JPS5871407A - 方位読取器 - Google Patents
方位読取器Info
- Publication number
- JPS5871407A JPS5871407A JP16958181A JP16958181A JPS5871407A JP S5871407 A JPS5871407 A JP S5871407A JP 16958181 A JP16958181 A JP 16958181A JP 16958181 A JP16958181 A JP 16958181A JP S5871407 A JPS5871407 A JP S5871407A
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- JP
- Japan
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- magnetic field
- geomagnetism
- magnetic fields
- bias magnetic
- azimuth
- Prior art date
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- Granted
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-
- 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
- G01C17/02—Magnetic compasses
- G01C17/28—Electromagnetic compasses
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、磁気抵抗素子等の感磁性素子を用いて、地磁
気や磁気コンパス上の磁界等を検出しそれによって方位
を読取る装置に関する。
気や磁気コンパス上の磁界等を検出しそれによって方位
を読取る装置に関する。
従来、この種の装置は磁気抵抗素子に磁石を装着して該
素子に直流バイアス磁界をかけ、地磁気等の磁界との合
成磁界を作り、その磁界により、磁気抵抗素子の抵抗値
が変化することを利用して方位に比例した直流電圧を取
出し、方 位を読取る手段が考えられているが、その直
流電圧の温度ドリフトによる方位誤差が問題となり、磁
気抵抗素子の温度補償を考慮しなければならない。この
ため装置の簡素化、低価格化等が妨げられていた。
素子に直流バイアス磁界をかけ、地磁気等の磁界との合
成磁界を作り、その磁界により、磁気抵抗素子の抵抗値
が変化することを利用して方位に比例した直流電圧を取
出し、方 位を読取る手段が考えられているが、その直
流電圧の温度ドリフトによる方位誤差が問題となり、磁
気抵抗素子の温度補償を考慮しなければならない。この
ため装置の簡素化、低価格化等が妨げられていた。
本発明は、この欠点を解消するため、磁気抵抗素子に交
流バイアス磁界をかけ地磁気等の磁界の方位に比例した
交流電圧を取り出すことで、温度ドリフトを大幅に軽減
し、磁気抵抗素子の温度補償をしなくても充分方位を安
定に精度よく得られるようにし、その交流電圧をシンク
ロモータな゛どに接続すると安価な方位表示が行え′る
ようにしたものである。
流バイアス磁界をかけ地磁気等の磁界の方位に比例した
交流電圧を取り出すことで、温度ドリフトを大幅に軽減
し、磁気抵抗素子の温度補償をしなくても充分方位を安
定に精度よく得られるようにし、その交流電圧をシンク
ロモータな゛どに接続すると安価な方位表示が行え′る
ようにしたものである。
以下図面に示す本発明の実施例につき詳説する０
第１図および第２図は本発明の実施例斧示すもので、第
１図において、１は同一水平面上に互いに９００向きを
変えて置かれ、相互に接続された２つの同一特性をもつ
磁気抵抗素子１ ａ。
１図において、１は同一水平面上に互いに９００向きを
変えて置かれ、相互に接続された２つの同一特性をもつ
磁気抵抗素子１ ａ。
１ｂおよび励磁コイル１ｃから構成される磁気検出器で
