DE3145624A1

DE3145624A1 - Magnetischer drehscheibencodierer

Info

Publication number: DE3145624A1
Application number: DE19813145624
Authority: DE
Inventors: Hiromi Chiba Kanai; Naohiko Mobara Chiba Koizumi; Yasukazu Mobara Chiba Morita; Wataru NOZAKI
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1980-11-17
Filing date: 1981-11-17
Publication date: 1982-08-05
Also published as: GB2089604A; JPS5785193A

Description

3H5624

Die Erfindung-betrifft einen magnetischen Codierer, insbesondere einen magnetischen Drehscheibencodierer. 5

Bei Tonaufzeichnungen mit verschiedenen Typen von Audiooder Video-Geräten wird im allgemeinen ein horizontales Magnetisiersystem benutzt, bei dem die Töne auf einer Seite eines magnetischen Mediums in Form eines Bandes oder einer Platte magnetisch aufgezeichnet werden.

Bei Herstellung einer Anzeigetafel mit Winkelskala für einen magnetischen Drehcodierer unter Verwendung eines' horizontalen Magnetisiersystems wird ein magnetisches Medium, das auf einer Seite einer Platte aufgebracht ist, derart parallel magnetisiert, daß benachbarte Bereiche entgegengesetzte Polaritäten aufweisen. Durch dieses Verfahren erhält man einen magnetischen Drehcodierer mit sog. schwimmender Anzeige, bei dem ein Winkel durch die Differenz zwischen relativen Zahlen der Skalen ohne Bestimmung irgendeines bestimmten Bezugspunkts angezeigt wird.

Falls ein Drehcodierer mit Absolutanzeige, der den Grad der Verschiebung von einem gegebenen Punkt anzeigt, unter Verwendung eines ähnlichen Magnetisiersystems erhalten werden soll, wird das auf der Platte aufgebrachte magnetische Medium derart magnetisiert, daß konzentrische ringförmige Spuren, die den jeweiligen Ziffern oder Größenordnungen entsprechen, gebildet werden. In diesem Fall sind die je-

weiligen Spuren von magnetisierten Bereichen gebildet, die in entgegengesetzten seitlichen Richtungen abwechselnd magnetisiert sind.

Bei dem derart hergestellten Drehcodierer wird jedoch die wichtigste Ziffer, d.h. ein magnetischer Bereich, der sich in einem Abschnitt befindet, der dem Kreismittelpunkt einer Adresse zur Anzeige eines Drehwinkels am nächsten ist, im

3U5624

wesentlichen U-förmig.

Demgemäß konzentrieren sich die magnetischen Kraftlinien und schließen die gegenüberliegenden Enden des U-förmigen Bereichs kurz, und die Magnetfeldstärke nahe dem magnetisch neutralen Punkt im Mittelabschnitt dieses Bereichs wird extrem abgeschwächt, so daß ein Magnetfühler keinen Ausgang liefert, was eine falsche Zählung zur Folge hat. Selbst wenn die Deformation der Bereiche nicht so groß ist, nehmen die den magnetisieren Sektoren gegenüberliegenden Winkel zum Kreismittelpunkt hin zu, so daß sich die magnetischen Kraftlinien entlang einer Linie konzentrieren würden, die die gegenüberliegenden Sektoren auf der Seite nahe der Mitte verbindet, um durch den Mindestabstand zwischen zwei Magnetpolen zu verlaufen, was die Erzeugung eines gleichmäßigen Magnetfeldes unmöglich macht. Wenn die Länge des Außenumfangs eines bestimmten magnetisierten Bereichs größer als die diametrale Abmessung wird, wird die Neigung zu falscher Zählung unvernachlässigbar groß.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen verbesserten magnetischen Drehscheibencodierer zu schaffen. Ferner soll ein neuartiger magnetischer Drehscheibencodierer geschaffen werden, der ringförmige Datensegmente aufweist, die keine kurzgeschlossene Magnetfeldverteilung hervorrufen und damit falsche Codierung verursachen. Außerdem soll ein magnetischer Drehscheibencodierer geschaffen werden, der in der Lage ist, die Dichte der gespeicherten Daten zu

^Q vergrößern. Ferner soll ein magnetischer Drehscheibencodierer geschaffen werden, bei dem ein auf einer Platte aufgebrachtes magnetisches Medium einfach nach vorgegebenen Codes magnetisiert werden kann. Ferner soll ein magnetischer Drehscheibencodierer geschaffen werden, der die Gefahr einer falschen Codierung weitgehend vermindert. Weiterhin soll ein verbesserter magnetischer Drehscheibencodierer geschaffen werden, der in der Lage ist, eine gewünschte Verteilung

des magnetischen Kraftflusses bereitzustellen.

