CN1143190C - 带有磁传感器的电子仪器 - Google Patents

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Abstract

将一个轴磁传感器布置在距一个呈现磁性的圆形部件的中心距离为半径的2-1/2的区域内的位置上，由偏差量校正电路按磁传感器与部件之间的相对位置校正从磁传感器输出的信号。

Description

带有磁传感器的电子仪器
技术领域
本发明涉及一种带有磁传感器的电子仪器，特别是涉及一种包含影响磁传感器的具有磁敏感性的零部件的电子方位指示器，或各种配备了这种电子方位指示器的电子仪器。
背景技术
传统上使用的这种电子仪器的一个例子是配备有电子方位指示器的手表。这种带有电子方位指示器的手表有一个问题是，当把磁传感器安置在一个易受磁化的零部件或呈现磁性的零部件的附近时，就难以精确地探测方向，因为这种零部件对磁传感器有不利的影响。
更具体地说，一般可将地磁视为均匀的磁场。当将球形磁体放置在这种均匀磁场中时，磁场如图14中所示的那样变形。图14表示一种磁场状态，其中将球形磁体放置在均匀磁场中。由图中可见，磁场的方向朝球形磁体19的方向偏转，如球形磁体19附近的磁场9a所示的那样。当将呈现磁性的物体(磁体)放置在磁场内时能观察到这种现象。
此外，诸如带电子方位指示器的手表的电子仪器使用诸如电池和电容器的磁体，特别是有许多使用加工成圆形的304不锈钢的钮扣电池。尽管一般认为这种304不锈钢没有磁性，当不锈钢因模切或弯曲而伸张时，在伸张的方向会发生磁性。
例如，如图15中所示，如果对圆形不锈钢的整个外轮廓进行加工，使其在圆周方向上拉伸，对外轮廓的拉伸是从内向外发生的，如箭头所示。可以观测到以拉伸方向为轴的磁力。
因此，当有必要在磁体或钮扣电池的附近放置磁传感器时，对磁场成分的探测就有可能因上述效应而受到不利影响。
作为解决这个问题的现有技术，有日本专利申请公开号(Laid-open)Hei 6-300869中描述的发明。在这个现有技术中，详细研究了在各种电子零部件与磁传感器之间的足以消除电子零部件的影响的距离，并根据该研究来确定磁传感器的位置。就是说，将磁传感器放置得尽可能地远离易受磁化的电子零部件，以便使电子零部件对磁传感器的影响最小。
然而，日本专利申请公开号Hei 6-300869中所描述的发明有一个问题是，由于将磁传感器放置在远离易受磁化的电子零部件的位置，磁传感器的构造因对其放置位置的考虑而受到很大的限制，这在设计产品时是个很大的限制。特别是，由于对便携式电子设备的小型化的强烈需求，从保障包括规划在内的设计的自由度的角度看来，这种构造上的限制是个大问题。这种构造上的限制，不仅产生不能采用符合时尚的新颖形式作为外表结构(形式)的问题，也有功能性方面的一个问题。
就是说，在便携式电子仪器中，大小和形式本身就是重要功能的组成部分。例如，就便携式电子仪器而言-特别是在跳伞、潜水等中使用的手表、气压计、压力表等等，有轻率地从外轮廓突出的零部件的形状或者太大的形状，不仅不便使用，也是紧急探作中的障碍，甚至有可能导致意外事故。
此外，由于有必要确保在易受磁化的零部件与磁传感器之间有一段距离，支持零部件和传感器的框架和基底就不可避免地采取大的造型。所以，就有框架、基底等等所用材料量增加的问题，这不仅增加制造成本，也增加包装和运输成本。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种使用一个磁传感器和一个圆形或准圆形的呈现磁性的部件的电子仪器，其中不必将该磁传感器与该部件隔离地布置。本发明的另一个目的是提供一种使用一个圆形或准圆形的部件的电子仪器，该部件在将材料和零部件加工成圆形或准圆形的过程中在其圆周和磁传感器的附近呈现磁性，其中不必将该磁传感器与该部件隔离地布置。
为了实现上述目的，本发明的第一个方面是一种电子仪器，其特征在于包含：一个易受磁化的圆形或准圆形部件；一个用于输出相应于磁场的方向的信号的磁传感器，它被布置在离该圆形或准圆形部件的中心距离约为半径的2-1/2的区域内的任意位置；用于按照部件与传感器之间的相对位置校正从磁传感器输出的信号的校正电路。
采用这种构造，即使磁传感器位于易受磁化的圆形或准圆形部件的上边或下边，因为只要磁传感器位于距部件的中心的预定距离内，就可以布置在任意位置，所以增加了在设计电子仪器时选择布置磁传感器的位置的自由度，并能在保持高精度的同时达到电子仪器的小型化等等。
按照本发明的第二个方面的电子仪器是一种带有磁传感器的电子仪器，其特征在于包含：一个易受磁化的圆形或准圆形部件；一个用于输出相应于磁场的方向的信号的磁传感器，它被布置在穿过部件的中心的直线(使得该直线与磁力的探测轴线相合)上的任意位置；用于按照部件与传感器之间的相对位置校正从磁传感器输出的信号的校正电路。
