JPH09126780A - 磁気方位センサ - Google Patents
磁気方位センサInfo
- Publication number
- JPH09126780A JPH09126780A JP30827795A JP30827795A JPH09126780A JP H09126780 A JPH09126780 A JP H09126780A JP 30827795 A JP30827795 A JP 30827795A JP 30827795 A JP30827795 A JP 30827795A JP H09126780 A JPH09126780 A JP H09126780A
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- Japan
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- magnetic
- axis
- sensor
- bias
- magnetoresistive element
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 部品点数を削減することで、組立工程の煩雑
さを低減し、温度ドリフトや経時変化のばらつきの少な
い磁気方位センサの提供。 【解決手段】 １個の磁気抵抗素子１に印加する磁界の
方向が互いに９０度の角度となるように、二つのバイア
スコイル４，５を配置し、この二つのバイアスコイル
４，５に交互に１パルスの交流矩形波電流を加え、磁気
抵抗素子１の出力差を検知することを特徴とした磁気方
位センサ。
さを低減し、温度ドリフトや経時変化のばらつきの少な
い磁気方位センサの提供。 【解決手段】 １個の磁気抵抗素子１に印加する磁界の
方向が互いに９０度の角度となるように、二つのバイア
スコイル４，５を配置し、この二つのバイアスコイル
４，５に交互に１パルスの交流矩形波電流を加え、磁気
抵抗素子１の出力差を検知することを特徴とした磁気方
位センサ。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気センサを用い
た磁気方位センサに関し、特に、部品点数の削減、及び
周囲温度の変化、又は経時変化に対して、安定な磁気方
位センサ及び磁気方位の測定方法に関する。
た磁気方位センサに関し、特に、部品点数の削減、及び
周囲温度の変化、又は経時変化に対して、安定な磁気方
位センサ及び磁気方位の測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は、磁気方位センサの原理図であ
る。磁気方位センサによる方位は、地球上の重力方向を
Ｚ軸とした場合のＸ軸及びＹ軸の磁気量比から求めるこ
とができる。即ち、図３において、Ｘ軸及びＹ軸と平行
で、かつ、磁気センサ７及び磁気センサ８を、それぞれ
直交するように配置し、互いに磁気センサの感度、及び
オフセット電圧が同一となるよう調整する。
る。磁気方位センサによる方位は、地球上の重力方向を
Ｚ軸とした場合のＸ軸及びＹ軸の磁気量比から求めるこ
とができる。即ち、図３において、Ｘ軸及びＹ軸と平行
で、かつ、磁気センサ７及び磁気センサ８を、それぞれ
直交するように配置し、互いに磁気センサの感度、及び
オフセット電圧が同一となるよう調整する。
【０００３】この時、Ｘ軸の磁気センサの出力が最大値
Ｖ1となるところを原点とし（方位角度θ＝０度）、Ｘ
Ｙ平面上で２個の磁気センサを角度θ回転させた場合、
Ｘ軸及びＹ軸のそれぞれの磁気センサ７及び磁気センサ
８のセンサ出力をＶX及びＶYで示すと、下式で表され
る。
Ｖ1となるところを原点とし（方位角度θ＝０度）、Ｘ
Ｙ平面上で２個の磁気センサを角度θ回転させた場合、
Ｘ軸及びＹ軸のそれぞれの磁気センサ７及び磁気センサ
８のセンサ出力をＶX及びＶYで示すと、下式で表され
る。
【０００４】 ＶX＝Ｖ1ｃｏｓθ ・・・・・・・・・・・ ＶY＝Ｖ1ｓｉｎθ ・・・・・・・・・・・ 従って、角度θを求めるには、以下に示す演算を行う。 θ＝ｔａｎ-1（ＶY／ＶX） ・・・・・・・・・・・ なお、角度θは、表１に示す範囲で分類される。
【０００５】
【０００６】以上のように、従来の磁気方位センサは、
Ｘ軸及びＹ軸に磁気センサをそれぞれ１個配置し、互い
の磁気センサの感度及びオフセット電圧を同一に調整し
た後に使用され、方位計算は、回路処理にて行われてい
た。
