JPH0264407A - 磁気式絶対位置エンコーダ - Google Patents
磁気式絶対位置エンコーダInfo
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- JPH0264407A JPH0264407A JP63215186A JP21518688A JPH0264407A JP H0264407 A JPH0264407 A JP H0264407A JP 63215186 A JP63215186 A JP 63215186A JP 21518688 A JP21518688 A JP 21518688A JP H0264407 A JPH0264407 A JP H0264407A
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING 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
- G01D5/00—Mechanical 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
- G01D5/12—Mechanical 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
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-
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- G01D5/24409—Interpolation using memories
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は磁気式絶対位置エンコーダに係り、特に工作機
械等を駆動するモータなどの回転軸の回転位ｎなどを絶
対位置として検出できる磁気式絶対位置エンコーダに関
する。
械等を駆動するモータなどの回転軸の回転位ｎなどを絶
対位置として検出できる磁気式絶対位置エンコーダに関
する。
〈従来技術〉
従来、絶対位置エンコーダとしては、光学式のものが多
く提案されている。光学式の絶対位置エンコーダは、１
回転当りのサイクル数が互いに異なった複数チャンネル
においてそれぞれ正弦波状および余弦波状出力が得られ
るように形成された回転コード板および固定コード板を
有している６各チヤンネルにおける正弦波状および余弦
波状出力は、該回転コード板の位置情報を構成するため
に、それぞれＡ／Ｄ変換器に入力されてデジタルデータ
（Ａ／Ｄ変換器出力）に変換される。その後、各チャン
ネルの正弦波状および余弦波状出力に対応するＡ／Ｄ変
換器出力であるデジタルデータは、チャンネル毎に合成
されて角度情報を記憶するＲＯＭのアドレス情報として
用いられると共に、該各チャンネルの１波長内に位置情
報が所定数内挿される。なお、各チャンネルにおける正
弦波状ならびに余弦波状出力は、４チヤンネルとすると
１回転当りに１．１６，２５６．・４０９６サイクル発
生し、それぞれ１λ正弦波、１６λ正弦波、２５６λ正
弦波、４０９６λ正弦波、ならびに１λ余弦波、１６λ
余弦波、２５６λ余弦波。
く提案されている。光学式の絶対位置エンコーダは、１
回転当りのサイクル数が互いに異なった複数チャンネル
においてそれぞれ正弦波状および余弦波状出力が得られ
るように形成された回転コード板および固定コード板を
有している６各チヤンネルにおける正弦波状および余弦
波状出力は、該回転コード板の位置情報を構成するため
に、それぞれＡ／Ｄ変換器に入力されてデジタルデータ
（Ａ／Ｄ変換器出力）に変換される。その後、各チャン
ネルの正弦波状および余弦波状出力に対応するＡ／Ｄ変
換器出力であるデジタルデータは、チャンネル毎に合成
されて角度情報を記憶するＲＯＭのアドレス情報として
用いられると共に、該各チャンネルの１波長内に位置情
報が所定数内挿される。なお、各チャンネルにおける正
弦波状ならびに余弦波状出力は、４チヤンネルとすると
１回転当りに１．１６，２５６．・４０９６サイクル発
生し、それぞれ１λ正弦波、１６λ正弦波、２５６λ正
弦波、４０９６λ正弦波、ならびに１λ余弦波、１６λ
余弦波、２５６λ余弦波。
４０９６λ余弦波と表現され、絶対位置を１／２１６回
転の分解能で検出できる６ 以上、例えば特願昭６３−１３２１４４号（昭和６３．
０５．３０出願）を参照されたい。
転の分解能で検出できる６ 以上、例えば特願昭６３−１３２１４４号（昭和６３．
０５．３０出願）を参照されたい。
〈発明が解決しようとする課題〉
ところで、従来は磁気式絶対位置エンコーダは採用され
ていなかった。以下にその理由を説明する。第６図は磁
気回転センサ（ＭＲセンサ）の構成図であり、図におい
て、６１は磁気ドラムであり、微小な多極性を構成する
磁性体６２が着磁されている。６３は磁気抵抗素子であ
り、磁気ドラム６１に近接配置され、磁性体６２の着磁
磁束を検出する。
ていなかった。以下にその理由を説明する。第６図は磁
気回転センサ（ＭＲセンサ）の構成図であり、図におい
て、６１は磁気ドラムであり、微小な多極性を構成する
磁性体６２が着磁されている。６３は磁気抵抗素子であ
り、磁気ドラム６１に近接配置され、磁性体６２の着磁
磁束を検出する。
磁気ドラム６１は、標準的には直径５０ｍｍの非磁性円
筒の側面に磁性塗料を焼付けたもので、ピッチ約１２０
μｍの多極着磁がなされている。
筒の側面に磁性塗料を焼付けたもので、ピッチ約１２０
μｍの多極着磁がなされている。
また、磁気抵抗素子６３は、ガラス上に形成されたパー
