JPH05118870A - エンコーダ - Google Patents
エンコーダInfo
- Publication number
- JPH05118870A JPH05118870A JP30401491A JP30401491A JPH05118870A JP H05118870 A JPH05118870 A JP H05118870A JP 30401491 A JP30401491 A JP 30401491A JP 30401491 A JP30401491 A JP 30401491A JP H05118870 A JPH05118870 A JP H05118870A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- conversion element
- magnetic flux
- phase difference
- magnetoelectric conversion
- detected
- 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
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- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明の目的は、高精度な位置検出ができる
エンコーダを提供する。 【構成】 発磁体としてコイルを使用し、発磁体２３，
２４のコイルの励磁電圧をｓｉｎωｔ，ｃｏｓωｔで変
化させ、磁電変換素子２１，２２の出力信号の差を差動
増幅回路３０で増幅する。つぎに、その増幅された信号
と発磁体２３のコイルの励磁信号との位相差を位相差検
出手段３１によって検出する。そして、内挿位置変換手
段３３が、上記位相差によって被検出体であるギア１の
一歯内の内挿位置を検出する。
エンコーダを提供する。 【構成】 発磁体としてコイルを使用し、発磁体２３，
２４のコイルの励磁電圧をｓｉｎωｔ，ｃｏｓωｔで変
化させ、磁電変換素子２１，２２の出力信号の差を差動
増幅回路３０で増幅する。つぎに、その増幅された信号
と発磁体２３のコイルの励磁信号との位相差を位相差検
出手段３１によって検出する。そして、内挿位置変換手
段３３が、上記位相差によって被検出体であるギア１の
一歯内の内挿位置を検出する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、エンコーダに関し、特
に、リラクタンス型の磁気式エンコーダに関する。
に、リラクタンス型の磁気式エンコーダに関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は従来の磁気式エンコーダの一例を
示すブロック図であり、被検出体であるギア１の外周近
くに配置された永久磁石３と磁電変換素子２ａ，２ｂか
ら成る２相交流信号検出手段によって、９０°位相差の
２相交流信号ｅａ＝Ｖｃｏｓθ＋Ｖ０、ｅｂ＝Ｖｓｉｎ
θ＋Ｖ０が検出され、２個ずつのサンプルアンドホール
ド回路９及びＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換回路
１０から成る瞬時値検出手段７に送出される。つぎに、
瞬時値検出手段７によって２相交流信号ｅａ，ｅｂの瞬
時値がサンプリングされ、ディジタル変換された２相交
流信号Ｅａ，Ｅｂが内挿位置検出手段８に送出される。
そして、２相交流信号Ｅａ，Ｅｂに基づいてギア１の一
歯内の内挿位置θが内挿位置検出手段８によって検出さ
れ、加算器６に送出される。ここで、内挿位置θは、θ
＝ｔａｎ−１（Ｖｓｉｎθ／Ｖｃｏｓθ）＝ｔａｎ−１
｛（Ｅｂ−Ｖ０）／（Ｅａ−Ｖ０）｝の式で算出され
る。
示すブロック図であり、被検出体であるギア１の外周近
くに配置された永久磁石３と磁電変換素子２ａ，２ｂか
ら成る２相交流信号検出手段によって、９０°位相差の
２相交流信号ｅａ＝Ｖｃｏｓθ＋Ｖ０、ｅｂ＝Ｖｓｉｎ
θ＋Ｖ０が検出され、２個ずつのサンプルアンドホール
ド回路９及びＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換回路
