JPH0599688A - Magnetic encode - Google Patents

Magnetic encode

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Publication number
JPH0599688A
JPH0599688A JP3263492A JP26349291A JPH0599688A JP H0599688 A JPH0599688 A JP H0599688A JP 3263492 A JP3263492 A JP 3263492A JP 26349291 A JP26349291 A JP 26349291A JP H0599688 A JPH0599688 A JP H0599688A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
absolute
magnetic
sensor
tracks
Prior art date
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Pending
Application number
JP3263492A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hidetoshi Matsumoto
秀俊 松本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP3263492A priority Critical patent/JPH0599688A/en
Publication of JPH0599688A publication Critical patent/JPH0599688A/en
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a compact magnetic encoder at a low cost. CONSTITUTION:The structure in which f1-fn are assigned to the frequency of magnetizing pitch in conformation to signals S1-Sn by magnetizing method of absolute signal is provided. Thus, the output from the element 5 of one MR sensor 3 of absolute which was a two-value signal can be changed to a multiple value signal.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は磁気エンコーダに関す
る。
FIELD OF THE INVENTION This invention relates to magnetic encoders.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の磁気エンコーダは、例えば図5の
要部斜視図に示すように構成されている。この図におい
て、101は回転ドラムであり、102の軸を中心に自
在に回転できるもので、回転ドラム101の周囲にはγ
−Fe23等の磁性材が設けられており、磁化パターン
104のように磁化されている。なお磁化パターン10
4は円周方向に磁極NSが交互になるように着磁されて
いるもので、複数本のトラックにそれぞれのパターンが
記録されている。103はMR(磁気抵抗素子)センサ
であり、回転ドラム101の周囲に構成された磁化パタ
ーン104の磁化の変化を感知するセンサである。磁気
抵抗効果素子(以下、MRエレメントという)群105
の材料は磁気抵抗効果を有するパーマロイ等が使用され
ており、ガラス基板106の表面に蒸着などの方法で成
膜されている。MRエレメント105の表面には保護膜
としてSiO2等の膜が形成されている。MRセンサ1
03は磁気ドラム101の側面に対して0.1mm程度の
距離を離して平行に固定されている。エンコーダの種類
にはインクリメンタル信号によって位置を検出するタイ
プと絶対位置信号(以後、アブソリュート信号という)
によるものとその両方を持ったものの3種類がある。イ
ンクリメンタル信号は同じ信号の繰り返しでその信号の
数をカウントすることによって回転数や位置を知ること
ができる。これに対してアブソリュート信号は複数本の
トラックに書かれた位置の情報を信号として読み取り、
その信号をカウントすることなく位置を知ることができ
る。しかし、図6に示すように位置の信号をたとえば2
進数のnビット信号とすると1ビットで1トラック必要
なのでnビットではnトラック必要である。したがっ
て、分解能が高いエンコーダでは多くのトラックと多く
のMRエレメント105が必要となる。
2. Description of the Related Art A conventional magnetic encoder is constructed, for example, as shown in FIG. In this figure, 101 is a rotating drum, which can freely rotate around the axis of 102, and is surrounded by γ around the rotating drum 101.
A magnetic material such as —Fe 2 O 3 is provided and magnetized like the magnetization pattern 104. The magnetization pattern 10
4 is magnetized so that the magnetic poles NS alternate in the circumferential direction, and the respective patterns are recorded on a plurality of tracks. Reference numeral 103 denotes an MR (magnetoresistive element) sensor, which senses a change in magnetization of a magnetization pattern 104 formed around the rotary drum 101. Magnetoresistive element (hereinafter referred to as MR element) group 105
Permalloy or the like having a magnetoresistive effect is used as the material of (1) and is formed on the surface of the glass substrate 106 by a method such as vapor deposition. On the surface of the MR element 105, a film such as SiO 2 is formed as a protective film. MR sensor 1
Reference numeral 03 is fixed in parallel to the side surface of the magnetic drum 101 with a distance of about 0.1 mm. The encoder type is a type that detects the position by an incremental signal and an absolute position signal (hereinafter referred to as an absolute signal).
There are three types, one with and one with both. As for the incremental signal, the number of rotations and the position can be known by counting the number of the same signal by repeating the same signal. On the other hand, the absolute signal reads the position information written on multiple tracks as a signal,
The position can be known without counting the signal. However, as shown in FIG.
In the case of an n-bit signal of a base number, one track requires one track, and therefore n tracks require n tracks. Therefore, a high resolution encoder requires many tracks and many MR elements 105.

