JPS63172918A - 磁気式サインエンコ−ダのオフセツト電圧調整回路 - 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］ 本発明は磁気式サインエンコーダに係り、特に磁気セン
サをブリッジ構成して磁束変化整正弦波状の出力として
取り出し、その出力電圧振幅及びオフセット電圧を一定
とするに好適な磁気式サインエンコーダに関する。

［従来の技術］ 磁気抵抗効果素子を使用して回転量を検出する磁気式の
エンコーダは第２図のような構造のものが従来より使用
されている（特開昭５０−２８９８９号）。

１は図のように円周上に着磁したドラムで回転できるよ
うになっている。２はドラムのＲ’ｆＴａ部に対向して
置かれた磁気抵抗効果素子である。第３図は第２図の１
と２を展開して描いたもので、３゜４は磁気抵抗効果素
子、５はドラムの着磁パターンを示している。着磁パタ
ーンに対応して第３図（ｂ）に示すように磁界の強さＢ
は正弦波状に分布している。但し磁気抵抗効果素子の抵
抗変化は磁界の強さに比例し、Ｎ極かＳ極かには関係し
ないので、磁界の大きさの分布を描いである。磁気抵抗
効果素子３．４を磁極ピッチλに対しλ／２の間隔で配
置しておき、３，４を第４図のような３端子回路とすれ
ば中間接続点の電圧■。は第５図のように変化する。但
しｖｃｏは電源電圧、ｖｏは出力電圧である。ドラムの
回転角Ｏとともに磁気抵抗効果素子３，４がλ／２で配
置されているので３゜４の抵抗変化は電気角で１８０°
の位相差となり、ｖｏとして磁界の変化量が検出できる
ようになっている。

このような３端子２組を第６図のように接続する。第６
図でブリッジ回路部の各辺は磁気抵抗効果素子３，４，
６．７で構成した。ブリッジ辺の出力側には、コンパレ
ータ８を設けた。更に、ポテンショメータｌＯの出力を
抵抗１２を介してコンパレータ８の負極側に印加させた
。尚、抵抗１１は入力抵抗、抵抗９は帰還抵抗である。

第７図のようにブリッジ辺の各素子３，４，６゜７はλ
／２ずつずらして配置した。このブリッジ回路の出力を
コンパレータ８に入力すれば第８図のような出力波形ｅ
、が得られる。但しｅ工は素子３゜４で構成された３端
子の出力、ｅ、は素子６，７で構成された３端子の出力
、ｅ３はコンパレータ８の出力で、抵抗９のコンパレー
タにヒステリシス特性を持たせるための抵抗、１１．１
２はオフセット電圧調整用の抵抗器である。

このように従来の磁気式エンコーダは出力としてパルス
信号として出力するパルスエンコーダとして使用されて
いる。

ところでパルス成形する以前の正弦波出力ｅ２−８．を
そのままアナログ電圧として増幅して出力しようとする
と、実際の電圧は磁気抵抗効果素子と磁気ドラムとのギ
ャップ変動や温度特性のため、出力振幅が一定とならな
い。

この特性を改善するため、振幅変動を検出し、電源電圧
を変化させて出力振幅を一定にすることが考えられる。

すなわち出力振幅が小さくなったときは第６図に示した
ｖｏ。を大きくし、出力振幅が大きくなったときはｖｃ
ｃを小さくするというように制御すれば出力振幅を一定
とすることができる。ところが、第６図に示した電圧ｅ
１とｅ２のオフセット電圧は磁気抵抗効果素子３，４，
６．７が必ずしもバランスして作られないので、多少な
りともくい違いを生じている。

第９図は電源電圧■。。の大きさによってオフセット電
圧が変わる様子を示したもので（１）→（２）でＶＣＣ
が２倍になった場合を示している。磁気抵抗効果素子３
と４によりＡの電圧、素子６と７でＢの電圧でその差が
オフセット電圧ｅＯｆｔとなる。

ＶＣＣが２倍になると素子３と４によりＣの電圧、素子
６，７でＤの電圧でその差がオフセット電圧ＱＯｆａと
なる。ｅｏｆｔはｅＯｆｔの２倍となっている。

このようにオフセット電圧は電源電圧ｖｃｃに比例して
変化する。

［発明が解決しようとする問題点１ 以上述べたように出力電圧振幅を一定にしようとして電
源電圧ＶＣＣを変えるようにするとオフセット電圧が変
化してしまう欠点があった。

本発明の目的は電源電圧を変えても出力電圧のオフセッ
トが変わらないようにすることにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的は電源電圧が変化したとき、オフセット電圧が
変化するのを打消すように、電源電圧を使って補償する
することにより達成される。

［作用］ 電源電圧の変動があっても、オフセット電圧は変化しな
いように補償される。

［実施例］ 第１０図は本発明の原理図を示す。磁気抵抗効果素子３
，４，６．７はブリッジ辺を構成する。差動アンプ（オ
ペアンプ）　１３は、ブリッジ回路の対抗点の信号を入
力とし、その差分出力を増幅して出力する。この差動ア
ンプ１３は、電源電圧■。。を取込み、電源電圧ｖｃ０
が大きくなってオフセット電圧が大きくなろうとしても
、その増加分を打ち消すように補償の働きをする。これ
によって、差動アンプ１３の出力のオフセット電圧は、
電源変動によって変化しなくなる。

