JPH0419513A - エンコーダ用信号処理回路 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、回転角度や直線変位を検出するエンコーダ
の検出信号を処理するエンコーダ用信号処理回路に関す
るものである。

「従来の技術」 第４図は従来の磁気ロータリエンコーダの構成を示すブ
ロック図である。この図において、ｌは図示せぬベアリ
ングによって、図に示す矢印Ｍ方向へ回転自在に支持さ
れたシャフトであり、このシャフト１には円板状の磁気
記録媒体２が取り付けられている。磁気記録媒体２の外
周面には、その全周に亙って、記録トラックＴが設けら
れており、この記録トラックＴには、一定波長λの正弦
波状の磁気情報が繰り返し記録されている。５ａおよび
５ｂは、ガラス基板上に磁気抵抗素子を形成してなる磁
気センサであり、磁気記録媒体２の外周面と一定の空隙
を隔てて各々対向配置されている。上記磁気抵抗素子は
、磁界中に置かれた場合、その磁界の強さに応じて固有
抵抗が変化する現象、いわゆる磁気抵抗効果が生じる素
子材料によって構成されており、この磁気抵抗効果を利
用して、記録トラックＴ上に記録された磁気情報が読み
取られるようになっている。また、磁気センサ５ａおよ
び５ｂは磁気記録媒体２の移動方向Ｍに沿って互いに（
ｍ±１７４）λ（但し、ｍは整数）だけ離間して状態で
配置されている。そして、磁気センサ５ａおよび５ｂの
磁気抵抗素子は、記録トラックＴから受ける磁界によっ
て抵抗値が変化し、この結果、磁気センサ５ａおよび５
ｂからは記録トラックＴとの位置関係に応じたレベルの
信号が得られるようになっている。すなわち、記録トラ
ックＴ上の正弦波状の磁気情報１周期の区間をθ−〇〜
２πとすると、記録トラックＴの移動に伴って、磁気セ
ンサ５ａおよび５ｂから位相がπ／２ずれた２相のアナ
ログ検出信号ｓｉｎθおよびＣＯ８θか出力される。こ
れらアナログ検出信号ｓｉｎθおよびｃｏｓθは、波形
整形回路７および８において、一定のスレッショルドレ
ベルと比較され、矩形波状に変化するＡ相パルスＰａお
よびＢ相パルスＰｂとして出力される。すなわち、第５
図（イ）および（ロ）に示すように、アナログ検出信号
ｓｉｎθおよびＣＯＳθが一定のスレッショルドレベル
ＳＬよりも大きくなった時点で立ち上かり、小さくなっ
た時点で立ち下がるＡ相パルスＰａおよびＢ相パルスＰ
ｂか出力される。この場合、Ａ相パルスＰａとＢ相パル
スＰｂは、互いに位相がπ／２ずれており、磁気記録媒
体２の回転方向が正方向の場合は、Ａ相パルスＰａが進
み位相となり、負方向の場合は、Ｂ相パルスＰｂが進み
位相となる。

そして、Ａ相パルスＰａが進み位相であった場合はＡ相
パルスＰａを順次加算し、Ｂ相パルスＰｂか進み位相で
あった場合はＡ相パルスＰａを順次減算し、さらに原点
においてリセットされるアップ／ダウン・カウンタを設
けることにより、このカウンタのカウント値が、シャフ
トｌの回転角度に対応した角度データとして出力される
。

「発明が解決しようとする課題」 ところで、上述した従来の磁気ロータリエンコーダに適
用される波形整形回路７および８においては、スレッシ
ョルドレベルＳＬが常に一定であるため、例えば、第６
図（イ）および（ロ）に示すように、磁気センサ５ａお
よび５ｂの周囲の温度変化等によって、アナログ検出信
号ｓｉｎθおよびＣＯＳθにドリフトが生じた場合、Ａ
相パルス信号ＰａおよびＢ相パルス信号Ｐｂのデユーテ
ィ比が変化してしまい、この結果、位置検出精度に悪影
響を与えるという問題があった。

この発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、外乱
等によって磁気センサから出力されるアナログ検出信号
にドリフトが生じた場合や振幅が変動した場合において
も、常にデユーティ比が一定の安定したパルス信号を出
力することができるエンコーダ用信号処理回路を提供す
ることを目的としている。

