obtains a strobe signal from the comparison output of the comparator in synchronization with the output of the clock oscillator; An azimuth detection device comprising a latch that stores the stored contents using a strobe signal and outputs the stored contents as a digital value of a detected azimuth.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS49101067A (en) * 1972-08-18 1974-09-25

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS49101067A (en) * 1972-08-18 1974-09-25

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JPS5776410A (en) 1982-05-13

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