JPH03191818A - 磁気エンコーダ - Google Patents
磁気エンコーダInfo
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- JPH03191818A JPH03191818A JP33303689A JP33303689A JPH03191818A JP H03191818 A JPH03191818 A JP H03191818A JP 33303689 A JP33303689 A JP 33303689A JP 33303689 A JP33303689 A JP 33303689A JP H03191818 A JPH03191818 A JP H03191818A
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Landscapes
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の産業上の利用分野]
この発明は、自動機器などに使用されている磁気(式)
エンコーダに関し、特に、限られた多極磁極極数を持つ
磁気エンコーダ磁極を使用して尚且つより多くの磁気エ
ンコーダ信号を取り出すことを可能にし、しかも精度が
良好で且つバッテリー動作時に用いて好適な磁気エンコ
ーダに間し、ロータリタイプ、リニアタイプの何れの磁
気エンコーダにも用いることのできるものであるが、特
に径の比較的大きなロータリ形磁気エンコーダあるいは
リニア磁気エンコーダに適するものである。
エンコーダに関し、特に、限られた多極磁極極数を持つ
磁気エンコーダ磁極を使用して尚且つより多くの磁気エ
ンコーダ信号を取り出すことを可能にし、しかも精度が
良好で且つバッテリー動作時に用いて好適な磁気エンコ
ーダに間し、ロータリタイプ、リニアタイプの何れの磁
気エンコーダにも用いることのできるものであるが、特
に径の比較的大きなロータリ形磁気エンコーダあるいは
リニア磁気エンコーダに適するものである。
[従来技術とその問題点コ
各種自動機器において位置決めを行う際、モータ等の回
転角などの移動量を計測し、これを電気信号に変換する
手段が必要とされる。この目的で、エンコータと呼ばれ
る装置か多用されている。
転角などの移動量を計測し、これを電気信号に変換する
手段が必要とされる。この目的で、エンコータと呼ばれ
る装置か多用されている。
たとえば、ロークリ形のエンコーダについて説明すると
ロータリエンコーダは2回転にともなって発生するパル
ス数を計測するインクリメンタル形のものと、ロータに
記録したコードを読み取る方式の位置の絶対値信号を発
生するアブソリュート形のものがある。また、検出方式
には、光学式のものと磁気式のものがあるが、最近では
、安価で信頼性に優れたインクリメンタル形磁気式エン
コーダが多用されるようになってきた。
ロータリエンコーダは2回転にともなって発生するパル
ス数を計測するインクリメンタル形のものと、ロータに
記録したコードを読み取る方式の位置の絶対値信号を発
生するアブソリュート形のものがある。また、検出方式
には、光学式のものと磁気式のものがあるが、最近では
、安価で信頼性に優れたインクリメンタル形磁気式エン
コーダが多用されるようになってきた。
第10図は、従来の一般的なロータリ磁気式エンコーダ
1の説明図で、外周にN極2N、S極2Sの磁極を交互
等間隔に微細ピッチで多極磁化した多極磁極体を構成す
る磁気エンコーダ磁8i+2を有するマグネットロータ
3と径方向の空隙4を介して対向する位置に磁気抵抗(
効果)素子(MRセンサと言われている)5を対向配設
して形成している。なお、マグネットロータ3は、樹脂
マグネットにて形成した一体型のものであっても良く、
適宜なロータドラムの外周にマグネット層を塗布して形
成したもの何れのものであっても良い。
1の説明図で、外周にN極2N、S極2Sの磁極を交互
等間隔に微細ピッチで多極磁化した多極磁極体を構成す
る磁気エンコーダ磁8i+2を有するマグネットロータ
3と径方向の空隙4を介して対向する位置に磁気抵抗(
効果)素子(MRセンサと言われている)5を対向配設
して形成している。なお、マグネットロータ3は、樹脂
マグネットにて形成した一体型のものであっても良く、
適宜なロータドラムの外周にマグネット層を塗布して形
成したもの何れのものであっても良い。
上記磁気エンコーダ磁極2のN極2N、S極2Sそれぞ
れの1磁極幅は、略λ(電気角で180度]で表される
幅に等しい)幅で磁化されている。
れの1磁極幅は、略λ(電気角で180度]で表される
幅に等しい)幅で磁化されている。
また磁気抵抗素子5は1例えば強磁性体磁気抵抗効果素
子を用いるとして、先ず磁気エンコーダ1の原理を説明
するために、磁気抵抗素子5を構成する強磁性体薄膜で
形成された磁気抵抗効果を有する導体(磁気抵抗体)6
について第11図を用いて説明する。
子を用いるとして、先ず磁気エンコーダ1の原理を説明
するために、磁気抵抗素子5を構成する強磁性体薄膜で
形成された磁気抵抗効果を有する導体(磁気抵抗体)6
について第11図を用いて説明する。
この導体6は1例えば、数千へ [オングストロームつ
単位程度の厚みでNi−Co系、 Ni −Fe系の金
属薄膜(強磁性金属薄膜)をガラス等の基板に真空蒸着
やエツチング等の手段で形成することで上記磁気抵抗素
子5を形成できる。
単位程度の厚みでNi−Co系、 Ni −Fe系の金
属薄膜(強磁性金属薄膜)をガラス等の基板に真空蒸着
やエツチング等の手段で形成することで上記磁気抵抗素
子5を形成できる。
導体6は、第11図に示すように、これに流れる電流■
と磁界7どの方向が垂直となるように配設すると、磁界
7は、N極2NからS極2Sに向かう。
と磁界7どの方向が垂直となるように配設すると、磁界
7は、N極2NからS極2Sに向かう。
この導体6は、第12図に示すように磁界7内において
横方向の磁界7Xによって、抵抗値の減少をきたす。尚
、7Yは、縦方向の磁界を示す。
横方向の磁界7Xによって、抵抗値の減少をきたす。尚
、7Yは、縦方向の磁界を示す。
このときの導体6の抵抗の変化率は、数%で。
磁気エンコーダ磁極2の一磁極の幅を略λとしたとき、
略λ/4の位置における時の導体6の抵抗値をR1抵抗
の変化値をΔrとすると、磁極(2Nまたは2S)と導
体6の位相θ(−磁極幅2N、2Sをそれぞれ電気角で
2πとしたときの位相θとする)における抵抗値R(θ
)は。
略λ/4の位置における時の導体6の抵抗値をR1抵抗
の変化値をΔrとすると、磁極(2Nまたは2S)と導
体6の位相θ(−磁極幅2N、2Sをそれぞれ電気角で
2πとしたときの位相θとする)における抵抗値R(θ
)は。
R(θ)=lR1−Δr−cosθ (1)で表すこ
とができる。
とができる。
横方向の磁界7Xは1位相θ、導体6及び磁気エンコー
ダ磁極2の距離に関係し、導体6も、それに応じた抵抗
値Rをとる。
ダ磁極2の距離に関係し、導体6も、それに応じた抵抗
値Rをとる。
尚、磁気抵抗素子5の場合、ホール素子等の他の磁気セ
ンナと異なり、磁界中心(N極2N、S極2Sそれぞれ
の中間部のところの磁界状態)では、横方向の磁界が無
いため出力信号が変化しないという特徴がある。
ンナと異なり、磁界中心(N極2N、S極2Sそれぞれ
の中間部のところの磁界状態)では、横方向の磁界が無
いため出力信号が変化しないという特徴がある。
上記した1本の導体6を有する磁気抵抗素子5では、9
0度位相差のA相用、B相用の磁気エンコーダ信号を得
ることができないので、従来においては、第13図に示
すように2つの(実際には折り返しの導体があるため4
本の導体になる)導体6a、6a’ を略λ/2磁極幅
離した位置に設けて磁気抵抗素子5′を形成している。
0度位相差のA相用、B相用の磁気エンコーダ信号を得
ることができないので、従来においては、第13図に示
すように2つの(実際には折り返しの導体があるため4
本の導体になる)導体6a、6a’ を略λ/2磁極幅
離した位置に設けて磁気抵抗素子5′を形成している。
このように形成された磁気抵抗素子5′における導体6
a、6a’の形成すべき条件は、コ字状[−ヘアピン形
状]の導体6aと6a’が、互いに略λ2.′2磁極幅
位相が離れた位置で逆位相となるように形成されること
である。
a、6a’の形成すべき条件は、コ字状[−ヘアピン形
状]の導体6aと6a’が、互いに略λ2.′2磁極幅
位相が離れた位置で逆位相となるように形成されること
である。
導体6aの他端と導体6a’の一端が共通接続され、そ
の中間3中点出力端子用導電体12に接続している。導
体6aの一端は、端子用導電体13を介して電源電池1
4の正側に接続し、導体6a”の他端は、端子用導電体
15を介して電源電池16の負側に接続している。電源
電池14の負側と電源電池16の正側との接続点17と
出力端子用導電体12とから、出力端子]8−218−
1を取り出している。
の中間3中点出力端子用導電体12に接続している。導
体6aの一端は、端子用導電体13を介して電源電池1
4の正側に接続し、導体6a”の他端は、端子用導電体
15を介して電源電池16の負側に接続している。電源
電池14の負側と電源電池16の正側との接続点17と
出力端子用導電体12とから、出力端子]8−218−
1を取り出している。
かかる磁気抵抗素子5′によると、これらの導体6a、
6a’がマグネットロータ3の磁気エンコーダ磁8i!
2面に平行な磁界に感応して抵抗を減する。
6a’がマグネットロータ3の磁気エンコーダ磁8i!
2面に平行な磁界に感応して抵抗を減する。
この磁界成分は、マグネットロータ3の磁気エンコーダ
磁8ii2の磁極境界部で大きく、磁極中心部ではOで
あるので、略λ/′2磁極幅位相が異なる位置に設けら
れた導体6a、6a’は、マグネットロータ3の回転に
伴いて極性が変化する為に、中点の電位が0を横切る回
数を出力端子18−1.1.8−2から取り出して力ヴ
ントすることにより、ロータの回転数を計測できる。
磁8ii2の磁極境界部で大きく、磁極中心部ではOで
あるので、略λ/′2磁極幅位相が異なる位置に設けら
れた導体6a、6a’は、マグネットロータ3の回転に
伴いて極性が変化する為に、中点の電位が0を横切る回
数を出力端子18−1.1.8−2から取り出して力ヴ
ントすることにより、ロータの回転数を計測できる。
ところで、上記構成の磁気抵抗素子5′の導体6a、6
a’によると、マグネットロータ3の回転に伴う中点電
位の変化は、第14図に示すような幅の狭い出力信号波
形22.22’ となる場合が多い。これは、磁化ピッ
チに比べてマグネットロータ3と磁気抵抗素子5′の間
隔が短い場合。
a’によると、マグネットロータ3の回転に伴う中点電
位の変化は、第14図に示すような幅の狭い出力信号波
形22.22’ となる場合が多い。これは、磁化ピッ
チに比べてマグネットロータ3と磁気抵抗素子5′の間
隔が短い場合。
特に顕著に現れる。
このように電位がゼロに近い部分の多い幅の短い波形の
ゼロを横切る点の計測は、基準電圧の変動によって、特
にデジタル信号になおす場合には 誤差を含み易く、ま
たノイズによる誤動作を招きやすいという問題点があっ
た。
ゼロを横切る点の計測は、基準電圧の変動によって、特
にデジタル信号になおす場合には 誤差を含み易く、ま
たノイズによる誤動作を招きやすいという問題点があっ
た。
上記し、た磁気抵抗素子5゛によっては、A相及びB相
の磁気エンコーダ信号を得ることができないので、上記
した磁気抵抗素子5′を第15図に示すようにもう1個
用いて、これを略^/4磁極の間隔をおいて配設し、該
1個追加した磁気抵抗素子5“は、上記導体6a、6a
’に対応する導体を6b、6b’とし、これら4つの導
体6a6a″、6b、6b″を利用してA相用及びB相
用の2相の磁気エンコーダ信号を得るようにしている。
の磁気エンコーダ信号を得ることができないので、上記
した磁気抵抗素子5′を第15図に示すようにもう1個
用いて、これを略^/4磁極の間隔をおいて配設し、該
1個追加した磁気抵抗素子5“は、上記導体6a、6a
’に対応する導体を6b、6b’とし、これら4つの導
体6a6a″、6b、6b″を利用してA相用及びB相
用の2相の磁気エンコーダ信号を得るようにしている。
この2つの磁気抵抗素子5′は、A相の磁気エンコーダ
信号を得るために2つの導体6a6a’ と、B相の磁
気エンコーダ信号を得るために導体6b、6b’で形成
したものとなっており、導体6aと6a’は、互いに逆
位相となっており、また導体6bと6b’ も、互いに
逆位相となるように、導体6aと6b、及び6a と6
b’ とは、互いに略λ/4幅位相をずらして順次、形
成されている。
信号を得るために2つの導体6a6a’ と、B相の磁
気エンコーダ信号を得るために導体6b、6b’で形成
したものとなっており、導体6aと6a’は、互いに逆
位相となっており、また導体6bと6b’ も、互いに
逆位相となるように、導体6aと6b、及び6a と6
b’ とは、互いに略λ/4幅位相をずらして順次、形
成されている。
このように形成された2つの磁気抵抗素子5からの2相
の磁気エンコーダ信号を処理する回路としては6例えば
、第16図の方法がある。
の磁気エンコーダ信号を処理する回路としては6例えば
、第16図の方法がある。
この第16図に示す2個の磁気抵抗素子5′からなる磁
気エンコーダ信号処理回路8は、抵抗器9−1.・ ・
・、9−4により、ブリッジを構成して抵抗変化を電圧
変化に変換し1コンパレータ10−1..10−2によ
り、第17図(a)。
気エンコーダ信号処理回路8は、抵抗器9−1.・ ・
・、9−4により、ブリッジを構成して抵抗変化を電圧
変化に変換し1コンパレータ10−1..10−2によ
り、第17図(a)。
(b)に示すような略90°位相が異なる2つの矩形波
の磁気エンコーダ信号11−1.1i2を得ることがで
きるようにしている。
の磁気エンコーダ信号11−1.1i2を得ることがで
きるようにしている。
この矩形波の磁気エンコーダ信号11−1゜11−2を