采用这种构造，即使不能将磁传感器布置在离易受磁化的圆形或准圆形部件的中心预定距离内的任意位置，因为有可能将磁传感器布置在穿过部件的中心的直线(使得该直线与磁力的探测轴线相合)上的任意位置，所以增加了在设计电子仪器时选择布置磁传感器的位置的自由度，并能在保持高精度的同时达到电子仪器的小型化等等。
按照本发明的第三个方面的电子仪器是一种带有磁传感器的电子仪器，其特征在于包含：一个易受磁化的圆形或准圆形部件；一个用于探测X轴方向的磁场成分的X轴磁传感器，它被布置在离该圆形或准圆形部件的中心距离约为半径的2-1/2的区域内的任意位置，或者被布置得使得磁传感器的探测轴线与穿过部件的中心的X轴重合，磁传感器位于X轴或其延长线上的任意位置上；一个用于探测Y轴方向的磁场成分的Y轴磁传感器，它被布置在离该圆形或准圆形部件的中心距离约为半径的2-1/2的区域内的任意位置，或者被布置得使得磁传感器的探测轴线与穿过部件的中心并与X轴垂直的Y轴重合，磁传感器位于Y轴或其延长线上的任意位置；用于按照部件与X和Y磁轴之间的相对位置校正从X轴磁传感器和Y轴磁传感器输出的信号的校正电路。
采用这种构造，因为X轴磁传感器和Y轴磁传感器每个都能布置在离圆形或准圆形部件的中心预定距离内的任意位置，或者布置在穿过部件的中心的直线上的任意位置-其中该直线与磁力的探测轴线相合，所以进一步增加了设计的自由度，并能在保持高精度的同时达到电子仪器的小型化等等。
按照本发明的第四个方面的电子仪器是一种带有磁传感器的电子仪器，其特征在于，易受磁化的部件是一个用304不锈钢制造的电池。近来，有许多具有上述电池的大小的诸如钮扣电池的电子零部件，它们与这种构造一起，使得有可能使使用这种电池的电子仪器性能更好、小型化、等等。
按照本发明的第五个方面的电子仪器是一种带有磁传感器的电子仪器，其特征在于包含：一个通过加工在其圆周附近呈现磁性的圆形或准圆形部件；一个用于输出相应于磁场的方向的信号的磁传感器，它被布置在圆形或准圆形部件的呈现磁性的圆周内部附近的位置上；用于按照部件与磁传感器之间的相对位置校正由磁传感器输出的信号的校正电路。
采用这种构造，即使磁传感器被布置在通过加工在其圆周附近呈现磁性的圆形或准圆形部件的上边或下边，因为只要磁传感器位于距部件的中心的预定距离内，就可以布置在任意位置上，所以增加了在设计电子仪器时选择布置磁传感器的位置的自由度，并能在保持高精度的同时达到电子仪器的小型化等等。
按照本发明的第六个方面的电子仪器是一种带有磁传感器的电子仪器，其特征在于包含：一个通过加工在其圆周附近呈现磁性的圆形或准圆形部件；一个用于输出相应于磁场的方向的信号的磁传感器，它被布置在穿过部件的中心的直线(使得该直线与磁力的探测轴线相合)上的任意位置；用于根据部件与磁传感器之间的相对位置校正由磁传感器输出的信号的校正电路。
采用这种构造，即使磁传感器不能被布置在距通过加工在其圆周附近呈现磁性的圆形或准圆形部件的中心预定距离内的任意位置，因为磁传感器能被布置在穿过部件的中心的直线(使得该直线与磁力的探测轴线相合)上的任意位置上，所以增加了在设计电子仪器时选择布置磁传感器的位置的自由度，并能在保持高精度的同时达到电子仪器的小型化等等。
按照本发明的第七个方面的电子仪器是一种带有磁传感器的电子仪器，其特征在于包含：一个通过加工在其圆周附近呈现磁性的圆形或准圆形部件；一个用于探测X轴方向的磁场成分的X轴磁传感器，它被布置在圆形或准圆形部件的呈现磁性的圆周内部附近的位置上，或被布置得使得磁传感器的探测轴线与穿过部件的中心的X轴重合，磁传感器位于X轴或其延长线上的任意位置上；一个用于探测Y轴方向的磁场成分的Y轴磁传感器，它被布置在圆形或准圆形部件的呈现磁性的圆周内部附近的位置，或被布置得使得磁传感器的探测轴线与穿过部件的中心并与X轴垂直的Y轴重合，磁传感器位于Y轴或其延长线上的任意位置；用于按照部件与X和Y磁轴之间的相对位置校正从X轴磁传感器和Y轴磁传感器输出的信号的校正电路。
采用这种构造，因为X轴磁传感器和Y轴磁传感器每个都能布置在离通过加工在其圆周附近呈现磁性的圆形或准圆形部件的中心预定距离内的任意位置，或者布置在穿过部件的中心的任意直线上的任意位置-其中该直线与磁力的探测轴线相合，所以进一步增加了设计的自由度，并能在保持高精度的同时达到电子仪器的小型化等等。
按照本发明的第八个方面的电子仪器是一种带有磁传感器的电子仪器，其特征在于，通过加工在其圆周附近呈现磁性的圆形或准圆形部件是一个由304不锈钢制造的电池。
采用这种构造，与现有的许多具有上述电池的大小的诸如钮扣电池的电子零部件一起，能使使用这种电池的电子仪器性能更好、进一步小型化、等等。
按照本发明的第九个方面的电子仪器是一种带有磁传感器的电子仪器，其特征在于磁传感器、Y轴磁传感器或X轴传感器，是由既能测量X轴方向的磁场成分又能测量垂直于X轴的Y轴方向的磁场成分的二轴磁传感器组成的。
采用这种构造，因为二个轴能被一个磁传感器测量，所以能使电子仪器性能更好、更小型化、等等。
按照本发明的第十个方面的电子仪器，其特征在于，电子仪器是电子方位指示器、带电子方位指示器的手表、带电子方位指示器的压力表、汽车导航终端设备、带电子方位指示器的便携式电子仪器或者带电子方位指示器的电子仪器。
