JPH0614912U - 方位検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 回路構成の簡略化により、部品点数の大幅な
削減、コストダウン及び小型コンパクト化を図るととも
に、検出精度を高める。 【構成】 フラックスゲート形磁気センサ２と、励磁回
路３と、少なくとも検出コイル２ｘ（２ｙ側も同じ）の
検出信号Ｓｘを正側成分Ｓｘｐと負側成分Ｓｘｎに分離
して信号処理する一対の信号回路５ｘｐ、５ｘｎ及び分
離した正側成分Ｓｘｐと負側成分Ｓｘｎを積分する積分
回路６ｘを有する信号処理系４ｘを備える。特に、各信
号回路５ｘｐ、５ｘｎの双方を単一のオペアンプ７にお
ける一方の入力部７ａに接続するとともに、各信号回路
５ｘｐ、５ｘｎにそれぞれ積分抵抗８ｐ、８ｎを接続
し、かつオペアンプ７の一方の入力部７ａと出力部７ｂ
間に積分コンデンサ９を接続した積分回路６ｘを備え
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は自動車に搭載するナビゲーションシステム等に用いて好適な方位検出 装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、人工衛星からの電波による方位情報やＣＤ−ＲＯＭのマッピング情報 等を利用した自動車のナビゲーションシステムでは、予め、目的地をインプット することにより、現在の走行位置や走行案内等の情報を容易に知ることができる 。しかし、走行地域によっては電波の受信状態が不良になることから安定した方 位情報を得れなくなるため、通常、このようなナビゲーションシステムには地磁 気を検出して不安定な方位情報を補完する方位検出装置を備えている。

【０００３】 従来、この種の方位検出装置は励磁コイルを巻回したＺ方向の軸心を有するト ロイダルコアに対してＸ方向の軸心を有するＸ方向検出コイル及びＹ方向の軸心 を有するＹ方向検出コイルを配してなるフラックスゲート形（倍周波変調形）磁 気センサ（図３中符号２参照）と、この磁気センサにおける各検出コイルの検出 信号を処理して方位に対応した出力値を得る信号処理系を備えており、特に、信 号処理系は図４に示すように構成していた。

【０００４】 次に、かかる信号処理系の構成及び動作について、図４及び図５を参照して説 明する。図４において、５１は磁気センサにおけるＸ方向検出コイルであり、励 磁コイル（図３中符号２ｂ参照）を図５（Ａ）に示す５〜１０ｋＨｚのパルス励 磁信号Ｓｂにより励磁すれば、検出コイル５１からは図５（Ｂ）に示す検出信号 Ｓｘを得、この検出信号Ｓｘは増幅回路５２を介して並列接続された一対の信号 回路５３ｐと５３ｎに付与される。各信号回路５３ｐ、５３ｎにはそれぞれアナ ログスイッチ５４ｐ、５４ｎを接続してなり、一方のアナログスイッチ５４ｐを 図５（Ｃ）に示す開閉制御信号Ｓｐにより制御すれば、信号回路５３ｐを図５（ Ｅ）に示す検出信号Ｓｘの正側成分Ｓｘｐのみが通過するとともに、他方のアナ ログスイッチ５４ｎを図５（Ｄ）に示す開閉制御信号Ｓｎにより制御すれば、信 号回路５３ｎを図５（Ｆ）に示す検出信号Ｓｘの負側成分Ｓｘｎのみが通過する 。また、各信号回路５３ｐ、５３ｎにおける各アナログスイッチ５４ｐ、５４ｎ の後段にはそれぞれ積分回路５５ｐ、５５ｎを接続し、各成分Ｓｘｐ、Ｓｘｎは 各積分回路５５ｐ、５５ｎにより積分される。この際、各積分回路５５ｐ、５５ ｎは図５（Ｇ）に示すセット信号Ｓｓとリセット信号Ｓｒにより制御されるため 、各積分回路５５ｐ、５５ｎの出力には数ｍｓｅｃ単位で繰り返される図５（Ｈ ）、（Ｉ）に示すのこぎり波状の積分出力信号Ｓｏｐ、Ｓｏｎをそれぞれ得る。 なお、各積分出力信号Ｓｏｐ、Ｓｏｎにおける信号波形の傾斜角は方位に対応し て変化する。また、各積分回路５５ｐ、５５ｎにおいては各成分Ｓｘｐ、Ｓｘｎ の相対的誤差を低減する異なる定数設定がされている。一方、各積分出力信号Ｓ ｏｐ、Ｓｏｎは加算回路５６により加算され、図５（Ｊ）の出力信号Ｓｏｍを得 るとともに、図５（Ｋ）に示すラッチ信号Ｓｈにより、出力信号Ｓｏｍにおける 最大値付近の瞬時値がホールド回路５７にホールドされ、出力回路５８からは方 位に対応した出力値を得る。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、上述した従来の方位検出装置は検出信号Ｓｘの正側成分Ｓｘｐと負側 成分Ｓｘｎに対応した二つの積分回路５５ｐ、５５ｎを必要とするとともに、加 算回路５６が必要になる。このため、回路構成が複雑化し、部品点数が増加する とともに、装置のコストアップと大型化を招く問題があった。特に、装置をナビ ゲーションシステムに内蔵する場合、自動車の搭載スペースが制限されることか ら、大型化は最も重要な問題の一つになる。

