JPS6370116A

JPS6370116A - 磁気式正弦波エンコ−ダの出力回路

Info

Publication number: JPS6370116A
Application number: JP21382686A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Sato; 和雄佐藤; Tadashi Okawa; 大川　正; Hiroshi Sugai; 博菅井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-09-12
Filing date: 1986-09-12
Publication date: 1988-03-30

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、強磁性体抵抗素子と磁気記録媒体とを用いて
行なう磁気式エンコーダに係り、特に出力振幅を一定に
できる磁気式正弦波エンコーダに関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は、例えば特開昭５８−７９１１３号に記載
のように、バイアス磁界を与えて正弦波出力を得ていた
。しかし、磁気記録媒体の着磁力の不均一、あるいは磁
気抵抗素子と磁気記録媒体とのギャップの変動等による
出力振幅変動すなわちビートについて考慮されていなか
った。

〔発明が解決しようとする問題点〕

サーボモータの速度制御・位置制御を行なうには、ロー
タの回転速度及び位置を検出する装置が必要である。磁
気式エンコーダで位置検出を行なう場合、強磁性体磁気
抵抗素子からの検出された原信号をコンパレータを介し
て波形成形を行ない、パルス出力を得る。そして、サー
ボコントローラで、そのパルスをカウントすることによ
り位置制御を行なうことができる。一方、正弦波出力を
用いて速度検出を行なう場合があるがこのような場合５
強磁性体磁気抵抗素子の磁界に対する抵抗値変化特性に
おいて、リニアな領域で動作させる。

しかしこのような動作領域では磁気記録媒体の着磁力の
不均一、また、磁気抵抗素子と磁気記録媒体とのギャッ
プ（スペーシングと称す）の変動等により、実際には正
弦波出力にビートが現れる。

従来技術の磁気式エンコーダでは、正弦波出力を得る場
合、以上のような正弦波出力とした場合の実用上の問題
を考慮していない。

本発明は、このような問題のビートを制御して、サーボ
コントローラに正確な速度・位置検出信号を供給するこ
とを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、磁気式正弦波エンコーダのＡ、　Ｂ相出力
電圧の最大値を検出し、基１ｇ電圧との偏差に従って、
強磁性体磁気抵抗素子に加えるバイアス磁界、又は、印
加電圧を制御することにより、達成される。

〔作用〕Ａ、Ｂ相出力検出回路は、Ａ、Ｂ相のそれぞれ４個の強
磁性体磁気抵抗素子をブリッジ構成にし、その出力を差
動増幅器を通して、正弦波出力を得る。

最大出力電圧検出回路は、Ａ、Ｂ相出力検出回路からの
出力電圧を用いて、種々の異なった位相をもつ信号を算
出し、これらすべてを整流することにより、最大出力電
圧が検出される。

印加電圧制御回路は、最大出力電圧と基準電圧との偏差
を誤差増幅し磁気抵抗素子の供給電圧にフィードバック
して、印加電圧を制御することによって、ビートを抑え
る。

他の実施例に示すバイアス磁界制御回路を使用したもの
においては正弦波出力が得られるように強磁性体磁気抵
抗素子にバイアス磁界が加わるように、電磁石を励磁し
ておく。そして、フィードバックされた偏差に従って、
電磁石の励磁を制御することによって、ビートを抑える
。

上記のように出力電圧振幅がたとえ、基４電圧よりずれ
た場合でもフィードバック制御かががるので出力電圧の
振幅を一定に保ことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。

第２図に、磁気式正弦波エンコーダを用いたサーボモー
タの基本構成を示す。また、第３図に、強磁性体磁気抵
抗素子の磁界に対する特性を示す。

ここで、大きな抵抗変化を得ようとしてスペーシングを
小さくすると飽和領域付近で動作することになり（動作
範囲ａ）正弦波入力磁界を与えた場合、歪んだ出力波形
となる。そこで、正弦波出力を得る方法として、以下に
２通り示す。（１・）′ｕｉ気抵抗抵抗素子磁ドラムと
のスペーシングを大きくして磁界が弱い動作範囲、すな
わちリニアな領域で動作させる（動作範囲ｂ）。或いは
、（２）バイアス磁界を与えて、動作点をシフトするこ
とにより、リニアな領域で動作させる（動作範囲Ｃ）（
動作範囲す、ｃは同じであってもよい。）第１図に示す
Ａ、Ｂ相出力検出回路１は（１）の実施例である。しか
し、リニアな領域で動作させた為、着磁トラムの着磁力
の不均一、スペーシングの変動を＠感に感知し、正弦波
出力にビートが現われる。

