JPS61200430A - エンコ−ダ装置 - Google Patents
エンコ−ダ装置Info
- Publication number
- JPS61200430A JPS61200430A JP4156885A JP4156885A JPS61200430A JP S61200430 A JPS61200430 A JP S61200430A JP 4156885 A JP4156885 A JP 4156885A JP 4156885 A JP4156885 A JP 4156885A JP S61200430 A JPS61200430 A JP S61200430A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- detection
- rotating member
- magnetic field
- detection coils
- permanent magnet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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- Manipulator (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、たとえば電動機によって作業端を駆り」する
ようにした、いわゆる電動ロボットなどにおいて、電動
機の回転角度などを検出するために好適に実施されるエ
ンコーダ装置に関する。
ようにした、いわゆる電動ロボットなどにおいて、電動
機の回転角度などを検出するために好適に実施されるエ
ンコーダ装置に関する。
背景技術
典型的な既製技術では、モータの回転軸からの動力は減
速機によって減速されて作業端に伝達され、この作業端
の回転角度を検出するためにモータの前記出力軸に作業
端のための減速機と同一減速比を有するもう1つの検出
用減速機を設け、前記検出用減速機の減速出力軸の回転
角度をポテンシオメータ1こよって検出し、これによっ
て作業端の概略の回転角度の絶対値を知ることができ、
一方、モータの出力軸にlよいわゆるインクリメンタル
エンコーダが設けられ、出力軸の360°以内の回転角
度を高精度で検出することができるような構造になって
いる。
速機によって減速されて作業端に伝達され、この作業端
の回転角度を検出するためにモータの前記出力軸に作業
端のための減速機と同一減速比を有するもう1つの検出
用減速機を設け、前記検出用減速機の減速出力軸の回転
角度をポテンシオメータ1こよって検出し、これによっ
て作業端の概略の回転角度の絶対値を知ることができ、
一方、モータの出力軸にlよいわゆるインクリメンタル
エンコーダが設けられ、出力軸の360°以内の回転角
度を高精度で検出することができるような構造になって
いる。
上述したような先行技術では、検出用の減速機を必要と
し、エンコーダ装置が大型化するとともに、その検出用
減速機のバックラッシュによって測定誤差を生じるとい
う問題があった。またインクリメンタルエンコーダは回
転軸に1着された回転部材の両端に発光素子と受光素子
とをそれぞれ設け、回転部材に形成されている透光部分
または遮光部分を検出する構成を有しており、停電時に
は、このようなインクリメンタlレニンコーグをパツテ
リによって動作させようとすれば、インクリメンタルエ
ンコーダのIY費電力が大きいので、バッテリのtzt
は大きくなければならず、エンコーダ関連の電源が大型
化するようになる。
し、エンコーダ装置が大型化するとともに、その検出用
減速機のバックラッシュによって測定誤差を生じるとい
う問題があった。またインクリメンタルエンコーダは回
転軸に1着された回転部材の両端に発光素子と受光素子
とをそれぞれ設け、回転部材に形成されている透光部分
または遮光部分を検出する構成を有しており、停電時に
は、このようなインクリメンタlレニンコーグをパツテ
リによって動作させようとすれば、インクリメンタルエ
ンコーダのIY費電力が大きいので、バッテリのtzt
は大きくなければならず、エンコーダ関連の電源が大型
化するようになる。
他の先行技術は、いわゆるアブソリュートエンコーダと
呼ばれているものであり、360′以内の各角度位置に
対応した複数ピッFのコード信号が得られるように構成
される。このために、角変位を検出すべき回転部材によ
って回転駆動されるコード板には、同心の複数のフード
差域が周方向に形成され、各コード領域を検出素子によ
