JP2006250604A - 磁気エンコーダ及び磁気エンコーダ用信号処理回路 - Google Patents

磁気エンコーダ及び磁気エンコーダ用信号処理回路 Download PDF

Info

Publication number
JP2006250604A
JP2006250604A JP2005065165A JP2005065165A JP2006250604A JP 2006250604 A JP2006250604 A JP 2006250604A JP 2005065165 A JP2005065165 A JP 2005065165A JP 2005065165 A JP2005065165 A JP 2005065165A JP 2006250604 A JP2006250604 A JP 2006250604A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic
state detection
detection signal
magnetic sensor
magnetic encoder
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.)
Pending
Application number
JP2005065165A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigeru Shoji
茂 庄司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by TDK Corp filed Critical TDK Corp
Priority to JP2005065165A priority Critical patent/JP2006250604A/ja
Priority to US11/276,375 priority patent/US20060202681A1/en
Publication of JP2006250604A publication Critical patent/JP2006250604A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/24471Error correction
    • G01D5/24495Error correction using previous values
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/145Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/24457Failure detection
    • G01D5/24461Failure detection by redundancy or plausibility

Abstract

【課題】 外部ノイズによる影響を受けにくく、しかも分解能が高く、従って位置検出の精度が高くかつ高信頼性を有する磁気エンコーダ及び磁気エンコーダ用信号処理回路を提供する。
【解決手段】 磁気媒体と、対向する磁気媒体との相対的な移動方向に沿ってかつ磁気媒体の着磁間隔以下の距離範囲内に順次配列された少なくとも3つの磁気センサ素子と、少なくとも3つの磁気センサ素子からの出力信号が入力される信号処理回路とを備えており、信号処理回路が、少なくとも3つの磁気センサ素子からの出力信号の状態を検出して少なくとも3つの磁気センサ素子の配列順に並ぶ状態検出信号列を形成する入力手段と、入力手段の形成した状態検出信号列が、次に現れるべき2つの状態検出信号列のいずれかと一致した場合にのみ、入力した出力信号が正しい出力信号であると判別する判別手段とを備えている。
【選択図】 図6

