JPS6154163B2 - - Google Patents
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- JPS6154163B2 JPS6154163B2 JP9028380A JP9028380A JPS6154163B2 JP S6154163 B2 JPS6154163 B2 JP S6154163B2 JP 9028380 A JP9028380 A JP 9028380A JP 9028380 A JP9028380 A JP 9028380A JP S6154163 B2 JPS6154163 B2 JP S6154163B2
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- G01C17/02—Magnetic compasses
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は自動車、船舶などに塔載する地磁気を
利用した方位計に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an azimuth meter mounted on an automobile, a ship, etc. that utilizes geomagnetism.
地磁気を利用した方位計は、当然車体や船体の
磁気の影響を受ける。即ち車体や船体は鉄鋼で出
来ている為に磁化し、この磁気が地磁気の方向を
狂わせるものである。 A compass that uses the earth's magnetic field is naturally affected by the magnetic field of the vehicle or ship. In other words, because the bodies of cars and ships are made of steel, they become magnetized, and this magnetism disturbs the direction of the earth's magnetic field.
先づ、本発明の関係するところの地磁気の検出
方法について述べる。方法の基準として用いるの
は、地磁気の水平成分方向であり、この地磁気の
水平成分方向の検出には種々の手段が考えられて
いるが、本発明が関係するところの、地磁気の水
平成分によつて発電した交流起電力から方位を求
める方法を説明しておく。第1図において図中、
1は垂直な回転軸であり、モーター14により回
転させられている。2は回転軸1に固定されて回
転する磁性体で、両端に翼15,16を持ち、且
つコイル4を貫通している。コイル4はボビン3
に巻かれており、その両端が端子5,6に取り出
されている。コイル4は回転軸1に同心状に置か
れ、回転せぬ様に固定されている。これら磁性体
2、コイル4は地磁気検出部を構成するものであ
る。7は回転軸1に固定されて廻る半円形の光学
的シヤツターであり、8,9は光電スイツチであ
り、それぞれ回転軸1を中心にして90゜の位置を
ずらしておかれている。10,11は光電スイツ
チ8の出力端子、12,13は光電スイツチ9の
出力端子である。磁性体2と光学シヤツター7と
は回転軸1で同時に回転する。こられ光学シヤツ
タ7、光電スイツチ8,9は同期信号発生部を構
成するものである。 First, a method for detecting geomagnetism, which is related to the present invention, will be described. The direction of the horizontal component of the geomagnetic field is used as a reference for the method, and various means have been considered for detecting the horizontal component direction of the geomagnetic field. I will explain how to find the direction from the alternating current electromotive force generated. In Figure 1,
Reference numeral 1 denotes a vertical rotation axis, which is rotated by a motor 14. A magnetic body 2 is fixed to the rotating shaft 1 and rotates, has wings 15 and 16 at both ends, and passes through the coil 4. Coil 4 is bobbin 3
The wire is wound around the wire, and both ends thereof are taken out to terminals 5 and 6. The coil 4 is placed concentrically with the rotating shaft 1 and fixed so as not to rotate. These magnetic bodies 2 and coils 4 constitute a geomagnetism detection section. 7 is a semicircular optical shutter that is fixed to the rotating shaft 1 and rotates, and 8 and 9 are photoelectric switches, each of which is shifted by 90 degrees with respect to the rotating shaft 1. 10 and 11 are output terminals of the photoelectric switch 8, and 12 and 13 are output terminals of the photoelectric switch 9. The magnetic body 2 and the optical shutter 7 rotate at the same time about the rotating shaft 1. The optical shutter 7 and photoelectric switches 8 and 9 constitute a synchronizing signal generating section.
次にコイル4、光電スイツチ8,9から得られ
る出力について述べる。 Next, the outputs obtained from the coil 4 and photoelectric switches 8 and 9 will be described.
先づ、コイル4に得られる信号について述べる
と、磁性体2はコイル4を貫通して軸1により回
転しているが、この時磁性体2は翼部15,16
を持つており、この翼部15,16が地磁気の水
平成分を第2図の如く導く。即ち、今地磁気の水
平成分が紙面の左から右に向いてある時、磁束は
磁性体の翼部15,16に集められ、磁性体2の
内部を垂直に通つて流れる。従つてコイル4の中
心部を通る垂直な磁束が発生する。磁性体2がな
ければコイル4の中心を通る垂直な磁束がなかつ
たのであり、翼を持つた磁性体2により地磁気の
水平成分が垂直成分に変換されるのである。そこ
で、この磁性体2を垂直な回転軸1により回転さ
せると、磁性体2には地磁気の水平成分が垂直成
分に変換されながら周期的にその大きさと向きを
変えて通ることになる。その様子は第3図で明ら
かである。第3図は第2図を上から見た図であ
る。磁性体2の翼部15,16は地磁気の水平成
分とwtなる角度をなしている。但しwは磁性体
2の回転角速度、tは時間である。t=0なる
時、即ち翼部15,16が地磁気の水平成分と同
方向な時に於いて磁性体2を垂直に、(紙面に直
角に)通る磁束をF0とすると、翼がwtなる方向
にある時には当然F0coswtなる大きさの磁束が磁
性体2を通ることになる。この磁束はコイル4の
中を通つており、従つてコイル4にはF0coswtな
る磁束の変化により起電力を発生する。即ち
E∝d/dt(F0coswt)
∝F0sinwt
であつて、コイル4には軸1の回転と同周期の交
流起電力が発生するのである。翼部15,16が
磁気の方向に向いている瞬間が磁束が最も大きく
て、且つ変化の最も少い瞬間であるため起電力が
零の瞬間である。これは前述の式にも現れてい
る。これを第5図のaに示した。 First, talking about the signal obtained from the coil 4, the magnetic body 2 passes through the coil 4 and is rotated by the shaft 1. At this time, the magnetic body 2
