JPH07239247A - 磁気エンコーダの信号処理装置 - Google Patents
磁気エンコーダの信号処理装置Info
- Publication number
- JPH07239247A JPH07239247A JP12472791A JP12472791A JPH07239247A JP H07239247 A JPH07239247 A JP H07239247A JP 12472791 A JP12472791 A JP 12472791A JP 12472791 A JP12472791 A JP 12472791A JP H07239247 A JPH07239247 A JP H07239247A
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- JP
- Japan
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- magnetic
- encoder
- signal
- output
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- Pending
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 変位量の検出が信号の振幅変動やオフセット
に依存せず、高分解能化できる磁気エンコーダの信号処
理装置。 【構成】 電気角で９０度位相の異なる二つの信号をそ
れぞれ検出する磁気抵抗素子からなる二つの磁気センサ
を並列に接続し、前記二つの磁気センサに一定周波数の
正弦波信号を発生する発振器を並列接続し、前記二つの
磁気センサの各出力信号から交流分のみをそれぞれ取り
出す二つのＡＣカップリング装置と前記発振器の発振周
波数に同期し、前記二つのＡＣカップリング装置の出力
信号を検波する二つの同期検波器と、前記二つの同期検
波器からの出力信号の振幅比を求める除算器と、前記除
算器出力から変位量を演算する変位量演算回路。
に依存せず、高分解能化できる磁気エンコーダの信号処
理装置。 【構成】 電気角で９０度位相の異なる二つの信号をそ
れぞれ検出する磁気抵抗素子からなる二つの磁気センサ
を並列に接続し、前記二つの磁気センサに一定周波数の
正弦波信号を発生する発振器を並列接続し、前記二つの
磁気センサの各出力信号から交流分のみをそれぞれ取り
出す二つのＡＣカップリング装置と前記発振器の発振周
波数に同期し、前記二つのＡＣカップリング装置の出力
信号を検波する二つの同期検波器と、前記二つの同期検
波器からの出力信号の振幅比を求める除算器と、前記除
算器出力から変位量を演算する変位量演算回路。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、位置、角度の検出を目
的とする磁気エンコーダの信号処理装置に関する。
的とする磁気エンコーダの信号処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は、センサ部の従来例を示す図であ
る。１８は直流電圧源、２〜５はＡ相検出用ＭＲ素子、
６〜９はＢ相検出用ＭＲ素子、１０はＡ相磁気センサ、
１１は、Ｂ相磁気センサを表す。図５は信号処理装置の
従来例を示す図である。１９は２相発振器、２０、２１
は乗算器、２２は加算器、２３は変位量演算回路をあら
わす。図６（ａ）は図４における磁気センサ出力波形、
図６（ｂ）は図５における変位量演算回路の二つの入力
波形を表す図である。従来の磁気エンコーダでは、図４
に示すように磁気センサ１０、１１には直流電圧源１８
が印加され、また図５に示すようにＡ相信号Ｖaout' ＝
ｓｉｎθ、Ｂ相信号Ｖbout' ＝ｃｏｓθにそれぞれ正弦
波信号、余弦波信号（以下これらをキャリアと呼ぶ）を
乗算し、それらを加算することにより得られる信号とキ
ャリアの一方、例えば余弦波信号との位相差をクロック
等を用いたカウンタ回路により計測し、変位量θを検出
していた。この時エンコーダ回転ドラムの軸ぶれや磁気