Description

本発明は、3つ以上の磁気センサ素子を備えた磁気エンコーダ及びこの磁気エンコーダ用信号処理回路に関する。
位置検出、移動検出又は回転検出等に用いられる一般的な磁気エンコーダは、水平磁気記録による着磁パターンを有する磁気媒体と、形成平面がこの磁気媒体の表面と平行となるように形成された磁気抵抗効果(MR)素子による磁気センサ素子とを備えており、このMR素子によって、磁界の長手方向成分(水平成分)を検出するように構成されている(例えば、特許文献1)。
この種の磁気エンコーダにおいて、移動位置の検出精度を高めるためには、磁気媒体の着磁ピッチをより短くすることが必要となる。
しかしながら、磁気媒体の着磁ピッチが小さくなればなるほど、隣接する着磁信号間で打ち消しが生じるため、この磁気媒体面から遠くまで磁気信号が出てこなくなる。磁気媒体と磁気センサ素子との間隙がわずかに増大するのみで、検出信号は急激に小さくなり、位置信号検出エラーを発生し易くなる。従って、磁気センサ素子を磁気媒体にできる限り近づける必要がでてくる。一方、磁気媒体と、磁気センサ素子との間隙が狭くなればなるほど、両者の接触等の影響で機械的に破壊され易くなってしまう。このように、磁気エンコーダにおいて、高分解能の位置検出を行うためには、磁気媒体と磁気センサ素子とを極端に近接させるか、又は接触させて用いることが必要となるが、これは耐久性に問題が生じるため、高分解能かつ高耐久性の磁気エンコーダを実現することは難しかった。
特許文献2及び3には、2相の磁気エンコーダにおいて、磁気媒体の着磁ピッチをλとすると、磁気センサ素子をその間隔がλ/4となるように配列させることによって、着磁ピッチλを変えることなく1回転当たりの出力パルス数を増大できることが開示されている。
特開平10−160511号公報 特開昭59−079806号公報 特開2000−105134号公報
特許文献2及び3に開示されているように、磁気センサ素子の配列間隔を磁気媒体の着磁ピッチより狭くすれば、分解能を低下させることなく磁気媒体の着時ピッチを広くすることが可能となり、その結果、磁気媒体から離れた位置まで磁界が到達することから磁気媒体と磁気センサ素子との離隔距離を大きくすることができる。
しかしながら、磁気媒体と磁気センサ素子との離隔距離を大きくすると、磁気検出信号が外部ノイズ等の影響を受けやすくなり、位置の検出エラーが起こり易くなる。
従って本発明の目的は、外部ノイズによる影響を受けにくい磁気エンコーダ及び磁気エンコーダ用信号処理回路を提供することにある。
本発明の他の目的は、分解能が高く、従って位置検出の精度が高くかつ高信頼性を有する磁気エンコーダ及び磁気エンコーダ用信号処理回路を提供することにある。
本発明によれば、磁気媒体と、対向する磁気媒体との相対的な移動方向に沿ってかつ磁気媒体の着磁間隔以下の距離範囲内に順次配列された少なくとも3つの磁気センサ素子と、少なくとも3つの磁気センサ素子からの出力信号磁気センサ素子からの出力信号が入力される信号処理回路とを備えており、信号処理回路が、少なくとも3つの磁気センサ素子からの出力信号の状態を検出して少なくとも3つの磁気センサ素子の配列順に並ぶ状態検出信号列を形成する入力手段と、入力手段の形成した状態検出信号列が、次に現れるべき2つの状態検出信号列のいずれかと一致した場合にのみ、入力した出力信号が正しい出力信号であると判別する判別手段とを備えている磁気エンコーダが提供される。
本発明によれば、さらに、対向する磁気媒体との相対的な移動方向に沿ってかつ磁気媒体の着磁間隔以下の距離範囲内に順次配列された少なくとも3つの磁気センサ素子からの出力信号が入力される信号処理回路であり、少なくとも3つの磁気センサ素子からの出力信号の状態を検出して少なくとも3つの磁気センサ素子の配列順に並ぶ状態検出信号列を形成する入力手段と、入力手段の形成した状態検出信号列が、次に現れるべき2つの状態検出信号列のいずれかと一致した場合にのみ、入力した出力信号が正しい出力信号であると判別する判別手段とを備えている磁気エンコーダ用信号処理回路が提供される。
