JPH0690045B2 - インデツクス信号センサ - Google Patents

インデツクス信号センサ

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JPH0690045B2
JPH0690045B2 JP61247622A JP24762286A JPH0690045B2 JP H0690045 B2 JPH0690045 B2 JP H0690045B2 JP 61247622 A JP61247622 A JP 61247622A JP 24762286 A JP24762286 A JP 24762286A JP H0690045 B2 JPH0690045 B2 JP H0690045B2
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magnetized
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久夫 金子
学 若林
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  • Control Of Velocity Or Acceleration (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、磁気式の位置検出器、特に、強磁性磁気抵抗
効果素子(以下、MR素子という)を用いたインデツクス
信号センサに関する。
〔従来の技術〕
従来、モータの速度制御,位相制御を行うために、モー
タの回転軸に周波数発生器(FG)が設けられ、モータの
回転速度に比例した周波数のFG信号と、モータの回転位
相を表すインデツクス信号とが得られるようにしてい
る。周波数発生器には光学式と磁気式とがあるが、寸法
精度や構造の点から専ら磁気式のものが使用され、しか
も、MP素子を用いることにより、光学式と同程度の性能
が得られる。
かかる磁気式の周波数発生器の一例が、たとえば、“Na
tional Technical Report"1984年12月、pp.33-34に開示
されている。これによると、モータの回転軸に取りつけ
られた磁気ドラムの外周に一周にわたつてフエライト粉
末などが充填されてなる帯状のプラスチツク磁石が2本
平行に設けられ、その一方は等長に分割されて着磁領域
とし、これら着磁領域は順次1つ毎に磁化方向が異なる
ように着磁され、このプラスチツク磁石をMR素子で走査
することにより、FG信号が検出される。また、他方のプ
ラスチツク磁石において、その一部に所定の長さの着磁
領域が設けられ、これを別のMR素子で走査することによ
り、この着磁領域を検出してモータの1回転毎に1回イ
ンデツクス信号が得られる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記のような従来技術において、インデツクス信号を用
いてモータの位相制御を行う場合、この位相制御の基準
タイミングはインデツクス信号の立上りエツジから検出
される。
ところで、上記のプラスチツク磁石からその一部に設け
られた着磁領域を検出してインデツクス信号を再生する
場合、MR素子は有限の幅を有しているために、得られる
インデツクス信号の立上りエツジは傾斜したものとな
る。これを改善するために、MR素子を薄膜状としてその
幅を極めて狭くすることが考えられるが、これでもやは
りその幅は有限であるし、しかも、幅が狭くなつたこと
によつてMR素子の検出出力が低下してS/Nが劣化すると
いう問題が生ずる。
さらに、上記のように一部だけに着磁領域が設けられた
プラスチツク磁石の場合には、この着磁領域からの磁界
はプラスチツク磁石の長手方向着磁領域外にも広がつた
ものとなり(すなわち、もれ磁界が生じ)、このため
に、MR素子は着磁領域に対向する以前からこの着磁領域
からの磁界を検出することになり、この結果、得られる
インデツクス信号は、第6図に示すように、非常に裾広
がりの立上り傾斜が緩やかな波形となる。したがつて、
このような波形のインデツクス信号からMR素子が着磁領
域の境界を通過した時点を検出することは難しく、特
に、MR素子の検出出力が低いときには、境界通過時点の
検出のための調整に非常に手間がかかることになる。
本発明の目的は、かかる問題点を解消し、高いS/Nで立
上りが急峻となり、着磁領域の境界を正確に検出できる
インデツクス信号を得ることができるようにしたインデ
ツクス信号センサを提供するにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明は、プラスチツク磁
石の長手方向に互いに平行に配置した4個のMR素子でも
つて検出部とし、第1,第2のMR素子は互いに近接し、第
3のMR素子は第1のMR素子から、また、第4のMR素子は
第2のMR素子から夫々プラスチツク磁石の着磁領域の長
さ分だけ隔たつているようにする。
〔作用〕
第1,第2のMR素子の検出出力はほとんど同相であり、第
3,第4のMR素子の検出出力は互いに着磁領域の長さの2
倍に相当する位相だけずれるとともに、第1,第2のMR素
子の検出出力よりも着磁領域の長さに相当する位相だけ
ずれている。
