JPH0614916U

JPH0614916U - アブソリュート型エンコーダ

Info

Publication number: JPH0614916U
Application number: JP4567692U
Authority: JP
Inventors: 正芳山下; 好典林; ▲真▼ 細川; 晃三木; 七幸竹内
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1992-06-30
Filing date: 1992-06-30
Publication date: 1994-02-25
Anticipated expiration: 2007-06-30
Also published as: JP2558384Y2

Abstract

(57)【要約】【目的】磁気メディアとＭＲ素子との位置合わせや調
整が容易で、しかも消費電力を小さくする。【構成】電源遮断時においては、電池によってバック
アップされているアンプ２３ａ〜２３ｃおよび多回転検
出部３０のみが動作状態となる。したがって、カウンタ
３０から回転数データが外部に出力されるとともに、１
周期内のパルス数データがＰＬＬカウンタ２６に供給さ
れる。ただし、ＰＬＬカウンタ２６は非動作状態であ
る。電源が復帰すると、ＰＬＬカウンタ２６にパルス数
データがロードされる。この場合、ＰＬＬカウンタ２６
から出力される１周期内の位置データ（４ビット）は、
Ａ相、Ｂ相の波高値が決まれば、その値が決まるから、
電源再投入時に直ちに出力される。また、パルス数デー
タは、カウンタ３２からロードされているので、電源再
投入時にＰＬＬカウンタ２６から出力される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、絶対回転位置等を検出する際に用いて好適なアブソリュート型エンコーダに関する。

【０００２】

【従来の技術】

回転位置等を検出際にアブソリュート型のエンコーダがよく用いられる。図３は、従来のアブソリュート型のロータリーエンコーダの構成を示すブロック図である。図において、１は、磁気メディアであり、例えば、プラスチックマグネットで構成される。この磁気メディア１は、円盤状に形成され、回転軸などに取り付けられる。また、磁気メディア１の外周には、多数の磁気格子が形成され、この磁気格子の通過がＭＲ素子２によって検出されるようになっている。すなわち、ＭＲ素子２は、磁気格子との距離および磁化の方向に応じた波高値を有するアナログ信号を出力する。例えば、磁気メディア１が一定速度で回転する場合は、ＭＲ素子２の出力信号は近似正弦波となる。また、ＭＲ素子２は、１／４周期の位相差を持つＡ相およびＢ相を出力し、正転時と逆転時にはこれらの相の進み側と遅れ側が反転するようになっている。さらに、ＭＲ素子２からは、所定のゼロ点を示すＺ相信号が出力される。このＺ相は、例えば、磁気メディア１が所定の回転位置にあるときに「Ｈ」レベルとなる信号である。

【０００３】ＭＲ素子２の各出力信号は、アンプ３で増幅された後にカウンタ部４に供給され、カウンタ部４は、Ａ相、Ｂ相信号に基づいてカウントを行う。この際、カウンタ部４は、Ａ相、Ｂ相のどちらが進んでいるかを検出し、これに従ってアップカウントとダウンカウントを切り換える。また、カウンタ部４は、Ｚ相によってリセットされるようになっている。したがって、カウンタ部４の出力信号は、磁気メディア１の１周期内の回転位置を示す。

【０００４】以上のＭＲ素子２、アンプ３およびカウンタ部４は、電池によってバックアップされており、これにより、カウンタ部４の出力信号は、常に磁気メディア１の絶対回転位置を示す。

【０００５】図４は、従来のアブソリュート型ロータリーエンコーダの他のタイプを示すブロック図である。図において、１０は磁気メディアであり、円盤状に形成され、所定の回転軸等に取り付けられる。この磁気メディア１０の外周面には、複数のトラックが形成され、各トラックには各々異なるピッチで磁気格子が形成されている。これらのトラックは、それぞれ各ビットに対応し、各トラックに形成される磁気格子のピッチは各ビットに対応したものとなっている。ＭＲ素子１１は、各トラックの磁気格子を検出するようになっており、トラックの数に対応する出力信号をアンプ１２，１２……を介して出力する。

【０００６】上記構成によれば、アンプ１２，１２……から出力される複数ビットの出力信号が、磁気メディア１０の絶対位置を示すものとなる。この場合、ＭＲ素子１１およびアンプ１２，１２……のバックアップは不要である。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、図３に示す従来装置においては、有る程度の分解能を確保するために、磁気格子のピッチを狭くする必要があるが、このため、ＭＲ素子２の消費電力が大きかった。さらに、磁気格子のピッチが狭いと、ＭＲ素子２の出力信号周波数も高いため、アンプの消費電力も大きくなるという問題があった。したがって、装置構成としてバックアップ電池を必要とするが、消費電力が大きいため、実用性の点において難があった。

