JP2979003B2 - DC magnetic field detector - Google Patents
DC magnetic field detectorInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明は、直流磁場検出装置に関するものである。The present invention relates to a direct current magnetic field detection device.
(ロ)従来の技術 従来の直流磁場検出装置として、特公昭38−16943号
公報に示されるものがある。すなわち、これに示される
直流磁場検出装置は、交流1次コイルによって励磁され
る可飽和棒状磁心に穴が設けられており、この穴の両側
に形成される磁路にそれぞれ2次コイルが巻かれてい
る。各2次コイルの回路には整流器が設けられている。
2つの整流器はこれを通して電流が流れたとき磁心に設
けた穴の周囲を一方向に回る磁場(バイアス磁場)を生
ずる向きに配置されている。このような場合、両2次コ
イルの直流を差動的に検出することにより外部から加わ
る直流磁場が検出される。すなわち、磁心の軸方向に外
部からの直流磁場が存在しない状態では両2次コイルに
作用するバイアス磁場は等しいため、両2次コイルの回
路における整流された電流は相等しくなり、出力端子に
現れる電圧も等しくなる。一方、磁心の軸方向に測定す
べき外部直流磁場が存在すると、一方の磁路に作用する
起磁力は存在する直流磁場分だけ小さくなり、他方の磁
路に作用する起磁力は逆に直流磁場の分だけ大きくな
る。交流1次電流によるバイアス磁場と測定すべき直流
磁場とが同方向の場合には磁路が飽和点に近づき、一方
測定すべき直流磁場が交流1次電流によるバイアス磁場
とは逆方向の場合には飽和点から遠ざかるように設定す
ることにより、一方の磁路と他方の磁路とでは磁束の飽
和状態が相違し、一方の磁路の2次コイルと他方の磁路
の2次コイルとで異なった直流電圧が発生する。この直
流電圧の差から磁心の軸方向の磁場の強さを測定するこ
とができる。(B) Conventional technology A conventional direct-current magnetic field detecting device is disclosed in Japanese Patent Publication No. 38-16943. That is, in the DC magnetic field detecting device shown in this figure, a hole is provided in a saturable rod-shaped magnetic core excited by an AC primary coil, and a secondary coil is wound around each of magnetic paths formed on both sides of the hole. ing. A rectifier is provided in each secondary coil circuit.
The two rectifiers are arranged so as to generate a magnetic field (bias magnetic field) that rotates in one direction around a hole formed in the magnetic core when a current flows therethrough. In such a case, the DC magnetic field applied from the outside is detected by differentially detecting the DC of both secondary coils. That is, in a state where there is no external DC magnetic field in the axial direction of the magnetic core, the bias magnetic fields acting on the two secondary coils are equal, and the rectified currents in the circuits of the two secondary coils are equal to each other and appear at the output terminal. The voltages are also equal. On the other hand, if there is an external DC magnetic field to be measured in the axial direction of the magnetic core, the magnetomotive force acting on one magnetic path is reduced by the amount of the existing DC magnetic field, and the magnetomotive force acting on the other magnetic path is conversely reduced by the DC magnetic field. It increases by the amount of. When the bias magnetic field due to the AC primary current and the DC magnetic field to be measured are in the same direction, the magnetic path approaches the saturation point, while the DC magnetic field to be measured is in the opposite direction to the bias magnetic field due to the AC primary current. Is set to be away from the saturation point, so that the magnetic flux saturation state is different between one magnetic path and the other magnetic path, and the secondary coil of one magnetic path and the secondary coil of the other magnetic path Different DC voltages are generated. The strength of the magnetic field in the axial direction of the magnetic core can be measured from the difference between the DC voltages.
(ハ)発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のような従来の直流磁場検出装置
には、磁心の磁路の製作上の誤差に起因して精度上の限
界があるという問題点がある。すなわち、棒状の磁心に
穴を加工することにより形成される磁路の部分の断面積
は避けることのできない製作上の誤差のために、両磁路
について完全に同一とすることができず、磁気特性が非
対称となる。このため、この直流磁場検出装置を用いて
コンパスを構成した場合、10゜程度の方位誤差は許容せ
ざるを得なかった。またこの方式の直流磁場検出装置は
セルフバイアス方式であるため高周波発振器の電源出力
が変動するときに生ずる高調波がバイアス設定値に影響
を与え、これも測定誤差を増大させる要因となってい
る。本発明はこのような課題を解決することを目的とし
ている。(C) Problems to be Solved by the Invention However, the above-described conventional DC magnetic field detection apparatus has a problem that there is a limit in accuracy due to an error in manufacturing a magnetic path of a magnetic core. In other words, the cross-sectional area of the magnetic path formed by machining a hole in the rod-shaped magnetic core cannot be completely the same for both magnetic paths due to unavoidable manufacturing errors. The characteristics are asymmetric. For this reason, when a compass was configured using this DC magnetic field detection device, a direction error of about 10 ° had to be allowed. Further, since the DC magnetic field detection apparatus of this system is of a self-bias type, harmonics generated when the power supply output of the high-frequency oscillator fluctuates affect the bias set value, which also causes an increase in measurement error. An object of the present invention is to solve such a problem.
