JPH01412A - 移動検出装置 - 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、ＭＲ素子（磁気抵抗効果素子）を用いた移
動検出装置に係り、特に、移動速度と移動方向が同時に
判別し得る移動検出装置に関する。

「従来の技術」 回転検出において、回転数と回転方向とを同時に検出す
る場合は、一般に位相の異なる２つの信号を用いる。例
えば、磁気式ロータリーエンコーダにおいては、２組の
ＭＲ素子を互いにπ／２の位相差を持つように配置し、
これらの出力信号の位相差がら回転方向を検出し、周波
数から回転数を検出するようにしている（例えば、特開
昭６０−１０４２６２号）。

口発明が解決しようとする問題点」 しかしながら、従来の回転検出装置においては、２用の
信号を必要とするために検出素子の数を多く要するとい
う欠点があり、また、２信号の位相差を検出するために
処理回路が複雑になるという欠点かあった。また、この
ような問題は回転検出に限らず、他の移動検出において
も同様であった。

この発明は、上述した事情に鑑みてなされた乙ので、ｌ
相の信号によって移動方向および移動速度の双方を検出
することができ、これにより、検出素子数の低減および
処理回路の簡略化を図ることができる移動検出装置を提
供することを目的としている。

「問題点を解決するための手段」 上記問題点を解決するために、第１の発明においては、
所定レベルの不感帯を有するコンパレータと、所定電圧
が印加される直列接続された磁気抵抗素子対と、移動体
に取り付けられ前記磁気抵抗素子対の近傍を通過するよ
うに構成された磁石とを有し、前記コンパレータの一方
および他方の入力端に前記各磁気抵抗素子の接続点に得
られる電圧および基準電圧を各々印加し、がっ、前記磁
気抵抗素子が磁界を受けていないときにおける前記接続
点の電圧と前記基準電圧との差が前記不感帯に入るよう
に設定している。

また、第２の発明においては、コンパレータに印加する
基準電圧に代えて、前記所定電圧が逆方向に印加される
直列接続された第２の磁気抵抗素子対の接続点に得られ
る電圧を用いている。

「作用」 前記磁石が磁気抵抗素子対の近傍を通過する毎に前記コ
ンパレータからパルスが出力され、がっ、前記磁石の移
動方向によって前記コンパレータの出力パルスのデユー
ティ−比が反転する。

「実施例」 以下、図面を参照してこの発明の実施例につぃて説明す
る。

第１図は、第１の発明の一実施例の構成を示す回路図で
あり、１および２は各々電源Ｖｃと接地点との間に直列
接続されたＭＲ素子である。３はコンパレータであり、
非反転入力端がＭＲ素子ｌ。

２の接続点ａに接続され、反転入力端が基準電源４に接
続されている。このコンパレータ３は、両入力端電位の
差が所定の不感帯を超えた場合に比較動作を行い、入力
端電位差が不感帯にある間は比較動作を行わずに前回の
状態を維持する。また、基準電源４の電圧値Ｖｓは、Ｍ
Ｒ素子！、２が外部磁界を受けない場合の中点ａの電位
Ｖａに等しくなるように設定されている。

次に、上記構成によるこの実施例の動作を説明する。

始めに、ＭＲ素子の基本的動作ノこついて、第２図およ
び第３図を参照して説明する。

今、第２図に示すように、ＭＲ素子８の長平方向に直交
する磁界を発生している磁石７が、ＭＲ素子８の付近を
図面左方から右方（矢印へ方向）へ通過すると、ＭＲ素
千８の抵抗は、第３図に示すように変化する。すなわち
、ＭＲ素子８は、磁石７が近傍にあるときは、その抵抗
値が減少し、最も減少したときでは外部磁界を受けない
ときの抵抗値に対し３％程度まで減少する。

