DE112013006974T5

DE112013006974T5 - Magnetpositions-Detektionsvorrichtung und Magnetpositions-Detektionsverfahren

Info

Publication number: DE112013006974T5
Application number: DE112013006974.1T
Authority: DE
Inventors: Takafumi Hara; Yuji Kawano
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-04-23
Filing date: 2013-04-23
Publication date: 2016-01-07
Also published as: US9766095B2; JPWO2014174586A1; JP6072234B2; US20160041010A1; WO2014174586A1; CN105143831B; CN105143831A

Abstract

Eine magnetisierte Skala 1a, in welcher Magnetpolpaare, die alle aus einem ersten magnetischen Bereich 11a und einem zweiten magnetischen Bereich 12a mit unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften gebildet sind, innerhalb einer Periode einer Magnetpol-Paarbreite 2λ angeordnet werden, und eine magnetsensitive Vorrichtung 2, in welcher n magnetsensitive Elemente 21a bis 21e mit einem Magnetsensitivelementabstand P so angeordnet sind, dass λ = nP etabliert werden kann, werden so angeordnet, dass sie einander mit einem vorbestimmten Luftspalt dazwischen gegenüberliegen. Ausgangswerte, welche aus den n magnetsensitiven Elementen 21a bis 21e parallel ausgegeben werden, werden analysiert, um eine Relativposition zwischen der magnetsensitiven Vorrichtung 2 und der magnetisierten Skala 1a als eine Positions-Detektionsauflösung von λ/n zu berechnen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Magnetpositions-Detektionsvorrichtung und ein Magnetpositions-Detektionsverfahren, die eine magnetisierte Skala und ein magnetsensitives Element verwenden, und genauer gesagt auf eine Magnetpositions-Detektionsvorrichtung und ein Magnetpositions-Detektionsverfahren, die zur Verbesserung einer Detektionsauflösung mit einer einfachen Konfiguration in der Lage sind.
Hintergrund
Eine üblicher Weise verwendete Magnetpositions-Detektionsvorrichtung des Stands der Technik weist eine Struktur auf, in der ein aus einem Hallelement oder einem Magnetwiderstandselement gebildetes magnetsensitives Element so angeordnet ist, dass es einer magnetisierten Skala gegenüberliegend ist, welche aus N-Polen und S-Polen gebildet ist, die bei festen Längen λ abwechselnd angeordnet sind.
Dann wird eine Änderung eines Magnetfelds zu der Zeit, wenn sich das magnetsensitive Element relativ zur magnetisierten Skala bewegt, gelesen, um eine Relativposition zwischen dem Magnetsensitivelement und der magnetisierten Skala zu detektieren.
Bei einer solchen Magnetpositions-Detektionsvorrichtung des Stands der Technik werden im Wesentlichen sinusförmige Ausgangssignale mit einer Periode der Monopollänge λ, welche ausgegeben werden, wenn sich das magnetsensitive Element relativ zur magnetisierten Skala bewegt, in Impulssignale umgewandelt und gezählt, um dadurch die Relativposition zwischen dem Magnetsensitivelement und der magnetisierten Skala bei einer Positions-Detektionsauflösung der Monopollänge λ3 zu detektieren (siehe beispielsweise Patentliteratur 1).
In Patentliteratur 1 kann eine mit der Monopollänge λ der magnetisierten Skala vergleichbare Positions-Detektionsauflösung erhalten werden. Jedoch weist eine existierende magnetisierende Vorrichtung eine Begrenzung bei der Magnetisierung von N-Polen und S-Polen an der magnetisierten Skala auf und ein praktischer Grenzwert der Monopollänge λ der magnetisierten Skala beträgt ungefähr 100 μm.
In einem tatsächlichen Fall jedoch, falls die Monopollänge λ übermäßig reduziert wird, wird das durch die magnetisierte Skala gebildete Magnetfeld abgeschwächt und daher, selbst wenn die Monopollänge λ größer als der oben erwähnte Grenzwert ist, kann das magnetsensitive Element die Monopollänge λ nicht detektieren. Als Ergebnis gibt es ein Problem damit, dass die Positions-Detektionsauflösung nicht so verbessert werden kann, dass sie höher als die durch das Magnetpolmaterial und das magnetsensitive Element, das zu verwenden ist, bestimmte Magnetpolgrenzlänge λ0 ist.
Ein Verfahren zum Lösen des oben beschriebenen Problems besteht darin, acht magnetsensitive Elemente anzuordnen und jede Ausgabe der magnetsensitiven Elemente durch eine Logikschaltung zu prozessieren, um dadurch ein Impulssignal mit drei Perioden zu erhalten, wenn das magnetsensitive Element sich um die Monopollänge λ bewegt (siehe beispielsweise Patentliteratur 2).
Weiter wird, als eine andere Magnetpositions-Detektionsvorrichtung des Stands der Technik, ein Magnetzahnrad (magnetische Skala) anstelle der magnetisierten Skala verwendet, und wird eine Änderung eines durch das Magnetzahnrad und eines Magneten gebildeten Magnetfeldes durch ein magnetsensitives Element gemessen, um dadurch eine Relativrotation des Magnetzahnrads zu detektieren (siehe beispielsweise Patentliteratur 3).
Zitateliste
Patentliteratur

PTL 1: JP 1873523 B2
PTL 2: JP 01-44816 A
PTL 3: JP 58-35414 A

Zusammenfassung der Erfindung
Technische Probleme
Der Stand der Technik weist jedoch die folgenden Probleme auf.
Ein im Patentliteratur 1 offenbarter Dreh-Codierer muss einen vergrößerten Durchmesser einer zylinderischen magnetisierten Skala aufweisen, um eine Winkel-Detektionsauflösung zu verbessern, was zu dem Problem führt, dass die Vorrichtung vergrößert wird, und die Kosten steigen.
Weiter, wenn die in Patentliteratur 1 offenbarte Technologie auf einen Linear-Codierer zum Detektieren linearer Bewegung angewendet wird, gibt es ein Problem damit, dass die Positions-Detektionsauflösung nicht so verbessert werden kann, dass sie höher als die durch das Magnetpolmaterial und das magnetsensitive Element, die zu verwenden sind, bestimmte Magnetpol-Grenzlänge λ0 ist.
In einer in Patentliteratur 2 offenbarten Magnetpositions-Detektionsvorrichtung wird eine große Anzahl von magnetsensitiven Elementen benötigt, es wird aber nicht ein Verfahren vorgeschlagen, die Positions-Detektionsauflösung weiter zu verbessern.
Bei der in Patentliteratur 3 offenbarten Magnetpositions-Detektionsvorrichtung wird ein Verfahren zum Ermitteln einer Detektionsauflösung (Impuls) vorgeschlagen, die ungefähr zweimal so hoch ist wie die Anzahl von Zähnen des magnetischen Zahnrads, aber es wird nicht ein Verfahren des weiteren Verbesserns der Detektionsauflösung vorgeschlagen. Weiterhin gibt es ein Problem damit, dass das Magnetzahnrad vergrößert werden muss, um die Detektionsauflösung zu verbessern.
Die vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, und es ist eine Aufgabe derselben, eine Magnetpositions-Detektionsvorrichtung und ein Magnetpositions-Detektionsverfahren bereitzustellen, die zum Verbessern einer Detektionsauflösung mit einer einfachen Konfiguration in der Lage sind.
Lösung der Probleme
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Magnetpositions-Detektionsvorrichtung bereitgestellt, die beinhaltet: eine magnetisierte Skala, in der Magnetpolpaare, die jedes eines Breite von 2λ aufweisen und jedes aus einem ersten Magnetteil mit einer Breite von λ und einem zweiten Magnetteil mit der Breite von λ gebildet sind, die unterschiedliche Magneteigenschaften aufweisen, bei gleichen Abständen (Pitch) mit einer Periode der Magnetpolpaarbreite 2λ angeordnet sind; eine magnetsensitive Vorrichtung, die angeordnet ist, der magnetisierten Skala bei einem vorbestimmten Luftspalt dazwischen gegenüberliegend zu sein, wobei die magnetsensitive Vorrichtung konfiguriert ist, sich relativ in einer Anordnungsrichtung der magnetisierten Skala innerhalb eines Magnetfelds zu bewegen, welches durch die magnetisierte Skala gebildet ist, während der Luftspalt aufrechterhalten wird, und eine Änderung des Magnetfelds aufgrund der relativen Bewegung unter Verwendung von magnetsensitiven Elementen zu messen; und eine Positions-Berechnungsschaltung, die konfiguriert ist, einen Ausgangswert der magnetsensitiven Vorrichtung zu analysieren, um dadurch eine Relativposition zwischen der magnetsensitiven Vorrichtung und der magnetisierten Skala zu berechnen, in welcher: die magnetsensitive Vorrichtung als die magnetsensitiven Elemente eine erste magnetsensitive Elementgruppe, in der n erste magnetsensitive Elemente, wobei n eine natürliche Zahl von zwei oder größer ist, bei gleichen magnetsensitiven Element-Abständen P so angeordnet sind, dass λ = nP etabliert ist, und die n ersten magnetsensitiven Elemente der ersten magnetsensitiven Elementgruppe konfiguriert sind, Ergebnisse des Messens der Änderung des Magnetfeldes aufgrund der Relativbewegung parallel auszugeben, beinhaltet; und die Positions-Berechnungsschaltung Ausgangswerte, welche aus der magnetsensitiven Vorrichtung parallel ausgegeben werden, analysiert, um dadurch die Relativposition zwischen der magnetsensitiven Vorrichtung und der magnetisierten Skala als eine Positions-Detektionsauflösung von λ/n zu berechnen.
