JPS59230110A - 電磁式回転検出器 - Google Patents

電磁式回転検出器

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Publication number
JPS59230110A
JPS59230110A JP10606783A JP10606783A JPS59230110A JP S59230110 A JPS59230110 A JP S59230110A JP 10606783 A JP10606783 A JP 10606783A JP 10606783 A JP10606783 A JP 10606783A JP S59230110 A JPS59230110 A JP S59230110A
Authority
JP
Japan
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gear
pickup
output
pickups
phase difference
Prior art date
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Pending
Application number
JP10606783A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenichi Shimizu
健一 清水
Tadashi Iketani
池谷 忠司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Filing date
Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP10606783A priority Critical patent/JPS59230110A/ja
Publication of JPS59230110A publication Critical patent/JPS59230110A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/243Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the phase or frequency of ac

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Linear Or Angular Velocity Measurement And Their Indicating Devices (AREA)
  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電磁式回転検出器に関するものである。
回転軸をもった機器の回転数を測定する方法としては、
タコジェネレータやロータリーエンコーダを用いる方法
の外に、電磁式ピックアップと歯車を組合わせて用いる
方法がある。特に、形状の大きな回転機器の回転数を計
測する場合は、被測定軸に回転検出用の歯車を用意する
この方法が広く用いられている。それは、比較的大きな
機器に直接ロータリーエンコータを取伺げた。すすると
、エンコーダの軸受の強度等の点で問題が生じることが
多いからである。
上記電磁ピックアップによる方法は、既存の歯車を使う
ことも可能であり、また光電式と違って油等による汚れ
にも強いので、簡単で安価、安定な方法として、広く利
用されている。しかし、単位時間内のパルス数を測定す
る。いわゆるゼ均回転数計測であるため、タコジェネレ
ータと違い、変化の激しい回転速度の検出には向かない
。また、回転方向が検出できないので、これを検出する
番こは、例えば歯車のピッチに対してSO度位相をずら
して2個のピックアップを用意し、この二つの出力信号
の位相から知る方法などをとらなければならない。さら
に、ゲート時間内に回転方向が変化する場合にはカウン
タのカウント方法を工夫しなければならい。
斜上に鑑み、本発明は、歯車を用いた電磁式回転検出器
であって、回転速度の変動の激しい場合、特に、回転方
向の変化も多い場合に有利な回転検出器を提供しようと
するものである。
かかる目的を達成するため、本発明の回転検出器は、被
測定軸に設けた回転検出用の歯車の歯に対して90度の
位相差をもたせて対向配設される二つのピックアンプと
して、その出力信号が歯とピックアップの幾何学的位相
差に対して正弦波状に変化するものを用い、上記ピック
アップを変調のだめの制御電流を出力するキャリア発生
器に接続すると共に、上記ピックアンプにその出力を加
算する加算回路を接続し、この出力信号を周波数復調し
て回転角速度を求めると共に基準信りとの位相差により
歯車の位相を求め、これによって回転角度や回転方向の
変動が激しい軸の回転を検出可能な電磁式回転検出器を
得ることができる。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
第1図に示すように歯車lの周囲に電磁式ピックアップ
2.a 、 2 bを歯車の歯の周期に関して80度位
相をずらして配置した場合、このピックアンプ2a、2
bが通常の電磁誘導型または磁気密度応答型(例えば、
磁気抵抗素子やポール素子を用いたもの)の電磁式ピッ
クアップであれば、−二つのピンクアップ2a、2bか
らは歯車の回転方向によって電気的に80度または−9
0度ずれた正弦波状の出力信号が得られる。
そこで、これらのピックアップとして、出力信号が歯と
ピックアンプの幾何学的位相差o1に対して、5in(
