JPH085399A - 磁気センサ - Google Patents
磁気センサInfo
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- JPH085399A JPH085399A JP13730294A JP13730294A JPH085399A JP H085399 A JPH085399 A JP H085399A JP 13730294 A JP13730294 A JP 13730294A JP 13730294 A JP13730294 A JP 13730294A JP H085399 A JPH085399 A JP H085399A
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- magnetoresistive effect
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 単一のＭＲセンサで複数の波長を持つスケー
ルに対応できるようにすること。 【構成】 磁気抵抗パターンとスケールの実効波長λの
間に正確な対応関係がない場合、ＭＲセンサからの出力
はｓｉｎＸとｃｏｓ（Ｘ＋φ）で与えられその位相差は
正確に９０°になっていない。そこで磁気抵抗パターン
を２つのチャンネル（１ａと１ｂ）及び（２ａと２ｂ）
で構成し、一方の出力の和ＯＢ（１）＝ｓｉｎＸ＋ｃｏ
ｓ（Ｘ＋φ）、他方の出力の差ＯＢ（２）＝ｓｉｎＸ−
ｃｏｓ（Ｘ＋φ）をとることによって、ＯＢ（１）とＯ
Ｂ（２）に位相差が９０°のＡＢ相信号を得るようにす
る。
ルに対応できるようにすること。 【構成】 磁気抵抗パターンとスケールの実効波長λの
間に正確な対応関係がない場合、ＭＲセンサからの出力
はｓｉｎＸとｃｏｓ（Ｘ＋φ）で与えられその位相差は
正確に９０°になっていない。そこで磁気抵抗パターン
を２つのチャンネル（１ａと１ｂ）及び（２ａと２ｂ）
で構成し、一方の出力の和ＯＢ（１）＝ｓｉｎＸ＋ｃｏ
ｓ（Ｘ＋φ）、他方の出力の差ＯＢ（２）＝ｓｉｎＸ−
ｃｏｓ（Ｘ＋φ）をとることによって、ＯＢ（１）とＯ
Ｂ（２）に位相差が９０°のＡＢ相信号を得るようにす
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気抵抗効果を用いた
磁気センサに関し、特に、一回転あたりパルス数の多様
性が必要とされるロータリーエンコーダに用いて好適な
磁気センサに関する。
磁気センサに関し、特に、一回転あたりパルス数の多様
性が必要とされるロータリーエンコーダに用いて好適な
磁気センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気式のエンコーダの多くは、９０°の
位相差を持つ２相の正弦波状の信号を取り出し、電気的
な処理により、例えば出力信号の１周期期間を１／４あ
るいは１／８に分割し高精度な検出を行っている。
位相差を持つ２相の正弦波状の信号を取り出し、電気的
な処理により、例えば出力信号の１周期期間を１／４あ
るいは１／８に分割し高精度な検出を行っている。
【０００３】この様子をもう少し詳しく説明すると、図
５に示すように、信号Ａがｓｉｎｘで与えられるときそ
れより９０°位相が進んだ信号Ｂはｓｉｎ（ｘ＋９０
°）、すなわちｃｏｓｘで表わされる。
５に示すように、信号Ａがｓｉｎｘで与えられるときそ
れより９０°位相が進んだ信号Ｂはｓｉｎ（ｘ＋９０
°）、すなわちｃｏｓｘで表わされる。
【０００４】これら２つの信号についてゼロクロス検出
を行えば、ｓｉｎｘは０°及び１８０°で出力を出し、
ｃｏｓｘは９０°及び２７０°で出力を出すので図５の
Ｃに示すように１波長λの中で４つの点が検出できる。
を行えば、ｓｉｎｘは０°及び１８０°で出力を出し、
ｃｏｓｘは９０°及び２７０°で出力を出すので図５の
Ｃに示すように１波長λの中で４つの点が検出できる。
【０００５】更に細かく分割するには、上記ｓｉｎｘ波
