WO2007132592A1 - ２軸磁界センサ - Google Patents

２軸磁界センサ Download PDF

Info

Publication number
WO2007132592A1
WO2007132592A1 PCT/JP2007/055795 JP2007055795W WO2007132592A1 WO 2007132592 A1 WO2007132592 A1 WO 2007132592A1 JP 2007055795 W JP2007055795 W JP 2007055795W WO 2007132592 A1 WO2007132592 A1 WO 2007132592A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
magnetic field
conductors
magnetoresistive elements
pair
magnetoresistive
Prior art date
Application number
PCT/JP2007/055795
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Yasunori Abe
Tomoki Ono
Yuji Nihei
Original Assignee
Hitachi Metals, Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Metals, Ltd. filed Critical Hitachi Metals, Ltd.
Priority to JP2007532717A priority Critical patent/JP4632142B2/ja
Priority to US12/063,393 priority patent/US7990139B2/en
Publication of WO2007132592A1 publication Critical patent/WO2007132592A1/ja

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C17/00—Compasses; Devices for ascertaining true or magnetic north for navigation or surveying purposes
    • G01C17/38—Testing, calibrating, or compensating of compasses
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/0005—Geometrical arrangement of magnetic sensor elements; Apparatus combining different magnetic sensor types
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/09—Magnetoresistive devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/09—Magnetoresistive devices
    • G01R33/096—Magnetoresistive devices anisotropic magnetoresistance sensors