【０００８】一方、図４に示す従来装置においては、上述の問題は生じないものの、磁気メディア１０の磁気格子の着磁と、ＭＲ素子１１の位置合わせが難しいという問題があった。

【０００９】この考案は、上述した事情に鑑みてなされたもので、磁気メディアとＭＲ素子との位置合わせや調整が容易で、しかも消費電力を小さくすることができるアブソリュート型エンコーダを提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

この考案は、上記課題を解決するために、可動体に設けられる磁気媒体と、前記磁気媒体上に等間隔に形成される磁気格子と、前記磁気格子を検出するとともに電池によってバックアップされる磁気抵抗素子と、前記磁気抵抗素子の出力信号に基づいて２つの前記磁気格子の間における前記ＭＲ素子の位置を検出する区間内位置検出手段と、前記磁気抵抗素子の出力信号に基づいて前記磁気格子の通過数を検出するとともに、電池によりバックアップされる区間数検出手段とを具備することを特徴とする。

【００１１】

【作用】

バックアップ時には、区間数検出手段による区間数の検出だけが行われ、通常時には、これに加えて区間内位置検出手段による詳細な位置検出が行われる。

【００１２】

【実施例】

Ａ：実施例の構成以下、図面を参照してこの考案の実施例について説明する。図１は、この考案の一実施例の構成を示すブロック図である。図において、２０は磁気メディアであり、プラスティックマグネットにより構成されている。磁気メディア２０は、図３に示す磁気メディア１と同様に構成されているが、磁気格子のピッチは広くなっている。例えば、１周６４〜１２８パルスで着磁され、着磁ピッチが５００μｍ〜１，０００μｍ程度になっている。２１はＭＲ素子であり、消費電流の低い高抵抗タイプの素子が用いられる。また、ＭＲ素子２１は、電池によってバックアップされるようになっている。

【００１３】２２ａ，２２ｂ，２２ｃは各々アンプであり、ＭＲ素子２１のＡ相（ｓｉｎ波）、Ｂ相（ｃｏｓ波）およびＺ相を増幅する。アンプ２２ａ〜２２ｃは、駆動電圧が５Ｖ程度の一般型が使用される。２３ａ，２３ｂ，２３ｃは各々バックアップ時に使用されるアンプであり、上記アンプと同様にＭＲ素子２１のＡ相、Ｂ相およびＣ相を増幅する。この実施例においては、アンプ２３ａ〜２３ｃは、駆動電圧が３Ｖ程度の低電圧駆動タイプのものであり、バックアップ用電池により給電される。

【００１４】次に、３０は多回転検出部であり、比較器３１とカウンタ３２とから構成されている。これら比較器３１とカウンタ３２とは、電源オフ時には電池によりバックアップされるようになっている。

【００１５】比較器３１は、アンプ２２ａ，２２ｂまたは２３ａ，２３ｂから供給されるＡ相およびＢ相のいずれが進んでいるかを検出し、その検出結果に応じてアップパルスＰｕまたはダウンパルスＰｄのいずれかをカウンタ３２に供給する。アップパルスＰｕまたはダウンパルスＰｄのパルス数はＡ相またはＢ相の波数と同じである。カウンタ３２は、アップパルスＰｕまたはダウンパルスＰｄをカウントすることにより、１回転内におけるパルス数データ（例えば８ビット）を作成するとともに、Ｚ相をカウントすることにより、何回転したかを示す回転数データ（例えば１２ビット）を作成する。そして、１２ビットの回転数データを外部回路へ出力し、８ビットのパルス数データをＰＬＬカウンタ２６へ電源投入時にロードする。

【００１６】次に、２５は２チャンネルを有しているＡ／Ｄコンバータであり、アンプ２２ａ，２２ｂを介して供給されるＡ相およびＢ相信号をディジタル信号に変換してＰＬＬカウンタ２６に供給する。ＰＬＬカウンタ２６は、Ａ相およびＢ相の位相から、Ａ祖（あるいはＢ相）の１周期内における位置データ（位相データ）を出力するものであり、その動作は以下の通りである。まず、Ａ相信号をｓｉｎθ、Ｂ相信号をｃｏｓθとし、それぞれの信号に関数発生器から発生されたｃｏｓφ 信号およびｓｉｎφ信号を乗算し、これらの乗算結果を減算してｓｉｎ（θ−φ ）信号を作成する。そして、この信号の値が正の場合はアップカウントパルス、負の場合はダウンカウントパルスを作成してカウンタに供給し、カウンタはその出力をφ信号として前記関数発生器に供給する。上述した構成によりＰＬＬループが構成され、このループの平衡動作によりθ＝φとなる。したがって、カウンタの出力φがそのままθの値を示す。この実施例においては、Ａ相またはＢ相の１周期内の位置データ（位相データ）であるθの値を４ビットで出力するようにしている。すなわち、図２に示すように、Ａ相信号（ｓｉｎ波）の１周期に対して１６パルスを発生するようにしており、１周期内におけるパルスの位置は、Ａ相信号（あるいはＢ相信号）の波高値に対応するようになっている。

