JPH0473554B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 水平に配置された磁化可能な棒形状のコア２
０と、該コア２０上に設けられて補助交番磁場を
発生するために交流が通される巻線１９とを備え
た少なくとも１つのセンサを有しており、 前記補助交番磁場は、前記コア２０を飽和状態
になるまで交番的に２つの方向の各々で磁化して
被測定磁場とともに測定電圧U_nを発生し、該測
定電圧U_nの正および負の半波は、被測定磁場の
関数として互いに偏差するようにした、一定の磁
場を時間符号化測定する磁力計において、 三角波発生器１７と、可制御交流電流源１８
と、ただ１つの巻線１９と、評価回路１２，１
３，２１〜２５とが設けられており、 前記三角波発生器１７は、該発生器の一方の出
力側に三角波交流電圧U_hを発生し、 さらに前記可制御交流電流源１８は、前記三角
波発生器１７の三角波交流電圧U_hの加わる入力
側と、前記補助交流磁場を発生させる前記巻線１
９の各端部と接続された出力側とを有しており、 前記ただ１つの巻線１９は、補助交流磁場と測
定電圧U_nの両方を発生させるために用いられ、
該巻線１９は第１の端部と第２の端部を有してお
り、 さらに前記評価回路１２，１３，２１〜２５
は、前記ただ１つの巻線１９にて検出可能な測定
電圧U_nを評価するようにし、 前記巻線１９の第２の端部は、前記可制御交流
電流源１８および前記評価回路１２，１３，２１
〜２５と接続されており、 前記三角波発生器１７の他方の出力側と前記巻
線１９の第１の端部は、共通の基準電圧レベルに
おかれており、 前記巻線１９の第１の端部は基準電圧レベルに
あり前記巻線１９の第２の端部は基準電圧レベル
にないようにし、 前記測定電圧U_nを評価するために、第１およ
び第２の入力側を有する減算増幅器２１が設けら
れており、 前記巻線１９の第２の端部は、前記減算増幅器
２１の第２の入力側と接続されており、 前記三角波発生器１７は、基準電圧レベルにあ
る第１の出力側と、基準電圧レベルにない第２の
出力側とを有しており、 さらに前記三角波発生器１７の第２の出力側
は、前記減算増幅器２１の第１の入力側と接続さ
れていることを特徴とする、一定の磁場を時間符
号化測定する磁力計。

２ 前記減算増幅器２１の出力側は、シユミツト
トリガ２５の入力側と接続されており、該シユミ
ツトトリガ２５の出力側２６は、評価回路１２の
コンピユータと接続されている、請求の範囲第１
項記載の磁力計。

従来技術 本発明は、請求範囲第１項の所謂上位概念の記
載の磁場測定用時間符号化磁力計に関する。

西独特許明細書第1623577号から、時間符号化
磁力計を用いて惑星磁場を測定することが既に知
られている。磁力計は、磁化可能は棒状のコアも
しくは鉄心とその上に巻装された２つの巻線とを
有するプローブもしくはゾンデを備えている。こ
のうち一方の巻線は、補助交流磁場を発生するの
に用いられる。その場合、該巻線は交流電圧を結
合されて、それによりコアは交番的に飽和状態に
磁化される。他方の巻線からは、被測定磁場を求
めるのに用いられる測定電圧が取出される。測定
電圧はRC素子で微分される。プローブの軸線の
方向に作用する被測定磁場により、測定電圧の極
値が時間的に遷移し、その場合遷移の大きさが測
定磁場の強さの尺度となる。比較器を用いて、こ
の微分された測定電圧を、磁場の強さに対応する
デイジタル値に変換することができる。しかしな
がら、この公知の技術には、磁化可能なコアが相
互に電気的に分離された２つの巻線を支持してお
り、測定電圧を評価する前に、この測定電圧を微
分素子に供給しなければならないという欠点があ
る。さらに、製造にコストのかかる絞り込まれた
磁気コアが使われているという欠点もある。

