JPH0429062A - 回転体の回転検出装置 - Google Patents

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 本発明は、モータ等の回転体の回転検出装置に関するも
のである。

従来の技術 電子機器には広くモータが使用されており、磁気記録再
生装置（以下、代表してＶＴＲと称す。）にもドラムモ
ータ、キャプスタンモータ、　リールモータ等、数多く
のモータが使用されている。そして、これらのモータに
は制御するための回転検出用センサが取り付けられてい
る。

近年、電子機器の小型化や高精度化、低価格化などの強
い要求に伴って、磁気抵抗効果現象を利用したセンサ（
以下、ＭＲセンサと称す。）が広く用いられるようにな
ってきた。

従来のＭＲセンサを用いたモータの回転検出装置として
は、例えば、松下電子部品昧抵抗器事業部発行のカタロ
グ；強磁性薄膜抵抗素子ＥＺＭ−ＤＢシリーズに示され
ている。

以下、従来のモータの回転検出装置について説明する。

第５図は２相出力センサを使用したモータの回転検出装
置の、回転パルス（以下、ＦＧパルスと称す。）発生イ
ンタフェースのブロック図を示スものである。第５図に
おいて、１はモータのロータ、２はＭＲセンサであり、
ロータ１の外周に着磁された記録波長久の信号磁石３の
発生磁界の変化を検出できる配置に設置される。

第６図は２相出力のＭＲセンサ２の等価回路図であり、
４つの端子■〜■は第５図に示されたように接続されて
いる。

第７図はＭＲセンサ２が検出する磁界の強度とＭＲセン
サ２を構成する４素子Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値の変化を示し
た特性図である。

ロータ１が回転すると、ＭＲセンサ２は信号磁界３の変
化を検出し、４つの素子Ｒ＋　”　ＲＪの抵抗値変化の
ため、ＭＲセンサ２の出力端子■、■からはモータの回
転に比例した周波数で電圧変動が発生する。コンデンサ
４，５を介して増幅器６゜７には前記電圧変動の交流成
分のみが供給され、増幅後の信号ＦＧＩ、ＦＧ２は第８
図のような波形となる。

モータ制御回路（図示せず）では、信号ＦＧＩ。

ＦＧ２をパルス化して、モータの回転周期を測定したり
、２つの信号の位相差によって回転方向を検出したりす
る。

ここで、ＭＲセンサを用いた回転検出装置の一般的な特
徴について言及する。ロータの外周に着磁された磁界の
強弱を検出する構成では、ロータとＭＲセンサとのギャ
ップの影響を受ける。すなわち、ロータの芯／し、真円
度がＭＲセンサ出力のＡＭ変動につながる。

また、ＭＲセンサ出力の中心電圧も、温度等の環境条件
の影響を受は易く、経時変化もある。

このような理由からＭＲセンサを用いる回転検出装置で
は、ＭＲセンサ出力の交流成分を増幅してＦＧパルスを
発生する方式が採られている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記従来の構成では、ＭＲセンサ出力の交
流成分を利用する方式のため、モータが非常に低速で回
転したときには、検出された交流成分のレベルは非常に
小さ（、この信号を利用してパルス波形を得ることは困
難であった。

特に、ＶＴＲのキャプスタンモータやリールモータでは
、制御する回転数が極低速回転がら高速回転までの広範
囲にわたっており、モータ制御の入力信号となるＦＧパ
ルス信号を精度よく得ることができないという問題点を
有していた。

本発明は上記従来の問題点を解決するもので、モータが
どのような回転数であっても精度良くＦＧパルスを得る
ことのできる回転体の回転検出装置を提供することを目
的とする。

課題を解決するための手段 この目的を達成するために本発明の回転体の回転検出装
置は、回転体に装着された磁界を増幅する増幅器と、前
記増幅器の出力の最大値を検出する最大値保持手段と、
前記増幅器の出力の最小値を検出する最小値保持手段と
、前記最大値保持手段の出力と前記最小値保持手段の出
力との平均値を演算する平均値演算手段と、この平均値
演算手段の出力と前記増幅器の出力とを比較する比較器
と、前記増幅器のバイアス入力を供給する基準電圧発生
手段と、前記平均値が入力されるとともに前記基準電圧
発生手段を制御するモータ制御手段とを有している。