とｃｏｓｘ波の両方を使って ｓｉｎｘ＋ｃｏｓｘ＝√２ｓｉｎ（ｘ＋４５°） のようにして４５°位相差の信号を作ることによって１
波長λの中を８つに分割することができる。
とｃｏｓｘ波の両方を使って ｓｉｎｘ＋ｃｏｓｘ＝√２ｓｉｎ（ｘ＋４５°） のようにして４５°位相差の信号を作ることによって１
波長λの中を８つに分割することができる。
【０００６】同様にして、位相差が９０°の２つの正弦
波を使って、抵抗分割によって２つの波を種々の割合で
混合することによって任意の位相差φの信号を作ること
ができる。
波を使って、抵抗分割によって２つの波を種々の割合で
混合することによって任意の位相差φの信号を作ること
ができる。
【０００７】上記のように１波長λ内を更に細分化して
高精度の検出を行うことは一般に内挿として知られてい
る。
高精度の検出を行うことは一般に内挿として知られてい
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】この種のセンサにおい
ては、上記２相の正弦波状の信号の位相差が正しく９０
°になっていないと、電気的な分割の段階で誤差を発生
するため、磁気センサ（以下ＭＲセンサと云う）の磁気
抵抗パターンとスケールの記録ピッチとは正確な対応関
係を保つように、スケールとＭＲセンサとを設計する必
要がある。
ては、上記２相の正弦波状の信号の位相差が正しく９０
°になっていないと、電気的な分割の段階で誤差を発生
するため、磁気センサ（以下ＭＲセンサと云う）の磁気
抵抗パターンとスケールの記録ピッチとは正確な対応関
係を保つように、スケールとＭＲセンサとを設計する必
要がある。
【０００９】一方、ロータリーエンコーダにおいては、
駆動ネジとの組合せによって直線変位を検出する様に構
成されることが多いが、その場合、必然的に１回転当た
りのパルス出力数のバリエーションが増える傾向があ
り、部品点数や工程数の増加等、製造上のコストアップ
要因となっていた。
駆動ネジとの組合せによって直線変位を検出する様に構
成されることが多いが、その場合、必然的に１回転当た
りのパルス出力数のバリエーションが増える傾向があ
り、部品点数や工程数の増加等、製造上のコストアップ
要因となっていた。
【００１０】さらには、ロータリーエンコーダの特殊性
として、パルス数のバリエーションに対し、１０進タイ
プ（例えば１，０００パルス／ｒｅｖ．，２，０００パ
ルス／ｒｅｖ．）に加え、２進タイプ（例えば１，０２
４パルス／ｒｅｖ．，２，０４８パルス／ｒｅｖ．）等
があり、部品点数、あるいは管理点数の増大がコストア
ップに拍車をかけていた。
として、パルス数のバリエーションに対し、１０進タイ
プ（例えば１，０００パルス／ｒｅｖ．，２，０００パ
ルス／ｒｅｖ．）に加え、２進タイプ（例えば１，０２
４パルス／ｒｅｖ．，２，０４８パルス／ｒｅｖ．）等
があり、部品点数、あるいは管理点数の増大がコストア
ップに拍車をかけていた。
【００１１】このようにロータリーエンコーダのパルス
数のバリエーションが拡大したことに対して、従来は下
記のようにして対応していた。 （１） ＭＲセンサの素子間距離を一定にし、出力パル
ス数に応じた記録媒体を製作する。即ち、１種類のＭＲ
センサと、記録ピッチすなわち直径の異なる複数のドラ
ムを準備する。 （２） 記録媒体の直径を一定に保ちつつ必要な数の波
長を記録した記録媒体と、この波長に対応して素子間距
離の異なる複数のＭＲセンサを準備する。換言すると、
波長の数の異なる１種類のドラムと、この波長に対応し
た複数のＭＲセンサを準備する。 （３） 準備すべきパルス数のバリエーションと、構造
上の制約を考慮しながら上記（１）と（２）を組み合わ
せて用いる。
数のバリエーションが拡大したことに対して、従来は下
記のようにして対応していた。 （１） ＭＲセンサの素子間距離を一定にし、出力パル
ス数に応じた記録媒体を製作する。即ち、１種類のＭＲ
