DE19723222A1 - Indexsignalgeberschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Indexsignalgeberschaltung insbesondere eine Indexsignalgeberschaltung, die ein Indexsignal ansprechend auf den Drehzustand eines Spindelmotors erzeugt, der angetrieben wird, um einen sich drehenden Aufzeichnungsträger, beispielsweise eine Floppy-Disk, in Drehung zu versetzen.

Aufzeichnungs- und Wiedergabegeräte zum Aufzeichnen und Wieder­ geben von Information unter Verwendung eines scheibenförmigen Auf­ zeichnungsträgers verwenden typischerweise einen sogenannten Spindel­ motor zum Drehen des scheibenförmigen Aufzeichnungsträgers und in Verbindung mit dem Motor eine Indexsignalgeberschaltung zum Gene­ rieren eines Indexsignals, welches bezeichnend ist für den Drehzustand des Spindelmotors.

Fig. 10 ist ein Blockdiagramm einer beispielhaften konventionellen Indexsignalgeberschaltung, Fig. 11 ist ein Wellenformdiagramm zum Veranschaulichen des Prinzips der Indexsignalerzeugung durch die in Fig. 10 gezeigte Indexsignalgeberschaltung. In Fig. 11 repräsentieren ausgezogene Wellenformen diejenigen, die bei normaler Umgebungs­ temperatur (d. h., etwa bei Zimmertemperatur von 20°C) erhalten werden, während gestrichelte Wellenformen solche sind, die bei niedri­ ger Umgebungstemperatur erhalten werden.

Wie aus Fig. 10 ersichtlich ist, besitzt die Indexgeberschaltung einen Einzelpol-Magneten 102 (Nordpol oder Südpol), der am Umfang des Rotors 101 eines Spindelmotors befestigt ist, ein Halleffekt-Bauelement 103, welches sich in der Nähe des Rotors 101 befindet, um eine Änderung des magnetischen Flusses seitens des Einzelpol-Magneten 102 nachzuweisen, wenn sich der Rotor 101 dreht, und einen Vergleicher 105, dessen erster und zweiter Eingang mit dem Halleffekt-Bauelement 103 bzw. einer Referenzspannungsquelle 104 verbunden sind, um das von dem Halleffekt-Bauelement 103 erfaßte Ausgangssignal mit der von der Referenzspannungsquelle 104 gelieferten Referenzspannung zu ver­ gleichen.

Anhand der Fig. 11 soll die Arbeitsweise der Indexsignalgeberschaltung erläutert werden.

Wenn sich der Rotor 101 des Spindelmotors dreht, dreht sich auch der Einzelpol-Magnet 102 mit dem Rotor zusammen. Im Zuge der Drehung nähert sich der Einzelpol-Magnet 102 dem Halleffekt-Bauelement 103 wiederholt an und entfernt sich entsprechend auch wieder von diesem. In seiner Stellung entfernt von dem Magneten 102 ist das Halleffekt-Bau­ element 103 (im folgenden auch einfach als Hallelement bezeichnet) praktisch frei vor jeder Beeinflussung durch magnetischen Fluß seitens des Magneten 102, sein Nachweis-Ausgangssignal beträgt nahezu Null. In seiner Stellung in der Nähe des Einzelpolmagneten 102 steht das Hallelement 103 unter dem Einfluß des magnetischen Flusses des Einzel­ polmagneten 102. Auf diese Weise ändert sich das Ausgangssignal des Hallelements abhängig von dessen Abstand bezüglich des Einzelpol­ magneten 102. Das erfaßte Ausgangssignal V_F des Hallelements 103 hat den in Fig. 11 durch eine Kurve a (V_F) dargestellten Verlauf und wird dem ersten Eingang des Vergleichers 105 zugeleitet. Der Vergleicher 105 empfängt an seinem zweiten Eingang die Referenzspannung Vref von der Referenzspannungsquelle 104, um diese mit dem festgestellten Ausgangssignal V_F zu vergleichen. Fig. 11 zeigt ein Vergleichsergebnis Vc, welches durch eine Kurve b (V_c) dargestellt ist. Eine Flanke, bei­ spielsweise die Anstiegsflanke, des Vergleichsergebnisses V_c wird zur Bildung eines Indexsignals verwendet.

Bei der konventionellen Indexsignalgeberschaltung gemäß obiger Be­ schreibung wird der Drehzustand des Spindelmotors durch das Hall­ element 103 nachgewiesen, und der Vergleicher 105 vergleicht das nachgewiesene Ausgangssignal V_F des Hallelements 103 mit der von der Bezugsspannungsquelle 104 gelieferten Referenzspannung Vref, das Vergleichsergebnis in Form des Ausgangssignals V_c dient zur Bildung des Indexsignals. Die Indexsignalgeberschaltung hat also einen ver­ gleichsweise simplen Aufbau.

Während des Nachweisens von magnetischem Fluß ändert sich die Empfindlichkeit des Hallelements 103, welches in der oben erläuterten Indexsignalgeberschaltung verwendet wird, mit einer Änderung der Umgebungstemperatur. Wenn die Umgebungstemperatur unter die nor­ male Zimmertemperatur absinkt, erhöht sich die Nachweisempfindlich­ keit des Bauelements 103 für magnetischen Fluß abhängig von dem Ausmaß des Temperaturabfalls, und das erfaßte Ausgangssignal V_FH des Hallelements 103, in Fig. 11 durch eine Kurve c (V_FH) dargestellt, wird im Betrag größer als das bei normaler Zimmertemperatur erhaltene Ausgangssignal V_F. Der vordere und der hintere Durchgangspunkt, an denen das festgestellte Ausgangssignal mit der Referenzspannung über­ einstimmt, sind bei der großen festgestellten Ausgangsspannung V_FH weiter beabstandet als bei dem Vergleich des eine normale Stärke auf­ weisenden Ausgangssignals V_F mit der Referenzspannung Vref. Als Ergebnis hat das Vergleicher-Ausgangssignal V_CH bei niedriger Tempera­ tur gemäß der Wellenform d (V_CH) in Fig. 11 seine eine Flanke (An­ stiegsflanke) nach vorn verlagert, während die andere Flanke (Abfall­ flanke) weiter nach hinten verlagert ist.

Wegen der für jedes Halleffekt-Bauelement 103 einzigartigen Tempera­ turkennlinie leidet die oben erläuterte Indexsignalgeberschaltung dar­ unter, daß der Zeitpunkt des Indexsignals mit einem Anstieg und einem Abfall der Temperatur schwankt, so daß ein präzises Indexsignal nicht generiert werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Indexsignalgeber­ schaltung, die ein präzises Indexsignal liefert, welches frei von zeitlichen Verschiebungen ist, die durch Schwankungen der Umgebungstemperatur verursacht werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe macht eine erste Einrichtung der erfindungs­ gemäßen Indexsignalgeberschaltung Gebrauch von einem Magnetfluß-Nachweisbauelement zum Detektieren des magnetischen Flusses eines am Rotor eines Spindelmotors befestigten Magneten, wobei an dem Spindelmotor ein Halleffekt-Bauelement befestigt ist, um einen Strom in der Treiberspule des Spindelmotors zu schalten, und sie erzeugt ein Indexsignal zu dem Zeitpunkt, zu dem das ermittelte Ausgangssignal der Magnetfluß-Nachweiseinrichtung und das Ausgangssignal des Halleffekt-Bauelements in ihren Polaritätsübergangspunkten (Nulldurchgangs­ punkten) miteinander übereinstimmen.

In der ersten Einrichtung bleibt der Zeitpunkt des Übergangs (Null­ durchgangspunkt) des Ausgangssignals des Halleffekt-Bauelements un­ abhängig von schwankenden Umgebungstemperaturen auch dann un­ verändert, wenn die Amplitude des Ausgangssignals des Halleffekt-Bauelements aufgrund von dessen Temperaturkennlinie schwankt. Wenn der Nulldurchgangspunkt zum Generieren des Indexsignals benutzt wird, ist der zeitliche Verlauf des Indexsignals konstant, unabhängig von Änderungen der Umgebungstemperatur.

In der gleichen Weise wie bei der ersten Einrichtung macht eine zweite Einrichtung der erfindungsgemäßen Indexsignalgeberschaltung Gebrauch von einer Magnetfluß-Nachweiseinrichtung zum Nachweisen magneti­ schen Flusses eines an dem Rotor eines Spindelmotors befestigten Magneten, und einem Halleffekt-Bauelement, welches an dem Spindel­ motor angebracht ist, um einen Strom in der Treiberspule des Spindel­ motors zu schalten, und sie generiert ein Indexsignal zu dem Zeitpunkt, zu dem das nachgewiesene Ausgangssignal von der Magnetflußnach­ weiseinrichtung und das Ausgangssignal des Halleffekt-Bauelements miteinander in deren Polaritätsübergangspunkten (Nulldurchgangs­ punkten) übereinstimmen.