１０から成る瞬時値検出手段７に送出される。つぎに、
瞬時値検出手段７によって２相交流信号ｅａ，ｅｂの瞬
時値がサンプリングされ、ディジタル変換された２相交
流信号Ｅａ，Ｅｂが内挿位置検出手段８に送出される。
そして、２相交流信号Ｅａ，Ｅｂに基づいてギア１の一
歯内の内挿位置θが内挿位置検出手段８によって検出さ
れ、加算器６に送出される。ここで、内挿位置θは、θ
＝ｔａｎ−１（Ｖｓｉｎθ／Ｖｃｏｓθ）＝ｔａｎ−１
｛（Ｅｂ−Ｖ０）／（Ｅａ−Ｖ０）｝の式で算出され
る。
【０００３】一方、磁電変換素子２ａ，２ｂから送出さ
れた２相交流信号ｅａ，ｅｂは上位桁検出手段１１に送
出され、波形整形器（コンパレータ）４を用いてパルス
化されたパルスＰａ，Ｐｂがパルスカウンタ５に送出さ
れる。パルスカウンタ５でパルスＰａ，Ｐｂが計数され
ることによって、位置情報の上位桁の情報ＳＰｕが検出
され、加算器６に送出される。この上位桁情報ＳＰｕと
内挿位置検出手段８から送出された内挿位置情報θとが
加算器６で合成され、これによって高精度な位置が検出
されるようになっている。
れた２相交流信号ｅａ，ｅｂは上位桁検出手段１１に送
出され、波形整形器（コンパレータ）４を用いてパルス
化されたパルスＰａ，Ｐｂがパルスカウンタ５に送出さ
れる。パルスカウンタ５でパルスＰａ，Ｐｂが計数され
ることによって、位置情報の上位桁の情報ＳＰｕが検出
され、加算器６に送出される。この上位桁情報ＳＰｕと
内挿位置検出手段８から送出された内挿位置情報θとが
加算器６で合成され、これによって高精度な位置が検出
されるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のエンコ
ーダにおいては、高分解能化の方法としてはＡ／Ｄ変換
の分解能を上げる方法があるが、２相交流信号には、２
相間の振幅のずれによる振幅誤差、位相差の９０°から
のずれによる位相誤差、直流成分の基準値からのずれに
よるオフセット誤差などが含まれているため、Ａ／Ｄ変
換の分解能を上げただけでは実際には検出精度は上らな
い。この検出精度を上げるためには、上記誤差をなくす
ように精密な組立と調整を行なう必要があり、多大な労
力を要している。また、調整ミス等があり、常に高精度
な位置検出を行なうことはできなかった。本発明は上述
した事情から成されたものであり、本発明の目的は、正
確な位置検出を行なうことができるエンコーダを提供す
ることにある。
ーダにおいては、高分解能化の方法としてはＡ／Ｄ変換
の分解能を上げる方法があるが、２相交流信号には、２
相間の振幅のずれによる振幅誤差、位相差の９０°から
のずれによる位相誤差、直流成分の基準値からのずれに
よるオフセット誤差などが含まれているため、Ａ／Ｄ変
換の分解能を上げただけでは実際には検出精度は上らな
い。この検出精度を上げるためには、上記誤差をなくす
ように精密な組立と調整を行なう必要があり、多大な労
力を要している。また、調整ミス等があり、常に高精度
な位置検出を行なうことはできなかった。本発明は上述
した事情から成されたものであり、本発明の目的は、正
確な位置検出を行なうことができるエンコーダを提供す
ることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、磁電変換素子
を用いて、この磁電変換素子を通過する被検出体の外形
の同一ピッチの歯の数を計数することにより位置を検出
するエンコーダに関するものであり、本発明の上記目的
は、外形に同一ピッチの歯溝を有する透磁性の被検出体
と、前記被検出体の検出移動方向に対して相互に（ｎ＋
１／４）ピッチ（ｎは整数）離れた位置に配置された第
１及び第２磁電変換素子と、ほぼ正弦波状に変化する磁
束が前記第１の磁電変換素子を通過するように配置され
た第１の発磁体と、前記第１の発磁体の磁束変化と位相
が９０°ずれた磁束変化をする磁束が前記第２の磁電変
換素子を通過するように配置された第２の発磁体と、前
記第１の磁電変換素子の出力信号と前記第２の磁電変換
素子の出力信号との差動増幅をする差動増幅回路と、前
記差動増幅回路の出力信号と前記第１又は第２の発磁体
の磁束変化の正弦波状の信号との位相差を検出する位相
