JPH05264293A - Position detecting device - Google Patents

Position detecting device

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JPH05264293A
JPH05264293A JP6388392A JP6388392A JPH05264293A JP H05264293 A JPH05264293 A JP H05264293A JP 6388392 A JP6388392 A JP 6388392A JP 6388392 A JP6388392 A JP 6388392A JP H05264293 A JPH05264293 A JP H05264293A
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JP
Japan
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signal
magnetoresistive element
output
channel
detecting device
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Application number
JP6388392A
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Japanese (ja)
Inventor
Genichi Kamiyama
元一 神山
Osamu Ochiai
治 落合
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Sony Magnescale Inc
Original Assignee
Sony Magnescale Inc
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Publication date
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Publication of JPH05264293A publication Critical patent/JPH05264293A/en
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Abstract

PURPOSE:To stabilize the output from a magnetic resistance element and improve the precision of detection value thereby in a position detecting device having a magnetic graduation and the magnetic resistance element. CONSTITUTION:A position detecting device has a magnetic scale having a periodic magnetic graduation, a magnetic resistance element 22 consisting of at least two channels arranged to the magnetic gauge, and a signal processing means for detecting the relative displacement of the magnetic resistance element 22 to the magnetic scale on the basis of the signal from each channel of the magnetic resistance element 22. The signal level from the magnetic resistance element 22 is monitored to control the voltage level for driving the magnetic resistance element.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば磁気式リニアエ
ンコーダ又は磁気式ロータリエンコーダに使用して好適
な位置検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a position detecting device suitable for use in, for example, a magnetic linear encoder or a magnetic rotary encoder.

【0002】[0002]

【従来の技術】図10は、従来の磁気式リニアエンコー
ダの例を示す。磁気式リニアエンコーダは、長尺の平板
型の磁気スケール10Aと、斯かる磁気スケール10A
に対して相対的に移動することができる検出部20と、
信号処理手段30とを有する。磁気スケール10Aはベ
ース12と斯かるベース12上に装着された磁性媒体1
4とを有し、斯かる磁性媒体14上には磁気目盛16が
形成されている。
2. Description of the Related Art FIG. 10 shows an example of a conventional magnetic linear encoder. The magnetic linear encoder includes a long flat plate type magnetic scale 10A and the magnetic scale 10A.
A detection unit 20 that can move relative to
Signal processing means 30. The magnetic scale 10A includes a base 12 and a magnetic medium 1 mounted on the base 12.
4 and a magnetic scale 16 is formed on the magnetic medium 14.

【0003】検出部20は磁気抵抗素子(MRセンサ)
22と斯かる磁気抵抗素子22を支持するホルダ24と
を有し、磁気抵抗素子22は磁気目盛16に対面するよ
うに配置されている。検出部20が図示の矢印Lの方向
に磁気目盛16に沿って相対的に移動すると、磁気抵抗
素子22によって生成された出力電圧が信号処理手段3
0に供給される。信号処理手段30は、例えばプリアン
プ32と検出回路34とを有し、磁気抵抗素子22から
の電圧信号に基づいて検出部20の相対的変位量を検出
するように構成されている。
The detector 20 is a magnetoresistive element (MR sensor).
22 and a holder 24 that supports the magnetoresistive element 22, the magnetoresistive element 22 is arranged so as to face the magnetic scale 16. When the detector 20 relatively moves along the magnetic scale 16 in the direction of the arrow L, the output voltage generated by the magnetoresistive element 22 causes the signal processing means 3 to operate.
0 is supplied. The signal processing unit 30 has, for example, a preamplifier 32 and a detection circuit 34, and is configured to detect the relative displacement amount of the detection unit 20 based on the voltage signal from the magnetoresistive element 22.

【0004】図11は、従来の磁気式ロータリエコーダ
の例を示す。磁気式ロータリエンコーダは、回転可能な
円筒形の磁気スケール10Bと、斯かる磁気スケール1
0Bの側面に配置された検出部20と、信号処理手段3
0とを有する。磁気スケール10Bは円筒形のベース1
2と斯かるベース12の円筒面上に装着された磁性媒体
14とを有し、斯かる磁性媒体14上には円周方向に沿
って磁気目盛16が形成されている。
FIG. 11 shows an example of a conventional magnetic rotary echo echo. The magnetic rotary encoder includes a rotatable cylindrical magnetic scale 10B and the magnetic scale 1
Detecting section 20 arranged on the side surface of 0B and signal processing means 3
Has 0 and. The magnetic scale 10B is a cylindrical base 1
2 and a magnetic medium 14 mounted on the cylindrical surface of the base 12, and a magnetic scale 16 is formed on the magnetic medium 14 along the circumferential direction.

【0005】検出部20は磁気抵抗素子(MRセンサ)
22と斯かる磁気抵抗素子22を支持するホルダ24と
を有し、磁気抵抗素子22は磁気目盛16に対面するよ
うに配置されている。磁気スケール10Bが図示の矢印
Rの方向に回転すると、磁気抵抗素子22によって生成
された出力電圧が信号処理手段30に供給される。信号
処理手段30は、例えばプリアンプ32と検出回路34
とを有し、磁気抵抗素子22からの電圧信号に基づいて
検出部20の相対的変位量を検出するように構成されて
いる。
The detection unit 20 is a magnetoresistive element (MR sensor).
22 and a holder 24 that supports the magnetoresistive element 22, the magnetoresistive element 22 is arranged so as to face the magnetic scale 16. When the magnetic scale 10B rotates in the direction of the arrow R shown, the output voltage generated by the magnetoresistive element 22 is supplied to the signal processing means 30. The signal processing means 30 includes, for example, a preamplifier 32 and a detection circuit 34.
And is configured to detect the relative displacement amount of the detection unit 20 based on the voltage signal from the magnetoresistive element 22.

【0006】図12は、磁気抵抗素子22の動作特性を
示しており、磁気抵抗素子22は印加された磁界Hが変
化するとそれによって電気抵抗Rが変化する特性を有す
る。磁気抵抗素子22を有する位置検出装置は、磁気目
盛16と磁気抵抗素子22との相対的変位によって磁気
抵抗素子22に作用する磁界Hを変化させ斯かる磁界H
の変化を磁気抵抗素子22の抵抗値Rの変化として検出
するように構成されている。
FIG. 12 shows the operating characteristics of the magnetoresistive element 22. The magnetoresistive element 22 has a characteristic that when the applied magnetic field H changes, the electric resistance R changes accordingly. The position detecting device having the magnetoresistive element 22 changes the magnetic field H acting on the magnetoresistive element 22 by the relative displacement between the magnetic scale 16 and the magnetoresistive element 22.
Is detected as a change in the resistance value R of the magnetoresistive element 22.

【0007】図13は磁気抵抗素子22を含む回路の例
を示しており、斯かる例を参照して磁気抵抗素子によっ
て位置を検出する原理を説明する。この例では、検出部
20は2チャンネルより構成されており、第1のチャン
ネルには2対の磁気抵抗素子22−11、22−12、
22−13、22−14が含まれ、第2のチャンネルに
は2対の磁気抵抗素子22−21、22−22、22−
23、22−24が含まれている。磁気抵抗素子22の
抵抗率ρは磁気目盛16に対する位置xによって変化
し、磁気目盛16の記録波長を2λとすると、次の数1
の式によって表される。
FIG. 13 shows an example of a circuit including the magnetoresistive element 22, and the principle of detecting the position by the magnetoresistive element will be described with reference to such an example. In this example, the detection unit 20 is composed of two channels, and the first channel has two pairs of magnetoresistive elements 22-11, 22-12 ,.
22-13, 22-14, and the second channel has two pairs of magnetoresistive elements 22-21, 22-22, 22-.
23, 22-24 are included. The resistivity ρ of the magnetoresistive element 22 changes depending on the position x with respect to the magnetic scale 16, and if the recording wavelength of the magnetic scale 16 is 2λ, then
It is represented by the formula.

