JP2529960B2 - Magnetic position detector - Google Patents

Magnetic position detector

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JP2529960B2
JP2529960B2 JP62059736A JP5973687A JP2529960B2 JP 2529960 B2 JP2529960 B2 JP 2529960B2 JP 62059736 A JP62059736 A JP 62059736A JP 5973687 A JP5973687 A JP 5973687A JP 2529960 B2 JP2529960 B2 JP 2529960B2
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正 高橋
邦夫 宮下
昭一 川又
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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は位置検出装置、さらに詳細には、磁気的に位
置を検出して正弦波出力を得る磁気的位置検出装置の改
良に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a position detecting device, and more particularly, to an improvement of a magnetic position detecting device that magnetically detects a position to obtain a sine wave output. .

さらに補足すると、本発明は、高分解能を志向した、
正弦波状の出力を回路処理する、例えばNC工作機の速度
制御に利用される磁気的位置検出装置に係り、さらに詳
しくは、例えば回転機器の位置を検出して速度制御する
場合に、正弦波の基本波に対する高調波歪みを取り除く
ことのできる磁気的位置検出装置に関するものである。
Further supplementing, the present invention is directed to high resolution,
For example, the present invention relates to a magnetic position detecting device that is used for speed control of an NC machine tool that processes a sine wave output circuit, and more specifically, for example, when detecting the position of a rotating device to perform speed control, The present invention relates to a magnetic position detecting device capable of removing harmonic distortion with respect to a fundamental wave.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

精密機器の分野においては、磁気媒体と磁気センサと
からなる、いわゆる磁気的位置検出装置を用いて、例え
ば回転機器の位置検出がおこなわれており、その場合、
高精度かつ高信頼性の測定が求められる。
In the field of precision equipment, a so-called magnetic position detection device composed of a magnetic medium and a magnetic sensor is used to detect the position of, for example, a rotating device.
Highly accurate and highly reliable measurement is required.

また、速度制御の精度を上げるために、モータと負荷
との間に減速機(ギヤ)を持たないダイレクトドライブ
が要求される。
Further, in order to improve the accuracy of speed control, a direct drive without a reducer (gear) between the motor and the load is required.

すなわち、NC工作機等の精密機器では、回転体の回転
ムラがそのまま製品の良否に関係するため、回転ムラの
少ない低速回転が要求される。
That is, in a precision machine such as an NC machine tool, the uneven rotation of the rotating body directly relates to the quality of the product, and therefore low speed rotation with less uneven rotation is required.

したがって、このような速度制御に使用される磁気セ
ンサには分解能を高くして精度の良いものが要求され
る。
Therefore, the magnetic sensor used for such speed control is required to have high resolution and high accuracy.

つまり、前記した速度制御にはマイクロコンピュータ
が使用されるため、分解能ひいては精度の高い磁気セン
サを用いて、或る基準時間内における位置の変化、また
は或る位置の変化に対する時間の変化の比で速度を求め
ることにより速度制御をおこなうようにしている。
In other words, since a microcomputer is used for the speed control described above, a magnetic sensor with high resolution and high accuracy is used to change the position within a certain reference time or the ratio of the time change to a certain position change. The speed is controlled by obtaining the speed.

磁気センサの分解能を向上させるためには、磁界を発
生する回転ドラム1回転当りの出力サイクル数を増加さ
せることが1つの方法であるが、同一仕様の回転ドラム
では、出力サイクル数を増すと磁気信号N−Sの長さが
短くなり、限度がある〔例えば回転ドラムの直径(単位
mm)がφ50では、3000サイクルが量的に限度である〕。
One way to improve the resolution of the magnetic sensor is to increase the number of output cycles per rotation of the rotating drum that generates a magnetic field. The length of the signal N-S becomes shorter and has a limit [for example, the diameter of the rotating drum (unit:
mm) is φ50, 3000 cycles is the quantitative limit].

これに対し、正弦波の1サイクル中を細分化して各ポ
ジション毎の位置の情報を得るようにし、このようにし
て得られた正弦波1サイクル中の分解能をYとして、前
記回転ドラム1回転当りの出力サイクル数をXとすれ
ば、磁気センサ全体としての分解能は、X×Yと非常に
大きな値となり(因みに、回転ドラム1回転当り数百サ
イクル以上の正弦波出力を得て、その1サイクルの出力
をアナログ的にさらに分割して分解能を向上させる場
合、例えばアナログの分割を8ビットとすると、1回転
当りの分解能は256×数百となり、高分解能が得られ
る)、これを速度制御に利用すれば、低速でも回転ムラ
が少ないシステムを得ることができるものであり、勿論
用途に応じて前者、すなわち磁界を発生する回転ドラム
1回転当りの出力サイクル数を増加させたものを使用す
ることは問題はないが、きわめて高い分解能を求められ
る場合の使用に後者は適している。
On the other hand, one cycle of the sine wave is subdivided to obtain position information for each position, and the resolution in one cycle of the sine wave thus obtained is Y If X is the number of output cycles of, the resolution of the magnetic sensor as a whole becomes a very large value of X × Y (By the way, a sine wave output of several hundred cycles or more is obtained for one rotation of the rotary drum, If the output of is further divided in analog to improve the resolution, for example, if the analog division is 8 bits, the resolution per rotation will be 256 × several hundreds, and high resolution will be obtained). If it is used, it is possible to obtain a system with less uneven rotation even at low speed. Of course, depending on the application, the former, that is, the number of output cycles per rotation of the rotating drum that generates a magnetic field, can be set. Using the increased one is fine, but the latter is suitable for use when very high resolution is required.

なお、磁気的位置検出装置に関する従来技術は、例え
ば特公昭60−45804号公報に記載されている。
A conventional technique relating to the magnetic position detecting device is described in, for example, Japanese Patent Publication No. 60-45804.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

ところで、磁気抵抗効果素子(以下、MR素子と略称す
る)は、長手方向に対して横方向の磁界によって変化す
るものであり、その様子を第4図に示す。
By the way, a magnetoresistive effect element (hereinafter, abbreviated as MR element) is changed by a magnetic field lateral to the longitudinal direction, which is shown in FIG.

第4図に示すように、磁気媒体の入力磁界を大きくす
るとMR素子の抵抗が低下するが、或る値で抵抗は飽和し
てしまう。
As shown in FIG. 4, when the input magnetic field of the magnetic medium is increased, the resistance of the MR element decreases, but the resistance saturates at a certain value.

また、この抵抗変化の最大量は、MR素子の抵抗の約2
〜3%と非常に小さい。
In addition, the maximum amount of this resistance change is about 2 times the resistance of the MR element.
Very small, ~ 3%.

このため、磁気センサによってできるだけ大きな出力
を得るためには、磁気媒体の入力磁界を、零から磁界が
飽和するところまで十分変化させた方が有利であるた
め、従来から、MR素子の飽和近くまでを使用するように
している。
For this reason, in order to obtain as large an output as possible with a magnetic sensor, it is advantageous to change the input magnetic field of the magnetic medium sufficiently from zero to the point where the magnetic field saturates. I am trying to use.

一方、MR素子からなる磁気センサと、磁界を発生する
回転ドラムとの関係は、第1図に示すように、スペーシ
ングlgを介して配置される。
On the other hand, the relationship between the magnetic sensor composed of the MR element and the rotating drum that generates the magnetic field is arranged via a spacing lg as shown in FIG.