采用这种构造，能增加设计许多诸如以上所述的带有磁传感器的电子仪器时的自由度，并且有可能使电子仪器小型化和提高性能。
附图说明
附图中表示了本发明的一种最佳形式，其中：
图1是用于表示要在电子仪器中使用的通用磁传感器的功能的等价电路图；
图2是表示在让磁传感器在均匀磁场中作完全旋转时磁传感器的探测信号与磁场的方向之间的关系的示意图；
图3是表示在让磁传感器在均匀磁场中作完全旋转时磁场成分与探测电压Vby之间的关系的示意图；
图4是表示用于本发明的数据测量的磁传感器的外轮廓、大小和探测轴线的方向的示意图；
图5是表示用于试验的电池的外轮廓，数据测量位置和坐标以及磁传感器的测量结果的示意图；
图6是标绘Y轴磁传感器在均匀磁场中和在图5的坐标D(图5的y＝-1.0，X＝-1.0)中的实际探测数据的图；
图7是标绘Y轴磁传感器在图5的坐标E、F、G和H中的实际探测数据的图；
图8是表示按照本发明实施例的电子方位指示器的分解透视图；
图9是表示按照本发明实施例的电子方位指示器10的电结构的功能框图；
图10是表示图9的Y轴磁传感器56、X轴磁传感器55、传感器驱动电路4、选择电路3的更详细实施方案的电路图；
图11是各自表示按照本发明实施例的电子方位指示器的一个显示例的示意图；
图12是表示用于详细展示按照本发明的磁传感器X和Y的布置位置的示意图；
图13是表示在304不锈钢等等的圆周附近由于为将不锈钢等等形成圆形状而进行模切或部分模压而展现的磁性的例子、以及为此而布置磁传感器的示意图；
图14是表示其中将球形磁体放置在均匀磁场中时的磁场状态；
图15是解释由于304不锈钢等等受模切或弯曲时的伸张而产生的磁性的示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来说明本发明的实施例。
图1中表示一个通用的一轴磁传感器的等价电路图。磁传感器1用于以输出信号SYL和SHL之间的电压差的形式，输出对应于相对磁场的方向的偏转角é的电信号。输出电压的差被差分放大器(未予示出)和A/D转换器放大并转换成数字信号。
现在说明磁场的方向与磁传感器的探测信号之间的关系。图2是表示均匀磁场中磁传感器的探测信号与磁场的方向之间的关系的示意图。在图2中，(1)至(6)表示，当磁传感器在均匀磁场中作完全旋转时，各个方向上的Y轴的磁成分By和Y轴的探测电压Vby；(b)表示均匀磁场相对于磁传感器的方向；(a)表示Y轴方向上的磁场成分By与Y轴传感器的探测电压Vby之间的关系。
图2中的(1)表示的情形中，磁传感器的X轴和磁场处于相同的方向。于是由(a)可见，因为Y轴方向上的磁场成分By是“0”，所以探测电压Vby也是“0”。图2中的(2)表示的情形中，磁传感器的X轴和磁场朝Y轴偏移45°。(2)表示的状态中，磁场的方向与Y轴的方向相同。探测电压Vby随着磁传感器从(1)向(3)旋转而逐渐增加，当磁场与Y轴的方向相同时(图2中的(3))，电压达到最大值。此后，磁传感器进一步旋转，探测电压Vby在状态(4)降为“0”，此状态中，磁场与磁传感器的方向相反。此后，当传感器的Y轴与磁场处于相反方向时(5)，探测电压在相反方向上达到其最大值，然后返回到原始位置中的状态(6)。
正如以上说明表明的那样，磁传感器所探测的探测电压Vby与磁场的方向By之间的关系，呈现出由图2中(1)至(6)的(b)中的虚线所示的线性关系。因此，有可能从探测出的输出中的电压Vby计算出正确的方位。然而，当将某种容易磁化的东西放置在均匀磁场中时，如上所述的那样，磁场受到影响，在靠近磁体的地方改变其方向，所以人们认为，当磁传感器靠近磁体放置时，要探测出正确的方位是困难的。
现在将参照图3来说明这一点。图3是表示在让磁传感器如图2中那样在磁场中作完全旋转时磁场成分By与探测电压Vby之间的关系的示意图。为了使说明容易明白，示意性地展示一种在均匀磁场中不放置东西的情形和一种在在均匀磁场中放置一个易受磁化的物体的情形。
在图3中，线a表示的是，在将磁传感器放置到均匀磁场中并使其原地作完全旋转时，磁传感器的输出；线b指示的是一例情形，其中将易受磁化的物体放置到均匀磁场中，并将磁传感器放置在其附近，就地进行测量。线c指示的是一例情形，其中将易受磁化的物体放置到均匀磁场中，并在另一个靠近该物体的地方进行测量。
如图3上的线a所示，在均匀磁场中，磁传感器的探测电压(Vby)与磁场方向(By)成比例，并经过原点O而线性地变化。另一方面，在指示其中将易受磁化的物体放置到均匀磁场中的情形的线b上，磁传感器不表明与磁场方向(By)的变化有线性的比例关系，探测电压(Vby)中的偏移(defelection)G因磁场方向(By)而产生。在这种情形中，探测精确的方位是困难的。
线c表示的情形中，将易受磁化的物体放置在磁传感器附近，但是将磁传感器布置在预定的位置。可以发现，即使易受磁化的物体放置在磁传感器附近，通过将磁传感器布置在预定的位置，磁传感器的探测电压(Vby)与磁场方向(By)的关系也具有线性。然而，直线的倾角与均匀磁场的情形中的不同，并且直线不经过原点O，而是与原点相隔“H”。因此，由于该关系有线性，如果校正倾角和“H”，方位的精确测量就是有可能的。
