KR100464546B1 - Fluxgate type magnetometer capable of reducing power consumption - Google Patents
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Abstract
소비전력을 저감할 수 있는 플럭스게이트형 자기검출장치가 개시된다. 자기검출장치는, 펄스발생부로부터 출력된 펄스를 제어신호에 따라 제한적으로 스위칭하는 펄스제한부 및 플럭스게이트를 통해 검출된 아날로그신호를 PWM신호로 변환하는 PWM 발생부를 구비하며, 제어부는 PWM 신호의 듀티비를 통해 검출된 아날로그신호를 디지털값으로 환산한다. 또한, 제어부는 플럭스게이트를 통해 검출한 검출신호가 임계치에 도달 후, 소정시간이 경과하면, 펄스발생부로부터 플럭스게이트에 전달되는 펄스를 차단하도록 펄스제한부를 제어한다. 또한, 자기검출장치는 2축을 검출하는 경우, 각 축에 대해 각각 요구되던 신호처리회로부들에 대해 각 축에 공급되는 펄스 및 각 축에 대한 검출신호를 스위칭부를 통해 선택적으로 다음단으로 전달한다. 이에 따라 신호처리회로가 2축의 검출신호에 대해 공용으로 이용되므로 장치의 부피를 줄일 수 있으며, 자기를 검출하기 위한 필요시간 동안만 장치가 구동되므로 소비전력을 저감시킬 수 있으며, 고가의 아날로그/디지털 컨버터 대신에 PWM회로를 통해 비용을 절감할 수 있다.A fluxgate type magnetic detection device capable of reducing power consumption is disclosed. The self-detection apparatus includes a pulse limiting unit for limiting switching of pulses output from the pulse generating unit in accordance with a control signal, and a PWM generating unit for converting an analog signal detected through a fluxgate into a PWM signal, and the control unit includes a The analog signal detected through the duty ratio is converted into a digital value. The control unit controls the pulse limiting unit to block a pulse transmitted from the pulse generator to the fluxgate when a predetermined time elapses after the detection signal detected through the fluxgate reaches a threshold. In addition, when detecting the two axes, the magnetic detection device selectively transmits the pulses supplied to each axis and the detection signal for each axis to the next stage through the switching unit for the signal processing circuit units required for each axis. Accordingly, since the signal processing circuit is commonly used for the detection signals of the two axes, the volume of the device can be reduced, and the power consumption can be reduced because the device is driven only for the time required to detect magnetism, and expensive analog / digital Cost savings can be achieved through PWM circuits instead of converters.
Description
본 발명은 플럭스게이트(flux-gate)를 갖는 자기검출장치에 관한 것으로서, 특히, 저소비전력형 자기검출장치에 관한 것이다.The present invention relates to a magnetic detection device having a flux-gate, and more particularly, to a low power consumption type magnetic detection device.
플럭스게이트형 자기센서는 퍼말로이(permalloy)와 같은 고투자율 재료를 자심으로 사용하여 권선된 코일에 교류전류를 인가하고, 그 자심의 자기포화 및 비선형 자기 특성을 이용하여 외부자장에 비례하는 2차 고조파 성분을 통해 외부자장의 크기를 측정하는 장치이다. 이러한 플럭스게이트형 자기센서는 여러 다른 형태의 자기센서에 비해 감도가 비교적 고감도이면서 경제적일 뿐만 아니라 센서의 크기가 상대적으로 소형이고 출력신호 안정도(long-term stability)가 우수하다는 장점을 가지고 있어 휴대장치의 전자 나침반 기능으로 이용되며, 광맥 탐사, 표적탐지, 그리고 인공위성의 자세제어 및 우주탐사용에 이르기까지 민간용 및 군사용으로 널리 사용되고 있다.Fluxgate type magnetic sensor uses high magnetic permeability material such as permalloy as magnetic core to apply alternating current to the wound coil and uses the magnetic saturation and nonlinear magnetic characteristics of the magnetic core to proportionate to the external magnetic field. It is a device for measuring the magnitude of an external magnetic field through harmonic components. These fluxgate type magnetic sensors are relatively high in sensitivity and economical compared to other types of magnetic sensors, and also have the advantages of relatively small sensor size and excellent long-term stability. It is used as an electronic compass, and is widely used in civilian and military applications, including mineral exploration, target detection, and satellite positioning and space exploration.
위와 같은 플럭스게이트형 자기검출장치는, 플럭스게이트를 통해 검출한 자기를 전기적 신호로 변환하는 신호처리부를 포함하며, 신호처리부를 통해 인간이 인식할 수 있는 형태로 외부자기를 표시하고 있다.The fluxgate type magnetic detection device as described above includes a signal processing unit for converting the magnetism detected through the fluxgate into an electrical signal, and displays the external magnetic in a form that can be recognized by a human through the signal processing unit.
도 1은 종래 단일축 플럭스게이트형 자기검출장치의 개략적인 회로도이다. 자기검출장치는, 펄스(P)를 발생시키는 펄스발생부(1), 펄스발생부(1)로부터 출력된 펄스(P)를 증폭 및 반전 증폭하여 각각 출력하는 펄스증폭부(2), 펄스발생부(1)로부터 출력된 펄스증폭신호 및 그 펄스의 반전출력신호를 입력받아 구동되며, 그 구동에 의해 발생된 자기로부터 발생된 기전력을 전기적인신호로 출력하는 플럭스 게이트(3)와, 플럭스게이트(3)에서 검출된 검출신호를 쵸핑하는 스위칭부(4), 스위칭부(4)에서 출력된 검출신호를 차동 증폭하는 차동증폭부(5), 차동증폭부(5)를 통해 1차 증폭된 신호를 필터링하는 저주파 필터(6), 및 저주파 필터(6)를 통해 출력된 신호를 2차 증폭하는 제2 증폭부(7)를 포함한다.1 is a schematic circuit diagram of a conventional single-axis fluxgate type magnetic detection device. The magnetic detection device includes a pulse generator 1 for generating a pulse P, a pulse amplifier 2 for amplifying and inverting the pulse P output from the pulse generator 1 and outputting the pulse P, respectively, and pulse generation. A flux gate 3 which is driven by receiving a pulse amplification signal output from the unit 1 and an inverted output signal of the pulse, and outputs electromotive force generated from the magnetism generated by the drive as an electrical signal, and a flux gate Firstly amplified by the switching unit 4 for chopping the detection signal detected in (3), the differential amplifier 5 for differentially amplifying the detection signal output from the switching unit 4, and the differential amplifier 5 A low frequency filter 6 for filtering the signal, and a second amplifier 7 for second-order amplifying the signal output through the low frequency filter (6).