Definitions

  • the present invention relates to an azimuth meter using a magnetoresistive element, and more particularly to a two-axis magnetic field sensor that measures an azimuth while applying a bias magnetic field to the magnetoresistive element.
  • a magnetic field sensor that measures an orientation using a magnetoresistive element is disclosed in Patent Document 1. It consists of a pair of magnetoresistive elements formed on a flat substrate and having a substantially square appearance and intersecting the sides of the coil with a predetermined angle. By applying a direct current to the planar coil, it is possible to apply a reset magnetic field that sufficiently saturates the magnetoresistive element and an appropriate magnetic field (bias magnetic field) required for measurement. In this case, the same magnetic field of the same magnitude can be applied simultaneously in the X direction, X direction, Y direction, and Y direction as the reset or bias magnetic field.
  • Patent Document 2 discloses two planar coils formed on a planar substrate and a pair of magnetic sensing structures (in this case, a resistance bridge composed of barber pole type magnetoresistive elements). .
  • a DC magnetic field is applied to the first planar coil to apply a reset magnetic field that magnetically saturates the laminar pole magnetoresistive element, and a DC current is applied to the second planar coil to cancel the external magnetic field. It can be applied to the resistance element.
  • Patent Document 1 Japanese Patent No. 3573100 (corresponding US Patent No. 6,557007 (Registered on April 29, 2003))
  • Patent Document 2 Special Table 2005—502888 (corresponding US Pat. No. 6,717,403 (registration date 20 April 6, 2004))
  • An external magnetic field other than geomagnetism gives an azimuth error when measuring the geomagnetism with a magnetic field sensor and obtaining the azimuth.
  • the geomagnetic force is measured by a force that combines two uniaxial magnetic field sensors in a square, and the magnetic field sensor of two or more axes measures the ratio of the measured values of each axis, and the reference direction of the magnetic field sensor and the geomagnetic beta Is calculated and output as an azimuth angle.
  • the magnetic field measured by the magnetic field sensor is the geomagnetic field and the external magnetic field.
  • the calculated magnetic field does not show an accurate azimuth angle. Since the calculated orientation is offset from the actual orientation, the external magnetic field that gives the offset is referred to as the external offset magnetic field. Hereinafter, it is called an external offset magnetic field unless otherwise specified.
  • the external offset magnetic field is a magnetic field applied to the magnetic field sensor in the same direction with a constant intensity. For example, it occurs in a magnetic part on a circuit board on which a magnetic field sensor is mounted or in an automobile body on which the magnetic field sensor is mounted.
  • the external offset magnetic field can eliminate or reduce the influence of the external offset magnetic field in some way.
  • the external offset magnetic field applied to the magnetic field sensor is measured in advance, and the external offset magnetic field is subtracted before calculating the ratio of the measured values of each axis. This can eliminate the influence.
  • a magnetic field that cancels the external offset magnetic field itself can be applied and removed in the vicinity of the magnetoresistive element.
  • the magnetic field sensor can be designed with high sensitivity.
  • Patent Document 1 with one planar coil, there are four directions: X direction, X direction, _Y direction, and heel direction. Force that can apply a reset magnetic field or bias magnetic field to the magnetoresistive element in the same direction in both directions of the X-axis and Y-axis to generate a magnetic field that cancels the external offset magnetic field I can't.
  • Patent Document 2 a first planar coil for reset magnetic field and a second planar coil for canceling an external offset magnetic field are provided.
  • the two planar coils must be made of a two-layer structure, and the number of manufacturing steps is not only complicated by the structure of the magnetic sensor. Become more.
  • the direction of the reset magnetic field is the same as the direction of the magnetic field that cancels the external offset magnetic field, so that it is a uniaxial magnetic field sensor. is there. Therefore, when using it as an azimuth meter, it is necessary to use at least two magnetic field sensors and to arrange them so that the measurement axes are orthogonal to each other, which increases the size of the azimuth meter.
  • An object of the present invention is to use a planar coil to apply a reset magnetic field and a bias magnetic field to a magnetoresistive element, and to form a planar coil with a thin film. It is to provide a two-axis magnetic field sensor that has a function of generating a magnetic field that can be thinned and reduced in area and that cancels an external offset magnetic field.
  • a two-axis magnetic field sensor of the present invention a planar coil having two parallel first conductors, and two second conductors perpendicular to and parallel to the first conductor,
  • a magnetoresistive element having a longitudinal direction intersecting with only one of the two first conductors at 30 ° or more and less than 90 °, and only the other of the two first conductors with 30 ° or more and less than 90 °
  • the magnetoresistive elements have crossed longitudinal directions, the longitudinal directions of the magnetoresistive elements are not parallel to each other, and the ends between the two first conductors of the magnetoresistive elements are connected to each other A pair of first magnetoresistive elements;
  • a pair of second magnetoresistive elements whose ends are connected to each other;
  • a magnetoresistive element having a longitudinal direction intersecting with only one of the two second conductors at 30 ° or more and less than 90 °, and only the other of the two second conductors with 30 ° or more and less than 90 °
  • the magnetoresistive elements have longitudinal directions intersecting each other, the longitudinal directions of the magnetoresistive elements are not parallel to each other, and the ends between the two second conductors of the magnetoresistive elements are connected to each other
  • a magnetoresistive element having a longitudinal direction intersecting with only the other of the two second conductors at 30 ° or more and less than 90 °, and only one of the two second conductors with 30 ° or more and 90 ° It consists of magnetoresistive elements with longitudinal directions intersecting with less, the longitudinal directions of these magnetoresistive elements are not parallel to each other, and the ends between the two second conductors of these magnetoresistive elements are connected to each other And a pair of fourth magnetoresistive elements in a plane that is close to the plane coil and parallel to the plane coil.
  • the biaxial magnetic field sensor further causes a current to be applied to the magnetoresistive elements to saturate the two magnetoresistive elements intersecting one of the first conductors to flow through the one of the first conductors.
  • a current that applies a magnetic field that saturates two magnetoresistive elements intersecting one of the second conductors to the magnetoresistive elements is passed through the one of the second conductors;
  • the first current is applied to each magnetoresistive element, which is a total magnetic field of a bias magnetic field having a magnitude opposite to the saturation magnetic field applied to each magnetoresistive element and a magnetic field that cancels the external offset magnetic field. It has a DC power supply for flowing through the conductor and the second conductor.
  • one pair DC voltage for measurement between the outer ends of the two second conductors of the third magnetoresistive element and the outer ends of the two second conductors of the pair of fourth magnetoresistive elements A measurement power source for applying Furthermore, while applying the measurement DC voltage to each magnetoresistive element pair, a pair of first magnetoresistive elements The first intermediate potential output is taken out from the connected end of the child, the connected end force second intermediate potential output of the pair of second magnetoresistive elements is taken out, the first intermediate potential output and the second intermediate potential output The first potential output difference from the output is obtained, the connected end force of the pair of third magnetoresistive elements is taken out, the third intermediate potential output is taken out, and the connected end force of the pair of fourth magnetoresistive elements is It has a device for taking out the four intermediate potential outputs, obtaining a second potential output
  • each magnetoresistive element is 40 degrees or more with the conductor.
  • one of the two first conductors and the other of the two second conductors form two sides of a right triangle flat coil and are connected in series to form the DC Connected to the power supply,
  • One of the two second conductors and the other of the two first conductors may be connected in series by forming two sides of another right triangle flat coil and connected in series.
  • the conductors on the hypotenuse of the two right triangle planar coils can be provided adjacent to each other.
  • the one side of the second conductor is connected to form the three sides of a rectangular planar coil and connected to the DC power source.
  • One of the pair of first magnetoresistive elements and one of the pair of second magnetoresistive elements intersect with the other of the first conductor and one of the second conductors is one of the pair of third magnetoresistive elements
  • the three sides of the coil are connected and connected to the DC power source
  • the conductors on the remaining sides of the two rectangular planar coils are provided adjacent to each other. That power S.
  • an external offset magnetic field is applied at the same time as a bias magnetic field is applied after a reset magnetic field is applied to the magnetoresistive element.
  • the magnetic field can be measured by canceling
  • the planar coil is formed on the same plane, it is possible to make a magnetic sensor with a simple structure, a small size, and a low price.
  • the two-axis magnetic field sensor of the present invention it can be used as an azimuth meter, a current sensor, and other weak magnetic field sensors.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a biaxial magnetic field sensor of Example 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between resistance and applied magnetic field strength.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of an applied magnetic field in Example 1 of the present invention.
  • FIG. 4 is an enlarged graph of the graph of FIG.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining offset current measurement.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a two-axis magnetic field sensor of Example 2 according to the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a two-axis magnetic field sensor of Example 3 according to the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing a two-axis magnetic field sensor of Example 4 according to the present invention.
  • FIG. 9 is a general graph showing the relationship between resistance and applied magnetic field strength.
  • Figure 10 shows the relationship between resistance and applied magnetic field strength
  • Fig. 1 is a schematic diagram showing the two-axis magnetic field sensor of Example 1 of the present invention.
  • the biaxial magnetic field sensor of Example 1 includes a planar coil 1 and four pairs of magnetoresistive elements 2, 3, 4, and 5 provided in a plane close to the planar coil and parallel to the planar coil. have.
  • the planar coil 1 includes two parallel first conductors 11 and 12 and two second conductors 13 and 14 perpendicular to and parallel to the first conductors 11 and 12.
  • the four pairs of magnetoresistive elements consist of a pair of first magnetoresistive elements 2, a pair of second magnetoresistive elements 3, a pair of third magnetoresistive elements 4, and a pair of fourth magnetoresistive elements 5. It is.
  • the pair of first magnetoresistive elements 2 includes a magnetoresistive element 21 having a longitudinal direction that intersects only one of the two first conductors 11 and 12 (for example, the first conductor 11) and the other (for example, The magnetoresistive element 22 has a longitudinal direction intersecting only with the first conductor 12), and the longitudinal directions of the magnetoresistive elements 21 and 22 are not parallel to each other.
  • the pair of second magnetoresistive elements 3 includes a magnetoresistive element 31 having a longitudinal direction intersecting only the other of the two first conductors 11 and 12 (for example, the first conductor 12) and one (for example, The magnetoresistive element 32 has a longitudinal direction intersecting only with the first conductor 11).
  • the longitudinal directions of the magnetoresistive elements 31 and 32 are not parallel to each other.
  • the pair of third magnetoresistive elements 4 includes a magnetoresistive element 41 having a longitudinal direction intersecting only one of the two second conductors 13 and 14 (for example, the second conductor 13) and the other (for example, The magnetoresistive element 42 has a longitudinal direction intersecting only with the second conductor 14), and the longitudinal directions of the magnetoresistive elements 41 and 42 are not parallel to each other.
  • the pair of fourth magnetoresistive elements 5 includes a magnetoresistive element 51 having a longitudinal direction that intersects only the other of the two second conductors 13 and 14 (for example, the second conductor 14) and one (for example, The magnetoresistive element 52 has a longitudinal direction intersecting only with the second conductor 13), and the longitudinal directions of the magnetoresistive elements 51 and 52 are not parallel to each other.
  • Each magnetoresistive element The longitudinal direction of the child intersects the conductor at 30 degrees or more and less than 90 degrees, and preferably intersects at 40 degrees or more and less than 70 degrees, but Fig. 1 shows the intersection at 45 degrees.
  • Each pair of magnetoresistive elements is perpendicular to each other in the longitudinal direction.
  • the magnetoresistive element 21 and the magnetoresistive element 22 in the pair of first magnetoresistive elements 2 are parallel to each other.
  • the ends between the two first conductors 11 and 12 are connected to each other.
  • the ends between the two parallel first conductors 11 and 12 of the magnetoresistive element 31 and the magnetoresistive element 32 in the pair of second magnetoresistive elements 3 are connected to each other.
  • the ends between the two parallel second conductors 13 and 14 of the magnetoresistive element 41 and the magnetoresistive element 42 in the pair of third magnetoresistive elements 4 are connected to each other.
  • the ends between the two parallel second conductors 13 and 14 of the magnetoresistive element 51 and the magnetoresistive element 52 in the pair of fourth magnetoresistive elements 5 are connected to each other.
  • the two magnetoresistive elements 21 and 32 intersecting with one of the first conductors 11 and 12 are not parallel to each other in the longitudinal direction, and in FIG.
  • the two magnetoresistive elements 31 and 22 intersecting the other side of the first conductors 11 and 12 are not parallel to each other in the longitudinal direction, and in FIG.
  • the two magnetoresistive elements 41 and 52 intersecting with one of the second conductors 13 and 14 are not parallel to each other in the longitudinal direction, and in FIG.
  • the two magnetoresistive elements 51 and 42 intersecting with the other of the second conductors 13 and 14 are not parallel to each other in the longitudinal direction, and in FIG.
  • One of the two first conductors 11, 12 of the planar coil 1 is connected to the DC power supply 61, and the other is connected to the DC power supply 62.
  • One of the two second conductors 13 and 14 is connected to the DC power source 63, and the other is connected to the DC power source 64.
  • Each of the first conductors 11 and 12 and the second conductors 13 and 14 is composed of several tens of parallel conductors, and each of the first conductors 11 and 12 and the second conductors 13 and 14 has a DC power supply 61,
  • these conductors function as a planar coil 1 and are exposed from the inside of the coil on the plane where four pairs of magnetoresistive elements are provided.
  • a DC magnetic field directed from the outside to the inside is generated, and a DC magnetic field is applied to the magnetoresistive elements 21-52.
  • Plane coil 1 with clockwise current la , Ic, Id, and Ie, the X direction magnetic field force is applied to the magnetoresistive elements 21 and 32, the X direction magnetic field is applied to the magnetoresistive elements 22 and 31, and the Y direction magnetic field is applied to the magnetoresistive elements 41 and 52.
  • -Y direction magnetic field is applied to 51.
  • the direct current power source 61 has a direct current of a magnitude that saturates the two first magnetoresistive elements 21 and 32 intersecting the first conductor 11 in the direction perpendicular to their longitudinal direction. Apply a DC current (reset DC current) of a magnitude that generates a magnetic field (reset DC magnetic field), and then cancel the bias magnetic field with a magnitude opposite to the reset DC magnetic field and the external offset magnetic field. A direct current is applied to the magnetoresistive elements 21 and 32 by applying a total magnetic field with the DC magnetic field. In the opposite direction to the reset DC current flowing through the first conductor 11, the DC power source 62 is connected to the other first conductor 12 with two magnetoresistive elements 31 and 22 intersecting the first conductor 12 in their longitudinal direction.
  • a DC current (reset DC current) of a magnitude that generates a DC magnetic field (reset DC magnetic field) that saturates in a direction perpendicular to the direction is passed, and then a magnitude opposite to the reset DC magnetic field by the first conductor 12 is applied.
  • a direct current is applied to the magnetoresistive elements 31 and 22 so that the total magnetic field of the bias magnetic field and the direct-current magnetic field sufficient to cancel the external offset magnetic field is applied.
  • the DC power source 63 has a direct current of a size that saturates the two magnetoresistive elements 41 and 52 intersecting the second conductor 13 in the direction perpendicular to the longitudinal direction thereof. Apply a DC current (reset DC current) of a magnitude that generates a magnetic field (reset DC magnetic field), and then cancel the bias magnetic field with a magnitude opposite to the reset DC magnetic field and the external offset magnetic field.
  • a direct current is applied to the magnetoresistive elements 41 and 52 by applying a total magnetic field with the DC magnetic field.
  • the reset DC current that flows through the second conductor 13 is when the magnetic field generated by the reset DC current that flows through the two first conductors 11 and 12 is directed outward from the inside of the two first conductors 11 and 12.
  • DC power A DC magnetic field (a reset direct current) sized to cause the source 64 to saturate the other magnetoresistive elements 51 and 42 intersecting the second conductor 14 in the direction perpendicular to their longitudinal direction.
  • the DC current reset DC current
  • a direct current is applied to the magnetoresistive elements 51 and 42 so that a total magnetic field of the bias magnetic field and the direct current magnetic field that can cancel out the external offset magnetic field is applied.
  • the reset DC current that flows through one second conductor 13 and the reset DC current that flows through the other second conductor 14 are in opposite directions, and the direction of the saturation magnetic field applied to the magnetoresistive element that intersects each of the second conductors is also opposite. That is, a reset DC current is passed through each of the second conductors so that the reset DC magnetic field is directed from the inside to the outside of the two second conductors or from the outside to the inside.
  • the DC power sources 61, 62, 63 and 64 cause the magnetoresistive elements 21, 32, 31, 22, 41, 52, 5 1 and 42 to face from the inside of the planar coil 1 or from the outside to the inside.
  • the DC magnetic field becomes smaller (in absolute value), and the bias DC magnetic field with a magnitude opposite to the reset DC magnetic field and the external offset magnetic field can be canceled.
  • a direct current is applied to the magnetoresistive element to apply a total magnetic field with the DC magnetic field.
  • a reset DC magnetic field opposite to the previously applied reset DC magnetic field is simultaneously applied to the magnetoresistive elements 21, 32, 31, 22, 41, 52, 51 and 42 by the DC power supplies 61, 62, 63 and 64.
  • the DC magnetic field becomes smaller (in absolute value) and the total magnetic field of the bias DC magnetic field that has a magnitude opposite to the reset DC magnetic field and the DC magnetic field that only cancels the external offset magnetic field is applied to each magnetoresistive element.
  • the two-axis magnetic field sensor of the present invention further has a measurement power source 70, and the measurement power source is between the ends of the two first conductors 11 and 12 of the pair of first magnetoresistive elements 2, and A pair of second magnetoresistive elements 3 between the two first conductors 11 and 12 outside the ends and a pair of third magnetoresistive elements 4 between the two second conductors 13 and 14 A measuring DC voltage Vcc is applied between the ends and between the ends on the outside of the two second conductors 13 and 14 of the pair of fourth magnetoresistive elements 5.
  • the two-axis magnetic field sensor of the present invention further has a device 80 for determining the magnetic field orientation.
  • a device 80 for determining the magnetic field orientation By applying a total magnetic field of a bias magnetic field and a DC magnetic field that cancels the external offset magnetic field to each magnetoresistive element by the planar coil 1 excited by the DC power supply 61, 6 2, 63, 64, the measurement power supply 70 While the measurement DC voltage Vcc is applied to each pair of magnetoresistive elements 2, 3, 4, and 5, the end force connected to the pair of first magnetoresistive elements 2 and the first intermediate potential output are taken out.
  • the second intermediate potential output is taken out from the connected end of the pair of second magnetoresistive elements 3, and the difference between the first intermediate potential output and the second intermediate potential output is obtained as the first potential output difference.
  • the third intermediate potential output is taken out from the connected end of the pair of third magnetoresistive elements 4, the fourth intermediate potential output is taken out from the connected end of the pair of fourth magnetoresistive elements 5, and the third intermediate potential output is taken out.
  • the difference between the intermediate potential output and the fourth intermediate potential output is obtained as the second potential output difference.
  • the first potential output difference and the second potential output difference force also determine the magnetic field direction.
  • first potential output difference and the second potential output difference are obtained after applying the reset magnetic field to each magnetoresistive element opposite to the reset magnetic field, and the two first potential output differences and the two second potential output differences. Can be used to find the magnetic field orientation.
  • the controller 90 controls each DC power source 61, 62, 63, 64, and positive and negative reset DC currents, bias magnetic fields, and external components from each DC power source to the conductors 1, 12, 13, 14. It is possible to pass a direct current that generates a total magnetic field with a magnetic field that cancels the offset magnetic field.
  • the offset current (Ioffx, Ioffy) corresponding to the magnetic field that cancels the external offset magnetic field is obtained in advance, the offset current is stored, and the magnitude of the DC current that flows from each DC power supply to each conductor is controlled.
  • each conductor from each DC power source when a 2-axis magnetic field sensor is placed at three points on an arbitrary arc After passing a reset current to each of the conductors, a current large enough to make the difference in the intermediate potential output of the magnetoresistive element pair zero is passed through each conductor, and the current is passed through the reset current (Ioffxa, Ioffya), (Ioffxb, Ioffyb), (Ioffxc, Ioffyc).
  • the offset current (Ioffx, Ioffy) corresponding to the magnetic field that cancels the external offset magnetic field is determined from the reset current at three points.
  • the resistance R of the magnetoresistive element with respect to the current flowing in the longitudinal direction of the magnetoresistive element is as shown in FIG. It decreases according to the magnitude of the applied magnetic field and increases or decreases the magnetic field. Depending on the orientation, hysteresis occurs between the resistance R and the magnetic field H as shown in Fig. 10.
