JPH0755503A - 磁気式エンコーダ - Google Patents

磁気式エンコーダ

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JPH0755503A
JPH0755503A JP21485993A JP21485993A JPH0755503A JP H0755503 A JPH0755503 A JP H0755503A JP 21485993 A JP21485993 A JP 21485993A JP 21485993 A JP21485993 A JP 21485993A JP H0755503 A JPH0755503 A JP H0755503A
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Yuji Arinaga
雄司 有永
Akihiro Nomura
章博 野村
Koji Nakajima
耕二 中嶋
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁気式エンコーダのロータの回転数と回転方
向の変化に基づき、磁気抵抗効果センサから検出される
正弦波電圧の中性点に、オフセット電圧が生起する現象
を補正する。 【構成】 検出される正弦波電圧を増幅しコンパレータ
で矩形波にし、周波数−電圧変換器でそのときの回転数
を導出し、かつ回転方向検出器で回転方向の極性を求
め、予め設定された極性を含む回転数による補正信号を
発生する補正器を設け、この出力の補正信号の電圧を先
の検出される正弦波電圧に極性を加味して帰還させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気式エンコーダの出
力の検出信号における回転速度と回転方向に係るオフセ
ット電位の変動を補償する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、磁気抵抗効果センサのオフセット
ドリフト電位を補正する方法として、例えば特開昭63-9
1580号が見られる。この従来例は、図1にその一部[磁
気抵抗効果センサ2における2aないし2dで表す磁気
抵抗効果素子]を示すように、ガラス基板雰囲気温度に
よって生じるオフセットを逓減することを目的としてい
る。磁気抵抗効果センサの上に薄膜エレメントの磁気抵
抗素子2aないし2dが形成され、電源からこれらの素
子へ電流を流して計測するものであり、そのときにジュ
ール熱がこれらの素子に発生するが、内部側に配設され
た磁気抵抗素子2aと2cは外部側の2bと2dに比べ
て放熱状態が悪いから、内部側と外部側で温度が異なる
ため、検出信号に温度ドリフトを含むことになる。この
解決手段として、素子2bと2dの外側にこれら磁気抵
抗素子2aないし2dと同じ発熱量を有する非感磁材料
の発熱体薄膜エレメントをおのおの1つづつ配置して
[図1では図示していない]、表面温度分布を均一にし
てオフセットドリフト電圧を補正していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、磁気抵
抗効果センサのオフセットドリフト電圧の発生は雰囲気
温度によって生じるだけではない。すなわち、さらにこ
の他にも被検出体により回転させられる磁気式エンコー
ダのロータにおける、回転速度が高くなるに従って速度
に略比例し、かつその回転方向の正逆の種別に対応し
て、検出される磁気抵抗効果センサ出力の正弦波電圧の
中点電圧は零であるべきところ、そこに中点電圧が発生
する、つまりオフセット電圧が生起するものであり、こ
の結果、回転速度や回転方向によって磁気式エンコーダ
の検出精度が低くなるという、極めて重要な問題点があ
った。また、特にこのオフセット電圧を含む検出信号を
用いて電気的に高分解能化を図った場合、精度に大きな
影響を与えることは言うまでもなく、この原因の除去は
実に焦眉の急務といわざるを得なかった。ここにおい
て、本発明は、このように従来からなおざりにされてい
た、回転速度と回転方向に略比例しかつ正・逆回転に対
応してオフセット(ドリフト)電圧が生起するという現
象を探究し、ここにそのオフセット電圧を払拭し、精度
の高い磁気式エンコーダを提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明は、位置情報信号を着磁により記録したロ
ータに磁気抵抗効果センサを近接して対向し、この磁気
抵抗効果センサから導出されるロータの移動量に比例し
たA相、B相の正弦波信号を増幅するアンプと、前記ア
ンプ出力信号を矩形波信号に変換するコンパレータで構
成された磁気式エンコーダにおいて、A相、B相の前記
正弦波信号または前記矩形波信号から回転速度に比例し
たアナログ信号を出力する周波数−電圧変換器と、A
相、B相の前記正弦波信号または前記矩形波信号から回
転方向を検出する回転方向検出回路と、ロータの回転速
度に略比例して変化するA相、B相の前記正弦波信号の
それぞれのオフセット電圧の変動を回転速度と回転方向
別に予め記憶しておき、検出された回転速度と回転方向
から前記オフセット電圧を零にする補償信号をA相、B