Bei der zweiten Einrichtung wird ebenso wie bei der ersten Einrichtung der Zeitpunkt des Übergangs (Nulldurchgangspunkt) des Ausgangssignals des Halleffekt-Bauelements unverändert belassen, unabhängig von einer sich ändernden Umgebungstemperatur, auch wenn die Amplitude des Ausgangssignals des Hallelements aufgrund von dessen Temperaturkenn­ linie schwankt. Wenn der Nulldurchgangspunkt zum Generieren des Indexsignals benutzt wird, ist der zeitliche Verlauf des Indexsignals ungeachtet von Umgebungstemperatur-Änderungen konstant.

Eine dritte Einrichtung der erfindungsgemäßen Indexsignalgeberschaltung macht Gebrauch von einer Magnetfluß-Nachweisspule zum Nachweisen magnetischen Flusses eines an dem Rotor eines Spindelmotors befestig­ ten Doppelpolmagneten, einer Maskenspannungs-Generatorschaltung zum Maskieren eines der beiden Spitzen gleicher Polarität in dem nachge­ wiesenen Ausgangssignal der Magnetfluß-Nachweisspule, und einer Rückkopplungs-Vergleicherschaltung zum Vergleichen des nachge­ wiesenen Ausgangssignals mit einer Maskenspannung, um ein Index­ signal zu dem Zeitpunkt zu erzeugen, zu dem das Entstehen des nach­ gewiesenen Ausgangssignals und die Maskenspannung miteinander über­ einstimmen.

Da bei der dritten Einrichtung die Magnetfluß-Nachweisspule zum Nach­ weisen von magnetischem Fluß des Doppelbodenmagneten verwendet wird, leidet das Nachweis-Ausgangssignal der Magnetfluß-Nachweis­ spule nicht unter Schwankungen der Umgebungstemperatur, und die Entstehungszeitpunkte des Indexsignals werden konstant gehalten. Da außerdem eine der beiden Spitzen gleicher Polarität des Nachweis-Aus­ gangssignals von der Maskenspannung maskiert wird, ist der Ent­ stehungszeitpunkt des Indexsignals frei von einer fehlerhaften Ver­ schiebung auch dann, wenn die beiden Spitzen gleicher Polarität nahezu gleichen Pegel haben.

Eine vierte Einrichtung der erfindungsgemäßen Indexsignalgeber­ schaltung macht Gebrauch von einer Magnetfluß-Nachweiseinrichtung zum Nachweisen des magnetischen Flusses eines an dem Rotor eines Spindelmotors befestigten Doppelpolmagneten, eines Halleffekt-Bau­ elements, der an dem Spindelmotor angebracht ist, um einen Strom in der Treiberspule des Spindelmotors zu schalten, und einer Rück­ kopplungs-Vergleicherschaltung, die das nachgewiesene Ausgangssignal der Magnetfluß-Nachweiseinrichtung mit dem Ausgangssignal des Hall­ effekt-Bauelements vergleicht. Eine der beiden Spitzen gleicher Polarität des nachgewiesenen Ausgangssignals wird maskiert durch die Summe des Ausgangssignals des Halleffekt-Bauelements und des Ausgangs­ signals der Rückkopplungs-Vergleicherschaltung, und es wird ein Index­ signal zu dem Zeitpunkt erzeugt, zu dem die Rückkopplungs-Ver­ gleicherschaltung die Maskieroperation ausführt.

In der vierten Einrichtung ist selbst dann, wenn die Amplitude des nach­ gewiesenen Ausgangssignals der Magnetfluß-Nachweiseinrichtung für den Nachweis eines magnetischen Flusses des Doppelpolmagneten bei Umgebungstemperatur-Schwankungen variiert, der Durchgangspunkt des nachgewiesenen Ausgangssignals durch die Summe des Ausgangssignals des Hallelements und des Ausgangssignals der Rückkopplungs-Ver­ gleicherschaltung frei von Schwankungen. Der Entstehungszeitpunkt für das Indexsignal wird konstant gehalten. Da außerdem eine der beiden Spitzen gleicher Polarität im nachgewiesenen Ausgangssignal maskiert wird, ist der Entstehungszeitpunkt des Indexsignals frei von wandernden Verschiebungen, selbst wenn die beiden Spitzen gleicher Polarität nahe­ zu gleichen Pegel besitzen.

Die erfindungsgemäße Indexsignalgeberschaltung enthält in ihrer ersten Ausführungsform einen am Umfang des Rotors eines Spindelmotors befestigten Magneten, eine Magnetfluß-Nachweiseinrichtung zum Nach­ weisen von magnetischem Fluß des Magneten, wenn der Magnet an der Magnetfluß-Nachweiseinrichtung vorbeibewegt wird, ein Halleffekt-Bauelement (Hallelement) zum Schalten eines Stroms in der Treiberspule des Spindelmotors, eine erste Wellenformerschaltung zum Formen des nachgewiesenen Ausgangssignals der Magnetfluß-Nachweiseinrichtung in ein Rechteckwellensignal, eine zweite Wellenformerschaltung zum Formen des Ausgangssignals des Hallelements zu einem Rechtecksignal, und eine logische Schaltung zum Bestimmen der UND-Ausgangssignal­ verknüpfung der Rechteckwelle von der ersten und der zweiten Wellen­ formerschaltung, wobei ein Indexsignal zu dem Zeitpunkt erzeugt wird, an welchem ein Übergang des UND-Ausgangssignals der logischen Schaltung erfolgt.

Bei der ersten Ausführungsform der Erfindung wird das erste Recht­ ecksignal, zu dem das nachgewiesene Ausgangssignal der Magnetfluß-Nachweiseinrichtung geformt wird, sowie das zweite Rechteckwellen­ signal, welches aus dem Ausgangssignal des Hallelements gebildet wird, einer UND-Verknüpfung unterzogen, und basierend auf dem UND-Aus­ gangssignal wird das Indexsignal generiert. Selbst wenn das Ausgangs­ signal des Hallelements seine Amplitude aufgrund seiner Temperatur­ kennlinie ändert, bleibt der Zeitpunkt der Polaritätsumkehr (Nulldurch­ gangspunkt) des Ausgangssignals des Hallbauelements bei Umgebungs­ temperaturänderungen unverändert. Durch Generieren des Indexsignals auf der Grundlage des Zeitpunkts des Nullgangspunkts wird die Ent­ stehungszeit des Indexsignals auch bei Schwankungen der Umgebungs­ temperatur konstant gehalten.

Die Indexsignalgeberschaltung gemäß der Erfindung enthält in ihrer zweiten Ausführungsform einen am Umfang des Rotors eines Spindel­ motors befestigten Magneten, eine Magnetfluß-Nachweiseinrichtung zum Nachweisen des magnetischen Flusses des Magneten, wenn sich der Magnet an der Magnetfluß-Nachweiseinrichtung vorbeibewegt, ein Hall­ element zum Schalten eines Stroms in der Treiberspule des Spindel­ motors, eine Wellenformerschaltung zum Formen des Ausgangssignals des Hallelements zu einem Rechteckwellensignal, und eine Rückkop­ plungs-Vergleicherschaltung, die das Rechteckwellensignal von der Wellenformerschaltung am ersten Eingang der Vergleicherschaltung mit dem nachgewiesenen Ausgangssignal der Magnetfluß-Nachweisein­ richtung am zweiten Eingang der Vergleicherschaltung vergleicht, um ein Vergleichsergebnis zu liefern, wobei der Pegel des nachgewiesenen Ausgangssignals von der Magnetfluß-Nachweiseinrichtung am zweiten Eingang dann, wenn kein magnetischer Fluß nachgewiesen wird, niedri­ ger eingestellt wird als der negative Polaritätspegel des Rechteckwellen­ signals; der Pegel des Ausgangssignals der Magnetfluß-Nachweisein­ richtung, der während der Dauer negativer Polarität des Rechteckwellen­ signals erhalten wird, wird so eingestellt, daß er höher ist als der negati­ ve Polaritätspegel des Rechteckwellensignals; und ein Indexsignal wird basierend auf dem Zeitpunkt des Übergangs des Vergleichsergebnisses des Vergleichers erzeugt.

Gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung wird das Ver­ gleichsergebnis dadurch erhalten, daß das ermittelte Ausgangssignal der Magnetfluß-Nachweiseinrichtung mit dem durch Formung des Ausgangs­ signals des Hallelements erhaltenen Rechteckwellensignal verglichen wird, und das Indexsignal wird basierend auf dem Vergleichsergebnis erzeugt. Selbst wenn das Hallelement sein Ausgangssignal in der Amplitude aufgrund seiner Temperaturkennlinie ändert, bleibt bei Änderung der Umgebungstemperatur der Zeitpunkt des Polaritäts­ übergangspunkts (Nulldurchgangspunkt) des Ausgangssignals des Hall­ elements unverändert. Durch Generieren des Indexsignals basierend auf dem Zeitpunkt des Nulldurchgangs wird die Entstehungszeit des Index­ signals auch bei Schwankungen der Umgebungstemperatur konstant gehalten.

