JP2003294447A - Azimuth angle measurement device - Google Patents
Azimuth angle measurement deviceInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 方位角計測装置の必要な測定精度を確保しつ
つ、A/Dコンバータの入力レンジを低減する。
【解決手段】 入力レンジ調整用オフセット値7bを減
算器3に出力し、減算器3にて、増幅器2から出力され
たホール素子1の出力と、入力レンジ調整用オフセット
値7bとの差分を算出し、入力レンジ調整用オフセット
値7bが減算されたホール素子1の出力をA/Dコンバ
ータ4に出力して、A/D変換する。
(57) [PROBLEMS] To reduce the input range of an A / D converter while securing required measurement accuracy of an azimuth angle measuring device. SOLUTION: An input range adjustment offset value 7b is output to a subtractor 3, and the subtracter 3 calculates a difference between the output of the Hall element 1 output from the amplifier 2 and the input range adjustment offset value 7b. Then, the output of the Hall element 1 from which the input range adjustment offset value 7b has been subtracted is output to the A / D converter 4 for A / D conversion.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は方位角計測装置に関
し、特に、地磁気を検出して方位を求める場合に適用し
て好適なものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an azimuth angle measuring device, and is particularly suitable for application when detecting the azimuth by detecting geomagnetism.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、携帯電話やPDAなどの普及によ
り、歩行者用ナビゲーションシステムのニーズが高まっ
ており、歩行者の現在位置と共に進行方向を計測するた
めの方位センサシステムの需要が高まっている。ここ
で、歩行者の進行方向を計測するために、小型・軽量・
安価なホール素子を用いることにより、地磁気を検出し
て方位を求める方法がある。2. Description of the Related Art In recent years, with the spread of mobile phones and PDAs, the needs for navigation systems for pedestrians have increased, and the demand for direction sensor systems for measuring the pedestrian's current position as well as the direction of travel has increased. . Here, in order to measure the pedestrian's traveling direction,
There is a method of detecting the geomagnetism and obtaining the azimuth by using an inexpensive Hall element.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、地磁気
の信号は非常に小さいので、この信号振幅と比較して、
ホール素子はオフセット量が大きく、さらに、携帯機器
内部には、スピーカなどの漏洩磁場が存在するので、地
磁気を測定する方位センサとしては、この漏洩磁場によ
る磁気センサ出力がオフセットに加わっている所に大き
な課題が存在する。However, since the geomagnetic signal is very small, comparing with this signal amplitude,
Since the Hall element has a large offset amount, and there is a leakage magnetic field such as a speaker inside the mobile device, as a direction sensor for measuring the geomagnetism, the magnetic sensor output due to this leakage magnetic field is added to the offset. There are major challenges.
【0004】従って、地磁気信号より大きなオフセット
量の元で、ホール素子からの出力をデジタル変換して信
号処理を行うには、入力レンジの大きなA/Dコンバー
タが必要になり、その結果、地磁気測定の精度を保つた
めには、入力ビット数の大きなA/Dコンバータを用い
る必要がある。このため、高価なA/Dコンバータを用
いる必要があり、方位角計測装置のコストアップを招く
とともに、地磁気信号を増幅する方位角計測装置のアナ
ログ回路部分における1ビット当たりの電圧精度も厳し
くなり、回路設計上の負担が増加するという問題があっ
た。Therefore, an A / D converter with a large input range is required to perform signal processing by digitally converting the output from the Hall element under an offset amount larger than that of the geomagnetic signal. As a result, geomagnetic measurement is performed. In order to maintain the accuracy of, it is necessary to use an A / D converter with a large number of input bits. Therefore, it is necessary to use an expensive A / D converter, which leads to an increase in the cost of the azimuth measuring device, and the voltage accuracy per bit in the analog circuit portion of the azimuth measuring device that amplifies the geomagnetic signal becomes strict. There is a problem that the load on the circuit design increases.
【0005】また、ホール素子のオフセット量や、スピ
ーカなどに使われる磁石の漏洩磁場強度は温度によって
変わり易く、方位角計測装置の使用環境によっては、計
測精度が劣化するという問題があった。そこで、本発明
の第1の目的は、必要な測定精度を確保しつつ、A/D
コンバータの入力レンジを低減することが可能な方位角
計測装置を提供することである。Further, there is a problem that the offset amount of the Hall element and the leakage magnetic field strength of the magnet used for the speaker are easily changed depending on the temperature, and the measurement accuracy is deteriorated depending on the use environment of the azimuth measuring device. Therefore, the first object of the present invention is to ensure the necessary measurement accuracy while maintaining the A / D
An azimuth measuring device capable of reducing the input range of a converter.
【0006】また、本発明の第2の目的は、温度変化に
よる計測精度の劣化を抑制することが可能な方位角計測
装置を提供することである。A second object of the present invention is to provide an azimuth angle measuring device capable of suppressing deterioration of measurement accuracy due to temperature changes.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項1記載の方位角計測装置によれば、地磁
気を検出する磁気センサと、アナログ信号をデジタル信
号に変換するA/Dコンバータと、前記磁気センサの出
力を前記A/Dコンバータの入力レンジに収めるために
必要な第1オフセット値を算出するオフセット値算出手
段と、前記第1オフセット値を減算した前記磁気センサ
の出力を、前記A/Dコンバータに入力するアナログ減
算器と、前記オフセット値算出手段により算出された第
1オフセット値を前記A/Dコンバータからの出力値に
加算するデジタル加算手段と、前記加算手段による加算
結果から、前記磁気センサに重畳された第2オフセット
値を減算するデジタル減算手段と、前記デジタル減算手
段による減算結果に基づいて方位を計算する方位計算手
段とを備えることを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, according to the azimuth measuring device according to claim 1, a magnetic sensor for detecting geomagnetism and an A / D for converting an analog signal into a digital signal. A converter, an offset value calculating means for calculating a first offset value necessary for fitting the output of the magnetic sensor into the input range of the A / D converter, and an output of the magnetic sensor subtracting the first offset value. An analog subtractor input to the A / D converter, a digital addition means for adding the first offset value calculated by the offset value calculation means to an output value from the A / D converter, and an addition by the addition means Digital subtraction means for subtracting the second offset value superimposed on the magnetic sensor from the result, and the subtraction result by the digital subtraction means Based characterized in that it comprises a bearing calculation means for calculating the azimuth.
【0008】これにより、A/Dコンバータの入力レン
ジが狭い場合においても、磁気センサの出力から第1オ
フセット値を減算することで、磁気センサの出力をA/
Dコンバータの入力レンジ内に収めることが可能となる
とともに、そのA/Dコンバータでデジタル変換された
磁気センサの出力に第1オフセット値をデジタル的に加
算することで、A/Dコンバータを用いることなく、磁
気センサの元の出力を求めることができる。As a result, even when the input range of the A / D converter is narrow, the output of the magnetic sensor is reduced to the A / D value by subtracting the first offset value from the output of the magnetic sensor.
It is possible to use the A / D converter by allowing it to fall within the input range of the D converter and digitally adding the first offset value to the output of the magnetic sensor that has been digitally converted by the A / D converter. Instead, the original output of the magnetic sensor can be obtained.
【0009】このため、増幅した地磁気信号の振幅と比
べて、A/Dコンバータの入力レンジが狭い場合におい
ても、必要な測定精度を確保しつつ、磁気センサの出力
をデジタル化することが可能となり、A/Dコンバータ
の入力ビット数を減らすことができるので、コストの増
大を抑制しつつ、磁気センサからの出力に基づいて方位
を容易に計算することが可能となる。Therefore, even when the input range of the A / D converter is narrower than the amplitude of the amplified geomagnetic signal, the output of the magnetic sensor can be digitized while ensuring the required measurement accuracy. Since the number of input bits of the A / D converter can be reduced, it is possible to easily calculate the azimuth based on the output from the magnetic sensor while suppressing an increase in cost.