Die Erfindung ist in Anspruch 1 gekennzeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den UnteranSprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Grundriß einer Ausführungsform des magnetischen Drehscheibencodierers nach der Erfindung; Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt eines Teils des

Codierers nach Fig. 1;
Fig. 3 ein Schaltbild eines beispielhaften Magnetfühlers für den magnetischen Drehscheibencoderer nach Fig. 1 und 2; und

Fig. 4, 5 einen vergrößerten Querschnitt von Teilen eines

abgewandelten magnetischen Drehscheibencodierers

nach der Erfindung.

Eine bevorzugte Ausführungsform des magnetischen Drehscheibencodierers nach der Erfindung ist in Fig. 1 und 2 gezeigt und umfaßt eine magnetische Scheibe 10, bei der ein nichtmagnetisches Drehscheibensubstrat 11 aus nichtmagnetischem Material wie z.B. einer Aluminiumlegierung oder einem Kunststoff wie 6-NYLON (DuPont-Warenzeichen) verwendet wird. Die Oberseite des Substrats 11 ist mit einem magnetischen Medium 12 beschichtet, z.B. einem anisotropischen Verbundmedium, das aus doppelten Schichten dünner Filme aus einer Fe-Ni und Cu-Cr-Legierung besteht,oder einem Pulver aus

r-Fe₂Q-3 oder einer Fe-Co-Legierung. Die magnetische Drehscheibe 10, die wie oben beschrieben aufgebaut ist, wird im allgemeinen zusammen mit einem Magnetfühler 13 (Fig. 3) verwendet, der aus einem bekannten magnetoresistiven Element o.dgl. gefertigt ist. Bei Drehung der Drehscheibe 10 werden somit Daten "1" oder "0", die. in einer Vielzahl von direkt unterhalb des Magnetfühlers 13 angeordneten Spuren gespeichert sind, ausgelesen und dann codiert.

^:- ■-■■·" ■ 3U5624

Bi,

Gemäß der Erfindung ist das magnetische Medium 12 in einer Richtung senkrecht zur Scheibenfläche magnetisiert, wie schematisch in Fig. 2 gezeigt, und die Daten "1" oder "0" werden gemäß der Magentisierungsrichtung gespeichert. Da das Verfahren der"vertikalen Magnetisierung den Abstand, der zur Umkehrung der Magnetisierungsrichtung (d.h. die Wellenlänge der Aufzeichnung) erforderlich ist, auf Null reduzieren kann, können die Daten mit hoher Dichte gespeichert werden, was die Genauigkeit der Codierung erheblich verbessert. Durch dieses Verfahren kann ein Magnetfeld geschaffen werden, das eine gleichförmige Stärke über die gesamte Fläche der jeweiligen magnetisierten Bereiche auf der Hauptfläche des magnetischen Mediums hat.

Bei Magnetisierung senkrecht zur Hauptfläche des magnetischen Mediums 12 in der oben beschriebenen Weise, würde in jedem magnetisierten Bereich ein Magnetpfad zwischen der vorderen Fläche (oder rückwärtigen Fläche) des magnetischen Mediums und der rückwärtigen (oder vorderen) .Fläche um den Umfang jedenmagnetisierten Bereiches herum gebildet werden.

j eden Selbst wenn ein Datensegment einer Spur auf der Hauptfläche eines jeden magnetisierten Bereichs U-Form oder die Form eines bogenförmigen Segments annimmt, konzentriert sich das Magnetfeld deshalb nicht so weit, daß die beiden Enden des genannten Segments kurzgeschlossen werden. Bei Bewegen des Magnetfühlers entlang der Fläche der magnetisierten Scheibe 10 kann deshalb immer ein konstantes Spannungssignal erzeugt werden, das der Gestalt des Segments des magnetisierten Bereichs entspricht.

In diesem Beispiel entspricht die Magnetisierung in Richtung von der Vorderseite zur Rückseite des Zeichnungsblatts einem Datum "1", während die Magnetisierung in entgegengesetzter Richtung einem Datum "0" entspricht.

Dieses Beispiel ist auch dadurch gekennzeichnet, daß es die in der nachstehenden Tabelle gezeigten Gray-Dezimal-Binär-

1 codes benutzt.