Weiter wird gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Magnetpositions-Detektionsverfahren bereitgestellt, welches für eine Magnetpositions-Detektionsvorrichtung zu verwenden ist wobei die Magnetpositions-Detektionsvorrichtung beinhaltet: eine magnetisierte Skala, in der Magnetpolpaare, die jedes eines Breite von 2λ aufweisen und jedes aus einem ersten Magnetteil mit einer Breite von λ und einem zweiten Magnetteil mit der Breite von λ gebildet sind, die unterschiedliche Magneteigenschaften aufweisen, bei gleichen Abständen (Pitch) mit einer Periode der Magnetpolpaarbreite 2λ angeordnet sind; eine magnetsensitive Vorrichtung, die angeordnet ist, der magnetisierten Skala bei einem vorbestimmten Luftspalt dazwischen gegenüberliegend zu sein, wobei die magnetsensitive Vorrichtung konfiguriert ist, sich relativ in einer Anordnungsrichtung der magnetisierten Skala innerhalb eines Magnetfelds zu bewegen, welches durch die magnetisierte Skala gebildet ist, während der Luftspalt aufrechterhalten wird, und eine Änderung des Magnetfelds aufgrund der relativen Bewegung unter Verwendung von magnetsensitiven Elementen zu messen; und eine Positions-Berechnungsschaltung, die konfiguriert ist, einen Ausgangswert der magnetsensitiven Vorrichtung zu analysieren, um dadurch eine Relativposition zwischen der magnetsensitiven Vorrichtung und der magnetisierten Skala zu berechnen, wobei die magnetsensitive Vorrichtung als die magnetsensitiven Elemente eine erste magnetsensitive Elementgruppe, in der n erste magnetsensitive Elemente, wobei n eine natürliche Zahl von zwei oder größer ist, bei gleichen magnetsensitiven Element-Abständen P so angeordnet sind, dass λ = nP etabliert ist, und die n ersten magnetsensitiven Elemente der ersten magnetsensitiven Elementgruppe konfiguriert sind, Ergebnisse des Messens der Änderung des Magnetfeldes aufgrund der Relativbewegung parallel auszugeben, beinhaltet; wobei das Magnetpositions-Detektionsverfahren beinhaltet: einen Hi/Lo-Bestimmungsschritt des Vornehmens, durch die Positions-Berechnungsschaltung, einer Hi/Lo-Bestimmung an jedem der n-Ausgangswerte, die aus der magnetsensitiven Vorrichtung parallel ausgegeben werden, um die Nährwerte zu ermitteln, und Ausgebens der ermittelten Binärwerte als n Hi/Lo-Ausgaben; einen Speicherschritt des Speicherns, durch die Positions-Berechnungsschaltung, einer Positions-Berechnungstabelle in einer Speichereinheit, in welcher eine Beziehung zwischen 2n internen Magnetpolpositionen M, wobei M 2n Ganzzahlen von 0 oder mehr und 2n – 1 oder kleiner, welche die Relativpositionen innerhalb der Magnetpolpaarbreite 2λ sind, repräsentiert, und ein Muster der n Hi/Lo-Ausgaben vorab definiert ist; und einen internen Magnetpol-Positionsberechnungsschritt des Berechnens, durch die Positionsberechnungsschaltung, basierend auf der in der Speichereinheit im Speicherschritt gespeicherten Positions-Berechnungstabelle, der internen Magnetpolposition M der magnetsensitiven Vorrichtung entsprechend den n Hi/Lo-Ausgaben als eine Positions-Detektionsauflösung von λ/n.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die magnetisierte Skala, in welcher die Magnetpolpaare, die alle aus dem ersten Magnetteil und dem zweiten Magnetteil mit unterschiedlichen Magneteigenschaften gebildet sind, mit der Periode der Magnetpolpaarbreite 2λ angeordnet sind, und die magnetsensitive Vorrichtung, in welcher die n magnetsensitiven Elemente mit dem Magnetsensitiv-Elementabstand P so angeordnet sind, dass λ = nP etabliert ist, so angeordnet, dass sie zueinander bei einem vorbestimmten Luftspalt dazwischen gegenüberliegend sind, und es wird die Änderung des Magnetfelds analysiert, welche durch die magnetsensitive Vorrichtung gemessen wird. Folglich können eine Magnetpositions-Detektionsvorrichtung und ein Magnetpositions-Detektionsverfahren, welche zum Verbessern der Detektionsauflösung bei einer einfachen Konfiguration in der Lage sind, erhalten werden.
Kurze Beschreibung von Zeichnungen
1 ist ein beispielhaftes Diagramm einer Konfiguration einer Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein beispielhaftes Diagramm einer Schaltungskonfiguration eines Ausgangs einer magnetsensitiven Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 sind Ausgangs-Wellenformdiagramme der magnetsensitiven Vorrichtung und eines Impulsgenerators zu der Zeit, wenn sich die magnetsensitive Vorrichtung relativ zu einer magnetisierten Skala bewegt, gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 sind beispielhafte Diagramme von Ausgaben des Impulsgenerators und eines Hi/Lo-Bestimmers zu der Zeit, wenn sich die magnetsensitive Vorrichtung relativ zur magnetisierten Skala bewegt, gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist ein beispielhaftes Diagramm einer Konfiguration einer Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist ein beispielhaftes Diagramm einer Konfiguration einer Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ist ein beispielhaftes Diagramm einer Schaltungskonfiguration einer Ausgabe einer magnetsensitiven Vorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 ist ein beispielhaftes Diagramm einer Konfiguration einer Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 ist ein erläuterndes Diagramm einer Konfiguration einer Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
10 ist ein beispielhaftes Diagramm einer Schaltungskonfiguration eines Ausgangs einer magnetsensitiven Vorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
11 ist ein beispielhaftes Diagramm einer Konfiguration einer Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
12 ist ein beispielhaftes Diagramm einer Konfiguration einer Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
13 ist ein beispielhaftes Diagramm einer Konfiguration einer Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
14 ist ein beispielhaftes Diagramm einer magnetsensitiven Vorrichtung gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung von Ausführungsformen
Nunmehr wird eine Beschreibung einer Magnetpositions-Detektionsvorrichtung und eines Magnetpositions-Detektionsverfahren gemäß beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, bezugnehmend auf die Zeichnungen gegeben. Man beachte, dass in den Zeichnungen gleiche oder entsprechende Komponenten durch die gleichen Bezugszeichen benannt sind, um jene Komponenten zu beschreiben.
Erste Ausführungsform
1 ist ein beispielhaftes Diagramm einer Konfiguration einer Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform beinhaltet eine magnetisierte Skala 1a, eine magnetsensitive Vorrichtung 2 und eine Positions-Berechnungsschaltung 3 (siehe 2).
Wie in 1 illustriert, ist die magnetisierte Skala 1a in einer Weise gebildet, dass Magnetpolpaare, die alle eine Breite von 2λ aufweisen, und alle aus einem N-Pol 12a mit einer Breite λ und einem S-Pol 11a mit der Breite λ gebildet sind, mit gleichen Abständen einer Periode der Magnetpolpaarbreite 2λ angeordnet sind.
Weil das Magnetpolpaar die magnetischen Eigenschaften des N-Pols 12a und des S-Pols 11a aufweist, bildet die magnetisierte Skala 1a ein Magnetfeld auf der Seite der magnetsensitiven Vorrichtung 2, so dass sich das Magnetfeld in seiner Intensität und Richtung mit der Periode der Magnetpolpaarbreite 2λ ändert.
Weiter beinhaltet die magnetsensitive Vorrichtung 2 eine erste magnetsensitive Elementgruppe 21, in der n erste magnetsensitive Elemente 21a bis 21e mit gleichen magnetsensitiven Elementabständen P so angeordnet sind, dass λ = nP etabliert ist. Es wird ein Hallelement, ein Magnet-Resistivelement oder dergleichen als die ersten Magnetsensitivelemente 21a bis 21e verwendet.
Es ist zu beachten, dass in den Zeichnungen, auf die in der nachfolgenden Beschreibung Bezug genommen wird, ein Beispiel, in welchem die erste magnetsensitive Elementgruppe 21 fünf erste magnetsensitive Elemente 21a bis 21e beinhaltet, illustriert ist, aber die Anzahl n der magnetresistiven Elemente, die angeordnet ist, nicht auf fünf beschränkt ist. Die Anzahl n muss nur eine natürliche Zahl von zwei oder mehr sein.