여기서, 펄스증폭부(2)는 도 5와 같이 펄스발생부(1)로부터 출력된 펄스를 각각 입력받는 제1 및 제2 증폭기(124)(126)를 가지며, 제1 및 제2 증폭기(124)(126)중 어느 한 증폭기의 선단에는 반전기(122)가 장착된다. 또한, 플럭스게이트(3)는 사각링 또는 바 형태의 자성체 코어에 권선되며, 자성체 코어의 여자를 위해 양단에 펄스증폭부(2)에서 출력된 펄스 증폭 신호 및 반전증폭신호를 입력받는 구동코일(사각링 일측 권선코일)과, 자성체 코어에 권선되며, 구동코일의구동에 의해 발생된 자기로부터 유도된 기전력을 검출하는 검출코일(사각링 타측 권선코일)을 갖는다.Here, the pulse amplifier 2 has first and second amplifiers 124 and 126 that receive the pulses output from the pulse generator 1 as shown in FIG. 5, respectively, and the first and second amplifiers 124. At the tip of any one of the amplifier 126, an inverter 122 is mounted. In addition, the fluxgate 3 is wound around a magnetic core having a rectangular ring or bar shape, and a driving coil receiving pulse amplification signals and inverted amplification signals output from the pulse amplifier 2 at both ends for excitation of the magnetic core ( A rectangular ring one side winding coil) and a coil wound around the magnetic core, and a detection coil (square ring other side winding coil) for detecting an electromotive force induced by magnetism generated by driving of the driving coil.
위와 같은 플럭스게이트형 자기검출장치는 사용자에 의해 동작이 개시되면, 펄스발생부(1)에서 출력된 펄스가 제1 증폭기(124)를 통해 구동코일의 일단에 인가되는 한편, 펄스발생부(1)에서 출력된 펄스가 반전기(122) 및 제2 증폭기(126)를 통해 위상이 반전되어 구동코일의 타단으로 인가된다. 이에 따라 위상이 반대인 펄스를 양단에 각각 인가받은 구동코일에는 전류가 교번으로 방향을 전환하며 전류가 흐르게 된다. 이것은 마치 교류신호를 인가한 것과 같은 상태가 되어 자성체 코어는 여자된다. 이 자성체 코어의 여자에 의해 검출코일에는 외부자계의 세기에 비례하는 전압성분이 유도된다. 그러면 스위칭부(4)에서는 제어부(미도시)의 제어하에 검출코일 양단의 신호를 구동주파수의 2배 주파수로 각각 쵸핑한다. 이후 스위칭부(4)에서 출력된 신호는 차동증폭기(5)에서 증폭되어 출력된다. 그리고 차동증폭신호는 필터(6)를 거쳐 제2 증폭기(7)에서 최종 증폭된다.When the fluxgate type magnetic detection device as described above is started by a user, a pulse output from the pulse generator 1 is applied to one end of the driving coil through the first amplifier 124, and the pulse generator 1 The phase of the pulse output from the inverter 122 and the second amplifier 126 are reversed and applied to the other end of the driving coil. As a result, current flows alternately in the driving coils to which pulses having opposite phases are applied at both ends thereof, and the current flows alternately. This becomes as if the AC signal is applied, and the magnetic core is excited. The excitation of the magnetic core induces a voltage component proportional to the strength of the external magnetic field in the detection coil. Then, the switching unit 4 chops the signals at both ends of the detection coil to a frequency twice the driving frequency under the control of a controller (not shown). After that, the signal output from the switching unit 4 is amplified by the differential amplifier 5 and output. The differential amplification signal is finally amplified by the second amplifier 7 via the filter 6.
위와 같이 제2 증폭기(7)에서 최종 증폭된 신호는 또 다른 신호처리 과정을 통해 최종적으로 외부자기의 측정값을 디스플레이(미도시)에 표시하게 된다. 그러나 종래 플럭스케이트를 이용한 자기검출장치는, 플럭스게이트(3)를 구동시킬때 펄스발생부(1)에서 연속적인 펄스(펄스 트레인)를 코일에 인가하게 되므로, 자기를 검출하는 동안에는 코일에 항상 전류가 흐르게 되어 전력소모가 많다는 문제점이 있었다. 따라서, 모바일 기기와 같이 제한된 전원을 가지는 환경에서는 많은 이용상의 이점이 있음에도 불구하고 플럭스 게이트를 포함하는 자기검출장치의 채용에어려움이 따르고 있었다.As described above, the signal amplified by the second amplifier 7 finally displays the measured value of the external magnetic on a display (not shown) through another signal processing process. However, in the conventional magnetic detection apparatus using the flux skate, the pulse generator 1 applies a continuous pulse (pulse train) to the coil when driving the flux gate 3, so that the current is always applied to the coil during the magnetic detection. There is a problem that the power consumption is flowing a lot. Therefore, in the environment having a limited power source, such as a mobile device, even though there are many advantages of use, it has been difficult to employ a magnetic detection device including a flux gate.
한편, 장치의 소형화를 추구하는 최근의 추세에 따라 MEMS(Micro electro mechanical system)기술을 이용하여 저소비전력형의 초소형 플럭스게이트 센서가 제작되고는 있지만, 여전히 연속적인 펄스 발생에 따른 전력소모가 커 전력 소모를 저감할 수 있는 방안이 요구되고 있다.On the other hand, according to the recent trend of miniaturization of devices, a low-power ultra-small fluxgate sensor is manufactured using MEMS (Micro electro mechanical system) technology, but the power consumption is large due to continuous pulse generation. There is a demand for a method of reducing consumption.
또한, 도 2와 같이 종래의 플럭스게이트를 이용하여 2축을 검출하도록 구현된 자기검출장치는, 2축의 자기를 검출하기 위한 신호처리부들이 각 축에 대하여 각각 구비되고 있어 소자 개수만큼 전력소모가 많을 뿐만 아니라 신호처리부가 차지하는 면적이 넓어 장치의 부피를 크게 만드는 문제점이 있었다. 또한, 2축 자기를 검출하기 위한 플럭스게이트를 MEMS(Micro electro mechanical system)기술을 적용하여 반도체 또는 여타의 기판에 집적하는 경우 신호처리회로가 차지하는 면적이 커 기판당 생산성이 낮다는 문제점이 있었다.In addition, as shown in FIG. 2, the magnetic detection device implemented to detect two axes using the fluxgate of the related art has a signal processor for detecting the magnetism of the two axes for each axis, and thus consumes as much power as the number of elements. However, the area occupied by the signal processor has a problem of making the device larger in volume. In addition, when the flux gate for detecting biaxial magnetism is integrated into a semiconductor or other substrate by applying a MEMS (Micro electro mechanical system) technology, the area occupied by the signal processing circuit is large and the productivity per substrate is low.