  • the magnetoresistive element intersects the side of the planar coil at 45 °, an external magnetic field is applied in the direction of 45 ° with respect to the direction perpendicular to the longitudinal direction of the magnetoresistive element.
  • the magnetoresistive element has a shape magnetic anisotropy in the longitudinal direction, which is the same as the combined vector of the shape magnetic anisotropy magnetic field and the external magnetic field applied to the magnetoresistive element. Therefore, the relationship between the external magnetic field H and resistance R when an external magnetic field is applied to the magnetoresistive element is as shown in the graph in FIG. Figure 2 shows the change in resistance R when a large magnetic field H is applied in the negative direction and the magnetic field H is gradually increased in the positive direction.
  • the magnetic field H21 applied to the magnetoresistive element 21 includes the magnetic field due to the current la flowing in one of the first conductors 11 of the planar coil 1, the X-axis component Hoffx of the external offset magnetic field, and the X-axis of the geomagnetic horizontal component He. In total with components,
  • ⁇ 21 ⁇ ⁇ la + Hoffx + He-cos ⁇
  • ⁇ is a constant determined by the shape of the first conductor 11 and the distance from the planar coil 1 to the plane of the magnetoresistive element.
  • the current la flowing clockwise in FIG. 1 through the first conductor 11 is the bias current lb for applying a bias magnetic field most suitable for the magnetic field detection by the two-axis magnetic field sensor to the magnetoresistive element, and the external offset.
  • the magnetic field that cancels the X-axis component Hoffx of the magnetic field is the sum of the current applied to the magnetoresistive element 21—I offx.
  • Figure 3 shows the magnetic field around the magnetoresistive element in this state. Applied to magnetoresistive element 21 The magnetic field H21 is as follows.
  • ⁇ 21 ⁇ -Ia + Hoffx + He-cos ⁇
  • ⁇ 21 ⁇ -Ib + He-cos ⁇
  • FIG. 4 shows an enlarged view of the main part of the graph of FIG.
  • the resistance of the magnetoresistive element 21 when only the bias DC magnetic field ⁇ 'lb is applied to the magnetoresistive element 21 is Rb.
  • the resistance of the magnetoresistive element 21 decreases by / 3 .He'cos ⁇ , assuming the rate of change of the resistance with respect to the magnetic field.
  • R21 Rb- ⁇ -He -cos ⁇
  • the current Ic that flows clockwise in FIG. 1 to the other first conductor 12 is the bias current lb that applies the optimum bias magnetic field and the magnetic field that cancels the X-axis component Hoffx of the external offset magnetic field to the magnetoresistive element 22. This is the sum of the applied current Ioffx.
  • Figure 3 shows the magnetic field around the magnetoresistive element in this state.
  • the magnetic field H22 applied to the magnetoresistive element 22 is represented by the following equation.
  • the characteristic of the resistance R22 of the magnetoresistive element 22 in this state is a graph symmetrical to the graphs of FIGS.
  • R22 Rb + ⁇ -He -cos ⁇ It becomes.
  • Vco2 (+) Vcc- [l / 2 + l / (2-Rb) ⁇ ⁇ -He-cos ⁇ ]
  • the resistance R32 of the magnetoresistive element 32 of the pair of second magnetoresistive elements 3 is the same as the resistance R21 of the magnetoresistive element 21, and the resistance R31 of the magnetoresistive element 31 is the same as the resistance R22 of the magnetoresistive element 22. It is. Therefore, the intermediate potential output Vco3 (+) between the magnetoresistive element 31 and the magnetoresistive element 32 of the second magnetoresistive element pair 3 is
  • Vco3 (+) Vcc- [l / 2-l / (2-Rb) ⁇ ⁇ -He-cos ⁇ ]
  • Vx (+) Vco2 (+)-Vco3 (+)
  • a direct current is passed through the two first conductors 11, 12 in the opposite direction, and the magnetoresistive elements 21, 22, 31, 32 are saturated in a direction perpendicular to the longitudinal direction. Is applied to the magnetoresistive elements 21, 22, 31, 32, and a direct current of a predetermined magnitude is applied to the two first conductors 11, 12 in the opposite direction to the direct current. While applying the total magnetic field of the bias DC magnetic field in the direction perpendicular to the longitudinal direction and the magnetic field that cancels the external offset magnetic field, the DC voltage for measurement Vcc between the ends of the pair of first magnetoresistive elements is the same as described above. Apply, and take out the connected terminal force intermediate potential output.
  • the current la ′ flowing through one of the first conductors 11 is the sum of the optimum bias current 1 lb and the current applied to the magnetoresistive element 21—Ioffx, which cancels the X-axis component Hof fx of the external offset magnetic field.
  • the resistance of the magnetoresistive element 21 is the resistance of the magnetoresistive element 21 .
  • R21 Rb + ⁇ -He-cos ⁇
  • the current 1 flowing through the other first conductor 12 is the sum of the optimum bias current 1 lb and the current Ioffx applied to the magnetoresistive element 22 as a magnetic field that cancels the X-axis component Hoffx of the external offset magnetic field.
  • the resistance R22 ′ of the magnetoresistive element 22 is
  • the intermediate potential output Vco2 (—) between the magnetoresistive element 21 and the magnetoresistive element 22 of the pair of first magnetoresistive elements 2 is
  • Vco2 (-) Vcc- [l / 2-l / (2-Rb) ⁇ ⁇ -He-cos ⁇ ]
  • Vco3 (_) Vcc- [l / 2 + l / (2-Rb)- ⁇ -He -cos ⁇ ]
  • Vx (-) Vco2 (-) -Vco3 (-)
  • Vx Vx (+) -Vx (-)
  • the X-axis output value Vx is not affected by the X-axis component Hoffx of the external offset magnetic field.
  • ⁇ 41 ⁇ -Id + Hoffy + He-sine
  • the current Ie flowing through the other second conductor 14 in the clockwise direction in FIG. 1 is the sum of the optimum bias current lb and the current Ioffy applied to the magnetoresistive element 42 to cancel the Y-axis component Hoffy of the external offset magnetic field. To do.
  • ⁇ 42 - ⁇ Ie + Hoffy + He 'sin ⁇
  • R42 Rb + ⁇ -He-sin ⁇
  • Vco4 (+) Vcc- [l / 2 + l / (2-Rb) ⁇ ⁇ -He-sin ⁇ ]
  • the resistance R52 of the magnetoresistive element 52 of the pair of fourth magnetoresistive elements 5 is the same as the resistance R41 of the magnetoresistive element 41, and the resistance R51 of the magnetoresistive element 51 is the same as the resistance R42 of the magnetoresistive element 42. Therefore, the intermediate potential output Vco5 (+) between the magnetoresistive element 51 of the fourth magnetoresistive element pair 5 and the magnetoresistive element pair 52 is
  • Vco5 (+) Vcc- [l / 2-l / (2-Rb) ⁇ ⁇ -He-sin ⁇ ]
  • a magnitude of the magnetoresistive elements 41, 42, 52, 52 being saturated in a direction perpendicular to the longitudinal direction by applying a direct current to the two second conductors 13, 14 in the opposite direction to the above.
  • Is applied to the magnetoresistive elements 41, 42, 52, 52, and a direct current of a predetermined magnitude is applied to the two second conductors 13, 14 in the opposite direction to the direct current.
  • the measurement DC voltage Vcc between the ends of the magnetoresistive element pair as above.
  • the intermediate potential output is taken out from the connected end.
  • the current Id ′ flowing through the second conductor 13 is the sum of the optimum bias current 1 lb and the current applied to the magnetoresistive element 41—Ioffy, which cancels the Y-axis component Hoffy of the external offset magnetic field.
  • H41 ' ⁇ -Id' + Hoffy + He-sin 0
  • the resistance R4 of the magnetoresistive element 41 in this state is
  • R41 ' Rb + ⁇ -He-sin ⁇
  • the current Ie 'flowing through the other second conductor 14 is the sum of the optimum bias current lb and the current Ioffy applied to the magnetoresistive element 42 to cancel the Y-axis component Hoffy of the external offset magnetic field.
  • H42 r - ⁇ -le ; + Hoffy + He- sin ⁇
  • the resistance R42 'of the magnetoresistive element 42 is
  • R42 ' Rb- ⁇ -He-sin ⁇
  • the intermediate potential output Vco 4 (one) between the magnetoresistive element 41 and the magnetoresistive element 42 of the third magnetoresistive element pair 4 is
  • Vco4 (_) Vcc- [l / 2-l / (2-Rb). ⁇ -He-sin ⁇ ]
  • Vco5 (-) Vcc- [l / 2 + l / (2-Rb). ⁇ -He-sin ⁇ ]
  • the intermediate potential output difference Vy (—) between the third magnetoresistive element pair 4 and the fourth magnetoresistive element pair 5 is
  • Vy (—) Vco4 (-)-Vco5 (-)
  • Vy Vy (+) -Vy (-)
  • the axis output value Vy is not affected by the axis offset component Hoffy of the external offset magnetic field.
  • Vx Vx (+) -Vx (-)
  • the two-axis magnetic field sensor is applied with a uniform external offset magnetic field and a geomagnetism whose direction changes depending on the direction of the two-axis magnetic field sensor.
  • a two-axis magnetic field sensor is placed in a direction along the circular arc at three points a, b, and c on a certain arc on the plane shown in Fig. 5, the external offset magnetic field is placed on the two-axis magnetic field sensor at each point.
  • the combined vector force S of the vector and the geomagnetic vector at each point is applied.
  • the offset current at the center o of the arc can be obtained from the currents at points a, b and c.
  • a 2-axis magnetic field sensor is placed at three points on the arc in the direction along the arc in advance, measure the current required to make the output zero, and use that current to The offset current (Iof fx, Ioffy) for canceling the external offset magnetic field can be obtained by simple calculation.
  • Ioffx (1/2) ⁇ ((loffxa 2 + Ioffy 2 ) ⁇ (Ioffyc— Ioffy) + (loffxb 2 + Ioffyb 2 ) ⁇ (
  • Ioffy (1/2) ⁇ [( Ioffxa 2 + Ioffya 2). (Ioffxc- Ioffxb) + (Ioffxb 2 + Ioffyb 2) ⁇ (I offxa-Ioffxc) + (Ioffxc 2 + Ioffyc 2) ⁇ (Iof f xb -Iof f xa)] / [Ioffya-(Ioffxc-Io ffxb) + Ioffyb-(Ioffxa-Ioffxc) + Ioffyc-(Ioffxb— Ioffxa))
  • Example 1 corresponds to a magnetic field that cancels a bias direct current and an external offset magnetic field in a planar coil composed of two first conductors and two second conductors perpendicular thereto.
  • a current that is the sum of the offset current it is possible to cancel the external offset magnetic field to the magnetoresistive element and, as a result, obtain the intermediate potential output of the magnetoresistive element pair while applying the optimum bias magnetic field.
  • Fig. 6 is a schematic diagram showing a two-axis magnetic field sensor according to Example 2 of the present invention.
  • the biaxial magnetic field sensor has a planar coil la and four pairs of magnetoresistive elements 2, 3, 4, and 5 provided in a plane close to the planar coil la and parallel to the planar coil la.
  • the planar coil la has a right-angled isosceles triangular planar coil la ', la "force, and a rectangular isometric triangular coil with the diagonal sides opposite to each other and the right-angled isosceles triangular planar coil la', la" Is forming.
  • the formed rectangular planar coil la has two parallel first conductors 11, 12 and two second conductors 13, 14 perpendicular to and parallel to the first conductors 11, 12. Since the positional relationship between the four pairs of magnetoresistive elements and the conductor of the planar coil la is the same as that in the first embodiment, the description thereof is omitted.
  • the right angled isosceles triangular planar coil 1, la is wound several tens of times in the same direction.
  • the rectangular isosceles triangular planar coil 1, 1a" is connected to a DC power source (not shown).
  • a DC power source not shown.
  • the magnetic field in the -Y direction is applied to the magnetoresistive elements 42 and 51.
  • Right-angled isosceles triangle Plane coil 1, la ”When a current of la and 1 Ic is passed counterclockwise, a magnetic field in the opposite direction is applied to each magnetoresistive element.
  • Each magnetoresistive element is connected as follows. The ends of the two magnetoresistive elements located inside the square coil that make up the magnetoresistive element pair are connected to each other, and between the ends of the two magnetoresistive elements located outside the square coil DC voltage for measurement Vcc is applied.
  • a reset current is applied to magnetoresistive elements 21 to 52 by applying a reset current counterclockwise in Fig. 6 to the right isosceles triangular planar coils 1 ⁇ and la ⁇ .
  • a DC current of a predetermined magnitude is applied to each of the right isosceles triangular planar coils la 'and la ", respectively.
  • the magnitude of the horizontal component of geomagnetism is He
  • the angle between the horizontal component He of the geomagnetism and the X axis is ⁇
  • the X axis component of the external offset magnetic field is Hoffx
  • the Y axis component is Hoffy.
  • the offset current described in Example 1 is measured and obtained, and the currents required to cancel each of the X-axis component Hoffx and Y-axis component Hoffy of the external offset magnetic field Ioffx and Ioffy are obtained in advance.
  • measurement of the X-axis magnetic field will be described first.
  • the magnetic field that cancels the X-axis component Hoffx of the offset magnetic field is the sum of the current applied to the magnetoresistive elements 21, 32, 22, and 31—Ioffx or Ioffx.
  • Vco2 (+) Vcc- [l / 2 + l / (2-Rb) ⁇ ⁇ -He-cos ⁇ ]
  • Vco3 (+) Vcc- [l / 2-l / (2-Rb) ⁇ ⁇ -He-cos ⁇ ]
  • Vx (+) Vco2 (+)-Vco3 (+)
  • a direct current is passed through the right-angled isosceles triangular planar coil 1, la "in the opposite direction, and the magnetoresistive elements 21, 32, 22, 31 are saturated in a direction perpendicular to the longitudinal direction.
  • a direct current of a predetermined magnitude is passed through the right-angled isosceles triangular planar coil 1, la "opposite to the direct current.
  • the currents la 'and Ic' applied to the right-angled isosceles triangular planar coils la 'and la "in the counterclockwise direction in Fig. 6 represent the bias magnetic field most suitable for detecting the magnetic field by the two-axis magnetic field sensor.
  • the bias DC current lb applied to the element and the magnetic field that cancels the X-axis component Hoffx of the external offset magnetic field are the sum of the current applied to the magnetoresistive elements 21, 32, 22, and 31—Ioffx or Ioffx.
  • Vco2 (-) Vcc- [l / 2-l / (2-Rb) ⁇ ⁇ -He-cos ⁇ ]
  • the intermediate potential output Vco3 (—) between the magnetoresistive element 31 and the magnetoresistive element 32 of the second magnetoresistive element pair 3 is
  • Vco3 (—) Vcc- [l / 2 + l / (2-Rb) ⁇ ⁇ -He-cos ⁇ ]
  • Bias current that applies the current la, Ic that flows clockwise in Fig. 6 to the right isosceles triangular planar coil 1, la ", and the bias magnetic field that is most suitable for the biaxial magnetic sensor to detect the magnetic field to the magnetoresistive element lb
  • the current applied to the magnetoresistive elements 41, 52, 42, 51 to cancel the Y-axis component Hoffy of the external offset magnetic field. Ioffy or sum with Ioffy.
  • Vco4 (+) Vcc- [l / 2 + l / (2-Rb) ⁇ ⁇ -He-sin ⁇ ]
  • Vco5 (-) Vcc- [l / 2-l / (2-Rb). ⁇ -He-sin ⁇ ]
  • Vy (+) Vco4 (+) -Vco5 (+)
  • the currents la 'and Ic' applied to the right-angled isosceles triangular planar coils la 'and la "in the counterclockwise direction in Fig. 6 are the bias magnetic field most suitable for the magnetic field detection by the biaxial magnetic field sensor.
  • Vco4 (_) Vcc- [l / 2-l / (2-Rb). ⁇ -He-sin ⁇ ]
  • Vco5 (—) Vcc- [l / 2 + l / (2-Rb) ⁇ ⁇ -He-sin ⁇ ]
  • Vy (-) Vco4 (-)-Vco5 (-)
  • Vx Vx (+) -Vx (-)
  • Vy Vy (+) -Vy (-)
  • the output values Vx and Vy of the X-axis and Y-axis are not affected by the X-axis component Hoffx and Y-axis component Hof f y of the external offset magnetic field.
  • Example 2 the current corresponding to the magnetic field for canceling the bias magnetic field and the external offset magnetic field is caused to flow through the two planar coils, respectively.
  • the intermediate potential output of the magnetoresistive element pair can be obtained while applying a simple bias magnetic field.
  • a biaxial magnetic field sensor according to Example 3 of the present invention is schematically shown in FIG. It has a plane with a magnetoresistive element, and two right-angled isosceles triangular plane coils lb 'and lb ⁇ ⁇ that are installed in parallel and close to the plane. Magnetoresistive elements 21, 2 2, 31, 32, 41, 42, 51, and 52 forces S are provided on the plane of the magnetoresistive element.
  • the right-angled isosceles triangular planar coil 11 and the right-angled isosceles triangular planar coil lb ⁇ form a planar coil lb with the right-angled vertices of the right-angled isosceles triangle facing each other and two diagonally perpendicular sides.
  • the formed planar coil lb has two first conductors 11 and 12 parallel to each other and two second conductors 13 and 14 parallel to each other.
  • the magnetoresistive elements 21 and 32 have a longitudinal direction of 30 ° or more and less than 90 °, preferably 45 ° or more and less than 90 °, more preferably 40 ° or more and 50 ° or less, and in this embodiment, a right angle at 45 °.
  • the magnetoresistive elements 22 and 31 are the first conductor 12 of the right-angled isosceles triangular coil lb
  • the magnetoresistive elements 41 and 52 are the second conductor 13 of the right-angled isosceles triangular coil lb ⁇ ⁇ ⁇
  • the magnetoresistive Elements 42 and 51 intersect the second conductor 14 of the right isosceles triangular planar coil 1.
  • Right angle isosceles Triangular planar coil Longitudinal direction of two magnetoresistive elements 22 and 31 intersecting the first conductor 12 of the lb ⁇ , and two magnetoresistive elements 41 and 52 intersecting the second conductor 13 Are mutually non-parallel.
  • Fig. 7 shows a state in which two magnetoresistive elements intersecting each conductor of the planar coil are orthogonal.
  • the two magnetoresistive elements 21 and 22 intersecting the two parallel first conductors 11 and 12 of the planar coil lb constitute a first magnetoresistive element pair 2.
  • the longitudinal directions of the magnetoresistive elements 21 and 22 of the first magnetoresistive element pair 2 are non-parallel.
  • FIG. 7 shows a state in which the two magnetoresistive elements constituting each magnetoresistive element pair are orthogonal to each other.
  • two magnetoresistive elements 31 and 32, 41 and 42, 51 and 52 intersecting with two parallel conductors of the planar coil lb constitute magnetoresistive element pairs 3, 4, and 5, respectively. ing.
  • the longitudinal directions of the magnetoresistive elements of these magnetoresistive element pairs are non-parallel.
  • the ends of two magnetoresistive elements constituting the magnetoresistive element pair are connected to each other, and a measuring DC voltage Vcc is applied between the ends of each magnetoresistive element pair.
  • Vcc measuring DC voltage
  • the viewing force can be S.
  • a DC magnetic field is generated on the magnetoresistive element surface parallel to the planar coil from the inside of the coil to the outside or from the outside to the inside, and a DC magnetic field is applied to the magnetoresistive elements 21 to 52.
  • Fig. 7 when a clockwise current la and Ic are applied to the right isosceles triangular planar coil 11 / and lb ⁇ , respectively, the magnetic resistance in the X direction is applied to the magnetoresistive elements 21 and 32.
  • a right isosceles triangular flat coil lb ', lb "counterclockwise currents-la and _Ic are applied to each magnetoresistive element Field in the opposite direction as previously described is applied.
  • an offset current for canceling the external offset magnetic field is obtained in advance, and the external offset magnetic field is canceled when the bias magnetic field is applied to the magnetoresistive element.
  • the magnetic field orientation is measured by applying a magnetic field simultaneously.
  • the two-axis magnetic field sensor of the third embodiment has the same function as the two-axis magnetic field sensor described in the first and second embodiments.
  • a biaxial magnetic field sensor according to Example 4 of the present invention is schematically shown in FIG. It has a plane with a magnetoresistive element and a rectangular planar coil lc with the long sides of two rectangular planar coils lc 'and lc "arranged close to and parallel to the plane. Magnetoresistive elements 21, 22, 31, 32, 41, 42, 51, and 52 forces S are provided on the plane.
  • the rectangular planar coil lc 'and the rectangular planar coil lc ⁇ form a rectangular outer shape with their long sides close to each other, and the formed rectangular planar coil lc consists of conductors 11 and 12 parallel to each other. , 13 'and 14', 12 "and 14".
  • Magnetoresistive elements 21 and 32 The longitudinal direction of the rectangular flat coil lc ′ intersects the conductor 11 of the rectangular planar coil lc ′ at 30 ° or more and less than 90 °, preferably 45 ° or more and less than 90 °, more preferably 40 ° or more and 50 ° or less. is doing.
  • the magnetoresistive elements 22 and 31 are the conductor 12 of the rectangular planar coil 1
  • the magnetoresistive element 41 is the conductor 13 ⁇ of the rectangular planar coil 1
  • the magnetoresistive element 42 is the conductor 1 of the rectangular planar coil 1 and the magnetoresistive element.
  • Element 52 intersects conductor 13 'of rectangular planar coil 1 and magnetoresistive element 51 intersects conductor 14' of rectangular planar coil lc.
  • the magnetoresistive elements 22 and 31 intersecting the magnetoresistive element 51 and the conductor 12 of the rectangular planar coil 1 are not parallel to each other in the longitudinal direction of the magnetoresistive element.
  • the magnetoresistive element 52 intersecting the conductor 13 'and the magnetoresistive element 42 intersecting the conductor 1 are also intersected by the magnetoresistive element 41 and the conductor 14 ⁇ intersecting the conductor 13 ⁇ .
  • the longitudinal direction of the magnetoresistive element 51 is parallel to the magnetoresistive element 51.
  • the first magnetoresistive element pair 2 was composed of the parallel conductors of the rectangular planar coil lc and the two magnetoresistive elements 21 and 22 whose longitudinal directions intersect each other.
  • the longitudinal directions of the magnetoresistive elements 21 and 22 of the first magnetoresistive element pair 2 are non-parallel.
  • FIG. 8 shows a state in which the two magnetoresistive elements constituting the magnetoresistive element pair are orthogonal to each other.
  • the magnetoresistive elements 31 and 32 whose longitudinal directions intersect with the parallel conductors of the square planar coil lc constitute the second magnetoresistive element pair 3, and the longitudinal directions of these magnetoresistive elements Are non-parallel.
  • Magnetoresistive elements 41 and 42 whose longitudinal directions intersect with the parallel conductors of the rectangular planar coil lc are the third magnetoresistive element pair 4, and the magnetoresistive elements 51 and 52 are the fourth magnetoresistive element pair 5. It is composed. The ends of the two magnetoresistive elements located inside the square planar coil lc that make up each magnetoresistive element pair are connected to each other, and the distance between the ends located outside the square planar coil 1c is measured. DC voltage Vcc is applied.
  • the rectangular planar coils 1 and 1 are wound several tens of times in the same direction. 2 rectangular flats
  • the two rectangular planar coils 1 c f and lc ′′ function as one rectangular planar coil lc. Since the current flows in the opposite direction to the adjacent coil sides of the rectangular planar coils lc 'and lc ", the DC magnetic field generated by the current cancels out and should be viewed as a single rectangular planar coil.
  • a DC magnetic field is generated from the inside of the coil to the outside or from the outside to the inside, and a DC magnetic field is applied to magnetoresistive elements 2:!
  • a DC magnetic field is applied to magnetoresistive elements 2:!
  • the magnetic force in the X direction is applied to the magnetoresistive elements 21 and 32.
  • the X direction is applied to the magnetoresistive elements 22 and 31.
  • a magnetic field in the Y direction is applied to the magnetoresistive elements 41 and 52, and a magnetic field in the Y direction is applied to the magnetoresistive elements 42 and 51.
  • a current of one counterclockwise is applied to each of the rectangular planar coils 1 and lc ⁇ .
  • each magnetoresistive element was mentioned earlier In Example 4, as described in Example 1, an offset current for canceling the offset magnetic field is obtained in advance, and a bias magnetic field is applied to the magnetoresistive element.
  • the magnetic field orientation is measured by simultaneously applying a magnetic field that cancels the offset magnetic field to the 2-axis magnetic field sensor of Example 4. Similarly to the 2-axis magnetic field sensor described in Example 1 and Example 2, the magnetic field direction is measured. I can do it.
  • the biaxial magnetic field sensor of the present invention measures the azimuth of the geomagnetism or the azimuth of the magnetic field by canceling the influence of the uniform external magnetic field even when a uniform external magnetic field is acting in addition to the geomagnetism. Therefore, it is an effective device for measuring the direction.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)