センサと、記録ピッチすなわち直径の異なる複数のドラ
ムを準備する。 （２） 記録媒体の直径を一定に保ちつつ必要な数の波
長を記録した記録媒体と、この波長に対応して素子間距
離の異なる複数のＭＲセンサを準備する。換言すると、
波長の数の異なる１種類のドラムと、この波長に対応し
た複数のＭＲセンサを準備する。 （３） 準備すべきパルス数のバリエーションと、構造
上の制約を考慮しながら上記（１）と（２）を組み合わ
せて用いる。
【００１２】しかしこうした現状のもとでは、部品点数
と管理点数の増加を招き、コストの増加のみならず顧客
の要求や納期に対応しにくい等の問題を抱えていた。
と管理点数の増加を招き、コストの増加のみならず顧客
の要求や納期に対応しにくい等の問題を抱えていた。
【００１３】本発明は、従来のエンコーダ装置について
の上述及びその他の問題点を解決するためになされたも
のであり、固有波長の変動に対しても、正確な位相差を
持つ、２相の正弦波状の信号を出力するように構成され
たＭＲセンサを提供することにある。
の上述及びその他の問題点を解決するためになされたも
のであり、固有波長の変動に対しても、正確な位相差を
持つ、２相の正弦波状の信号を出力するように構成され
たＭＲセンサを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、所定の
間隔を隔てて互いに平行に配列された第１及び第２の磁
気抵抗効果素子と夫々の磁気抵抗効果素子に直列に接続
された第１及び第２の抵抗器でブリッジ回路を形成し、
そのブリッジの対角点から出力を取り出すようにした第
１のチャンネルと、上記第１の磁気抵抗効果素子の長手
方向の一直線上に配列された第３の磁気抵抗効果素子
と、上記第２の磁気抵抗効果素子の長手方向の一直線上
に配列された第４の磁気抵抗効果素子と、夫々の磁気抵
抗効果素子に接続された第３及び第４の抵抗器でブリッ
ジ回路を形成し、その対角点から出力を取り出すように
した第２のチャンネルと、上記第１チャンネルと第２チ
ャンネルのうちの一方の出力を差動的に取り出す検出回
路と、他方の出力を加算的に取り出す検出回路とを備
え、上記２つの検出器の出力に常に９０°の位相差を持
つ２チャンネルの信号を取り出せるようにしたことを特
徴とする磁気センサを提供する。
間隔を隔てて互いに平行に配列された第１及び第２の磁
気抵抗効果素子と夫々の磁気抵抗効果素子に直列に接続
された第１及び第２の抵抗器でブリッジ回路を形成し、
そのブリッジの対角点から出力を取り出すようにした第
１のチャンネルと、上記第１の磁気抵抗効果素子の長手
方向の一直線上に配列された第３の磁気抵抗効果素子
と、上記第２の磁気抵抗効果素子の長手方向の一直線上
に配列された第４の磁気抵抗効果素子と、夫々の磁気抵
抗効果素子に接続された第３及び第４の抵抗器でブリッ
ジ回路を形成し、その対角点から出力を取り出すように
した第２のチャンネルと、上記第１チャンネルと第２チ
ャンネルのうちの一方の出力を差動的に取り出す検出回
路と、他方の出力を加算的に取り出す検出回路とを備
え、上記２つの検出器の出力に常に９０°の位相差を持
つ２チャンネルの信号を取り出せるようにしたことを特
徴とする磁気センサを提供する。
【００１５】本発明の磁気センサは、前記第１のチャン
ネルの２つの磁気抵抗効果素子と前記第２のチャンネル
の２つの磁気抵抗効果素子がトラック方向に分離され、
かつ検出方向に直角に配設された２本の磁気抵抗パター
ンを形成するように配設する。また、本発明の磁気セン
サは、各チャンネルを構成する２本の磁気抵抗効果素子
の間の間隔ｄが再生信号の実効波長λに対して約｛ｎ±
（１／４）｝λに設定されることが好ましい。
ネルの２つの磁気抵抗効果素子と前記第２のチャンネル
の２つの磁気抵抗効果素子がトラック方向に分離され、
かつ検出方向に直角に配設された２本の磁気抵抗パター
ンを形成するように配設する。また、本発明の磁気セン
サは、各チャンネルを構成する２本の磁気抵抗効果素子