Die magnetsensitive Vorrichtung 2 ist so angeordnet, dass sie gegenüberliegend der magnetisierten Skala 1a ist, um so einen vorbestimmten Luftspalt dazwischen aufzuweisen. Die magnetsensitive Vorrichtung 2 bewegt sich relativ in der Richtung der Anordnung der magnetisierten Skala 1a innerhalb des durch die magnetisierte Skala 1a unter Aufrechterhaltung des Luftspalts ausgebildeten Magnetfelds. Dann wird eine Änderung des Magnetfelds aufgrund der Relativbewegung unter Verwendung der n ersten magnetsensitiven Elemente 21a bis 21e gemessen.
Es ist zu beachten, dass die jeweiligen Luftspalten zwischen den ersten magnetsensitiven Elemente 21a bis 21e und der magnetisierten Skala 1a nicht notwendiger Weise gleich sind, und sich zwischen den ersten magnetsensitiven Elemente 21a bis 21e unterscheiden können. Es ist nur notwendig, dass der Luftspalt aufrechterhalten wird, wenn sich jedes der ersten magnetsensitiven Elemente 21a bis 21e relativ zur magnetisierten Skala 1a bewegt.
Weiter wird die Relativbewegung zwischen der magnetsensitiven Vorrichtung 2 und der magnetisierten Skala 1a als lineare Bewegung angenommen, kann aber eine Drehbewegung sein. Im Falle einer Drehbewegung ist die magnetisierte Skala 1a in einem Kreis angeordnet und wird ein Relativwinkel zwischen der magnetsensitiven Vorrichtung 2 und der magnetisierten Skala 1a anstelle einer Relativposition dazwischen berechnet.
Die Positions-Berechnungsschaltung 3 analysiert einen Ausgabewert der magnetsensitiven Vorrichtung 2, um dadurch die Relativposition zwischen der magnetsensitiven Vorrichtung 2 und der magnetisierten Skala 1a zu berechnen. Nunmehr wird eine detaillierte Beschreibung einer Schaltungskonfiguration der Positions-Berechnungsschaltung 3 und ein Verfahren des Berechnens der Relativposition zwischen der magnetsensitiven Vorrichtung 2 und der magnetisierten Skala 1a gegeben.
2 ist ein beispielhaftes Diagramm der Schaltungskonfiguration der Positions-Berechnungsschaltung 3 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Positions-Berechnungsschaltung 3 gemäß der ersten Ausführungsform beinhaltet einen Impulsgenerator 31, einen Hi/Lo-Bestimmer 32, einen internen Magnetpol-Positionsrechner 33, einen Verschiebe-Operationsabschnitt (Verschiebe-Rechner) 34a, einen internen Magnetpol-Positionsspeicher 34b, einen Magnetpolpaar-Positionsrechner 35a, einen Magnetpolpaar-Positionsspeicher 35b, einen Magnetpolpaar-Positionsanfangswertspeicher 35c und einen Positionsrechner 36.
3 sind Ausgangswellenformdiagramme der magnetsensitiven Vorrichtung 2 und des Impulsgenerators 31 zu der Zeit, wenn die magnetsensitive Vorrichtung 2 sich relativ zur magnetisierten Skala 1a gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bewegt.
In 3(a) sind n-Ausgangswellenformen der ersten magnetsensitiven Elemente 21a bis 21e am Punkt P von 2 zur Zeit, wenn sich die magnetsensitive Vorrichtung 2 relativ zur magnetisierten Skala 1a bewegt, gezeigt. Abhängig von Charakteristika der magnetsensitiven Vorrichtung 2 und der magnetisierten Skala 1a, die zu verwenden ist, sind im Allgemeinen die Ausgabewellenformen der ersten magnetsensitiven Elemente 21a bis 21e im Wesentlichen sinusförmige Wellenformen mit einer Periode 2λ, wie in 3(a) gezeigt. Weiter sind die n-Ausgabewellenformen der ersten magnetsensitiven Elemente 21a bis 21e in diesem Fall sequentiell um den magnetsensitiven Elementabstand P = λ/n in Phase gegeneinander verschoben.
Weiter sind in 3(b) n Ausgabewellenformen des Impulsgenerators 31 am Punkt Q von 2 zu der Zeit, wenn sich die magnetsensitive Vorrichtung 2 relativ zur magnetisierten Skala 1a bewegt, gezeigt. Der Impulsgenerator 31 wandelt die Ausgaben der ersten magnetsensitiven Elemente 21a bis 21e in Impulsausgaben 31a bis 31e mit einem Lastverhältnis von fast 50% um, wie in 3b gezeigt. Die n Ausgabewellenformen der Impulsausgaben 31a bis 31e sind auch ähnlich sequentiell in der Phase gegeneinander um den magnetsensitiven Elementabstand P = λ/n verschoben.
Als Nächstes trifft der Hi/Lo-Bestimmer 32 eine Hi/Lo-Bestimmung an den Impulsausgaben 31a bis 31e, die aus den Impulsgenerator 31 ausgegeben werden, um Binärwerte zu erhalten, und gibt die ermittelten Binärwerte an den internen Magnetpol-Positionsrechner 33 aus. Man beachte, dass der Impulsgenerator 31 so weggelassen werden kann, dass die Ausgaben der ersten magnetsensitiven Elemente 21a bis 21e direkt am Hi/Lo-Bestimmer 32 eingegeben werden.
Die 4 sind erläuternde Diagramme der Ausgaben der Impulsgenerators 31 und des Hi/Lo-Bestimmers 32 zu der Zeit, wenn die magnetsensitive Vorrichtung 2 sich relativ zur magnetisierten Skala 1a bewegt, gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4(a) ist ein Timing-Diagramm der n Impulsausgaben 31a bis 31e, die aus dem Impulsgenerator 31 ausgegeben werden, wenn sich die magnetsensitiven Vorrichtung 2 relativ innerhalb der Magnetpolpaarbreite 2λ bewegt. In diesem Fall repräsentiert eine interne Magnetpolposition M auf der horizontalen Achse von 4a eine Relativposition der magnetsensitiven Vorrichtung 2 in Bezug auf die magnetisierte Skala 1a innerhalb der Magnetpolpaarbreite 2λ.
Weiterhin ist 4(b) eine Tabelle von Hi/Lo-Mustern von Hi/Lo-Ausgaben 32a bis 32e für 2n interne Magnetpolpositionen N zu der Zeit, wenn sich die magnetsensitive Vorrichtung 2 relativ innerhalb der Magnetpolpaarbreite 2λ bewegt.
Aus 4(a) und 4(b) ergibt sich, dass die Hi/Lo-Ausgaben 32a bis 32e sich innerhalb der Periode der Magnetpolpaarbreite 2λ ändern. Weiterhin versteht sich, dass die Hi/Lo-Ausgaben 32a bis 32e alle unterschiedliche Hi/Lo-Muster für die 2n interne Magnetpolpositionen M innerhalb der Magnetpolpaarbreite 2λ aufweisen.
Dann erzeugt der interne Magnetpolpositionsrechner 33 vorab die Tabelle, wie in 4(b) gezeigt (nachfolgend als „Positions-Berechnungstabelle” bezeichnet), und speichert die erzeugte Tabelle in einer (nicht gezeigten) Speichereinheit in der Positions-Berechnungsschaltung 3, um dadurch die interne Magnetpolposition M zu berechnen, basierend auf den Hi/Lo-Mustern der Hi/Lo-Ausgaben 32a bis 32e.
Wenn beispielsweise alle Hi/Lo-Ausgaben 32a bis 32e Hi sind, bestimmt der interne Magnetpol-Positionsrechner 33, dass die magnetsensitiven Vorrichtung 2 an der internen Magnetpolposition M von „4” lokalisiert ist. Weiter, wenn alle Signale der Hi/Lo-Ausgaben 32a bis 32e Lo sind, bestimmt der interne Magnetpol-Positionsrechner 33, dass die magnetsensitiven Vorrichtung 2 an der internen Magnetpolposition M von „9” lokalisiert ist.
Als Nächstes berechnet der Verschiebungs-Operationsabschnitt 34a eine Verschiebung (Vergrößerung/Verkleinerung) der Relativposition in der Einheit der Magnetpolpaarbreite 2λ basierend auf Information zur internen Magnetpolposition M, die aus dem internen Magnetpol-Positionsrechner 33 ausgegeben wird, und der vorherigen internen Magnetpolposition M, die im internen Magnetpol-Positionsspeicher 34b gespeichert ist.
Wenn beispielsweise die interne Magnetpolposition M der magnetsensitiven Vorrichtung 2 sich von „9” zu „0” verändert hat, bestimmt der Verschiebe-Operationsabschnitt 34a, dass die magnetsensitive Vorrichtung 2 sich zu einem anderen Magnetpolpaar verschoben hat, welche an das betroffene Magnetpolpaar in der Richtung von „+”angrenzt.