此外，尽管图中没有显示，直线与原点O的距离“H”和倾角分别根据磁传感器的测量位置而变化。其详细内容将在后文作说明。
在上述前提下，本专利申请的发明人用Matsushita Denchi KogyoKabushiki Kaisha制造的(型号CR2025)钮扣型电池和KabushiliKaisha Sony Energy Tech制造的(型号CR1616)钮扣型电池，测量和分析了数据，以寻找磁场方向、易受磁化的零部件的位置和磁传感器的位置之间的互相关系。结果发现，即使在电池附近也存在磁传感器的探测电压(Vby)按磁场方向(By)线性变化(以下称为“有线性”)的位置。这表明有可能与上述现有技术不同地将磁传感器和电池彼此相近地布置。
现在将参照图4至图7进行说明。图4是用于本试验中的数据测量的磁电阻类型的磁传感器。磁传感器的尺寸是，长约1.2mm，宽约0.6mm，厚约0.4mm，这是非常小的。此外，磁性的探测轴在磁传感器的纵向上。此外，磁传感器类似于美国专利号5,5521,501中所述的传感器。
图4中，标注号55代表用于探测X轴方向上的磁场成分的X轴磁传感器，标注号56代表用于探测Y轴方向上的磁场成分的Y轴磁传感器。X轴磁传感器55和Y轴磁传感器56是在一个印刷基底(printedsubstrate)上实现的，使得探测轴互相垂直。
图5表示上述由Matsushita Denchi Kogyo Kabushiki Kaisha和Kabushili Kaisha Sony Energy Tech制造的电池的外轮廓，数据测量位置和上述磁传感器的坐标。图5表示当电池的中心设置在坐标轴的中心，坐标被划分有预定间隔的网格形，并且磁传感器被布置得使得探测轴的接合点与网格叠合时的X轴磁传感器55和Y轴磁传感器56。
然后，作为在每个网格点测量的结果，如果认为磁场方向(By)和探测输出(Vby)的变化有线性，就在X轴磁传感器55或Y轴磁传感器56上划圈，如果不是，就在X轴磁传感器55或Y轴磁传感器56上打叉。此外，本试验中所使用的电池具有CR2025的细圆柱形，并有由304不锈钢覆盖的结构。电池的直径L和网格间隔A，对于CR2025来说是L＝20mm，A＝5mm，对于CR1616来说是L＝16mm，A＝4mm。
现在将用实际探测数据进行说明。图6是标绘Y轴磁传感器在均匀磁场中和在图5的坐标D(Y＝-1.0，X＝-1.0，单位：cm)中的实际探测数据的图，使用的是电池CR2025，其中线a表示均匀磁场中的探测数据，线d表示坐标D中的探测数据。由图6可见，表示均匀磁场中的探测输出的线a显出经过原点O的线性，而在电池附近测量的探测输出形成椭圆形的线d，该线没有线性。
图7是标绘使用电池CR2025时Y轴磁传感器在图5的坐标E、F、G和H中的实际探测数据的图。椭圆形的线e表示坐标E(Y＝-1.0，X＝-0.5)中的Y轴磁传感器的探测数据，将会看到该线像坐标D情形中的那样没有线性。线f标绘坐标F(Y＝-0.5，X＝-0.5)中的Y轴磁传感器的探测数据，将会看到，尽管该线不经过原点O，磁传感器的输出却是按磁场的方向线性地变化的。线g和h标绘坐标G(Y＝0，X＝-0.5)和H(Y＝-1.0，X＝0)中的Y轴磁传感器的探测数据。像线f情形中的那样，将会看到，尽管这些线不经过原点O，磁传感器的输出却是按磁场的方向线性地变化的。
因此，如果将传感器布置在预定的中心区域内，就能获得线性；即使不将传感器布置在预定的区域，如果将其布置在Y轴上，也能获得线性。例外，尽管图中没有表示，X轴磁传感器也具有与以上类似的结果。
图5表示对于每个测量位置来说探测结果是否能获得线性。在图5中，对图中所示的每个坐标位置如上所述地测量X轴磁传感器和Y轴磁传感器的探测输出，并显示出每个坐标位置的测量结果。通过这些测量以及数据的收集和分析，发现了以下事实。正如由图7中可见的那样，如果将Y轴磁传感器放置在距离电池20的中心约为半径R的2-1/2的范围内，无论传感器位于何处，探测输出(Vby)都有线性。图7表示Y轴磁传感器的探测输出，而X轴磁传感器的探测输出(Vbx)也有线性-如图5中所示的那样。此外，尽管图7表示的是直径20mm的电池的探测数据，不同直径的电池呈现类似的特征。在由KabushiliKaisha Sony Energy Tech制造的直径16mm的电池中，坐标X＝-0.4，Y＝-0.4(单位：cm)中的探测数据显示，磁传感器输出(Vby)按磁场方向(By)的改变而线性地变化，这与图7中的坐标F的数据类似。
此外，对直径16mm的电池中每个坐标位置存在还是没有线性的确定的分布，具有与直径20mm的电池的相同的结果。不过，在这种情况下，图5中所示的测量位置间隔A是A＝0.4cm。