の間の間隔ｄが再生信号の実効波長λに対して約｛ｎ±
（１／４）｝λに設定されることが好ましい。
【００１６】
【作用】本発明の磁気センサは、磁気抵抗パターンが第
１チャンネル、第２チャンネルに分けられていてそれら
第１チャンネルと第２チャンネルの中の一方の出力を差
動的に取り出し、他方の出力を加算的に取り出すように
なっているので、磁気抵抗パターンとスケールの記録ピ
ッチＰとの間に正確な対応関係がなくても、上記差動的
に取り出した出力と加算的に取り出した出力の間には正
確に９０°の位相差を持つ信号を得ることができる。
１チャンネル、第２チャンネルに分けられていてそれら
第１チャンネルと第２チャンネルの中の一方の出力を差
動的に取り出し、他方の出力を加算的に取り出すように
なっているので、磁気抵抗パターンとスケールの記録ピ
ッチＰとの間に正確な対応関係がなくても、上記差動的
に取り出した出力と加算的に取り出した出力の間には正
確に９０°の位相差を持つ信号を得ることができる。
【００１７】従って単一のＭＲセンサで、複数の波長を
持つスケールに対応でき、部品点数の大幅な削減と管理
工程の大幅な改善が図れる。また、図１から明らかなと
おり、本発明のＭＲセンサは検出方向に対する専有面積
が小さいためセンサの小型化ができ、センサそのものの
コストダウンが可能になる。
持つスケールに対応でき、部品点数の大幅な削減と管理
工程の大幅な改善が図れる。また、図１から明らかなと
おり、本発明のＭＲセンサは検出方向に対する専有面積
が小さいためセンサの小型化ができ、センサそのものの
コストダウンが可能になる。
【００１８】
【実施例】次に図面を参照して本発明のＭＲセンサの一
例について説明する。図２は本発明のＭＲセンサの１例
を示し、同図において、１ａ及び１ｂは第１のチャンネ
ルを構成する２個のＭＲ素子で、ＭＲ素子１ａの一端は
端子Ｔ１に接続され、ＭＲ素子１ｂの一端は端子Ｔ２に
接続されている。これらのＭＲ素子１ａ及び１ｂの他端
は端子Ｔ６に共通に接続されている。
例について説明する。図２は本発明のＭＲセンサの１例
を示し、同図において、１ａ及び１ｂは第１のチャンネ
ルを構成する２個のＭＲ素子で、ＭＲ素子１ａの一端は
端子Ｔ１に接続され、ＭＲ素子１ｂの一端は端子Ｔ２に
接続されている。これらのＭＲ素子１ａ及び１ｂの他端
は端子Ｔ６に共通に接続されている。
【００１９】また、ＭＲ素子２ａ及び２ｂは第２チャン
ネルを構成する２個のＭＲ素子で、ＭＲ素子２ａの一端
は端子Ｔ５に接続され、ＭＲ素子２ｂの一端は端子Ｔ４
に接続されている。そうして、これらのＭＲ素子２ａ及
び２ｂの他端は端子Ｔ３に共通に接続されている。
ネルを構成する２個のＭＲ素子で、ＭＲ素子２ａの一端
は端子Ｔ５に接続され、ＭＲ素子２ｂの一端は端子Ｔ４
に接続されている。そうして、これらのＭＲ素子２ａ及
び２ｂの他端は端子Ｔ３に共通に接続されている。
【００２０】図１は図２のセンサの各端子の接続の一例
を示したもので、端子Ｔ１とＴ２は夫々固定抵抗Ｒ１と
Ｒ２を介して電源Ｖｃｃに接続され、端子Ｔ６はアース
に接続される。同様にして端子Ｔ４とＴ５は夫々固定抵
抗Ｒ３とＲ４を介して電源Ｖｃｃに接続され、端子Ｔ３
はアースに接続される。端子Ｔ１とＴ２からは第１の出
力が取り出され、端子Ｔ４とＴ５からは第２の出力が取
り出される。
を示したもので、端子Ｔ１とＴ２は夫々固定抵抗Ｒ１と
Ｒ２を介して電源Ｖｃｃに接続され、端子Ｔ６はアース
に接続される。同様にして端子Ｔ４とＴ５は夫々固定抵
抗Ｒ３とＲ４を介して電源Ｖｃｃに接続され、端子Ｔ３
はアースに接続される。端子Ｔ１とＴ２からは第１の出
力が取り出され、端子Ｔ４とＴ５からは第２の出力が取
り出される。
【００２１】上記第１の出力に取り出した出力は加算回
路によって加算して出力信号ＯＢ（１）を作る。また、
上記第２の出力に取り出した出力を減算回路によって減
算して出力信号ＯＢ（２）を作る。
路によって加算して出力信号ＯＢ（１）を作る。また、