【０００６】 本考案はこのような従来の技術に存在する課題を解決したものであり、回路構 成を簡略化することにより、部品点数の大幅な削減、コストダウン及び小型コン パクト化を図れるとともに、検出精度を高めることができる方位検出装置の提供 を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案は励磁コイル２ｂを巻回したＺ方向の軸心を有するトロイダルコア２ｃ に対してＸ方向の軸心を有するＸ方向検出コイル２ｘ及びＹ方向の軸心を有する Ｙ方向検出コイル２ｙを配してなるフラックスゲート形磁気センサ２と、パルス 励磁信号Ｓｂにより励磁コイル２ｂを励磁する励磁回路３と、少なくとも検出コ イル２ｘ（２ｙ側も同じ）の検出信号Ｓｘを正側成分Ｓｘｐと負側成分Ｓｘｎに 分離して信号処理する一対の信号回路５ｘｐ、５ｘｎ及び分離した正側成分Ｓｘ ｐと負側成分Ｓｘｎを積分する積分回路６ｘを有する信号処理系４ｘを備えてな る方位検出装置１を構成するに際して、特に、各信号回路５ｘｐ、５ｘｎの双方 を単一のオペアンプ７における一方の入力部７ａに接続するとともに、各信号回 路５ｘｐ、５ｘｎにそれぞれ積分抵抗８ｐ、８ｎを接続し、かつオペアンプ７の 一方の入力部７ａと出力部７ｂ間に積分コンデンサ９を接続した積分回路６ｘを 備えることを特徴とする。

【０００８】

【作用】

本考案に係る方位検出装置１によれば、フラックスゲート形磁気センサ２は励 磁回路３から供給されるパルス励磁信号Ｓｂにより励磁コイル２ｂが励磁され、 これにより、Ｘ方向検出コイル２ｘ（２ｙ側も同じ）には方位に対応して大きさ が変化する検出信号Ｓｘが得られる。この検出信号Ｓｘは信号処理系４ｘにより 信号処理され、この信号処理系４ｘからは方位に対応した出力値を得る。

【０００９】 この場合、検出コイル２ｘから得る検出信号Ｓｘは一対の信号回路５ｘｐ、５ ｘｎにより、正側成分Ｓｘｐと負側成分Ｓｘｎに分離され、それぞれ異なる積分 抵抗８ｐ、８ｎを介して単一のオペアンプ７の一方の入力部７ａに付与される。 これにより、積分回路６ｘの出力には正側成分Ｓｘｐと負側成分Ｓｘｎを合成し た信号を積分した積分出力信号を得、この積分出力信号は正側成分Ｓｘｐと負側 成分Ｓｘｎをそれぞれ個別に積分した信号を加算して得る積分出力信号と同一と なり、従来に比べて積分回路が半減するとともに加算回路が不要となる。また、 回路の単純化により検出精度を高めることができる。

【００１０】

【実施例】

次に、本考案に係る好適な実施例を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

【００１１】 まず、本考案を明確にするため、方位検出装置１の全体的な概略構成について 図３を参照して説明する。

【００１２】 図３において、２はフラックスゲート形（倍周波変調形）磁気センサであり、 励磁コイル２ｂを巻回したトロイダルコア２ｃ、Ｘ方向検出コイル２ｘ及びＹ方 向検出コイル２ｙを備える。Ｘ方向検出コイル２ｘ及びＹ方向検出コイル２ｙは それぞれリング形に巻回し、それぞれ中心を一致させて直角関係に配するととも に、Ｘ方向検出コイル２ｘの軸心はＸ方向に、また、Ｙ方向検出コイル２ｙの軸 心はＹ方向となるように相対的に配する。さらにまた、トロイダルコア２ｃはＸ 方向検出コイル２ｘ及びＹ方向検出コイル２ｙの内側に配し、中心を一致させる とともに、その軸心はＺ方向となるように相対的に配する。よって、磁気センサ ２は図３中、東西南北を向くように矢印Ａ方向に変位する。なお、地磁気の方向 を矢印Ｆで示す。

