DE3855048T2 - Digitaler kompass und magnetometer, mit frequenzdifferenz - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen digitalen Kompaß, in welchem die Richtung des Erdmagnetfeldes auf der Basis von Frequenzunterschieden bestimmt wird, die eine Funktion der Ausrichtung des digitalen Kompasses bezüglich des Erdmagnetfeldes sind. Genauer gesagt, bezieht die Erfindung sich auf einen solchen digitalen Kompaß, bei welchem es nicht notwendig ist, analoge Signale in digitale Signale umzuwandeln. Darüberhinaus bezieht sie sich auf eine neue Form eines Magnetometers, welches allgemein auf der Basis von Frequenzunterschieden für die Bestimmung der Orientierung schwacher Magnetfelder anwendbar ist.
• Im Stand der Technik sind eine Vielfalt von digitalen Kompassen und Magnetometern bekannt. Beispielsweise offenbart das US-Patent 3,396,329, welches am 6. August 1968 für Salvi ausgegeben wurde, ein Magnetometer, bei welchem die Intensität schwacher Magnetfelder eine Funktion des Frequenzunterschiedes der erfaßten bzw. abgefühlten Signale ist, jedoch unabhängig von der Orientierung eines Behälters, in welchem das Magnetometer installiert ist. Das US- Patent 3,634,946, welches am 18. Januar 1972 für Star ausgegeben wurde, bezieht sich auf eine vollständig digitale Schaltkreisrealisierung eines digitalen Kompasses, welche auf der Basis der räumlichen Beziehungen von Impulsen arbeitet, die erzeugt werden, wenn ein Sensor in einer Bezugsrichtung und senkrecht zum Erdmagnetfeld ausgerichtet ist. Es wird jedoch in diesem Patent nichts davon erwähnt, daß Frequenzunterschiede durch die Orientierung hervorgerufen werden, noch ist der dargestellte Schaltkreis in der Lage, Unterschiede auf der Basis derartiger Frequenzunterschiede festzustellen. Das US-Patent 4,305,034, welches am 8. Dezember 1981 für Long et al. ausgegeben wurde, offenbart ein Magnetometer, in welchem Frequenzunterschiede erzeugt werden, wenn ein magnetisches Hintergrundfeld, welches das Erdmagnetfeld sein kann, durch einen Metallgegenstand gestört wird, jedoch kann diese Vorrichtung keine Information über das Vorzeichen bereitstellen, d. h. ob das Feld parallel oder antiparallel zur Sensorspule steht. Das US-Patent 4,340,861, ausgegeben am 20. Juli 1982 für Sparks, offenbart ein Magnetometer, in welchem Frequenzunterschiede verwendet werden, um die Verteilung von Magnetfeldern zu bestimmen, welche von Permanentmagneten erzeugt werden, und zwar auf der Basis der Amplitudeninformation in den verschiedenen Frequenzsignalen. Das russische Patent 945,835, ausgegeben am 27. Juli 1982 für Bondarevsk et al., offenbart, daß ein starkes Magnetfeld Frequenzunterschiede in einem LC-Schaltkreis hervorruft.
• Die folgenden zusätzlichen US-Patente beziehen sich auf digitale Kompasse, welche Phasenunterschiede, den Vergleich mit vorherigen bekannten Signalen in bekannten Orientierungen oder die Abzählung von Erfassungs- bzw. Abfühlmarken verwenden, um die Orientierung zu bestimmen: 3,490,024, ausgegeben am 13. Januar 1970 für Sherrill et al., 3,903,610, ausgegeben am 9. September 1970 für Heaviside et al, 3,952,420, ausgegeben am 27. April 1976 für Benjamin et al., 4,095,348, ausgegeben am 20. Juni 1978 für Kamer, 4,179,741, ausgegeben am 18. Dezember 1979 für Rossani, 4,424,631, ausgegeben am 10. Januar 1984 für Franks und 4,640,016, ausgegeben am 3. Februar 1987 für Tanner et al. Die folgenden erteilten US-Patente beziehen sich allgemein auf Magnetometer: 3,432,751, ausgegeben am 11. März 