(57)【要約】【課題】　本発明はフラックスゲートを有する感知装置でフラックスゲートを駆動させるための消費電力を減少できるフラックスゲートを有する感知装置を提供する。【解決手段】　本発明に係るフラックスゲートを有する感知装置は、磁性体コアを電流路に励磁させるための励磁駆動コイル、前記駆動コイルの両端に電流を印加する電流増幅器、電流増幅器をオン/オフさせるパルスを発生するパルス発生器を含むフラックスゲートと、フラックスゲートから出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータを含むフラックスゲートを有する感知装置において、Ａ／Ｄコンバータにおいてアナログ信号がデジタル信号に変換完了されたことと判断されるまで電流増幅器にパルスが印加されるよう制御信号を出力するパルス制御部を含む。【選択図】　　　図４
2004109135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　磁性体コアを電流で励磁させるための駆動コイルと、
　前記駆動コイルの両端に電流を印加する電流増幅器と、
　前記電流増幅器をオン/オフさせるパルスを発生するパルス発生部を含むフラックスゲートと、
　前記フラックスゲートから出力される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Ａ／Ｄコンバータでアナログ信号がデジタル信号に変換完了されたことと判断されるまで前記電流増幅器にパルスが印加されるよう制御信号を出力するパルス制御部と、
を含む、フラックスゲートを有する感知装置。
【請求項２】
　前記パルス制御部から出力する制御信号とパルス発生部から出力するパルスをアンドゲーティングして前記電流増幅器に出力するアンドゲートをさらに含む、請求項１に記載のフラックスゲートを有する感知装置。
【請求項３】
　前記パルス制御部は、前記フラックスゲート駆動が開始されれば'ハイ'信号を出力し、前記Ａ／Ｄコンバータでデジタル信号に変換が完了されたことと判断されれば'ロー'信号を出力する、請求項２に記載のフラックスゲートを有する感知装置。
【請求項４】
　前記パルス制御部は、前記デジタル信号に変換が完了されたことと判断されてから所定時間経過後'ロー'信号を出力する、請求項３に記載のフラックスゲートを有する感知装置。
【請求項５】
　フラックスゲートから出力されるアナログ感知信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータで前記アナログ感知信号がデジタル信号に変換完了されたことと判断されれば、フラックスゲートの駆動コイルに印加される電流が遮断されるようパルスを発生させるパルス制御部を含む、フラックスゲートを有する感知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明はフラックスゲート(fluxgate)に係り、さらに詳しくは駆動電流を最小化して消費電力を減少できる高効率フラックスゲートを有する感知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
　フラックスゲートは地球の磁界領域を検出するセンサである。フラックスゲートはパーマロイ(permalloy)のような高透磁率材料を磁性体コアとして使用して駆動コイルによって励起磁場を加え、そのコアの磁気飽和及び非線形磁気特性を用いて外部磁場に比例する２次高調波成分を測定することによって外部磁場の大きさを測定するものである。
　図１は従来のフラックスゲートの回路を示す図面であって、同図によれば磁性体コアを電流で励磁させるために電流を発生させる駆動コイル４０と、駆動コイル４０に印加されるパルスを発生させるパルス発生部１０と、コイルの両端に印加されるパルスを増幅する増幅器３０、３１と、電流発生のためにコイルの一端に印加されるパルスを反転させる反転器２０とから構成される。
【０００３】
　電流増幅器３０、３１のターンオン、ターンオフ信号はパルス発生部１０から発生されるパルスによる。パルス発生部１０から生成されるパルスは反転器２０を経て逆相に変換され一側電流増幅器３１に印加され、他側電流増幅器３０には直接にパルスが印加される。
　従って、増幅器３０、３１にそれぞれ連結された駆動コイル４０は両端ａ、ｂに印加されるパルスの位相が逆である。すなわち、パルスの信号がｑ１のように一端ａはハイレベルであり他端ｂはローレベルになれば、電流はコイル４０に沿ってａからｂ方向に流れるようになる。逆に、パルスの信号が一端ａはローレベルであり他端ｂはハイレベルなら、電流はｂからａ方向にコイルに沿って流れる。従って、パルスによって駆動コイルには電流が印加され、駆動コイル４０の巻線された磁性体コイルが励磁される。