【0008】[0008]

【数1】 ρ=ρ−(1/2)(ρ0 −ρ1 )(H/HS 2 + (1/2)(ρ0 −ρ1 )(H/HS 2 cos(2πx/λ) =ρ−Δρ+Δρcos(2πx/λ) =ρA −Δρcos(2πx/λ) Δρ=(1/2)(ρ0 −ρ1 )(H/HS 2 ρA =ρ−Δρ[Number 1] ρ = ρ- (1/2) (ρ 0 -ρ 1) (H / H S) 2 + (1/2) (ρ 0 -ρ 1) (H / H S) 2 cos (2πx / λ) = ρ-Δρ + Δρcos (2πx / λ) = ρ A -Δρcos (2πx / λ) Δρ = (1/2) (ρ 0 -ρ 1) (H / H S) 2 ρ A = ρ-Δρ

【0009】ここに、xは磁気目盛16の位置座標、ρ
0 はx=0における抵抗率、ρ1 はx=λ/2における
抵抗率、HS は飽和磁場を表す。この式で、磁場Hは位
置xの関数として、
Where x is the position coordinate of the magnetic scale 16, ρ
0 represents the resistivity at x = 0, ρ 1 represents the resistivity at x = λ / 2, and H S represents the saturation magnetic field. In this equation, the magnetic field H as a function of position x is

【0010】[0010]

【数2】H=H0 sin(2πx/λ)## EQU2 ## H = H 0 sin (2πx / λ)

【0011】によって表される。4対の磁気抵抗素子を
磁気目盛16に対して最適に配置することによって、各
磁気抵抗素子の抵抗率ρを次の数3の式に表されるよう
にすることができる。
Is represented by By optimally arranging four pairs of magnetoresistive elements with respect to the magnetic scale 16, the resistivity ρ of each magnetoresistive element can be expressed by the following equation (3).

【0012】[0012]

【数3】ρ11=ρA −Δρsin(2πx/λ) ρ13=ρA +Δρsin(2πx/λ) ρ12=ρA +Δρsin(2πx/λ) ρ14=ρA −Δρsin(2πx/λ) ρ21=ρA −Δρcos(2πx/λ) ρ23=ρA +Δρcos(2πx/λ) ρ22=ρA +Δρcos(2πx/λ) ρ24=ρA −Δρcos(2πx/λ)Ρ 11 = ρ A −Δρ sin (2πx / λ) ρ 13 = ρ A + Δρ sin (2πx / λ) ρ 12 = ρ A + Δρ sin (2πx / λ) ρ 14 = ρ A −Δρ sin (2πx / λ) ρ 21 = ρ A −Δρ cos (2πx / λ) ρ 23 = ρ A + Δρ cos (2πx / λ) ρ 22 = ρ A + Δρ cos (2πx / λ) ρ 24 = ρ A −Δρ cos (2πx / λ)

【0013】ここに、ρ11、ρ12、ρ13、ρ14はそれぞ
れ磁気抵抗素子22−11、22−12、22−13、
22−14の抵抗率を表し、ρ21、ρ22、ρ23、ρ24
それぞれ磁気抵抗素子22−21、22−22、22−
23、22−24の抵抗率を表わす。
Here, ρ 11 , ρ 12 , ρ 13 , and ρ 14 are magnetoresistive elements 22-11, 22-12, 22-13, respectively.
22-14, and ρ 21 , ρ 22 , ρ 23 , and ρ 24 are magnetoresistive elements 22-21, 22-22, 22-, respectively.
23, 22-24.

【0014】従って、2つの入力アンプ(プリアンプ)
41、42によって出力される電圧V1 、V2 はそれぞ
れ次の数4の式によって求められる。
Therefore, two input amplifiers (preamplifiers)
The voltages V 1 and V 2 output by 41 and 42 are calculated by the following equation (4).

【0015】[0015]

【数4】 V1 =A1 A (Δρ/ρA )sin(2πx/λ) V2 =A2 A (Δρ/ρA )cos(2πx/λ)V 1 = A 1 VA (Δρ / ρ A ) sin (2πx / λ) V 2 = A 2 VA (Δρ / ρ A ) cos (2πx / λ)

【0016】ここにA1 、A2 はそれぞれ入力アンプ
(プリアンプ)41、42の利得を表し、VA は端子4
3a、43bを経由して磁気抵抗素子22に印加された
電圧を表す。この入力アンプ(プリアンプ)41、42
からの出力を使用して、磁気スケール10に対する磁気
抵抗素子22の相対的変位量の検出及び変位方向の分別
がなされる。
Here, A 1 and A 2 represent the gains of the input amplifiers (preamplifiers) 41 and 42, respectively, and V A is the terminal 4
It represents the voltage applied to the magnetoresistive element 22 via 3a and 43b. This input amplifier (preamplifier) 41, 42
The output from the above is used to detect the relative displacement of the magnetoresistive element 22 with respect to the magnetic scale 10 and to discriminate the displacement direction.

【0017】しかしながら、従来の位置検出装置では磁
気抵抗素子22に印加される磁界Hをそのまま電圧に変
換して処理するように構成されているため、出力信号の
レベルにバラツキがあった。斯かる出力信号のバラツキ
は器差に起因して各位置検出装置間に生ずるもののほ
か、1つの位置検出装置において磁気スケール10に対
して磁気抵抗素子22を相対的変位させるときに生ずる
ものがある。
However, in the conventional position detecting device, since the magnetic field H applied to the magnetoresistive element 22 is directly converted into a voltage and processed, the level of the output signal varies. Such variations in the output signal occur between the position detecting devices due to instrumental error, and also occur when the magnetic resistance element 22 is relatively displaced with respect to the magnetic scale 10 in one position detecting device. ..

【0018】図14Aは磁気スケール10に対して磁気
抵抗素子22を相対的変位させても出力信号、例えば位
相変調信号VPMのレベルが一定である理想的な状態を示
し、図14Bは、磁気スケール10に対して磁気抵抗素
子22を相対的変位させるときに、出力信号、例えば位
相変調信号VPM1 〜VPM4 のレベルが変化する場合を示
す。
FIG. 14A shows an ideal state in which the level of the output signal, for example, the phase modulation signal V PM is constant even when the magnetoresistive element 22 is relatively displaced with respect to the magnetic scale 10. FIG. The case where the levels of the output signals, for example, the phase modulation signals V PM1 to V PM4 change when the magnetoresistive element 22 is relatively displaced with respect to the scale 10 is shown.

【0019】斯かる出力信号のレベルのバラツキ又は変
化の原因として次のものが挙げられる。 (1)磁性媒体14の磁気特性のバラツキ。 (2)磁気抵抗素子22の温度特性。 (3)電気回路の温度特性。 (4)温度変化による各部品の体積変化によるクリアラ
ンス及びアジマスの変化。
The causes of variations or changes in the level of the output signal are as follows. (1) Variation in magnetic characteristics of the magnetic medium 14. (2) Temperature characteristics of the magnetoresistive element 22. (3) Temperature characteristics of electric circuit. (4) Changes in clearance and azimuth due to changes in volume of each part due to changes in temperature.

【0020】(5)記録時における磁気ヘッドと磁気記
録面との間の相対的な位置のバラツキ。これは、例え
ば、磁気記録面の面粗度にバラツキがあったり、磁気記
録面にうねりがあったり、磁気ヘッドの磁気記録面に対
する追従性にバラツキがあることに起因する。 (6)外部磁界の影響による出力の変化。
(5) Relative positional variation between the magnetic head and the magnetic recording surface during recording. This is because, for example, the surface roughness of the magnetic recording surface varies, the magnetic recording surface has undulations, and the followability of the magnetic head to the magnetic recording surface also varies. (6) Output change due to the influence of an external magnetic field.

【0021】(7)磁気抵抗素子22と磁性媒体14に
形成された磁気目盛16の記録面との間のクリアランス
の変化。これは、例えば、図15に示す如き磁気目盛1
6の記録面にうねりがあったり、振動によって磁気抵抗
素子22の位置が変動することに起因する。磁気抵抗素
子22が矢印Lの方向に移動すると、磁気抵抗素子22
と磁気目盛16との間の距離C1〜C3が変化し、それ
によって磁気抵抗素子22が受ける磁界Hが変化するた
め図12に示すように磁気抵抗素子22の抵抗が変化す
るからである。
(7) Change in clearance between the magnetoresistive element 22 and the recording surface of the magnetic scale 16 formed on the magnetic medium 14. This is, for example, a magnetic scale 1 as shown in FIG.
This is because the recording surface of No. 6 has undulations or the position of the magnetoresistive element 22 changes due to vibration. When the magnetoresistive element 22 moves in the direction of arrow L, the magnetoresistive element 22
This is because the distances C1 to C3 between the magnetic scale 16 and the magnetic scale 16 change, and the magnetic field H received by the magnetic resistance element 22 changes accordingly, so that the resistance of the magnetic resistance element 22 changes as shown in FIG.

