JP3169266B2 - 磁気式位置検出装置 - Google Patents
磁気式位置検出装置Info
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Description
の制御端に於ける速度、位置検出に使用される磁気式位
置検出装置の改良に関する。
置の概念図を図11に示す。同図に於いて、1は回転
軸、2はこの回転軸に固着された磁気ドラムで、この磁
気ドラム2の外周に設けられた磁気記録媒体2−1に一
定のピッチλでN,Sの磁気記録が記録され、該磁気記
録媒体2−1と磁気センサ3が空隙gを介して対向配置
されている。前記磁気式位置検出装置の分解度は磁気記
録媒体2−1に記録される磁気記録のピッチλと磁気セ
ンサ3に配置されるMR素子4のピッチにより決定され
るもので、一定の直径の磁気ドラム2に記録出来るN,
Sの磁気記録の数には限界があり、光学式の位置検出装
置と比較するとこの分解能の面で遙かに粗いものしか実
現出来ないという原理的な不都合があるので、対向して
配置された磁気センサ3に設けたMR素子4の数を増加
して磁気記録媒体の記録密度の不足を補うように構成さ
れている。
成の例で16個のMR素子を設けた磁気センサ3と磁気
記録媒体2−1の磁気記録との関係を示す展開図で、図
13はMR素子4の電気的接続図である。図12に示す
磁気センサ3はMR素子R11〜R82の16個のMR素子
が磁気記録媒体の磁気記録ピッチλの1/4のピッチで
配置され、図13に示す様に(n+1/2)・λのピッ
チで配置された2個のMR素子をペアとした3端子結合
を並列にして電源に接続し、各3端子接続の出力端子E
a〜Ehの出力が、EaとEb、EcとEd、EeとE
f、EgとEhとの間の位相が磁気記録のピッチλに対
してπ(ラジアン)となるように配置されており、夫々
2組の3端子構成で“H”ブリッジを構成している。
個、夫々π/4位相のづれた4相の出力を得るには16
個のMR素子を必要とする。同様に基本パルス数の3倍
を得る場合には24個、4倍の場合には32個と多数の
MR素子を磁気センサ上に設ける必要が有り、また、上
記MR素子の抵抗変化を電気信号に変える処理回路の規
模も非常に大きなものとなっていた。
のものでは発生するパルス数を倍加するには磁気センサ
上に多数のMR素子を設ける必要があり、結果的に磁気
センサを移動方向に長くすることになる。又、出力電圧
はMR素子に作用する漏洩磁界の強さに比例するので、
磁気センサが大型化することにより出力電圧は場所によ
り均一ではなくなり、特に端部に於いては出力電圧は小
さくなってしまう。又、MR素子に作用する磁界の強さ
が中心から端部にいくに従い正弦波にならず出力電圧は
多くの高調波を含んだ歪波形になり、基本出力パルス数
を2倍、3倍と逓倍する際大きな誤差の原因となるとい
う問題点があった。本発明は上記課題を解決し、基本出
力パルス数を精度良く逓倍することができ、しかも小型
で、且つ安価な磁気式位置検出装置を提供することを目
的とする。
返し記録された磁気信号のピッチλに対して1組の3端
子を構成する2個のMR素子の配置ピッチを(p+1/
2)・λとし、m=偶数逓倍、つまり2倍、4倍、6倍
とするときにはpをp>mとなる自然数としnを0を含
む自然数としたとき、各3端子間を、(n/2+1/4
m)・λのピッチで配設し、又、k=奇数逓倍、つまり
3倍、5倍、7倍とするときには、1組の3端子を構成
する2個のMR素子の配設ピッチを(q+1/2)・λ
としqは1以上の自然数とし、nを0を含む自然数とし
たとき、各3端子間をλ/kピッチで配設した第1及び
第2のMR素子群を設け、第1素子群と第2素子群を
(n/2+1/4)・λ/kピッチで配設することによ
り、使用するMR素子数を大幅に減らすことが出来るの
で上記課題を達成する。
号のピッチλに対して、MR素子の配置を特定のピッチ
とすることで、その数を大幅に減らすことができる。従
ってMR素子を移動方向に対し中心部に集中して設ける
ことが出来、磁気センサが全体的に均一でしかも疑似正
弦波磁界を受けることも可能となって、誤差が少なく、
精度の良い逓倍が可能となり、磁気センサも小型とする
ことができる。
明を具体的に説明する。先ず、本発明の第1の実施例を
図1〜図5により説明する。図1〜図5は基本出力パル
ス数を2倍にする実施例を示している。図1は回転ドラ
ム2に設けた磁気記録媒体2−1に記録した磁気記録と
磁気センサ3に設けたMR素子の配設ピッチの関係を示
した展開図である。図2は図1に示したMR素子の結線
図を示す。図1、図2に示したように磁気センサ3はM
R素子10個によって構成され、R11とR12、R21とR
22、R31とR32、R41とR42、R51とR52は7λ/2の
ピッチでそれぞれ3端子を構成しており、各3端子間は