カウンタによって計数すれば、磁気エンコーダの回転角
を計測できる。
カウンタによって計数すれば、磁気エンコーダの回転角
を計測できる。
上記第16図に示した磁気抵抗素子5′を用いた磁気エ
ンコーダ信号処理回路8は、磁気抵抗素子5゛の導体6
aと6a’ 、6bと6b’の接続点の中点電位の出力
電圧を磁気エンコーダ信号出力として利用したものであ
る。
ンコーダ信号処理回路8は、磁気抵抗素子5゛の導体6
aと6a’ 、6bと6b’の接続点の中点電位の出力
電圧を磁気エンコーダ信号出力として利用したものであ
る。
上記した磁気抵抗素子5′を用いた磁気エンロータでは
、上記のように磁気抵抗素子5′からの出力波形がゼロ
レベルを横切る点を計測する場合において、基準電圧の
変動によって、特に上記出力波形をデジタル信号になお
す場合に誤差を含み易く、またノイズによる誤動作を招
きやすいという問題点があり、精度の良い磁気エンコー
ダ信号を得ることができなかった。
、上記のように磁気抵抗素子5′からの出力波形がゼロ
レベルを横切る点を計測する場合において、基準電圧の
変動によって、特に上記出力波形をデジタル信号になお
す場合に誤差を含み易く、またノイズによる誤動作を招
きやすいという問題点があり、精度の良い磁気エンコー
ダ信号を得ることができなかった。
上記の問題・点を解決する方法について1本願発明者は
種々の検討を行ったが、略々均一な幅で。
種々の検討を行ったが、略々均一な幅で。
交互に多数の磁極(多極磁極体。上記磁気エンコーダ磁
極2が該当する)が設けられたマグネットロータと、こ
れに対向配置する磁気抵抗素子からなる磁気エンコーダ
において、磁気抵抗素子が上記多極磁極体の略λ磁極幅
に渡って順次連続して櫛歯状等に形成された磁気抵抗効
果を有する導体群によって構成され、該磁気抵抗効果を
有する導体群の中点に出力端子を設け、該出力端子から
磁気エンコーダ出力を得ることにより、矩形波(或は台
形波)に近い良好な信号が出力されることを見い出し1
本発明をなす動機に至った。
極2が該当する)が設けられたマグネットロータと、こ
れに対向配置する磁気抵抗素子からなる磁気エンコーダ
において、磁気抵抗素子が上記多極磁極体の略λ磁極幅
に渡って順次連続して櫛歯状等に形成された磁気抵抗効
果を有する導体群によって構成され、該磁気抵抗効果を
有する導体群の中点に出力端子を設け、該出力端子から
磁気エンコーダ出力を得ることにより、矩形波(或は台
形波)に近い良好な信号が出力されることを見い出し1
本発明をなす動機に至った。
磁気抵抗素子として、略λ磁極幅に渡る磁気抵抗効果を
有する導体群を一様に隣接配置して設ければ、これによ
る磁気抵抗素子の面積の増加は殆ど無く、これによるコ
ストの上昇、形状の大型化等の悪影響も殆どない。
有する導体群を一様に隣接配置して設ければ、これによ
る磁気抵抗素子の面積の増加は殆ど無く、これによるコ
ストの上昇、形状の大型化等の悪影響も殆どない。
このことを以下に第18図を用いて説明する。
第18図は第10図に示した磁気エンコーダ1に用いる
磁気抵抗素子19の説明図で、この磁気抵抗素子1つで
は、A相用の磁気抵抗素子19AとB和剤の磁気抵抗素
子19Bとで、90度位相差のA相及びB相の磁気エン
コーダ信号が得られるように構成したものを描いている
。
磁気抵抗素子19の説明図で、この磁気抵抗素子1つで
は、A相用の磁気抵抗素子19AとB和剤の磁気抵抗素
子19Bとで、90度位相差のA相及びB相の磁気エン
コーダ信号が得られるように構成したものを描いている
。
磁気抵抗素子19は、A相の磁気エンコーダ信号から略
λ/4磁極幅位相がずれたB相の磁気エンコーダ信号を
得ることができるように、複数の順次隣接して形成され
た櫛歯状の磁気抵抗効果を有する直線状の導体20群か
らなるA相用の磁気抵抗素子と、同じく複数の順次隣接
して形成された櫛歯状の磁気抵抗効果を有する直線状の
導体20群からなるB和剤の磁気抵抗素子19BをA相
用の磁気抵抗素子19Aから略(^+λ/′4)幅位相
がずれた点線で示すガラス基板等の絶縁基板25位置に
上記したような適宜な手段によって形成している。
λ/4磁極幅位相がずれたB相の磁気エンコーダ信号を
得ることができるように、複数の順次隣接して形成され
た櫛歯状の磁気抵抗効果を有する直線状の導体20群か
らなるA相用の磁気抵抗素子と、同じく複数の順次隣接
して形成された櫛歯状の磁気抵抗効果を有する直線状の
導体20群からなるB和剤の磁気抵抗素子19BをA相
用の磁気抵抗素子19Aから略(^+λ/′4)幅位相
がずれた点線で示すガラス基板等の絶縁基板25位置に
上記したような適宜な手段によって形成している。
磁気抵抗素子19を構成するA相用の磁気抵抗素子19
Aは、磁気エンコーダ磁極2(第10図参照)の略一磁
極幅λに渡って順次隣接して磁気抵抗効果を有する櫛歯
状に形成された複数の導体20群で形成され、略λ磁極
幅の範囲に渡って形成した導体20群を2分する磁気エ
ンコーダ磁極2の回転方向から見た中心に設けられた位
置の導体部20′位置から、中点出力端子用導電体12
Aを取り出すようにしている。該出力端子用導体導電体
12Aにより2分された図面に於いて左半分即ち、略λ
/2幅の範囲に渡って形成された導体20群を磁気抵抗
素子エレメント21Aとし。
Aは、磁気エンコーダ磁極2(第10図参照)の略一磁
極幅λに渡って順次隣接して磁気抵抗効果を有する櫛歯
状に形成された複数の導体20群で形成され、略λ磁極
幅の範囲に渡って形成した導体20群を2分する磁気エ
ンコーダ磁極2の回転方向から見た中心に設けられた位
置の導体部20′位置から、中点出力端子用導電体12
Aを取り出すようにしている。該出力端子用導体導電体
12Aにより2分された図面に於いて左半分即ち、略λ
/2幅の範囲に渡って形成された導体20群を磁気抵抗
素子エレメント21Aとし。
右半分即ち、略λ/2幅の範囲に渡って形成された導体
20群を磁気抵抗素子エレメント21A′と表すことと
する。
20群を磁気抵抗素子エレメント21A′と表すことと
する。
また、磁気抵抗素子19を構成するB和剤の磁気抵抗素
子19Bは、磁気エンコーダ磁極2(第10図参照)の
略−^磁極幅λに渡って順次隣接し磁気抵抗効果を有す
る櫛歯状に形成された複数の導体20群で形成され、略
λ磁極幅の範囲に渡って形成した導体20群を2分する
磁気エンコーダ磁極2の回転方向から見た中心に設けら
れた位置の導体部20”位置から、中点出力端子用導電
体12Bを取り出すようにしている。該出力端子用導体
導電体12Bにより2分された図面に於いて左半分即ち
、略λ/′2幅の範囲に渡って形成された導体20群を
磁気抵抗素子エレメント21Bとし、右半分即ち、略λ
/2幅の範囲に渡って形成された導体20群を磁気抵抗
素子エレメント21B”と表すこととする。
子19Bは、磁気エンコーダ磁極2(第10図参照)の
略−^磁極幅λに渡って順次隣接し磁気抵抗効果を有す
る櫛歯状に形成された複数の導体20群で形成され、略
λ磁極幅の範囲に渡って形成した導体20群を2分する
磁気エンコーダ磁極2の回転方向から見た中心に設けら
れた位置の導体部20”位置から、中点出力端子用導電
体12Bを取り出すようにしている。該出力端子用導体
導電体12Bにより2分された図面に於いて左半分即ち
、略λ/′2幅の範囲に渡って形成された導体20群を
磁気抵抗素子エレメント21Bとし、右半分即ち、略λ
/2幅の範囲に渡って形成された導体20群を磁気抵抗
素子エレメント21B”と表すこととする。
このようにすることによって、磁気エンコーダ磁極2の
略一磁極幅λに渡って、導体20群からなる互いに略(
^十λ/4)磁極幅だけ位相がずれて形成された。A相
用及びB和剤の磁気抵抗素子エレメント21Aと21A
°とからなる磁気抵抗素子19Aと、磁気抵抗素子エレ
メント21Bと21B゛とからなる磁気抵抗素子】、9
Bそれぞれを形成している。
略一磁極幅λに渡って、導体20群からなる互いに略(
^十λ/4)磁極幅だけ位相がずれて形成された。A相
用及びB和剤の磁気抵抗素子エレメント21Aと21A
°とからなる磁気抵抗素子19Aと、磁気抵抗素子エレ
メント21Bと21B゛とからなる磁気抵抗素子】、9
Bそれぞれを形成している。
また、L記のように構成することによって磁気抵抗素子
エレメント21 Aと21A’、磁気抵抗素子エレメン
ト21Bと21B′とは、互いに逆位相に形成されたも
のと同じになる。
エレメント21 Aと21A’、磁気抵抗素子エレメン
ト21Bと21B′とは、互いに逆位相に形成されたも
のと同じになる。
A相用の磁気抵抗素子19Aは、磁気抵抗素子エレメン
ト21Aの他端の導体20と磁気抵抗素子21A′の一
端の導体20とを共通接続し、その接続された中間を引
き出して中点出力端子用導電体12Aに接続している。
ト21Aの他端の導体20と磁気抵抗素子21A′の一
端の導体20とを共通接続し、その接続された中間を引
き出して中点出力端子用導電体12Aに接続している。
磁気抵抗素子エレメント2LAの一端の導体20は、端
子用導電体13Aを介して電源電池14Aの正側に接続
し磁気抵抗素子エレメント21A′の他端の導体20は
、端子用導電体15Aを介して電源電池16Aの負側に
接続している。電源電池14Aの負側と電源電池16A
の正側との接続点17Aと中点出力端子用導電体12A
とから、A相用磁気エンコーダ出力を取り出すための出
力端子18A−2,18A−1を取り出している。
子用導電体13Aを介して電源電池14Aの正側に接続
し磁気抵抗素子エレメント21A′の他端の導体20は
、端子用導電体15Aを介して電源電池16Aの負側に
接続している。電源電池14Aの負側と電源電池16A
の正側との接続点17Aと中点出力端子用導電体12A
とから、A相用磁気エンコーダ出力を取り出すための出
力端子18A−2,18A−1を取り出している。
またB相用の磁気抵抗素子19Bは、磁気抵抗素子21
Bの他端の導体20と磁気抵抗素子エレメント21B゛
の一端の導体20とを共通接続し、その接続された中間
を引き出して中点出力端子用導電体12Bに接続してい
る。磁気抵抗素子エレメント21Bの一端の導体20は
、端子用導電体13Bを介して電源電池14Bの正側に
接続し、磁気抵抗素子ニレメンl−218“の他端の導
体20は、端子用導電体15Bを介して電源電池16B
の負側に接続している。
Bの他端の導体20と磁気抵抗素子エレメント21B゛
の一端の導体20とを共通接続し、その接続された中間
を引き出して中点出力端子用導電体12Bに接続してい
る。磁気抵抗素子エレメント21Bの一端の導体20は
、端子用導電体13Bを介して電源電池14Bの正側に
接続し、磁気抵抗素子ニレメンl−218“の他端の導
体20は、端子用導電体15Bを介して電源電池16B
の負側に接続している。
電源電池14Bの負側と電源電池16Bの正側との接続
点17Bと中点出力端子用導電体12Bとから、B相用
磁気エンコーダ出力を取り出すための出力端子18B−
2,18B−1を取り出している。
点17Bと中点出力端子用導電体12Bとから、B相用
磁気エンコーダ出力を取り出すための出力端子18B−
2,18B−1を取り出している。
かかる磁気抵抗素子19によると、これらの磁気抵抗効
果を有する導体20群は1例えば第10図に示すマグネ
ットロータ3の磁気エンコーダ磁極2に平行な磁界に感
応して抵抗を減する。
果を有する導体20群は1例えば第10図に示すマグネ
ットロータ3の磁気エンコーダ磁極2に平行な磁界に感
応して抵抗を減する。
この磁界成分は、マグネットロータ3の磁気エンコーダ
磁極2の磁極境界部で大きく、磁極中心部では0である
ので、λの範囲に渡って形成された磁気抵抗素子19A
と19Bは、マグネットロータ3の回転に伴って極性が
変化する為に、中点の電位が0を横切る回数を出力端子
18A−1と18A−218B−1と18B−2から磁
気エンコーダ出力を取り出してカウントすることにより
ロータの回転数を計測できる。
磁極2の磁極境界部で大きく、磁極中心部では0である
ので、λの範囲に渡って形成された磁気抵抗素子19A
と19Bは、マグネットロータ3の回転に伴って極性が
変化する為に、中点の電位が0を横切る回数を出力端子
18A−1と18A−218B−1と18B−2から磁
気エンコーダ出力を取り出してカウントすることにより
ロータの回転数を計測できる。
ところで、上記構成の磁気抵抗素子19によると、マグ
ネットロータ3の回転に伴う中点電位の変化は、磁気抵
抗素子19Aの磁気抵抗素子エレメント21Aと21A
’、磁気抵抗素子19Bの磁気抵抗素子エレメント21
Bと21B′とがそれぞれ略λ/’2(nは0以上の整
数)磁極幅に渡って複数の導体20群によって形成され
ているために、当該磁気抵抗素子エレメント21Aと2
1A’ 21Bと21B′によって、第14図に示し
たと同じような波形が略λ/′2幅の範囲に渡って少し
づつずらせながら重ね合わせたように位相がずれた幅の
狭い信号波形群からなる2つの出力信号波形が得られる
と考えることができる。
ネットロータ3の回転に伴う中点電位の変化は、磁気抵
抗素子19Aの磁気抵抗素子エレメント21Aと21A
’、磁気抵抗素子19Bの磁気抵抗素子エレメント21
Bと21B′とがそれぞれ略λ/’2(nは0以上の整
数)磁極幅に渡って複数の導体20群によって形成され
ているために、当該磁気抵抗素子エレメント21Aと2
1A’ 21Bと21B′によって、第14図に示し
たと同じような波形が略λ/′2幅の範囲に渡って少し
づつずらせながら重ね合わせたように位相がずれた幅の
狭い信号波形群からなる2つの出力信号波形が得られる
と考えることができる。
従って、これら2つの複数の波形群からなる波形は、実
際には、積分された波形となるので2合成されたものと
なり、結果的には、中点の電位が台形波(若しくは矩形
波)の出力信号波形として出力端子18A−1と1.8
A−2,18B−1と18B−2から取り出すことがで
きる。
際には、積分された波形となるので2合成されたものと