Die Indexsignalgeberschaltung gemäß der Erfindung enthält in ihrer dritten Ausführungsform einen am Umfang des Rotors eines Spindel­ motors befestigten Doppelpolmagneten, eine Magnetfluß-Nachweisspule zum Nachweisen von magnetischem Fluß des Doppelpolmagneten, wenn sich dieser an der Magnetfluß-Nachweisspule vorbeibewegt, und zum Erzeugen eines Nachweis-Ausgangssignals mit zwei Spitzen gleicher Polarität, eine Rückkopplungs-Vergleicherschaltung zum Vergleichen einer an einen ersten Eingang der Vergleicherschaltung gelegten Gleich­ spannung mit dem Nachweis-Ausgangssignal der Magnetfluß-Nachweis­ spule, welches dem zweiten Eingang der Vergleicherschaltung zugeführt wird, um ein Vergleichs-Ausgangssignal zu erzeugen, und eine Masken­ spannungserzeugungsschaltung zum Erzeugen eines nachgewiesenen Signals, welches eine vorbestimmte Zeitdauer nach dem Übergang des Vergleichs-Ausgangssignal dauert, und zum Zuführen des nachge­ wiesenen Signals als Maskenspannung an den ersten Eingang der Ver­ gleicherschaltung, wodurch die dem ersten Eingang zugeführte Gleich­ spannung auf einen höheren Pegel als das Nachweis-Ausgangssignal der Magnetfluß-Nachweisspule eingestellt wird, wenn kein magnetischer Fluß nachgewiesen wird, jedoch niedriger als die beiden Spitzen gleicher Polarität des Ausgangssignals der Magnetfluß-Nachweisspule eingestellt wird, wenn magnetischer Fluß nachgewiesen wird. Der Signalpegel an dem ersten Eingang als Maskenspannung wird höher eingestellt als die beiden Spitzen gleicher Polarität des Nachweis-Ausgangssignals; der Zeitpunkt der Zufuhr der Maskenspannung ist derart eingestellt, daß die Maskenspannung eine der beiden Spitzen gleicher Polarität maskiert; und ein Indexsignal wird basierend auf dem Zeitpunkt eines Übergangs des Vergleichsergebnisses generiert.

Bei einer dritten Ausführungsform der Erfindung wird das zwei Spitzen gleicher Polarität aufweisende Nachweis-Ausgangssignal der Magnetfluß-Nachweisspule verglichen mit der Summe, die man erhält, indem man die Maskenspannung von der Maskenspannungs-Generatorschaltung und das Vergleicherausgangssignal von der Rückkopplungs-Vergleicher­ schaltung überlagert und basierend auf dem Vergleichsergebnis das Indexsignal erzeugt. Um magnetischen Fluß von dem Doppelpol­ magneten zu erfassen, wird die Magnetfluß-Nachweisspule verwendet, die das Nachweis-Ausgangssignal unempfindlich bei Temperatur­ schwankungen erzeugt, so daß der Entstehungszeitpunkt des Indexsignals auch bei Umgebungstemperaturänderungen konstant gehalten wird.

Bei der dritten Ausführungsform der Erfindung wird eine der beiden Spitzen gleicher Polarität des Nachweis-Ausgangssignals durch die Mas­ kierspannung maskiert, und damit ist die Entstehungszeit des Index­ signals frei von wandernden Verschiebungen auch dann, wenn die beiden Spitzen gleicher Polarität nahezu gleichen Pegel besitzen.

Die Indexsignalgeberschaltung gemäß der Erfindung enthält in ihrer vierten Ausführungsform einen Doppelpolmagneten, der an dem Umfang des Rotors eines Spindelmotors befestigt ist, eine Magnetfluß-Nachweis­ einrichtung zum Nachweisen von magnetischem Fluß des Doppelpol­ magneten, wenn sich dieser an der Magnetfluß-Nachweiseinrichtung vorbeibewegt, um ein Nachweis-Ausgangssignal mit zwei Spitzen gleicher Polarität zu generieren, ein Hallelement zum Schalten eines Stroms in der Treiberspule des Spindelmotors, eine Wellenformer­ schaltung zum Formen des Ausgangssignals des Hallelements zu einem Rechtecksignal, und einer Rückkopplungs-Vergleicherschaltung zum Vergleichen des Rechtecksignals von der Wellenformerschaltung am ersten Eingang der Vergleicherschaltung mit dem Nachweis-Ausgangs­ signal der Magnetfrist-Nachweiseinrichtung, welches den zweiten Ein­ gang der Vergleicherschaltung zugeführt wird, um ein Vergleichsergeb­ nis-Ausgangssignal zu erzeugen, wobei der Pegel negativer Polarität des Rechtecksignals, welches dem ersten Eingang zugeführt wird, so einge­ stellt wird, daß er höher ist als das Nachweis-Ausgangssignal der Magnetfluß-Nachweiseinrichtung, wenn kein magnetischer Fluß von dem Doppelpolmagneten nachgewiesen wird, jedoch niedriger ist als die beiden Spitzen gleicher Polarität in dem Nachweis-Ausgangssignal der Magnetfluß-Nachweiseinrichtung, wenn von dem Doppelpolmagneten magnetischer Fluß nachgewiesen wird; der Zeitpunkt, zu dem das dem ersten Eingang zugeführte Rechtecksignal auf einen Pegel positiver Polarität übergeht, ist so eingestellt, daß eine der beiden Spitzen gleicher Polarität maskiert wird; ein Indexsignal wird basierend auf dem Zeit­ punkt des Übergangs des Vergleichs-Ergebnisses erzeugt.

Gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung wird das Nachweis-Ausgangssignal von der Magnetfluß-Nachweiseinrichtung, welches zwei Spitzen gleicher Polarität enthält, verglichen mit dem Summen-Aus­ gangssignal, welches erhalten wird durch Summieren des Vergleichs­ ergebnisses der Rückkopplungs-Vergleicherschaltung mit dem Recht­ ecksignal, zu dem das Ausgangssignal des Hallelements geformt wurde, und basierend auf dem Vergleichsergebnis wird das Indexsignal erzeugt. Selbst wenn die Amplitude des Nachweis-Ausgangssignals der Magnet­ fluß-Nachweiseinrichtung zum Nachweisen von magnetischem Fluß seitens des Doppelpolmagneten mit der Umgebungstemperatur schwankt, fällt die Amplitude des Nachweis-Ausgangssignals in der Nähe von dessen Nulldurchgangspunkt pegelmäßig zusammen mit dem Summen-Ausgangssignal, und die Übereinstimmungspunkte sind frei von Ver­ schiebungen auch bei Änderungen der Umgebungstemperatur. Die Ent­ stehungszeit des Indexsignals bleibt ohne Einfluß durch Änderungen in der Umgebungstemperatur.

Bei der vierten Ausführungsform der Erfindung wird eine der beiden Spitzen gleicher Polarität des Nachweis-Ausgangssignals von der Maskierspannung maskiert, und dadurch ist die Entstehungszeit des Indexsignals frei von einer wandernden Verschiebung, selbst wenn beide Spitzen gleicher Polarität nahezu gleichen Pegel besitzen.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform der er­ findungsgemäßen Indexsignalgeberschaltung;

Fig. 2 eine Querschnittansicht eines Spindelmotors mit Hallelementen zum Schalten von Strömen in Treiberspulen des Spindelmotors;

Fig. 3(a) bis 3(e) Spannungswellenformen, die die Arbeitsweise der ersten Ausführungsform nach Fig. 1 veranschaulichen;

Fig. 4 ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform der er­ findungsgemäßen Indexsignalgeberschaltung;

Fig. 5(a) bis 5(c) Spannungswellenformen, die die Arbeitsweise der zweiten Ausführungsform nach Fig. 4 veranschaulichen;

Fig. 6 ein Blockdiagramm, welches eine dritte Ausführungsform der Indexsignalgeberschaltung gemäß der Erfindung veran­ schaulicht;

Fig. 7(a) bis 7(c) Spannungswellenformen, die die Arbeitsweise der dritten Ausführungsform nach Fig. 6 veranschaulichen;

Fig. 8 ein Blockdiagramm einer vierten Ausführungsform der er­ findungsgemäßen Indexsignalgeberschaltung;

Fig. 9(a) bis 9(d) Spannungsverläufe, die die Arbeitsweise der vierten Ausführungsform nach Fig. 8 veranschaulichen;

Fig. 10 ein Blockdiagramm einer konventionellen Indexsignalgeber­ schaltung; und

Fig. 11 ein Wellenformdiagramm, welches das Prinzip der Indexsignal­ erzeugung in der Indexsignalgeberschaltung nach Fig. 10 ver­ anschaulicht.

Fig. 3(a) bis 3(e) sowie 3(c′) und 3(d′) zeigen Spannungsverläufe zum Veranschaulichen der Arbeitsweise der in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsform der Erfindung.