(ニ)課題を解決するための手段 本発明は、2次コイルからの出力の調整手段を設ける
ことにより、上記課題を解決する。すなわち、本発明に
よる直流磁場検出装置は、交流電源(14)と接続される
1次コイル(12)と、1次コイルによって励磁される磁
心(10)とを有し、磁心には軸直交方向の穴によって互
いに分離された磁心軸方向の狭い2つの可飽和な磁路
(18及び20)が設けられており、両磁路にはそれぞれ2
次コイル(22及び24)が巻かれており、両2次コイルの
一端側から取り出される線(25及び27)は接地され、両
2次コイルの反対側の端部から取り出される線(30及び
34)はそれぞれ整流器(32及び36)を介してバイアス調
整用可変抵抗器(44)及び出力抵抗器(38)の両端に接
続され、両整流器はこれらを通して電流が流れたとき各
磁路に互いに逆向きの磁場を生ずる向きに接続されてお
り、出力抵抗器にはこれの中点を中心に接触位置が可変
である基線調整用スライダ(40)が設けられており、基
線調整用スライダが出力端子(42)と接続されている。(D) Means for Solving the Problems The present invention solves the above problems by providing means for adjusting the output from the secondary coil. That is, the DC magnetic field detecting device according to the present invention has a primary coil (12) connected to an AC power supply (14) and a magnetic core (10) excited by the primary coil, and the magnetic core has a direction perpendicular to the axis. Are provided with two saturable magnetic paths (18 and 20) separated from each other by a hole in the axial direction of the magnetic core.
The secondary coils (22 and 24) are wound, and the wires (25 and 27) drawn from one end of both secondary coils are grounded, and the wires (30 and 27) drawn from the opposite ends of both secondary coils are grounded.
34) are respectively connected to both ends of a variable resistor (44) for bias adjustment and an output resistor (38) via rectifiers (32 and 36), and both rectifiers are connected to each magnetic path when current flows through them. The output resistor is provided with a baseline adjustment slider (40) whose contact position is variable about the midpoint of the output resistor. Connected to terminal (42).
なお、2次コイルの上記一端側から取り出される線
(25及び27)を磁心に巻いてフィードバックコイル(26
及び28)を構成することもできる。The wires (25 and 27) taken out from the one end side of the secondary coil are wound around a magnetic core and the feedback coil (26
And 28) can also be configured.
なお、かっこ内の符号は後述の実施例の対応する部材
を示す。In addition, the code | symbol in a parenthesis shows the corresponding member of the Example mentioned later.
(ホ)作用 交流電源を作動させ、1次コイルに交流電源を流す
と、2次コイルが巻かれた磁路に交流磁場が作用し、2
次コイルに交流電流が発生する。両2次コイルの回路に
はそれぞれ整流器が設けられている。両整流器は、これ
らを通して電流が流れたとき、磁心に設けた穴の周囲を
一方向に回る磁場(バイアス磁場)を生ずる向きに配置
されている。この状態で磁心に外部より測定すべき直流
磁場が作用すると、交流電源によって発生する磁場と直
流磁場との方向が一致する場合には磁場が強められ、逆
の場合には磁場が弱められる。磁場が強められた場合に
は磁路が飽和点に近づき、磁場が弱められた場合に飽和
点から遠ざかるように設定することにより、両2次コイ
ルの出力電圧に差が発生する。この出力電圧電圧の差に
より磁心の軸方向への磁場の強さが検出される。(E) Operation When the AC power supply is operated and the AC power supply is supplied to the primary coil, an AC magnetic field acts on the magnetic path around which the secondary coil is wound, and
An alternating current is generated in the next coil. A rectifier is provided in each of the circuits of the two secondary coils. Both rectifiers are arranged in such a manner that when a current flows through them, a magnetic field (bias magnetic field) that rotates in one direction around a hole provided in the magnetic core is generated. When a DC magnetic field to be measured externally acts on the magnetic core in this state, the magnetic field is strengthened when the directions of the magnetic field generated by the AC power supply and the DC magnetic field match, and the magnetic field is weakened in the opposite case. By setting the magnetic path closer to the saturation point when the magnetic field is strengthened and away from the saturation point when the magnetic field is weakened, a difference occurs between the output voltages of the two secondary coils. The strength of the magnetic field in the axial direction of the magnetic core is detected from the difference between the output voltage and the voltage.