なり、結果的には、中点の電位が台形波(若しくは矩形
波)の出力信号波形として出力端子18A−1と1.8
A−2,18B−1と18B−2から取り出すことがで
きる。
かかる2つの出力信号波形によれば、第14図に示した
幅の狭い一つの出力信号波形22゜22′と異なり、ゼ
ロに近い部分が少なくなるので、ゼロ電位を横切る点が
少なくなり、このゼロ点の計測は、基準電圧の変動によ
って誤差を含むことがなくなり、又ノイズも少なくなる
ため、ノイズの誤動作がなくなる。
幅の狭い一つの出力信号波形22゜22′と異なり、ゼ
ロに近い部分が少なくなるので、ゼロ電位を横切る点が
少なくなり、このゼロ点の計測は、基準電圧の変動によ
って誤差を含むことがなくなり、又ノイズも少なくなる
ため、ノイズの誤動作がなくなる。
上記のように磁気抵抗素子19Aと19Bを略(λ+λ
/4)磁極幅位相をずらして形成しておくことで、第1
6図に示す磁気エンコーダ信号処理回路8を用いれば、
第17図(a)、(b)に示すような略90° (略λ
/′4磁極幅)位相が異なる2つの矩形波の磁気エンコ
ーダ信号波形11−1.11−2を得ることができる。
/4)磁極幅位相をずらして形成しておくことで、第1
6図に示す磁気エンコーダ信号処理回路8を用いれば、
第17図(a)、(b)に示すような略90° (略λ
/′4磁極幅)位相が異なる2つの矩形波の磁気エンコ
ーダ信号波形11−1.11−2を得ることができる。
従って、これらの矩形波の磁気エンコーダ信号波形11
−1.11−2をカウンタによって計数すれば、磁気エ
ンコーダの回転角等を計測できる。
−1.11−2をカウンタによって計数すれば、磁気エ
ンコーダの回転角等を計測できる。
上記磁気抵抗素子19を用いたインクリメンタル形磁気
エンコーダは、非常に有用なものである。
エンコーダは、非常に有用なものである。
しかしながら、係る磁気抵抗素子19を用いた場合には
、当該磁気抵抗素子19が、A相用及びB相用の磁気エ
ンコーダ信号波形を得るには、この磁気抵抗素子19A
と19Bを2個用いて互いに略(λ+λ/4)磁極幅位
相をずらせて配設しなければならず、磁気抵抗素子19
そのものが大きくなり、当該磁気エンコーダが大型且つ
高価になる欠点があった。
、当該磁気抵抗素子19が、A相用及びB相用の磁気エ
ンコーダ信号波形を得るには、この磁気抵抗素子19A
と19Bを2個用いて互いに略(λ+λ/4)磁極幅位
相をずらせて配設しなければならず、磁気抵抗素子19
そのものが大きくなり、当該磁気エンコーダが大型且つ
高価になる欠点があった。
特にかかる磁気抵抗素子19を用いて複数相の磁気エン
コーダ信号波形を得ようとすると、複数個の磁気抵抗素
子からなる磁気抵抗素子を磁気エンコーダ磁極2の回転
方向に沿って互いに重ねないように位相をずらせて配置
しなければならないため、複数個の磁気抵抗素子19か
らなる磁気抵抗素子の幅が広くなり、マグネットロータ
3によっては、そのロータ径の大きさの制限上から。
コーダ信号波形を得ようとすると、複数個の磁気抵抗素
子からなる磁気抵抗素子を磁気エンコーダ磁極2の回転
方向に沿って互いに重ねないように位相をずらせて配置
しなければならないため、複数個の磁気抵抗素子19か
らなる磁気抵抗素子の幅が広くなり、マグネットロータ
3によっては、そのロータ径の大きさの制限上から。
当該複数個の磁気抵抗素子19からなる磁気抵抗素子を
配設できない欠点があった。また複相数の磁気エンコー
ダ信号波形を得るために、複数個の磁気抵抗素子を適宜
な位相をずらせて配置しなければならない事から、その
位置決め配設が厄介になる欠点を備えていた。かかる欠
点を解決するために、先に本発明者は更に次に示す改良
を試みた。
配設できない欠点があった。また複相数の磁気エンコー
ダ信号波形を得るために、複数個の磁気抵抗素子を適宜
な位相をずらせて配置しなければならない事から、その
位置決め配設が厄介になる欠点を備えていた。かかる欠
点を解決するために、先に本発明者は更に次に示す改良
を試みた。
上記の問題点を解決する方法について1本願発明者等は
、先に特願昭63−150361号(以下、先発明とい
う)にて開示しであるように。
、先に特願昭63−150361号(以下、先発明とい
う)にて開示しであるように。
略々均一な幅で、交互に多数の磁極(多極磁極体。上記
磁気エンコーダ磁極2が該当する)が設けられたマグネ
ットロータと、これに対向配置する磁気抵抗素子からな
る磁気エンコーダにおいて、第1の相及び第2の相の磁
気抵抗素子は略λ/4磁極幅の間隔をおいて略λ/4(
但し、λは多極磁極体の略一磁極の幅)磁極幅に渡って
磁気抵抗効果を有する複数の導体群によって構成された
第1及び第2の磁気抵抗素子エレメント群を設け、第1
の相及び第2の相の磁気抵抗素子それぞれの第1と第2
の磁気抵抗素子エレメント群の一端と他端との中点に出
力端子を設けて各相用の磁気エンコーダ信号波形を得る
ようにし、第1の相の磁気抵抗素子から上記多極磁極体
の移動方向に沿って略λ/4磁極幅位相がずれた位置に
第2の相の磁気抵抗素子を設けた磁気抵抗素子を構成す
ることにより、第18図に示す2相の磁気エンコーダの
ための磁気抵抗素子19の欠点を解消した。
磁気エンコーダ磁極2が該当する)が設けられたマグネ
ットロータと、これに対向配置する磁気抵抗素子からな
る磁気エンコーダにおいて、第1の相及び第2の相の磁
気抵抗素子は略λ/4磁極幅の間隔をおいて略λ/4(
但し、λは多極磁極体の略一磁極の幅)磁極幅に渡って
磁気抵抗効果を有する複数の導体群によって構成された
第1及び第2の磁気抵抗素子エレメント群を設け、第1
の相及び第2の相の磁気抵抗素子それぞれの第1と第2
の磁気抵抗素子エレメント群の一端と他端との中点に出
力端子を設けて各相用の磁気エンコーダ信号波形を得る
ようにし、第1の相の磁気抵抗素子から上記多極磁極体
の移動方向に沿って略λ/4磁極幅位相がずれた位置に
第2の相の磁気抵抗素子を設けた磁気抵抗素子を構成す
ることにより、第18図に示す2相の磁気エンコーダの
ための磁気抵抗素子19の欠点を解消した。
かかる改良した磁気抵抗素子を用いた磁気エンコーダに
よれば2幅を狭く構成できて尚且つ、磁気抵抗素子19
同様に、磁気抵抗効果を有する導体群の中点の出力端子
から矩形波(或は台形波)に近い良好な磁気エンコーダ
出力を得ることができる。
よれば2幅を狭く構成できて尚且つ、磁気抵抗素子19
同様に、磁気抵抗効果を有する導体群の中点の出力端子
から矩形波(或は台形波)に近い良好な磁気エンコーダ
出力を得ることができる。
かかる磁気抵抗素子は、これによる磁気抵抗素子の面積
の増加は殆ど無く、またこれによるコストの上昇、形状
の大型化等の悪影響も殆どないという利点がある。
の増加は殆ど無く、またこれによるコストの上昇、形状
の大型化等の悪影響も殆どないという利点がある。
なぜなら、この磁気抵抗素子19は、従来の磁気抵抗素
子を略λ/4磁極幅に渡って少しづつ位相をずらしなが
ら1重ね合わせて形成したものと考えることができる。
子を略λ/4磁極幅に渡って少しづつ位相をずらしなが
ら1重ね合わせて形成したものと考えることができる。
このような重ね合わせを行うと、第4図及び第5図に示
すと同様に出力波形は、矩形波(あるいは台形波)に近
づく。このような波形であれば、ゼロに近い期間が少な
いため、基準電圧の変動によるゼロクロス点の変化も少
なく、かかる波形をデジタル化した磁気エンコーダ信号
波形に直すのに都合良く、またノイズによる影響も少な
く、精度良好で信頼性の高い磁気エンコーダを得ること
ができる。
すと同様に出力波形は、矩形波(あるいは台形波)に近
づく。このような波形であれば、ゼロに近い期間が少な
いため、基準電圧の変動によるゼロクロス点の変化も少
なく、かかる波形をデジタル化した磁気エンコーダ信号
波形に直すのに都合良く、またノイズによる影響も少な
く、精度良好で信頼性の高い磁気エンコーダを得ること
ができる。
[発明が解決しようとしている問題点コかかる磁気エン
コーダについては1本発明の説明と重複する部分がある
ので、その詳細は本発明の実施例で説明していくが、こ
れ以前の従来の磁気エンコーダの場合、高分解能エンコ
ーダを構成する為には、多極磁極体2[磁気エンコーダ
磁極。第]O図参照]のN極2N、S極2Sの一磁極の
幅の磁化ピッチを狭くしていくことに着目していたわけ
である。
コーダについては1本発明の説明と重複する部分がある
ので、その詳細は本発明の実施例で説明していくが、こ
れ以前の従来の磁気エンコーダの場合、高分解能エンコ
ーダを構成する為には、多極磁極体2[磁気エンコーダ
磁極。第]O図参照]のN極2N、S極2Sの一磁極の
幅の磁化ピッチを狭くしていくことに着目していたわけ
である。
しかし1.小型高性能で且つ耐環境性などを考慮した優
れた磁気エンコーダを得ようとした場合多極磁極体2の
N極2N、S極2Sの磁極の磁化ピッチを狭くし過ぎる
と、各磁極の磁界密度が弱まってし才い感度特性が悪く
なり1種々の粂件を満足する性能の優れた高分解能磁気
エンコーダを得ることができない欠点があった。
れた磁気エンコーダを得ようとした場合多極磁極体2の
N極2N、S極2Sの磁極の磁化ピッチを狭くし過ぎる
と、各磁極の磁界密度が弱まってし才い感度特性が悪く
なり1種々の粂件を満足する性能の優れた高分解能磁気
エンコーダを得ることができない欠点があった。
すなわち、多極磁極体2のN極2N、S極2Sの磁極の
磁化ピッチは狭いに、ニジたことはないが、それは限度
のあるものであった。
磁化ピッチは狭いに、ニジたことはないが、それは限度
のあるものであった。
したがって1通常はn逓倍回路(ここでのriは2以上
の整数)という電気的手段を用いて分解能をトげている
わけであるが、一般のn逓倍回路は、せいぜい4逓倍回
路が普通で、これ以上の「l逓倍を許すと電気回路構成
が複雑になりすぎ、大型化且つ高価になり、実用性の無
いものになる欠点を生じていた。
の整数)という電気的手段を用いて分解能をトげている
わけであるが、一般のn逓倍回路は、せいぜい4逓倍回
路が普通で、これ以上の「l逓倍を許すと電気回路構成
が複雑になりすぎ、大型化且つ高価になり、実用性の無
いものになる欠点を生じていた。
こうした欠点を解消するために7本件出願人は、先に特
願昭62−9644号にて外径が僅かに4〜6cm程度
でありながら、数10−100万パルスの高分解能磁気
エンコーダを開発した。
願昭62−9644号にて外径が僅かに4〜6cm程度
でありながら、数10−100万パルスの高分解能磁気
エンコーダを開発した。
このような磁気エンコーダで2更に分解能を−」二げよ
うとすると、磁気エンコーダ磁極の磁化ピッチを非常に
微細にしていかなければならない。
うとすると、磁気エンコーダ磁極の磁化ピッチを非常に
微細にしていかなければならない。
なお、電気的な処理方法により上記のn逓倍回路を用い
ることも可能であるとしても、更に安価にするならば1
通常の4逓倍回路等を用いるのが得策である。また−F
記のn逓倍回路を用いるとしても、より高分解能のもの
を得たいとかの場合には、多極磁極体の外径とか長さが
同じである場合には、上記多極磁極体のN極、S極の磁
化ピッチを更に狭くするT夫が必要になる。
ることも可能であるとしても、更に安価にするならば1
通常の4逓倍回路等を用いるのが得策である。また−F
記のn逓倍回路を用いるとしても、より高分解能のもの
を得たいとかの場合には、多極磁極体の外径とか長さが
同じである場合には、上記多極磁極体のN極、S極の磁
化ピッチを更に狭くするT夫が必要になる。
しかし1分解能を旧げるために磁気ニジ:1−ダ磁極の
磁化ピッチを微細にすればするほど、上記した問題点を
伴うほか、その微細磁化が困難になり、その製造が困難
になるため、ロータ径等を拡大しなければならなかった
、またエアギャップも磁化ピッチ幅に応1.′、て狭く
する必要があり、精度の高い軸受が必要であり、振動等
による破損の恐れが生にでいた。
磁化ピッチを微細にすればするほど、上記した問題点を
伴うほか、その微細磁化が困難になり、その製造が困難
になるため、ロータ径等を拡大しなければならなかった
、またエアギャップも磁化ピッチ幅に応1.′、て狭く
する必要があり、精度の高い軸受が必要であり、振動等
による破損の恐れが生にでいた。
なお1分解能を上げようとすると、磁気エンコーダ磁極
の磁化ピッチを非常に微細にしていかなければならない
が、磁化ピッチを微細にすればするほど、磁気抵抗素子
の導体パターン間の距離が短くなり、製作が困難で、一
定品質のものを歩留まり良く、製造することが困難であ
った。
の磁化ピッチを非常に微細にしていかなければならない
が、磁化ピッチを微細にすればするほど、磁気抵抗素子
の導体パターン間の距離が短くなり、製作が困難で、一
定品質のものを歩留まり良く、製造することが困難であ
った。
[発明が解決しようとする課題]
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので。
表面に多極磁化した磁気エンコーダ磁極(多極磁極体)
を信頼性の維持が図れる幅で磁化し、且つ、磁気抵抗素
子の導体間の幅も信頼性を維持するために狭くする事無
く1例えば、ロータリ磁気エンコーダについて説明する
と、マグネットロタに対向して矩形波(又は台形波)の
2相の出力信号波形が得られる信頼性の高い磁気抵抗素
子を2組周方向に位相をずらせて並I\て4相とするこ
とで9信頼性の高い高分解能磁気エンコーダを極めて容
易且つ安価に得ることを課B(Sなされたものである。
を信頼性の維持が図れる幅で磁化し、且つ、磁気抵抗素
子の導体間の幅も信頼性を維持するために狭くする事無
く1例えば、ロータリ磁気エンコーダについて説明する
と、マグネットロタに対向して矩形波(又は台形波)の
2相の出力信号波形が得られる信頼性の高い磁気抵抗素
子を2組周方向に位相をずらせて並I\て4相とするこ
とで9信頼性の高い高分解能磁気エンコーダを極めて容
易且つ安価に得ることを課B(Sなされたものである。
即ち従来、複相数の磁気エンコーダ信号を得るために、