少なくとも3つの磁気センサ素子の配列順に並ぶ状態検出信号列が、次に現れるべき2つの状態検出信号列のいずれかと一致した場合にのみ、入力した出力信号が正しい出力信号であると判別しているため、検出信号から外部ノイズを効果的に排除することができるから、ノイズに強い磁気エンコーダを提供することができる。また、少なくとも3つの磁気センサ素子が磁気媒体の着磁間隔以下の距離範囲内に配列されているので、分解能を低下させることなく磁気媒体の着磁間隔を広くすることが可能となり、磁気媒体から離れた位置まで磁界が到達することから磁気媒体と磁気センサ素子との離隔距離を大きくすることができる。従って、位置検出の精度が高くかつ高い信頼性の磁気エンコーダを得ることができる。
信号処理回路が、少なくとも3つの磁気センサ素子からの出力信号が反転する時点でトリガ信号を発生するトリガ信号発生手段をさらに備えていることが好ましい。
入力手段が、トリガ信号が印加された際の少なくとも3つの磁気センサ素子からの出力信号の状態を検出し、検出した状態を一時的に保持するラッチ手段を有していることも好ましい。この入力手段が、ラッチ手段の保持している検出した状態を並び替えて少なくとも3つの磁気センサ素子の配列順に並ぶ状態検出信号列を形成する手段を有していることがより好ましい。
判別手段が、次に現れるべき2つの状態検出信号列を、前回の正しい出力信号に係る状態検出信号列から算出する手段を有していることも好ましい。この算出する手段が、前回の正しい出力信号に係る状態検出信号列を1つだけインクリメント及びデクリメントすることにより、次に現れるべき2つの状態検出信号列をそれぞれ得る手段であることがより好ましい。
信号処理回路が、入力した出力信号が正しい出力信号であると判別した場合のみ、アップ又はダウン方向にカウントされる計数手段をさらに備えていることも好ましい。この計数手段が、入力手段の形成した状態検出信号列が、次に現れるべき2つの状態検出信号列のどちらと一致したかに応じて、アップ方向及びダウン方向のいずれかにカウントされる手段であることがより好ましい。
磁気媒体の着磁間隔が、等間隔であることが好ましい。
磁気媒体の一部の着磁間隔が、互いに異なる間隔であることも好ましい。
少なくとも3つの磁気センサ素子が、互いに等しい間隔で配列されていることも好ましい。
少なくとも3つの磁気センサ素子の一部が、互いに異なる間隔で配列されていることも好ましい。
磁気センサ素子が、少なくとも1つのMR素子で構成されていることが好ましい。この場合、少なくとも1つのMR素子が、少なくとも1つの巨大磁気抵抗効果(GMR)素子又はトンネル磁気抵抗効果(TMR)素子であることがより好ましい。
本発明によれば、検出信号から外部ノイズを効果的に排除することができるから、ノイズに強い磁気エンコーダを提供することができる。また、位置検出の精度が高くかつ信頼性も高い。
図1は本発明の一実施形態として、磁気エンコーダの記録媒体及び磁気センサ装置部分の構成を概略的に示す斜視図である。
同図において、10は所定の着磁ピッチλで磁気記録がなされたテープ状の磁気媒体、11はこの磁気媒体10に検出面が近接して対向する磁気センサ装置をそれぞれ示している。
本実施形態では、磁気媒体10は位置(又は角度)及び移動方向(又は回転方向)を検出すべき対象物(図示なし)の表面に固着されており、非動作時、磁気センサ装置11はこの磁気媒体10の表面に近接した状態で静止位置に固定されている。従って、磁気媒体10は磁気センサ装置11に対して矢印12方向及び/又はその逆方向に相対的に移動することとなる。なお、磁気媒体としては、図に示したようなテープ状のものの他に、平板状、回転ドラム状、回転ディスク状などいかなる態様のものであっても良い。
図2は本実施形態における磁気センサ装置の構造を概略的に示す(A)斜視図、及び(B)分解斜視図である。
同図に示すように、磁気センサ装置11は、プリント基板20と、このプリント基板20の先端中央に固着された磁気センサチップ21と、プリント基板20を上下から挟み込む上部ハウジング22及び下部ハウジング23と、プリント基板20の先端の磁気センサチップ21以外の部分を覆う被覆膜24とから主として構成されている。
プリント基板20は、本実施形態では、エポキシ等による基板20a上に、磁気センサチップ21の電極端子にそれそれワイヤボンディングされているセンサ接続パッド20bと、外部接続パッド20cと、接続パッド20b及び20c間をそれぞれ電気的に接続している接続導体20dとを設けることによって構成されている。
上部及び下部ハウジング22及び23は、本実施形態では、金属又はセラミック材料によって構成されている。