Wenn sich andererseits die interne Magnetpolposition M von „0” zu „9” verändert hat, bestimmt der Schiebe-Operationsabschnitt 34a, dass sich die magnetsensitive Vorrichtung 2 zu einem anderen Magnetpolpaar verschoben hat, welches an das betreffende Magnetpolpaar in der Richtung von angrenzend ist.
Als Nächstes, basierend auf dem Ergebnis der Berechnung im Schiebe-Operationsabschnitt 34a, berechnet der Magnetpol-Positionsrechner 35a eine Magnetpolpaarposition L (L ist eine Ganzzahl), welche eine Relativposition der magnetsensitiven Vorrichtung 2 in Bezug auf die magnetisierte Skala 1a in der Einheit der Magnetpolpaarbreite 2λ ist. Spezifisch berechnet der Magnetpolpaar-Positionsrechner 35a, an welchem der Magnetpolpaare die magnetsensitiven Vorrichtung 2 lokalisiert ist.
Wenn beispielsweise die magnetsensitive Vorrichtung 2 sich in der Richtung von „+” um 1 verschoben hat, inkrementiert der Magnetpolpaar-Positionsrechner 35a die Magnetpolpaarposition L (L ist eine Ganzzahl), die im Magnetpolpaar-Positionsspeicher 35b gespeichert ist, um 1. Wenn andererseits die magnetsensitive Vorrichtung 2 sich in der Richtung von „–„ um 1 verschoben hat, dekrementiert der Magnetpolpaar-Positionsrechner 35a die Magnetpolpaarposition L um 1.
Es ist zu beachten, dass in dem Magnetpolpaar-Positionsrechner 35a ein in dem Magnetpolpaar-Positionsanfangswertspeicher 35c vorab gespeicherter Magnetpolpaar-Positionsanfangswert als ein Anfangswert der Magnetpolpaarposition verwendet werden kann, so dass die Magnetpol-Positionsdetektionsvorrichtung zur Verwendung bei Absolutpositions-Detektion betrieben wird.
Als Nächstes, basierend auf den Berechnungsergebnissen im internen Magnetpol-Positionsrechner 33 und dem Magnetpolpaar-Positionsrechner 35a, berechnet der Positionsrechner 36 die Relativposition der magnetsensitiven Vorrichtung 2 in Bezug auf die magnetisierte Skala 1a als die Summe der Magnetpolpaarposition L und der internen Magnetpolposition M und gibt die berechnete Relativposition nach außen aus.
Man beachte, dass die Verarbeitung des Berechnens der Relativposition durch die oben beschriebene Positionsberechnungsschaltung 3 synchron mit dem Steigen oder Fallen der Impulsausgaben 31a bis 31e durchgeführt werden kann. Alternativ kann die Verarbeitung für jede feste Periode gleich oder größer als „(Magnetsensitivelement-Abstand P)/V” gestartet werden, wobei V eine maximale relative Bewegungsgeschwindigkeit der magnetsensitiven Vorrichtung 2 in Bezug auf die magnetisierte Skala 1a repräsentiert.
Wie oben beschrieben, werden gemäß der ersten Ausführungsform die magnetisierte Skala, in welcher die Magnetpolpaare, die alle aus dem N-Pol und dem S-Pol gebildet sind, mit der Periode der Magnetpolpaarbreite 2λ angeordnet sind, und die magnetsensitive Vorrichtung, in welcher die n-magnetsensitiven Elemente beim magnetsensitiven Elementabstand P so angeordnet sind, dass λ = nP etabliert wird, so angeordnet, dass sie zueinander bei einem vorgegebenen Luftspalt dazwischen gegenüberliegend sind, und die Änderung des durch die magnetsensitiven Vorrichtung gemessene Magnetfeldes analysiert wird, um die Relativposition der magnetsensitiven Vorrichtung in Bezug auf die magnetisierte Skala zu berechnen.
Als Ergebnis kann die einfache Magnetpositions-Detektionsvorrichtung und das einfache Magnetpositions-Detektionsverfahren, welche zum Berechnen der Relativposition der magnetsensitiven Vorrichtung in Bezug auf die magnetisierte Skala bei der Positions-Detektionsauflösung von P = λ/n entsprechend der Anzahl von magnetsensitiven Elementen, die zu verwenden sind, in der Lage sind, erhalten werden.
Zweite Ausführungsform
In einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Einführung zu einem Verfahren zum Ermitteln einer anderen Magnetpositions-Detektionsvorrichtung mit derselben Wirkung wie der Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß der oben erwähnten ersten Ausführungsform gegeben, indem eine magnetische Skala verwendet wird, die aus einem weichmagnetischem Material und einem Magneten gebildet ist, statt die magnetisierte Skala 1a zu verwenden.
5 ist ein beispielhaftes Diagramm einer Konfiguration einer Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform weist als Merkmal auf, eine Magnetskala 1b und einen Magneten 24 zu beinhalten, statt der magnetisierten Skala 1a gemäß der oben erwähnten ersten Ausführungsform.
Die magnetische Skala 1b wird aus einem weichen magnetischen Material gebildet. Wie in 5 illustriert, ist die magnetische Skala 1b in einer Weise gebildet, dass magnetische Polpaare, die alle eine Breite von 2λ aufweisen, und alle aus einem vertieften Bereich 11b mit einer Breite λ und einem vorragenden Bereich 12b mit der Breite λ gebildet sind, bei gleichen Abständen einer Periode der Magnetpolpaarbreite 2λ angeordnet sind.
Weiter beinhaltet eine magnetsensitive Vorrichtung 2 gemäß der zweiten Ausführungsform weiterhin den Magneten 24 zusätzlich zu der ersten magnetsensitiven Elementgruppe 21 gemäß der oben erwähnten ersten Ausführungsform. Der Magnet 24 ist nahe an der ersten magnetsensitiven Elementgruppe 21 fixiert, um so nicht eine Relativposition dazwischen in Bezug auf die erste magnetsensitive Elementgruppe 21 zu ändern.
Der vertiefte Bereich 11b und der vorragende Bereich 12b werden durch ein externes Magnetfeld des Magneten 24 magnetisiert, und daher bildet die magnetische Skala 1b ein Magnetfeld in einem Bewegungspfad der magnetsensitiven Vorrichtung 2, die angeordnet ist, um gegenüberliegend der magnetischen Skala 1b zu sein, mit einem vorbestimmten Luftspalt dazwischen, so dass sich das Magnetfeld hinsichtlich Intensität und Richtung mit einer Periode der Magnetpolpaarbreite 2λ verändert.
Als Ergebnis kann die Positionsberechnungsschaltung 3 eine Relativposition zwischen der magnetsensitiven Vorrichtung 2 und der magnetischen Skala 1b berechnen, basierend auf einem Ausgabewert der magnetsensitiven Vorrichtung 2 unter Verwendung derselben Prozeduren wie in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, unter Bezugnahme auf 2 bis 4.
Wie oben beschrieben, sind gemäß der zweiten Ausführungsform die magnetische Skala, in welcher die Magnetpolpaare, die alle aus dem vertieften Bereich und dem vorragenden Bereich gebildet sind, mit der Periode der Magnetpolpaarbreite 2λ angeordnet sind, und die magnetsensitive Vorrichtung, in welcher die n magnetsensitiven Elemente mit dem magnetsensitiven Elementabstand P angeordnet sind, so dass λ = nP etabliert ist, so angeordnet, dass sie zueinander gegenüberliegend sind, mit einem vorbestimmten Luftspalt dazwischen, und die Änderung des durch die magnetsensitive Vorrichtung gemessenen Magnetfeldes wird analysiert, um die Relativposition der magnetsensitiven Vorrichtung in Bezug auf die magnetische Skala zu berechnen.
Als Ergebnis können die einfache Magnetpolpositions-Detektionsvorrichtung und das einfache Magnetpolpositions-Detektionsverfahren, die zum Berechnen der Relativposition der magnetsensitiven Vorrichtung in Bezug auf die magnetische Skala bei der Positions-Detektionsauflösung von P = λ/n entsprechend Anzahl von zu verwendenden, magnetsensitiven Elementen in der Lage sind, erhalten werden.
Dritte Ausführungsform
In der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Einführung zu einem ersten Verfahren gegeben, das in der Lage ist, das S/N-Verhältnis der Ausgabe der magnetsensitiven Vorrichtung 2 zu verbessern, indem die magnetsensitive Vorrichtung 2 mit zwei magnetsensitiven Elementgruppen ausgestattet ist.
6 ist ein beispielhaftes Diagramm einer Konfiguration einer Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die magnetsensitive Vorrichtung 2 gemäß der dritten Ausführungsform weist ein Merkmal auf, weiter eine zweite magnetsensitive Elementgruppe 22 zusätzlich zur ersten magnetsensitiven Elementgruppe 21 gemäß der oben erwähnten ersten Ausführungsform zu beinhalten.