ここで、MR素子への印加磁界の大きさは、磁性塗料の
磁気特性,信号磁界N,Sのピッチλ、および前記スペー
シングlg等に依存する。特に、同一仕様の回転ドラムで
製作・組立上の重要な因子はスペーシングlgである。
Here, the magnitude of the magnetic field applied to the MR element depends on the magnetic characteristics of the magnetic paint, the pitch λ of the signal magnetic fields N and S, the spacing lg, and the like. Particularly, the spacing lg is an important factor in manufacturing and assembling the rotating drum of the same specifications.

すなわち、MR素子に加えられる磁界の大きさは、前記
スペーシングlgの大小によって大きく変化する。
That is, the magnitude of the magnetic field applied to the MR element largely changes depending on the magnitude of the spacing lg.

そして、スペーシングlgが大きいと磁気媒体の入力磁
界が小さくなり、得られるMR素子の抵抗変化も小さくな
るので、磁気センサの出力が低下する。
Then, when the spacing lg is large, the input magnetic field of the magnetic medium is small, and the resistance change of the obtained MR element is also small, so that the output of the magnetic sensor is reduced.

ただし、この場合は、MR素子の抵抗飽和点を使用して
いないので、出力波形としては、歪みのない正弦波がい
得られるため(この様子を第15図のBに示す)、従来か
らスペーシングlgの大きな前記Bの範囲を使用してい
た。
However, in this case, since the MR element resistance saturation point is not used, a sinusoidal wave without distortion can be obtained as the output waveform (this state is shown in B of FIG. 15). The B range with a large lg was used.

しかし、このBの範囲では、正弦波が得られるもの
の、出力振幅が小さく、またスペーシングlgが変化する
と急に出力が変化してしまい、回転ドラムの偏心等によ
り大きな変動を生じる。
However, in the range of B, although a sine wave is obtained, the output amplitude is small, and when the spacing lg changes, the output abruptly changes, causing a large fluctuation due to eccentricity of the rotating drum and the like.

これに対し、第15図のCの範囲では出力も大きく、ス
ペーシングlgの変化に対して基本波成分の変化が小さい
ので、回転ドラムの偏心等の影響を無視することがで
き、このようにCの範囲を使用することにより、出力が
大きく、またスペーシングlgの変化に対する基本波成分
の変化が小さく、回転ドラムの偏心等の影響を無視する
ことができる。
On the other hand, in the range C of FIG. 15, the output is large and the change of the fundamental wave component is small with respect to the change of the spacing lg. Therefore, the influence of the eccentricity of the rotating drum can be ignored. By using the range of C, the output is large, the change of the fundamental wave component with respect to the change of the spacing lg is small, and the influence of the eccentricity of the rotating drum or the like can be ignored.

しかし、このCの範囲では、MR素子の磁気飽和の近く
を使用することになるため、出力に高調波歪みを生じる
ことになる。
However, in the range of C, since the vicinity of magnetic saturation of the MR element is used, harmonic distortion will occur in the output.

その理由は、第15図のAの範囲を含めて、Cの範囲
は、スペーシングlgが小さいことに原因し、高調波歪み
が生じると、既述したX×Yの高分解能によって出力さ
れる信号にも誤差を生じ、正確な速度制御に支障をきた
すことになる。
The reason is that the range of C including the range of A in FIG. 15 is caused by the small spacing lg, and when harmonic distortion occurs, it is output with the high resolution of X × Y described above. An error also occurs in the signal, which hinders accurate speed control.

なお、出力信号中に含まれる交流歪み波の周波数成分
のうち、偶数高調波成分を打ち消すことは斯界において
周知のごとく容易である。
Note that it is easy to cancel out even harmonic components of the frequency components of the AC distortion wave contained in the output signal, as is well known in the art.

本発明の目的は、高分解能を志向する磁気的位置検出
装置において、スペーシング変化に対する振幅変化が少
なく、かつ出力信号としては大きな出力が得られ、しか
も抵抗変化の飽和による奇数高調波成分が除去される、
歪みの少ない正弦波成分を得ることのできる、改良され
た磁気的位置検出装置を提供しようとするものである。
An object of the present invention is to provide a magnetic position detection device aiming for high resolution, in which an amplitude change with respect to a spacing change is small, a large output is obtained as an output signal, and an odd harmonic component due to saturation of resistance change is removed. Will be
An object of the present invention is to provide an improved magnetic position detecting device capable of obtaining a sinusoidal component with little distortion.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は、移動体あるいは固定体の一方に設けられ、
かつ移動方向に沿って並ぶように所定の間隔で連続的に
配列される多数の信号磁界用小磁極と、前記信号磁界用
小磁極に対向するように前記固定体あるいは移動体の一
方に設けられ、かつ信号磁界用小磁極の信号磁界に感応
してその信号磁界が大きくなるにしたがって内部抵抗が
低下するように変化する複数の磁気抵抗効果素子とを備
え、前記磁気抵抗効果素子の長手方向が前記信号磁界用
小磁極の配列方向と直交するようにするとともに複数の
磁気抵抗効果素子が互いに間隔を保って平行に並ぶよう
に磁気抵抗効果素子を配置し、複数の磁気抵抗効果素子
の内部抵抗変化による電気的な出力信号に基づいて移動
体あるいは固定体の位置を検出する磁気的位置検出装置
において、前記磁気抵抗効果素子の感応する前記信号磁
界が大きくなったところで内部抵抗の低下が鈍る抵抗変
化飽和状態を来すように、前記磁気抵抗効果素子を、前
記信号磁界用小磁極に近接して配置し、前記出力信号の
出力基本波に対する少なくとも一つの奇数高調波成分を
互いに逆位相で打ち消して相殺するように、次のような
間隔Pで複数の磁気抵抗効果素子を配置したことを特徴
とする磁気的位置検出装置にある。
The present invention is provided on one of a moving body and a fixed body,
Further, a large number of small magnetic field magnetic poles are continuously arranged at a predetermined interval so as to be aligned along the moving direction, and one of the fixed body or the movable body is provided so as to face the small magnetic field magnetic poles. And a plurality of magnetoresistive effect elements that are sensitive to the signal magnetic field of the small magnetic pole for signal magnetic field and change so that the internal resistance decreases as the signal magnetic field increases, and the longitudinal direction of the magnetoresistive effect element is The magnetoresistive effect elements are arranged so as to be orthogonal to the arrangement direction of the small magnetic poles for the signal magnetic field, and the plurality of magnetoresistive effect elements are arranged in parallel with each other at intervals, and the internal resistance of the plurality of magnetoresistive effect elements In a magnetic position detecting device for detecting the position of a moving body or a fixed body based on an electrical output signal due to a change, the signal magnetic field sensitive to the magnetoresistive effect element is increased. The magnetoresistive effect element is arranged close to the small magnetic pole for the signal magnetic field so that a resistance change saturation state in which the decrease of the internal resistance is slowed down is brought about, and at least one odd number with respect to the output fundamental wave of the output signal A magnetic position detecting device is characterized in that a plurality of magnetoresistive effect elements are arranged at intervals P as described below so as to cancel and cancel harmonic components in opposite phases.