センサを構成するＭＲ素子の抵抗値のアンバランス等に
よるインクリメンタル相（Ａ相、Ｂ相）の振幅変動やオ
フセットが高分解能化を制限していた。また従来エンコ
ーダ出力はＤＣ出力のため、これらの振幅変動やオフセ
ットの補償はＣＰＵを用いて行うなどしていた。
る。１８は直流電圧源、２〜５はＡ相検出用ＭＲ素子、
６〜９はＢ相検出用ＭＲ素子、１０はＡ相磁気センサ、
１１は、Ｂ相磁気センサを表す。図５は信号処理装置の
従来例を示す図である。１９は２相発振器、２０、２１
は乗算器、２２は加算器、２３は変位量演算回路をあら
わす。図６（ａ）は図４における磁気センサ出力波形、
図６（ｂ）は図５における変位量演算回路の二つの入力
波形を表す図である。従来の磁気エンコーダでは、図４
に示すように磁気センサ１０、１１には直流電圧源１８
が印加され、また図５に示すようにＡ相信号Ｖaout' ＝
ｓｉｎθ、Ｂ相信号Ｖbout' ＝ｃｏｓθにそれぞれ正弦
波信号、余弦波信号（以下これらをキャリアと呼ぶ）を
乗算し、それらを加算することにより得られる信号とキ
ャリアの一方、例えば余弦波信号との位相差をクロック
等を用いたカウンタ回路により計測し、変位量θを検出
していた。この時エンコーダ回転ドラムの軸ぶれや磁気
センサを構成するＭＲ素子の抵抗値のアンバランス等に
よるインクリメンタル相（Ａ相、Ｂ相）の振幅変動やオ
フセットが高分解能化を制限していた。また従来エンコ
ーダ出力はＤＣ出力のため、これらの振幅変動やオフセ
ットの補償はＣＰＵを用いて行うなどしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが従来方式で
は、ＣＰＵを用いるためＡ／Ｄコンバータ等周辺回路構
成が複雑であり、また処理時間もかかるため応答周波数
も制限される等の問題点があった。そこで本発明は簡単
な回路構成で高速応答性を維持したままエンコーダ出力
信号の振幅変動、オフセット、等に影響されず高分解能
化を実現する信号処理装置を提供することにある。
は、ＣＰＵを用いるためＡ／Ｄコンバータ等周辺回路構
成が複雑であり、また処理時間もかかるため応答周波数
も制限される等の問題点があった。そこで本発明は簡単
な回路構成で高速応答性を維持したままエンコーダ出力
信号の振幅変動、オフセット、等に影響されず高分解能
化を実現する信号処理装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決しようとする手段】上記課題を解決するた
め、本発明はインクリメンタル相（Ａ相、Ｂ相）検出の
磁気センサには従来図４のように直流電圧を印加してい
たものを発振器から交流電圧を印加することによりエン
コーダ出力信号を振幅変調し、ＡＣカップリングするこ
とによりオフセット成分を除去し、前記交流電圧の周波
数により同期検波した信号振幅Ｖa 、Ｖb の振幅比から
位置、角度の変位量θを式（１）のように求めるもので
ある。 θ＝ｔａｎ-1（Ｖa ／Ｖb ） （１）
め、本発明はインクリメンタル相（Ａ相、Ｂ相）検出の
磁気センサには従来図４のように直流電圧を印加してい
たものを発振器から交流電圧を印加することによりエン
コーダ出力信号を振幅変調し、ＡＣカップリングするこ
とによりオフセット成分を除去し、前記交流電圧の周波
数により同期検波した信号振幅Ｖa 、Ｖb の振幅比から
位置、角度の変位量θを式（１）のように求めるもので
ある。 θ＝ｔａｎ-1（Ｖa ／Ｖb ） （１）
【０００５】
【作用】上記手段により、簡単な回路構成で高速応答性
を維持したまま、エンコーダ回転ドラムの軸ぶれやＭＲ
素子の抵抗値のアンバランス等に起因する振幅変動やオ
フセット等に影響されずに高分解能化を図ることができ
る。
を維持したまま、エンコーダ回転ドラムの軸ぶれやＭＲ
素子の抵抗値のアンバランス等に起因する振幅変動やオ
フセット等に影響されずに高分解能化を図ることができ
る。
【０００６】
【実施例】図１は本発明のセンサ部の具体的実施例、ま
た図２は本発明の信号処理装置の具体的実施例である。
図１において、１は発振器である。また図２において、