【0003】図7は磁化パターン104とMRエレメン
ト105の配置を示したものである。磁化パターン10
4は110〜122のトラックに分かれている。トラッ
ク110はインクリメンタル信号のトラックでトラック
111〜122はアブソリュートのトラックである。1
10〜122の各トラックの信号は130〜142のM
Rエレメントで読み取ることができる。130はMRエ
レメント105の各MRエレメントでインクリメンタル
のパターンである。図の左右が回転ドラム101の円周
方向である。磁化パターン110は円周方向に磁極NS
が交互に配列されている。磁極の変化NからSまでの距
離を着磁ピッチMとする。MRセンサは長方形のMRエ
レメントで構成されており、MRエレメントは長辺が円
周方向に対して直角に配置され、円周方向に並べられて
いる。その配列の間隔は着磁ピッチMに対してM/4の
ピッチで8個並べられており、そのMRエレメントの両
端にはリード線が接続されている。出力端子からA相,
B相を出力する。
FIG. 7 shows the arrangement of the magnetization pattern 104 and the MR element 105. Magnetization pattern 10
4 is divided into 110 to 122 tracks. The track 110 is an incremental signal track, and the tracks 111 to 122 are absolute tracks. 1
The signals of the tracks 10 to 122 are M of 130 to 142.
It can be read by the R element. Reference numeral 130 is an incremental pattern for each MR element of the MR element 105. The left and right sides of the figure are the circumferential directions of the rotary drum 101. The magnetization pattern 110 has a magnetic pole NS in the circumferential direction.
Are arranged alternately. The distance from the change N of the magnetic pole to the change S is defined as the magnetizing pitch M. The MR sensor is composed of rectangular MR elements, the long sides of the MR elements being arranged at right angles to the circumferential direction and arranged in the circumferential direction. Eight arrays are arranged at a pitch of M / 4 with respect to the magnetizing pitch M, and lead wires are connected to both ends of the MR element. A phase from output terminal,
Output phase B.

【0004】磁化パターン111は円周方向に磁極NS
が交互に配列されているところと着磁されてないところ
がある。磁極の変化NからSまでの距離を着磁ピッチM
とする。MRセンサは長方形のMRエレメントで構成さ
れており、MRエレメントは長辺が円周方向に対して直
角に配置され、円周方向に並べられている。その配列の
間隔は着磁ピッチMに対してM/2のピッチで2個並べ
られており、そのMRエレメントの両端にはリード線が
接続されている。なお、アブソリュートのトラックは多
数必要であるため、複数本のトラックが軸方向に並べて
ある。このトラック数は分解能が増加すると増加する。
The magnetization pattern 111 has a magnetic pole NS in the circumferential direction.
There are places where are alternately arranged and places where are not magnetized. The distance from the change N of the magnetic pole to the magnetism pitch M
And The MR sensor is composed of rectangular MR elements, the long sides of the MR elements being arranged at right angles to the circumferential direction and arranged in the circumferential direction. Two arrays are arranged at a pitch of M / 2 with respect to the magnetizing pitch M, and lead wires are connected to both ends of the MR element. Since a large number of absolute tracks are required, a plurality of tracks are arranged in the axial direction. This number of tracks increases as the resolution increases.

【0005】上記の磁気エンコーダはMRセンサの電源
端子に定格電圧をかける。軸102は他の回転体に接続
されており、回転ドラム101は自在に回転する。この
回転によってMRセンサの各MRエレメントが面内方向
に受ける磁界の強さが疑似正弦波状に変化する。その変
化がMRセンサの各MRエレメントの抵抗の変化に変わ
り、インクリメンタル信号は出力端子からA相B相の信
号として出力される。
The above magnetic encoder applies a rated voltage to the power supply terminal of the MR sensor. The shaft 102 is connected to another rotating body, and the rotating drum 101 rotates freely. Due to this rotation, the strength of the magnetic field that each MR element of the MR sensor receives in the in-plane direction changes in a pseudo sine wave shape. The change changes into a change in the resistance of each MR element of the MR sensor, and the incremental signal is output from the output terminal as a signal of A phase and B phase.