この直流磁場検出装置によって地球磁場を測定するに
当り、基線調整用スライダによって、作用磁場最大の場
合(磁場が磁心軸方向に作用した場合、すなわち磁心を
北(90゜)及び南(270゜)方向に配置した場合)の出
力を同一にし、またバイアス調整用可変抵抗器によって
磁場が作用しない場合(磁心を東(0゜)及び西(180
゜)方向に配置した場合)の出力の位相を調整し両方向
の出力を0値に一致させるようにしてあるので、磁路の
断面積が多少相違していてもこれを補正した出力値を得
ること、すなわち出力正弦波の正規化が可能となる。When measuring the earth's magnetic field with this DC magnetic field detection device, the slider for adjusting the baseline is used when the operating magnetic field is maximum (when the magnetic field acts in the core axis direction, that is, when the magnetic core moves north (90 °) and south (270 °) Output is the same, and no magnetic field is applied by the bias adjusting variable resistor (the core is east (0 °) and west (180 °)).
The phase of the output in the case of ゜) is adjusted so that the output in both directions matches the zero value, so that even if the cross-sectional area of the magnetic path is slightly different, an output value corrected for this is obtained. That is, the output sine wave can be normalized.
また、2次コイルによって得られる整流電流をフィー
ドバックコイルによって磁心に負帰還させるようにする
と、高調波分の影響が除去され、2次コイルからの出力
が安定化し、更に入力磁場が急速に変化した場合のヒス
テリシス誤差も少なくなる。この結果、上記のような簡
易な構成にもかかわらず、高い精度で直流磁場の検出が
可能となる。When the rectified current obtained by the secondary coil is negatively fed back to the magnetic core by the feedback coil, the influence of harmonic components is removed, the output from the secondary coil is stabilized, and the input magnetic field changes rapidly. Hysteresis error in the case is also reduced. As a result, the DC magnetic field can be detected with high accuracy despite the simple configuration as described above.
(へ)実施例 (第1実施例) 第1図に本発明の第1実施例を示す。長方形薄板の磁
心10は可飽和フェライト製であり、これの外周に巻かれ
た1次コイル12によって励磁可能である。1次コイル12
は交流電源14に接続されている。交流電源14の発振周波
数は2〜4MHzである。磁心10は、厚さ0.5mm、長さ15mm
及び幅5mmであり、長手方向及び幅方向の中央部に直径4
mmの穴16が設けられている。この穴16によりこれの両側
に狭い磁路18及び20が形成される。磁路18及び20の最も
断面積の小さい部分は0.5×0.5mm2となる。磁路18に2
次コイル22が巻かれており、また磁路20に2次コイル24
が巻かれている。2次コイル22及び24は同一巻線方向で
同一巻数としてある。2次コイル22及び24の第1図中左
端側の線25及び27は共に接地されている。2次コイル22
の第1図中右端側から取り出される線30には整流器32が
設けられており、一方2次コイル24側の線34には整流器
36が設けられている。線30及び線34の終端は出力抵抗器
38の両端にそれぞれ接続されている。整流器32及び整流
器36は、これらの通電可能方向に電流が流れた場合に、
2次コイル22及び24によって互いに逆向きの磁場が発生
するように(穴16の周方向に1方向に回る磁束が形成さ
れるように)配置されている。出力抵抗器38には、中点
を中心にしゅう動可能な基線調整用スライダ40が設けら
れており、基線調整用スライダ40は出力端子42と接続さ
れている。線30と線34との間には、抵抗器38と並列にな
るようにバイアス調整用可変抵抗器44が接続されてい
る。また、線30及び線34はそれぞれコンデンサ46及びコ
ンデンサ48を介して接地されている。(F) Embodiment (First Embodiment) FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. The magnetic core 10 made of a rectangular thin plate is made of saturable ferrite, and can be excited by a primary coil 12 wound around the core. Primary coil 12
Is connected to an AC power supply 14. The oscillation frequency of the AC power supply 14 is 2 to 4 MHz. Core 10 is 0.5mm thick and 15mm long
And a width of 5 mm.
