JPH0719897A - Magnetic encoder - Google Patents

Magnetic encoder

Info

Publication number
JPH0719897A
JPH0719897A JP5164583A JP16458393A JPH0719897A JP H0719897 A JPH0719897 A JP H0719897A JP 5164583 A JP5164583 A JP 5164583A JP 16458393 A JP16458393 A JP 16458393A JP H0719897 A JPH0719897 A JP H0719897A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic
circuit
phase signal
amplitude
phase
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
Application number
JP5164583A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Ono
博之 小野
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP5164583A priority Critical patent/JPH0719897A/en
Publication of JPH0719897A publication Critical patent/JPH0719897A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

PURPOSE:To heighten measuring precision of a speed and a position by arranging a plurality of magnetic detection means at a symmetrical position of a magnetic record medium and reducing the amplitude fluctuation of a detection signal of a magnetic field. CONSTITUTION:An A-phase signal (B-phase signal) transmitted from leads L1-Ln are added with a group of addition circuits in order. The output of a final stage addition circuit 15 is the total of signals of the leads L1-Ln and its amplitude becomes a sine wave (cosine wave) of nalpha. And the signals of a waveform level are gotten from the leads L1-Ln by averaging the output of the circuits 15 with an operation circuit 16. Thereby a gap between a magnetic record medium and a magnetoresistance effect device fluctuates so that the rotation of a disk may not be in the same plane and, even if an error is produced in the amplitude, a fluctuation part of the amplitude is canceled by averaging the signals of the leads L1-Ln. A detection error caused by the amplitude fluctuation included in the average of the A-phase signal and the B-phase signal, calculated with the circuit 16 are very small.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、磁気記録媒体による
磁界を検出し、その検出値に基づいて例えば写真製版の
ステッパ、ロボットやマニピュレータ等を駆動制御する
ための速度及び位置情報を得る磁気エンコーダに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic encoder which detects a magnetic field from a magnetic recording medium and obtains speed and position information for driving and controlling, for example, a photoengraving stepper, robot, manipulator or the like based on the detected value. Regarding

【0002】[0002]

【従来の技術】ロボットやマニピュレータ等に組み込ま
れて回転または直線運動を行うアクチュエータの速度及
び位置は、アクチュエータを駆動するモータの回転軸に
設けられて所定の磁化パターン列で円周方向に沿って着
磁された磁石を有する磁気記録媒体から読み出された磁
界に基づくパルス数が計数されることにより測定され
る。そして、アクチュエータの停止は、駆動回路によ
り、そのパルス数と設定値とが比較され、一致したとき
にモータが停止されることにより行われる。従来から、
アクチュエータを正確な位置で停止するために、磁気記
録媒体から読み出した磁界を正確にパルスに変換してパ
ルス数を計数することによりアクチュエータの速度及び
位置を正確に測定できる検出装置として磁気エンコーダ
がある。
2. Description of the Related Art The speed and position of an actuator incorporated in a robot, a manipulator or the like for rotating or linearly moving is determined by a predetermined magnetizing pattern array along a circumferential direction provided on a rotary shaft of a motor for driving the actuator. It is measured by counting the number of pulses based on the magnetic field read from the magnetic recording medium having a magnetized magnet. Then, the actuator is stopped by the drive circuit comparing the number of pulses with the set value and stopping the motor when they match. Traditionally,
In order to stop the actuator at an accurate position, there is a magnetic encoder as a detection device that can accurately measure the speed and position of the actuator by accurately converting the magnetic field read from the magnetic recording medium into pulses and counting the number of pulses. .

【0003】図8は、従来の磁気エンコーダの基本的な
構成図である。同図に示すように、アクチュエータを駆
動する図示しないモータの回転軸に設けられたディスク
1の表面上に強磁性体の磁気記録媒体2が無電解メッキ
などにより形成され、その表面外周近傍に全周にわたっ
て着磁ピッチPの複数の微小磁石3が同じ極を隣接させ
て配置される。
FIG. 8 is a basic configuration diagram of a conventional magnetic encoder. As shown in the figure, a magnetic recording medium 2 made of a ferromagnetic material is formed by electroless plating on the surface of a disk 1 provided on a rotating shaft of a motor (not shown) for driving an actuator. A plurality of minute magnets 3 having a magnetizing pitch P are arranged along the circumference with the same poles adjacent to each other.

【0004】微小磁石3の漏れ磁界が及ぶ程のギャップ
Gを隔ててMR(magneto-resistive;磁気抵抗効果)
装置4が微小磁石3に対向配置される。磁気抵抗効果装
置4は、磁界の強さに応じて抵抗が変化する複数の磁気
抵抗効果素子で構成される磁気抵抗効果素子群4A及び
4Bで成り、それぞれ微小磁石3の着磁ピッチPを周期
としかつ位相が90°ずれたA相信号(正弦波)及びB
相信号(余弦波)を出力する。
An MR (magneto-resistive; magnetoresistive effect) is provided with a gap G enough to cover the leakage magnetic field of the minute magnets 3.
The device 4 is arranged to face the micro magnet 3. The magnetoresistive effect device 4 is composed of magnetoresistive effect element groups 4A and 4B composed of a plurality of magnetoresistive effect elements whose resistance changes in accordance with the strength of the magnetic field, and the magnetizing pitch P of the micro magnets 3 is cycled. And the phase of which is shifted by 90 ° A phase signal (sine wave) and B
Outputs a phase signal (cosine wave).

【0005】磁気抵抗効果装置4には直流電源5により
電圧が印加され、磁気抵抗効果素子群4A及び4Bの出
力はそれぞれ増幅器6A及び6Bで増幅された後、コン
パレータ7A及び7Bでパルスに変換されて、図示しな
い計数回路に出力される。
A voltage is applied to the magnetoresistive device 4 by a DC power source 5, the outputs of the magnetoresistive device groups 4A and 4B are amplified by amplifiers 6A and 6B, respectively, and then converted into pulses by comparators 7A and 7B. And is output to a counting circuit (not shown).

