JPH0843126A - 磁気測定系 - Google Patents
磁気測定系Info
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- JPH0843126A JPH0843126A JP7064513A JP6451395A JPH0843126A JP H0843126 A JPH0843126 A JP H0843126A JP 7064513 A JP7064513 A JP 7064513A JP 6451395 A JP6451395 A JP 6451395A JP H0843126 A JPH0843126 A JP H0843126A
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- magnetic field
- measuring device
- position measuring
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- sensor
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
- G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
Landscapes
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 位置測定装置にあって、乱れた外部電磁場に
対して鈍感で、センサの零点のずれが相殺されていて、
高調波成分の少ない磁場に敏感なセンサを備えた走査装
置を提供する。 【構成】 位置に依存する出力信号を発生する磁場に敏
感な素子5を用いて、走査ユニット4の測定方向に向け
て、周期的な磁気測定目盛3を走査して、前記出力信号
から評価装置中で位置の測定値を形成し、前記磁場に敏
感な素子5が走査ユニット4中で測定目盛3に平行な平
面内に配置され、補助磁場Yにより予備磁化されてい
る、相対運動する二つの物体の相対位置を測定する位置
測定装置にあって、補助磁場Yが高周波交番磁場であ
る。
対して鈍感で、センサの零点のずれが相殺されていて、
高調波成分の少ない磁場に敏感なセンサを備えた走査装
置を提供する。 【構成】 位置に依存する出力信号を発生する磁場に敏
感な素子5を用いて、走査ユニット4の測定方向に向け
て、周期的な磁気測定目盛3を走査して、前記出力信号
から評価装置中で位置の測定値を形成し、前記磁場に敏
感な素子5が走査ユニット4中で測定目盛3に平行な平
面内に配置され、補助磁場Yにより予備磁化されてい
る、相対運動する二つの物体の相対位置を測定する位置
測定装置にあって、補助磁場Yが高周波交番磁場であ
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、位置に依存する出力
信号を発生する少なくとも一つの磁場に敏感な素子を用
いて、走査ユニットの測定方向に向けて、周期的な磁気
測定目盛を走査して、前記出力信号から評価装置中で位
置の測定値を形成し、前記少なくとも一つの磁場に敏感
な素子が走査ユニット中で測定目盛に平行な平面内に配
置され、相対運動する二つの物体の相対位置を測定する
位置測定装置に関する。
信号を発生する少なくとも一つの磁場に敏感な素子を用
いて、走査ユニットの測定方向に向けて、周期的な磁気
測定目盛を走査して、前記出力信号から評価装置中で位
置の測定値を形成し、前記少なくとも一つの磁場に敏感
な素子が走査ユニット中で測定目盛に平行な平面内に配
置され、相対運動する二つの物体の相対位置を測定する
位置測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の装置は良く知られている。例え
ば、ドイツ特許第 28 34 519 A1 号明細書に開示されて
いる。この明細書により、一方が目盛板を担持し、他方
が目盛板を走査し、走査した長さに相当する電気信号を
発生する検出器を担持する互いに相対運動する二つの部
品と、検出器の信号を処理する電子回路とを備えている
測長装置が知られていて、その場合、目盛板が磁気材料
のマークホルダーを有し、このホルダーが読取可能なマ
ークを形成するため一定間隔で磁化され、また検出器が
マークの読取ヘッドである。更に処理する装置として、
その場合、デジタル表示装置が使用される。その場合、
マークホルダーは磁石の層であり、マークが二つのトラ
ックの正弦波状の磁化により形成され、各トラックにそ
れぞれ一つの読取ヘッドがある。この検出器は少なくと
も一つの磁束に敏感な磁石ヘッドを有し、この磁石ヘッ