マロイ薄膜パターンの磁気抵抗素子本体と、電気回路を
作るための配線パターンとから構成される。本体パター
ンの形状寸法はドラムの着磁パターンに対応しており、
ドラムの回転量に従った出力信号を得ることができる。
マロイ薄膜パターンの磁気抵抗素子本体と、電気回路を
作るための配線パターンとから構成される。本体パター
ンの形状寸法はドラムの着磁パターンに対応しており、
ドラムの回転量に従った出力信号を得ることができる。
第７図を用いて磁気回転センサの動作原理を説明する。
磁気抵抗素子６３は、パターンの長手方向に電流を通ず
る時の電気抵抗値Ｒが、これと直行する磁界Ｈが存在す
る時に減少するという特性を有している。このため、磁
気抵抗素子６３のパターンを、第７図（ａ）に示すよう
に、ドラムの着磁パターンに対応させて配置すると、換
言すれば磁気抵抗素子６３ａ、６３ｂを互いにλ／４（
λは着磁パターンのピッチ）の位相をずらして配置する
と、磁気抵抗素子６３ａ、６３ｂの抵抗値が着磁パター
ンの移動に従って交互に小さくなり、第７図（ａ）に示
す状態では、磁気抵抗素子６３ａの俸抗値は小となり、
磁気抵抗素子６３ｂの抵抗値は大となる。この結果、第
７図（ｂ）に示す出力端子からはドラムの回転（すなわ
ち着磁パターンの移動）に従って、正弦波状の信号出力
を得ることができる。
る時の電気抵抗値Ｒが、これと直行する磁界Ｈが存在す
る時に減少するという特性を有している。このため、磁
気抵抗素子６３のパターンを、第７図（ａ）に示すよう
に、ドラムの着磁パターンに対応させて配置すると、換
言すれば磁気抵抗素子６３ａ、６３ｂを互いにλ／４（
λは着磁パターンのピッチ）の位相をずらして配置する
と、磁気抵抗素子６３ａ、６３ｂの抵抗値が着磁パター
ンの移動に従って交互に小さくなり、第７図（ａ）に示
す状態では、磁気抵抗素子６３ａの俸抗値は小となり、
磁気抵抗素子６３ｂの抵抗値は大となる。この結果、第
７図（ｂ）に示す出力端子からはドラムの回転（すなわ
ち着磁パターンの移動）に従って、正弦波状の信号出力
を得ることができる。
実際には、第８図に示すように、互いにλ／８ずれた２
つの第１の磁気抵抗素子６３．６３に対してそれぞれλ
／４ずれた位置に第２の磁気抵抗素子６３’ 、６３’
を配列すると共に、これらをブリッジ状に接続するこ
とによって、必要な正弦波状および余弦波状出力を得る
ようにしている。
つの第１の磁気抵抗素子６３．６３に対してそれぞれλ
／４ずれた位置に第２の磁気抵抗素子６３’ 、６３’
を配列すると共に、これらをブリッジ状に接続するこ
とによって、必要な正弦波状および余弦波状出力を得る
ようにしている。
上記の磁気回転センサでは磁性体６２の着磁ピ、ツチと
磁気抵抗素子６３の近接配置ギャップとの間には第９図
に示すように密接な相関関係がある。
磁気抵抗素子６３の近接配置ギャップとの間には第９図
に示すように密接な相関関係がある。
なお、図では着磁ピッチ１２０μｍに対して近接配置ギ
ャップの及ぼす影響を示している。すなわち、近接配置
ピッチが着磁ピッチより小さくなる程センサから得られ
る出力の歪が大きくなり、また着磁ピッチより大きくな
る程出力振幅が小さくなり、着磁ピッチにほぼ等しくな
った時に、歪の無い最大出力の正弦波、余弦波が得られ
る。以上から、磁気回転センサを用いて絶対位置エンコ
ーダを作成する場合において、従来の光学式絶対位置エ
ンコーダで採用していたｌλ、１６λ、２５６λ、４０
９６λの正弦波状および余弦波状信号を出力しようとす
ると、各チャンネルの着磁ピッチに差がありすぎて磁気
抵抗素子６３（あるいは６３′）の近接配置ギャップに
段差を設けなければならず構成上の問題が生じ、また、
磁気的に１回転当り低サイクルの（例えば１サイクル等
）の正弦波、余弦波信号を発生させる構成は技術的に実
現不可能であり、構造の簡単な磁気式による絶対位置エ
ンコーダを得ることができなかった。
ャップの及ぼす影響を示している。すなわち、近接配置
ピッチが着磁ピッチより小さくなる程センサから得られ
る出力の歪が大きくなり、また着磁ピッチより大きくな
る程出力振幅が小さくなり、着磁ピッチにほぼ等しくな
った時に、歪の無い最大出力の正弦波、余弦波が得られ
る。以上から、磁気回転センサを用いて絶対位置エンコ
ーダを作成する場合において、従来の光学式絶対位置エ
ンコーダで採用していたｌλ、１６λ、２５６λ、４０
９６λの正弦波状および余弦波状信号を出力しようとす
ると、各チャンネルの着磁ピッチに差がありすぎて磁気
抵抗素子６３（あるいは６３′）の近接配置ギャップに
段差を設けなければならず構成上の問題が生じ、また、
磁気的に１回転当り低サイクルの（例えば１サイクル等
）の正弦波、余弦波信号を発生させる構成は技術的に実
現不可能であり、構造の簡単な磁気式による絶対位置エ
ンコーダを得ることができなかった。
以上から本発明の目的は、磁気抵抗素子の近接配置ギャ
ップを均一としたうえで、低サイクルの正弦波、余弦波
信号を発生させることができ、移動体の絶対位置を検出
できる磁気式絶対位置エンコーダを提供することである
。
ップを均一としたうえで、低サイクルの正弦波、余弦波
信号を発生させることができ、移動体の絶対位置を検出
できる磁気式絶対位置エンコーダを提供することである
。
〈課題を解決するための手段〉
第１図は本発明の一実施例を示す磁気式絶対位置エンコ
ーダの構成図である。
ーダの構成図である。
１は磁気ドラム、２は円柱状の磁気ドラム側面に被着さ
れた磁性体、３は磁性体２が一定極性方向に着磁された
着磁トラック（チャンネル）、４は磁気抵抗素子、５は
位置算出回路である。
れた磁性体、３は磁性体２が一定極性方向に着磁された
