JPH02296168A - 磁気極性検出装置 - 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〕 本発明は、磁気式のエンコーダ等に使用する磁気極性検
出装置に関する。

〔従来の技術〕

第５図は従来の磁気極性検出装置の一例を示す結線図で
、アモルファス磁性合金の細線（このアモルファス磁性
合金の細線を以下単に細線と略称する）１に励磁コイル
２を巻回して磁気感応素子３を構成している。この磁気
感応素子３の励磁コイル２に電流制限抵抗４が直列に接
続され、この直列回路に高周波電源５から高周波電圧を
印加するように接続されている。この高周波量ａ５は、
また次のような微分電圧検出回路６に接続されている。

すなわちコンデンサ７と抵抗８の直列回路が高周波電源
５と並列に接続され、コンデンサ７と抵抗８の接続点が
比較器９の一入力端に接続され、比較器９の十入力端は
接地されている。また励磁コイル２の両端にコンデンサ
１０と抵抗１１の直列回路が接続され、コンデンサ１０
と抵抗１１の接続点が比較器１２の十入力端に接続され
、この比較器１２の一入力端が接地されて微分電圧検出
回路１３を構成している。すなわち微分電圧検出回路６
は高周波電源５の端子電圧の微分電圧を検出し、微分電
圧検出回路１３は励磁コイル２の誘起電圧の微分電圧を
検出する。比較器９の出力端はＤ型フリンブフロップ（
このＤ型フリップフロップを以下単にＦＦと略称する）
１４のＴ入力端に、比較器１２の出力端はＦＦ１４のＤ
入力端にそれぞれ接続されて、このＦＦ１４が位相判別
回路の役目をする。なお磁気感応素子３のリアクタンス
は小さいから抵抗４とができる。

ここで細線１に作用する外部磁界の極性を検出する原理
にツイテ第６図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）　（！：第７図
（Ａ）。

（Ｂ）　、　（Ｃ）を参照して説明する。第６図（Ａ）
は外部磁界Ｈｅｘが零の場合における細線１の磁化特性
（ヒステリシス曲ＷＡ）を示したもので第７図（Ａ）に
示す波高値上■、の高周波電流（電圧とほぼ同相）で励
磁された場合に細線１は実線で示すヒステリシス曲線を
描く、このとき励磁コイル２には第７図（Ａ）に示す電
圧ｅが誘起する。高周波電流ｉが零を示すπ、π２の位
相において電圧ｅはそれぞれ最大、最小の波高値Ｅ　＋
　、　Ｅ　ｔを示し、このとき第６図（Ａ）の磁束密度
ＢはＢ、Ｂｚにそれぞれ対応している。

細線１に外部磁界Ｈｅｘ＞Ｑが作用すると第６図（Ｂ）
に示すように細線１のヒステリシス曲線はＨ（ｉ）の正
側へと移動する。このため第６図（Ｂ）において磁束密
度Ｂが急激に変化するＢ３．Ｂ４の点は第７図（Ｂ）に
おいて誘起電圧ｅの波高値Ｅ　３．Ｅ　ａと対応してい
る。第７図（Ｂ）において誘起電圧ｅの波高値Ｅｓ、Ｅ
ａの位相は励磁電流ｉの零となる位相π１．π２に対し
てその最小の波高値−■、側へと変位している。

細線１に外部磁界Ｈｅｘ　＜　Ｑが作用すると第７図（
Ｃ）に示すように細線１のヒステリシス曲線はＨ（ｉ）
の負側へと移動する。このため第６図（Ｃ）において磁
束密度Ｂが急激に変化するＢ　ｓｌＢ　＆の点は第７図
（Ｃ）において誘起電圧ｅの波高値Ｅｓ、Ｅｂとそれぞ
れ対応している。第７図（Ｃ）において、誘起電圧ｅの
波高値ＥＳ、Ｅ６の位相は励磁電流ｉの零となる位相π
１．π２に対してその波高値＋■。

側へと変位している。

このように細線１に与える磁界の極性によって誘起電圧
ｅの＋と−の最大値の位相角が異なるからこれらを微分
して比較器１２に与え、この比較器１２の出力信号Ｐを
ＦＦ１４のＤ入力端に与える。そして位相が常に不変な
励磁電流ｉ　（電流１と同相の比較器９の出力信号Ｐ、
に対して比較器１２の出力信号Ｐの立上り位相と立下り
位相が変わり、ＦＦ１４の出力端Ｑの出力は細線１に与
えた磁界の極性によってハイレベルまたは零となり、極
性が判別される。このようにして例えば磁気式エンコー
ダのＮＳ磁極１５が矢印Ｙ方向に順次移動するとこれを
検出することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

磁気感応素子の細線は温度により磁気特性が大きく変化
するものがあり、当然このような材料を用いると励磁コ
イル２に誘起する電圧も温度により変化する。したがっ
て、周囲温度が変化した場合に微分電圧検出回路の出力
信号の立上り位相と立下り位相が変化し、結果の判定に
誤差を生ずる。