って個別的に検出するよるに構成されている。このよう
な構成によれば、フード板が大型化するという問題があ
る。アブソリュートエンコーダの他の問題は、360°
以内の角度しか検出できないということである。これに
よってアブソリュートエンコーダの用途が限定されろこ
とになる。
呼ばれているものであり、360′以内の各角度位置に
対応した複数ピッFのコード信号が得られるように構成
される。このために、角変位を検出すべき回転部材によ
って回転駆動されるコード板には、同心の複数のフード
差域が周方向に形成され、各コード領域を検出素子によ
って個別的に検出するよるに構成されている。このよう
な構成によれば、フード板が大型化するという問題があ
る。アブソリュートエンコーダの他の問題は、360°
以内の角度しか検出できないということである。これに
よってアブソリュートエンコーダの用途が限定されろこ
とになる。
発明が解決すべき間運点
本発明の目的は、装置全体を大型化することなく、高精
度の変位を検出することができるようにしたエンコーダ
装置を提供することである。
度の変位を検出することができるようにしたエンコーダ
装置を提供することである。
本発明の他の目的は、電力消費が少なくて済むようにし
たエンコーダ’a mを提IArることである。
たエンコーダ’a mを提IArることである。
問題点を解決すべき手段
本発明は、単数まjこは複数の7に久磁石が周辺に等間
隔に配r11された回転部材に、回転部材の永久磁石の
近接にともなう外部磁界の増減によって磁化の強さが急
変しこれ;こ84−1された検出コイルにインパルス状
誘起電圧を発生せしめる強磁性材料を対向させ、前記イ
ンパルス状電圧の計数値によって回転部材の位置を検出
セることをvf徴とするエンコーダ装置である。
隔に配r11された回転部材に、回転部材の永久磁石の
近接にともなう外部磁界の増減によって磁化の強さが急
変しこれ;こ84−1された検出コイルにインパルス状
誘起電圧を発生せしめる強磁性材料を対向させ、前記イ
ンパルス状電圧の計数値によって回転部材の位置を検出
セることをvf徴とするエンコーダ装置である。
作 用
本発明に従うエンコーダ装置では、外部磁界の増減によ
って磁化の強さが急速に変化する強磁性材料を用いてい
るので、永久磁石を周辺に配置した回転部材が回転する
とき、前記強磁性材料に巻線された検出コイルには1.
電力を供給することなく、大きなインパルス状誘起電圧
を得ることができる。したがって、構成が比較的簡単で
あり、しかも電力消費の少ないエンコーダ装置が実現さ
れる。検出コイルの出力を計数するカウンタをバッテリ
で電力付勢することにより、他のfi源の停電時におい
ても回転部材の位置を360°以内だけでなく、それ以
上の角度をも常時検出することができる。いわばアブソ
リュートエンコーダとしての働訃を達成することができ
る。
って磁化の強さが急速に変化する強磁性材料を用いてい
るので、永久磁石を周辺に配置した回転部材が回転する
とき、前記強磁性材料に巻線された検出コイルには1.
電力を供給することなく、大きなインパルス状誘起電圧
を得ることができる。したがって、構成が比較的簡単で
あり、しかも電力消費の少ないエンコーダ装置が実現さ
れる。検出コイルの出力を計数するカウンタをバッテリ
で電力付勢することにより、他のfi源の停電時におい
ても回転部材の位置を360°以内だけでなく、それ以
上の角度をも常時検出することができる。いわばアブソ
リュートエンコーダとしての働訃を達成することができ
る。
実施例
fjS1図は、本発明に従うエンコーダ装置を備えた電
動ロボットのブロック図である。この電動ロボットでは
、モータ1の回転軸2は、歯車3.4を含む減速?l!
5によって減速され、出力軸6によって作業端7が回転
駆動される。モータ1の回転軸2には、本発明に従い直
円柱状の回転部材8が同軸に固着される1回転部材8は
、非磁性材料、たとえばアルミニウムまたはステンレス
鋼から成る0回転部材8の周壁には、周方向に等間隔を
あけて永久磁石9が固着されている。永久磁石9は長手
−直線状に延び、この永久磁石9の長手方向は回転部材
8の回転軸線と平行である。この永久磁石9は固定位置
に取り付けられた検出へラド10と磁気的に結合されて
いる。検出へッV10の出力はバッテリ11によって電
力付勢される電子回路12に入力され、回転部材8の位
置が検出される。
動ロボットのブロック図である。この電動ロボットでは
、モータ1の回転軸2は、歯車3.4を含む減速?l!