「課題を解決するための手段」 この発明は、一対の磁気センサから各々出力される正弦
波および余弦波状に変化する２相のアナログ検出信号に
基づいて、磁気記録媒体の移動方向を判別する方向判別
手段と、前記２相のアナログ検出信号の上側ピークと下
側ピークを各々検出するピーク検出手段と、前記方向判
別手段の判別結果に応じた位相関係で、かつ前記ピーク
検出手段によるピーク検出タイミングで変化する２相の
パルス信号を出力する信号発生手段とを具備することを
特徴としている。

「作用」 上述した構成によれば、一対の磁気センサから各々出力
される正弦波および余弦波状に変化する２相のアナログ
検出信号の上側ピークおよび下側ピークが検出された時
点で、立ち上がりもしくは立ち下がる２相のパルス信号
が出力される。

「実施例」 以下、図面を参照し、この発明の詳細な説明する。

第１図はこの発明の一実施例によるエンコーダ用信号処
理回路を適用した磁気ロータリエンコーダの構成を示す
図である。この図において、９ａは磁気センサ５ａがら
出力されるアナログ検出信号ｓｉｎθを所定ピットのデ
ジタルのレベルデータに変換するＡ／Ｄ変換器、９ｂは
磁気センサ５ｂから出力されるアナログ検出信号ｃｏｓ
θを所定ビットのデジタルのレベルデータに変換するＡ
／Ｄ変換器であり、これらのレベルデータはＤＳＰ（デ
ジタルシグナルプロセッサ）１０の入力ポートＡおよび
Ｂへ各々供給される。このＤＳＰＩＯは、内蔵している
ＲＯＭに予め記憶されている各種処理プログラムの内、
後述するピーク検出処理を実行することにより、入力ポ
ートＡおよび已に各々供給される正弦波および余弦波状
に変化するレベルデータの上側（山側）ピークおよび下
側（谷側）ピークを各々検出する。そして、このＤＳＰ
ＩＯは、入力ポートＡに供給されるレベルデータの上側
ピークを検出した時点で“Ｈ”レベルに立ち上がり、下
側ピークを検出した時点で“Ｌ”レベルに立ち下がるタ
イミング信号Ｔａを信号発生回路Ｉｔへ供給すると共に
、入力ポートＢに供給されるレベルデータの上側ピーク
を検出した時点で”Ｈ”レベルに立ち上がり、下側ピー
クを検出した時点て“Ｌ”レベルに立ち下がるタイミン
グ信号Ｔｂを信号発生回路１１へ供給する。

一方、１２は磁気センサ５ａおよび５ｂから各々出力さ
れるアナログ検出信号ｓｉｎθおよびＣＯＳθの位相関
係に基づいて磁気記録媒体２の回転方向を判別する方向
判別回路であり、磁気記録媒体２の回転方向が正方向で
あると判別した場合は、“Ｈ”レベルの判別信号Ｓｗを
信号発生回路１１へ出力し、逆に、磁気記録媒体２の回
転方向が負方向であると判別した場合はごＬ”レベルの
判別信号Ｓｖを信号発生回路１１へ出力する。信号発生
回路１１は、方向判別回路１２から供給される判別信号
Ｓｗに応じた位相関係で、かつＤＳＰＩＯから供給され
るタイミング信号Ｔａ、Ｔｂに基づくタイミングで立ち
上がりもしくは立ち下がるＡ相パルスＰＡとＢ相パルス
ＰＢを出力するものである。

ここで、方向判別回路１２から供給される判別信号Ｓｖ
が“Ｈ”レベルであった場合、すなわち磁気記録媒体２
の回転方向が正方向であった場合は、Ａ相パルスＰＡが
進み位相とされ、判別信号Ｓｖか“Ｌ”レベルであった
場合、すなわち磁気記録媒体２の回転方向が負方向であ
った場合は、Ｂ相パルスＰＢが進み位相とされる。