【0010】また、請求項2記載の方位角計測装置によ
れば、前記オフセット値算出手段は、前記第1オフセッ
ト値が減算された前記磁気センサの出力が前記A/Dコ
ンバータの入力レンジに収まるように、前記第1オフセ
ット値を増減させることを特徴とする。これにより、磁
気センサの出力をA/D変換するためのA/Dコンバー
タを用いて、第1オフセット値を求めることが可能とな
り、第1オフセット値を求めるための回路構成を簡易化
して、コスト増を抑制することが可能となる。According to another aspect of the azimuth angle measuring device, the offset value calculating means sets the output of the magnetic sensor from which the first offset value is subtracted within the input range of the A / D converter. Thus, the first offset value is increased or decreased. This makes it possible to obtain the first offset value by using the A / D converter for A / D converting the output of the magnetic sensor, simplifying the circuit configuration for obtaining the first offset value, and reducing the cost. It is possible to suppress the increase.
【0011】また、請求項3記載の方位角計測装置によ
れば、前記オフセット値算出手段は、前記磁気センサの
出力が前記A/Dコンバータの入力レンジに収まるよう
に、前記磁気センサの出力を制御し、前記出力制御され
た磁気センサの出力と前記A/Dコンバータの入力レン
ジ中心値との差分が最小になるように、前記第1オフセ
ット値を算出することを特徴とする。According to another aspect of the azimuth measuring device, the offset value calculating means sets the output of the magnetic sensor so that the output of the magnetic sensor falls within the input range of the A / D converter. The first offset value is calculated so that the difference between the output of the output-controlled magnetic sensor and the center value of the input range of the A / D converter is minimized.
【0012】これにより、第1オフセット値の増減を繰
り返すことなく、第1オフセット値を算出することが可
能となり、第1オフセット値の算出時間を短縮すること
が可能となる。また、請求項4記載の方位角計測装置に
よれば、 地磁気を検出する磁気センサと、前記磁気セ
ンサの温度データを取得する温度データ取得手段と、前
記磁気センサの温度データに基づいて、前記磁気センサ
のオフセット値を補正するオフセット値補正手段と、前
記補正されたオフセット値が減算された前記磁気センサ
の出力に基づいて、方位を計算する方位計算手段とを備
えることを特徴とする。As a result, the first offset value can be calculated without repeating the increase and decrease of the first offset value, and the calculation time of the first offset value can be shortened. Further, according to the azimuth measuring device of claim 4, the magnetic sensor for detecting the geomagnetism, the temperature data acquisition means for acquiring the temperature data of the magnetic sensor, and the magnetic sensor based on the temperature data of the magnetic sensor. It is characterized by comprising offset value correction means for correcting the offset value of the sensor, and azimuth calculation means for calculating the azimuth based on the output of the magnetic sensor from which the corrected offset value is subtracted.
【0013】これにより、磁気センサの温度に基づい
て、磁気センサのオフセット値を補正することが可能と
なり、磁気センサのオフセット量が温度によって変動す
る場合においても、方位角計測装置の計測精度の劣化を
抑制することが可能となる。As a result, it becomes possible to correct the offset value of the magnetic sensor based on the temperature of the magnetic sensor, and even when the offset amount of the magnetic sensor fluctuates with temperature, the measurement accuracy of the azimuth measuring device deteriorates. Can be suppressed.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態に係る方
位角計測装置について図面を参照しながら説明する。図
1は、本発明の第1実施形態に係る方位角計測装置の構
成を示すブロック図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An azimuth measuring device according to embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an azimuth angle measuring device according to a first embodiment of the present invention.
【0015】図1において、方位角計測装置には、ホー
ル素子1、増幅器2、減算器3、A/Dコンバータ4、
CPU5、D/Aコンバータ6およびメモリ7が設けら
れている。ここで、ホール素子1は地磁気を検出するた
めのもので、例えば、InSbやInAs、GaAsな
どの化合物半導体系、あるいは、Siモノリシックホー
ル素子であることが好ましい。In FIG. 1, the azimuth measuring device includes a Hall element 1, an amplifier 2, a subtractor 3, an A / D converter 4,
A CPU 5, a D / A converter 6 and a memory 7 are provided. Here, the Hall element 1 is for detecting geomagnetism, and is preferably, for example, a compound semiconductor system such as InSb, InAs or GaAs, or a Si monolithic Hall element.
【0016】また、メモリ7には、ホール素子1の真の
オフセット値7aおよび入力レンジ調整用オフセット値
7bが格納される。ここで、ホール素子1の真のオフセ
ット値7aには、地磁気信号に対するオフセット値も含
まれ、具体的には、ホール素子1に固有のオフセットだ
けでなく、ホール素子1が搭載される携帯機器内部で磁
場を発生するスピーカなどの漏洩磁場が、ホール素子1
により検出される出力分も含まれる。The memory 7 also stores the true offset value 7a of the Hall element 1 and the input range adjusting offset value 7b. Here, the true offset value 7a of the Hall element 1 includes the offset value for the geomagnetic signal. Specifically, not only the offset unique to the Hall element 1 but also the inside of the portable device in which the Hall element 1 is mounted is included. Leakage magnetic field such as a speaker that generates a magnetic field at
The output detected by is also included.
【0017】なお、ホール素子1の真のオフセット値7
aには、ホール素子自身の電気的なオフセットだけでな
く、携帯機器内部のスピーカなどの漏洩磁場によるオフ
セットが加わったものであるから、方位角計測装置を携
帯機器に組み込んだ後に、キャリブレーション操作を行
って、オフセット値7aを各携帯機器ごとに個別に設定
することが好ましい。The true offset value of the Hall element 1 is 7
In addition to the electrical offset of the Hall element itself, the offset due to the leakage magnetic field of the speaker inside the mobile device is added to a. Therefore, after the azimuth measuring device is installed in the mobile device, the calibration operation is performed. The offset value 7a is preferably set individually for each mobile device.
【0018】また、入力レンジ調整用オフセット値7b
は、ホール素子1の出力がA/Dコンバータ4の入力レ
ンジに収まるように設定される。そして、ホール素子1
からの出力は増幅器2にて増幅され、減算器3に入力さ
れる。一方、CPU5は、入力レンジ調整用オフセット
値7bをメモリ7から読み出し、入力レンジ調整用オフ
セット値7bをD/Aコンバータ6に出力する。Further, the input range adjusting offset value 7b
Is set so that the output of the Hall element 1 falls within the input range of the A / D converter 4. And Hall element 1
The output from is amplified by the amplifier 2 and input to the subtractor 3. On the other hand, the CPU 5 reads the input range adjustment offset value 7b from the memory 7 and outputs the input range adjustment offset value 7b to the D / A converter 6.
【0019】そして、D/Aコンバータ6は、入力レン
ジ調整用オフセット値7bをアナログ値に変換し、その
アナログ変換後の入力レンジ調整用オフセット値7bを
減算器3に出力する。そして、減算器3は、増幅器2か
ら出力されたホール素子1の出力と、入力レンジ調整用
オフセット値7bとの差分を算出し、入力レンジ調整用
オフセット値7bが減算されたホール素子1の出力をA
/Dコンバータ4に出力する。Then, the D / A converter 6 converts the input range adjustment offset value 7b into an analog value, and outputs the analog-converted input range adjustment offset value 7b to the subtractor 3. Then, the subtracter 3 calculates the difference between the output of the Hall element 1 output from the amplifier 2 and the input range adjustment offset value 7b, and the output of the Hall element 1 from which the input range adjustment offset value 7b is subtracted. A
Output to the / D converter 4.