5によって減速され、出力軸6によって作業端7が回転
駆動される。モータ1の回転軸2には、本発明に従い直
円柱状の回転部材8が同軸に固着される1回転部材8は
、非磁性材料、たとえばアルミニウムまたはステンレス
鋼から成る0回転部材8の周壁には、周方向に等間隔を
あけて永久磁石9が固着されている。永久磁石9は長手
−直線状に延び、この永久磁石9の長手方向は回転部材
8の回転軸線と平行である。この永久磁石9は固定位置
に取り付けられた検出へラド10と磁気的に結合されて
いる。検出へッV10の出力はバッテリ11によって電
力付勢される電子回路12に入力され、回転部材8の位
置が検出される。
第2図は、検出へラド10とその付近の簡略化した斜視
図である。検出ヘッド10は回転部材8の回転方向13
に間隔をあけて配!2された検出要素21,22.23
.24.2 sから構成されている。
図である。検出ヘッド10は回転部材8の回転方向13
に間隔をあけて配!2された検出要素21,22.23
.24.2 sから構成されている。
検出要素21,22,23,24.25はそれぞれ強磁
性材料31,32,33.34,35、永久磁石41.
42.43,44.45および検出コイル51゜52.
53.54.55を含む。
性材料31,32,33.34,35、永久磁石41.
42.43,44.45および検出コイル51゜52.
53.54.55を含む。
第3図は、回転部材8に固着τ・れたーっの永久磁石9
と一つの検出要素21との関係を説明忙るための周方向
ノ捉開図である。永久磁石9と永久磁石41の磁化方向
は相互に逆で永久磁石9は永久磁石41よりも磁化力が
強い0強磁性材料31に加えられる外部磁界は、永久磁
石9が回転方向13に回転することにより永久磁石9に
よる磁W、60と永久磁石41にLる磁?1L61の影
響によって第4図(1)のように変化する。第4図(2
)は検出コイル5】の出力を示し、第4図(3)は永久
磁石9の位置を示す。
と一つの検出要素21との関係を説明忙るための周方向
ノ捉開図である。永久磁石9と永久磁石41の磁化方向
は相互に逆で永久磁石9は永久磁石41よりも磁化力が
強い0強磁性材料31に加えられる外部磁界は、永久磁
石9が回転方向13に回転することにより永久磁石9に
よる磁W、60と永久磁石41にLる磁?1L61の影
響によって第4図(1)のように変化する。第4図(2
)は検出コイル5】の出力を示し、第4図(3)は永久
磁石9の位置を示す。
第5図は、永久磁石9が強磁性材料31の近傍を通過す
る際に生じろ強磁性材料31の磁化の態様を示す断面図
である。強磁性材料31は異なった保磁力を有するコア
31aとシェル31bを有する。ここでは、シェル31
bの保磁力がコア31aの保磁力より強い材料を用νす
ることとして説明する。強磁性材料31は永久磁石9が
第3図の装置P1にあるとき第4図(1)で示すように
弱ν1負の方向の磁界の影響をうけ、保磁力の小さシ1
コア31aは外部磁界70の方向に磁化され、保磁力の
大きいシェル31bは逆の方向に磁化されて−する。
る際に生じろ強磁性材料31の磁化の態様を示す断面図
である。強磁性材料31は異なった保磁力を有するコア
31aとシェル31bを有する。ここでは、シェル31
bの保磁力がコア31aの保磁力より強い材料を用νす
ることとして説明する。強磁性材料31は永久磁石9が
第3図の装置P1にあるとき第4図(1)で示すように
弱ν1負の方向の磁界の影響をうけ、保磁力の小さシ1
コア31aは外部磁界70の方向に磁化され、保磁力の
大きいシェル31bは逆の方向に磁化されて−する。
したがって強磁性材料31は第5図(1)の状態にある
。永久磁石9が強磁性材料31の近傍の位置P2に達す
ると、強磁性材料31に加わる外部磁?1L70はコア
31aの保磁力より大きくなり、コア31aの磁化の方
向が反転し、第5図(2)の状態になる。永久磁石9が
位置P3に達すると再び外部磁界70の方向が反転し、
コア31aの磁化の方向も反転し、第5図(3)の状態
になる。
。永久磁石9が強磁性材料31の近傍の位置P2に達す
ると、強磁性材料31に加わる外部磁?1L70はコア
31aの保磁力より大きくなり、コア31aの磁化の方
向が反転し、第5図(2)の状態になる。永久磁石9が