Die zweite magnetsensitive Elementgruppe 22 ist in einer Weise ausgebildet, das die n zweiten magnetsensitiven Elemente 22a bis 22e, welche magnetsensitive Charakteristika derselben Phase wie die ersten magnetsensitiven Elemente 21a bis 21e aufweisen, mit gleichen magnetsensitiven Elementabständen P angeordnet sind, so dass λ = nP etabliert wird. Weiter ist die zweite magnetsensitive Elementgruppe 22 an einer relativen Position weg von der ersten magnetsensitiven Elementgruppe 21 um Q·λ angeordnet, wobei Q eine ungerade Zahl ist.
Spezifisch sind die ersten magnetsensitiven Elemente 21a bis 21e und die zweiten magnetsensitiven Elemente 22a bis 22e so ausgelegt, dass der Abstand zwischen 21a und 22a, der Abstand zwischen 21b und 22b, der Abstand zwischen 21c und 22c, der Abstand zwischen 21d und 22d und der Abstand zwischen 21e und 22e alle Q·λ sind.
7 ist ein beispielhaftes Diagramm einer Schaltungskonfiguration einer Ausgabe der magnetsensitiven Vorrichtung 2 gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 7 unterscheidet sich nur die Schaltungskonfiguration der Ausgabe der magnetsensitiven Vorrichtung 2 von derjenigen in der oben erwähnten ersten Ausführungsform. Andererseits ist die Positions-Berechnungsschaltung 3 die gleiche wie diejenige in 2 gemäß der oben erwähnten ersten Ausführungsform.
Jedes Paar der ersten magnetsensitiven Elemente 21a bis 21e und der zweiten magnetsensitiven Elemente 22a bis 22e, die voneinander um Q·λ beabstandet sind, bildet eine Halbbrückenschaltung, in welcher eines des Paars mit GND verdrahtet ist und das andere mit der Stromversorgung Vin verdrahtet ist. Dann geben die Halbbrückenschaltungen Brückenspannungen parallel aus, die Spannungen an Knoten zwischen den ersten magnetsensitiven Elementen 21a bis 21e und den zweiten magnetsensitiven Elementen 22a bis 22e der jeweiligen Halbbrückenschaltungen sind.
Somit, wenn beispielsweise die erste magnetsensitive Elementgruppe 21 sich dem N-Pol 12a nähert, nähert sich die zweite magnetsensitive Elementgruppe 22 dem S-Pol 11a und daher sind an die ersten magnetsensitiven Elemente 21a bis 21e und die zweiten magnetsensitiven Elemente 22a bis 22e stets Magnetfelder entgegengesetzter Phasen angelegt.
Als Ergebnis sind die Ausgaben der ersten magnetsensitiven Elemente 21a bis 21e und die Ausgaben der zweiten magnetsensitiven Elemente 22a bis 22e in Phase zueinander entgegengesetzt und wird ein Ausgangssignal jeder Halbbrückenschaltung zweimal so groß wie wenn die magnetsensitive Vorrichtung 2 aus einer einzelnen magnetsensitiven Elementgruppe gebildet ist. Weiter heben sich der ersten magnetsensitiven Elementgruppe 21 überlagertes In-Phase-Rauschen und der zweiten magnetsensitiven Elementgruppe 22 überlagertes In-Phase-Rauschen gegenseitig auf und daher wird das Ausgaberauschen reduziert.
Wie oben beschrieben, wird gemäß der dritten Ausführungsform in der Magnetpositions-Detektionsvorrichtung, die die magnetische Skala beinhaltet, die magnetsensitive Vorrichtung aus zwei magnetsensitiven Elementgruppen gebildet, und daher kann das S/N-Verhältnis der Ausgabe der magnetsensitiven Vorrichtung verbessert werden.
Vierte Ausführungsform
In einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Einführung zu einem zweiten Verfahren gegeben, das zum Verbessern des S/N-Verhältnis der Ausgabe der magnetsensitiven Vorrichtung 2 in der Lage ist, indem die magnetsensitive Vorrichtung 2 mit zwei magnetsensitiven Elementgruppen gebildet wird.
8 ist ein beispielhaftes Diagramm einer Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine magnetsensitive Vorrichtung 2 gemäß der vierten Ausführungsform weist das Merkmal auf, weiter die zweite magnetsensitive Elementgruppe 22 zusätzlich zur ersten magnetsensitiven Elementgruppe 21 gemäß der oben erwähnten zweiten Ausführungsform zu beinhalten.
Das Verfahren des Ausbildens der magnetsensitiven Vorrichtung 2 mit zwei magnetsensitiven Elementgruppen mit magnetsensitiven Eigenschaften derselben Phase, die oben unter Bezugnahme auf 6 beschrieben ist, gemäß der oben erwähnten dritten Ausführungsform, kann auch auf die Magnetpositions-Detektionsvorrichtung angewendet werden, welche die magnetische Skala 1b und den Magneten 24 anstelle der magnetisierten Skala 1a enthält, wie in 5 illustriert, gemäß der oben erwähnten zweiten Ausführungsform. Auch in diesem Fall wird derselbe Effekt wie derjenige in der oben erwähnten dritten Ausführungsform erhalten.
Wie oben beschrieben, wird gemäß der dritten Ausführungsform in der Magnetpositions-Detektionsvorrichtung, welche die magnetische Skala enthält, die magnetsensitive Vorrichtung aus zwei magnetsensitiven Elementgruppen gebildet, und daher kann das S/N-Verhältnis der Ausgabe der magnetsensitiven Vorrichtung verbessert werden.
Fünfte Ausführungsform
In einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Einführung zu einem dritten Verfahren gegeben, das zum Verbessern des S/N-Verhältnisses der Ausgabe der magnetsensitiven Vorrichtung 2 in der Lage ist, indem die magnetsensitive Vorrichtung 2 mit zwei magnetsensitiven Elementgruppen gebildet wird.
9 ist ein beispielhaftes Diagramm einer Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine magnetsensitive Vorrichtung 2 gemäß der fünften Ausführungsform weist ein Merkmal auf, eine dritte magnetsensitive Elementgruppe 23 anstelle der zweiten magnetsensitiven Elementgruppe 22 gemäß der oben erwähnten dritten Ausführungsform zu enthalten.
Die dritte magnetsensitive Elementgruppe 23 ist in einer Weise ausgebildet, dass n dritte magnetsensitiven Elemente 23a bis 23e mit magnetsensitiven Charakteristika einer Phase entgegengesetzt derjenigen der ersten magnetsensitiven Elemente 21a bis 21e mit gleichen magnetsensitiven Elementabständen P so angeordnet sind, dass λ = nP etabliert wird. Weiter ist die dritte magnetsensitive Elementgruppe 23 an einer Relativposition weg von der ersten magnetsensitiven Elementgruppe 21 um R·λ angeordnet, wobei R eine gerade Zahl ist.
Spezifisch sind die ersten magnetsensitiven Elemente 21a bis 21e und die dritten magnetsensitiven Elemente 23a bis 23e so angeordnet, dass der Abstand zwischen 21a und 23a, der Abstand zwischen 21b und 23b, der Abstand zwischen 21c und 23c, der Abstand zwischen 21d und 23d und der Abstand zwischen 21e und 23e alle R·λ sind.
Als Ergebnis, wenn beispielsweise die erste magnetsensitive Elementgruppe 21 sich dem N-Pol 12a nähert, nähert sich auch ähnlich die dritte magnetsensitiven Elementgruppe 23 die N-Pol 12a und daher sind an die ersten magnetsensitiven Elemente 21a bis 21e und die dritten magnetsensitiven Elementen 23a bis 23e immer Magnetfelder derselben Phase angelegt.
Jedoch weisen die dritten magnetsensitiven Elemente 23a bis 23e die magnetsensitiven Charakteristika der Phase entgegengesetzt zu derjenigen der magnetsensitiven Elemente 21a bis 21e auf, und daher sind die Ausgaben der magnetsensitiven Elemente 21a bis 21e und die Ausgaben der dritten magnetsensitiven Elemente 23 bis 23e in Phase zueinander entgegengesetzt, wie im Fall der oben erwähnten dritten Ausführungsform.
10 ist ein beispielhaftes Diagramm einer Schaltungskonfiguration einer Ausgabe der magnetsensitiven Vorrichtung 2 gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Schaltungskonfiguration der Ausgabe der magnetsensitiven Vorrichtung 2 und die Schaltungskonfiguration der in 10 illustrierten Positions-Berechnungsschaltung 3 sind die gleichen wie jene, die in 7 gemäß der oben erwähnten dritten Ausführungsform illustriert sind.
Auf diese Weise, selbst wenn die, die dritte magnetsensitive Elementgruppe 23 statt der zweiten magnetsensitiven Elementgruppe 22 gemäß der oben erwähnten dritten Ausführungsform beinhaltende magnetsensitive Vorrichtung verwendet wird, kann dieselbe Wirkung wie jene im Falle der oben erwähnten dritten Ausführungsform erhalten werden, unter Verwendung derselben Schaltungskonfiguration gemäß der oben erwähnten dritten Ausführungsform ohne jegliche Modifikation.
