JPH04366701A - 位置検出装置 - Google Patents

位置検出装置

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JPH04366701A
JPH04366701A JP16873991A JP16873991A JPH04366701A JP H04366701 A JPH04366701 A JP H04366701A JP 16873991 A JP16873991 A JP 16873991A JP 16873991 A JP16873991 A JP 16873991A JP H04366701 A JPH04366701 A JP H04366701A
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zero
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Taku Murakami
卓 村上
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Komatsu Ltd
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、リニアエンコーダやロ
ータリエンコーダなどの位置検出装置に係り、特に磁気
抵抗素子等の磁気センサを使用した位置検出装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】建設機械等の油圧シリンダには、バケッ
トなどの位置を制御するために、位置検出装置が設けて
ある。従来の油圧シリンダの位置検出装置は、シリンダ
ロッドの表面に周期的に形成した凹凸溝からなる電気磁
気特性変化部を設るとともに、ロッドに近接して検出素
子である磁気センサを配置し、磁気センサによって電気
磁気特性変化部を検出して計数することにより、制御対
象であるバケット等の位置を検知するようにしている。
【0003】すなわち、位置検出装置は、一般に磁気セ
ンサを用いてブリッジ回路を構成し、電気磁気特性変化
部を構成している凹凸溝に基づく磁束のゆらぎを磁気セ
ンサによって検出し、ブリッジ回路が出力する正弦波信
号を差動増幅したのち、一定の閾値が設定してあるコン
パレータを用いて矩形波に波形整形し、矩形波の数をカ
ウントすることによって制御対象の位置を検知するよう
にしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した正弦
波を波形整形して位置を求める方法は、シリンダの使用
中に温度が変化してロッドが熱膨張したり、熱分布の不
均一または凹凸溝の加工の不均一によって、磁気センサ
の検出信号の出力が変動したり、振幅が変化するなどし
て、出力される正弦波が不安定となる。このため、差動
増幅したのちの正弦波信号がコンパレータによって波形
整形されない場合を生じ、制御対象の正確な位置検出、
位置制御を困難にしている。
【0005】本発明は、前記従来技術の欠点を解消する
ためになされたもので、制御対象の位置を精度よく検出
することができる位置検出装置を提供することを目的と
している。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る位置検出装置は、被検出部に形成し
た周期的な電気磁気特性変化部を検出する検出素子の出
力信号を計数し、制御対象の位置を求める位置検出装置
において、前記検出素子の出力信号を微分する微分回路
と、この微分回路の出力信号のゼロクロスを検出するゼ
ロクロス検出回路と、このゼロクロス検出回路の出力信
号を計数する計数回路とを有することを特徴としている
【0007】
【作用】上記の如く構成した本発明は、検出素子の出力
信号を微分し、微分した信号のゼロクロスを検出して計
数するようにしているため、検出素子の検出信号のピー
クまたはボトムを確実に検出することが可能となり、温
度変化や温度分布の不均一、または電気磁気特性変化部
を形成する加工精度の不均一に伴い、検出素子の出力信
号の出力が変動したり、振幅が変化して不安定となって
も、確実に電気磁気特性変化部を検出することができ、
制御対象の位置を正確に検出することができる。
【0008】
【実施例】本発明に係る位置検出装置の好ましい実施例
を、添付図面に従って詳説する。図1は、本発明の実施
例に係る位置検出装置のブロック図である。
【0009】図1において、スケール10は、例えば磁
性体からなるシリンダロッドによって構成されており、
表面に所定のピッチをもって周溝12が設けてあり、凸