１２、１３はＡＣカップリング装置、１４、１５は同期
検波器、１６は除算器、１７は変位量演算回路である。
今、発振器１の出力信号をＶｃ・ ｓｉｎ（ωｔ）とおく
とＡ相、Ｂ相出力信号Ｖaout ，Ｖboutはそれぞれ Ｖaout＝Ｖｃ・ ｓｉｎ（ωｔ）・ ｋ・ ｓｉｎθ （２） Ｖbout＝Ｖｃ・ ｓｉｎ（ωｔ）・ ｋ・ ｃｏｓθ （３） となりこれらは図３（ａ）に示すように振幅変調された
信号となる。仮にここでそれぞれの信号にオフセット成
分があったとしても図２のようにＡＣカップリングする
ことによりこのオフセット成分は除去することができ
る。このＡＣ信号を発振器（キャリア）信号と同期検波
することにより図３（ｂ）のような互いに電気角で９０
度位相の異なる正弦波信号Ｖａ、Ｖｂを得ることができ
る。変位量の検出は図２中の変位量演算回路１７により
式（１）に従い演算することにより行う。変位量の検出
すなわち位相検出は互いに電気角で９０度位相の異なる
２つの信号の振幅比の計算から求めることができる。し
たがって、エンコーダ回転ドラムの軸ぶれによる振幅変
動があっても、この時の振幅変動は、Ａ相磁気センサと
Ｂ相磁気センサは十分近い位置にあるため、同じ割合で
起こり、振幅比を取るこの方式においては変位量の検出
に影響を与えない。
た図２は本発明の信号処理装置の具体的実施例である。
図１において、１は発振器である。また図２において、
１２、１３はＡＣカップリング装置、１４、１５は同期
検波器、１６は除算器、１７は変位量演算回路である。
今、発振器１の出力信号をＶｃ・ ｓｉｎ（ωｔ）とおく
とＡ相、Ｂ相出力信号Ｖaout ，Ｖboutはそれぞれ Ｖaout＝Ｖｃ・ ｓｉｎ（ωｔ）・ ｋ・ ｓｉｎθ （２） Ｖbout＝Ｖｃ・ ｓｉｎ（ωｔ）・ ｋ・ ｃｏｓθ （３） となりこれらは図３（ａ）に示すように振幅変調された
信号となる。仮にここでそれぞれの信号にオフセット成
分があったとしても図２のようにＡＣカップリングする
ことによりこのオフセット成分は除去することができ
る。このＡＣ信号を発振器（キャリア）信号と同期検波
することにより図３（ｂ）のような互いに電気角で９０
度位相の異なる正弦波信号Ｖａ、Ｖｂを得ることができ
る。変位量の検出は図２中の変位量演算回路１７により
式（１）に従い演算することにより行う。変位量の検出
すなわち位相検出は互いに電気角で９０度位相の異なる
２つの信号の振幅比の計算から求めることができる。し
たがって、エンコーダ回転ドラムの軸ぶれによる振幅変
動があっても、この時の振幅変動は、Ａ相磁気センサと
Ｂ相磁気センサは十分近い位置にあるため、同じ割合で
起こり、振幅比を取るこの方式においては変位量の検出
に影響を与えない。
【０００７】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、エン
コーダ回転ドラムの軸ぶれやＭＲ素子の抵抗値のアンバ
ランス等に起因するエンコーダ出力信号の振幅変動やオ
フセット等に影響されず簡単な回路構成で、電気的高分
解能化が図れるという効果がある。なお本発明は、回転
形磁気エンコーダとリニア形磁気エンコーダの両方につ
いて適用できる。すなわち回転形磁気エンコーダの場合
は角度、リニア形磁気エンコーダの場合は位置を検出で
きる。
コーダ回転ドラムの軸ぶれやＭＲ素子の抵抗値のアンバ
ランス等に起因するエンコーダ出力信号の振幅変動やオ
フセット等に影響されず簡単な回路構成で、電気的高分
解能化が図れるという効果がある。なお本発明は、回転
形磁気エンコーダとリニア形磁気エンコーダの両方につ
いて適用できる。すなわち回転形磁気エンコーダの場合
は角度、リニア形磁気エンコーダの場合は位置を検出で
きる。
【図１】本発明のセンサ部の実施例を説明する図であ
る。
る。
【図２】本発明の信号処理装置の実施例を説明する図で
ある。
ある。
【図３】図２の各部の信号波形を説明する図である。
【図４】センサ部の従来例を説明する図である。
【図５】信号処理装置の従来例を説明する図である。
【図６】図５の各部の信号波形を説明する図である。