O++φ)またはこれに準じて変化するものを用いる。
この要件を満たすピックアップの一例を第2図ないし第
4図に示す。
第2図のピックアップは、永久磁石3及びそれに接続し
た磁性材料4によって構成される磁路の両端を歯車1の
歯に対向させ、それらと歯車1で構成される磁気回路の
上記永久磁石3の端面にホール素子5を配置した構造で
、歯の位置に応じて磁路長が変化することと、磁石端面
での磁路の方向が変化することを利用したものである。
図中、5aは感磁部を示す。なお、上記ホール素子5に
代えて磁気抵抗素子を用いることもできる。
上記ピックアップを用いた場合、磁界の強さHの変化は
、 H= 5In(Ol+φ)+に の形となる。kは、図中に鎖線で示す位相状態での磁界
の大きさで、これがバイアスとなる。
このkによるバイアスは必要に応してそれをなくすこと
ができ、その手段を持ったピッ・クアップの一例を第3
図に示す。この構造例では、磁性材料4によって構成さ
れる磁路を4a、4bの2ループにし、永久磁石3aと
3bとが歯に対して逆位相の位置に磁化の方向が逆にな
るようにセットしている。従って、磁性材料4aによっ
て構成される磁路のループにおける磁路長が短くなった
時は磁性材料4bによって構成されるループが長くなり
、両ループに跨がって配置されたホール素子5の受ける
磁界の大きさは、sinθ1に比例して変化する。
第3の方法は、デバイダ−タイプの磁気抵抗素子(例え
ば、ソニー株式会社製感磁性素子SDME)を用いたも
ので、その構造例を第4図に示す。この磁気抵抗素子6
は、感磁面内での磁界の回転角αに対しsin 2αで
出力が変化するもので、リング状の磁性体に等長の磁区
を多数配列させた着磁リングを用い、上記磁気抵抗素子
と着磁リングの間隔を選べば、着磁リングの回転角に対
し出力は正弦波状に変化することが知られている。着磁
リングを利用する場合はこの特性を利用できる。
歯車を利用する場合には、バイアスマグネット7(図中
の矢印方向に磁化されている。)を持った素子を歯車の
回転面に平行に設置し、歯との位相関係によって磁界の
方向が一90°〜+90’の範囲で変化するように、歯
の大きさと素子の大きさを選べばよい。しかし素子の形
状は一般に定まっているので、歯の寸法に合った素子を
選ぶのは実用的でない。このため、図に示す様に素子を
斜めにして、磁界の方向が充分変化する配置を求めるの
が実用的である。
このような磁気抵抗素子を用いる場合、歯の大きさによ
って磁気抵抗素子の最適な配置方法は異り、場合によっ
ては磁気回路の付加が必要である。
次に、上述した手段等にょリピ・ンクアップを歯車の回
転に伴って出力が正弦波状に変化するようにセットした
場合におけるそのピックアップの出力信号の処理につい
て記す。
歯車の歯数をN、歯車の回転角度をθとすると、歯のピ
ッチに関してはN・or’adに相当するので、一方の
ピックアップ2aには5inNeθなる関係で変化する
出力が、これに対し他方のピックアップ2bにはcos
N・θなる関係で変化する出力が現れる。
この状態でホール素子を用いる場合、ピ・ンクアップ2
aの制御電流をI cosω。tで、ピックアップ2b
の制御電流をI sinω。tで変調すれば、ピックア
ップ2aの出力は、 Icos ω。t @sin Noθ ピックアップ2bの出力は、 l5in c++。t @Co5N・θとなり、この出
力を加算すれば、 l5inω。tacosN*θ+IC03CII。t 
*sin No 0=Isin(ω。t+N−の −−
−−(1)=E sin (C1l。t+NIIωt)
=Esin(ω。+Nω)1−−・・(2)ただし、ω
−5(=zπf) となる。
従って、(1)式においてOが変化しない時、出力の周
波数は、fo=−となって一定であり、位2π 相のみがN・θだけずれる。
また、歯車が角速度ωで回転すれば、(2)8式より出
力は歯車の角速度ωで周波数変調されたものとなる。
従って、この出力信号を周波数復調すれば、回転角速度
ωが求まることになる。さらに、基準値りとの位相差を
計れば、歯車の位相を求めることができる。
第5図ないし第7図は、それぞれ上述した第212ない
し第4図のピックアップの出力信号を処理するための回
路構成を示すもので、第5図におけるピックアップ12
a 、 12bは第2図のものを、第6図におけるピッ
クアップ13a、13bは第3図のものを、また第7図
におけるピックアップ14a 、 14 bは第4図の
ものを用いるように構成している。
第5図及び第6図に示すような構成を有する回路におい
ては、制御電流としてキャリア発生器からピックアップ
12a 、 13aにIcosωotを、ピンクアップ
12b、13bにl5inω。tを流すと、ホール電圧
はそれぞれc、osω。t 、 sinω。tで変調さ
れ、加算回路におけるピックアップ出力の加算によって
被変調出力が得られる。
第6図は、第3図に示すような構成でホール素子を用い
、従ってホール素子出力にバイアスのない場合を示して
いるが、第2図のようにホール素子にバイアス磁界のか
かっている場をは、第5図のようにバイアスマグネット
の回路15を付設して、バイアスによる出力を補正する
必要がある。
これは、ホール素子部における磁界の変化が、sin 
NmO+ k 、 cos Noθ+にであるから、第
6図の回路でに−IS1nω。t、に*l5inc+>
。tなる値をキャンセルすることになる。
第7図は、ピックアップとして第4図のようなデバイダ
−タイプ型磁気抵抗素子を用いた場合の歯′路構成を示
すもので、使用する磁気抵抗素子は、3端子のものでも
4端子のブリッジ型のものでも差支えない。図は3端子
の場合を例示してl/)る。