ある。２は、磁気検出器１に対して９０°向きを変えて
同一水平面上に置かれた磁気抵抗素子２ａ、２ｂおよび
励磁コイル２Ｃから構成される磁気検出器である。３は
、各励磁コイルｌｃ、２ｃに交流電圧を加え、交流バイ
アス磁界を発生させるための発振器であり、また後述の
ロータ８ｂにも交流電圧を供給する。
ある。２は、磁気検出器１に対して９０°向きを変えて
同一水平面上に置かれた磁気抵抗素子２ａ、２ｂおよび
励磁コイル２Ｃから構成される磁気検出器である。３は
、各励磁コイルｌｃ、２ｃに交流電圧を加え、交流バイ
アス磁界を発生させるための発振器であり、また後述の
ロータ８ｂにも交流電圧を供給する。
４および５は各磁気抵抗素子１ａ、ｌｂおよび２ ａ
＋ ２ ｂからの出力電圧を増幅する交流増幅器、６お
よび７は低域ろ波器、声は２相シンクロで、８ａは２相
シンクロ８のステータ、８ｂはそのロータである。
＋ ２ ｂからの出力電圧を増幅する交流増幅器、６お
よび７は低域ろ波器、声は２相シンクロで、８ａは２相
シンクロ８のステータ、８ｂはそのロータである。
第１図において磁気抵抗素子（以下素子という）を、方
位を測定しようとする磁界中に置くと、方位に対応した
抵抗の変化は第３図（ａ）に示すように方位の１回転（
対して２周期σものとなる。このため、従来考えられて
いる方式は、後述の式によっても明らかにするが、素子
に直流バイアス磁界を与え、゛第３図（ｂ）に示すよう
に方位に応じた電圧を方位の１回転に対して１周期とし
、同時に、ある磁界強以下におけるこの電圧のヒステリ
シスをなくしている。
位を測定しようとする磁界中に置くと、方位に対応した
抵抗の変化は第３図（ａ）に示すように方位の１回転（
対して２周期σものとなる。このため、従来考えられて
いる方式は、後述の式によっても明らかにするが、素子
に直流バイアス磁界を与え、゛第３図（ｂ）に示すよう
に方位に応じた電圧を方位の１回転に対して１周期とし
、同時に、ある磁界強以下におけるこの電圧のヒステリ
シスをなくしている。
第４図は従来性われている、素子を利用した磁気方位検
出の原理を説明するだめの素子１ａ。
出の原理を説明するだめの素子１ａ。
１ｂにおける各磁界のベクトル図である。ここでＨＢは
、素子に装着された磁石による、座標軸Ｙ’１−Ｙ２．
Ｘｌ−Ｘ２ に対して４５°方向、すなわち基準軸ｂ
ｌ−ｂ２方向の直流バイアス磁界を示すベクトルを示す
。また、Ｈｃは方向を測定しようとする磁界ベクトル、
ＨはＨＢとＨｃの合成磁界ベクトルであり、Ｈｃおよび
Ｈはｂｌ−ｂ２軸に対してそれぞれ角度Φおよびθの方
向とする。今、素子の両端の端子イー口に直流電圧■０
を印加した時、素子の端子ローハ間の出力電圧Ｖは素子
によって決まる定数をに、θ＝＝０°のときの出力電圧
ＱＶＭとするとき、Ｖ＝ＫＶＯｓｉｎ２θ＋ＶＭ ・
・・・・・・・・・・・・・・ （１）と表わせる。こ
こでベクトルＨＢ、’ＨＣ，Ｈの絶対値を各々ＩＨＢ１
．ＩＨｃ１．Ｉｎ！とし、ＩＨＢＩ＞ＩＨｃＩの条件に
すると、ｅ０８θ−１，又ＩＨ−１＝ＩＨＢＩとなるの
で上記（１）式は次のとおりとなる。
、素子に装着された磁石による、座標軸Ｙ’１−Ｙ２．
Ｘｌ−Ｘ２ に対して４５°方向、すなわち基準軸ｂ
ｌ−ｂ２方向の直流バイアス磁界を示すベクトルを示す
。また、Ｈｃは方向を測定しようとする磁界ベクトル、
ＨはＨＢとＨｃの合成磁界ベクトルであり、Ｈｃおよび
Ｈはｂｌ−ｂ２軸に対してそれぞれ角度Φおよびθの方
向とする。今、素子の両端の端子イー口に直流電圧■０
を印加した時、素子の端子ローハ間の出力電圧Ｖは素子
によって決まる定数をに、θ＝＝０°のときの出力電圧
ＱＶＭとするとき、Ｖ＝ＫＶＯｓｉｎ２θ＋ＶＭ ・
・・・・・・・・・・・・・・ （１）と表わせる。こ
こでベクトルＨＢ、’ＨＣ，Ｈの絶対値を各々ＩＨＢ１
．ＩＨｃ１．Ｉｎ！とし、ＩＨＢＩ＞ＩＨｃＩの条件に
すると、ｅ０８θ−１，又ＩＨ−１＝ＩＨＢＩとなるの
で上記（１）式は次のとおりとなる。
これによって角度Φに比例した電圧が取り出せるが、（
２）式中のＶＭが温度により大幅に変るため出力電圧Ｖ
に温度ドリフトが生じる０このため素子の温度補償を考