【0020】ここで、ホール素子1の出力自体がA/D
コンバータ4の入力レンジを越える場合においても、ホ
ール素子1の出力がA/Dコンバータ4の入力レンジに
収まるように、入力レンジ調整用オフセット値7bが設
定されているので、入力レンジ調整用オフセット値7b
が減算されたホール素子1の出力を、A/Dコンバータ
4を用いて正常にA/D変換することができる。Here, the output of the Hall element 1 itself is A / D.
Even when the input range of the converter 4 is exceeded, the input range adjustment offset value 7b is set so that the output of the Hall element 1 falls within the input range of the A / D converter 4, so the input range adjustment offset value is set. 7b
The output of the Hall element 1 from which is subtracted can be normally A / D converted using the A / D converter 4.
【0021】そして、A/Dコンバータ4にて、入力レ
ンジ調整用オフセット値7bが減算されたホール素子1
の出力がデジタル値に変換されると、CPU5は、入力
レンジ調整用オフセット値7bをメモリ7から読み出
す。そして、入力レンジ調整用オフセット値7bが減算
されたホール素子1のデジタル出力に、入力レンジ調整
用オフセット値7bをデジタル的に加算し、入力レンジ
調整用オフセット値7bを減算する前のホール素子1の
デジタル出力を算出する。Then, the Hall element 1 from which the input range adjusting offset value 7b is subtracted by the A / D converter 4
When the output of is converted into a digital value, the CPU 5 reads the input range adjustment offset value 7b from the memory 7. Then, the Hall element 1 before the input range adjustment offset value 7b is subtracted by digitally adding the input range adjustment offset value 7b to the digital output of the Hall element 1 from which the input range adjustment offset value 7b has been subtracted Calculate the digital output of.
【0022】これにより、ホール素子1の出力自体をA
/Dコンバータ4に通すことなく、ホール素子1の元の
出力のデジタル値を算出することができ、A/Dコンバ
ータ4の入力レンジがホール素子1の出力レンジよりも
狭い場合においても、ホール素子1のアナログ出力をデ
ジタル化することができる。そして、CPU5は、ホー
ル素子1のデジタル出力が得られると、ホール素子1の
真のオフセット値7aをメモリ7から読み出し、ホール
素子1のデジタル出力からホール素子1の真のオフセッ
ト値7aを減算する。As a result, the output of the Hall element 1 itself becomes A
The digital value of the original output of the Hall element 1 can be calculated without passing through the A / D converter 4, and even when the input range of the A / D converter 4 is narrower than the output range of the Hall element 1, the Hall element 1 One analog output can be digitized. When the digital output of the hall element 1 is obtained, the CPU 5 reads the true offset value 7a of the hall element 1 from the memory 7, and subtracts the true offset value 7a of the hall element 1 from the digital output of the hall element 1. .
【0023】そして、CPU5は、真のオフセット値7
aが減算されたホール素子1のデジタル出力に基づい
て、方位を計算する。図2は、本発明の一実施形態に係
る入力レンジ調整方法を説明する図である。図2におい
て、ホール素子1のオフセットOF1が乗った状態で、
ホール素子1からの信号OUTが出力される。Then, the CPU 5 makes the true offset value 7
The azimuth is calculated based on the digital output of the hall element 1 from which a is subtracted. FIG. 2 is a diagram illustrating an input range adjusting method according to an embodiment of the present invention. In FIG. 2, in a state where the offset OF1 of the Hall element 1 is mounted,
The signal OUT from the hall element 1 is output.
【0024】ここで、オフセットOF1が乗った信号O
UTを受け持つことができるように、A/Dコンバータ
4の入力レンジDRを設定すると、A/Dコンバータ4
の入力レンジDRを広げる必要があり、A/Dコンバー
タ4のコストアップを招く。このため、オフセットOF
1が乗った信号OUTがA/Dコンバータ4の入力レン
ジDR内に収まるように、オフセットOF1が乗った信
号OUTの振幅に応じて、オフセットOF1が乗った信
号OUTからオフセットOF2、OF2´を差し引い
て、A/Dコンバータ4に入力する。Here, the signal O carrying the offset OF1
When the input range DR of the A / D converter 4 is set so that the UT can take charge, the A / D converter 4
It is necessary to widen the input range DR of, and the cost of the A / D converter 4 is increased. Therefore, the offset OF
The offsets OF2 and OF2 ′ are subtracted from the signal OUT having the offset OF1 according to the amplitude of the signal OUT having the offset OF1 so that the signal OUT having 1 added thereto falls within the input range DR of the A / D converter 4. Input to the A / D converter 4.
【0025】これにより、A/Dコンバータ4の入力レ
ンジDRが狭い場合においても、オフセットOF2、O
F2´が差し引かれた信号OUTをA/D変換すること
が可能となる。そして、オフセットOF1が乗った信号
OUTから差し引かれたオフセットOF2、OF2´を
記憶しておき、オフセットOF2、OF2´が差し引か
れた信号OUTをA/D変換した後、そのA/D変換結
果にオフセットOF2、OF2´をデジタル的に加算す
る。As a result, even when the input range DR of the A / D converter 4 is narrow, the offsets OF2, O
The signal OUT from which F2 'has been subtracted can be A / D converted. Then, the offsets OF2 and OF2 ′ subtracted from the signal OUT on which the offset OF1 is added are stored, the signal OUT from which the offsets OF2 and OF2 ′ are subtracted is A / D converted, and then the A / D conversion result is obtained. The offsets OF2 and OF2 'are digitally added.
【0026】これにより、A/Dコンバータ4の入力レ
ンジDRが狭い場合においても、オフセットOF1が乗
った信号OUTのデジタル値を求めることが可能とな
る。図3は、本発明の第2実施形態に係る方位角計測装
置の概略構成を示すブロック図である。図3において、
方位角計測装置には、ホール素子21、増幅器22、減
算器23、A/Dコンバータ24、CPU25、D/A
コンバータ26およびメモリ27に加え、温度センサ2
8が設けられている。As a result, even when the input range DR of the A / D converter 4 is narrow, the digital value of the signal OUT with the offset OF1 can be obtained. FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of an azimuth angle measuring device according to the second embodiment of the present invention. In FIG.
The azimuth measuring device includes a hall element 21, an amplifier 22, a subtractor 23, an A / D converter 24, a CPU 25, a D / A.
In addition to the converter 26 and the memory 27, the temperature sensor 2
8 are provided.
【0027】また、メモリ27には、ホール素子21の
真のオフセット値27aおよび入力レンジ調整用オフセ
ット値27bに加え、ホール素子21のオフセットを温
度補正するための温度補正係数27cが格納されてい
る。ここで、ホール素子21の真のオフセット値27a
には、地磁気信号に対するオフセット値も含まれ、具体
的には、ホール素子21に固有のオフセットだけでな
く、ホール素子21が搭載される携帯機器内部で磁場を
発生するスピーカなどの漏洩磁場が、ホール素子21に
より検出される出力分も含まれる。In addition to the true offset value 27a of the Hall element 21 and the input range adjusting offset value 27b, the memory 27 also stores a temperature correction coefficient 27c for temperature-correcting the offset of the Hall element 21. . Here, the true offset value 27a of the Hall element 21
Includes an offset value for the geomagnetic signal. Specifically, not only the offset unique to the Hall element 21 but also a leakage magnetic field such as a speaker that generates a magnetic field inside the mobile device in which the Hall element 21 is mounted is The output detected by the hall element 21 is also included.
【0028】また、入力レンジ調整用オフセット値27
bは、ホール素子21の出力がA/Dコンバータ24の
入力レンジに収まるように設定される。そして、ホール
素子21からの出力は増幅器22にて増幅され、減算器
23に入力される。一方、CPU25は、入力レンジ調
整用オフセット値27bをメモリ27から読み出し、入
力レンジ調整用オフセット値27bをD/Aコンバータ
26に出力する。The input range adjustment offset value 27
b is set so that the output of the Hall element 21 falls within the input range of the A / D converter 24. The output from the Hall element 21 is amplified by the amplifier 22 and input to the subtractor 23. On the other hand, the CPU 25 reads the input range adjustment offset value 27b from the memory 27 and outputs the input range adjustment offset value 27b to the D / A converter 26.