【０００４】
　このようなフラックスゲートを駆動させる時はパルス発生部１０を駆動させパルストレインがコイルに印加されるようにする。従って、フラックスゲートを駆動する時、パルストレインを発生させてコイルを駆動する際常に電流が流れていて、単位時間当たり高い消費電流を有する問題点がある。
　一方、ＭＥＭＳ(Micro electro mechanical system)は機械的、電気的部品を半導体工程を用いて具現する技術である。フラックスゲートもこのようなＭＥＭＳ技術を用いて小型化集積化が達成できる。ＭＥＭＳ工程によって作製され携帯自在な小型端末機に適用されるフラックスゲートは制限された電源を有する環境下で使用されるため、前述したように単位時間当たり消費電流が大きければ適用に問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
　本発明は前述したような問題点を解決するために案出されたもので、その目的はフラックスゲートを有する感知装置でフラックスゲートを駆動させるための消費電力を減少できるフラックスゲートを有する感知装置を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
　前述した目的を達成するための本発明は、磁性体コアを電流で励磁させるための駆動コイルと、該駆動コイルの両端に電流を印加する電流増幅器と、該電流増幅器をオン/オフさせるパルスを発生するパルス発生部を含むフラックスゲートと、該フラックスゲートから出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータを含むフラックスゲートを有する感知装置において、Ａ／Ｄコンバータでアナログ信号がデジタル信号に変換完了されたことと判断されるまで電流増幅器にパルスが印加されるよう制御信号を出力するパルス制御部を含むフラックスゲートを有する感知装置を提供する。
【０００７】
　前記パルス制御部から出力する制御信号とパルス発生部から出力するパルスをアンドゲーティングして前記電流増幅器に出力するアンドゲートをさらに含んで、パルス制御部はフラックスゲート駆動が開始されればアンドゲートに'ハイ'信号を出力し、前記Ａ／Ｄコンバータでデジタル信号に変換が完了されたことと判断されれば所定時間経過後アンドゲートに'ロー'信号を出力することが望ましい。所定時間経過後に'ロー'信号を出力すると、回路が安定化されるので好ましい。
【０００８】
　そして、本発明はフラックスゲートから出力されるアナログ感知信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータで前記アナログ感知信号がデジタル信号に変換完了されたことと判断されればフラックスゲートの駆動コイルに印加される電流が遮断されるようパルスを発生させるパルス制御部を含むフラックスゲートを有する感知装置を提供する。
　一方、本発明によれば、前述したようなフラックスゲートを有する感知装置の制御方法において、ａ)前記フラックスゲートの駆動が開始されれば前記パルス発生部を駆動させ、前記パルス発生部で生成されたパルスが前記電流増幅器に印加されるよう制御信号を出力する段階と、ｂ)前記Ａ／Ｄコンバータでデジタル信号に変換が完了されたことと判断されれば、前記ａ)段階のパルスが前記電流増幅器に印加されないよう制御信号を出力する段階とを含むフラックスゲートを有する感知装置制御方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
　以上述べた通り、本発明によればフラックスゲートを有する感知装置においてフラックスゲートを駆動させるために印加される電流量を大幅に減少できて感知装置全体の消費電力を減少できる長所がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
　以下、添付した図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。
　図２は本発明に係るフラックスゲートを示す回路図であり、図３はフラックスゲートを有する感知装置を示すブロック図である。示されているように、本発明に係る感知装置は、フラックスゲート１００の感知信号を用いる外部システムにアナログ感知信号をデジタル信号にコンバーティングして外部に送信するためのフラックスゲート１００と、Ａ／Ｄコンバータ１７０と、フィルタ１８０と、信号伝送部１９０とから構成され、前記フラックスゲート１００は駆動コイル１５０、電流増幅器１３０、１３１と、反転器１４０と、パルス発生部１２０と、アンドゲート１６０と、パルス制御部１１０とを備える。