本発明の目的は磁力計の良好な測定精度のもと
で、評価可能な測定電圧の発生のためのコストを
低減することにある。

発明の利点 請求範囲第１項の所謂特微部分に記載の構成を
有する本発明の磁力計によればプローブの磁化可
能なコア上に唯１つの巻線しか設けなくてよく、
従つて、今まで必要とされていた第２の巻線は省
かれるという利点を有する。一般的に温度依存の
容量を必要とする微分段を省くことによつて一層
の簡単化、及び測定精度の改善が得られる。

請求の範囲従属請求項に記載の構成は、請求の
範囲第１項に記載の構成の有利な発展態様および
改良を可能にするものである。特に、補助交番磁
場の発生のために、交流電源は３角波発生器の電
圧によつて制御されるようにすると有利である。
その結果、３角波バイアス磁化電流が得られる。
巻線から取出すべき測定電圧は、バイアス磁化電
流の発生のために巻線の銅抵抗での電圧降下と棒
状コア中の磁束変化によつて巻線中に誘起される
電圧とを合せたものから成る。なお磁化のなされ
た均一磁場の強度の検出のために、巻線中に誘起
された電圧だけを使うと特に有利である。このた
めに、減算増幅器によつて、増幅された誘起電圧
しかその出力側に現われない程度に、３角波発生
器の補助交流電圧が測定電圧から減算される。そ
の際、３角波発生器の一方の出力側と巻線の一端
は共通の基準電位、有利にはアースに接続され
る。巻線中に誘起される電圧の増幅のために、巻
線の、基準電位に接続されていない方の端は減算
増幅器の一方の入力端と接続されており、３角波
発生器の、基準電位に接続されていない方の出力
側は減算増幅器の他方の入力側と接続されてい
る。

図 面 本発明の実施例は図面に示してあり、以下詳細
に説明する。図面中、第１図は磁力計を備えた電
子コンパスにより地球磁場を測定することによつ
て走行方向が求められる車輛を示す頂面図、第２
図はプローブもしくはゾンデにより検出される磁
場成分の測定のための磁力計の回路構成を示す回
路略図、そして第３図は第２図に示した回路のい
ろいろな回路点における電圧信号変化を示す信号
波形図である。

実施例の説明 第１図には、自動車輛が頂面図で示されておつ
て参照数字１０で表してある。走行方向を求める
ために、車輛１０には電子コンパスが装備されて
おり、該電子コンパスは磁力計１１と評価回路１
２とから構成されている。磁力計１１は、車輛１
０の屋根の下側でほぼ車輛の中心に配設されてお
つて、ケーブル１３を介し、車輛１０の操従室に
設けられている評価回路１２を接続されている。
コンピユータを備えている評価回路１２は、光学
表示装置１４に接続されており、該表示装置１４
は運転車に対し現在走行方向または必要に応じ、
予め入力されている目標値に達するために取らな
ければならない方向を指示する。磁力計１１は、
車輛１０の縦軸線に対する地球磁場の方向の測定
に用いられる。この目的で、磁力計１１には２つ
の水平位に配置されて互いに90゜変位されている
プローブ（探子）が設けられており、そのうちの
１つが第２図に示してある。

２つのプローブのうちの１つはＸ軸上に位置
し、したがつて車輛１０の縦軸線の方向に位置し
ているが、他方のプローブは該Ｘ軸を横切りＹ軸
の方向に位置している。。地球磁場Heのクトルは
Ｘ軸に対して角度を形成する。この角度を求め
るために、磁力計１１の２つのプローブもしくは
ゾンデにおいてそれぞれ地球磁場HeのＸ成分お
よびＹ成分が測定され、対応の測定値は、評価回
路１２に供給され、該評価回路においてそれ自体
公知の仕方でコンピユータにより角度が算出さ
れ且つまた車輛方向もしくは予め入力されている
目標に対する方向からの走行方向の偏差を決定す
ることができる。

