JPH0552583A - 磁気エンコーダ - Google Patents

磁気エンコーダ

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Publication number
JPH0552583A
JPH0552583A JP21682691A JP21682691A JPH0552583A JP H0552583 A JPH0552583 A JP H0552583A JP 21682691 A JP21682691 A JP 21682691A JP 21682691 A JP21682691 A JP 21682691A JP H0552583 A JPH0552583 A JP H0552583A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
phase
phase difference
signal
amplitude ratio
circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP21682691A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroyuki Ono
博之 小野
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP21682691A priority Critical patent/JPH0552583A/ja
Publication of JPH0552583A publication Critical patent/JPH0552583A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電気的てい倍法の1つである位相差検出方式
を用いた磁気エンコーダの測定精度を向上させる。 【構成】 磁気抵抗効果素子1(1a,1b)と位相差
検出回路10との間に、磁気抵抗効果素子から得られる
2相信号を、両者の位相差保持しつつ振幅が等しい2
信号に変換する振幅比調整回路20を挿入した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ロボットやマニピュ
レータ等を駆動・制御するアクチュエータの速度および
位置を検出する場合などに用いられる磁気エンコーダに
関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、ロボットやマニピュレータに
組み込まれ回転または直線運動を行うアクチュエータの
位置および速度を瞬時にかつ正確に測定する手段とし
て、角度検出計たる磁気エンコーダが用いられている。
図7に、その構成例を示す。
【0003】ドラム11の外周上に強磁性体からなる磁
気記録媒体12を形成し、その全周にわたってピッチP
で多極着磁してある。一方、これらの微小磁石の洩れ磁
界に感応する程度のギャップGを介して、磁気抵抗効果
素子(以下適宜MR素子と略記する)1を対向させて配
置してある。MR素子1には、回転方向に(2n+1)
P/4(nは整数)離して2組のMR素子(要素)1
a,1bを配置し、回転方向を知ることができるように
してある。
【0004】ドラム11が回転するに伴い、MR素子1
の抵抗は着磁ピッチPを周期とする正弦波状の変化を示
し、このMR素子1に直流電源13より電圧を印加する
ことにより、上記抵抗変化を電圧変化として取り出せ
る。また、2組のMR素子1a,1bからの微小な2相
信号(それぞれA相およびB相信号という)を増幅器1
4a,14bで増幅し、コンパレータ15a,15bに
よってパルス信号に変換した後、計数回路などを用いて
回転角度(位置)の測定を行う。このようにして、A相
およびB相信号の関係から、ドラム11の回転方向、回
転速度および位置信号出力が得られる。ドラム11の回
転をアクチュエータの運動に対応させておけば、アクチ
ュエータの位置および速度を知ることができる。
【0005】このような磁気エンコーダにおいて、従来
は着磁ピッチPを小さくすることによって、位置測定精
度の向上が図られてきたが、磁石の寸法が小さくなれば
洩れ磁界も弱くなり、MR素子1で検出できなくなって
しまうために着磁ピッチPの縮小には限界がある。そこ
で近年は、MR素子1から得られたA相およびB相信号
を電気的にてい倍することで測定精度を向上させる方法
が主流となっている。
【0006】次に、このような電気的てい倍法の1つで
ある位相差検出方式における信号処理の流れを図8によ
り説明する。磁気記録媒体の移動(回転)に伴い、MR
素子1より相互に90°位相のずれた微小なA相(sin
θ)およびB相(cos θ)信号が出力される。これらの
信号を増幅記2a,2bで増幅し、その各々の出力とオ
シレータ5より得られる高周波2相正弦波信号(sin ω
tおよびcos ωt)との積(sin ωt・sin θおよびco
s ωt・cos θ)を乗算器6a,6bで求め、さらにそ
の差を減算器7で求める。この差信号(sin (ωt−
θ))とオシレータ5からのレファレンス信号(sin ω
t)との位相差はθである。したがってこの位相差の検
出がしやすいように両信号をコンパレータ8a,8bで
パルスに変換し、デジタル計数回路9において、そのパ
ルスを計数することにより位置信号出力が得られる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来の電気的てい倍法
