JPH0348119A - 位置検出装置 - Google Patents

位置検出装置

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JPH0348119A
JPH0348119A JP18248589A JP18248589A JPH0348119A JP H0348119 A JPH0348119 A JP H0348119A JP 18248589 A JP18248589 A JP 18248589A JP 18248589 A JP18248589 A JP 18248589A JP H0348119 A JPH0348119 A JP H0348119A
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JP
Japan
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magnetic
pitch
elements
operational amplifier
output
Prior art date
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Application number
JP18248589A
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English (en)
Inventor
Tokio Sekiguchi
関口 時雄
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Nidec Advanced Motor Corp
Original Assignee
Japan Servo Corp
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Publication date
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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】 (1)発明の目的 [産業上の利用分野] 本発明は工作機械やロボット装置等の制御端の位置検出
に使用されものである。
[従来の技術] 第3図は従来より実施されている磁気エンコーダの概念
を示す説明図で、(a)は回転軸1に固着された(移動
磁性体)磁気ドラム2と、磁気ドラム2の外周に設けら
れた磁気記録と空隙を介して対向配設された磁気センサ
3との関係を示す斜視図で、(b)は磁気ドラム2の磁
気記録と磁気センサ3に設けられた複数のMR素子の夫
々の配設ピッチの関係を示す展開図、(C)は磁気セン
サ3の4個のMR素子R□〜R4をブリッジに組み磁気
ドラム2の回転を検出する電気回路である。
第3図に示された磁気エンコーダの動作概要を第4図(
a)により説明する。
第4図(a)において、(イ)MRはMR素子の入力磁
界Hと抵抗Rとの関係を示す特性曲線で、MHは磁気ド
ラム2の磁界Hの変化を示す曲線でsinθに比例する
ものとすると、MHの変化によりMRの抵抗変化は(ハ
)R,、R2のようになり、第3図(C)に示した電気
回路において出力端子aの電圧は(ニ)のような曲線で
表され磁気ドラムが回転すると其の回転位置に応じて出
力電圧aが変化し磁気ドラムの磁気信号1サイクルに対
し2サイクルの出力が得らる。
[発明が解決しようとする課題] ところが第4図に示した磁気エンコーダの出力電圧は基
本的にはMR素子に作用する磁界の強さに比例して変化
するものであるが、磁界の強さに対し抵抗変化が飽和特
性をもっていること、磁界の極性に対し対称でないこと
、外部より移動磁性体の磁気記録とは別の一定方向の磁
界に因り磁界の強さが非対称形となること、又、MR素
子に作用する磁気記録の磁界の強さがsinと成らない
等の原因により出力電圧は多くの高調波を含んだ歪波形
となっており、誤差の原因と成っている。
第4図(c)は外部磁界の影響で磁気センサに作用する
磁界の強さが非対称形とった場合の出力電圧の波形を示
し、磁気記録の2倍の周期の出力電圧の振幅が1サイク
ル置きに大小となるように変化し、この振幅の変化は1
サイクルの基本波に対し172周期であることを示して