【0006】図9は、磁気抵抗効果装置4を示す図であ
る。同図(a)に示すように、磁気抵抗効果装置4は、
磁気抵抗効果素子群4Aを構成する例えば4個の磁気抵
抗効果素子RA1〜RA4と磁気抵抗効果素子群4Bを
構成する4個の磁気抵抗RB1〜RB4が1/4Pピッ
チずつ離して交互に配列されていて、それぞれブリッジ
接続されて成る。
FIG. 9 is a diagram showing the magnetoresistive device 4. As shown in FIG. 3A, the magnetoresistive device 4 is
For example, four magnetoresistive effect elements RA1 to RA4 constituting the magnetoresistive effect element group 4A and four magnetoresistive elements RB1 to RB4 constituting the magnetoresistive effect element group 4B are alternately arranged at intervals of 1 / 4P pitch. And each is bridge-connected.

【0007】次に、上述した構成の動作について説明す
る。磁気抵抗効果素子群4A及び4Bの抵抗は、ディス
ク1の回転に伴って変化する磁気抵抗効果素子群4A及
び4Bを通る磁界の強さの変化に応じて着磁ピッチPを
周期とする正弦波状の変化を示す。この磁気抵抗効果素
子群4A及び4Bの抵抗変化は、磁気抵抗効果装置4に
直流電源5により電圧が印加されることにより電圧変化
(それぞれA相信号及びB相信号)として出力される。
Next, the operation of the above configuration will be described. The resistances of the magnetoresistive effect element groups 4A and 4B are sinusoidal with the magnetizing pitch P as a cycle according to the change in the strength of the magnetic field passing through the magnetoresistive effect element groups 4A and 4B which changes with the rotation of the disk 1. Shows the change of. The resistance changes of the magnetoresistive effect element groups 4A and 4B are output as voltage changes (A-phase signal and B-phase signal, respectively) when a voltage is applied to the magnetoresistive effect device 4 by the DC power supply 5.

【0008】そして、磁気抵抗効果素子群4A及び4B
からの微小なA相信号及びB相信号を増幅器6A及び6
Bで増幅し、コンパレータ7A及び7Bでパルスに変換
して、そのパルスを図示しない計数回路などで計数す
る。
Then, the magnetoresistive effect element groups 4A and 4B
The minute A-phase signal and B-phase signal from the amplifiers 6A and 6A
It is amplified by B, converted into a pulse by the comparators 7A and 7B, and the pulse is counted by a counting circuit or the like not shown.

【0009】図8の回路では、磁気抵抗効果装置4から
出力されるA相及びB相信号は、小磁石3の着磁ピッチ
Pを周期とする正弦波及び余弦波であり、ディスク1の
1回転で微小磁石3の着磁数のパルスしか得られない。
アクチュエータの速度及び位置測定精度を向上させるた
めにはアクチュエータの速度や位置を細かく制御できる
ようにすることが必要であり、そのためにはディスク1
の1回転に対して検出されるパルス数が多い方が好まし
い。
In the circuit of FIG. 8, the A-phase and B-phase signals output from the magnetoresistive effect device 4 are a sine wave and a cosine wave having the magnetizing pitch P of the small magnets 3 as a cycle, and are equal to 1 of the disk 1. Only pulses of the magnetizing number of the micro magnet 3 can be obtained by the rotation.
In order to improve the accuracy of the speed and position measurement of the actuator, it is necessary to enable fine control of the speed and position of the actuator.
It is preferable that the number of pulses detected per one rotation is large.

【0010】従来、ディスク1の1回転に対して検出さ
れるパルス数を多くするために、着磁ピッチPを小さく
することが実施されていたが、磁石の寸法が小さくなる
と、漏れ磁界の強度が弱くなり、磁気抵抗効果装置4が
磁界を検出できなくなるため、着磁ピッチPの縮小によ
る速度及び位置測定制度の向上は限界に近い。そこで、
近年、速度及び位置測定制度を向上させるために、磁気
抵抗効果装置4の出力信号であるA相及びB相信号の正
弦波及び余弦波1周期を幾つかに分割してA相及びB相
信号の1周期から複数パルスを得る電気的てい倍法が主
流となっている。
Conventionally, in order to increase the number of pulses detected for one rotation of the disk 1, the magnetizing pitch P has been reduced, but when the size of the magnet is reduced, the strength of the leakage magnetic field is increased. Becomes weaker, and the magnetoresistive device 4 cannot detect the magnetic field. Therefore, improvement of the speed and position measurement accuracy by reducing the magnetization pitch P is almost at the limit. Therefore,
In recent years, in order to improve the speed and position measurement accuracy, one cycle of a sine wave and a cosine wave of an A phase signal and a B phase signal, which are output signals of the magnetoresistive effect device 4, is divided into several and the A phase and B phase signals are divided. The electrical multiplication method that obtains a plurality of pulses from one cycle of is becoming mainstream.

【0011】次に、電気的てい倍法の1つである位相差
検出方式の信号処理の流れを図10に従って説明する。
ディスク1の回転に伴って、磁気抵抗効果装置4から互
いに90°位相のずれた微小なA相信号(sinθ)及
びB相信号(cosθ)が出力される。
Next, the flow of signal processing of the phase difference detection method which is one of the electrical multiplication methods will be described with reference to FIG.
As the disk 1 rotates, the magnetoresistive effect device 4 outputs minute A-phase signals (sin θ) and B-phase signals (cos θ) that are 90 ° out of phase with each other.