λ:信号磁界用小磁極の間隔 k:奇数高調波次数 n:整数 m:奇数(但し、kと一致する場合は除く) 〔作用〕 しかして、前記構成よりなる本発明によれば、高分解
能を志向する磁気的位置検出装置において、スペーシン
グ変化に対する振幅変化が少なく、かつ出力信号として
大きな出力が得られ、しかも抵抗変化の飽和による奇数
高調波成分が除去される、歪みの少ない正弦波成分を得
ることができる。
λ: interval between small magnetic poles for signal magnetic field k: odd harmonic order n: integer m: odd number (except when matching with k) [Operation] According to the present invention having the above configuration, high resolution is achieved. In a magnetic position detection device that aims at, a small amplitude change with respect to a spacing change, a large output can be obtained as an output signal, and an odd harmonic component due to saturation of resistance change is removed. Can be obtained.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を、第1図〜第5図の一実施例にもとづ
いて説明すると、第1図は磁気媒体3と磁気センサ4の
取合説明図、第2図は第1図に示す磁気媒体3の展開
図、第3図は第1図および第2図に示す磁気センサ4の
電気回路図、第4図は第1図および第2図に示す磁気セ
ンサ4を構成する磁気抵抗効果素子(MR素子)の動作特
性線図、第5図は第1図および第2図に示す位置検出装
置によって得られた各種信号波形図である。
The present invention will be described below with reference to an embodiment shown in FIGS. 1 to 5, in which FIG. 1 is an explanatory view of a combination of a magnetic medium 3 and a magnetic sensor 4, and FIG. 2 is a magnetic diagram shown in FIG. FIG. 3 is a developed view of the medium 3, FIG. 3 is an electric circuit diagram of the magnetic sensor 4 shown in FIGS. 1 and 2, and FIG. 4 is a magnetoresistive effect element constituting the magnetic sensor 4 shown in FIGS. An operation characteristic diagram of (MR element), and FIG. 5 are various signal waveform diagrams obtained by the position detecting device shown in FIGS. 1 and 2.

磁気媒体3と磁気センサ4の取合いを示す第1図にお
いて、移動体、例えば回転軸1には、回転ドラム2が固
定されており、回転ドラム2の外周には、ピッチλで磁
気信号を記録した、いわゆる磁極31を有する磁気媒体3
が配置されている。磁気媒体3は、例えば強磁性体また
は永久磁石、あるいは磁性粉を樹脂で固めたものに磁極
31を着磁して形成される。この磁気媒体3に対向して、
MR素子を所定間隔で配置した磁気センサ4が、前記磁気
媒体3との間にスペーシングlgの間隔を存して固定され
ている。図中、41はセンサ基板を示している。
In FIG. 1 showing the engagement between the magnetic medium 3 and the magnetic sensor 4, a rotary drum 2 is fixed to a moving body such as a rotary shaft 1, and a magnetic signal is recorded on the outer circumference of the rotary drum 2 at a pitch λ. A magnetic medium 3 having a so-called magnetic pole 31
Is arranged. The magnetic medium 3 is, for example, a ferromagnetic material or a permanent magnet, or a magnetic powder hardened with resin to form a magnetic pole.
It is formed by magnetizing 31. Facing the magnetic medium 3,
A magnetic sensor 4 in which MR elements are arranged at a predetermined interval is fixed to the magnetic medium 3 with a spacing lg. In the figure, reference numeral 41 indicates a sensor substrate.