以下本発明の一実施例を第１図により説明する。

素子３，４，６．７は磁気抵抗効果素子、１５はオペア
ンプ、１６〜２０は抵抗器、２１は可変抵抗器である。

Ｖｏ、Ｖ、は素子３，４，６．７のブリッジ回路の電源
電圧である。オペアンプ１５は抵抗器１６〜１９によっ
て差動増幅器を構成している。すなわち磁気抵抗効果素
子の磁界による変化分のみを増幅するようにα（ｅｘ−
ｅｔ）＝ｅｚとなるようにする。但しαは増幅度を示し
ている。ｅｌとｅ、の直流分は素子３，４，６．７の抵
抗アンバランスにより多少なりとも発生する。このアン
バランス分はｅ、）ｅ２のときもありｅ　、　＜　ｅ　
２のときもある。

したがってどちらになっても必ず補償できることが必要
である。

第１図においてはこのことを考慮し抵抗２０によってオ
フセットを必ず一方に片寄らせるようにバイアスをかけ
る。可変抵抗器２１により、出力電圧ｅ、のオフセット
電圧が零となるように可変抵抗器２１によって調整する
。このようにバランスを取った後は電源電圧が変わって
もオペアンプ１５のオフセット入力電圧が合計で常に零
となるので出力ｅ、にオフセット電圧変化が表われない
。

第１１図は本発明の他の具体的−実施例を示す図である
。第１図と記号が同じものは同じものを示している。第
１図と異なる点は、バイアス電圧をかける抵抗器２０の
代わりに２２〜２４で構成した抵抗器となっている点で
ある。抵抗器２３と２４で電源電圧を分割した後に抵抗
器２２でオペアンプ１５へ入力している。抵抗器２２へ
の入力電圧が第１図の抵抗器２０と比較し小さくなって
いるので２２の抵抗値は。

２０より小さくできる。抵抗値に制限があるときには効
果がある。

第１２図は本発明のさらに他の具体的実施例を示す図で
ある。

第１１図と異なる点はバイアス電圧をかける抵抗器２２
〜２４を除き、オペアンプ２５と抵抗器２６〜２８で構
成した反転アンプを使った点である。この実施例によれ
ば、可変抵抗器２１の両端に電源電圧の極性が反転した
ものが加わっているため、可変抵抗器のセットの仕方に
より抵抗器１９への入力電圧を両極性にセットできるの
で磁気抵抗効果素子のアンバランスの仕方が逆になって
も調整可能となる。

以上の説明では３，４，６．７をほぼ同一抵抗として作
るため、どちらにオフセット電圧がアンバランスになる
かわからないが、あらかじめ３゜４．６．７のうち１つ
をアンバランス量を大きくなるように作っておけば必ず
オフセット量が一方のみになるので、バイアス抵抗２０
（第１図）、２２〜２４（第１１図）、反転アンプ２５
（第１２図）を不要とすることもできる。

第１３図は本発明の他の応用例を示した図である。

２９はホール素子、３０はオペアンプである。３１〜３
５は抵抗器、３６は可変抵抗器である。オペアンプ３０
と抵抗器３１〜３４で差動増幅器を構成している。

ホール素子は内部構造から、不平衡電圧（オフセット電
圧）め発生機構が以上述べて来た磁気抵抗効果素子のブ
リッジ構成と原理的に同じである。

第１３図は磁気抵抗効果素子の第１図の例を適用したも
のであるが第１１図、第１２図の例を適用することも可
能である。

第１４図は本発明の他の応用例を示したものである。３
７．３８は抵抗器、３９は可変抵抗器である。

この実施例では、可変抵抗器３９の中間タップの出力電
圧を抵抗器２２を通してオペアンプ１５の一入力端子へ
入力している。第１１図の応用例では可変抵抗器からの
出力をオペアンプの十入力端子へ入力しているが、第１
４図のようにしてもオフセットを同様に調整することが
できる。

第１５図は本発明のさらに他の応用例を示したものであ
る。４０．４１は可変抵抗器である。この応用例では、
第１４図の応用例の３７．３８を可変抵抗器としたもの
で、同様にオフセットを調整することができる。

以上の説明で２１．３６は可変抵抗器を使用したが厚膜
抵抗等でトリミングしてもよい。

また以上の説明では磁気抵抗効果素子を使用したが、同
様の変化をするものに本発明を適用できることは明らか
である。

また着磁ドラムは第２図のように円周上に着磁したもの
で説明したが、ドラムの側面に着磁して磁気センサも側
面に対向させるディスクタイプのものでも同様である。

また直線状に着磁されたリニアタイプのものでも同様で
ある。

［発明の効果コ 本発明によれば、電源電圧変動によるオフセット電圧の
変化を抑制できるので、出力電圧の変動がない磁気式サ
インエンコーダを提供できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の具体的一実施例を示す図、第２図は磁
気式エンコーダの概略構造を示す図、第３図は磁気エン
コーダの磁気抵抗効果素子とドラム着磁パターンとの配
置関係を示した図、第４図は磁気抵抗効果素子の３端子
接続を示した図、第５図はその動作を示した図、第６図
〜第８図は従来の磁気式パルスエンコーダの回路及び動
作を示した図、第９図はオフセット電圧を説明した図。 第１０図は本発明の原理を示した図、第１１図、第１２
図は本発明の他の具体的実施例を示した図、第１３図〜
第１５図は本発明の他の応用例を示した図である。 ３．４，６．７・・・磁気抵抗効果素子、１５・・・差
動アンプ（オペアンプ）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ＮＳに交互に連続的に着磁された磁極媒体と、該磁
   極媒体に対向して配置されて磁気センサをブリッジ構成
   に接続してなるブリッジ回路部と、該ブリッジ回路部の
   ブリッジ出力を入力する差動アンプと、上記ブリッジ回
   路部の電源電圧を、上記差動アンプにオフセット電圧の
   電源電圧変動分を打消すべく、上記差動アンプに印加す
   る手段と、より成る磁気式サインエンコーダのオフセッ
   ト電圧調整回路。