位置P3に達すると再び外部磁界70の方向が反転し、
コア31aの磁化の方向も反転し、第5図(3)の状態
になる。
第6図は強磁性材料31の外部磁界がi4図(1)のよ
うに変化したときのヒステリシスループである。第5図
(1)の状態から#5図(2)の状態に移るとき内部磁
束密度の大きなジャンプが生じ、第5図(2)の状態か
らfJS!’i図(3)の状態に移るとき小さなジャン
プが生じる。第4図(2)に示すように検出コイル51
には、前者のジャンプのとき比較的高いインパルス状電
圧が発生し、後者のジャンプのとき小さな電圧が発生す
る。前者の発生電圧の波高値はたとえば0.5〜12V
であり、その半値幅は約20μ秒であり、SN比が良好
である。
うに変化したときのヒステリシスループである。第5図
(1)の状態から#5図(2)の状態に移るとき内部磁
束密度の大きなジャンプが生じ、第5図(2)の状態か
らfJS!’i図(3)の状態に移るとき小さなジャン
プが生じる。第4図(2)に示すように検出コイル51
には、前者のジャンプのとき比較的高いインパルス状電
圧が発生し、後者のジャンプのとき小さな電圧が発生す
る。前者の発生電圧の波高値はたとえば0.5〜12V
であり、その半値幅は約20μ秒であり、SN比が良好
である。
後者の発生電圧は前者の発生電圧に比べて十分小さく方
向が逆であるので、後述する電子回路12では無視され
る。
向が逆であるので、後述する電子回路12では無視され
る。
永久磁石9が回転方向13の逆方向に回転するときにも
同様に検出コイル51には同じ極性の大きなインパルス
状電圧が:Jj起される。
同様に検出コイル51には同じ極性の大きなインパルス
状電圧が:Jj起される。
検出要素22,23,24.25 も検出要素21と
同じ構成であり、永久磁石9の回転時に検出コイル52
*53+54.55 に同様の電圧を発生する。
同じ構成であり、永久磁石9の回転時に検出コイル52
*53+54.55 に同様の電圧を発生する。
このように検出ヘッド10は永久磁石、強磁性材料およ
び検出コイルから構1&されてIllるので、何等の電
力源を必要とすることなく永久磁石9の回転を確実に検
出することができる。
び検出コイルから構1&されてIllるので、何等の電
力源を必要とすることなく永久磁石9の回転を確実に検
出することができる。
第7図に検出ヘッド10の出力を処理し回転部材8の位
置を求める電子回路12の構成を示す。
置を求める電子回路12の構成を示す。
検出コイル51.52,53,54.55の出力をそれ
ぞれB” 、A、B、A’ 、B’ とする、A−A’
IB*B’、B”はそれぞれ波形整形回路71,72
.73.74.75に入力され波形が整形される。波形
整形回路71.72の出力はそれぞれ7リツプ70ツブ
77のセット入力端子、リセット入力端子に人力される
。7リツプ70ツブ77の正の出力/A、負の出力/A
はそれぞれ立上り検出回路79゜80に入力され、7リ
ツプ70ツブ77がリセット状態からセットされたとき
の信号Δ/Aとセット状態からリセットされたときの信
号Δ八が出力される。
ぞれB” 、A、B、A’ 、B’ とする、A−A’
IB*B’、B”はそれぞれ波形整形回路71,72
.73.74.75に入力され波形が整形される。波形
整形回路71.72の出力はそれぞれ7リツプ70ツブ
77のセット入力端子、リセット入力端子に人力される
。7リツプ70ツブ77の正の出力/A、負の出力/A
はそれぞれ立上り検出回路79゜80に入力され、7リ
ツプ70ツブ77がリセット状態からセットされたとき
の信号Δ/Aとセット状態からリセットされたときの信
号Δ八が出力される。
波形整形回路74.75の出力は11埋利回路76に入
力され、その出力は7リツプ70ツブ78のリセット入
力端子に入力される。波形整形回路73の出力は7リツ
プ70ツブ78のセット入力端子に入力される。7リツ
プ70フプ78の正の出力信号IBと立上り検出回路7
9の出力ΔAを論理積回路81に人力することにより、
回転方向13の逆方向の回転パルス(CW)が出力され
る7リツプ70ツブ78の出力Bと立上り検出回路80
の出力Δ/Aを論理積回路82に入力することにより回