These wing parts 15 and 16 guide the horizontal component of the earth's magnetic field as shown in FIG. That is, when the horizontal component of the earth's magnetism is oriented from left to right in the paper, the magnetic flux is collected at the wings 15 and 16 of the magnetic body and flows vertically through the inside of the magnetic body 2. Therefore, a perpendicular magnetic flux passing through the center of the coil 4 is generated. Without the magnetic body 2, there would be no vertical magnetic flux passing through the center of the coil 4, and the magnetic body 2 with wings converts the horizontal component of the earth's magnetism into a vertical component. Therefore, when the magnetic body 2 is rotated by the vertical rotation axis 1, the horizontal component of the earth's magnetism passes through the magnetic body 2 while being converted into a vertical component while periodically changing its magnitude and direction. This situation is clear in Figure 3. FIG. 3 is a top view of FIG. The wing parts 15 and 16 of the magnetic body 2 form an angle wt with the horizontal component of the earth's magnetism. However, w is the rotational angular velocity of the magnetic body 2, and t is time. When t=0, that is, when the blade parts 15 and 16 are in the same direction as the horizontal component of the earth's magnetism, if the magnetic flux passing through the magnetic body 2 perpendicularly (at right angles to the paper) is F 0 , then the direction in which the blade becomes wt , a magnetic flux of the magnitude F 0 coswt naturally passes through the magnetic body 2. This magnetic flux passes through the coil 4, and therefore an electromotive force is generated in the coil 4 due to a change in the magnetic flux F 0 coswt. That is, E∝d/dt(F 0 coswt) ∝F 0 sinwt, and an AC electromotive force having the same period as the rotation of the shaft 1 is generated in the coil 4. The moment when the wing parts 15 and 16 are oriented in the magnetic direction is the moment when the magnetic flux is the largest and the change is the smallest, so the electromotive force is zero. This also appears in the formula above. This is shown in Figure 5a.
次に、同期信号発生部で得られる信号出力につ
いて述べる。発光素子、受光素子の対によりなつ
ている光電スイツチ8,9はその間を光学的シヤ
ツター7でON−OFFすることにより電気的な
ON−OFF出力が得られるものである。かゝる光
電スイツチ或はフオトカツプラーを回転軸1を中
心にして互に90°ずらせて設けてある。一方回転
軸1には半円形の光学的シヤツター7が固定され
ており、回転軸1と一体に回転する。シヤツター
7は半円形であるため、一回転の間にフオトカツ
プラーの光路を半回転毎にON−OFFする。従つ
て、フオトカツプラーの電気出力端子には、ON
−OFFの期間が等しいところのデユーテイーレ
シオが1なる矩形波が得られる。そして、フオト
カツプラー8と9とは90゜だけ位置がずれている
ために、夫々から得られる矩形波出力の位相は90
°だけずれていることになる。これらの出力を第
5図のb、及びcに示した。 Next, the signal output obtained by the synchronization signal generator will be described. Photoelectric switches 8 and 9, which are made up of a pair of light-emitting elements and light-receiving elements, can be turned on and off by an optical shutter 7.
It is possible to obtain ON-OFF output. Such photoelectric switches or photocouplers are arranged 90 degrees apart from each other about the rotation axis 1. On the other hand, a semicircular optical shutter 7 is fixed to the rotating shaft 1 and rotates together with the rotating shaft 1. Since the shutter 7 is semicircular, the optical path of the photo coupler is turned on and off every half rotation during one rotation. Therefore, the photo coupler's electrical output terminal is ON.
A rectangular wave with a duty ratio of 1 is obtained where the -OFF periods are equal. Since the positions of photo couplers 8 and 9 are shifted by 90 degrees, the phase of the square wave output obtained from each is 90 degrees.
It is shifted by °. These outputs are shown in Fig. 5b and c.
以上で第1図の各部より得られる信号の説明を
終つたが、これらの信号から得られる方向信号に
ついて述べる。第5図に示したa,b,cの各信
号のうち、b,cの矩形波は地磁気の方向には全
く関係なく時間的に繰り返して得られるが、aの
交流信号は地磁気の水平成分の方向により位相の
変化が現れる。即ち、回転する磁性体2の翼部1
5,16が地磁気の水平成分方向を向くタイミン
グが地磁気の方向により異なるからである。今第
5図の如く、波形aとcとの位相差をθ゜、波形
bとcとの位相差を90°とする。交流信号aを同
期信号bでスイツチングすると、平均直流電圧
VY∝∫〓+90゜〓−90sint・dt∝sinθ
また交流信号aを同期信号cでスイツチングす
ると、平均直流電圧
VX∝∫〓+180゜〓sint・dt∝cosθ
が得られる。 This completes the explanation of the signals obtained from each part in FIG. 1, and now we will discuss the direction signals obtained from these signals. Among the signals a, b, and c shown in Figure 5, the rectangular waves b and c are obtained repeatedly over time without any relation to the direction of the geomagnetic field, but the alternating current signal a is the horizontal component of the geomagnetic field. A change in phase appears depending on the direction of . That is, the wing portion 1 of the rotating magnetic body 2
This is because the timing at which the magnets 5 and 16 point in the direction of the horizontal component of the earth's magnetism differs depending on the direction of the earth's magnetism. As shown in FIG. 5, it is assumed that the phase difference between waveforms a and c is θ°, and the phase difference between waveforms b and c is 90°. When AC signal a is switched with synchronous signal b, the average DC voltage V Y ∝∫〓 +90゜〓 -90 sint・dt∝sinθ When AC signal a is switched with synchronous signal c, the average DC voltage V X ∝∫〓 +180゜〓sint・dt∝cosθ is obtained.