【0012】このA相及びB相信号を増幅して各々の出
力と、搬送波となるオシレータ8からの高周波レファレ
ンス信号(sinωt,cosωt)との積(sinω
t・sinθ,cosωt・cosθ)を乗算器9A及
び9Bで求め、これらを減算器10で減算してsinω
t・sinθ−cosωt・cosθ=sin(ωt−
θ)を得る。ここで、ωt=aθ(a>1)とした場
合、減算器10の出力sin(ωt−θ)はsin(a
−1)θとなり、sinθ1周期の1/(a−1)倍の
周期の波形となる。
Amplification of the A-phase and B-phase signals, the respective outputs, and the product (sinω) of the high-frequency reference signals (sinωt, cosωt) from the oscillator 8 serving as a carrier wave.
t · sin θ, cos ωt · cos θ) is obtained by the multipliers 9A and 9B, and these are subtracted by the subtractor 10 to obtain sin ω
t · sin θ−cos ωt · cos θ = sin (ωt−
θ) is obtained. Here, when ωt = aθ (a> 1), the output sin (ωt−θ) of the subtractor 10 is sin (a
−1) θ, and the waveform has a period of 1 / (a−1) times the sin θ1 period.

【0013】減算器10の出力sin(a−1)θとオ
シレータ8からの高周波レファレンス信号sinωt
は、それぞれコンパレータ11A及び11Bでパルスに
変換された後、計数回路12に送られる。計数回路12
では、コンパレータ11A及び11Bの出力に基づいて
sinθ1周期中にa−1個のパルスを得て(a−1て
い倍)これを計数する。
The output sin (a-1) θ of the subtractor 10 and the high frequency reference signal sinωt from the oscillator 8.
Are converted into pulses by the comparators 11A and 11B, respectively, and then sent to the counting circuit 12. Counting circuit 12
Then, based on the outputs of the comparators 11A and 11B, a-1 pulses are obtained (since it is multiplied by a-1) during the sin θ1 cycle, and this is counted.

【0014】このように、位相差検出方式により、磁気
抵抗効果装置4の出力信号であるA相及びB相信号の1
周期から複数パルスを生成して、微小な位置測定の制御
を行うことによって位置測定制度を向上させている。
As described above, by the phase difference detection method, one of the A phase signal and the B phase signal which is the output signal of the magnetoresistive effect device 4 is obtained.
The position measurement accuracy is improved by generating multiple pulses from the cycle and controlling minute position measurement.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】上述した位相差検出方
式は、ディスク1が同一平面で回転し、即ちA相信号及
びB相信号の変動がない理想的な場合で説明している。
この場合には、A相信号sinθ及びB相信号cosθ
(便宜上、いずいれも振幅を1と仮定している)の振幅
比は1で変動がないので、減算器10の出力は上述した
ようにsin(ωt−θ)で、図11(a)に示すよう
な理想的な正弦波となり、このため、計数回路12で計
数される波形は、図11(b)のように規則正しいパル
スとなる。
The phase difference detection method described above has been described in an ideal case where the disk 1 rotates on the same plane, that is, there is no fluctuation in the A-phase signal and the B-phase signal.
In this case, the A-phase signal sin θ and the B-phase signal cos θ
Since the amplitude ratio of (for the sake of convenience, the amplitude is assumed to be 1) is 1 and does not change, the output of the subtractor 10 is sin (ωt−θ) as described above, and FIG. An ideal sine wave as shown in FIG. 11 is obtained, and therefore the waveform counted by the counting circuit 12 becomes a regular pulse as shown in FIG.

【0016】実際には、磁気抵抗効果装置4と磁気記録
媒体2とのギャップGがディスク1全体にわたって僅か
に変動するため、A相信号及びB相信号の振幅はそれぞ
れ変動するので、A相信号とB相信号との振幅比は変動
する。
Actually, since the gap G between the magnetoresistive device 4 and the magnetic recording medium 2 slightly fluctuates over the entire disk 1, the amplitudes of the A phase signal and the B phase signal respectively fluctuate, so that the A phase signal. And the amplitude ratio of the B-phase signal changes.

【0017】この振幅比の変動を考慮して、A相信号を
Asinθ、B相信号Bcosθ(A≠B)とすると、
乗算器9A及び9Bの出力は、それぞれAsinωt・
sinθ及びBcosωt・cosθとなり、減算器1
0の出力はAsinωt・sinθ−Bcosωt・c
osθ=Asin(ωt−θ)+(A−B)cosθ・
cosωtとなって、上述した理想的な場合と比べて
(A−B)cosθ・cosωtの誤差を生じる。
Considering this variation in the amplitude ratio, assuming that the A-phase signal is Asin θ and the B-phase signal Bcos θ (A ≠ B),
The outputs of the multipliers 9A and 9B are Asin ωt ·
sin θ and B cos ωt · cos θ, and the subtracter 1
The output of 0 is Asin ωt · sin θ−Bcos ωt · c
osθ = Asin (ωt−θ) + (A−B) cosθ ·
As a result, cos ωt results in an error of (A−B) cos θ · cos ωt as compared with the ideal case described above.

【0018】このような誤差を含む場合、減算器10の
出力波形は、図11(c)のように不規則な正弦波にな
り、このため、計数回路12で計数されるパルス波形は
図11(d)に示すように、パルスの立ち上がりのエッ
ジの間隔が一定にならず誤差を生じる。
When such an error is included, the output waveform of the subtractor 10 becomes an irregular sine wave as shown in FIG. 11C, and therefore the pulse waveform counted by the counter circuit 12 is as shown in FIG. As shown in (d), the intervals between the rising edges of the pulses are not constant and an error occurs.

