JPH0933257A - 磁気方位センサ - Google Patents
磁気方位センサInfo
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- JPH0933257A JPH0933257A JP7207672A JP20767295A JPH0933257A JP H0933257 A JPH0933257 A JP H0933257A JP 7207672 A JP7207672 A JP 7207672A JP 20767295 A JP20767295 A JP 20767295A JP H0933257 A JPH0933257 A JP H0933257A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 周囲の環境条件の変化に影響されず安定した
特性を示す磁気方位センサを提供する。 【解決手段】 磁気検出方向を逆向きに構成し一体化し
た磁気抵抗素子からなる磁気センサの磁気抵抗素子に、
バイアス磁界を印加するためのバイアスコイルを構成
し、互いに逆相で同レベルの二つの交流矩形波電圧
（Ａ，Ｂ）１を印加し、その時の磁気センサ２の出力電
圧をハイパスフィルタを含む増幅回路５で増幅し、増幅
信号を二つの同期検波回路で検波し、検出された二つの
同期信号の差を演算する同期検波出力差演算器８を通し
て磁気センサの出力を得るようにし、前記磁気センサを
互いに９０度の角度に配置した磁気方位センサ。
特性を示す磁気方位センサを提供する。 【解決手段】 磁気検出方向を逆向きに構成し一体化し
た磁気抵抗素子からなる磁気センサの磁気抵抗素子に、
バイアス磁界を印加するためのバイアスコイルを構成
し、互いに逆相で同レベルの二つの交流矩形波電圧
（Ａ，Ｂ）１を印加し、その時の磁気センサ２の出力電
圧をハイパスフィルタを含む増幅回路５で増幅し、増幅
信号を二つの同期検波回路で検波し、検出された二つの
同期信号の差を演算する同期検波出力差演算器８を通し
て磁気センサの出力を得るようにし、前記磁気センサを
互いに９０度の角度に配置した磁気方位センサ。
Description
【０００１】
【発明の技術分野】本発明は、磁気抵抗素子を使用した
磁気方位センサに関し、特に、周囲温度の変化、及び経
時変化に対して安定な出力を得ることができる磁気方位
センサに関する。
磁気方位センサに関し、特に、周囲温度の変化、及び経
時変化に対して安定な出力を得ることができる磁気方位
センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の磁気抵抗素子を使用した磁気セン
サは、前記磁気抵抗素子の磁気抵抗エレメントパターン
に対し、４５度の方向から所定の直流バイアス磁界を印
加し、該直流バイアス磁界印加時の前記磁気抵抗素子の
出力を基準として、該出力の大きさ及び極性によって磁
気量、及び磁気極性を検出している。
サは、前記磁気抵抗素子の磁気抵抗エレメントパターン
に対し、４５度の方向から所定の直流バイアス磁界を印
加し、該直流バイアス磁界印加時の前記磁気抵抗素子の
出力を基準として、該出力の大きさ及び極性によって磁
気量、及び磁気極性を検出している。
【０００３】図６は、従来の磁気抵抗素子を使用した磁
気センサの磁気検出動作を示す原理図である。所定の直
流バイアス磁界を＋Ｈ１とし、その時の磁気抵抗素子の
出力をＶ１とする。この条件で外部磁界Ｈ２ｓｉｎωｔ
が印加された場合、磁気抵抗素子に印加される磁界は、
（Ｈ１＋Ｈ２ｓｉｎωｔ）となり、磁界（Ｈ１＋Ｈ２）
の磁気抵抗素子出力をＶ２とすると、磁気抵抗素子出力
Ｖｏｕｔは、（1）の式で表される。
気センサの磁気検出動作を示す原理図である。所定の直
流バイアス磁界を＋Ｈ１とし、その時の磁気抵抗素子の
出力をＶ１とする。この条件で外部磁界Ｈ２ｓｉｎωｔ
が印加された場合、磁気抵抗素子に印加される磁界は、
（Ｈ１＋Ｈ２ｓｉｎωｔ）となり、磁界（Ｈ１＋Ｈ２）
の磁気抵抗素子出力をＶ２とすると、磁気抵抗素子出力
Ｖｏｕｔは、（1）の式で表される。
【０００４】 Ｖｏｕｔ＝Ｖ１＋（Ｖ２−Ｖ１）ｓｉｎωｔ ・・・・・・・・・・ （1）
【０００５】従って、初期状態（外部磁界０直流磁界Ｈ
１のみ）における磁気抵抗素子出力Ｖ１を基準とすれ
ば、（1）式の第２項（Ｖ２−Ｖ１）ｓｉｎωｔによっ
て、外部磁界の磁気量、及び磁気極性を知ることが可能