ドは、検出器とマークホルダーとの間の相対速度が遅い
場合、磁気変調器の原理により読み取るためにスイッチ
ングされる。この刊行物には、検出器の構成に関して詳
細な説明を完全に欠いている。
ば、ドイツ特許第 28 34 519 A1 号明細書に開示されて
いる。この明細書により、一方が目盛板を担持し、他方
が目盛板を走査し、走査した長さに相当する電気信号を
発生する検出器を担持する互いに相対運動する二つの部
品と、検出器の信号を処理する電子回路とを備えている
測長装置が知られていて、その場合、目盛板が磁気材料
のマークホルダーを有し、このホルダーが読取可能なマ
ークを形成するため一定間隔で磁化され、また検出器が
マークの読取ヘッドである。更に処理する装置として、
その場合、デジタル表示装置が使用される。その場合、
マークホルダーは磁石の層であり、マークが二つのトラ
ックの正弦波状の磁化により形成され、各トラックにそ
れぞれ一つの読取ヘッドがある。この検出器は少なくと
も一つの磁束に敏感な磁石ヘッドを有し、この磁石ヘッ
ドは、検出器とマークホルダーとの間の相対速度が遅い
場合、磁気変調器の原理により読み取るためにスイッチ
ングされる。この刊行物には、検出器の構成に関して詳
細な説明を完全に欠いている。
【0003】更に、欧州特許第 0 069 394 A2 号明細書
により、デジタル位置測定装置が知られている。この装
置では、磁気抵抗センサを有する検出が使用されてい
る。この明細書には、異なった特性曲線を有する磁気抵
抗センサが説明され、この種のセンサのブリッジ回路が
開示されている。
により、デジタル位置測定装置が知られている。この装
置では、磁気抵抗センサを有する検出が使用されてい
る。この明細書には、異なった特性曲線を有する磁気抵
抗センサが説明され、この種のセンサのブリッジ回路が
開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、位
置測定装置にあって、乱れた外部電磁場に対して鈍感
で、センサの零点のずれが相殺されていて、高調波成分
の少ない磁場に敏感なセンサを備えた走査装置を提供す
ることにある。
置測定装置にあって、乱れた外部電磁場に対して鈍感
で、センサの零点のずれが相殺されていて、高調波成分
の少ない磁場に敏感なセンサを備えた走査装置を提供す
ることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、この発明
により、位置に依存する出力信号U1,U2 を発生する少
なくとも一つの磁場に敏感な素子5を用いて、走査ユニ
ット4の測定方向に向けて、周期的な磁気測定目盛3を
走査して、前記出力信号から評価装置7中で位置の測定
値を形成し、前記少なくとも一つの磁場に敏感な素子5
が走査ユニット4中で測定目盛3に平行な平面内に配置
され、補助磁場Yにより予備磁化されている、相対運動
する二つの物体の相対位置を測定する位置測定装置1に
あって、補助磁場Yが高周波交番磁場であることによっ
て解決されている。
により、位置に依存する出力信号U1,U2 を発生する少
なくとも一つの磁場に敏感な素子5を用いて、走査ユニ
ット4の測定方向に向けて、周期的な磁気測定目盛3を
走査して、前記出力信号から評価装置7中で位置の測定
値を形成し、前記少なくとも一つの磁場に敏感な素子5
が走査ユニット4中で測定目盛3に平行な平面内に配置
され、補助磁場Yにより予備磁化されている、相対運動
する二つの物体の相対位置を測定する位置測定装置1に
あって、補助磁場Yが高周波交番磁場であることによっ
て解決されている。
【0006】更に、上記の課題は、この発明により、位
置に依存する出力信号を発生する少なくとも一つの磁場
に敏感な素子510を用いて、走査ユニット410の測定方
向に向けて、周期的な磁気測定目盛310を走査して、前
記出力信号から評価装置中で位置の測定値を形成し、前
記少なくとも一つの磁場に敏感な素子510が走査ユニッ
ト410中で測定目盛310に平行な平面内に配置され、相
対運動する二つの物体の相対位置を測定する位置測定装
置110にあって、測定目盛310の磁場Xを短時間非動作
させる手段が設けてあることによって解決されている。
置に依存する出力信号を発生する少なくとも一つの磁場
に敏感な素子510を用いて、走査ユニット410の測定方
向に向けて、周期的な磁気測定目盛310を走査して、前
記出力信号から評価装置中で位置の測定値を形成し、前
記少なくとも一つの磁場に敏感な素子510が走査ユニッ
ト410中で測定目盛310に平行な平面内に配置され、相
対運動する二つの物体の相対位置を測定する位置測定装