【0022】これらの原因を取り除くことによって出力
信号のレベルのバラツキを除去することができるが、全
ての原因を除去することは不可能であり、実際には、自
動利得制御AGC(Auto Gain Control )と称する技術
が使用される。自動利得制御AGCは、一般的には入力
アンプ部(プリアンプ)の利得を制御することによっ
て、入力信号のレベルの変動にかかわらず入力アンプ部
(プリアンプ)の出力レベルを一定にするように構成さ
れている。
By removing these causes, it is possible to remove the variation in the level of the output signal, but it is impossible to remove all the causes. In fact, automatic gain control AGC (Auto Gain Control) Is used. The automatic gain control AGC is generally configured to control the gain of the input amplifier section (preamplifier) so that the output level of the input amplifier section (preamplifier) becomes constant regardless of the fluctuation of the level of the input signal. ing.

【0023】図16は、位置検出装置の信号処理手段に
従来のAGCを適用した例を示す。この例では、4対の
磁気抵抗素子22を含む検出部20とそれに接続された
出力安定化手段52と内挿回路54と磁気抵抗素子駆動
アンプ43に信号を供給する駆動信号発生回路56とを
有する。出力安定化手段52にはAGC回路44が設け
られており、斯かるAGC回路44によって入力アンプ
(プリアンプ)41、42からの出力が制御される。
FIG. 16 shows an example in which a conventional AGC is applied to the signal processing means of the position detecting device. In this example, the detection unit 20 including four pairs of magnetoresistive elements 22, the output stabilizing means 52 connected thereto, the interpolation circuit 54, and the drive signal generation circuit 56 that supplies a signal to the magnetoresistive element drive amplifier 43 are provided. Have. The output stabilizing means 52 is provided with an AGC circuit 44, and the outputs from the input amplifiers (preamplifiers) 41 and 42 are controlled by the AGC circuit 44.

【0024】[0024]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、斯かる
自動利得制御AGCは、磁気抵抗素子からの出力のよう
に微小な出力を取り扱う場合には以下のような問題点が
ある。 (1)S/Nの悪化 磁気抵抗素子の出力値が低下したときには入力アンプ部
の利得が大きくなるが、このときノイズ成分も信号成分
とともに増幅されて大きくなるからS/Nが低下する。
位置検出装置の分解能は信号のS/Nにより制限される
から、S/Nが低下すると高い分解能を得ることはでき
ない。
However, such an automatic gain control AGC has the following problems when handling a minute output such as an output from a magnetoresistive element. (1) Deterioration of S / N When the output value of the magnetoresistive element decreases, the gain of the input amplifier section increases, but at this time, the noise component is also amplified together with the signal component and increases, so the S / N decreases.
Since the resolution of the position detecting device is limited by the S / N of the signal, it is not possible to obtain high resolution when the S / N decreases.

【0025】(2)プリアンプの回路規模の増大 磁気抵抗素子と検出回路が離れて配置されている形式の
位置検出装置では、信号の伝送によるS/Nの低下を防
ぐために磁気抵抗素子の近くに入力アンプ部(プリアン
プ)を設ける必要がある。自動利得制御AGCはこの入
力アンプ部(プリアンプ)に設けられるため、入力アン
プ部(プリアンプ)41、42の形状が大きくなり、そ
れを防ぐためには集積回路化が必要となる。
(2) Increasing the circuit scale of the preamplifier In the position detecting device of the type in which the magnetoresistive element and the detection circuit are arranged apart from each other, in order to prevent a decrease in S / N due to signal transmission, the position is close to the magnetoresistive element. It is necessary to provide an input amplifier section (preamplifier). Since the automatic gain control AGC is provided in this input amplifier section (preamplifier), the shape of the input amplifier sections (preamplifiers) 41 and 42 becomes large, and an integrated circuit is required to prevent this.

【0026】本発明は、斯かる点に鑑み、磁気目盛16
と磁気抵抗素子22とを有する位置検出装置において、
S/Nを低下させることなくしかも磁気抵抗素子22に
近接して配置する必要のない出力安定化手段を設け、そ
れによって検出値の精度を向上させることを目的とす
る。
The present invention has been made in view of such a point, and the magnetic scale 16
In a position detection device having a magnetic resistance element 22 and
It is an object of the present invention to provide an output stabilizing means which does not need to be arranged close to the magnetoresistive element 22 without reducing the S / N, and thereby improve the accuracy of the detected value.

【0027】[0027]

【課題を解決するための手段】本発明に依れば、例えば
図1に示す如く、周期的な磁気目盛16を有する磁気ス
ケール10と、磁気目盛16に対して配置された少なく
とも2つのチャンネルからなる磁気抵抗素子22と、磁
気抵抗素子22の各チャンネルからの信号に基づいて位
相変調信号を生成し位相変調信号に基づいて磁気スケー
ル10に対する磁気抵抗素子22の相対的変位を検出す
る信号処理手段30と、を有する位置検出装置におい
て、位相変調信号のレベルを監視して磁気抵抗素子22
を駆動する信号出力のレベルを制御する出力安定化手段
52が設けられている。
According to the present invention, a magnetic scale 10 having a periodic magnetic scale 16 and at least two channels arranged with respect to the magnetic scale 16 are provided, for example, as shown in FIG. And a signal processing means for generating a phase modulation signal based on a signal from each channel of the magnetoresistance element 22 and detecting a relative displacement of the magnetoresistance element 22 with respect to the magnetic scale 10 based on the phase modulation signal. In the position detecting device having 30 and 30, the level of the phase modulation signal is monitored to detect the magnetoresistive element 22.
Output stabilizing means 52 is provided for controlling the level of the signal output for driving the.

【0028】本発明の位置検出装置において、例えば図
2に示す如く、磁気抵抗素子22の第1のチャンネルは
正弦波の信号で駆動され第2のチャンネルは第1のチャ
ンネルの正弦波より位相が90°異なる余弦波の信号で
駆動され、位相変調信号は各チャンネルから出力された
平衡変調波を加算して得られ、出力安定化手段52は位
相変調信号を監視して磁気抵抗素子22を駆動する正弦
波の信号出力のレベル及び余弦波の信号出力のレベルを
制御するように構成されている。
In the position detecting device of the present invention, for example, as shown in FIG. 2, the first channel of the magnetoresistive element 22 is driven by a sine wave signal, and the second channel has a phase more than that of the sine wave of the first channel. Driven by signals of cosine waves different by 90 °, the phase modulation signal is obtained by adding the balanced modulation waves output from each channel, and the output stabilizing means 52 drives the magnetoresistive element 22 by monitoring the phase modulation signal. The sine wave signal output level and the cosine wave signal output level are controlled.

【0029】本発明の位置検出装置において、例えば図
3に示す如く、磁気抵抗素子22の第1のチャンネルと
第2のチャンネルからの出力間の位相差を移相回路によ
り90°に調整し、第1のチャンネルと第2のチャンネ
ルからの出力を加算して位相変調信号を生成し、出力安
定化手段52は位相変調信号を監視して磁気抵抗素子2
2を駆動する正弦波の信号出力のレベルを制御するよう
に構成されている。
In the position detecting device of the present invention, for example, as shown in FIG. 3, the phase difference between the outputs from the first channel and the second channel of the magnetoresistive element 22 is adjusted to 90 ° by a phase shift circuit, The outputs from the first channel and the second channel are added to generate a phase modulation signal, and the output stabilizing means 52 monitors the phase modulation signal to detect the magnetoresistive element 2.
It is configured to control the level of the sinusoidal signal output driving 2.