另外发现，即使将X轴磁传感器X或Y轴磁传感器Y布置在超出约为半径R的2-1/2的位置，如果将这些传感器的探测轴线(XA，YA)安排的使得轴线与经过电池20的中心O的轴线叠合，则在磁场方向的改变与探测输出之间也能获得线性。这样，如果磁场方向的改变与探测输出之间能获得线性，即使探测轴线偏离原点O或者倾角不同，也能通过校正这些偏差而计算出精确的方位。
现在将参照图8来说明本发明的一个实施例。图8是表示按照本发明实施例的电子方位指示器的物理结构的分解透视图。图8只显示了描述本发明所必需的零部件，省略了诸如控制单元等较小的零部件。电子方位指示器的基本组成是，一个电池51，两个用于探测X轴和Y轴的磁场成分的磁传感器55和56，作为显示单元的液晶面板58。
钮扣型电池51外表覆盖着诸如304不锈钢的金属，通过电池正极52和框架A，经电池盖50的按压，安装在电路基底54上。电池正极54由缩紧螺丝60固定到电路基底54。电池负极59设置在电路基底54上，使得安装上电池51时，电池负极59被挤压着与电池51的负极部分接触。
在电路基底54上，用于探测X轴方向上磁场成分的磁传感器55和用于探测Y轴方向上磁场成分的磁传感器56被安装在接近电池51的中心的位置上。电路基底54下方有一个框架B，液晶面板58固定在框架B的下方。液晶面板58由液晶和一对薄片，这对薄片将液晶密封在它们之间，至少有一个薄片是透明的。在液晶面板中，按矩阵行的形式排列着许多液晶象素，每个象素都由一个电子信号驱动。液晶面板58通过一对连结器57与电路基底电连接，根据来自拉制单元(未予示出)的控制信号进行显示。此外，液晶面板58可以是一个其中所有要显示的内容都被预先用分段进行分段排列的液晶面板。
在这个实施例中，电子方位指示器的小型化的通过靠近电池51的中心安装磁传感器55和56而实现的。这样，如上所述，只要把磁传感器55和56布置在距电池51的中心预定距离的区域内的任意位置上，或者布置在经过电池的中心的X轴上或垂直于X轴的Y轴上-即使磁传感器在电池51的下边或上边，磁传感器55和56相对于磁场方向都有线性，所以，不降低方位探测的精确性。因此，可以按照规划或设计的需要，将磁传感器布置在上述区域内的任意位置，取得小型化、改进设计和降低成本的效果。
图9是表示按照本发明实施例的电子方位指示器10的电结构的功能框图。为便于理解，与图8中的功能相同的零部件用相同的数字代表。如图8中一样，磁传感器56是一个用于探测Y轴方向上磁场成分的磁传感器，磁传感器55是一个用于探测X轴方向上磁场成分的磁传感器，它们探测X轴和Y轴相对于地磁的偏差量，以电信号的形式输出结果。
传感器驱动电路4向磁传感器55和56提供驱动电能。选择电路3按照来自控制电路8的控制信号ENY和ENX选择要探测信号的磁传感器55或56。来自选择电路3所选择的磁传感器55或56的探测信号，被A/D转换电路5从模拟信号转换成数字信号。
校正电路6按照磁传感器55或56的安装位置或特性校正来自A/D转换电路5的输出信号。如图3中线c中所示，尽管从布置在接近电池51的预定位置的磁传感器55或56能获得相对于磁场方向的改变具有线性的探测输出，输出值却因磁传感器被布置的位置而与原点O偏差“H”-这与将磁传感器布置在均匀磁场中时的情况不同。因此，要通过用校正电路6校正因磁传感器的放置位置引起的偏差，因每个磁传感器的特性之类引起的偏差，以及磁北极与地图上北向的偏差(倾角)，计算出精确的方位。
由校正电路6校正的方位显示信号被提供给显示电路7，由显示电路7在控制电路8的控制下显示。这里，正如对于本领域的一般熟练人员来说显而易见的那样，控制电路8和校正电路6可分别由一个微处理器和里面存储着预定程序或数据的RAM、ROM之类组成。
图10表示图9的Y轴磁传感器56、X轴磁传感器55、传感器驱动电路4、选择电路3的更详细实施方案。来自控制电路8的控制信号ENX或ENY选择磁传感器55或56，电力是从传感器驱动电路4提供给所选择的磁传感器55或56的。
ENY和ENX不是同时处于有功状态(不是“H”)、当ENY是“H”时，晶体管11处于开启状态，驱动电力被提供给Y轴磁传感器56。由于开关门13和14是开的，门15和16是闭的，来自Y轴磁传感器56的输出信号SYH和SYL被发送到A/D转换电路5。由于门15和16是闭的，于是输出信号SYH和SYL被A/D转换电路5进行差分放大，与此同时，以与输出信号的量相当的数字信号被输出。
类似地，ENX是一个用于选择X轴磁传感器55的信号，它通过开通晶体管12而向X轴磁传感器55提供电力，与此同时，通过打开开关门15和16，将X轴磁传感器55的输出信号SXH和SXL被发送到A/D转换电路5。
如图9中所示，输出信号SXH、SXL、SYH和SYL在A/D转换电路5被模-数转换，经由校正电路6被显示电路7显示。