相それぞれ演算し、前記正弦波信号を補正する補償器か
らなる磁気式エンコーダである。
【0005】
【作用】このようなの回路構成であるから、本発明は、
ロータの回転速度に略比例し、回転方向に対応してその
正ありは負の極性で発生していた正弦波中点電圧を成す
オフセット電圧を予めメモリに記憶させて置き、検出さ
れるロータの回転速度に対応してた前記メモリにあるオ
フセット電圧を抽出してA相、B相の正弦波信号に加え
てA相、B相の前記正弦波信号を補償するため、検出出
力のA相、B相の前記正弦波信号のオフセット変動がな
くなり、この結果、磁気式エンコーダは回転速度と回転
方向に関係無く、精度を高く安定して維持することがで
きる。特に速度変動幅の大きいロータの位置検出にも均
一の精度が保てる。
【0006】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図1は、磁気式エンコーダの出力である検出信
号の、2つの正弦波信号のオフセット電圧を補償する回
路構成を示すブロック図である。 被検出体により回転
させられる磁気式エンコーダのロータ1は、あるピッチ
でその外周表面は着磁[複数個のインクレメント相用の
永久磁石と1個の原点信号用の永久磁石]されており、
ロータに対向して固定部に配設された磁気抵抗効果セン
サ2[コ字状に形成された1対の磁気抵抗効果素子2a
と2bがA相の正弦波電圧を発生し、A相と電気角で90
°違った位置に配設された磁気抵抗効果素子2aと2b
がB相の正弦波電圧を発生する]から、そのロータ1の
回転量に比例したA相、B相の2つの正弦波信号が出力
される。このときロータ1の回転速度と回転方向によっ
て、2つの正弦波信号の中点電位からずれたオフセット
電圧が発生し、このオフセット電圧はロータ1の回転速
度に略比例して高くなり、かつロータ1の回転方向に対
応してその極性が変わるもので正回転のとき正電位であ
れば逆回転のときは負電位と変化する。これらのA相、
B相の2つの正弦波信号が出力されると、補正点3,4
を経てA相アンプ5,B相アンプ6に入り、ここで検出
に際して拾った不要な雑音等を除去し、これら先の演算
に適した電圧に増幅され、かつA相,B相の正弦波信号
に含まれるオフセット電圧の変化分も増幅されて出力さ
れる。A相アンプ5,B相アンプ6からの出力は電源V
c からの一定電圧を抵抗R1 ,R2 で分圧した基準電圧
[コンパレータの基準電圧レベルという]と比較するコ
ンパレータに与えられ、この増幅された2つの正弦波信
号をコンパレータで矩形波に変換する。このとき、A
相,B相の正弦波信号のオフセット電圧とコンパレータ
の基準電圧レベルとの間に電位差があると、一定のパル
ス幅にならず精度が落ちる。図2は、ロータの回転速度
に基づくオフセット電圧と検出信号との関係を説明する
タイムチャートである。20はコンパレータ7,8の基準
電圧レベルを示し、21はcos の電圧波形、22はsin 電圧
波形を反転させた波形、23はcos の電圧波形を反転させ
た波形であり、縦軸に電圧を、横軸に時間を表す。そし
て、ないしはロータ1の回転速度に基づくオフセッ
ト電圧ΔVが零の場合のコンパレータ7,8の出力電圧
波形であり、はとので排他的論理和で表すように
との電圧波形をエクスクルーシブ・オア(Exclusiv
e-OR) 回路に入力して演算させて出力させた2逓倍電圧
波形でこれをA相電圧波形としており、同様にしては
との排他的論理和で示すようにとの電圧波形か
ら成るB相電圧波形の2逓倍電圧波形を示す。ところ
で、24で表すオフセット電圧ΔVが発生すると、に示
されるように、cos の電圧波形が”1”と”0”のそれ
ぞれの周期が短くあるいは長く変化し、これに基づいて
のA相(2逓倍電圧波形)の周期つまり、周波数が変
化する。これは、周波数が変化することは回転速度が変
化することであるから、回転速度が高くなるほどこの
のA相電圧波形のパルス幅変動が大きくなる、すなわち
精度が悪くなる。そこで、このコンパレータ7,8の出
力信号から回転速度を検出するために、F−V変換器
(周波数−電圧変換器)9,10を用い、ロータの回転速
度に比例して変化する正弦波信号のオフセット電圧と同
じ大きさで反対の極性を持つ、補償用アナログ信号が出
力するように, ロータ1の回転方向検出回路11並びに補
償器12を適用している。つまり、この補償器12は、回転
速度を検出した周波数−電圧(F−V)変換器9,10か
らの2つの出力信号を導入するとともに、回転方向を検
出するために正弦波信号またはコンパレータの出力信号
であるA相信号とB相信号を入力する回転方向検出回路
11において、正方向であれば”1”、負方向であれば”
−1”という出力のデジタル信号を受入れている。補償
器12に入力したこれら3つの信号は、ここの内部に配設
された初段のタイミング回路121aと121bにおいて、それ
ぞれ周波数と回転方向の極性[”1”か”−1”]が掛
算されあるタイミングで信号がサンプリングされて、次
段のメモリ122aおよび122bに入りここで予め保有(記
憶)されている極性別の回転数に略比例するオフセット
電圧(データ)を抽出し、終段の補償信号発生回路123a