の1つである位相差検出方式を用いた磁気エンコーダに
おいては、ドラム11の1周にわたり、磁気記録媒体1
2とMR素子1との間のギャップGがわずかながら変動
するためにA相信号とB相信号との振幅比が変動し、ま
たMR素子1のストライプ方向とドラム11の回転軸と
のわずかな傾きなどにより両信号の位相差が変動し、こ
れら2つの変動量、とりわけ振幅比の変動によって位置
測定精度が左右される。例えば図9および図10は、上
述したような従来の磁気エンコーダについて上記AB相
の振幅比および位相差の変動を測定した一例を示すが、
振幅比および位相差がこのように変動することによっ
て、それぞれ3.0%および0.2%の検出誤差が生じ
た。A相とB相の振幅比の変動による検出誤差が、全検
出誤差3.2%の94%を占めている。
【0008】この発明の目的は、従来の位相差検出方式
による磁気エンコーダにおいて位置測定精度向上の大き
な妨げになっていたA相とB相の振幅比の変動による検
出誤差をなくし、高い測定精度の磁気エンコーダを得る
ことにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、MR素子と位
相差検出回路との間に、MR素子から得られるA相信号
とB相信号とを、両者の位相情報を保持しつつ振幅が等
しい2信号に変換する振幅比調整回路を挿入したもので
ある。
【0010】
【作用】振幅比を1にした2信号を用い、位置検出回路
により位相差から位置信号出力を得る。検出誤差の主要
因となっていたAB相の振幅比の変動の影響が除かれる
ため、位置測定精度の向上が可能となる。
【0011】
【実施例】以下、図1〜図6によりこの発明の一実施例
を説明する。図1は本実施例の磁気エンコーダの回路構
成を示す図で、図8と同一符号は同一もしくは相当部分
を示している。MR素子1、増幅器2a,2bおよび位
相差検出回路10の部分は図8と同様であるが、本実施
例では位相差検出回路10の前段に、振幅比調整回路2
0を備えている。振幅比調整回路20は、それぞれ演算
増幅器によって構成された減算器3aおよび加算器3b
ならびに外付固定抵抗4a〜4hからなり、減算器3a
と加算器3bとは増幅度を同じにしてある。
【0012】MR素子1から得られる微小信号asin θ
(A相)とbcos θ(B相)とを、増幅器2a,2bで
増幅する。その出力Asinθ(A相)とBcos θ(B
相)との振幅比は、先に図9に示したように0.985
<A/B<1.015の間で変動する。これらのA相信
号およびB相信号をそれぞれ減算器3a、加算器3bに
入力する。その結果、各出力(これをA′相およびB′
相とする)はそれぞれ次のようになる。
【0013】
【数1】
【0014】このように振幅のそろったA′相信号と
B′相信号とを用い、位相差検出回路10によって従来
例と同様に位置信号出力を得る。
【0015】図2および図3に、本実施例におけるA′
相とB′相との振幅比および位相差の変動を測定した結
果を示すが、振幅比はドラム11の1周にわたって1.
00であった。位相差は、90°±0.8°で、図10
に示したA相とB相との位相差の変動に比較して大きく
なっているが、これはA′相とB′相との位相差2αが
A相とB相との振幅比A/Bに依存するためである。当
該振幅比が0.985<A/B<1.015の間で変化
した場合、2αは89.13°〜90.85°と、1.
72°の幅で変動することが算出される。従来A相とB
相との位相差がドラム11の1周にわたって0.2°変
動したことを考慮すれば、A′相とB′相との位相差の
変動幅は最大1.92°となる。
【0016】A′相とB′相との振幅比および位相差が
上述したように変化することにより、本実施例による測
定結果には図4および図5に白丸で示すような検出誤差
が生ずる。実際は振幅比の変動は皆無であるためそれに
よる検出誤差は全くない。図4および図5には、従来例
におけるA相とB相との振幅比および位相差の変動が検
出誤差に及ぼす影響についても黒丸で示したが、従来例
に比して本実施例では2相信号の振幅比の変動による検
出誤差は3%小さくなる。位相差の変動による検出誤差
は1.8%増大するものの、全検出誤差は差し引き1.
2%の向上となり、位置測定精度は図6に示すように従
来の3.2%(黒丸)から2.0%(白丸)と、1.6
倍もの向上をみた。
【0017】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、2組の
MR素子と位相検出回路との間に、上記2組のMR素子
から得られるAB2相の電気的信号を、両者の位相情報
を保持しつつ振幅が等しい2信号に変換する振幅比調整
回路を挿入したことにより、位相差検出方式の磁気エン
コーダの測定精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示す磁気エンコーダの回
路図である。
【図2】振幅比調整回路の2相出力の振幅比の変動を示
す図である。
【図3】振幅比調整回路の2相出力の位相差の変動を示
す図である。
【図4】2相出力の振幅比の変動が検出誤差に与える影
響を示す図である。
【図5】2相出力の位相差の変動が検出誤差に与える影
響を示す図である。
【図6】全検出誤差を従来例との比較において示す図で
ある。
【図7】磁気エンコーダの一般的構成を示す図である。
【図8】従来の位相差検出方式の磁気エンコーダを示す
回路図である。
【図9】MR素子の2相出力の振幅比の変動を示す図で