このVX,VYから、θが VY/VX=tanθ,θ=tan-1VY/VX として求められる。 From these V X and V Y , θ is determined as V Y /V X =tan θ, θ=tan −1 V Y /V X.
ところで、上述した方位計ではそれぞれのa,
b,cの信号を位相も含めて実現するための磁性
体2及び光学シヤツタ7及びフオトカツプラー
8,9の配置の実現例を回転軸方向より見ると第
4図の通りである。ここで半円形のシヤツター7
と磁性体2は回転軸1に固定されて矢印の方向に
回転するものとし、地磁気の水平成分の方向をフ
オトカツプラー9の方向にとつたX軸と0゜なる
角度を持つものとすると、フオトカツプラー8は
9と90゜の角度をもつて設けてあり、その方向に
Y軸を考える。第4図において、光学シヤツター
7はフオトカツプラー9を開く瞬間即ちONの瞬
間を示し、フオトカツプラー8は既に開いてON
となつている。また磁性体2の翼部15,16は
磁束に直角な位置から既にθ゜だけ回つているの
で、コイル4の起電力はsinθ゜の値の瞬間であ
る。フオトカツプラー9の出力は第5図のcの出
力、フオトカツプラー8の出力は第5図のbの出
力となる。第4図においては翼部15,16の方
向とシヤツター7の直径陵線とは相対的に丁度直
角になる様に軸1に固定されている。 By the way, in the direction meter mentioned above, each a,
An example of the arrangement of the magnetic body 2, optical shutter 7, and photo couplers 8, 9 for realizing signals b and c including their phases is shown in FIG. 4 when viewed from the direction of the rotation axis. Here, the semicircular shutter 7
Assume that the magnetic body 2 is fixed to the rotation shaft 1 and rotates in the direction of the arrow, and that it has an angle of 0° with the X-axis with the direction of the horizontal component of the earth's magnetism in the direction of the photo coupler 9. The photo coupler 8 is provided at an angle of 9 and 90 degrees, and the Y axis is considered in that direction. In FIG. 4, the optical shutter 7 shows the moment when the photo coupler 9 is opened, that is, the moment when it is turned on, and the photo coupler 8 is already opened and turned on.
It is becoming. Furthermore, since the wing portions 15 and 16 of the magnetic body 2 have already turned by θ° from the position perpendicular to the magnetic flux, the electromotive force of the coil 4 is at the instant of the value of sin θ°. The output of the photo coupler 9 is the output c in FIG. 5, and the output of the photo coupler 8 is the output b in FIG. In FIG. 4, the blades 15 and 16 are fixed to the shaft 1 so that the direction of the shutter 7 and the diameter line of the shutter 7 are exactly perpendicular to each other.
以上に述べた手段により、地磁気の水平成分を
回転運動する感磁素子が切ることによつて得た交
流起電力の位相と、同じ回転運動によつて得る同
期信号の位相との位相差から方位を求めることが
出来る。 By the means described above, the direction is determined from the phase difference between the phase of the AC electromotive force obtained by cutting the horizontal component of the earth's magnetism by a rotating magnetic sensing element and the phase of the synchronization signal obtained by the same rotational movement. can be found.
かゝる方位検出システムを自動車や船舶などに
適応せんとする時、車体や船体の磁性体の影響が
新しい問題となる。ここには二つの問題が存在す
る。 When trying to apply such a direction detection system to automobiles, ships, etc., a new problem arises due to the influence of magnetic materials in the car or ship's body. There are two problems here.
一つは車体などの永久磁化による磁気があるこ
と、他の一つは車体などの磁界中における誘導磁
化である。前者は車体などが磁石として働くこと
により地磁気に別な磁界を加える効果であり、後
者は車体などが地磁気の場を乱す効果である。誘
導磁化は車体などの形状に依存し、地磁気に対す
る車体の置き方により乱れ方が変化するので一定
の影響があるとは云えない。一方、車体の固有な
永久磁化による影響は一定のものである。本発明
はこの永久磁化の影響を補正する手段について提
案するものである。 One is magnetism due to permanent magnetization of the car body, and the other is induced magnetization in the magnetic field of the car body. The former is an effect in which the body of a car acts as a magnet, adding another magnetic field to the earth's magnetic field, and the latter is the effect that the body of a car, etc., disturbs the earth's magnetic field. Induced magnetization depends on the shape of the vehicle body, etc., and the way it is disturbed changes depending on how the vehicle body is placed in relation to the earth's magnetism, so it cannot be said that there is a fixed effect. On the other hand, the influence of the inherent permanent magnetization of the vehicle body is constant. The present invention proposes a means for correcting the influence of this permanent magnetization.