3U5624

TABELLE

Dezimal	Gray-Dezimal-Binärcode
0	0 0 0 0 0 0
1	0 0 0 0 0 1
2	0 0 0 0 11
3	0 0 0 0 10
4	^! 0 0 0 110
5	0 0 1110
6	0 0 10 10
7	0 0 10 11
8	0 0 10 0 1
9	0 0 10 0 0
10	0 110 0 0
11	0 110 0 1 '
12	.011011
13	0 110 10
14	0 11110
15	0 10 110
16	0 10 0 10
17	0 10 0 11
18	0 10 0 0 1
19	0 10 0 0 0
20	110 0 0 0
21	110 0 0 1

22	1	1	0	0	1	1
23	1	1	0	0	1	0
24	1	1	0	1	1	0
25	1	1	1	1	1	0
26	1	1	1	0	1	0
27 28	1	1	1	0	■0	1
29	. 1	1	1	0	0	0
30	ι 1	0	1	0	0	0
31	1	0	1	0	0	1
32	■ 1	0	1	0	ι	1
33	1	0	1	0	1	.0
34	1	0	1	1	1	0
35	1	0	0	1	1	1 * 0
36 ■	1	0	0	0	1	0
37	1	0	0	0	1	ι :
38	1	0	0	0	0	1.
39	1	0	0	0	0	0

Obwohl diese Codes bekannt sind, sind sie dadurch gekennzeichnet, daß sich benachbarte Codes nur um ein Bit unterscheiden, so daß sie in vorteilhafter Weise zur Erhöhung der Magnetisierungsgeschwindigkeit benutzt werden können, wodurch die Daten durch Magnetisierung in vertikaler Richtung korrekt ausgelesen werden. Wie Fig. 1 zeigt, sind die niederwertigeren Bits auf der äußersten Spur angeordnet und werden die Bits mit zunehmender Nähe der Spuren zur Mitte höherwertiger. Z.B. bedeutet ein Dezimalcode "0", daß die Bit-Bereiche in eilen radialen Richtung "0" sind, d.h. diese Bereiche sind in einer Richtung von der Vorderseite zur Rückseite des Zeichnungsblatts magnetisiert. Ein Dezi-

' "· ""-^:" 3U5624

malcode "1" bedeutet hingegen, daß das Bit von geringster Bedeutung "1" ist, d.h. dieses Bit ist in einer Richtung von der Rückseite zur Vorderseite des Zeichnungsblattes magnetisiert; die anderen Bits sind gleich den Bit-Bereichen des Binärcodes "0". Für die jeweiligen Dezimalcodes sind die Gray-Dezimalcodes in gleicher Weise angeordnet.

Wenn, wie oben beschrieben, das magnetische Medium in vertikaler Richtung magnetisiert ist und Pulver aus T-Fe₂O₃- und Fe-Co-Legierungen als magnetisches Medium verwendet werden, ist nicht nur die Orientierung des magnetischen Mediums in vertikaler Richtung - obwohl die Orientierung in seitlicher Richtung schwierig ist-, sondern auch die Herstellung der Platte einfach.

Wie oben beschrieben, besteht bei dem erfindungsgemäßen magentischen Drehscheibencodierer wegen der Verwendung einer magnetischen Drehscheibe, die in vertikaler Richtung magnetisiert ist, nicht die Gefahr, daß sich das Magnetfeld in einem Abschnitt der Hauptflächen der jeweiligen magnetisierten Bereiche wie bei den bekannten horizontal magnetisierten Scheiben konzentriert, wodurch ein Magnetfeld mit im wesentlichen gleichmäßiger Stärke über der gesamten Fläche, ungeachtet deren Gestalt, erhalten wird. Dies ermöglicht auf einfache Weise eine Absolutwertanzeige, was wegen falscher Zählungen bei höherwertigaren Ziffern schwierig war. Darüber hinaus werden nach der Erfindung die Daten, die in den bogenförmigen Segmenten in den jeweiligen Spuren gespeichert sind, von Gray-Dezimal-Binärcodes gebildet, so daß bei Anordnung der Codes nach dem obigen Beispiel die Codeumwandlung zwischen benachbarten Codebereichen nur ein Bit beträgt; dies ermöglicht ein fehlerloses Auslesen von Daten aus der magnetischen Drehscheibe nach der Erfindung mit

einem Magnetfühler.
35

Dieses Merkmal ist vorteilhaft, wenn der magnetische Drehscheibencodierer nach der Erfindung Bestandteil eines Ro-