또한, 종래의 플러스게이트를 이용한 자기검출장치는 디지털 환경에서 이용하는 경우, 검출신호로 디지털신호로 변환하기 위하여 고가의 A(Analog)/D(Digital) 변환기를 이용함에 따라 제조원가가 상승하는 문제점이 있었다.In addition, the conventional magnetic detection device using the plus gate has a problem that the manufacturing cost increases due to the use of an expensive A (Analog) / D (Digital) converter in order to convert the signal into a digital signal in the digital environment .
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제조원가를 낮출 수 있고, 소비전력을 저감할 수 있을 뿐만 아니라 장치의 부피를 줄일 수 있는 플럭스게이트를 이용한 자기검출장치를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a magnetic detection device using a fluxgate that can reduce the manufacturing cost, reduce the power consumption, and can also reduce the volume of the device to solve the above problems.
도 1은 종래 플럭스게이트를 이용한 자기검출장치의 블록도,1 is a block diagram of a conventional magnetic detection device using a fluxgate,
도 2는 종래 플럭스게이트를 이용한 2축 자기검출장치의 블록도,2 is a block diagram of a two-axis magnetic detection device using a conventional fluxgate,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플럭스게이트를 이용한 2축 자기검출장치의 블록도,3 is a block diagram of a two-axis magnetic detection device using a fluxgate according to an embodiment of the present invention,
도 4는 도 3에 보인 펄스제한부를 나타낸 회로도,4 is a circuit diagram illustrating a pulse limiting unit shown in FIG. 3;
도 5는 도 3에 보인 펄스증폭부를 나타낸 회로도,5 is a circuit diagram showing a pulse amplifier shown in FIG.
도 6은 도 3에 보인 제1 스위칭부를 나타낸 회로도,6 is a circuit diagram illustrating a first switching unit illustrated in FIG. 3;
도 7은 도 3에 보인 2축 플럭스게이트를 나타낸 회로도,FIG. 7 is a circuit diagram illustrating a biaxial fluxgate shown in FIG. 3;
도 8은 도 3에 보인 제2 스위칭부를 나타낸 회로도,8 is a circuit diagram illustrating a second switching unit illustrated in FIG. 3;
도 9는 도 3에 보인 쵸핑회로부를 나타낸 회로도,9 is a circuit diagram showing a chopping circuit unit shown in FIG.
도 10은 도 3에 보인 PWM발생부를 나타낸 블록도,10 is a block diagram showing a PWM generation unit shown in FIG.
도 11은 도 10에 보인 PWM발생부를 보다 구체적으로 나타낸 회로도,FIG. 11 is a circuit diagram more specifically showing a PWM generator shown in FIG. 10;
도 12는 도 10에 보인 PWM발생부의 또 다른 실시예를 나타낸 회로도,12 is a circuit diagram illustrating still another embodiment of the PWM generation unit shown in FIG. 10;
도 13은 도 3에 보인 2축 자기검출장치의 1사이클 동작을 나타낸 타이밍도,FIG. 13 is a timing diagram showing one cycle operation of the biaxial magnetic detection device shown in FIG. 3;
도 14는 도 3에 보인 2축 자계검출장치의 구동펄스에 대한 검출신호, 쵸핑제어신호, 및 쵸핑결과에 따른신호를 나타낸 타이밍도, 그리고FIG. 14 is a timing diagram showing a detection signal, a chopping control signal, and a signal according to a chopping result for a driving pulse of the two-axis magnetic field detecting device shown in FIG.
도 15는 도 3에 보인 PWM발생부의 입출력신호를 나타낸 타이밍도이다.FIG. 15 is a timing diagram illustrating an input / output signal of the PWM generation unit shown in FIG. 3.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
1, 11: 펄스발생기 2, 12: 펄스증폭부1, 11: pulse generator 2, 12: pulse amplifier
3, 13, 140: 플럭스게이트 4, 14, 130, 150, 160: 스위칭부3, 13, 140: fluxgate 4, 14, 130, 150, 160: switching unit
5, 15, 170: 차동증폭부 6, 16, 180: 필터5, 15, 170: differential amplifiers 6, 16, 180: filter
7, 17, 190: 제2 증폭부 8, 18: 아날로그/디지털 컨버터7, 17, 190: second amplifier 8, 18: analog to digital converter
200: PWM발생부 210: 제어부200: PWM generating unit 210: control unit
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 플럭스게이트를 이용한 자기검출장치는, 펄스를 발생시키는 펄스발생부와, 상기 펄스발생부를 통해 출력된 펄스에 대해 증폭 및 반전 증폭하여 각각 출력하는 펄스증폭부와, 상기 펄스증폭부로부터 출력된 상기 펄스증폭신호 및 상기 펄스반전증폭신호에 의해 발생된 기전력에 따른 검출신호를 출력하는 플럭스게이트와, 상기 플럭스게이트에서 출력된 상기 검출신호를 저주파 신호처리하는 신호처리부와, 톱니파를 발생시키는 톱니파 발생부와, 상기 신호처리부를 통해 신호처리된 상기 검출신호와 상기 톱니파 발생부에서 출력된 상기 톱니파를 비교하는 것에 의해 펄스폭변조신호(Pulse Width Modulation: PWM)신호를 발생하는 PWM발생부, 및 상기 PWM 발생부로부터 출력된 PWM신호의 듀티비를 통해 아날로그 검출신호를 디지털 값으로 변환하는 제어부;를 포함한다.Self-detection apparatus using a fluxgate of the present invention for achieving the above object, the pulse generator for generating a pulse, and the pulse amplifier for amplifying and inverted amplification for the pulse output through the pulse generator and outputs; And a flux processing unit for outputting a detection signal according to electromotive force generated by the pulse amplification signal and the pulse inversion amplifier signal output from the pulse amplification unit, and a signal processing unit for low frequency signal processing the detection signal output from the flux gate. And a pulse width modulation signal (PWM) signal by comparing a sawtooth wave generator for generating a sawtooth wave with the detected signal signaled through the signal processor and the sawtooth wave output from the sawtooth wave generator. An analog detection signal is generated through a duty ratio of a generated PWM generator and a PWM signal output from the PWM generator. It includes; a control unit for converting to a digital value.
또한, 자기검출장치는, 상기 펄스발생부로부터 출력된 펄스를 스위칭하는 펄스제한부;를 더 포함하며, 상기 제어부는, 상기 신호처리부에서 신호처리된 상기 검출신호가 임계치에 도달 후, 소정시간이 경과하면, 상기 펄스발생부로부터 상기 플럭스게이트에 전달되는 펄스의 차단을 위하여 상기 펄스제한부를 제어한다. 상기 펄스제한부는 엔드게이트를 이용할 수 있다.The magnetic detection apparatus may further include a pulse limiting unit for switching the pulse output from the pulse generating unit, wherein the control unit is further configured to perform a predetermined time after the detection signal processed by the signal processing unit reaches a threshold. When the elapsed time, the pulse limiter is controlled to block the pulse transmitted from the pulse generator to the fluxgate. The pulse limiter may use an end gate.