【0030】本発明の位置検出装置において、例えば図
4に示す如く、磁気抵抗素子22は直流電圧によって駆
動され、磁気抵抗素子22の第1のチャンネルと第2の
チャンネルから出力される正弦波の信号と余弦波の信号
は平衡変調回路101、102によって変調され平衡変
調回路からの平衡変調波を加算して位相変調信号を生成
し、出力安定化手段52は位相変調信号を監視して磁気
抵抗素子22を駆動する直流電圧のレベルを制御するよ
うに構成されている。
In the position detecting device of the present invention, for example, as shown in FIG. 4, the magnetoresistive element 22 is driven by a DC voltage, and the sinusoidal wave output from the first channel and the second channel of the magnetoresistive element 22 is generated. The signal and the cosine wave signal are modulated by the balanced modulation circuits 101 and 102, the balanced modulation waves from the balanced modulation circuit are added to generate a phase modulated signal, and the output stabilizing means 52 monitors the phase modulated signal to detect the magnetic resistance. It is configured to control the level of the DC voltage driving element 22.

【0031】本発明の位置検出装置において、例えば図
5に示す如く、磁気抵抗素子22は直流電圧によって駆
動され、磁気抵抗素子22の第1のチャンネルと第2の
チャンネルから出力される正弦波の信号と余弦波の信号
はベクトル加算されそれによって任意の波長だけ位相が
変位された位置検出信号を生成し、出力安定化手段52
は正弦波の信号レベルと余弦波の信号レベルの根自乗平
均値を監視して磁気抵抗素子22を駆動する直流電圧の
レベルを制御するように構成されている。
In the position detecting device of the present invention, for example, as shown in FIG. 5, the magnetoresistive element 22 is driven by a DC voltage, and a sine wave output from the first channel and the second channel of the magnetoresistive element 22 is generated. The signal and the cosine wave signal are vector-added to thereby generate a position detection signal whose phase is displaced by an arbitrary wavelength, and the output stabilizing means 52.
Is configured to monitor the root mean square value of the signal level of the sine wave and the signal level of the cosine wave to control the level of the DC voltage driving the magnetoresistive element 22.

【0032】本発明の位置検出装置において、出力安定
化手段52は磁気抵抗素子22に印加される電圧が所定
の値より大きくなったときアラーム信号を発生する回路
を含むように構成されている。
In the position detecting device of the present invention, the output stabilizing means 52 is configured to include a circuit for generating an alarm signal when the voltage applied to the magnetoresistive element 22 exceeds a predetermined value.

【0033】[0033]

【作用】本発明によると、周期的な磁気目盛16が形成
された磁気スケール10A、10Bと、磁気目盛16に
対して配置された少なくとも2チャンネルからなる磁気
抵抗素子22と、磁気抵抗素子22からの信号に基づい
て磁気スケール10A、10Bに対する磁気抵抗素子2
2の相対的変位を検出するように構成された位置検出装
置において、磁気抵抗素子22の出力レベルを監視して
磁気抵抗素子22を駆動する電圧を制御するように構成
されているから、磁気抵抗素子22より安定した出力が
得られ、高い精度にて変位を検出することができる。
According to the present invention, the magnetic scales 10A and 10B having the periodic magnetic scales 16 formed thereon, the magnetoresistive element 22 having at least two channels arranged with respect to the magnetic scales 16 and the magnetoresistive element 22 are provided. Of the magnetoresistive element 2 for the magnetic scales 10A and 10B based on the signal of
In the position detecting device configured to detect the relative displacement of the magnetoresistive element 22, the magnetoresistive element 22 is configured to monitor the output level and control the voltage for driving the magnetoresistive element 22. A stable output can be obtained from the element 22, and the displacement can be detected with high accuracy.

【0034】[0034]

【実施例】以下に図1〜図9を参照して本発明の実施例
について説明する。尚図1〜図9において図10〜図1
6の対応する部分には同一の参照符号を付してその詳細
な説明は省略する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 9 and FIGS.
Corresponding portions of 6 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0035】図1は本発明の出力安定化手段が設けられ
た位置検出装置の例を示す。本例は、磁気抵抗素子22
を含む検出部20と斯かる検出部20の各チャンネルに
接続された入力アンプ(プリアンプ)41、42と、斯
かる入力アンプ(プリアンプ)41、42の出力側に配
置された出力安定化手段52と、斯かる出力安定化手段
52の出力側に配置された内挿回路54と、磁気抵抗素
子に駆動信号を供給する磁気抵抗素子駆動アンプ43
と、出力安定化手段52に駆動信号を提供する駆動信号
発生回路56とを有する。
FIG. 1 shows an example of a position detecting device provided with the output stabilizing means of the present invention. In this example, the magnetoresistive element 22
Including the detection unit 20, input amplifiers (preamplifiers) 41 and 42 connected to the respective channels of the detection unit 20, and output stabilizing means 52 arranged on the output side of the input amplifiers (preamplifiers) 41 and 42. An interpolating circuit 54 arranged on the output side of the output stabilizing means 52, and a magnetoresistive element drive amplifier 43 for supplying a drive signal to the magnetoresistive element.
And a drive signal generation circuit 56 for providing a drive signal to the output stabilizing means 52.

【0036】検出部20は磁気抵抗素子22を含むブリ
ッジ回路を有し、同図では、2チャンネルを有するよう
に構成されている。第1のチャンネルからの出力は第1
の入力アンプ(プリアンプ)41に入力され、第2のチ
ャンネルからの出力は第2の入力アンプ(プリアンプ)
42に入力される。入力アンプ(プリアンプ)41、4
2は差動増幅器であってよく、斯かる差動増幅器によっ
て数4の式によって求められる電圧信号が得られる。
The detecting section 20 has a bridge circuit including a magnetoresistive element 22, and is configured to have two channels in the figure. The output from the first channel is the first
Input to the input amplifier (preamplifier) 41, and the output from the second channel is the second input amplifier (preamplifier)
42 is input. Input amplifier (preamplifier) 41, 4
2 may be a differential amplifier, and such a differential amplifier obtains the voltage signal obtained by the equation (4).

【0037】出力安定化手段52は、例えば図示のよう
に、信号処理回路62とレベル検出回路64、66と出
力安定化回路60とを有するように構成されている。信
号処理回路62では、2つの入力アンプ(プリアンプ)
41、42からの信号より位相変調信号が生成されてよ
い。
The output stabilizing means 52 has a signal processing circuit 62, level detection circuits 64 and 66, and an output stabilizing circuit 60, as shown in the figure. In the signal processing circuit 62, two input amplifiers (preamplifiers)
A phase modulation signal may be generated from the signals from 41 and 42.

【0038】第1のレベル検出回路64は、信号処理回
路62にて生成される信号を監視して出力安定化回路6
0に信号VDPM、VDRMS を供給する。出力安定化回路
60は駆動信号発生回路56からの信号VAC を入力し
て磁気抵抗素子駆動アンプ43へ駆動電圧VAEXを供給
する。第2のレベル検出回路66は出力安定化回路60
からの信号VAEXを入力し、それに基づいて命令信号V
EXを出力安定化回路60へ供給する。出力安定化回路
60は命令信号VDEXに基づいて磁気抵抗素子駆動アン
プ43へ駆動電圧を供給する。
The first level detection circuit 64 monitors the signal generated by the signal processing circuit 62 and monitors the output stabilization circuit 6
The signals VD PM and VD RMS are supplied to 0. Output stabilizing circuit 60 supplies a drive voltage VA EX to the magnetoresistive element driving amplifier 43 to input signal VA C from the drive signal generation circuit 56. The second level detection circuit 66 is the output stabilization circuit 60.
Input the signal VA EX from the command signal V
The D EX is supplied to the output stabilizing circuit 60. The output stabilizing circuit 60 supplies a drive voltage to the magnetoresistive element drive amplifier 43 based on the command signal VD EX .

【0039】信号処理回路62の出力は内挿回路54へ
供給され、斯かる内挿回路54によって変位を表すパル
ス信号が生成される。内挿回路54からの出力は出力端
子54aを経由して、例えば適当な計数器に供給されて
計数される。こうして磁気目盛16に対する磁気抵抗素
子22の相対的変位と変位方向が求められる。
The output of the signal processing circuit 62 is supplied to the interpolating circuit 54, and the interpolating circuit 54 generates a pulse signal representing the displacement. The output from the interpolation circuit 54 is supplied to, for example, an appropriate counter through the output terminal 54a and counted. In this way, the relative displacement and displacement direction of the magnetoresistive element 22 with respect to the magnetic scale 16 are obtained.