従来のようにマグネ・ソ)・ロータの径の拡大や長い距
離に渡って磁気抵抗素子を複数個周方向に沿って並べる
ことなく、従って幅を狭く構成できる4相の磁気エンコ
ーダ信号が得られる磁気抵抗素子を形成して、この4相
の磁気エンコーダ信号をそのまま4相信号として利用し
たり、あるいはこの4相の磁気エンコーダ信号を公知の
波形成形、論理回路を駆使して90°位相差の2相の磁
気エンコーダ信号として取り出すことで、信頼性の高い
高分解能磁気エンコーダを極めて容易且つ安価に得るよ
うにすることを課顕になされたものである。
従来のようにマグネ・ソ)・ロータの径の拡大や長い距
離に渡って磁気抵抗素子を複数個周方向に沿って並べる
ことなく、従って幅を狭く構成できる4相の磁気エンコ
ーダ信号が得られる磁気抵抗素子を形成して、この4相
の磁気エンコーダ信号をそのまま4相信号として利用し
たり、あるいはこの4相の磁気エンコーダ信号を公知の
波形成形、論理回路を駆使して90°位相差の2相の磁
気エンコーダ信号として取り出すことで、信頼性の高い
高分解能磁気エンコーダを極めて容易且つ安価に得るよ
うにすることを課顕になされたものである。
[問題点を解決する手段]
上記の問題点は略々均一な幅でN極、S極の磁極が多数
個設けられた多極磁極体と、該多極磁極体に対向配置さ
れる磁気抵抗素子とからなる磁気エンコーダで”あって
、下記■乃至■の構成要素からなる磁気抵抗素子を用い
た磁気エンコーダを提供することによって解決した。
個設けられた多極磁極体と、該多極磁極体に対向配置さ
れる磁気抵抗素子とからなる磁気エンコーダで”あって
、下記■乃至■の構成要素からなる磁気抵抗素子を用い
た磁気エンコーダを提供することによって解決した。
精成要素■:各相の磁気抵抗素子は互いに略λ/2く但
し、λは多極磁極体の略一磁極の幅)磁極幅の間隔離れ
た位置に略λ/4磁極幅に渡って磁気抵抗効果を有する
複数の導体群によって構成されてた第1及び第2の磁気
抵抗素子エレメント群を備えていること。
し、λは多極磁極体の略一磁極の幅)磁極幅の間隔離れ
た位置に略λ/4磁極幅に渡って磁気抵抗効果を有する
複数の導体群によって構成されてた第1及び第2の磁気
抵抗素子エレメント群を備えていること。
構成要素■:上記各相の磁気抵抗素子の第1と第2の磁
気抵抗素子エレメント群の一端と他端との中点に端子を
設けて各相用の磁気エンコーダ信号を得るための出力端
子若しくは電源端子として利用していること。
気抵抗素子エレメント群の一端と他端との中点に端子を
設けて各相用の磁気エンコーダ信号を得るための出力端
子若しくは電源端子として利用していること。
構成要素■:上記第1及び第2の磁気抵抗素子エレメン
ト群からなる第1の相の磁気抵抗素子を設けていること
。
ト群からなる第1の相の磁気抵抗素子を設けていること
。
構成要素■:第1の相の磁気抵抗素子から上記多極磁極
体の移動方向に沿って略λ/4磁極幅位相がずれた位置
に第2の相の磁気抵抗素子を設けていること。
体の移動方向に沿って略λ/4磁極幅位相がずれた位置
に第2の相の磁気抵抗素子を設けていること。
構成要素■:上記第1の相の磁気抵抗素子から上記多極
磁極体の移動方向に沿って略(λ+λ/8)磁極幅位相
がずれた位置に第3の相の磁気抵抗素子を設けているこ
と。
磁極体の移動方向に沿って略(λ+λ/8)磁極幅位相
がずれた位置に第3の相の磁気抵抗素子を設けているこ
と。
構成要素■:第3の相の磁気抵抗素子から上記多極磁極
体の移動方向に沿って略λ/4磁極幅位相がずれた位置
に第4の磁気抵抗素子を設けていること。
体の移動方向に沿って略λ/4磁極幅位相がずれた位置
に第4の磁気抵抗素子を設けていること。
[発明の作用]
本発明の磁気エンコーダでは、比較的低分解の磁気エン
コーダ磁極に対向して配設された第1乃至第4の相の磁
気抵抗素子の出力端子から位相のずれた4相の磁気エン
コーダ出力を得ることにより、矩形波(或は台形波)に
近い良好な信号が出力される。各相の磁気抵抗素子は、
略λ/4磁極幅に渡り磁気抵抗効果を有する導体群を一
様に隣接配置して設けているため、従来の磁気抵抗素子
5′を略λ/4磁極幅に渡って少しづつ位相をずらしな
がら1重ね合わせて形成したものと考えることができる
ため、第3図及び第5図に示すように出力波形は2位相
のずれた矩形波(あるいは台形波)の4相の磁気エンコ
ーダ信号波形が得られる。この信号波形は、ゼロに近い
期間が少ないため、基準電圧の変動によるゼロクロス点
の変化も少なく、かかる波形をデジタル化した磁気エン
コーダ信号波形に直すのに都合良く、またノイズによる
影響も少なく、精度良好で信頼性の高い磁気エンコーダ
を得ることができる。
コーダ磁極に対向して配設された第1乃至第4の相の磁
気抵抗素子の出力端子から位相のずれた4相の磁気エン
コーダ出力を得ることにより、矩形波(或は台形波)に
近い良好な信号が出力される。各相の磁気抵抗素子は、
略λ/4磁極幅に渡り磁気抵抗効果を有する導体群を一
様に隣接配置して設けているため、従来の磁気抵抗素子
5′を略λ/4磁極幅に渡って少しづつ位相をずらしな
がら1重ね合わせて形成したものと考えることができる
ため、第3図及び第5図に示すように出力波形は2位相
のずれた矩形波(あるいは台形波)の4相の磁気エンコ
ーダ信号波形が得られる。この信号波形は、ゼロに近い
期間が少ないため、基準電圧の変動によるゼロクロス点
の変化も少なく、かかる波形をデジタル化した磁気エン
コーダ信号波形に直すのに都合良く、またノイズによる
影響も少なく、精度良好で信頼性の高い磁気エンコーダ
を得ることができる。
特に1本発明の磁気抵抗素子を有する磁気エンコ−ダは
、比較的低分解能の磁気エンコーダの磁気エンコーダ磁
極に対向して配設された磁気抵抗素子から4相の磁気エ
ンコーダ信号が得られるので、従来の磁気エンコーダに
比較して2倍の分解能を持つ磁気エンコーダを構成でき
る。こうした4相の磁気エンコーダ信号は1例えば、最
も安価な公知の2逓倍回路を用いて波形成形して逓倍す
ることで、更に分解能を上げることができ、また更に分
解能を上げるために、論理回路などを駆使した安価なn
逓倍回路などを利用すれば(通常。
、比較的低分解能の磁気エンコーダの磁気エンコーダ磁
極に対向して配設された磁気抵抗素子から4相の磁気エ
ンコーダ信号が得られるので、従来の磁気エンコーダに
比較して2倍の分解能を持つ磁気エンコーダを構成でき
る。こうした4相の磁気エンコーダ信号は1例えば、最
も安価な公知の2逓倍回路を用いて波形成形して逓倍す
ることで、更に分解能を上げることができ、また更に分
解能を上げるために、論理回路などを駆使した安価なn
逓倍回路などを利用すれば(通常。
安価なn逓倍回路としては8逓倍回路を用いることがで
きる)、多数のパルス信号を得ることができ1分解能を
上げた磁気エンコーダを極めて容易に構成することがで
きる。
きる)、多数のパルス信号を得ることができ1分解能を
上げた磁気エンコーダを極めて容易に構成することがで
きる。
マグネットロータは、低分解な多極磁化で済むので、磁
極間は大きくて済むことになる。例えば、ロータリタイ
プ磁気式エンコーダについて説明すると1分解能が等し
ければ小径のマグネットロータを用いることができるた
め小型且つ安価に量産でき、マグネットロータ径が等し
ければ、また磁気抵抗素子もそれに合わせた信頼性の高
いものを容易に製作することができる。特に、ロータリ
形磁気式エンコーダの場合、複数個の磁気抵抗素子エレ
メントを周方向に多数組を配設するには、マグネットロ
ータ外周が円弧状をしているため2それに合わせた幅の
広いものを一つの素子として形成したり、配設すること
は厄介であるが。
極間は大きくて済むことになる。例えば、ロータリタイ
プ磁気式エンコーダについて説明すると1分解能が等し
ければ小径のマグネットロータを用いることができるた
め小型且つ安価に量産でき、マグネットロータ径が等し
ければ、また磁気抵抗素子もそれに合わせた信頼性の高
いものを容易に製作することができる。特に、ロータリ
形磁気式エンコーダの場合、複数個の磁気抵抗素子エレ
メントを周方向に多数組を配設するには、マグネットロ
ータ外周が円弧状をしているため2それに合わせた幅の
広いものを一つの素子として形成したり、配設すること
は厄介であるが。
本発明によると4相の磁気エンコーダ信号が得られる】
個の幅の狭い磁気抵抗素子に構成できるので、素子の引
き出し端子部を形成するのも極めて容易になる。
個の幅の狭い磁気抵抗素子に構成できるので、素子の引
き出し端子部を形成するのも極めて容易になる。
また1通常の2相の磁気エンコーダの場合、その一つの
相か何らかの原因により故障した際には、正逆回転方向
のエンコーダ信号の検出ができなくなるが1本発明では
、4相の磁気エンコーダ信号を基準としているために、
隣接するデジタルのエンコーダ信号に合わせて判別する
ことができるようにしておけば、信頼性の点でも有利な
磁気エンコーダを得ることができる。
相か何らかの原因により故障した際には、正逆回転方向
のエンコーダ信号の検出ができなくなるが1本発明では
、4相の磁気エンコーダ信号を基準としているために、
隣接するデジタルのエンコーダ信号に合わせて判別する
ことができるようにしておけば、信頼性の点でも有利な
磁気エンコーダを得ることができる。
[実施例]
本発明は、リニア形磁気エンコーダについても適用かあ
るが、説明が重複するため、以下に示す実施例では、ロ
ータリ形磁気エンコーダについて説明する。
るが、説明が重複するため、以下に示す実施例では、ロ
ータリ形磁気エンコーダについて説明する。
第1図は本発明の磁気エンコーダに用いるための磁気抵
抗素子29の拡大説明図で、第2図は同磁気抵抗素子2
9の分解斜視図、第3図は第1図及び第2図の磁気抵抗
素子29を用いた場合の本発明の詳細な説明するため説
明図、第4図は本発明に用いた磁気抵抗素子のA相用の
磁気エンコダの出力信号を示す波形図、第5図は本発明
に用いた磁気抵抗素子のA相用乃至Y)相用の磁気エン
コーダの出力信号を示す波形図、第6図は磁気抵抗素子
29A、、29B、29C及び29D群をブリッジ精成
した回路図、第7図は波形成形回路を含むn逓倍回路図
、第8図は各部波形図である。
抗素子29の拡大説明図で、第2図は同磁気抵抗素子2
9の分解斜視図、第3図は第1図及び第2図の磁気抵抗
素子29を用いた場合の本発明の詳細な説明するため説
明図、第4図は本発明に用いた磁気抵抗素子のA相用の
磁気エンコダの出力信号を示す波形図、第5図は本発明
に用いた磁気抵抗素子のA相用乃至Y)相用の磁気エン
コーダの出力信号を示す波形図、第6図は磁気抵抗素子
29A、、29B、29C及び29D群をブリッジ精成
した回路図、第7図は波形成形回路を含むn逓倍回路図
、第8図は各部波形図である。
第1図及び第2図を参照して2本発明の実施例では、第
10図に示す従来の一般的なロータリ形磁気エンコーダ
1同様に外周にそれぞれ略λの磁極幅でN極2N、S極
2Sの磁極を交互等間隔に微細ピッチで多極磁化した磁
気エンコーダ磁極2を有するマグネットロータ3と径方
向の空隙4を介して対向する位置に磁気抵抗素子(MR
センサ)29を対向配設してインクリメンタル形磁気エ
ンコーダを形成している。この磁気抵抗素子2つでは、
4相の磁気エンコーダを構成するために、第1の相乃至
第4の相の磁気抵抗素子29A、29B、29C,29
Dを備えて4相の磁気エンコーダ信号を得ることができ
るように構成している。
10図に示す従来の一般的なロータリ形磁気エンコーダ
1同様に外周にそれぞれ略λの磁極幅でN極2N、S極
2Sの磁極を交互等間隔に微細ピッチで多極磁化した磁
気エンコーダ磁極2を有するマグネットロータ3と径方
向の空隙4を介して対向する位置に磁気抵抗素子(MR
センサ)29を対向配設してインクリメンタル形磁気エ
ンコーダを形成している。この磁気抵抗素子2つでは、
4相の磁気エンコーダを構成するために、第1の相乃至
第4の相の磁気抵抗素子29A、29B、29C,29
Dを備えて4相の磁気エンコーダ信号を得ることができ
るように構成している。
第1の相の磁気抵抗素子29A〈以下2A相用磁気抵抗
素子29Aという)は、C相分の磁気抵抗素子エレメン
ト29aとa′相分の磁気抵抗素子工しメント29a′
とを有する。このA相用磁気抵抗素子29AからA相(
第1の相)の磁気エンコーダ信号が得られるようにしで
ある。
素子29Aという)は、C相分の磁気抵抗素子エレメン
ト29aとa′相分の磁気抵抗素子工しメント29a′
とを有する。このA相用磁気抵抗素子29AからA相(
第1の相)の磁気エンコーダ信号が得られるようにしで
ある。
またb相分の磁気抵抗素子エレメント29bとb′相分
の磁気抵抗素子エレメント29b゛とで第2の相の磁気
抵抗素子29B(以下、B相用磁気抵抗素子29Bとい
う)を形成し、このB相用磁気抵抗素子29BからB相
の磁気エンコーダ信号が得られるようにしである。
の磁気抵抗素子エレメント29b゛とで第2の相の磁気
抵抗素子29B(以下、B相用磁気抵抗素子29Bとい
う)を形成し、このB相用磁気抵抗素子29BからB相
の磁気エンコーダ信号が得られるようにしである。
第3の相の磁気抵抗素子29C(以下、C相用磁気抵抗
素子29Cという)は、C相分の磁気抵抗素子エレメン
ト29CとC′相分の磁気抵抗素子エレメント29C′
とを有する。このC相用磁気抵抗素子29CからC相(
第3の相)の磁気エンコーダ信号が得られるようにしで
ある。
素子29Cという)は、C相分の磁気抵抗素子エレメン
ト29CとC′相分の磁気抵抗素子エレメント29C′
とを有する。このC相用磁気抵抗素子29CからC相(
第3の相)の磁気エンコーダ信号が得られるようにしで
ある。
またC相分の磁気抵抗素子エレメント29dとd′相分
の磁気抵抗素子エレメント29d“とで第4の相の磁気
抵抗素子29D(以下、D相用磁気抵抗素子29Dとい
う)を形成し、このD相用磁気抵抗素子29DからD相
の磁気エンコーダ信号が得られるようにしである。
の磁気抵抗素子エレメント29d“とで第4の相の磁気
抵抗素子29D(以下、D相用磁気抵抗素子29Dとい