1969 für Godby et al., 3,435,337, ausgegeben am 25. März 1989 für Inouye et al., 3,461,387, ausgegeben am 12. August 1969 für Morris et al., 3,768,011, ausgegeben am 23. Oktober 1973 für Swain und 4,641,094, ausgegeben am 3. Februar 1987 für Dalton, Jr. Der Stand der Technik für Magnetometermodelle wird außerdem dargestellt von Takeuchi et al., "A Resonant-Type Amorphous Ribbon Magnetometer Driven by an Operational Amplifier" (Resonanzmagnetometer mit amorphen Bändern mit einem Operationsverstärker als Treiber) IEEE Transactions of Magnetics Band MAG- 20, Nr. 5, September 1984, Seiten 1723-1725.
• Ein Magnetometer für das Bestimmen der Orientierung von statischen Magnetfeldern niedriger Intensität wird in der europäischen Patentanmeldung EP-A-0 045 509 beschrieben. Dieses Magnetometer weist auf: einen Oszillatorschaltkreis mit: einer Oszillatortreibereinrichtung mit ersten und zweiten Anschlüssen für das Erzeugen eines oszillierenden Stromes, und Sensoreinrichtungen, die eine erste Spule haben, welche auf einen ersten Eisenkern gewickelt ist für die Steuerung der Frequenz des Oszillatorschaltkreises, wobei die erste Spule zwischen die ersten und zweiten Anschlüsse geschaltet ist und einen Vormagnetisierungswechselstrom durch die erste Spule bewirkt, so daß dann, wenn die Sensoreinrichtung eine Veränderung in dem von außen angelegten Magnetfeld erfährt, die Frequenz des oszillierenden Stromes sich mit der Veränderung der Größe des angelegten externen magnetischen Feldes in Richtung der ersten Spule verändert, und mit Meßeinrichtungen zum Messen der Frequenz des oszillierenden Stromes und für das Bereitstellen eines Meßsignales unter Ansprechen darauf. Die Induktivität der Spule legt die Frequenz eines Oszillatorschaltkreises fest. Das Treibersignal für die Spule ist ein wechselndes Rechteckwellensignal, welches eine abwechselnde positive und negative Gleichspannungsmagnetisierung bewirkt, die in Abhängigkeit von einem externen magnetischen Feld größer und kleiner wird. Das Recheckwellentreibersignal wird zugeführt in Anbetracht der Nachteile, die aus der Nichtlinearität des Eisenkernes resultieren.
• Das US-Patent US-A-4,182,987 beschreibt einen flußempfindlichen Magnetkopf mit einem Aufbau, der einen darauf geschichteten dünnen, magnetischen Einzeldomänenfilm hat. Eine Vormagnetisierung der harten Achse wird an den Film angelegt, indem ein Gleichstrom durch eine um den beschichteten Aufbau herumgewickelte Spule hindurchgeschickt wird. Der Signalfluß an einem Kopfspalt verursacht Veränderungen in der Induktivität der Spule, was mit einem Resonanzschaltkreis erfaßt werden kann, indem ein hochfrequenter Überlagerungswechselstrom dem Vormagnetisierungsgleichstrom der harten Achse überlagert bzw. an diesem angelegt wird und indem die Verstimmung der harten Achse gemessen wird, die der Resonanzschaltkreis erfährt. Das Patent beschreibt eine der Theorie nach wünschenswerte lineare Veränderung der Magnetisierung, zeigt jedoch an, daß die experimentellen Veränderungen von der theoretischen Liniearität abweichen.
• Während die Technik, die sich mit dem Entwurf von digitalen Kompassen und Magnetometern befaßt, dementsprechend gut entwickelt ist, bleibt dennoch ein Bedarf an der Entwicklung eines einfachen, zuverlässigen und preiswerten digitalen Kompasses bestehen, der für die Benutzung durch einen Verbraucher geeignet ist, sowie eines einfachen Magnetometers zur Bestimmung der Orientierung von Magnetfeldern niedriger Intensität.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird daher ein Magnetometer für die Bestimmung der Orientierung statischer Magnetfelder niedriger Intensität bereitgestellt mit:
• einem Relaxationsoszillatorschaltkreis mit: einer Oszillatortreibereinrichtung, die erste und zweite Anschlüsse für das Erzeugen eines oszillierenden Stromes hat, und einer Sensoreinrichtung, die eine erste Spule hat, welche auf einen ersten amorphen Kern mit einer magnetischen Permeabilität gewickelt ist, die einen im wesentlichen linearen Bereich der Permeabilität hat, um die Frequenz des Relaxationsoszillatorkreises zu kontrollieren bzw. zu regeln, wobei die erste Spule zwischen die ersten und zweiten Anschlüsse geschaltet ist und eine Magnetachse hat, und wobei die Oszillatortreibereinrichtung bewirkt, daß ein Vormagnetisierungsgleichstrom durch die erste Spule fließt, so daß dann, wenn die Sensoreinrichtung eine Veränderung hinsichtlich eines von außen angelegten Magnetfeldes erfährt, die Frequenz des oszillierenden Stromes sich monoton mit der Änderung der Größe des angelegten externen Magnetfeldes in Richtung der Magnetachse der ersten Spule verändert, und mit einer Meßeinrichtung zum Messen der Frequenz des oszillierenden Stromes und für das Bereitstellen eines Meßsignals unter Ansprechen hierauf.
• Eine Ausführungsform eines Magnetometers gemäß der Erfindung weist zumindest eine Abfühlspule auf, die auf einen länglichen Streifen eines magnetischen Materials einer hohen Gleichstrompermeabilität aufgewickelt ist. Die Abfühlspule ist mit einem Abfühl- bzw. Erfassungsschaltkreis verbunden. Die zumindest eine Abfühlspule und der Abfühlschaltkreis sprechen auf ein Magnetfeld an, so daß sie ein oszillierendes Signal an einem Ausgang des ersten Abfühlschaltkreises bereitstellen, das sich mit der Orientierung der zumindest einen Abfühlspule bezüglich des Magnetfeldes in der Frequenz verändert. Die Abfühlspule ist so angeschlossen bzw. geschaltet, daß sie selbst durch einen Gleichstrom durch die Abfühlspule vorgespannt bzw. selbst magnetisiert ist. Eine Einrichtung zum Messen einer Frequenz des oszillierenden Signals und zum Bereitstellen einer Anzeige der Frequenz ist so geschaltet, daß sie das oszillierende Signal empfängt.
• Die Erfindung stellt als eine Ausführungsform auch einen digitalen Kompaß bereit, der ein Magnetometer der vorstehend definierten Art aufweist, wobei der oszillierende Strom eine Frequenz hat, welcher eine monotone Funktion der Größe des lokalen Erdmagnetfeldes in Richtung der Magnetachse der ersten Spule ist und die Meßeinrichtung stellt ein Meßsignal bereit, welches die Ausrichtung der Magnetachse der ersten Abfühlspule bezüglich der Richtung des lokalen Erdmagnetfeldes wiedergibt, wobei der digitale Kompaß eine Anzeigeeinrichtung aufweist, die das Meßsignal für die Anzeige eines Signals empfängt, welches sich auf die relative Orientierung der ersten Abfühlspule bezüglich der Richtung des lokalen Erdmagnetfeldes bezieht
• Eine Ausführungsform der Erfindung kann einen digitalen Kompaß bereitstellen, der mit einem einfachen digitalen Schaltkreis verwirklicht werden kann und der für Verbraucheranwendungen ausreichend preiswert ist.
• Eine Ausführungsform der Erfindung kann auch einen derartigen digitalen Kompaß bereitstellen, bei welchem die Orientierung bezüglich des erdmagnetischen Feldes durch Frequenzunterschiede bestimmt wird, die mit einem Abfühlschaltkreis erhalten werden.