被覆膜24は、本実施形態では、樹脂をモールドすることによって形成されている。
図3は本実施形態における記録媒体と磁気センサチップ内の磁気センサ素子との位置関係を概略的に示す(A)斜視図及び(B)側面図、並びに(C)各磁気センサ素子の構成を概略的に示す拡大図である。
同図(A)及び(B)に示すように、本実施形態では、磁気センサチップ21は磁気媒体10と対向する面21aの側に4つの磁気センサ素子30〜33を有しており、これら4つの磁気センサ素子30〜33は記録媒体10の着磁ピッチλの間隔内に等間隔でかつ磁気媒体10との相対的な移動方向に沿って順次配列されている。即ち、これら磁気センサ素子30〜33の間隔はλ/4以下の距離となっている。
各磁気センサ素子、例えば磁気センサ素子30は、同図(C)から分かるように、磁気センサチップ21の記録媒体対向面21aと平行な面上に2つの直線部分が先端でU字状に折り返しされた直線ストリップにパターニングされたMR素子30aと、MR素子30aに電気的に接続されたリード導体30bとを備えており、リード導体30bは図示しない電極端子である信号取出し端子、Vcc端子及びグランド端子等を介してセンサ接続パッド20b(図2)に接続されている。MR素子30aは、多層構造のGMR素子又はTMR素子から形成されている。他の磁気センサ素子31〜33の構成も同様である。
本実施形態において、各MR素子を折り返しさせているのは、MR素子を高出力化及び高感度化するためにその長さを充分にしたいが、折り返しせずに記録媒体対向面21aに沿って長く伸長させると、アジマス角の影響が出てしまうのでこれを避けるためである。折り返し回数は、1回に限定されるものではなく、3つ以上の直線ストリップで構成されていても良い。さらに、各MR素子は、記録媒体対向面21aに露出はしておらず、その上に絶縁保護膜が形成されている。
磁気センサ素子30〜33のMR素子は、その伸長方向が磁気センサ装置11の磁気媒体10(図1)に対する相対的な移動方向(磁気媒体10のピッチ方向)とほぼ垂直となる方向に設定されている。
このような構成により、本実施形態の4つの磁気センサ素子30〜33は磁気媒体10に記録されている水平方向磁界を4相で検出する。
図4は本実施形態における信号処理回路の構成を概略的に示すブロック図である。
同図において、40〜43は4つの磁気センサ素子30〜33からの4相の出力信号をゼロクロス検出して増幅し矩形波信号を出力する増幅器、44〜47は増幅器40〜43から出力される矩形波信号の立上がりエッジ及び立下がりエッジをそれぞれ検出するエッジ検出回路、48はエッジ検出回路44〜47の論理和を出力するオア回路、49〜52は増幅器40〜43から出力される矩形波信号の論理状態をそれぞれラッチするラッチ回路、53は信号処理制御を行うデジタルコンピュータ、54は移動位置に対応する計数値を有するアップダウンカウンタをそれぞれ示している。なお、アップダウンカウンタ54は、コンピュータ53内でソフト的に構成しても良い。信号処理回路は、本実施形態のように、磁気センサ装置とは別個に設けても良いが、磁気センサ装置内に設けても良い。また、磁気センサチップに付帯させてももちろん良い。
図5は、増幅器から出力される矩形波信号とその論理状態検出信号列とを説明する図である。
増幅器40〜43からは、4つの磁気センサ素子30〜33の0〜3相の検出出力に対応して、同図(A)に示すような矩形波信号S0〜S3が出力される。一方、オア回路48からは、矩形波信号が反転する各時点TRGでトリガ信号が出力されてコンピュータ53に印加され、これによってコンピュータ53は割り込み動作を開始する。
図6はこのコンピュータ53の割り込み動作を説明するフローチャートである。
トリガ信号による割り込み指示がなされると、コンピュータ53は、まず、ラッチ回路49〜52に対して、矩形波信号の論理状態をラッチする指示を出す(ステップS1)。
次いで、このラッチして得た状態検出信号をラッチ回路49〜52から取り込み、磁気センサ素子30〜33の配列順序に従った状態検出信号列に並び替える(ステップS2)。