う)を形成し、このD相用磁気抵抗素子29DからD相
の磁気エンコーダ信号が得られるようにしである。
A相用乃至り相用磁気抵抗素子29A、29B、29C
,29Dは、これを構成するC相分の磁気抵抗素子エレ
メント29aとa゛相分磁気抵抗素子エレメント29a
″、b相分の磁気抵抗素子エレメント29bとb′相分
の磁気抵抗素子エレメント29b”、C相分の磁気抵抗
素子エレメント29cとC′相分の磁気抵抗素子エレメ
ント29C″及びC相分の磁気抵抗素子エレメント29
dとd°相分の磁気抵抗素子エレメント29d゛とが、
磁気エンコーダ磁極2の回転方向に沿って互いに略λ/
4磁極幅位相がずれた絶縁基板26位置に形成されてい
る。
,29Dは、これを構成するC相分の磁気抵抗素子エレ
メント29aとa゛相分磁気抵抗素子エレメント29a
″、b相分の磁気抵抗素子エレメント29bとb′相分
の磁気抵抗素子エレメント29b”、C相分の磁気抵抗
素子エレメント29cとC′相分の磁気抵抗素子エレメ
ント29C″及びC相分の磁気抵抗素子エレメント29
dとd°相分の磁気抵抗素子エレメント29d゛とが、
磁気エンコーダ磁極2の回転方向に沿って互いに略λ/
4磁極幅位相がずれた絶縁基板26位置に形成されてい
る。
また各C相分の磁気抵抗素子エレメント29a、a’相
分の磁気抵抗素子エレメント29a’ 、b相分の磁気
抵抗素子エレメント29b、b’相分の磁気抵抗素子エ
レメント29b’ 、c相分の磁気抵抗素子エレメント
29c、c’相分の磁気抵抗素子エレメント29c“、
C相分の磁気抵抗素子エレメント29d及びd′相分の
磁気抵抗素子エレメント2つd′は、それぞれ複数の順
次隣接して形成された櫛歯状の磁気抵抗効果を有する直
線状の導体20群を略λ/4磁極幅に渡って形成してい
る。
分の磁気抵抗素子エレメント29a’ 、b相分の磁気
抵抗素子エレメント29b、b’相分の磁気抵抗素子エ
レメント29b’ 、c相分の磁気抵抗素子エレメント
29c、c’相分の磁気抵抗素子エレメント29c“、
C相分の磁気抵抗素子エレメント29d及びd′相分の
磁気抵抗素子エレメント2つd′は、それぞれ複数の順
次隣接して形成された櫛歯状の磁気抵抗効果を有する直
線状の導体20群を略λ/4磁極幅に渡って形成してい
る。
そして、磁気抵抗素子エレメント29A、29B、29
C及び29Dを構成するC相、a′相。
C及び29Dを構成するC相、a′相。
b相1b°相、C相、c“相、C相及びa′相の磁気抵
抗素子エレメント29a、29a29b、29b’ 、
29c、29c’ 、29d及び2つd′の上面には上
記絶縁基板26とほぼ同じ大きさに形成された薄膜絶縁
体30が施されていて、この薄膜絶縁体30によって上
記磁気抵抗素子エレメント29A、29B、29C及び
29Dを保護している。
抗素子エレメント29a、29a29b、29b’ 、
29c、29c’ 、29d及び2つd′の上面には上
記絶縁基板26とほぼ同じ大きさに形成された薄膜絶縁
体30が施されていて、この薄膜絶縁体30によって上
記磁気抵抗素子エレメント29A、29B、29C及び
29Dを保護している。
上記磁気抵抗素子29の構成を更に詳細に以下に説明す
る。
る。
先ず0度の位置から始まって、順次、C相の磁気抵抗素
子エレメント29a、b相の磁気抵抗素子素子エレメン
ト29b、a’相の磁気抵抗エレメント29a’ 、b
’相の磁気抵抗素子ニレメン)29))“、C相の磁気
抵抗素子エレメント29c、C相の磁気抵抗素子エレメ
ント29d2C″相の磁気抵抗素子エレメント290′
及びa′相の磁気抵抗素子エレメント29d′を複数の
磁気抵抗を有する導体20によって略λ/4磁極幅の範
囲に渡って形成したものを、それぞれ略0度、略λ/4
度、略λ/2度、略3λ/4度。
子エレメント29a、b相の磁気抵抗素子素子エレメン
ト29b、a’相の磁気抵抗エレメント29a’ 、b
’相の磁気抵抗素子ニレメン)29))“、C相の磁気
抵抗素子エレメント29c、C相の磁気抵抗素子エレメ
ント29d2C″相の磁気抵抗素子エレメント290′
及びa′相の磁気抵抗素子エレメント29d′を複数の
磁気抵抗を有する導体20によって略λ/4磁極幅の範
囲に渡って形成したものを、それぞれ略0度、略λ/4
度、略λ/2度、略3λ/4度。
略(λ+λ/8)度、略(λ+λ/′8+λ/4)度、
略(λ+λ/8+^/2)度、略(λ十λ/8十3λ/
′4)度の角度だけ位相がずれた位置の絶縁基板26上
に形成している。
略(λ+λ/8+^/2)度、略(λ十λ/8十3λ/
′4)度の角度だけ位相がずれた位置の絶縁基板26上
に形成している。
尚、上記薄膜絶縁体30は、後記する出力端子用導電体
12A、12B、12C,12C,13A、13B、1
3C,13D、15A、15B。
12A、12B、12C,12C,13A、13B、1
3C,13D、15A、15B。
15C,15Dを露出しなければならないために5上記
薄膜絶縁体30に端子露出用切欠部30aを形成してい
る。これらの切欠部30aが他のそれらとは、一致しな
い位置に形成する必要があるため、上記端子用導電体1
2A、12B。
薄膜絶縁体30に端子露出用切欠部30aを形成してい
る。これらの切欠部30aが他のそれらとは、一致しな
い位置に形成する必要があるため、上記端子用導電体1
2A、12B。
12C,12C,13A、13B、13C,13D、1
5A、15B、15C,15Dは、他の端子と重ならな
い位置に適宜な幅に形成する必要がある。
5A、15B、15C,15Dは、他の端子と重ならな
い位置に適宜な幅に形成する必要がある。
磁気抵抗素子29を構成するA相用磁気抵抗素子29A
は、第1図及び第2図に示すように磁気エンコーダ磁極
2(第10図参照)の略λ/4磁極幅に渡って順次隣接
して磁気抵抗効果を有する櫛歯状に複数の導体20群で
形成されたC相用磁気抵抗素子エレメント29aと、該
C相用磁気抵抗素子エレメント29aから略λ/4磁極
幅の間隔だけおいた略λ/′2度位置から略λ/4磁極
幅に渡ってC相用磁気抵抗素子エレメント29aと同様
に形成したa′相の磁気抵抗素子エレメント29a′と
を2分する中心に設けられた位置の導体部20’位置か
ら、中点出力端子用導電体12Aを取り出すようにして
いる。
は、第1図及び第2図に示すように磁気エンコーダ磁極
2(第10図参照)の略λ/4磁極幅に渡って順次隣接
して磁気抵抗効果を有する櫛歯状に複数の導体20群で
形成されたC相用磁気抵抗素子エレメント29aと、該
C相用磁気抵抗素子エレメント29aから略λ/4磁極
幅の間隔だけおいた略λ/′2度位置から略λ/4磁極
幅に渡ってC相用磁気抵抗素子エレメント29aと同様
に形成したa′相の磁気抵抗素子エレメント29a′と
を2分する中心に設けられた位置の導体部20’位置か
ら、中点出力端子用導電体12Aを取り出すようにして
いる。
磁気抵抗素子29を構成するB相用磁気抵抗素子29B
は、磁気エンコーダ磁極2の略λ/4磁極幅に渡って順
次隣接して磁気抵抗効果を有する櫛歯状に複数の導体2
0群で形成されたb相用磁気抵抗素子エレメント29b
と、該す相用磁気抵抗素子エレメント29bから略λ/
4磁極幅の間隔だけおいた略λ/′2度位置から略λ/
4磁極幅に渡ってb相用磁気抵抗素子エレメント29b
と同様に形成したb′相の磁気抵抗素子エレメント29
b゛とを2分する中心に設けられた位置の導体部20′
位置から、中点出力端子用導電体12Bを取り出すよう
にしている。
は、磁気エンコーダ磁極2の略λ/4磁極幅に渡って順
次隣接して磁気抵抗効果を有する櫛歯状に複数の導体2
0群で形成されたb相用磁気抵抗素子エレメント29b
と、該す相用磁気抵抗素子エレメント29bから略λ/
4磁極幅の間隔だけおいた略λ/′2度位置から略λ/
4磁極幅に渡ってb相用磁気抵抗素子エレメント29b
と同様に形成したb′相の磁気抵抗素子エレメント29
b゛とを2分する中心に設けられた位置の導体部20′
位置から、中点出力端子用導電体12Bを取り出すよう
にしている。
磁気抵抗素子2つを構成するC相用磁気抵抗素子29C
は、磁気エンコーダ磁極2の略λ/4磁極幅に渡って順
次隣接して磁気抵抗効果を有する櫛歯状に複数の導体2
0群で形成されプこC〕相川用気抵抗素子イエメンl−
29cと、該C相用磁気抵抗素イエ17メンh29cが
ら略λ/4磁極幅の間隔な(プおいな略λ 2度位置か
ら略λ/4磁極幅に渡−)てC相用磁気抵抗素子ニレメ
ンl□ 29 cと同様に形成した(・′相の磁気抵抗
素子エレメント29(どを2分する中心に設けられた位
置の導体部20”位置から、中点出力端子用導電体12
Cを取り出すようにしている。
は、磁気エンコーダ磁極2の略λ/4磁極幅に渡って順
次隣接して磁気抵抗効果を有する櫛歯状に複数の導体2
0群で形成されプこC〕相川用気抵抗素子イエメンl−
29cと、該C相用磁気抵抗素イエ17メンh29cが
ら略λ/4磁極幅の間隔な(プおいな略λ 2度位置か
ら略λ/4磁極幅に渡−)てC相用磁気抵抗素子ニレメ
ンl□ 29 cと同様に形成した(・′相の磁気抵抗
素子エレメント29(どを2分する中心に設けられた位
置の導体部20”位置から、中点出力端子用導電体12
Cを取り出すようにしている。
また、磁気抵抗素子29を構成するD相用磁気抵抗素子
291つは、磁気エンコーダ磁極2の略λ/4磁極幅に
渡って順次隣接して磁気抵抗効果分有する@歯状に複数
の導体20群で形成された(」相用磁気抵抗素子ニレメ
ンt−29tiと、該d相/f(磁気抵抗素イエしメン
1−29 dから略λ2′、4磁極幅の間隔たけおいた
略λy’ 2度位置から略λ7・1磁極幅に渡ってC相
用磁気抵抗素子ニレメン1−29 ciと同様に形成し
たd”相の磁気抵抗素子工しメント29d°とを2分す
る中心に設けられた位置の導体部20′位置から、中点
出力端子用導電体1.2 Dを戚り出ずようにしている
。
291つは、磁気エンコーダ磁極2の略λ/4磁極幅に
渡って順次隣接して磁気抵抗効果分有する@歯状に複数
の導体20群で形成された(」相用磁気抵抗素子ニレメ
ンt−29tiと、該d相/f(磁気抵抗素イエしメン
1−29 dから略λ2′、4磁極幅の間隔たけおいた
略λy’ 2度位置から略λ7・1磁極幅に渡ってC相
用磁気抵抗素子ニレメン1−29 ciと同様に形成し
たd”相の磁気抵抗素子工しメント29d°とを2分す
る中心に設けられた位置の導体部20′位置から、中点
出力端子用導電体1.2 Dを戚り出ずようにしている
。
以上のように磁気抵抗素子29を形成することによって
a相とa′相の磁気抵抗素子ニレメン1−29aと29
a’ 、b相とb゛相の磁気抵抗上しメント29bと2
9b、c相とC″相の磁気抵抗素子エレメント29cと
29c’ 、d相とd。
a相とa′相の磁気抵抗素子ニレメン1−29aと29
a’ 、b相とb゛相の磁気抵抗上しメント29bと2
9b、c相とC″相の磁気抵抗素子エレメント29cと
29c’ 、d相とd。
相の磁気抵抗上しメンI−29dと29d”とは。
互いに逆位相に形成されたものと同じになる。
A相用の磁気抵抗素子29Aは、C相用の磁気抵抗素子
ニレメンI−29aの他端の導体20とa°相用の磁気
抵抗素子エレメント298゛の一端の導体20とを共通
接続し、その接続された中間を引き出して中点出力端子
用導電体12Aに接続している。C相用の磁気抵抗素子
エレメント29aの一端の導体20は、端子用導電体1
3Aを介して電源電池14Aの正側に接続し、a゛相用
磁気抵抗素子ニレメンl〜29a′の他端の導体20は
、端子用導電体15Aを介して電源電池1.6Aの負側
に接続している。
ニレメンI−29aの他端の導体20とa°相用の磁気
抵抗素子エレメント298゛の一端の導体20とを共通
接続し、その接続された中間を引き出して中点出力端子
用導電体12Aに接続している。C相用の磁気抵抗素子
エレメント29aの一端の導体20は、端子用導電体1
3Aを介して電源電池14Aの正側に接続し、a゛相用
磁気抵抗素子ニレメンl〜29a′の他端の導体20は
、端子用導電体15Aを介して電源電池1.6Aの負側
に接続している。
電源電池14Aの負側と電源電池16Aの正側との接続
点17Aと中点出力端子用導電体12Aとから、A相用
磁気エンコータ出力を取り出ず′/::めの出力端子−
18A−1、18A−2を取り出している。
点17Aと中点出力端子用導電体12Aとから、A相用
磁気エンコータ出力を取り出ず′/::めの出力端子−
18A−1、18A−2を取り出している。
B相用の磁気抵抗素子29Bは、b相用の磁気抵抗素子
エレメント29bの他端の導体20とb 相用の磁気抵
抗素子エレメント29b“の−端の導体20とを共通接
続し、その接続された中間を引き出して中点出力端子用
導電体12Bに接続している。
エレメント29bの他端の導体20とb 相用の磁気抵
抗素子エレメント29b“の−端の導体20とを共通接
続し、その接続された中間を引き出して中点出力端子用
導電体12Bに接続している。
l)相用の磁気抵抗素子エレメント29bの一端の導体
201は、端子用導電体13Bを介して電源電池1・I
Bの正側に接続し、b“相用の磁気抵抗素rニレメンl
−29b”の他端の導体20は、端子用導電体]、 5
Bを介して電源電池16Bの負側に接続している。
201は、端子用導電体13Bを介して電源電池1・I
Bの正側に接続し、b“相用の磁気抵抗素rニレメンl
−29b”の他端の導体20は、端子用導電体]、 5
Bを介して電源電池16Bの負側に接続している。
電源電池171Bの負側と電源電池1.6 Bの正側と
の接続点]、 7 Bと中点出力端子用導電体1.2
Bとから、B相用磁気エンコーダ出力を取り出すための
出力端子18B−1,,18I3−2を取り出している
。
の接続点]、 7 Bと中点出力端子用導電体1.2
Bとから、B相用磁気エンコーダ出力を取り出すための
出力端子18B−1,,18I3−2を取り出している
。
C相用の磁気抵抗素子29Cは、C相用の磁気抵抗素子
エレメント29cの他端の導体20とC”相用の磁気抵