先づ、従来の方法の原理を第6図で説明する。
第6図において線分OAで示したベクトルを地磁
気の水平成分として、線分OBで示したベクトル
を車体などの永久磁化による磁気のベクトルとす
る。この時、地磁気の水平成分ベクトルと車体の
磁気との合成磁気ベクトルは線分OCとなり、そ
の方向は元来の地磁気の方向から△θだけ角度が
ズレており、これが誤差となる。この誤差を避け
るためには、車体の磁気OBと大きさが等しく方
向が反対な磁気ベクトルOB′を加えてOBと相殺
してやればよい。第7図、第8図はその実現例で
ある。第7図は交流起電力を得るための回転磁性
体2及びコイル4の同軸線上に接近して設けた2
極のリングマグネツト22の漏洩磁気の水平成分
が車体の磁気の水平成分と丁度大きさが等しく方
向が反対となる様に設定したもので、マグネツト
22の発電部からの距離及び方向が自在に調整出
来る様に支柱21で支えられていて、調整後はビ
ス23で固定される。この方式では一つのマグネ
ツトで補正が出来るため構造が非常に簡単である
特徴があるが、調整がやゝ面倒である。即ちマグ
ネツトの距離と方向とを同時変えながら調整せね
ばならないからである。調整を2回の分離独立し
た調整で行うことが出来るのが第8図の例であ
る。 First, the principle of the conventional method will be explained with reference to FIG.
In FIG. 6, the vector indicated by line segment OA is the horizontal component of the earth's magnetism, and the vector indicated by line segment OB is the magnetic vector due to permanent magnetization of the vehicle body, etc. At this time, the composite magnetic vector of the horizontal component vector of the earth's magnetism and the magnetism of the vehicle body becomes a line segment OC, and its direction deviates from the original direction of the earth's magnetism by an angle of Δθ, which causes an error. In order to avoid this error, a magnetic vector OB' having the same magnitude and opposite direction as the magnetic OB of the vehicle body can be added to cancel the magnetic vector OB. FIGS. 7 and 8 are examples of its implementation. Figure 7 shows a rotating magnetic body 2 and a coil 4 that are arranged close to each other on the coaxial line to obtain an alternating current electromotive force.
It is set so that the horizontal component of the leakage magnetism of the ring magnet 22 of the pole is exactly equal in magnitude to the horizontal component of the magnetic field of the car body, and the direction is opposite, so that the distance and direction of the magnet 22 from the power generation part can be freely adjusted. It is supported by pillars 21 so that it can be adjusted, and is fixed with screws 23 after adjustment. This method has a very simple structure because correction can be made with one magnet, but adjustment is a little troublesome. That is, it is necessary to adjust the distance and direction of the magnet while simultaneously changing it. In the example shown in FIG. 8, the adjustment can be performed in two separate and independent adjustments.
第8図はマグネツトの代りに交叉して巻いた2
つのコイル25,26に電流を流して電磁石とす
るもので、コイルの位置は固定されていて、補正
のために必要な磁気の強度と方向は電流を変えて
自由に作り出すことが出来る。即ち第6図におい
て補正に必要な磁気OB′は例えば直交した2つの
磁気OD及びOEに分解して考え、このOD,OEを
2つのコイルで別々に作り出せばよい。第8図は
この原理に従つて互に直角な方向に巻いたコイル
を設けている。但し一般的には必ずしも直交した
コイルでなくても、独立した2つの方向に巻いた
コイルでよいことは当然である。この方式の特長
は大きさと方向を同時に調整する必要がなく、2
つの方向で別々に独立して励磁電流の大きさを調
整すれば結果として大きさと方向が決ることにな
り、調整がやり易い。しかし反面、欠点として2
つのコイルに励磁電流を供給する2つの電流源が
必要であり、且つこの電流源は電流の方向も大き
さも任意に可変なものが必要であるので回路的に
は複雑なものとなる。 Figure 8 shows 2 wires wound in a crossed manner instead of a magnet.
An electromagnet is created by passing current through two coils 25 and 26.The positions of the coils are fixed, and the strength and direction of the magnetism required for correction can be freely created by changing the current. That is, in FIG. 6, the magnetic OB' required for correction can be considered by decomposing, for example, two orthogonal magnetic fields OD and OE, and these OD and OE can be produced separately by two coils. In accordance with this principle, FIG. 8 provides coils wound in directions perpendicular to each other. However, in general, it is natural that the coils are not necessarily orthogonal, but may be coils wound in two independent directions. The advantage of this method is that there is no need to adjust the size and direction at the same time.
If the magnitude of the excitation current is adjusted separately and independently in the two directions, the magnitude and direction will be determined as a result, making the adjustment easier. However, on the other hand, there are two drawbacks:
Two current sources are required to supply excitation current to one coil, and the current sources must be capable of arbitrarily varying the direction and magnitude of the current, resulting in a complex circuit.
本発明は以上に述べた欠点を除き、構造的、回
路的にも簡単となる方式と提案するものである。
先づ本発明の原理について述べる。第6図におい
て地磁気の水平成分OAと車体の磁気OBとの合成
磁界OCによつて得る交流起電力は、逆に分解し
て考えると磁気OAによる交流起電力と磁気OBに
よる交流起電力との和であることになる。勿論こ
の和は大きさ及位相角を含めたベクトル和であ
る。この関係は第9図に示した通りである。即ち
第9図において起電力aは地磁気の水平成分OA
により誘起された起電力であり、bは車体の磁気
OBにより誘起された起電力であつて、cが合成
磁気OCにより誘起された起電力である。我々が
実際に直接に得られる起電力はcであるが、一方
で我々の慾しい起電力はaである。こゝで起電力
aを得るためには、起電力bとは反対な起電力
b′をcに加えるとよいことは明白である。この
b′なる起電力は第6図における補正磁気OB′によ
る交流起電力に等しい。 The present invention eliminates the above-mentioned drawbacks and proposes a system that is simple in terms of structure and circuit.