.:, .:. ■..· .:. 3U562A

boters oder einer numerischen Steuerung ist.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel eines Magnetfühlers, der mit einem magnetischen Drehscheibencodierer nach der Erfindung verwendet wird. Der Magnetfühler umfaßt zwei magnetoresistive Elemente 21 und 22, die über einer Spannungsquelle E in Reihe geschaltet sind, einen Wellenformerkreis 23, der mit dem Knotenpunkt zwischen den Widerständen 21 und 22 verbunden ist, und kaskadenartig geschaltete Verstärker 24 und 25, die den Ausgang des Wellenformerkreises 23 verstärken und somit einen Ausgang liefern. Die magnetoresistiven Elemente 21 und 23 sind vorgesehen, um abwechselnd das Magnetfeld abzutasten. Eine Vielzahl von (nicht gezeigten) Magnetfühlern sind für die jeweiligen Spuren auf der Magnetscheibe 10 vorgesehen. Falls erforderlich, kann der Ausgang in Form von Gray-Dezimal-Binärcodes durch bekannte exklusive-ODER-Glieder in normale Binärcodes umgewandelt werden.

Wenn es schwierig ist, beim Abtasten der Hauptflächen der vertikal magnetisieren Bereiche positive und negative Signale, je nach der Polarität, zu erhalten, ist es vorteilhaft, die Spuren durch abwechselnde Anordnung von vertikal magnetisierten Bereichen und nicht magnetisierten Bereichen zu bilden, damit die Anwesenheit und Abwesenheit des Magnetfeldes "1" und "0" entspricht.

Fig. 4 und 5 zeigen Beispiele einer solchen Anordnung. In Fig. 4 sind alle magnetisierten Bereiche 31,-32 und 33 in der gleichen Richtung magnetisiert und die nicht magnetisierten Bereiche 34, 35 und 36 sind im Wechsel mit den magnetisierten Bereichen angeordnet. In Fig. 5 sind magnetisierte Bereiche 41, 42 und 43 und nicht magnetisierte Bereiche 45, 46 und 47 abwechselnd angeordnet und abwechselnd magnetisierte Bereiche 41, 42 und 43 sind in entgegengesetzten Richtungen magnetisiert. Die Breite der horizontalen Bereiche kann nach Wunsch variiert werden.

Während in den obigen Ausführungsbeispielen alle den jewei-

·* - -" ·^:- 3U562A

1 ligen Größenordnungen entsprechenden Magnetspuren von vertikal magnetisierten Bereichen gebildet wurden,versteht es sich, däß die Erfindung nicht auf diesen speziellen Aufbau beschränkt ist. Es ist möglich, nur die Spuren 5 durch vertikal magnetisierte Bereiche zu bilden, die

sich in der Nähe der Mitte eines Kreises befinden, wo die Stärke des Magnetfeldes in einem solchen Maße ungleichför-. mig wird, bei dem die Möglichkeit einer flaschen Zählung

vernachlässigt werden kann, während andere Bereiche von 10 horizontal magnetisierten Bereichen gebildet werden.

Claims

Υ.) Drehscheibencodierer, gekennzeichnet durch ein Drehscheibensubstrat und ein magnetisches Medium, das auf einer Seite des Substrats aufgebracht ist, wobei das magnetische Medium eine Vielzahl von konzentrischen . Spuren zur Datenspeicherung bildet, wobei jede Spur eine Vielzahl von bogenförmigen Datensegmenten umfaßt, die jeweils eine Ziffer eines Gray-Dezimal-Binärcodes speichern können, und wobei mindestens eines der bogenförmigen Datensegmente in vertikaler Richtung magnetisiert ist, um Daten von "1" oder "0" zu speichern.
2. Codierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in den bogenförmigen Datensegmenten gespeicherten Daten von "1" und "0" von Bereichen, die in entgegengesetzten vertikalen Richtungen magnetisiert sind, gebildet werden.
3. codierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eines der in den bogenförmigen Datensegmenten gespeicherte Daten von einem Bereich, der in vertikaler Richtung magnetisiert ist, gebildet wird, während das andere Datum von einem nicht magnetisierten Bereich gebildet wird.
4. Codierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eines der in den bogenförmigen Datensegmenten gespeicherten Daten von einem Bereichepaar, das in entgegengesetzten vertikalen Richtungen magnetisiert ist, gebildet wird, und daß das andere Datum von nicht magnetisierten Bereichen gebildet wird.
5. Codierer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

die Bereiche, die in entgegengesetzten vertikalen Richtungen magnetisiert sind, abwechselnd angeordnet sind.

1
6. Codierer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in vertikaler Richtung magnetisierten Bereiche und die nicht magnetisierten Bereiche abwechselnd angeordnet sind.