作用 本発明は上記した構成により、回転体に装着された磁界
を増幅後のセンサ信号の平均値がモータ制御手段に入力
され、この平均値に応じて前記増幅器のバイアス入力電
圧を可変させる。このため平均値がほぼ一定になるよう
に制御された状態で、この平均値とセンサ信号のレベル
とが比較され、この比較結果をもとにパルス信号を生成
するため、回転体の回転速度がどのような速度であって
もこの速度に対応して精度良い回転パルス信号が得られ
る。

実施例 第１図は本発明のモータ回転検出装置のブロック図を示
すものである。

以下、本実施例について説明する。

第１図において、ＭＲセンサ２の出力信号は増幅器８に
供給されており、基準電圧発生手段１４から発生された
基準電圧Ｖ　ｒ　＊　ｒをバイアス電圧とした増幅が行
われる。増幅された信号Ｖ　ｒ　ｇは、最大値保持手段
９と最小値保持手段１０に供給され、信号Ｖｒｇの最大
電圧ｖ０８．最小電圧ｖ１□が得られる。平均値演算手
段１１では最大電圧Ｖ　ＩＩ　＠　Ｘと最小電圧ｖ、１
、の平均電圧Ｖ　ａ　Ｖ　＠を出力し、比較器１２の一
端に供給するとともに、モータ制御手段１５にも供給す
る。比較器１２のもう一端には信号Ｖ「。が供給されて
いる。

第２図は、第１図における点線で囲んだブロック１６の
具体回路の一例を示したものである。増幅器１６３の子
端子には、バイアス電圧Ｖ、。「が供給されており、ま
た一端子にはＭＲセンサの出力端子■が抵抗１６１を介
して接続されいる。このため、抵抗１６１と抵抗１６２
の比で反転増幅された信号Ｖｆ、が演算増幅器１６４．
１６５の子端子およびコンパレータ１６１２の一端子に
供給される。最大値保持手段９はダイオード１６６．１
６７、演算増幅器１６４．コンデンサ１６１８で構成さ
れており、最大電圧Ｖ□。が得られる。また最小値保持
手段１０は同様にダイオ−）’　１６８゜１６９、演算
増幅器１６５．コンデンサ１６１９で構成され、最小電
圧Ｖ　ｍ　ｌ　ＩＩが得られる。平均値演算手段１１は
抵抗１６２０．　１８２１で構成されており、これらの
抵抗値を同じに設定し平均電圧Ｖ　ｍ　ｖ　ｅを得てい
る。コンパレータ１６１２の子端子には、バッファ１６
１０を介して平均電圧Ｖ　＠　Ｖ　＠が供給されている
。

以上のように、ＭＲセンサ出力の最大電圧Ｖａ＊ｘと最
小電圧Ｖ　ａ　ｌ　ｎの平均電圧Ｖ　ａ　Ｖ　＠が検出
され、この平均電圧Ｖ　ａ　ｖ　ａと増幅後のセンサ信
号Ｖｒｇとが比較される構成なので、多少のＡＭ変動が
ＭＲセンサ出力に存在しても、ＦＧパルスＰｐａを得る
ことが可能である。

第３図は、（ａ）が増幅後のセンサ信号Ｖｒ、、　　（
ｂ）が基準電圧ＶＬｓｒ＋　　（ｃ）が平均電圧Ｖ、、
、、（ｄ）がＦＧパルスＰＦＧの関係を示した波形図で
ある。第１、第２図における基準電圧発生手段１４から
増幅器８（第２図においては１６３）へ供給される基準
電圧Ｖ、。、が、第３図（ｂ）のように変化すると増幅
後のセンサ信号Ｖｊ、は（ａ）のように変動してい（。