および123bは、メモリ122aおよび122bより送られたデー
タを電圧に変換し、速度変動と同期して補正信号13 ,14
を発生させる。これは、回転数により変化するオフセッ
ト電圧と同等の補正信号を作り、これらの補正信号をA
相,B相アンプ5,6の入力段の補正点3,4に加え
て、それぞれのオフセット電圧変動を補償する。このオ
フセット電圧変動が補償されA相,B相アンプ5,6の
正弦波電圧波形の出力信号は、2逓倍回路17を経て先の
排他的論理和演算がなされ、2逓倍されてA相検出信号
15,B相検出信号16として出力される。図3は、この一
実施例におけるロータの回転数並びにその回転方向に伴
うオフセット電圧を表す特性図である。○印でプロット
した特性直線31はsin 波形信号を反転した正弦波信号の
特性であり、△印でプロットした特性直線32はcos 波形
信号の特性である。このように、予めその磁気式エンコ
ーダの定数に基づくロータ1の回転方向を含む回転数と
オフセット電圧を測定して、補償器12のメモリ122aと12
2bに与えておき、コンパレータ7,8からの入力するロ
ータ1の回転数と、回転方向検出回路11から入力する極
性に対応してこのメモリ122a及び122bよりオフセット電
圧(データ)を出力させて、補正信号発生装置123a及び
123bより補正信号13及び14を生成する。ところで、2つ
の周波数−電圧変換器9及び10への入力信号はそれぞれ
コンパレータ7,8の2つの出力信号で図示している
が、A相,B相アンプ5,6の2つの出力信号でもよ
く、また補正信号13 ,14を加える補正点3,4はA相,
B相アンプ5,6の出力段でもよい。
【0007】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、回転
速度に略比例しかつ回転方向に対応した極性で変化する
2つの正弦波信号のオフセット電圧を完全に補償するこ
とができるので、回転速度と回転方向に関係なく磁気式
エンコーダの検出精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の主要部の回路構成を示すブ
ロック図
【図2】信号処理回路のタイムチャート
【図3】本発明の回転数対オフセッット電圧特性図
【符号の説明】
1 ロータ 2 磁気抵抗効果センサ(2aないし2dは磁気抵抗効
果素子) 3 補正点 4 補正点 5 A相アンプ 6 B相アンプ 7 コンパレータ 8 コンパレータ 9 周波数−電圧(F−V)変換器 10 周波数−電圧(F−V)変換器 11 回転方向検出回路 12 補償器 121a タイミング回路 121b タイミング回路 122a メモリ 122b メモリ 123a 補正信号発生回路 123b 補正信号発生回路 13 補正信号 14 補正信号 15 A相検出信号 16 B相検出信号 17 2逓倍回路 Vc 電源 R1 抵抗 R2 抵抗 cw 正回転方向(時計回り方向) ccw 逆正回転方向(反時計回り方向)
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成5年12月25日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】追加
【補正内容】
【図1】
【図2】
【図3】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】位置情報信号を着磁により記録したロータ
    に磁気抵抗効果センサを近接して対向し、この磁気抵抗
    効果センサから導出されるロータの移動量に比例したA
    相、B相の正弦波信号を増幅するアンプと、前記アンプ
    出力信号を矩形波信号に変換するコンパレータで構成さ
    れた磁気式エンコーダにおいて、 A相、B相の前記正弦波信号または前記矩形波信号から
    回転速度に比例したアナログ信号を出力する周波数−電
    圧変換器と、 A相、B相の前記正弦波信号または前記矩形波信号から
    回転方向を検出する回転方向検出回路と、 ロータの回転速度に略比例して変化するA相、B相の前
    記正弦波信号のそれぞれのオフセット電圧の変動を回転
    速度と回転方向別に予め記憶しておき、検出された回転
    速度と回転方向から前記オフセット電圧を零にする補償
    信号をA相、B相それぞれ演算し、前記正弦波信号を補
    正する補償器からなることを特徴とする磁気式エンコー
    ダ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100897476B1 (ko) * 2007-07-23 2009-05-14 성균관대학교산학협력단 마그네틱 엔코더의 출력신호 보상장치 및 보상방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100897476B1 (ko) * 2007-07-23 2009-05-14 성균관대학교산학협력단 마그네틱 엔코더의 출력신호 보상장치 및 보상방법

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