• Eine Ausführungsform eines digitalen Kompasses gemäß der vorliegenden Erfindung hat zumindest eine Abfühlspule, die auf einen länglichen Streifen eines magnetischen Materials mit hoher Gleichstrompermeabilität gewickelt ist. Die Abfühlspule ist mit einem Abfühlschaltkreis verbunden. Die zumindest eine Abfühlspule und der Abfühlschaltkreis sprechen auf das Erdmagnetfeld an, um so ein oszillierendes Signal an einem Ausgang des Abfühlschaltkreises bereitzustellen, welches in seiner Frequenz mit der Orientierung der zumindest einen Abfühlspule bezüglich des erdmagnetischen Feldes variiert. Ein Mikroprozessor ist angeschlossen, um Informationseingangswerte von dem oszillierenden Signal aufzunehmen. Der Mikroprozessor ist so ausgestaltet, daß er die Informationseingaben in eine Anzeige der Orientierung der zumindest einen Abfühlspule bezüglich des erdmagnetischen Feldes auf der Basis der Frequenz des oszillierenden Signales umwandelt. Eine Anzeigeeinrichtung ist so angeschlossen, daß sie die Orientierungsanzeige von dem Mikroprozessor empfängt.
• Die Frequenz des oszillierenden Signales am Ausgang des Abfühlschaltkreises verändert sich beträchtlich, z. B. um etwa 100%, wenn die Abfühlspule von einer parallelen zu einer antiparallelen Ausrichtung bezüglich des Magnetfeldes der Erde bewegt wird. Derart beträchtliche Frequenzunterschiede bedeuten, daß eine sehr genaue Ablesung des Winkels zwischen der Ausrichtung der Abfühlspule und dem magnetischen Nordpol von dem Mikroprozessor erhalten wird.
• Das Erreichen der Ziele, Vorteile und Merkmale der Erfindung wird für die Fachleute nach Durchsicht der folgenden genaueren Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen noch deutlicher, von denen:
• Fig. 1 eine Hysteresekurve für ein in einem digitalen Kompaß gemäß der Erfindung verwendetes Abfühlelement ist,
• Fig. 2 eine graphische Darstellung ist, die für das Verständnis der Wirkungsweise der Erfindung nützlich ist,
• Fig. 3 ein schematisch es Diagramm eines Abfühlschaltkreises ist, welcher in einem digitalen Kompaß gemäß der Erfindung verwendet wird, und
• Fig. 4 ein Blockdiagramm eines digitalen Kompasses gemäß der Erfindung ist.
• Es wird jetzt auf die Figuren und genauer gesagt, auf Fig. 1 Bezug genommen, in welcher die Hysteresekurve 10 für ein kommerziell erhältliches METGLAS (metallic glass) der amorphen Legierung 2705M dargestellt, welches man von der Allied Signal Corporation erhalten kann. Dieses Material ist eine magnetische Legierung auf Kobaltbasis, die durch eine Magnetostriktion nahe Null und eine hohe Gleichstrompermeabilität ohne Anlassen (Tempern) gekennzeichnet ist. Dieses Material wird verwendet, um die Sensoren für den digitalen Kompaß der vorliegenden Erfindung zu bilden, indem eine Spule um einen geraden Streifen der Legierung in einer traditionellen Spulengeometrie gewickelt wird. Bezüglich der in Fig. 1 verwendeten Einheiten ist zu bemerken, daß ein 1 Oersted = 1000/4 µ Ampere/Meter und 1 Gauss = 10&supmin;&sup4; Tesla.
• Die folgende Hintergrundinformation erleichtert ein Verständnis der Erfindung. Für Spulen mit magnetischem Kern gelten generell die folgenden Gleichungen.
• H = µ&sub0;nI (1),
• wobei H die magnetisierende Kraft, n die Wicklungsdichte der Spule in Windungen pro Einheitslänge, µ&sub0; die Vakuumpermeabilität und I der in der Spule fließende Strom ist.
• E = nV dB/dt (2)
• wobei E das an der Spule anliegende Potential in Volt, n die Bindungsdichte in Wicklungen pro Einheitslänge, V das Volumen des Kernmaterials und dB/dt die Zeitableitung des gesamten magnetischen Flusses ist.