Abstract

　外部オフセット磁界を打ち消す磁界を発生させる機能を有する小型の２軸磁界センサを開示している。同一平面内に設けた平面コイルと、それと平行な平面に設けた４組の磁気抵抗効果素子対を有している。平面コイルは互いに平行な導体を少なくとも２組有しており、各２個の磁気抵抗素子がコイルの１辺のみと交差するようになっている。外部オフセット磁界をキャンセルする電流を予め求めておき、バイアス磁界と、外部オフセット磁界を打ち消す磁界との合計磁界を生じるだけの直流電流をコイルに流している間に、磁気抵抗素子対の中間電位出力を取り出して、地磁気などの磁気方位を求める。

Description

明 細 書
2軸磁界センサ
技術分野
[0001] 本発明は磁気抵抗素子を用いた方位計、特に磁気抵抗素子にバイアス磁界を印 カロしながら方位を測定する 2軸磁界センサに関するものである。
背景技術
[0002] 磁気抵抗素子を用いて方位を測定する磁界センサは、特許文献 1に開示されてい る。平面基板上に形成された 1個の略正方形の外観をした平面コイルとコイルの辺と 所定の角度を持って交差する 4個の磁気抵抗素子対からなっている。平面コイルに 直流電流を流すことで、磁気抵抗素子を磁気的に十分に飽和させるリセット磁界と測 定時に必要な適切な磁界 (バイアス磁界）を印加することができる。この場合、リセット 又はバイアス磁界は X方向、 X方向、 Y方向、 Y方向の 4方向に同じ大きさの磁 界を同時に印加することができる。
[0003] また、特許文献 2には、平面基板上に形成された 2個の平面コイルと 1組の磁気感 知構造 (この場合バーバーポール型磁気抵抗素子からなる抵抗ブリッジ）が開示され ている。第一の平面コイルに直流電流を流レ ーバーポール型磁気抵抗素子を磁 気的に飽和させるリセット磁界を印加し、第二の平面コイルに直流電流を流し、外部 磁界を打ち消す磁界をバーバーポール型磁気抵抗素子に印加することができる。
[0004] 特許文献 1 :日本特許 3573100号（対応する米国特許 6, 557007号（登録日 2003 年 4月 29日））
特許文献 2 :特表 2005— 502888号 (対応する米国特許 6, 717, 403号 (登録日 20 04年 4月 6日））
[0005] 磁界センサで地磁気を計測し、方位を求めるときに方位誤差を与えるのが地磁気 以外の外部磁界である。方位を検出するには、地磁気を 2個の 1軸磁界センサを直 角に組合せる力 2軸以上の磁界センサで計測し、各軸の計測値の比から磁界センサ の基準方向と地磁気べタトノレとの角度を演算し方位角として出力する。このとき、地磁 気以外に外部磁界が存在すると、磁界センサが計測する磁界は地磁気と外部磁界と の合成磁界となり、演算した角度が正確な方位角を示さない。演算された方位は実 方位からオフセットした状態であるので、オフセットを与える外部磁界を外部オフセッ ト磁界と称する。以降、特に断りの無い限り外部オフセット磁界と言う。
[0006] 鉄橋や鉄塔、鉄筋コンクリート製ビルディングなど、磁界センサの状態に関係なく定 常的もしくは恒常的に存在する磁界は一見外部オフセット磁界に見られるが、この外 部磁界は測定された地磁気に既に合成されているので、外部オフセット磁界と呼ば ない。しかし、この外部磁界の影響を排除することは不可能である。
[0007] 外部オフセット磁界は、磁界センサに対し同じ方向で一定の強度で印加される磁界 である。例えば、磁界センサが実装されている回路基板上にある磁性体部品や、磁 界センサが装着された自動車のボディなどで生じる。外部オフセット磁界は、何らか の方法でその外部オフセット磁界の影響を排除もしくは低減することができる。
[0008] 外部オフセット磁界の影響を排除もしくは低減する方法として、予め磁界センサに 印加される外部オフセット磁界を計測しておき、各軸の計測値の比を演算する前に 外部オフセット磁界分を差し引くことで影響を排除することができる。また他の方法と して、外部オフセット磁界そのものを打ち消す磁界を磁気抵抗素子近傍に印加して 除くことができる。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0009] 外部オフセット磁界を計算で差し引くことは、比較的簡単な計算で実現できる。しか し、方位計に用いられるような弱磁界を計測する磁界センサは、高感度設計がなされ ているため、地磁気の 5倍〜 20倍程度の大きな外部オフセット磁界を計測する場合 、計測精度が悪くなる。つまり、外部オフセット磁界の値を正確に測ることができない 。不正確な外部オフセット磁界の値を用いて計算を行うと演算して求めた方位の精度 が悪くなる。
[0010] 外部オフセット磁界そのものを打ち消す磁界を磁気抵抗素子近傍に印加すること は、磁界センサが検出する磁界が地磁気のような弱磁界の場合有効である。そのた め、磁界センサを高感度設計とすることができる。
[0011] 特許文献 1では、 1個の平面コイルで— X方向、 X方向、 _Y方向、 Υ方向の 4方向 に同じ大きさのリセット磁界又はバイアス磁界を磁気抵抗素子に印加することが出来 る力 X軸、 Y軸の両方向に同じ大きさの磁界を印加するので、外部オフセット磁界を 打ち消す磁界を発生させることができない。
[0012] また、特許文献 2では、リセット磁界用の第一の平面コイルと外部オフセット磁界を 打ち消すための第二の平面コイルが設けられている。しかし、リセット磁界と外部オフ セット磁界を打ち消す磁界の方向が直交しているため、 2個の平面コイルは 2層構造 とせざるを得ず、磁気センサの構造が複雑となるだけでなぐ製造工数も多くなる。ま た、特許文献 2には明記されていなレ、が、リセット磁界の方向と外部オフセット磁界を 打ち消す磁界の方向とが共に同じ方向であるので、それは 1軸の磁界センサであるこ とは明白である。そのため、方位計としても用いる場合は、少なくともこの磁界センサ を 2個用い、互いに計測軸を直交させるように配置する必要があるため、方位計の寸 法が大きくなる。
[0013] 本発明の目的とするところは、磁気抵抗素子にリセット磁界とバイアス磁界とを印加 するのに平面コイルを用いて、薄膜で平面コイルを構成することができて、厚さを極 めて薄くかつ面積を小さくでき、外部オフセット磁界を打ち消す磁界を発生させる機 能を有する 2軸磁界センサを提供することである。
課題を解決するための手段
[0014] 本発明の 2軸磁界センサは、平行な 2本の第一導体と、第一導体に垂直で平行な 2 本の第二導体とを有する平面コイルと、
2本の前記第一導体の一方のみと 30度以上 90度未満で交差している長手方向を持 つ磁気抵抗素子と、 2本の前記第一導体の他方のみと 30度以上 90度未満で交差し ている長手方向を持つ磁気抵抗素子とからなり、これら磁気抵抗素子の長手方向が 互いに非平行で、これら磁気抵抗素子の 2本の前記第一導体間にある端が互いに 接続されている 1対の第一磁気抵抗素子と、
2本の前記第一導体の前記他方のみと 30度以上 90度未満で交差している長手方 向を持つ磁気抵抗素子と、 2本の前記第一導体の前記一方のみと 30度以上 90度未 滴で交差している長手方向を持つ磁気抵抗素子とからなり、これら磁気抵抗素子の 長手方向が互いに非平行で、これら磁気抵抗素子の 2本の前記第一導体間にある 端が互いに接続されている 1対の第二磁気抵抗素子と、
2本の前記第二導体の一方のみと 30度以上 90度未満で交差している長手方向を持 つ磁気抵抗素子と、 2本の前記第二導体の他方のみと 30度以上 90度未満で交差し ている長手方向を持つ磁気抵抗素子とからなり、これら磁気抵抗素子の長手方向が 互いに非平行で、これら磁気抵抗素子の 2本の前記第二導体間にある端が互いに 接続されている 1対の第三磁気抵抗素子と、
2本の前記第二導体の前記他方のみと 30度以上 90度未満で交差している長手方 向を持つ磁気抵抗素子と、 2本の前記第二導体の前記一方のみと 30度以上 90度未 満で交差している長手方向を持つ磁気抵抗素子とからなり、これら磁気抵抗素子の 長手方向が互いに非平行で、これら磁気抵抗素子の 2本の前記第二導体間にある 端が互いに接続されている 1対の第四磁気抵抗素子とを前記平面コイルに近接し平 面コイルに平行な平面内に有する。 2軸磁界センサは更に、第一導体の一方と交差 している 2個の磁気抵抗素子を飽和させる磁界をそれら磁気抵抗素子に印加する電 流を第一導体の前記一方に流し、
第一導体の他方と交差している 2個の磁気抵抗素子を反対方向に飽和させる磁界を それら磁気抵抗素子に印加する電流を第一導体の前記他方に流し、
第二導体の一方と交差している 2個の磁気抵抗素子を飽和させる磁界をそれら磁気 抵抗素子に印加する電流を第二導体の前記一方に流し、
第二導体の他方と交差している 2個の磁気抵抗素子を反対方向に飽和させる磁界を それら磁気抵抗素子に印加する電流を第二導体の前記他方に流し、
その後、各磁気抵抗素子に加えられた飽和させる磁界に反対向きのある大きさのバ ィァス磁界と、外部オフセット磁界を打ち消す磁界との合計磁界をそれぞれの磁気抵 抗素子に印加する電流を第一導体と第二導体それぞれに流すための直流電源を有 する。更に、 1対の第一磁気抵抗素子の 2本の第一導体の外側にある端間と、 1対の 第二磁気抵抗素子の 2本の第一導体の外側にある端間と、 1対の第三磁気抵抗素 子の 2本の第二導体の外側にある端間と、 1対の第四磁気抵抗素子の 2本の第二導 体の外側にある端間とに測定用直流電圧を印加する測定電源を有する。更に、前記 測定用直流電圧を各磁気抵抗素子対に印加している間に、 1対の第一磁気抵抗素 子の前記接続された端から第一中間電位出力を取り出し、 1対の第二磁気抵抗素子 の前記接続された端力 第二中間電位出力を取り出し、第一中間電位出力と第二中 間電位出力との第一電位出力差を求め、 1対の第三磁気抵抗素子の前記接続され た端力 第三中間電位出力を取り出し、 1対の第四磁気抵抗素子の前記接続された 端力 第四中間電位出力を取り出し、第三中間電位出力と第四中間電位出力との 第二電位出力差を求め、前記第一電位出力差と前記第二電位出力差力 磁界方位 を求める機器を有する。
[0015] 本発明の前記 2軸磁界センサで、各磁気抵抗素子の長手方向が導体と 40度以上
70度未満で交差していることが好ましい。
[0016] 本発明の前記 2軸磁界センサで、 2本の第一導体の一方と 2本の第二導体の他方 とで直角三角形平面コイルの 2辺を形成して直列に接続されて前記直流電源に接続 されているとともに、
2本の第二導体の一方と 2本の第一導体の他方とで他の直角三角形平面コイルの 2 辺を形成して直列に接続されて前記直流電源に接続されていることができる。前記 2 個の直角三角形平面コイルの斜辺にある導体同士が隣り合って設けられていること ができる。
[0017] 本発明の 2軸磁界センサで、 1対の第一磁気抵抗素子の一方と 1対の第二磁気抵 抗素子の他方とに交差している第一導体の一方と、第二導体の他方が 1対の第三磁 気抵抗素子の他方と交差してレ、る第二導体の前記他方の部分と、第二導体の一方 力 対の第四磁気抵抗素子の他方と交差している第二導体の前記一方の部分とによ つて長方形平面コイルの三辺を形成して接続されて前記直流電源につながれており
1対の第一磁気抵抗素子の他方と 1対の第二磁気抵抗素子の一方とに交差している 第一導体の他方と、第二導体の一方が 1対の第三磁気抵抗素子の一方と交差して いる第二導体の前記一方の部分と、第二導体の他方が 1対の第四磁気抵抗素子の 一方と交差している第二導体の前記他方の部分とによって他の長方形平面コイルの 三辺を形成して接続されて前記直流電源につながれており、
前記 2個の長方形平面コイルの残りの辺にある導体同士が隣り合って設けられている こと力 Sできる。
発明の効果
[0018] 本発明では同一平面に複数個の略直角二等辺三角形状や略方形の平面コイルを 形成することで、磁気抵抗素子にリセット磁界を印加した後、バイアス磁界印加と同 時に外部オフセット磁界を打ち消して磁界（地磁気）を測定することが出来る。また、 平面コイルは同一平面に形成するため、構造が簡単で、小型で低価格な磁界センサ を作ることが出来る。更に本発明の 2軸磁界センサによれば、方位計や電流センサ、 その他の弱磁界センサとしても使用することができる。
図面の簡単な説明
[0019] [図 1]図 1は本発明の実施例 1の 2軸磁界センサを示す模式図である。
[図 2]図 2は抵抗と印加磁界強度との関係を示すグラフである。
[図 3]図 3は本発明の実施例 1における印加磁界の説明図である。
[図 4]図 4は、図 2のグラフを拡大して示すグラフである。
[図 5]図 5は、オフセット電流の測定を説明する図ある。
[図 6]図 6は本発明による実施例 2の 2軸磁界センサを示す模式図である。
[図 7]図 7は本発明による実施例 3の 2軸磁界センサを示す模式図である。
[図 8]図 8は本発明による実施例 4の 2軸磁界センサを示す模式図である。
[図 9]図 9は抵抗と印加磁界強度との関係を示す一般的なグラフである。
[図 10]図 10は抵抗と印加磁界強度との関係（
符号の説明
[0020] 1I ,, llaa,, llbb,, lc 平面コイル
la' ， la" lb〃 直角二等辺三角形平面コイル
lc' ， lc" 長方形平面コイル
I I , 12 第一導体
13, 14 第二導体
磁気抵抗素子対
21 , 22, 31， 32, 41 , 42, 51 , 52 磁気抵抗素子
61 , 62, 63, 64 直流電源 70 測定電源
80 磁界方位を求める機器
90 制御器
発明を実施するための最良の形態
[0021] 以下本発明を図面を参照しながら実施例に基づいて詳細に説明する。説明を判り 易くするため、同一の部品、部位には同じ符号を用いている。
実施例 1
[0022] 本発明の実施例 1の 2軸磁界センサを模式図で図 1に示す。実施例 1の 2軸磁界セ ンサは、平面コイル 1と、平面コイルに近接してその平面コイルに平行な平面内に設 けられた 4対の磁気抵抗素子 2, 3, 4， 5とを持っている。平面コイル 1は平行な 2本の 第一導体 11 , 12と、第一導体 11， 12に垂直で平行な 2本の第二導体 13, 14とから なっている。 4対の磁気抵抗素子は 1対の第一磁気抵抗素子 2、 1対の第二磁気抵 抗素子 3、 1対の第三磁気抵抗素子 4、及び 1対の第四磁気抵抗素子 5とからなって いる。 1対の第一磁気抵抗素子 2は、 2本の第一導体 11 , 12の一方 (例えば、第一 導体 11)のみと交差している長手方向を持つ磁気抵抗素子 21と、他方 (例えば、第 一導体 12)のみと交差している長手方向を持つ磁気抵抗素子 22とからなり、これら 磁気抵抗素子 21 , 22の長手方向が互いに非平行となっている。 1対の第二磁気抵 抗素子 3は、 2本の第一導体 11 , 12の他方 (例えば、第一導体 12)のみと交差して いる長手方向を持つ磁気抵抗素子 31と、一方 (例えば、第一導体 11)のみと交差し ている長手方向を持つ磁気抵抗素子 32とからなり、これら磁気抵抗素子 31 , 32の 長手方向が互いに非平行となっている。 1対の第三磁気抵抗素子 4は、 2本の第二 導体 13, 14の一方 (例えば、第二導体 13)のみと交差している長手方向を持つ磁気 抵抗素子 41と、他方 (例えば、第二導体 14)のみと交差している長手方向を持つ磁 気抵抗素子 42とからなり、これら磁気抵抗素子 41 , 42の長手方向が互いに非平行 となっている。 1対の第四磁気抵抗素子 5は、 2本の第二導体 13, 14の他方 (例えば 、第二導体 14)のみと交差している長手方向を持つ磁気抵抗素子 51と、一方 (例え ば、第二導体 13)のみと交差している長手方向を持つ磁気抵抗素子 52とからなり、こ れら磁気抵抗素子 51， 52の長手方向が互いに非平行となっている。各磁気抵抗素 子の長手方向は導体と 30度以上 90度未満で交差し、好ましくは 40度以上 70度未 満で交差するが、図 1では 45度での交差を示している。そして、各対の磁気抵抗素 子は互いにその長手方向が直角となってレ、る。
[0023] 1対の第一磁気抵抗素子 2にある磁気抵抗素子 21と磁気抵抗素子 22との、平行な