図5(B)には、同図(A)に示す矩形波信号に対応する状態検出信号列が示されている。同図からも分かるように、4相の場合、状態検出信号列は、「0000」、「1000」、「1100」、「1110」、「1111」、「0111」、「0011」及び「0001」の8種類であり、並び替えた状態検出信号列は、これがノイズ信号でなければこのうちのいずれかとなる。しかも、磁気媒体に対する相対的な移動が前後2方向のうちの1方向であるから、前回の状態検出信号列に対して、1つインクリメントして得た状態検出信号列(インクリメント信号列)か、又は1つデクリメントして得た状態検出信号列(デクリメント信号列)となるべきである。例えば、前回の状態検出信号列が「1100」であれば、「1110」か「1000」のいずれかとなるべきである。
そこで、今回得た状態検出信号列をインクリメント信号列と比較して一致するかどうか判別する(ステップS3)。一致する場合は、今回得た状態検出信号列がノイズ信号ではなく正しい信号列であると判断し、しかもその相対的な移動方向が所定の方向(例えば右方向)であると判断し、アップダウンカウンタ54を1つだけカウントアップさせて(ステップS5)、次のステップS7へ進む。
一方、ステップS3において、不一致の場合は、今回得た状態検出信号列をデクリメント信号列と比較して一致するかどうか判別する(ステップS4)。不一致の場合は、今回得た状態検出信号列がノイズ信号であると判断して、以降の処理を何もせずにこの割り込み処理を終了して元の処理に戻る。
ステップS4において、一致する場合は、今回得た状態検出信号列がノイズ信号ではなく正しい信号列であると判断し、しかもその相対的な移動方向が所定の方向と逆の方向(例えば左方向)であると判断し、アップダウンカウンタ54を1つだけカウントダウンさせて(ステップS6)、次のステップS7へ進む。
ステップS7では、今回得た状態検出信号列を前回の状態検出信号列として記憶する。
次いで、この前回の状態検出信号列を1つインクリメントしてインクリメント信号列を作成し、さらに、1つデクリメントしてデクリメント信号列を作成し、これらを次の割り込み処理のために記憶し(ステップS8)、この割り込み処理を終了して元の処理に戻る。
その結果、今回の状態検出信号列が次に現れるべき2つの状態検出信号列の一方に一致した場合にのみ、アップダウンカウンタ54がその方向にカウントされることとなり、外部ノイズによって誤ったカウントが行われる確率は、本実施形態のごとく4相の場合に3/8に減少する。従って、ノイズに非常に強い位置検出、移動方向検出を行うことができる。さらに、n相の場合には確率は3/2・nに減少し、素子間隔が短くなればなるほど、高いノイズ除去効果が得られる。
また、記録媒体10の着磁ピッチλの間隔内に4つの磁気センサ素子30〜33が等間隔(λ/4以下の間隔)Pで配列されているので、分解能を低下させることなく磁気媒体10の着磁ピッチλを広くすることが可能となる。
図7はこの点を説明するために、磁気媒体の着磁ピッチと磁束分布との関係を示す図である。位置分解能を高めるためには、同図(A)に示すように磁気媒体10′の着磁ピッチλ′を狭くする方法が一般的である。これに代えて、同図(B)に示すように、磁気媒体10の着磁ピッチλを大きくしたまま複数の磁気センサ素子30〜33を着磁ピッチλ間に配列して磁気センサ素子30〜33のピッチPを狭めた方が磁気媒体と磁気センサ素子との距離(ギャップ距離)GAPが大きくても磁界強度が強くなる。
図8は着磁ピッチλを変えた場合のギャップ距離GAPに対する磁界強度の関係を表すグラフである。同図から分かるように、30〜40×10−4T(30〜40Gauss)で飽和出力が得られる磁気センサ素子では、着磁ピッチがλ=0.8mmの場合は、λ=0.2mmの場合に比して4〜5倍のギャップ距離としても同じ磁界強度を得ることができる。従って、同一の磁気媒体を使用した場合に着磁ピッチλを広げるとギャップ距離GAPを大きくすることができる。それ故、本実施形態のように、記録媒体10の着磁ピッチλの間隔内に4つの磁気センサ素子30〜33をλ/4以下の間隔Pで配列することによって、位置検出の精度が高く保った状態で、接触などによる損傷のない高い信頼性の磁気エンコーダを得ることができる。
また、磁界強度が大きくとれることから、磁気媒体と磁気センサ装置とがそれぞれ別個の物体に取付けられる機器においては、ギャップ距離のばらつきの影響を低減させることができる。さらに、磁気センサ素子の飽和出力を容易に得ることができるので、その意味からも信頼性の向上が図れる。
図9は、本発明の他の実施形態における(A)記録媒体と磁気センサチップ内の磁気センサ素子との位置関係を概略的に示す側面図、及び(B)磁気センサ素子の接続回路図である。