となる。
１のみ）における磁気抵抗素子出力Ｖ１を基準とすれ
ば、（1）式の第２項（Ｖ２−Ｖ１）ｓｉｎωｔによっ
て、外部磁界の磁気量、及び磁気極性を知ることが可能
となる。
【０００６】図７は、従来の磁気方位センサの磁気抵抗
素子出力を増幅する増幅回路例を示す図である。
素子出力を増幅する増幅回路例を示す図である。
【０００７】通常、外部から印加される磁界は、交流磁
界と直流磁界（地磁気は直流磁界に属する）の二つであ
る。そのため、磁気検出装置にはＤＣレスポンスを持た
せる必要があり、（1）式で示されるＶｏｕｔを直流増
幅しなければならない。
界と直流磁界（地磁気は直流磁界に属する）の二つであ
る。そのため、磁気検出装置にはＤＣレスポンスを持た
せる必要があり、（1）式で示されるＶｏｕｔを直流増
幅しなければならない。
【０００８】又、磁気抵抗素子出力は、通常、微小な値
であるため、普通は、図７に示したような差動増幅回路
で増幅され、磁気抵抗素子出力を演算増幅器１１を用い
た差動増幅器で増幅し、可変抵抗ＶＲ４、及び可変抵抗
ＶＲ５で増幅回路のオフセット電圧（外部磁界０時の出
力）を設定し、可変抵抗ＶＲ６で増幅度の設定を行って
いる。
であるため、普通は、図７に示したような差動増幅回路
で増幅され、磁気抵抗素子出力を演算増幅器１１を用い
た差動増幅器で増幅し、可変抵抗ＶＲ４、及び可変抵抗
ＶＲ５で増幅回路のオフセット電圧（外部磁界０時の出
力）を設定し、可変抵抗ＶＲ６で増幅度の設定を行って
いる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】磁気抵抗素子は、それ
ぞれ抵抗温度特性を持っており、その結果、磁気抵抗素
子のオフセット出力電圧（バイアス磁界０の時の磁気抵
抗素子の出力電圧）が温度によって変化する。又、経時
変化によっても同様に、磁気抵抗素子のオフセット出力
電圧が変化する。この変化は、（1）式において、磁気
抵抗素子出力Ｖ１及びＶ２両方に寄与し、磁気抵抗素子
のオフセット出力電圧の変化量を△Ｖとするなら、磁気
抵抗素子出力Ｖｏｕｔは、（2）式で表される。
ぞれ抵抗温度特性を持っており、その結果、磁気抵抗素
子のオフセット出力電圧（バイアス磁界０の時の磁気抵
抗素子の出力電圧）が温度によって変化する。又、経時
変化によっても同様に、磁気抵抗素子のオフセット出力
電圧が変化する。この変化は、（1）式において、磁気
抵抗素子出力Ｖ１及びＶ２両方に寄与し、磁気抵抗素子
のオフセット出力電圧の変化量を△Ｖとするなら、磁気
抵抗素子出力Ｖｏｕｔは、（2）式で表される。
【００１０】 Ｖｏｕｔ＝（Ｖ１＋△Ｖ）＋［(Ｖ２＋△Ｖ)−(Ｖ１＋△Ｖ)］ｓｉｎωｔ ＝（Ｖ１＋△Ｖ）＋（Ｖ２−Ｖ１）ｓｉｎωｔ ・・・・・・・・・・ （2）
【００１１】磁気抵抗素子の出力Ｖｏｕｔは、（2）式
から明かなように、磁気抵抗素子の外部磁界０における
基準電圧に誤差が生じた場合、基準電圧の誤差をそのま
ま増幅回路が増幅してしまい、これが磁気抵抗素子のオ
フセット出力電圧誤差となって現れてしまう欠点を有し
ている。又、前記磁気抵抗素子のオフセット出力電圧の
温度変化、及び経時変化は、変化する極性が正及び負の
両方あり得るため、補正することが困難である。従っ
て、オフセット出力電圧の出力誤差を多く含んだ磁気抵
抗素子を用いた磁気方位センサでは、正確な方位を求め
ることが困難となる。
から明かなように、磁気抵抗素子の外部磁界０における
基準電圧に誤差が生じた場合、基準電圧の誤差をそのま
ま増幅回路が増幅してしまい、これが磁気抵抗素子のオ
フセット出力電圧誤差となって現れてしまう欠点を有し
ている。又、前記磁気抵抗素子のオフセット出力電圧の
温度変化、及び経時変化は、変化する極性が正及び負の
両方あり得るため、補正することが困難である。従っ
て、オフセット出力電圧の出力誤差を多く含んだ磁気抵
抗素子を用いた磁気方位センサでは、正確な方位を求め
ることが困難となる。
【００１２】本発明の課題は、磁気抵抗素子から構成さ
れる磁気センサの温度変化、及び経時変化による誤差要
因を除去し、周囲の環境条件の変化に対し、正確で、安
定した出力特性を示す磁気方位センサを提供することで
ある。
れる磁気センサの温度変化、及び経時変化による誤差要
因を除去し、周囲の環境条件の変化に対し、正確で、安
定した出力特性を示す磁気方位センサを提供することで