【0029】そして、D/Aコンバータ26は、入力レ
ンジ調整用オフセット値27bをアナログ値に変換し、
そのアナログ変換後の入力レンジ調整用オフセット値2
7bを減算器23に出力する。そして、減算器23は、
増幅器22から出力されたホール素子21の出力と、入
力レンジ調整用オフセット値27bとの差分を算出し、
入力レンジ調整用オフセット値27bが減算されたホー
ル素子21の出力をA/Dコンバータ24に出力する。Then, the D / A converter 26 converts the input range adjusting offset value 27b into an analog value,
Input range adjustment offset value 2 after analog conversion
7b is output to the subtractor 23. Then, the subtractor 23
The difference between the output of the Hall element 21 output from the amplifier 22 and the input range adjustment offset value 27b is calculated,
The output of the Hall element 21 from which the input range adjusting offset value 27b is subtracted is output to the A / D converter 24.
【0030】そして、A/Dコンバータ24にて、入力
レンジ調整用オフセット値27bが減算されたホール素
子21の出力がデジタル値に変換されると、CPU25
は、入力レンジ調整用オフセット値27bをメモリ27
から読み出す。そして、入力レンジ調整用オフセット値
27bが減算されたホール素子21のデジタル出力に、
入力レンジ調整用オフセット値27bをデジタル的に加
算し、入力レンジ調整用オフセット値27bを減算する
前のホール素子21のデジタル出力を算出する。When the A / D converter 24 converts the output of the Hall element 21 from which the input range adjustment offset value 27b is subtracted into a digital value, the CPU 25
Stores the input range adjustment offset value 27b in the memory 27
Read from. Then, the digital output of the Hall element 21 from which the input range adjustment offset value 27b is subtracted,
The input range adjustment offset value 27b is digitally added, and the digital output of the hall element 21 before the input range adjustment offset value 27b is subtracted is calculated.
【0031】そして、CPU25は、ホール素子21の
デジタル出力が得られると、A/Dコンバータ24を介
し、温度センサ28で計測されたホール素子21の温度
を取り込む。そして、CPU25は、温度センサ28で
計測された温度に基づいて温度補正係数27cを算出
し、この温度補正係数27cに基づいてホール素子21
の真のオフセット値27aを温度補正する。When the digital output of the hall element 21 is obtained, the CPU 25 takes in the temperature of the hall element 21 measured by the temperature sensor 28 via the A / D converter 24. Then, the CPU 25 calculates the temperature correction coefficient 27c based on the temperature measured by the temperature sensor 28, and based on the temperature correction coefficient 27c, the hall element 21.
The true offset value 27a of is corrected for temperature.
【0032】そして、CPU25は、ホール素子21の
デジタル出力から、温度補正されたホール素子21の真
のオフセット値27aを減算し、温度補正された真のオ
フセット値27aが減算されたホール素子21のデジタ
ル出力に基づいて、方位を計算する。これにより、環境
温度に応じて、ホール素子21のオフセット値27aを
個別に補正することが可能となり、環境温度の変化によ
って、スピーカ磁石などの磁束密度が変化し、スピーカ
などの漏洩磁束によるオフセット量が変化する場合にお
いても、方位を精度よく計算することが可能となる。Then, the CPU 25 subtracts the true offset value 27a of the temperature-corrected hall element 21 from the digital output of the hall element 21 and subtracts the true offset value 27a of the temperature-corrected hall element 21 from the hall element 21. Compute the bearing based on the digital output. As a result, the offset value 27a of the Hall element 21 can be individually corrected according to the environmental temperature, the magnetic flux density of the speaker magnet or the like changes due to the change of the environmental temperature, and the offset amount due to the leakage magnetic flux of the speaker or the like. It is possible to calculate the azimuth with high accuracy even when is changed.
【0033】なお、温度センサ28は、必ずしも方位角
計測装置に設ける必要はなく、方位角計測装置が搭載さ
れる携帯機器に設けられた別の温度センサから温度デー
タを取得するようにしてもよい。図4は、本発明の第3
実施形態に係る方位角計測装置の概略構成を示すブロッ
ク図である。The temperature sensor 28 does not necessarily have to be provided in the azimuth angle measuring device, and the temperature data may be obtained from another temperature sensor provided in the portable device in which the azimuth angle measuring device is mounted. . FIG. 4 shows the third aspect of the present invention.
It is a block diagram showing a schematic structure of an azimuth angle measuring device concerning an embodiment.
【0034】図4において、方位角計測装置には、X、
Y、Z軸用のホール素子31a〜31c、マルチプレク
サ32、駆動装置33、チョッパスイッチ34、増幅器
35、減算器36、積分器37、サンプルホールド回路
38、A/Dコンバータ39、インターフェース回路4
0、タイミング発生回路41、EEPROM42、D/
Aコンバータ43、温度センサ44、CPU45および
傾斜センサ46が設けられている。In FIG. 4, the azimuth measuring device has X,
Hall elements 31a to 31c for Y and Z axes, multiplexer 32, driving device 33, chopper switch 34, amplifier 35, subtractor 36, integrator 37, sample hold circuit 38, A / D converter 39, interface circuit 4
0, timing generation circuit 41, EEPROM 42, D /
An A converter 43, a temperature sensor 44, a CPU 45, and a tilt sensor 46 are provided.
【0035】また、EEPROM42には、各ホール素
子31a〜31cの真のオフセット値、A/Dコンバー
タ39の入力レンジ調整用オフセット値、各ホール素子
31a〜31cのゲインおよびオフセットを温度補正す
るための温度補正係数などが格納されている。ここで、
各ホール素子31a〜31cの真のオフセット値には、
地磁気信号に対するオフセット値も含まれ、具体的に
は、各ホール素子31a〜31cに固有のオフセットだ
けでなく、各ホール素子31a〜31cが搭載される携
帯機器内部で磁場を発生するスピーカなどの漏洩磁場
が、各ホール素子31a〜31cにより検出される出力
分も含まれる。In the EEPROM 42, the true offset values of the Hall elements 31a to 31c, the input range adjustment offset value of the A / D converter 39, the gains and offsets of the Hall elements 31a to 31c are temperature-corrected. The temperature correction coefficient and the like are stored. here,
The true offset value of each Hall element 31a to 31c includes
The offset value for the geomagnetic signal is also included. Specifically, not only the offset unique to each Hall element 31a to 31c, but also the leakage of a speaker or the like that generates a magnetic field inside the mobile device in which each Hall element 31a to 31c is mounted. The output of the magnetic field detected by each of the Hall elements 31a to 31c is also included.
【0036】また、A/Dコンバータ39の入力レンジ
調整用オフセット値は、各ホール素子31a〜31cか
ら出力される信号がA/Dコンバータ39の入力レンジ
に収まるように設定される。そして、ホール素子31a
〜31cは、マルチプレクサ32を介して、チョッパス
イッチ34に接続され、駆動装置33は、チョッパスイ
ッチ34を介してホール素子31a〜31cを駆動す
る。The input range adjustment offset value of the A / D converter 39 is set so that the signals output from the Hall elements 31a to 31c fall within the input range of the A / D converter 39. And the hall element 31a
To 31c are connected to the chopper switch 34 via the multiplexer 32, and the driving device 33 drives the Hall elements 31a to 31c via the chopper switch 34.