Wie oben beschrieben, wird gemäß der fünften Ausführungsform in der Magnetpositions-Detektionsvorrichtung, welche die magnetische Skala enthält, die magnetsensitive Vorrichtung aus zwei magnetsensitiven Elementgruppen gebildet und daher kann das S/N-Verhältnis der Ausgabe der magnetsensitiven Vorrichtung verbessert werden.
Es ist zu beachten, dass eine Relativdistanz R·λ zwischen der ersten magnetsensitiven Elementgruppe 21 und der dritten magnetsensitiven Elementgruppe 23 R = 0 sein kann. In diesem Fall sind die ersten magnetsensitiven Elemente 21a bis 21e und die dritten magnetsensitiven Elemente 23a bis 23e an denselben Relativpositionen in Bezug auf die magnetische Skala angeordnet, aber derselbe Effekt wie derjenige im Fall von R ≠ 0 kann erhalten werden, indem die ersten magnetsensitiven Elemente 21a bis 21e und die dritten magnetsensitiven Elemente 23a bis 23e mit unterschiedlichen Luftspalten ab der magnetischen Skala ausgelegt werden.
Sechste Ausführungsform
In einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Einführung eines vierten Verfahrens gegeben, welches zur Verbesserung des S/N-Verhältnisses der Ausgabe der magnetsensitiven Vorrichtung 2 fähig ist, indem die magnetsensitive Vorrichtung 2 mit zwei magnetsensitiven Elementgruppen ausgebildet wird.
11 ist ein beispielhaftes Diagramm einer Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine magnetsensitive Vorrichtung 2 gemäß der sechsten Ausführungsform weist ein Merkmal auf, weiter eine dritte magnetsensitive Elementgruppe 23 zusätzlich zur ersten magnetsensitiven Elementgruppe 21 gemäß der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform zu enthalten.
Das Verfahren des Ausbildens der magnetsensitiven Vorrichtung 2 mit zwei magnetsensitiven Elementgruppen mit magnetsensitiven Charakteristika entgegengesetzter Phasen, welches oben unter Bezugnahme von 9 beschrieben ist, gemäß der oben erwähnten fünften Ausführungsform, kann auch auf die Magnetpositions-Detektionsvorrichtung angewendet werden, welche die magnetische Skala 1b und den Magneten 24 anstelle der magnetisierten Skala 1a enthält, wie in 5 illustriert, gemäß der oben erwähnten zweiten Ausführungsform. Auch in diesem Fall wird dieselbe Wirkung wie diejenige in der oben erwähnten fünften Ausführungsform erhalten.
Wie oben beschrieben wird gemäß der sechsten Ausführungsform in der Magnetpositions-Detektionsvorrichtung, welche die magnetische Skala enthält, die magnetsensitive Vorrichtung aus zwei magnetsensitiven Elementgruppen gebildet und daher kann das S/N-Verhältnis der Ausgabe der magnetsensitiven Vorrichtung verbessert werden.
Siebte Ausführungsform
In einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Einführung eines ersten Verfahrens gegeben, das zum Korrigieren eines Fehlers einer Relativposition der magnetsensitiven Vorrichtung 2 fähig ist, indem ein Magnetpol-Störbereich 1c gebildet wird, der als ein Positionsreferenzpunkt in der magnetisierten Skala 1a oder der magnetischen Skala 1b dient.
12 ist ein beispielhaftes Diagramm einer Konfiguration einer Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die magnetisierte Skala 1a gemäß der siebten Ausführungsform weist ein Merkmal des Beinhaltens des Magnetpol-Störbereichs 1c, der als ein Positionsreferenzpunkt dient, auf.
Wie in 12 illustriert, wird der Magnetpol-Störbereich 1c aus beispielsweise einem N-Pol 12a, welcher nicht die Breite λ aufweist, einem S-Pol 11a, der nicht die Breite λ aufweist, oder einer Kombination derselben gebildet. Dann, wenn sich die magnetsensitive Vorrichtung 2 dem Magnetpol-Störbereich 1c nähert, wird die Periodizität der Ausgabe der magnetsensitiven Vorrichtung 2 abhängig von der Breite des N-Pols 12a oder des S-Pols 11a des Magnetpolpaares geändert.
Mit dieser Konfiguration verwendet die Positionsberechnungsschaltung 3 den Magnetpol-Störbereich 1c als eine Positionsreferenz. Beispielsweise, selbst falls ein Fehler in der Relativposition aufgrund extrinsischen Rauschens, eines Berechnungsfehlers oder dergleichen auftritt, kann die Relativposition über die Detektion der Änderung der Periodizität der für den Magnetpol-Störbereich 1c spezifischen Ausgabe korrigiert werden.
Spezifisch wird beispielsweise die vorherige Relativposition rückgesetzt, jedes Mal, wenn der Magnetpol-Störbereich 1c detektiert wird, und wird die Relativposition neu wiedereingestellt, so dass die Position, an welcher der Magnetpol-Störbereich 1c detektiert wird, als Absolut-Referenzposition dient.
Man beachte, dass derselbe Effekt erhalten wird, selbst wenn die magnetsensitive Vorrichtung 2 die magnetische Skala 1b und den Magneten 24 anstelle der magnetisierten Skala 1a beinhaltet. Weiter, kann anstelle der Verwendung des Magnetpol-Störbereichs 1c ein anderer Detektionsmechanismus montiert sein, um den Positionsreferenzpunkt zu detektieren.
Wie oben beschrieben wird gemäß der siebten Ausführungsform der als ein Positionsreferenzpunkt dienende Magnetpol-Störbereich in der magnetisierten Skala oder der magnetischen Skala gebildet und daher kann die Relativposition korrigiert werden, um zu verhindern, dass ein Fehler der Relativposition akkumuliert.
Achte Ausführungsform
In einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Einführung zu einem zweiten Verfahren gegeben, das zum Korrigieren eines Fehlers einer Magnetpol-Paarposition L fähig ist, indem ein Magnetpol-Störbereich 1c, der als ein Positionsreferenzpunkt dient, in der magnetisierten Skala 1a oder der magnetischen Skala 1b gebildet wird.
13 ist ein erläuterndes Diagramm einer Konfiguration einer Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine magnetisierte Skala 1a gemäß der achten Ausführungsform weist ein Merkmal dahingehend auf, dass die Magnetpol-Störbereiche 1c an drei Positionen längs des Umfangs eines Kreises mit einem Abstand von 120° gebildet werden.
Wie in 13 illustriert, weist die magnetisierte Skala 1a den Magnetpol-Störbereich 1c auf, und daher, wenn die magnetsensitive Vorrichtung 2 relativ zum Annähern an den Magnetpol-Störbereich 1c rotiert, wird die Ausgabe der magnetsensitiven Vorrichtung 2 gestört. Somit kann die Positions-Berechnungsschaltung 3 den Magnetpol-Störbereich 1c auf der magnetisierten Skala 1a detektieren. Es ist zu beachten, dass in diesem Fall die Magnetpol-Paarbreite 2λ und der magnetsensitive Elementabstand P als Winkelwerte eingestellt sind.
Eine solche Magnetpositions-Detektionsvorrichtung mit der Struktur, in der die magnetisierte Skala 1a in einem Kreis angeordnet ist, ist besonders effektiv bei einem Rotationswinkelsensor zur Verwendung bei der Motorsteuerung. Beispielsweise für einen 6-Pol-Motor mit drei Magnetpolpaaren, die alle aus dem N-Pol 12a und dem S-Pol 11a gebildet sind, kann die Magnetpol-Paarposition L mit einem Abstand von 120° korrigiert werden, um die gleiche Rotationssteuerung mit dem Abstand von 120° genau durchzuführen.
Es ist zu beachten, dass derselbe Effekt erhalten wird, selbst wenn die magnetsensitive Vorrichtung 2 die magnetische Skala 1b und den Magneten 24 statt der magnetisierten Skala 1a beinhaltet. Weiter müssen für einen 2Z-Polmotor mit Z-Magnetpolpaaren die Magnetpol-Störbereiche 1c, die als Positionsreferenzpunkte dienen, nur an Z-Positionen längs des Umfangs eines Kreises mit einem Abstand von 360°/Z gebildet werden.
Wie oben beschrieben, sind gemäß der achten Ausführungsform die Magnetpol-Störbereiche, die als Positionsreferenzpunkte dienen, an drei Positionen längs des Umfangs eines Kreises mit einem Abstand von 120° gebildet. Als Ergebnis kann die Relativposition mit einem Abstand von 120° korrigiert werden, um dieselbe Rotationssteuerung mit dem Abstand von 120° genau durchzuführen.