ある。
【図10】MR素子の2相出力の位相差の変動を示す図
である。
【符号の説明】
1(1a,1b) 磁気抵抗効果素子 10 位相差検出回路 12 磁気記録媒体 20 振幅比調整回路
【手続補正書】
【提出日】平成4年10月13日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項1
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正内容】
【0006】次に、このような電気的てい倍法の1つで
ある位相差検出方式における信号処理の流れを図8によ
り説明する。磁気記録媒体の移動(回転)に伴い、MR
素子1より相互に90°位相のずれた微小なA相(sin
θ)およびB相(cos θ)信号が出力される。これらの
信号を増幅2a,2bで増幅し、その各々の出力とオ
シレータ5より得られる高周波2相正弦波信号(sin ω
tおよびcos ωt)との積(sin ωt・sin θおよびco
s ωt・cos θ)を乗算器6a,6bで求め、さらにそ
の差を減算器7で求める。この差信号(sin (ωt−
θ))とオシレータ5からのレファレンス信号(sin ω
t)との位相差はθである。したがってこの位相差の検
出がしやすいように両信号をコンパレータ8a,8bで
パルスに変換し、デジタル計数回路9において、そのパ
ルスを計数することにより位置信号出力が得られる。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0009
【補正方法】変更
【補正内容】
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、MR素子と位
相差検出回路との間に、MR素子から得られるA相信号
とB相信号とを、両者の位相保持しつつ振幅が等しい
2信号に変換する振幅比調整回路を挿入したものであ
る。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0017
【補正方法】変更
【補正内容】
【0017】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、2組の
MR素子と位相検出回路との間に、上記2組のMR素子
から得られるAB2相の電気的信号を、両者の位相
持しつつ振幅が等しい2信号に変換する振幅比調整回路
を挿入したことにより、位相差検出方式の磁気エンコー
ダの測定制度を向上させることができる。
【手続補正6】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図1
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 周期的磁場を発生すべくピッチPで少な
    くとも1つの磁化パターン列が書き込まれた磁気記録媒
    体と、この磁気記録媒体に近接して、かつ当該磁気記録
    媒体の移動方向に相互に(2n+1)P/4隔てて配置
    された2組の磁気抵抗効果素子と、これら両磁気抵抗効
    果素子から得られるAB2相の電気的信号をそれぞれ電
    気的にてい倍する機能を含んだ位相差検出回路とを備え
    た位相差検出方式の磁気エンコーダにおいて、磁気抵抗
    効果素子と位相差検出回路との間に、A相信号とB相信
    号とを、両者の位相情報を保持しつつ振幅が等しい2信
    号に変換する振幅調整回路を挿入したことを特徴とする
    磁気エンコーダ。
JP21682691A 1991-08-28 1991-08-28 磁気エンコーダ Pending JPH0552583A (ja)

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JP21682691A JPH0552583A (ja) 1991-08-28 1991-08-28 磁気エンコーダ

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JP21682691A Pending JPH0552583A (ja) 1991-08-28 1991-08-28 磁気エンコーダ

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008249370A (ja) * 2007-03-29 2008-10-16 Canon Electronics Inc 磁性体検出センサ及び磁性体検出装置
JP2009092400A (ja) * 2007-10-04 2009-04-30 Ntn Corp ドライブシャフトの軸トルク測定装置・測定方法
JP2009097895A (ja) * 2007-10-15 2009-05-07 Ntn Corp ドライブシャフトの軸トルク測定装置および測定方法
JP2009097896A (ja) * 2007-10-15 2009-05-07 Ntn Corp ドライブシャフトの軸トルク測定装置および測定方法
JP2009097950A (ja) * 2007-10-16 2009-05-07 Ntn Corp ドライブシャフトの軸トルク測定装置および測定方法
JP5473595B2 (ja) * 2007-03-30 2014-04-16 Thk株式会社 磁極検出方法および駆動案内システム

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