• Für kleine Übergänge oder Veränderungen in H kann die Spule modellartig als ideale Induktivität betrachtet werden, wobei
• E = L dI/Dt (3)
• Durch Einsetzen der vorherigen Gleichungen und Auflösen kann das folgende gezeigt werden
• L = µ&sub0; n²V dB/dH (4)
• wobei dB/dH die Steigung der B über H Kurve an einer bestimmten Stelle ist.
• Setze nun
• µ (H) = dB/dH.
• Während die meisten magnetischen Kernmaterialien ein konstantes rüber einen großen Bereich von H hinweg aufweisen, hat die obige METGLAS-Legierung einzigartig unterschiedliche Eigenschaften, wie anhand der µ(H)-Zeichnung gemäß Fig. 2 gezeigt wird. Wie dargestellt, kann durch Bereitstellen eines Vormagnetisierungsgleichstromes durch die Spule, welcher eine Magnetisierungskraft H&sub0; erzeugt, die Spule auf einen Arbeitspunkt vormagnetisiert werden, der in der Mitte des abfallenden Bereiches 12 der µ(H)-Kurve 14 liegt. Ein statisches Magnetfeld, welches parallel zu der Spule verläuft, wird zu H&sub0; addiert und verschiebt den Arbeitspunkt in einer Richtung je nach Polarität des statischen Magnetfeldes. Da die Induktivität L proportional zu µ(H) ist, verändert sich die Induktivität beträchtlich mit dem angelegten statischen Magnetfeld.
• Die obigen Prinzipien der Veränderung der Induktion bzw. Induktivität können mit einem Relaxationsoszillatorabfühlschaltkreis 16 unter Verwendung eines Schmitt-Triggers 18 beobachtet werden, wie in Fig. 3 gezeigt wird. Die Periode des Ausganges, T, ist proportional zu L/R. Der Vormagnetisierungsgleichstrom hängt von R und den Grenzniveaus des Schmitt-Triggers 18 ab.
• Im allgemeinen erzeugt aufgrund der Verwendung des Sensors als Zeitgeberelement des Induktors bzw. der Drosselspule irgendeines Oszillatorschaltkreises eine Veränderung des statischen Magnetfeldes eine Frequenzänderung am Ausgang. Der Arbeitstakt sollte asymmetrisch sein und verändert sich nicht beträchtlich mit dem Arbeitspunkt in dem linearen Bereich µ(H), d. h. dem abfallenden Abschnitt 12 der Kurve 14 in Fig. 2. Ein solches Erfassungsschema einer Frequenzänderung macht einen Analog/Digitalwandler (A/D-Wandler) unnötig.
• Fig. 4 zeigt einen digitalen Kompaß 20, der einen Abfühlschaltkreis 23 des in Fig. 3 dargestellten Typs verwendet. Der Kompaß 20 hat X-, Y- und Z-Sensoren 23, 24 bzw. 26, die durch Leitungen 28, 30 und 32 mit einem Interfaceschaltkreis 34 verbunden sind. Der Interfaceschaltkreis 34 ist durch die Leitung 38 mit dem Mikroprozessor 36 verbunden. Der Mikroprozessor 36 ist an einen Nurlesespeicher (ROM) 40 angeschlossen und an einen Speicher mit wahlweisem Zugriff (RAM) 42 über Leitungen 44 bzw. 46. Der Mikroprozessor 36 ist mit einem Anzeigetreiber 48 über die Leitung 50 verbunden. Der Anzeigetreiber 48 ist seinerzeits über die Leitung 54 mit der Anzeige 52 verbunden.
• Die X-, Y- und Z-Sensoren 23, 24 und 26 haben jeweils den für den X-Sensor 23 dargestellten Aufbau. Der X-Sensor 23 hat einen Schmitt-Triggerschaltkreis 56, der mit einem integrierten Spannungsvergleicherschaltkreis vom Typ LM 339 ausgestattet ist, den man von der National Semiconductor Corporation, Santa Clara, Kalifornien, erhalten kann. Ein +Vcc-Eingang ist über einen veränderlichen 50 kOhm Widerstand 31 mit dem positiven Eingang des Schmitt- Triggers 56 verbunden. Eine Abfühlspule 60 mit 1200 Drahtwindungen um einen geraden Streifen der amorphen METGLAS-Legierung 2705M mit einer Länge von 1,8 cm, einer Breite von 0,5 mm und einer Dicke von 