상기 신호처리부는, 상기 플럭스게이트에서 출력된 상기 검출신호를 쵸핑(chopping)하는 쵸핑회로부와, 상기 쵸핑회로부를 통해 쵸핑된 신호를 차동증폭하는 차동증폭부와, 상기 차동증폭부를 통해 증폭된 신호를 필터링하는 필터, 및 상기 필터를 통해 필터링된 신호를 증폭하는 제2 증폭부;를 포함하며, 상기 제어부는, 상기 검출신호에 대해 상기 펄스발생부에서 출력된 펄스의 소정 배수로 쵸핑되도록 상기 쵸핑회로부를 제어한다. 이때, 상기 제어부는, 상기 펄스발생부에서 출력된 펄스의 2배수로 상기 검출신호를 쵸핑하도록 한다.The signal processing unit may include a chopping circuit unit for chopping the detection signal output from the fluxgate, a differential amplifier unit for differentially amplifying the chopped signal through the chopping circuit unit, and a signal amplified by the differential amplifier unit. A filter for filtering, and a second amplifier for amplifying a signal filtered through the filter, wherein the control unit includes the chopping circuit unit to be chopped to a predetermined multiple of a pulse output from the pulse generator with respect to the detection signal. To control. In this case, the controller is to choke the detection signal by twice the pulse output from the pulse generator.
한편, 상기 플럭스게이트가 2축을 검출하는 플럭스게이트인 경우, 상기 자기검출장치는, 상기 펄스증폭부로부터 출력된 상기 증폭신호 및 상기 반전증폭신호를 상기 2축 플럭스게이트의 각 검출축 플럭스게이트에 선택적으로 전달하는 제1 스위칭부, 및 상기 2축 플럭스게이트에서 출력된 각 축의 검출신호를 상기 신호처리부에 선택적으로 출력하는 제2 스위칭부를 더 포함하며, 이때, 상기 제어부는 상기 제1 스위칭부 및 상기 제2 스위칭부 각각의 입출력을 제어한다.On the other hand, when the fluxgate is a fluxgate that detects two axes, the magnetic detection device selectively selects the amplified signal and the inverted amplified signal output from the pulse amplifier to each detection axis fluxgate of the two-axis fluxgate. And a second switching unit for selectively outputting a detection signal of each axis output from the two-axis fluxgate to the signal processing unit, wherein the control unit comprises the first switching unit and the The input / output of each of the second switching units is controlled.
상기 제1 스위칭부는, 상기 펄스증폭부로부터 출력된 상기 증폭 및 반전증폭신호를 제1축선택제어신호에 응답하여 제1축 여자코일에 전달하는 제1 트랜지스터, 및 상기 펄스증폭부로부터 출력된 상기 증폭 및 반전증폭신호를 제2축선택제어신호에 응답하여 제2축 여자코일에 전달하는 제2 트랜지스터를 포함한다.The first switching unit may include a first transistor configured to transfer the amplified and inverted amplified signals output from the pulse amplifier to a first axis excitation coil in response to a first axis selection control signal, and the output from the pulse amplifier. And a second transistor for transmitting the amplification and inversion amplifier signals to the second axis excitation coil in response to the second axis selection control signal.
상기 제2 스위칭부는, 상기 2축 플럭스게이트로부터 출력된 제1축검출신호를 제1축검출제어신호에 응답하여 상기 신호처리부에 전달하는 제3 트랜지스터, 및 상기 2축 플럭스게이트로부터 출력된 제2축검출신호를 제2축검출제어신호에 응답하여 상기 신호처리부에 전달하는 제4 트랜지스터를 포함한다.The second switching unit may include a third transistor configured to transfer the first axis detection signal output from the biaxial fluxgate to the signal processor in response to a first axis detection control signal, and a second output from the biaxial fluxgate. And a fourth transistor which transmits the axis detection signal to the signal processor in response to the second axis detection control signal.
상기 PWM발생부는, 상기 신호처리부를 통해 신호처리된 상기 검출신호를 샘플링 및 홀딩하는 샘플/홀드회로부, 및 상기 샘플/홀드회로부에서 유지되는 상기 검출신호와 상기 톱니파 발생부에서 출력된 상기 톱니파를 비교하는 비교기를 포함한다.The PWM generation unit may include: a sample / hold circuit unit for sampling and holding the detection signal processed through the signal processing unit; and the detection signal held by the sample / hold circuit unit and the sawtooth wave output from the sawtooth wave generation unit. It includes a comparator.
상기 샘플/홀드회로부는 상기 신호처리된 검출신호를 상기 제어부의 제어하에 스위칭하는 스위치, 상기 스위치를 통해 출력되는 상기 신호처리된 검출신호를 충전하는 캐패시터, 및 상기 캐패시터에 충전된 상기 검출신호를 상기 비교기 일단에 출력하는 전압추종기를 포함한다. 여기서, 상기 스위치 및 캐패시터는 상기 신호처리된 검출신호를 디지털신호로 변환하는 A/D변환기와, 상기 A/D변환기를 통해 출력된 디지털신호를 아날로그신호로 변환하는 D/A변환기로 대체할 수 있다.The sample / hold circuit unit may include a switch for switching the signal processed detection signal under control of the controller, a capacitor charged with the signal processed detection signal output through the switch, and the detection signal charged in the capacitor. It includes a voltage follower output to one end of the comparator. The switch and capacitor may be replaced by an A / D converter for converting the signal processed detection signal into a digital signal, and a D / A converter for converting the digital signal output through the A / D converter into an analog signal. have.
이상과 같은 플럭스게이트를 이용한 자기검출장치는, PWM발생회로를 통해 검출된 자기신호를 디지털적으로 표현할 수 있으며, 필요시간동안만 플럭스게이트를 구동하므로, 전력소모를 감소시킬 있을 뿐만 아니라 플럭스게이트를 통해 2축을 검출하는 경우에는 각 축을 검출하기 위한 신호처리회로들을 공통으로 이용할 수 있도록 함에 따라 소비전력 감소뿐만 아니라 장치의 부피를 감소시킬 수 있게 한다.The magnetic detection device using the fluxgate as described above can digitally express the magnetic signal detected through the PWM generation circuit, and operates the fluxgate only for a required time, thereby reducing the power consumption as well as reducing the fluxgate. In the case of detecting the two axes, the signal processing circuits for detecting each axis can be used in common, thereby reducing the power consumption and the volume of the device.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 2축 자기검출장치의 개략적인 블록도이다. 자기검출장치는, 펄스제한부(110), 펄스증폭부(120), 제1 스위칭부(130), 플럭스게이트(140), 제2 스위칭부(150), 쵸핑회로부(160), 차동증폭기(170), 필터(180), 제2 증폭부(190), PWM발생부(200) 그리고 제어부(210)를 포함한다.3 is a schematic block diagram of a two-axis magnetic detection device according to an embodiment of the present invention. The magnetic detection device includes a pulse limiting unit 110, a pulse amplifying unit 120, a first switching unit 130, a fluxgate 140, a second switching unit 150, a chopping circuit unit 160, and a differential amplifier ( 170, a filter 180, a second amplifier 190, a PWM generator 200, and a controller 210.