【0006】アブソリュートのコードは2進数コードと
グレイコードが主流である。(表1),(表2)に上記
の2進数コードとグレイコードを示す。2進数コードは
位置信号0,1,2・・・6,7の10進数を2進数に
変換したものである。グレイコードは上記の2進数コー
ドを並べ変えたもので、位置信号の変化に伴ってコード
を構成する数字が1個だけずつ変化するものである。ま
た上記の2進数コードとグレイコードはコードを構成す
る数字はランダムに変化するためトラック数はコードを
構成する数字の個数だけ必要である。
The absolute code is mainly a binary code and a Gray code. (Table 1) and (Table 2) show the above binary code and Gray code. The binary code is a conversion of the decimal numbers of the position signals 0, 1, 2, ... 6, 7 into binary numbers. The Gray code is a rearrangement of the above binary code, and the number forming the code changes only by one in accordance with the change of the position signal. In the binary code and the Gray code, the numbers forming the code change randomly, so that the number of tracks is as many as the numbers forming the code.

【0007】[0007]

【表1】 [Table 1]

【0008】[0008]

【表2】 [Table 2]

【0009】磁気ドラム101の製造方法は円筒形のア
ルミの円周部に塗布型の磁性膜である磁性材γ−Fe2
3とバインダの混合物を塗布する。その後、磁気ドラ
ム101を軸102を中心にして回転させリングヘッド
で着磁パターン104のように磁化する。MRセンサは
洗浄したガラス基板にパーマロイ(Ni−Fe)を蒸着
などの方法で成膜する。その後、各MRセンサのパター
ンにあわせてエッチングをする。その上に保護膜のSi
2を蒸着などの方法で成膜する。以上のようにして作
成したMRセンサと磁気ドラムを図5のような配置に組
み立てる。
The magnetic drum 101 is manufactured by a magnetic material γ-Fe 2 which is a coating type magnetic film on the circumference of cylindrical aluminum.
Apply a mixture of O 3 and binder. Then, the magnetic drum 101 is rotated around the shaft 102 and magnetized as a magnetized pattern 104 by the ring head. The MR sensor forms permalloy (Ni-Fe) on a cleaned glass substrate by a method such as vapor deposition. After that, etching is performed according to the pattern of each MR sensor. Si on the protective film
O 2 is deposited by a method such as vapor deposition. The MR sensor and the magnetic drum created as described above are assembled in the arrangement as shown in FIG.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】従来の磁気エンコーダ
は絶対位置がわかるアブソリュート信号を複数本のトラ
ックに分けて配置しているためMRセンサのMRエレメ
ントの数が多くなる。ところがMRエレメントの数が多
くなるとMRセンサの製作コストが高くなる。それはn
個のMRエレメントが一体形となった場合、1つのMR
エレメントの製作の歩留りのn乗となるためである。ま
た、トラック数が増加することによってセンサが長くな
るため、取り付け精度によってトラックの位置ずれを起
こしやすくなる。
In the conventional magnetic encoder, since the absolute signal whose absolute position is known is divided into a plurality of tracks and arranged, the number of MR elements of the MR sensor increases. However, as the number of MR elements increases, the manufacturing cost of the MR sensor increases. It is n
When one MR element is integrated, one MR
This is because it becomes the n-th power of the production yield of the element. Further, since the sensor becomes longer as the number of tracks increases, the displacement of the tracks easily occurs due to the mounting accuracy.

【0011】本発明は上記課題を解決するもので、低コ
スト,コンパクトな磁気エンコーダの提供を目的とす
る。
The present invention solves the above problems, and an object thereof is to provide a low-cost, compact magnetic encoder.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、アブソリュート信号の着磁方法をS1〜Sn
の信号に対応して着磁ピッチの周波数にf1〜fnを割り
当てた構成を有する。
In order to achieve the above object, the present invention provides a method of magnetizing an absolute signal by using S 1 to S n.
In this configuration, frequencies f 1 to f n are assigned to the frequencies of the magnetizing pitch in accordance with the signal of the above.