A hole 16 of mm is provided. This hole 16 forms narrow magnetic paths 18 and 20 on both sides thereof. The smallest cross-sectional area of the magnetic paths 18 and 20 is 0.5 × 0.5 mm 2 . 2 in magnetic path 18
A secondary coil 22 is wound, and a secondary coil 24
Is wound. The secondary coils 22 and 24 have the same winding direction and the same number of turns. The wires 25 and 27 on the left side of the secondary coils 22 and 24 in FIG. 1 are both grounded. Secondary coil 22
A rectifier 32 is provided on a line 30 taken out from the right end side in FIG. 1, while a rectifier 32 is provided on a line 34 on the secondary coil 24 side.
36 are provided. Output resistors terminated at lines 30 and 34
38 are connected to both ends. The rectifier 32 and the rectifier 36, when a current flows in these possible directions,
The secondary coils 22 and 24 are arranged so that magnetic fields in opposite directions are generated (so that a magnetic flux that rotates in one direction in the circumferential direction of the hole 16 is formed). The output resistor 38 is provided with a base line adjustment slider 40 that can be swiveled about the midpoint. The base line adjustment slider 40 is connected to the output terminal 42. A variable resistor 44 for bias adjustment is connected between the line 30 and the line 34 so as to be in parallel with the resistor 38. The lines 30 and 34 are grounded via capacitors 46 and 48, respectively.
次にこの実施例の動作について説明する。交流電源14
によって1次コイル12に高周波の交流電流を流すと、磁
路18及び20に相等しい交番磁束が発生する。これによ
り、2次コイル22及び24にそれぞれ交番起電力が誘起さ
れ、線30及び線34を電流が流れることになる。線30及び
34にはそれぞれ整流器32及び36が設けられているため、
流れる電流は1方向に整流される。この場合、2次コイ
ル22及び24はそれぞれ磁路18及び20を磁心として有して
いるので、所定のインダクタンスL1及びL2を有してい
る。磁路18及び20は可飽和の磁性を有しているため、2
次コイル22及び24のインダクタンスは飽和状態によって
可変となる。飽和領域における磁路18及び20のインダク
タンスをLとし、磁路18及び20の軸方向への直流磁場を
Hとして一般的に表わせば、直流磁場Hとインダクタン
スLとの関係は可飽和特性のため第2図に示すようにな
る。前述のように整流器32及び36は磁路18及び20に逆向
きの磁場を生ずるように配置されているので、磁路18及
び20には互いに逆方向の直流バイアス磁場h1及びh2が存
在することになる。このため、2次コイル22及び24のイ
ンダクタンスL1及びL2の特性を、直流磁場Hを横軸にし
て示すと、第3図のようになる。h1及びh2は磁路18及び
20の形体が等しい場合にはh1=h2であり、またインダク
タンスL1及びL2の最大値L10及びL20は、L10=L20となっ
ている。この状態において、磁心10の軸方向に外部から
の磁場Fが作用すると、作用する外部磁場Fの方向に応
じて例えば磁路18側の磁場H1には磁場Fが加算され、一
方磁路20側の磁場H2には磁場Fが差引かれる。従ってイ
ンダクタンスL1側については、 H1=h1+F 一方、インダクタンスL2側に関しては、 H2=h2−F となる。ここでL1−L2=ΔLとして、ΔLとFとの関係
を示すと、第4図のような関係となる。すなわち、磁場
Fの大きさに応じてインダクタンスの差ΔLが変化する
ことになる。両インダクタンスの差ΔLに応じて線30及
び線34を電流が流れるため、出力端子42に磁場Fを応じ
た電圧信号が出力されることになる。なお、h1=h2、ま
たL10=L20の場合には基線調整用スライダ40は出力抵抗
器38の中点に設定しておけばよいことになる。また、コ
ンデンサ46及び48は線30及び34を流れる2次電流の交流
分をバイパスさせ、直流分のみを出力端子42に出力させ
る作用をしている。Next, the operation of this embodiment will be described. AC power supply 14
When a high-frequency AC current is caused to flow through the primary coil 12, an alternating magnetic flux equal to the magnetic paths 18 and 20 is generated. As a result, an alternating electromotive force is induced in the secondary coils 22 and 24, and a current flows through the lines 30 and 34. Line 30 and
Since 34 has rectifiers 32 and 36 respectively,
The flowing current is rectified in one direction. In this case, since the secondary coil 22 and 24 has a magnetic path 18 and 20 as a magnetic core each have a predetermined inductance L 1 and L 2. Since the magnetic paths 18 and 20 have saturable magnetism,