【００１７】また、ＰＬＬカウンタ２６は、カウンタ３２から供給される８ビットのパルス数データを上位ビット、上述した４ビットの位置データを下位ビットとして、合計１２ビットのデータを出力するようになっている。この１２ビットのデータが、磁気メディア２０の１周期内の絶対位置データとなる。なお、ＰＬＬカウンタの構成は、例えば、特願昭６０−２８３６４３号において開示されている。

【００１８】Ｂ：実施例の動作次に、上記構成によるこの実施例の動作について説明する。まず、通常時においては、アンプ２２ａ〜２２ｃが動作状態、アンプ２３ａ〜２３ｃが非動作状態になる（なお、通常に動作してもよい）。そして、ＰＬＬカウンタ２６およびカウンタ３２がＡ相、Ｂ相およびＺ相に基づいて出力信号を作成し、この結果、８ビットの回転数データと１２ビットの１回転内絶対位置データとが出力される。

【００１９】次に、電源遮断時においては、電池によってバックアップされているアンプ２３ａ〜２３ｃおよび多回転検出部３０のみが動作状態となる。したがって、カウンタ３２は回転数データを内部的にカウントする。すなわち、着磁程度（１週内１２８Ｐ／Ｒ程度）のカウントが行われる。だし、ＰＬＬカウンタ２６は非動作状態であり、多回転検出部３０とは遮断されている。

【００２０】そして、電源が復帰すると、再び、アンプ２２ａ〜２２ｃ側が動作状態になるとともに、ＰＬＬカウンタ２６にＡ相信号およびＢ相信号が入力される。また、ＰＬＬカウンタ２６にパルス数データがロードされる。この場合、ＰＬＬカウンタ２６から出力される１周期内の位置データ（４ビット）は、Ａ相、Ｂ相の波高値が決まれば、その値が決まるから、電源再投入時に直ちに出力される。また、パルス数データは、カウンタ３２からロードされているので、電源再投入時にＰＬＬカウンタ２６から出力される。

【００２１】ただし、電源再投入後の最初のＺ相信号が供給された時点で、ＰＬＬカウンタ２６にカウンタ３２からのパルス数データを再度ロードする。これは、この実施例においては、Ａ／Ｄコンバータ２５とバックアップされた比較器２１とが別素子であるため、パルス数データが±１パルスの範囲で誤差を生じる可能性があるからである。

【００２２】Ｃ：変形例上述した実施例においては、バックアップ用のアンプ２３ａ〜２３ｃと通常時のアンプ２２ａ〜２２ｃを用いたが、バックアップ用のみにすることもできる。

【００２３】

【考案の効果】

以上説明したように、この考案によれば、磁気格子の区間内の位置を検出するようにしたので、一定の分解能を保持したまま区間数を減らすことができ、さらに、バックアップ時には区間数だけをカウントするようにしているので、低消費電力のアンプおよびＭＲ素子を使用することができる。また、磁気格子が１つのトラックに等間隔に設けられるので、磁気メディアとＭＲ素子との位置合わせや調整が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例の構成を示すブロック図
である。

【図２】同実施例における回路要部の波形を示す波形
図である。

【図３】従来装置の構成を示す概略構成図である。

【図４】従来装置の構成を示す概略構成図である。

【符号の説明】

２０……磁気メディア（磁気媒体）、２１……ＭＲ素子
（磁気抵抗素子：磁気格子）、２６……ＰＬＬカウンタ
（区間内位置検出手段）、３０……多回転検出部（区間
数検出手段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者三木晃静岡県浜松市中沢町10番１号ヤマハ株式会社内 (72)考案者竹内七幸静岡県浜松市中沢町10番１号ヤマハ株式会社内

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】可動体に設けられる磁気媒体と、前記磁気媒体上に等間隔に形成される磁気格子と、前記磁気格子を検出するとともに、電池によってバック
アップされる磁気抵抗素子と、前記磁気抵抗素子の出力信号に基づいて２つの前記磁気
格子の間における前記ＭＲ素子の位置を検出する区間内
位置検出手段と、前記磁気抵抗素子の出力信号に基づいて前記磁気格子の
通過数を検出するとともに、電池によりバックアップさ
れる区間数検出手段とを具備することを特徴とするアブ
ソリュート型エンコーダ。