펄스제한부(110)는 펄스발생기로부터 전달된 펄스를 제어신호에 따라 선택적으로 스위칭한다. 도 4는 펄스제한부(110)를 보다 구체적으로 나타낸 회로도이다. 펄스제한부(110)는 앤드게이트가 이용되며, 엔드게이트의 일단에 인가된 제어신호에 따라 펄스발생부로부터 출력된 펄스를 출력한다. 이하에 펄스제한부와 앤드게이트는 서로 구분하지 않고 동일 부재번호를 적용한다.The pulse limiter 110 selectively switches the pulse transmitted from the pulse generator according to the control signal. 4 is a circuit diagram illustrating the pulse limiter 110 in more detail. The pulse limiter 110 uses an AND gate, and outputs a pulse output from the pulse generator according to a control signal applied to one end of the end gate. In the following, the pulse limiting part and the end gate apply the same member number without distinguishing from each other.
펄스증폭부(120)는 펄스제한부(110)를 통해 출력된 펄스에 대해 증폭 및 반전 증폭된 신호를 각각 출력한다. 결과적으로, 펄스증폭부(120)는 서로 위상이 반대인 두 펄스신호를 출력한다. 도 5는 펄스증폭부(120)를 보다 구체적으로 나타낸 회로도이다. 펄스증폭부(120)는, 펄스제한부(110)를 통해 출력된 펄스에 대해 각각 증폭하는 제1 및 제2 증폭기(124)(126)와, 제2 증폭기(126) 선단에 펄스의 위상을 반전시키기 위한 반전기(122)를 포함한다.The pulse amplifier 120 outputs the amplified and inverted amplified signals for the pulses output through the pulse limiter 110, respectively. As a result, the pulse amplifier 120 outputs two pulse signals of opposite phases to each other. 5 is a circuit diagram illustrating the pulse amplifier 120 in more detail. The pulse amplifying unit 120 amplifies the phases of the pulses at the tips of the first and second amplifiers 124 and 126 and the second amplifiers 126 to amplify the pulses output through the pulse limiting unit 110, respectively. An inverter 122 for inverting.
제1 스위칭부(130)는, 펄스증폭부(120)로부터 출력된 증폭신호 및 반전증폭신호를 2축 플럭스게이트의 각 검출축 플럭스게이트에 선택적으로 전달한다. 도 6은 제1 스위칭부(130)를 보다 구체적으로 나타낸 회로도이다. 제1 스위칭부(130)는, 펄스증폭부(120)를 통해 출력된 증폭 및 반전증폭신호를 도 13에 보인 제2 제어신호(ctrl2)에 응답하여 X축 구동코일에 전달하는 제1 트랜지스터(Q1), 및 펄스증폭부(120)를 통해 출력된 증폭 및 반전증폭신호를 제3 제어신호(ctrl3)에 응답하여 Y축 여자코일에 전달하는 제2 트랜지스터(Q2)를 포함한다. X축 및 Y축 각각의 구동코일은 전류가 공급되는 양단을 각각 가지므로, X축의 경우 134단과 다른 한쪽을 동시에 스위칭하여야 하고, Y축도 136단과 또 다른 단을 동시에 스위칭한다. 따라서 위와 동일한 회로가 같은 방법으로 사용되므로 그중 일단만을 설명하였고, 반대쪽 단의 스위칭에 대해서 반복 설명하지 않는다.The first switching unit 130 selectively transfers the amplified signal and the inverted amplified signal output from the pulse amplifier 120 to each detection axis fluxgate of the two-axis fluxgate. 6 is a circuit diagram illustrating the first switch 130 in more detail. The first switching unit 130 transmits the amplified and inverted amplified signals output through the pulse amplifier 120 to the X-axis driving coil in response to the second control signal ctrl2 shown in FIG. 13. Q1) and a second transistor Q2 which transmits the amplified and inverted amplified signals output through the pulse amplifier 120 to the Y-axis excitation coil in response to the third control signal ctrl3. Since the driving coils of the X and Y axes each have both ends supplied with current, the X axis must switch 134 stages and the other side at the same time, and the Y axis also switches 136 stages and the other stage simultaneously. Therefore, since the same circuit is used in the same way, only one of them has been described, and the switching of the opposite stage is not repeated.
플럭스게이트(140)는 제1 스위칭부(130)에 의해 선택적으로 X 또는 Y축에 전달된 펄스증폭신호 및 펄스반전증폭신호에 의해 구동되며, 그 구동에 의해 발생된 기전력에 따라 선택된 구동축의 검출신호를 출력한다. 도 7은 2축 플럭스게이트(140)를 구체적으로 나타낸 도면이다. 2축 플럭스게이트(140)는 사각링 형태의 두 자성체코어(142, 146)가 각각 X, Y축 두 방향으로 길이방향을 갖도록 설치하며, 자성체코어(142)(146)들 각각에는 구동코일(134)(136) 및 검출코일(144)(148)이 권선되고 있다.The fluxgate 140 is driven by the pulse amplification signal and the pulse inversion amplifier signal selectively transmitted to the X or Y axis by the first switching unit 130, and the detection of the drive shaft selected according to the electromotive force generated by the drive. Output the signal. 7 illustrates the biaxial fluxgate 140 in detail. The biaxial fluxgate 140 is installed such that two magnetic cores 142 and 146 having a rectangular ring shape have a longitudinal direction in two directions of X and Y axes, respectively, and each of the magnetic cores 142 and 146 has a driving coil ( 134 and 136 and detection coils 144 and 148 are wound.