【0037】ここで、チョッパスイッチ34は、各ホー
ル素子31a〜31cに駆動電圧または駆動電流を出力
する場合、各ホール素子31a〜31cをチョッパ駆動
し、90°チョッパ駆動や360°チョッパ駆動などを
行うことができる。このチョッパ駆動方法では、チョッ
パスイッチ34は、各ホール素子31a〜31cの駆動
端子および信号出力端子をそれぞれ交換しながら駆動す
る。Here, when the chopper switch 34 outputs a driving voltage or a driving current to the hall elements 31a to 31c, the chopper switches drive the hall elements 31a to 31c to perform 90 ° chopper driving or 360 ° chopper driving. It can be carried out. In this chopper driving method, the chopper switch 34 is driven while exchanging the drive terminals and the signal output terminals of the Hall elements 31a to 31c.
【0038】これによって、ホール素子31a〜31c
自身のオフセット項を大部分キャンセルすることができ
る。そして、ホール素子31a〜31cから出力された
信号は増幅器35に入力され、増幅器35にて増幅され
た後、減算器36に入力される。ここで、CPU45
は、ホール素子31a〜31cから出力された信号がA
/Dコンバータ39の入力レンジに収まるように、増幅
器35のゲインを調整することができる。As a result, the Hall elements 31a to 31c
You can cancel most of your own offset terms. The signals output from the Hall elements 31a to 31c are input to the amplifier 35, amplified by the amplifier 35, and then input to the subtractor 36. Here, the CPU 45
Indicates that the signals output from the Hall elements 31a to 31c are A
The gain of the amplifier 35 can be adjusted so that it falls within the input range of the / D converter 39.
【0039】一方、CPU45は、必要に応じて、入力
レンジ調整用オフセット値をEEPROM42から読み
出し、入力レンジ調整用オフセット値をD/Aコンバー
タ43に出力する。そして、D/Aコンバータ43は、
入力レンジ調整用オフセット値をアナログ値に変換し、
そのアナログ変換後の入力レンジ調整用オフセット値を
減算器36に出力する。On the other hand, the CPU 45 reads the input range adjustment offset value from the EEPROM 42 and outputs the input range adjustment offset value to the D / A converter 43 as required. Then, the D / A converter 43
Convert the input range adjustment offset value to an analog value,
The offset value for input range adjustment after the analog conversion is output to the subtractor 36.
【0040】そして、減算器36は、増幅器35から出
力された各ホール素子31a〜31cの信号と、入力レ
ンジ調整用オフセット値との差分を算出し、入力レンジ
調整用オフセット値が減算された各ホール素子31a〜
31cの信号を積分器37に出力する。そして、積分器
37にて、入力レンジ調整用オフセット値が減算された
各ホール素子31a〜31cの信号を規定時間だけ積分
した後、サンプルホールド回路38を介してA/Dコン
バータ39に出力する。The subtractor 36 calculates the difference between the signals of the Hall elements 31a to 31c output from the amplifier 35 and the input range adjustment offset value, and the input range adjustment offset value is subtracted. Hall element 31a-
The signal of 31c is output to the integrator 37. Then, the integrator 37 integrates the signals of the Hall elements 31 a to 31 c from which the input range adjustment offset value has been subtracted for a specified time, and then outputs the integrated signals to the A / D converter 39 via the sample hold circuit 38.
【0041】ここで、ホール素子31a〜31cから出
力された信号がA/Dコンバータ39の入力レンジに収
まるように、積分器37での積分時間を調整することが
できる。そして、A/Dコンバータ39にて、入力レン
ジ調整用オフセット値が減算された各ホール素子31a
〜31cの出力が、デジタル値に変換されると、CPU
45は、入力レンジ調整用オフセット値をEEPROM
42から読み出す。Here, the integration time in the integrator 37 can be adjusted so that the signals output from the Hall elements 31a to 31c fall within the input range of the A / D converter 39. Then, in the A / D converter 39, each Hall element 31a from which the input range adjustment offset value is subtracted
When the output of ~ 31c is converted into a digital value, the CPU
45 is an EEPROM for input range adjustment offset value
Read from 42.
【0042】そして、入力レンジ調整用オフセット値が
減算された各ホール素子31a〜31cのデジタル出力
に、入力レンジ調整用オフセット値をデジタル的に加算
し、入力レンジ調整用オフセット値を減算する前の各ホ
ール素子31a〜31cのデジタル出力を算出する。そ
して、CPU45は、各ホール素子31a〜31cのデ
ジタル出力が得られると、A/Dコンバータ39を介
し、温度センサ44で計測された各ホール素子31a〜
31cの温度を取り込む。The input range adjustment offset value is digitally added to the digital output of each Hall element 31a to 31c from which the input range adjustment offset value has been subtracted, and the input range adjustment offset value before subtraction is performed. The digital output of each Hall element 31a-31c is calculated. Then, when the digital outputs of the hall elements 31a to 31c are obtained, the CPU 45 causes the hall elements 31a to 31c measured by the temperature sensor 44 via the A / D converter 39.
Take in the temperature of 31c.
【0043】そして、CPU45は、温度センサ44で
計測された温度に基づいて、各ホール素子31a〜31
cのゲインおよびオフセットの温度補正係数を算出し、
この温度補正係数に基づいて、各ホール素子31a〜3
1cのゲインおよび真のオフセット値を温度補正する。
そして、CPU45は、各ホール素子31a〜31cの
デジタル出力から、温度補正された各ホール素子31a
〜31cの真のオフセット値を減算するとともに、ゲイ
ン補正を施し、その温度補正されたホール素子21のデ
ジタル出力に基づいて、方位を計算する。Then, the CPU 45, based on the temperature measured by the temperature sensor 44, each of the Hall elements 31a to 31.
Calculate the temperature correction coefficient of gain and offset of c,
Based on this temperature correction coefficient, each Hall element 31a-3
The 1c gain and true offset value are temperature corrected.
Then, the CPU 45 uses the digital outputs of the Hall elements 31a to 31c to perform temperature-corrected Hall elements 31a.
The true offset value of ~ 31c is subtracted, the gain is corrected, and the azimuth is calculated based on the temperature-corrected digital output of the Hall element 21.
【0044】また、CPU45は、必要に応じて、傾斜
センサ46からの傾斜角データを取り込み、その傾斜角
データをさらに考慮して、方位を計算する。図5、6
は、本発明の第4実施形態に係る方位角計測方法を示す
フローチャートである。図5において、測定回路にWa
keup信号を送った後(ステップS1)、各ホール素
子31a〜31cに規定電圧を供給する(ステップS
2)。Further, the CPU 45 takes in the inclination angle data from the inclination sensor 46 as necessary, and further considers the inclination angle data to calculate the azimuth. 5 and 6
9 is a flowchart showing an azimuth angle measuring method according to a fourth embodiment of the present invention. As shown in FIG.
After sending the keup signal (step S1), a specified voltage is supplied to each of the Hall elements 31a to 31c (step S).
2).
【0045】次に、各ホール素子31a〜31cに対し
て規定された増幅器35のゲインを設定するとともに
(ステップS3)、D/Aコンバータ43を介し、各ホ
ール素子31a〜31cに対して規定されたオフセット
補正値を減算器36に供給する(ステップS4)。次
に、積分器37にて、オフセット補正値が減算された各
ホール素子31a〜31cの信号を、規定された積分時
間だけ積分し(ステップS5)、その積分結果をA/D
コンバータ39に入力することにより、その積分結果が
A/Dコンバータ39の入力レンジ内かどうかを調べる
(ステップS6)。Next, the gain of the amplifier 35 defined for each hall element 31a to 31c is set (step S3), and the hall element 31a to 31c is regulated via the D / A converter 43. The offset correction value is supplied to the subtractor 36 (step S4). Next, the integrator 37 integrates the signals of the Hall elements 31a to 31c from which the offset correction value has been subtracted for a prescribed integration time (step S5), and the integration result is A / D.