20 µm ist über die Leitung 62 mit dem negativen Eingang des Schmitt- Triggers 56 verbunden. Ein +Vcc-Eingang ist auch über einen variablen 5 kOhm Widerstand R2 mit dem negativen Eingang des Schmitt-Triggers 56 verbunden. Der Ausgang des Schmitt-Trigges 56 ist über die Leitung 28 mit dem Interfaceschaltkreis 34 verbunden. Der Ausgang des Schmitt- Triggers ist auch auf die Leitung 64 durch die Abfühlspule 60 zu dem Eingang zurückgeführt. Der Ausgang ist auch über eine Diode D1 vom Typ 1 N41 48 mit +Vcc verbunden und zurückgekoppelt auf die Leitung 66 über einen 4,7 kOhm Widerstand R3 an dem positiven Eingang des Schmitt- Triggers 56. Der Widerstand R2 kann verwendet werden, um sowohl den Vormagnetisierungs- Strom (und damit den Arbeitspunkt) als auch die Frequenz des Oszillators einzustellen. R1 verändert die Position der positiven und negativen Grenzwerte bzw. Durchbruchspannungen des Schmitt-Triggers. R3 kann verwendet werden, um die Frequenz und die Stromamplitude des Oszillatorschaltkreises einzustellen.
• Wie oben erwähnt, ist im Betrieb die Periode T des oszillierenden Ausganges des Schmitt- Triggers 56 proportional zu L/R am Eingang. Der Wert von L variiert mit der Orientierung der Abfühlspule 60 bezüglich des Magnetfeldes der Erde. Wenn He,, die Komponente des Magnetfeldes der Erde parallel zu der Längsrichtung des Sensors 60 ist und wenn He, entlang der Richtung von H&sub0; als positiv angenommen wird, so kann He,, durch Erfassen der Frequenzabweichung sehr genau bestimmt werden. Indem man zwei Sensoren in zueinander senkrechten Richtungen hat bzw. verwendet, wie z. B. x und y, so kann der Orientierungswinkel θ des magnetischen Nordpoles bezüglich der festen Richtung des Kompasses 20 gemäß der Formel bestimmt werden
• θ = Arctan (He,,Y/He,,X)
• indem man drei Sensoren, 23, 24 und 26 verwendet, kann der Ausrichtungswinkel des magnetischen Nordpoles an jeder festgelegten Richtung des Kompasses 20 in drei Dimensionen bestimmt werden. Mit der Neigungsinformation extrahiert man die beiden Komponenten He,,y und He,,x, die parallel zur Oberfläche der Erde sind.
• In der Praxis erhält man mit den Sensoren 23, 24 und 26 eine mittlere bzw. zentrale Oszillationsfrequenz f&sub0; von etwa 200 kHz. Eine Frequenzänderung von etwa 100% erhält man, wenn einer der Sensoren 23, 24 und 26 von einer parallelen in eine antiparallele Richtung bezüglich des Magnetfeldes der Erde gedreht wird. Diese Größe der Frequenzänderung ergibt eine sehr genaue digitale Ablesung der Orientierung mit dem digitalen Kompaß 20. Für die Fachleute sollte es nunmehr offensichtlich sein, daß ein neuer digitaler Kompaß bereitgestellt wurde, der in der Lage ist, die angegebenen Aufgaben bzw. Ziele der Erfindung zu erfüllen. Der digitale Kompaß gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet einen einfachen digitalen Schaltkreis und ist daher ausreichend preiswert für die Anwendung durch (normale) Verbraucher. Der Kompaß bestimmt die Orientierung bezüglich des Magnetfeldes der Erde auf der Basis von Frequenzunterschieden, wenn sich die Richtung eines Sensors bezüglich des Magnetfeldes der Erde verändert. Der Sensor erzeugt genügend große Frequenzunterschiede, so daß eine sehr genaue digitale Ablesung der Orientierung bzw. Ausrichtung erhalten wird.
• Weiterhin sollte es für die Fachleute offensichtlich sein, daß eine Vielfalt von Veränderungen hinsichtlich der Form und Einzelheiten der dargestellten und beschriebenen Erfindung vorgenommen werden können.