First, the principle of the present invention will be described. In Figure 6, the AC electromotive force obtained by the composite magnetic field OC of the horizontal component OA of the earth's magnetism and the magnetic OB of the vehicle body can be broken down into the AC electromotive force due to the magnetic OA and the AC electromotive force due to the magnetic OB. It will be peace. Of course, this sum is a vector sum including magnitude and phase angle. This relationship is as shown in FIG. That is, in Fig. 9, the electromotive force a is the horizontal component OA of the earth's magnetism.
b is the electromotive force induced by the magnetic force of the car body.
In the electromotive force induced by OB, c is the electromotive force induced by the composite magnetic OC. The electromotive force that we actually obtain directly is c, while our desired electromotive force is a. Here, in order to obtain the electromotive force a, the electromotive force opposite to the electromotive force b must be
It is obvious that b' should be added to c. this
The electromotive force b' is equal to the AC electromotive force due to the correction magnetic field OB' in FIG.
本発明は以上の考えにより、車体の磁気を相殺
する補正磁気を第7図、第8図の如く作り出す代
りに、該補正磁気で得られるに等しい交流起電力
を別の手段で得て、該交流起電力を車体の磁気の
影響を含んだ交流起電力に加えることにより車体
の磁気の影響を含まない交流起電力を得ようとす
るものである。 Based on the above idea, the present invention, instead of creating a correction magnetism that cancels out the magnetism of the vehicle body as shown in FIGS. 7 and 8, obtains an AC electromotive force equivalent to that obtained by the correction magnetism by another means, and By adding the AC electromotive force to the AC electromotive force that includes the influence of the car body's magnetism, it is attempted to obtain an AC electromotive force that does not include the influence of the car body's magnetism.
上記の補正用の交流起電力は位相と大きさの2
つのフアクターを満足せねばならないが、2つの
フアクターを調整するには一般に2回以上の調整
作業が必要であり、若し、一回目の調整を行つた
あとで二回目の調整を行うと一回目の調整が狂わ
ないと云うところの単一独立調整が出来るとすれ
ば2回だけの調整で終ることが出来る。実際的な
調整作業を自動車の場合で想定すると、自動車に
方位計を設置して調整するとすれば、先づ北向き
に車を置いて方位計としての指示が北を示す様に
調整し、次に東向きに車を置いて方位計としての
指示が東を示す様に調整することは出来るはずで
ある。この時、東向きの調整をしたことにより最
初の北向の調整が変化をうけなければよいのであ
る。ところが、北向きの指示を狂わせている磁気
は車体の磁気のうち左右向の成分であつて前後向
きの成分は関係なく、従つて北向きの調整時には
車体の左右向き成分だけを補正すればよい。また
東向きの指示を狂わせている磁気は車体の磁気の
うちの前後向きの成分であつて左右向きの成分は
関係がない。従つて東向きの調整時には車体の前
後向き成分だけ補正すればよい。上記の理由によ
つて車体の磁気の前後向き成分と左右向き成分を
別々に補正することが出来るのである。このこと
から補正交流起電力として前後向きの磁界による
起電力と、左右向きの磁界による起電力とを作つ
て、北向きの時に北の指示が合う様に左右向き磁
界による起電力のレベルを調整し、次に東向きの
時に東の指示が合う様に前後向きの磁界による起
電力のレベルを合せばよいことになる。以上の2
つの調整によつて得た夫々の補正用の交流起電力
の合成起電力は、結果として補正の磁気による起
電力と大きさが等しく位相が逆の起電力になつて
おり、言い方を変えると補正用磁気による起電力
と大きさも位相も合つた補正用の交流起電力とな
つている。この様にして補正用の起電力の大きさ
と位相の2つのフアクターを別々の独立した2つ
のレベルの調整作業に置き代えることが出来るの
である。以上の説明では調整方向を北と東に選ん
で説明したが、南、西でもよいことは言うまでも
ない。 The above correction AC electromotive force consists of two factors: phase and magnitude.
However, adjusting two factors generally requires two or more adjustment operations, and if the second adjustment is made after the first adjustment, the first adjustment If it is possible to perform a single independent adjustment that does not disrupt the adjustment, it is possible to complete the adjustment with only two adjustments. Assuming practical adjustment work in the case of a car, if you install a compass in the car and make adjustments, first place the car facing north and adjust it so that the compass indicates north, then It should be possible to position the car facing east and adjust the direction indicator so that it points east. At this time, it is fine if the initial northward adjustment does not change due to the eastward adjustment. However, the magnetism that disturbs the northbound direction is the left-right component of the vehicle body's magnetism, and the front-back component is irrelevant. Therefore, when adjusting northbound direction, only the left-right component of the vehicle body needs to be corrected. . Also, the magnetism that disturbs the eastbound direction is the front-rear component of the vehicle's magnetism, and has nothing to do with the left-right component. Therefore, when adjusting eastward, only the longitudinal component of the vehicle body needs to be corrected. For the above reason, it is possible to separately correct the longitudinal component and the lateral component of the vehicle body's magnetism. From this, we create an electromotive force due to the front-back magnetic field and an electromotive force due to the left-right magnetic field as corrected AC electromotive force, and adjust the level of the electromotive force due to the left-right magnetic field so that the north direction matches when facing north. Then, when the vehicle is facing east, the level of the electromotive force caused by the magnetic fields in the front and rear directions should be adjusted so that the east direction is matched. Above 2
The composite electromotive force of the AC electromotive force for each correction obtained by the two adjustments is an electromotive force that is equal in magnitude and opposite in phase to the magnetic electromotive force for correction.In other words, it is an electromotive force for correction. This is a correction alternating current electromotive force that matches the electromotive force caused by the magnetic field in both magnitude and phase. In this way, the two factors of correction electromotive force magnitude and phase can be replaced with two separate and independent adjustment levels. In the above explanation, north and east were selected as the adjustment directions, but it goes without saying that south and west may also be used.