第1図に示す磁気媒体3の展開図である第2図におい
て、磁気媒体3には、既述のごとく、記録ピッチλで磁
極N,Sが記録されている。磁気センサ4は、MR素子R11,R
12,R13,R14,R21,R22,R23,R24で構成され、R11とR12,R13
とR14,R21とR22,R23とR24は、それぞれλ/10離して配置
されており、R11とR13,R21とR23は、それぞれλ/6離し
て配置されている。また、R11とR21,R12とR22,R13
R23,R14とR24は、それぞれλ/2離して配置されている。
そして、第3図において、前記したMR素子のうち、R11
とR21,R12とR22,R13とR23,R14とR24を、それぞれ直列に
接続して、それぞれの両端を電源Vに接続してある。ま
た、前記各直列接続したMR素子の中点a,b,c,dは、それ
ぞれ抵抗Riを介して差動増幅器OPAの負入力に接続され
ている。差動増幅器OPAの出力P0と負入力間には、帰還
抵抗Rfが接続されている。差動増幅器OPAの正入力に
は、電圧VRが加えられている。したがって、各MR素子の
出力a,b,c,dの信号は加え合わされて増幅され、差動増
幅器OPAの出力端子P0に現れる。磁気センサ4のMR素子
は、磁界に対して電気抵抗が変化するもので、例えば、
ガラス等の表面に強磁性体NiFeやNiCo等の薄膜を蒸着し
て作られる。磁界に対する抵抗変化は、第4図に示すよ
うに、磁界の方向に関係なく、磁界の大きさに比例して
変化する。しかし、磁界の大きさは、或る値で抵抗変化
が飽和する。いま、第1図に示す回転ドラム2が回転し
て磁気媒体3が移動し、磁極31の磁界が第4図の入力磁
界のように変化したと仮定すると、MR素子R11の抵抗
は、第5図(1)のように変化する。また、MR素子R21
は、R11よりλ/2ずれて配置されているので、MR素子R11
の抵抗変化より位相がλ/2遅れて、第5図(1)のR21
のように変化する。そして、第3図に示すMR素子R11とR
21の中点aの出力電圧va0は、第5図(a)の実線のよ
うに歪んだ波形となり、この波形は、破線の基本波va1
の他に、第3次高調波va3および第5次高調波va5を含ん
でいる。次に、MR素子R12とR22は、R11,R21に対し、そ
れぞれλ/10位置がずれて配置されているので、R12とR
22の出力端子bから得られる電圧の位相は、va0よりλ/
10ずれた第5図(b)のvb0のようになる。同様に、MR
素子R13とR23による出力電圧vc0、さらにはR14とR24
よる出力電圧vd0も、第5図(c)および(d)のよう
に、それぞれva0に対し、λ/6およびλ/6+λ/10の位相
差を有している。また、前記各出力vb0,vc0,vd0は、va0
と全く同じ波形であり、それぞれ基本波vb1,vc1,vd1
他に、第3次高調波vb3,vc3,vd3と第5次高調波vb5,
vc5,vd5をそれぞれ含んでいる。これらの各波形に注目
すると、第5図(a)に示す出力電圧va0の第5次高調
波va5と第5図(b)に示す出力電圧vb0の第5次高調波
vb5は逆位相であり、したがってva0とvb0を加えること
で、第5次高周波が打ち消される。また、第5図
(c),(d)の出力電圧vc0とvd0を比較すると、第5
次成分vc5とvd5は逆位相であり、したがってvc0とvd0
加えることで、その第5次成分を打ち消すことができ
る。さらに、第3次高調波について考えると、第5図
(a)に示す出力電圧va0の第3次成分va3と第5図
(c)に示す出力電圧vc0の第3次成分vc3は逆位相であ
り、また第5図(b)に示す出力電圧vb0の第3次成分v
b3と第5図(d)に示す出力電圧vd0の第3次成分vd3
逆位相である。したがって、第5図(a),(b),
(c),(d)の4つの信号va0,vb0,vc0,vd0を加え合
わせることにより、第5次および第3次高調波を打ち消
すことが可能となり、残った4つの基本波va1,vb1,vc1,
vd1を第3図の差動増幅器OPAで加え合わせれば、その出
力端子P0には、第5図(2)のような正弦波出力v0が得
られるものであり、以上の説明から明らかなように、MR
素子の飽和によって生じる磁気センサ4の波形歪を打ち
消すことができる。また、磁気センサ4に組み込まれて
いるMR素子と磁気媒体3間のスペーシング変化に対する
基本波成分の出力変化は、第15図の破線のようになるの
で、本発明装置を出力変化の少ないCの範囲で使用する
ことにより、前記スペーシングに対する出力変動は非常
に少なくなる。
In FIG. 2 which is a development view of the magnetic medium 3 shown in FIG. 1, the magnetic poles N and S are recorded at the recording pitch λ on the magnetic medium 3 as described above. The magnetic sensor 4 has MR elements R 11 and R
12 , R 13 , R 14 , R 21 , R 22 , R 23 , R 24 , R 11 and R 12 ,, R 13
And R 14 , R 21 and R 22 , R 23 and R 24 are respectively separated by λ / 10, and R 11 and R 13 , R 21 and R 23 are respectively separated by λ / 6. There is. Also, R 11 and R 21 , R 12 and R 22 , R 13
R 23 , R 14 and R 24 are arranged apart from each other by λ / 2.
In FIG. 3, among the MR elements described above, R 11
And R 21 , R 12 and R 22 , R 13 and R 23 , R 14 and R 24 are connected in series, and both ends of each are connected to the power supply V. Further, the midpoints a, b, c, d of the MR elements connected in series are respectively connected to the negative input of the differential amplifier OPA via the resistors R i . A feedback resistor R f is connected between the output P 0 and the negative input of the differential amplifier OPA. The positive input of the differential amplifier OPA, a voltage V R is applied. Therefore, the signals of the outputs a, b, c, d of each MR element are added together and amplified, and appear at the output terminal P 0 of the differential amplifier OPA. The MR element of the magnetic sensor 4 changes its electric resistance with respect to a magnetic field.
It is made by depositing a thin film of ferromagnetic material NiFe or NiCo on the surface of glass or the like. As shown in FIG. 4, the resistance change with respect to the magnetic field changes in proportion to the magnitude of the magnetic field regardless of the direction of the magnetic field. However, with respect to the magnitude of the magnetic field, the resistance change is saturated at a certain value. Now, when the rotary drum 2 shown in Figure 1 is the magnetic medium 3 is moved by rotating, assuming the magnetic field of the magnetic pole 31 is changed as the input field of FIG. 4, the resistance of the MR element R 11 is first It changes as shown in Fig. 5 (1). In addition, MR element R 21
Is placed λ / 2 away from R 11 , so MR element R 11
The phase is delayed by λ / 2 with respect to the resistance change, and R 21 in Fig. 5 (1)
It changes like. Then, MR elements R 11 and R shown in FIG.
The output voltage v a0 at the midpoint a of 21 becomes a distorted waveform as shown by the solid line in FIG. 5 (a), and this waveform is the fundamental wave v a1 of the broken line.
In addition, the third harmonic wave v a3 and the fifth harmonic wave v a5 are included. Then, MR element R 12 and R 22 are, to R 11, R 21, because it is arranged offset respectively lambda / 10 position, R 12 and R
Phase of the voltage obtained from the output terminal b of 22, v a0 than lambda /
It becomes v b0 in FIG. Similarly, MR
The output voltage v c0 due to the elements R 13 and R 23 , and further the output voltage v d0 due to R 14 and R 24 are respectively λ / 6 and v 6 with respect to v a0 as shown in FIGS. 5 (c) and (d). It has a phase difference of λ / 6 + λ / 10. Further, the outputs v b0 , v c0 , v d0 are v a0
And the fundamental wave v b1 , v c1 , v d1 , respectively, the third harmonic wave v b3 , v c3 , v d3 and the fifth harmonic wave v b5 ,
It contains v c5 and v d5 respectively. Focusing on each of these waveforms, the fifth harmonic v a5 of the output voltage v a0 shown in FIG. 5 (a) and the fifth harmonic of the output voltage v b0 shown in FIG. 5 (b).
v b5 is out of phase, and therefore adding v a0 and v b0 cancels the fifth high frequency. Also, comparing the output voltages v c0 and v d0 in FIGS. 5 (c) and 5 (d),
The order components v c5 and v d5 are in anti-phase, so adding v c0 and v d0 cancels the fifth order component. Further, considering the third harmonic, the third component v a3 of the output voltage v a0 shown in FIG. 5 (a) and the third component v c3 of the output voltage v c0 shown in FIG. 5 (c). Is the opposite phase, and the third-order component v of the output voltage v b0 shown in FIG.
b3 third order component v d3 of the output voltage v d0 shown in FIG. 5 (d) is also in phase opposition. Therefore, FIG. 5 (a), (b),
By adding the four signals v a0 , v b0 , v c0 , v d0 of (c) and (d), it becomes possible to cancel the fifth and third harmonics, and the remaining four fundamental waves v a1,, v b1 , v c1 ,
If v d1 is added by the differential amplifier OPA of FIG. 3, a sine wave output v 0 as shown in FIG. 5 (2) can be obtained at its output terminal P 0, which is apparent from the above description. Like, MR
The waveform distortion of the magnetic sensor 4 caused by element saturation can be canceled. Also, the output change of the fundamental wave component with respect to the spacing change between the MR element incorporated in the magnetic sensor 4 and the magnetic medium 3 is as shown by the broken line in FIG. When used in this range, the output fluctuation with respect to the spacing becomes extremely small.

第6図および第7図はいずれも第1図,第2図の磁気
センサ4を第3図と異なる結線態様で示した電気回路図
であり、第6図においては、MR素子R11,R12,R13,R14とR
21,R22,R23,R24を直列接続して、その両端を電源Vに直
列接続し、中点に出力端子P0を設けたものである。ま
た、第7図においては、MR素子R11,R12,R13,R14、R21,R
22,R23,R24をそれぞれ並列接続したものを電源Vに対し
て直列接続し、その中点に出力端子P0を設けたものであ
る。そして、第6図および第7図に示すMR素子R11,R12,
R13,R14の抵抗変化は、素子配置による位相差と同じ位
相差により、第8図(1)に示すようになるが、この抵
抗変化には、それぞれ奇数波の高調波成分が多く含まれ
ている。しかし、これらのMR素子4個を直列または並列
接続した合成抵抗R1は、第8図(2)のように、奇数次
高調波成分が打ち消された波形となる。また、MR素子R
21,R22,R23,R24の抵抗変化は、先のR11〜R14の抵抗変化
より位相がλ/2ずれて配置されているので、その合成抵
抗R2は、R1に対してλ/2位相のずれた第8図(3)のR2
のような波形となる。したがって、第6図および第7図
の出力端子P0から得られる出力電圧の波形は、高調波成
分のない第8図(4)の基本波出力v0となる。そして、
第6図および第7図に示す結線例によれば、第3図に示
す差動増幅器OPAを使用しなくとも、MR素子の接続のみ
で、歪の少ない正弦波を得ることができる。
6 and 7 are both electric circuit diagrams showing the magnetic sensor 4 of FIGS. 1 and 2 in a connection mode different from that of FIG. 3. In FIG. 6, MR elements R 11 and R are shown. 12 , R 13 , R 14 and R
21 , R 22 , R 23 , and R 24 are connected in series, both ends thereof are connected in series to the power source V, and the output terminal P 0 is provided at the middle point. Further, in FIG. 7, MR elements R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 21 , R
22 , R 23 and R 24 are respectively connected in parallel and are connected in series to a power source V, and an output terminal P 0 is provided at the midpoint thereof. Then, the MR elements R 11 , R 12 shown in FIG. 6 and FIG.
The resistance change of R 13 and R 14 is as shown in Fig. 8 (1) due to the same phase difference as the element arrangement, but each resistance change contains many odd harmonics. Has been. However, the combined resistance R 1 in which these four MR elements are connected in series or in parallel has a waveform in which the odd harmonic components are canceled, as shown in FIG. 8 (2). Also, MR element R
Since the resistance changes of 21 , R 22 , R 23 , and R 24 are arranged with the phase shifted by λ / 2 from the resistance changes of R 11 to R 14 , the combined resistance R 2 is different from R 1. R 2 in Fig. 8 (3) with a λ / 2 phase shift
It becomes a waveform like. Therefore, the waveform of the output voltage obtained from the output terminal P 0 of FIGS. 6 and 7 becomes the fundamental wave output v 0 of FIG. 8 (4) with no harmonic component. And
According to the connection examples shown in FIGS. 6 and 7, it is possible to obtain a sine wave with less distortion only by connecting the MR element without using the differential amplifier OPA shown in FIG.

