JPH03205509A - 磁気的に位置あるいは速度を検出する装置 - Google Patents

磁気的に位置あるいは速度を検出する装置

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JPH03205509A
JPH03205509A JP128090A JP128090A JPH03205509A JP H03205509 A JPH03205509 A JP H03205509A JP 128090 A JP128090 A JP 128090A JP 128090 A JP128090 A JP 128090A JP H03205509 A JPH03205509 A JP H03205509A
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magnetic
recording medium
tracks
magnetic recording
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JP128090A
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Takehiko Sagara
相良 武彦
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Proterial Ltd
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Hitachi Metals Ltd
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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】 [産業上の利用分野コ 本発明は、磁気媒体と磁気抵抗効果素子を使用して位置
あるいは速度を磁気的に検出する装置に関し、特に位置
や速度検出のために正弦波出力信号を得られるようにし
たものである。
なお、この発明は、リニア的に移動するもの、あるいは
モータや発電機、種々の角度検出器等に用いられ、さら
に工業用あるいは家庭用機器のサーボシステム、位置決
め機能をもつ装置に応用できるものである。
[従来の技術] 磁気媒体と磁気抵抗効果素子(以下MR素子と略称する
)を使用して位置あるいは速度を磁気的に検出する装置
として、特公昭60−45804号公報に記載のものが
知られている。その公報では、MR素子を回転する磁気
媒体に小空隙のスペーシングをあけて配置させ、磁気媒
体が回転するときに生じる磁気変化をMR素子で検出し
ている。実際に磁気媒体が回転したときに、その扁心等
のためMR素子との間のスペーシングに変化を生じるが
、上記公報にはスベーシングが変化した場合の特性の変
化について全く検討されておらずその記載はない。
前記スペーシングに対するMR素子で構成した磁気セン
サの出力振幅をプロットした特性を第7図に示す。この
図で明らかなようにスペーシングの小さな八の範囲では
磁気センサ出力振幅は変化しないが波形が歪み、またス
ベーシングの大きなBの範囲では、磁気センサの出力波
形は歪まないが、スベーシンク変化に対して出力振幅が
変化するという特性を有している。
このスベーシング変化に対する特性変化をなくしたもの
が、特開昭62−204118号公報、特開昭E33−
225124号公報に開示されている。これら公報によ
れば複数のMR素子の配置を改良して、各MR素子の出
力波形の歪みをそれらを合成したときに打消すようにし
ている。
[発明が解決しようとする課題] 上記従来技術のように磁気媒体とMR素子との間のスベ
ーシング変化による対策を考慮しないと、出力波形や出
力振幅の変化が大きく、位置や速度を精度よく検出する
ことができない。
本発明は、従来のようにMR素子の配置を改良させる手
段とは別個の手段により、正弦波の出力信号を得られる
ようにしたものである。
本発明の目的は、磁気媒体の扁心等によりスベーシング
が変化しても、また出力を上げるために可及的にスベー
シングを小さくしても、波形歪が少なくかつ出力振幅変
化が少ない正弦波出力の位置、速度検出器を提供するこ
とであり、さらにこれにより高分解能を志向した位置あ
るいは速度の検出に供される検出装置を提供するもので
ある。
[課題を解決するための千段] 本発明は上記目的を達成するものであり、第1の部材に
担持された磁気媒体と、この磁気媒体の移動方向に所定
ピッチで多数の磁極を配した磁気トラックと、前記第1
の部材と相対的に移動する第2の部材に担持され、かつ
前記磁気記録媒体に近接させた磁気センサの基体と、こ
の基体に担持されかつ前記磁極の磁界に感応して内部抵
抗が変化するMR素子とを有し、MR素子の抵抗変化を
電気信号として取出して第1と第2の部材の相互の位置
や速度を検出する装置において、出力基本波に対する1
つの高調波成分が互いに逆位相で相殺される位相となる
ように、磁気抵抗効果素子に相対する磁気トラックを少
くとも2列設けたものである。
[作用] 上記の位置あるいは速度を検出する装置によれば、位相
をずらせた複数の磁気トラックの磁気変化により磁気セ
ンサの両出力端子に生じる高調波成分が互いに相殺され
るので、スベーシング変化に対しても出力振幅変化を少
くでき、また振幅の大きな信号を出力する。
[実施例] 本発明の第1実施例を第1〜5図により説明する。
回転ドラムlは回転軸2を中心にして回転されるように
なっており、その外周に磁気媒体3が配置してある。磁
気媒体3に対して小間隔のスベーシングをあけて磁気セ
ンサ4が配置され、移動する磁気媒体3の磁気変化を磁
気センサ4が検出することにより、回転ドラムlの回転
位置や速度を検出できるようになっている。磁気センサ
4は基板に4つのMR素子R l. R z、R ..