2本の第一導体 11， 12間にある端が互いに接続されている。 1対の第二磁気抵抗素 子 3にある磁気抵抗素子 31と磁気抵抗素子 32との、平行な 2本の第一導体 11 , 12 間にある端が互いに接続されている。 1対の第三磁気抵抗素子 4にある磁気抵抗素 子 41と磁気抵抗素子 42との、平行な 2本の第二導体 13， 14間にある端が互いに接 続されている。 1対の第四磁気抵抗素子 5にある磁気抵抗素子 51と磁気抵抗素子 5 2との、平行な 2本の第二導体 13， 14間にある端が互いに接続されている。更に、第 一導体 11 , 12の一方と交差している 2個の磁気抵抗素子 21， 32は互いに長手方向 が非平行で、図 1ではそれらの長手方向が直角となっている。第一導体 11 , 12の他 方と交差している 2個の磁気抵抗素子 31 , 22は互いに長手方向が非平行で、図 1で はそれらの長手方向が直角となっている。第二導体 13, 14の一方と交差している 2 個の磁気抵抗素子 41, 52は互いに長手方向が非平行で、図 1ではそれらの長手方 向が直角となっている。第二導体 13, 14の他方と交差している 2個の磁気抵抗素子 51 , 42は互いに長手方向が非平行で、図 1ではそれらの長手方向が直角となって いる。
[0024] 平面コイル 1の 2本の第一導体 11, 12の一方が直流電源 61に接続され、他方が直 流電源 62に接続されている。また、 2本の第二導体 13, 14の一方が直流電源 63に 接続され、他方が直流電源 64に接続されている。第一導体 11， 12と第二導体 13, 14とのそれぞれが数 10本の平行な導体からできており、第一導体 11， 12と第二導 体 13, 14それぞれに各直流電源 61， 62, 63, 64から全体として時計廻りあるいは 反時計廻りに直流電流を流したとき、これらの導体が平面コイル 1として働き、 4対の 磁気抵抗素子が設けられている平面でコイルの内側から外に、あるいは外側から内 に向いた直流磁界が生じ、磁気抵抗素子 21〜52に直流磁界が印加される。図 1で 平面コイルの 2本の第二導体 13， 14が延びている方向を X軸、 2本の第一導体 11， 12が延びている方向を Y軸とする直交座標を考える。平面コイル 1に時計廻り電流 la , Ic, Id, Ieを流すと、磁気抵抗素子 21 , 32に X方向磁界力 磁気抵抗素子 22, 31 に X方向磁界が、磁気抵抗素子 41, 52に Y方向磁界が、磁気抵抗素子 42, 51に —Y方向磁界が印加される。平面コイル 1に反時計廻り電流— la, — Ic, -Id, -Ie を流すと、各磁気抵抗素子に先に述べた方向と反対向きの磁界が印加される。
[0025] 直流電源 61がー方の第一導体 11に、第一導体 11と交差している 2個の磁気抵抗 素子 21 , 32をそれらの長手方向と直角な方向に飽和させる大きさの直流磁界（リセ ット直流磁界）を生じる大きさの直流電流（リセット直流電流）を流し、その後そのリセッ ト直流磁界に反対向きのある大きさをしたバイアス磁界と、外部オフセット磁界を打ち 消すだけの直流磁界との合計磁界をそれらの磁気抵抗素子 21 , 32に印加する直流 電流を流す。第一導体 11に流しているリセット直流電流と反対向きに、直流電源 62 が他方の第一導体 12に、第一導体 12と交差している 2個の磁気抵抗素子 31， 22を それらの長手方向と直角な方向に飽和させる大きさの直流磁界（リセット直流磁界）を 生じる大きさの直流電流（リセット直流電流）を流し、その後第一導体 12によるリセット 直流磁界に反対向きのある大きさをしたバイアス磁界と、外部オフセット磁界を打ち 消すだけの直流磁界との合計磁界をそれらの磁気抵抗素子 31 , 22に印加する直流 電流を流す。一方の第一導体 11に流すリセット直流電流と他方の第一導体 12に流 すリセット直流電流とは反対向きで、第一導体のそれぞれに交差してレ、る磁気抵抗 素子に印加する飽和磁界の方向も反対、すなわちリセット直流磁界が 2本の第一導 体の内側から外に、あるいは外側から内に向くように、リセット直流電流を第一導体そ れぞれに流す。
[0026] 直流電源 63がー方の第二導体 13に、第二導体 13と交差している 2個の磁気抵抗 素子 41 , 52をそれらの長手方向と直角な方向に飽和させる大きさの直流磁界（リセ ット直流磁界）を生じる大きさの直流電流（リセット直流電流）を流し、その後そのリセッ ト直流磁界に反対向きのある大きさをしたバイアス磁界と、外部オフセット磁界を打ち 消すだけの直流磁界との合計磁界をそれらの磁気抵抗素子 41 , 52に印加する直流 電流を流す。第二導体 13に流すリセット直流電流は、 2本の第一導体 11， 12に流し たリセット直流電流による磁界が 2本の第一導体 11， 12の内側から外に向いていると きに、 2本の第二導体 13， 14の内側から外に向いた磁界となる方向に流す。直流電 源 64が他方の第二導体 14に、第二導体 14と交差している 2個の磁気抵抗素子 51 , 42をそれらの長手方向と直角な方向に飽和させる大きさをした直流磁界（リセット直 流磁界）を生じる大きさの直流電流（リセット直流電流）を、第二導体 13に流している リセット直流電流と反対向きに流し、その後第二導体 14によるリセット直流磁界に反 対向きのある大きさをしたバイアス磁界と、外部オフセット磁界を打ち消すだけの直流 磁界との合計磁界をそれら磁気抵抗素子 51 , 42に印加する直流電流を流す。一方 の第二導体 13に流すリセット直流電流と他方の第二導体 14に流すリセット直流電流 とは反対向きで、第二導体それぞれに交差している磁気抵抗素子に印加する飽和 磁界の方向も反対、すなわちリセット直流磁界が 2本の第二導体の内側から外に、あ るいは外側から内に向くように、リセット直流電流を第二導体それぞれに流す。
[0027] 直流電源 61 , 62, 63及び 64によって磁気抵抗素子 21， 32, 31 , 22, 41， 52, 5 1及び 42に、平面コイル 1の内側から外に向いた、あるいは外側から内に向いた、リ セット直流磁界が同時に印加された後、その直流磁界が（絶対値で)小さくなりリセッ ト直流磁界と反対向きのある大きさをしたバイアス直流磁界と、外部オフセット磁界を 打ち消すだけの直流磁界との合計磁界を各磁気抵抗素子に印加する直流電流を流 す。続いて、直流電源 61 , 62, 63及び 64によって磁気抵抗素子 21 , 32, 31 , 22, 41 , 52, 51及び 42に、先程印加したリセット直流磁界と反対向きのリセット直流磁界 が同時に印加された後、その直流磁界が（絶対値で）小さくなりリセット直流磁界と反 対向きのある大きさをしたバイアス直流磁界と、外部オフセット磁界を打ち消すだけの 直流磁界との合計磁界を各磁気抵抗素子に印加する直流電流を流す。
[0028] 本発明の 2軸磁界センサは更に測定電源 70を持っており、測定電源は 1対の第一 磁気抵抗素子 2の 2本の第一導体 11 , 12の外側にある端間と、 1対の第二磁気抵抗 素子 3の 2本の第一導体 11 , 12の外側にある端間と、 1対の第三磁気抵抗素子 4の 2本の第二導体 13， 14の外側にある端間と、 1対の第四磁気抵抗素子 5の 2本の第 二導体 13, 14の外側にある端間とに測定用直流電圧 Vccを印加する。
[0029] 本発明の 2軸磁界センサは更に磁界方位を求める機器 80を持つ。直流電源 61， 6 2, 63, 64で励磁された平面コイル 1によって各磁気抵抗素子にバイアス磁界と、外 部オフセット磁界を打ち消すだけの直流磁界との合計磁界を印加して、測定電源 70 が各対の磁気抵抗素子 2, 3, 4, 5に測定用直流電圧 Vccを印加している間に、 1対 の第一磁気抵抗素子 2の接続された端力 第一中間電位出力を取り出し、 1対の第 二磁気抵抗素子 3の接続された端から第二中間電位出力を取り出し、第一中間電位 出力と第二中間電位出力との差を第一電位出力差として求める。また、 1対の第三 磁気抵抗素子 4の接続された端から第三中間電位出力を取り出し、 1対の第四磁気 抵抗素子 5の接続された端から第四中間電位出力を取り出し、第三中間電位出力と 第四中間電位出力との差を第二電位出力差として求める。そして、第一電位出力差 と第二電位出力差力も磁界方位を求める。あるいは、平面コイル 1の内側から外へ向 いた、あるいは外側から内へ向いたリセット磁界を各磁気抵抗素子に印加した後に 第一電位出力差と第二電位出力差とを求め、その後で前回印加したリセット磁界と反 対向きにリセット磁界を各磁気抵抗素子に印加した後に第一電位出力差と第二電位 出力差とを求め、その 2つの第一電位出力差と 2つの第二電位出力差を用いて、磁 界方位を求めることができる。
[0030] 制御器 90は、各直流電源 61 , 62, 63, 64を制御して、各直流電源から導体 1 , 12 , 13, 14に、正及び負のリセット直流電流と、バイアス磁界と外部オフセット磁界を打 ち消す磁界との合計磁界を生じる直流電流とを流すことができる。外部オフセット磁 界を打ち消す磁界に相当するオフセット電流（Iof fx, Ioffy)を予め求めて、そのオフ セット電流を記憶しておき、各直流電源から各導体に流す直流電流の大きさを制御 する。また、外部オフセット磁界を打ち消す磁界に相当するオフセット電流を求める 際には、後で説明するように、任意の円弧上の 3点に 2軸磁界センサを置いたときに 、各直流電源から各導体にリセット電流を流した後、磁気抵抗素子対の中間電位出 力の差が零となるだけの大きさの電流を各導体に流して、その電流をそれら 3点にお けるリセット電流（Ioffxa, Ioffya) , (Ioffxb, Ioffyb) , (Ioffxc, Ioffyc)とする。 3点 におけるリセット電流から外部オフセット磁界を打ち消す磁界に相当するオフセット電 流（Ioffx, Ioffy)を求める。
[0031] 磁気抵抗素子が設けられている平面上で磁気抵抗素子に長手方向と直角方向に 磁界 Hを印加すると、磁気抵抗素子の長手方向に流れる電流に対する磁気抵抗素 子の抵抗 Rは図 9のように印加した磁界の大きさに応じて減少し、その磁界の増減す る向きに応じて図 10のように抵抗 Rと磁界 Hの間にヒステリシスが生じる。
[0032] 磁気抵抗素子が平面コイルの辺と 45° で交差している場合は、磁気抵抗素子の 長手方向と直角な方向に対して 45° の方向に外部磁界が印加される。その場合、 磁気抵抗素子は長手方向に形状磁気異方性があり、形状磁気異方性磁界と外部磁 界の合成ベクトルが磁気抵抗素子に印加されたのと同じになる。そのために、磁気抵 抗素子に外部磁界を印加したときの外部磁界 Hと抵抗 Rの関係は図 2に示すグラフ のようになる。図 2では負方向に大きな磁界 Hをかけておき、徐々にその磁界 Hを正 方向に増加させていったときの抵抗 Rの変化を示している。正のある大きさの磁界が 印加されているときに極小の抵抗を持つので、正のある大きさの磁界を印加している ときに、印加磁界の変化に対する抵抗の変化率が最も大きくなる。この抵抗と磁界と の関係グラフは、正方向に大きな磁界をかけておいて、次第に印加磁界を小さくして いった場合には、磁界 0の線に関して図 2のグラフと対称のグラフとなる。
[0033] 地磁気の水平成分の大きさを Heとして、その地磁気の水平成分 Heの X軸となす角 度を Θとする。 2軸磁界センサに影響のある地磁気以外の一様な磁界を外部オフセ ット磁界と呼ぶ。外部オフセット磁界の X軸成分を Hoffx、 Y軸成分を Hoffyとして、 地磁気方位の測定を説明する。まず、 X軸の磁界の測定を説明する。磁気抵抗素子 21に印加される磁界 H21は、平面コイル 1の一方の第一導体 11に流す電流 laによ る磁界と、外部オフセット磁界の X軸成分 Hoffxと、地磁気の水平成分 Heの X軸成 分との合計で、
Η21 = γ · la + Hoffx + He - cos Θ
である。ここで、 γは第一導体 11の形状と、平面コイル 1から磁気抵抗素子の平面ま での距離によって決まる定数である。
[0034] 第一導体 11に図 1で時計廻りに流す電流 laは、 2軸磁界センサが磁界を検出する のに最も適したバイアス磁界を磁気抵抗素子に印加するバイアス電流 lbと、外部オフ セット磁界の X軸成分 Hoffxを打ち消す磁界を磁気抵抗素子 21に印加する電流— I offxとの和とする。
Ia = Ib-Ioffx
この状態での磁気抵抗素子周りの磁界を図 3に示す。磁気抵抗素子 21に印加され る磁界 H21は次の式となる。
Η21= γ -Ia + Hoffx + He-cos θ
= y · (Ib-Ioffx) +Hoffx + He-cos Θ
ここで、一Ioffxは外部オフセット磁界の X軸成分 Hoffxを打ち消す電流であるから、 Hoffx= γ 'Ioffx
であり、磁界 H21は、
Η21= γ -Ib + He-cos θ
となる。
[0035] 図 4に、図 2のグラフの要部を拡大して示す。バイアス直流磁界 Ί 'lbのみが磁気抵 抗素子 21にかかっている時の磁気抵抗素子 21の抵抗は Rbである。これに地磁気の X軸成分 He 'cos Θが加わると、抵抗の磁界に対する変化率を とすると、磁気抵抗 素子 21の抵抗は /3 .He'cos Θだけ減少するので、磁気抵抗素子 21の抵抗 R21は
R21=Rb- β -He -cos θ
となる。
[0036] 他方の第一導体 12に図 1で時計廻りに流す電流 Icは、最適バイアス磁界を印加す るバイアス電流 lbと外部オフセット磁界の X軸成分 Hoffxを打ち消す磁界を磁気抵 抗素子 22に印加する電流 Ioffxとの和とする。
Ic = lb + Ioffx
この状態での磁気抵抗素子周りの磁界を図 3に示す。
磁気抵抗素子 22に印加される磁界 H22は次の式となる。
Η22=- γ · Ic + Hoffx + He -cos Θ
=- y · (Ib + Ioffx) + Hoffx + He-cos Θ
=— γ · lb + He · cos Θ
となる。
この状態での磁気抵抗素子 22の抵抗 R22の特性は、図 2と図 4のグラフと対称にな つたグラフとなるため、
R22 = Rb+ β -He -cos θ となる。
よって 1対の第一磁気抵抗素子 2の磁気抵抗素子 21と磁気抵抗素子 22の中間電位 出力 Vco2( + )は、
Vco2( + ) =Vcc-[l/2 + l/(2-Rb) · β -He-cos θ ]
となる。
[0037] 1対の第二磁気抵抗素子 3の磁気抵抗素子 32の抵抗 R32は磁気抵抗素子 21の 抵抗 R21と同じであり、磁気抵抗素子 31の抵抗 R31は磁気抵抗素子 22の抵抗 R22 と同じである。よって第二磁気抵抗素子対 3の磁気抵抗素子 31と磁気抵抗素子 32 の中間電位出力 Vco3( + )は、
Vco3( + ) =Vcc-[l/2-l/(2-Rb) · β -He-cos θ ]
となる。
第一磁気抵抗素子対 2と第二磁気抵抗素子対 3の接続されてレ、る端の中間電位出 力の差を図 1の Vxとして取りだしているので、中間電位出力差 Vx( + )は、
Vx( + )=Vco2( + )-Vco3( + )
=Vcc-〈[l/2+l/(2'Rb) · β -He-cos θ ]— [1/2— 1/ (2'Rb) · β -He-cos θコ〉
=Vcc-l/Rb- β -He-cos θ
となる。
[0038] 次に、 2本の第一導体 11, 12に前述とは反対向きに直流電流を流して、磁気抵抗 素子 21, 22， 31， 32が長手方向と直角な方向に飽和する大きさの直流磁界を磁気 抵抗素子 21, 22, 31, 32に印加し、その直流電流とは反対向きで所定の大きさの 直流電流を 2本の第一導体 11, 12に流して磁気抵抗素子の長手方向と直角方向に バイアス直流磁界と、外部オフセット磁界を打ち消す磁界との合計磁界を印加してい る間に、前述と同様に 1対の第一磁気抵抗素子の端間に測定用直流電圧 Vccを印 加して、接続されている端力 中間電位出力を取り出す。このとき一方の第一導体 1 1に流す電流 la' は最適バイアス電流一 lbと外部オフセット磁界の X軸成分 Hof fxを 打ち消す磁界を磁気抵抗素子 21に印加する電流— Ioffxとの和とする。
=- lb -Ioffx この状態で磁気抵抗素子 21に印加される磁界 H21' は、
H21' = γ -la' +Hoffx + He-cos θ
γ · (lb + Ioffx) + Hoffx + He-cos Θ
=— γ · lb + He · cos Θ
となる。
この場合の磁気抵抗素子 21の抵抗 は、
R21 =Rb+ β -He-cos θ
となる。
[0039] 他方の第一導体 12に流す電流 1 は、最適バイアス電流一 lbと外部オフセット磁 界の X軸成分 Hoffxを打ち消す磁界を磁気抵抗素子 22に印加する電流 Ioffxとの 和とする。
\c' =- lb + Ioffx
この状態で磁気抵抗素子 22に印加される磁界 H22' は、
H22' = - γ -Ic' + Hoffx + He' cos θ
γ · (- lb + Ioffx) + Hoffx + He -cos Θ
= γ · lb + He* cos Θ