第9図(a)〜(d)は、第1図および第2図に示す
MR素子をブリッジ接続した例である。第9図(a)は、
MR素子R11とR13,R22とR24をそれぞれ直列接続したもの
を、電源Vに直列に接続して、その中点より端子e1を取
り出している。同様に、MR素子R21とR23,R12とR14も、
それぞれ直列接続したものを、電源Vに直列に接続し
て、その中点より端子出力e2を取り出している。ここ
で、ブリッジの各辺に当るMR素子の組合わせR11とR13,R
22とR24,R21とR23,R12とR14は、それぞれλ/6位置がず
れており、第3次高調波が打ち消されるように動作す
る。次にR11とR22,R13とR24は、それぞれ の位相差があり、第5次高調波を打ち消すように動作す
る。したがって、出力端子e1に現れる電圧は、第3次お
よび第5次高調波が打ち消された基本波のみとなる。同
様に、MR素子R21とR12,R23とR14も、第5次高調波を打
ち消す配置であるので、出力端子e2にも、第3次および
第5次高調波成分のない、e1の出力よりλ/2位相差のあ
る基本波の出力が得られる。したがって、前記したブリ
ッジ接続によれば、正弦波出力が得られる。第9図
(b)の接続は、第9図(a)とは逆に、ブリッジ各辺
の2つのMR素子R11とR12,R23とR24,R21とR22,R13とR14
で第5次高調波を打ち消し、電源Vに対して直列接続す
る所で第3次高調波を打ち消す例である。第9図(c)
は、ブリッジの各辺、すなわちR11とR13,R21とR23,R22,
R24,R12,R14で第3次高調波を打ち消すもので、出力端
子e5,e6には、それぞれ第5次高調波成分が含まれる
が、この第5次高調波成分は、e5,e6で同位相となって
表われるため、ブリッジ出力としては、第5次高調波が
打ち消されることになる。第9図(d)は、第9図
(c)と逆で、各ブリッジ辺で第5次高調波を打ち消
し、ブリッジ出力で、第3次高調波を打ち消して、正弦
波出力を得る。
9 (a) to (d) are shown in FIG. 1 and FIG.
This is an example of bridge connection of MR elements. FIG. 9 (a) shows
The MR elements R 11 and R 13 , R 22 and R 24 connected in series are connected in series to the power source V, and the terminal e 1 is taken out from the midpoint. Similarly, MR elements R 21 and R 23 , R 12 and R 14
Those connected in series are connected in series to the power source V, and the terminal output e 2 is taken out from the midpoint. Here, the combination of MR elements on each side of the bridge R 11 and R 13 , R
22 and R 24 , R 21 and R 23 , R 12 and R 14 are displaced from each other by λ / 6 position, and operate so as to cancel the third harmonic. Next, R 11 and R 22 , R 13 and R 24 are respectively There is a phase difference of, and it operates so as to cancel the fifth harmonic. Therefore, the voltage appearing at the output terminal e 1 is only the fundamental wave in which the third and fifth harmonics are canceled. Similarly, since the MR elements R 21 and R 12 , and R 23 and R 14 are also arranged to cancel the fifth harmonic, the output terminal e 2 also has no third and fifth harmonic components. The output of e 1 gives the output of the fundamental wave with a λ / 2 phase difference. Therefore, according to the bridge connection described above, a sine wave output can be obtained. The connection shown in FIG. 9 (b) is opposite to that shown in FIG. 9 (a), and the two MR elements R 11 and R 12 , R 23 and R 24 , R 21 and R 22 and R 13 on each side of the bridge are connected. R 14
In this example, the fifth harmonic is canceled, and the third harmonic is canceled at the place where it is connected in series to the power supply V. Fig. 9 (c)
Is each side of the bridge, namely R 11 and R 13 , R 21 and R 23 , R 22 ,
The third harmonic is canceled by R 24 , R 12 , and R 14 , and the output terminals e 5 and e 6 each include a fifth harmonic component. This fifth harmonic component is Since the same phase appears in e 5 and e 6 , the fifth harmonic is canceled as the bridge output. 9 (d) is the reverse of FIG. 9 (c), in which the fifth harmonic is canceled at each bridge side, and the third harmonic is canceled at the bridge output to obtain a sine wave output.

以上、要するに、第1図〜第9図を用いて説明した前
記実施例の場合、一般式として、高調波次数をkとし、
信号磁界のNSのピッチをλとし、nを整数、mを奇数と
すると、 間隔位置を離してMR素子を配置すればよいことが分か
る。
In summary, in the case of the embodiment described with reference to FIGS. 1 to 9, the harmonic order is k as a general expression,
If the pitch of NS of the signal magnetic field is λ, n is an integer, and m is an odd number, It can be seen that the MR elements may be arranged apart from each other.

第10図は本発明に係る磁気的位置検出装置の他の実施
例を示す磁気媒体3と磁気センサ4の取合説明図、第11
図は第10図に示す磁気センサ4の電気回路図であり、本
実施例においては、MR素子4個で第5次および第3次高
調波を打ち消す場合を示した。
FIG. 10 is an explanatory view of the combination of the magnetic medium 3 and the magnetic sensor 4 showing another embodiment of the magnetic position detecting device according to the present invention, and FIG.
The drawing is an electric circuit diagram of the magnetic sensor 4 shown in FIG. 10. In the present embodiment, the case where four MR elements cancel the fifth and third harmonics is shown.

磁気媒体3と磁気センサ4の取合いを示す第10図にお
いて、磁気センサ4は、MR素子R11,R12,R21,R22で構成
され、MR素子R11に対し、R12はλ/6離して配置されてお
り、またR21離して配置されている。さらにR21とR22は、λ/6離して
配置されている。そして、第11図において、前記した4
個のMR素子のうち、R11とR21,R12とR22を電源に直列接
続し、その中点a1,a2より出力を得て、それぞれを差動
増幅器OPA2で加え合わせた出力を端子P01から得る。MR
素子R11とR21,R12とR22は、それぞれ の位相差があり、したがって第5次高調波を打ち消すよ
うに動作する。また、R11とR12,R21とR22は、λ/6位相
差があり、したがって第3次高調波を打ち消すように動
作し、その結果、端子P0fからは、第3次および第5次
高調波のない出力を得ることが可能となる。
In FIG. 10 showing the connection between the magnetic medium 3 and the magnetic sensor 4, the magnetic sensor 4 is composed of MR elements R 11 , R 12 , R 21 and R 22 , and for the MR element R 11 , R 12 is λ / They are placed 6 apart, and the R 21 They are placed apart. Furthermore, R 21 and R 22 are placed λ / 6 apart. Then, in FIG. 11, the above-mentioned 4
Of the MR elements, R 11 and R 21 , R 12 and R 22 are connected in series to the power supply, and the output is obtained from the midpoints a 1 and a 2 and added together by the differential amplifier OPA2. From terminal P 01 . MR
The elements R 11 and R 21 , R 12 and R 22 are respectively , And therefore operates to cancel the fifth harmonic. Further, R 11 and R 12 , and R 21 and R 22 have a λ / 6 phase difference, and therefore operate to cancel the third harmonic, and as a result, the third and third harmonics are output from the terminal P 0f . It is possible to obtain an output without the fifth harmonic.