ある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、特性の
整合した二つの磁気抵抗素子を、その磁界検出方向が互
いに逆向きになるように一体に構成した磁気センサから
なることを特徴とする磁気方位センサが得られる。
整合した二つの磁気抵抗素子を、その磁界検出方向が互
いに逆向きになるように一体に構成した磁気センサから
なることを特徴とする磁気方位センサが得られる。
【００１４】又、本発明によれば、上記磁気センサを２
個、Ｘ方向、Ｙ方向に、互いに９０度の角度に配置し構
成したことを特徴とする磁気方位センサが得られる。
個、Ｘ方向、Ｙ方向に、互いに９０度の角度に配置し構
成したことを特徴とする磁気方位センサが得られる。
【００１５】又、本発明によれば、上記磁気センサにお
いて、各方向の磁気センサにバイアスコイルを巻装し、
該バイアスコイルに矩形波の交流電流を流し、矩形波の
交流磁界を印加し、前記矩形波の交流磁界の正負方向の
各最大値が磁気抵抗素子の磁気特性の最大傾斜の特性点
まで印加することを特徴とする磁気方位センサが得られ
る。
いて、各方向の磁気センサにバイアスコイルを巻装し、
該バイアスコイルに矩形波の交流電流を流し、矩形波の
交流磁界を印加し、前記矩形波の交流磁界の正負方向の
各最大値が磁気抵抗素子の磁気特性の最大傾斜の特性点
まで印加することを特徴とする磁気方位センサが得られ
る。
【００１６】又、本発明によれば、上記各磁気センサを
構成する磁気抵抗素子の二つの出力信号を増幅する二つ
の入力端子を持つ増幅器とからなる上記磁気方位センサ
が得られる。
構成する磁気抵抗素子の二つの出力信号を増幅する二つ
の入力端子を持つ増幅器とからなる上記磁気方位センサ
が得られる。
【００１７】本発明において、特性の整合した二つの磁
気抵抗素子を、その磁界検出方向が互いに逆向きになる
ように構成し、その磁気センサ２個が、Ｘ方向、Ｙ方向
にそれぞれ互いに９０度の角度に配置された磁気方位セ
ンサで、前記２個の磁気センサにバイアスコイルを巻装
し、該バイアスコイルに矩形波の交流電流を流し、矩形
波の交流磁界を印加し、前記矩形波の交流磁界の正負方
向の各最大値が、センサの磁気特性の最大傾斜の特性点
まで印加し、磁気センサを構成する二つの磁気抵抗素子
の出力電圧を各々ハイパスフィルタを含む二つの入力端
子を持つ増幅回路で増幅し、その出力を二つの同期検波
回路で検波し、検波された二つの同期信号の差を求める
ことにより、前記二つの磁気センサの出力の誤差がなく
なり、正確な方位角度を磁気方位センサで求めることが
できる。この構成により、磁気抵抗素子のオフセット出
力電圧の温度ドリフトや経時変化等、周囲の環境条件の
変化に影響されない、正確で安定した出力特性を示す磁
気方位センサを得ることができる。
気抵抗素子を、その磁界検出方向が互いに逆向きになる
ように構成し、その磁気センサ２個が、Ｘ方向、Ｙ方向
にそれぞれ互いに９０度の角度に配置された磁気方位セ
ンサで、前記２個の磁気センサにバイアスコイルを巻装
し、該バイアスコイルに矩形波の交流電流を流し、矩形
波の交流磁界を印加し、前記矩形波の交流磁界の正負方
向の各最大値が、センサの磁気特性の最大傾斜の特性点
まで印加し、磁気センサを構成する二つの磁気抵抗素子
の出力電圧を各々ハイパスフィルタを含む二つの入力端
子を持つ増幅回路で増幅し、その出力を二つの同期検波
回路で検波し、検波された二つの同期信号の差を求める
ことにより、前記二つの磁気センサの出力の誤差がなく
なり、正確な方位角度を磁気方位センサで求めることが
できる。この構成により、磁気抵抗素子のオフセット出
力電圧の温度ドリフトや経時変化等、周囲の環境条件の
変化に影響されない、正確で安定した出力特性を示す磁
気方位センサを得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。
を用いて説明する。
【００１９】図２は、本発明による前記磁気センサをＸ
方向、Ｙ方向と２個使用した磁気方位センサの原理図で
ある。２個の磁気センサａ、及びｂは、図２（ａ）、図
２（ｂ）に示すように、Ｘ方向、Ｙ方向に特性の整合し
た二つの磁気抵抗素子２ａ，２ｂを、その磁界検出方向
［図２（ｂ）にて矢印で示す］が互いに逆向きになるよ
うに配置構成し、Ｘ方向、Ｙ方向に互いに９０度の角度
に配置されている。磁気センサａの出力をＶａ、磁気セ