以上の如く補正用の交流起電力を2つの交流起
電力に分けて考えると、第9図の補正用交流起電
力b′は第10図の如くdとeとに分解出来る。
こゝで、2つの補正用交流起電力は互に90゜だけ
位相がズレている。何故ならば、今補正用磁気を
車の前後方向と左右方向なる2つの直交した方向
に分解して考えたからである。一般に、任意の正
弦波交流起電力は直交した2つの同一周波の正弦
波交流起電力に分解して考えることが出来るの
で、第10図は可能な分解である。 If the correction AC electromotive force is divided into two AC electromotive forces as described above, the correction AC electromotive force b' in FIG. 9 can be decomposed into d and e as shown in FIG. 10.
Here, the two correction alternating current electromotive forces are out of phase by 90 degrees. This is because we have now considered the correction magnetism divided into two orthogonal directions: the front-rear direction and the left-right direction of the vehicle. Generally, any sinusoidal AC electromotive force can be decomposed into two orthogonal sinusoidal AC electromotive forces of the same frequency, so FIG. 10 shows a possible decomposition.
次に上記の如き起電力を得る手段について述べ
る。第11図にその実現例を示した。第11図は
最も原理的なもので、これの合理的な展開につい
ては後で説明する。 Next, the means for obtaining the electromotive force as described above will be described. FIG. 11 shows an example of its realization. FIG. 11 is the most fundamental one, and its rational development will be explained later.
第11図において1〜16の構成部品とその役
割は第1図と全く同一である。本発明の主旨に関
する補正交流起電力を得る部分は30なるマグネ
ツトと2つのコイル31及び32である。30は
N,Sなる2極を持つたリングマグネツトであつ
て、回転軸1に固定され、他の構成部品たる磁性
体2、シヤツター7と同時にモーター14により
回転される。31,32はマグネツト30に接近
して設けられたコイルであり、互にその軸が直交
しており、他の構成部品たるコイル4、フオツト
カツプラ7,9、モーター14などと一体に保持
されている。マグネツト30が回転することによ
つてコイル31,32には交流起電力が発生す
る。この交流起電力を既に述べた補正用の起電力
として応用するのが本発明の主旨の一つである。
そこで、コイル31と32の軸を互に直交する様
に配置すれば、互に直交した位相を持つた交流起
電力が得られる。これらのコイル31,32に得
た交流起電力を補正用の起電力として応用するに
は、第6図における補正起電力ODとOEの位相と
合致する様にコイル31,32の位置をあらかじ
め設定しておくことであり、例えば車の前後方向
と左右方向の各方向の1箇所に設置することであ
る。このことは第8図における補正磁界用コイル
24,25の向きをあらかじめ設定することと同
じ意味である。 In FIG. 11, component parts 1 to 16 and their roles are exactly the same as in FIG. 1. The parts for obtaining the corrected AC electromotive force related to the gist of the present invention are a magnet 30 and two coils 31 and 32. Reference numeral 30 is a ring magnet having two poles, N and S, which is fixed to the rotating shaft 1 and rotated by the motor 14 at the same time as the magnetic body 2 and shutter 7, which are other components. Coils 31 and 32 are provided close to the magnet 30, their axes are perpendicular to each other, and are held integrally with other components such as the coil 4, photo couplers 7 and 9, and motor 14. . As the magnet 30 rotates, an alternating current electromotive force is generated in the coils 31 and 32. One of the gist of the present invention is to apply this AC electromotive force as the correction electromotive force mentioned above.
Therefore, if the axes of the coils 31 and 32 are arranged so as to be orthogonal to each other, alternating current electromotive force having mutually orthogonal phases can be obtained. In order to apply the alternating current electromotive force obtained in these coils 31 and 32 as a correction electromotive force, the positions of the coils 31 and 32 must be set in advance to match the phases of the correction electromotive forces OD and OE in Fig. 6. For example, it should be installed at one location in each of the front-rear and left-right directions of the vehicle. This has the same meaning as setting the orientations of the correction magnetic field coils 24 and 25 in FIG. 8 in advance.
上記の如くして得られたコイル31,32の2
つの起電力を第10図のdとeの位相を持つもの
とすると、それらのレベルを設定してd及びeに
等しくすれば補正用交流起電力が得られる。但し
位相が逆であることは単に位相反転であつて、レ
ベル設定の中に含めて考えられる。 Two of the coils 31 and 32 obtained as above
Assuming that the two electromotive forces have phases d and e in FIG. 10, a correction alternating current electromotive force can be obtained by setting their levels to be equal to d and e. However, the fact that the phases are opposite is simply a phase inversion, and can be considered to be included in the level setting.
これらの2つの補正交流起電力を車体の磁気の
影響を含んだ交流起電力に加算すれば補正された
起電力が得られることは先に述べた通りである。 As described above, if these two corrected AC electromotive forces are added to the AC electromotive force that includes the influence of the magnetic force of the vehicle body, a corrected electromotive force can be obtained.
この加算は単に交流信号の加算であつて、回路
的に行えばよい。第12図は簡単な実現例であ
る。 This addition is simply addition of alternating current signals, and may be performed using a circuit. FIG. 12 shows a simple implementation example.