Ｘ軸及びＹ軸に磁気センサをそれぞれ１個配置し、互い
の磁気センサの感度及びオフセット電圧を同一に調整し
た後に使用され、方位計算は、回路処理にて行われてい
た。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の磁気方
位センサは、上記に示したように、２個の磁気センサを
必要とし、更に、互いの磁気センサの感度及びオフセッ
ト電圧を同一に調整しなければ使用できないものであ
り、組立工程の煩雑さを伴うものである。又、温度ドリ
フトや経時変化等、信頼性に関しても、個々にばらつき
があり、そのばらつきの差が方位角度の誤差として現れ
る欠点を有している。従って、本発明は、部品点数を削
減し、組立工程を簡略化した、安価で、かつ、方位角度
の誤差のない、信頼性の高い磁気方位センサを提供する
ことにある。
位センサは、上記に示したように、２個の磁気センサを
必要とし、更に、互いの磁気センサの感度及びオフセッ
ト電圧を同一に調整しなければ使用できないものであ
り、組立工程の煩雑さを伴うものである。又、温度ドリ
フトや経時変化等、信頼性に関しても、個々にばらつき
があり、そのばらつきの差が方位角度の誤差として現れ
る欠点を有している。従って、本発明は、部品点数を削
減し、組立工程を簡略化した、安価で、かつ、方位角度
の誤差のない、信頼性の高い磁気方位センサを提供する
ことにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、地球上の重力
方向をＺ軸とし、Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸で示される３次元立
体空間のＸ軸及びＹ軸の磁気量を磁気センサで検出し、
前記磁気センサの出力を増幅する増幅回路とＸ軸及びＹ
軸の出力比（Ｙ／Ｘ）を演算する演算回路を備え、前記
出力比から方位を求める磁気センサにおいて、Ｘ軸及び
Ｙ軸の磁気量及び磁気量比検出を１個の磁気抵抗素子で
行うことを特徴とする磁気方位センサである。
方向をＺ軸とし、Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸で示される３次元立
体空間のＸ軸及びＹ軸の磁気量を磁気センサで検出し、
前記磁気センサの出力を増幅する増幅回路とＸ軸及びＹ
軸の出力比（Ｙ／Ｘ）を演算する演算回路を備え、前記
出力比から方位を求める磁気センサにおいて、Ｘ軸及び
Ｙ軸の磁気量及び磁気量比検出を１個の磁気抵抗素子で
行うことを特徴とする磁気方位センサである。
【０００９】本発明は、磁気抵抗素子には、バイアス磁
界を印加させるためのバイアスコイルが二つ存在し、前
記バイアスコイルによって生じるバイアス磁界は、互い
に９０度の角度となるように、二つのバイアスコイルを
配置してあることを特徴とする上記磁気方位センサであ
る。
界を印加させるためのバイアスコイルが二つ存在し、前
記バイアスコイルによって生じるバイアス磁界は、互い
に９０度の角度となるように、二つのバイアスコイルを
配置してあることを特徴とする上記磁気方位センサであ
る。
【００１０】本発明は、増幅回路はハイパスフィルタを
含む増幅回路で構成されていることを特徴とする上記磁
気方位センサである。
含む増幅回路で構成されていることを特徴とする上記磁
気方位センサである。
【００１１】本発明は、演算回路は、マイクロコンピュ
ータを含む回路で構成されていることを特徴とする上記
磁気方位センサである。
ータを含む回路で構成されていることを特徴とする上記
磁気方位センサである。
【００１２】本発明は、同一の磁気抵抗素子を用い、該
磁気抵抗素子に互いに９０度の角度となるようなバイア
ス磁界を時分割して加え、磁気抵抗素子の出力を前記バ
イアス磁界と同期させて処理することにより行うことを
特徴とする磁気方位の測定方法である。
磁気抵抗素子に互いに９０度の角度となるようなバイア
ス磁界を時分割して加え、磁気抵抗素子の出力を前記バ
イアス磁界と同期させて処理することにより行うことを
特徴とする磁気方位の測定方法である。
【００１３】（作用）本発明においては、磁気センサと
して１個の磁気抵抗素子を使用し、前記磁気抵抗素子に
印加するバイアス磁界の方向を互いに９０度の角度とな
るように、二つのバイアスコイルを配置し、２個のバイ
アスコイルに交互に１パルスの交流矩形波電流を加え、
前記交流矩形波電流の正、及び負のタイミングと同期し
て、前記磁気抵抗素子の出力を検出し、その差をハイパ