 R.を配置して構成され、それらは後記する磁気媒体
3の磁気記録ピッチ尤の1/2の間隔で配置されて、第
2調波等の偶数調波を打ち消すようにされている。MR
素子RI.R2、R3、R4は第3図に示すブリッジ回
路となるように接続され、電源端子間に電圧■を印加し
て出力端子0、、02から磁気変化の検出信号を出力す
るようになっている。
磁気媒体3は、回転ドラム1の円周面に2組の磁気トラ
ックT + 、T 2を平行に配列させたものであり、
各磁気トラックT + 、T 2は円周方向に丸のピッ
チで磁極を記録してあり、両トラックはλ/6だけ位相
をずらされている。なお前記のMR素子R1〜R4は、
磁気トラックT1、T2の2倍程度の長さとされ、各M
R素子は両磁気トラックで構成する磁気媒体の中央付近
に配置される。
また磁気媒体3は、通常磁性粉を樹脂で固めたものに磁
極を着磁したものであるが、永久磁石を複数個並べて構
成してもよい。さらに磁気トラックT..T2は、同一
の磁気媒体に形成してちよいし、それぞれ独立の磁気媒
体に形成して平行に重ねて組合せてもよい。
上記構成の位置等の検出装置において、磁気媒?3が移
動した場合、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抵抗が変化するが、ある値で
飽和する。そして磁気媒体3の磁界により、磁気センサ
4に支えられる磁界が第4図のように変化したと仮定す
る。これは第7図のスベーシングが小さなAの部分であ
る。この場合、MR素子R,、R2、R,、R4の抵抗
は第5図のように変化する。すなわち磁界の小さな部分
では、磁界に比例して抵抗が減少するが、大きな磁界が
加わると第4図からわかるように抵抗が飽和して変化が
少なくなるような波形である。本実施例では各MR素子
R + .R 2、R,、R4にλ/6だけ位相差のあ
る磁気トラックT1、T2の磁界が作用するので、第3
図の出力端子0,,0.の出力電圧V。l.Vcl2は
各々第5図の実線のように歪んだMR信号波形となる。
この波形を分析すると破線で示す基本波V0.、Va2
tと基本波の3倍の周波数である第3調波V(Hz、v
 oatに分けられる。
ここで各々の基本波V(11■、v.tlの各位相差が
2/3πであるのに対して、第3調波■。12、v0.
の位相差はOとなっている。従ってこの両波を加え合わ
せると、第3調波成分は互いに相殺されて0となり、基
本波成分のみが加え合わされて、正弦波出力V0が出力
される。なお、第3調波成分と同様に、他の奇数調波成
分の相殺をさせることが可能である。
以上の説明で明らかなように、磁気媒体の2つの磁気ト
ラックTI.T2の位相差をん/6にしておくことによ
り、MR素子の飽和によって生ずる磁気センサからの出
力電圧の歪を打消すことができる。またスペーシング変
化に対して基本波成分の出力変化は第7図の破線のよう
になるので、出力変化の少ない範囲Cで使用するとスペ
ーシングに対する出力変動も非常に少なくできる。
次に第2実施例を第6図により説明する。この実施例は
磁気媒体3に、3つの円周方向の磁気トラックT.,T
.、T3を平行に設けT,、T3とT2とはビッチχだ
けずらしており、各磁気トラックの幅は同一になってい
る。また磁ネセンサ4の各MR素子R1〜R4の長さは
、1つの磁気トラックの2倍程度の長さになっており、
各MR素子は3つの磁気トラックのうちの中央あるいは
中央付近に配置させる。各磁気トラックT + , ’
T’ ,とT2のビッチχのずれは、磁気センサ4の両
出力端子に生じる高調波成分が第1実施例と同様に互い
に相殺するように設定されている。この様にすると.M
R素子の長平方向の位置ずれがあっても各MR素子がT
2から受ける磁界と、T+およびT,から受ける磁界と
が平等になる為、高調波成分の相殺が変わる事がない。
第2実施例は磁気媒体3に磁気1−ラックを3つ設けた
ちのであったが、同様にして、磁気トラックを3つ以上
に設けて磁気センサでの高調波成分を相殺させることが
可能である。その場合、磁気トラックに相対するMR素
子から得られる出力信号に高調波成分(奇数調波成分)
が重畳しないか、あるいはこれを減少する位置となるよ
うに各磁気トラックのずれ間隔を設定すればよい。
また以上の説明からわかる通り、高調波成分の相殺は、
複数の磁気トラックでの磁極位相のビッチのずれにより
させているので、第1実施例のように位相差をλ/6と
限るものではなく、その他の位相のずれでも高調波成分
の相殺は可能である。すなわち磁気媒体3に複数の磁気
トラックが設けられた場合の、各磁気トラック間の位相
差間隔χは、MR素子の高調波次数をにとし、信号磁界
のNSビッチをλとし、nを0又はlとすると、高調波
成分が相殺される。
[発明の効果] 本発明の検出装置では、磁気媒体に複数の磁気トラック
を所定ピッチずらして配置させ、磁気センサを構成する
MR素子の飽和による出力波形の歪を除去させているの
で、位置あるいは速度検出出力を正弦波で得ることがで
きる。このため磁気センサに組込まれているMR素子と
磁気媒体との間のスペーシングが変化しても基本出力の
振幅変化を少なくすることができ、精度の高い位置検出