着磁トラック（チャンネル）、４は磁気抵抗素子、５は
位置算出回路である。
〈作用〉
磁気ドラム１の回転軸方向に合わせて磁性体２の着磁極
性の向きを統一すると共に、磁気ドラム１の周方向に該
磁性体２を着磁して構成される着磁トラック３を、所望
とするサイクルの正弦波信号に応じて該回転軸方向に蛇
行させ、この着磁トラック３から磁気抵抗素子４により
正弦波信号Ｓｉｎθおよび該正弦波信号と９０°の位相
差を有する余弦波信号ｃｏｓθを取り出し、この正弦波
信号ｓｉｎθ、余弦波信号ｃｏｓθを用いて位置算出回
路５により１回転内の絶対位置を算出する。
性の向きを統一すると共に、磁気ドラム１の周方向に該
磁性体２を着磁して構成される着磁トラック３を、所望
とするサイクルの正弦波信号に応じて該回転軸方向に蛇
行させ、この着磁トラック３から磁気抵抗素子４により
正弦波信号Ｓｉｎθおよび該正弦波信号と９０°の位相
差を有する余弦波信号ｃｏｓθを取り出し、この正弦波
信号ｓｉｎθ、余弦波信号ｃｏｓθを用いて位置算出回
路５により１回転内の絶対位置を算出する。
〈実施例〉
第２図は磁気ドラムの着磁方法を説明するための図であ
る。
る。
図において、ｌは磁気ドラム、２は円柱状の磁気ドラム
側面に被着された磁性体、３は磁性体２が一定極性方向
に着磁された着磁トラック（チャンネル）、６は着磁ヘ
ッドである。
側面に被着された磁性体、３は磁性体２が一定極性方向
に着磁された着磁トラック（チャンネル）、６は着磁ヘ
ッドである。
磁気ドラム１は一定速度で回転させられており。
着磁ヘッド６は磁気ドラム１の回転に同期して周方向に
磁性体２をドラム上に着磁してゆく、なお、着磁される
磁性体２の着磁極性は、磁気ドラム１の回転軸方向に合
わせてＳ、Ｎの向きが統一されている。また１着磁に際
して着磁ヘッド６は、所望とするサイクル、例えば１回
転当り１サイクルの正弦波信号に応じて回転軸方向に上
下され、このことにより周方向に構成される着磁トラッ
ク３を１サイクル／回転で蛇行させる。
磁性体２をドラム上に着磁してゆく、なお、着磁される
磁性体２の着磁極性は、磁気ドラム１の回転軸方向に合
わせてＳ、Ｎの向きが統一されている。また１着磁に際
して着磁ヘッド６は、所望とするサイクル、例えば１回
転当り１サイクルの正弦波信号に応じて回転軸方向に上
下され、このことにより周方向に構成される着磁トラッ
ク３を１サイクル／回転で蛇行させる。
以下、第３図を参照して本発明による正弦波信号出力動
作を説明する。なお、第３図（ａ）は磁気抵抗素子と着
磁トラックとの位置関係を示す磁気ドラムの展開図、第
３図（ｂ）は同図（ａ）に示した位置関係での抵抗値の
変化説明図、第３図（ｃ）は磁気抵抗素子の出力波形図
である。
作を説明する。なお、第３図（ａ）は磁気抵抗素子と着
磁トラックとの位置関係を示す磁気ドラムの展開図、第
３図（ｂ）は同図（ａ）に示した位置関係での抵抗値の
変化説明図、第３図（ｃ）は磁気抵抗素子の出力波形図
である。
第１図に示した磁気抵抗素子４は、正弦波信号ｓｉｎθ
を取り出す第１の磁気抵抗素子と、この第１の磁気抵抗
素子から得られる正弦波信号と９０°の位相差を有する
余弦波信号ｃｏｓθを取り出す第２の磁気抵抗素子とを
有している。第３図（ａ）に示すセンサ４ａ、４ｂは第
１の磁気抵抗素子を構成している。前述したように、磁
気抵抗素子は、素子パターンＰａ 、Ｐｂの長手方向に
電流を通ずる時の電気抵抗値Ｒａ 、Ｒｂが、これと直
行する磁界Ｈが存在する時に減少するという特性を有し
ている。このため、センサ４ａ、４ｂの素子パターンＰ
ａ 、Ｐｂを、第３図（ａ）に示すように磁気ドラム１
の着磁トラック３に対応させて配置すると、センサ４ａ
、４ｂの抵抗値Ｒａ 、Ｒｂが着磁トラック３の移動に
従って交互に小さくなる。
を取り出す第１の磁気抵抗素子と、この第１の磁気抵抗
素子から得られる正弦波信号と９０°の位相差を有する
余弦波信号ｃｏｓθを取り出す第２の磁気抵抗素子とを
有している。第３図（ａ）に示すセンサ４ａ、４ｂは第
１の磁気抵抗素子を構成している。前述したように、磁
気抵抗素子は、素子パターンＰａ 、Ｐｂの長手方向に
電流を通ずる時の電気抵抗値Ｒａ 、Ｒｂが、これと直
行する磁界Ｈが存在する時に減少するという特性を有し
ている。このため、センサ４ａ、４ｂの素子パターンＰ
ａ 、Ｐｂを、第３図（ａ）に示すように磁気ドラム１
の着磁トラック３に対応させて配置すると、センサ４ａ
、４ｂの抵抗値Ｒａ 、Ｒｂが着磁トラック３の移動に
従って交互に小さくなる。
すなわち、第３図（ｂ）に示すように、Ａ位置ではセン
サ４ａの抵抗値Ｒａは小となり、センサ４ｂの抵抗値Ｒ
ｂは大となる。また、Ｂ位置ではセンサ４ａの抵抗値Ｒ
ａは大となり、センサ４ｂの抵抗値Ｒｂは小となる。こ
の結果、第３図（ｃ）に示すように出力端子からはドラ
ムの回転（すなわち着磁トラックの蛇行）に従って、正
弦波状の信号出力を得ることができる。
サ４ａの抵抗値Ｒａは小となり、センサ４ｂの抵抗値Ｒ
ｂは大となる。また、Ｂ位置ではセンサ４ａの抵抗値Ｒ
ａは大となり、センサ４ｂの抵抗値Ｒｂは小となる。こ
の結果、第３図（ｃ）に示すように出力端子からはドラ
ムの回転（すなわち着磁トラックの蛇行）に従って、正
弦波状の信号出力を得ることができる。
本発明の磁気式絶対位置エンコーダは、磁気ドラム１に
所望とするサイクルの正弦波信号に応じて回転軸方向に
蛇行させた４チヤンネルの着磁トラックが設けられ、第
１着磁トラックＣＨ，から１回転当り１サイクル（１λ
）の正弦波、余弦波信号が、第２着磁トラックＣＨ２か
ら１回転当り１６サイクル（１６λ）の正弦波、余弦波
信号が。
所望とするサイクルの正弦波信号に応じて回転軸方向に