【００１１】
　駆動コイル１５０は磁界領域を検出する感知コイル(図示せず)が巻線される磁性体コア(図示せず)を電流で励磁させるために磁性体コアに巻線される。電流増幅器１３０、１３１は駆動コイル１５０の両端ａ、ｂに連結され駆動コイル１５０に電流を印加する。反転器１４０は一側電流増幅器１３１に連結され入力信号を反転して電流増幅器１３１に印加する。パルス発生部１２０は電流増幅器１３０、１３１をオン/オフさせるパルスＰ１を生成して電流増幅器１３０、１３１に印加する。パルス制御部１１０はパルス発生部１２０を制御する制御信号を出力する。
【００１２】
　パルスＰ１は、図２のように一側電流増幅器１３０には直接に入力されパルスＰ１と同じ位相の電流Ｐ２が駆動コイル１４０の一端ａに印加される。他側電流増幅器１３１には反転器１２０を経たパルスが印加され電流増幅器１３１はパルスＰ１と反転された位相を有する電流Ｐ３を駆動コイル１４０の他端ｂに印加する。Ｐ２とＰ３は互いに位相が逆なので、ｑ１の時点のように駆動コイルのａ端にハイ信号が印加されｂ端にロー信号が印加されれば、電流はａからｂ方向に流れるようになり、ｑ２の時点のようにａ端にロー信号が印加されｂ端にハイ信号が印加されれば、ｂからａ方向に電流が流れるようになる。パルスによってハイ/ロー信号が交代に入力されるため、駆動コイル１５０には電流が印加され駆動コイル１５０が巻線された磁性体コアが励磁される。
【００１３】
　以上のように構成されたフラックスゲート１００は駆動コイル１５０に電流が流れるようになって磁性体コアが十分に励磁されれば、磁界を感知して感知コイル(図示せず)から感知信号を出力する。フラックスゲート１００は感知コイルから発生される出力を用いて加工する別のアナログ信号処理回路部(図示せず)を備える。加工されたアナログ感知信号はデジタル信号に変換され感知信号を用いる他のシステムに伝達される。
【００１４】
　デジタル信号に変換するためにフラックスゲート１００から出力されたアナログ感知信号はＡ／Ｄコンバータ１７０に入力される。一方、Ａ／Ｄコンバータ１７０は、Ｌ１を介してフラックスゲート１００のパルス制御部１１０に連結され、デジタル信号への変換が完了されればパルス制御部１１０がこれを検出できるようになる。フィルタ１８０はＡ／Ｄコンバータ１７０に連結されデジタル信号をフィルタリングする。信号伝送部１９０はフィルタ１８０に連結されフィルタリングされた信号をフラックスゲート１００の信号を用いる他のシステムに伝達する。フラックスゲート１００の検出信号は信号伝送部１９０を通してインタフェースされる。
【００１５】
　前述したように構成された本発明に係る感知装置のフラックスゲート１００は感知装置が駆動される１サイクルの間に、Ａ／Ｄコンバータ１７０で感知信号がＡ／Ｄ変換される途中においてだけ駆動コイル１５０に電流が印加されることを特徴とする。このため、駆動コイル１５０の両端に電流を印加する電流増幅器１３０、１３１をオン/オフさせるパルスがＡ／Ｄ変換される間だけ印加される。
【００１６】
　このようなパルスの制御信号を図４を参照して詳述する。図４はパルスの制御のための波形図及びパルス制御部１１０を含むブロック図である。示した通り、パルス制御のためにアンドゲート１６０がさらに含まれる。アンドゲート１６０にはパルス制御部１１０の制御信号Ｂとパルス発生部１２０で生成されたパルスＡが印加される。アンドゲート１６０によって制御信号ＢとパルスＡがアンドゲーティングされ、アンドゲート１６０から出力される出力信号Ｃが電流増幅器１３０、１３１に入力される。
【００１７】
　パルス制御部１１０はフラックスゲート１００の駆動が開始されれば、パルス発生部１２０に制御信号を印加して図４の波形図Ａのようにパルスが生成されるようにする。そして、Ｂのようにハイ信号をアンドゲート１６０に印加し始める。パルス制御部１１０から出力された制御信号Ｂとパルス発生部１２０のパルスＡがアンドゲーティングされればＣのようにハイ信号が印加される間だけパルスが出力される。
【００１８】
　そして、パルス制御部１１０は、Ａ／Ｄコンバータ１７０とＬ１を介して図４に示すように連結され、Ａ／Ｄコンバータ１７０から印加される信号に応じてＡ／Ｄコンバーティングが完了したか否かを判断して、アンドゲート１６０に印加される制御信号Ｂをロー信号に変換する。アンドゲート１６０にロー信号が印加されればパルスが出力されないため電流増幅器１３０、１３１がオフされ、駆動コイル１５０に電流が印加されない。
【００１９】