第２図には、磁力計１１の回路構成が示されて
いる。即ち、Ｙ軸の方向に位置するプローブ１５
を備えた回路部分が詳細に示してあり、以下これ
について詳細に説明する。なお、Ｘ軸の方向に位
置するプローブのための同じ構成の回路部分は、
図示を簡略にするために回路ブロツク１６として
破線で示すに留めた。２つの回路部分は、３角波
発生器１７から給電され、その出力端に第３図に
示すように500mvの振幅と周波数ｆ＝1kHzの補
助交番電圧U_hが現れる。３角波発生器１７の出
力端は、電圧制御電源１８の入力端に接続されて
おり、一方の端子はアース電位に結合されてい
る。電源１８の出力端は巻線１９に接続されてお
り、該巻線１９は、プローブ１５の高い透磁率を
有する棒状の鉄心２０上に装着されている巻線１
９はまた、その一端をアース電位に結合されてい
る。巻線１９の他端は、さらに、減算増幅器２１
の正の入力端に接続されており、そして該減算増
幅器２１の負入力端は、３角波発生器１７のアー
スに接続されていない方の出力端に接続されてい
る。減算増幅器２１の出力端は、閾値スイツチの
入力端に接続されている。該閾値スイツチは、互
いに対称的な切換閾値を有するシユミツトトリガ
２５から構成されている。該シユミツトトリガ
は、演算増幅器２２を備えており、該演算増幅器
の負の入力端は減算増幅器２１の出力端に接続さ
れており、そして正の入力端は、抵抗器２３と２
４からなる分圧器のタツプに接続されている。な
お該抵抗器２３および２４は演算増幅器２２の出
力端とアース電位との間に設けられている。回路
ブロツク１６は、Ｘ方向に位置するプローブ（図
示せず）に対１同様に、電圧制御電源１８、減算
増幅器２１およびシユミツトトリガ２５を対応の
回路構成で備えている。この回路装置の出力端２
６および２７は、ケーブル１３を介し評価回路１
２，１４（第１図）に接続される。

次に、磁力計１１の動作態様について、第３図
に示した電圧曲線を用い詳細に説明する。３角波
発生器１７の出力端に現れる補助交流電圧U_hは、
第３図において、時間軸t₁を基準に表されてい
る。この補助電圧は、次のような仕方で電源１８
を制御する。即ち、その出力端に接続されている
巻線１９に対応の３角波形の補助交流電流が流れ
て、磁化可能なプローブ１５の鉄心もしくは鉄心
２０に補助交流磁場が発生するように制御する。
この補助交流磁場により、コア２０は交番的に、
即ち交互に変わる方向において飽和状態にまで磁
化される。コア２０にはさらに、地球磁場He（第
１図）のＹ軸成分が通るので、２つの磁場はコア
２０内で重畳する。この場合、地球磁場HeのＹ
成分がプローブ１５で測定すべき磁場であり、こ
の磁場はコア２０を１つの方向にだけ通りそれに
よりコア２０を磁化方向において早目に飽和領域
にする。これに対して、反対方向の磁化方向にお
ける飽和は遅れる。被測定磁場および交流で発生
する補助交流磁場は、印加される磁化電流駆動電
圧と共に巻線１９に測定電圧U_nを発生する。こ
の測定電圧は第３図において時間軸t₂を基準に示
されている。そこで、減算増幅器２１により、３
角波発生器１７の補助交流電圧U_hが測定電圧U_n
から減算されて、その結果該減算増幅器２１の出
力端には、時間軸t₃上に示されている増幅された
測定電圧U_n1が現れ、この測定電圧U_n1は全磁場
により巻線１９に誘起された電圧に対応する。巻
線１９における測定電圧U_nもしくは減算増幅器
２１の出力端に現れる増幅された測定電圧U_n1の
正および負の半波は、被測定磁場に依存して互い
に偏差する。この偏差の大きさが、プローブ１５
で測定される磁場の大きさに対する尺度となり、
したがつて地球磁場HeのＹ成分に対する尺度と
なる。正の半波と負の半波との間のこの偏差を検
出するために、減算増幅器２１の出力端に現れる
増幅された測定電圧U_n1はシユミツトトリガ２５
の入力端に印加される。このようにして、出力端
２６に発生される矩形の出力電圧U_y（時間軸t₃に
対して示されている）が評価回路１２（第１図）
に供給され、そこでパルス電圧の衝撃係数、即ち
負の振幅の持続時間T₂に対する正の振幅の持続
時間T₁の比が、地球磁場H_eのＹ成分の大きさに
対する尺度となる。この場合、衝撃係数T₁／
（T₁／T₂）はコンピユータ、好ましくは評価回路
１２に設けられているマイクロコンピユータによ
つて求められてさらに処理されたり或いは記憶さ
れる。