蛇行させた４チヤンネルの着磁トラックが設けられ、第
１着磁トラックＣＨ，から１回転当り１サイクル（１λ
）の正弦波、余弦波信号が、第２着磁トラックＣＨ２か
ら１回転当り１６サイクル（１６λ）の正弦波、余弦波
信号が。
第２着磁トラックＣＨ２から１回転当り２５６サイクル
（２５６λ）の正弦波、余弦波信号が、第２着磁トラッ
クＣＨ２から１回転当り４０９６サイクル（４０９６λ
）の正弦波、余弦波信号が得られるように着磁されてい
る。
（２５６λ）の正弦波、余弦波信号が、第２着磁トラッ
クＣＨ２から１回転当り４０９６サイクル（４０９６λ
）の正弦波、余弦波信号が得られるように着磁されてい
る。
第４図は第１図に示した位置算出回路の要部ブロック図
である。
である。
第４図には、第２着磁トラックＣＨ２（ｉλで表され、
１回転当りに１サイクルの正弦波状出力が得られる）に
加えて、第２着磁トラックＣＨ２ないし第４着磁トラッ
クＣＨ４（１６λ、２５６λ、４０９６λで表される）
が設けられ、これら各着磁トラックからの正弦波信号１
λｓｉｎ 、 １６λｓｉｎ、２５６λｓｉｎ、４０９
６λｓｉｎ 、ならびに該各正弦波信号とそれぞれ電気
的に９０°位相差を有する余弦波信号１λｃｏｓ 、
１６λｃｏｓ 、 ２５６λｃｏｓ、４０９６λｃｏｓ
が入力される場合が示されている。
１回転当りに１サイクルの正弦波状出力が得られる）に
加えて、第２着磁トラックＣＨ２ないし第４着磁トラッ
クＣＨ４（１６λ、２５６λ、４０９６λで表される）
が設けられ、これら各着磁トラックからの正弦波信号１
λｓｉｎ 、 １６λｓｉｎ、２５６λｓｉｎ、４０９
６λｓｉｎ 、ならびに該各正弦波信号とそれぞれ電気
的に９０°位相差を有する余弦波信号１λｃｏｓ 、
１６λｃｏｓ 、 ２５６λｃｏｓ、４０９６λｃｏｓ
が入力される場合が示されている。
１工ないし１４はそれぞれ正弦波信号１λｓｉｎないし
４０９６λｓｉｎを増幅する増幅器、２１ないし２４は
それぞれ該増幅器１１ないし１４の出力側に接続さ九た
着磁トラック選択用のアナログスイッチ、１６ないし１
９はそれぞれ余弦波信号１λｃｏｓないし４０９６λｃ
ｏｓを増幅する増幅器。
４０９６λｓｉｎを増幅する増幅器、２１ないし２４は
それぞれ該増幅器１１ないし１４の出力側に接続さ九た
着磁トラック選択用のアナログスイッチ、１６ないし１
９はそれぞれ余弦波信号１λｃｏｓないし４０９６λｃ
ｏｓを増幅する増幅器。
２６ないし２９はそれぞれ増幅器１６ないし１９の出力
側に接続された着磁トラック選択用のアナログスイッチ
である。
側に接続された着磁トラック選択用のアナログスイッチ
である。
今、磁気ドラム１の角度情報を検出するに当っては、ま
ずスイッチ２１と２６とがオンとされる。
ずスイッチ２１と２６とがオンとされる。
これにより磁気抵抗素子３からの正弦波信号４０９６λ
ｓｉｎおよび余弦波信号４０９６λｃｏｓは対応する増
幅器１１．１６で増幅された後、スイッチ２１．２６を
通過し、それぞれＡ／Ｄ変換器３１．３２に入力される
。各Ａ／Ｄ変換器３１，３２は入力信号を必要とする分
解能に応じて所定ビットのデジタルデータに変換し、こ
れらのデジタルデータ（いわゆるｓｉｎデータＸｓおよ
びｃＯＳデータＸｃ ）をＲＯＭ４１にそのアドレス入
力（例えばロウおよびコラムアドレス入力）として供給
する。ＲＯＭ４１には、指定されたアドレス（アドレス
はｓｉｎデータＸｓおよびｃｏｓデータＸｃによって指
定される）に応じて、ｊａｎ−” Ｘｓ ／ Ｘｃに適
当な定数を掛けた値が２進数に変換されて記憶されてい
る。
ｓｉｎおよび余弦波信号４０９６λｃｏｓは対応する増
幅器１１．１６で増幅された後、スイッチ２１．２６を
通過し、それぞれＡ／Ｄ変換器３１．３２に入力される
。各Ａ／Ｄ変換器３１，３２は入力信号を必要とする分
解能に応じて所定ビットのデジタルデータに変換し、こ
れらのデジタルデータ（いわゆるｓｉｎデータＸｓおよ
びｃＯＳデータＸｃ ）をＲＯＭ４１にそのアドレス入
力（例えばロウおよびコラムアドレス入力）として供給
する。ＲＯＭ４１には、指定されたアドレス（アドレス
はｓｉｎデータＸｓおよびｃｏｓデータＸｃによって指
定される）に応じて、ｊａｎ−” Ｘｓ ／ Ｘｃに適
当な定数を掛けた値が２進数に変換されて記憶されてい
る。
すなわち１例えば金入力された正弦波信号４０９６λｓ
ｉｎが０．５ｖであるとし、一方余弦波信号４０９６λ
ｃｏｓも０．５Ｖであるとすると、これら各信号がそれ
ぞれＡ／Ｄ変換器３１，３２で所定のデジタル量１例え
ばｒｏ １００Ｊに変換される（すなわちＲＯＭ４１に
入力されるｓｉｎデータＸｓおよびｃｏｓデータＸｃが
共にｒｏ Ｌ ＯＯＪとされる）、従って、かかるｓｊ
ｎデータＸｓおよびｃｏｑデータＸｃがアドレス（Ｈ号
として入力された場合、対応するアドレスに記憶される
ＲＯＭのデータは、ｊａｎ−’ ｌ ＝ ４５°に定数
として１／３６０を掛けて得られた値（＝１／８）を適
当なビット数の２進数、例えば１０ビツトの２進数「０
０１０００００００Ｊに変換したものである。なお、Ｒ
ＯＭ４１から読み取られた１０ビツトデータはラッチ回
路５１にラッチされる。
ｉｎが０．５ｖであるとし、一方余弦波信号４０９６λ
ｃｏｓも０．５Ｖであるとすると、これら各信号がそれ
ぞれＡ／Ｄ変換器３１，３２で所定のデジタル量１例え
ばｒｏ １００Ｊに変換される（すなわちＲＯＭ４１に
入力されるｓｉｎデータＸｓおよびｃｏｓデータＸｃが
共にｒｏ Ｌ ＯＯＪとされる）、従って、かかるｓｊ
ｎデータＸｓおよびｃｏｑデータＸｃがアドレス（Ｈ号
として入力された場合、対応するアドレスに記憶される
ＲＯＭのデータは、ｊａｎ−’ ｌ ＝ ４５°に定数