第12図(a)および(b)はいずれも第10図の磁気セ
ンサ4を第11図と異なる結線態様で示した電気回路図で
あり、第12図(a)は、第10図に示すMR素子をブリッジ
接続した例である。そして、第12図(a)に示す結線例
によれば、MR素子R11とR21およびR22とR12でそれぞれ第
5次高調波を打ち消した波形を出力端子e9とe10から得
られる。また、第12図(a)にあっては、MR素子R11とR
22およびR21とR12でそれぞれ第3次高調波を打ち消すも
のであり、したがってブリッジ出力には、正弦波出力が
得られる。第12図(b)は、MR素子R11とR12,R21とR22
をそれぞれ直列接続したものを、電源Vに直列接続して
あり、各辺で第3次高調波を打ち消し、出力端子P02
上下、すなわちR11,R12とR21,R22で第5次高調波を打ち
消すので、出力端子P02には、正弦波出力が得られる。
12 (a) and 12 (b) are both electric circuit diagrams showing the magnetic sensor 4 of FIG. 10 in a connection mode different from that of FIG. 11, and FIG. 12 (a) is shown in FIG. This is an example of bridge connection of MR elements. Then, according to the connection example shown in FIG. 12 (a), the waveforms in which the fifth harmonics are canceled by the MR elements R 11 and R 21 and R 22 and R 12 are obtained from the output terminals e 9 and e 10 , respectively. To be Further, in FIG. 12 (a), MR elements R 11 and R
22 and R 21 and R 12 cancel the third harmonic, respectively, so that a sinusoidal output is obtained at the bridge output. FIG. 12 (b) shows MR elements R 11 and R 12 , R 21 and R 22.
Are connected in series to the power supply V, cancel out the third harmonics on each side, and the fifth side is above and below the output terminal P 02 , that is, at R 11 , R 12 and R 21 , R 22 . Since the second harmonic is canceled, a sine wave output is obtained at the output terminal P 02 .

第13図および第14図はそれぞれ本発明に係る磁気的位
置検出装置のさらに他の実施例を示す磁気媒体3と磁気
センサ4の取合説明図であり、第13図はMR素子R11
R12,R21とR22をそれぞれλ/10離し、R11とR21,R12とR22
は、λ/2+λ/6離して配置した例である。そして、第13
図に示すMR素子の結線態様は、前記第11図および第12図
の場合と同じでよく、第10図の実施例における第3次高
調波と第5次高調波が入れ替ったと考えることができ
る。すなわち、これを、第11図の回路を参照して説明す
ると、第13図の磁気センサ4は、第3次高調波をR11とR
21およびR12とR22で打ち消し、出力a1の信号とa2の信号
である第5次高調波を打ち消すように動作する。また、
第13図の磁気センサ4を第12図(a)のように結線した
場合、前記第13図の磁気センサ4は、MR素子R11とR21
よびR22とR12で第3次高調波を打ち消し、ブリッジ出力
によって第5次高調波を打ち消す。さらに、第13図の磁
気センサ4を第12図(b)のように結線した場合、第13
図の磁気センサ4は、MR素子R11とR12およびR21とR22
第5次高調波を打ち消し、出力端子P02の上下、すなわ
ちMR素子R11,R12とR21とR22で第3次高調波を打ち消
す。
Figure 13 and Figure 14 is a Togo explanatory view of the magnetic medium 3 and the magnetic sensor 4 showing still another embodiment of the magnetic position detecting apparatus according to the present invention, respectively, FIG. 13 and MR element R 11
R 12 , R 21 and R 22 are separated by λ / 10, R 11 and R 21 , R 12 and R 22
Is an example in which they are arranged at a distance of λ / 2 + λ / 6. And thirteenth
The wiring mode of the MR element shown in the figure may be the same as in the case of FIG. 11 and FIG. 12, and it can be considered that the third harmonic and the fifth harmonic in the embodiment of FIG. 10 are exchanged. it can. That is, this, referring to the circuit of Figure 11, the magnetic sensor 4 of FIG. 13 is a third harmonic wave and R 11 R
21 and R 12 and R 22 cancel each other, and operate so as to cancel the fifth harmonic wave, which is the signal of the output a 1 and the signal of a 2 . Also,
When the magnetic sensor 4 of FIG. 13 is connected as shown in FIG. 12 (a), the magnetic sensor 4 of FIG. 13 has MR elements R 11 and R 21 and R 22 and R 12 which are the third harmonics. Is canceled, and the fifth harmonic is canceled by the bridge output. Furthermore, when the magnetic sensor 4 of FIG. 13 is connected as shown in FIG.
The magnetic sensor 4 shown in the figure cancels the fifth harmonic with the MR elements R 11 and R 12 and R 21 and R 22 , and above and below the output terminal P 02 , that is, the MR elements R 11 , R 12 and R 21 and R 22. Cancels the 3rd harmonic.