置110にあって、測定目盛310の磁場Xを短時間非動作
させる手段が設けてあることによって解決されている。
【0007】この発明による他の有利な構成は、特許請
求の範囲の従属請求項に記載されている。
求の範囲の従属請求項に記載されている。
【0008】
【実施例】以下、この発明を実施例に基づきより詳しく
説明する。図1aには、磁気測長装置1の原理図が示し
てある。この磁気測長装置1は、実質上周期的な目盛3
を有する目盛板2と目盛3を走査する走査ユニット4と
で構成されている。目盛板2は磁性材料で構成され、相
反する磁場強度で交互に磁化され、これにより目盛周期
Pの周期的な測定目盛3が形成される。この磁化は、目
盛板2が延びていて、しかも目盛板2に対して垂直にも
延びる平面に沿って行われるが、ここではこれを図示し
ない。
説明する。図1aには、磁気測長装置1の原理図が示し
てある。この磁気測長装置1は、実質上周期的な目盛3
を有する目盛板2と目盛3を走査する走査ユニット4と
で構成されている。目盛板2は磁性材料で構成され、相
反する磁場強度で交互に磁化され、これにより目盛周期
Pの周期的な測定目盛3が形成される。この磁化は、目
盛板2が延びていて、しかも目盛板2に対して垂直にも
延びる平面に沿って行われるが、ここではこれを図示し
ない。
【0009】前記磁化は、図1bと図1cの拡大図Zb
とZc に模式的に示す漏洩磁場を発生する。周期的な測
定目盛3は磁気抵抗素子5で走査される。これ等の磁気
抵抗素子5は走査ユニット4中にあり、以下の図面に対
する説明でより詳しく立ち入る。その場合、参照符号と
して磁気抵抗素子に5を付けるが、場合によっては、そ
の時の図面の番号を添字にして付ける。
とZc に模式的に示す漏洩磁場を発生する。周期的な測
定目盛3は磁気抵抗素子5で走査される。これ等の磁気
抵抗素子5は走査ユニット4中にあり、以下の図面に対
する説明でより詳しく立ち入る。その場合、参照符号と
して磁気抵抗素子に5を付けるが、場合によっては、そ
の時の図面の番号を添字にして付ける。
【0010】図1bには、磁気抵抗素子5b が測定目盛
3に平行な面内に水平に配置されている。図1cには磁
気抵抗素子5c が測定目盛3に平行な面内で垂直に立て
て配置されている。
3に平行な面内に水平に配置されている。図1cには磁
気抵抗素子5c が測定目盛3に平行な面内で垂直に立て
て配置されている。
【0011】この発明には、正方形の特性曲線を有する
磁場に敏感なセンサが適している。つまり、センサとし
て磁気半導体素子も使用できる。この発明による補助磁
場はセンサが敏感な方向にのみそれぞれに向いているは
ずである。
磁場に敏感なセンサが適している。つまり、センサとし
て磁気半導体素子も使用できる。この発明による補助磁
場はセンサが敏感な方向にのみそれぞれに向いているは
ずである。
【0012】更に、走査ユニット4は補助磁場Yを発生
する構造部材6を有し、この補助磁場は電子磁気的に発
生し、交番磁場で形成されている。補助磁場Yは磁気抵
抗素子5が敏感な方向に作用する。
する構造部材6を有し、この補助磁場は電子磁気的に発
生し、交番磁場で形成されている。補助磁場Yは磁気抵
抗素子5が敏感な方向に作用する。
【0013】図2に示す装置は補助磁場Yを発生するコ
イル6を備えた位置測定装置1を模式的に示す。目盛板
2は走査ユニット4で走査される。この走査ユニット4
はコイル6で取り囲まれた磁気抵抗素子5を有する。
イル6を備えた位置測定装置1を模式的に示す。目盛板
2は走査ユニット4で走査される。この走査ユニット4
はコイル6で取り囲まれた磁気抵抗素子5を有する。
【0014】磁気抵抗素子(以下単にセンサ5とも呼
ぶ)はコイル6で取り囲まれている。このコイル6は補
助磁場Yを発生し、この磁場がセンサ5の面内にある
が、センサの長手方向に対して垂直に延びている。コイ
ル6には発振器0から高周波交流電流が供給される。
ぶ)はコイル6で取り囲まれている。このコイル6は補
助磁場Yを発生し、この磁場がセンサ5の面内にある
が、センサの長手方向に対して垂直に延びている。コイ
ル6には発振器0から高周波交流電流が供給される。
【0015】コイル6には長方形の交流電流が供給され
ると仮定する。そうすると、目盛板の磁場Xに重畳する
補助磁場Yも同じように長方形の波形を有する。図3に
は磁気目盛板2に対するセンサのストライプ5の位置、
および補助磁場Yの方向が模式的に示してある。
ると仮定する。そうすると、目盛板の磁場Xに重畳する
補助磁場Yも同じように長方形の波形を有する。図3に
は磁気目盛板2に対するセンサのストライプ5の位置、