図1の実施形態(図3)においては、4つの磁気センサ素子30〜33がλ/4以下の等間隔を有する4相に配置されているが、本実施形態では、同図(A)に示すように、磁気センサチップ21′として8つの磁気センサ素子90〜97がλ/4以下の等間隔を有するように配置し、同図(B)に示すように、互いに着磁ピッチλの間隔を有する2つの磁気センサ素子90及び94、91及び95、92及び96並びに93及び97を直列接続しそれらの中点から2倍の出力を取出す4相ハーフブリッジ構成となっている。
本実施形態におけるその他の構成は、図1の実施形態の場合とほぼ同様であるため、説明を省略する。
図10は本発明のさらに他の実施形態における(A)記録媒体と磁気センサチップ内の磁気センサ素子との位置関係を概略的に示す側面図、及び磁気センサ素子の検出出力に対応する(B)矩形波信号と(C)その論理状態検出信号列とを説明する図である。
図1の実施形態においては、4つの磁気センサ素子30〜33がλ/4以下の等間隔を有する4相に配置されているが、本実施形態では、同図(A)に示すように、磁気センサチップ21″として3つの磁気センサ素子100〜102がλ/3以下の等間隔を有するように配置されている。この3つの磁気センサ素子100〜102の0〜2相の検出出力に対応して、同図(B)に示すような矩形波信号S0〜S3が出力され、この論理状態が磁気センサ素子100〜102の配列順序に従った状態検出信号列となる。同図(C)には、この矩形波信号に対応する状態検出信号列が示されている。同図からも分かるように、3相の場合、状態検出信号列は、「000」、「100」、「110」、「111」、「011」及び「001」の6種類となる。
本実施形態におけるその他の構成は、図1の実施形態の場合とほぼ同様であるため、説明を省略する。
以上述べた実施形態においては、記録媒体の着磁間隔内に3つ又は4つの磁気センサ素子が配置されているが、この数は3つ以上であればいくつであっても良い。センサ素子数が大きくなればなるほど、高分解能の位置及び移動方向検出が可能となる。また、上述の実施形態においては、磁気媒体の着磁間隔が等間隔であるとしているが、本発明においては、磁気媒体の着磁間隔はその一部又は全てが互いに異なる間隔であっても良い。また、磁気センサ素子の間隔も等間隔であっても良いし、その一部又は全てが互いに異なる間隔であっても良い。
以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
本発明の一実施形態として、磁気エンコーダの記録媒体及び磁気センサ装置部分の構成を概略的に示す斜視図である。 図1の実施形態における磁気センサ装置の構造を概略的に示す斜視図及び分解斜視図である。 図1の実施形態における記録媒体と磁気センサチップ内の磁気センサ素子との位置関係を概略的に示す斜視図及び側面図、並びに各磁気センサの構成を概略的に示す拡大図である。 図1の実施形態における信号処理回路の構成を概略的に示すブロック図である。 磁気センサ素子の検出出力に対応する矩形波信号とその論理状態検出信号列とを説明する図である。 図3のコンピュータの動作を説明するフローチャートである。 磁気媒体の着磁ピッチと磁束分布との関係を示す図である。 着磁ピッチを変えた場合のギャップ距離に対する磁界強度の関係を表すグラフである。 本発明の他の実施形態における記録媒体と磁気センサチップ内の磁気センサ素子との位置関係を概略的に示す側面図、及び磁気センサ素子の接続回路図である。 本発明のさらに他の実施形態における記録媒体と磁気センサチップ内の磁気センサ素子との位置関係を概略的に示す側面図、及び磁気センサ素子の検出出力に対応する矩形波信号とその論理状態検出信号列とを説明する図である。
符号の説明
10、10′ 磁気媒体
11 磁気センサ装置
12 矢印
20 プリント基板
20a 基板
20b センサ接続パッド
20c 外部接続パッド
20d 接続導体
21、21′、21″ 磁気センサチップ
22 上部ハウジング
23 下部ハウジング
24 被覆膜
30〜33、90〜97、100〜102 磁気センサ素子
30a MR素子
30b リード導体
40〜43 増幅器
44〜47 エッジ検出回路
48 オア回路
49〜52 ラッチ回路
53 デジタルコンピュータ
54 アップダウンカウンタ