【0019】計数回路12では、パルスを、その立ち上
がりのエッジで計数するので、アクチュエータの速度及
び位置測定精度を上げるには、ディスク1が一定速度で
回転している場合、パルスの立ち上がりのエッジの間隔
が一定であることが好ましい。
Since the counting circuit 12 counts the pulses at the rising edge thereof, in order to improve the accuracy of the speed and position measurement of the actuator, when the disk 1 is rotating at a constant speed, the rising edge of the pulse is counted. It is preferable that the intervals are constant.

【0020】しかし、A相及びB相信号の振幅比変動に
より、図11(d)の波形のように、計数回路12で計
数されるパルスの立ち上がりのエッジの間隔が一定でな
いので、計数値に誤差を生じ、そのためアクチュエータ
の速度及び位置測定精度が悪くなるという問題点があっ
た。
However, due to fluctuations in the amplitude ratio of the A-phase and B-phase signals, the intervals between the rising edges of the pulses counted by the counting circuit 12 are not constant as shown in the waveform of FIG. There is a problem in that an error occurs, which deteriorates the speed and position measurement accuracy of the actuator.

【0021】また、磁気抵抗効果装置4上の複数の磁気
抵抗効果素子は、その長さ方向がディスイク1の直径方
向になるように配置されているが、磁気抵抗効果素子の
配置方向とディスク1の直径方向との僅かな傾きなどに
よりA相信号とB相信号との位相差が変動することによ
っても速度及び位置検出精度は低下する。
Further, the plurality of magnetoresistive effect elements on the magnetoresistive effect device 4 are arranged so that the lengthwise direction thereof is in the diametrical direction of the disk 1, but the direction in which the magnetoresistive effect elements are arranged and the disk 1 are arranged. Even if the phase difference between the A-phase signal and the B-phase signal fluctuates due to a slight inclination with respect to the diametrical direction, the speed and position detection accuracy will decrease.

【0022】ここで、ディスク1を速度一定で回転させ
て、増幅器6Aの出力のうちディスク1の任意箇所の正
弦波の振幅と、増幅器6Bのうちディスク1の上記任意
箇所の正弦波の振幅との比を、データレコーダにより実
測した実験データによれば、図12に示すように、0.
985〜1.015とほぼ3.0%の振幅比の変動があ
った。また、デイスク1を速度一定で回転させて、増幅
器6A及び6Bの出力のうちディスク1の一周の8カ所
から(回転方向に45°おきに)検出された正弦波を、
それぞれデータレコーダによって拡大し実測した実験デ
ータによれば、A相信号及びB相信号の位相差変動は最
大0.2%であった。このため、位相差検出方式では、
全検出誤差は最大で3.2%であり、そのうちA相信号
とB相信号との振幅比の変動による誤差が全検出誤差の
94%にもなる。
Here, the disk 1 is rotated at a constant speed, and the amplitude of the sine wave of the output of the amplifier 6A at an arbitrary portion of the disk 1 and the amplitude of the sine wave of the amplifier 6B at the arbitrary portion of the disk 1 are set. According to the experimental data actually measured by the data recorder, as shown in FIG.
There was a variation in the amplitude ratio of 985 to 1.015, which is almost 3.0%. Further, the disk 1 is rotated at a constant speed, and the sine waves detected from the outputs of the amplifiers 6A and 6B at eight positions around the disk 1 (every 45 ° in the rotation direction) are
According to the experimental data that was enlarged and measured by the data recorder, the phase difference variation between the A-phase signal and the B-phase signal was 0.2% at maximum. Therefore, in the phase difference detection method,
The maximum total detection error is 3.2%, of which the error due to the variation in the amplitude ratio between the A-phase signal and the B-phase signal is 94% of the total detection error.

【0023】このように、A相信号及びB相信号の振幅
の変動は、速度及び位置測定精度の向上の大きな妨げに
なっていた。
As described above, the fluctuations in the amplitudes of the A-phase signal and the B-phase signal greatly hinder the improvement of the speed and position measurement accuracy.

【0024】この発明は、このような問題点を解決する
ためになされたもので、磁気記録媒体による磁界の検出
信号の振幅変動を軽減することにより、速度及び位置測
定精度の高い磁気エンコーダを得ることを目的とする。
The present invention has been made in order to solve such a problem, and reduces the amplitude fluctuation of the detection signal of the magnetic field due to the magnetic recording medium to obtain a magnetic encoder having high speed and position measurement accuracy. The purpose is to

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段】この発明に係る磁気エン
コーダは、所定の磁化パターン列で円周方向に沿って着
磁された磁石を有する磁気記録媒体を被駆動体を駆動す
るモータの回転軸に設けると共に、その磁気記録媒体の
磁石に対向する位置に設けられて、磁気記録媒体による
磁界を検出する磁気検出手段と、この磁気検出手段の出
力に基づいて上記モータを駆動制御するための信号を得
る信号処理回路とを備えた磁気エンコーダにおいて、上
記磁気検出手段を上記磁気記録媒体の円周上の互いに対
称な位置に複数配置すると共に、上記信号処理回路に、
各磁気検出手段の出力の総和を演算する加算回路と、こ
の加算回路の出力に基づいて複数の磁気検出手段の出力
の平均値を演算する演算回路とを備え、上記平均値を上
記モータを駆動制御するための信号として用いるもので
ある。
A magnetic encoder according to the present invention is a rotary shaft of a motor for driving a driven body of a magnetic recording medium having magnets magnetized in a circumferential direction with a predetermined magnetization pattern sequence. And a signal for controlling the drive of the motor based on the output of the magnetic detection means, which is provided at a position facing the magnet of the magnetic recording medium and detects the magnetic field of the magnetic recording medium. In a magnetic encoder provided with a signal processing circuit for obtaining the above, a plurality of the magnetic detecting means are arranged at mutually symmetrical positions on the circumference of the magnetic recording medium, and in the signal processing circuit,
An addition circuit for calculating the sum of the outputs of the magnetic detection means and an arithmetic circuit for calculating the average value of the outputs of the plurality of magnetic detection means based on the outputs of the addition circuit are provided, and the average value drives the motor. It is used as a signal for controlling.