および補助磁場Yの方向が模式的に示してある。
【0016】図4は図3の配置の他の模式図を示す。こ
れ等のセンサは、図5の二つの全ブリッジ回路の等価回
路に移行するため、目盛板2の上の電気的に等価な抵抗
Ri(i= 1・・・ n) として示してある。
れ等のセンサは、図5の二つの全ブリッジ回路の等価回
路に移行するため、目盛板2の上の電気的に等価な抵抗
Ri(i= 1・・・ n) として示してある。
【0017】この図5は二つの全ブリッジ回路へセンサ
Ri を接続する配線を示す。これ等のブリッジには一定
電流あるいは一定の電圧が供給される。これ等のブリッ
ジの出力端には、コイル6に供給するのと同じ周波数の
二つの振幅変調された信号U1 とU2 が発生する。
Ri を接続する配線を示す。これ等のブリッジには一定
電流あるいは一定の電圧が供給される。これ等のブリッ
ジの出力端には、コイル6に供給するのと同じ周波数の
二つの振幅変調された信号U1 とU2 が発生する。
【0018】振幅変調された信号の発生は図6に半ブリ
ッジに対して示してある。補助磁場Yは図6の下部に示
すような振幅YH を有する。補助磁場Yは4分の1ブリ
ッジであるセンサを一定の動作点A,A′(例えばΔR
/ R= 1%)まで変調する。目盛板の磁場Xが補助磁場
Yに来ると、一方の4分の1ブリッジが丸を付けた点ま
で変調されるが、他方の4分の1ブリッジは丸を付けた
点までしか変調されない。何故なら、両方の4分の1ブ
リッジは空間的に半目盛周期Pほどずれているからであ
る。二つの4分の1ブリッジは定義により半ブリッジに
結線されているので、出力信号として二つの変調の差が
得られる。これは、図6の右に示すように、磁場をセン
サの感度曲線に鏡映して得られる。
ッジに対して示してある。補助磁場Yは図6の下部に示
すような振幅YH を有する。補助磁場Yは4分の1ブリ
ッジであるセンサを一定の動作点A,A′(例えばΔR
/ R= 1%)まで変調する。目盛板の磁場Xが補助磁場
Yに来ると、一方の4分の1ブリッジが丸を付けた点ま
で変調されるが、他方の4分の1ブリッジは丸を付けた
点までしか変調されない。何故なら、両方の4分の1ブ
リッジは空間的に半目盛周期Pほどずれているからであ
る。二つの4分の1ブリッジは定義により半ブリッジに
結線されているので、出力信号として二つの変調の差が
得られる。これは、図6の右に示すように、磁場をセン
サの感度曲線に鏡映して得られる。
【0019】出力信号U1 とU2 は位相に敏感な整流器
で符号通りに復調され、整流信号として通常の内挿回路
に導入されるか、あるいはレゾルバ変換器あるいは同期
変換器で使用されているような評価装置が使用される。
で符号通りに復調され、整流信号として通常の内挿回路
に導入されるか、あるいはレゾルバ変換器あるいは同期
変換器で使用されているような評価装置が使用される。
【0020】補助磁場Yが目盛板磁場Xに比べて大き
く、動作点がセンサ5の感度曲線の直線部分にあるよう
に選択されているなら、出力信号U1 またはU2 はだい
たい補助磁場Yと同じ時間変化を示す。しかし、これは
説明する装置の機能に対する前提条件ではない。
く、動作点がセンサ5の感度曲線の直線部分にあるよう
に選択されているなら、出力信号U1 またはU2 はだい
たい補助磁場Yと同じ時間変化を示す。しかし、これは
説明する装置の機能に対する前提条件ではない。
【0021】図7は、補助磁場Yが三角形の波形を有す
る場合の出力信号U1 またはU2 の信号波形を示す。こ
こでは、更に補助磁場Yがセンサ5を飽和状態以上まで
変調すると仮定する。信号波形は再び磁場を感度曲線に
鏡映して得られる。半ブリッジの出力信号U1 は二つの
4分の1ブリッジ信号の差として生じ、印加周波数ほ外
に多数の奇数高調波を含む。評価は再び位相に敏感な整
流により行われるが、目的に合わせて一つの高調波を利
用する他の評価方法も採用できる。
る場合の出力信号U1 またはU2 の信号波形を示す。こ
こでは、更に補助磁場Yがセンサ5を飽和状態以上まで
変調すると仮定する。信号波形は再び磁場を感度曲線に
鏡映して得られる。半ブリッジの出力信号U1 は二つの
4分の1ブリッジ信号の差として生じ、印加周波数ほ外
に多数の奇数高調波を含む。評価は再び位相に敏感な整
流により行われるが、目的に合わせて一つの高調波を利
用する他の評価方法も採用できる。
【0022】飽和状態まであるいはそれ以上まで大きな
補助磁場Yを用いる変調には、センサ5が外部磁場によ
り乱されないという利点がある。補助磁場Yは純粋に正
弦波波形を有していてもよいが、ここではそれを詳しく
示す必要はない。