Nach Fig. 1 enthält die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Indexsignalgeberschaltung einen Einzelpolmagneten 2, der am Umfang eines Rotors 1R eines Spindelmotors 1 befestigt ist, eine in der Nähe des Umfangs des Rotors 1R angeordnete Magnetfluß-Nachweisspule 3 zum Erfassen eines magnetischen Flusses seitens des Einzelpolmagneten 2, drei Halleffekt-Bauelemente (Hallelemente) 4(1), 4(2) und 4(3), die an dem Stator 1S des Spindelmotors 1 gelagert sind, um Ströme in die Treiberspulen 1C(U), 1V(V) und 1C(W) zu schalten, einen Motor­ treiber 5 zum Treiben des Spindelmotors 1, eine ersten Wellenformer­ schaltung 6 zum Formen des Magnetfluß-Ausgangssignals, welches von der Magnetflußnachweisspule 3 geliefert wird, zu einem ersten Recheck­ wellensignal (Rechtecksignal), eine zweite Wellenformerschaltung 7, die das Ausgangssignal eines der Hallelemente 4(1) bis 4(3) in ein zweites Rechtecksignal bringt, beispielsweise das Ausgangssignal des Hallele­ ments 4(3) zu einem Rechtecksignal formt, und ein UND-Gatter 8 für die UND-Verknüpfung des ersten und des zweiten Rechtecksignals, sowie einen Signalausgangsanschluß 9 für die Ausgabe eines Indexsi­ gnals.

Der Motortreiber 5 ist an die drei Hallelemente 4(1), 4(2) und 4(3) angeschlossen, ferner an Dreiphasen-Treiberspulen 1C(U), 1C(V) und 1C(W) des Spindelmotors 1. Die Magnetfluß-Nachweisspule 3 ist an die erste Wellenformerschaltung 6 angeschlossen, und eines der Hall­ elemente 4(3) ist an die zweite Wellenformerschaltung 7 angeschlossen. Die Ausgangssignale von der ersten und der zweiten Wellenformer­ schaltung 6 und 7 werden auf das UND-Gatter 8 gegeben, dessen Aus­ gangssignal am Signalausgangsanschluß 9 erscheint.

Bezugnehmend auf Fig. 2 enthält der Spindelmotor 1 den Rotor 1R und den Stator 1S. Der Rotor 1R ist vom Aufbau her regelmäßig mit acht Magnetpolen aufgebaut (diese tragen keine Bezugszeichen), wobei die Magnetpole zwischen sich miniaturisierte entmagnetisierte Bereiche (ohne Bezugszeichen) aufweisen. Der Stator 1S ist auf einer Trägerplatte mit einer Mittelwelle 1J, einem Lager 1U(1) und einem Lagergehäuse 1U(2) um die Mittelwelle 1J herum aufgebaut, wobei sechs regen­ schirmförmige Träger 1H(U), 1H(V) und 1H(W) in gleichmäßigen Winkelabständen um die Mittelwelle 1J herum gruppiert sind, und auf die jeweiligen Schenkel der regenschirmförmigen Träger 1H(U), 1H(V) und 1H(W) Dreiphasen-Treiberspulen 1C(U), 1C(V) und 1C(W) gewickelt sind. Der Stator 1S ist außerdem mit Hallelementen 4(1), 4(2) und 4(3) zwischen den regenschirmförmigen Trägern 1H(W) und 1H(U), zwischen 1H(U) und 1H(V) sowie zwischen 1H(V) und 1H(W) ausgestattet.

Bei dem so aufgebauten Spindelmotor werden dreiphasige Wechselströme von einer nicht dargestellten dreiphasigen Wechselstrom­ quelle oder Drehstromquelle eingespeist. Ein U-Phasen-Strom fließt durch die Treiberspule 1C(U), ein V-Phasen-Strom fließt durch die Treiberspule 1C(V), und ein W-Phasen-Strom fließt durch die Treiber­ spule 1V(W), wodurch der Rotor 1R um den Stator 1S gedreht wird. Das Hallelement 4(1) bestimmt die Stellungen der acht Magnetpole, indem es eine Magnetflußänderung nachweist, die entsteht, wenn jeder der entmagnetisierten Bereiche des Rotors 1R näher kommt und sich dann entfernt, und es erzeugt ein Schaltsteuersignal für den U-Phasen-Strom, der durch die U-Phasen-Treiberspule 1C(U) fließt. In ähnlicher Weise erzeugt das Hallelement 4(2) ein Schaltsteuersignal für den V-Phasenstrom, der durch die V-Phasen-Treiberspule 1C(V) fließt und das Hallelement 4(3) erzeugt ein Schaltsteuersignal für den durch die W-Phasen-Treiberspule 1C(W) fließenden W-Phasenstrom.

Bezugnehmend auf die in Fig. 3(a)-3(e) und 3(c′) und 3(d′) darge­ stellten Spannungs-Wellenformdiagramme soll die Arbeitsweise der ersten Ausführungsform erläutert werden.

Wenn der Spindelmotor 1 gedreht wird, erfaßt das Hallelement 4(3) an dem Stator 1S die Positionen der acht Magnetpole bei sich drehendem Rotor 1R und erzeugt eine Wechsel-Ausgangsspannung mit Pegeln posi­ tiver und negativer Polarität, wie dies in Fig. 3(a) gezeigt ist. Mit dem sich drehenden Rotor 1R dreht sich der Einzelpolmagnet 2, der am Umfang des Rotors 1R angebracht ist, die Magnetflußnachweisspule 3 fühlt ein periodisches Näherkommen des Einzelpolmagneten 2 durch Nachweis einer Änderung im magnetischen Fluß, und sie gibt ein Magnetfluß-Nachweis-Ausgangssignal aus, wie es in Fig. 3(c) gezeigt ist. Die von dem Hallelement 4(3) gelieferte Ausgangsspannung wird von der zweiten Wellenformerschaltung 7 zu einem zweiten Rechteck­ wellensignal geformt, welches periodisch seine Polarität ändert, wie aus Fig. 3(b) hervorgeht. Das Magnetfluß-Nachweis-Ausgangssignal von der Magnetfluß-Nachweisspule 3 wird von der ersten Wellenformer­ schaltung 6 zu dem ersten Rechtecksignal als Monopuls-Wellenform gemäß Fig. 3(d) geformt. Das UND-Gatter 8 vollzieht eine UND-Ver­ knüpfung des ersten Rechtecksignals mit dem zweiten Rechtecksignal und liefert am Ausgang einen Einzelimpuls oder Monoimpuls (das Aus­ gangssignal der UND-Verknüpfung), dessen Impulslänge kürzer ist als diejenige des zweiten Rechtecksignals, wie in Fig. 3e gezeigt ist.

Die Anstiegsflanke des UND-Ausgangssignals fällt zusammen mit der Anstiegsflanke des zweiten Rechtecksignals, d. h. im Zeitpunkt des Null­ durchgangs der Ausgangsspannung des Hallelements 4(3), seine Rück­ flanke fällt zusammen mit der Abfallflanke des ersten Rechtecksignals. Die Anstiegsflanke des UND-Ausgangssignals dient zum Erzeugen eines Indexsignals.

Die erste Ausführungsform verwendet die Magnetfluß-Nachweisspule 3 zum Abnehmen oder Abfühlen des magnetischen Flusses von dem Einzelpolmagneten 2. Alternativ kann man die Magnetflußnachweisspule 3 ersetzen durch ein (nicht dargestelltes) Magnetflußnachweis-Hallele­ ment. In diesem Fall wird die Ausgangsspannung des den Magnetfluß nachweisenden Hallelements in der in Fig. 3(c′) dargestellten Weise erhalten, und das erste Rechtecksignal von der ersten Wellenformer­ schaltung 6 hat die in Fig. 3(d′) dargestellte Form. Die übrige Arbeits­ weise ist die gleiche wie bei der ersten Ausführungsform.

Die erste Ausführungsform verwendet einen Einzelpolmagneten 2. Alter­ nativ kann dieser ersetzt werden durch einen (nicht gezeigten) Doppel­ polmagneten. In diesem Fall hat die Ausgangsspannung des Magnetfluß- Nachweis-Hallelements eine zwei Polaritäten aufweisende Wellenform mit negativem und positivem Pegel, und das erste Rechtecksignal von der ersten Wellenformerschaltung 6 beinhaltet zwei Impulse. Wenn der Zeitpunkt des einen Impulses der ersten Rechteckwelle so eingestellt wird, daß er mit der Anstiegsflanke des zweiten Rechtecksignals zu­ sammenfällt, arbeitet diese modifizierte Version in der gleichen Weise wie die erste Ausführungsform.

Gemäß der ersten Ausführungsform wird der Zeitpunkt der Anstiegs­ flanke des UND-Ausgangssignal, nämlich der Zeitpunkt des Nulldurch­ gangs der Ausgangsspannung des Hallelements 4(3), zum Generieren des Indexsignals verwendet. Die Nulldurchgangspunkte des Spannungs-Ausgangssignals des Hallelements 4(3) sind temperatur-unempfindlich auch dann, wenn die Amplitude der Ausgangsspannung des Hallelements 4(3) von der Temperatur abhängig ist. Die Entstehungszeit des Index­ signals ist frei von Änderungen, auch wenn es Schwankungen in der Umgebungstemperatur gibt.

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform der er­ findungsgemäßen Indexsignalgeberschaltung. Fig. 5(a) bis 5(c) sind Wellenformdiagramme von Spannungsverläufen zum Veranschaulichen der Arbeitsweise der zweiten Ausführungsform nach Fig. 4. Solche Komponenten in Fig. 4, die denjenigen äquivalent sind, die bereits in Verbindung mit Fig. 1 erläutert wurden, tragen gleiche Bezugszeichen.