Claims (22)

  1. 磁気媒体と、対向する該磁気媒体との相対的な移動方向に沿ってかつ該磁気媒体の着磁間隔以下の距離範囲内に順次配列された少なくとも3つの磁気センサ素子と、該少なくとも3つの磁気センサ素子からの出力信号が入力される信号処理回路とを備えており、該信号処理回路が、前記少なくとも3つの磁気センサ素子からの出力信号の状態を検出して該少なくとも3つの磁気センサ素子の配列順に並ぶ状態検出信号列を形成する入力手段と、該入力手段の形成した状態検出信号列が、次に現れるべき2つの状態検出信号列のいずれかと一致した場合にのみ、入力した前記出力信号が正しい出力信号であると判別する判別手段とを備えていることを特徴とする磁気エンコーダ。
  2. 前記信号処理回路が、前記少なくとも3つの磁気センサ素子からの出力信号が反転する時点でトリガ信号を発生するトリガ信号発生手段をさらに備えていることを特徴とする請求項1に記載の磁気エンコーダ。
  3. 前記入力手段が、前記トリガ信号が印加された際の前記少なくとも3つの磁気センサ素子からの出力信号の状態を検出し、該検出した状態を一時的に保持するラッチ手段を有していることを特徴とする請求項2に記載の磁気エンコーダ。
  4. 前記入力手段が、前記ラッチ手段の保持している検出した状態を並び替えて前記少なくとも3つの磁気センサ素子の配列順に並ぶ状態検出信号列を形成する手段を有していることを特徴とする請求項3に記載の磁気エンコーダ。
  5. 前記判別手段が、前記次に現れるべき2つの状態検出信号列を、前回の正しい出力信号に係る状態検出信号列から算出する手段を有していることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の磁気エンコーダ。
  6. 前記算出する手段が、前記前回の正しい出力信号に係る状態検出信号列を1つだけインクリメント及びデクリメントすることにより、前記次に現れるべき2つの状態検出信号列をそれぞれ得る手段であることを特徴とする請求項5に記載の磁気エンコーダ。
  7. 前記信号処理回路が、入力した出力信号が正しい出力信号であると判別した場合のみ、アップ又はダウン方向にカウントされる計数手段をさらに備えていることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の磁気エンコーダ。
  8. 前記計数手段が、前記入力手段の形成した状態検出信号列が、前記次に現れるべき2つの状態検出信号列のどちらと一致したかに応じて、アップ方向及びダウン方向のいずれかにカウントされる手段であることを特徴とする請求項7に記載の磁気エンコーダ。
  9. 前記磁気媒体の着磁間隔が、等間隔であることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の磁気エンコーダ。
  10. 前記磁気媒体の一部の着磁間隔が、互いに異なる間隔であることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の磁気エンコーダ。
  11. 前記少なくとも3つの磁気センサ素子が、互いに等しい間隔で配列されていることを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の磁気エンコーダ。
  12. 前記少なくとも3つの磁気センサ素子の一部が、互いに異なる間隔で配列されていることを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の磁気エンコーダ。
  13. 前記磁気センサ素子が、少なくとも1つの磁気抵抗効果素子で構成されていることを特徴とする請求項1から12のいずれか1項に記載の磁気エンコーダ。
  14. 前記少なくとも1つの磁気抵抗効果素子が、少なくとも1つの巨大磁気抵抗効果素子又はトンネル磁気抵抗効果素子であることを特徴とする請求項13に記載の磁気エンコーダ。
  15. 対向する磁気媒体との相対的な移動方向に沿ってかつ該磁気媒体の着磁間隔以下の距離範囲内に順次配列された少なくとも3つの磁気センサ素子からの出力信号が入力される信号処理回路であり、前記少なくとも3つの磁気センサ素子からの出力信号磁気センサ素子からの出力信号の状態を検出して該少なくとも3つの磁気センサ素子の配列順に並ぶ状態検出信号列を形成する入力手段と、該入力手段の形成した状態検出信号列が、次に現れるべき2つの状態検出信号列のいずれかと一致した場合にのみ、入力した前記出力信号が正しい出力信号であると判別する判別手段とを備えていることを特徴とする磁気エンコーダ用信号処理回路。
  16. 前記少なくとも3つの磁気センサ素子からの出力信号磁気センサ素子からの出力信号が反転する時点でトリガ信号を発生するトリガ信号発生手段をさらに備えていることを特徴とする請求項15に記載の磁気エンコーダ用信号処理回路。
  17. 前記入力手段が、前記トリガ信号が印加された際の前記少なくとも3つの磁気センサ素子からの出力信号磁気センサ素子からの出力信号の状態を検出し、該検出した状態を一時的に保持するラッチ手段を有していることを特徴とする請求項16に記載の磁気エンコーダ用信号処理回路。
  18. 前記入力手段が、前記ラッチ手段の保持している検出した状態を並び替えて前記少なくとも3つの磁気センサ素子の配列順に並ぶ状態検出信号列を形成する手段を有していることを特徴とする請求項17に記載の磁気エンコーダ用信号処理回路。
  19. 前記判別手段が、前記次に現れるべき2つの状態検出信号列を、前回の正しい出力信号に係る状態検出信号列から算出する手段を有していることを特徴とする請求項15から18のいずれか1項に記載の磁気エンコーダ用信号処理回路。
  20. 前記算出する手段が、前記前回の正しい出力信号に係る状態検出信号列を1つだけインクリメント及びデクリメントすることにより、前記次に現れるべき2つの状態検出信号列をそれぞれ得る手段であることを特徴とする請求項19に記載の磁気エンコーダ用信号処理回路。
  21. 入力した出力信号が正しい出力信号であると判別した場合のみ、アップ又はダウン方向にカウントされる計数手段をさらに備えていることを特徴とする請求項15から20のいずれか1項に記載の磁気エンコーダ用信号処理回路。
  22. 前記計数手段が、前記入力手段の形成した状態検出信号列が、前記次に現れるべき2つの状態検出信号列のどちらと一致したかに応じて、アップ方向及びダウン方向のいずれかにカウントされる手段であることを特徴とする請求項21に記載の磁気エンコーダ用信号処理回路。
JP2005065165A 2005-03-09 2005-03-09 磁気エンコーダ及び磁気エンコーダ用信号処理回路 Pending JP2006250604A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005065165A JP2006250604A (ja) 2005-03-09 2005-03-09 磁気エンコーダ及び磁気エンコーダ用信号処理回路
US11/276,375 US20060202681A1 (en) 2005-03-09 2006-02-27 Magnetic encoder and signal processing circuit for the magnetic encoder