Neunte Ausführungsform
In einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Beschreibung eines Falls gegeben, bei dem magnetsensitive Vorrichtungen 2 auf einem einzelnen Halbleiterchip 20 nacheinander ausgebildet werden, um die Positions-Detektionsauflösung der magnetsensitiven Vorrichtung 2 zu verbessern.
14 ist ein erläuterndes Diagramm der magnetsensitiven Vorrichtung 2 gemäß der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 14 illustriert, weist die magnetsensitive Vorrichtung 2 gemäß der neunten Ausführungsform ein Merkmal auf, auf dem einzelnen Halbleiterchip 20 gebildet zu sein, unter Verwendung eines Halbleiterprozesses.
In den oben erwähnten ersten bis achten Ausführungsformen wird das Magnetpolpaar mit der Magnetpol-Paarbreite 2λ unter Verwendung der n ersten magnetsensitiven Elemente 21a bis 21e detektiert, um dadurch die Positions-Detektionsauflösung von P = λ/n zu realisieren. Somit, um die Positions-Detektionsauflösung zu verbessern, ist es wünschenswert, dass die magnetsensitiven Elementabstände P klein und gleich zueinander sind.
Dann, in der achten Ausführungsform, wie in 14 illustriert, wird der Halbleiterprozess verwendet, um die magnetsensitiven Vorrichtungen 2 gemeinsam auf dem Halbleiterchip 20 zu bilden, um dadurch die ersten magnetsensitiven Elemente 21a bis 21e mit den reduzierten und gleichen magnetsensitiven Elementabständen P = λ anzuordnen.
Als Ergebnis kann die Positions-Detektionsauflösung der magnetsensitiven Vorrichtung 2 verbessert werden. Weiterhin können Fluktuationen bei der Neigung und dergleichen zwischen den Elementen unterdrückt werden, um die gleichförmige magnetsensitive Charakteristik zu erzielen und gleichförmige Phasendifferenz der Ausgaben zu erzielen, um dadurch die Messgenauigkeit der internen Magnetpolposition M zu verbessern.
Es ist zu beachten, dass in der obigen Beschreibung die magnetsensitiven Vorrichtungen 2 auf dem einzelnen Halbleiterchip 20 ausgebildet sind, aber zumindest eine der ersten magnetsensitiven Elementgruppe 21, der zweiten magnetsensitiven Elementgruppe 22 und der dritten magnetsensitiven Elementgruppe 23 auf dem Halbleiterchip 20 ausgebildet sein können.
Wie oben beschrieben, sind gemäß der neunten Ausführungsform die magnetsensitiven Vorrichtungen auf dem einzelnen Halbleiterchip gebildet, und daher kann die Messgenauigkeit der internen Magnetpolposition M verbessert werden, um die Positions-Detektionsauflösung zu verbessern.
Es ist zu beachten, dass ein Hallelement, ein Magnetresistivelement oder dergleichen als die in den oben beschriebenen ersten bis neunten Ausführungsformen beschriebenen magnetsensitiven Elemente verwendet werden können, dass aber ein Spin-Ventil-Magnetresistivelement bevorzugt wird.
Insbesondere kann die Verwendung eines Tunnelmagnet-Resistivelements die Elementgröße reduzieren und daher kann der magnetsensitive Abstand P = λ/n reduziert werden, um beispielsweise gleich oder kleiner einer praktischen Magnetpol-Grenzlänge λ0 = 100 μm der magnetisierten Skala 1a zu sein. Als Ergebnis kann die Positions-Detektionsauflösung verbessert werden.
Weiter ist in den Zeichnungen, auf die in der obigen Beschreibung Bezug genommen wird, ein Beispiel, in welchem die erste magnetsensitive Elementgruppe 21, die zweite magnetsensitive Elementgruppe 22 und die dritte magnetsensitive Elementgruppe 23 alle auf fünf ersten magnetsensitiven Elementen 21a bis 21e gebildet sind, illustriert, aber die Anzahl n der angeordneten magnetsensitiven Elemente ist nicht auf 5 beschränkt. Die Anzahl n muss nur eine natürliche Zahl von 2 oder größer sein.
Weiter wird in den oben erwähnten ersten bis siebten Ausführungsformen die Relativbewegung zwischen der magnetsensitiven Vorrichtung 2 und der magnetisierten Skala 1a oder der magnetischen Skala 1b als eine lineare Bewegung angenommen, können aber eine Rotationsbewegung sein. Im Falle der Rotationsbewegung ist die magnetisierte Skala 1a oder die magnetische Skala 1b in einem Kreis angeordnet und wird statt einer Relativposition dazwischen ein Relativwinkel zwischen der magnetsensitiven Vorrichtung 2 und der magnetisierten Skala 1a oder der magnetischen Skala 1b berechnet.

Claims

Magnetpositions-Detektionsvorrichtung, umfassend: eine magnetisierte Skala, in der Magnetpolpaare, die jedes eines Breite von 2λ aufweisen und jedes aus einem ersten Magnetteil mit einer Breite von λ und einem zweiten Magnetteil mit der Breite von λ gebildet sind, die unterschiedliche Magneteigenschaften aufweisen, bei gleichen Abständen mit einer Periode der Magnetpolpaarbreite 2λ angeordnet sind; eine magnetsensitive Vorrichtung, die angeordnet ist, der magnetisierten Skala bei einem vorbestimmten Luftspalt dazwischen gegenüberliegend zu sein, wobei die magnetsensitive Vorrichtung konfiguriert ist, sich relativ in einer Anordnungsrichtung der magnetisierten Skala innerhalb eines Magnetfelds zu bewegen, welches durch die magnetisierte Skala gebildet ist, während der Luftspalt aufrechterhalten wird, und eine Änderung des Magnetfelds aufgrund der relativen Bewegung unter Verwendung von magnetsensitiven Elementen zu messen; und eine Positions-Berechnungsschaltung, die konfiguriert ist, einen Ausgangswert der magnetsensitiven Vorrichtung zu analysieren, um dadurch eine Relativposition zwischen der magnetsensitiven Vorrichtung und der magnetisierten Skala zu berechnen, wobei die magnetsensitive Vorrichtung als die magnetsensitiven Elemente eine erste magnetsensitive Elementgruppe, in der n erste magnetsensitive Elemente, wobei n eine natürliche Zahl von zwei oder größer ist, bei gleichen magnetsensitiven Element-Abständen P so angeordnet sind, dass λ = nP etabliert ist, und die n ersten magnetsensitiven Elemente der ersten magnetsensitiven Elementgruppe konfiguriert sind, Ergebnisse des Messens der Änderung des Magnetfeldes aufgrund der Relativbewegung parallel auszugeben, umfasst; und wobei die Positions-Berechnungsschaltung Ausgangswerte, welche aus der magnetsensitiven Vorrichtung parallel ausgegeben werden, analysiert, um dadurch die Relativposition zwischen der magnetsensitiven Vorrichtung und der magnetisierten Skala als eine Positions-Detektionsauflösung von λ/n zu berechnen.
Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Positionsberechnungsschaltung umfasst: einen Hi/Lo-Bestimmer, der konfiguriert ist, eine Hi/Lo-Bestimmung an jedem der n Ausgabewerte vorzunehmen, welche aus der magnetsensitiven Vorrichtung parallel ausgegeben werden, um Binärwerte zu ermitteln, und die ermittelten Binärwerte als Hi/Lo-Ausgaben auszugeben; und einen internen Magnetpol-Positionsrechner, der konfiguriert ist, basierend auf einer Positionsberechnungstabelle, in welcher eine Beziehung zwischen 2n internen Magnetpolpositionen M, wobei M 2n Ganzzahlen von 0 oder mehr, und 2n – 1 oder weniger repräsentiert, welches die Relativpositionen innerhalb der Magnetpol-Paarbreite 2λ sind, und ein Muster der n Hi/Lo-Ausgaben vorab definiert ist, die interne Magnetpolposition M der magnetsensitiven Vorrichtung entsprechend den n Hi/Lo-Ausgaben als die Positions-Detektionsauflösung von λ/n zu berechnen.
Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Positions-Berechnungsschaltung weiter umfasst: einen Schieberechner, der konfiguriert ist, basierend auf der aus dem internen Magnetpol-Positionsrechner ausgegebenen internen Magnetpolposition M und Änderungsinformation einer vorherigen internen Magnetpolposition M, die in einem Speicher gespeichert ist, zu bestimmen, dass die Relativposition der magnetsensitiven Vorrichtung in Bezug auf die magnetisierte Skala sich zu einem Magnetpolpaar angrenzend in einer Richtung von + verschiebt, wenn sich die interne Magnetpolposition M von 2n – 1 zu 0 verschiebt, und dass sich die Relativposition der magnetsensitiven Vorrichtung in Bezug auf die magnetisierte Skala zu einem Magnetpolpaar angrenzend in einer Richtung von – verschiebt, wenn sich die interne Magnetpolposition M von 0 zu 2n – 1 verschiebt; einen Magnetpolpaar-Positionsrechner, der konfiguriert ist, eine Inkrement- und Dekrementoperation durchzuführen, basierend auf einem Ergebnis der Bestimmung durch den Schieberechner, um dadurch eine Magnetpolpaarposition L zu berechnen, wobei L eine Ganzzahl ist, welches eine Relativposition der magnetsensitiven Vorrichtung in Bezug auf die magnetisierte Skala in einer Einheit der Magnetpolpaarbreite 2λ ist; und einen Positionsrechner, der konfiguriert ist, die Relativposition der magnetsensitiven Vorrichtung basierend auf der Magnetpolpaarposition L und der internen Magnetpolposition M zu berechnen.