補助磁場Yを用いる変調には、センサ5が外部磁場によ
り乱されないという利点がある。補助磁場Yは純粋に正
弦波波形を有していてもよいが、ここではそれを詳しく
示す必要はない。
【0023】図8はレゾルバで常用されるような評価用
ブロック回路図を示す。発振器0はコイル6の交番磁界
を発生する。発振器の電圧は同時に評価装置7の基準入
力端Rに印加する。発振器の出力端と基準入力端Rの間
には、図示していない移相器も配置されている。
ブロック回路図を示す。発振器0はコイル6の交番磁界
を発生する。発振器の電圧は同時に評価装置7の基準入
力端Rに印加する。発振器の出力端と基準入力端Rの間
には、図示していない移相器も配置されている。
【0024】補助磁場Yをコイルで発生させる代わり
に、補助磁場を発生する他の装置も採用できる。一つの
可能性を図9に例示する。センサ5の直ぐ近くには、絶
縁中間層8で分離された電流を流す導体9が配置されて
いる。この導体の磁場がセンサ5に影響を与える。
に、補助磁場を発生する他の装置も採用できる。一つの
可能性を図9に例示する。センサ5の直ぐ近くには、絶
縁中間層8で分離された電流を流す導体9が配置されて
いる。この導体の磁場がセンサ5に影響を与える。
【0025】図10には、他の磁気測長装置110の原理
図が示してある。この測長装置110は、実質上周期的な
測定目盛310を有する目盛板210および測定目盛310を
走査する走査ユニット410で構成されている。目盛板2
10は磁性材料であり、相反する磁場強度で交互に磁化さ
れ、これにより目盛周期Pの周期的な測定目盛310が形
成される。磁化は目盛板210が延びている平面に沿って
行われるが、磁化はこの面に垂直にも延びている。しか
し、ここには図示しない。
図が示してある。この測長装置110は、実質上周期的な
測定目盛310を有する目盛板210および測定目盛310を
走査する走査ユニット410で構成されている。目盛板2
10は磁性材料であり、相反する磁場強度で交互に磁化さ
れ、これにより目盛周期Pの周期的な測定目盛310が形
成される。磁化は目盛板210が延びている平面に沿って
行われるが、磁化はこの面に垂直にも延びている。しか
し、ここには図示しない。
【0026】磁化は漏洩磁場(目盛板磁場Xとして記入
されている)を発生する。この漏洩磁場は図11の拡大
図Zに示してある。周期的な測定目盛310は磁場に敏感
な素子510で走査され、これ等の素子は走査ユニット4
10の中にあり、以下の図面に対する説明で更に詳しく立
ち入る。その場合、参照符号として5を磁場に敏感な素
子に付ける。
されている)を発生する。この漏洩磁場は図11の拡大
図Zに示してある。周期的な測定目盛310は磁場に敏感
な素子510で走査され、これ等の素子は走査ユニット4
10の中にあり、以下の図面に対する説明で更に詳しく立
ち入る。その場合、参照符号として5を磁場に敏感な素
子に付ける。
【0027】更に、走査ユニット410には、永久磁石あ
るいは電磁石による発生する補助磁場あるいは外部磁場
Yも発生する構造部材610がある。上記外部磁場Yはセ
ンサ510に対する目盛板磁場Xを短時間作動させない。
目盛板磁場Xはセンサ510に対して軟磁性部材でもシー
ルドされる。
るいは電磁石による発生する補助磁場あるいは外部磁場
Yも発生する構造部材610がある。上記外部磁場Yはセ
ンサ510に対する目盛板磁場Xを短時間作動させない。
目盛板磁場Xはセンサ510に対して軟磁性部材でもシー
ルドされる。
【0028】図12には測定目盛310を有する走査ユニ
ット210が示してある。この目盛板には走査用のセンサ
510を備えた走査ユニット410が対向している。センサ
510は、パルス発生器810で補助磁場Yを発生するコイ
ル610により取り巻かれている。この補助磁場Yは目盛
板310の磁場Xに対する外部磁場としても働く。
ット210が示してある。この目盛板には走査用のセンサ
510を備えた走査ユニット410が対向している。センサ
510は、パルス発生器810で補助磁場Yを発生するコイ
ル610により取り巻かれている。この補助磁場Yは目盛
板310の磁場Xに対する外部磁場としても働く。
【0029】この図面の実施例では、外部磁場Yがセン
サ510の平面内(つまり、センサのストライプ510の平
面内)にあり、この面に平行である。図13は似たよう
な構成を示すが、ここでは、外部磁場Yはセンサのスト
ライプ510に垂直で、その平面内に向いている。
サ510の平面内(つまり、センサのストライプ510の平
面内)にあり、この面に平行である。図13は似たよう
な構成を示すが、ここでは、外部磁場Yはセンサのスト