一方、第14図は、磁気センサ4の出力に第3次および
第5次高調波のみならず、第7次高調波が混入している
場合に、これらの3次高調波を同時に打ち消す場合を例
示した。そして、第14図において、MR素子R11,R12,R13,
R14間の配置、さらにはR21,R22,R23,R24間の配置は、第
2図の場合と同様である。しかし、R11とR21,R12とR22,
R13とR23,R14とR24の間隔は、図示のように、 位置を離して配置してある。ここで、前記のように配置
された磁気センサ4を第3図のように接続し、MR素子R
11とR21,R12とR22,R13とR23,R14とR24にる出力端子a,b,
c,dの出力を考える。MR素子R11による第7次高調波成分
とR21による第7次高調波成分は、丁度逆位相になって
おり、第3図のa点の出力va0からは、第7次高調波成
分が打ち消される。同様に、R12とR22,R13とR23,R14とR
24の関係から、b,c,d点の各出力vb0,vc0,vd0は、第7次
高調波分が含まれない第5図のvb0,vc0,vd0のようにな
る。したがって、第3図の出力端子P0には、第2図で説
明したように、第3次および第5次高調波を打ち消した
正弦波出力が得られる。また、第14図の磁気センサ4を
第6図および第7図のように接続した場合は、出力端子
P0の上側MR素子R11,R12,R13,R14と下側MR素子R21,R22,R
23,R24は、それぞれ 離れて配置してあるので、第7次高調波については逆位
相となっており、したがってその出力に第7次高調波は
現れず、また第3次および第5次高調波については、第
2図で説明したと同じように動作して、これら第3次お
よび第5次高調波を打ち消すので、その出力v0として、
正弦波出力を得ることができる。同様に、第14図の磁気
センサ4を第9図(a)のように接続した場合は、ブリ
ッジの各辺R11とR13,R22とR24,R21とR23,R12とR14で第
3次高調波を打ち消し、R11,R13とR12,R14およびR21,R
23とR22,R24で第5次高調波を打ち消す。さらに、R11,R
12,R13,R14とR21,R22,R23,R24で第7次高調波を打ち消
す。また、第14図の磁気センサ4を第9図(b),
(c),(d)のようにブリッジ接続した場合も、同様
に動作して、第3次および第5次高調波、さらには第7
次高調波を打ち消して、その出力に正弦波出力を得るこ
とができる。
On the other hand, FIG. 14 shows a case in which not only the third and fifth harmonics but also the seventh harmonic are mixed in the output of the magnetic sensor 4 and the third harmonics are canceled at the same time. Illustrated. Then, in FIG. 14, MR elements R 11 , R 12 , R 13 ,
The arrangement between R 14 , and further the arrangement between R 21 , R 22 , R 23 , and R 24 are the same as in the case of FIG. But R 11 and R 21 , R 12 and R 22 ,
The intervals between R 13 and R 23 , R 14 and R 24 are as shown in the figure. They are located apart from each other. Here, the magnetic sensor 4 arranged as described above is connected as shown in FIG.
11 and R 21 , R 12 and R 22 , R 13 and R 23 , R 14 and R 24 output terminals a, b,
Consider the outputs of c and d. The 7th harmonic component due to MR element R 11 and the 7th harmonic component due to R 21 are just in opposite phase, and from the output v a0 at point a in Fig. 3, the 7th harmonic component Is canceled. Similarly, R 12 and R 22 , R 13 and R 23 , R 14 and R
From the relationship of 24 , each output v b0 , v c0 , v d0 at point b, c, d becomes like v b0 , v c0 , v d0 in Fig. 5 that does not include the 7th harmonic component. . Therefore, at the output terminal P 0 in FIG. 3, a sine wave output in which the third and fifth harmonics are canceled is obtained as described in FIG. When the magnetic sensor 4 of FIG. 14 is connected as shown in FIGS. 6 and 7, the output terminal
Upper MR element R 11 , R 12 , R 13 , R 14 of P 0 and lower MR element R 21 , R 22 , R
23 and R 24 are respectively Since they are placed apart, they are out of phase with respect to the 7th harmonic, so the 7th harmonic does not appear at its output, and the 3rd and 5th harmonics have the second harmonic. It operates in the same way as described in the figure and cancels these third and fifth harmonics, so that its output v 0 is
A sine wave output can be obtained. Similarly, when the magnetic sensor 4 of FIG. 14 is connected as shown in FIG. 9 (a), each side of the bridge R 11 and R 13 , R 22 and R 24 , R 21 and R 23 and R 12 The third harmonic is canceled by R 14 , and R 11 , R 13 and R 12 , R 14 and R 21 , R
The 5th harmonic is canceled by 23 , R 22 and R 24 . In addition, R 11 , R
The seventh harmonic is canceled by 12 , R 13 , R 14 and R 21 , R 22 , R 23 , R 24 . In addition, the magnetic sensor 4 shown in FIG.
Even in the case of the bridge connection as in (c) and (d), the same operation is performed, and the third and fifth harmonics, and further the seventh harmonic
It is possible to cancel the second harmonic and obtain a sine wave output at its output.

以上述べたように各高調波の位相が逆位相となる条件
を満足すれば、本発明で達しようとする所期の目的を達
成することができる。そして、図示実施例の場合、第3
次高調波を打ち消すためには、MR素子をλ/6ずらすこと
が基本となり、nを整数、mを奇数とすると、(n±m/
6)λ位置をずらしてMR素子を配置すればよいことが分
る。そして、このことは、図示実施例の場合、第5次お
よび第7次高調波についても同様のことが言えるもので
あり、先の第1図〜第9図を用いて説明した実施例、さ
らには第10図〜第14図を用いて説明した実施例を含め
て、一般式として、高調波の次数をkとすると、 位置を離してMR素子を配置すればよいことが分かる。
As described above, if the condition that the phases of the respective harmonics are opposite phases is satisfied, the intended purpose to be achieved by the present invention can be achieved. In the illustrated embodiment, the third
In order to cancel the second harmonic, it is basically necessary to shift the MR element by λ / 6. If n is an integer and m is an odd number, (n ± m /
6) It can be seen that the MR element can be arranged by shifting the λ position. The same can be said for the fifth and seventh harmonics in the case of the illustrated embodiment, which is the same as the embodiment described with reference to FIGS. 1 to 9 above. Including the embodiments described with reference to FIGS. 10 to 14, as a general formula, if the harmonic order is k, It can be seen that the MR elements may be arranged apart from each other.

なお、図示実施例においては、第1図に示すように、
移動体1として回転ドラムを用いた場合について例示し
たが、この回転ドラムをプラスチックマグネットで成形
することに問題はなく、また回転ドラムに代えて、回転
ディスクを用いるようにしてもよい。さらに、図示実施
例においては、回転体の位置検出をおこなう場合につい
て例示したが、本発明装置は、回転体以外に、直線運動
する機器の位置検出に用いることもできる。
In the illustrated embodiment, as shown in FIG.
Although the case where the rotating drum is used as the moving body 1 has been illustrated, there is no problem in molding this rotating drum with a plastic magnet, and a rotating disk may be used instead of the rotating drum. Furthermore, in the illustrated embodiment, the case where the position of the rotating body is detected has been illustrated, but the device of the present invention can also be used for detecting the position of a linearly moving device in addition to the rotating body.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上に述べたように、本発明は、移動体あるいは固定
体の一方に設けられ、かつ移動方向に沿って並ぶように
所定の間隔で連続的に配列される多数の信号磁界用小磁
極と、前記信号磁界用小磁極に対向するように前記固定
体あるいは移動体の一方に設けられ、かつ信号磁界用小
磁極の信号磁界に感応してその信号磁界が大きくなるに
したがって内部抵抗が低下するように変化する複数の磁
気抵抗効果素子とを備え、前記磁界抵抗効果素子の長手
方向が前記信号磁界用小磁極の配列方向と直交するよう
にするとともに複数の磁気抵抗効果素子が互いに間隔を
保って平行に並ぶように磁気抵抗効果素子を配置し、複
数の磁気抵抗効果素子の内部抵抗変化による電気的な出
力信号に基づいて移動体あるいは固定体の位置を検出す
る磁気的位置検出装置において、前記磁気抵抗効果素子
の感応する前記信号磁界が大きくなったところで内部抵
抗の低下が鈍る抵抗変化飽和状態を来すように、前記磁
気抵抗効果素子を、前記信号磁界用小磁極に近接して配
置し、前記出力信号の出力基本波に対する少なくとも一
つの奇数高調波成分を互いに逆位相で打ち消して相殺す
るように、次のような間隔Pで複数の磁気抵抗効果素子
を配置した磁気的位置検出装置にある。
As described above, the present invention is provided on one of the moving body or the fixed body, and a large number of small magnetic fields for signal magnetic fields continuously arranged at a predetermined interval so as to be arranged along the moving direction, It is provided on one of the fixed body or the moving body so as to face the small magnetic pole for signal magnetic field, and the internal resistance decreases as the signal magnetic field increases in response to the signal magnetic field of the small magnetic pole for signal magnetic field. A plurality of magnetoresistive effect elements, the longitudinal direction of the magnetic field effect element is orthogonal to the arrangement direction of the small magnetic poles for the signal magnetic field, and the plurality of magnetoresistive effect elements are spaced from each other. A magnetic position detecting device in which magnetoresistive effect elements are arranged in parallel and the position of a moving body or a fixed body is detected based on an electrical output signal due to changes in internal resistance of a plurality of magnetoresistive effect elements. In, when the signal magnetic field sensed by the magnetoresistive effect element becomes large, the magnetoresistive effect element is placed close to the small magnetic pole for the signal magnetic field so that a resistance change saturation state in which the decrease in internal resistance is slowed down is brought about. Magnetic position in which a plurality of magnetoresistive effect elements are arranged at the following intervals P so as to cancel and cancel at least one odd harmonic component with respect to the output fundamental wave of the output signal in opposite phases. It is in the detector.