となる。
この場合の磁気抵抗素子 22の抵抗 R22' は、
R22' =Rb- β -He-cos θ
となり、 1対の第一磁気抵抗素子 2の磁気抵抗素子 21と磁気抵抗素子 22の中間電 位出力 Vco2(—）は、
Vco2(-) =Vcc-[l/2-l/(2-Rb) · β -He-cos θ ]
となる。
[0040] 同様に 1対の第二磁気抵抗素子 3の磁気抵抗素子 31と磁気抵抗素子 32の中間電 位出力 Vco3(_)は、
Vco3(_) =Vcc-[l/2 + l/(2-Rb)- β -He -cos Θ ]
となり、第一磁気抵抗素子対 2と第二磁気抵抗素子対 3との中間電位出力差 Vx(-) は、 Vx(-) =Vco2(-) -Vco3(-)
=Vcc-〈[1/2— l/(2'Rb) · β -He-cos Θ ] - [1/2+ 1/ (2-Rb) · β -He-cos
Θコ〉
= -Vcc-l/Rb- β -He-cos Θ
となる。
これらの両中間電位出力差の差 Vxを求めると、
Vx=Vx( + ) -Vx(-)
= 2Vcc-l/Rb- β -He-cos θ
となる。
上式から、 X軸の出力値 Vxは外部オフセット磁界の X軸成分 Hoffxの影響を受けな レ、。
[0041] 次に、 Y軸の磁界の測定について説明する。 2本の第二導体 13, 14に図 1で反時 計廻りに直流電流を流して、磁気抵抗素子 41， 42， 51, 52が長手方向と直角な方 向に飽和する大きさの直流磁界を磁気抵抗素子 41, 42, 51, 52に印加し、その直 流電流とは反対向きで所定の大きさの直流電流をその 2本の第二導体 13, 14に流 して磁気抵抗素子の長手方向と直角な方向にバイアス直流磁界とオフセット磁界を 打ち消す磁界との合計磁界を印加している間に、前述と同様に磁気抵抗素子対の 端間に測定用直流電圧 Vccを印加して、接続されている端から中間電位出力を取り 出す。一方の第二導体 13に流す電流 Idは最適バイアス電流 lbと、外部オフセット磁 界の Y軸成分 Hoffyを打ち消す磁界を磁気抵抗素子 41に印加する電流 Ioffyと の和とする。
Id = lb -Ioffy
この状態で磁気抵抗素子 41に印加される磁界 H41は、
Η41= γ -Id + Hoffy + He-sine
= y · (lb -Ioffy) + Hoffy + He -sin Θ
= y · lb + He* sin Θ
となる。
[0042] この状態での磁気抵抗素子 41の抵抗 R41は、 R41=Rb- β -He-sin θ
となる。他方の第二導体 14に図 1で時計廻り方向に流す電流 Ieは、最適バイアス電 流 lbと、外部オフセット磁界の Y軸成分 Hoffyを打ち消す磁界を磁気抵抗素子 42に 印加する電流 Ioffyの和とする。
Ie = Ib + Ioffy
この状態で磁気抵抗素子 42に印加される磁界 H42は、
Η42=- γ · Ie + Hoffy + He' sin θ
= _ γ · (lb + Ioffy) + Hoffy + He- sin Θ
=— γ · lb + He · sin Θ
となる。この状態での磁気抵抗素子 42の抵抗 R42は、
R42 = Rb+ β -He-sin θ
となる。
よって 1対の第三磁気抵抗素子 4の磁気抵抗素子 41と磁気抵抗素子 42の中間電位 出力 Vco4( + )は、
Vco4( + ) =Vcc-[l/2 + l/(2-Rb) · β -He-sin θ ]
となる。
1対の第四磁気抵抗素子 5の磁気抵抗素子 52の抵抗 R52は磁気抵抗素子 41の 抵抗 R41と同じであり、磁気抵抗素子 51の抵抗 R51は磁気抵抗素子 42の抵抗 R42 と同じである。よって第四磁気抵抗素子対 5の磁気抵抗素子 51と磁気抵抗素子対 5 2の中間電位出力 Vco5( + )は、
Vco5( + ) =Vcc-[l/2-l/(2-Rb) · β -He-sin θ ]
となる。
第三磁気抵抗素子対 4と第四磁気抵抗素子対 5の接続されている端の中間電位出 力の間の差を図 1の Vyとして取り出しているので、中間電位出力差 Vy( + )は、 Vy ( + ) =Vco4( + )-Vco5( + )
=Vcc- <[l/2+l/(2-Rb) - β -He-sine ]-[l/2-l/(2-Rb) - β -He -sin
Θコ〉
=Vcc-l/Rb- β -He-sin θ となる。
[0044] 次に、 2本の第二導体 13, 14に前述とは反対向きに直流電流を流して、磁気抵抗 素子 41, 42， 52， 52が長手方向と直角な方向に飽和する大きさの直流磁界を磁気 抵抗素子 41, 42, 52, 52に印加し、その直流電流とは反対向きで所定の大きさの 直流電流をその 2本の第二導体 13， 14に流して磁気抵抗素子の長手方向と直角方 向にバイアス直流磁界と、外部オフセット磁界を打ち消す磁界との合計磁界を印加し ている間に、上と同様に磁気抵抗素子対の端間に測定用直流電圧 Vccを印加して、 接続されている端から中間電位出力を取り出す。一方の第二導体 13に流す電流 Id ' は最適バイアス電流一 lbと、外部オフセット磁界の Y軸成分 Hoffyを打ち消す磁 界を磁気抵抗素子 41に印加する電流— Ioffyとの和とする。
Id' =- lb -Ioffy
この状態で磁気抵抗素子 41に印加される磁界 H41' は、
H41' = γ -Id' +Hoffy + He-sin 0
= γ · (-lb -Ioffy) + Hoffy + He -sin Θ
=— γ · lb + He · sin Θ
となる。
この状態での磁気抵抗素子 41の抵抗 R4 は、
R41' =Rb+ β -He-sin θ
となる。
[0045] 他方の第二導体 14に流す電流 Ie' は、最適バイアス電流 lbと、外部オフセット 磁界の Y軸成分 Hoffyを打ち消す磁界を磁気抵抗素子 42に印加する電流 Ioffyと の和とする。
Ier =- lb + Ioffy
この状態で磁気抵抗素子 42に印加される磁界 H42' は、
H42r =- γ -le; + Hoffy + He- sin θ
=_ γ · (- lb + Ioffy) + Hoffy + He -sin 0
= y · lb + He 'sin Θ
となる。 この場合の磁気抵抗素子 42の抵抗 R42' は、
R42' =Rb- β -He-sin θ
となる。
第三磁気抵抗素子対 4の磁気抵抗素子 41と磁気抵抗素子 42の中間電位出力 Vco 4(一）は、
Vco4(_) =Vcc-[l/2-l/(2-Rb) . β -He-sin θ ]
となる。
同様に第四磁気抵抗素子対 5の磁気抵抗素子 51と磁気抵抗素子 52の中間電位 出力 Vco5(_)は、
Vco5(-) =Vcc-[l/2 + l/(2-Rb) . β -He-sin θ ]
となり、第三磁気抵抗素子対 4と第四磁気抵抗素子対 5の中間電位出力差 Vy (—） は、
Vy (—） =Vco4(-)-Vco5(-)
=Vcc-〈[1/2— l/(2'Rb) · β -He -sin θ ] - [1/2+ 1/ (2-Rb) · β -He -sin
Θコ〉
= -Vcc-l/Rb- β -He-sin θ
となる。
これらの両中間電位出力差の差を求めると、
Vy=Vy( + )-Vy (-)
= 2Vcc-l/Rb- β -He-sin θ
となる。
上式から、 Υ軸の出力値 Vyは外部オフセット磁界の Υ軸成分 Hoffyの影響を受けな レ、。
前述した通り、
Vx=Vx( + )-Vx(-)
= 2Vcc-l/Rb- β -He-cos θ
なので、地磁気の水平成分が χ軸となす角度 Θは、
Θ =tan_1(Vy/Vx) として求めることができる。
[0047] 以上の説明の中で、 2本の第一導体 11 , 12と 2本の第二導体 13, 14とのそれぞれ にバイアス電流と外部オフセット磁界を打ち消す電流との和を流すことを述べた。ここ で外部オフセット磁界を打ち消す電流の求め方について述べる。 2軸磁界センサに は一様な外部オフセット磁界と、 2軸磁界センサの向きによって印加される方向が変 わる地磁気とが印加されている。図 5に示す平面上で、ある円弧上の 3点 a， b， cで円 弧に沿った向きに 2軸磁界センサを置いたときに、各点で 2軸磁界センサには外部ォ フセット磁界ベクトルと各点での地磁気ベクトルとの合成ベクトル力 Sかかっている。
[0048] 2軸磁界センサの X軸方向と Y軸方向との中間電位出力の差 Vx， Vyが零になるよ うに 2本の第一導体 11 , 12と 2本の第二導体 13, 14とのそれぞれに直流電流を流 すと、それらの直流電流それぞれが 2軸磁界センサに力、かっている磁界の X軸成分 を打ち消す電流と Y軸成分を打ち消す電流に相当する。円弧上の 3点 a, b， cに 2軸 磁界センサを置いたときに、 2軸磁界センサからの出力を零にするために必要な電流 をそれぞれ
a点： (loffxa, Ioffya) ,
b点： (Ioffxb, Ioffyb) ,
c点：（Ioffxc, Ioffyc)とすると、
これらは外部オフセット磁界を打ち消すのに必要なオフセット電流（Ioffx, Ioffy)と 地磁気を打ち消すのに必要な電流との和である。外部オフセット磁界を打ち消すの に必要なオフセット電流は一定である。しかし、地磁気は一定の大きさであるが向き が違い、図 5で X軸と Y軸とをそれぞれ第一導体と第二導体に流す電流としたときに、 原点から円弧の中心 oまでがオフセット電流に相当し、 oa， ob， ocが地磁気を打ち消 す電流に相当する。 a, b， cにおける地磁気は大きさが一定で向きが違うので、 oa, o b， ocの長さが同じである。そこで、 a, b， c3点の電流から円弧の中心 oのオフセット 電流を求めることが出来る。予め、円弧上の 3点に円弧に沿った向きに 2軸磁界セン サを置いたときに、その出力を零とするのに必要な電流を測定して、その電流を使つ て次の簡単な計算によって外部オフセット磁界を打ち消すためのオフセット電流（Iof fx, Ioffy)を求めることが出来る。 [0049] Ioffx= (1/2) ·〔 (loffxa2 + Ioffy 2) · (Ioffyc— Ioffy ) + (loffxb2 + Ioffyb2) · (
a b
Ioffya— Ioffyc) + (loffxc2 + Ioffyc2) · (Ioffyb— Ioffya)〕 /〔Ioffxa ' (Ioffyc— I offyb) +Ioffxb - (Ioffya -Ioffyc) + Ioffxc - (Ioffyb— Ioffya)〕
Ioffy= (1/2) · [ (Ioffxa2 + Ioffya2) . (Ioffxc— Ioffxb) + (Ioffxb2 + Ioffyb2) · (I offxa-Ioffxc) + (Ioffxc2 + Ioffyc2) · (Iof f xb - Iof f xa) ] / [Ioffya - (Ioffxc-Io ffxb) + Ioffyb - (Ioffxa-Ioffxc) + Ioffyc - (Ioffxb— Ioffxa)〕
[0050] これら説明から明らかなように、実施例 1では、 2本の第一導体とそれに垂直な 2本 の第二導体からなる平面コイルにバイアス直流電流と外部オフセット磁界を打ち消す 磁界に相当するオフセット電流との和の電流を流すことで、磁気抵抗素子に外部ォ フセット磁界を打ち消し、結果として最適なバイアス磁界を印加しながら、磁気抵抗素 子対の中間電位出力を求めることができる。
実施例 2
[0051] 本発明の実施例 2の 2軸磁界センサを模式図で図 6に示している。 2軸磁界センサ は、平面コイル laと、平面コイル laに近接して平面コイル laに平行な平面内に設け られた 4対の磁気抵抗素子 2, 3, 4, 5とを持っている。平面コイル laは直角二等辺 三角形平面コイル la' , la" 力 できており、直角二等辺三角形平面コイル la' , la" がその斜辺を対向させ、斜辺を対角線とする方形平面コイル状の外形を形成し ている。形成された方形平面コイル laは、平行な 2本の第一導体 11 , 12と、第一導 体 11 , 12に垂直で平行な 2本の第二導体 13， 14とを有する。 4対の磁気抵抗素子と 平面コイル laの導体との位置関係は、実施例 1と同じなので説明を省略する。
[0052] 直角二等辺三角形平面コイル 1 ， la" は同一方向に数十回卷かれている。直 角二等辺三角形平面コイル 1 ， 1a" はそれぞれ直流電源（図示せず）につなが れていて、 2個の直角二等辺三角形平面コイル la' , la" に同一方向の直流電流 を流したとき、 2個の直角二等辺三角形平面コイル la' , la" は 1個の方形平面コィ ル laとして働く。直角二等辺三角形平面コイル la' , W の対向する斜辺（方形平 面コイルとしてみた場合、対角線に当たる）には、逆方向に電流が流れるため電流に より発生する直流磁界は打ち消し合い、磁気的には一つの方形コイルとなる。方形平 面コイル laと平行な磁気抵抗素子面には、コイルの内側から外に、あるいは外側か ら内に向いた直流磁界が生じ、磁気抵抗素子 21〜52に直流磁界が印加される。図 6で直角二等辺三角形平面コイル la' の第二導体 14と直角二等辺三角形平面コィ ル la〃 の第二導体 13とが延びている方向を X軸、直角二等辺三角形平面コイル la ' の第一導体 11と直角二等辺三角形平面コイル la" の第一導体 12とが延びてい る方向を Y軸とする直交座標を考える。直角二等辺三角形平面コイル 1 ， la" そ れぞれに時計廻り電流 laと Icを流すと磁気抵抗素子 21と 32には X方向の磁界が、磁 気抵抗素子 22と 31には—X方向の磁界力、磁気抵抗素子 41と 52には Y方向の磁 界が、磁気抵抗素子 42と 51には—Y方向の磁界が印加される。直角二等辺三角形 平面コイル 1 ， la" それぞれに反時計廻り電流一 laと一 Icを流すと、各磁気抵抗 素子には先に述べた方向と反対方向の磁界が印加される。
[0053] 各磁気抵抗素子は、次の様に結線されている。磁気抵抗素子対を構成している、 方形コイルの内側に位置する 2個の磁気抵抗素子の端同士が接続されていて、方形 コイルの外側に位置する 2個の磁気抵抗素子の端間には測定用直流電圧 Vccが印 加されている。
[0054] 図 6に示す 2軸磁界センサを用いて外部オフセット磁界が存在する状態で方位を測 定する場合について説明する。直角二等辺三角形平面コイル 1^ ， la〃 にリセット 電流を図 6で反時計廻りに流して、磁気抵抗素子 21〜52にリセット直流磁界を印加 する。次にそのリセット電流と反対向き（図 6で直角二等辺三角形平面コイル 1^ ， 1 a〃 に時計廻り）で所定の大きさの直流電流をその直角二等辺三角形平面コイル la ' , la" それぞれに流して、磁気抵抗素子の長手方向と直角な方向にバイアス直流 磁界と外部オフセット磁界を打ち消す磁界との合計磁界を印加している間に、磁気 抵抗素子対の端間に測定用直流電圧 Vccを印加して、接続されている端力 中間 電位出力を取り出す。
[0055] 地磁気の水平成分の大きさを Heとして、その地磁気の水平成分 Heの X軸となす角 度を Θとし、外部オフセット磁界の X軸成分を Hoffx、 Y軸成分を Hoffyとする。実施 例 2の 2軸磁界センサを用レ、て、実施例 1で説明したオフセット電流を測定して求め、 外部オフセット磁界の X軸成分 Hoffx、 Y軸成分 Hoffyそれぞれを打ち消すのに必 要な電流 Ioffx, Ioffyを予め求める。 [0056] ここでまず X軸の磁界の測定を説明する。平面コイル la, lbに図 6で時計廻りに流 す電流 Ia、 Icは、 2軸磁界センサが磁界を検出するのに最も適したバイアス磁界を磁 気抵抗素子に印加するバイアス電流 lbと、外部オフセット磁界の X軸成分 Hoffxを打 ち消す磁界を磁気抵抗素子 21、 32、 22、 31に印加する電流— Ioffx又は Ioffxとの 和とする。
la = lb -Ioffx
Ic = lb + Ioffx
この状態での第一磁気抵抗素子対 2の磁気抵抗素子 21と磁気抵抗素子 22との中 間電位出力 Vco2( + )は、
Vco2( + ) =Vcc-[l/2 + l/(2-Rb) · β -He-cos θ ]
となる。
また、第二磁気抵抗素子対 3の磁気抵抗素子 31と磁気抵抗素子 32との中間電位出 力 Vco3( + )は、
Vco3( + ) =Vcc-[l/2-l/(2-Rb) · β -He-cos θ ]
となる。