Claims (13)

1. Magnetometer für das Bestimmen der Orientierung statischer Magnetfelder niedriger Intensität mit:

einer Oszillatortreibereinrichtung (56), die erste und zweite Anschlüsse für das Erzeugen eines oszillierenden Stromes hat, und

einer Sensoreinrichtung (60), welche eine erste Spule hat, die auf einen ersten amorphen Kern gewickelt ist, der eine Permeabilität mit einem im wesentlichen linearen Bereich der Permeabilität hat, um die Frequenz des Relaxationsoszillatorschaltkreises zu kontrollieren,

wobei die erste Spule zwischen den ersten und zweiten Anschlüssen angeschlossen ist und eine magnetische Achse hat und wobei die Oszillatortreibereinrichtung bewirkt, daß ein Vorspanngleichstrom durch die erste Spule fließt, so daß dann, wenn die Sensoreinrichtung eine Veränderung eines extern angelegten Magnetfeldes erfährt, die Frequenz des oszillierenden Stromes sich monoton mit der Größenänderung des angelegten äußeren Magnetfeldes in Richtung der Magnetachse der ersten Spule ändert, und

mit Meßeinrichtungen (36) zum Messen der Frequenz des oszillierenden Stromes und zum Bereitstellen eines Meßsignales unter Ansprechen auf diesen.

2. Magnetometer nach Anspruch 1, wobei der Oszillatorschaltkreis (23) einen Widerstand (R2) enthält, der zwischen eine Quelle (+Vcc) eines elektrischen Potentials und die Sensoreinrichtung (60) geschaltet ist, um den Vorspanngleichstrom bereitzustellen.

3. Magnetometer nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Meßeinrichtung eine Mikroprozessoreinrichtung (36) aufweist, um das Meßsignal derart bereitzustellen, daß dieses Meßsignal in eine funktionelle Beziehung zu Größe und Richtung des außen angelegten Magnetfeldes gebracht wird.

4. Magnetometer nach Anspruch 3, welches weiterhin eine Anzeigeeinrichtung (52) aufweist, die so angeschlossen ist, daß sie das Meßsignal von der Mikroprozessoreinrichtung empfängt, um eine Wiedergabe des Meßsignales relativ zu der Magnetachse der ersten Spule anzuzeigen.

5. Magnetometer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Oszillatortreibereinrichtung einen ersten Spannungsvergleicherschaltkreis (56) aufweist, der erste und zweite Eingangsanschlüsse und einen Ausgangsanschluß hat, wobei die ersten und zweiten Anschlüsse der Oszillatortreibereinrichtung durch den Ausgangsanschluß und den ersten Eingangsanschluß gebildet werden, wobei der Ausgangsanschluß an den zweiten Eingangsanschluß zurückgekoppelt ist und der zweite Eingangsanschluß mit einem Bezugspotential (+Vcc) verbunden ist.

6. Magnetometer nach einem der vorstehenden Ansprüche, welches weiterhin aufweist:

einen zweiten Relaxationsoszillatorschaltkreis (24), mit:

einer zweiten Oszillatortreibereinrichtung, die erste und zweite Anschlüsse für das Erzeugen eines zweiten oszillierenden Stromes hat, und

einer zweite Sensoreinrichtung, die eine zweite Spule hat, die auf einen zweiten amorphen Kern mit einer magnetischen Permeabilität gewickelt ist, um die Frequenz des zweiten Oszillatorkreises zu steuern, wobei die zweite Spule zwischen die ersten und

zweiten Anschlüsse der zweiten Oszillatortreibereinrichtung geschaltet ist, und wobei die zweite Spule eine Magnetachse mit einer Richtungskomponente senkrecht zur Magnetachse der ersten Spule hat, wobei

die zweite Oszillatortreibereinrichtung bewirkt, daß ein Vorspannungsgleichstrom durch die zweite Spule fließt, so daß dann, wenn die zweite Sensoreinrichtung eine Veränderung des angelegten äußeren Magnetfeldes erfährt, die Frequenz des zweiten oszillierenden Stromes sich monoton mit der Größenänderung des angelegten äußeren Magnetfeldes in Richtung der Magnetachse der zweiten Spule ändert, und

wobei die Meßeinrichtung eine Einrichtung zum Messen der Frequenz des zweiten oszillierenden Stromes aufweist und ein zweites Meßsignal unter Ansprechen auf diesen bereitstellt.