The inductance of the secondary coils 22 and 24 is variable depending on the saturation state. If the inductance of the magnetic paths 18 and 20 in the saturation region is generally expressed as L, and the DC magnetic field in the axial direction of the magnetic paths 18 and 20 is generally expressed as H, the relationship between the DC magnetic field H and the inductance L is saturable. As shown in FIG. Since the rectifier 32 and 36 as described above are arranged to produce a magnetic field opposite to the magnetic path 18 and 20, the magnetic path 18 and the presence reverse DC bias magnetic field h 1 and h 2 are mutually the 20 Will do. Therefore, the characteristics of the inductance L 1 and L 2 of the secondary coil 22 and 24, indicating to the DC magnetic field H to the horizontal axis, so that the third view. h 1 and h 2 are the magnetic paths 18 and
When the 20 features are equal, h 1 = h 2 , and the maximum values L 10 and L 20 of the inductances L 1 and L 2 are L 10 = L 20 . In this state, when the magnetic actuation field F is externally in the axial direction of the magnetic core 10, the magnetic field F is added to the magnetic field H 1, depending on the direction of the external magnetic field F for example magnetic path 18 side acting, whereas the magnetic path 20 the magnetic field of H 2 side field F is subtracted. Thus for the inductance L 1 side, whereas H 1 = h 1 + F, with respect to the inductance L 2 side and H 2 = h 2 -F. Here, when L 1 −L 2 = ΔL, the relationship between ΔL and F is shown as shown in FIG. That is, the inductance difference ΔL changes according to the magnitude of the magnetic field F. Since current flows through the lines 30 and 34 according to the difference ΔL between the two inductances, a voltage signal corresponding to the magnetic field F is output to the output terminal 42. When h 1 = h 2 and L 10 = L 20 , the baseline adjustment slider 40 may be set at the middle point of the output resistor 38. The capacitors 46 and 48 have a function of bypassing the AC component of the secondary current flowing through the lines 30 and 34 and outputting only the DC component to the output terminal 42.
磁場Fが地球磁場の場合には、出力端子42で得られる
出力電圧は、磁心10が南北を向いた場合に正負の最大値
となり、磁心10が東西を向いた場合に0となり、第5図
に示すような正弦波形となる。従って、第1図に示す構
成の磁心10の一対のものを互いに直交向きに配置すれ
ば、一方の出力電圧は正弦波となり、他方の出力電圧は
余弦波となる。このため、双方の比を取れば、 sinθ/cosθ=tanθ となり、方位角θを求めることができる。When the magnetic field F is the earth's magnetic field, the output voltage obtained at the output terminal 42 becomes the maximum value of positive and negative when the magnetic core 10 faces north and south, and becomes 0 when the magnetic core 10 faces east and west. A sine waveform as shown in FIG. Therefore, if a pair of magnetic cores 10 having the configuration shown in FIG. 1 are arranged orthogonally to each other, one output voltage becomes a sine wave and the other output voltage becomes a cosine wave. Therefore, taking the ratio of both, sin θ / cos θ = tan θ, and the azimuth angle θ can be obtained.
上記説明は、前述のようにh1=h2、またL10=L20の場
合のものであるが、実際上は磁心10の製作誤差などに起
因してインダクタンスL1及びL2の非対称性が発生する。
すなわち、穴16を設けることにより構成される磁路18及
び磁路20は、前述のように設計上は0.5×0.5mm2の最小
断面積を有することになるが、穴16の中心位置の製作上
の誤差が必ず発生するため磁路18及び20の断面積に偏差
が発生する。このため、第6図に示すようにL10及びL20
の偏差が発生する。この結果、第7図に示すように磁場
に対するインダクタンスの差ΔLの特性も非対称的にな
り、出力線図も第8図に示すように正しい正弦波形とな
らない。本実施例においては、バイアス調整用可変抵抗
器44及び基線調整用スライダ40によって上記非対称性の
補正が行なわれる。すなわち、第1図に示す装置の組立
工程中に、磁心10の長手方向軸心を南及び北に向けた状
態で、両方の場合の出力端子42の正負出力電圧が相等し
くなるように、基線調整用スライダ40によって基線位置
を調整する。次いで、磁心10の軸心を東及び西に向けた
状態で、両方の場合の出力電圧が0となるように、バイ
アス調整用可変抵抗器44によって位相を調整する。上記
調整作業を繰り返すことにより、北位置(90゜位置)及
び南位置(270゜位置)の出力電圧の正負最大値の一
致、西位置(0゜位置)及び東位置(180゜位置)の出
力電圧の0値一致、及び東西方向と南北方向との直交度
を正確に求めること、すなわち正弦波正規化調整が可能
となる。このようにして、正規化された2つの直流磁場
検出装置を組合わせれば、方位角精度±1゜のコンパス
を得ることができる。The above description is for the case of h 1 = h 2 and L 10 = L 20 as described above. However, in actuality, the asymmetry of the inductances L 1 and L 2 due to the manufacturing error of the magnetic core 10 and the like Occurs.