By inputting to the converter 39, it is checked whether the integration result is within the input range of the A / D converter 39 (step S6).
【0046】そして、積分器37から出力された積分結
果が+側にオーバーフローしている場合(ステップS
7)、減算器36に供給されるオフセット補正値を増加
させ(ステップS8)、積分器37から出力された積分
結果が−側にオーバーフローしている場合(ステップS
7)、減算器36に供給されるオフセット補正値を減少
させる(ステップS9)。When the integration result output from the integrator 37 overflows to the + side (step S
7), the offset correction value supplied to the subtractor 36 is increased (step S8), and the integration result output from the integrator 37 overflows to the − side (step S8).
7) Decrease the offset correction value supplied to the subtractor 36 (step S9).
【0047】そして、減算器36に供給されるオフセッ
ト補正値を増減させた結果、積分器37から出力された
積分結果がA/Dコンバータ39の入力レンジ内に入っ
た場合、その時のオフセット補正値をEEPROM42
に記憶するとともに、EEPROM42に記憶されたオ
フセット補正値を、A/Dコンバータ39からの出力値
に加算する(ステップS10)。When the offset correction value supplied to the subtractor 36 is increased or decreased and the integration result output from the integrator 37 falls within the input range of the A / D converter 39, the offset correction value at that time is obtained. EEPROM 42
And the offset correction value stored in the EEPROM 42 is added to the output value from the A / D converter 39 (step S10).
【0048】そして、ステップS4〜S10までの処理
を全てのホール素子31a〜31cについて行う(ステ
ップS11)。これにより、各ホール素子31a〜31
cの信号よりも入力レンジの狭いA/Dコンバータ39
を用いた場合においても、各ホール素子31a〜31c
の信号のデジタル値を算出することができる。Then, the processes of steps S4 to S10 are performed for all the hall elements 31a to 31c (step S11). Thereby, the Hall elements 31a to 31
A / D converter 39 having a narrower input range than the signal of c
Even in the case of using, the Hall elements 31a to 31c
The digital value of the signal can be calculated.
【0049】次に、図6において、CPU45は、各ホ
ール素子31a〜31cの信号のデジタル値が求まる
と、各ホール素子31a〜31cの真のオフセット値を
EEPROM42から読み出し、各ホール素子31a〜
31cの信号から、真のオフセット値を減算することに
より(ステップS12)、外部磁界強度を計算する(ス
テップS13)。Next, in FIG. 6, when the digital values of the signals of the hall elements 31a to 31c are obtained, the CPU 45 reads the true offset values of the hall elements 31a to 31c from the EEPROM 42, and the hall elements 31a to 31a.
The external magnetic field strength is calculated by subtracting the true offset value from the signal of 31c (step S12) (step S13).
【0050】次に、CPU45は傾斜センサ46からの
出力がない場合(ステップS14)、各ホール素子31
a〜31cの外部磁界強度の比から方位を計算する(ス
テップS15)。一方、CPU45は、傾斜センサ46
からの出力がある場合(ステップS14)、傾斜センサ
46からの出力を取り込み(ステップS16)、各ホー
ル素子31a〜31cの外部磁界強度の比および傾斜角
データから、方位角計測装置の水平面からの傾きを補正
して方位を計算する(ステップS17)。Next, when there is no output from the tilt sensor 46 (step S14), the CPU 45 determines each hall element 31.
The azimuth is calculated from the ratio of the external magnetic field strengths a to 31c (step S15). On the other hand, the CPU 45 uses the tilt sensor 46.
If there is an output from the tilt sensor 46 (step S14), the output from the tilt sensor 46 is fetched (step S16), and from the ratio of the external magnetic field strengths of the Hall elements 31a to 31c and the tilt angle data, from the horizontal plane of the azimuth measuring device. The azimuth is calculated by correcting the inclination (step S17).
【0051】図7は、本発明の第5実施形態に係る方位
角計測方法を示すフローチャートである。図7におい
て、測定回路にWakeup信号を送った後(ステップ
S21)、各ホール素子31a〜31cに規定電圧を供
給する(ステップS22)。次に、各ホール素子31a
〜31cに対して規定された増幅器35のゲインを設定
するとともに(ステップS23)、積分器37の積分時
間を規定値の1/Nに設定し、積分器37にて、各ホー
ル素子31a〜31cの信号を規定値の1/Nの積分時
間だけ積分する(ステップS24)。FIG. 7 is a flowchart showing an azimuth angle measuring method according to the fifth embodiment of the present invention. In FIG. 7, after transmitting a Wakeup signal to the measurement circuit (step S21), a specified voltage is supplied to each of the Hall elements 31a to 31c (step S22). Next, each Hall element 31a
To 31c, the specified gain of the amplifier 35 is set (step S23), the integration time of the integrator 37 is set to 1 / N of the specified value, and the hall elements 31a to 31c are set in the integrator 37. Is integrated for the integration time of 1 / N of the specified value (step S24).
【0052】そして、ステップS23、S24の処理を
全てのホール素子31a〜31cについて行うと(ステ
ップS25)、積分器37での積分結果をA/Dコンバ
ータ39に入力することにより、積分器37での積分結
果とA/Dコンバータ39の入力レンジ中心値の差を最
小にするオフセット補正値を求める(ステップS2
6)。Then, when the processes of steps S23 and S24 are performed for all the Hall elements 31a to 31c (step S25), the integration result of the integrator 37 is input to the A / D converter 39 so that the integrator 37 operates. An offset correction value that minimizes the difference between the integration result of (1) and the input range center value of the A / D converter 39 is obtained (step S2).
6).
【0053】そして、オフセット補正値が求まると、そ
の時のオフセット補正値をEEPROM42に記憶する
とともに、D/Aコンバータ43を介し、その時のオフ
セット補正値を減算器36に供給する(ステップS2
7)。次に、積分器37にて、その時のオフセット補正
値が減算された各ホール素子31a〜31cの信号を、
規定された積分時間だけ積分し(ステップS28)、そ
の積分結果をA/Dコンバータ39に入力することによ
り、その積分結果のデジタル値を算出する。When the offset correction value is obtained, the offset correction value at that time is stored in the EEPROM 42, and the offset correction value at that time is supplied to the subtractor 36 via the D / A converter 43 (step S2).
7). Next, in the integrator 37, the signals of the respective Hall elements 31a to 31c from which the offset correction value at that time is subtracted,
Integration is performed for a prescribed integration time (step S28), and the integration result is input to the A / D converter 39 to calculate the digital value of the integration result.
【0054】そして、EEPROM42に記憶されたオ
フセット補正値を、A/Dコンバータ39からの出力値
に加算する(ステップS29)。そして、ステップS4
〜S10までの処理を全てのホール素子31a〜31c
について行う(ステップS30)。次に、CPU45
は、各ホール素子31a〜31cの信号のデジタル値が
求まると、図6のステップS12〜S17の処理を行う
ことにより、方位を計算する。Then, the offset correction value stored in the EEPROM 42 is added to the output value from the A / D converter 39 (step S29). And step S4
To S10, all Hall elements 31a to 31c
(Step S30). Next, the CPU 45
When the digital values of the signals of the Hall elements 31a to 31c are obtained, the azimuth is calculated by performing the processing of steps S12 to S17 of FIG.
【0055】なお、図7の実施形態では、各ホール素子
31a〜31cの信号を圧縮するために、積分器37の
積分時間を1/Nにする方法について説明したが、増幅
器35のアンプゲインまたは積分器37の積分ゲイン
を、1/Nにするようにしてもよい。ただし、増幅器3
5のアンプゲインを1/Nにした場合、ステップS26
で求めたオフセット補正値をステップS27で用いる場
合、ステップS26で求めたオフセット補正値をN倍に
する必要がある。In the embodiment shown in FIG. 7, the method of setting the integration time of the integrator 37 to 1 / N in order to compress the signals of the Hall elements 31a to 31c has been described. The integral gain of the integrator 37 may be set to 1 / N. However, amplifier 3
When the amplifier gain of 5 is set to 1 / N, step S26
When the offset correction value obtained in step S27 is used, it is necessary to multiply the offset correction value obtained in step S26 by N times.