ライプ510に垂直で、その平面内に向いている。
【0030】他の可能性(他の変形種を除外しない)が
図14に示してある。ここでは、外部磁場Yは走査ユニ
ット410のセンサ510が並んでいる平面に垂直に延びて
いる。
図14に示してある。ここでは、外部磁場Yは走査ユニ
ット410のセンサ510が並んでいる平面に垂直に延びて
いる。
【0031】外部磁場Yは、図15のように、センサの
ストライプ510の直ぐ近くに配置された電流の流れる導
体910によっても発生する。導体910に電流が流れる
と、この磁場はセンサ510を飽和状態にし、測定目盛3
10の磁場Xの影響を排除する。外部磁場の整列は、この
場合、交互に行われ、図13のように行われる。
ストライプ510の直ぐ近くに配置された電流の流れる導
体910によっても発生する。導体910に電流が流れる
と、この磁場はセンサ510を飽和状態にし、測定目盛3
10の磁場Xの影響を排除する。外部磁場の整列は、この
場合、交互に行われ、図13のように行われる。
【0032】図16には導体910の可能性のある幾何学
配置を示す。図17はブロック回路であり、パルス発生
器810も示す。このパルス発生器810は電流あるいは電
圧のパルスによりコイル610あるいは導体910により磁
場Yを発生する。この磁場Yは前記定義により補助磁場
あるいは外部磁場Yである。この外部磁場Yは、センサ
510を飽和状態に動作させるように大きくすべきであ
る。
配置を示す。図17はブロック回路であり、パルス発生
器810も示す。このパルス発生器810は電流あるいは電
圧のパルスによりコイル610あるいは導体910により磁
場Yを発生する。この磁場Yは前記定義により補助磁場
あるいは外部磁場Yである。この外部磁場Yは、センサ
510を飽和状態に動作させるように大きくすべきであ
る。
【0033】センサ510が飽和状態になると、目盛板の
磁場Xはセンサ510に影響を与えなくなる。それ自体周
知のブリッジ回路のブリッジ零点はブリッジ分岐路の純
抵抗の零抵抗でのみ決まる。
磁場Xはセンサ510に影響を与えなくなる。それ自体周
知のブリッジ回路のブリッジ零点はブリッジ分岐路の純
抵抗の零抵抗でのみ決まる。
【0034】パルス発生器810により、交互に開閉する
二つのスイッチS1 とS2 が使用される。通常の動作で
は、スイッチS1 が閉じ、スイッチS2 が開く。同時
に、パルス発生器810からコイル610を経由してセンサ
510で発生する補助磁場Yと共に、スイッチS2 が閉
じ、スイッチS1 が開く。センサ510で出力する零電圧
は参照符号SH1 と表すサンプル・ホールド回路中に記
憶される。
二つのスイッチS1 とS2 が使用される。通常の動作で
は、スイッチS1 が閉じ、スイッチS2 が開く。同時
に、パルス発生器810からコイル610を経由してセンサ
510で発生する補助磁場Yと共に、スイッチS2 が閉
じ、スイッチS1 が開く。センサ510で出力する零電圧
は参照符号SH1 と表すサンプル・ホールド回路中に記
憶される。
【0035】補助磁場Yが再びなくなると、スイッチS
2 が開き、スイッチS1 が閉じている場合、実際のセン
サ電圧と零電圧の差が差動増幅器10で出力する。差動
増幅器10の出力電圧Ua はセンサ510の零点ドリフト
に無関係である。
2 が開き、スイッチS1 が閉じている場合、実際のセン
サ電圧と零電圧の差が差動増幅器10で出力する。差動
増幅器10の出力電圧Ua はセンサ510の零点ドリフト
に無関係である。
【0036】走査期間中に出力電圧Ua の乱れをなくす
るため、第二のサンプル・ホールド回路SH2 もある。
この回路はセンサ510の出力信号と一緒に変化し、パル
ス発生器810の動作期間中にのみセンサ510の最後の実
際の信号電圧を保持する。
るため、第二のサンプル・ホールド回路SH2 もある。
この回路はセンサ510の出力信号と一緒に変化し、パル
ス発生器810の動作期間中にのみセンサ510の最後の実
際の信号電圧を保持する。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように、この発明による位
置測定装置の利点は、機能の信頼性と、磁場に敏感な素
子の特性曲線内での動作点の安定性、およびそれから得
られる良好な特性にある。
置測定装置の利点は、機能の信頼性と、磁場に敏感な素
子の特性曲線内での動作点の安定性、およびそれから得
られる良好な特性にある。
【図1】 (a); 位置測定装置の原理図,(b); (a) の
詳細図 ,(c); (a)の他の詳細図.
詳細図 ,(c); (a)の他の詳細図.