Bezugnehmend auf Fig. 4 enthält die zweite Ausführungsform der Er­ findung einen Einzelpolmagneten 2, der am Umfang des Rotors 1R eines Spindelmotors 1 angebracht ist, eine Magnetflußnachweisspule 3, die in der Nähe des Umfangs des Rotors 1R angeordnet ist, um magnetischen Fluß von dem Einzelpolmagneten 2 nachzuweisen, ein Halleffektelement 4(3), das an dem Stator 1S des Spindelmotors 1 angebracht ist, um einen Strom in einer Treiberspule 1C(W) zu schalten, eine Wellen­ formerschaltung 10 zum Formen des Ausgangssignals des Hallelements 4(3) zu einem Rechtecksignal, einen Transistor 11 zum Schalten des ausgegebenen Rechtecksignals von der Wellenformerschaltung 10, eine Vergleicherschaltung 12 zum Vergleichen des Magnetfluß-Nachweis­ signals von der Magnetflußnachweisspule 3 mit dem Ausgangssignal des Transistors 11, einen Spannungsversorgungsanschluß 13 und eine Vor­ spannungsquelle 14.

Die Wellenformerschaltung 10 besitzt einen Rückkopplungswiderstand 10f zwischen ihrem nicht-invertierenden Eingang und ihrem Ausgang. Der nicht-invertierende Eingang der Wellenformerschaltung 10 ist an einen Anschluß des Hallelements 4(3) über einen Widerstand (ohne Bezugszeichen) angeschlossen, während der invertierende Eingang der Wellenformerschaltung 10 direkt an den anderen Anschluß des Hall­ elements 4(3) angeschlossen ist. Der Transistor 11 liegt mit seiner Basis über einen Widerstand (ohne Bezugszeichen) am Ausgang der Wellen­ formerschaltung 10, sein Emitter liegt am Spannungsversorgungsan­ schluß 13, und ein Kollektor ist an den nicht-invertierenden Eingang der Vergleicherschaltung 12 angeschlossen. Die Vergleicherschaltung 12 besitzt einen Rückkopplungswiderstand 10f zwischen ihrem nicht-inver­ tierenden Eingang und ihrem Ausgang. Der invertierende Eingang der Vergleicherschaltung 12 ist direkt an einem Anschluß der Magnet­ flußnachweisspule 3 angeschlossen, der nicht-invertierende Eingang der Vergleicherschaltung 12 ist an den anderen Anschluß der Magnetfluß­ nachweisspule 3 über einen Widerstand (ohne Bezugszeichen) ange­ schlossen, und der Ausgang der Vergleicherschaltung 12 ist an den Signalausgangsanschluß 9 einerseits und über einen Widerstand (ohne Bezugszeichen) an den Versorgungsspannungsanschluß 13 andererseits angeschlossen. Die Vorspannungsquelle 14 liegt zwischen dem anderen Anschluß der Magnetflußnachweisspule 3 und Masse.

Anhand der in Fig. 5(a) bis 5(c) dargestellten Wellenformen soll nun die Arbeitsweise der zweiten Ausführungsform erläutert werden.

Wenn sich der Spindelmotor 1 dreht, weist das Hallelement 4(3) an dem Stator 1S die Positionen der acht Magnetpole bei sich drehenden Toror 1R nach und generiert eine Wechselausgangsspannung mit Pegeln positiver und negativer Polarität, wie dies in Fig. 5(a) gezeigt ist. Wenn sich der Rotor 1R dreht, dreht sich auch der am Umfang des Rotors 1R befestigte Einzelpolmagnet 2 mit, und die Magnetflußnachweisspule 3 fühlt ein periodisches Nähern an den Einzelpolmagneten 2 durch Nach­ weis einer Änderung im magnetischen Fluß, und sie gibt ein Ausgangs­ signal für den nachgewiesenen magnetischen Fluß aus. Die von dem Hallelement 4(3) gelieferte Ausgangsspannung wird von der Wellen­ formerschaltung 10 zu einem Rechtecksignal geformt, welches von dem Transistor 11 geschaltet wird, wie aus Fig. 5(b) hervorgeht (ausgezoge­ ne Linie). Das Rechtecksignal geht somit periodisch zwischen den Spannungspegel V₁ und V₂ über. Die Vorspannungsquelle 14 überlagert dem Magnetfluß-Nachweissignal von der Magnetflußnachweisspule 3 eine Gleichspannung, um ein Spannungssignal zu erzeugen, welches in Fig. 5(b) durch eine strichpunktierte Linie dargestellt ist. Der Spannungswert der Vorspannungsquelle 14 und die Widerstandswerte der zugehörigen Widerstände sind derart gewählt, daß der Spannungspegel des Spannungssignals niedriger ist als beide Spannungspegel V₁ und V₂ des Rechtecksignals, wenn die Magnetflußnachweisspule 3 keinen magnetischen Fluß erfaßt, und außerdem so eingestellt, daß der Spannungspegel einer Spitze mit positiver Polarität zwischen den beiden Spannungspegeln V₁ und V₂ liegt, wenn die Magnetflußnachweisspule 3 magnetischen Fluß erkennt. Die Vergleicherschaltung 12 vergleicht das Rechtecksignal (ein erstes Eingangssignal), welches periodisch zwischen den beiden Spannungspegeln V₁ und V₂ wechselt, mit dem von der Gleichspannung überlagerten Spannungssignal (ein zweites Eingangs­ signal), um dadurch ein Rechtecksignal mit kurzer Länge als Einzel­ impuls mit negativer Polarität (ein Wandler-Ausgangssignal) zu er­ zeugen, wie es in Fig. 5(c) dargestellt ist. Das resultierende Wandler-Ausgangssignal wird an den Signalausgangsanschluß 9 gegeben. Das Vergleicher-Ausgangssignal besitzt eine Abfallflanke, die zu dem Zeit­ punkt auftritt, zu dem der Spannungspegel an dem zweiten Eingang über den Pegel an dem ersten Eingang steigt, während die Anstiegsflanke zu dem Zeitpunkt auftritt, zu dem der Spannungspegel an dem ersten Ein­ gang über denjenigen am zweiten Eingang steigt, nämlich am Nulldurch­ gangspunkt des Ausgangssignals des Hallelements 4(3). Die Anstiegs­ flanke des Vergleicher-Ausgangssignals dient zum Generieren des Index­ signals.

Die zweite Ausführungsform verwendet die Magnetflußnachweisspule 3 zum Nachweisen von magnetischem Fluß des Einzelpolmagneten 2. Alternativ kann man ein Magnetfluß-Nachweis-Hallelement (nicht darge­ stellt) anstelle der Magnetflußnachweisspule 3 verwenden. Darüberhinaus kann der Einzelpolmagnet 2 ersetzt werden durch einen (nicht gezeigten) Doppelpolmagneten. Die Arbeitsweise dieser modifizierten Version ist im wesentlichen die gleiche wie die der zweiten Ausführungsform.

Gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung wird die Anstiegs­ flanke des Vergleicher-Ausgangssignals, d. h. der Nulldurchgangspunkt der Ausgangsspannung des Hallelements 4(3) verwendet. Der Null­ durchgangspunkt der Ausgangsspannung des Hallelements 4(3) ist un­ empfindlich gegenüber der Temperatur, wenngleich die Amplitude der Ausgangsspannung des Hallelements 4(3) temperaturabhängig ist. Damit ist die Entstehungszeit des Indexsignals frei von Schwankungen, auch wenn es Änderungen in der Umgebungstemperatur gibt.

Fig. 6 ist ein Blockdiagramm einer dritten Ausführungsform der er­ findungsgemäßen Indexsignalgeberschaltung, und Fig. 7(a) bis 7(c) sind Spannungswellenformen, die die Arbeitsweise der dritten Aus­ führungsform nach Fig. 6 veranschaulichen. Die dritte Ausführungsform verwendet einen Doppelpolmagneten 2′ anstelle des Magneten 2 und eine Einrichtung zum Maskieren (Ausblenden) einer der beiden Spitzen oder Peaks gleicher Polarität, die das Nachweis-Ausgangssignal bilden. In Fig. 6 tragen solche Bauteile, die den in Verbindung mit Fig. 4 beschriebenen Bauteilen entsprechen, entsprechende Bezugszeichen.

Gemäß Fig. 6 enthält die dritte Ausführungsform der Erfindung einen Doppelpolmagneten 2′, der am Umfang des Rotors 1R eines Spindel­ motors 1 befestigt ist, eine Magnetflußnachweisspule 3, die in der Nähe des Umfangs des Rotors 1R angeordnet ist, um den magnetischen Fluß von dem Doppelpolmagneten 2′ zu erfassen, eine Vergleicherschaltung 12 zum Vergleichen des Magnetfluß-Ausgangssignals von der Magnet­ flußnachweisspule 3 mit einem von einem Transistor 16 kommenden Ausgangs-Maskiersignal, einen Spannungsversorgungsanschluß 13, eine Vorspannungsquelle 14, einen monostabilen Vibrator (Monoflop; Maskierspannungs-Erzeugungsschaltung) 15 zum Generieren eines Rechtecksignals, welches eine feste Zeitdauer nach dem Zeitpunkt des Empfangs des Vergleicher-Ausgangssignals von der Vergleicherschaltung 12 aufweist, und einen Transistor 16 zum Schalten des ausgegebenen Rechtecksignals von dem Monoflop 15, um ein Maskiersignal oder Maskensignal zu erzeugen.