として１／３６０を掛けて得られた値（＝１／８）を適
当なビット数の２進数、例えば１０ビツトの２進数「０
０１０００００００Ｊに変換したものである。なお、Ｒ
ＯＭ４１から読み取られた１０ビツトデータはラッチ回
路５１にラッチされる。
次に上記着磁トラック選択用スイッチを２１゜２６から
２２．２７に切り換え、その時入力される正弦波信号２
５６λｓｉｎおよび余弦波信号２５６λｃｏｓを同様に
Ａ／Ｄ変換器３１．３２でデジタルデータに変換し、こ
のようにして得られたＳｉｎデータＸｓおよびｃｏｓデ
ータＸｃを再びＲＯＭ４１のアドレス信号として上記と
同様にして該アドレスに対応するＲＯＭの１０ビツトデ
ータを読み出し、ラッチ回路５２にラッチする。
２２．２７に切り換え、その時入力される正弦波信号２
５６λｓｉｎおよび余弦波信号２５６λｃｏｓを同様に
Ａ／Ｄ変換器３１．３２でデジタルデータに変換し、こ
のようにして得られたＳｉｎデータＸｓおよびｃｏｓデ
ータＸｃを再びＲＯＭ４１のアドレス信号として上記と
同様にして該アドレスに対応するＲＯＭの１０ビツトデ
ータを読み出し、ラッチ回路５２にラッチする。
以下同様にして１着磁トラック選択用スイッチを順次２
３．２８．更には２４．２９へと切り換え、その時人力
される信号１６λｓｉｎ 、 １６λｃ。
３．２８．更には２４．２９へと切り換え、その時人力
される信号１６λｓｉｎ 、 １６λｃ。
Ｓ、更には１λｓｉｎ 、 １λｃｏｓをＡ／Ｄ変換し
て得られたｓｉｎデータＸｓおよびｃｏｓデータＸｃを
順次ＲＯＭ４１のアドレス信号としてそのアドレスに対
応するＲＯＭのデータを読み出し、その読み出しデータ
の上位４ビツトを順次ラッチ回路５３．５４にラッチす
る。
て得られたｓｉｎデータＸｓおよびｃｏｓデータＸｃを
順次ＲＯＭ４１のアドレス信号としてそのアドレスに対
応するＲＯＭのデータを読み出し、その読み出しデータ
の上位４ビツトを順次ラッチ回路５３．５４にラッチす
る。
このようにして各着磁トラック（この場合ＣＨ０〜ＣＨ
，の４トラツク）を順次切り換え、各着磁トラックの２
相入力信号（正弦波信号および余弦波信号）を所定のア
ドレス情報として読み出さ九たＲ ＯＭのデータを順次
ラッチ回路にラッチし、該ラッチ回路のデータを合成す
ることにより。
，の４トラツク）を順次切り換え、各着磁トラックの２
相入力信号（正弦波信号および余弦波信号）を所定のア
ドレス情報として読み出さ九たＲ ＯＭのデータを順次
ラッチ回路にラッチし、該ラッチ回路のデータを合成す
ることにより。
例えばラッチ回路５４にラッチされたデータ（上位側ビ
ットのデータ）からラッチ回路５１にラッチされたデー
タ（下位側ビットのデータ）に至る１６ビツトのデータ
により該回転コード板の角度情報を検出することができ
、この場合、１回転当りの分割数を２゛６として（すな
わち分解能を２１６７回転として）、その絶対位置を検
出することができる。
ットのデータ）からラッチ回路５１にラッチされたデー
タ（下位側ビットのデータ）に至る１６ビツトのデータ
により該回転コード板の角度情報を検出することができ
、この場合、１回転当りの分割数を２゛６として（すな
わち分解能を２１６７回転として）、その絶対位置を検
出することができる。
第５図は以上により得られる絶対位置データの説明図で
あり、最下位着磁トラックＣＭ４ （４０９θλ着磁ト
ラック）における内挿データＤ４の上位４ビツトの１６
進数値をＡ、、２５６λ着磁トラックＣＨ□における内
挿データＤおの上位上位４ビツトの１６進数値をＡ、、
１６λ着磁トラックＣＨ２における内挿データＤ２の上
位上位４ビツトの１６進数値をＡ２、最上位着磁トラッ
クＣＨ，（］λ着磁トラック）における内挿データＤ０
の上位上位４ビツトの１６進数値をＡ２とすれば、絶対
位置データは１６進表現で Ａ、・１６−” ＋ Ａ、・１ｓ” ＋ Ａ、 ；ｘｓ
−３＋ Ａ、・１６−４となる。なお、１６進数値Ａ、
ｉ （ｉ ＝ １〜４）をＡｉ＝ ａ １．”２”＋
ａ １．”２”＋ ａ １１’２”＋ ａ １゜と２進
表現すると、絶対位置データは ａｌｍ・２−”＋ ａ、、・２−”＋ ａｌ、・２−３
＋ａｌ１１・２−’＋ａＢ・２−’ ＋ ａ２ｆｆｉ・
２−’＋ ａ、、・２−’ ＋ ａｚａ”ｚ−” ＋・
・・・・・拳・・・・・・・・・・・・＋ａ、、・２−
”＋ ａｌ４・２−”＋ ａｌ４・２−”＋ ａ４．・
２−１Ｇとなる。
あり、最下位着磁トラックＣＭ４ （４０９θλ着磁ト
ラック）における内挿データＤ４の上位４ビツトの１６
進数値をＡ、、２５６λ着磁トラックＣＨ□における内
挿データＤおの上位上位４ビツトの１６進数値をＡ、、
１６λ着磁トラックＣＨ２における内挿データＤ２の上
位上位４ビツトの１６進数値をＡ２、最上位着磁トラッ
クＣＨ，（］λ着磁トラック）における内挿データＤ０
の上位上位４ビツトの１６進数値をＡ２とすれば、絶対
位置データは１６進表現で Ａ、・１６−” ＋ Ａ、・１ｓ” ＋ Ａ、 ；ｘｓ
−３＋ Ａ、・１６−４となる。なお、１６進数値Ａ、
ｉ （ｉ ＝ １〜４）をＡｉ＝ ａ １．”２”＋
ａ １．”２”＋ ａ １１’２”＋ ａ １゜と２進
表現すると、絶対位置データは ａｌｍ・２−”＋ ａ、、・２−”＋ ａｌ、・２−３
＋ａｌ１１・２−’＋ａＢ・２−’ ＋ ａ２ｆｆｉ・
２−’＋ ａ、、・２−’ ＋ ａｚａ”ｚ−” ＋・
・・・・・拳・・・・・・・・・・・・＋ａ、、・２−
”＋ ａｌ４・２−”＋ ａｌ４・２−”＋ ａ４．・
２−１Ｇとなる。
以上、磁気ドラムを用いて１回転当りの絶対位置を算出
する磁気式絶対位置エンコーダについて説明したが、直
線状に磁性体が着磁された直線磁気部材をセンサに対し