ンサｂの出力をＶｂとした場合、磁気方向に対する磁気
方位センサｃの角度は、（3）式で表される。
方向、Ｙ方向と２個使用した磁気方位センサの原理図で
ある。２個の磁気センサａ、及びｂは、図２（ａ）、図
２（ｂ）に示すように、Ｘ方向、Ｙ方向に特性の整合し
た二つの磁気抵抗素子２ａ，２ｂを、その磁界検出方向
［図２（ｂ）にて矢印で示す］が互いに逆向きになるよ
うに配置構成し、Ｘ方向、Ｙ方向に互いに９０度の角度
に配置されている。磁気センサａの出力をＶａ、磁気セ
ンサｂの出力をＶｂとした場合、磁気方向に対する磁気
方位センサｃの角度は、（3）式で表される。
【００２０】 θ＝ｔａｎ-1（Ｖｂ／Ｖａ） ・・・・・・・・・・ （3）
【００２１】従って、磁気センサａ及びｂの出力を
（3）式に代入すれば、磁気方位が明らかとなる。θは
外部磁界（例えば、地磁気の水平成分）との角度であ
る。
（3）式に代入すれば、磁気方位が明らかとなる。θは
外部磁界（例えば、地磁気の水平成分）との角度であ
る。
【００２２】図３は、本発明の磁気方位センサ内の磁気
センサに外部磁界が０の場合の磁気検出動作を示す原理
図である。磁界検出方向が、互いに逆向きの二つの磁気
抵抗素子からなるので、Ｖｏｕｔ軸に対して左右の特性
曲線となる。各方向の磁気センサａ，ｂにバイアスコイ
ルを巻装し、該バイアスコイルに矩形の交流電流を流
し、矩形波の交流磁界を印加する。磁気抵抗素子には、
磁界量Ｈ１から−Ｈ１の交流矩形波バイアス磁界が印加
される。従って、前記矩形波の交流磁界の正負方向の最
大値が磁気抵抗素子の磁気特性の最大傾斜の特性点（出
力Ｖ１となる特性点）で印加するように設定する。磁気
抵抗素子の磁界に対する出力電圧特性は、図３に示すよ
うに、特性の整合した磁気抵抗素子は、出力電圧Ｖｏｕ
ｔ軸に対して対称形をなしており、正負同一磁界量の場
合の磁気抵抗素子の出力電圧は同一値が得られる。
センサに外部磁界が０の場合の磁気検出動作を示す原理
図である。磁界検出方向が、互いに逆向きの二つの磁気
抵抗素子からなるので、Ｖｏｕｔ軸に対して左右の特性
曲線となる。各方向の磁気センサａ，ｂにバイアスコイ
ルを巻装し、該バイアスコイルに矩形の交流電流を流
し、矩形波の交流磁界を印加する。磁気抵抗素子には、
磁界量Ｈ１から−Ｈ１の交流矩形波バイアス磁界が印加
される。従って、前記矩形波の交流磁界の正負方向の最
大値が磁気抵抗素子の磁気特性の最大傾斜の特性点（出
力Ｖ１となる特性点）で印加するように設定する。磁気
抵抗素子の磁界に対する出力電圧特性は、図３に示すよ
うに、特性の整合した磁気抵抗素子は、出力電圧Ｖｏｕ
ｔ軸に対して対称形をなしており、正負同一磁界量の場
合の磁気抵抗素子の出力電圧は同一値が得られる。
【００２３】従って、交流矩形波バイアス磁界が＋Ｈ１
時の磁気抵抗素子の出力をＶｏｕｔ１、交流矩形波バイ
アス磁界が−Ｈ１時の磁気抵抗素子の出力をＶｏｕｔ２
とした場合、外部磁界が０である図３の場合の磁気抵抗
素子の出力電圧は、正負バイアス磁界共に、バイアス磁
界Ｈ１に相当する磁気抵抗素子の出力電圧Ｖ１が得ら
れ、（4）式及び（5）式で表される。
時の磁気抵抗素子の出力をＶｏｕｔ１、交流矩形波バイ
アス磁界が−Ｈ１時の磁気抵抗素子の出力をＶｏｕｔ２
とした場合、外部磁界が０である図３の場合の磁気抵抗
素子の出力電圧は、正負バイアス磁界共に、バイアス磁
界Ｈ１に相当する磁気抵抗素子の出力電圧Ｖ１が得ら
れ、（4）式及び（5）式で表される。
【００２４】 Ｖｏｕｔ１（交流矩形波バイアス磁界 ＋Ｈ１時）＝Ｖ１ ・・・・・ （4）
【００２５】 Ｖｏｕｔ２（交流矩形波バイアス磁界 −Ｈ１時）＝Ｖ１ ・・・・・ （5）
【００２６】二つの磁気抵抗素子の磁界検出方向が逆構
成されているので、その出力Ｖｏｕｔ３は、（6）式で
表される。
成されているので、その出力Ｖｏｕｔ３は、（6）式で
表される。
【００２７】 Ｖｏｕｔ３＝Ｖｏｕｔ１−Ｖｏｕｔ２ ・・・・・・・・・・ （6）
【００２８】従って、図３の場合（外部磁界０の状態）
のＶｏｕｔ３は、
のＶｏｕｔ３は、
【００２９】Ｖｏｕｔ３＝０ ・・・・・・・・・・ （7） となる。
【００３０】更に、外部環境の変化によって、磁気抵抗
素子の出力が、Ｖ１からＶ１＋△Ｖと変化した場合のＶ
ｏｕｔ３は、
素子の出力が、Ｖ１からＶ１＋△Ｖと変化した場合のＶ
ｏｕｔ３は、
