JPH03282328A - Encoder - Google Patents

Encoder

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Publication number
JPH03282328A
JPH03282328A JP8371190A JP8371190A JPH03282328A JP H03282328 A JPH03282328 A JP H03282328A JP 8371190 A JP8371190 A JP 8371190A JP 8371190 A JP8371190 A JP 8371190A JP H03282328 A JPH03282328 A JP H03282328A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
scale
sensor
position information
phase difference
sine wave
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
JP8371190A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nanayuki Takeuchi
七幸 竹内
Yoshinori Hayashi
好典 林
Akihito Inoki
猪木 昭仁
Kenzaburo Iijima
健三郎 飯島
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.)
Yamaha Corp
Original Assignee
Yamaha 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 Yamaha Corp filed Critical Yamaha Corp
Priority to JP8371190A priority Critical patent/JPH03282328A/en
Publication of JPH03282328A publication Critical patent/JPH03282328A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

PURPOSE:To realize detection with high resolution on a scale where position information is stored with specific wavelength by making a pi/4 phase difference between a 1st and 2nd relatively movable sensor along the time base of the scale. CONSTITUTION:The scale 1 is magnetized with the position information corresponding to a sine wave along the direction of displacement to be detected. The 1st sensor 4 moves relatively along the scale 1 to output signals sintheta and costheta based upon the intervals of graduations 3, and is constituted by forming, for example, a resistance circuit on a substrate with a pi/4 phase difference in the direction of the relative movement. The 2nd sensor 5 has the same constitution with the sensor 4 and is arranged having the pi/4 phase difference from the sensor 4. Then the sine wave and cosine wave corresponding to the position information are outputted from the sensors 4 and 5 while having the specific phase difference as the sensors move relatively, and they are multiplied by the sensors to obtain a sine wave and a cosine wave with a period of resolution twice as high as that of the position information from a multiplier.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention] 【産業上の利用分野】[Industrial application field]

本発明は物体の変位量、速度などの検出に用いられるエ
ンコーダに関するものである。
The present invention relates to an encoder used for detecting the amount of displacement, velocity, etc. of an object.

【従来の技術】[Conventional technology]

物体の変位を電気信号に変換するエンコーダとして、例
えば本出願人の特願昭61−157062号に記載され
たものがある。 このエンコーダは、所定の波長λの正弦波に相当する位
置情報が磁気的に記録されたスケールに対して、前記位
置情報の時間軸に沿って相対移動可能にセンサを設けた
構成とされ、このセンサは、前記位置情報を電気信号に
変換するMR素子を前記相対移動の方向へπ/4の位相
差をおいて配置することにより、波長λの正弦波(si
nθ)と余弦波(COSθ)とを出力するようになって
いる。
An example of an encoder that converts the displacement of an object into an electrical signal is disclosed in Japanese Patent Application No. 157062/1983 filed by the present applicant. This encoder has a sensor that is movable relative to a scale on which position information corresponding to a sine wave of a predetermined wavelength λ is magnetically recorded along the time axis of the position information. The sensor generates a sine wave (si
nθ) and a cosine wave (COSθ).

【発明が解決しようとする課題】[Problem to be solved by the invention]