転方向13の回転パルス(CCW)が出力される。第8
図に信号A 、A ’、B 、B ’、B”I/A −
IB l (CW)、(CCW)の関係図を示す、論理
積回路82゜81の出力をそれぞれアップグランカウン
タ83のアップ入力端子、ダウン入力端子に入力するこ
とによりアップグランカウンタ83の計数値は回転部材
8の角変位位置を表わす、なお、これらの電子回路12
はバッテリ11により電力付勢されている。
力され、その出力は7リツプ70ツブ78のリセット入
力端子に入力される。波形整形回路73の出力は7リツ
プ70ツブ78のセット入力端子に入力される。7リツ
プ70フプ78の正の出力信号IBと立上り検出回路7
9の出力ΔAを論理積回路81に人力することにより、
回転方向13の逆方向の回転パルス(CW)が出力され
る7リツプ70ツブ78の出力Bと立上り検出回路80
の出力Δ/Aを論理積回路82に入力することにより回
転方向13の回転パルス(CCW)が出力される。第8
図に信号A 、A ’、B 、B ’、B”I/A −
IB l (CW)、(CCW)の関係図を示す、論理
積回路82゜81の出力をそれぞれアップグランカウン
タ83のアップ入力端子、ダウン入力端子に入力するこ
とによりアップグランカウンタ83の計数値は回転部材
8の角変位位置を表わす、なお、これらの電子回路12
はバッテリ11により電力付勢されている。
本発明は、ロータリエンコーダとしてだけでなく、リニ
アエンコーダとしても実施することができるのは勿論で
ある。
アエンコーダとしても実施することができるのは勿論で
ある。
効 果
以上のように本発明によれば、外部磁界の増減によって
、磁化の強さが急速に変化する強磁性素材に検出コイル
を巻くことによって、この検出コイルには磁界の増減の
際に高い誘起起電力を得ることができ、複数の検出コイ
ルの出力をIバッテリによって電力付勢された電子回路
によって回転方向の判別および回転パルスの計数を行な
うようにしたので、停電時にも回転部材の位置を検出す
ることができる。そのため、いわゆるアブソリエートエ
ンコーダとして本発明に従うエンコーダ装置を用いるこ
とができる。
、磁化の強さが急速に変化する強磁性素材に検出コイル
を巻くことによって、この検出コイルには磁界の増減の
際に高い誘起起電力を得ることができ、複数の検出コイ
ルの出力をIバッテリによって電力付勢された電子回路
によって回転方向の判別および回転パルスの計数を行な
うようにしたので、停電時にも回転部材の位置を検出す
ることができる。そのため、いわゆるアブソリエートエ
ンコーダとして本発明に従うエンコーダ装置を用いるこ
とができる。
fjS1図は本発明の一実施例のエンコーダ装置を備え
た電動ロボツFのブロック図、第2図は検出ヘッド10
とその近傍の簡略化した斜視図、第3図は回転部材8を
周方向に!rMした状態を示す断面図、第4図は強磁性
材料31に加わる外部磁界の変化と検出コイル51の出
力との関係を説明するための図、第5図は強磁性材料3
1の磁化の方向の変化を説明するための断面図、Pt5
G図は強磁性材料31のヒステリシスループを示す図、
PPJT図は電子回路12のブロック図、第8図は検出
コイルの出力信号の処理過程を示すタイムチャートであ
る。 1・・・モータ、2・・・回転軸、8・・・回転部材、
9・・・永久磁石、10・・・検出ヘッド、11・・・
バッテリ、。 12・・・電子回路、21.22,23,24.25・
・・検出要素、31,32.33,34.35・・・強
磁性材料、41.42.43,44.45・・・永久磁
石、51,52.53,54.55・・・検出コイル、
71.72.73.74.75・・・波形整形回路、7
6・・・論理和回路、77.78・・・7す7プ70フ
プ、79.80・・・立上り検出回路、81.82・・
・論l!!!積回路、83・・・アップグウンカウンタ 第2図 第4図 ビ1 ビl )’JCW (CCW)□□ 8図
た電動ロボツFのブロック図、第2図は検出ヘッド10
とその近傍の簡略化した斜視図、第3図は回転部材8を
周方向に!rMした状態を示す断面図、第4図は強磁性
材料31に加わる外部磁界の変化と検出コイル51の出
力との関係を説明するための図、第5図は強磁性材料3