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005065165A JP2006250604A (ja) 2005-03-09 2005-03-09 磁気エンコーダ及び磁気エンコーダ用信号処理回路

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006250604A true JP2006250604A (ja) 2006-09-21

Family

ID=36970143

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005065165A Pending JP2006250604A (ja) 2005-03-09 2005-03-09 磁気エンコーダ及び磁気エンコーダ用信号処理回路

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20060202681A1 (ja)
JP (1) JP2006250604A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014174586A1 (ja) * 2013-04-23 2014-10-30 三菱電機株式会社 磁気式位置検出装置及び磁気式位置検出方法
JP2016090243A (ja) * 2014-10-30 2016-05-23 三菱電機株式会社 磁気式位置検出装置
CN110940371A (zh) * 2019-12-13 2020-03-31 浙江禾川科技股份有限公司 一种旋转磁电编码器的校准方法、装置及设备

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112014007097B4 (de) 2014-10-24 2022-07-07 Mitsubishi Electric Corporation Magnetpositionsdetektionsvorrichtung und Magnetpositionsdetektionsverfahren
JP7289297B2 (ja) 2017-12-04 2023-06-09 ノボ・ノルデイスク・エー/エス 撓み可能な変換器を有する薬剤注入デバイス
JP7115505B2 (ja) * 2020-04-20 2022-08-09 Tdk株式会社 磁気センサ、磁気式エンコーダおよびレンズ位置検出装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5979806A (ja) * 1982-10-29 1984-05-09 Hitachi Ltd 多相磁気回転センサおよび多相−2相出力変換方法
US5029304A (en) * 1988-12-28 1991-07-02 Pitney Bowes Inc. Sensor with absolute digital output utilizing Hall Effect devices
US6894486B2 (en) * 2003-09-30 2005-05-17 Delphi Technologies, Inc. Magnetic encoder with double Frequency output
US7049813B2 (en) * 2004-01-09 2006-05-23 Hr Textron Inc. Motor state counting
JP2006029900A (ja) * 2004-07-14 2006-02-02 Tdk Corp エンコーダ用磁気センサ

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014174586A1 (ja) * 2013-04-23 2014-10-30 三菱電機株式会社 磁気式位置検出装置及び磁気式位置検出方法
JP6072234B2 (ja) * 2013-04-23 2017-02-01 三菱電機株式会社 磁気式位置検出装置及び磁気式位置検出方法
US9766095B2 (en) 2013-04-23 2017-09-19 Mitsubishi Electric Corporation Magnetic position detection device and magnetic position detection method
JP2016090243A (ja) * 2014-10-30 2016-05-23 三菱電機株式会社 磁気式位置検出装置
US9464919B2 (en) 2014-10-30 2016-10-11 Mitsubishi Electric Corporation Magnetic position detecting apparatus
CN110940371A (zh) * 2019-12-13 2020-03-31 浙江禾川科技股份有限公司 一种旋转磁电编码器的校准方法、装置及设备

Also Published As

Publication number Publication date
US20060202681A1 (en) 2006-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5144803B2 (ja) 回転検出装置
US6891367B2 (en) Magnetic sensor including a plurality of staggerred overlapping rows of magnetoresistive elements
JP4837749B2 (ja) 磁気センサ及びそれを用いた磁気エンコーダ
JP2921262B2 (ja) 長尺型磁気センサ
JP5531218B2 (ja) 電流センサ
JP2581421Y2 (ja) 磁気センサ
JP2006250604A (ja) 磁気エンコーダ及び磁気エンコーダ用信号処理回路
JP6035480B2 (ja) 電流センサ
JP6377882B1 (ja) 磁気抵抗効果素子デバイスおよび磁気抵抗効果素子装置
JP2012093342A (ja) 長尺型磁気センサ
JP2006029900A (ja) エンコーダ用磁気センサ
US20090251830A1 (en) Magnetic detector
EP2743648B1 (en) Encoder
WO1998048291A2 (en) Magnetic field sensor comprising a wheatstone bridge
WO2017187809A1 (ja) 電流センサ
JP4338090B2 (ja) 磁性粉付着媒体又は磁性膜付着媒体検出装置
US7196511B2 (en) Magnetic position detecting apparatus having a plurality of magnetic resistance circuits arranged in a comblike shape
JP5243725B2 (ja) 磁性体検出センサ
US6894486B2 (en) Magnetic encoder with double Frequency output
JPS5853722B2 (ja) 磁気ヘッド
JP4773066B2 (ja) 歯車センサ
JP3555412B2 (ja) 磁気抵抗センサ
KR100510451B1 (ko) 자기 저항 헤드
JPH0267983A (ja) 磁気抵抗素子
CN116609712A (zh) 磁传感器

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20071220

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080415

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20081021