제2 스위칭부(150)는, X, Y 축 각각의 플럭스게이트에 권선된 검출코일(144)(148)에 연결되어 선택적으로 구동된 구동축의 검출신호를 출력한다. 도 8은 제2 스위칭부(150)를 나타낸 도면이다. 제2 스위칭부(150)는, 플럭스게이트(140)로부터 출력된 X축 검출신호를 제2 제어신호(ctrl2)에 응답하여 쵸핑회로부(160)에 전달하는 제3 트랜지스터(Q3), 및 플럭스게이트(140)로부터 출력된 Y축 검출신호를 제3 제어신호(ctrl3)에 응답하여 쵸핑회로부(160)에 전달하는 제4 트랜지스터(Q4)를 구비한다. X, Y축 각각의 플럭스 게이트에 권선된 검출코일(144)(148)은 각각 반대쪽 단을 가지고 있으며, 검출코일의 양단은 동시에 스위칭된다.The second switching unit 150 is connected to the detection coils 144 and 148 wound around the fluxgates of the X and Y axes, respectively, and outputs a detection signal of a drive shaft selectively driven. 8 is a diagram illustrating the second switching unit 150. The second switching unit 150 transmits the X-axis detection signal output from the fluxgate 140 to the chopping circuit unit 160 in response to the second control signal ctrl2, and the fluxgate. The fourth transistor Q4 transmits the Y-axis detection signal output from the 140 to the chopping circuit unit 160 in response to the third control signal ctrl3. The detection coils 144 and 148 wound on the flux gates of the X and Y axes each have opposite ends, and both ends of the detection coils are simultaneously switched.
쵸핑회로부(160)는, 제2 스위칭부(150)를 통해 출력된 일축의 검출신호를 쵸핑(chopping)한다. 도 9는 쵸핑회로부(160)를 나타낸 회로도이다. 쵸핑회로부(160)는 제2 스위칭부(150)에서 출력된 검출신호를 쵸핑하기 위하여 제4 및 제5 제어신호(ctrl4, ctrl5)에 의해 온/오프되는 제1 및 제2 스위치(SW1)(SW2)를 구비한다.The chopping circuit unit 160 chops the detection signal of one axis output through the second switching unit 150. 9 is a circuit diagram illustrating the chopping circuit unit 160. The chopping circuit unit 160 may turn on / off the first and second switches SW1 by the fourth and fifth control signals ctrl4 and ctrl5 in order to chop the detection signal output from the second switching unit 150. SW2).
차동증폭부(170)는, 쵸핑회로부(160)를 통해 쵸핑된 신호를 차동증폭한다.The differential amplifier 170 differentially amplifies the chopped signal through the chopping circuit unit 160.
필터(180)는, 차동증폭부(170)를 통해 증폭된 신호를 필터링한다.The filter 180 filters the signal amplified by the differential amplifier 170.
제2 증폭부(190)는, 필터를 통해 필터링된 신호를 최종 증폭한다.The second amplifier 190 finally amplifies the signal filtered through the filter.
PWM발생부(200)는 제2 증폭부(190)를 통해 증폭된 신호를 PWM신호로 변환한다. 도 10은 PWM발생부(200)의 블록도이다. PWM발생부(200)는 샘플/홀드회로부(202) 및 비교기(203)를 포함한다. 도 11은 PWM발생부를 보다 구체적으로 나타낸 회로도이다. 도 11에서 샘플/홀드회로부(202)는 신호처리된 검출신호를 제어부(210)의 샘플제어신호에 응답하여 스위칭하는 스위치(202-2)와, 스위치(202-2)를 통해 출력되는 검출신호를 충전하는 캐패시터(202-4), 및 캐패시터(202-4)에 충전된 검출신호를 비교기(230) '+'단에 출력하는 전압추종기(202-6)를 보이고 있다. 또한, 도 12는 도 10에 보인 PWM발생부(200)의 또 다른 실시예로서, 도 11에 보인 스위치(202-2) 및 캐패시터(202-4)를 A/D변환기(202-3) 및 D/A변환기(202-5)로 대체하고 있다.The PWM generator 200 converts the signal amplified by the second amplifier 190 into a PWM signal. 10 is a block diagram of the PWM generator 200. The PWM generator 200 includes a sample / hold circuit 202 and a comparator 203. 11 is a circuit diagram illustrating the PWM generator in more detail. In FIG. 11, the sample / hold circuit unit 202 includes a switch 202-2 for switching the signal-processed detection signal in response to the sample control signal of the controller 210, and a detection signal output through the switch 202-2. The capacitor 202-4 charging the capacitor and the voltage follower 202-6 outputting the detection signal charged in the capacitor 202-4 to the comparator 230 '+' stage are shown. 12 is a further embodiment of the PWM generator 200 shown in FIG. 10, wherein the switch 202-2 and the capacitor 202-4 shown in FIG. It is replaced by the D / A converter 202-5.
제어부(210)는, 시스템 전반을 제어하며, PWM신호를 듀티비에 따라 디지털신호로 환산한다. 또한, 제어부(210)는 제2 증폭부(190)로부터 출력된 검출신호가 임계치에 도달 후, 소정시간이 경과하면, 펄스발생부로부터 플럭스게이트에 전달되는 펄스의 차단을 위하여 제어신호를 통해 펄스제한부(110)를 제어한다.The controller 210 controls the overall system and converts the PWM signal into a digital signal according to the duty ratio. In addition, if a predetermined time elapses after the detection signal output from the second amplifier 190 reaches a threshold, the controller 210 pulses the control signal to block the pulse transmitted from the pulse generator to the fluxgate. The control unit 110 is controlled.
펄스발생부에서 발생된 펄스가 도 4에서와 같이 앤드게이트(110) 일단에 인가되며, 앤드게이트(110)를 제어하는 제1 제어신호(ctrl)가 앤드게이트(110)의 또 다른 일단에 인가된다. 도 10의 (a) 및(b)는 펄스제한부(110)에서 출력된 펄스 및 제어부에서 출력된 제1 제어신호를 나타낸다. 도 4에서와 같이 제1 제어신호가 하이레벨로 인가되는 상태에서만 앤드게이트(110)는 펄스를 출력하게 된다. 앤드게이트(110)에서 출력된 펄스는 도 5에 보인 펄스증폭부(120)로 전달되며, 펄스증폭부(120)는 제1 증폭기(124), 제2 증폭기(124) 및 반전기(122)를 통해 증폭된 펄스와 반전 증폭된 펄스를 각각 출력한다. 이와 같이 펄스증폭부(120)에서 증폭 및 반전 증폭된 펄스는 도 10 (b)에 보인 제어신호(ctrl2, ctrl3)가 제1 스위칭부(130)의 제1 또는 제2 트랜지스터(Q1)(Q2)의 게이트에 선택적으로 인가되며, 이를 통해 플럭스게이트(140)의 X, Y 두축 중 어느 한 축 구동코일(134)(136)에 선택적으로 전달된다. 증폭 및 반전 증폭된 펄스를 인가받은 플럭스게이트(140), 예를 들어, X축 플럭스게이트(142)는, 위상이 서로 반전된 두신호를 입력받음에 따라 코어에 권선된 구동코일(134)에 펄스 주기로 방향이 전환되며 전류가 흐르게 된다.The pulse generated from the pulse generator is applied to one end of the AND gate 110 as shown in FIG. 4, and the first control signal ctrl for controlling the AND gate 110 is applied to another end of the AND gate 110. do. 10A and 10B illustrate pulses output from the pulse limiter 110 and first control signals output from the controller. As shown in FIG. 4, the AND gate 110 outputs a pulse only when the first control signal is applied at a high level. The pulse output from the AND gate 110 is transferred to the pulse amplifier 120 shown in FIG. 5, and the pulse amplifier 120 includes the first amplifier 124, the second amplifier 124, and the inverter 122. Outputs amplified pulses and inverted-amplified pulses through. As such, the pulses amplified and inverted by the pulse amplifier 120 may be controlled by the control signals ctrl2 and ctrl3 shown in FIG. 10 (b) to the first or second transistors Q1 and Q2 of the first switch 130. It is selectively applied to the gate of the), through which is selectively transmitted to any one of the drive coils 134, 136 of the X, Y two axes of the fluxgate 140. The fluxgate 140 receiving the amplified and inverted amplified pulses, for example, the X-axis fluxgate 142 may be provided to the driving coil 134 wound on the core in response to receiving two signals inverted in phase. The direction is changed by the pulse period and current flows.