このため従来の磁気極性検出装置は低温または高温環境
において磁気極性の正確な検出ができないという問題が
ある。また、基準となる信号Ｐ、を発する微分電圧検出
回路と、検出される信号Ｐを発する微分電圧検出回路と
の特性の相違により誤差を生ずるという問題もある。

本発明の目的は周囲温度により誤差を生ぜず、かつ精度
の高い磁気極性検出装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上述の課題を解決するため本発明は、可飽和磁性合金に
励磁コイルを巻回した第１．第２の磁気感応素子と、こ
の第１．第２の磁気感応素子の励磁コイルを並列に接続
した回路に高周波励磁１ｉ２ｉｔを供給する高周波電源
と、前記第１の磁気感応素子のＩｊＪ磁コイルに誘起す
る電圧の微分電圧波形を検出する第１の微分電圧検出回
路と、前記第２の磁気感応素子の励磁コイルに誘起する
電圧を微分した微分電圧波形を検出する第２の微分電圧
検出回路と、前記両微分電圧検出回路の出力信号の位相
を判別する位相判別回路とを備え、前記第２の磁気感応
素子に外部磁界を与え、前記第１の微分電圧検出回路の
出力信号に対する前記第２の微分電圧検出回路の出力信
号の位相を判別して前記外部磁界の磁気極性を検出する
ものである。また上述の磁気極性検出装置において、第
１の磁気感応素子の励磁コイルと並列に可変抵抗とコン
デンサの直列回路を接続し、前記コンデンサの両端に第
１の微分電圧検出回路の入力端を接続した。

〔作用〕

信号の基準となる第１の磁気感応素子と磁界を与える第
２の磁気感応素子とを並列に接続して両磁気惑応素子が
周囲の温度の影響を同じに受けるようにしたので、側励
磁コイルの誘起電圧の位相が温度により相対的に変化す
るから位相誤差が打消され誤差のない有効な温度補償が
なされる。

また、位相の基準となる第１の磁気感応素子の励磁コイ
ルと並列に可変抵抗とコンデンサの直列回路を接続し、
このコンデンサの両端の電圧を微分電圧検出回路に印加
し、可変抵抗の抵抗値を変えられるようにしたので、基
準となる電圧の位相が任意に調整でき、これによって第
２の磁気感応素子に対する第１の磁気感応素子の誘起電
圧の位相の進みまたは遅れ量が等しくできより精度の高
い磁気極性の検出が可能になる。

〔実施例〕

第１図ないし第４図は本発明の実施例を示し、第５図と
同一のものには第５図と同一の符号を付している。第１
図において、細線１に励磁コイル２を巻回した磁気感応
素子３の励磁コイル２と抵抗４が直列に接続され、細ｖ
Ａ１６に励磁コイル１７を巻回して磁気感応素子１８の
励磁コイル１７と抵抗１９が直列に接続され、この２つ
の直列回路が並列に接続されて高周波電源５に接続され
ている。励磁コイル２と並列にコンデンサ７と抵抗８の
直列回路が接続され、抵抗８の両端が比較器９の再入力
端に接続されて微分電圧検出回路６を構成している。ま
た励磁コイル１７と並列にコンデンサ１０と抵抗１１の
直列回路が接続され、抵抗１１の両端が比較器１２０両
入力端に接続されて微分電圧検出回路１３を構成してい
る。微分電圧検出回路６の出力端はＦＦ１４のＴ入力端
に接続され、微分電圧検出回路１３の出力端はＦＦ１４
のＤ入力端に接続されている。

磁気感応素子３は外部磁界が与えられないようにされ、
磁気感応素子１８にのみ検出しようとする外部磁界（主
として磁石のＮ極とＳ極）が与えられる。こうして側励
磁コイル２．１７にそれぞれ同じ大きさの高周波電流ｉ
が流れるときの側励磁コイル２．１７に誘起する電圧ｅ
、、ｅとＦＦ１４の入力信号（両微分電圧横出回゛路６
，１３の出力信号）Ｐ、。

Ｐの関係を第２図に示す、第２図において実線は常温時
の波形、破線は高温時の波形であり、外部磁界Ｈｅｗ＞
Ｑの場合を示す、励磁コイル２の誘起電圧ｅｓ（これを
基準とする）に対し、励磁コイル１７の誘起電圧ｅは士
最大値が誘起電圧ｅ、の３電圧側へ変位している。この
ため比較器９の出力信号Ｐ、に対し、比較器１２の出力
信号Ｐは早く立上り遅れて立下る。この出力がＦＦ１４
に入力し、入力Ｐの立上りで入力Ｐ、のハイレベルがラ
ッチされてＦＦ１４のＱ出力はハイレベルとなり磁界Ｈ
ｅｘ〉Ｏであることを示す。この場合と逆に外部磁界Ｈ
ｅｘ＜０の場合は、図示しないが比較器１２の出力（３
号Ｐは出力信号Ｐ、より遅れて立上り、早く立下る。し
たがってＦＦ１４のＱ出力はローレベルとなり磁界はＨ
ｅｘ　＜　Ｏであることを示す。なお第２図に示すよう
に両信号Ｐ、、Ｐは温度によって位相が同じようにずれ
るから周囲温度には左右されない。