抗素子エレメント29C°の一端の導体20とを共通接
続し、その接続された中間を引き出して中点出力端子用
導電体12Cに接続している。
エレメント29cの他端の導体20とC”相用の磁気抵
抗素子エレメント29C°の一端の導体20とを共通接
続し、その接続された中間を引き出して中点出力端子用
導電体12Cに接続している。
C相用の磁気抵抗素子ニレメンl= 29 Cの一端の
導体20は、端子用導電体13Cを介して電源電池14
Cの正側に接続し、c゛相用磁気抵抗エレメント29c
′の他端の導体20は、端子用導電体15Cを介して電
源電池16Cの負側に接続している。
導体20は、端子用導電体13Cを介して電源電池14
Cの正側に接続し、c゛相用磁気抵抗エレメント29c
′の他端の導体20は、端子用導電体15Cを介して電
源電池16Cの負側に接続している。
電源電池14Cの負側と電源電池]、6Cの正側との接
続点17Cと中点出力端子用導電体1−20とから、C
相用磁気エンコーダ出力を取り出すための出力端子18
C−1,18C−2を取り出I−でいる。
続点17Cと中点出力端子用導電体1−20とから、C
相用磁気エンコーダ出力を取り出すための出力端子18
C−1,18C−2を取り出I−でいる。
D相用の磁気抵抗素子29Dは、C相用の磁気抵抗素子
エレメント29dの他端の導体20とd′相用の磁気抵
抗素子エレメント29d°の一端の導体20とを共通接
続し、その接続された中間を引き出して中点出力端子用
導電体12Dに接続している。
エレメント29dの他端の導体20とd′相用の磁気抵
抗素子エレメント29d°の一端の導体20とを共通接
続し、その接続された中間を引き出して中点出力端子用
導電体12Dに接続している。
d相用の磁気抵抗素子エレメント29dの一端の導体2
0は、端子用導電体13Dを介して電源電池1.4 D
の正側に接続し、d′相用の磁気抵抗素子エレメント2
9d′の他端の導体20は、端子用導電体15Dを介し
て電源電池16Dの負側に接続している。
0は、端子用導電体13Dを介して電源電池1.4 D
の正側に接続し、d′相用の磁気抵抗素子エレメント2
9d′の他端の導体20は、端子用導電体15Dを介し
て電源電池16Dの負側に接続している。
電源電池14Dの負側と電源電池16Dの正側との接続
点17Dと中点出力端子用導電体12Dとから、D相用
磁気エンコーダ出力を取り出すための出力端子18D−
1,18D−2を取り出している。
点17Dと中点出力端子用導電体12Dとから、D相用
磁気エンコーダ出力を取り出すための出力端子18D−
1,18D−2を取り出している。
かかる磁気抵抗素子29によると、これらの磁気抵抗効
果を有する導体20群は1例えば第10図に示すマグネ
ットロータ3の磁気エンコーダ磁極2に平行な磁界に感
応して抵抗を減する。
果を有する導体20群は1例えば第10図に示すマグネ
ットロータ3の磁気エンコーダ磁極2に平行な磁界に感
応して抵抗を減する。
この磁界成分は、マグネットロータ3の磁気エンコーダ
磁極2の磁極境界部で大きく、磁極中心部では0である
ので、上記のように形成された磁気抵抗素子29A、2
9B、29C及び29Dは、マグネットロータ3の回転
に伴って極性が変化する為に、中点の電位が0を横切る
回数を出力端子18A−1と18A−2,18B−1と
18B−2,18C−1と18C−2,18D−1と1
8D−2から4相の磁気エンコーダ出力として取り出し
てカウントすることによりロータの回転数を計測できる
。
磁極2の磁極境界部で大きく、磁極中心部では0である
ので、上記のように形成された磁気抵抗素子29A、2
9B、29C及び29Dは、マグネットロータ3の回転
に伴って極性が変化する為に、中点の電位が0を横切る
回数を出力端子18A−1と18A−2,18B−1と
18B−2,18C−1と18C−2,18D−1と1
8D−2から4相の磁気エンコーダ出力として取り出し
てカウントすることによりロータの回転数を計測できる
。
ところで、上記構成の磁気抵抗素子29によると、マグ
ネットロータ3の回転に伴う中点電位の変化は、磁気抵
抗素子29Aの磁気抵抗素子エレメント29aと29a
’ 、磁気抵抗素子29Bの磁気抵抗素子エレメント2
9bと29b’ 、磁気抵抗素子29Cの磁気抵抗素子
エレメント29cと29c’ 、磁気抵抗素子29Dの
磁気抵抗素子エレメント29dと29d′とがそれぞれ
略λ/4磁極幅に渡って複数の導体20群によって形成
されているために、当該磁気抵抗素子エレメント29a
と29a’ 、29bと29b’ 、29cと29c’
、29dと29d′によって、第14図に示したと同
じような波形がそれぞれ第3図(a)乃至(d)に示す
ように出力信号波形22Aと22A’ 、出力信号波形
22Bと22B′出力信号波形22Cと22C′、出力
信号波形22Dと22D′が略λ/2磁極幅の範囲に渡
って少しづつ位相をずらせながら重ね合わせたように幅
の狭い信号波形群からなる2つの出力信号波形22Aと
22A°群、22Bと22D′群。
ネットロータ3の回転に伴う中点電位の変化は、磁気抵
抗素子29Aの磁気抵抗素子エレメント29aと29a
’ 、磁気抵抗素子29Bの磁気抵抗素子エレメント2
9bと29b’ 、磁気抵抗素子29Cの磁気抵抗素子
エレメント29cと29c’ 、磁気抵抗素子29Dの
磁気抵抗素子エレメント29dと29d′とがそれぞれ
略λ/4磁極幅に渡って複数の導体20群によって形成
されているために、当該磁気抵抗素子エレメント29a
と29a’ 、29bと29b’ 、29cと29c’
、29dと29d′によって、第14図に示したと同
じような波形がそれぞれ第3図(a)乃至(d)に示す
ように出力信号波形22Aと22A’ 、出力信号波形
22Bと22B′出力信号波形22Cと22C′、出力
信号波形22Dと22D′が略λ/2磁極幅の範囲に渡
って少しづつ位相をずらせながら重ね合わせたように幅
の狭い信号波形群からなる2つの出力信号波形22Aと
22A°群、22Bと22D′群。
22Cと22C′群、22Dと22D′群が得られると
考えることができる。
考えることができる。
従って、これら波形22Aと22A′群、22Bと22
D′群、22Cと22C′群、22Dと22D′群は、
実際には、積分された波形となるので、同図の点線23
Aと23A’ 、23Bと23B’ 23Cと23C
’ 23Dと23D′で示す波形のように合成された
ものとなり、結果的には、中点の電位が第4図及び第5
図に示すような台形波(若しくは矩形波)の出力信号波
形24Aと24A’ 、24Bと24B’ 24Cと
24C’ 、24Dと24D″として出力端子18A−
1と18A−2,18B−1と18B−2゜18C−1
と18C−2,18D−1と18D2から取り出すこと
ができる。
D′群、22Cと22C′群、22Dと22D′群は、
実際には、積分された波形となるので、同図の点線23
Aと23A’ 、23Bと23B’ 23Cと23C
’ 23Dと23D′で示す波形のように合成された
ものとなり、結果的には、中点の電位が第4図及び第5
図に示すような台形波(若しくは矩形波)の出力信号波
形24Aと24A’ 、24Bと24B’ 24Cと
24C’ 、24Dと24D″として出力端子18A−
1と18A−2,18B−1と18B−2゜18C−1
と18C−2,18D−1と18D2から取り出すこと
ができる。
かかる出力信号波形24Aと24A′
24Bと24B’ 、24Cと24C“、24Dと24
D′によれば、第14図に示した出力信号波形22.2
2”と異なり、ゼロに近い部分が少なくなるので、ゼロ
電位を横切る点が少なくなり。
D′によれば、第14図に示した出力信号波形22.2
2”と異なり、ゼロに近い部分が少なくなるので、ゼロ
電位を横切る点が少なくなり。
このゼロ点の計測は、基準電圧の変動によって誤差を含
むことがなくなり、又ノイズも少なくなるため、ノイズ
誤動作がなくなる。
むことがなくなり、又ノイズも少なくなるため、ノイズ
誤動作がなくなる。
A相用磁気抵抗素子29Aのa相磁気抵抗素子エレメン
ト29aから順次、略λ/2磁極幅ずつ周方向(第1図
及び第2図の図面においては右方向)に位相がずれてa
゛相磁気抵抗素子エレメント29a を形成し、a相及
びa′相用の磁気抵抗素子エレメント29a、29a’
それぞれがら略λ/4磁極幅位相がずれてb相及びb′
相用の磁気抵抗素子エレメント29b、 29b’形成
している。またA相用磁気抵抗素子29Aの磁気抵抗素
子ニレメンt−29a、29a’それぞれからから略(
λ十λ/′8)磁極幅位相がずれてC相及びC′相用の
磁気抵抗素子ニレメン?−29c。
ト29aから順次、略λ/2磁極幅ずつ周方向(第1図
及び第2図の図面においては右方向)に位相がずれてa
゛相磁気抵抗素子エレメント29a を形成し、a相及
びa′相用の磁気抵抗素子エレメント29a、29a’
それぞれがら略λ/4磁極幅位相がずれてb相及びb′
相用の磁気抵抗素子エレメント29b、 29b’形成
している。またA相用磁気抵抗素子29Aの磁気抵抗素
子ニレメンt−29a、29a’それぞれからから略(
λ十λ/′8)磁極幅位相がずれてC相及びC′相用の
磁気抵抗素子ニレメン?−29c。
29C″を形成シフ、該C相及びC″相用磁気抵抗素子
ニレメンh29c、29c’から略λ/4磁極幅位相が
ずれてd相及びd′相用の磁気抵抗素手工し・メン1−
29d、29d’形成している。
ニレメンh29c、29c’から略λ/4磁極幅位相が
ずれてd相及びd′相用の磁気抵抗素手工し・メン1−
29d、29d’形成している。
このため第3図及び第5図に示す波形22A〜24 A
と22A′〜24A 、22B〜24Bと22B′〜
24B’ 22C〜24Cと22C′へ一24C’
22D〜24Dと22D°〜24D゛は、順次に、
略λ/8磁極幅位相がずれたものとして得ることができ
る。
と22A′〜24A 、22B〜24Bと22B′〜
24B’ 22C〜24Cと22C′へ一24C’
22D〜24Dと22D°〜24D゛は、順次に、
略λ/8磁極幅位相がずれたものとして得ることができ
る。
第6図を参照しで、A相用、B相用、C相用及びI)相
用磁気抵抗素子29A、29B、29C及び29Dは、
抵抗器9−1. 、 ・・・、9−8により、ブリッ
ジを構成して第6図に示すように磁気エンコーダ信号処
理回路8°を形成している。この磁気エンコーダ信号処
理回路8 は、磁気抵抗素子29の磁気抵抗素子エレメ
ント29aと29a’ 29bと29b’ 2
9cと29c及び29dと29d′の中点電位の出力電
圧を磁気エンコーダ信号出力として利用し、抵抗変化を
電圧変化に変換し、出力端子18A−1と]8A−2,
18B−1と18B−2,18C−1と1.8C−2,
18D−1と18D−2から4相の磁気エンコーダ信号
が得られるようにしている。
用磁気抵抗素子29A、29B、29C及び29Dは、
抵抗器9−1. 、 ・・・、9−8により、ブリッ
ジを構成して第6図に示すように磁気エンコーダ信号処
理回路8°を形成している。この磁気エンコーダ信号処
理回路8 は、磁気抵抗素子29の磁気抵抗素子エレメ
ント29aと29a’ 29bと29b’ 2
9cと29c及び29dと29d′の中点電位の出力電
圧を磁気エンコーダ信号出力として利用し、抵抗変化を
電圧変化に変換し、出力端子18A−1と]8A−2,
18B−1と18B−2,18C−1と1.8C−2,
18D−1と18D−2から4相の磁気エンコーダ信号
が得られるようにしている。
第6図に示すブリッジ回路は、第7図に示す波形成形回
路を含むrl(nは2以上の整数)逓倍回路31によっ
て磁気エンコーダ信号処理回路8゛を構成し、出力端子
32.33からn逓倍されたn(nは3以上の整数)相
の磁気エンコーダ信号を得るようにしている。
路を含むrl(nは2以上の整数)逓倍回路31によっ
て磁気エンコーダ信号処理回路8゛を構成し、出力端子
32.33からn逓倍されたn(nは3以上の整数)相
の磁気エンコーダ信号を得るようにしている。
なお、この実施例では、n−2を選択しており、n逓倍
回1i31は2逓倍回路を構成しており、また磁気抵抗
素子2つは4相構造となっているため、磁気エンコーダ
回路8“の最終出力端子32.33からは、4相の磁気
エンコーダ化らを2逓倍したものを得ることができる。
回1i31は2逓倍回路を構成しており、また磁気抵抗
素子2つは4相構造となっているため、磁気エンコーダ
回路8“の最終出力端子32.33からは、4相の磁気
エンコーダ化らを2逓倍したものを得ることができる。
出力端子18A−1と18A−2,18B−1と18B
−2,18C−1と18C−2,181)−1と1.8
D −2は、それぞれアンプ3435 36.37に
接続され、該アンプ3437の出力端子は、それぞれコ
ンバレ タ38.39.40.41に接続され、コンパレータ3
8と39の出力端子は、論理回路[イクスクルーシヴ・
オア回路j42に接続され、コンパレータ・40と41
の出力端子は、論理回路43に接続されている。
−2,18C−1と18C−2,181)−1と1.8
D −2は、それぞれアンプ3435 36.37に
接続され、該アンプ3437の出力端子は、それぞれコ
ンバレ タ38.39.40.41に接続され、コンパレータ3
8と39の出力端子は、論理回路[イクスクルーシヴ・
オア回路j42に接続され、コンパレータ・40と41
の出力端子は、論理回路43に接続されている。
従って、磁気エンコーダが回転すると、これに形成され
た磁気エンコーダ磁極2も回転するので、空隙4を介し
て磁気エンコーダ磁極2と相対的回動をなす磁気抵抗素
子29から4相の磁気エンコーダ信号を2逓倍したもの
を得ることができる6 さらに詳細に述べると、第6図乃至第8図を参照して、
出力端子18A−1から得られる中点信号波形は、第8
図(a)に示す波形となった磁気エンコーダ信号波形4
4が得られる。
た磁気エンコーダ磁極2も回転するので、空隙4を介し
て磁気エンコーダ磁極2と相対的回動をなす磁気抵抗素
子29から4相の磁気エンコーダ信号を2逓倍したもの