Die Vergleicherschaltung 18 besitzt einen Rückkopplungswiderstand 12f zwischen ihrem nicht-invertierenden Eingang und ihrem Ausgang. Der invertierende Eingang der Vergleicherschaltung 12 ist an einen Anschluß der Magnetflußnachweisspule 3 angeschlossen, der nicht-invertierende Eingang der Vergleicherschaltung 12 ist an den anderen Anschluß der Nachweisspule 3 über einen Widerstand (ohne Bezugszeichen) ange­ schlossen, und der Ausgang der Vergleicherschaltung 12 ist direkt an den Signalausgangsanschluß 9 und über einen Widerstand (ohne Bezugs­ zeichen) an den Spannungsversorgungsanschluß 13 gekoppelt. Die Vor­ spannungsquelle 14 liegt zwischen dem anderen Anschluß der Magnet­ flußnachweisspule 3 und Schaltungsmasse. Das Monoflop 15 ist mit seinem Eingang an den Ausgang der Vergleicherschaltung 12 und mit seinem Ausgang über einen Widerstand (ohne Bezugszeichen) an die Basis des Transistors 16 angeschlossen. Der Transistor 16 besitzt einen Widerstand (ohne Bezugszeichen) zwischen Basis und Emitter, und sein Kollektor ist an dem nicht-invertierenden Eingang der Vergleicherschalt­ ung 12 angeschlossen, während der Emitter an die Spannungsversor­ gung 13 angeschlossen ist.

Anhand der in den Fig. 7(a) bis 7(c) dargestellten Spannungswellen­ formen wird im folgenden die Arbeitsweise der dritten Ausführungsform erläutert.

Wenn der Spindelmotor 1 gedreht wird, dreht sich mit dem Rotor 1R zusammen der an dessen Umfang befestigte Doppelpolmagnet 2′. Die in der Nähe des Umfangs des Rotors 1R angeordnete Magnetflußnachweis­ spule 3 fühlt ein sich periodisches Näherkommen des- Doppelpolmagne­ ten 2′ durch Nachweis einer Änderung im magnetischen Fluß, und sie gibt ein Magnetfluß-Nachweissignal aus. Das so erhaltene Magnetfluß-Nachweissignal enthält zwei in positiver Richtung verlaufende Spitzen oder Peaks P₁ und P₂ wenn magnetischer Fluß nachgewiesen wird, wie in Fig. 7(a) durch eine ausgezogene Linie skizziert ist. Die Vergleicher­ schaltung 12 vergleicht den Spannungspegel (ein erstes Eingangssignal), welcher an ihrem nicht-invertierenden Eingang empfangen wird und den strichpunktierten Verlauf in Fig. 7(a) aufweist, mit dem an ihrem inver­ tierenden Eingang empfangenen Magnetfluß-Nachweissignal (ein zweites Eingangssignal) gemäß der ausgezogenen Linie in Fig. 7(a). Damit liefert die Vergleicherschaltung 12 ein in negative Richtung verlaufendes Vergleicher-Ausgangssignal, welches zu dem Zeitpunkt abfällt, zu dem der Spannungspegel am zweiten Eingang über den Pegel am ersten Eingang steigt, und welches zu dem Zeitpunkt ansteigt, zu dem der Spannungspegel am ersten Eingang den Spannungspegel am zweiten Eingang übersteigt, wie in Fig. 7(b) dargestellt ist, um dieses Ver­ gleichs-Ausgangssignal an den Signalausgangsanschluß 9 zu geben. Ansprechend auf die Anstiegsflanke des Vergleicher-Ausgangssignals erzeugt das Monoflop 15 ein nach unten gehendes Rechtecksignal, welches eine bestimmte Dauer hat, wie in Fig. 7(c) zu sehen ist. Während des negativen Rechteckimpulses wird der Transistor 16 leitend und liefert einen hohen Spannungspegel VH in der Nähe der Ver­ sorgungsspannung Vcc an den nicht-invertierenden Eingang der Ver­ gleicherschaltung 12, wie in Fig. 7(a) durch die strichpunktierte Linie dargestellt ist. Während an den nicht-invertierenden Eingang das einen hohen Pegel V_H aufweisende Spannungssignal gelegt wird, ist der Spannungspegel an dem ersten Eingang wesentlich größer als der Spannungspegel am zweiten Eingang der Vergleicherschaltung 12, und die hintere Spitze P₂ des zwei positive Spitzen P₁ und P₂ aufweisenden Signals wird maskiert, das heißt ausgeblendet. Zur Zeit der vorderen Spitze P₁ des die beiden positiven Spitzen P₁ und P₂ aufweisenden Signals wird von dem Transistor 16 kein Maskiersignal geliefert, und somit erfolgt der Spannungsvergleich in der bereits beschriebenen Weise bezüglich der Spitze P₁. Um den obigen Vorgang auszuführen, werden der Spannungswert der Vorspannungsquelle 14 sowie die Widerstands­ werte der zugehörigen Widerstände in der Weise festgelegt, daß die Spannung V₂ des Magnetfluß-Ausgangssignals ohne vorhandenen Magnetfluß, wie es von der Magnetflußnachweisspule 3 geliefert wird, etwas Unterhalt des Spannungspegel V₁ liegt, der dem nicht-invertieren­ den Eingang der Vergleicherschaltung 12 zugeführt wird, und der Wert P₁ der positiven Spitze bei vorhandenem magnetischen Fluß an der Magnetflußnachweisspule 3 größer ist als der Spannungspegel V₂.

Das Vergleicher-Ausgangssignal hat seine Abfallflanke zu dem Zeit­ punkt, zu dem der Spannungspegel am zweiten Eingang über dem Pegel am ersten Eingang ansteigt, und hat seine Anstiegsflanke zu dem Zeit­ punkt, zu dem der Spannungspegel am ersten Eingang über den Spannungspegel am zweiten Eingang ansteigt, d. h. am Nulldurchgangs­ punkt der Ausgangsspannung der Magnetflußnachweisspule 3. Die An­ stiegsflanke des Vergleicher-Ausgangssignals dient zum Erzeugen des Indexsignals.

Bei der dritten Ausführungsform der Erfindung wird die Anstiegsflanke des Vergleicher-Ausgangssignals, nämlich der Zeitpunkt in der Nähe des Nulldurchgangspunkts des Magnetfluß-Ausgangssignals der Magnet­ flußnachweisspule 3 verwendet. Der Nulldurchgangspunkt des Nachweis-Ausgangssignals für den magnetischen Fluß ist unempfindlich gegenüber der Temperatur, wenngleich die Amplitude des Nachweis-Ausgangs­ signals von der Temperatur abhängt. Somit ist die Entstehungszeit des Indexsignals frei von Schwankungen auch bei Änderungen in der Um­ gebungstemperatur.

Bei der dritten Ausführungsform der Erfindung enthält das Nachweis-Ausgangssignal für den magnetischen Fluß, welches von der Nachweis­ spule 3 geliefert wird, die beiden Spitzen gleicher (positiver) Polarität. Selbst wenn es keinen nennenswerten Pegelunterschied zwischen den beiden Spitzenwerten P₁ und P₂ gibt, ist der Zeitpunkt der Entstehung des Indexsignals frei von jeglicher wandernder Verschiebung, weil ein Spitzenwert P₂ von dem maskierten Signal maskiert oder ausgeblendet wird.

Fig. 8 ist ein Blockdiagramm einer vierten Ausführungsform der er­ findungsgemäßen Indexsignalgeberschaltung. Fig. 9(a) bis 9(c) sind Spannungsverläufe zum Veranschaulichen der Arbeitsweise der vierten Ausführungsform nach Fig. 8. Genau wie die dritte Ausführungsform verwendet die vierte Ausführungsform einen Doppelpolmagneten 2′ anstelle des Magneten 2, außerdem eine Einrichtung zum Maskieren einer von zwei Spitzen gleicher Polarität in dem Nachweis-Ausgangs­ signal. In Fig. 8 tragen gleiche Komponenten wie in den Fig. 1 und 4 entsprechende Bezugszeichen.