同じような仕方で、回路ブロツク１６におい
て、地球磁場HeのＸ成分が求められて、出力端
２７を介して地球磁場のＸ成分に対応する衝撃係
数を有するパルス幅変調された矩形波電圧の形態
で評価回路１２（第１図）に供給される。求めよ
うとする地球磁場が正確に走行方向にある場合、
即ちＸ軸の方向かまたはそれを横切る方向即ちＹ
軸の方向にある場合には、１つのプローブだけで
磁場が測定される。他方のプローブもしくはゾン
デでは、磁場の成分は零である。したがつて、こ
の後者のプローブにおいては正確に同じ正および
負の半波を有する測定電圧が発生されしたがつて
それに関連の出力電圧U_yもしくはU_xの衝撃係数
は50％に等しい。第２図に示した回路を実現する
に当つて、３角波発生器１７として電圧制御電源
１８を、そして減算増幅器２１およびシユミツト
トリガ２５として、安定化された直流電圧が供給
される公知演算増幅器を用いることができる。ま
た、本発明の範囲内で、電源１８の出力ならびに
減算増幅器２１のプラス入力端は固定の時間間隔
で一方のプローブ１５から他方のプローブに切換
えられる場合、磁力計１１の互いに90゜回転変位
された２つのプローブに対して、唯一つの電圧制
御電減１８ならびに減算増幅器２１および唯一つ
のシユミツトトリガ２５を設けることができる。

同様にまた、減算増幅器２１の出力を切換によ
り１つの共通のシユミツトトリガに印加すること
も可能である。何れの場合にも、磁力計１１から
評価回路１２に対し唯一つの伝送線が必要とされ
る。さらに本発明の範囲内で、磁力計１１を評価
回路１２および表示装置１３と共に空間的に１つ
の電子コンパスに組立てることが可能である。他
方または２つのプローブだけを車輛の適当な場
所、例えば後面ガラスの下側に、他の電子系と分
離して配設することも可能である。また、電子コ
ンパスを唯一つのプローブもしくはゾンデ１５で
駆動することもできる。この場合には、地球磁場
の方向、即ち磁気的なＮ極の方向は、水平位に配
置された磁化可能なコア２０を有するゾンデ１５
を、被測定磁場が最大測定値となるまで回転する
ことにより求められる。

発明の効果 減算増幅器２１において巻線１９の出力電圧信
号U_nから３角波発生器１７の出力交流電圧U_hを
減算するようにした本発明による構成により、障
害となるコイル電圧のオーム成分が測定結果に作
用を及ぼすことなく、地球磁場の影響を評価でき
るという優れた効果が得られる。つまりコイル１
９における誘起電圧は、誘起された電圧と、巻線
１９のオーム抵抗により合成されているが、この
ようなコイルのオーム成分は、評価にとつて障害
となる。したがつて本発明による構成により、巻
線抵抗の電圧降下による歪みを取り除くことがで
き、２つの機能を兼ね備えるただ１つの巻線しか
設けられていない形式のセンサにおいて、障害と
なるコイルのオーム成分が測定結果に作用を及ぼ
すことはない。さらにこの減算により、巻線に誘
起される測定電圧が増幅され大きな差電圧が生じ
るので、たとえ地球磁場による影響が僅かであつ
てもなお、地球磁場測定に十分利用可能な差電圧
を得ることができる。