λ:信号磁界用小磁極の間隔 k:奇数高調波次数 n:整数 m:奇数(但し、kと一致する場合は除く) そして、本発明によれば、高分解能を志向する磁気的
位置検出装置において、スペーシングに対する振幅変化
が少なく、かつ出力信号としては大きな出力が得られ、
しかも抵抗変化の飽和による奇数高調波成分が除去され
る、歪みの少ない正弦波成分を得ることができる。
λ: spacing between small magnetic poles for signal magnetic field k: odd harmonic order n: integer m: odd number (except when k matches) And according to the present invention, a magnetic position detecting device aiming at high resolution. , There is little change in amplitude with respect to spacing, and a large output is obtained as an output signal.
Moreover, it is possible to obtain a sinusoidal wave component with less distortion, in which odd harmonic components due to saturation of resistance change are removed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明に係る磁気的位置検出装置の一実施例を
示す磁気媒体3と磁気センサ4の取合説明図、第2図は
第1図に示す磁気媒体3の展開図、第3図は第1図およ
び第2図に示す磁気センサ4の電気回路図、第4図は第
1図および第2図に示す磁気センサ4を構成する磁気抵
抗効果素子(MR素子)の動作特性線図、第5図は第1図
および第2図に示す位置検出装置によって得られた各種
信号波形図、第6図および第7図はいずれも第1図,第
2図の磁気センサ4を第3図と異なる結線態様で示した
電気回路図、第8図は第6図,第7図に示す電気結線に
よって得られた各種信号波形図、第9図は第1図,第2
図の磁気センサ4を第3図,第6図,第7図と異なる結
線態様で示した電気回路図、第10図は本発明に係る磁気
的位置検出装置の他の実施例を示す磁気媒体3と磁気セ
ンサ4の取合説明図、第11図は第10図に示す磁気センサ
の電気回路図、第12図は第10図の磁気センサ4を第11図
と異なる結線態様で示した電気回路図、第13図および第
14図はそれぞれ本発明に係る磁気的位置検出装置のさら
に他の実施例を示す磁気媒体3と磁気センサ4の取合説
明図、第15図は磁気的位置検出装置のスペーシングに対
する出力電圧特性線図である。 2……移動体(回転ドラム)、3……磁気媒体(信号磁
界用小磁極)、4……磁気センサ。
FIG. 1 is an explanatory view of a combination of a magnetic medium 3 and a magnetic sensor 4 showing an embodiment of a magnetic position detecting device according to the present invention, and FIG. 2 is a development view of the magnetic medium 3 shown in FIG. 1 is an electric circuit diagram of the magnetic sensor 4 shown in FIGS. 1 and 2, and FIG. 4 is an operating characteristic line of a magnetoresistive effect element (MR element) constituting the magnetic sensor 4 shown in FIGS. 1 and 2. FIGS. 5 and 5 are various signal waveform diagrams obtained by the position detecting device shown in FIGS. 1 and 2, and FIGS. 6 and 7 show the magnetic sensor 4 shown in FIGS. An electric circuit diagram shown in a connection mode different from that of FIG. 3, FIG. 8 is a waveform diagram of various signals obtained by the electric connection shown in FIGS. 6 and 7, and FIG. 9 is FIG. 1 and FIG.
FIG. 10 is an electric circuit diagram showing the magnetic sensor 4 shown in FIG. 3, 6, and 7 in a connection mode different from that shown in FIGS. 3, 6 and 7, and FIG. 10 is a magnetic medium showing another embodiment of the magnetic position detecting device according to the present invention. 11 is an electric circuit diagram of the magnetic sensor shown in FIG. 10, and FIG. 12 is an electric circuit diagram showing the magnetic sensor 4 of FIG. 10 in a connection mode different from that of FIG. Circuit diagram, Figure 13 and Figure
FIG. 14 is an explanatory view of the combination of the magnetic medium 3 and the magnetic sensor 4 showing still another embodiment of the magnetic position detecting device according to the present invention, and FIG. 15 is an output voltage characteristic with respect to spacing of the magnetic position detecting device. It is a diagram. 2 ... Moving body (rotating drum), 3 ... Magnetic medium (small magnetic pole for signal magnetic field), 4 ... Magnetic sensor.

フロントページの続き (72)発明者 川又 昭一 日立市久慈町4026番地 株式会社日立製 作所日立研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−29611(JP,A) 特開 昭60−135768(JP,A)Front page continuation (72) Inventor Shoichi Kawamata 4026 Kujimachi, Hitachi City Hitachi Ltd. Hitachi Research Laboratory (56) References JP-A-60-29611 (JP, A) JP-A-60-135768 (JP , A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】移動体あるいは固定体の一方に設けられ、
かつ移動方向に沿って並ぶように所定の間隔で連続的に
配列される多数の信号磁界用小磁極と、前記信号磁界用
小磁極に対向するように前記固定体あるいは移動体の一
方に設けられ、かつ信号磁界用小磁極の信号磁界に感応
してその信号磁界が大きくなるにしたがって内部抵抗が
低下するように変化する複数の磁気抵抗効果素子とを備
え、 前記磁気抵抗効果素子の長手方向が前記信号磁界用小磁
極の配列方向と直交するようにするとともに複数の磁気
抵抗効果素子が互いに間隔を保って平行に並ぶように磁
気抵抗効果素子を配置し、複数の磁気抵抗効果素子の内
部抵抗変化による電気的な出力信号に基づいて移動体あ
るいは固定体の位置を検出する磁気的位置検出装置にお
いて、 前記磁気抵抗効果素子の感応する前記信号磁界が大きく
なったところで内部抵抗の低下が鈍る抵抗変化飽和状態
を来すように、前記磁気抵抗効果素子を、前記信号磁界
用小磁極に近接して配置し、 前記出力信号の出力基本波に対する少なくとも一つの奇
数高調波成分を互いに逆位相で打ち消して相殺するよう
に、次のような間隔Pで複数の磁気抵抗効果素子を配置
したことを特徴とする磁気的位置検出装置。 λ:信号磁界用小磁極の間隔 k:奇数高調波次数 n:整数 m:奇数(但し、kと一致する場合は除く)
1. A movable body or a fixed body, which is provided
Further, a large number of small magnetic field magnetic poles are continuously arranged at a predetermined interval so as to be aligned along the moving direction, and one of the fixed body or the movable body is provided so as to face the small magnetic field magnetic poles. And a plurality of magnetoresistive effect elements that are sensitive to the signal magnetic field of the small magnetic pole for signal magnetic field and change so that the internal resistance decreases as the signal magnetic field increases, and the longitudinal direction of the magnetoresistive effect element is The magnetoresistive effect elements are arranged so as to be orthogonal to the arrangement direction of the small magnetic poles for the signal magnetic field, and the plurality of magnetoresistive effect elements are arranged in parallel with each other at intervals, and the internal resistance of the plurality of magnetoresistive effect elements In a magnetic position detecting device for detecting the position of a moving body or a fixed body based on an electric output signal due to a change, the signal magnetic field sensitive to the magnetoresistive effect element becomes large. By the way, the magnetoresistive effect element is arranged close to the small magnetic pole for the signal magnetic field so as to bring about a resistance change saturation state in which the decrease of the internal resistance becomes dull, and at least one odd harmonic of the output fundamental wave of the output signal is arranged. A magnetic position detecting device characterized in that a plurality of magnetoresistive effect elements are arranged at an interval P as described below so as to cancel and cancel wave components in mutually opposite phases. λ: Interval between small magnetic poles for signal magnetic field k: Odd harmonic order n: Integer m: Odd (However, when it matches with k)
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