【００１３】 一方、３は励磁回路であり、パルス励磁信号Ｓｂを励磁コイル２ｂに供給する ことにより、励磁コイル２ｂを励磁する機能を備える。

【００１４】 他方、４ｘ、４ｙは二系統の信号処理系であり、その入力側には検出コイル２ ｘ、２ｙからの検出信号Ｓｘ、Ｓｙをそれぞれ供給する。また、信号処理系４ｘ 、４ｙの出力側は方位演算部１５に接続する。方位演算部１５は各信号処理系４ ｘ、４ｙにより求めた方位に対応した出力値から最終的な方位情報Ｄｏを得、例 えば、不図示の表示部やデータ処理部等に付与する。

【００１５】 次に、本考案に係る方位検出装置１の要部を構成する信号処理系の構成につい て、図１を参照して具体的に説明する。なお、二系統の信号処理系４ｘ、４ｙは いずれも基本構成は同一となるため、以下には一方の信号処理系４ｘについての み説明する。

【００１６】 図１において、２ｘは南北方向の方位を検出するＸ方向検出コイルを示し、こ の検出コイル２ｘは増幅回路２１の入力側に接続する。増幅回路２１の出力側は 並列接続された一対の信号回路５ｘｐ、５ｘｎを有する積分回路６ｘの入力側に 接続する。即ち、各信号回路５ｘｐ、５ｘｎはそれぞれ積分抵抗８ｐ、８ｎを備 え、各積分抵抗８ｐ、８ｎの一端を増幅回路２１の出力側に接続するとともに、 各積分抵抗８ｐ、８ｎの他端はそれぞれアナログスイッチ２２ｐ、２２ｎの一端 に接続する。なお、各積分抵抗８ｐ、８ｎは予め抵抗値を選定した固定抵抗でも よいが、可変抵抗を用いることにより各抵抗値を任意に可変可能に構成すること が望ましい。この場合、各積分抵抗８ｐ、８ｎにおける各抵抗値を可変すること により、各信号回路５ｘｐ、５ｘｎにおけるゲイン設定を行うことができ、各信 号回路５ｘｐ、５ｘｎに流れる信号成分の相対的誤差を低減できる。また、図１ 中、Ｓｐ、Ｓｎは各アナログスイッチ２２ｐ、２２ｎを制御する開閉制御信号を 示す。

【００１７】 一方、各アナログスイッチ２２ｐ、２２ｎの他端はそれぞれオペアンプ７の反 転入力部７ａに接続するとともに、オペアンプ７の反転入力部７ａと出力部７ｃ 間には積分コンデンサ９を接続する。また、オペアンプ７の非反転入力部７ｂは 接地する。他方、積分回路６ｘの出力部となるオペアンプ７の出力部７ｃはホー ルド回路２３の入力側に接続し、さらに、ホールド回路２３の出力側は出力回路 ２４の入力側に接続する。そして、出力回路２４の出力側は前述した方位演算部 １５に接続する。

【００１８】 次に、信号処理系４ｘを含む方位検出装置１の動作について、図１〜図３を参 照して説明する。

【００１９】 まず、励磁コイル２ｂは図２（Ａ）に示す５〜１０ｋＨｚのパルス励磁信号Ｓ ｂにより励磁する。

【００２０】 一方、Ｘ方向検出コイル２ｘが南北方向の方位を検出するものとすれば、Ｘ方 向検出コイル２ｘの向き（方位）に応じて同コイル２ｘからは図２（Ｂ）に示す 正側成分Ｓｘｐと負側成分Ｓｘｎを含む検出信号Ｓｘを得る。この検出信号Ｓｘ は増幅回路２１に付与され、増幅された後、一対の信号回路５ｘｐ、５ｘｎにお ける積分抵抗８ｐ、８ｎに付与される。

【００２１】 そして、一方の信号回路５ｘｐにおけるアナログスイッチ２２ｐは図２（Ｃ） に示す開閉制御信号Ｓｐにより制御されるため、図２（Ｂ）に示す検出信号Ｓｘ のうち正側成分Ｓｘｐのみが信号回路５ｘｐを通過してオペアンプ７の反転入力 部７ａに付与されるとともに、他方の信号回路５ｘｎにおけるアナログスイッチ ２２ｎは図２（Ｄ）に示す開閉制御信号Ｓｎにより制御されるため、図２（Ｂ） に示す検出信号Ｓｘのうち負側成分Ｓｘｎのみが信号回路５ｘｎを通過してオペ アンプ７の反転入力部７ａに付与される。よって、各成分Ｓｘｐ、Ｓｘｎは反転 入力部７ａにおいて合成された交番状の信号となって積分回路６ｘにより積分さ れる。