[0057] 第一磁気抵抗素子対 2と第二磁気抵抗素子対 3の接続されている端の中間電位出 力の差を図 6の Vxとして取りだしているので、中間電位出力差 Vx( + )は、
Vx( + )=Vco2( + )-Vco3( + )
=Vcc-〈[l/2+l/(2'Rb) · β -He-cos θ ]— [ (1/2— 1/ (2'Rb) · β -He-co
5 θ )>
=Vcc-l/Rb- β -He-cos θ
となる。
[0058] 次に、直角二等辺三角形平面コイル 1 ， la" に前述とは反対向きに直流電流 を流して、磁気抵抗素子 21, 32, 22, 31が長手方向と直角な方向に飽和する大き さの直流磁界を磁気抵抗素子 21, 32, 22, 31に印加し、その直流電流とは反対向 きで所定の大きさの直流電流をその直角二等辺三角形平面コイル 1 ， la" に流 して磁気抵抗素子の長手方向と直角方向にバイアス直流磁界と外部オフセット磁界 を打ち消す磁界との合計磁界を印加している間に、前述と同様に磁気抵抗素子対の 端間に測定用直流電圧 Vccを印加して、接続されている端から中間電位出力を取り 出す。
[0059] 直角二等辺三角形平面コイル la' , la" に図 6で反時計廻りに流す電流 la' , Ic ' は、 2軸磁界センサが磁界を検出するのに最も適したバイアス磁界を磁気抵抗素 子に印加するバイアス直流電流 lbと、外部オフセット磁界の X軸成分 Hoffxを打ち消 す磁界を磁気抵抗素子 21、 32、 22、 31に印加する電流— Ioffx又は Ioffxとの和と する。
la' =- lb -Ioffx
I =- lb + Ioffx
この状態での第一磁気抵抗素子対 2の磁気抵抗素子 21と磁気抵抗素子 22の中間 電位出力 Vco2(—）は、
Vco2(-) =Vcc-[l/2-l/(2-Rb) · β -He-cos θ ]
となる。
また、第二磁気抵抗素子対 3の磁気抵抗素子 31と磁気抵抗素子 32の中間電位出 力 Vco3(—）は、
Vco3(— ) =Vcc-[l/2 + l/(2-Rb) · β -He-cos θ ]
となる。
[0060] 第一磁気抵抗素子対 2と第二磁気抵抗素子対 3の接続されている端の中間電位出 力間の差を図 6の Vxとして取りだしているので、中間電位出力差 Vx(— )は、 Vx(-)=Vco2(-)-Vco3(-)
=Vcc-〈[1/2— l/(2'Rb) · β -He-cos θ ] - [1/2+ 1/ (2-Rb) · β -He-cos θコ〉
= -Vcc-l/Rb- β -He-cos θ
となる。
[0061] つぎに Υ軸の磁界測定を説明する。直角二等辺三角形平面コイル 1 ， la" に 図 6で時計廻りに流す電流 la, Icを、 2軸磁界センサが磁界を検出するのに最も適し たバイアス磁界を磁気抵抗素子に印加するバイアス電流 lbと、外部オフセット磁界の Y軸成分 Hoffyを打ち消す磁界を磁気抵抗素子 41、 52、 42、 51に印加する電流一 Ioffy又は Ioffyとの和とする。
Ia = Ib-Ioffy
Ic = lb + Ioffy
この状態での第三磁気抵抗素子対 4の磁気抵抗素子 41と磁気抵抗素子 42との中 間電位出力 Vco4( + )は
Vco4( + ) =Vcc-[l/2 + l/(2-Rb) · β -He-sin θ ]
となる。同様に第四磁気抵抗素子対 5の磁気抵抗素子 51と磁気抵抗素子 52との中 間電位出力 Vco5( + )は
Vco5(-) =Vcc-[l/2-l/(2-Rb) . β -He-sin θ ]
となる。
[0062] 第三磁気抵抗素子対 4と第四磁気抵抗素子対 5の接続されている端の中間電位出 力の差を図 6の Vyとして取り出しているので、中間電位出力差 Vy ( + )は、
Vy ( + ) =Vco4( + )-Vco5( + )
=Vcc-〈[l/2+l/(2'Rb) · β -He -sin θ ]— [1/2— 1/ (2'Rb) · β -He -sin
Θコ〉
=Vcc-l/Rb- β -He-sin θ
となる。
[0063] 直角二等辺三角形平面コイル la' , la" に図 6で反時計廻りに流す電流 la' , Ic ' は、 2軸磁界センサが磁界を検出するのに最も適したバイアス磁界を磁気抵抗素 子に印加するバイアス電流 lbと、外部オフセット磁界の Y軸成分 Hoffyを打ち消す磁 界を磁気抵抗素子 41、 52、 42、 51に印加する電流 Ioffy又は Ioffyとの和とする。 la' =- lb -Ioffy
I =- lb + Ioffy
この状態での第三磁気抵抗素子対 4の磁気抵抗素子 41と磁気抵抗素子 42との中 間電位出力 Vco4(_)は
Vco4(_) =Vcc-[l/2-l/(2-Rb) . β -He-sin θ ]
となる。同様に第四磁気抵抗素子対 5の磁気抵抗素子 51と磁気抵抗素子 52との中 間電位出力 Vco5(_)は Vco5(— ) =Vcc-[l/2 + l/(2-Rb) · β -He-sin Θ ]
となる。
[0064] 第三磁気抵抗素子対 4と第四磁気抵抗素子対 5の接続されている端の中間電位出 力の差を図 6の Vyとして取り出しているので、中間電位出力差 Vy (―)は、
Vy (-) =Vco4(-)-Vco5(-)
=Vcc- <[l/2-l/(2-Rb) - β -He-sine ]-[l/2+l/(2-Rb) - β -He -sin
Θコ〉
= -Vcc-l/Rb- β -He-sin θ
となる。
[0065] これらの両中間電位出力差を X方向、 Υ方向について差を求めると、
Vx=Vx( + )-Vx(-)
= 2Vcc-l/Rb- β -He-cos θ
Vy=Vy( + )-Vy (-)
= 2Vcc-l/Rb- β -He-sin θ
となり、地磁気の水平成分が X軸となす角度 Θは、
Θ =tan_1(Vy/Vx)
として求めることが出来る。
上式から、 X軸、 Y軸の出力値 Vx, Vyは外部オフセット磁界の X軸成分 Hoffx、 Y軸 成分 Hof f yの影響を受けなレ、。
[0066] 実施例 2では、 2個の平面コイルにそれぞれバイアス磁界と外部オフセット磁界を打 ち消す磁界に相当する電流を流すことで、磁気抵抗素子に外部オフセット磁界を打 ち消し、結果として最適なバイアス磁界を印加しながら、磁気抵抗素子対の中間電位 出力を求めることが出来る。
実施例 3
[0067] 2軸磁界センサを用いて外部オフセット磁界が存在する状態での方位の測定と磁 界の計算は、実施例 2の 2個の直角二等辺三角形の斜辺を対向させて形成した方形 平面コイルと、実施例 3の直角頂点を対向させて形成した平面コイルでは、本質的に 同じなので詳細を省略する。 [0068] 本発明の実施例 3による 2軸磁界センサを模式図で図 7に示している。磁気抵抗素 子のある平面と、その平面に近接して平行に設けられた 2個の直角二等辺三角形平 面コイル lb' , lb〃 とを持っている。磁気抵抗素子の平面には磁気抵抗素子 21 , 2 2, 31 , 32, 41 , 42, 51 , 52力 S設けられてレヽる。
[0069] 直角二等辺三角形平面コイル 11 と直角二等辺三角形平面コイル lb〃 は直角二 等辺三角形の直角頂点を対向させ、互いに直角となった 2辺を対角線とする平面コ ィル lbを形成し、形成された平面コイル lbは、平行な 2本の第一導体 11 , 12と平行 な 2本の第二導体 13， 14を持っている。磁気抵抗素子 21と 32とはその長手方向を 3 0° 以上 90° 未満で、好ましくは 45° 以上で 90° 未満、より好ましくは 40° 以上 50 ° 以下で、この実施例では 45° で直角二等辺三角形平面コイル 11/ の第一導体 1 1と交差している。同様に、磁気抵抗素子 22と 31とは直角二等辺三角形平面コイル lbの第一導体 12と、磁気抵抗素子 41と 52とは直角二等辺三角形平面コイル lb〃 の第二導体 13と、磁気抵抗素子 42と 51とは直角二等辺三角形平面コイル 1 の 第二導体 14と交差している。
[0070] 直角二等辺三角形平面コイル 11/ の第一導体 11と交差している 2個の磁気抵抗 素子 21、 32、第二導体 14と交差している 2個の磁気抵抗素子 42、 51、直角二等辺 三角形平面コイル lb〃 の第一導体 12と交差している 2個の磁気抵抗効素子 22、 31 、第二導体 13と交差している 2個の磁気抵抗素子 41、 52の長手方向は互いに非平 行である。図 7は、平面コイルの各導体と交差している 2個の磁気抵抗素子が直交し ている状態を示している。また、平面コイル lbの平行な 2本の第一導体 1 1 , 12それ ぞれと交差している 2個の磁気抵抗素子 21と 22とで第一磁気抵抗素子対 2を構成し ている。第一磁気抵抗素子対 2の磁気抵抗素子 21と 22の長手方向は非平行である 。図 7は、各磁気抵抗素子対を構成している 2個の磁気抵抗素子が直交している状 態を示している。同様に、平面コイル lbの平行な 2本の導体それぞれと交差している 2個の磁気抵抗素子 31と 32， 41と 42， 51と 52はそれぞれ磁気抵抗素子対 3， 4, 5 を構成している。これら磁気抵抗素子対の磁気抵抗素子の長手方向は非平行である 。磁気抵抗素子対を構成している 2個の磁気抵抗素子の端同士が接続されていて、 各磁気抵抗素子対の端間には測定用直流電圧 Vccが印加されている。 [0071] 直角二等辺三角形平面コイル 11/ 、 lb〃 は同一方向に数十回卷かれている。 2 個の直角二等辺三角形平面コイル 1 、 lb" に同一方向の直流電流を流したとき 、 2個の直角二等辺三角形平面コイル 1 、 lb" は平面コイル lbとして働く。直角 二等辺三角形平面コイル 11 、 lb" の斜辺が磁気抵抗素子から離れていて磁気抵 抗素子に対する磁界の影響が小さいので磁気的には二つの L字形コイルが組み合 わされてレ、ると見ること力 Sできる。平面コイルと平行な磁気抵抗素子面には、コイルの 内側から外に、あるいは外から内側に向いた直流磁界が生じ、磁気抵抗素子 21〜5 2に直流磁界が印加される。図 7で直角二等辺三角形平面コイル 11/ と lb〃 それぞ れに時計廻りの電流 laと Icを流すと磁気抵抗素子 21と 32には X方向の磁界力 磁気 抵抗素子 22と 31には—X方向の磁界力、磁気抵抗素子 41と 52には Y方向の磁界 が、磁気抵抗素子 42と 51には— Y方向の磁界が印加される。直角二等辺三角形平 面コイル lb' , lb" それぞれに反時計廻りの電流— laと _Icを流すと、各磁気抵抗 素子には先に述べた方向と反対方向の磁界が印加される。実施例 3においても、実 施例 1で説明したのと同様に、外部オフセット磁界を打ち消すためのオフセット電流 を予め求めておき、磁気抵抗素子にバイアス磁界をカ卩えるときに外部オフセット磁界 を打ち消す磁界を同時に加えて磁界方位を測定する。実施例 3の 2軸磁界センサは 実施例 1及び実施例 2で述べた 2軸磁界センサと同じ働きがある。
実施例 4
[0072] 実施例 4の 2軸磁界センサを用いて外部オフセット磁界が存在する状態での方位の 測定と磁界の計算は、上で述べた実施例におけるのと本質的に同じなので詳細を省 略する。
[0073] 本発明の実施例 4による 2軸磁界センサを模式図で図 8に示している。磁気抵抗素 子のある平面と、その平面に近接して平行に設けられた 2個の長方形平面コイル lc ' , lc" の長辺を並べた方形平面コイル lcを持っている。磁気抵抗素子の平面に は磁気抵抗素子 21, 22, 31 , 32, 41, 42, 51 , 52力 S設けられてレヽる。
[0074] 長方形平面コイル lc' と長方形平面コイル lc〃 はそれぞれの長辺を近接して方 形の外形を形成し、形成された方形平面コイル lcは、互いに平行になっている導体 11と 12, 13' と 14' , 12," と 14" の 3糸且を有している。磁気抵抗素子 21と 32はそ の長手方向を 30° 以上 90° 未満で、好ましくは 45° 以上で 90° 未満、より好ましく は 40° 以上 50° 以下で、この実施例では 45° で長方形平面コイル lc' の導体 11 と交差している。同様に、磁気抵抗素子 22と 31は長方形平面コイル 1 の導体 12 と、磁気抵抗素子 41は長方形平面コイル 1 の導体 13〃 と、磁気抵抗素子 42は 長方形平面コイル 1 の導体 1 と、磁気抵抗素子 52は長方形平面コイル 1 の導体 13' と、磁気抵抗素子 51は長方形平面コイル lc〃 の導体 14〃 と交差して いる。
[0075] 図 8に示すように、長方形平面コイル 1 の導体 11と交差している磁気抵抗素子 2 1と 32、長方形平面コイル 1 の導体 W と交差している磁気抵抗素子 52と長方 形平面コイル lc〃 の導体 13〃 と交差している磁気抵抗素子 41、長方形平面コイル 1 の導体 1 と交差している磁気抵抗素子 42と長方形平面コイル lc〃 の導体 1 4〃 と交差している磁気抵抗素子 51、長方形平面コイル 1 の導体 12と交差してい る磁気抵抗効素子 22と 31は、磁気抵抗素子の長手方向が互いに非平行である。導 体 13' と交差している磁気抵抗素子 52と導体 1 と交差している磁気抵抗素子 42 とは、また導体 13〃 と交差している磁気抵抗素子 41と導体 14〃 と交差している磁気 抵抗素子 51とは磁気抵抗素子の長手方向が平行である。
[0076] 方形平面コイル lcの平行な導体とそれぞれの長手方向が交差している 2個の磁気 抵抗素子 21と 22とで第一磁気抵抗素子対 2を構成した。第一磁気抵抗素子対 2の 磁気抵抗素子 21と 22の長手方向は非平行である。図 8は、磁気抵抗素子対を構成 している 2個の磁気抵抗素子が直交している状態を示している。同様に、方形平面コ ィル lcの平行な導体とそれぞれの長手方向が交差している磁気抵抗素子 31と 32は 第二磁気抵抗素子対 3を構成しており、これら磁気抵抗素子の長手方向は非平行で ある。方形平面コイル l cの平行な導体とそれぞれの長手方向が交差している磁気抵 抗素子 41と 42は第三磁気抵抗素子対 4を、磁気抵抗素子 51と 52は第四磁気抵抗 素子対 5を構成している。各磁気抵抗素子対を構成している、方形平面コイル lcの 内側に位置する 2個の磁気抵抗素子の端同士が接続されていて、方形平面コイル 1 cの外側に位置する端間には測定用直流電圧 Vccが印加されている。
[0077] 長方形平面コイル 1 、 1 は同一方向に数十回卷かれている。 2個の長方形平 面コイル lc' 、 lc" に同一方向の直流電流を流したとき、 2個の長方形平面コイル 1 cf 、 lc" は 1個の方形平面コイル lcとして働く。長方形平面コイル lc' 、 lc" にあ る近接して並べられたコイル辺には逆方向に電流が流れるため、電流によって発生 する直流磁界は打ち消し合い磁気的には一つの方形平面コイルと見ることができる。 方形平面コイルに平行な磁気抵抗素子のある平面には、コイルの内側から外に、あ るいは外から内側に向いた直流磁界が生じ、磁気抵抗素子 2：!〜 52に直流磁界が 印加される。図 8で長方形平面コイル 1 と lc〃 それぞれに時計廻り電流 laと lcを 流すと磁気抵抗素子 21と 32には X方向の磁界力 磁気抵抗素子 22と 31には— X方 向の磁界が、磁気抵抗素子 41と 52には Y方向の磁界力 磁気抵抗素子 42と 51に は— Y方向の磁界が印加される。長方形平面コイル 1 と lc〃 それぞれに反時計 廻り電流一 laと一 lcを流すと、各磁気抵抗素子には先に述べた方向と反対方向の磁 界が印加される。実施例 4においても、実施例 1で説明したように、オフセット磁界を 打ち消すためのオフセット電流を予め求めておき、磁気抵抗素子にバイアス磁界を 加えるときにオフセット磁界を打ち消すだけの磁界を同時に加えて、磁界方位を測定 する。実施例 4の 2軸磁界センサにおいても実施例 1及び実施例 2で述べた 2軸磁界 センサと同様に磁界方位を測定することが出来る。
[0078] 2個の長方形平面コイルを用いると、実施例 2の 2個の直角二等辺三角形平面コィ ルを用いた場合と、異なった磁気抵抗素子配置とする必要がある。実施例 2では磁 気抵抗素子 41と 52がーつのコイル辺と交差している力 実施例 4の磁気抵抗素子 4 1と 52は別のコイル辺と交差するためである。
産業上の利用可能性
[0079] 本発明の 2軸磁界センサは、地磁気のほかに一様な外部磁界が作用しているとこ ろでも、その一様な外部磁界の影響を打ち消して地磁気の方位あるいは磁界の方位 を測定することができるので、方位を測定する上で有効な機器である。