【0026】[0026]

【作用】この発明においては、非駆動体を駆動するモー
タの回転軸に設けられた磁気記録媒体の磁石に対向させ
て上記磁気記録媒体の円周上の互いに対称な位置に複数
配置された磁気検出手段によって上記磁気記録媒体によ
る磁界を検出し、信号処理回路で、加算回路によって各
磁気検出手段の出力の総和を演算し、演算回路によって
上記加算回路の出力に基づき複数の磁気検出手段の出力
の平均値を演算する。そして、得られた平均値は、上記
モータを駆動制御するための信号として用いられる。
According to the present invention, a plurality of magnets are arranged at symmetrical positions on the circumference of the magnetic recording medium so as to face the magnets of the magnetic recording medium provided on the rotary shaft of the motor for driving the non-driving member. The magnetic field generated by the magnetic recording medium is detected by the detecting means, the sum of the outputs of the magnetic detecting means is calculated by the adding circuit in the signal processing circuit, and the outputs of the plurality of magnetic detecting means are calculated by the calculating circuit based on the outputs of the adding circuits. Calculate the average value of. Then, the obtained average value is used as a signal for driving and controlling the motor.

【0027】[0027]

【実施例】以下、この発明の諸実施例を説明する。 実施例1.図1は、この発明の実施例1を示す斜視図で
ある。同図に示すように、図8と同様な磁気抵抗効果装
置4が接着層としてのクロム(Cr)を介して複数配置
されたガラス基板13を、磁気抵抗効果装置4が磁気記
録媒体2に対向するように配置され、全ての磁気抵抗効
果装置4の、A相及びB相の磁気抵抗効果素子群にはリ
ード線が接続される。なお、図1では、例えばA相の磁
気抵抗効果素子群に接続されたリード線L〜Lを示
し、B相の磁気抵抗効果素子群に接続されたリード線を
省略している。
Embodiments of the present invention will be described below. Example 1. 1 is a perspective view showing a first embodiment of the present invention. As shown in the figure, the magnetoresistive effect device 4 faces the magnetic recording medium 2 with the glass substrate 13 on which a plurality of magnetoresistive effect devices 4 similar to those in FIG. 8 are arranged via chromium (Cr) as an adhesive layer. The lead wires are connected to the A-phase and B-phase magnetoresistive effect element groups of all the magnetoresistive effect devices 4. In FIG. 1, for example, the lead wires L 1 to L n connected to the A-phase magnetoresistive effect element group are shown, and the lead wires connected to the B-phase magnetoresistive effect element group are omitted.

【0028】ディスク1の直径φが例えば150mmの
場合、ガラス基板13上に配置される磁気抵抗素子数は
例えばほぼ4000素子である。この場合、磁気抵抗効
果装置4は、4個の磁気抵抗効果素子でそれぞれ構成さ
れるA相の磁気抵抗効果素子群及びB相の磁気抵抗効果
素子群で成るので、500個配置される。
When the diameter φ of the disk 1 is, for example, 150 mm, the number of magnetoresistive elements arranged on the glass substrate 13 is, for example, about 4000 elements. In this case, since the magnetoresistive effect device 4 is composed of the A-phase magnetoresistive effect element group and the B-phase magnetoresistive effect element group each composed of four magnetoresistive effect elements, 500 pieces are arranged.

【0029】磁気抵抗効果装置4は、フォトマスクに複
数の磁気抵抗効果素子のパターンを転写して、CVD技
術、スパッタリング技術、写真製版技術、エッチング技
術などの微細加工技術を用いて形成される。また、磁気
抵抗効果素子には、強磁性体であるニッケル鉄(Ni−
Fe)またはニッケルコバルト(Ni−Co)などを用
いる。
The magnetoresistive effect device 4 is formed by transferring a pattern of a plurality of magnetoresistive effect elements onto a photomask and using a microfabrication technique such as a CVD technique, a sputtering technique, a photoengraving technique or an etching technique. Further, the magnetoresistive effect element includes a ferromagnetic material such as nickel iron (Ni-
Fe) or nickel cobalt (Ni—Co) is used.

【0030】図2は、図1の磁気抵抗効果装置4からリ
ード線L〜Lを介して出力される信号を処理する回
路図である。同図に示すように、オペアンプなどにより
構成される加算回路群14によりリード線L〜L
A相信号を順次加算し、最終段加算回路15によりA相
信号の総和をそれぞれ得て、マイコンなどの演算回路1
6により最終段加算回路15の出力に基づいてA相信号
の平均をとり、その平均を図10の増幅器6Aに出力す
る。
FIG. 2 is a circuit diagram for processing a signal output from the magnetoresistive device 4 of FIG. 1 via the lead lines L 1 to L n . As shown in the figure, the A-phase signals of the lead lines L 1 to L n are sequentially added by the adder circuit group 14 including operational amplifiers, and the final-stage adder circuit 15 obtains the sum of the A-phase signals. Arithmetic circuit 1 such as a microcomputer
6 averages the A-phase signals based on the output of the final stage adder circuit 15, and outputs the average to the amplifier 6A in FIG.

【0031】また、B相信号についてもA相信号と同じ
く他の加算回路群により総和を得て、演算回路16によ
り平均をとり、その平均を図10の増幅器6Bに出力す
る。
As for the B-phase signal, the sum is obtained by another adding circuit group similarly to the A-phase signal, the arithmetic circuit 16 takes an average, and the average is output to the amplifier 6B in FIG.