インデツクス信号は、これら第1〜第4のMR素子の検出
出力を合成処理することにより、すなわち、第1,第2の
MR素子の検出出力を加算し、さらに、これに第3,第4の
MR素子の検出出力を減算することにより、得ることがで
きるが、各MR素子が上記のように配置されていることか
ら、このインデツクス信号は、1個のMR素子を用いたと
きに得られるインデツクス信号のほぼ2倍の振幅となつ
てS/Nが高くなり、また、第3,第4のMR素子の検出出力
による減算によつて波形の裾部が抑圧されて急峻なエツ
ジの信号となる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面によつて説明する。
第1図は本発明によるインデツクス信号センサの一実施
例を示す要部構成図であつて、1〜4はMR素子、5はプ
ラスチツク磁石、6は無着磁領域、7は着磁領域、7A,7
Bは境界である。
同図において、たとえば回転体の周面一周にわたつて設
けられた帯状のプラスチツク磁石5の一部に所定の長さ
Pの着磁領域7が設けられており、かかるプラスチツク
磁石5に対向してこの実施例の検出部を構成するMP素子
1〜4が配置される。これらMR素子1〜4はプラスチツ
ク磁石5に沿つて互いに平行に配置されており、回転体
が回転してプラスチツク磁石5を走査するとき、着磁領
域7による磁界(具体的にはその水平成分)を同程度に
検出するようにしている。
ここで、MR素子1,2は互いに近接して配置されており、M
R素子3はMR素子2からMR素子1とは反対側に着磁領域
7の長さPだけ隔てて配置され、MR素子4はMR素子1か
らMR素子2とは反対側に同じ長さPだけ隔てて配置され
ている。
以上のように配置されたMR素子1〜4に対してプラスチ
ツク磁石5が矢印方向に移動しているものとすると、MR
素子4,1,2,3の順で着磁領域7からの磁界を抵抗値の変
化として検出するが、MR素子1,2は互いに近接している
から、これらの検出出力はほとんど同相である。これに
対して、MR素子1,2の検出出力の位相を基準とすると、M
R素子3の検出出力は着磁領域7の長さPを通過するに
要する時間tpだけ遅れ、MR素子4の検出出力は逆に時間
tpだけ進むことになる。
また、先にも説明したように、着磁領域7による磁界は
無着磁領域6にも裾状に広がつており、MR素子1〜4は
着磁領域7の境界7Aの直前の無着磁領域6を走査してい
るときから磁界を検出し始め、また、着磁領域7の境界
7Bの直後の無着磁領域6を走査し始めても磁界を検出し
ている。しかし、これらMR素子1〜4は着磁領域の中央
部に対向しているときに最大の検出結果を出力する。し
たがつて、MR素子1,2の検出出力は、第1図に示すよう
に、着磁領域7の中央部に対向しているときに最大とな
り、MR素子4,3の検出出力も、夫々第2図,第3図に示
すように、着磁領域7の中央部に対向しているときに最
大となる。
それら、これらMR素子の検出出力は、第4図(a)〜
(d)に示すように、裾が広がつて立上り、立下りエツ
ジが非常に緩やかな波形となる。なお、第4図(a)は
MR素子4の,同図(b)はMR素子1の,同図(c)はMR
素子2の,同図(d)はMR素子3の夫々検出出力波形を
示しており、tpは、上記のように、MR素子1〜4が着磁
領域7の長さpだけ通過するに要する時間を表す。
インデツクス信号はこれらMR素子1〜4の検出出力を次
のように合成することによつて得られる。すなわち、MR
素子1,2の検出出力(第4図(b),(c))は互いに
加算され、これにMR素子3,4の検出出力(第4図
(d),(a))が加算される。この結果、得られるイ
ンデツクス信号の波形は、第4図(e)に示すように、
振幅がMR素子1〜4各々から得られる検出出力のほぼ2
倍となり、裾部分が逆極性となつて立上り、立下りエツ
ジが急峻になる。
第5図は合成回路の一具体例を示す回路図であつて、8,
9は出力端子であり、第1図に対応する部分には同一符
号をつけている。
この具体例は、MR素子1〜4の結線方法を特定すること
により、これらの検出出力を上記のように合成するもの
である。
第5図において、電源電圧Vccが印加される電源端子と
接地端子との間に、MR素子2,4が直列に接続され、同様
にして、MR素子3,1も直列に接続されている。そして、M
R素子2,4の接続点に出力端子8を設け、また、MR素子3,
1の接続点に出力端子9を設け、これら出力端子8,9間の
電圧をインデツクス信号として取り出す。
ここで、MR素子1〜4は磁界に応じて抵抗値が小さくな
る。
そこで、いま、各MR素子1〜4が着磁領域7に対して第
1図に示す位置にあるとすると、MR素子2,1の抵抗値は
最小となり、出力端子8の電位がMR素子2が磁界中にな
いときの抵抗値における電位よりもδだけ上昇したとす
ると、出力端子9の電位は同じくδだけ下降する。した
がつて、出力端子8,9間の電圧は(+δ)−(−δ)=
2δだけMR素子1,2が磁界中にないときよりも上昇す
る。したがつて、MR素子1,2に得られる電圧変化分δの
2倍の電圧変化が得られることになる。なお、このと
き、MR素子3,4も着磁領域のもれ磁界を検出しているた
めに、それらの抵抗値も若干小さくなつているために、