そこで、最大出力電圧を検出し、基準電圧との偏差を磁
気抵抗素子の供給電圧にフィードバックすることにより
、ビートを抑えることが可能である。

さて、Ａ、Ｂ相出力検出回路１の８力端子電圧ｃ、ｆは
、９０°の位相差を持ち、最大出力電圧検出回路２にお
いて、各端子で以下の演算を行なう。

ｇ＝　（ｃ＋ｆ）１２　　　　　　　　・・・・・・・
・（１）ｈ　＝　（ｃ　−ｆ　）　　１２　　　　　　
　−−−　（２）ｉ＝πｇ　　　　　　　　　　　　　
・・・・・・・・・（３）Ｊ＝Ｊｈ　　　　　　　　　
　　　　・・・・・・・・・（４）ここで、端子電圧ｇ
、ｊは、ｃ、ｆと互いに４５′の位相差を持つ。端子電
圧り、Ｊは、Ｃ１−ｆと互いに４５°の位相差を持つ。

又、抵抗器４０．４１、．４７．４８、は等しい抵抗値
を持つ。抵抗器４４．４６．５２．５４は等しい抵抗値
を持つ。

抵抗器　４２．４９を例えば３．４１：にΩコ、抵抗器
４３．５０を８．２　［ｋΩコに選定すると、約ば倍の
ゲインが得られる。以上のように抵抗値を送へば（］）
〜（４）式を満足することができる。

この結果、Ａ、Ｂ相出力信号から互いに４５゜の位相差
を持つ波形が得られる。ここで、各端子の出力波形を第
４図に示す。更に、各端子電圧Ｃ１−ｆ、ｉ、ｊの出力
を整流した結果がｋに現われる。そこで、各端子電圧ｃ
、ｆ、ｉ、−ｆ、、ｊ、−にの出力を整流すると、リッ
プル誤差７．６％を含む最大出力電圧が得られる。

印加電圧制御回路３は、最大出力電圧と基準電圧Ｖｓと
の偏差を増幅して、Ａ、Ｂ相出力検出回路１の供給電圧
としてフィードバックすることにより、ビートを抑える
。

また、印加電圧を制御する代わりに、第５図に示すバイ
アス磁界制御回路を用いても、同様なことが可能である
。ここで、電磁石が作る磁界は磁気抵抗素子の印加電流
に対して常に直角方向である。

第１図に示す回路では、最大出力電圧回路の出力のリッ
プル誤差が７．６■、となるが、同様な原理で第１図の
最大出力電圧検出回路の代わりに第６図に示めす最大出
力電圧検出回路を用いれば、リップル誤差を１．９％に
抑えることができる。

第６図に示めす最大出力電圧検出回路は、Ａ、　Ｂ相出
力信号から互いに２２．５°の位相差を持つ波形を整流
して最大出力電圧を検出する。ここで。

抵抗器６０１〜６１２は２等しい抵抗値を持つ。

抵抗器６１３〜６１６は、等しい抵抗値を持つ。

抵抗器６１９〜６２２を５．６　［ｋΩ］、抵抗器６２
７〜６３０を６８［ｋΩコに選定すると１゜０８、２倍
のゲインが得られる。抵抗器６２３，６２４を３．４　
［ｋΩ］、抵抗器６２５，６２６を８．２　［ｋΩ］に
選定すると、約ｊ倍のゲインが得られる。