That is, the magnetic path 18 and the magnetic path 20 formed by providing the hole 16 have a minimum cross-sectional area of 0.5 × 0.5 mm 2 in design as described above. Since the above error always occurs, a deviation occurs in the cross-sectional area of the magnetic paths 18 and 20. Therefore, as shown in FIG. 6 L 10 and L 20
Deviation occurs. As a result, the characteristic of the inductance difference ΔL with respect to the magnetic field becomes asymmetric as shown in FIG. 7, and the output diagram does not have a correct sine waveform as shown in FIG. In the present embodiment, the asymmetry is corrected by the variable resistor 44 for bias adjustment and the slider 40 for baseline adjustment. That is, during the assembling process of the apparatus shown in FIG. 1, with the longitudinal axis of the magnetic core 10 facing south and north, the base line is set so that the positive and negative output voltages of the output terminal 42 in both cases are equal. The base line position is adjusted by the adjustment slider 40. Next, with the axis of the magnetic core 10 facing east and west, the phase is adjusted by the bias adjusting variable resistor 44 so that the output voltage in both cases becomes zero. By repeating the above adjustment operation, the output voltage at the north position (90 ° position) and the maximum value at the south position (270 ° position) coincide with each other, and the output at the west position (0 ° position) and the east position (180 ° position). Accurate determination of the zero value of the voltage and the orthogonality between the east-west direction and the north-south direction, that is, sine wave normalization adjustment is possible. Thus, by combining the two normalized DC magnetic field detecting devices, a compass with an azimuth accuracy of ± 1 ° can be obtained.
(第2実施例) 第9図に第2実施例に示す。この第2実施例は、上述
の第1実施例の構成にフィードバックコイル26及び28を
付加したものであり、これ以外の構成は第1実施例と同
様である。すなわち、2次コイル22及び24からの線25及
び27が、それぞれフィードバックコイル26及び28として
磁心10に巻かれている。(Second Embodiment) FIG. 9 shows a second embodiment. In the second embodiment, feedback coils 26 and 28 are added to the configuration of the above-described first embodiment, and the other configuration is the same as that of the first embodiment. That is, wires 25 and 27 from the secondary coils 22 and 24 are wound around the magnetic core 10 as feedback coils 26 and 28, respectively.
次にこのフィードバックコイル26及び28の作用につい
て説明する。1次コイル12に交流電流が流れると、磁心
10に交番磁場が作用し、2次コイル22及び24に整流電流
が流れ、これがフィードバックコイル26及び28も流れる
ことになる。このフィードバックコイル26及び28による
起磁力は2次コイル22及び24の起磁力とは逆向きとなる
ようにして、2次コイル22及び24に負帰還作用を与えて
ある。2次コイル22及び24を流れる整流電流には、直流
分と高調波を含む交流分とがある。直流分はバイアス位
置の決定に直接携わるが、交流分はバイアス位置決定に
は全く関係なく、かえって正常なバイアス動作を妨げる
ように作用する。特に、高調波はノイズとして出力を不
安定にする要因となる。直流分及び交流分は共にフィー
ドバックコイル26及び28を通って2次コイル22及び24に
負帰還作用を与えるが、この場合直流分は所定どおり出
力の大きさが減少し、その分だけ確度を高める。また、
交流分も大きさを減少し、その分だけ出力の安定度を高
める。特に、高調波は高周波電源の出力変動時に大きく
発生しやすいが、これのフィードバックによる減少は電
源変動時の出力の安定化に著しい効果がある。なお、直
流分及び交流分共にフィードバックコイル26及び28を通
り、これにより2次コイル22及び24に起磁力を伝達する
が、双方の伝達効率には相違がある。すなわち、交流分
はフィードバック係数の増加に伴なって急速に減少する
が、直流分の減少は少ない。例えばフィードバックコイ
ル26及び28の巻き数を25ターンにすると、直流分は70%
に減衰するが、交流分は7%以下に減衰する。このよう
に、直流分の減衰が小さいので、ゲインの低下が防止さ
れる。また、このフィードバックによって磁心10のヒス
テリシス誤差も減少する。Next, the operation of the feedback coils 26 and 28 will be described. When an alternating current flows through the primary coil 12, the magnetic core