を得ることができる6 さらに詳細に述べると、第6図乃至第8図を参照して、
出力端子18A−1から得られる中点信号波形は、第8
図(a)に示す波形となった磁気エンコーダ信号波形4
4が得られる。
出力端子18A−2から得られる中点信号波形は、磁気
エンコーダ信号波形44から略λ/′2磁極幅(電気角
で180度)位相がずれた第6図(b)に示す波形とな
った磁気エンコーダ信号波形45が得られる。
エンコーダ信号波形44から略λ/′2磁極幅(電気角
で180度)位相がずれた第6図(b)に示す波形とな
った磁気エンコーダ信号波形45が得られる。
出力端子]、、 8 B −1から得られる中点信号波
形は、磁気エンコーダ信号波形44から略λ/′4磁極
幅(電気角で90度)位相がずれた第6図(c)に示す
波形となった磁気エンコーダ信号波形46が得られる。
形は、磁気エンコーダ信号波形44から略λ/′4磁極
幅(電気角で90度)位相がずれた第6図(c)に示す
波形となった磁気エンコーダ信号波形46が得られる。
出力端子18B−2から得られる中点信号波形は、磁気
エンコーダ信号波形46から略λ/′2磁極幅(電気角
で180度)位相がずれた第6図(d)に示す波形とな
った磁気エンコーダ信号波形47が得られる。
エンコーダ信号波形46から略λ/′2磁極幅(電気角
で180度)位相がずれた第6図(d)に示す波形とな
った磁気エンコーダ信号波形47が得られる。
出力端子18C,−1から得られる中点信号波形は、磁
気エンコーダ信号波形44から略λ/8磁極幅(を気負
で45度)位相がずれた第6図(e)に示す波形となっ
た磁気エンコーダ信号波形48が得られる。
気エンコーダ信号波形44から略λ/8磁極幅(を気負
で45度)位相がずれた第6図(e)に示す波形となっ
た磁気エンコーダ信号波形48が得られる。
出力端子18C−2から得られる中点信号波形は、磁気
エンコーダ信号波形448ら略λ/′2磁極幅(電気角
で180度)位相がずれた第6図(f>に示す波形とな
った磁気エンコーダ信号波形4つが得られる。
エンコーダ信号波形448ら略λ/′2磁極幅(電気角
で180度)位相がずれた第6図(f>に示す波形とな
った磁気エンコーダ信号波形4つが得られる。
出力端子18D−1から得られる中点信号波形は1磁気
工ンコーダ信号波形49から略3λ/8磁極幅(電気角
で135度)位相がずれた第6図(g)に示す波形とな
った磁気エンコーダ信号波形50が得られる。
工ンコーダ信号波形49から略3λ/8磁極幅(電気角
で135度)位相がずれた第6図(g)に示す波形とな
った磁気エンコーダ信号波形50が得られる。
出力端子18 D −2から得られる中点信号波形は、
磁気エンコーダ信号波形50から略λ/′2磁極幅〈電
気角で135度)位相がずれた第6図(h)に示す波形
となった磁気エンコーダ信号波形51が得られる。
磁気エンコーダ信号波形50から略λ/′2磁極幅〈電
気角で135度)位相がずれた第6図(h)に示す波形
となった磁気エンコーダ信号波形51が得られる。
これらの磁気エンコーダ信号波形
44、・・・、51は アンプ34゜
37によって増幅され、同図(i)〜(1)に示すよう
な磁気エンコーダ信号波形52.53゜54.55に差
動増幅される。更に上記矩形波に波形成形された磁気エ
ンコーダ信号波形52 ・・・、55は、コンパレータ 38、・・・、41によって同図(m)〜(p)に示す
矩形波の磁気エンコーダ信号波形5657 58.59
に波形成形される。該矩形波の磁気エンコーダ信号波形
56.・・・、59は。
な磁気エンコーダ信号波形52.53゜54.55に差
動増幅される。更に上記矩形波に波形成形された磁気エ
ンコーダ信号波形52 ・・・、55は、コンパレータ 38、・・・、41によって同図(m)〜(p)に示す
矩形波の磁気エンコーダ信号波形5657 58.59
に波形成形される。該矩形波の磁気エンコーダ信号波形
56.・・・、59は。
論理回路42.43によって2逓倍された同図(q)、
(r>に示す矩形波の磁気エンコーダ信号波形60.6
1になおされ、出力端子3233からcw、ccw方向
の判別が可能な90度位相差の磁気エンコーダ信号波形
を取り出すことができる。
(r>に示す矩形波の磁気エンコーダ信号波形60.6
1になおされ、出力端子3233からcw、ccw方向
の判別が可能な90度位相差の磁気エンコーダ信号波形
を取り出すことができる。
該出力端子32.33から得られる90度位相差の磁気
エンコーダ信号波形の立ち上がり波形部又は立ち下がり
波形部を図示しない磁気エンコダ回路部にて検出し、カ
ウンタに取り込めば、磁気エンコーダの一回転化たり2
逓倍に分解能を向上させた8相の磁気エンコーダ信号を
得ることができ、単純に2逓倍するだけで、2倍の磁気
エンコーダ信号を得ることができる。また4逓倍回路を
用いるならば、4倍のエンコーダ信号を、即ち16分割
された磁気エンコーダ信号を得ることができる。
エンコーダ信号波形の立ち上がり波形部又は立ち下がり
波形部を図示しない磁気エンコダ回路部にて検出し、カ
ウンタに取り込めば、磁気エンコーダの一回転化たり2
逓倍に分解能を向上させた8相の磁気エンコーダ信号を
得ることができ、単純に2逓倍するだけで、2倍の磁気
エンコーダ信号を得ることができる。また4逓倍回路を
用いるならば、4倍のエンコーダ信号を、即ち16分割
された磁気エンコーダ信号を得ることができる。
[その他の実施例コ
上記実施例では、最終的に分解能を上げた90度位相差
の2相の磁気エンコーダ信号を得る例を示したが、2相
になおさず24相の磁気エンコダ信号を最終の磁気エン
コーダ信号として出力するようにしても良い。
の2相の磁気エンコーダ信号を得る例を示したが、2相
になおさず24相の磁気エンコダ信号を最終の磁気エン
コーダ信号として出力するようにしても良い。
又上記例では、各相の磁気抵抗素子29A。
29B、29C,29Dの第1と第2の磁気抵抗素子エ
レメント29aと29a’ 、29bと29b’ 、2
9cと29C′及び29dと29d′の中点から引き出
した導電体12A、12B、12C,12Dを出力端子
として利用した例を示したが、これに限る必要はなく、
導電体12A、12B、12C,12Dを電源側と接続
される電源端子として利用し、電源端子側を出力端子と
して利用しても良い。
レメント29aと29a’ 、29bと29b’ 、2
9cと29C′及び29dと29d′の中点から引き出
した導電体12A、12B、12C,12Dを出力端子
として利用した例を示したが、これに限る必要はなく、
導電体12A、12B、12C,12Dを電源側と接続
される電源端子として利用し、電源端子側を出力端子と
して利用しても良い。
これに関しては1例えば4本発明者等が特願昭63−1
30173号に示す方式があるので、これに関して説明
すると、第9図を参照して1例えば、A相用の磁気抵抗
素子の磁気エンコーダ信号処理回路8゛について説明す
ると、2個の磁気抵抗素子エレメント29a、29a’
の互いの一端は、共通接続されて電源電池62の正側電
源側に接続している。電源電池62の負側電源側は。
30173号に示す方式があるので、これに関して説明
すると、第9図を参照して1例えば、A相用の磁気抵抗
素子の磁気エンコーダ信号処理回路8゛について説明す
ると、2個の磁気抵抗素子エレメント29a、29a’
の互いの一端は、共通接続されて電源電池62の正側電
源側に接続している。電源電池62の負側電源側は。
アース63に接続している。磁気抵抗素子エレメント2
9a、29a’の他端は、それぞれ磁気抵抗素子エレメ
ント29a、29a’よりも高い抵抗値を持つ抵抗64
.64’を介してアース63側に接続している。磁気抵
抗素子エレメント29aと抵抗64との接続点65と、
磁気抵抗素子エレメント29a′と抵抗64″との接続
点66との電位差を検出するために、上記接続点65゜
66は、磁気エンコーダ信号処理回路8°“の電位差検
出信号処理回路67内のコンパレータ68に入力し、出
力端子69からA相用の磁気エンコーダ得るようにして
いる。
9a、29a’の他端は、それぞれ磁気抵抗素子エレメ
ント29a、29a’よりも高い抵抗値を持つ抵抗64
.64’を介してアース63側に接続している。磁気抵
抗素子エレメント29aと抵抗64との接続点65と、
磁気抵抗素子エレメント29a′と抵抗64″との接続
点66との電位差を検出するために、上記接続点65゜
66は、磁気エンコーダ信号処理回路8°“の電位差検
出信号処理回路67内のコンパレータ68に入力し、出
力端子69からA相用の磁気エンコーダ得るようにして
いる。
他の相に関しても同様にし、出力端子から磁気エンコー
ダ信号を得て、上記のようにn倍回路を用いて1回転方
向弁別回路に加えることで、右回転パルス及び左回転パ
ルスを得て、このアップ信号またはダウン信号を、アッ
プダウンカウンタに加えることで、現在の回転角を得る
事ができるようになる。
ダ信号を得て、上記のようにn倍回路を用いて1回転方
向弁別回路に加えることで、右回転パルス及び左回転パ
ルスを得て、このアップ信号またはダウン信号を、アッ
プダウンカウンタに加えることで、現在の回転角を得る
事ができるようになる。
このようにすると、磁気抵抗素子エレメント29aと抵
抗64との接続点65と、磁気抵抗素子ニレメンl”
29 a ’ と抵抗64゛との接続点66とを利用し
、この電位差を信号処理回路67によってA相用(他の
相用の場合も同様)の磁気エンコーダ信号を得るように
しているため、上記抵抗64と64゛を適宜な抵抗値の
ものに選択することかて゛きるので、磁気抵抗素子ニレ
メンI=29a、29a“よりも高い適宜な抵抗値の抵
抗64.64”を選択することで、磁気抵抗素子29A
への通電電流値を調整でき、従って磁気抵抗素子2つを
用いた磁気エンコーダの通電電流の減少を期待できる。
抗64との接続点65と、磁気抵抗素子ニレメンl”
29 a ’ と抵抗64゛との接続点66とを利用し
、この電位差を信号処理回路67によってA相用(他の
相用の場合も同様)の磁気エンコーダ信号を得るように
しているため、上記抵抗64と64゛を適宜な抵抗値の
ものに選択することかて゛きるので、磁気抵抗素子ニレ
メンI=29a、29a“よりも高い適宜な抵抗値の抵
抗64.64”を選択することで、磁気抵抗素子29A
への通電電流値を調整でき、従って磁気抵抗素子2つを
用いた磁気エンコーダの通電電流の減少を期待できる。
このことは、電源電池の著しい消耗を防ぐことになるの
で、バッテリーバックアップを用いた磁気エンコーダの
寿命並びに性能を一段と向上できるので都合良いものを
得ることができる。
で、バッテリーバックアップを用いた磁気エンコーダの
寿命並びに性能を一段と向上できるので都合良いものを
得ることができる。
その他の望ましい実施例については、上記出願に開示さ
れているので参照されたい。
れているので参照されたい。
上記実施例においては、4相の磁気抵抗素子を用いて2
倍の周波数の磁気エンコーダ信号を得るための実施例を
示したが、これに限る必要はなく、用いるn逓倍回路の
構成によっては、更に多数の高分解能磁気エンコーダを
極めて容易に形成することができる。
倍の周波数の磁気エンコーダ信号を得るための実施例を
示したが、これに限る必要はなく、用いるn逓倍回路の
構成によっては、更に多数の高分解能磁気エンコーダを
極めて容易に形成することができる。
またロータリ形磁気エンコーダに限る必要はなく、リニ
ア形磁気エンコーダに本発明を適用しても良いことはい
うまでもない。
ア形磁気エンコーダに本発明を適用しても良いことはい
うまでもない。
[発明の効果コ
本発明の磁気エンコーダは2表面に多極磁化した磁気エ
ンコーダ磁極の磁化幅を究めて狭く磁化形成I−ないで
も、磁気抵抗素子からA相用、B和剤、C相用及びD和
剤の合計4相の基準となる磁気エンコータ信号を得るこ
とができるので2より高パルスの磁気エンコーダ信号を
得ることができ、しかも2相の磁気エンコーダ信号を得
ることができる磁気抵抗素子を2個用いて略(λ↑λ/
8)磁極幅t:け位相をずらぜて配設形成するだけて、
厚み及び幅の短い4相の磁気抵抗素子を容易間7つ安価
に形成でき、しかも信頼性の高いのものを得ることがで
きる。従って、高分解能磁気エンコーダを極めて容易且
つ安価に組み立てることができる効果がある。
ンコーダ磁極の磁化幅を究めて狭く磁化形成I−ないで
も、磁気抵抗素子からA相用、B和剤、C相用及びD和
剤の合計4相の基準となる磁気エンコータ信号を得るこ
とができるので2より高パルスの磁気エンコーダ信号を
得ることができ、しかも2相の磁気エンコーダ信号を得
ることができる磁気抵抗素子を2個用いて略(λ↑λ/
8)磁極幅t:け位相をずらぜて配設形成するだけて、
厚み及び幅の短い4相の磁気抵抗素子を容易間7つ安価
に形成でき、しかも信頼性の高いのものを得ることがで
きる。従って、高分解能磁気エンコーダを極めて容易且
つ安価に組み立てることができる効果がある。
また本発明の磁気エンコーダは、磁気抵抗素子から、矩
形波あるいは台形波の出力電位を取り出すことができる
ので、この矩形波あるいは台形波の出力をデジタル化し
たときの誤差が、非常に少なく、精度の良い磁気エンコ
ーダを安価且つ容易に構成できるため、簡単な構成で、
しかも精度良く、且つ安定して位置の計測が可能になる
。更に1本発明による磁気抵抗素子は、導体の全長が長
いため、電気抵抗の高い磁気抵抗素子が容易に得られ、
消費電力の少ない磁気エンコーダを構成できる。このこ
とは1特にバッテリー動作中の磁気エンコーダとして最
適な磁気抵抗素子といえる。
形波あるいは台形波の出力電位を取り出すことができる
ので、この矩形波あるいは台形波の出力をデジタル化し
たときの誤差が、非常に少なく、精度の良い磁気エンコ
ーダを安価且つ容易に構成できるため、簡単な構成で、
しかも精度良く、且つ安定して位置の計測が可能になる
。更に1本発明による磁気抵抗素子は、導体の全長が長
いため、電気抵抗の高い磁気抵抗素子が容易に得られ、
消費電力の少ない磁気エンコーダを構成できる。このこ