5λ/8ピッチ間隔で配設されている。
Eeは各3端子の出力である。図4は図2に示した磁気
センサ3の出力電圧を処理する電機回路図を示す。図2
の3端子出力Ea〜Eeを複数のオペアンプ5−1、5
−2、5−3及び5−4に図示の如く入力し、各オペア
ンプの出力を複数のコンパレータ6−1、6−2、6−
3及び6−4のマイナス端子に入力する。各コンパレー
タのプラス端子にはスレッシュホールド電圧Vrefが
接続されていて、前記各オペアンプの出力電圧はこの電
圧と比較され矩形は信号Ecd、Eab、Ede、Eb
cを出力する。上記出力信号は図3のベクトル図で示す
位相関係にあるので、Ecd、Eab、EdeとEbc
を夫々E−OR7−1、7−2に入力すれば基本パルス
数の2倍のパルス数のEA、EBが得られる。
クトル合成を示す。3端子出力EaとEb、EbとE
c、EcとEd、EdとEaを複数のオペアンプ5に入
力し、複数のコンパレータ6で処理して得られた出力E
ab、Ecd、Ebc、Edeをベクトル図で示したも
のである。図3に示すように、EabとEcd、Ebc
とEdeはそれぞれπ/2の位相差を持っていて、Eb
cとEcdはπ/4の位相差である。図5は図4に示す
処理回路の各部の波形をタイミング・チャートで示すも
ので、出力EA、EBは基本出力パルス数Eabに対し
て2倍のパルス数となっている。しかもEAとEBの位
相関係は互いにπ/2の位相差である。
る他の実施例を示す。図6は回転ドラム2に設けた磁気
記録媒体2−1に記録した磁気記録と磁気センサ3に設
けたMR素子の配設ピッチとの関係を示す展開図であ
る。図7は磁気センサのMR素子の結線図を示し図示の
如くMR素子12個により構成されており、R11とR1
2、R21とR22、R31とR32、R41とR42、R51とR5
2、R61とR62とは夫々3λ/2のピッチでそれぞれ3
端子を構成しており、Ea、Eb、Ec、Ed、Efは
各3端子の出力端子である。MR素子は、第1の素子群
R11とR12、R21とR22、R31とR32の夫々の3端子
と、第2の素子群R41とR42、R51とR52、R61とR62
の夫々の3端子はそれぞれλ/3のピッチで配設されて
いて、第1の素子群と第2の素子群はλ/12のピッチ
で配設されている。
圧を処理する電機回路図で、複数のオペアンプ8−1、
8−2、8−3には磁気センサ3の第2の素子群の3端
子出力Ed、Ee、Efを図示のように入力し、各オペ
アンプの出力を複数のコンパレータ9−1、9−2、9
−3の(−)端子に入力し、各コンパレータの(+)端
子にはスレッシュホールド電圧Vrefを入力してあ
り、コンパレータ9−1と9−2の出力をE−OR10
−1に入力し、前記E−OR10−1の出力とコンパレ
ータ9−3の出力とをE−OR10−2に入力し、該E
−OR10−2よりEBを出力する。
2、11−3には磁気センサ3の第1のMR素子群の3
端子出力Ea、Eb、Ecを図示の様に入力し、各オペ
アンプの出力を複数のコンパレータ12−1、12−
2、12−3の(−)端子に入力し、各コンパレータ1
2−1と12−2の出力をE−OR14−1に入力し、
コンパレータ12−2の出力とE−OR14−1との出
力をE−OR14−2に入力し、該E−OR14−2よ
りEAを出力する。
号を示すタイムチャートで、図10は各出力のベクトル
合成を示す。Eab,Ebc,Eca,Ede,Ee
f,Efdは夫々3端子出力EaとEb、EbとEc、
EcとEa、EdとEe、EeとEf、EfとEdの合
成ベクトルである。第1の素子群から得られた合成ベク
トルEab,Ebc,Eca、また第2の素子群から得
られた合成ベクトルEde,Eef,Efdは夫々2π
/3の位相差をもっている。そして第1の素子群と第2
の素子群の位相差はπ/6である。これらを複数のE−
ORで組んだ処理回路に入力してπ/2位相差、2相出
力でしかも基本パルス数の3倍のパルス数を得ている。
述べたが、同様な考え方によりMRセンサ出力を適宜組
み合わせることにより容易に基本出力パルス数を整数倍
にすることが可能である。また上記実施例では回転体の
位置検出装置について述べたが、直線運動を行うものの
位置検出に使用しても同様の効果が得られることは勿論
である。表1に従来技術に成る磁気式位置検出装置と、
本発明に成る磁気式位置検出装置の基本パルス数に対す
る倍率と所要のMR素子数との比較表を掲示する。
気記録媒体に記録された磁気記録の配設ピッチと、これ
に対向して配設されるMR素子とを、ある特定の関係に
配置することにより、少ない数のMR素子の配置で磁気
センサの移動方向の長さを短く構成でき、基本出力パル
ス数を精度良く整数倍することが出来ると共に、基本パ
ルスと同じπ/2位相差の2相出力が得られ、高精度で
安価な磁気式位置検出装置を提供できる効果がある。