慮しなければ実用上使用可能なものとはならない。
２）式中のＶＭが温度により大幅に変るため出力電圧Ｖ
に温度ドリフトが生じる０このため素子の温度補償を考
慮しなければ実用上使用可能なものとはならない。
そこで本発明では、励磁コイルによる交流ノくイアス磁
界を素子に与え、この素子から交流出力電圧を取り出す
ことで上述の問題を解決している。
界を素子に与え、この素子から交流出力電圧を取り出す
ことで上述の問題を解決している。
今、例えば第５図に示すような、ある一定時間ごとに向
きが反転する大きさの等しい゛矩形波のバイアス磁界を
、第４図の基準軸１）１−１）２方向で素子に与えたと
すると、この素子における各磁界のベクトルは第６図の
ようになる。ここで＋Ｈｂ、−Ｈｂ は、矩形波のバイ
アス磁界の正の半サイクル、負の半サイクルにおけるベ
クトルであり、Ｈｉ、Ｈ２は、方位を測定しようとする
磁界のベクトルＨｃと＋Ｈｂ、 −Ｈｂ との合成磁
界のベクトルである。いま、基準軸ｂ１−ｂ２に対して
角度Φの方向にあるＨｃによって、各々ｂ１−ｂ２に対
して角度θ１．θ２だけずれるとすると、＋）（ｂ、−
）（ｂ の時のそれぞれの出力電圧Ｖ１．Ｖ２は（１
）式の関係より次式で表わすことができる。
きが反転する大きさの等しい゛矩形波のバイアス磁界を
、第４図の基準軸１）１−１）２方向で素子に与えたと
すると、この素子における各磁界のベクトルは第６図の
ようになる。ここで＋Ｈｂ、−Ｈｂ は、矩形波のバイ
アス磁界の正の半サイクル、負の半サイクルにおけるベ
クトルであり、Ｈｉ、Ｈ２は、方位を測定しようとする
磁界のベクトルＨｃと＋Ｈｂ、 −Ｈｂ との合成磁
界のベクトルである。いま、基準軸ｂ１−ｂ２に対して
角度Φの方向にあるＨｃによって、各々ｂ１−ｂ２に対
して角度θ１．θ２だけずれるとすると、＋）（ｂ、−
）（ｂ の時のそれぞれの出力電圧Ｖ１．Ｖ２は（１
）式の関係より次式で表わすことができる。
Ｖ １ ＝ＫＶＯｓｉｎ２θ１ ＋ＶＭ−−−−−−・
−・・−・（３）Ｖ２＝ＫＶＯｓｉｎ２ （１８００−
θ２） ＋ＶＭ −−−−−−（４）したがって、バ
イアス磁界が＋Ｈｂ から−Ｈｂに変化したことによ
る出力電圧の変化分Δｖ１は次式となる。
−・・−・（３）Ｖ２＝ＫＶＯｓｉｎ２ （１８００−
θ２） ＋ＶＭ −−−−−−（４）したがって、バ
イアス磁界が＋Ｈｂ から−Ｈｂに変化したことによ
る出力電圧の変化分Δｖ１は次式となる。
ΔＶ１＝Ｖ１−Ｖ２
＝ＫＶＯ（ｓｉｎ２θＬ＋５ｉｎ２θ２）、−・−ｒ−
（５）ここで、ベクトル＋Ｈｂ、−Ｈｂ、Ｈ１，Ｈ２の
絶対値をそれぞれ１Ｈｂ１．ｌＨｌ １．１Ｈ２１とし
、前記と同様の条件ＩＨｂｌ＞ＩＨｃｌとすると、ｃｏ
ｓθ１’−ｃｏｓθ２−１となり、また１Ｈ１１＝ｌＨ
２１’＝＝ｌＨｂｌとなるので、（５）式は次式のよう
になる。、一方、磁気検出器２の素子２ａ、２ｂにおけ
る出力電圧の変化分Δｖ２ は、前に述べたと同様に、 となる。変化分Δｖ１．Δｖ２ は交番磁界ＨＢと同一
周波数を有する交流分であり、この交流分の中には（２
）式中のＶＭによる温度ドリフト分が含まれないので素
子の温度補償をしなくとも実用上充分安定した、精度の
良好な角度情報が得られる。そして、各出力電圧ΔＶ１
．Δｖ２ を第１図に示すような交流増幅器４，５およ
び低域ろ波器６．７に通して２相シンクロ８のステニタ
８ａに印加し、ロータ８ｂに発振器３より交流電圧を印
加すれば、ロータ８ｂの回転角が角度Φを示すこと・と
なり、方位表示ができる。
（５）ここで、ベクトル＋Ｈｂ、−Ｈｂ、Ｈ１，Ｈ２の
絶対値をそれぞれ１Ｈｂ１．ｌＨｌ １．１Ｈ２１とし
、前記と同様の条件ＩＨｂｌ＞ＩＨｃｌとすると、ｃｏ
ｓθ１’−ｃｏｓθ２−１となり、また１Ｈ１１＝ｌＨ
２１’＝＝ｌＨｂｌとなるので、（５）式は次式のよう
になる。、一方、磁気検出器２の素子２ａ、２ｂにおけ
る出力電圧の変化分Δｖ２ は、前に述べたと同様に、 となる。変化分Δｖ１．Δｖ２ は交番磁界ＨＢと同一
周波数を有する交流分であり、この交流分の中には（２
）式中のＶＭによる温度ドリフト分が含まれないので素