差検出手段と、前記検出した位相差を前記被検出体の１
ピッチ内の位置情報に変換する内挿位置変換手段とを具
備することによって達成される。
を用いて、この磁電変換素子を通過する被検出体の外形
の同一ピッチの歯の数を計数することにより位置を検出
するエンコーダに関するものであり、本発明の上記目的
は、外形に同一ピッチの歯溝を有する透磁性の被検出体
と、前記被検出体の検出移動方向に対して相互に（ｎ＋
１／４）ピッチ（ｎは整数）離れた位置に配置された第
１及び第２磁電変換素子と、ほぼ正弦波状に変化する磁
束が前記第１の磁電変換素子を通過するように配置され
た第１の発磁体と、前記第１の発磁体の磁束変化と位相
が９０°ずれた磁束変化をする磁束が前記第２の磁電変
換素子を通過するように配置された第２の発磁体と、前
記第１の磁電変換素子の出力信号と前記第２の磁電変換
素子の出力信号との差動増幅をする差動増幅回路と、前
記差動増幅回路の出力信号と前記第１又は第２の発磁体
の磁束変化の正弦波状の信号との位相差を検出する位相
差検出手段と、前記検出した位相差を前記被検出体の１
ピッチ内の位置情報に変換する内挿位置変換手段とを具
備することによって達成される。
【０００６】
【作用】本発明にあっては、第１の磁電変換素子と第２
の磁電変換素子にそれぞれｓｉｎωｔ，ｃｏｓωｔ状の
磁束を通過させたとき、これらの磁電変換素子の差信号
が内挿位置に応じて前記ｓｉｎωｔと位相のずれた信号
として得られるので、この両者の位相差を検出すること
によってギア一歯内の内挿位置を検出できる。
の磁電変換素子にそれぞれｓｉｎωｔ，ｃｏｓωｔ状の
磁束を通過させたとき、これらの磁電変換素子の差信号
が内挿位置に応じて前記ｓｉｎωｔと位相のずれた信号
として得られるので、この両者の位相差を検出すること
によってギア一歯内の内挿位置を検出できる。
【０００７】
【実施例】図１は本発明のエンコーダの一例を図３に対
応させて示すブロック図であり、同一構成箇所は同符号
を付して説明を省略する。ギア１の外周近くには、２相
交流信号検出手段の磁気センサと同じ磁気抵抗効果素子
である第１の磁電変換素子２１と第２の磁電変換素子２
２が配置され、それらの磁電変換素子２１，２２の間隔
はギア１の１ピッチλの四分の１（λ／４）となってい
る。第１の発磁体２３及び第２の発磁体２４は、透磁材
にコイルを巻いたものであり、それぞれの磁束が第１の
磁電変換素子２１と第２の磁電変換素子２２をほぼ垂直
に通過するようになっている。そして、第１の発磁体２
３のコイルの励磁電圧ＥｓはＥｓ＝Ｅｓｉｎωｔ＋
Ｅ０、第２の発磁体２４のコイルの励磁電圧ＥｃはＥｃ
＝Ｅｃｏｓωｔ＋Ｅ０であり互いに９０°の位相差を持
っている。ところで、第１及び第２の磁電変換素子２
１，２２の出力信号Ｖは、各発磁体からの磁束が一定の
ときはギア１の一歯内の内挿位置θにより正弦波状に変
化し、図２（Ａ）のようになる。
応させて示すブロック図であり、同一構成箇所は同符号
を付して説明を省略する。ギア１の外周近くには、２相
交流信号検出手段の磁気センサと同じ磁気抵抗効果素子
である第１の磁電変換素子２１と第２の磁電変換素子２
２が配置され、それらの磁電変換素子２１，２２の間隔
はギア１の１ピッチλの四分の１（λ／４）となってい
る。第１の発磁体２３及び第２の発磁体２４は、透磁材
にコイルを巻いたものであり、それぞれの磁束が第１の
磁電変換素子２１と第２の磁電変換素子２２をほぼ垂直
に通過するようになっている。そして、第１の発磁体２
３のコイルの励磁電圧ＥｓはＥｓ＝Ｅｓｉｎωｔ＋
Ｅ０、第２の発磁体２４のコイルの励磁電圧ＥｃはＥｃ
＝Ｅｃｏｓωｔ＋Ｅ０であり互いに９０°の位相差を持
っている。ところで、第１及び第２の磁電変換素子２
１，２２の出力信号Ｖは、各発磁体からの磁束が一定の
ときはギア１の一歯内の内挿位置θにより正弦波状に変
化し、図２（Ａ）のようになる。
【０００８】したがって、第１及び第２の発磁体２３，
２４のコイルに上記励磁電圧Ｅｓ，Ｅｃを印加すると、
それぞれの出力信号Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２は、Ｖｏｕ