増幅器８．最大値保持手段９．最小値保持手段１０．平
均値演算手段１１を構成するダイナミックレンジが、電
圧ＶＤＬ〜電圧ＶＤＨで規定されているとすれば、第３
図からも明かなように、増幅後のセンサ信号が低下し過
ぎたり上昇し過ぎたりすると、信号が飽和してしまいＦ
ＧパルスＰｐａが精度良く検出できなくなる。飽和して
いる期間カ長くなるほど、ＦＧパルスＰＦＧのデユーテ
ィ比の誤差が大きくなってゆき、２相のＦＧパルスを使
用してロータの回転方向を検出する方式では回転方向を
誤って検出してしまう可能性かある。さらに信号が完全
に飽和してしまうと、ＦＧパルスのエツジすら発生せず
、モータの回転周期の検出が不可能になってしまう。

ところで一般にＭＲセンサの出力は数十［ｍ、Ｖ］程度
であり、増幅器８（第２図においては１６３）には高い
増幅比が要求される。そのためＭＲセンサ出力の中心電
圧が、環境条件等の影響で変動すれば、第３図（ｂ）で
基準電圧Ｖ１゜、が変動したのと同様に増幅後のセンサ
信号ｖ１に影響を与える。

ＶＴＲ等のポータプル化が進んでいる機器では電源に制
約が多く、ダイナミックレンジを広くとれないため、こ
の影響は大きい。

そこで第１の発明では、増幅後のセンサ信号Ｖ１．が飽
和しないように制御をし、ＦＧパルスが精度良く検出で
きるようにしている。

増幅後のセンサ信号ＶＬｇを飽和させなくするため、平
均値電圧Ｖ　ａ　ｖ　ｅを検出し、これがダイナミック
レンジのほぼ中心電圧になるよう制御をかける。

第１図において、モータ制御手段１５には平均値電圧Ｖ
　Ｉ　Ｖ　＠が入力され（第２図においてはバッファ１
６１１を介して平均値電圧Ｖ　ａ　ｖ　ｓが入力され）
、ダイナミックレンジの中心電圧に対応した基準電圧と
比較し、平均値電圧Ｖ　ＩＩ　Ｖ　＠が低ければ増幅器
８に供給する基準電圧Ｖ７゜−を低くするよう動作させ
、逆に平均値電圧Ｖ　ｓ　ｖ　ａが高ければ増幅器８に
供給する基準電圧Ｖ、。ｔを高くするよう動作させる。

以上のように、増幅後のセンサ信号の最大電圧Ｖ　ａ　
ａ　ｘと最小電圧Ｖ　ｍ　Ｉ　ｎの平均値電圧Ｖ　ａ　
Ｖ　ａが一定になるように基準電圧発生手段１４の出力
電圧Ｖ　ｒ　ａ、ヲコントロールし、ＦＧパルスＰＦａ
をｎ度良＜　検出している。

次に本実施例における、ヒステリシス幅選択手段につい
て説明する。

第１図において比較器１２に入力される信号ＶＴｇｌ　
　Ｖｓｖｓが第４図（ａ）に示したような関係にあると
き、比較器１２のハイレベル（第４図（ｂ）ではＨと表
示）出力とロウレベル（第４図（ｂ）ではＬと表示）出
力の閾値に不感帯が存在しなければ、第４図（ｂ）のよ
うなパルス出力が得られる。

第４図（ａ）において、ロータの回転位置がλ１で微小
に前後し電圧ｖ、Ｑが電圧Ｖ　８　Ｖ　＠を高低してし
まうと、不感帯が存在しなければ比較器の出力は、ハイ
レベルとロウレベルを繰り返し出力してしまう。センサ
信号にノイズが重畳されても閾値の前後でその影響を受
けてしまう。そのため、第１図における比較器１２（第
２図におけるコンパレータ１６１２）では不感帯を設け
、前述の影響を除去している。