子の温度補償をしなくとも実用上充分安定した、精度の
良好な角度情報が得られる。そして、各出力電圧ΔＶ１
．Δｖ２ を第１図に示すような交流増幅器４，５およ
び低域ろ波器６．７に通して２相シンクロ８のステニタ
８ａに印加し、ロータ８ｂに発振器３より交流電圧を印
加すれば、ロータ８ｂの回転角が角度Φを示すこと・と
なり、方位表示ができる。
次に、第２図における１、２および３は同一平面上に互
いに１２０°の間隔で配置された第１図と同様の磁気検
出器、３１は発振器、１５゜１６．１７は交流増幅器、
１８，１９．２０は低域ろ波器、よＪは３相シンクロで
ある。磁気検出器１．２．３から得られる出力電圧は、
前に述べたと同様にそれぞれｓｉｎΦ、ｓｉｎ （Φ−
１２０°）、５ｉｎ（Φ−２４０°）に比例したものと
なり、これらの電圧を交流増幅器１５，１６゜１７、お
よび低域ろ波器１８，１９．２０を通して３相シンクロ
上１に入力することにより方位表示ができる。また、シ
ンクロの代りにシンクロ−デジタルコンバータを接続す
ることにより、方位のデジタル出力を得ることも可能で
ある０ なお、一般にこの素子は素子面に平行な磁界のみに感応
して抵抗値が変化し、方位に対応した電圧が取シ出せる
ものであるため、方位を測定しようとする磁界中に平行
に素子面を配置する必要がある。故に、地磁気の方位を
測定する場合には、磁気コンパス上へ素子を配置すれば
、このコンパスの水平保持機構により、素子面がコンパ
ス磁針の水平磁界に平行に位置するため、素子面の傾斜
による方位誤差が軽減でき、同時にコンパス磁針の水平
磁界の大きさは地磁気のそれに比べて大きいため、方位
に対応した電圧が大きく取り出せることとなり、安定な
地磁気方位測定ができる０ 以上説明したように磁気抵抗素子に交流！（イアス磁界
をかけることにより、方位に対する出力電圧の温度ドリ
フトを大幅に軽減でき、安定で、精度の高い方位出力が
簡単に得られ、シンクロモータなどに接続して安価に方
位表示ができることは勿論、その方位出力を各種機器の
方位情報源とすることが可能である０
いに１２０°の間隔で配置された第１図と同様の磁気検
出器、３１は発振器、１５゜１６．１７は交流増幅器、
１８，１９．２０は低域ろ波器、よＪは３相シンクロで
ある。磁気検出器１．２．３から得られる出力電圧は、
前に述べたと同様にそれぞれｓｉｎΦ、ｓｉｎ （Φ−
１２０°）、５ｉｎ（Φ−２４０°）に比例したものと
なり、これらの電圧を交流増幅器１５，１６゜１７、お
よび低域ろ波器１８，１９．２０を通して３相シンクロ
上１に入力することにより方位表示ができる。また、シ
ンクロの代りにシンクロ−デジタルコンバータを接続す
ることにより、方位のデジタル出力を得ることも可能で
ある０ なお、一般にこの素子は素子面に平行な磁界のみに感応
して抵抗値が変化し、方位に対応した電圧が取シ出せる
ものであるため、方位を測定しようとする磁界中に平行
に素子面を配置する必要がある。故に、地磁気の方位を
測定する場合には、磁気コンパス上へ素子を配置すれば
、このコンパスの水平保持機構により、素子面がコンパ
ス磁針の水平磁界に平行に位置するため、素子面の傾斜
による方位誤差が軽減でき、同時にコンパス磁針の水平
磁界の大きさは地磁気のそれに比べて大きいため、方位
に対応した電圧が大きく取り出せることとなり、安定な
地磁気方位測定ができる０ 以上説明したように磁気抵抗素子に交流！（イアス磁界
をかけることにより、方位に対する出力電圧の温度ドリ
フトを大幅に軽減でき、安定で、精度の高い方位出力が
簡単に得られ、シンクロモータなどに接続して安価に方
位表示ができることは勿論、その方位出力を各種機器の
方位情報源とすることが可能である０
第１図および第２図は本発明の実施例を示すブロック図
、第３図は磁気抵抗素子の方位角に対する出力電圧特性
を示す波形図、第４図は従来の方位検出の原理を示す各
磁界のでクトル図、第５図は交流バイアス磁界の波形を
示すグラフ、第６図は本発明に係る方位検出の原理を示
す各磁界のベクトル図である０ １．２・・・磁気検出器 ３．・３１・・・発振