【0013】[0013]

【作用】本発明は上記構成によって、アブソリュートの
1つのMRセンサのエレメントからの出力を2値信号で
あったものから多値信号にすることができる。
According to the present invention, the output from the element of one absolute MR sensor can be changed from a binary signal to a multilevel signal.

【0014】[0014]

【実施例】本発明の一実施例の磁気エンコーダは、図1
の要部斜視図に示すように構成されている。図2に着磁
パターンの配置を示す。トラック10はインクリメンタ
ルのパターン、トラック11はアブソリュートのパター
ンである。従来例のアブソリュートのトラックは複数本
であったが実施例では1本である。図3はMRエレメン
トの配置を示す。MRエレメント20はインクリメンタ
ルのトラック10に対応するMRエレメント、トラック
21はアブソリュートのトラック11に対応するもので
ある。図の左右が回転ドラム1の円周方向である。磁化
パターン11は円周方向に磁極NSが交互に配列されて
アブソリュート信号が周波数変調されて着磁されてい
る。上記アブソリュートと信号の着磁でn=3の場合を
図4に示す。1つのトラックの一周分をいくつかの領域
に分割し、3つの異なる領域に分類する。この分類した
領域に番号をつける。その番号がアブソリュート信号で
ある。磁気ドラム1の上記の1つの領域に3つのアブソ
リュート信号に対応して3種類の周波数に変調して着磁
する。第1の領域のアブソリュート信号は10進数で
“1”であるので着磁周波数は100Hz。第2の領域の
アブソリュート信号は10進数で“0”であるので着磁
周波数は50Hz。第3の領域のアブソリュート信号は1
0進数で“2”であるので着磁周波数は150Hzとな
る。着磁パターンはこれらの周波数にしたがって波長が
変化している。また、上記の着磁パターンから発生する
磁界の強さは着磁パターンの波長に比例して変化する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A magnetic encoder according to an embodiment of the present invention is shown in FIG.
Is configured as shown in the perspective view of the main part of FIG. FIG. 2 shows the arrangement of the magnetization pattern. The track 10 is an incremental pattern, and the track 11 is an absolute pattern. The conventional absolute track has a plurality of tracks, but the absolute track has one track. FIG. 3 shows the arrangement of MR elements. The MR element 20 corresponds to the incremental track 10 and the track 21 corresponds to the absolute track 11. The left and right sides of the figure are the circumferential directions of the rotary drum 1. In the magnetization pattern 11, magnetic poles NS are alternately arranged in the circumferential direction, and the absolute signal is frequency-modulated and magnetized. FIG. 4 shows a case where n = 3 is obtained by magnetizing the above absolute and signal. One round of one track is divided into several areas and classified into three different areas. A number is assigned to this classified area. That number is the absolute signal. The above-mentioned one area of the magnetic drum 1 is magnetized by being modulated into three kinds of frequencies corresponding to three absolute signals. Since the absolute signal in the first area is "1" in decimal, the magnetizing frequency is 100 Hz. Since the absolute signal in the second area is "0" in decimal, the magnetizing frequency is 50 Hz. Absolute signal of the third area is 1
Since it is "2" in the 0-ary number, the magnetizing frequency is 150 Hz. The wavelength of the magnetization pattern changes according to these frequencies. Further, the strength of the magnetic field generated from the above-mentioned magnetization pattern changes in proportion to the wavelength of the magnetization pattern.

【0015】この磁気エンコーダはMRセンサの電源端
子に定格電圧(5v)をかける。軸2は他の回転体に接
続されており、回転ドラム1は自在に回転する。この回
転によってMRセンサの各MRエレメント5が受ける磁
界が変化する。その変化がMRセンサの各MRエレメン
ト5の抵抗の変化に変わり、インクリメンタル信号は従
来例と同じように出力される。アブソリュート信号では
図4で示したように磁界の変化が着磁パターンの波長に
比例して変化しているため一定の距離はなれたところに
あるMRエレメントには磁界の変化が同じように発生
し、出力信号は着磁パターンを反映したものとなる。し
たがって、本発明の方式を使用すると多値の出力が得ら
れる。
This magnetic encoder applies a rated voltage (5v) to the power supply terminal of the MR sensor. The shaft 2 is connected to another rotating body, and the rotating drum 1 freely rotates. This rotation changes the magnetic field received by each MR element 5 of the MR sensor. The change changes into a change in the resistance of each MR element 5 of the MR sensor, and the incremental signal is output as in the conventional example. In the absolute signal, as shown in FIG. 4, the change of the magnetic field changes in proportion to the wavelength of the magnetization pattern, so that the same change of magnetic field occurs in the MR element located at a certain distance. The output signal reflects the magnetization pattern. Therefore, multi-valued output is obtained using the method of the present invention.