ｔ１＝Ｋｃｏｓ（２πθ／λ）ｓｉｎωｔ＋Ｖ１，Ｖｏ
ｕｔ２＝Ｋｓｉｎ（２πθ／λ）ｃｏｓωｔ＋Ｖ１とな
り、差動増幅器３０に送出される。差動増幅器３０によ
って、これらの出力信号Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２の差が
とられ、その信号の振幅が適度な大きさになるように増
幅され、増幅された差動増幅信号Ｖｄが位相差検出手段
３１に送出される。ここで、増幅された信号Ｖｄは、Ｖ
ｄ＝α（Ｖｏｕｔ１−Ｖｏｕｔ２）＝ｋｓｉｎ（ωｔ−
２πθ／λ）となり、コイルの励磁信号ＶＣ１、ＶＣ２
と周期が同じで内挿位置θに応じて位相差が変化する信
号となる。この関係は図２（Ｂ）のようになる。
２４のコイルに上記励磁電圧Ｅｓ，Ｅｃを印加すると、
それぞれの出力信号Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２は、Ｖｏｕ
ｔ１＝Ｋｃｏｓ（２πθ／λ）ｓｉｎωｔ＋Ｖ１，Ｖｏ
ｕｔ２＝Ｋｓｉｎ（２πθ／λ）ｃｏｓωｔ＋Ｖ１とな
り、差動増幅器３０に送出される。差動増幅器３０によ
って、これらの出力信号Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２の差が
とられ、その信号の振幅が適度な大きさになるように増
幅され、増幅された差動増幅信号Ｖｄが位相差検出手段
３１に送出される。ここで、増幅された信号Ｖｄは、Ｖ
ｄ＝α（Ｖｏｕｔ１−Ｖｏｕｔ２）＝ｋｓｉｎ（ωｔ−
２πθ／λ）となり、コイルの励磁信号ＶＣ１、ＶＣ２
と周期が同じで内挿位置θに応じて位相差が変化する信
号となる。この関係は図２（Ｂ）のようになる。
【０００９】位相差検出手段３１は、波形整形器（コン
パレータ）３４，パルス発振器３２及びパルスカウンタ
３５から成り、差動増幅器３０から送出された差動増幅
信号Ｖｄと第１の発磁体２３から送出された励磁信号Ｖ
Ｃ１が波形整形器３４でパルス化され、それぞれパルス
カウンタ３５のカウントスタート信号Ｐｓ、カウントス
トップ信号Ｐｔとして、パルスカウンタ３５に送出され
る。そして、パルス発振器３２から送出されるパルス数
ＳＰが、カウントスタート信号Ｐｓとカウントストップ
信号Ｐｔを用いてパルスカウンタ３５でカウントされる
ことによって位相差が検出され、そのカウント値ｎが内
挿位置変換手段３３に送出される。内挿位置変換手段３
３は、パルスカウンタ３５から送出されたカウント値ｎ
より内挿位置θを、θ＝λ×ｎ／Ｎ０により求める。内
挿位置変換手段３３によって求められた内挿位置θは加
算器６に送出され、加算器６によって内挿位置θと上位
桁検出手段１１から送出された上位桁情報ＳＰｕとが合
成され、非検出体の高精度な位置が検出される。
パレータ）３４，パルス発振器３２及びパルスカウンタ
３５から成り、差動増幅器３０から送出された差動増幅
信号Ｖｄと第１の発磁体２３から送出された励磁信号Ｖ
Ｃ１が波形整形器３４でパルス化され、それぞれパルス
カウンタ３５のカウントスタート信号Ｐｓ、カウントス
トップ信号Ｐｔとして、パルスカウンタ３５に送出され
る。そして、パルス発振器３２から送出されるパルス数
ＳＰが、カウントスタート信号Ｐｓとカウントストップ
信号Ｐｔを用いてパルスカウンタ３５でカウントされる
ことによって位相差が検出され、そのカウント値ｎが内
挿位置変換手段３３に送出される。内挿位置変換手段３
３は、パルスカウンタ３５から送出されたカウント値ｎ
より内挿位置θを、θ＝λ×ｎ／Ｎ０により求める。内
挿位置変換手段３３によって求められた内挿位置θは加
算器６に送出され、加算器６によって内挿位置θと上位
桁検出手段１１から送出された上位桁情報ＳＰｕとが合
成され、非検出体の高精度な位置が検出される。
【００１０】なお、本実施例においては、差動増幅器３
０の出力信号Ｖｄと第１の発磁体２３のコイルの励磁信
号ＶＣ１との位相差を検出しているが、この代わりに差
動増幅器３０の出力信号Ｖｄと第２の発磁体２４のコイ
ルの励磁信号ＶＣ２との位相差を検出してもよい。ま
た、本実施例はロータリエンコーダについて述べたが、
これに限るものではなく、リニアエンコーダに適用して
もよい。