第３図は第１図と異なる磁気極性検出装置の実施例を示
す、第３図において、両磁気感応素子３゜１８、高周波
Ｎａ５　、＆ｉ分電圧検出回路１３．ＦＦ１４は第１図
に示す実施例と同一であるが、磁気感応素子３の励磁コ
イル２と並列に可変抵抗２０とコンデンサ２１の直列回
路が接続され、コンデンサ２１の両端が微分電圧検出回
路６に接続されている点が第１図に示す実施例と異なる
。

この実施例の動作は第１図とほぼ同様であるが基準とな
る微分電圧検出回路６の出力信号Ｐ３の位相が第４図に
示すように調整できる点が異なる。

第４図において破線で示す出力信号Ｐ、は可変抵抗２０
の）氏抗値が雰、すなわち、微分電圧検出回路６への入
力電圧が励磁コイル２の誘起電圧ｅ、と同様の場合であ
り、コンデンサ７と抵抗８のＣＲ定数を適度に選定して
出力信号Ｐ、を外部磁界が与えられていない時の微分電
圧検出回路１３の出力信号Ｐよりαだけ進めである。こ
うして可変抵抗２０の抵抗値を調整してαだけ進んだ出
力信号Ｐ。

の位相を遅らせ実線に示すような任意の位相に調整する
ことができ、実線に示すように磁界が）ｌｅに〉Ｏ 〈０の場合の進み変化量ａと磁界がＨｅ＋ｃ℃場合の遅
れ変化１ｂが等しくなる位相に一敗することができる。

以上の再出力信号Ｐｓ、Ｐの位相関係がそのままＦＦ１
４の人力信号Ｐｓ、ＰとなりＴ入力端子の人力信号Ｐ、
の立上りでＤ入力端子の入力信号Ｐのハイレベルとロー
レベルがラノチサレ、ＦＦ１４の出力端Ｑから外部磁界
の極性に相応する出力信号のレベルで示される。

〔発明の効果〕

本発明によれば同じ特性の２つの磁気感応素子を並列に
接続し、それぞれの微分電圧検出回路を介して、一方か
ら基準信号を他方からＭ１極に対する信号をそれぞれ送
出して比較するようにしたから再磁気感応素子が同じよ
うに周囲温度の影響をうけ相殺され周囲温度の影響を受
けないという効果がある。また、基準信号の位相を調整
できるようにして外部磁界が作用したときの極性による
進み変化量と遅れ変化量を基準信号の立上り位相を基準
にして全く等しくできるから回路部品の定数のバラツキ
等により生じる変化量の偏りを修正でき精度の高い磁気
極性検出装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明による磁気極性検出装置の
一実施例を示し、第１図は一実施例を示す結線図、第２
図は周囲温度の影響を受けなＩ、ｚことを示す各信号の
波形図、第３図は第１図と異なる実施例を示す結線図、
第４図は第３図に示す実施例の動作を示す信号波形図、
第５図は従来の磁気極性検出装置の一例を示す結線図、
第６図（Ａ）〜（Ｃ）オヨび第７図（Ａ）〜（Ｃ）はそ
れぞれ磁気極性検出装置の原理を説明するための磁気特
性図および信号波形図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）可飽和磁性合金に励磁コイルを巻回した第１、第２
   の磁気感応素子と、この第１、第２の磁気感応素子の励
   磁コイルを並列に接続した回路に高周波励磁電流を供給
   する高周波電源と、前記第１の磁気感応素子の励磁コイ
   ルに誘起する電圧の微分電圧波形を検出する第１の微分
   電圧検出回路と、前記第２の磁気感応素子の励磁コイル
   に誘起する電圧を微分した微分電圧波形を検出する第２
   の微分電圧検出回路と、前記両微分電圧検出回路の出力
   信号の位相を判別する位相判別回路とを備え、前記第２
   の磁気感応素子に外部磁界を与え、前記第１の微分電圧
   検出回路の出力信号に対する前記第２の微分電圧検出回
   路の出力信号の位相を判別して前記外部磁界の磁気極性
   を検出することを特徴とする磁気極性検出装置。 ２）請求項１記載の磁気極性検出装置において、第１の
   磁気感応素子の励磁コイルと並列に可変抵抗とコンデン
   サの直列回路を接続し、前記コンデンサの両端に第１の
   微分電圧検出回路の入力端を接続したことを特徴とする
   磁気極性検出装置。