【0016】このように本発明の実施例の磁気エンコー
ダによれば、インクリメンタルトラックには一定波長
(一定間隔)で磁化し、アブソリュートトラックには多
波長で磁化して多値信号が得られるように配してあるか
ら、2トラックでもって、従来の多トラック磁気エンコ
ーダと同等の絶対位置を示す磁気エンコーダが得られ
る。
As described above, according to the magnetic encoder of the embodiment of the present invention, the incremental track is magnetized at a constant wavelength (constant interval), and the absolute track is magnetized at a plurality of wavelengths to obtain a multilevel signal. Since they are arranged, a magnetic encoder showing an absolute position equivalent to that of the conventional multi-track magnetic encoder can be obtained with two tracks.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上の実施例から明らかなように本発明
によれば、アブソリュート信号の着磁方法をS1〜Sn
信号に対応して着磁ピッチの周波数をf1〜fnを割り当
てる周波数変調方式にすることによって、アブソリュー
トの1つのMRセンサのエレメントからの出力を2値信
号であったものから多値信号にすることができるのでア
ブソリュートのMRセンサのエレメントの数や着磁する
トラック数を減少させることができる磁気エンコーダを
提供できる。
As is apparent from the above embodiments, according to the present invention, the frequency of the magnetizing pitch is changed from f 1 to f n in accordance with the method of magnetizing the absolute signal according to the signals of S 1 to S n. By allocating a frequency modulation method, the output from one absolute MR sensor element can be changed from a binary signal to a multivalued signal, so that the number of absolute MR sensor elements and the magnetization can be magnetized. A magnetic encoder that can reduce the number of tracks can be provided.

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

【図1】本発明の一実施例の磁気エンコーダの要部斜視
FIG. 1 is a perspective view of a main part of a magnetic encoder according to an embodiment of the present invention.

【図2】同エンコーダの磁化パターンの模式図FIG. 2 is a schematic diagram of a magnetization pattern of the encoder.

【図3】同エンコーダのMRエレメントの配置図FIG. 3 is a layout diagram of MR elements of the encoder.

【図4】同エンコーダの着磁と磁界の関係を示す模式図FIG. 4 is a schematic diagram showing the relationship between the magnetization and magnetic field of the encoder.

【図5】従来の磁気エンコーダの要部斜視図FIG. 5 is a perspective view of a main part of a conventional magnetic encoder.

【図6】従来の磁気エンコーダで位置分解能を上げると
きのエンコーダ形状を示す模式図
FIG. 6 is a schematic diagram showing an encoder shape when a position resolution is increased by a conventional magnetic encoder.

【図7】同エンコーダの着磁パターンとMRエレメント
を示す模式図
FIG. 7 is a schematic diagram showing a magnetization pattern and an MR element of the encoder.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 磁気ドラム 5 MRエレメント 1 Magnetic drum 5 MR element

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】絶対位置信号S1〜Snに対応して着磁信号
の周波数f1〜fnを割当て着磁した磁気ドラムと前記磁
気ドラムの絶対位置信号の磁化パターンに対応する大き
さの磁気抵抗効果素子を備えた磁気エンコーダ。
1. A magnetic drum magnetized by assigning frequencies f 1 to f n of a magnetizing signal in correspondence with absolute position signals S 1 to S n , and a size corresponding to a magnetization pattern of the absolute position signal of said magnetic drum. Magnetic encoder with the magnetoresistive effect element of.
JP3263492A 1991-10-11 1991-10-11 Magnetic encode Pending JPH0599688A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9503676B2 (en) 2013-03-06 2016-11-22 Fujifilm Corporation Lens device and position detection method of movable optical element

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