０の出力信号Ｖｄと第１の発磁体２３のコイルの励磁信
号ＶＣ１との位相差を検出しているが、この代わりに差
動増幅器３０の出力信号Ｖｄと第２の発磁体２４のコイ
ルの励磁信号ＶＣ２との位相差を検出してもよい。ま
た、本実施例はロータリエンコーダについて述べたが、
これに限るものではなく、リニアエンコーダに適用して
もよい。
【００１１】
【発明の効果】以上のように本発明のエンコーダによれ
ば、位相差を検出することによって内挿位置を求めるの
で、第１及び第２の磁電変換素子の出力信号を完全な正
弦波とする必要がなくなり、２相交流信号で発生する誤
差をなくすための精密な組立てと調整の工程を減らすこ
とができ、しかも高精度な位置検出を行なうことができ
る。
ば、位相差を検出することによって内挿位置を求めるの
で、第１及び第２の磁電変換素子の出力信号を完全な正
弦波とする必要がなくなり、２相交流信号で発生する誤
差をなくすための精密な組立てと調整の工程を減らすこ
とができ、しかも高精度な位置検出を行なうことができ
る。
【図１】本発明のエンコーダの一例を示すブロック図で
ある。
ある。
【図２】本発明装置の磁電変換素子の出力信号と差動増
幅器の出力信号との関係を示す図である。
幅器の出力信号との関係を示す図である。
【図３】従来のエンコーダの一例を示すブロック図であ
る。
る。
２１ 第１の磁電変換素子 ２２ 第２の磁電変換素子 ２３ 第１の発磁体 ２４ 第２の発磁体 ３０ 差動増幅器 ３１ 位相差検出手段 ３２ パルス発振器 ３３ 内挿位置変換手段 ３４ 波形整形器（コンパレータ） ３５ パルスカウンタ
Claims (1)
- 【請求項１】 磁電変換素子を用いて、この磁電変換素
子を通過する被検出体の外形の同一ピッチの歯の数を計
数することにより位置を検出するエンコーダにおいて、
外形に同一ピッチの歯溝を有する透磁性の被検出体と、
前記被検出体の検出移動方向に対して相互に（ｎ＋１／
４）ピッチ（ｎは整数）離れた位置に配置された第１及
び第２磁電変換素子と、ほぼ正弦波状に変化する磁束が
前記第１の磁電変換素子を通過するように配置された第
１の発磁体と、前記第１の発磁体の磁束変化と位相が９
０°ずれた磁束変化をする磁束が前記第２の磁電変換素
子を通過するように配置された第２の発磁体と、前記第
１の磁電変換素子の出力信号と前記第２の磁電変換素子
の出力信号との差動増幅をする差動増幅回路と、前記差
動増幅回路の出力信号と前記第１又は第２の発磁体の磁
束変化の正弦波状の信号との位相差を検出する位相差検
出手段と、前記検出した位相差を前記被検出体の１ピッ
チ内の位置情報に変換する内挿位置変換手段とを具備し
たことを特徴とするエンコーダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30401491A JPH05118870A (ja) | 1991-10-23 | 1991-10-23 | エンコーダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30401491A JPH05118870A (ja) | 1991-10-23 | 1991-10-23 | エンコーダ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05118870A true JPH05118870A (ja) | 1993-05-14 |
Family
ID=17928031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30401491A Pending JPH05118870A (ja) | 1991-10-23 | 1991-10-23 | エンコーダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05118870A (ja) |
-
1991
- 1991-10-23 JP JP30401491A patent/JPH05118870A/ja active Pending
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