JPH0348119A - 位置検出装置 - Google Patents
位置検出装置Info
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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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- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 88
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 7
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 claims 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 16
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
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】
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
)[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。
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。
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。
)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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
- (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)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18248589A JPH0348119A (ja) | 1989-07-17 | 1989-07-17 | 位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18248589A JPH0348119A (ja) | 1989-07-17 | 1989-07-17 | 位置検出装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0348119A true JPH0348119A (ja) | 1991-03-01 |
Family
ID=16119104
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18248589A Pending JPH0348119A (ja) | 1989-07-17 | 1989-07-17 | 位置検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0348119A (ja) |
Cited By (3)
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---|---|---|---|---|
US5720689A (en) * | 1995-03-03 | 1998-02-24 | Nsk Ltd. | Trunnion arrangement for a toroidal type continuously variable transmission |
JP2005214920A (ja) * | 2004-02-02 | 2005-08-11 | Sankyo Seiki Mfg Co Ltd | 磁気センサ |
DE102005009923A1 (de) * | 2005-03-04 | 2006-09-07 | Sensitec Gmbh | Magnetoresistiver Sensor zur Bestimmung einer Position des Sensors |
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JPH01136018A (ja) * | 1987-11-24 | 1989-05-29 | Hitachi Ltd | 磁気的に位置や速度を検出する装置 |
-
1989
- 1989-07-17 JP JP18248589A patent/JPH0348119A/ja active Pending
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