て相対的に移動させ、得られる正弦波および余弦波信号
に基いて所定の直線間隔毎にその間隔内の絶対位置を算
出するように磁気式絶対位置エンコーダを構成すること
もできる。
する磁気式絶対位置エンコーダについて説明したが、直
線状に磁性体が着磁された直線磁気部材をセンサに対し
て相対的に移動させ、得られる正弦波および余弦波信号
に基いて所定の直線間隔毎にその間隔内の絶対位置を算
出するように磁気式絶対位置エンコーダを構成すること
もできる。
〈発明の効果〉
以上本発明によれば、磁気ドラムの回転軸方向に合わせ
て磁性体の着磁極性の向きを統一すると共に、磁気ドラ
ムの周方向に該磁性体を着磁して構成される着磁トラッ
クを所望とするサイクルの正弦波信号に応じて該回転軸
方向に蛇行させ、この着磁トラックから磁気抵抗素子に
より正弦波信号および該正弦波信号と９０°の位相差を
有する余弦波信号を取り出し、この正弦波信号、余弦波
信号を用いて１回転内の絶対位置を算出するように構成
したから、磁気抵抗素子の近接配置ギャップを均一にし
た構造で、低サイクルの正弦波、余弦波信号を発生させ
ることができ、移動体の絶対位置を検出できる磁気式の
絶対位置エンコーダを得ることができる。
て磁性体の着磁極性の向きを統一すると共に、磁気ドラ
ムの周方向に該磁性体を着磁して構成される着磁トラッ
クを所望とするサイクルの正弦波信号に応じて該回転軸
方向に蛇行させ、この着磁トラックから磁気抵抗素子に
より正弦波信号および該正弦波信号と９０°の位相差を
有する余弦波信号を取り出し、この正弦波信号、余弦波
信号を用いて１回転内の絶対位置を算出するように構成
したから、磁気抵抗素子の近接配置ギャップを均一にし
た構造で、低サイクルの正弦波、余弦波信号を発生させ
ることができ、移動体の絶対位置を検出できる磁気式の
絶対位置エンコーダを得ることができる。
第１図は本発明の一実施例を示す磁気式絶対位置エンコ
ーダの構成図、 第２図は磁気ドラムの着磁方法を説明するための図。 第３図は本発明による正弦波信号出力動作の説明図。 第４図は第１図に示した位置算出回路の要部ブロック図
。 第５図は絶対位置データの構成説明図、第６図（ａ）、
（ｂ）は磁気回転センサ（ＭＲセンサ）の構成を示す正
面図および側面図。 第７図（ａ）、（ｂ）は磁気回転センサの動作原理説明
図。 第８ｒｙＵは第１および第２の磁気抵抗素子の配置パタ
ーン説明図。 第９図（ａ）〜（ｄ）は着磁ピッチと近接配置ギャップ
の関係を示す波形特性図。 １・・磁気ドラム。 ２・・磁性体。 ３・・着磁トラック（チャ ４・・磁気抵抗素子。 ５・・位置算出回路。
ーダの構成図、 第２図は磁気ドラムの着磁方法を説明するための図。 第３図は本発明による正弦波信号出力動作の説明図。 第４図は第１図に示した位置算出回路の要部ブロック図
。 第５図は絶対位置データの構成説明図、第６図（ａ）、
（ｂ）は磁気回転センサ（ＭＲセンサ）の構成を示す正
面図および側面図。 第７図（ａ）、（ｂ）は磁気回転センサの動作原理説明
図。 第８ｒｙＵは第１および第２の磁気抵抗素子の配置パタ
ーン説明図。 第９図（ａ）〜（ｄ）は着磁ピッチと近接配置ギャップ
の関係を示す波形特性図。 １・・磁気ドラム。 ２・・磁性体。 ３・・着磁トラック（チャ ４・・磁気抵抗素子。 ５・・位置算出回路。
Claims (2)
- （１）磁性体を着磁させた磁気ドラムを回転させ、得ら
れる正弦波および余弦波信号に基いて１回転内の絶対位
置を算出する磁気式絶対位置エンコーダにおいて、 磁気ドラムの回転軸方向に合わせて磁性体の着磁極性の
向きを統一すると共に、磁気ドラムの周方向に該磁性体
を着磁して構成される着磁トラックを、所望とするサイ
クルの正弦波信号に応じて該回転軸方向に蛇行させ、 この着磁トラックから磁気抵抗素子により正弦波信号お
よび該正弦波信号と９０°の位相差を有する余弦波信号
を取り出し、 この正弦波信号、余弦波信号を用いて１回転内の絶対位
置を算出することを特徴とする磁気式絶対位置エンコー
ダ。 - （２）磁性体が着磁された直線磁気部材をセンサに対し
て相対的に移動させ、得られる正弦波および余弦波信号
に基いて所定の直線間隔毎にその間隔内の絶対位置を算
出する磁気式絶対位置エンコーダにおいて、 直線磁気部材の移動方向と直行する軸方向に合わせて磁
性体の着磁極性の向きを統一すると共に、直線磁気部材
の移動方向に該磁性体を着磁して構成される着磁トラッ
クを、所望とするサイクルの正弦波信号に応じて該移動
軸と直行する方向に蛇行させ、 この着磁トラックから磁気抵抗素子により正弦波信号お
よび該正弦波信号と９０°の位相差を有する余弦波信号
を取り出し、 この正弦波信号、余弦波信号を用いて１直線間隔内の絶
対位置を算出することを特徴とする磁気式絶対位置エン
コーダ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63215186A JPH0264407A (ja) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | 磁気式絶対位置エンコーダ |
| PCT/JP1989/000846 WO1990002312A1 (en) | 1988-08-31 | 1989-08-21 | Magnetic absolute position encoder |
| US07/474,027 US5115239A (en) | 1988-08-31 | 1989-08-21 | Magnetic absolute position encoder with an undulating track |