が可能である。さらに前記スベーシングを可及的に小さ
くできるので、磁気センサの出力振幅を大きくすること
ができる。
以上により、磁気媒体の扁心、その他機器製作上の誤差
が原因となって前記スベーシングが変化したり、可及的
に小さくした場合に磁気センサの出力振幅が大きく変化
することがなく大きな出力振幅で得ることができ、しか
も出力波形歪みの少ない、高分解能の検出装置を得るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の検出装置の外観を示す斜視図、第2図
は磁気媒体と磁気センサとの関係を示す説明図、第3図
は磁気センサの電気回路図、第4図は磁気抵抗効果素子
の特性と動作を示すグラフ、第5図は磁気センサでの各
位置での波形図、第6図は第2実施例の磁気媒体と磁気
センサとの関係を示す説明図、第7図は磁気式位置検出
装置のスベーシングに対する出力電圧の関係を示す特性
図である。 l;回転ドラム    2;回転軸 3;磁気媒体      4. Ta気センサT +、
T 2 T s;  磁気j−ラックR 、R2、R3、R4; MR素子

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1の部材に担持された磁気記録媒体と、この磁
    気記録媒体の移動方向に所定ピッチで多数の磁極を配し
    た磁気トラックと、前記第1の部材と相対的に移動する
    第2の部材に担持され、かつ前記磁気記録媒体に近接さ
    せた磁気センサの基体と、この基体に担持されかつ前記
    磁極の磁界に感応して内部抵抗が変化する磁気抵抗効果
    素子(以下MR素子と略称する)とを有し、MR素子の
    抵抗変化を電気信号として取出して第1と第2の部材の
    相互の位置や速度を検出する装置において、前記磁気ト
    ラックを少なくとも2列設け、磁気センサ基体には前記
    全ての磁気トラックの磁界に感応する直線状のMR素子
    を設け、それぞれの磁気トラックの間隔ピッチは相対す
    るMR素子の抵抗変化に基づくMR信号の合成波形の基
    本波成分の主たる高調波成分の位相差に相当するものと
    したことを特徴とする磁気的に位置あるいは速度を検出
    する装置。
  2. (2)請求項1に記載のものにおいて、 前記磁気クラックを3列以上設け、前記MR素子の長さ
    を1つの磁気トラックの幅の2倍程度の長さとし、かつ
    このMR素子の中心を前記磁気トラックのうち中央ある
    いは中央付近の磁気トラックに合わせるように配置した
    ことを特徴とする磁気的に位置や速度を検出する装置。
  3. (3)請求項1に記載のものにおいて、 複数の磁気トラックを同一の磁気記録媒体に形成したこ
    とを特徴とする磁気的に位置や速度を検出する装置。
  4. (4)請求項1に記載のものにおいて、 複数の磁気トラックは、それぞれ独立の磁気記録媒体に
    形成したことを特徴とする磁気的に位置や速度を検出す
    る装置。
  5. (5)請求項1に記載のものにおいて、 高調波成分は第3調波成分であることを特徴とする磁気
    的に位置あるいは速度を検出する装置。
  6. (6)第1の部材に担持された磁気記録媒体と、この磁
    気記録媒体の移動方向に所定ピッチで多数の磁極を配し
    た磁気トラックと、前記第1の部材と相対的に移動する
    第2の部材に担持され、かつ前記磁気記録媒体に近接さ
    せた磁気センサの基体と、この基体に担持されかつ前記
    磁極の磁界に感応して内部抵抗が変化する磁気抵抗効果
    素子(以下MR素子と略称する)とを有し、MR素子の
    抵抗変化を電気信号として取出して第1と第2の部材の
    相互の位置や速度を検出する装置において、複数の磁気
    トラックを有し、それぞれの磁気トラックに相対するM
    R素子から得られる出力信号に奇数調波成分が重畳しな
    いか、あるいはこれを減少する位置にそれぞれの磁気ト
    ラックを配置したことを特徴とする磁気的に位置あるい
    は速度を検出する装置。
  7. (7)第1の部材に担持された磁気記録媒体と、この磁
    気記録媒体の移動方向に所定ピッチで多数の磁極を配し
    た磁気トラックと、前記第1の部材と相対的に移動する
    第2の部材に担持され、かつ前記磁気記録媒体に近接さ
    せた磁気センサの基体と、この基体に担持されかつ前記
    磁極の磁界に感応して内部抵抗が変化する磁気抵抗効果
    素子(以下MR素子と略称する)とを有し、MR素子の
    抵抗変化を電気信号として取出して第1と第2の部材の
    相互の位置や速度を検出する装置において、複数の磁気
    トラックの位相差間隔χは磁気抵抗効果素子の高調波次
    数をにとし、信号磁界のNSのピッチをλとし、nを0
    又は1として、 χ=〔n±1/2k〕λ間隔で磁気トラックを配置した
    磁気的に位置あるいは速度を検出する装置。
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