スフィルタを含む増幅回路で増幅して、１軸の磁気セン
サ出力とし、二つのバイアスコイルに交互に交流矩形波
電流を加えることにより、２軸の磁気センサを構成し、
前記２軸の磁気センサの出力をマイクロコンピュータに
入力し、方位角度の計算を行う。このことにより、比較
的簡単に組立工程を簡素化し、各軸の磁気センサ出力の
ばらつきや経時変化を除去することが可能となる。
して１個の磁気抵抗素子を使用し、前記磁気抵抗素子に
印加するバイアス磁界の方向を互いに９０度の角度とな
るように、二つのバイアスコイルを配置し、２個のバイ
アスコイルに交互に１パルスの交流矩形波電流を加え、
前記交流矩形波電流の正、及び負のタイミングと同期し
て、前記磁気抵抗素子の出力を検出し、その差をハイパ
スフィルタを含む増幅回路で増幅して、１軸の磁気セン
サ出力とし、二つのバイアスコイルに交互に交流矩形波
電流を加えることにより、２軸の磁気センサを構成し、
前記２軸の磁気センサの出力をマイクロコンピュータに
入力し、方位角度の計算を行う。このことにより、比較
的簡単に組立工程を簡素化し、各軸の磁気センサ出力の
ばらつきや経時変化を除去することが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。
づいて説明する。
【００１５】図１は、本発明の磁気方位センサの磁気抵
抗素子の構成図であり、図１（ａ）は、磁気抵抗素子に
コイルを巻線する前の状態を示す平面図、図１（ｂ）
は、磁気抵抗素子にコイルを巻線した後の状態を示す平
面図である。
抗素子の構成図であり、図１（ａ）は、磁気抵抗素子に
コイルを巻線する前の状態を示す平面図、図１（ｂ）
は、磁気抵抗素子にコイルを巻線した後の状態を示す平
面図である。
【００１６】図１（ａ）に示すように、磁気抵抗素子１
を巻線用のボビン２の中に挿入し、磁気抵抗素子１用の
磁気抵抗素子端子３をボビン２の外部に引き出してい
る。又、図１（ｂ）に示すように、ボビン２には、バイ
アスコイル４及びこれと直交するバイアスコイル５用の
端子ピン６が配置されており、バイアスコイル４及びバ
イアスコイル５を、巻線後に終端を前記端子ピン６に半
田絡げしている。
を巻線用のボビン２の中に挿入し、磁気抵抗素子１用の
磁気抵抗素子端子３をボビン２の外部に引き出してい
る。又、図１（ｂ）に示すように、ボビン２には、バイ
アスコイル４及びこれと直交するバイアスコイル５用の
端子ピン６が配置されており、バイアスコイル４及びバ
イアスコイル５を、巻線後に終端を前記端子ピン６に半
田絡げしている。
【００１７】二つのバイアスコイルは、十字型に配置さ
れ、それぞれのバイアスコイル４及びバイアスコイル５
に電流を流した際に、バイアス磁界の方向が互いに９０
度の角度となるよう構成している。
れ、それぞれのバイアスコイル４及びバイアスコイル５
に電流を流した際に、バイアス磁界の方向が互いに９０
度の角度となるよう構成している。
【００１８】図２は、本発明に基づく磁気方位センサの
回路ブロック図である。図２に示すように、まず、互い
に発生するバイアス磁界の方向が９０度の角度となるよ
うに配置されているバイアスコイル４の印加電流発振器
１７、及びバイアスコイル５の印加電流発振器１８が存
在し、交流矩形波電流を１パルスずつ交互に前記バイア
スコイル４及びバイアスコイル５に流す。次に、前記交
流矩形波電流の正、及び負のタイミングと同期して、前
記磁気抵抗素子の出力を検出し、その差をハイパスフィ
ルタ９を含む増幅回路１０で増幅して、Ｘ軸及びＹ軸の
磁気センサ出力を得る。前記Ｘ軸及びＹ軸の磁気センサ
出力をＡ／Ｄコンバータ１１を通してマイクロコンピュ
ータ１２に入力し、方位角度の計算を行い、磁気方位出
力１３を得る。
回路ブロック図である。図２に示すように、まず、互い
に発生するバイアス磁界の方向が９０度の角度となるよ
うに配置されているバイアスコイル４の印加電流発振器
１７、及びバイアスコイル５の印加電流発振器１８が存
在し、交流矩形波電流を１パルスずつ交互に前記バイア
スコイル４及びバイアスコイル５に流す。次に、前記交
流矩形波電流の正、及び負のタイミングと同期して、前
記磁気抵抗素子の出力を検出し、その差をハイパスフィ
ルタ９を含む増幅回路１０で増幅して、Ｘ軸及びＹ軸の
磁気センサ出力を得る。前記Ｘ軸及びＹ軸の磁気センサ
出力をＡ／Ｄコンバータ１１を通してマイクロコンピュ
ータ１２に入力し、方位角度の計算を行い、磁気方位出
力１３を得る。