【0032】次に、上述した構成の動作を図3の波形図
に基づいて説明する。リード線L〜Lから出力され
るA相信号(B相信号)は、図3(a)のような振幅が
αの正弦波(余弦波)であり、これらが加算回路群14
により順次加算されていく。最終段加算回路15の出力
は、リード線L〜Lの信号の総和であり、図3
(b)に示すように、振幅がnαの正弦波(余弦波)と
なる。そして、演算回路16で最終段加算回路15の出
力の平均をとることにより、元のリード線L〜L
波形レベルの信号を得る。
Next, the operation of the above configuration will be described with reference to the waveform chart of FIG. The A-phase signal (B-phase signal) output from the lead wires L 1 to L n is a sine wave (cosine wave) with an amplitude of α as shown in FIG.
Will be added in sequence. The output of the final stage addition circuit 15 is the sum of the signals of the lead lines L 1 to L n , and
As shown in (b), it becomes a sine wave (cosine wave) with an amplitude of nα. Then, the arithmetic circuit 16 averages the outputs of the final stage adder circuit 15 to obtain the original waveform level signals of the lead lines L 1 to L n .

【0033】このようにすることにより、ディスク1の
回転が同一平面でないために磁気記記録媒体2と磁気抵
抗効果装置4とのギャップGが変動して、例えばリード
線Lの信号の振幅に誤差を生じてα−εとなっても、
リード線Lが接続されている磁気抵抗効果装置4と回
転軸に対して対称な位置にある磁気記録抵抗効果装置4
に接続されたリード線の信号の振幅はα+εとなるの
で、リード線L〜Lの信号の平均をとることにより
振幅の変動分εは打ち消される。よって、演算回路16
で算出されたA相信号及びB相信号の平均に含まれる振
幅変動による検出誤差は極めて小さくなる。
By doing so, since the rotation of the disk 1 is not on the same plane, the gap G between the magnetic recording medium 2 and the magnetoresistive effect device 4 fluctuates, and for example, the amplitude of the signal on the lead wire L 1 changes. Even if an error occurs and becomes α-ε,
The magneto-resistive effect device 4 connected to the lead wire L 1 and the magneto-resistive effect device 4 at a position symmetrical with respect to the rotation axis.
Since the amplitude of the signal of the lead wire connected to is α + ε, the fluctuation ε of the amplitude is canceled by averaging the signals of the lead wires L 1 to L n . Therefore, the arithmetic circuit 16
The detection error due to the amplitude fluctuation included in the average of the A-phase signal and the B-phase signal calculated in step 1 is extremely small.

【0034】ここで、一般に、磁気抵抗効果装置4を成
すA相及びB相を構成する磁気抵抗効果素子群の数をそ
れぞれn個とし、各磁気抵抗効果素子群で検出されるA
相信号とB相信号との振幅比の変動をそれぞれε,ε
,…,εとすると、A相信号またはB相信号の総和
の標準偏差は、Σε/√nで表され、図8のように磁
気抵抗効果装置が1つしかない場合の検出誤差の1/√
nとなる。
Here, in general, the number of the magnetoresistive effect element groups forming the A phase and the B phase of the magnetoresistive effect device 4 is n, and A detected by each magnetoresistive effect element group.
The fluctuations of the amplitude ratio between the phase signal and the B-phase signal are represented by ε 1 , ε, respectively.
2 , ..., ε n , the standard deviation of the sum total of the A-phase signal or the B-phase signal is represented by Σε n / √n, and the detection error when there is only one magnetoresistive device as shown in FIG. 1 / √
n.

【0035】よって、この実施例のようにA相及びB相
を構成する磁気抵抗効果素子群の数がそれぞれ500個
の場合には、A相信号及びB相信号のディスク1の1周
にわたる振幅変動は、ディスク1のある所を1として示
すと、図4のように、0.13%(Σε/√n=3/
√500、ただし、3は従来装置による実験データ)と
なる。これと位相差の変動0.2%とを合わせても、位
相差検出方式での全検出誤差は0.33(=0.13+
0.2)であり、図5に示すように、従来の3.0%
(図12)に比べて大幅に低減される。このため、この
実施例によれば、速度及び位置測定精度は従来の√50
0倍になる。
Therefore, when the numbers of the magnetoresistive effect element groups forming the A phase and the B phase are each 500 as in this embodiment, the amplitudes of the A phase signal and the B phase signal over one round of the disk 1 are set. The variation is 0.13% (Σε n / √n = 3 /
√500, where 3 is the experimental data from the conventional device). Even if this is combined with the fluctuation of the phase difference of 0.2%, the total detection error in the phase difference detection method is 0.33 (= 0.13 +).
0.2), which is 3.0% of the conventional value, as shown in FIG.
It is significantly reduced compared to (FIG. 12). Therefore, according to this embodiment, the accuracy of speed and position measurement is 50
It becomes 0 times.

【0036】ディスク1の直径φを150mm、微小磁
石3の着磁ピッチPを120μmとして、例えば着磁ピ
ッチP=120μmを30てい倍した場合、分解能は、
{[(φ150×π×1000)/120]×100
%}/0.13%=300万pulse/revolution、また
は360°×60´×60´´)/300万≒0.43
/pulseとなる。
When the diameter φ of the disk 1 is 150 mm and the magnetizing pitch P of the fine magnets 3 is 120 μm, for example, when the magnetizing pitch P = 120 μm is multiplied by 30, the resolution is
{[(Φ150 × π × 1000) / 120] × 100
%} / 0.13% = 3 million pulse / revolution, or 360 ° × 60 ′ × 60 ″) / 3 million≈0.43
/ Pulse.