ところでＶＴＲのリールモータには、テープテンション
の制御を行う機能があり、テープ移送速度が遅いとり一
ルモータが微小角度で振動することがある。リールモー
タにはテープを高速に巻取る機能も存在し、この場合に
は増幅後のＭＲセンサ信号交流成分のレベルが、増幅器
等の素子の応答特性も影響して低下する。したがって、
不感帯の領域をあまり広げることはできない。

そこで、本実施例ではテープ移送速度が速いときと遅い
ときで、比較器１２の不感帯幅を切り換える構成にして
いる。第２図において、１６１３゜１６１４は抵抗（抵
抗値は１６１３＞１６１４）、１６１５はスイッチ回路
であり、モータ制御手段１５から供給されているスイッ
チ切換信号Ｐｓ□によって、テープ移送速度が速いとき
にはスイッチ回路のＦ側に、遅いときにはＳ側に接続さ
れ、不感帯の幅を切り換えている。よって、テープが低
速で移送されるときには不感帯の幅を広くし、高速移送
されるときには不感帯の幅を小さくしている。

したがって、リールモータがテープテンション制御を行
っている際に微小角度で振動しても、モータ制御手段１
５に入力されるＦＧパルス信号Ｐｐｃを精度良く検出す
ることが可能である。

以上のように本実施例によれば、調整箇所が不要であり
ながら、環境変化や経時変化に対してモータの回転パル
スを制御良＜、シがち広範囲に検出することができる。

発明の詳細 な説明したように本発明は、回転体に装着された磁界を
増幅する増幅器と、前記増幅器の出力の最大値を検出す
る最大値保持手段と、前記増幅器の出力の最小値を検出
する最小値保持手段と、前記最大値保持手段の出方を前
記最小値保持手段の出力との平均値を演算する平均値演
算手段と、この平均値演算手段の出力と前記増幅器の出
力とを比較する比較器と、前記増幅器のバイアス入力を
供給する基準電圧発生手段と、前記平均値が入力される
とともに前記基準電圧発生手段を制御するモータ制御手
段とを設けることにより、回転体の回転速度がどのよう
な速度であっても調整箇所か不要でありながら、環境変
化、経時変化の影響を受けない回転体の回転検出装置を
構成することができ、その実用的効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における実施例の回転体の回転検出装置
のブロック図、第２図は第１図における点線で囲んだブ
ロックの具体回路図、第３図は第１、第２図の動作を説
明するための波形図、第４図は第１図における比較器の
不感帯幅を説明するための波形図、第５図は従来のモー
タの回転検出装置のブロック図、第６図は第５図におけ
るＭＲセンサの等価回路図、第７図は第５図におけるＭ
Ｒセンサの動作を説明するための特性図、第８図は第５
図のＭＲセンサの出力波形図である。 ２・・・ＭＲセンサ、　　８・・・増幅器、　　９・・
・最大値保持手段、　　１０・・・最小値保持手段、　
　１１・・・平均値演算手段、　　１２・・・比較器、
　　１３・・・ヒステリシス幅選択手段、　　１４・・
・基準電圧発生手段、１５・・・モータ制御手段。 代理人の氏名　弁理士　粟野　重孝　はか１８第 図 】２；也（； 第 図 り 第 図 Ｖ壜日路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転体に装着された磁界を増幅する増幅器と、 前記増幅器の出力の最大値を検出する最大値保持手段と
   、 前記増幅器の出力の最小値を検出する最小値保持手段と
   、 前記最大値保持手段の出力と前記最小値保持手段の出力
   との平均値を演算する平均値演算手段と、この平均値演
   算手段の出力と前記増幅器の出力とを比較する比較器と
   、 前記増幅器のバイアス入力を供給する基準電圧発生手段
   と、 前記平均値が入力されるとともに前記基準電圧発生手段
   を制御するモータ制御手段とを備え、前記平均値がほぼ
   一定となるように前記基準電圧発生手段の出力電圧を制
   御することを特徴とする回転体の回転検出装置。
2. （２）請求項１記載の比較器は、回転体の回転速度が遅
   い際には不感帯幅を広くする回転体の回転検出装置。