【００１９】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の磁気方
位センサによれば、従来、磁気センサが２個必要であっ
たのが、１個に削減され、又、増幅回路等も磁気センサ
１個相当の部品点数に削減されるため、部品点数及び組
立工数の簡素化を図ることができる。更に、磁気センサ
の感度及びオフセット電圧調整等が不必要となるため、
調整工数の削減を図ることができる。
位センサによれば、従来、磁気センサが２個必要であっ
たのが、１個に削減され、又、増幅回路等も磁気センサ
１個相当の部品点数に削減されるため、部品点数及び組
立工数の簡素化を図ることができる。更に、磁気センサ
の感度及びオフセット電圧調整等が不必要となるため、
調整工数の削減を図ることができる。
【００２０】又、別々の磁気センサを使用することによ
って生じる個々の経時変化等による方位誤差が、本発明
では、同一の磁気センサで２軸の出力を得るために、互
いにキャンセルされ、経時変化等による方位計算誤差を
考慮する必要がなくなる利点を有しており、各軸の磁気
センサ出力のばらつきや経時変化を除去することが可能
となる。
って生じる個々の経時変化等による方位誤差が、本発明
では、同一の磁気センサで２軸の出力を得るために、互
いにキャンセルされ、経時変化等による方位計算誤差を
考慮する必要がなくなる利点を有しており、各軸の磁気
センサ出力のばらつきや経時変化を除去することが可能
となる。
【図１】本発明の磁気方位センサの磁気抵抗素子の構成
図。図１（ａ）は、磁気抵抗素子にコイルを巻線する前
の状態を示す平面図。図１（ｂ）は磁気抵抗素子にコイ
ルを巻線した後の状態を示す平面図。
図。図１（ａ）は、磁気抵抗素子にコイルを巻線する前
の状態を示す平面図。図１（ｂ）は磁気抵抗素子にコイ
ルを巻線した後の状態を示す平面図。
【図２】本発明の磁気方位センサの回路ブロック図。
【図３】磁気方位センサの原理図。
１ 磁気抵抗素子 ２ ボビン ３ 磁気抵抗素子端子 ４，５ バイアスコイル ６ 端子ピン ７，８ 磁気センサ ９ ハイパスフィルタ １０ 増幅回路 １１ Ａ／Ｄコンバータ １２ マイクロコンピュータ １３ 磁気方位出力 １７ バイアスコイル４の印加電流発振器 １８ バイアスコイル５の印加電流発振器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 43/08 Ｇ０１Ｒ 33/06 Ｒ
Claims (5)
- 【請求項１】 地球上の重力方向をＺ軸とし、Ｘ，Ｙ，
Ｚの３軸で示される３次元立体空間のＸ軸及びＹ軸の磁
気量を磁気センサで検出し、前記磁気センサの出力を増
幅する増幅回路とＸ軸及びＹ軸の出力比（Ｙ／Ｘ）を演
算する演算回路を備え、前記出力比から方位を求める磁
気センサにおいて、Ｘ軸及びＹ軸の磁気量及び磁気量比
検出を１個の磁気抵抗素子で行うことを特徴とする磁気
方位センサ。 - 【請求項２】 磁気抵抗素子には、バイアス磁界を印加
させるためのバイアスコイルが二つ存在し、前記バイア
スコイルによって生じるバイアス磁界は、互いに９０度
の角度となるように、二つのバイアスコイルを配置して
あることを特徴とする請求項１記載の磁気方位センサ。 - 【請求項３】 増幅回路はハイパスフィルタを含む増幅
回路で構成されていることを特徴とする請求項１記載の
磁気方位センサ。 - 【請求項４】 演算回路は、マイクロコンピュータを含
む回路で構成されていることを特徴とする請求項１記載
の磁気方位センサ。 - 【請求項５】 同一の磁気抵抗素子を用い、該磁気抵抗
素子に互いに９０度の角度となるようなバイアス磁界を
時分割して加え、磁気抵抗素子の出力を前記バイアス磁
界と同期させて処理することにより行うことを特徴とす
る磁気方位の測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30827795A JPH09126780A (ja) | 1995-10-31 | 1995-10-31 | 磁気方位センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30827795A JPH09126780A (ja) | 1995-10-31 | 1995-10-31 | 磁気方位センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09126780A true JPH09126780A (ja) | 1997-05-16 |