【0037】なお、この実施例1では、演算回路16の
出力を図10の電気的てい倍を行う回路に入力させてい
るが、電気的てい倍を行わない図8の回路にも適用でき
ることはいうまでもない。また、ディスク上に着磁部と
非着磁部とを有して、例えば着磁部を1、非着磁部を0
というように2進法で絶対位置を検出するアブソリュー
トエンコーダにも適用できる。
In the first embodiment, the output of the arithmetic circuit 16 is input to the circuit for performing electrical multiplication in FIG. 10, but it can be applied to the circuit in FIG. 8 that does not perform electrical multiplication. Needless to say. Further, the disk has a magnetized portion and a non-magnetized portion. For example, the magnetized portion is 1 and the non-magnetized portion is 0.
In this way, it can also be applied to an absolute encoder that detects an absolute position by the binary method.

【0038】実施例2.上記実施例1では磁気抵抗効果
装置4からの信号を加算する際にオペアンプなどの加算
回路群14及び最終段加算回路15を使用したが、図6
に示すように、シリコン基板13A上に、磁気抵抗効果
装置4の磁気抵抗効果素子そのものを形成すると共に、
デバイスプロセス及びデバイス構造が確立している加算
器群17を形成して、シリコン基板13A上の内部配線
で磁気抵抗効果装置4と加算器群17とを直結して、リ
ード線L〜Lをなくしても、同様の効果が得られ
る。
Example 2. Although the addition circuit group 14 such as operational amplifiers and the final stage addition circuit 15 are used when signals from the magnetoresistive device 4 are added in the first embodiment, FIG.
As shown in, while forming the magnetoresistive effect element itself of the magnetoresistive effect device 4 on the silicon substrate 13A,
The adder group 17 in which the device process and the device structure are established is formed, and the magnetoresistive effect device 4 and the adder group 17 are directly connected by the internal wiring on the silicon substrate 13A, and the lead lines L 1 to L n. Even if it eliminates, the same effect can be obtained.

【0039】実施例3.シリコン基板13B上に、磁気
抵抗効果装置4及び加算器群17を形成すると共に、加
算器群17の最終出力の平均をとる演算回路18を形成
しても、同様な効果が得られる。
Example 3. Similar effects can be obtained by forming the magnetoresistive effect device 4 and the adder group 17 on the silicon substrate 13B and forming the arithmetic circuit 18 that averages the final output of the adder group 17.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上のように、この発明は、被駆動体を
駆動するモータの回転軸に設けられかつ所定の磁化パタ
ーン列で円周方向に沿って着磁された磁石を有する磁気
記録媒体による磁界を検出する磁気検出手段を、上記磁
気記録媒体の磁石に対向させかつ上記磁気記録媒体の円
周上の互いに対称な位置に複数配置すると共に、各磁気
検出手段の出力の総和を演算する加算回路と、この加算
回路の出力に基づいて複数の磁気検出手段の出力の平均
値を演算する演算回路とで成る信号処理回路を備え、上
記平均値を上記モータを駆動制御するための信号として
用いるよう構成したことによって、上記磁気記録媒体と
上記磁気検出手段とのギャップが変動しても、その変動
による上記磁気検出手段の検出誤差は上記信号処理回路
での処理により打ち消されるので、上記モータの駆動制
御の精度が向上し、そのため非駆動体の速度及び位置測
定精度が向上するという効果を奏する。
As described above, according to the present invention, the magnetic recording medium having the magnets provided on the rotary shaft of the motor for driving the driven body and magnetized in the circumferential direction with a predetermined magnetizing pattern array. A plurality of magnetic detecting means for detecting a magnetic field due to the magnetic recording medium are arranged facing the magnet of the magnetic recording medium and symmetrically arranged on the circumference of the magnetic recording medium, and the sum of outputs of the magnetic detecting means is calculated. A signal processing circuit including an adder circuit and an arithmetic circuit that calculates the average value of the outputs of the plurality of magnetic detection units based on the outputs of the adder circuit is provided, and the average value is used as a signal for controlling the drive of the motor. Even if the gap between the magnetic recording medium and the magnetic detecting means changes, the detection error of the magnetic detecting means due to the change is corrected by the processing in the signal processing circuit. Since the erased, an effect that improves the accuracy of driving control of the motor, thereby improving the speed and position measurement accuracy of the order non driver.

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

【図1】この発明の実施例1を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of the present invention.

【図2】この発明の実施例1の信号処理回路を示す回路
図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a signal processing circuit according to the first embodiment of the present invention.

【図3】この発明の実施例1の動作を説明するための波
形図である。
FIG. 3 is a waveform diagram for explaining the operation of the first embodiment of the present invention.

【図4】この発明の実施例1による検出誤差を示す特性
図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a detection error according to the first embodiment of the present invention.

【図5】この発明の実施例1と従来装置との全検出誤差
を比較するための比較図である。
FIG. 5 is a comparison diagram for comparing all detection errors between the first embodiment of the present invention and the conventional device.

【図6】この発明の実施例2を示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing a second embodiment of the present invention.

【図7】この発明の実施例3を示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing a third embodiment of the present invention.

【図8】従来の磁気エンコーダを示す構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram showing a conventional magnetic encoder.

【図9】従来の磁気エンコーダの磁気抵抗効果装置を示
す構成図である。
FIG. 9 is a configuration diagram showing a magnetoresistive device of a conventional magnetic encoder.

【図10】電気的てい倍法による信号処理のブロック図
である。
FIG. 10 is a block diagram of signal processing by an electric multiplication method.

【図11】従来の磁気エンコーダの動作を説明するため
の波形図である。
FIG. 11 is a waveform diagram for explaining the operation of the conventional magnetic encoder.