7. Magnetometer nach Anspruch 6, welches weiterhin aufweist:

einen dritten Relaxationsoszillatorschaltkreis (26), mit:

einer dritten Oszillatortreibereinrichtung, die erste und zweite Anschlüsse für das Erzeugen eines dritten oszillierenden Stromes hat, und

dritten Sensoreinrichtungen, die eine dritte Spule haben, welche auf einen dritten amorphen Kern gewickelt ist, der eine magnetische Permeabilität zum Steuern der Frequenz des dritten Oszillatorschaltkreises hat, wobei die dritte Spule zwischen die ersten und zweiten Anschlüsse der dritten Oszillatortreibereinrichtung geschaltet ist, die dritte Spule eine Magnetachse mit einer Richtungskomponente senkrecht zur Magnetachse der ersten Spule und zur Magnetachse der zweiten Spule hat,

wobei die dritte Oszillatortreibereinrichtung bewirkt, daß ein Vorspanngleichstrom durch die dritte Spule fließt, so daß dann, wenn die dritte Sensoreinrichtung eine Veränderung hinsichtlich des äußeren angelegten Magnetfeldes erfährt, die Frequenz des dritten oszillierenden Stromes sich monoton mit der Größenänderung des angelegten äußeren Feldes in Richtung der Magnetachse der dritten Spule ändert, und

wobei die Meßeinrichtung eine Einrichtung zum Messen der Frequenz des dritten oszillierenden Stromes und zum Bereitstellen eines dritten Meßsignales unter Ansprechen auf diesen, aufweist.

8. Magnetometer nach Anspruch 7, wobei:

die Magnetachse der ersten Spule eine X-Achse ist, die Magentachse der zweiten Spule eine Y-Achse ist und die Magnetachse der dritten Spule eine Z-Achse ist.

9. Digitaler Kompaß mit einem Magnetometer nach irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, wobei der oszillierende Strom eine Frequenz hat, die eine monotone Funktion der Größe des lokalen Erdmagnetfeldes in Richtung der Magnetachse der ersten Spule ist und wobei die Meßeinrichtung (36) ein Meßsignal bereitstellt, welches die Orientierung der Magnetachse der ersten Erfassungsspule bezüglich der Richtung des lokalen Erdmagnetfeldes wiedergibt, wobei der digitale Kompaß eine Anzeigeeinrichtung (52) aufweist, welche das Meßsignal zum Anzeigen eines Signales empfängt, welches sich auf die relative Orientierung der ersten Erfassungsspule zur Richtung des lokalen Erdmagnetfeldes bezieht.

10. Digitaler Kompaß nach Anspruch 9, soweit dieser von Anspruch 8 abhängig ist, wobei der zweite oszillierende Strom eine Frequenz hat, die eine monotone Funktion der Größe des lokalen Erdmagnetfeldes in Richtung der Magnetachse der zweiten Erfassungsspule ist, wobei der dritte oszillierende Strom eine Frequenz hat, die eine monotone Funktion der Größe des lokalen Erdmagnetfeldes in Richtung der Magnetachse der dritten Erfassungsspule ist, und wobei die Meßeinrichtung (36) weiterhin Meßsignale bereitstellt, die die Orientierung der Magnetachse der zweiten und dritten Erfassungsspulen bezüglich der Richtung des lokalen Erdmagnetfeldes wiedergeben.

11. Magnetometer nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder digitaler Kompaß nach Anspruch 9 oder 10, wobei der amorphe Kern aus einer amorphen, magnetischen Legierung besteht.

12. Magnetometer nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und 11 oder digitaler Kompaß nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Oszillatortreibereinrichtung einen Schmitttriggerschaltkreis aufweist.

13. Magnetometer nach einem der Ansprüche 1 bis 8, 11 und 12 oder digitaler Kompaß nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei der oder jeder amorphe Kern eine magnetische Permeabilität hat, die einen im wesentlichen linearen Bereich der Permeabilität aufweist.