１ 発振器 ２〜５ Ａ相検出用ＭＲ素子 ６〜９ Ｂ相検出用ＭＲ素子 １０ Ａ相磁気センサ １１ Ｂ相磁気センサ １２、１３ ＡＣカップリング装置 １４、１５ 同期検波器 １６ 除算器 １７ 変位量演算回路 １８ 直流電圧源 １９ ２相発振器 ２０、２１ 乗算器 ２２ 加算器 ２３ 変位量演算回路
Claims (1)
- 【請求項１】同一ピッチでＮ極とＳ極を交互に繰り返し
着磁された磁気媒体と前記磁気媒体表面近傍の磁界を検
出する磁気センサからなる磁気エンコーダの信号処理装
置において、電気角で９０度位相の異なる二つの信号を
それぞれ検出する磁気抵抗素子からなる二つの磁気セン
サを並列に接続し、前記二つの磁気センサに一定周波数
の正弦波信号を発生する発振器を並列接続し、前記二つ
の磁気センサの各出力信号から交流分のみをそれぞれ取
り出す二つのＡＣカップリング装置と前記発振器の発振
周波数に同期し、前記二つのＡＣカップリング装置の出
力信号を検波する二つの同期検波器と、前記二つの同期
検波器からの出力信号の振幅比を求める除算器と、前記
除算器出力から変位量を演算する変位量演算回路を備え
たことを特徴とする磁気エンコーダの信号処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12472791A JPH07239247A (ja) | 1991-04-25 | 1991-04-25 | 磁気エンコーダの信号処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12472791A JPH07239247A (ja) | 1991-04-25 | 1991-04-25 | 磁気エンコーダの信号処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07239247A true JPH07239247A (ja) | 1995-09-12 |
Family
ID=14892615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12472791A Pending JPH07239247A (ja) | 1991-04-25 | 1991-04-25 | 磁気エンコーダの信号処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07239247A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001235307A (ja) * | 1999-03-15 | 2001-08-31 | Tadatoshi Goto | 回転型位置検出装置 |
| JP2008134215A (ja) * | 2006-10-30 | 2008-06-12 | Hitachi Ltd | Ｇｍｒ素子を用いた変位センサ，ｇｍｒ素子を用いた角度検出センサ及びそれらに用いる半導体装置 |
| JP2020085573A (ja) * | 2018-11-20 | 2020-06-04 | Tdk株式会社 | 磁気検出装置及び移動体検出装置 |
-
1991
- 1991-04-25 JP JP12472791A patent/JPH07239247A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001235307A (ja) * | 1999-03-15 | 2001-08-31 | Tadatoshi Goto | 回転型位置検出装置 |
| JP2008134215A (ja) * | 2006-10-30 | 2008-06-12 | Hitachi Ltd | Ｇｍｒ素子を用いた変位センサ，ｇｍｒ素子を用いた角度検出センサ及びそれらに用いる半導体装置 |
| JP2020085573A (ja) * | 2018-11-20 | 2020-06-04 | Tdk株式会社 | 磁気検出装置及び移動体検出装置 |
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