【００２２】 この場合、積分回路６ｘは図２（Ｅ）に示すリセット信号Ｓｓ及びＳｒにより 制御されるため、積分回路６ｘの出力には図２（Ｆ）に示すような数ｍｓｅｃ周 期で繰り返されるのこぎり波状の積分出力信号Ｓｍを得る。なお、積分出力信号 Ｓｍにおける信号波形の傾斜角は方位に対応して変化する。

【００２３】 また、積分出力信号Ｓｍは図２（Ｇ）に示すラッチ信号Ｓｈにより、積分出力 信号Ｓｍにおける最大値付近の瞬時値がホールド回路２３にホールドされ、出力 回路２４を介して外部に出力する。なお、出力回路２４からの出力値は方位に対 応した値となる。

【００２４】 他方、Ｙ方向検出コイル２ｙは東西方向の方位を検出するもので、信号処理系 ４ｙは上述した信号処理系４ｘと同様に機能（動作）する。

【００２５】 以上、実施例について詳細に説明したが本考案はこのような実施例に限定され るものではなく、細部の回路構成等において、本考案の要旨を逸脱しない範囲で 任意に変更できる。

【００２６】

【考案の効果】

このように、本考案は励磁コイルを巻回したＺ方向の軸心を有するトロイダル コアに対してＸ方向の軸心を有するＸ方向検出コイル及びＹ方向の軸心を有する Ｙ方向検出コイルを配してなるフラックスゲート形磁気センサと、パルス励磁信 号により励磁コイルを励磁する励磁回路と、少なくとも各検出コイルの検出信号 を正側成分と負側成分に分離して信号処理する一対の信号回路及び分離した正側 成分と負側成分を積分する積分回路を有する信号処理系を備えてなる方位検出装 置において、各信号回路の双方を単一のオペアンプにおける一方の入力部に接続 するとともに、各信号回路にそれぞれ積分抵抗を接続し、かつオペアンプの一方 の入力部と出力部間に積分コンデンサを接続した積分回路を備えるため、回路構 成の簡略化により、部品点数の大幅な削減、特に、積分回路の半減と加算回路の 排除を図れるとともに、装置全体のコストダウン及び小型コンパクト化を達成で き、しかも、検出精度を高めることができるという顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る方位検出装置の信号処理系のブロ
ック回路図、

【図２】同信号処理系の各部における信号のタイムチャ
ート、

【図３】同方位検出装置の全体概略構成図、

【図４】従来の技術に係る方位検出装置の信号処理系の
ブロック回路図、

【図５】同信号処理系の各部における信号のタイムチャ
ート、

【符号の説明】

１ 方位検出装置 ２ フラックスゲート形磁気センサ ２ｂ 励磁コイル ２ｃ トロイダルコア ２ｘ Ｘ方向検出コイル ２ｙ Ｙ方向検出コイル ３ 励磁回路 ４ｘ 信号処理系 ５ｘｐ 信号回路 ５ｘｎ 信号回路 ６ｘ 積分回路 ７ オペアンプ ７ａ オペアンプの一方の入力部 ７ｃ オペアンプの出力部 ８ｐ 積分抵抗 ８ｎ 積分抵抗 ９ 積分コンデンサ Ｓｂ パルス励磁信号 Ｓｘ 検出信号 Ｓｘｐ 正側成分 Ｓｘｎ 負側成分

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 励磁コイルを巻回したＺ方向の軸心を有
   するトロイダルコアに対してＸ方向の軸心を有するＸ方
   向検出コイル及びＹ方向の軸心を有するＹ方向検出コイ
   ルを配してなるフラックスゲート形磁気センサと、パル
   ス励磁信号により励磁コイルを励磁する励磁回路と、少
   なくとも各検出コイルの検出信号を正側成分と負側成分
   に分離して信号処理する一対の信号回路及び分離した正
   側成分と負側成分を積分する積分回路を有する信号処理
   系を備えてなる方位検出装置において、各信号回路の双
   方を単一のオペアンプにおける一方の入力部に接続する
   とともに、各信号回路にそれぞれ積分抵抗を接続し、か
   つオペアンプの一方の入力部と出力部間に積分コンデン
   サを接続した積分回路を備えることを特徴とする方位検
   出装置。