图11中表示按照本发明实施例的电子方位指示器70进行显示的情况的一些例子。例如，图11A中显示的是电子方位指示器70指向北方时，由粗箭头代表的方向指示标记71、由N表示的方位72和与北的偏差角73。本例中，方位是“N”即北，偏差角是“0”，所以该图表明方向指示标记71的方向是北(更严格来说是磁北极)。在图11B中，方位是“NE”即东北，与北偏差角是“45”，所以该图表明方向指示标记71的方向是偏离北45°的方位。类似地，图11C表明方向指示标记71的方向是东，即偏离北90°的方位。尽管这里所表示的是如上的显示形式，本领域的一般熟练人员可以自由地选择显示形式、显示方法、显示介质等等，例如可以用LED代替方向指示标记71的箭头。
现在将参照图12更详细地说明磁传感器的布置。图12表示详细说明按照本发明的磁传感器55和56的布置位置的实施方案。图12A至图12E中显示，电子仪器30中配置有一个圆形的带磁性的部件(例如包含304不锈钢外壳的电池)21、X轴磁传感器55和Y轴磁传感器56。图12A和图12B是将X轴磁传感器55和Y轴磁传感器56布置在距部件21的中心O距离为半径R的2-1/2的范围内的例子。只要在这个区域内，传感器就可以布置在任意位置。传感器的探测轴线方向不必经过部件的中心O。X轴磁传感器55和Y轴磁传感器56被布置得使得它们的探测角彼此垂直。
图12C表示的一例情况中，X轴磁传感器55和Y轴磁传感器56被布置在部件21的半径R的2-1/2的外边并且接近部件21的圆周的位置。在这种情况下，必须将磁传感器55和56布置在经过部件21的中心O的X轴或Y轴上，使得磁传感器55和56和探测轴线与X轴和Y轴叠合。
图12D表示的一例情况中，只把Y轴磁传感器56布置在部件21的外边。在这种情况下，也必须将Y轴磁传感器56布置在Y轴上，使得其探测轴线与经过部件21的中心Y轴叠合。在图12E中，X轴磁传感器55被布置在稍微超出部件21的圆周的位置，Y轴磁传感器56被布置在距部件21的中心距离为半径R的2-1/2的范围内位置。在这种情况下，尽管X轴磁传感器55必须像图12和图12D中的那样被布置在经过部件21的中心O的X轴上，Y轴磁传感器56却可以被布置在半径R的2-1/2的范围内的任意位置。
图13表示在因弯曲和模切产生的压力和材料而异地呈现磁性的地方，对磁传感器的布置。例如，如果呈现磁性的地方，局限于圆周附近很小的范围S，则可以将磁传感器55和56布置在不受该磁性影响的区域内(半径为Z的区域内)(见图13A)。相反，如图13B中所示，如果因加工等等而呈现磁性的地方，扩展到距大圆周的距离为W的区域，则磁传感器55和56的布置位置被限制在不受磁性影响的一个小区域中(半径为Z的区域)。然而，如果将传感器布置在经过部件22和23的中心O的轴上，则布置与图12中所述的相同。
尽管上述的磁传感器有一个探测轴线，对于有X轴和Y轴的两个探测轴线的磁传感器来说，情况是相同的。
如上所述，本发明是根据下述由各种分析数据得出的知识而设计的：当磁力的方向改变时，磁传感器的探测输出与磁力的方向有按磁力方向的改变线性改变的关系(线性)-只要磁传感器位于位于以上所述的区域，无论位于易受磁化的物体的下方还是上方。尽管目前没有在理论上准确地解释为什么表现出这种特点的原因，可以认为这种特点可能源于对用诸如304不锈钢的材料制造的圆形零部件进行弯曲或模切时施加的压力。现在，许多钮扣电池被用作袖珍电子仪器的电源，而这种钮扣电池大多数都使用304不锈钢，所以如果能将磁传感器布置在这种钮扣电池的上方或下方，那是极其有益的。
本发明适合于将磁传感器与圆形或准圆形的易受磁化的部件一起使用的情形。因此，本发明不仅能体现在电子方位指示器中，也能体现在任何含有磁传感器的电子仪器中，如电子手表，压力表、气压计、汽车导航终端设备或电子笔记本，它们都带有方位指示器，所以本发明适合于所有这些电子仪器。
如上所述，用本发明能将磁传感器布置在易受磁化的圆形零部件的上方或下方或其附近，与此同时保持磁传感器高精度的功能，而传统上则将磁传感器与易受磁化的零部件隔离，所以在很大程度上增加了电子仪器设计种的自由度，并且不仅使电子仪器的小型化成为可能，对于诸如外形的形式来说也增加了自由度。此外，按照本发明，可以提供袖珍型高精度电子方位指示器、带这种方位指示器的电子仪器或带这种方位指示器的便携式电子仪器。
按照本发明的第一个方面，将磁传感器布置在离易受磁化的圆形或准圆形部件的中心距离约为半径的2-1/2的区域内的任意位置，即使磁传感器位于易受磁化的圆形或准圆形部件的上边或下边，因为只要磁传感器位于距部件的中心的预定距离内，就可以布置在任意位置。所以，可以将磁传感器和易受磁化的圆形之类的部件布置在使二者在一个接近截面方向上叠合的位置。此外，增加了在设计电子仪器时选择布置磁传感器的位置的自由度，所以能在保持高精度的同时达到电子仪器的小型化等等。
按照本发明的第二个方面，将用于输出相应于磁场的方向的信号的磁传感器布置在穿过易受磁化的圆形或准圆形部件的中心的直线(使得该直线与磁力的探测轴线叠合)上的任意位置，即使不能将磁传感器布置在离易受磁化的圆形或准圆形部件的中心预定距离内的任意位置，却将其布置在穿过部件的中心的直线(使得该直线与磁力的探测轴线相合)上的任意位置。此外，可以将磁传感器二维地布置在圆形之类的部件的附近而不互相叠合。此外，增加了在设计电子仪器时选择布置磁传感器的位置的自由度，并有可能在保持高精度的同时达到电子仪器的小型化等等。