とは1特にバッテリー動作中の磁気エンコーダとして最
適な磁気抵抗素子といえる。
また本発明の最大の特徴からくる効果は、上記磁気エン
コーダに用いる為の磁気抵抗素子にあり1この磁気抵抗
素子はA相用とB和剤、C相用とD和剤の磁気抵抗素子
エレメントをそれぞれを互いに略λ/4磁極幅位相をず
らせて重ね合わせなくても、A相用とB和剤、C相用と
D和剤の磁気抵抗素子エレメントそれぞれをを互いに略
λ/4磁極幅位相をずらせて重ね合わせたと同じ構成に
できるので、当該磁気抵抗素子を大型で厚みがあり、且
つ高価にすることなく、即ち、磁気エンコーダを小型で
厚みが薄く且つ安価に量産形成できる効果がある。
コーダに用いる為の磁気抵抗素子にあり1この磁気抵抗
素子はA相用とB和剤、C相用とD和剤の磁気抵抗素子
エレメントをそれぞれを互いに略λ/4磁極幅位相をず
らせて重ね合わせなくても、A相用とB和剤、C相用と
D和剤の磁気抵抗素子エレメントそれぞれをを互いに略
λ/4磁極幅位相をずらせて重ね合わせたと同じ構成に
できるので、当該磁気抵抗素子を大型で厚みがあり、且
つ高価にすることなく、即ち、磁気エンコーダを小型で
厚みが薄く且つ安価に量産形成できる効果がある。
特に、磁気抵抗素子エレメントをA相用とB和剤の一対
を用意し、これを更に略λ/4磁極幅位相をずらせて二
重に重ね合わせなくても、略^/8磁極幅位相をずらせ
て二重に重ね合わせて構成したと同様にA相用乃至り和
剤の4相の磁気エンコーダ信号を得ることができるため
、従来の第13図に示すような磁気抵抗素子5°を周方
向に4個用いたものに比較して、横方向の幅の長さを非
常に小さく形成でき、また、従来の第18図に示すよう
な磁気抵抗素子19に比較しても幅を狭く形成でき、当
該磁気抵抗素子を用いた磁気エンコーダを小型で安価に
量産できる。
を用意し、これを更に略λ/4磁極幅位相をずらせて二
重に重ね合わせなくても、略^/8磁極幅位相をずらせ
て二重に重ね合わせて構成したと同様にA相用乃至り和
剤の4相の磁気エンコーダ信号を得ることができるため
、従来の第13図に示すような磁気抵抗素子5°を周方
向に4個用いたものに比較して、横方向の幅の長さを非
常に小さく形成でき、また、従来の第18図に示すよう
な磁気抵抗素子19に比較しても幅を狭く形成でき、当
該磁気抵抗素子を用いた磁気エンコーダを小型で安価に
量産できる。
また、より高パルスのエンコーダ信号を得るために1表
面に多極磁化した磁極幅を究めて狭く磁化形成しないで
も、より高パルスの磁気エンコダ信号を極めて容易に得
ることができるので、磁気抵抗素子の磁気抵抗素子エレ
メントおよびパターン間の幅も広く形成できるので、信
頼性の高い一定品質の磁気抵抗素子を歩留まり良く、容
易に製造することができる。
面に多極磁化した磁極幅を究めて狭く磁化形成しないで
も、より高パルスの磁気エンコダ信号を極めて容易に得
ることができるので、磁気抵抗素子の磁気抵抗素子エレ
メントおよびパターン間の幅も広く形成できるので、信
頼性の高い一定品質の磁気抵抗素子を歩留まり良く、容
易に製造することができる。
第1図は本発明の磁気エンコーダに用いるための磁気抵
抗素子の拡大説明図で、第2図は同磁気抵抗素子の分解
斜視図、第3図は第1図及び第2図の磁気抵抗素子を用
いた場合の本発明の詳細な説明するため説明図、第4図
は本発明に用いた磁気抵抗素子のA相用の磁気エンコー
ダの出力信号を示す波形図、第5図は本発明に用いた磁
気抵抗素子のA相用乃至り和剤の磁気エンコーダの出力
信号を示す波形図、第6区はA相乃至り和剤の磁気抵抗
素子群をブリッジ構成した回路図、第7図は波形成形回
路を含むn逓倍回路図、第8図は各部波形図、第9図は
本発明の他の実施例を示す磁気エンコーダ信号処理回路
の説明図、第10図は従来公知のインクリメンタル形ロ
ークリ磁気エンコーダの概略説明図、第11図及び第1
2図は磁気エンコーダの磁気エンコーダ磁極と磁気抵抗
素子との関係の説明図、第13図は従来の磁気抵抗素子
の説明図、第14図は第13図の磁気抵抗素子から得ら
れる出力信号の波形図、第15図は従来の2相の磁気抵
抗素子を構成する場合の説明図、第16図は磁気抵抗素
子の磁気エンコーダ処理回路の説明図、第17図は磁気
エンコーダから得られる磁気エンコーダ信号波形図、第
18図は先に本発明者等によって改良された従来の他の
磁気抵抗素子の説明図である。 [符号の説明コ ト・・ロータリ磁気エンコーダ。 2・・・磁気エンコーダ磁極[多極磁極体]。 2N・・・N極、2S・・・S極。 3・・・マグネットロータ、4・・・空隙。 5.5′ ・・・磁気抵抗素子。 6.6a、6a’ 、6b、6b’ −−−導体。 7.7X、7Y・・・磁界。 8.8’ 8” ・・・磁気エンコーダ信号処理回
路。 9−1.・・・ 9−8・・・抵抗器。 10−1.10−2・・・コンパレータ。 11−1.11−2・・・磁気エンコーダ信号波形、1
2.12A、12B、12C,12D・・中点出力端子
用導電体。 13.13A、13B、13C,13D・・・端子用導
電体。 14 14A、14B、14C,14D・・・電源電池
。 15.15A、15B、15C,15D・・・端子用導
電体。 16.16A、16B、16C,16D・・・電源電池
。 17A、17B、17C,17D・・・接続点。 18−1.18−2.18A−1,18A−2゜18B
−1,18B−2,18C−1,18C2,18D−1
,18D−2・・・出力端子。 19・・・磁気抵抗素子。 19A・・・A相用の磁気抵抗素子。 19B・・・B相用の磁気抵抗素子。 20・・・導体、20′ ・・・導体部。 21A、21A” ・・・A相用の磁気抵抗素子エレメ
ント、21B、21B’ ・・・B相用の磁気抵抗エ
レメント。 22.22° 22A 22A’ 22B。 22B″ ・・・出力信号波形。 23.93 ・・点線 =−*A、24A“、24R,24B’ ・・ 出力
信号波形、26・・・絶縁基板。 23、) ・・磁気抵抗素子、29A・・・A相用(
第1の相の)磁気抵抗素子 29 B ・B相用(第2の相の)磁気抵抗素子、
29C・・C相用く第3の相の)磁気抵抗素−F、29
D・・・D相用(第3の相の〉磁気抵抗素子、29a・
・・a和剤磁気抵抗素子ニレメンh、29a’ ・
a′相相用気抵抗素子ニレメンl−,29b□・ ・
b相用磁気抵抗素子ニレメンl〜、29b’ ・・・
b″相用磁気抵抗素子エレメント、29c・・ C相用
磁気抵抗素子ニレメンl−,29C” ・・C′相川
用気抵抗素子ニレメン1〜,29d ・・d相用磁気抵
抗素子ニレメン1〜.29d’ ・d′相用磁気
抵抗素子エレメント、30・・・薄膜絶縁体、30a・
・・端子露出用切欠部、31・・・n逓倍回路。 32.33・・・最終出力端子 34.35,36.37・・・アンプ。 40.41 ・・コンパレータ ・論理回路。 61・・・磁気エンコーダ信号波 ・電源電池、63・・・アース。 抵抗、65.66・・・接続 電位差検出信号処理回路。 コンパレータ、69・・・出力端子。 38、 39 42、 43 4 形、62・ 64、 64’ 点、67・ 68 ・ ・ ・
抗素子の拡大説明図で、第2図は同磁気抵抗素子の分解
斜視図、第3図は第1図及び第2図の磁気抵抗素子を用
いた場合の本発明の詳細な説明するため説明図、第4図
は本発明に用いた磁気抵抗素子のA相用の磁気エンコー
ダの出力信号を示す波形図、第5図は本発明に用いた磁
気抵抗素子のA相用乃至り和剤の磁気エンコーダの出力
信号を示す波形図、第6区はA相乃至り和剤の磁気抵抗
素子群をブリッジ構成した回路図、第7図は波形成形回
路を含むn逓倍回路図、第8図は各部波形図、第9図は
本発明の他の実施例を示す磁気エンコーダ信号処理回路
の説明図、第10図は従来公知のインクリメンタル形ロ
ークリ磁気エンコーダの概略説明図、第11図及び第1
2図は磁気エンコーダの磁気エンコーダ磁極と磁気抵抗
素子との関係の説明図、第13図は従来の磁気抵抗素子
の説明図、第14図は第13図の磁気抵抗素子から得ら
れる出力信号の波形図、第15図は従来の2相の磁気抵
抗素子を構成する場合の説明図、第16図は磁気抵抗素
子の磁気エンコーダ処理回路の説明図、第17図は磁気
エンコーダから得られる磁気エンコーダ信号波形図、第
18図は先に本発明者等によって改良された従来の他の
磁気抵抗素子の説明図である。 [符号の説明コ ト・・ロータリ磁気エンコーダ。 2・・・磁気エンコーダ磁極[多極磁極体]。 2N・・・N極、2S・・・S極。 3・・・マグネットロータ、4・・・空隙。 5.5′ ・・・磁気抵抗素子。 6.6a、6a’ 、6b、6b’ −−−導体。 7.7X、7Y・・・磁界。 8.8’ 8” ・・・磁気エンコーダ信号処理回
路。 9−1.・・・ 9−8・・・抵抗器。 10−1.10−2・・・コンパレータ。 11−1.11−2・・・磁気エンコーダ信号波形、1
2.12A、12B、12C,12D・・中点出力端子
用導電体。 13.13A、13B、13C,13D・・・端子用導
電体。 14 14A、14B、14C,14D・・・電源電池
。 15.15A、15B、15C,15D・・・端子用導
電体。 16.16A、16B、16C,16D・・・電源電池
。 17A、17B、17C,17D・・・接続点。 18−1.18−2.18A−1,18A−2゜18B
−1,18B−2,18C−1,18C2,18D−1
,18D−2・・・出力端子。 19・・・磁気抵抗素子。 19A・・・A相用の磁気抵抗素子。 19B・・・B相用の磁気抵抗素子。 20・・・導体、20′ ・・・導体部。 21A、21A” ・・・A相用の磁気抵抗素子エレメ
ント、21B、21B’ ・・・B相用の磁気抵抗エ
レメント。 22.22° 22A 22A’ 22B。 22B″ ・・・出力信号波形。 23.93 ・・点線 =−*A、24A“、24R,24B’ ・・ 出力
信号波形、26・・・絶縁基板。 23、) ・・磁気抵抗素子、29A・・・A相用(
第1の相の)磁気抵抗素子 29 B ・B相用(第2の相の)磁気抵抗素子、
29C・・C相用く第3の相の)磁気抵抗素−F、29
D・・・D相用(第3の相の〉磁気抵抗素子、29a・
・・a和剤磁気抵抗素子ニレメンh、29a’ ・
a′相相用気抵抗素子ニレメンl−,29b□・ ・
b相用磁気抵抗素子ニレメンl〜、29b’ ・・・
b″相用磁気抵抗素子エレメント、29c・・ C相用
磁気抵抗素子ニレメンl−,29C” ・・C′相川
用気抵抗素子ニレメン1〜,29d ・・d相用磁気抵
抗素子ニレメン1〜.29d’ ・d′相用磁気
抵抗素子エレメント、30・・・薄膜絶縁体、30a・
・・端子露出用切欠部、31・・・n逓倍回路。 32.33・・・最終出力端子 34.35,36.37・・・アンプ。 40.41 ・・コンパレータ ・論理回路。 61・・・磁気エンコーダ信号波 ・電源電池、63・・・アース。 抵抗、65.66・・・接続 電位差検出信号処理回路。 コンパレータ、69・・・出力端子。 38、 39 42、 43 4 形、62・ 64、 64’ 点、67・ 68 ・ ・ ・
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 略々均一な幅でN極、S極の磁極が多数個設けられた多
極磁極体と、該多極磁極体に対向配置された磁気抵抗素
子からなる磁気エンコーダであって、下記構成要素(1
)乃至(6)からなることを特徴とする磁気エンコーダ
。 (1)各相の磁気抵抗素子は互いに略λ/2(但し、λ
は多極磁極体の略一磁極の幅)磁極幅の間隔離れた位置
に略λ/4磁極幅に渡って磁気抵抗効果を有する複数の
導体群によって構成されてた第1及び第2の磁気抵抗素
子エレメント群を備えていること。 (2)上記各相の磁気抵抗素子の第1と第2の磁気抵抗
素子エレメント群の一端と他端との略中点に端子を設け
て各相用の磁気エンコーダ信号用端子若しくは電源端子
として用いていること。 (3)上記第1及び第2の磁気抵抗素子エレメント群か
らなる第1の相の磁気抵抗素子を設けていること。 (4)第1の相の磁気抵抗素子から上記多極磁極体の移
動方向に沿って略λ/4磁極幅位相がずれた位置に第2
の相の磁気抵抗素子を設けていること。 (5)上記第1の相の磁気抵抗素子から上記多極着磁体
の移動方向に沿って略(λ+λ/8)磁極幅位相がずれ
た位置に第3の相の磁気抵抗素子を設けていること。 (6)第3の相の磁気抵抗素子から上記多極磁極体の移
動方向に沿って略λ/4磁極幅位相がずれた位置に第4
の磁気抵抗素子を設けていること。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33303689A JPH03191818A (ja) | 1989-12-21 | 1989-12-21 | 磁気エンコーダ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33303689A JPH03191818A (ja) | 1989-12-21 | 1989-12-21 | 磁気エンコーダ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03191818A true JPH03191818A (ja) | 1991-08-21 |
Family
ID=18261554
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33303689A Pending JPH03191818A (ja) | 1989-12-21 | 1989-12-21 | 磁気エンコーダ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03191818A (ja) |
-
1989
- 1989-12-21 JP JP33303689A patent/JPH03191818A/ja active Pending
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