いる。
又、(b)は磁気記録の磁界が第3高調波を含む場合の
波形を示し、v8の基本波1こ対しV、の第3高調波を
重畳させるとV、の様な波形と成る。
上記のようなMR素子の特性の非対称性や外部磁界の作
用に因る磁界の非対称性による波形歪を除く手段につい
ては、電気学会の論文集Magnetics、 MAG
 −87−56,P47〜P53.  r外部磁界補償
形磁気エンコーダノに開示され、又磁界の第3高調波の
影響を除く手段としては本発明者が特願昭62−210
339号に夫々開示している。
然し乍らMAG −87−56に開示された手段は、第
5図に示すように磁気センサのMR素子の数が2倍必要
であるため、位置検出装置を小形に構成できないことと
、前記の公知例は夫々の歪を発生する原因が単独に発生
する場合は夫々の効果があるが両者が同時に作用する場
合には同時に除くことができないという問題が残されて
いた。
本発明は前記のような従来技術における問題を解決し、
少ない素子数で外部磁界による歪と第3高調波による歪
との両方を除去して回転軸の角度に比例した出力電圧が
得られ、誤差の少ない位置検出装置を得るのが目的であ
る。
(2)発明の構成 [課厘を解決するための手段] 本発明においては磁気センサのMR素子の配置が、3個
のMR単素子を、λ/9のピッチで配置し、1回半折り
返しの形に接続した単位のMR素子を(n+1/2)λ
ピッチで配設して直列に接続した第1の組みと、第1の
組みより(n+1/2)λピッチ離れた位置に配置され
た第2の組みにより構成され、第1の組みと第2の組み
の出力端子をオペアンプの入力端子に接続し、該オペア
ンプの出力端子より移動体の位置に関する信号を取り出
す構成により達成する。
(但しnは0,1,2.3・・・・・・・・の正の整数
)[作  用] 単位のMR素子が、3個のMR単素子を、磁気記録の配
設ピッチλに対しλ/9のピッチで配設され、1回半折
り返しの形に接続した単位のMR素子の動作は先願の特
願昭62−210339号に開示したように磁界中に含
まれる第3高調波の成分を除去する作用を有し、更に前
記単位のMR素子を直列に接続した第1の組みと、第2
の組みは対向する移動磁性体の磁気記録の配設ピッチλ
に対し、(n+1/2)λピッチ離乳た位置に配設され
ているから作用する移動磁性体の磁界の変化する方向が
、第1の組みと第2の組みでは反対であるから1両方の
出力をオペアンプの2入力端子に接続すると第1の組み
の出力電圧と第2の組みの出力電圧の差の電圧がオペア
ンプより出力され、この出力電圧は第3高調波による歪
が除去され波高値の揃った一定振幅の電圧が得られる。
[実施例] 第1図は本発明の外部磁界による歪と磁界の第3高調波
に起因する歪とを同時に除去する構成を実施した位置検
出装置の構成を示し、使用する磁気センサのMR素子と
移動磁性体の磁気記録との関係を示す展開図で(a)は
単位のMR素子の配設ピッチが移動磁性体の磁気記録の
ピッチ1番こ対しくn+1/2)λの関係においてn 
= Oの場合を、(b)は1の場合を、(c)は2の場
合を夫々示していおり、第2図は単位のMR素子の動作
を説明する詳細図である。
第1図において2は移動磁性体(磁気ドラム)の磁気記
録、3は磁気センサでR5xyRszeRsitRs4
は磁気センサ3を構成する単位のMR素子で、R,1,
R,、、R,、、R,、の順に配列され、R,1,R,
□及びR,、、R,、を夫々直列に接続し、(d)4こ
示すようにブリッジを構成し夫々の接続点a、bを抵抗
を介してオペアンプQの入力端+1こ接続し、オペアン
プQより出力e0を出すよう1二構成されでいる。
令弟2図により単位のMR素子の動作を説明する。(a
)は磁気センサ3のMR素子の配置を示し、R,1,R
,、、R54,R,□は夫々単位のMR素子で単位のM
R素子はm工、m2.m、の単素子を磁気記録の配設ピ
ッチλに対しλ/9のピッチで配設し、夫々の両端P 
t qをm、、m、のq、qとm2、m、のPDPとを
夫々接続して1回生の折り返しの形となるように形成し
てある。
従って単位のMR素子の単素子mよ、m、、m3が対向
する磁気記録より受ける磁界の変化は、(b)に示すよ
うに夫々λ/9ピッチだけ位相・がずれているので各単
素子に発生する電圧も同じ位相角のずれを生ずることに
なり、単位のMR素子の電圧は3個の単素子mユ、m、