ところで、前記センサの出力信号の周期θは、スケール
に記録された位置情報の波長λに依存して一意に定まる
ものであるから、エンコーダの分解能を高めるには前記
磁気情報の波長λを短くすることが必要になるが、この
波長λを短くすべく位置情報の着磁周期を細かくするに
は、スケールへの位置情報の書き込みに高い精度が必要
とされている。すなわち、スケールに書き込み得る位置
情報の周期に依存してエンコーダの分解能が制限されて
しまうという問題がある。 そこで、磁気センサから得られた正弦波および余弦波か
ら正弦定理に基づいてs in2θを算出し、さらに、
cos2θを算出することにより分解能を上げることが
考えられるが、cos2θがsinθ、cosθから得
た5in2θに基づいて算出されるものであるためその
精度がわるく、また、原信号の変動、例えば振幅変動に
起因する誤差の発生が避けられないという問題がある。 本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、所定の波長
で位置情報が記憶されたスケールからより高い分解能に
よる検出を実現することを目的とするものである。
By the way, the period θ of the output signal of the sensor is uniquely determined depending on the wavelength λ of the position information recorded on the scale, so to increase the resolution of the encoder, the wavelength λ of the magnetic information should be shortened. However, in order to shorten the wavelength λ and make the magnetization period of the positional information finer, high accuracy is required in writing the positional information on the scale. That is, there is a problem in that the resolution of the encoder is limited depending on the cycle of position information that can be written on the scale. Therefore, s in2θ is calculated based on the sine law from the sine wave and cosine wave obtained from the magnetic sensor, and further,
It is possible to increase the resolution by calculating cos2θ, but since cos2θ is calculated based on 5in2θ obtained from sinθ and cosθ, its accuracy is poor, and it is also sensitive to fluctuations in the original signal, such as amplitude fluctuations. There is a problem in that the occurrence of errors due to this cannot be avoided. The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to realize detection with higher resolution from a scale in which position information is stored at a predetermined wavelength.

【課題を解決するための手段】[Means to solve the problem]

上記目的を達成するため、本発明は、正弦波の位置情報
が記録されたスケールと、該スケールに対して前記位置
情報の時間軸に沿って相対移動可能に設けられてそれぞ
れ前記位置情報に対応する正弦波および余弦波を出力す
る第1および第2のセンサと、該第1のセンサから出力
される正弦波と余弦波、および、第2のセンサから出力
される正弦波と余弦波をそれぞれ互いに乗する第1およ
び第2の乗算器とからなり、前記前記第1および第2の
センサは、前記時間軸の方向に沿って互いに間隔をおい
て、かつπ/4の位相差をおいて配置された構成として
なるものである。
To achieve the above object, the present invention includes a scale on which sine wave position information is recorded, and a scale that is movable relative to the scale along the time axis of the position information and corresponds to the position information. first and second sensors that output a sine wave and a cosine wave, and a sine wave and a cosine wave output from the first sensor, and a sine wave and a cosine wave output from the second sensor, respectively. first and second multipliers that multiply each other, and the first and second sensors are spaced apart from each other along the time axis direction and with a phase difference of π/4. This is an arranged configuration.

【作用】[Effect]

上記構成であると、相対移動にともなって両センサから
位置情報に対応する正弦波および余弦波が所定の位相差
を持って出力され、これらを各センサ毎にに乗算するこ
とにより、前記乗算器から、位置情報の周期の2倍の分
解能の周期の正弦波および余弦波を得ることができる。
With the above configuration, sine waves and cosine waves corresponding to position information are output from both sensors with a predetermined phase difference as the relative movement occurs, and by multiplying these for each sensor, the multiplier From this, it is possible to obtain a sine wave and a cosine wave with a period of resolution twice that of the position information.