도 5를 참조하면, 구동코일 양단 a, b에 인가되는 펄스의 신호가 각각 P2, P3라고 하면, q1의 구간에서는 a에 high 레벨의 신호가 인가되고 b에는 low 레벨이 인가된다. 이에 따라 전류는 a에서 b 방향으로 흐르게 된다. 반대로, q2의 구간에서는 a에 low 레벨, b에 high 레벨의 신호가 인가되어 전류는 b에서 a 방향으로 흐르게 된다. 이와 같이 양단에 인가된 펄스의 상태에 따라 구동코일에는 방향을 전환하며 전류가 흐르게 되며, 구동코일이 권선된 자성체 코어는 여자된다.Referring to FIG. 5, if the signals of the pulses applied to the driving coils a and b are P2 and P3, respectively, a high level signal is applied to a and a low level is applied to b in the period q1. As a result, current flows from a to b. On the contrary, in the period of q2, a low level signal is applied to a and a high level signal to b so that current flows from b to a direction. In this way, the driving coil changes direction depending on the state of the pulse applied to both ends, and a current flows, and the magnetic core wound with the driving coil is excited.
자성체 코어(142)가 여자되면, 도 13의 타이밍도에 보인 시간축 t2에서부터 검출코일(144)에는 지구자기의 세기에 따라 (c)와 같이 신호가 전압의 형태로 발생하기 시작하고, 시간 t3에서 임계전압에 도달하게 된다. 한편, 도 14를 참조하면, 검출코일(144)에서 발생된 전압은 제어부의 제어신호(ctrl2 또는 ctrl3)에 따라제2 스위칭부(150)에서 검출축의 트랜지스터(Q3 또는 Q4)가 턴온되는 것에 의해 쵸핑회로부(160)에 전달되며, 쵸핑회로부(160)에 전달된 신호는 도 14(c)의 쵸핑제어신호에 따라 도 14 (d)에 보인 것처럼 구동펄스의 2배 주파수로 쵸핑된다. 이후, 쵸핑된 신호는 차동증폭부(170), 필터(180), 그리고 제2 증폭부(190)에서 순차적으로 신호처리된다. 이와 같이 제2 증폭부(190)를 통해 출력된 아날로그신호는 도 13의 (c)와 같이 나타나게 된다. 이후, 도 13의 (c)와 같이 발생된 검출신호는 PWM발생부(200)를 통해 디지털신호로 변환된다.When the magnetic core 142 is excited, a signal starts to be generated in the form of a voltage in the detection coil 144 as shown in (c) according to the strength of the geomagnetism from the time axis t2 shown in the timing diagram of FIG. 13. The threshold voltage is reached. Meanwhile, referring to FIG. 14, the voltage generated by the detection coil 144 is turned on by the transistor Q3 or Q4 of the detection axis in the second switching unit 150 according to the control signal ctrl2 or ctrl3 of the controller. The signal transmitted to the chopping circuit unit 160 and the signal transmitted to the chopping circuit unit 160 is chopped at twice the frequency of the driving pulse as shown in FIG. 14 (d) according to the chopping control signal of FIG. 14 (c). Afterwards, the chopped signal is sequentially signal-processed by the differential amplifier 170, the filter 180, and the second amplifier 190. In this way, the analog signal output through the second amplifier 190 is shown as shown in FIG. Thereafter, the detection signal generated as shown in FIG. 13C is converted into a digital signal through the PWM generator 200.
PWM발생부(200)는 제어부(210)에서 설정된 샘플링 주기에 따라 출력된 온/오프 제어신호에 의해 스위치가 온/오프 동작을 하면서 제2 증폭부(190)로부터 출력된 아날로그검출신호를 스위칭한다. 그리고 샘플링 주기마다 캐패시터(202-4)에 검출신호가 충전된다. 그리고 캐패시터(202-4)에 충전된 신호는 다음 샘플주기에서 전압추종기(202-6)를 통해 비교기(203)의 '+'단자에 출력된다. 한편, 비교기(203)의 '-'단자에는 톱니파 발생부(미도시)로부터 출력된 톱니파가 입력된다. 이와 같이 아날로그검출신호 및 톱니파를 각 단자에 입력받은 비교기(203)는 아날로그검출신호가 톱니파보다 크면 하이레벨로 신호를 출력하고, 아날로그검출신호가 톱니파보다 적으면 로우레벨로 신호를 출력한다. 도 15의 (a), (b)신호는 각각 비교기(203)에 입력되는 아날로그신호 및 톱니파신호를 나타내며, (c)는 비교기(203)의 출력결과를 나타낸 PWM신호를 나타낸다. (c)에 보인 PWM신호는 주기 T를 가지며, 듀티(Duty)비를 통해 의미있는 정보를 전달한다. 즉, 제어부(210)는타이머(미도시)를 통해 PWM의 하이레벨 상태의 구간 TD를 측정하는 것으로, 아날로그검출신호를 디지털 값으로 환산할 수 있게 된다. 이는 자기검출장치의 분해능이 PWM신호의 듀티비를 측정하기 위한 타이머의 분해능에 의해 결정된다는 것을 나타낸다. 따라서, 적절한 PWM주파수를 설정하는 것으로 자기검출장치는 검출신호를 원하는 분해능을 갖는 디지털신호로 출력할 수 있다.The PWM generator 200 switches the analog detection signal output from the second amplifier 190 while the switch is on / off by the on / off control signal output according to the sampling period set by the controller 210. . The detection signal is charged in the capacitor 202-4 every sampling period. The signal charged in the capacitor 202-4 is output to the '+' terminal of the comparator 203 through the voltage follower 202-6 in the next sample period. On the other hand, the sawtooth wave output from the sawtooth wave generator (not shown) is input to the '-' terminal of the comparator 203. As described above, the comparator 203 receiving the analog detection signal and the sawtooth wave at each terminal outputs a signal at a high level when the analog detection signal is greater than the sawtooth wave, and outputs a signal at a low level when the analog detection signal is less than the sawtooth wave. Signals (a) and (b) of FIG. 15 represent analog signals and sawtooth signals input to the comparator 203, respectively, and (c) represents PWM signals representing the output results of the comparator 203. FIG. The PWM signal shown in (c) has a period T and delivers meaningful information through the duty ratio. That is, the controller 210 measures the period T D in the high level state of the PWM through a timer (not shown), so that the analog detection signal can be converted into a digital value. This indicates that the resolution of the magnetic detection device is determined by the resolution of the timer for measuring the duty ratio of the PWM signal. Therefore, by setting the appropriate PWM frequency, the magnetic detection device can output the detection signal as a digital signal having a desired resolution.