Family
ID=17979099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30827795A Withdrawn JPH09126780A (ja) | 1995-10-31 | 1995-10-31 | 磁気方位センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09126780A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000017667A1 (de) * | 1998-09-22 | 2000-03-30 | Robert Bosch Gmbh | Magnetoresistives sensorelement mit wahlweiser magnetisierungsrichtung der biasschicht |
| US7304475B2 (en) * | 2003-03-25 | 2007-12-04 | Honeywell Federal Manufacturing & Technologies | Mechanism for and method of biasing magnetic sensor |
| WO2008065574A3 (en) * | 2006-11-27 | 2008-08-21 | Nxp Bv | A magnetic field sensor circuit |
| JP2013101116A (ja) * | 2011-11-04 | 2013-05-23 | Honeywell Internatl Inc | 単一の磁気抵抗センサを使用して磁場の平面方向の磁場コンポーネントを決定するのための装置および方法 |
| WO2020135137A1 (zh) * | 2018-12-29 | 2020-07-02 | 江苏多维科技有限公司 | 一种磁导航传感器及磁导航*** |
-
1995
- 1995-10-31 JP JP30827795A patent/JPH09126780A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000017667A1 (de) * | 1998-09-22 | 2000-03-30 | Robert Bosch Gmbh | Magnetoresistives sensorelement mit wahlweiser magnetisierungsrichtung der biasschicht |
| US6373247B1 (en) | 1998-09-22 | 2002-04-16 | Robert Bosch Gmbh | Magnetoresistive sensor element with selective magnetization direction of the bias layer |
| US7304475B2 (en) * | 2003-03-25 | 2007-12-04 | Honeywell Federal Manufacturing & Technologies | Mechanism for and method of biasing magnetic sensor |
| WO2008065574A3 (en) * | 2006-11-27 | 2008-08-21 | Nxp Bv | A magnetic field sensor circuit |
| US7818890B2 (en) | 2006-11-27 | 2010-10-26 | Nxp B.V. | Magnetic field sensor circuit |
| JP2013101116A (ja) * | 2011-11-04 | 2013-05-23 | Honeywell Internatl Inc | 単一の磁気抵抗センサを使用して磁場の平面方向の磁場コンポーネントを決定するのための装置および方法 |
| WO2020135137A1 (zh) * | 2018-12-29 | 2020-07-02 | 江苏多维科技有限公司 | 一种磁导航传感器及磁导航*** |
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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 |