出力端子8の電位はMR素子4の抵抗値変化分低くなり、
出力端子9の電位はMR素子3の抵抗値変化分高くなるか
ら、出力端子8,9間の電圧変化分は2δよりも若干小さ
くなるが、これでも、2δにほぼ等しくてMR素子2,1に
おける電圧降下の変化分δよりも充分大きい。
また、MR素子1〜4は着磁領域7に対して第2図に示す
位置にあるとすると、MR素子1,2が着磁領域7からのも
れ磁界を検出することにより、これらの抵抗値は減少
し、これによるMR素子1,2での電圧降下の変化量をδ′
(但し、δ′≪δ)とすると、出力端子8,9間の電圧は
磁界がないときよりも2δ′だけ上昇する。しかし、こ
のとき、MR素子4の抵抗値が最小となるために、出力端
子8の電位はこのMR素子4の抵抗値変化によつて磁界が
ないときよりもδだけ下降されることになり、結局、出
力端子8,9間の電圧は磁界がないときよりも(δ−2
δ′)だけ下降したことになる。
MR素子1〜4が第3図に示す位置にあるときも、同様に
して、出力端子8,9間の電圧は磁界がないときよりも
(δ−2δ′)だけ下降したことになる。
ここで、電圧の変化量2δ′は着磁領域7からのもれ磁
界によるものであり、これがMR素子3,4の磁界検出によ
つて除かれるのである。
プラスチツク磁石5が連続的に移動することによつて出
力端子8,9間に得られる電圧は、第4図(d)に示した
ように、MR素子4が着磁領域7に近づくにつれて下降し
始め、第2図に示した状態になつたとき最小となる。し
かる後、この電圧は急激に立上り、第1図に示した状態
になつたとき、MR素子1,2の電圧降下の最大変化量δの
ほぼ2倍となり、その後は急激に立下がる。そして、第
3図の状態になつたときに、出力端子8,9間の電圧は最
小値となり、その後は上昇して磁界がないときの値とな
る。
なお、MR素子1〜4の磁気抵抗効果特性が等しいときに
は、これらが磁界中にないときの出力端子8,9間の電圧
は0Vであることはいうまでもない。
なお、MR素子1〜4の検出出力の合成手段としては、第
5図に示した具体例のみに限るものではない。また、イ
ンデツクス信号の記録媒体としても、プラスチツク磁石
のみに限るものではない。
さらに、本発明はモータ制御のためのインデツクス信号
検出のみに限らず、インデツクス信号検出を必要とする
任意の装置に適用することができることはいうまでもな
い。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、着磁領域7から
もれ磁界が生じても、立上り,立下りが急峻でかつMR素
子の抵抗値変化が2倍となつたのに相当する大振幅で高
いS/Nのインデツクス信号が得られることになり、該着
磁領域の境界を正確かつ簡単に検出することができるよ
うになるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるインデツクス信号センサの一実施
例を示す要部構成図、第2図および第3図は夫々プラス
チツク磁石上の着磁領域に対する各磁気抵抗効果素子の
第1図と異なる位置関係を示す図、第4図は第1図にお
ける磁気抵抗効果素子の検出出力とこれらの合成出力で
あるインデツクス信号とを示す波形図、第5図は第1図
における磁気抵抗効果素子の検出出力の合成方法の一具
体例を示す回路図、第6図は従来技術によつて得られる
インデツクス信号を示す波形図である。 1〜4……磁気抵抗効果素子、5……プラスチツク磁
石、6……無着磁領域、7……着磁領域。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】所定の長さの着磁領域を有する走査路を走
    査し、該着磁領域を検出してインデックス信号を発生す
    るインデックス信号センサにおいて、 該走行路に沿って互いに近接しかつ平行に配置された第
    1,第2の磁気抵抗効果素子と、 該第1の磁気抵抗効果素子から該走査路に沿って第1の
    方向に該着磁領域の長さ分だけ隔てて該第1,第2の磁気
    抵抗効果素子と平行に配置された第3の磁気抵抗効果素
    子と、 該第2の磁気抵抗効果素子から該走査路に沿って第1の
    方向とは反対の第2の方向に該着磁領域の長さ分だけ隔
    てて該第1,第2の磁気抵抗効果素子と平行に配置された
    第4の磁気抵抗効果素子と を有し、該第1〜第4の磁気抵抗効果素子が該着磁領域
    の検出部をなし、該第1,第2の磁気抵抗効果素子の検出
    出力の和から該第3,第4の磁気抵抗効果素子の検出出力
    を差し引くことにより、該第1〜第4の磁気抵抗効果素
    子の検出出力のほぼ2倍でかつ急峻な波形の検出出力を
    得ることを特徴とするインデツクス信号センサ。
JP61247622A 1986-10-20 1986-10-20 インデツクス信号センサ Expired - Lifetime JPH0690045B2 (ja)

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JPS63101786A JPS63101786A (ja) 1988-05-06
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