한편, 제어부(210)는 PWM 발생부(200)를 통해 아날로그신호를 디지털신호로 변환할 수 있는 충분한 시간동안 앤드게이트(110)에 도 13 (b)의 제어신호가 하이레벨의 상태로 출력한다. 그리고 아날로그신호의 디지털신호로의 변환이 완료될 수 있는 충분한 시간 후에 앤드게이트(110)에 출력하는 제어신호를 로우레벨로 전환한다. 이에 따라 플럭스게이트(140)에는 더 이상 펄스가 공급되지 않게 된다.Meanwhile, the control unit 210 outputs the control signal of FIG. 13B to a high level state to the AND gate 110 for a sufficient time to convert the analog signal into a digital signal through the PWM generator 200. . After a sufficient time for the conversion of the analog signal to the digital signal, the control signal output to the AND gate 110 is switched to the low level. Accordingly, pulses are no longer supplied to the fluxgate 140.
위와 같이 펄스제한부(110)를 통해 플럭스게이트에 공급되는 펄스를 제한함으로서 회로는 더이상 전력소모가 발생하지 않게 된다.By limiting the pulses supplied to the fluxgate through the pulse limiting unit 110 as described above, the circuit no longer consumes power.
한편, 위와 같은 2축자기검출장치는 웨이퍼 상에 MEMS 기술을 이용하여 제작할 수 있으며, 웨이퍼 상에 제작함에 있어서, 신호처리회로를 2축 각각의 검출신호에 대해 공용할 수 있도록 설계함에 따라 소자 부피를 줄일 수 있게 된다.On the other hand, the two-axis magnetic detection device as described above can be fabricated using the MEMS technology on the wafer, and in manufacturing on the wafer, as the signal processing circuit is designed to share the detection signal of each of the two axes, the device volume Can be reduced.
또한, 위의 실시예를 설명함에 있어서는 2축 자기검출장치에서 1축의 자기를 검출하는 것에 대해서 설명하고 있지만, 2축을 모두 검출하는 경우, 제어부에서 제1 스위칭부 및 제2 스위칭부를 구동축에 따라 순차적으로 제어하여 구동하고, 그에 따른 플럭스게이트의 구동에 대해, 제2 스위칭부를 제1 스위칭부와 동일한 타이밍으로 제어함으로서 2축을 순차적으로 검출할 수 있다. 이때, 제어부는 2축 각각의 검출신호를 디지털신호로 변환하는 충분한 시간 동안 펄스제한부에 하이레벨의 신호를 출력한다.In the above embodiment, the magnetic detection of one axis is described by the two-axis magnetic detection device. However, when both axes are detected, the first and second switching units are sequentially controlled by the control unit according to the driving shaft. 2 axes can be detected sequentially by controlling and driving, and controlling the 2nd switching part at the same timing as the 1st switching part about driving of the fluxgate accordingly. At this time, the controller outputs a high level signal to the pulse limiter for a sufficient time for converting the detection signals of each of the two axes into a digital signal.
이상과 같은 본 발명의 플럭스게이트를 이용한 자기검출장치는 검출신호를 디지털신호로 변환함에 있어서 고가의 A/D변환기 대신에 PWM 발생회로를 적용하여 원하는 주파수와 분해능을 갖는 디지털 출력을 얻을 수 있으며, PWM방식은 로직의 엣지(edge)를 검출하는 방식이기 때문에 상대적으로 외부 노이즈에 강한 출력을 얻을 수 있다.In the magnetic detection device using the fluxgate of the present invention as described above, in converting a detection signal into a digital signal, a digital output having a desired frequency and resolution can be obtained by applying a PWM generation circuit instead of an expensive A / D converter. The PWM method detects the edges of logic, so that an output that is relatively resistant to external noise can be obtained.
또한, 전력소모가 적으므로, 장치의 이용시간을 늘릴 수 있게 한다.In addition, since the power consumption is low, the use time of the device can be increased.
또한, MEMS 기술을 통해 웨이퍼 상에 2축 자기를 검출하도록 자기검출장치를 제작하는 경우, 스위치들을 통해 신호처리회로들을 공통으로 이용할 수 있어 회로가 차지하는 면적을 대폭 줄일 수 있기 때문에 단위 면적당 생산성을 높일 수 있다.In addition, when manufacturing a magnetic detection device to detect biaxial magnetism on a wafer through MEMS technology, signal processing circuits can be used in common through switches, which greatly reduces the area occupied by the circuit, thereby increasing productivity per unit area. Can be.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.Although the preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and the present invention is not limited to the specific embodiments of the present invention without departing from the spirit of the present invention as claimed in the claims. Anyone skilled in the art can make various modifications, as well as such modifications are within the scope of the claims.
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2003-0037286A KR100464546B1 (en) | 2003-06-10 | 2003-06-10 | Fluxgate type magnetometer capable of reducing power consumption |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| KR10-2003-0037286A KR100464546B1 (en) | 2003-06-10 | 2003-06-10 | Fluxgate type magnetometer capable of reducing power consumption |
Publications (2)
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| KR20040106085A KR20040106085A (en) | 2004-12-17 |
| KR100464546B1 true KR100464546B1 (en) | 2005-01-03 |
Family
ID=37380812
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR10-2003-0037286A KR100464546B1 (en) | 2003-06-10 | 2003-06-10 | Fluxgate type magnetometer capable of reducing power consumption |
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-
2003
- 2003-06-10 KR KR10-2003-0037286A patent/KR100464546B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
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|---|---|
| KR20040106085A (en) | 2004-12-17 |
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