た磁気記録と磁気センサに設けたMR素子との関係を示
した展開図である。
る。
すベクトル図である。
路図である。
ミングチャートである。
た磁気記録と磁気センサに設けたMR素子との関係を示
す展開図である。
る。
路図である。
ミングチャートである。
示すベクトル図である。
装置の概念図である。
した磁気記録と磁気センサに設けたMR素子との関係を
示す展開図である。
ある。
示すベクトル図である。
3:オペアンプ 9−1,9−2,9−3,12−1,12−2,12−
3:コンパレータ 10−1,10−2,14−1,14−2:E−OR λ :磁気記録のピッチ π :電気信号の位相角(ラジアン) g :磁気記録媒体と磁気センサとの空隙 E :直流電源 R11〜R82 :磁気抵抗効果素子(MR素子)
Claims (2)
- 【請求項1】 移動体あるいは固定体のいずれか一方に
支持され、その表面に所定のピッチλで繰り返し記録さ
れた複数の磁気記録を有する磁気記録媒体と、該磁気記
録媒体と空隙を介して対向配設され、複数の磁気抵抗効
果素子(以下MR素子と称する)を備えた磁気センサと
を有し、該磁気センサの抵抗変化を電気信号に変えて移
動体あるいは固定体の位置を検出する磁気式位置検出装
置で、前記磁気記録媒体に記録された磁気記録のピッチ
と前記磁気センサに備えられたMR素子の配置とから得
られる基本パルス数に対して、整数倍の出力パルス数が
得られるようにMR素子群が設けられるものにおいて、 基本パルス数の倍率をm(偶数、m=2,4,6,…
…)としたとき、1組の3端子を構成する2個のMR素
子の間隔が(p+1/2)・λで、且つ各3端子間のM
R素子群の配設ピッチが(n/2+1/4m)・λとな
るように配置される磁気センサを備えていること、を特
徴とする磁気式位置検出装置。(但し、nは0を含む自
然数とし、pはp>mなる自然数とする。) - 【請求項2】 移動体あるいは固定体のいずれか一方に
支持され、その表面に所定のピッチλで繰り返し記録さ
れた複数の磁気記録を有する磁気記録媒体と、該磁気記
録媒体と空隙を介して対向配設され、複数の磁気抵抗効
果素子(以下MR素子と称する)を備えた磁気センサと
を有し、該磁気センサの抵抗変化を電気信号に変えて移
動体あるいは固定体の位置を検出する磁気式位置検出装
置で、前記磁気記録媒体に記録された磁気記録のピッチ
と前記磁気センサに備えられたMR素子の配置とから得
られる基本パルス数に対して、整数倍の出力パルス数が
得られるようにMR素子群が設けられるものにおいて、 基本パルス数の倍率をk(奇数、k=3,5,7,…
…)としたとき、1組の3端子を構成する2個のMR素
子の間隔が(q+1/2)・λで、且つ各3端子間での
配設ピッチがλ/kとなるよう第1及び第2のMR素子
群が配置され、該第1及び第2のMR素子群の配設ピッ
チが(n/2 + 1/4)・λ/kとなるように配置さ
れる磁気センサを備えること、を特徴とする磁気式位置
検出装置。(但し、nは0を含む自然数とし、qは1以
上の自然数とする。)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14373792A JP3169266B2 (ja) | 1992-05-11 | 1992-05-11 | 磁気式位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP14373792A JP3169266B2 (ja) | 1992-05-11 | 1992-05-11 | 磁気式位置検出装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05312589A JPH05312589A (ja) | 1993-11-22 |
JP3169266B2 true JP3169266B2 (ja) | 2001-05-21 |
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ID=15345844
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14373792A Expired - Fee Related JP3169266B2 (ja) | 1992-05-11 | 1992-05-11 | 磁気式位置検出装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP3169266B2 (ja) |
-
1992
- 1992-05-11 JP JP14373792A patent/JP3169266B2/ja not_active Expired - Fee Related
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