Claims

請求の範囲
平行な 2本の第一導体と、第一導体に垂直で平行な 2本の第二導体とを有する平面 コィノレと、
2本の前記第一導体の一方のみと 30度以上 90度未満で交差している長手方向を持 つ磁気抵抗素子と、 2本の前記第一導体の他方のみと 30度以上 90度未満で交差し ている長手方向を持つ磁気抵抗素子とからなり、これら磁気抵抗素子の長手方向が 互いに非平行で、これら磁気抵抗素子の 2本の前記第一導体間にある端が互いに 接続されている 1対の第一磁気抵抗素子と、
2本の前記第一導体の前記他方のみと 30度以上 90度未満で交差している長手方 向を持つ磁気抵抗素子と、 2本の前記第一導体の前記一方のみと 30度以上 90度未 滴で交差している長手方向を持つ磁気抵抗素子とからなり、これら磁気抵抗素子の 長手方向が互いに非平行で、これら磁気抵抗素子の 2本の前記第一導体間にある 端が互いに接続されている 1対の第二磁気抵抗素子と、
2本の前記第二導体の一方のみと 30度以上 90度未満で交差している長手方向を持 つ磁気抵抗素子と、 2本の前記第二導体の他方のみと 30度以上 90度未満で交差し ている長手方向を持つ磁気抵抗素子とからなり、これら磁気抵抗素子の長手方向が 互いに非平行で、これら磁気抵抗素子の 2本の前記第二導体間にある端が互いに 接続されている 1対の第三磁気抵抗素子と、
2本の前記第二導体の前記他方のみと 30度以上 90度未満で交差している長手方 向を持つ磁気抵抗素子と、 2本の前記第二導体の前記一方のみと 30度以上 90度未 満で交差している長手方向を持つ磁気抵抗素子とからなり、これら磁気抵抗素子の 長手方向が互いに非平行で、これら磁気抵抗素子の 2本の前記第二導体間にある 端が互いに接続されている 1対の第四磁気抵抗素子とを前記平面コイルに近接し平 面コイルに平行な平面内に有し、
第一導体の一方と交差している 2個の磁気抵抗素子を飽和させる磁界をそれら磁気 抵抗素子に印加する電流を第一導体の前記一方に流し、
第一導体の他方と交差している 2個の磁気抵抗素子を反対方向に飽和させる磁界を それら磁気抵抗素子に印加する電流を第一導体の前記他方に流し、 第二導体の一方と交差している 2個の磁気抵抗素子を飽和させる磁界をそれら磁気 抵抗素子に印加する電流を第二導体の前記一方に流し、
第二導体の他方と交差している 2個の磁気抵抗素子を反対方向に飽和させる磁界を それら磁気抵抗素子に印加する電流を第二導体の前記他方に流し、
その後、各磁気抵抗素子に加えられた飽和させる磁界に反対向きのある大きさのバ ィァス磁界と、外部オフセット磁界を打ち消す磁界との合計磁界をそれぞれの磁気抵 抗素子に印加する電流を第一導体と第二導体それぞれに流すための直流電源と、 1対の第一磁気抵抗素子の 2本の第一導体の外側にある端間と、 1対の第二磁気抵 抗素子の 2本の第一導体の外側にある端間と、 1対の第三磁気抵抗素子の 2本の第 二導体の外側にある端間と、 1対の第四磁気抵抗素子の 2本の第二導体の外側にあ る端間とに測定用直流電圧を印加する測定電源と、
前記測定用直流電圧を各磁気抵抗素子対に印加している間に、 1対の第一磁気抵 抗素子の前記接続された端から第一中間電位出力を取り出し、 1対の第二磁気抵抗 素子の前記接続された端力 第二中間電位出力を取り出し、第一中間電位出力と第 二中間電位出力との第一電位出力差を求め、 1対の第三磁気抵抗素子の前記接続 された端力 第三中間電位出力を取り出し、 1対の第四磁気抵抗素子の前記接続さ れた端力も第四中間電位出力を取り出し、第三中間電位出力と第四中間電位出力と の第二電位出力差を求め、前記第一電位出力差と前記第二電位出力差力 磁界方 位を求める機器とを有する 2軸磁界センサ。
[2] 各磁気抵抗素子の長手方向が導体と 40度以上 70度未満で交差している請求の範 囲 1記載の 2軸磁界センサ。
[3] 2本の第一導体の一方と 2本の第二導体の他方とで直角三角形平面コイルの 2辺を 形成して直列に接続されて直流電源に接続されているとともに、
2本の第二導体の一方と 2本の第一導体の他方とで他の直角三角形平面コイルの 2 辺を形成して直列に接続されて直流電源に接続されている請求の範囲 2記載の 2軸 磁界センサ。
[4] 前記 2個の直角三角形平面コイルの斜辺にある導体同士が隣り合って設けられてい る請求の範囲 3記載の 2軸磁界センサ。
[5] 1対の第一磁気抵抗素子の一方と 1対の第二磁気抵抗素子の他方とに交差している 第一導体の一方と、第二導体の他方が 1対の第三磁気抵抗素子の他方と交差して いる第二導体の前記他方の部分と、第二導体の一方が 1対の第四磁気抵抗素子の 他方と交差している第二導体の前記一方の部分とによって長方形平面コイルの三辺 を形成して接続されて直流電源につながれており、
1対の第一磁気抵抗素子の他方と 1対の第二磁気抵抗素子の一方とに交差している 第一導体の他方と、第二導体の一方が 1対の第三磁気抵抗素子の一方と交差して いる第二導体の前記一方の部分と、第二導体の他方が 1対の第四磁気抵抗素子の 一方と交差している第二導体の前記他方の部分とによって他の長方形平面コイルの 三辺を形成して接続されて直流電源につながれており、
前記 2個の長方形平面コイルの残りの辺にある導体同士が隣り合って設けられている 請求の範囲 2記載の 2軸磁界センサ。
PCT/JP2007/055795 2006-05-17 2007-03-22 ２軸磁界センサ WO2007132592A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007532717A JP4632142B2 (ja) 2006-05-17 2007-03-22 ２軸磁界センサ
US12/063,393 US7990139B2 (en) 2006-05-17 2007-03-22 Two-axis geo-magnetic field sensor with elimination of eefect of external offset magnetic fields

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006-137407 2006-05-17
JP2006137407 2006-05-17
JP2006169658 2006-06-20
JP2006-169658 2006-06-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2007132592A1 true WO2007132592A1 (ja) 2007-11-22

Family

ID=38693694

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2007/055795 WO2007132592A1 (ja) 2006-05-17 2007-03-22 ２軸磁界センサ

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7990139B2 (ja)
JP (1) JP4632142B2 (ja)
WO (1) WO2007132592A1 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011017713A (ja) * 2010-08-23 2011-01-27 Tdk Corp 磁気センサ及び磁場強度測定方法
JP2014516406A (ja) * 2011-04-06 2014-07-10 ジャンス マルチディメンション テクノロジー シーオー．， エルティーディー 単一チップブリッジ型磁界センサおよびその製造方法
WO2016039036A1 (ja) * 2014-09-10 2016-03-17 愛知製鋼株式会社 磁界測定装置
JP2021028596A (ja) * 2019-08-09 2021-02-25 ビフレステック株式会社 ゼロフラックス型磁気センサ

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4936030B2 (ja) * 2010-03-10 2012-05-23 Ｔｄｋ株式会社 磁気センサ
DE102010029669B4 (de) * 2010-06-02 2023-10-05 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Abgleich eines Messwertversatzes
IT1403433B1 (it) 2010-12-27 2013-10-17 St Microelectronics Srl Sensore magnetoresistivo con capacita' parassita ridotta, e metodo
IT1403434B1 (it) 2010-12-27 2013-10-17 St Microelectronics Srl Sensore di campo magnetico avente elementi magnetoresistivi anisotropi, con disposizione perfezionata di relativi elementi di magnetizzazione
WO2012103950A1 (en) * 2011-02-03 2012-08-09 Sensitec Gmbh Magnetic field sensing device
CN102540113B (zh) 2011-11-11 2014-07-02 江苏多维科技有限公司 磁场传感器
US9638824B2 (en) * 2011-11-14 2017-05-02 SeeScan, Inc. Quad-gradient coils for use in locating systems
CN107370249B (zh) * 2012-03-14 2020-06-09 索尼公司 电力发送装置以及非接触电力提供系统
US9372242B2 (en) * 2012-05-11 2016-06-21 Memsic, Inc. Magnetometer with angled set/reset coil
ITTO20120614A1 (it) * 2012-07-11 2014-01-12 St Microelectronics Srl Sensore magnetoresistivo integrato multistrato e relativo metodo di fabbricazione
TWI493209B (zh) * 2013-07-05 2015-07-21 Voltafield Technology Corp 一種單晶片三軸磁阻感測裝置
EP3388852B1 (en) * 2015-12-08 2023-09-27 Mitsubishi Electric Corporation Magnetic field measuring method, coil position correction method, and magnetic field measuring apparatus
CN107037380B (zh) * 2016-11-18 2019-03-19 清华大学 一种宽磁场范围测量方法及装置
US10788517B2 (en) 2017-11-14 2020-09-29 Analog Devices Global Unlimited Company Current measuring apparatus and methods
WO2019131812A1 (ja) 2017-12-27 2019-07-04 旭化成エレクトロニクス株式会社 磁気センサモジュール及びこれに用いるｉｃチップ
US10712369B2 (en) * 2018-03-23 2020-07-14 Analog Devices Global Unlimted Company Current measurement using magnetic sensors and contour intervals

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002516999A (ja) * 1998-05-27 2002-06-11 ハネウエル・インコーポレーテッド 磁場検出デバイス
JP2002310659A (ja) * 2001-02-06 2002-10-23 Hitachi Metals Ltd 方位計及び方位の測定方法
JP2003202365A (ja) * 2001-10-29 2003-07-18 Yamaha Corp 磁気センサ

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4006674B2 (ja) * 2001-05-22 2007-11-14 日立金属株式会社 方位計
US6717403B2 (en) 2001-09-06 2004-04-06 Honeywell International Inc. Method and system for improving the efficiency of the set and offset straps on a magnetic sensor
JP4023476B2 (ja) * 2004-07-14 2007-12-19 日立金属株式会社 スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子を持った方位計
US7504824B2 (en) * 2004-10-21 2009-03-17 International Business Machines Corporation Magnetic sensor with offset magnetic field

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002516999A (ja) * 1998-05-27 2002-06-11 ハネウエル・インコーポレーテッド 磁場検出デバイス
JP2002310659A (ja) * 2001-02-06 2002-10-23 Hitachi Metals Ltd 方位計及び方位の測定方法
JP2003202365A (ja) * 2001-10-29 2003-07-18 Yamaha Corp 磁気センサ

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011017713A (ja) * 2010-08-23 2011-01-27 Tdk Corp 磁気センサ及び磁場強度測定方法
JP2014516406A (ja) * 2011-04-06 2014-07-10 ジャンス マルチディメンション テクノロジー シーオー．， エルティーディー 単一チップブリッジ型磁界センサおよびその製造方法
WO2016039036A1 (ja) * 2014-09-10 2016-03-17 愛知製鋼株式会社 磁界測定装置
JP2016057190A (ja) * 2014-09-10 2016-04-21 愛知製鋼株式会社 磁界測定装置
US10191123B2 (en) 2014-09-10 2019-01-29 Aichi Steel Corporation Magnetic field measurement device
JP2021028596A (ja) * 2019-08-09 2021-02-25 ビフレステック株式会社 ゼロフラックス型磁気センサ

Also Published As

Publication number Publication date
US7990139B2 (en) 2011-08-02
JPWO2007132592A1 (ja) 2009-09-24
US20090108841A1 (en) 2009-04-30
JP4632142B2 (ja) 2011-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2007132592A1 (ja) ２軸磁界センサ
JP6525336B2 (ja) ３軸デジタルコンパス
JP5531215B2 (ja) 電流センサ
TWI513993B (zh) 三軸磁場感測器、製作磁場感測結構的方法與磁場感測電路
US9970997B2 (en) Magnetic field sensing apparatus and magnetic field sensing module
US7956610B2 (en) Sensor for sensing a magnetic field direction, magnetic field direction sensing, method for producing magnetic field sensors, and write-in apparatus for producing magnetic field sensors
US9933462B2 (en) Current sensor and current measuring device
US20160320461A1 (en) Magnetic field sensor
US11199593B2 (en) Magnetic sensor
WO2015172530A1 (zh) 一种电子指南针消除干扰方法
US20130307534A1 (en) Current sensor
US20170108559A1 (en) Magnetic field sensing apparatus
JP6897106B2 (ja) 電流センサの信号補正方法、及び電流センサ
JP4023476B2 (ja) スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子を持った方位計
JP2013088370A (ja) 電流センサ
JP2012063203A (ja) 磁気センサ
US20170307663A1 (en) Current detection method, current detection device, signal correction method for current detection device, and signal correction device for current detection device
JP5487403B2 (ja) 電流センサ
JP2012052980A (ja) 電流センサ
JP3406273B2 (ja) 外乱磁界キャンセル装置
JP2006047005A (ja) 電流センサ
JPH07151842A (ja) 磁気検出方式及びその装置
JP2012058150A (ja) 電流センサ
JP2020094883A (ja) 磁気センサ装置
WO2016039036A1 (ja) 磁界測定装置

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2007532717

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12063393

Country of ref document: US

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 07739238

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 07739238

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1