【0040】尚、後に詳細に説明するが、出力安定化回
路60から出力端子60aを経由してアラーム信号が取
り出され、それによって磁気抵抗素子駆動アンプ43へ
供給される駆動電圧が所定の値を越えたことが検出され
るように構成してもよい。
As will be described in detail later, an alarm signal is taken out from the output stabilizing circuit 60 via the output terminal 60a, and the drive voltage supplied to the magnetoresistive element drive amplifier 43 by the alarm signal has a predetermined value. It may be configured such that the crossing is detected.

【0041】以下図2〜図5に図1に示す本例の更に具
体的な例を示し、図6に各例にて生成される電圧信号の
波形を示す。
2 to 5 show more concrete examples of the present example shown in FIG. 1, and FIG. 6 shows the waveform of the voltage signal generated in each example.

【0042】図2は、本例の第1の例である2相AC駆
動による位相変調方式を示す。この例では磁気抵抗素子
の第1のチャンネルと第2のチャンネルには周波数がf
c で互いに位相が異なる交流電圧が供給される。第1の
チャンネルに駆動電圧を供給する第2の駆動アンプ43
Bの入力側には移相器78が設けられており、従って第
1のチャンネルの駆動電圧と第2のチャンネルの駆動電
圧との間には90度の位相差が生ずる。第1の駆動アン
プ43Aに入力される電圧信号は図6Aに示す如く波形
を有する例えば50kHzの交流電圧であってよく、第
2の駆動アンプ43Bに入力される電圧信号は図6Bに
示す如く波形を有する交流電圧であってよい。
FIG. 2 shows a phase modulation method by two-phase AC drive which is the first example of this example. In this example, the frequency is f for the first channel and the second channel of the magnetoresistive element.
AC voltages with different phases are supplied at c . A second drive amplifier 43 that supplies a drive voltage to the first channel
A phase shifter 78 is provided on the input side of B, so that a phase difference of 90 degrees is generated between the drive voltage of the first channel and the drive voltage of the second channel. The voltage signal input to the first drive amplifier 43A may be, for example, an AC voltage of 50 kHz having a waveform as shown in FIG. 6A, and the voltage signal input to the second drive amplifier 43B may have a waveform as shown in FIG. 6B. May be an alternating voltage.

【0043】第1のチャンネルと第2のチャンネルの出
力は加算アンプ70によって加算され、斯かる加算アン
プ70によって位相変調信号が生成されるように構成さ
れている。第1の入力アンプ41の出力電圧の波形は図
6Cに示され、第2の入力アンプ42の出力電圧の波形
は図6Dに示され、加算アンプ70から出力される位相
変調信号の波形は図6Eに示される。
The outputs of the first channel and the second channel are added by the adding amplifier 70, and the phase modulating signal is generated by the adding amplifier 70. The waveform of the output voltage of the first input amplifier 41 is shown in FIG. 6C, the waveform of the output voltage of the second input amplifier 42 is shown in FIG. 6D, and the waveform of the phase modulation signal output from the summing amplifier 70 is shown in FIG. 6E.

【0044】第1のチャンネルに接続された第1の入力
アンプ41からの出力信号V1 と第2のチャンネルに接
続された第2の入力アンプ42からの出力信号V2 とは
次の数5の式によって表される。
The output signal V 1 from the first input amplifier 41 connected to the first channel and the output signal V 2 from the second input amplifier 42 connected to the second channel are expressed by the following equation 5 It is represented by the formula.

【0045】[0045]

【数5】V1 =A1 A (Δρ/ρA )sin(2πx
/λ)cos(2πfc ) V2 =A2 A (Δρ/ρA )cos(2πx/λ)s
in(2πfc
## EQU5 ## V 1 = A 1 V A (Δρ / ρ A ) sin (2πx
/ Λ) cos (2πf c ) V 2 = A 2 VA (Δρ / ρ A ) cos (2πx / λ) s
in (2πf c )

【0046】斯かる出力V1 、V2 は加算アンプ70に
よって加算されて、次の数6の式によって表される位相
変調信号VPMが生成される。
The outputs V 1 and V 2 are added by the adding amplifier 70 to generate the phase modulation signal V PM represented by the following equation (6).

【0047】[0047]

【数6】VPM=V1 +V2 =A1 A (Δρ/ρA )s
in(2πx/λ)cos(2πfc )+A2 A (Δ
ρ/ρA )cos(2πx/λ)sin(2πfc
(6) V PM = V 1 + V 2 = A 1 V A (Δρ / ρ A ) s
in (2πx / λ) cos (2πf c ) + A 2 VA
ρ / ρ A ) cos (2πx / λ) sin (2πf c )

【0048】ここで右辺の第1項と第2項の係数が等し
くなるようにすると、A1 =A2 =Aとおいて、加算ア
ンプ70から出力される位相変調信号VPMは、
Here, if the coefficients of the first and second terms on the right side are made equal, A 1 = A 2 = A and the phase modulation signal V PM output from the summing amplifier 70 is

【0049】[0049]

【数7】VPM=AVA (Δρ/ρA )sin(2πfc
+2πx/λ)
(7) V PM = AV A (Δρ / ρ A ) sin (2πf c
+ 2πx / λ)

【0050】と表すことができる。こうして位相変調信
号VPMに含まれる位相変調分は変位xを含むから、これ
によって変位xが求められる。
It can be expressed as In this way, the phase modulation component included in the phase modulation signal V PM includes the displacement x, and thus the displacement x is obtained.

【0051】図3は、本例の第2の例である単相AC駆
動による位相変調方式を示す。この例では、第1のチャ
ンネルと第2のチャンネルの磁気抵抗素子22には駆動
アンプ43からの交流電圧が供給される。駆動アンプ4
3に供給される交流電圧の波形は図6Aに示される。第
1の入力アンプ41と第2の入力アンプ42の出力は次
の数8の式によって表される。
FIG. 3 shows a phase modulation method by single-phase AC driving which is the second example of this example. In this example, the AC voltage from the drive amplifier 43 is supplied to the magnetoresistive elements 22 of the first channel and the second channel. Drive amplifier 4
The waveform of the AC voltage supplied to No. 3 is shown in FIG. 6A. The outputs of the first input amplifier 41 and the second input amplifier 42 are expressed by the following equation (8).

【0052】[0052]

【数8】V1 =A1 A (Δρ/ρA )sin(2πx
/λ)sin(2πfc ) V2 =A2 A (Δρ/ρA )cos(2πx/λ)s
in(2πfc
[Formula 8] V 1 = A 1 V A (Δρ / ρ A ) sin (2πx
/ Λ) sin (2πf c ) V 2 = A 2 VA (Δρ / ρ A ) cos (2πx / λ) s
in (2πf c )

【0053】第1の入力アンプ41と第2の入力アンプ
42の出力側にそれぞれ第1の移相器91及び第2の移
相器92が設けられており、第1の入力アンプ41から
の出力は第1の移相器91によって位相が+45度変位
され、第2の入力アンプ42からの出力は第2の移相器
92によって位相が−45度変位される。従って、第1
の移相器91の出力VT1と第2の移相器92の出力VT2
は、次の数9の式によって表される。
A first phase shifter 91 and a second phase shifter 92 are provided on the output sides of the first input amplifier 41 and the second input amplifier 42, respectively. The phase of the output is displaced by +45 degrees by the first phase shifter 91, and the phase of the output from the second input amplifier 42 is displaced by -45 degrees by the second phase shifter 92. Therefore, the first
Output V T1 of the second phase shifter 92 and output V T2 of the second phase shifter 92
Is expressed by the following equation (9).