Nach Fig. 8 enthält die vierte Ausführungsform der Erfindung: einen Doppelpolmagneten 2′, der am Umfang des Rotors 1R eines Spindel­ motors 1 angebracht ist, eine Magnetflußnachweisspule 3 in der Nähe des Umfangs des Rotors 1R zum Nachweisen des magnetischen Flusses seitens des Doppelpolmagneten 2′, drei Hallelemente 4(1), 4(2) und 4 (3), die an dem Stator 1S des Spindelmotors 1 angebracht sind, um Ströme in Treiberspulen 1C(U), 1C(V) und 1C(W) zu schalten, einen Motortreiber 5 zum Treiben des Spindelmotors 1, eine Wellenformer­ schaltung 10 zum Formen des Ausgangssignals des Hallelements 4(3) zu einem Rechtecksignal, einen Transistor 11 zum Schalten des Aus­ gangs-Rechtecksignals der Wellenformerschaltung 10, eine Vergleicher­ schaltung 12 zum Vergleichen des Nachweis-Ausgangssignals für den magnetischen Fluß von der Magnetflußnachweisspule 3 mit dem Aus­ gangssignal des Transistors 11, einen Versorgungsspannungsanschluß 13 und eine Vorspannungsquelle 14.

Der Motortreiber 5 ist an die drei Hallelemente 4(1), 4(2) und 4(3) und an die Dreiphasen-Treiberspulen 1C(U), 1C(V) und 1C(W) in dem Spindelmotor 1 angeschlossen. Die Wellenformerschaltung 10 besitzt zwischen ihrem nicht-invertierenden Eingang und ihrem Ausgang einen Rückkopplungswiderstand 10f. Der nicht-invertierende Eingang der Wellenformerschaltung 10 ist über einen Widerstand (ohne Bezugs­ zeichen) an einen Anschluß des Hallelements 4(3) angeschlossen, während der invertierende Eingang der Wellenformerschaltung 10 direkt an den anderen Anschluß des Hallelements 4(3) angeschlossen ist. Der Transistor 11 liegt mit seiner Basis über einen Widerstand (ohne Be­ zugszeichen) an dem Ausgang der Wellenformerschaltung 10, sein Emitter ist an den Spannungsversorgungsanschluß 13 angeschlossen, und sein Kollektor ist an den nicht-invertierenden Eingang der Vergleicher­ schaltung 12 angeschlossen. Der Transistor 11 besitzt einen zwischen Basis und Emitter liegenden Widerstand (ohne Bezugszeichen). Die Vergleicherschaltung 12 besitzt einen Rückkopplungswiderstand 10f zwischen ihrem nicht-invertierenden Eingang und ihrem Ausgang. Der invertierende Eingang der Vergleicherschaltung 12 ist direkt an einen Anschluß der Magnetflußnachweisspule 3 angeschlossen, der nicht­ invertierende der Vergleicherschaltung 12 ist über einen Widerstand (ohne Bezugszeichen) an den anderen Anschluß der Magnetflußnachweisspule angeschlossen, der Ausgang der Vergleicherschaltung ist direkt mit dem Signalsausgangsanschluß 9 und über einen Widerstand (ohne Bezugszeichen) mit dem Spannungsversorgungsanschluß verbunden. Die Vorspannungsquelle 14 liegt zwischen dem anderen Anschluß der Magnetflußnachweisspule 3 und Schaltungsmasse.

Bezugnehmend auf die Wellenformdiagramme in den Fig. 9(a) bis 9(d) soll im folgenden die Arbeitsweise der vierten Ausführungsform erläutert werden.

Wenn sich der Spindelmotor 1 dreht, erfaßt das Hallelement 4(3) an dem Stator 1S die Positionen der acht magnetischen Pole bei sich drehendem Rotor 1R und generiert eine Wechsel-Ausgangsspannung mit positiver und negativer Polarität, wie es in Fig. 9(a) gezeigt ist. Wenn sich der Rotor 1R dreht, dreht sich mit ihm der an seinem Umfang befestigte Doppelpolmagnet 2′, und die Magnetflußnachweisspule 3 in der Nähe des Umfangs des Rotors 1R fühlt ein sich periodisches Nähern des Doppelpolmagneten 2′, indem es eine Änderung des magnetischen Flusses erfaßt, und gibt ein Nachweis-Ausgangssignal für den magnetischen Fluß aus. Dieses Nachweis-Ausgangssignal besitzt zwei in positiver Richtung verlaufende Spitzen oder Peaks P₁ und P₂, wenn magnetischer Fluß festgestellt wird, wie in Fig. 8 zu sehen ist. Die Wellenformerschaltung 10 formt die Ausgangsspannung von dem Hallelement (3) zu einem Rechtecksignal gemäß Fig. 10(b). Der Transistor schaltet das Rechtecksignal, um ein solches Rechteckwellen­ signal zu bilden, welches periodisch zwischen den Spannungspegeln V₁ und V₂ wechselt, wie in Fig. 9(c) durch eine strichpunktierte Linie dargestellt ist. Die Vorspannungsquelle 14 überlagert dem Nachweis-Ausgangssignal von der Magnetflußnachweisspule 3 eine Gleichspannung, um ein Spannungssignal zu erzeugen, wie es in Fig. 9(c) durch eine ausgezogene Linie dargestellt ist. Der Spannungswert der Vorspannungsquelle 14 und die Widerstandswerte der zugehörigen Widerstände sind so eingestellt, daß der Spannungspegel des Spannungssignals, wie es ohne vorhandenen magnetischen Fluß von der Magnetflußnachweisspule 3 geliefert wird, kleiner ist als die beiden Spannungspegel V₁ und V₂ des Rechtecksignals, und sind außerdem in der Weise eingestellt, daß die Spannungspegel der in positiver Richtung verlaufenden Spitzen P₁ und P₂ zwischen den beiden Spannungspegeln V₁ und V₂ liegen, wenn die Magnetflußnachweisspule 3 einen magneti­ schen Fluß erkennt. Die Vergleicherschaltung 12 vergleicht das Recht­ ecksignal (ein erstes Eingangssignal), welches periodisch zwischen den beiden Spannungspegeln V₁ und V₂ wechselt, mit dem von der Gleich­ spannung überlagerten Spannungssignal (ein zweites Eingangssignal), um dadurch ein Rechtecksignal (ein Wandler-Ausgangssignal) kurzer Länge in Form eines Einzelimpulses negativer Polarität zu bilden, wie es in Fig. 9(d) zu sehen ist. Das erhaltene Wandler-Ausgangssignal wird an den Signalausgangsanschluß 9 gegeben.

Bei der vierten Ausführungsform wird eine Spitze P₁ am zweiten Ein­ gang so eingestellt, daß sie innerhalb der Zeitdauer des niedrigen Spannungspegels V₂ am ersten Eingang liegt, und die andere Spitze P₂ am zweiten Eingang wird so eingestellt, daß sie innerhalb der Dauer des hohen Spannungspegels V₁ am ersten Eingang liegt. Die eine Spitze P₂ am zweiten Eingang dient zum Nachweis des Zeitpunkts, zu dem der Spannungspegel am zweiten Eingang über den Pegel am ersten Eingang ansteigt, sowie des Zeitpunkts, zu dem der Spannungspegel am ersten Eingang über den Pegel am zweiten Eingang ansteigt. Im Gegensatz dazu wird die andere Spitze P₂ am zweiten Eingang von dem hohen Spannungspegel V₁ am ersten Eingang maskiert oder ausgeblendet und verursacht somit keinen Spannungspegelübergang zwischen dem ersten Eingang und dem zweiten Eingang.

Das Vergleicher-Ausgangssignal besitzt eine Abfallflanke, die zu dem Zeitpunkt auftritt, zu dem der Spannungspegel am zweiten Eingang über denjenigen am ersten Eingang steigt, während die Anstiegsflanke zu einem Zeitpunkt auftritt, zu dem der Spannungspegel am ersten Eingang den Pegel am zweiten Eingang übersteigt. Die Anstiegsflanke des Ver­ gleicher-Ausgangssignals dient zum Generieren des Indexsignals. Bei der vierten Ausführungsform der Erfindung wird die Anstiegsflanke des Vergleicher-Ausgangssignals, nämlich der Zeitpunkt in der Nähe des Nulldurchgangs des von der Magnetflußnachweisspule 3 ausgegebenen Magnetfluß-Nachweissignals verwendet. Der Nulldurchgangspunkt des Nachweis-Ausgangssignals für den magnetischen Fluß ist unempfindlich bezüglich der Temperatur, auch wenn die Amplitude des Nachweis-Ausgangssignals für den magnetischen Fluß von der Temperatur ab­ hängt. Damit ist der Entstehungszeitpunkt des Indexsignals frei von Schwankungen, auch wenn sich die Umgebungstemperatur ändert.

Außerdem enthält bei der vierten Ausführungsform der Erfindung das Nachweis-Ausgangssignal von der Nachweisspule 3 die beiden Spitzen P₁ und P₂ gleicher Polarität. Selbst wenn kein nennenswerter Pegelunter­ schied zwischen den zwei Spitzenwerten P₁ und P₂ vorhanden ist, ist der Entstehungszeitpunkt des Indexsignals frei von jeglicher wandernder Verschiebung, weil eine Spitze P₂ von dem hohen Spannungspegel V₁ am ersten Eingang maskiert wird.