【００３１】 Ｖｏｕｔ３＝（Ｖ１＋△Ｖ）− （Ｖ１＋△Ｖ）＝０ ・・・・・・・・・・ （8） となり、
【００３２】（7）式及び（8）式より明かなように、外
部磁界０の状態のＶｏｕｔ３は、外部環境の変化と無関
係な出力となる。
部磁界０の状態のＶｏｕｔ３は、外部環境の変化と無関
係な出力となる。
【００３３】図４は、本発明の磁気方位センサの磁気セ
ンサに外部磁界Ｈ２が加えられた場合の磁気検出動作を
示す原理図である。図３の状態に対し、外部磁界Ｈ２が
加えられたことによって、磁気抵抗素子に与えられる磁
界量が変化し、交流矩形波バイアス磁界＋Ｈ１時に磁気
抵抗素子に与えられる磁界は（Ｈ１＋Ｈ２）、交流矩形
バイアス磁界−Ｈ１時に磁気抵抗素子に与えられる磁界
は（−Ｈ１＋Ｈ２）となる。磁界（Ｈ１＋Ｈ２）時の磁
気抵抗素子の出力電圧をＶ２、磁界（−Ｈ１＋Ｈ２）時
の磁気抵抗素子の出力電圧をＶ３とすると、Ｖｏｕｔ１
及びＶｏｕｔ２は、（9）式及び（10）式で表される。
ンサに外部磁界Ｈ２が加えられた場合の磁気検出動作を
示す原理図である。図３の状態に対し、外部磁界Ｈ２が
加えられたことによって、磁気抵抗素子に与えられる磁
界量が変化し、交流矩形波バイアス磁界＋Ｈ１時に磁気
抵抗素子に与えられる磁界は（Ｈ１＋Ｈ２）、交流矩形
バイアス磁界−Ｈ１時に磁気抵抗素子に与えられる磁界
は（−Ｈ１＋Ｈ２）となる。磁界（Ｈ１＋Ｈ２）時の磁
気抵抗素子の出力電圧をＶ２、磁界（−Ｈ１＋Ｈ２）時
の磁気抵抗素子の出力電圧をＶ３とすると、Ｖｏｕｔ１
及びＶｏｕｔ２は、（9）式及び（10）式で表される。
【００３４】 Ｖｏｕｔ１＝Ｖ１＋（Ｖ２−Ｖ１） ・・・・・・・・・・ （9）
【００３５】 Ｖｏｕｔ２＝Ｖ１＋（Ｖ３−Ｖ１） ・・・・・・・・・・ （10）
【００３６】つまり、磁界（Ｈ１＋Ｈ２）時、及び磁界
（−Ｈ１＋Ｈ２）時共に、Ｖ１（外部磁界０時の磁気抵
抗素子の出力電圧）を中心として、磁気量に応じて磁気
抵抗素子の出力が変化する構成となる。
（−Ｈ１＋Ｈ２）時共に、Ｖ１（外部磁界０時の磁気抵
抗素子の出力電圧）を中心として、磁気量に応じて磁気
抵抗素子の出力が変化する構成となる。
【００３７】ところで、外部磁界の磁気量、及び磁気極
性は、（6）式で表されるので、図４の場合のＶｏｕｔ
３は、
性は、（6）式で表されるので、図４の場合のＶｏｕｔ
３は、
【００３８】 Ｖｏｕｔ３＝Ｖ２−Ｖ３ ・・・・・・・・・・ （11） となる。
【００３９】更に、外部環境の変化によって、Ｖ２から
Ｖ２＋△Ｖ、Ｖ３からＶ３＋△Ｖと変化した場合のＶｏ
ｕｔ３は、
Ｖ２＋△Ｖ、Ｖ３からＶ３＋△Ｖと変化した場合のＶｏ
ｕｔ３は、
【００４０】 Ｖｏｕｔ３＝（Ｖ２＋△Ｖ）−（Ｖ３＋△Ｖ）＝Ｖ２−Ｖ３ ・・・・・・・・ （12） となり、
【００４１】（11）式、及び（12）式より明かなよう
に、外部磁界Ｈ２時のＶｏｕｔ３は外部環境の変化と無
関係な出力となる。
に、外部磁界Ｈ２時のＶｏｕｔ３は外部環境の変化と無
関係な出力となる。
【００４２】従って、常に、磁気センサの出力Ｖｏｕｔ
３を測定すれば、温度変化や経時変化のような外部環境
変化に対し、影響のない磁気検出が可能となる。
３を測定すれば、温度変化や経時変化のような外部環境
変化に対し、影響のない磁気検出が可能となる。
【００４３】図５は、本発明の磁気センサの磁気抵抗素
子出力を増幅する増幅回路の実施例を示す図で、磁気抵
抗素子出力を抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２と演算増幅器９で構成
される差動直流増幅回路で初段増幅し、演算増幅器９の
出力端に接続されたコンデンサＣ１と抵抗Ｒ３によるハ
イパスフィルタで、演算増幅器９のオフセット電圧・磁
気抵抗素子のオフセット電圧の温度変化や経時変化等の
直流増幅電圧成分を除去し、可変抵抗ＶＲ３と抵抗Ｒ４
と演算増幅器１０で構成される同相増幅回路で増幅する
２段増幅回路である。コンデンサＣ１と抵抗Ｒ３で構成
されるハイパスフィルタのカットオフ周波数を交流矩形
波バイアス磁界の周波数より、かなり小さく設定すれ
ば、増幅器出力は矩形波出力となり、磁気抵抗素子の出
力の増幅が可能となる。なお、可変抵抗ＶＲ１と可変抵
抗ＶＲ２は、回路のオフセット電圧を任意に設定するた
めの調整用抵抗であり、可変抵抗ＶＲ３は、前記磁気抵
抗素子の出力増幅回路の増幅度を任意に設定するための
調整用抵抗である。
子出力を増幅する増幅回路の実施例を示す図で、磁気抵