部14からなる電気磁気特性変化部が形成してある。そ
して、スケール10の近傍には、一対の検出素子16a
、16bが配置してある。
【0010】各検出素子16a、16bは周知の構造を
しており、それぞれが複数の薄膜強磁性体磁気センサに
よってブリッジ回路を構成していて、磁気センサの背後
に、スケール10の表面に直交した磁場を発生するバイ
アス磁石が設けてあり、スケール10と相対移動したと
きに、スケール表面の凹凸による磁束のゆらぎを検出し
、正弦波の検出信号を出力する。また、各検出素子16
a、16bは、出力信号の位相が90度異なるように配
置してあり、検出素子16aが後述するアップダウンカ
ウンタの計数値をカウントアップする信号を出力するい
わゆるA相用となっていて、検出素子16bがアップダ
ウンカウンタの計数値をカウントダウンする信号を出力
するいわゆるB相用となっている。
【0011】検出素子16a、16bは、それぞれの出
力端子が増幅器18a、18bに接続してあり、検出信
号が増幅器18a、18bによって差動増幅されるよう
になっている。そして、各増幅器18a、18bの出力
側には、位相判別器20と、増幅器18a、18bの出
力信号を微分する微分回路22a、22bが接続してあ
り、微分回路22a、22bの出力がそれぞれゼロクロ
ス検出回路24a、24bに入力するようになっている
【0012】各ゼロクロス検出回路24a、24bは、
例えば入力してくる信号が正から負に変わったときに信
号を出力する比較器と、入力してくる信号が負から正に
変わったときに信号を出力する比較器と、これらの比較
器のいずれかの信号を受けてパルスを出力するワンショ
ット回路とから構成することができ、ワンショット回路
の出力したパルスを計数回路であるアップダウンカウン
タ26に入力するようにしてある。すなわち、ゼロクロ
ス検出回路24aは、アップダウンカウンタ26のアッ
プカウント用端子に接続してあり、ゼロクロス検出回路
24bは、アップダウンカウンタ26のダウンカウント
用端子に接続してある。
【0013】増幅器18a、18bの出力信号が入力す
る位相判別器20は、検出素子16a、16bのどちら
の出力信号の位相が進んでいるかを判断し、アップダウ
ンカウンタ26にカウントアップまたはカウントダウン
の切替信号を入力する。このアップダウンカウンタ26
の出力は位置演算器28に送られ、位置演算器28によ
って図示しない制御対象の位置を算出できるようにして
ある。
【0014】上記の如く構成した実施例においては、ス
ケール10が矢印Aの方向に動き、スケール10と検出
素子16a、16bとが相対移動すると、スケール10
の凹凸の変化に応じて、検出素子16a、16bから正
弦波状の検出信号が出力される。しかし、検出素子16
aが出力する検出信号は、図2(A)に示したように検
出素子16bの出力信号より位相が90度進んでいる。 そして、各検出素子16a、16bの出力信号は、増幅
器18a、18bによって差動増幅され、位相判別器2
0と微分回路22a、22bとに送られる。
【0015】位相判別器20は、図2(A)のように検
出素子16aの出力信号の位相が検出素子16bの出力
信号の位相より進んでいると、アップダウンカウンタ2
6に信号を送出し、アップダウンカウンタ26をカウン
トアップ状態にする。一方、微分回路22aは、増幅器
18aから入力してきた正弦波状の信号を微分し、図3
に示したように、入力信号に対して90度位相の遅れた
信号をゼロクロス検出回路24aに出力する。
【0016】ゼロクロス検出回路24aは、微分回路2
2aが出力した信号のゼロクロスP1 、P2 、P3
 、……を検出し、これらゼロクロスの検出毎にアップ
ダウンカウンタ26のアップカウント用ピンにパルスを
送る。 アップダウンカウンタ26は、ゼロクロス検出回路24
aからパルスが入力する毎に計数値をカウントアップし
、位置演算器28に入力する。位置演算器28は、アッ
プダウンカウンタ26から送られてくる計数値に基づい
て図示しない制御対象の位置を求め、表示装置や制御装
置に出力する。
【0017】他方、スケール10が矢印Bのように動く
と、検出素子16bの検出信号が図2(B)のように検
出素子16aの検出信号より位相が進む。そこで、位相
判別器20は、増幅器18a、18bを介して検出素子
16a、16bの信号を受けると、検出素子16bの出
力信号の位相が検出素子16aの検出信号の位相より進
んでいるため、アップダウンカウンタ26をカウントダ
ウンの状態にする。アップダウンカウンタ26は、検出
素子16bの検出信号に基づくゼロクロス検出回路24
bから入力してくるパルスにより、計数値をカウントダ