| EP19890909429 EP0422225A4 (en) | 1988-08-31 | 1989-08-21 | Magnetic absolute position encoder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63215186A JPH0264407A (ja) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | 磁気式絶対位置エンコーダ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0264407A true JPH0264407A (ja) | 1990-03-05 |
Family
ID=16668099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63215186A Pending JPH0264407A (ja) | 1988-08-31 | 1988-08-31 | 磁気式絶対位置エンコーダ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5115239A (ja) |
| EP (1) | EP0422225A4 (ja) |
| JP (1) | JPH0264407A (ja) |
| WO (1) | WO1990002312A1 (ja) |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4129576C2 (de) * | 1991-09-06 | 2001-05-31 | Mueller Arnold Gmbh Co Kg | Magnetisches Meßsystem zur Drehwinkelmessung |
| US5502380A (en) * | 1994-04-28 | 1996-03-26 | Rosemount Inc. | Analog weighted binary absolute position encoder including an array of sense resistors each having material responsive to FWX and nonresponsive to flux |
| US6188216B1 (en) | 1998-05-18 | 2001-02-13 | Cts Corporation | Low profile non-contacting position sensor |
| US6124709A (en) * | 1998-06-05 | 2000-09-26 | Cts Corporation | Magnetic position sensor having a variable width magnet mounted into a rotating disk and a hall effect sensor |
| US6323641B1 (en) | 1999-05-13 | 2001-11-27 | Cts Corporation | Non-contacting position sensor with helical flux linkage |
| US6404185B1 (en) | 1999-06-01 | 2002-06-11 | Cts Corporation | Apparatus and method for sensing an angular position of a flux linkage member |
| US6512222B2 (en) * | 2000-02-03 | 2003-01-28 | Mitutoyo Corporation | Displacement measuring apparatus |
| DE10012202C2 (de) * | 2000-03-13 | 2002-11-07 | Siemens Ag | Einrichtung zur Erfassung von Geschwindigkeit, Bewegungsrichtung und/oder Position eines zu bewegenden Geräteteils |
| JP3464195B2 (ja) | 2000-06-23 | 2003-11-05 | 株式会社村田製作所 | 磁気センサ、磁気センサ装置およびトルクセンサ |
| DE10124761B4 (de) * | 2001-05-21 | 2004-02-19 | Siemens Ag | Sensorzeile und Verfahren zur kontaktlosen, linearen Positionsmessung |
| DE10234744A1 (de) * | 2002-07-30 | 2004-02-19 | Elgo-Electric Gmbh | Vorrichtung zur Positions-und/oder Längenbestimmung |
| US7233262B2 (en) * | 2003-01-17 | 2007-06-19 | Uchiyama Manufacturing Corp. | Magnetizing jig |
| JP2006525529A (ja) * | 2003-05-06 | 2006-11-09 | エスアールアイ インターナショナル | ピストンロッド位置情報をピストンロッド上の磁性層に記録するシステム及び方法 |
| CN1297801C (zh) * | 2004-08-13 | 2007-01-31 | 北京科技大学 | 一种高分辨率磁编码器磁鼓的制备方法 |