【実施例】【Example】

以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。 符号1はスケールであって、このスケール1は、基体2
の表面に、検出すべき変位の方向に沿って正弦波に相当
する位置情報を着磁させた構成となっている。なお図中
符号3で示す目盛は、前記磁気情報(正弦波)における
正のピークの位置と負のピークの位置とを模型的に示し
ている。 前記スケール1の近傍には、第1のセンサ4と第2のセ
ンサ5とが配置されている。これらのセンサ4・5は、
前記スケール1に記録された位置情報の時間軸の方向に
沿って前記スケール1に対して相対移動可能に設けられ
るもので、前記時間軸の方向に沿って互いに間隔をおい
て配置されている。 前記第1のセンサ4は、前記スケール1に対して相対的
に移動することにより、各目盛3の間隔に基づ<sin
θおよびCOSθなる信号を出力するもので、例えば、
特開昭62−289722号、特開昭62−28927
3号、特開昭62−289724号などの各公報に記載
されているように、MR素子(磁界の変化により電気抵
抗が変化する素子)を含む抵抗回路を前記相対移動の方
向へπ/4の位相差をもって基板上に形成した構成とさ
れ、あるいは、スケール1の記録された位置情報を再生
する磁気へノドにより構成されている。 また前記第2のセンサ5は前記第1のセンサ4と同一構
成とされた磁気センサであって、前記第1のセンサ4に
対して、π/4の位相差をおいて、配置されている。そ
して前記第1のセンサ4に対して上記位相差をもって配
置されることにより、5in(θ+π/4)、およびc
os(θ+π/4)なる信号を出力するようになってい
る。 また前記第1のセンサ4の出力sinθ、および、CO
Sθは、乗算器6において互いに乗算されるようになっ
ている。 すなわち、 sinθxcosθ=1/2xsin2θなる演算が施
されることにより、原信号の2倍の分解能の周期の信号
を得ることができる。 また前記第2のセンサ5の出力5in(θ+I/4)お
よびC05(θ+g/4)は乗算器7において互いに乗
算される。 すなわち、 5irl(θ十g/4)X c o s (θ+l/4
)=t/zX s i n(2θ十r/2)=1/2X
 c o s 2θ となり、原信号の2倍の分解能の周期の信号を得ること
ができる。 そして、上記乗算器6・7からそれぞれ出力される5i
n2θおよびcos2θを用いることにより、従来の(
周期θの場合の)エンコーダよりも高い分解能を得るこ
とができる。すなわち、スケールに記録された位置情報
の周期2πに対して、各乗算器6・7から周期πの出力
を得ることができる。 なお、上記実施例では位置情報をスケール上に磁気的に
書き込むようにしたが、これに代えて位置情報を光学的
に(光線の透過の度合、反射の度合の変化により)書き
込み、この位置情報を光学的に読み取る方式のエンコー
ダにも本発明の技術を応用することができるのはもちろ
んである。 なおまた、第1および第2のセンサはスケール時間軸方
向へ一定の間隔に維持されることが必要であるから、同
一のフレームに搭載することなどにより、相互に機械的
に連結することが望ましい。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Reference numeral 1 is a scale, and this scale 1 is a base 2.
The structure is such that position information corresponding to a sine wave is magnetized on the surface of the sensor along the direction of the displacement to be detected. Note that the scale indicated by reference numeral 3 in the figure schematically indicates the position of the positive peak and the position of the negative peak in the magnetic information (sine wave). A first sensor 4 and a second sensor 5 are arranged near the scale 1. These sensors 4 and 5 are
They are provided so as to be movable relative to the scale 1 along the time axis of the position information recorded on the scale 1, and are spaced apart from each other along the time axis. By moving relative to the scale 1, the first sensor 4 is configured to
It outputs signals θ and COSθ, for example,
JP-A-62-289722, JP-A-62-28927
As described in various publications such as No. 3 and Japanese Patent Application Laid-open No. 62-289724, a resistance circuit including an MR element (an element whose electrical resistance changes due to changes in a magnetic field) is moved by π/4 in the direction of the relative movement. The scale 1 may be formed on a substrate with a phase difference of 1, or may be formed by a magnetic node for reproducing the recorded position information of the scale 1. Further, the second sensor 5 is a magnetic sensor having the same configuration as the first sensor 4, and is arranged with a phase difference of π/4 with respect to the first sensor 4. . By disposing the phase difference with respect to the first sensor 4, 5 inches (θ+π/4) and c
It is designed to output a signal os(θ+π/4). In addition, the output sin θ of the first sensor 4 and CO
Sθ are multiplied by each other in a multiplier 6. That is, by performing the calculation sin θ x cos θ = 1/2 x sin 2 θ, it is possible to obtain a signal with a cycle with twice the resolution of the original signal. Further, the outputs 5 inches (θ+I/4) and C05 (θ+g/4) of the second sensor 5 are multiplied by each other in a multiplier 7. That is, 5irl(θ10g/4)X cos(θ+l/4
) = t/zX sin (2θ + r/2) = 1/2X
cos 2θ, and a signal with a period twice the resolution of the original signal can be obtained. Then, 5i outputted from the multipliers 6 and 7, respectively.
By using n2θ and cos2θ, the conventional (
It is possible to obtain higher resolution than the encoder (with period θ). In other words, for a period of 2π of the position information recorded on the scale, outputs with a period of π can be obtained from each of the multipliers 6 and 7. In the above embodiment, the position information was magnetically written on the scale, but instead of this, the position information is written optically (by changing the degree of transmission and reflection of the light beam), and this position information is written on the scale. Of course, the technology of the present invention can also be applied to an encoder that optically reads the information. Furthermore, since the first and second sensors need to be maintained at a constant interval in the direction of the scale time axis, it is desirable to mechanically connect them to each other by mounting them on the same frame, etc. .