　このようにパルスが制御される本発明の動作及び作用を本発明に係る感知装置の動作波形図を示す図５及び制御方法の動作手順を示す図６を参照して説明する。図５は本発明に係る感知装置の１サイクル間の波形を示す図であって、Ｓ１はＡ／Ｄコンバータ１７０のイネーブル信号を示し、Ｓ２はパルス制御部１１０のパルス制御信号であり、Ｓ３はフィルタ１８０でフィルタリングされたイネーブル信号であり、Ｓ４は信号伝送部１９０で後処理され出力されるようにする信号伝送イネーブル信号を時間軸ｔに沿って示したものである。
【００２０】
　まず、フラックスゲートの駆動が開始されたことと判断されれば(Ｓ１０)、パルス制御部１１０はパルス発生部１２０の駆動信号をパルス発生部１２０に印加してパルス発生部１２０がパルスを生成させ(Ｓ１１)、Ｓ２のようにハイレベル制御信号Ｂをアンドゲート１６０に印加する(Ｓ１２)。Ｃのようにハイレベル制御信号Ｂが印加される間パルスがアンドゲート１６０から出力され電流増幅器１３０、１３１に印加される。電流増幅器１３０、１３１にパルスが印加される間駆動コイル１５０が駆動して、パルスゲートでは感知信号が出力される。アナログ感知信号はＡ／Ｄコンバータ１７０に印加されデジタル信号にコンバーティングされる。すなわち、Ｓ２のようにｔ１にハイレベル制御信号が印加され感知信号が出力されれば、アナログ感知信号はＳ１のようにｔ２からＡ／Ｄコンバータ１７０でＡ／Ｄコンバーティングされる。
【００２１】
　ｔ３にＡ／Ｄコンバーティングが完了されれば(Ｓ２０)、パルス制御部１１０はこれを検出して、ｔ４にローレベル制御信号をアンドゲート１６０に印加する(Ｓ２１)。そして、コンバーティングされたデジタル信号はフィルタに印加されＳ３のようにｔ４からフィルタリングされる。フィルタリングが完了されればＳ４のようにｔ５に信号伝送部１９０にフィルタリングされた信号が入力され信号が装置の外部に伝送される。
【００２２】
　以上のような制御方法によれば、１サイクルの間、フラックスゲートの駆動コイルを駆動させる電流が、フラックスゲートの駆動が開始されれば印加され始め、フラックスゲートから出力された感知信号がＡ／Ｄコンバータ１７０でデジタル信号に変換完了されたことと判断されるまで印加される。
　すなわち、Ａ／Ｄコンバータ１７０でフラックスゲート感知信号がＡ／Ｄコンバーティング完了されれば、パルス制御部１１０で制御信号がローレベルに変換され電流増幅器１３０、１３１に印加されていたパルスが遮断され、よって駆動コイル１５０に電流が印加されない。従って、フラックスゲートを駆動させるために印加される電流量が減少される。１サイクルが５ｍｓの場合、実際コイル駆動時間は約２０μｓ程に縮まって１サイクル間駆動コイルに電流が印加し続けられる場合、フラックスゲートによる消費電力を１００と仮定すれば本発明に係るフラックスゲートの消費電力は０．４に減少される。
【００２３】
　以上では本発明の望ましい実施形態について示しかつ説明したが、本発明は前述した特定の実施形態に限らず、請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱せず当該発明の属する技術分野において通常の知識を持つ者ならば誰でも多様な変形実施が可能なことは勿論、そのような変更は請求の範囲の記載内にある。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
　本発明は駆動電流を最小化して消費電力を省ける高効率フラックスゲートを有する感知装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】一般のフラックスゲートを示す回路図。
【図２】本発明に係るフラックスゲートを示す回路図。
【図３】図２のフラックスゲートを含む感知装置を概略的に示すブロック図。
【図４】図２のフラックスゲートに印加される制御信号及びパルス制御部を示す波形図。
【図５】図３の感知装置の動作状態を示す波形図。
【図６】本発明に係る感知装置の制御方法を示す流れ図である。
【符号の説明】
【００２６】
１００：フラックスゲート　
１１０：パルス制御部
１２０：パルス発生部　
１３０、１３１：電流増幅器
１４０：反転器　
１５０：駆動コイル
１６０：アンドゲート　
１７０：Ａ／Ｄコンバータ
１８０：フィルタ　
１９０：信号伝送部 
【図１】
2004109135.tif 000003
【図２】
2004109135.tif 000004
【図３】
2004109135.tif 000005
【図４】
2004109135.tif 000006
【図５】
2004109135.tif 000007
【図６】
2004109135.tif 000008