器４、５．１５．１６．１７・・・交流増幅器６、７．
１８．１９．２０・・・低域ろ波器８・・・２．相シン
クロ １１・・・３相シンクロ特許出願人、
日本無線株式会社 第６図
、第３図は磁気抵抗素子の方位角に対する出力電圧特性
を示す波形図、第４図は従来の方位検出の原理を示す各
磁界のでクトル図、第５図は交流バイアス磁界の波形を
示すグラフ、第６図は本発明に係る方位検出の原理を示
す各磁界のベクトル図である０ １．２・・・磁気検出器 ３．・３１・・・発振
器４、５．１５．１６．１７・・・交流増幅器６、７．
１８．１９．２０・・・低域ろ波器８・・・２．相シン
クロ １１・・・３相シンクロ特許出願人、
日本無線株式会社 第６図
Claims (1)
- 地磁気等の磁界を検出するだめの感磁性素子と、該感磁
性素子に交流バイアス磁界を与えるための励磁コイルと
、該励磁コイルに交番磁界を発生させるだめの、交流電
圧を印加する発振器と、・前記感磁性素子により地磁気
等の磁界と前記励磁コイルによる交流バイアス磁界との
合成磁界、を感知して得られる交流出力を増幅するため
の交流増幅器と、該交流増幅器の出力の高調波成分を除
去するだめの低域ろ波器と、該低域ろ波器の出力を方位
情報に変換するための手段とを具備することを特徴とす
る方位読取器０
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16958181A JPS5871407A (ja) | 1981-10-23 | 1981-10-23 | 方位読取器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16958181A JPS5871407A (ja) | 1981-10-23 | 1981-10-23 | 方位読取器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5871407A true JPS5871407A (ja) | 1983-04-28 |
| JPH0319926B2 JPH0319926B2 (ja) | 1991-03-18 |
Family
ID=15889126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16958181A Granted JPS5871407A (ja) | 1981-10-23 | 1981-10-23 | 方位読取器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5871407A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61262613A (ja) * | 1985-05-16 | 1986-11-20 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 地磁気方位センサ |
| JPH02502400A (ja) * | 1987-02-17 | 1990-08-02 | ヴエルハウゼン，ハインツ | 電子コンパス |
-
1981
- 1981-10-23 JP JP16958181A patent/JPS5871407A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61262613A (ja) * | 1985-05-16 | 1986-11-20 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 地磁気方位センサ |
| JPH02502400A (ja) * | 1987-02-17 | 1990-08-02 | ヴエルハウゼン，ハインツ | 電子コンパス |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0319926B2 (ja) | 1991-03-18 |
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