【図2】 補助磁場を伴う位置測定装置の断面図、
【図3】 目盛板、走査要素および補助磁場の模式図、
【図4】 図3の磁気抵抗素子の模式配置図、
【図5】 ブリッジ回路中の磁気抵抗素子の他の配置
図、
図、
【図6】 長方形の補助磁場で変調する場合の信号波形
と磁気抵抗素子の特性曲線図、
と磁気抵抗素子の特性曲線図、
【図7】 三角形状の補助磁場を印加する場合の信号波
形図、
形図、
【図8】 補助磁場を発生させるため電流の流れる導体
とセンサのブロック回路図、
とセンサのブロック回路図、
【図9】 センサの拡大部分図、
【図10】 他の位置測定装置の原理図、
【図11】 図10の詳細図、
【図12】 補助磁場を伴う位置測定装置の断面図、
【図13】 他の向きの補助磁場を伴う位置測定装置の
断面図、
断面図、
【図14】 垂直方向の補助磁場を伴う位置測定装置の
断面図、
断面図、
【図15】 補助磁場を発生する装置の断面図、
【図16】 図15の補助磁場を発生する電流の流れる
導体の平面図、
導体の平面図、
【図17】 ブロック回路図、
1,110 測長装置 2,210 目盛板 3,310 測定目盛 4,410 走査ユニット 5,510 磁気抵抗素子(センサ) 6,610 構造部材;コイル 7 評価装置 8 中間層 810 パルス発生器 9,910 電流を流す導体 10 差動増幅器 P 目盛周期 Y 補助磁場 X 目盛板の磁場 Ri センサ A,A′ 動作点 U1,U2 振幅変調された出力信号 0 発振器 S1,S2 スイッチ Ua 差動増幅器の出力電圧 SH1,SH2 サンプル・ホールド回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アルフオンス・シユピース ドイツ連邦共和国、83358 ゼーブルック、 ヴオプフナーストラーセ、2
Claims (29)
- 【請求項1】 位置に依存する出力信号(U1,U2 )を
発生する少なくとも一つの磁場に敏感な素子(5)を用
いて、走査ユニット(4)の測定方向に向けて、周期的
な磁気測定目盛(3)を走査して、前記出力信号から評
価装置(7)中で位置の測定値を形成し、前記少なくと
も一つの磁場に敏感な素子(5)が走査ユニット(4)
中で測定目盛(3)に平行な平面内に配置され、補助磁
場(Y)により予備磁化されている、相対運動する二つ
の物体の相対位置を測定する位置測定装置(1)におい
て、補助磁場(Y)が高周波交番磁場であることを特徴
とする位置測定装置。 - 【請求項2】 補助磁場(Y)は磁場に敏感な素子
(5)の飽和磁界強度より小さいことを特徴とする請求
項1に記載の位置測定装置。 - 【請求項3】 補助磁場(Y)は磁場に敏感な素子
(5)の飽和磁界強度より大きいことを特徴とする請求
項1に記載の位置測定装置。 - 【請求項4】 補助磁場(Y)は長方形の波形を有する
ことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の位
置測定装置。 - 【請求項5】 補助磁場(Y)は三角形の波形を有する
ことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の位
置測定装置。 - 【請求項6】 補助磁場(Y)は正弦波状の波形を有す
ることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の
位置測定装置。 - 【請求項7】 交番磁場は発振器(0)から給電を受け
るコイル(6)によって発生することを特徴とする請求
項1に記載の位置測定装置。 - 【請求項8】 発振器(0)は走査ユニット(4)中に
配置されていることを特徴とする請求項7に記載の位置
測定装置。 - 【請求項9】 評価装置(7)は走査ユニット(4)中
に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の位
置測定装置。 - 【請求項10】 位置の値は位置に依存する出力信号
(U1,U2 )の位相に敏感な整流により形成されること
を特徴とする請求項1に記載の位置測定装置。 - 【請求項11】 位置の値は同期変換器あるいはレゾル
バ変換器を用いて内挿により形成されることを特徴とす
る請求項1に記載の位置測定装置。 - 【請求項12】 補助磁場は、磁場に敏感な素子(5)
に接続する電流の流れる導体(9)により発生すること
を特徴とする請求項1に記載の位置測定装置。 - 【請求項13】 補助磁場は、絶縁中間層を介して磁場
に敏感な素子(5)に接続する電流の流れる導体(9)
により発生することを特徴とする請求項1に記載の位置
測定装置。 - 【請求項14】 磁場に敏感な素子(5)は測定目盛
(3)に平行な面内で水平に置かれた状態で配置されて
いることを特徴とする請求項1に記載の位置測定装置。 - 【請求項15】 磁場に敏感な素子(5)は測定目盛
(3)に平行な面内で垂直に立ち上がった状態で配置さ
れていることを特徴とする請求項1に記載の位置測定装
置。 - 【請求項16】 磁場に敏感な素子(5)は半導体磁気
抵抗素子であることを特徴とする請求項1に記載の位置
測定装置。 - 【請求項17】 磁場に敏感な素子(5)は磁気抵抗素
子であることを特徴とする請求項1に記載の位置測定装
置。 - 【請求項18】 位置に依存する出力信号を発生する少
なくとも一つの磁場に敏感な素子(510)を用いて、走
査ユニット(410)の測定方向に向けて、周期的な磁気
測定目盛(310)を走査して、前記出力信号から評価装
置中で位置の測定値を形成し、前記少なくとも一つの磁
場に敏感な素子(510)が走査ユニット(410)中で測
定目盛(310)に平行な平面内に配置され、相対運動す
る二つの物体の相対位置を測定する位置測定装置(11
0)において、測定目盛(310)の磁場(X)を短時間
非動作させる手段が設けてあることを特徴とする位置測
定装置。 - 【請求項19】 外部磁場(Y)は短時間磁場に敏感な
素子(510)を飽和状態にし、そのため測定目盛(31
0)の磁場(X)を短時間非動作にすることを特徴とす
る請求項18に記載の位置測定装置。 - 【請求項20】 測定目盛(310)の磁場(X)は磁場
に敏感な素子(510)に対して少なくとも一つの軟磁性
部材により遮蔽されていることを特徴とする請求項18
に記載の位置測定装置。 - 【請求項21】 外部磁場(Y)は磁場に敏感な素子
(510)の飽和磁場強度より大きいことを特徴とする請
求項18に記載の位置測定装置。 - 【請求項22】 外部磁場(Y)は、パルス発生器(8