第12図の回路において、4は地磁気水平成分
による発電用コイル、31,32は補正交流起電
力発電用コイルである。コイル31,32には可
変抵抗器39,40が接続される。コイル31,
32にはセンタータツプ37,38が設けられ、
可変抵抗器の摺動子41,42を動かすことによ
り、コイル31,32の交流起電力はセンタータ
ツプと摺動子との間で負から正の範囲にわたつて
調整されて現れる。従つて第12図の接続ではコ
イル31,32の起電力が符号と大きさを調整さ
れてコイル4の起電力に加算されることになる。
かゝる構成では能動回路を用いずに補正起電力を
合成加算することが出来る。 In the circuit shown in FIG. 12, reference numeral 4 indicates a power generation coil based on the geomagnetic horizontal component, and 31 and 32 indicate coils for generating corrected alternating current electromotive force. Variable resistors 39 and 40 are connected to the coils 31 and 32. coil 31,
32 is provided with center taps 37 and 38,
By moving the sliders 41, 42 of the variable resistor, the alternating current electromotive force of the coils 31, 32 is adjusted between the center tap and the slider over a range from negative to positive. Therefore, in the connection shown in FIG. 12, the electromotive force of the coils 31 and 32 is added to the electromotive force of the coil 4 with its sign and magnitude adjusted.
With such a configuration, the corrected electromotive force can be combined and added without using an active circuit.
以上に述べた如く、本発明では車体の磁気補正
を行うのに、静磁界発生のための電流源が必要で
なく、しかも調整が2つの単一調整で行える第一
の特徴を持つ。 As described above, the present invention has the first feature that a current source for generating a static magnetic field is not required to perform magnetic correction of the vehicle body, and that adjustment can be performed by two single adjustments.
次にこの方式の発展について述べる。 Next, we will discuss the development of this method.
第11図に示した実現例では、位相検出のため
の同期信号発生部に光学的シヤツター7と2つの
フオトカツプラー8,9を設けており、互に90゜
だけ位相のズレた同期信号を得ている。しかる
に、一方では別に補正用交流起電力をマグネツト
30とコイル31,32により得ており、これも
互に位相を90゜だけズレたものに選んでいるとす
れば、この補正用交流起電力をフオトカツプラー
から得る同期信号に代えて利用することが出来
る。これによつてフオトカツプラーとシヤツター
は不用となる。これが第2の特徴である。但しこ
の場合には第12図に示した如き接続ではコイル
31の起電力はアース電位に対して独立に得られ
ないので別な回路接続が必要となる。例えば第1
3図に示した如き構成が必要である。第13図に
おいて補正交流起電力発生用コイル31,32の
出力は夫々同期用出力として用いると共に、加算
回路50により合成されて最終の補正用交流起電
力とされ、その出力と地磁気水平成分発電用コイ
ル4の出力とが加算回路51で合成されて、車体
の磁気を補正された交流起電力を得ることが出来
る。 In the implementation example shown in Fig. 11, an optical shutter 7 and two photo couplers 8 and 9 are provided in the synchronization signal generation section for phase detection, and the synchronization signals whose phases are shifted by 90 degrees from each other are generated. It has gained. However, on the other hand, if a correction alternating current electromotive force is separately obtained by the magnet 30 and coils 31 and 32, and these are also selected to be out of phase by 90 degrees, then this correction alternating current electromotive force is It can be used in place of the synchronization signal obtained from a photo coupler. This eliminates the need for a photo coupler and shutter. This is the second feature. However, in this case, with the connection shown in FIG. 12, the electromotive force of the coil 31 cannot be obtained independently of the ground potential, so a separate circuit connection is required. For example, the first
A configuration as shown in Figure 3 is required. In FIG. 13, the outputs of the correction AC electromotive force generation coils 31 and 32 are used as synchronization outputs, respectively, and are combined by an adder circuit 50 to form the final correction AC electromotive force, which output and the geomagnetic horizontal component power generation. The output of the coil 4 is combined in an adder circuit 51 to obtain an AC electromotive force corrected for the magnetism of the vehicle body.
次に別な展開として、補正用交流起電力を回転
によらずに得る方法について述べる。既に述べた
如く、補正用交流起電力を回転で得て、この交流
起電力を位相比較のための同期信号として用いる
ことが出来るが、この場合位相比較用同期信号と
しては第5図の波形b,cの如く矩形波が好まし
いので補正用交流起電力を同期信号として使用す
る時は該交流起電力を波形成形して矩形波として
使うことになる。 Next, as another development, a method for obtaining the correction AC electromotive force without rotation will be described. As already mentioned, the AC electromotive force for correction can be obtained by rotation, and this AC electromotive force can be used as a synchronizing signal for phase comparison. In this case, the synchronizing signal for phase comparison is waveform b in FIG. , c is preferable, so when the correction AC electromotive force is used as a synchronization signal, the AC electromotive force is waveform-shaped and used as a rectangular wave.
ここでは上記の場合とは逆に位相比較用同期信
号で補正用交流起電力を兼ねる手段について述べ
るものである。即ち、位相比較用の同期信号とし
て第1図の7,8,9で示したシヤツターとフオ
トカツプラーにより矩形波同期信号を元来発生さ
せており、この同期信号から交流信号を作り出せ
ば同期信号と同相の補正用交流信号が得られる。
この手段としては、例えばPLLを使つてその位相
を矩形波信号で同期させればよい。この手段によ
れば、PLLなどの回路追加が必要であるも補正用
の交流起電力発生部を改めて設けることなく従来
の機構のままで実現できる。 Here, contrary to the above case, a means will be described in which the synchronizing signal for phase comparison also serves as the alternating current electromotive force for correction. That is, a rectangular wave synchronization signal is originally generated as a synchronization signal for phase comparison by the shutter and photo coupler shown at 7, 8, and 9 in Fig. 1, and if an alternating current signal is generated from this synchronization signal, the synchronization signal can be obtained. A correction alternating current signal that is in phase with is obtained.