【発明の効果】【Effect of the invention】

以上の説明で明らかなように、本願は、位置情報が記録
されたスケールの時間軸に沿って相対移動可能な第1お
よび第2のセンサの間にπ/4の位相差をおくようにし
たものであるから下記の効果を奏する。 ■所定の周期で位置情報が書き込まれたスケールから、
この位置情報の周期を越える分解能で位置情報を読み取
ることができる。 0両センサから得られた信号によってそれぞれ正弦波お
よび余弦波を算出しているから、両信号の精度が等しく
なる。 0両センサが所定の位相差をもって同一位置で読み取っ
た位置情報を用いているから、原信号の振幅変化の影響
を受は難い。
As is clear from the above description, in the present application, a phase difference of π/4 is provided between the first and second sensors that are relatively movable along the time axis of the scale on which position information is recorded. Because it is a product, it has the following effects. ■From a scale on which position information is written at a predetermined period,
Position information can be read with a resolution that exceeds the period of this position information. Since the sine wave and cosine wave are calculated using the signals obtained from both sensors, the accuracy of both signals is equal. Since both sensors use position information read at the same position with a predetermined phase difference, it is unlikely to be affected by changes in the amplitude of the original signal.

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

図面は本発明の一実施例の平面図である。 2・・・・・−スケール、4.5・・・・・・センサ、
6.7・乗算器。
The drawing is a plan view of one embodiment of the present invention. 2...-scale, 4.5...sensor,
6.7・Multiplier.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  正弦波の位置情報が記録されたスケールと、該スケー
ルに対して前記位置情報の時間軸に沿って相対移動可能
に設けられてそれぞれ前記位置情報に対応する正弦波お
よび余弦波を出力する第1および第2のセンサと、該第
1のセンサから出力される正弦波と余弦波、および、第
2のセンサから出力される正弦波と余弦波をそれぞれ互
いに乗する第1および第2の乗算器とからなり、前記前
記第1および第2のセンサは、前記時間軸の方向に沿っ
て互いに間隔をおいて、かつπ/4の位相差をおいて配
置されたことを特徴とするエンコーダ。
a scale on which sine wave position information is recorded; and a first scale that is movable relative to the scale along the time axis of the position information and outputs a sine wave and a cosine wave corresponding to the position information, respectively. and a second sensor, and first and second multipliers that multiply the sine wave and cosine wave output from the first sensor, and the sine wave and cosine wave output from the second sensor, respectively. The encoder is characterized in that the first and second sensors are arranged at intervals along the time axis and with a phase difference of π/4.
JP8371190A 1990-03-30 1990-03-30 Encoder Pending JPH03282328A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007155720A (en) * 2005-12-01 2007-06-21 Agilent Technol Inc Improved interpolation encoder
JP2018100835A (en) * 2016-12-19 2018-06-28 株式会社東海理化電機製作所 Rotation angle determination device and rotation angle determination method
CN108254587A (en) * 2016-12-29 2018-07-06 北京京东尚科信息技术有限公司 Logistics system and halved belt sorter toroid operating speed detection apparatus

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