10)から給電されるコイル(610)により発生すること
を特徴とする請求項18に記載の位置測定装置。 - 【請求項23】 外部磁場(Y)は、パルス発生器(8
10)から給電される電流の流れる導体(910)により発
生することを特徴とする請求項18に記載の位置測定装
置。 - 【請求項24】 外部磁場(Y)は永久磁界で発生する
ことを特徴とする請求項18に記載の位置測定装置。 - 【請求項25】 交互に開閉する二つのスイッチ(S1,
S2 )と少なくとも一つのサンプル・ホールド回路(S
H1 )と差動増幅器(10)を用いてスイッチング回路
を形成するパルス発生器(810)が使用されることを特
徴とする請求項18に記載の位置測定装置。 - 【請求項26】 パルス発生器(810)が作動すると、
外部磁場(Y)が発生するか、あるいはシールドが作動
し、スイッチ(S1 )が開き、スイッチ(S 2 )が閉
じ、その時センサ(510)に印加するその時の電圧(通
常零電圧)をサンプル・ホールド回路(SH1 )に記憶
し、パルス発生器(810)の作動が止まると、スイッチ
(S1,S2 )の状態が入れ換わり、センサ(510)の実
際の電圧が差動増幅器(10)に導入され、サンプル・
ホールド回路(SH1 )に記憶されて、同じように差動
増幅器(10)に導入される零電圧と比較され、差動増
幅器(10)の出力端から、零点ドリフトのない出力信
号(Ua )が測定値を形成するために取り出されること
を特徴とする請求項25に記載の位置測定装置。 - 【請求項27】 他のサンプル・ホールド回路(S
H2 )がスイッチング回路中に設けてあり、このサンプ
ル・ホールド回路はセンサ(510)の出力信号と同期
し、パルス発生器(810)の動作期間中にのみセンサ
(510)の最後の実際の信号電圧を記憶することを特徴
とする請求項26に記載の位置測定装置。 - 【請求項28】 測定目盛(310)の磁場(X)は測定
前に短時間非動作にされることを特徴とする請求項18
に記載の位置測定装置。 - 【請求項29】 測定目盛(310)の磁場(X)は測定
期間中に繰り返し短時間時動作にされることを特徴とす
る請求項18に記載の位置測定装置。
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP19940104763 EP0676621B1 (de) | 1994-03-25 | 1994-03-25 | Magnetische Positionsmesseinrichtung |
DE94104763:1 | 1994-03-25 | ||
EP19940104762 EP0676620B1 (de) | 1994-03-25 | 1994-03-25 | Magnetisches Messsystem |
DE94104762:3 | 1994-03-25 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0843126A true JPH0843126A (ja) | 1996-02-16 |
Family
ID=26135542
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7064513A Withdrawn JPH0843126A (ja) | 1994-03-25 | 1995-03-23 | 磁気測定系 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5841275A (ja) |
JP (1) | JPH0843126A (ja) |
DE (1) | DE19506104A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111351420A (zh) * | 2018-12-21 | 2020-06-30 | 财团法人工业技术研究院 | 磁性位置感知装置与方法 |
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DE29614974U1 (de) * | 1996-06-11 | 1996-11-28 | Woelke Magnetbandtechnik Gmbh | Steuervorrichtung zur Kompensation von Offset-Anteilen eines periodischen Signals |
TW406292B (en) * | 1997-06-03 | 2000-09-21 | Koninkl Philips Electronics Nv | Motion damper with electrical amplifier, and lithographic device with such a motion damper |
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CN108245791B (zh) * | 2016-12-29 | 2024-05-03 | 重庆融海超声医学工程研究中心有限公司 | 一种超声治疗系统 |
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-
1995
- 1995-02-22 DE DE19506104A patent/DE19506104A1/de not_active Withdrawn
- 1995-03-23 JP JP7064513A patent/JPH0843126A/ja not_active Withdrawn
- 1995-03-24 US US08/410,321 patent/US5841275A/en not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Publication number | Publication date |
---|---|
US5841275A (en) | 1998-11-24 |
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Legal Events
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---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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