【0054】[0054]

【数9】VT1=A1 A (Δρ/ρA )sin(2πx
/λ)sin(2πfc +π/4) VT2=A2 A (Δρ/ρA )sin(2πx/λ)c
os(2πfc −π/4)
[Formula 9] V T1 = A 1 V A (Δρ / ρ A ) sin (2πx
/ Λ) sin (2πf c + π / 4) V T2 = A 2 VA (Δρ / ρ A ) sin (2πx / λ) c
os (2πf c −π / 4)

【0055】斯かる第1の移相器91の出力VT1と第2
の移相器92の出力VT2はそれぞれ図6Cおよび図6D
に示される。移相器91、92の出力V1 、V2 は加算
アンプ70によって加算され、上述の第1の例と同様
に、その第1項と第2項の係数が等しくなるようにする
と、次の数10の式によって表される位相変調信号VPM
が生成される。
The output V T1 of the first phase shifter 91 and the second
The output V T2 of the phase shifter 92 of FIG.
Shown in. The outputs V 1 and V 2 of the phase shifters 91 and 92 are added by the adding amplifier 70, and if the coefficients of the first term and the second term are made equal as in the first example, the following Phase-modulated signal V PM represented by the equation (10)
Is generated.

【0056】[0056]

【数10】VPM=AVA (Δρ/ρA )sin(2πf
c +2πx/λ−π/4)
## EQU10 ## V PM = AV A (Δρ / ρ A ) sin (2πf
c + 2πx / λ−π / 4)

【0057】こうして位相変調信号VPMに含まれる位相
変調分は変位xを含むから、これによって変位xが求め
られる。加算アンプ70より出力される位相変調信号V
PMの波形は図6Eに示される。
In this way, the phase modulation component included in the phase modulation signal V PM includes the displacement x, and thus the displacement x is obtained. Phase modulation signal V output from summing amplifier 70
The PM waveform is shown in FIG. 6E.

【0058】図4は、本例の第3の例であるDC駆動に
よる位相変調方式を示す。この例では、第1のチャンネ
ルと第2のチャンネルの磁気抵抗素子22には直流電圧
Aが供給され、第1の入力アンプ41の出力信号V1
と第2の入力アンプ42の出力信号V2 とは上述の数4
の式と同様に次の数11の式によって表される。
FIG. 4 shows a phase modulation method by DC drive which is the third example of this example. In this example, the DC voltage V A is supplied to the magnetoresistive elements 22 of the first and second channels, and the output signal V 1 of the first input amplifier 41 is supplied.
And the output signal V 2 of the second input amplifier 42 are expressed by the above-mentioned equation 4
It is expressed by the following equation 11 like the equation of

【0059】[0059]

【数11】 V1 =A1 A (Δρ/ρA )sin(2πx/λ) V2 =A2 A (Δρ/ρA )cos(2πx/λ)V 1 = A 1 VA (Δρ / ρ A ) sin (2πx / λ) V 2 = A 2 VA (Δρ / ρ A ) cos (2πx / λ)

【0060】第1の入力アンプ41と第2の入力アンプ
42の出力はそれぞれ、図6F及び図6Gに示される。
斯かる出力V1 、V2 はそれぞれ第1の平衡変調器10
1及び第2の平衡変調器102によって変調される。斯
かる2つの平衡変調器101、102には、周波数逓減
回路104より互いに位相が90度異なり周波数がf c
のキャリヤ信号が供給され、斯かるキャリヤ信号によっ
て第1の入力アンプ41の出力信号V1 と第2の入力ア
ンプ42の出力信号V2 が変調される。
First input amplifier 41 and second input amplifier
The outputs of 42 are shown in Figures 6F and 6G, respectively.
Such output V1, V2Are respectively the first balanced modulator 10
It is modulated by the first and second balanced modulators 102. Such
The two balanced modulators 101 and 102 include
From the circuit 104, the phases differ from each other by 90 degrees and the frequency f c
Carrier signal is supplied by the carrier signal.
Output signal V of the first input amplifier 411And the second input
Output signal V of the pump 422Is modulated.

【0061】周波数逓減回路104から出力されるキャ
リヤ信号の波形は図6H及び図6Iに示される。第1の
平衡変調器101及び第2の平衡変調器102からの出
力VT1、VT2は次の数12の式によって表される。
The waveform of the carrier signal output from the frequency down-converting circuit 104 is shown in FIGS. 6H and 6I. The outputs V T1 and V T2 from the first balanced modulator 101 and the second balanced modulator 102 are represented by the following formula (12).

【0062】[0062]

【数12】VT1=A1 A (Δρ/ρA )sin(2π
x/λ)cos(2πfc +6πf c +…) VT2=A2 A (Δρ/ρA )cos(2πx/λ)s
in(2πfc +6πf c +…)
[Equation 12] VT1= A1VA(Δρ / ρA) Sin (2π
x / λ) cos (2πfc+ 6πf c+…) VT2= A2VA(Δρ / ρA) Cos (2πx / λ) s
in (2πfc+ 6πf c+…)

【0063】斯かる平衡変調器101、102からの出
力VT1、VT2は図6J及び図6Kに示される。平衡変調
器101、102からの出力VT1、VT2は加算アンプ7
0によって加算され、その第1項と第2項の係数が等し
くなるよう調整され、更にこれをローパスフィルタ10
3に通過させると、次の数13の式によって表される位
相変調信号VPMが生成される。
The outputs V T1 , V T2 from such balanced modulators 101, 102 are shown in FIGS. 6J and 6K. The outputs V T1 and V T2 from the balanced modulators 101 and 102 are summing amplifiers 7.
0, and the coefficients of the first term and the second term are adjusted to be equal, and this is further adjusted by the low-pass filter 10
Passing to 3 produces a phase modulated signal V PM represented by the following equation (13).

【0064】[0064]

【数13】VPM=AVA (Δρ/ρA )sin(2πf
c +2πx/λ)
## EQU13 ## V PM = AV A (Δρ / ρ A ) sin (2πf
c + 2πx / λ)

【0065】こうして位相変調信号VPMに含まれる位相
変調分は変位xを含むから、斯かる信号によって変位x
が求められる。斯かる位相変調信号VPMの波形は図6L
に示される。
In this way, the phase modulation component contained in the phase modulation signal V PM includes the displacement x, so that the displacement x is generated by the signal.
Is required. The waveform of such a phase modulation signal V PM is shown in FIG. 6L.
Shown in.

【0066】図5は、本例の第4の例であるDC駆動に
よる根自乗平均値検出方式を示す。この例では、第1の
チャンネルと第2のチャンネルの磁気抵抗素子には直流
電圧VA が供給され、第1の入力アンプ41の出力信号
1 と第2の入力アンプ42の出力信号V2 とは上述の
数11の式によって表される。斯かる入力アンプ41、
42の出力信号V1 、V2 は図6F及び図6Gに示され
る。これらの出力V1 、V2 は抵抗分割によってa:b
の割合で加算され、次の数14の式によって表される電
圧信号が生成される。
FIG. 5 shows a root mean square value detection method by DC drive which is the fourth example of this example. In this example, the first channel and the magnetoresistive element of the second channel is supplied direct voltage V A, the output signal V 2 of the output signal V 1 of the first input amplifier 41 and the second input amplifier 42 And are expressed by the above-mentioned formula (11). Such an input amplifier 41,
The output signals V 1 , V 2 of 42 are shown in FIGS. 6F and 6G. These outputs V 1 and V 2 are a: b by resistance division.
Are added at a rate of 1 to generate a voltage signal represented by the following equation (14).

【0067】[0067]

【数14】VT1=√(a2 +b2 )AVA (Δρ/
ρA )sin(2πx/λ+α) α=tan-1(a/b)
V T1 = √ (a 2 + b 2 ) AV A (Δρ /
ρ A ) sin (2πx / λ + α) α = tan −1 (a / b)

【0068】この信号はThis signal is

【0069】[0069]

【数15】α=2πx/λ(15) α = 2πx / λ

【0070】のときゼロ点をクロスするため、任意の抵
抗分割比a:bによって任意の点でゼロクロスする信号
を生成し、それによって位置の検出がなされる。一方、
入力アンプ41、42の出力V1 、V2 はRMSコンバ
ータ108に供給され、斯かるRMSコンバータ108
によって2つの出力V1 、V2 の根自乗平均値VRMS
求められる。斯かる根自乗平均値VRMS を表す信号は出
力安定化回路60に供給され、それによって駆動アンプ
43から供給される直流駆動電圧が制御される。
Since the zero point is crossed at the time of, the signal which zero-crosses at the arbitrary point is generated by the arbitrary resistance division ratio a: b, and the position is detected thereby. on the other hand,
The outputs V 1 and V 2 of the input amplifiers 41 and 42 are supplied to the RMS converter 108.
Thus, the root mean square value V RMS of the two outputs V 1 and V 2 is obtained. The signal representing the root mean square value VRMS is supplied to the output stabilization circuit 60, which controls the DC drive voltage supplied from the drive amplifier 43.