、m3の電圧の和が出力され、其の結果第3高調波の電
圧の和は零となり基本波電圧のみとなる。
更に第1図(a)の構成で各単位のMR素子R0〜R4
を(d)に示すようにブリッジに接続すると其の出力端
子a、bの出力電圧は(e)に示すようにal182の
夫々の波形は外部より作用する一定方向の磁界により其
の振幅が1サイクル毎に大小が表れ、かつ位相が180
度異4った波形となり、 e、=a、sin。
6、=a2s i n  (θ+z)=−a、sinθ
と表すことができる。
e□l elの波形は外部より作用する一定方向の磁界
に因り、磁気記録の周期の2倍にあたる基本波と、基本
波の1/2周期の雑音波形との合成であるから、el+
eiの出力電圧をオペアンプQの2人力に接続すると、
オペアンプQの出力電圧e、は、 e O: e 1  e 2 =a1s i nθ−(−a、sinθ)= (a、十
a、)s i nθ となりelとelの基本波の和が得られ(f)に示すよ
うに基本波の出力電圧が得られる。
尚第1図(b)、(c)に示す磁気センサと移動磁性体
の磁気記録との相関を示す展開図は、前記磁気記録のピ
ッチλに対し単位のMR素子を(n+1/2)λのピッ
チに配置する関係において。
(b)はn=1の場合を、(c)はn=2の場合を夫々
示しており(a)の場合と其の作用効果は同じである。
[発明の効果] 本発明になる位置検出装置は上記のような構成であるの
で、磁気記録の磁界の第3高調波による波形歪と、外部
磁界による一定方向の磁界に起因する1/2調波の波形
歪の両方を同時に除去できるので誤差の少ない位置検出
装置を得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を実施した位置検出装置の構成を示す図
で、移動磁性体に設けた磁気記録の配置と対向する磁気
センサのMR素子の配置との相関を示す展開図(a)、
(b)、(c)と、電気回路図(d)と、MR素子のブ
リッジの出力電圧の波形図(e)と、オペアンプの出力
電圧の波形図<f)であり、第2図は本発明に使用する
単位のMR素子の説明図で単位のMR素子の配置図(a
)と、単素子に作用する高調波磁界の説明図(b)であ
り、第3図は従来より実施されている磁気エンコーダの
概念図(a)と、移動磁性体の磁気記録とMRセンサの
配置の相関を示す展開図(b)と、電気回路(c)であ
り、第4図はMRセンサに作用する磁界と抵抗の変化及
び出力電圧の関係を示す(a)と、磁界に第3高調波が
含まれている場合の合成磁界の説明図(b)と、外部よ
り一定方向の磁界が作用したときの出力電圧を示す(c
)であり、第5図は従来より実施されている外部磁界に
よる波形歪を除去できるMRセンサの配! (a)と、
電気回路図(b 、)である。 符号の説明 1・・・回転軸、2・・・移動磁性体(磁気ドラム)、
3・・・磁気センサ、Q・・・オペアンプ、R工〜R4
,R1゜〜R42・・・MR素子、Rs□〜R14・・
・単位のMR素子。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)強磁性体の薄膜で形成され、其の電気抵抗が磁界
    の強さにより変化する磁気抵抗効果素子(以下MR素子
    と称する)で構成された磁気センサと、移動方向に沿っ
    て複数個の磁気情報がλのピッチで記録してある移動磁
    性体とを空隙を介して対向配設した構造の位置検出装置
    において、 磁気センサが3個のMR単素子を、 λ/9のピッチで1回半折り返しの形に接続して形成し
    た単位のMR素子を、(n+1/2)λピッチで配置し
    て直列に接続した第1の組と、第1の組と同じ構成で第
    1の組より(n+1/2)λピッチ離れた位置に配置さ
    れた第2の組とに依り構成され、第1の組の出力と第2
    の組の夫々の出力をオペアンプの入力端子に接続し、該
    オペアンプの出力より移動体の位置に関する信号を取り
    出す構造を特徴とする位置検出装置。 (但しnは0、1、2、3・・・・・・の正の整数)
JP18248589A 1989-07-17 1989-07-17 位置検出装置 Pending JPH0348119A (ja)

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