Magnetpolpositions-Detektionsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die magnetsensitive Vorrichtung weiter umfasst, zusätzlich zu der ersten magnetsensitiven Elementgruppe, als die magnetsensitiven Elemente, eine zweitmagnetsensitive Elementgruppe, in welcher n magnetsensitive Elemente mit magnetsensitiven Charakteristika derselben Phasen wie in den n ersten magnetsensitiven Elementen mit den gleichen magnetsensitiven Elementabständen P angeordnet sind, so dass λ = nP etabliert ist, wobei die zweite magnetsensitive Elementgruppe an einer relativen Position weg von der ersten magnetsensitiven Elementgruppe um Q·λ angeordnet sind, wobei Q eine ungerade Zahl ist, und wobei jedes Paar der in der ersten magnetsensitiven Elementgruppe enthaltenen, magnetsensitiven Elemente und der in der zweiten magnetsensitiven Elementgruppe enthaltenen n magnetsensitiven Elemente, die voneinander um Q·λ beabstandet sind, eine Halbbrückenschaltung bilden, in der eines jedes Paars mit GND verdrahtet ist und das andere jedes Paars mit einer Stromversorgung Vin verdrahtet ist, und die Halbbrückenschaltungen Brückenspannungen parallel ausgeben, die Spannungen an Knoten der jeweiligen Halbbrückenschaltungen sind.
Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die magnetsensitive Vorrichtung weiter, zusätzlich zu der ersten magnetsensitiven Elementgruppe als die magnetsensitiven Elemente eine dritte magnetsensitive Elementgruppe umfasst, in welcher n magnetsensitive Elemente mit magnetsensitiven Charakteristika einer Phase entgegengesetzt zu einer Phase der n ersten magnetsensitiven Elemente angeordnet sind, mit den gleichen magnetsensitiven Elementabstände P, so dass λ = nP etabliert ist, wobei die dritten magnetsensitiven Elementgruppen an einer Relativposition weg von der ersten magnetsensitiven Elementgruppe um R·λ angeordnet ist, wobei R eine gerade Zahl ist, und wobei jedes Paar der in der ersten magnetsensitiven Elementgruppe enthaltenen n magnetsensitiven Elemente und der in der dritten magnetsensitiven Elementgruppe enthaltenen n magnetsensitiven Elemente, die voneinander um R·λ beabstandet sind, eine Halbbrückenschaltung bilden, in der eines jedes Paars mit GND verdrahtet ist und das andere jedes Paars mit einer Stromversorgung Vin verdrahtet ist, und die Halbbrückenschaltungen Brückenspannungen parallel ausgeben, die Spannungen an Knoten der entsprechenden Halbbrückenschaltungen sind.
Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die magnetisierte Skala weiter einen Magnetpol-Störbereich umfasst, welcher den ersten Magnetbereich oder den zweiten Magnetbereich ersetzt, die an einer spezifischen Position ausgebildet sind, wobei der Magnetpol-Störbereich den ersten Magnetbereich und den zweiten Magnetbereich in gemischter Weise umfasst, um eine Periodizitätsstörung zu erzeugen, und wobei die Positionsberechnungsschaltung eine Position detektiert, an welcher der Magnetpol-Störbereich angeordnet ist, basierend auf einer Periodizitätsstörung der Ausgabe der magnetsensitiven Vorrichtung, eine vorherige Relativposition jedes Mal rücksetzt, wenn der Magnetpol-Störbereich detektiert wird, und die Relativposition wieder neu einstellt, so dass die Position, an welcher der Magnetpol-Störbereich detektiert wird, als absolute Referenzposition dient.
Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das magnetsensitive Element ein Spinnventilmagnet-Resistivelement, ein Tunnelmagnet-Resistivelement oder ein Spinnventil-Tunnelmagnetresistivelement umfasst.
Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die aus den n magnetsensitiven Elementen gebildete Magnetsensitiv-Elementgruppe auf einem einzelnen Halbleiterchip unter Verwendung eines Halbleiterprozesses gebildet sind.
Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die magnetisierte Skala in einer Linie oder in einem Kreis angeordnet ist, und wobei die Positions-Berechnungsschaltung einen Ausgabewert der magnetsensitiven Vorrichtung analysiert, um dadurch eine relative Linearposition oder ein relativen Rotationswinkel zwischen der magnetsensitiven Vorrichtung und der magnetisierten Skala zu berechnen.
Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der erste magnetische Bereich der magnetisierten Skala einen S-Pol umfasst und der zweite magnetische Bereich derselben einen N-Pol umfasst.
Magnetpositions-Detektionsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die magnetisierte Skala eine magnetische Skala umfasst, in welcher der erste Magnetbereich aus einem vertieften Bereich gebildet ist und der zweite Magnetbereich aus einem vorragenden Bereich gebildet ist, und wobei die magnetsensitive Vorrichtung einen Magneten zum Ausbilden des Magnetfeldes zwischen der magnetischen Skala und dem Magneten umfasst.
Magnetpositions-Detektionsverfahren, welches für eine Magnetpositions-Detektionsvorrichtung zu verwenden ist, wobei die Magnetpositions-Detektionsvorrichtung umfasst: eine magnetisierte Skala, in der Magnetpolpaare, die jedes eines Breite von 2λ aufweisen und jedes aus einem ersten Magnetteil mit einer Breite von λ und einem zweiten Magnetteil mit der Breite von λ gebildet sind, die unterschiedliche Magneteigenschaften aufweisen, bei gleichen Abständen mit einer Periode der Magnetpolpaarbreite 2λ angeordnet sind; eine magnetsensitive Vorrichtung, die angeordnet ist, der magnetisierten Skala bei einem vorbestimmten Luftspalt dazwischen gegenüberliegend zu sein, wobei die magnetsensitive Vorrichtung konfiguriert ist, sich relativ in einer Anordnungsrichtung der magnetisierten Skala innerhalb eines Magnetfelds zu bewegen, welches durch die magnetisierte Skala gebildet ist, während der Luftspalt aufrechterhalten wird, und eine Änderung des Magnetfelds aufgrund der relativen Bewegung unter Verwendung von magnetsensitiven Elementen zu messen; und eine Positions-Berechnungsschaltung, die konfiguriert ist, einen Ausgangswert der magnetsensitiven Vorrichtung zu analysieren, um dadurch eine Relativposition zwischen der magnetsensitiven Vorrichtung und der magnetisierten Skala zu berechnen, wobei die magnetsensitive Vorrichtung als die magnetsensitiven Elemente eine erste magnetsensitive Elementgruppe, in der n erste magnetsensitive Elemente, wobei n eine natürliche Zahl von zwei oder größer ist, bei gleichen magnetsensitiven Element-Abständen P so angeordnet sind, dass λ = nP etabliert ist, und die n ersten magnetsensitiven Elemente der ersten magnetsensitiven Elementgruppe konfiguriert sind, Ergebnisse des Messens der Änderung des Magnetfeldes aufgrund der Relativbewegung parallel auszugeben, beinhaltet; wobei das Magnetpositions-Detektionsverfahren umfasst: einen Hi/Lo-Bestimmungsschritt des Vornehmens, durch die Positions-Berechnungsschaltung, einer Hi/Lo-Bestimmung an jedem der n-Ausgangswerte, die aus der magnetsensitiven Vorrichtung parallel ausgegeben werden, um die Nährwerte zu ermitteln, und Ausgebens der ermittelten Binärwerte als n Hi/Lo-Ausgaben; einen Speicherschritt des Speicherns, durch die Positions-Berechnungsschaltung, einer Positions-Berechnungstabelle in einer Speichereinheit, in welcher eine Beziehung zwischen 2n internen Magnetpolpositionen M, wobei M 2n Ganzzahlen von 0 oder mehr und 2n – 1 oder kleiner, welche die Relativpositionen innerhalb der Magnetpolpaarbreite 2λ sind, repräsentiert, und ein Muster der n Hi/Lo-Ausgaben vorab definiert ist; und einen internen Magnetpol-Positionsberechnungsschritt des Berechnens, durch die Positionsberechnungsschaltung, basierend auf der in der Speichereinheit im Speicherschritt gespeicherten Positions-Berechnungstabelle, der internen Magnetpolposition M der magnetsensitiven Vorrichtung entsprechend den n Hi/Lo-Ausgaben als eine Positions-Detektionsauflösung von λ/n.