上記ホール素子の場合には、制御電流を変調したのに対
し、この場合にはブリ・ンジにかける駆動電圧または電
流をCO3ω。tとsinω01で変調すればよく、そ
れによってホール素子の場合と同様な結果か(!)られ
る。
また、被変調信号の質を向上させるには、感磁2)↓子
を歯車のピンチまたはそれの整数倍のピ・ンチで多段配
置すれ7fよいが、この場合は素子が、蒸着によって作
られるため、専用の多数個並べた素子の製作も可能であ
る。このときの幾何学的な精度は、マスクパターンの製
作精度で決まるため、高精度のものが期待できる。
第8図は、トーション/<−20の両端に同じ歯車21
.22を設け、トーションバー20の受けるトルクによ
って両歯車の位相が変化するのを利用した、いわゆる位
相差式のトルク計に対して本発明を適用した応用例を示
すものである。
通常の回転検出器を用いた場合には、軸の回転数が小さ
い場合や停止している面にパルスピックアップからの信
号がないので、当然、両歯車間の位相差の検出ができな
い。このため、低速または停止時でも測定を要する場合
は、検出器を別のモータで一定速度で回転させる方法が
採られている。
これに対し、本発明の回転検出器によれば、各検出器か
らの出力は歯車が停止していてもキャリア相邑の同波数
の信号がでており、この信号とキャリアとの位相差が歯
車とピックアップとの幾何学的な位相を示している。従
って、二つの歯車につけられた2組の検出器の出力信号
の位相差を測定すれば、歯車の3位相差が検出でき、ト
ルク計として有効に利用できる。
また、この2組の検出器のうちの一方の検出器の出力を
下M復調すれば、極性を含めた回転数に比例する直流電
圧を得ることができる。回転角度を知るには、検出器の
出力信号によって加算を行い、キャリア信号によって減
算を行うアップダウンカウンタを用い、それによって回
転角に比例した出力信号を得ることも可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図はピックアップの位相関係についての説明図、第
2図ないし第4図はピツクア・ンプの構成例を示す正面
図または斜面図、第5図ないし第7図は上記ビ・ンクア
ップを用いた本発明の回転検出器の回路構成図、第8図
ば本発明の応用例についての構成図である。 1・・ 歯車、 2a、2b、 12a 〜14a、 12b 〜14 
b =ピックアップ。 第1図 第2図   第3図 第4WA 第8図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、被測定軸に設けた回転検出用の歯車の歯に対して9
    0度の位相差をもたせて対向配設される二つのピックア
    ップとして、その出力信号が歯とピックアップの幾何学
    的位相差に対して正弦波状に変化するものを用い、上記
    ピックアップを変調のだめの制御電流を出力するキャリ
    ア発生器に接続すると共に、」二記ピックアップにその
    出力を加9、する加算回路を接続し、この出力信号を周
    波数復調して回転角速度を求めると共に基準信号との位
    相差により歯車の位相を求めることを特徴とする電磁式
    回転検出器。
JP10606783A 1983-06-14 1983-06-14 電磁式回転検出器 Pending JPS59230110A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10606783A JPS59230110A (ja) 1983-06-14 1983-06-14 電磁式回転検出器

Applications Claiming Priority (1)

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JP10606783A JPS59230110A (ja) 1983-06-14 1983-06-14 電磁式回転検出器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS59230110A true JPS59230110A (ja) 1984-12-24

Family

ID=14424253

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10606783A Pending JPS59230110A (ja) 1983-06-14 1983-06-14 電磁式回転検出器

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007292511A (ja) * 2006-04-21 2007-11-08 Jtekt Corp 位置検出装置及び電動パワーステアリング用モータ

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS423500Y1 (ja) * 1964-02-29 1967-03-01

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JPS423500Y1 (ja) * 1964-02-29 1967-03-01

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JP2007292511A (ja) * 2006-04-21 2007-11-08 Jtekt Corp 位置検出装置及び電動パワーステアリング用モータ

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