An alternating magnetic field acts on 10, and a rectified current flows through the secondary coils 22 and 24, which also flows through the feedback coils 26 and 28. The magnetomotive force generated by the feedback coils 26 and 28 is opposite to the magnetomotive force of the secondary coils 22 and 24, thereby giving a negative feedback action to the secondary coils 22 and 24. The rectified current flowing through the secondary coils 22 and 24 includes a DC component and an AC component including harmonics. The DC component is directly involved in determining the bias position, while the AC component has nothing to do with the bias position determination, but rather acts to prevent normal bias operation. In particular, the harmonics cause the output to be unstable as noise. Both the direct current component and the alternating current component provide a negative feedback action to the secondary coils 22 and 24 through the feedback coils 26 and 28. In this case, the direct current component has a reduced output magnitude as predetermined and the accuracy is increased accordingly. . Also,
The size of the AC component is also reduced, and the output stability is increased accordingly. In particular, harmonics are likely to occur greatly when the output of the high-frequency power supply fluctuates, but the reduction due to the feedback has a remarkable effect on stabilization of the output when the power supply fluctuates. Note that both the DC component and the AC component pass through the feedback coils 26 and 28, thereby transmitting the magnetomotive force to the secondary coils 22 and 24. However, there is a difference in the transmission efficiency between the two. That is, the AC component decreases rapidly with an increase in the feedback coefficient, but the DC component decreases only slightly. For example, if the number of turns of the feedback coils 26 and 28 is 25 turns, the DC component is 70%
However, the AC component attenuates to 7% or less. As described above, since the attenuation of the DC component is small, a decrease in gain is prevented. Also, the hysteresis error of the magnetic core 10 is reduced by this feedback.
(ト)発明の効果 以上説明してきたように、本発明によると、2次コイ
ルに接続された線に並列にバイアス調整用可変抵抗器と
基線調整用スライダ付きの出力抵抗器とを設け、基線調
整用スライダから出力電圧を取り出すようにしたので、
2次コイルを巻いた磁路などに非対称性がある場合でも
これを補正して出力信号を正規化することができ、磁場
測定精度が向上する。また、2次コイルと接続されるフ
ィードバックコイルを磁心の外周に設けると、高周波電
源出力に含まれる高調波ノイズの影響が整流回路より除
去され、電源変動時の出力の安定度が改善され、また入
力の急速変化時のヒステリシスを小さくし、精度の高い
磁場測定が可能となる。(G) Effect of the Invention As described above, according to the present invention, a variable resistor for bias adjustment and an output resistor with a slider for baseline adjustment are provided in parallel with the line connected to the secondary coil, Since the output voltage is taken out from the adjustment slider,
Even when the magnetic path around which the secondary coil is wound has asymmetry, the output signal can be normalized by correcting this asymmetry, thereby improving the accuracy of magnetic field measurement. Further, when the feedback coil connected to the secondary coil is provided on the outer periphery of the magnetic core, the influence of the harmonic noise included in the high-frequency power supply output is removed from the rectifier circuit, the output stability at the time of power supply fluctuation is improved, and Hysteresis at the time of a rapid change of the input is reduced, and highly accurate magnetic field measurement becomes possible.