按照本发明的第三个方面，通过将X轴磁传感器布置在距易受磁化的圆形或准圆形部件的预定距离内的位置，或者布置在穿过部件的中心的X轴或其延长线上的任意位置，并将Y轴磁传感器布置在距易受磁化的圆形或准圆形部件的预定距离内的位置，或者布置在垂直于X轴的Y轴上或其延长线上的任意位置，即使使用了X轴磁传感器和Y轴磁传感器，也能将每个磁传感器布置在相对于该部件来说相当自由的位置。此外，能进一步增加了设计的自由度，并能在保持高精度的同时达到电子仪器的小型化等等。
按照本发明的第四个方面，易受磁化的部件一个用304不锈钢制造的电池，所以探测时不受钮扣电池之类的影响。此外，磁传感器不必与电池隔离，所以能使电子仪器被制造的性能更好、小型化、等等。
按照本发明的第五个方面的电子仪器，通过将磁传感器布置在通过加工在其圆周附近呈现磁性的圆形或准圆形部件的呈现磁性的圆周内部附近的位置，磁传感器能被布置在距圆形部件的中心的预定距离内的任意位置，并能在保持高精度的同时小型化。
按照本发明的第六个方面，将磁传感器布置在穿过通过加工在其圆周附近呈现磁性的圆形或准圆形部件的中心的直线(使得该直线与磁力的探测轴线相合)上的任意位置，所以，即使把磁传感器布置在通过加工在其圆周附近呈现磁性的圆形或准圆形部件的上边或下边，或者不能把磁传感器并置在距中心预定距离内的任意位置，却能将其布置在穿过部件的中心的直线(使得该直线与磁力的探测轴线叠合)上的任意位置。这样，所以增加了在设计电子仪器时选择布置磁传感器的位置的自由度，并在保持高精度的同时有可能使电子仪器小型化等等。
按照本发明的第七个方面，通过将一个X轴磁传感器布置在圆形或准圆形部件的通过加工呈现磁性的圆周附近预定距离的位置，或布置在穿过部件的中心的X轴上或其延长线上的任意位置，并将一个Y轴磁传感器布置在圆形或准圆形部件的通过加工呈现磁性的圆周附近预定距离的位置，或布置在与X轴垂直的Y轴上或其延长线上的任意位置，即使使用X轴磁传感器和Y轴磁传感器，磁传感器的每一个都能布置在相对于该部件相当自由的位置。这样，就能把磁传感器布置在靠近圆形部件的预定位置。此外，能进一步增加了设计的自由度，并有可能在保持高精度的同时达到小型化等等。
按照本发明的第八个方面，通过加工在其圆周附近呈现磁性的圆形或准圆形部件是一个由304不锈钢制造的电池，所以它不受钮扣电池之类的影响。此外，使用这种电池的电子仪器等能被制造得性能更好、进一步小型化、等等。
按照本发明的第九个方面，磁传感器、Y轴磁传感器或X轴传感器，是由既能测量X轴方向的又能测量垂直于X轴的Y轴方向的磁场的二轴磁传感器组成的，所以，使用这种电池的电子仪器等能被制造得性能更好、进一步小型化、等等。
按照本发明的第十个方面，的特征在于，通过将电子仪器制造成电子方位指示器、带电子方位指示器的手表、带电子方位指示器的压力表、汽车导航终端设备、带电子方位指示器的便携式电子仪器或者带电子方位指示器的电子仪器。采用这种构造，能增加设计所有这些带有磁传感器的电子仪器时的自由度，并且能使电子仪器更加小型化和提高性能。

Claims (24)

1.一种带有磁传感器的电子仪器，包含：
一个易受磁化的圆形或准圆形部件；
一个用于输出相应于磁场的方向的信号的磁传感器；和
一个用于按照所述部件与所述磁传感器之间的相对位置校正从所述磁传感器输出的信号的校正电路，
其中所述磁传感器被布置在距所述圆形或准圆形部件的中心约为该部件半径2-1/2的区域内的任意位置上。
2.按照权利要求1的带有磁传感器的电子仪器，其中所述易受磁化的圆形或准圆形部件是一个用不锈钢制造的电池。
3.按照权利要求1的带有磁传感器的电子仪器，其中所述磁传感器、所述Y轴磁传感器或所述X轴传感器是由既能测量所述X轴方向的磁场成分又能测量垂直于所述X轴的所述Y轴方向的磁场成分的二轴磁传感器组成的。
4.按照权利要求1的带有磁传感器的电子仪器，其中所述电子仪器是电子方位指示器、带电子方位指示器的手表、带电子方位指示器的压力表、汽车导航终端设备、带电子方位指示器的便携式电子仪器或者带电子方位指示器的电子仪器。
5.一种带有磁传感器的电子仪器，包含：
一个易受磁化的圆形或准圆形部件；
一个用于输出相应于磁场的方向的信号的磁传感器；和
一个用于按照所述部件与所述磁传感器之间的相对位置校正从所述磁传感器输出的信号的校正电路，
其中所述磁传感器被布置在穿过所述部件的中心的直线上的任意位置上，使得所述直线与磁力的探测轴线重合。
6.按照权利要求5的带有磁传感器的电子仪器，其中所述易受磁化的圆形或准圆形部件是一个用不锈钢制造的电池。
7.按照权利要求5的带有磁传感器的电子仪器，其中所述磁传感器、所述Y轴磁传感器或所述X轴传感器是由既能测量所述X轴方向的磁场成分又能测量垂直于所述X轴的所述Y轴方向的磁场成分的二轴磁传感器组成的。
8.按照权利要求5的带有磁传感器的电子仪器，其中所述电子仪器是电子方位指示器、带电子方位指示器的手表、带电子方位指示器的压力表、汽车导航终端设备、带电子方位指示器的便携式电子仪器或者带电子方位指示器的电子仪器。