【図12】従来の磁気エンコーダによる検出誤差を示す
特性図である。
FIG. 12 is a characteristic diagram showing a detection error by a conventional magnetic encoder.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 磁気記録媒体 3 微小磁石 4 磁気抵抗効果装置 13 ガラス基板 13A シリコン基板 13B シリコン基板 14 加算回路群 15 最終段加算回路 16 演算回路 17 加算器群 18 演算回路 2 Magnetic Recording Medium 3 Micro Magnet 4 Magnetoresistive Device 13 Glass Substrate 13A Silicon Substrate 13B Silicon Substrate 14 Addition Circuit Group 15 Final Stage Addition Circuit 16 Arithmetic Circuit 17 Adder Group 18 Arithmetic Circuit

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定の磁化パターン列で円周方向に沿っ
て着磁された磁石を有する磁気記録媒体を被駆動体を駆
動するモータの回転軸に設けると共に、その磁気記録媒
体の磁石に対向する位置に設けられて、磁気記録媒体に
よる磁界を検出する磁気検出手段と、この磁気検出手段
の出力に基づいて上記モータを駆動制御するための信号
を得る信号処理回路とを備えた磁気エンコーダにおい
て、上記磁気検出手段を上記磁気記録媒体の円周上の互
いに対称な位置に複数配置すると共に、上記信号処理回
路に、各磁気検出手段の出力の総和を演算する加算回路
と、この加算回路の出力に基づいて複数の磁気検出手段
の出力の平均値を演算する演算回路とを備え、上記平均
値を上記モータを駆動制御するための信号として用いる
ことを特徴とする磁気エンコーダ。
1. A magnetic recording medium having magnets magnetized along a circumferential direction with a predetermined magnetization pattern array is provided on a rotary shaft of a motor for driving a driven body, and faces the magnet of the magnetic recording medium. In a magnetic encoder including magnetic detection means provided at a position for detecting a magnetic field from a magnetic recording medium, and a signal processing circuit for obtaining a signal for driving and controlling the motor based on the output of the magnetic detection means. , A plurality of the magnetic detecting means are arranged at positions symmetrical to each other on the circumference of the magnetic recording medium, and the signal processing circuit includes an adding circuit for calculating the sum of outputs of the magnetic detecting means, and an adding circuit of the adding circuit. A magnetic circuit comprising an arithmetic circuit for calculating an average value of outputs of a plurality of magnetic detection means based on the outputs, and using the average value as a signal for driving and controlling the motor. Encoder.
JP5164583A 1993-07-02 1993-07-02 Magnetic encoder Pending JPH0719897A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5164583A JPH0719897A (en) 1993-07-02 1993-07-02 Magnetic encoder

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5164583A JPH0719897A (en) 1993-07-02 1993-07-02 Magnetic encoder

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0719897A true JPH0719897A (en) 1995-01-20

Family

ID=15795934

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5164583A Pending JPH0719897A (en) 1993-07-02 1993-07-02 Magnetic encoder

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0719897A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7068001B2 (en) 2004-07-29 2006-06-27 Japan Servo Co., Ltd. Motor control system
JP2007333490A (en) * 2006-06-13 2007-12-27 Tokai Rika Co Ltd Magnetic position detection device
JP2007333489A (en) * 2006-06-13 2007-12-27 Tokai Rika Co Ltd Magnetic position detection device
JP2012073238A (en) * 2010-08-30 2012-04-12 Rigaku Corp Certain distance displacement device and x-ray measurement apparatus
JP2018115966A (en) * 2017-01-19 2018-07-26 日立オートモティブシステムズ株式会社 Angle detection apparatus or angle detection method of rotary shaft

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7068001B2 (en) 2004-07-29 2006-06-27 Japan Servo Co., Ltd. Motor control system
JP2007333490A (en) * 2006-06-13 2007-12-27 Tokai Rika Co Ltd Magnetic position detection device
JP2007333489A (en) * 2006-06-13 2007-12-27 Tokai Rika Co Ltd Magnetic position detection device
JP2012073238A (en) * 2010-08-30 2012-04-12 Rigaku Corp Certain distance displacement device and x-ray measurement apparatus
JP2018115966A (en) * 2017-01-19 2018-07-26 日立オートモティブシステムズ株式会社 Angle detection apparatus or angle detection method of rotary shaft

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5840374B2 (en) Absolute encoder device and motor
KR101426877B1 (en) Rotation angle detection device, rotary machine, and rotation angle detection method
WO1999013296A1 (en) Magnetic encoder
JPS62204118A (en) Magnetically detecting device for position or speed
JPH01297507A (en) Device for magnetically detecting position and speed
JP2010044046A (en) Angle detecting apparatus and angle detecting method
JPH0264407A (en) Magnetic absolute position encoder
JP4352189B2 (en) Magnetic encoder and motor with magnetic encoder
EP3674669B1 (en) Magnetic field sensor having unequally spaced magnetic field sensing elements
JP7242352B2 (en) A system for determining at least one rotational parameter of a rotating member
JP2008249452A (en) Magnetic detector
JP2008008699A (en) Rotation detecting apparatus
JPH04110610A (en) Magnetic encoder
JPH0719897A (en) Magnetic encoder
Hsiao et al. Characterization of signal integrity due to pitch–roll–yaw rotation tolerance in magnetic position sensing systems
WO1990012290A1 (en) Magnetic encoder
JPH0426047B2 (en)
JPS59147213A (en) Magnetic rotary sensor
JPH0197826A (en) Detecting device of torque
JPH10227809A (en) Rotating condition detector
JPH0552583A (en) Magnetic encoder
JP2550049B2 (en) Device that magnetically detects position and speed
JPH01301113A (en) Signal processing circuit for magneto-resistance element
JP5959686B1 (en) Magnetic detector
JP4211278B2 (en) Encoder