【0056】また、各ホール素子31a〜31cの信号
を圧縮する場合、予め規定されたオフセット補正値を減
算してから、各ホール素子31a〜31cの信号を圧縮
するようにしてもよい。図8は、本発明の第6実施形態
に係る方位角計測時のキャリブレーション方法を示すフ
ローチャートである。When compressing the signals of the Hall elements 31a to 31c, a predetermined offset correction value may be subtracted and then the signals of the Hall elements 31a to 31c may be compressed. FIG. 8 is a flowchart showing a calibration method during azimuth measurement according to the sixth embodiment of the present invention.
【0057】図8において、測定回路にWakeup信
号を送った後(ステップS41)、各ホール素子31a
〜31cに規定電圧を供給する(ステップS42)。次
に、CPU45は、各ホール素子31a〜31cの出力
を取得するとともに(ステップS43、S44)、温度
センサ39の出力を取り込む(ステップS45)。In FIG. 8, after the Wakeup signal is sent to the measuring circuit (step S41), each Hall element 31a is
The specified voltage is supplied to 31c (step S42). Next, the CPU 45 acquires the outputs of the Hall elements 31a to 31c (steps S43 and S44), and takes in the output of the temperature sensor 39 (step S45).
【0058】ここで、各ホール素子31a〜31cの出
力は、図5の方法で算出してもよいし、図7の方法で算
出してもよいし、それ以外の方法で算出してもよい。ま
た、温度は、ICの中にあるバンドギャップレファレン
スから得るようにしてもよいし、外部の温度センサから
得るようにしてもよい。次に、ホール素子31a〜31
cが搭載された携帯機器をZ軸(垂直軸)周りに90度
ずつ2回回転させ、それぞれについてステップS43〜
S44の処理を行う(ステップS46、S47)。Here, the outputs of the Hall elements 31a to 31c may be calculated by the method of FIG. 5, the method of FIG. 7, or another method. . The temperature may be obtained from a bandgap reference in the IC or an external temperature sensor. Next, the hall elements 31a to 31
The mobile device equipped with c is rotated twice by 90 degrees around the Z axis (vertical axis), and step S43 to
The process of S44 is performed (steps S46 and S47).
【0059】ここで、90度置きに2回回転させ、その
都度測定を行うことにより、各ホール素子31a〜31
cのゲインおよびオフセットを両方求めることができ
る。なお、オフセットを求めるだけなら、携帯機器を1
80度回転させるだけでよい。次に、各ホール素子31
a〜31cの温度Tとゲイン補正値Pの関数に測定値を
代入することにより、各関数の比例定数αを求める(ス
テップS48)。Here, each Hall element 31a to 31a is rotated by rotating it twice every 90 degrees and measuring each time.
Both the gain and offset of c can be determined. If you just want to find the offset,
All you have to do is rotate it 80 degrees. Next, each Hall element 31
By substituting the measured values into the functions of the temperature T of a to 31c and the gain correction value P, the proportional constant α of each function is obtained (step S48).
【0060】ここで、温度Tとゲイン補正値Pの関数と
しては、例えば、3次関数P=α・F(T)=α・(a
T3+bT2+cT+d)を設定する。そして、複数のホ
ール素子の温度特性を予め測定し、カーブフィッティン
グにより定数a、b、c、dを求めて、EEPROM4
2に記憶させることができる。次に、各ホール素子31
a〜31cの温度Tとオフセット補正値Qの関数に測定
値を代入することにより、各関数の比例定数βを求める
(ステップS49)。Here, as a function of the temperature T and the gain correction value P, for example, a cubic function P = α · F (T) = α · (a
T 3 + bT 2 + cT + d) to set the. Then, the temperature characteristics of the plurality of Hall elements are measured in advance, the constants a, b, c, d are obtained by curve fitting, and the EEPROM 4
2 can be stored. Next, each Hall element 31
By substituting the measured values into the functions of the temperature T of a to 31c and the offset correction value Q, the proportional constant β of each function is obtained (step S49).
【0061】ここで、温度Tとオフセット補正値Qの関
数としては、例えば、3次関数Q=β・G(T)=β・
(eT3+fT2+gT+h)を設定する。そして、ホー
ル素子とスピーカなどによるオフセット磁場の複合オフ
セットに関して、温度Tとオフセット補正値Qの温度特
性を予め測定するか、あるいは、シミュレーション計算
し、カーブフィッティングにより定数e、f、g、hを
求めて、EEPROM42に記憶させることができる。Here, as a function of the temperature T and the offset correction value Q, for example, a cubic function Q = β · G (T) = β ·
Set (eT 3 + fT 2 + gT + h). Then, regarding the composite offset of the offset magnetic field by the hall element and the speaker, the temperature characteristics of the temperature T and the offset correction value Q are measured in advance, or simulation calculation is performed, and the constants e, f, g, and h are obtained by curve fitting. And can be stored in the EEPROM 42.
【0062】そして、全てのホール素子31a〜31c
について、ステップS48、S49で求めた比例定数
α、βをEEPROM42に記憶する(ステップS5
0、S51)。なお、関数P、Qは、必ずしも3次関数
でなくてもよいし、比例定数α、βは関数全体にかから
なくてもよく、例えば、Q=β・(fT2+gT)+h
などの関数形を用いるようにしてもよい。Then, all the Hall elements 31a to 31c
For the above, the proportional constants α and β obtained in steps S48 and S49 are stored in the EEPROM 42 (step S5).
0, S51). The functions P and Q do not necessarily have to be cubic functions, and the proportional constants α and β do not have to be applied to the entire function, for example, Q = β · (fT 2 + gT) + h
You may make it use the function form, such as.
【0063】図9は、本発明の第7実施形態に係る方位
角計測方法を示すフローチャートである。図9におい
て、測定回路にWakeup信号を送った後(ステップ
S61)、各ホール素子31a〜31cに規定電圧を供
給する(ステップS62)。次に、CPU45は、各ホ
ール素子31a〜31cの出力を取得するとともに(ス
テップS63、S64)、温度センサ39の出力を取り
込む(ステップS65)。FIG. 9 is a flow chart showing an azimuth angle measuring method according to the seventh embodiment of the present invention. In FIG. 9, after transmitting a Wakeup signal to the measurement circuit (step S61), a specified voltage is supplied to each of the Hall elements 31a to 31c (step S62). Next, the CPU 45 acquires the outputs of the Hall elements 31a to 31c (steps S63 and S64) and takes in the output of the temperature sensor 39 (step S65).
【0064】次に、各ホール素子31a〜31cの温度
Tとオフセット補正値Qの所定関数に測定温度を代入す
ることにより、各ホール素子31a〜31cの現在のオ
フセット値を求める(ステップS66)。次に、各ホー
ル素子31a〜31cの現在のオフセット値を、各ホー
ル素子31a〜31cの信号から減算することにより、
地磁気による出力を計算する(ステップS67)。Next, the current offset value of each Hall element 31a-31c is obtained by substituting the measured temperature into the predetermined function of the temperature T of each Hall element 31a-31c and the offset correction value Q (step S66). Next, by subtracting the current offset value of each Hall element 31a-31c from the signal of each Hall element 31a-31c,
The geomagnetic output is calculated (step S67).
