JPH01156620A - 回転数検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、例えば多回転アブソリュートロークリエン
コーダ等に使用される回転数検出装置に関する。

（ロ）従来の技術 従来、多回転アブソリュートロータリエンコーダにおい
て、回転コード板の回転数を検出するのに、回転コード
板の周方向に所定角度分だけ、磁石を取付け、この磁石
の磁力をリードスイッチで検出し、リードスイッチの動
作回数をカウンタで計数する技術や、回転板にスリット
を形成し、このスリットをフォトセンサで検出し、この
検出出力をカウンタで計数する技術等が採用されている
。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 上記した従来の技術のうち、リードスイッチを用いるも
のは、リードスイッチ自体の、接点の０Ｎ１０　Ｆ　Ｆ
による機械的寿命が短いため、装置がリードスイッチの
寿命に制限されるという問題があった。また、フォトセ
ンサを用いるものは、停電時の対策として、バックアッ
プするのに、発光素子等を駆動する゛関係上、消費電流
が大きく電源部が大型化するという問題があった。

この発明は、上記問題点に着目してなされたものであっ
て、機械接触部をなくし、長寿命で、しかも消費電流が
小さく、電源部を小型化できる回転数検出装置を提供す
ることを目的としている。

（ニ）問題点を解決するための手段 この発明の回転数検出装置は、 ａ０回転体に装着されると磁石、 ｂ、この磁石の近傍に設けられ、磁石の磁界により抵抗
値の変化する第１の磁気抵抗効果素子、Ｃ０この第１の
磁気抵抗効果素子の抵抗値変化に応じた信号を増幅する
低消費電流型の演算増幅器、 ｄ、前記磁石の磁界の影響を受けない状態で、前記演算
増幅器に付設され、前記第１の磁気抵抗効果素子の温度
変化を補償する第２の磁気抵抗効果素子、 ｅ、前記演算増幅器の出力信号をカウントするカウンタ
、 とから構成されている。

（ホ）作用 この回転数検出装置では、回転体が回転すると、応じて
磁石も回転する。そのため、第１の磁気抵抗効果素子の
抵抗値が回転毎に変化し、この抵抗値変化に応じた信号
が演算増幅器で増幅される。

そして、回転数に対応したパルス数の信号が出力され、
カウンタでカウントされる。この装置において、温度の
変化により第１の抵抗効果素子の抵抗値が変換しても、
第２の磁気抵抗効果素子の抵抗値変化によって補償され
るので、温度誤差は軽減される。また、磁気抵抗効果素
子と低消費電流型の演算増幅器を用いているので、動作
時に流れる電流は比較的小さい。

（へ）実施例 以下実施例により、この発明をさらに詳細に説明する。

第１図は、この発明の一実施例を示す回転数検出装置の
ブロック図である。同図において、回転軸１に回転板２
が固設されており、回転板２の外周の半分、つまり１８
０°に亘り、磁石３が設けられている。また、回転板２
に近接して磁気抵抗効果素子４が設けられている。この
磁気抵抗効果素子４は、磁石３の磁気により、抵抗値が
変化する。従って、磁気抵抗効果素子４の抵抗値は、回
転板２が半回転する毎に、大と小に交互に変化するよう
になっている。この抵抗値の変化は、電圧信号に変換さ
れて、増幅段５で増幅され、コンパレータ６で波形整形
され、カウンタ７でカウントされる。なお、この装置は
、増幅段５、コンパレータ６及びカウンタ７を動作させ
るための通常の電源（図示せず）を有するほか、バック
アップ用の電源として、バッテリ８を（Ｈえている。ま
た、増幅段５には、磁気抵抗効果素子４の温度による抵
抗値変化を補償するための磁気抵抗効果素子９が接続さ
れている。この磁気抵抗効果素子９は磁石３の磁界の影
響を受けない位置に設置される。

この実施例装置の増幅段５及びコンパレータ６の具体的
な回路を第２図に示している。電源電圧Ｖ　ｃｃが抵抗
１６．１７で分圧され、その分圧点Ａとオペアンプ（演
算増幅器）５ａの反転入力端子（−）間に、磁気抵抗効
果素子４が接続され、分圧点Ａとオペアンプ５ａの非反
転入力端子（＋）間に、磁気抵抗効果素子９が接続され
ている。また、オペアンプ５ａの出力端と反転入力端子
（−）間に帰還抵抗１１が、オペアンプ５ａの非反転入
力端子（＋）とグランドＧＮＤ間に調整抵抗１２が接続
されている。

電源電圧Ｖ　ｃｃは、また、抵抗１３．１４によって分
圧され、分圧点Ｂの電圧が基準電圧として、オペアンプ
６ａの非反転入力端子（＋）に加えられている。一方、
オペアンプ５ａの出力端が、オペアンプ６ａの反転入力
端子（−）に接続されている。