以上の構成において、磁気記録媒体２の回転に伴って磁
気センサ５ａおよび５ｂから各々出力されたアナログ検
出信号ｓｉｎθおよびＣＯＳθは、Ａ／Ｄ変換器９ａお
よび９ｂによってデジタルのレベルデータに変換された
後、ＤＳＰ　１０の入力ポートＡおよびＢへ供給される
。ＤＳＰ　１０は、Ａ／Ｄ変換器９ａおよび９ｂから第
２図（イ）に示すように一定のサンプリング間隔で順次
供給されるレベルデータＰ　ｏ、Ｐ　１．Ｐ　ｘ、・・
・を順次取り込む。そして、入力ポートＡを介して順次
取り込んだレベルデータＰ　＋−１、Ｐ　！　、　Ｐ　
ｌ＋１の大小関係がＰ　ｉ−１＜　Ｐ　Ｉ＞　Ｐ　ｌ＋
１となった時点で、上側ピークと見なして、タイミング
信号Ｔａを“Ｈ”レベルに立ち上げ、また、順次取り込
んだレベルデータＰ　ｎ−＋、Ｐ　ｎ、Ｐ　ｎ＋＋の大
小関係かＰ　ｎ　＋　＞　Ｐ　ｎ＜　ｐ。＋、となった
時点で、下側ピークと見なして、タイミング信号Ｔａを
“Ｌ”レベルに立ち下げる。この動作と並行して、入力
ポートＢを介して順次取り込んだレベルデータの大小関
係に応じて、上側ピークと下側ピークを検出してタイミ
ング信号Ｔｂを変化させる。これらのタイミング信号Ｔ
ａ、Ｔｂと、判別信号Ｓｖに基づいて、信号発生回路１
１から磁気記録媒体２の回転方向に応じた位相関係のＡ
相パルスＰＡおよびＢ相パルスＰＢが出力される（第２
図（ロ）参照）。

この場合、第３図（イ）に示すように、磁気センサ５ａ
および５ｂの周囲の温度変化等によって、アナログ検出
信号ｓｉｎθおよびＣＯＳθにドリフトが生じ、基準レ
ベルＬからのオフセットが大となった場合においても、
第３図（ロ）に示すように、Ａ相パルス信号ＦＡおよび
Ｂ相パルス信号ＦＢのデユーティ比は、第２図（ロ）の
場合と同じで、変化することはなく、この結果、位置検
出精度に悪影響を与えることはない。

なお、上述した一実施例においては、回転角度を検出す
る磁気ロータリーエンコーダを例に説明したが、直線変
位を検出する磁気リニアエンコーダにも勿論適用するこ
とができる。

「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、一対の磁気セ
ンサから各々出力される正弦波および余弦波状に変化す
る２相のアナログ検出信号の上側ピークおよび下側ピー
クが検出された時点で立ち上がりもしくは立ち下がる２
相のパルス信号が出力されるようにしたので、外乱等に
よって磁気センサから出力されるアナログ検出信号にド
リフトが生じた場合や振幅が変動した場合においても、
常にデユーティ比が一定の安定したパルス信号が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成を示すプロっり図、
第２図および第３図は同実施例の動作を説明するための
波形図、第４図は従来の磁気ロータリエンコーダの構成
を示すブロック図、第５図および第６図は同ロータリエ
ンコーダの動作を説明するための波形図である。 ２・・・・・・磁気記録媒体、 ５　ａ、　５　ｂ・・・・・・磁気センサ、９　ａ、　
９　ｂ−−Ａ　／　Ｄ変換器、ＩＯ・・・・・・ＤＳＰ
（ピーク検出手段）、１１・・・・・・信号発生回路（
信号発生手段）、１２・・・・・方向判別回路（方向判
別手段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 回転自在もしくは直線移動自在に支持された磁気記録媒
   体と対向配置され、かつ前記磁気記録媒体の移動方向に
   沿って互いに所定距離を隔てて配置された１対の磁気セ
   ンサから各々出力される正弦波および余弦波状に変化す
   る２相のアナログ検出信号を処理するエンコーダ用信号
   処理回路において、 前記２相のアナログ検出信号に基づいて、前記磁気記録
   媒体の移動方向を判別する方向判別手段と、 前記２相のアナログ検出信号の上側ピークと下側ピーク
   を各々検出するピーク検出手段と、前記方向判別手段の
   判別結果に応じた位相関係で、かつ前記ピーク検出手段
   によるピーク検出タイミングで変化する２相のパルス信
   号を出力する信号発生手段と、 を具備することを特徴とするエンコーダ用信号処理回路
   。