Bei der ersten und der zweiten Ausführungsform der Erfindung bleibt der Zeitpunkt des Übergangs (der Nulldurchgangspunkt) des Ausgangs­ signals des Hallelements unverändert, ungeachtet einer sich ändernden Umgebungstemperatur, selbst wenn die Amplitude des Ausgangssignals des Hallelements sich mit ändender Temperatur ändert. Wenn der Null­ durchgangspunkt zum Generieren des Indexsignals verwendet wird, ist der Zeitpunkt des Indexsignals unabhängig von Umgebungstemperatur­ änderungen konstant.

Bei der dritten Ausführungsform der Erfindung dient die Magnetfluß­ nachweisspule zum Nachweisen des magnetischen Flusses des Doppel­ polmagneten, das Nachweis-Ausgangssignal der Spule leidet unter keinerlei Schwankungen auch bei Änderung der Umgebungstemperatur, und der Entstehungszeitpunkt des Indexsignals wird konstant gehalten. Da außerdem eine der beiden Spitzen gleicher Polarität des Nachweis-Ausgangssignals von der Maskierspannung ausgeblendet wird, ist die Entstehungszeit des Indexsignals frei von einer wandernden Verschiebung, auch wenn die beiden Spitzen gleicher Polarität nahezu gleichen Pegel haben sollten.

Bei der vierten Ausführungsform der Erfindung ist selbst dann, wenn die Amplitude des Nachweis-Ausgangssignals von der Magnetfluß-Nachweis­ einrichtung zum Nachweisen des Magnetflusses des Doppelpolmagneten Schwankungen unterliegt, der Nulldurchgangspunkt des Nachweis-Aus­ gangssignals mit der Summe des Ausgangssignals des Hallelements und dem Ausgangssignal der Rückkopplungs-Vergleicherschaltung frei von Schwankungen. Die Entstehungszeit des Indexsignals wird konstant gehalten. Da außerdem eine der beiden Spitzen gleicher Polarität des Nachweis-Ausgangssignals ausgeblendet wird, ist der Entstehungszeit­ punkt des Indexsignals frei von einer wandernden Verschiebung auch dann, wenn die beiden Spitzen gleicher Polarität nahezu gleichen Pegel besitzen.

Claims (4)

1. Indexsignalgeberschaltung, umfassend: einen Magneten (2), der am Umfang des Rotors (1R) eines Spindelmotors (1) angebracht ist, eine Magnetflußnachweiseinrichtung (3) zum Nachweisen eines magnetischen Flusses des Magneten, wenn sich der Magnet an der Magnetflußnachweiseinrichtung vorbeibewegt, ein Halleffekt-Bauele­ ment (4-1; 4-2; 4-3) zum Schalten eines Stroms in die Treiberspule (1C(U); 1C(V), 1C(W)) des Spindelmotors (1), eine erste Wellenformerschaltung (6) zum Formen des Nachweis-Ausgangssignals der Magnetflußnachweiseinrichtung zu einem Rech­ tecksignal, eine zweite Wellenformerschaltung (7) zum Formen des Ausgangssignals des Halleffekt-Bauelements zu einem Rechteck­ signal, und eine logische Schaltung zum Bilden der UND-Ver­ knüpfung aus den Rechtecksignalen von der ersten und der zweiten Wellenformerschaltung (6, 7), wobei ein Indexsignal zu dem Zeit­ punkt eines Übergangs des UND-Ausgangssignals der logischen Schaltung erzeugt wird.

2. Indexsignalgeberschaltung, umfassend einen Magneten (2), der an dem Umfang des Rotors (1R) eines Spindelmotors (1) befestigt ist, eine Magnetflußnachweiseinrichtung (3) zum Nachweisen eines magnetischen Flusses des Magneten, wenn sich dieser an der Nach­ weiseinrichtung vorbeibewegt, ein Halleffekt-Bauelement (4-3) zum Schalten eines Stroms in der Treiberspule des Spindelmotors (1), eine Wellenformerschaltung zum Formen des Ausgangssignals des Halleffekt-Bauelements zu einem Rechtecksignal, und eine Rückkop­ plungs-Vergleicherschaltung (12) zum Vergleichen des von der Wellenformerschaltung gelieferten Rechtecksignals an einem ersten Eingang der Vergleicherschaltung mit dem Nachweis-Ausgangs­ signal von der Magnetflußnachweiseinrichtung, welches einem zweiten Eingang der Vergleicherschaltung (12) zugeführt wird, um ein Vergleicher-Ausgangssignal zu liefern, wobei der Pegel des Nachweis-Ausgangssignals der Magnetfluß-Nachweiseinrichtung, welches dem zweiten Eingang ohne Nachweis eines vorhandenen magnetischen Flusses zugeführt wird, so eingestellt ist, daß er niedriger ist als der Pegel negativer Polarität des Rechtecksignals; der Pegel des Nachweis-Ausgangssignals der Magnetflußnachweis­ einrichtung, welches während der Dauer negativer Polarität des Rechtecksignals erhalten wird, höher eingestellt wird als der Pegel negativer Polarität des Rechtecksignals; und wobei ein Indexsignal basierend auf dem Zeitpunkt eines Übergangs des Vergleicher-Aus­ gangssignals der Vergleicherschaltung erzeugt wird.

3. Indexsignalgeberschaltung, umfassend einen Doppelpolmagneten (2′), der am Umfang des Rotors eines Spindelmotors angebracht ist, eine Magnetflußnachweisspule (3) zum Nachweisen des magnetischen Flusses des Doppelpolmagneten, wenn sich dieser an der Magnetflußnachweisspule vorbeibewegt, und zum Generieren eines Nachweis-Ausgangssignals mit zwei Spitzen gleicher Polarität, eine Rückkopplungs-Vergleicherschaltung zum Vergleichen einer einem ersten Eingang der Vergleicherschaltung zugeführten Gleich­ spannung mit dem Nachweis-Ausgangssignal der Magnetfluß­ nachweisspule, die einem zweiten Eingang der Vergleicherschaltung zugeführt wird, um ein Vergleicher-Ausgangssignal zu bilden, und eine Maskierspannungs-Generatorschaltung zum Erzeugen eines Nachweissignals, welches während einer fixen Zeitdauer nach dem Augenblick des Übergangs des Vergleicher-Ausgangssignals an­ dauert, und zum Zuführen des Nachweissignals als Maskier­ spannung zu dem ersten Eingang der Vergleicherschaltung, wobei die dem ersten Eingang zugeführte Gleichspannung so eingestellt ist, daß sie höher ist als der Pegel des Nachweis-Ausgangssignals der Magnetflußnachweisspule, während von dieser kein magnetischer Fluß festgestellt wird, jedoch niedriger ist als die beiden Spitzen gleicher Polarität im Ausgangssignal der Magnetflußnachweisspule; wobei der Signalpegel am ersten Eingang als Maskierspannung so eingestellt wird, daß er höher ist als die beiden Spitzen gleicher Polarität im Nachweis-Ausgangssignal, und der Zeitpunkt der Zufuhr der Maskierspannung so gewählt ist, daß die Maskierspan­ nung eine der beiden Spitzen gleicher Polarität ausblendet; wobei ein Indexsignal basierend auf dem Zeitpunkt eines Übergangs des Vergleicher-Ausgangssignals erzeugt wird.

4. Indexsignalgeberschaltung, umfassend: einen Doppelpolmagneten (2′), der am Umfang des Rotors eines Spindelmotors angebracht ist, eine Magnetflußnachweiseinrichtung zum Nachweisen des magneti­ schen Flusses des Doppelpolmagneten, wenn sich dieser an der Nachweiseinrichtung vorbeibewegt, und zum Erzeugen eines Nach­ weis-Ausgangssignals mit zwei Spitzen gleicher Polarität, ein Hall­ effekt-Bauelement, zum Schalten eines Stroms in der Treiberspule des Spindelmotors; eine Wellenformerschaltung zum Formen des Ausgangssignals des Halleffekt-Bauelements zu einem Rechteck­ signal; und eine Rückkopplungs-Vergleicherschaltung zum Ver­ gleichen des Rechtecksignals von der Wellenformerschaltung am ersten Eingang der Vergleicherschaltung mit dem Nachweis-Aus­ gangssignal der Magnetflußnachweiseinrichtung an einem zweiten Eingang der Vergleicherschaltung, um ein Vergleicher-Ausgangs­ signal zu erzeugen, wobei der Pegel negativer Polarität des dem ersten Eingang zugeführten Rechtecksignals so eingestellt wird, daß er höher ist als das Nachweis-Ausgangssignal der Magnetfluß­ nachweiseinrichtung, wenn von dem Doppelpolmagneten kein magnetischer Fluß nachgewiesen wird, der jedoch niedriger ist als die beiden Spitzen gleicher Polarität im Nachweis-Ausgangssignal der Magnetflußnachweiseinrichtung, wenn magnetischer Fluß von dem Doppelpolmagneten nachgewiesen wird; wobei der Zeitpunkt, zu dem das dem ersten Eingang zugeleitete Rechtecksignal auf einen Pegel positiver Polarität übergeht, so eingestellt ist, daß eine der beiden Spitzen gleicher Polarität ausgeblendet wird, und wobei ein Indexsignal basierend auf dem Zeitpunkt des Übergangs des Ver­ gleicher-Ausgangssignals generiert wird.