抗素子出力を抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２と演算増幅器９で構成
される差動直流増幅回路で初段増幅し、演算増幅器９の
出力端に接続されたコンデンサＣ１と抵抗Ｒ３によるハ
イパスフィルタで、演算増幅器９のオフセット電圧・磁
気抵抗素子のオフセット電圧の温度変化や経時変化等の
直流増幅電圧成分を除去し、可変抵抗ＶＲ３と抵抗Ｒ４
と演算増幅器１０で構成される同相増幅回路で増幅する
２段増幅回路である。コンデンサＣ１と抵抗Ｒ３で構成
されるハイパスフィルタのカットオフ周波数を交流矩形
波バイアス磁界の周波数より、かなり小さく設定すれ
ば、増幅器出力は矩形波出力となり、磁気抵抗素子の出
力の増幅が可能となる。なお、可変抵抗ＶＲ１と可変抵
抗ＶＲ２は、回路のオフセット電圧を任意に設定するた
めの調整用抵抗であり、可変抵抗ＶＲ３は、前記磁気抵
抗素子の出力増幅回路の増幅度を任意に設定するための
調整用抵抗である。
【００４４】図１は、本発明の磁気センサの回路ブロッ
クを示す図である。磁気センサ２の二つのバイアスコイ
ルに印加する二つの交流矩形波電圧発生器（Ａ，Ｂ）１
のどちらかの波形を基準として、９０度位相及び２７０
度位相時に信号を出すＡ波９０度位相変調器３、及びＡ
波２７０度位相変調器４があり、磁気センサ２の出力を
増幅する増幅回路５の出力を前記二つの変調器からの信
号によって同期検波を行う、Ａ波９０度位相同期検波器
６とＡ波２７０度位相同期検波器７の二つの同期検波器
の出力信号の差を演算する同期検波出力差演算器８を通
して、磁気センサの出力が得られる構成である。
クを示す図である。磁気センサ２の二つのバイアスコイ
ルに印加する二つの交流矩形波電圧発生器（Ａ，Ｂ）１
のどちらかの波形を基準として、９０度位相及び２７０
度位相時に信号を出すＡ波９０度位相変調器３、及びＡ
波２７０度位相変調器４があり、磁気センサ２の出力を
増幅する増幅回路５の出力を前記二つの変調器からの信
号によって同期検波を行う、Ａ波９０度位相同期検波器
６とＡ波２７０度位相同期検波器７の二つの同期検波器
の出力信号の差を演算する同期検波出力差演算器８を通
して、磁気センサの出力が得られる構成である。
【００４５】前記磁気センサを磁気方位センサとして使
用する場合、前記磁気センサを互いに９０度の角度に配
置し、それぞれの磁気センサ出力を前記（3）式に代入
して、方位角度を求める。磁気センサ出力の誤差を補正
できるため、正確な方位角度を求めることができる。
用する場合、前記磁気センサを互いに９０度の角度に配
置し、それぞれの磁気センサ出力を前記（3）式に代入
して、方位角度を求める。磁気センサ出力の誤差を補正
できるため、正確な方位角度を求めることができる。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
Ｘ方向、Ｙ方向の各方向の磁気センサにバイアスコイル
を巻装し、該バイアスコイルに矩形の交流電流を流し、
矩形波の交流磁界を印加し、磁気センサ２個が、それぞ
れ互いに９０度の角度で配置された磁気方位センサであ
って、磁気抵抗素子に対してバイアス磁界を印加するた
めのバイアスコイルに、互いに逆相で同レベルの二つの
交流矩形波電圧を印加し、前記矩形波の交流磁界の正負
方向の最大値が、センサの磁気特性の最大傾斜の特性点
で印加するようにし、その時の前記磁気抵抗素子の出力
電圧をハイパスフィルタを含む増幅回路で増幅し、増幅
信号を二つの同期検波回路でそれぞれ同期信号を検出す
る。磁気センサ出力の誤差がないため、正確な方位角度
を求めることができ、かつ、磁気センサのオフセット出
力電圧の温度ドリフトや経時変化等の周囲の環境条件の
変化に対して正確で安定な出力特性を示す磁気方位セン
サを提供することをが可能となる。
Ｘ方向、Ｙ方向の各方向の磁気センサにバイアスコイル
を巻装し、該バイアスコイルに矩形の交流電流を流し、
矩形波の交流磁界を印加し、磁気センサ２個が、それぞ
れ互いに９０度の角度で配置された磁気方位センサであ
って、磁気抵抗素子に対してバイアス磁界を印加するた
めのバイアスコイルに、互いに逆相で同レベルの二つの
交流矩形波電圧を印加し、前記矩形波の交流磁界の正負
方向の最大値が、センサの磁気特性の最大傾斜の特性点
で印加するようにし、その時の前記磁気抵抗素子の出力