したがって、第１図に示す直列接続されたＭＲ素子１．
２の付近を、磁石７がへ方向に通過した場合は、電圧Ｖ
ａは第４図に実線で示すように上昇し、初期値より３％
上昇した時点で減少を始め、その後初期値より３％減少
した時点で再び増加して初期値に戻る。そして、上記電
圧Ｖａの変化に伴いコンパレータ３は以下の動作を行う
。まず、電圧Ｖａが上昇し、電圧Ｖｓとの差がコンパレ
ータ３の不感帯Ｅを正側に超える時刻１＋においては、
コンパレータ３の出力信号Ｓｏは“Ｈ“レベルとなり（
第４図（ロ）参照）、また、電圧Ｖａが減少して電圧Ｖ
ｓとの差がコンパレータ３の不感帯Ｅを負側に超える時
刻ｔ、においては信号ＳＯは“し“レベルとなる。そし
て、時刻ｔ、以降においては、電圧Ｖａと電圧Ｖｓとの
差が不感帯Ｅを正側に超えることはないから、信号ＳＯ
は“Ｌ”レベルを維持する。なお、信号ＳＯの初期値は
、萌の動作状態によって“Ｈ”レベルの場合もあるが（
第４図（ロ）の−点鎖線参照）、時刻ｔ、以降において
は、必ず“Ｌ”レベルとなる。したがって、磁石７が連
続して六方向に通過するような場合は、信号Ｓｏは時刻
ｔ１〜ｔ２に対応する期間だけ“Ｈ”レベルとなる。

一方、磁石７がＭＲ素子１．２の付近をＢ方向に通過し
た場合は、電圧Ｖａは第４図（イ）？ニー点鎖線で示す
ように、六方向の場合の反転波形となる。したがって、
コンパレータ３の出力信号ＳＯの波形も第４図（ロ）に
示す波形の反転波形となる。この場合においても、信号
Ｓｏの初期値は、前の動作状態によって“Ｌ”レベルの
場合もあるが（第４図（ハ）の−点鎖線参照）、時刻ｔ
２以降においては、必ず“Ｈ”レベルとなる。したがっ
て、磁石７が連続してＢ方向に通過するような場合は、
信号ＳＯは時刻ｔ１〜ｔ２に対応する期間だ　・け“Ｌ
”レベルとなる。

そして、回転検出を行う場合は、例えば、第５図に示す
ように、磁石７を回転体１０に取り付け、ＭＲ素子１．
２が設けられた基板１！を回転体ＩＯの近傍に配する。

今、回転体１０が時計方向ＣＷに回転したとすると、磁
石７は基板１！の付近を常に同一の方向から横切る。こ
の方向が第１図に示す六方向であったとすると、コンパ
レータ３の出力信号Ｓｏは第６図（イ）に示すように、
基板Ｉ！付近を磁石７が通過するタイミングだけ“Ｈ“
レベルになるパルス信号となる。一方、回転体１０が反
時計方向ＣＣＷに回転すると、信号ＳＯは第６図（ロ）
に示すように基板ＩＩの付近を磁石７が通過するタイミ
ングだけ“Ｌ”レベルになるパルス信号となる。

したがって、信号Ｓｏのパルス数から回転速度を検出す
ることができ、また、信号Ｓｏのデユーティ−比から回
転方向を検出することができる。

次に、第７図は、第２の発明の一実施例の構成を示す図
であり、図において、！−、２”は各々直列接続された
ＭＲ素子であり、ＭＲ素子１．２に平行になるように配
置されている。このＭＲ素子１′、２″の特性は、第１
図に示すＭＲ素子１゜２と同様になっている。ただし、
ＭＲ素子１−。

２゛とＭＲ素子１．２とは、電圧Ｖｃの印加力向が逆に
なっている。そして、この実施例においては、電圧Ｖｓ
に代えてＭＲ素子１″、２′の接続点すに得られる電圧
ｖｂをコンパレータ３の反転入力端へ印加する（図示路
）。

今、磁石７が図面左方から六方向に移動してＭＲ素子１
．２およびＩ−，２−の付近を通過したとすると、電圧
Ｖａと電圧ｖｂとは違いに逆方向に対称に変化し、各々
第８図（イ）の実線および破線で示す波形となる。この
結果、信号ＳｏはＶａ＞Ｖｂとなっている時刻ｔ３〜ｔ
４の区間において“Ｈ”レベルの信号となり、時刻ｔ４
以降は“Ｌ”レベルの信号となる。

一方、磁石７が図面右方から左方に移動してＭＲ素子１
．２および１−１２″の付近を通過した場合は、電圧Ｖ
ａとｖｂの関係が逆になるため、各電圧の波形は第８図
（イ）に示す実線と破線とを入れ換えた波形となる。し
たがって、コンパレータ３の出力信号ＳＯは、同図（ハ
）に示すように時刻ｔ３〜ｔ４の区間だけ“Ｌ”レベル
となり、時刻ｔ４以降は“Ｈ”レベルとなる。この変形
例においてら、第１図に示す実施例と同様に第５図に示
す構成をとることにより、回転検出を行うことができる
。すなわち、回転体ＩＯが時計方向ＣＷおよび半時計方
向ＣＣＷに回転した際には、電圧Ｖａ、Ｖｂは各々第９
図（イ）、（ハ）に示すようになり、この結果、信号Ｓ
ｏは各々同図（ロ）、（ニ）に示すようになる。したが
って、信号Ｓ。