【0071】図7は、図2〜図4に示す本例の出力安定
化手段に使用されるピークホールドアンプ74、76、
105の例を示す。例えば、入力端子74a、74bよ
り交流電圧VAPM、VAEXが入力され出力端子74c、
74dより直流電圧VDPM、VDEXが出力される。
FIG. 7 shows peak hold amplifiers 74, 76 used in the output stabilizing means of this embodiment shown in FIGS.
An example of 105 is shown. For example, AC voltages VA PM and VA EX are input from input terminals 74a and 74b, and output terminals 74c and
DC voltages VD PM and VD EX are output from 74d.

【0072】図8はピークホールドアンプの回路から出
力される電圧VPM、VEXの波形を示す。図8Aは入力端
子74a、74bより入力された交流電圧VAPM、VA
EXの波形を示し、図8B及び図8Cは出力端子74c、
74dより出力された電圧VAPM、VAEXの波形を示
す。ピークホールドアンプのコンデンサCの容量が小さ
い場合には図8Bに示す如き波形のうねりが残っている
が、コンデンサCの容量が大きい場合には図8Cに示す
如き安定した出力が得られる。
FIG. 8 shows the waveforms of the voltages V PM and V EX output from the circuit of the peak hold amplifier. FIG. 8A shows AC voltages VA PM and VA input from input terminals 74a and 74b.
FIG. 8B and FIG. 8C show waveforms of EX .
The waveforms of the voltages VA PM and VA EX output from 74d are shown. When the capacitance of the capacitor C of the peak hold amplifier is small, the undulation of the waveform as shown in FIG. 8B remains, but when the capacitance of the capacitor C is large, a stable output as shown in FIG. 8C is obtained.

【0073】図9は、図3に示す第2の例を変形したも
ので、第1の入力アンプ42の出力側に移相器110が
設けられており、斯かる移相器110によって第1の入
力アンプ42の出力は+π/2だけ位相変化される。更
に、出力安定化回路11の部分がブロック化して表され
ており、出力安定化回路11は基本的には除算回路60
Aとgmアンプ60Bとを含む。
FIG. 9 is a modification of the second example shown in FIG. 3, in which a phase shifter 110 is provided on the output side of the first input amplifier 42. The phase of the output of the input amplifier 42 is changed by + π / 2. Further, the part of the output stabilizing circuit 11 is shown as a block, and the output stabilizing circuit 11 is basically a division circuit 60.
A and gm amplifier 60B are included.

【0074】尚、以上に説明した本例の出力安定化手段
によると、磁気抵抗素子22を駆動する駆動電圧は、磁
気抵抗素子22からの出力に反比例して増加するように
制御される。従って、磁気抵抗素子22からの出力が極
めて小さく、それによって磁気抵抗素子22に供給され
る駆動電圧が過大となる場合が考えられる。そこで、上
述のように、出力安定化回路60よりアラーム信号を発
生させるように構成してよい。磁気抵抗素子22に供給
される駆動電圧が所定値以上となったとき出力端子60
aを経由して斯かるアラーム信号を発生しこれによって
磁気抵抗素子22に過大な電圧が供給されないように構
成してよい。
According to the output stabilizing means of this embodiment described above, the drive voltage for driving the magnetoresistive element 22 is controlled so as to increase in inverse proportion to the output from the magnetoresistive element 22. Therefore, it is conceivable that the output from the magnetoresistive element 22 is extremely small, which may cause the driving voltage supplied to the magnetoresistive element 22 to be excessive. Therefore, as described above, the output stabilizing circuit 60 may be configured to generate an alarm signal. When the drive voltage supplied to the magnetoresistive element 22 exceeds a predetermined value, the output terminal 60
The alarm signal may be generated via a so that an excessive voltage is not supplied to the magnetoresistive element 22.

【0075】以上本発明の実施例について詳細に説明し
てきたが、本発明は上述の実施例に限ることなく本発明
の要旨を逸脱することなく他の種々の構成が採り得るこ
とは当業者にとって容易に理解されよう。
Although the embodiments of the present invention have been described above in detail, those skilled in the art will understand that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments and various other configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention. Easy to understand.

【0076】[0076]

【発明の効果】本発明によると、磁気抵抗素子22と磁
気スケール16とを有する位置検出装置において、磁気
抵抗素子22の出力信号を監視して磁気抵抗素子22に
印加する駆動電圧を制御するように構成されているか
ら、磁気抵抗素子22の出力信号が常に一定の値として
得られる利点がある。
According to the present invention, in the position detecting device having the magnetoresistive element 22 and the magnetic scale 16, the output signal of the magnetoresistive element 22 is monitored to control the drive voltage applied to the magnetoresistive element 22. Therefore, there is an advantage that the output signal of the magnetoresistive element 22 can always be obtained as a constant value.

【0077】本発明によれば、磁気抵抗素子22からの
出力信号が常に一定のレベルとなるから、S/Nが一定
となり高い分解能にて位置を検出することができる利点
がある。
According to the present invention, since the output signal from the magnetoresistive element 22 is always at a constant level, there is an advantage that the S / N is constant and the position can be detected with high resolution.

【0078】本発明によれば、磁気抵抗素子22からの
出力信号が常に一定のレベルとなるから、S/Nが低下
することなく一定となり、従って、入力アンプ41、4
2を磁気抵抗素子22に近接して配置する必要がない。
従って、本発明によれば、入力アンプ41、42を信号
処理手段30内方に配置することができ、入力アンプ
(プリアンプ)を小型化することができる利点がある。
According to the present invention, since the output signal from the magnetoresistive element 22 is always at a constant level, the S / N is constant without lowering, and therefore the input amplifiers 41, 4 are provided.
It is not necessary to place 2 close to the magnetoresistive element 22.
Therefore, according to the present invention, the input amplifiers 41 and 42 can be arranged inside the signal processing means 30, and the input amplifier (preamplifier) can be downsized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の位置検出装置の構成例を示す図であ
る。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a position detection device of the present invention.

【図2】本発明の位置検出装置の第1の構成例を示す図
である。
FIG. 2 is a diagram showing a first configuration example of a position detection device of the present invention.

【図3】本発明の位置検出装置の第2の構成例を示す図
である。
FIG. 3 is a diagram showing a second configuration example of the position detection device of the present invention.

【図4】本発明の位置検出装置の第3の構成例を示す図
である。
FIG. 4 is a diagram showing a third configuration example of the position detection device of the present invention.

【図5】本発明の位置検出装置の第4の構成例を示す図
である。
FIG. 5 is a diagram showing a fourth configuration example of the position detection device of the present invention.

【図6】信号波形の例を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of a signal waveform.

【図7】ピークホールドアンプの構成例を示す説明図で
ある。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a configuration example of a peak hold amplifier.

【図8】ピークホールドアンプの動作を示す説明図であ
る。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an operation of a peak hold amplifier.

【図9】本発明の位置検出装置の第5の構成例を示す図
である。
FIG. 9 is a diagram showing a fifth configuration example of the position detection device of the present invention.

【図10】従来の位置検出装置の例を示す概略図であ
る。
FIG. 10 is a schematic view showing an example of a conventional position detecting device.

【図11】従来の位置検出装置の例を示す概略図であ
る。
FIG. 11 is a schematic view showing an example of a conventional position detecting device.

【図12】磁気抵抗素子の特性を示す特性図である。FIG. 12 is a characteristic diagram showing characteristics of a magnetoresistive element.

【図13】従来の位置検出装置の構成を示す説明図であ
る。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a configuration of a conventional position detection device.

【図14】磁気抵抗素子の出力特性を示す特性図であ
る。
FIG. 14 is a characteristic diagram showing output characteristics of a magnetoresistive element.

【図15】磁気抵抗素子と磁気目盛との関係を示す図で
ある。
FIG. 15 is a diagram showing a relationship between a magnetoresistive element and a magnetic scale.