第1図は本発明の第1実施例を示す図、第2図は磁場と
インダクタンスとの一般的な関係を示す図、第3図は本
発明の実施例の場合の磁場とインダクタンスとの関係を
示す図、第4図は測定対称磁場とインダクタンスの差と
の関係を示す図、第5図は地球磁場に対応する出力電圧
の特性を示す図、第6図は磁路が非対称の場合の磁場に
対するインダクタンスの関係を示す図、第7図は第6図
に示す状態の場合に得られる非対称磁場とインダクタン
スの差との関係を示す図、第8図は第7図に示す状態の
場合に得られる地球磁場に対する出力電圧の特性を示す
図、第9図は第2実施例を示す図である。 10……磁心、12……1次コイル、14……交流電源、16…
…穴、18……磁路、20……磁路、22……2次コイル、24
……2次コイル、26……フィードバックコイル、28……
フィードバックコイル、30……線、32……整流器、34…
…線、36……整流器、38……出力抵抗器、40……基線調
整用スライダ、42……出力端子、44……バイアス調整用
可変抵抗器、46……コンデンサ、48……コンデンサ。FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a general relationship between a magnetic field and an inductance, and FIG. 3 is a relationship between a magnetic field and an inductance in an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the measured symmetric magnetic field and the difference in inductance, FIG. 5 is a diagram showing the characteristics of the output voltage corresponding to the earth magnetic field, and FIG. 6 is a diagram showing the case where the magnetic path is asymmetric. FIG. 7 shows the relationship between the magnetic field and the inductance, FIG. 7 shows the relationship between the asymmetric magnetic field obtained in the state shown in FIG. 6 and the difference in inductance, and FIG. 8 shows the relationship in the state shown in FIG. FIG. 9 is a diagram showing characteristics of the output voltage with respect to the obtained earth magnetic field, and FIG. 9 is a diagram showing the second embodiment. 10 ... magnetic core, 12 ... primary coil, 14 ... AC power supply, 16 ...
... Hole, 18 ... Magnetic path, 20 ... Magnetic path, 22 ... Secondary coil, 24
…… Secondary coil, 26 …… Feedback coil, 28 ……
Feedback coil, 30… wire, 32… Rectifier, 34…
... Wire, 36 ... Rectifier, 38 ... Output resistor, 40 ... Base line adjustment slider, 42 ... Output terminal, 44 ... Bias adjustment variable resistor, 46 ... Capacitor, 48 ... Capacitor.
Claims (2)
コイルによって励磁される磁心とを有し、磁心には軸直
交方向の穴によって互いに分離された磁心軸方向の狭い
2つの可飽和な磁路が設けられており、両磁路にはそれ
ぞれ2次コイルが巻かれており、両2次コイルの一端側
から取り出される線は接地され、両2次コイルの反対側
の端部から取り出される線はそれぞれ整流器を介してバ
イアス調整用可変抵抗器及び出力抵抗器の両端に接続さ
れ、両整流器はこれらを通して電流が流れたとき各磁路
に互いに逆向きの磁場を生ずる向きに接続されており、
出力抵抗器にはこれの中点を中心に接触位置が可変であ
る基線調整用スライダが設けられており、基線調整用ス
ライダが出力端子と接続されている直流磁場検出装置。The present invention has a primary coil connected to an AC power supply and a magnetic core excited by the primary coil, and the magnetic core has two narrow core axial directions separated from each other by holes perpendicular to the axis. A saturated magnetic path is provided, a secondary coil is wound around each of the magnetic paths, and a wire drawn from one end of each of the secondary coils is grounded, and the opposite ends of the secondary coils are connected to each other. Are connected to both ends of a variable resistor for bias adjustment and an output resistor via a rectifier, and both rectifiers are connected in such a direction as to generate magnetic fields in opposite directions in each magnetic path when current flows through them. Has been
A DC magnetic field detecting device in which a base adjustment slider whose contact position is variable around the midpoint of the output resistor is provided, and the base adjustment slider is connected to an output terminal.
る線は磁心に巻かれている請求項1記載の直流磁場検出
装置。2. The DC magnetic field detecting device according to claim 1, wherein a wire taken out from said one end of each of said secondary coils is wound around a magnetic core.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1269461A JP2979003B2 (en) | 1989-10-17 | 1989-10-17 | DC magnetic field detector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1269461A JP2979003B2 (en) | 1989-10-17 | 1989-10-17 | DC magnetic field detector |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03131783A JPH03131783A (en) | 1991-06-05 |
JP2979003B2 true JP2979003B2 (en) | 1999-11-15 |
Family
ID=17472762
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1269461A Expired - Lifetime JP2979003B2 (en) | 1989-10-17 | 1989-10-17 | DC magnetic field detector |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2979003B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100616519B1 (en) * | 2004-10-28 | 2006-08-28 | 주식회사 마이크로게이트 | Fluxgate with improved coil design |
JP5413833B2 (en) * | 2009-09-01 | 2014-02-12 | 学校法人金沢工業大学 | Magnetic detector |
CN113280799A (en) * | 2021-06-15 | 2021-08-20 | 天地伟业技术有限公司 | Orientation determining method and device of ball machine and computer readable storage medium |
-
1989
- 1989-10-17 JP JP1269461A patent/JP2979003B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPH03131783A (en) | 1991-06-05 |
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