ウンして位置演算器28に出力する。位置演算器28は
、前記と同様にアップダウンカウンタ26の計数値に基
づいて制御対象の位置を演算する。
【0018】このように、実施例においては、増幅器1
8a、18bによって増幅した検出素子16a、16b
の検出信号を微分し、そのゼロクロスを検知してアップ
ダウンカウンタ26の計数値をカウントアップまたはカ
ウントダウンするため、検出素子16a、16bの検出
信号が温度変化や温度分布の不均一、周溝12の加工精
度の不均一によって出力の大きさが変動したり、振幅が
変化するなど不安定になっても、検出信号のピークまた
はボトムを確実に検出することができ、制御対象の位置
を正確に求めることができる。
【0019】なお、前記実施例においては、ゼロクロス
検出回路24a、24bが図3に示したゼロクロスP1
 、P2 、P3 、……を検出する場合について説明
したが、微分回路22a、22bの出力が負から正に変
わるP1 、P3 、……、または正から負に変わるP
2 、P4 、……のみを検出するようにしてもよい。 また、前記実施例においては、検出素子16a、16b
が薄膜強磁性体磁気センサによって構成してある場合に
ついて説明したが、ホール素子や磁気抵抗素子等の半導
体磁気センサ、量子型磁気センサ、コイルなどを用いて
もよい。
【0020】さらに、前記実施例においては、電気磁気
特性変化部が凸部14である場合について説明したが、
電気磁気特性変化部はロッドを部分的に磁化させたり、
磁石の小片を貼り付けたりしてもよい。そして、前記実
施例においては、スケール10がシリンダロッドである
リニアエンコーダ場合について説明したが、スケール1
0はシリンダロッドに限定されるものでなく、また回転
検出器や角度検出器等のロータリエンコーダにも適用す
ることができる。
【0021】以上に説明したように、本発明によれば、
検出素子の出力信号を微分し、微分した信号のゼロクロ
スを検出して計数するようにしているため、検出素子の
検出信号ののピークまたはボトムを確実に検出すること
が可能となり、温度変化や温度分布の不均一、または電
気磁気特性変化部を形成する加工精度の不均一に伴い、
検出素子の出力信号の出力が変動したり、振幅が変化し
て不安定となっても、確実に電気磁気特性変化部を検出
することができ、制御対象の位置を正確に検出すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る位置検出装置のブロック
図である。
【図2】実施例の検出素子の検出信号の説明図である。
【図3】実施例の微分回路とゼロクロス検出回路との作
用を説明する図である。
【符号の説明】
10……スケール、14……電気磁気特性変化部(凸部
)、22a、22b……微分回路、24a、24b……
ゼロクロス検出回路、26……計数回路(アップダウン
カウンタ)。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  被検出部に形成した周期的な電気磁気
    特性変化部を検出する検出素子の出力信号を計数し、制
    御対象の位置を求める位置検出装置において、前記検出
    素子の出力信号を微分する微分回路と、この微分回路の
    出力信号のゼロクロスを検出するゼロクロス検出回路と
    、このゼロクロス検出回路の出力信号を計数する計数回
    路とを有することを特徴とする位置検出装置。
JP3168739A 1991-06-13 1991-06-13 位置検出装置 Expired - Lifetime JP3009250B2 (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06241765A (ja) * 1993-02-19 1994-09-02 Makome Kenkyusho:Kk 変位センサ
JP2002251691A (ja) * 2001-02-26 2002-09-06 Systec:Kk 車両長計測方法及び車両長計測装置
JP2008275137A (ja) * 2007-04-26 2008-11-13 S & T Daewoo Co Ltd 相対変位測定センサーが設けられたダンパー

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JP2008275137A (ja) * 2007-04-26 2008-11-13 S & T Daewoo Co Ltd 相対変位測定センサーが設けられたダンパー

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