9.一种带有磁传感器的电子仪器，包含：
一个易受磁化的圆形或准圆形部件；
一个用于探测X轴方向的磁场成分的X轴磁传感器；
一个用于探测Y轴方向的磁场成分的Y轴磁传感器；和
一个用于按照所述部件与所述X轴磁传感器和Y轴磁传感器之间的相对位置校正从所述X轴磁传感器和所述Y轴磁传感器输出的信号的校正电路，
其中
此X轴磁传感器被布置在距所述部件中心约为该部件半径的2-1/2的区域内的任意位置上，或者被布置得在所述X轴或其延长线上的任意位置上所述磁传感器的探测轴线与穿过所述部件的中心的X轴重合；
此Y轴磁传感器被布置在距所述部件中心约为该部件半径的2-1/2的区域内的任意位置上，或者被布置得在所述Y轴或其延长线上的任意位置上所述磁传感器的探测轴线和穿过所述部件并与所述X轴垂直的Y轴重合。
10.按照权利要求9的带有磁传感器的电子仪器，其中所述易受磁化的圆形或准圆形部件是一个用不锈钢制造的电池。
11.按照权利要求9的带有磁传感器的电子仪器，其中所述磁传感器、所述Y轴磁传感器或所述X轴传感器是由既能测量所述X轴方向的磁场成分又能测量垂直于所述X轴的所述Y轴方向的磁场成分的二轴磁传感器组成的。
12.按照权利要求9的带有磁传感器的电子仪器，其中所述电子仪器是电子方位指示器、带电子方位指示器的手表、带电子方位指示器的压力表、汽车导航终端设备、带电子方位指示器的便携式电子仪器或者带电子方位指示器的电子仪器。
13.一种带有磁传感器的电子仪器，包含：
一个通过加工在其圆周附近呈现磁性的圆形或准圆形部件；
一个用于输出相应于磁场的方向的信号的磁传感器；和
一个用于按照所述部件与所述磁传感器之间的相对位置校正由所述磁传感器输出的信号的校正电路，
其中所述磁传感器被布置在所述圆形或准圆形部件的呈现磁性的所述圆周附近内的位置上。
14.按照权利要求13的带有磁传感器的电子仪器，其中所述圆形或准圆形部件是一个用不锈钢制造的电池。
15.按照权利要求13的带有磁传感器的电子仪器，其中所述磁传感器、所述Y轴磁传感器或所述X轴传感器是由既能测量所述X轴方向的磁场成分又能测量垂直于所述X轴的所述Y轴方向的磁场成分的二轴磁传感器组成的。
16.按照权利要求13的带有磁传感器的电子仪器，其中所述电子仪器是电子方位指示器、带电子方位指示器的手表、带电子方位指示器的压力表、汽车导航终端设备、带电子方位指示器的便携式电子仪器或者带电子方位指示器的电子仪器。
17.一种带有磁传感器的电子仪器，包含：
一个通过加工在其圆周附近呈现磁性的圆形或准圆形部件；
一个用于输出相应于磁场的方向的信号的磁传感器；和
一个用于按照所述部件与所述磁传感器之间的相对位置校正从所述磁传感器输出的信号的校正电路，
其中所述磁传感器被布置在穿过所述部件的中心的直线上的任意位置上，使得所述直线与磁力的探测轴线相合。
18.按照权利要求17的带有磁传感器的电子仪器，其中所述圆形或准圆形部件是一个用不锈钢制造的电池。
19.按照权利要求17的带有磁传感器的电子仪器，其中所述磁传感器、所述Y轴磁传感器或所述X轴传感器是由既能测量所述X轴方向的磁场成分又能测量垂直于所述X轴的所述Y轴方向的磁场成分的二轴磁传感器组成的。
20.按照权利要求17的带有磁传感器的电子仪器，其中所述电子仪器是电子方位指示器、带电子方位指示器的手表、带电子方位指示器的压力表、汽车导航终端设备、带电子方位指示器的便携式电子仪器或者带电子方位指示器的电子仪器。
21.一种带有磁传感器的电子仪器，包含：
一个通过加工在其圆周附近呈现磁性的圆形或准圆形部件；
一个用于探测X轴方向的磁场成分的X轴磁传感器；
一个用于探测Y轴方向的磁场成分的Y轴磁传感器；和
一个用于校正从所述X轴磁传感器和所述Y轴磁传感器输出的信号的校正电路，
其中
所述X轴磁传感器被布置在所述圆形或准圆形部件的呈现磁性的所述圆周附近内的位置上，或被布置得在X轴或其延长线上的任意位置上所述磁传感器的探测轴线与穿过所述部件的中心的X轴重合；
所述Y轴磁传感器被布置在所述圆形或准圆形部件的呈现磁性的所述圆周附近内的位置上，或被布置得在Y轴或其延长线上的任意位置上所述磁传感器的探测轴线和穿过所述部件的中心并与所述X轴垂直的Y轴重合。
22.按照权利要求21的带有磁传感器的电子仪器，其中所述圆形或准圆形部件是一个用不锈钢制造的电池。
23.按照权利要求21的带有磁传感器的电子仪器，其中所述磁传感器、所述Y轴磁传感器或所述X轴传感器是由既能测量所述X轴方向的磁场成分又能测量垂直于所述X轴的所述Y轴方向的磁场成分的二轴磁传感器组成的。
24.按照权利要求21的带有磁传感器的电子仪器，其中所述电子仪器是电子方位指示器、带电子方位指示器的手表、带电子方位指示器的压力表、汽车导航终端设备、带电子方位指示器的便携式电子仪器或者带电子方位指示器的电子仪器。
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