As a means for this, for example, a PLL may be used to synchronize its phase with a rectangular wave signal. According to this means, although it is necessary to add a circuit such as a PLL, it can be realized using the conventional mechanism without newly providing an alternating current electromotive force generator for correction.
この実現例を第14図に示した。 An example of this implementation is shown in FIG.
第1図は方位計の構成図、第2図ないし第5図
はその動作説明図、第6図は従来の方位計の磁気
補正方法の説明図、第7図、第8図はその一例を
示す構成図、第9図、第10図は本発明の方位計
の磁気補正方法の説明図、第11図は本発明の方
位計の一実施例を示す構成図、第12図、第13
図、第14図は同方位計の他の実施例を示す図で
ある。
1……回転軸、2……マグネツト、4……コイ
ル、7……光学シヤツター、8,9……ホトカプ
ラー、14……モータ、30……マグネツト、3
1,32……コイル。
Figure 1 is a configuration diagram of the compass, Figures 2 to 5 are illustrations of its operation, Figure 6 is an explanatory diagram of a conventional magnetic correction method for a compass, and Figures 7 and 8 are examples of the method. 9 and 10 are explanatory views of the magnetic correction method of the compass of the present invention, and FIG. 11 is a configuration diagram showing one embodiment of the compass of the present invention, and FIGS. 12 and 13.
14 are diagrams showing other embodiments of the compass. 1...Rotating shaft, 2...Magnet, 4...Coil, 7...Optical shutter, 8, 9...Photocoupler, 14...Motor, 30...Magnet, 3
1,32...Coil.
Claims (1)
と地磁気の水平成分磁界とにより第一の交流起電
力を得る地磁気検出部と、上記回転軸と同一回転
により第一の交流起電力と同一周期でかつ90度の
位相差をもつ第1、第2の同期信号を得る同期信
号発生部と、上記磁気検出部からの第一の交流起
電力と上記同期信号発生部からの第1、第2の同
期信号との位相差を検出する位相差検出部と、こ
の位相差検出部からの位相差にもとづき方位を求
める手段と、上記回転軸と同一回転により第一の
交流起電力と同一周期で互に位相が異なる補正用
の第1、第2の交流信号を得る交流信号発生部を
備えてなり、上記交流信号発生部からの交流信号
の振巾を適当なレベルにして第一の交流起電力に
加えることにより、上記地磁気検出部が設置され
た物体の固有磁気による誤差を相殺するように構
成したことを特徴とする方位計。 2 補正用の第1、第2の交流信号を同期信号を
基準として発生させるようにしたことを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載の方位計。 3 同期信号発生部を交流信号発生部で兼ねたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の方位
計。 4 交流信号発生部は、回転軸に固定されて回転
するマグネツトと、このマグネツトに近接して置
かれた2つのコイルを有し、上記マグネツトの回
転により夫々のコイルに互に位相の異なる交流起
電力を得るように構成としたことを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の方位計。[Scope of Claims] 1. A geomagnetism detection unit that obtains a first alternating current electromotive force by a magnetic sensing element that rotates around a vertical rotation axis and a horizontal component magnetic field of the earth's magnetism; a synchronization signal generation unit that obtains first and second synchronization signals having the same period as the AC electromotive force and a phase difference of 90 degrees; and the first AC electromotive force from the magnetic detection unit and the synchronization signal generation unit. a phase difference detection unit for detecting a phase difference between the first and second synchronization signals from the first and second synchronization signals; a means for determining the orientation based on the phase difference from the phase difference detection unit; It is equipped with an AC signal generation section that obtains first and second AC signals for correction having the same cycle as the AC electromotive force and different phases, and adjusts the amplitude of the AC signal from the AC signal generation section to an appropriate level. A direction meter characterized in that the geomagnetism detecting section is configured to cancel an error caused by the inherent magnetism of an object on which the geomagnetism detection section is installed by adding it to the first alternating current electromotive force. 2. The compass according to claim 1, wherein the first and second alternating current signals for correction are generated based on a synchronization signal. 3. The compass according to claim 1, characterized in that an alternating current signal generating section also serves as a synchronizing signal generating section. 4. The AC signal generator has a magnet that is fixed to a rotating shaft and rotates, and two coils that are placed close to the magnet, and the rotation of the magnet generates AC signals with different phases in the respective coils. The compass according to claim 1, characterized in that the compass is configured to obtain electric power.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9028380A JPS5714710A (en) | 1980-07-01 | 1980-07-01 | Bearing meter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP9028380A JPS5714710A (en) | 1980-07-01 | 1980-07-01 | Bearing meter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5714710A JPS5714710A (en) | 1982-01-26 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP9028380A Granted JPS5714710A (en) | 1980-07-01 | 1980-07-01 | Bearing meter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5714710A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5842913A (en) * | 1981-09-08 | 1983-03-12 | Fujitsu Ten Ltd | Azimuth gauge for motorcar |
-
1980
- 1980-07-01 JP JP9028380A patent/JPS5714710A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPS5714710A (en) | 1982-01-26 |
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