なお、Ａ、Ｂ相の出力電圧を直接整流したものでも３０
％のリップルを含んだ補正量になるが、回転数変化範囲
が広くなく、極低速までにならないものは、ある程度の
フィルタによって平滑できるので十分実用になる。また
、Ａ、Ｂ相の出力電圧の最大値をサンプルホールドして
も同様の効果が得られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、微小な磁界を感知する強磁性体磁気抵
抗素子を用いた磁気式正弦波エンコーダでロータの速度
・位置を検出する場合、以下のような要因によって生ず
る出力波形の振幅変動を抑制できる。

（］）着磁ロータの着磁力の不均一（２）温度変化及び部品寸法精度によるスペーシングの
変動（３）着硼ロータの磁界と強磁性体磁気抵抗素子の印加
電圧との方向すれによる影晋（４）外部磁界の影晋加えて、経年変化による出力電圧の低下も補償される。

従って、サーボモータの位置・速度検出を行なう場合、
サーボコントローラに安定した正弦波出力信号を供給で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による具体的一実施例の磁気式正弦波エ
ンコーダの出力回路を示す図、第２図はサーボモータの
基準構成を示す図、第３図は磁気抵抗素子の磁界に対す
る特性を示す図、第４図は第１図における各端子の出力
波形を示す図、第５図は本発明による具体的一実施例の
バイアス磁界制御回路を示す図、第６図は本発明による
具体的一実施例の最大出力電圧検出回路を示す図である
。１・・・Ａ、Ｂ相出力検出回路、２・・・最大出力電圧
検出回路、３・・磁気抵抗素子の印加電圧制御回路、６
〜９・・・Ａ相磁気抵抗素子、１０〜１３・Ｂ相磁気抵
抗素子、１４．１５・・・Ａ、Ｂ相ブリッジ出力増幅用
オペアンプ、１６〜２０・・・オペアンプ、３０〜５７
・・・抵抗器、７０〜８２・・ダイオード、８３・・・
印加電圧制限用ツニナーダイオート、９０゜９１・・・
Ａ、Ｂ相出力のオフセント：Ａ濫用可変抵抗器、９２・
・・印加電圧調整用可変抵抗器、９３・・平滑コ〉゛デ
シサ、φＡ・−Ａ相の終端出力信号、０．−　Ｂ相の終
端出力信号、ａ−Ｐ・・各端子の出力信号、ＶＣＣ・・
・印加電圧制御用定電圧源、Ｖｓ　　・基錐電圧、２０
１・・サーボモータのロータ、２ｏ２−・磁気式正弦波
エンコーダの着磁トラム、２０３・・・磁気式正弦波エ
ンコーダの磁気抵抗素子、２０４・・・サーボコントロ
ーラ、Ｖｃｃ・・・磁気抵抗素子の印加電圧、ａ・・・
磁気抵抗素子のノンリニアな動作範囲、ｂ、ｃ・・・磁
気抵抗素子のリニアな動作範囲、Ｒ・・・抵抗値、Ｈ・
・・磁界の強さ、Ｑ’＝ｐ・・・各端子圧力波形、Ｖｏ
・・・端子出力電圧、０・・・回転角度。 −Ｃ・・・最大出力電圧と基準との偏差を符号反転した
もの、５０１．５０２・・・抵抗器、Ｖｅ・・・励磁電
圧、ＥＭ・・・電磁石、ＭＲ・・磁気抵抗素子、Ｖｃｃ
・・・磁気抵抗素子の印加電圧、６０１〜６３２・・・
抵抗器、６４０〜６４７・・・オペアンプ、６５０〜６
６９・・・ダイオード、ｃ−ｐ・・・端子電圧第２図第３図第５図第４図

Claims

【特許請求の範囲】１、強磁性体磁気抵抗素子と磁気記録媒体から成る近似
正弦波発生エンコーダにおいて、９０°の位相差を持つ
Ａ、Ｂ相出力から、９０°／ｎ（ｎは整数）ｎの位相差を持つ信号を生成し
て、これらを整流することにより最大出力電圧を得る回
路と、最大出力電圧と基準電圧との偏差を増幅した信号
を、磁気抵抗素子の段加電圧又は、バイアス磁界にフィ
ードバックする回路を構成ことによって、近似正弦波出
力の振幅変動を抑制することを特徴とする磁気式正弦波
エンコーダの出力回路。