| US7259553B2 (en) | 2005-04-13 | 2007-08-21 | Sri International | System and method of magnetically sensing position of a moving component |
| DE102007004647B4 (de) * | 2007-01-25 | 2010-05-20 | Lenord, Bauer & Co. Gmbh | Verfahren zur präzisen Erfassung der absoluten Winkelposition eines rotierbaren Bauteils |
| US7786631B2 (en) * | 2007-04-05 | 2010-08-31 | Wako Giken Co., Ltd | Linear motor |
| WO2011100412A2 (en) * | 2010-02-11 | 2011-08-18 | Sri International | Displacement measurement system and method using magnetic encodings |
| JP6798530B2 (ja) * | 2018-02-28 | 2020-12-09 | 株式会社デンソー | リニアポジションセンサ |
| EP3803278B1 (de) * | 2018-05-25 | 2023-07-26 | Sensitec GmbH | Absolutwertgeber |
| CN117367466B (zh) * | 2023-12-05 | 2024-02-09 | 宁波伊玛磁业有限公司 | 一种用于位移测量的磁性编码器及其制作方法 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2926335A (en) * | 1956-03-02 | 1960-02-23 | North American Aviation Inc | Electronic direction circuit |
| GB1137475A (en) * | 1966-01-13 | 1968-12-18 | Rosemount Eng Co Ltd | Improvements in or relating to radiation responsive devices |
| JPS54118259A (en) * | 1978-03-06 | 1979-09-13 | Nec Corp | Angle detector |
| JPS58154614A (ja) * | 1982-03-10 | 1983-09-14 | Hitachi Ltd | 磁気式ロ−タリエンコ−ダ |
| JPS60242565A (ja) * | 1984-05-15 | 1985-12-02 | Clarion Co Ltd | 磁気記録装置 |
| US4628298A (en) * | 1984-06-22 | 1986-12-09 | Bei Motion Systems Company, Inc. | Chain code encoder |
| JP2554465B2 (ja) * | 1985-08-09 | 1996-11-13 | 株式会社 エスジー | アブソリユ−ト位置検出装置 |
| GB2179515B (en) * | 1985-08-22 | 1989-08-02 | Muirhead Vactric Components | Interpolation method and application thereof to encoders |
| JPH0665967B2 (ja) * | 1985-08-27 | 1994-08-24 | 株式会社エスジー | アブソリュート回転位置検出装置 |
| CH666122A5 (fr) * | 1986-04-10 | 1988-06-30 | Hans Ulrich Meyer | Capteur capacitif de position. |
| JPS63206613A (ja) * | 1987-02-24 | 1988-08-25 | Yaskawa Electric Mfg Co Ltd | アブソリユ−ト磁気エンコ−ダ |
-
1988
- 1988-08-31 JP JP63215186A patent/JPH0264407A/ja active Pending
-
1989
- 1989-08-21 US US07/474,027 patent/US5115239A/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-08-21 WO PCT/JP1989/000846 patent/WO1990002312A1/ja not_active Application Discontinuation
- 1989-08-21 EP EP19890909429 patent/EP0422225A4/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO1990002312A1 (en) | 1990-03-08 |
| EP0422225A4 (en) | 1993-02-24 |
| EP0422225A1 (en) | 1991-04-17 |
| US5115239A (en) | 1992-05-19 |
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