また、オペアンプ６ａの出力端と、非反転入力端子（＋
）間に抵抗１５が接続されている。ここで、オペアンプ
５ａ、６ａは低消費電流のものが使用される。

ところで、磁気抵抗効果素子は、例えば　Ｉ、ＳｂのＭ
Ｒ素子の場合、温度変化による抵抗の変化率は−１〜−
２％程度であり、上記実施例装置において、磁気抵抗効
果素子４のみを使用すると、温度変化による抵抗変化で
、オペアンプ５ａの出力も変動し、誤動作の原因となる
ので、磁気抵抗効果素子９を用いて、温度補償を行うよ
うにしている。

今、磁気抵抗効果素子４．９の抵抗値をＭＲ，、ＭＲ２
とし、抵抗１１．１２の抵抗値をＲ，、Ｒ。

とすると、常温で磁気抵抗効果素子４に磁界が加えられ
ない状態で、 となるように調整抵抗１２を調整している。

分圧点Ａの電圧をｖＡとし、オペアンプ５ａの出力電圧
を■。、とすると、電圧■。、は次式で表わせる。

ここで、温度変化により、磁気抵抗効果素子４．９の抵
抗値ＭＲ，、ＭＲ，が、それぞれΔｒｌｓΔｒ２だけ、
変化したとすると、出力電圧Ｖ。ｕｔは、 ＭＨＩ　＋Δｒ。

となる。上記（１）式より １？、　＝Ｒ，・ＭＲ，／ＭＲ，なので、（３）式は、
となる。Ｍｌ？、／ＭＲ，−１であり、Δｒ、ζΔｒ２
なので、磁気抵抗効果素子が温度により、抵抗変化した
としても磁界がかかっていない状態では、常に出力電圧
Ｖ　ｏｕｔの温度変化が零であり、温度補償が作用する
安定した回路となる。

この実施例装置において、回転板２が回転すると、磁気
抵抗効果素子４の前面を、磁石３の部分と、非磁石部２
ａが交互に通過する。そのため、磁気抵抗効果素子４の
抵抗値ＭＲ，は、第２図に示すように半回転毎に大きく
変化し、これに応じて、オペアンプ５ａの出力も変化す
る。そして、このオペアンプ５ａの出力がコンパレーク
６を構成するオペアンプ６ａ−で波形整形され、オペア
ンプ６ａから、パルス信号が出力され、カウンタ７に入
力され、パルス数、つまり回転数が検出される。

この実施例装置では、オペアンプ５ａ、６ａとして、上
記したように低消費電流のものを使用するものであり、
低消費電流のオペアンプとして、すでに数μＡで動作す
るものが市販されており、装置の回路全体でも２０μ八
以下の消費電流で動作できる。それゆえ、小型のりチュ
ーム電池でも長時間バックアップすることかでき、電源
部が小型化できる。また、磁気抵抗効果素子は、機械的
接触部を持たず、寿命は半永久的であり、回路自体の寿
命が長く長時間使用しても出力特性の変動が少ない。

第４図は、この発明の他の実施例を示す回転数検出装置
のブロック図である。この実施例装置では、磁気抵抗効
果素子４ａと９ａが、同一のパッケージ１６上に形成さ
れ、しかも、磁気抵抗効果素子４ａと９ａのパターンが
直交配置されていて、併せて３端子の素子１７となって
いる。この磁気抵抗効果素子１７は、回転板に対し、第
１図の磁気抵抗効果素子４と同位置に配置される。そし
て、磁気抵抗効果素子４ａが磁石の磁気に感応する姿勢
で設置される。しかし、直交する磁気抵抗効果素子９ａ
は磁石の磁気に感応しない。その他の回路部の構成及び
動作は、第１図の実施例装置と同様である。

（ト）発明の効果 この発明によれば、磁気抵抗効果素子と低消費電流形の
演算増幅器で構成されるので、全体装置としても低消費
電力であり、バックアップ用の電源を小型化できる。ま
た、検出部に機械的接触部分を持たないので、長寿命の
ものを得ることができる。その上、回転数検出用の第１
の磁気抵抗効果素子の他に、温度補償用の第２の磁気抵
抗効果素子を備えるものであるから、温度変化によって
、誤動作することも回避できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示す回転数検出装置の
ブロック図、第２図は、同回転数検出装置を構成する増
幅段及びコンパレータをさらに具体的に示す回路図、第
３図は、同回転数検出装置の動作を説明するための波形
図、第４図は、この発明の他の実施例を示す回路数検出
装置のブロック図である。 ２：回転板　　３：磁石、 ４・４ａ：磁気抵抗効果素子（第１の）、５ａ：オペア
ンプ、７：カウンタ、 ９・９ａ：磁気抵抗効果素子（第２の）。 特許出願人　　　　　立石電機株式会社代理人　　弁理
士　　中　村　茂　信 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転体に装着されると磁石と、この磁石の近傍に
   設けられ、磁石の磁界により抵抗値の変化する第１の磁
   気抵抗効果素子と、この第１の磁気抵抗効果素子の抵抗
   値変化に応じた信号を増幅する低消費電流型の演算増幅
   器と、前記磁石の磁界の影響を受けない状態で、前記演
   算増幅器に付設され、前記第１の磁気抵抗効果素子の温
   度変化を補償する第２の磁気抵抗効果素子と、前記演算
   増幅器の出力信号をカウントするカウンタとを備えたこ
   とを特徴とする回転数検出装置。