のパルス数から回転速度を、デユーティ−比から回転方
向を検出することができる。

なお、この実施例においては、ＭＲ素子ｌ、２゜１’、
２−を同一の特性に設定しているので、電圧Ｖａ、Ｖｂ
の設定値等を特に考慮する必要がなく、製作が容易とな
る利点が得られる。

また、電圧Ｖａとｖｂとが違いに逆方向に変化するので
、その差が大きく（６％）、コンパレータ３における比
較が明確となる。

なお、上述した各実施例は、回転検出に関しての実施例
であったが、この発明は回転検出に限らず、直線的移動
に関してら、移動速度および移動方向を検出することが
できる。

１発明の効果」 上述したように、第１の発明においては、所定レベルの
不感帯を有するコンパレータと、所定電圧が印加される
直列接続された磁気抵抗素子対と、移動体に取り付けら
れ首記磁気抵抗素子対の近傍を通過するように構成され
た磁石とを有し、前記コンパレータの一方および他方の
入力端に萌記各磁気抵抗素子の接続点に得られる電圧お
よび基準電圧を谷々印加し、かつ、前記磁気抵抗素子が
磁界を受けていないときにおける前記接続点の電圧と首
記基準電圧との差が前記不感帯に入るように設定したの
で、■相の信号（コンパレータの出力信号）によって回
転方向および回転速度の双方を検出することができ、こ
れにより、検出素子数の低減が図れるとともに、位相判
定が不要になるため処理回路の簡略化を図ることができ
る。さらに、構成が簡略化されることから、製造にあた
って歩留まりの向上、および製造コストの低減が達成さ
れる利点を存している。

また、第２の発明においては、前記コンパレータに印加
する基準電圧に代えて、而記所定電圧が逆方向に印加さ
れる直列接続された第２の磁気抵抗素子対の接続点に得
られる電圧を用いるようにしたので、上記第１の発明の
効果に加えて、基準電圧の設定等が不要となる利点が得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明の一実施例の構成を示す回路図、第
２図はＭＲ素子の使用状聾を説明するための図、第３図
はＭＲ素子の特性図、第４図は同実施例における回路各
部の波形を示す波形図、第５図は同実施例において回転
検出を行う場合の構成を示す斜視図、第６図は第５図に
示す態様においてコンパレータ３から出力される信号を
示す波形図、第７図は第２の発明の一実施例の要部の構
成を示す回路図、第８図は同実施例における回路各部の
波形を示す波形図、第９図は同実施例において回転検出
を行った場合の回路各部の波形を示す波形図である。 １．２・・・・・・ＭＲ素子（磁気抵抗素子対；第１の
磁気抵抗素子対）、Ｉ−，２’・・・・・・ＭＲ素子（
第２の磁気抵抗素子対）、３・・・・・・コンパレータ
、４・・・・・基準電源、７・・・・・・磁石、Ｖｓ・
・・・・・基準電圧。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定レベルの不感帯を有するコンパレータと、所
   定電圧が印加される直列接続された磁気抵抗素子対と、
   移動体に取り付けられ前記磁気抵抗素子対の近傍を通過
   するように構成された磁石とを有し、前記コンパレータ
   の一方および他方の入力端に前記各磁気抵抗素子の接続
   点に得られる電圧および基準電圧を各々印加し、かつ、
   前記磁気抵抗素子が磁界を受けていないときにおける前
   記接続点の電圧と前記基準電圧との差が前記不感帯に入
   るように設定したことを特徴とする移動検出装置。
2. （２）所定レベルの不感帯を有するコンパレータと、所
   定電圧が印加される直列接続された第１の磁気抵抗素子
   対と、前記所定電圧が逆方向に印加され、かつ、前記第
   １の磁石抵抗素子対の近傍に設けられる直列接続された
   第２の磁気抵抗素子対と、移動体に取り付けられ前記第
   １、第２の磁気抵抗素子対の近傍を通過するように構成
   される磁石とを有し、前記コンパレータの一方および他
   方の入力端に前記第１、第２の各磁気抵抗素子対の接続
   点に得られる電圧を各々印加し、かつ、前記第１、第２
   の磁気抵抗素子が磁界を受けていないときにおける前記
   各接続点に得られる電圧の差が前記不感帯に入るように
   設定したことを特徴とする移動検出装置。