電圧をハイパスフィルタを含む増幅回路で増幅し、増幅
信号を二つの同期検波回路でそれぞれ同期信号を検出す
る。磁気センサ出力の誤差がないため、正確な方位角度
を求めることができ、かつ、磁気センサのオフセット出
力電圧の温度ドリフトや経時変化等の周囲の環境条件の
変化に対して正確で安定な出力特性を示す磁気方位セン
サを提供することをが可能となる。
【図１】本発明の磁気方位センサの回路ブロックを示す
図。
図。
【図２】本発明による磁気センサを２個用いた磁気方位
センサの原理図、及び二つの磁気抵抗素子をその磁界検
出方向が互いに逆向きになるように構成した磁気センサ
を示す説明図。図２（ａ）は、方位測定の原理図。図２
（ｂ）は、磁界検出方向が互いに逆向きの磁気抵抗素子
を用いた磁気センサを示す図。
センサの原理図、及び二つの磁気抵抗素子をその磁界検
出方向が互いに逆向きになるように構成した磁気センサ
を示す説明図。図２（ａ）は、方位測定の原理図。図２
（ｂ）は、磁界検出方向が互いに逆向きの磁気抵抗素子
を用いた磁気センサを示す図。
【図３】本発明の磁気方位センサ内の磁気センサに外部
磁界０の場合の磁気検出動作を示す原理図。
磁界０の場合の磁気検出動作を示す原理図。
【図４】本発明の磁気方位センサ内の磁気センサに外部
磁界Ｈ２が加えられた場合の磁気検出動作を示す原理
図。
磁界Ｈ２が加えられた場合の磁気検出動作を示す原理
図。
【図５】本発明の磁気センサを構成する磁気抵抗素子の
出力を増幅する増幅回路の実施例を示す図。
出力を増幅する増幅回路の実施例を示す図。
【図６】従来の磁気抵抗素子を使用した磁気センサの磁
気検出動作を示す原理図。
気検出動作を示す原理図。
【図７】従来の磁気センサの磁気抵抗素子出力を増幅す
る増幅回路例を示す図。
る増幅回路例を示す図。
１ 交流矩形波電圧発生器（Ａ，Ｂ） ２ 磁気センサ ２ａ，２ｂ 磁気抵抗素子 ３ Ａ波９０度位相変調器 ４ Ａ波２７０度位相変調器 ５ 増幅回路 ６ Ａ波９０度位相同期検波器 ７ Ａ波２７０度位相同期検波器 ８ 同期検波出力差演算器 ９，１０，１１ 演算増幅器 ａ，ｂ 磁気センサ ｃ 磁気方位センサ Ｃ１ コンデンサ Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７ 抵抗 ＶＲ１，ＶＲ２，ＶＲ３，ＶＲ４，ＶＲ５，ＶＲ６
可変抵抗
可変抵抗
Claims (4)
- 【請求項１】 特性の整合した二つの磁気抵抗素子を、
その磁界検出方向が互いに逆向きになるように一体に構
成した磁気センサからなることを特徴とする磁気方位セ
ンサ。 - 【請求項２】 請求項１記載の磁気方位センサを２個、
Ｘ方向、Ｙ方向に、互いに９０度の角度に配置し構成し
たことを特徴とする磁気方位センサ。 - 【請求項３】 請求項２記載の磁気方位センサにおい
て、各方向の磁気センサにバイアスコイルを巻装し、該
バイアスコイルに矩形波の交流電流を流し、矩形波の交
流磁界を印加し、前記矩形波の交流磁界の正負方向の各
最大値が磁気抵抗素子の磁気特性の最大傾斜の特性点ま
で印加することを特徴とする磁気方位センサ。 - 【請求項４】 請求項２記載の各磁気センサを構成する
磁気抵抗素子の二つの出力信号を増幅する二つの入力端
子を持つ増幅器とからなる請求項２記載の磁気方位セン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7207672A JPH0933257A (ja) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | 磁気方位センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7207672A JPH0933257A (ja) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | 磁気方位センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0933257A true JPH0933257A (ja) | 1997-02-07 |
Family
ID=16543660