【図16】AGCを含む回路のブロック図である。FIG. 16 is a block diagram of a circuit including an AGC.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、10A、10B 磁気スケール 12 ベース 14 磁性媒体 16 磁気目盛 16a 信号記録部 16b 信号非記録部 20 検出部 22 磁気抵抗素子(MRセンサ) 24 ホルダ 30 信号処理手段 32 プリアンプ 34 検出回路 41、42 入力アンプ(プリアンプ) 43、43A、43B 駆動アンプ 43a 駆動アンプ出力端子 43b 駆動アンプ出力端子 44 AGC回路 52 出力安定化手段 54 内挿回路 56 駆動信号発生回路 60 出力安定化回路 60a 出力端子 60A 除算回路 60B gm回路 62 信号処理回路 64、66 レベル検出回路 70 加算アンプ 72 波形整形回路 74、76 ピークホールドアンプ 78 移相器 80 ローパスフィルタ 82 周波数逓減回路 91、92 移相器 93、94 ピークホールドアンプ 95 波形整形回路 96 ローパスフィルタ 97 周波数逓減回路 101、102 平衡変調器 103 ローパスフィルタ 104 周波数逓減回路 105 ピークホールドアンプ 106 定電圧源 108 RMSコンバータ 110 移相器 10, 10A, 10B Magnetic scale 12 Base 14 Magnetic medium 16 Magnetic scale 16a Signal recording part 16b Signal non-recording part 20 Detection part 22 Magnetoresistive element (MR sensor) 24 Holder 30 Signal processing means 32 Preamplifier 34 Detection circuit 41, 42 Input Amplifier (preamplifier) 43, 43A, 43B Drive amplifier 43a Drive amplifier output terminal 43b Drive amplifier output terminal 44 AGC circuit 52 Output stabilizing means 54 Interpolation circuit 56 Drive signal generating circuit 60 Output stabilizing circuit 60a Output terminal 60A Division circuit 60B gm circuit 62 signal processing circuit 64, 66 level detection circuit 70 summing amplifier 72 waveform shaping circuit 74, 76 peak hold amplifier 78 phase shifter 80 low pass filter 82 frequency reduction circuit 91, 92 phase shifter 93, 94 peak hold amplifier 95 waveform shaping circuit 96 low-pass filter 97 frequency reduction circuit 101, 102 balanced modulator 103 low-pass filter 104 frequency reduction circuit 105 peak hold amplifier 106 constant voltage source 108 RMS converter 110 phase shifter

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 周期的な磁気目盛を有する磁気スケール
と、上記磁気目盛に対して配置された少なくとも2つの
チャンネルからなる磁気抵抗素子と、該磁気抵抗素子の
各チャンネルからの信号に基づいて位相変調信号を生成
し該位相変調信号に基づいて上記磁気スケールに対する
上記磁気抵抗素子の相対的変位を検出する信号処理手段
と、を有する位置検出装置において、 上記位相変調信号のレベルを監視して上記磁気抵抗素子
を駆動する信号出力のレベルを制御する出力安定化手段
を設けたことを特徴とする位置検出装置。
1. A magnetic scale having a periodic magnetic scale, a magnetoresistive element having at least two channels arranged with respect to the magnetic scale, and a phase based on a signal from each channel of the magnetoresistive element. A position detecting device having a signal processing means for generating a modulation signal and detecting a relative displacement of the magnetoresistive element with respect to the magnetic scale based on the phase modulation signal; A position detecting device comprising an output stabilizing means for controlling a level of a signal output for driving a magnetoresistive element.
【請求項2】 請求項1の位置検出装置において、上記
磁気抵抗素子の第1のチャンネルは正弦波の信号で駆動
され第2のチャンネルは上記第1のチャンネルの正弦波
より位相が90°異なる余弦波の信号で駆動され、上記
位相変調信号は各チャンネルから出力された平衡変調波
を加算して得られ、上記出力安定化手段は上記位相変調
信号を監視して上記磁気抵抗素子を駆動する正弦波の信
号出力のレベル及び余弦波の信号出力のレベルを制御す
るように構成されていることを特徴とする位置検出装
置。
2. The position detecting device according to claim 1, wherein the first channel of the magnetoresistive element is driven by a sine wave signal, and the second channel is 90 ° out of phase with the sine wave of the first channel. Driven by a cosine wave signal, the phase modulation signal is obtained by adding the balanced modulation waves output from each channel, and the output stabilizing means monitors the phase modulation signal and drives the magnetoresistive element. A position detecting device configured to control a level of a signal output of a sine wave and a level of a signal output of a cosine wave.
【請求項3】 請求項1の位置検出装置において、上記
磁気抵抗素子の第1のチャンネルと第2のチャンネルか
らの出力間の位相差を移相回路により90°に調整し、
上記第1のチャンネルと第2のチャンネルからの出力を
加算して位相変調信号を生成し、上記出力安定化手段は
上記位相変調信号を監視して上記磁気抵抗素子を駆動す
る正弦波の信号出力のレベルを制御するように構成され
ていることを特徴とする位置検出装置。
3. The position detecting device according to claim 1, wherein the phase difference between the outputs from the first channel and the second channel of the magnetoresistive element is adjusted to 90 ° by a phase shift circuit,
Outputs from the first channel and the second channel are added to generate a phase modulation signal, and the output stabilizing means monitors the phase modulation signal and outputs a sine wave signal for driving the magnetoresistive element. The position detection device is configured to control the level of the position detection device.
【請求項4】 請求項1の位置検出装置において、上記
磁気抵抗素子は直流電圧によって駆動され、上記磁気抵
抗素子の第1のチャンネルと第2のチャンネルから出力
される正弦波の信号と余弦波の信号は平衡変調回路によ
って変調され該平衡変調回路からの平衡変調波を加算し
て位相変調信号を生成し、上記出力安定化手段は上記位
相変調信号を監視して上記磁気抵抗素子を駆動する直流
電圧のレベルを制御するように構成されていることを特
徴とする位置検出装置。
4. The position detecting device according to claim 1, wherein the magnetoresistive element is driven by a DC voltage, and a sine wave signal and a cosine wave output from the first channel and the second channel of the magnetoresistive element. Signal is modulated by a balanced modulation circuit to add a balanced modulated wave from the balanced modulation circuit to generate a phase modulated signal, and the output stabilizing means monitors the phase modulated signal to drive the magnetoresistive element. A position detecting device configured to control the level of a DC voltage.
【請求項5】 周期的な磁気目盛を有する磁気スケール
と、上記磁気目盛に対して配置された少なくとも2つの
チャンネルからなる磁気抵抗素子と、該磁気抵抗素子を
直流電圧によって駆動した時の各チャンネルからの正弦
波の信号と余弦波の信号とをベクトル加算して位置検出
信号を生成し該位置検出信号に基づいて上記磁気スケー
ルに対する上記磁気抵抗素子の相対的変位を検出する信
号処理手段と、を有する位置検出装置において、 上記正弦波の信号レベルと余弦波の信号レベルの根自乗
平均値を監視して上記磁気抵抗素子を駆動する直流電圧
のレベルを制御するように構成されていることを特徴と
する位置検出装置。
5. A magnetic scale having a periodic magnetic scale, a magnetoresistive element comprising at least two channels arranged with respect to the magnetic scale, and each channel when the magnetoresistive element is driven by a DC voltage. Signal processing means for detecting the relative displacement of the magnetoresistive element with respect to the magnetic scale based on the position detection signal by vector-adding the sine wave signal and the cosine wave signal from In the position detecting device having the above, it is configured to monitor the root mean square value of the signal level of the sine wave and the signal level of the cosine wave to control the level of the DC voltage for driving the magnetoresistive element. Characteristic position detection device.
【請求項6】 請求項1〜5のいずれかの位置検出装置
において、上記出力安定化手段は上記磁気抵抗素子に印
加される電圧が所定の値より大きくなったときアラーム
信号を発生する回路を含むことを特徴とする位置検出装
置。
6. The position detecting device according to any one of claims 1 to 5, wherein the output stabilizing means includes a circuit for generating an alarm signal when a voltage applied to the magnetoresistive element exceeds a predetermined value. A position detecting device comprising:
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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