【0065】次に、各ホール素子31a〜31cの温度
Tとゲイン補正値Pの所定関数に測定温度を代入するこ
とにより、各ホール素子31a〜31cの現在のゲイン
補正値を求める(ステップS68)。次に、各ホール素
子31a〜31cの現在のゲイン補正値を、ステップS
67で求めた地磁気による出力に掛けることにより、各
ホール素子31a〜31cの感度バラツキを補正する
(ステップS69)。なお、ステップS68、S69の
処理は省略するようにしてもよい。Next, the current gain correction value of each Hall element 31a to 31c is obtained by substituting the measured temperature into a predetermined function of the temperature T of each Hall element 31a to 31c and the gain correction value P (step S68). . Next, the current gain correction value of each Hall element 31a to 31c is calculated in step S
The sensitivity variations of the Hall elements 31a to 31c are corrected by multiplying the geomagnetic output obtained in 67 (step S69). The processes of steps S68 and S69 may be omitted.
【0066】そして、全てのホール素子31a〜31c
についての地磁気による出力が求まると(ステップS7
0)これらの出力に基づいて方位を計算する(ステップ
S71)。Then, all the Hall elements 31a to 31c
When the output by the geomagnetism is obtained (step S7)
0) The azimuth is calculated based on these outputs (step S71).
【0067】[0067]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
アナログ領域で磁気センサの出力から減算された第1オ
フセット値を、デジタル領域で加算することにより、A
/Dコンバータの入力レンジが狭い場合においても、必
要な測定精度を確保しつつ、磁気センサの元の出力をデ
ジタル化することが可能となり、コストの増大を抑制し
つつ、磁気センサからの出力に基づいて方位を容易に計
算することが可能となる。As described above, according to the present invention,
By adding the first offset value subtracted from the output of the magnetic sensor in the analog area in the digital area, A
Even if the input range of the D / D converter is narrow, it is possible to digitize the original output of the magnetic sensor while ensuring the required measurement accuracy, and suppress the increase in cost, while reducing the output from the magnetic sensor. Based on this, it becomes possible to easily calculate the azimuth.
【図1】本発明の第1実施形態に係る方位角計測装置の
概略構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an azimuth angle measuring device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の一実施形態に係る入力レンジ調整方法
を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an input range adjusting method according to an embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第2実施形態に係る方位角計測装置の
概略構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of an azimuth angle measuring device according to a second embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第3実施形態に係る方位角計測装置の
概略構成を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of an azimuth angle measuring device according to a third embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第4実施形態に係る方位角計測方法を
示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing an azimuth angle measuring method according to a fourth embodiment of the present invention.
【図6】本発明の第4実施形態に係る方位角計測方法を
示すフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart showing an azimuth angle measuring method according to a fourth embodiment of the present invention.
【図7】本発明の第5実施形態に係る方位角計測方法を
示すフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart showing an azimuth angle measuring method according to a fifth embodiment of the present invention.
【図8】本発明の第6実施形態に係る方位角計測時のキ
ャリブレーション方法を示すフローチャートである。FIG. 8 is a flowchart showing a calibration method during azimuth measurement according to a sixth embodiment of the present invention.
【図9】本発明の第7実施形態に係る方位角計測方法を
示すフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart showing an azimuth angle measuring method according to a seventh embodiment of the present invention.
1、21、31a〜31c ホール素子 2、22、35 増幅器 3、23、36 減算器 4、24、39 A/Dコンバータ 5、25、45 CPU 6、26、43 D/Aコンバータ 7、27 メモリ 7a、27a ホール素子の真のオフセット値 7b、27b 入力レンジ調整用オフセット値 27c 温度補正係数 28、44 温度センサ 32 マルチプレクサ 33 駆動装置 34 チョッパスイッチ 37 積分器 38 サンプルホールド回路 40 インターフェース回路 41 タイミング発生回路 42 EEPROM 46 傾斜センサ Hall elements 1, 21, 31a to 31c 2, 22, 35 amplifier 3,23,36 Subtractor 4, 24, 39 A / D converter 5, 25, 45 CPU 6, 26, 43 D / A converter 7,27 memory 7a, 27a True offset value of Hall element 7b, 27b Input range adjustment offset value 27c Temperature correction coefficient 28,44 Temperature sensor 32 multiplexer 33 Drive 34 Chopper switch 37 integrator 38 Sample and hold circuit 40 interface circuit 41 Timing generation circuit 42 EEPROM 46 Tilt sensor
フロントページの続き (72)発明者 山下 昌哉 神奈川県厚木市岡田3050番地 旭化成株式 会社内 Fターム(参考) 2F029 AA07 AB01 AC02 AD02 5H180 AA21 CC17 CC30 FF04 FF27 FF37 Continued front page (72) Inventor Masaya Yamashita 3050 Okada, Atsugi City, Kanagawa Prefecture Asahi Kasei Corporation In the company F term (reference) 2F029 AA07 AB01 AC02 AD02 5H180 AA21 CC17 CC30 FF04 FF27 FF37
Claims (4)
タと、 前記磁気センサの出力を前記A/Dコンバータの入力レ
ンジに収めるために必要な第1オフセット値を算出する
オフセット値算出手段と、 前記第1オフセット値を減算した前記磁気センサの出力
を、前記A/Dコンバータに入力するアナログ減算器
と、 前記オフセット値算出手段により算出された第1オフセ
ット値を前記A/Dコンバータからの出力値に加算する
デジタル加算手段と、 前記加算手段による加算結果から、前記磁気センサに重
畳された第2オフセット値を減算するデジタル減算手段
と、 前記デジタル減算手段による減算結果に基づいて方位を
計算する方位計算手段とを備えることを特徴とする方位
角計測装置。1. A magnetic sensor for detecting geomagnetism, an A / D converter for converting an analog signal into a digital signal, and a first offset necessary for keeping an output of the magnetic sensor within an input range of the A / D converter. An offset value calculating means for calculating a value; an analog subtractor for inputting the output of the magnetic sensor subtracting the first offset value to the A / D converter; and a first offset calculated by the offset value calculating means. A digital addition means for adding a value to the output value from the A / D converter; a digital subtraction means for subtracting the second offset value superimposed on the magnetic sensor from the addition result by the addition means; and the digital subtraction means. And an azimuth calculation means for calculating an azimuth based on the subtraction result by the azimuth angle measuring device.
オフセット値が減算された前記磁気センサの出力が前記
A/Dコンバータの入力レンジに収まるように、前記第
1オフセット値を増減させることを特徴とする請求項1
記載の方位角計測装置。2. The offset value calculating means is the first
The first offset value is increased or decreased so that the output of the magnetic sensor from which the offset value is subtracted falls within the input range of the A / D converter.
The azimuth measuring device described.
センサの出力が前記A/Dコンバータの入力レンジに収
まるように、前記磁気センサの出力を制御し、前記出力
制御された磁気センサの出力と前記A/Dコンバータの
入力レンジ中心値との差分が最小になるように、前記第
1オフセット値を算出することを特徴とする請求項1記
載の方位角計測装置。3. The offset value calculation means controls the output of the magnetic sensor so that the output of the magnetic sensor falls within the input range of the A / D converter, and outputs the output of the output-controlled magnetic sensor. The azimuth measuring device according to claim 1, wherein the first offset value is calculated so that a difference from the input range center value of the A / D converter is minimized.
手段と、 前記磁気センサの温度データに基づいて、前記磁気セン
サのオフセット値を補正するオフセット値補正手段と、 前記補正されたオフセット値が減算された前記磁気セン
サの出力に基づいて、方位を計算する方位計算手段とを
備えることを特徴とする方位角計測装置。4. A magnetic sensor for detecting geomagnetism, temperature data acquisition means for acquiring temperature data of the magnetic sensor, and offset value correction for correcting an offset value of the magnetic sensor based on the temperature data of the magnetic sensor. An azimuth angle measuring device comprising: means and an azimuth calculation means for calculating an azimuth based on the output of the magnetic sensor from which the corrected offset value is subtracted.
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