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7207672A Withdrawn JPH0933257A (ja) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | 磁気方位センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0933257A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002037131A1 (en) * | 2000-10-26 | 2002-05-10 | The Foundation : The Research Institute For Electric And Magnetic Materials | Thin-film magnetic field sensor |
| WO2003032461A1 (fr) * | 2001-10-09 | 2003-04-17 | Fuji Electric Holdings Co., Ltd. | Dispositif de protection contre le courant de surcharge |
| JP2003121522A (ja) * | 2001-10-12 | 2003-04-23 | Res Inst Electric Magnetic Alloys | 薄膜磁界センサ |
| JP2010206288A (ja) * | 2009-02-27 | 2010-09-16 | Citizen Holdings Co Ltd | 固体振動子発振回路およびこれを用いた物理量センサ |
| CN110487317A (zh) * | 2019-09-12 | 2019-11-22 | 株洲六零八所科技有限公司 | 一种磁浮轴承传感器动态调试装置 |
-
1995
- 1995-07-21 JP JP7207672A patent/JPH0933257A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002037131A1 (en) * | 2000-10-26 | 2002-05-10 | The Foundation : The Research Institute For Electric And Magnetic Materials | Thin-film magnetic field sensor |
| US6642714B2 (en) | 2000-10-26 | 2003-11-04 | The Research Institute For Electric And Magnetic Materials | Thin-film magnetic field sensor |
| WO2003032461A1 (fr) * | 2001-10-09 | 2003-04-17 | Fuji Electric Holdings Co., Ltd. | Dispositif de protection contre le courant de surcharge |
| US7031131B2 (en) | 2001-10-09 | 2006-04-18 | Fuji Electric Co., Ltd. | Overload current protection apparatus |
| US7317604B2 (en) | 2001-10-09 | 2008-01-08 | Fuji Electric Co., Ltd. | Over-current protection device |
| JP2003121522A (ja) * | 2001-10-12 | 2003-04-23 | Res Inst Electric Magnetic Alloys | 薄膜磁界センサ |
| JP2010206288A (ja) * | 2009-02-27 | 2010-09-16 | Citizen Holdings Co Ltd | 固体振動子発振回路およびこれを用いた物理量センサ |
| CN110487317A (zh) * | 2019-09-12 | 2019-11-22 | 株洲六零八所科技有限公司 | 一种磁浮轴承传感器动态调试装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050906 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20051109 |