1の磁化の方向の変化を説明するための断面図、Pt5
G図は強磁性材料31のヒステリシスループを示す図、
PPJT図は電子回路12のブロック図、第8図は検出
コイルの出力信号の処理過程を示すタイムチャートであ
る。 1・・・モータ、2・・・回転軸、8・・・回転部材、
9・・・永久磁石、10・・・検出ヘッド、11・・・
バッテリ、。 12・・・電子回路、21.22,23,24.25・
・・検出要素、31,32.33,34.35・・・強
磁性材料、41.42.43,44.45・・・永久磁
石、51,52.53,54.55・・・検出コイル、
71.72.73.74.75・・・波形整形回路、7
6・・・論理和回路、77.78・・・7す7プ70フ
プ、79.80・・・立上り検出回路、81.82・・
・論l!!!積回路、83・・・アップグウンカウンタ 第2図 第4図 ビ1 ビl )’JCW (CCW)□□ 8図
Claims (1)
- 単数または複数の永久磁石が周辺に等間隔に配置された
回転部材に、回転部材上の永久磁石の近接にともなう外
部磁界の増減によって磁化の強さが急変しこれに巻線さ
れた検出コイルにインパルス状誘起電圧を発生せしめる
強磁性材料を対向させ、前記インパルス状電圧の計数値
によって回転部材の位置を検出することを特徴とするエ
ンコーダ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4156885A JPS61200430A (ja) | 1985-03-02 | 1985-03-02 | エンコ−ダ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4156885A JPS61200430A (ja) | 1985-03-02 | 1985-03-02 | エンコ−ダ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61200430A true JPS61200430A (ja) | 1986-09-05 |
| JPH0443215B2 JPH0443215B2 (ja) | 1992-07-15 |
Family
ID=12612047
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4156885A Granted JPS61200430A (ja) | 1985-03-02 | 1985-03-02 | エンコ−ダ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61200430A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1229335A1 (en) * | 2001-02-06 | 2002-08-07 | Delphi Technologies, Inc. | Apparatus and method for low power position sensing systems |
| JP2014202487A (ja) * | 2013-04-01 | 2014-10-27 | 多摩川精機株式会社 | 磁気式エンコーダの駆動装置及び方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS554514A (en) * | 1978-06-26 | 1980-01-14 | Tdk Corp | Movement detector |
| JPS58160356U (ja) * | 1982-04-21 | 1983-10-25 | カルソニックカンセイ株式会社 | 車両用定速走行装置の車速センサ |
-
1985
- 1985-03-02 JP JP4156885A patent/JPS61200430A/ja active Granted
Patent Citations (2)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0443215B2 (ja) | 1992-07-15 |
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