上記第２の出力に取り出した出力を減算回路によって減
算して出力信号ＯＢ（２）を作る。
【００２２】これらの出力信号ＯＢ（１）及びＯＢ
（２）について詳しい説明をする前に、ＭＲセンサ１
ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの説明をする。図示のとおり、Ｍ
Ｒ素子１ａと２ａは縦方向に一直線に配列されていて第
１の磁気抵抗パターンを形成している。また、ＭＲ素子
１ｂと２ｂも縦方向に一直線に配列されていて第２の磁
気抵抗パターンを形成している。
（２）について詳しい説明をする前に、ＭＲセンサ１
ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの説明をする。図示のとおり、Ｍ
Ｒ素子１ａと２ａは縦方向に一直線に配列されていて第
１の磁気抵抗パターンを形成している。また、ＭＲ素子
１ｂと２ｂも縦方向に一直線に配列されていて第２の磁
気抵抗パターンを形成している。
【００２３】このように、ＭＲセンサは２つの磁気抵抗
パターンで形成され、これら２つの磁気抵抗パターンは
同一の形状及び寸法を有している。第１の磁気抵抗パタ
ーン１ａ及び２ａと第２の磁気抵抗パターン１ｂ及び２
ｂとはそれらの間の距離がｄだけ離して配置されてい
る。
パターンで形成され、これら２つの磁気抵抗パターンは
同一の形状及び寸法を有している。第１の磁気抵抗パタ
ーン１ａ及び２ａと第２の磁気抵抗パターン１ｂ及び２
ｂとはそれらの間の距離がｄだけ離して配置されてい
る。
【００２４】ＭＲ素子１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂは磁界の
影響を受けて抵抗値が変化する素子であるから図１のセ
ンサを使って磁気スケールを読むことができる。
影響を受けて抵抗値が変化する素子であるから図１のセ
ンサを使って磁気スケールを読むことができる。
【００２５】図３はその様子を示したものである。同図
において点線で示す複数の縦線は磁気格子である。Ｘは
検出方向、Ｙはトラック方向を示す。ＭＲＳはＭＲセン
サを示す。ＭＲセンサは同図の水平方向に移動して磁気
格子を読み取り、同図の下方に示すような出力信号を出
す。
において点線で示す複数の縦線は磁気格子である。Ｘは
検出方向、Ｙはトラック方向を示す。ＭＲＳはＭＲセン
サを示す。ＭＲセンサは同図の水平方向に移動して磁気
格子を読み取り、同図の下方に示すような出力信号を出
す。
【００２６】即ち、ＭＲセンサの２つの磁気抵抗パター
ンの丁度中央に磁気格子がある場合には、両方の磁気抵
抗パターンが同じ程度に磁界の影響を受け、ＭＲ素子１
ａと１ｂは同一の抵抗値を示すので減算器に入力する２
つの信号の大きさが同じとなるから出力はゼロである。
ンの丁度中央に磁気格子がある場合には、両方の磁気抵
抗パターンが同じ程度に磁界の影響を受け、ＭＲ素子１
ａと１ｂは同一の抵抗値を示すので減算器に入力する２
つの信号の大きさが同じとなるから出力はゼロである。
【００２７】ＭＲセンサが移動して２つの磁気抵抗パタ
ーンに及ぼす磁界の影響の度合が異なって来ると、それ
に応じてＭＲ素子の抵抗値が異なって、その差に応じた
出力が現れる。なお、図３に示す再生信号は、ＭＲセン
サにバイアス磁界をかけない場合で、同図より明らかな
とおり、センサの出力は磁気スケールに目盛られた磁気
格子の間隔、即ち記録ピッチの半分の波長を有してい
る。ＭＲ素子に平行バイアスをかけた場合も同様にして
センサの出力は記録ピッチの半分の波長となる。しかし
ＭＲ素子に平行バイアス以外の適当なバイアス磁界をか
けたときには再生信号の実効波長と記録ピッチは同じに
なる。
ーンに及ぼす磁界の影響の度合が異なって来ると、それ
に応じてＭＲ素子の抵抗値が異なって、その差に応じた
出力が現れる。なお、図３に示す再生信号は、ＭＲセン
サにバイアス磁界をかけない場合で、同図より明らかな
とおり、センサの出力は磁気スケールに目盛られた磁気
格子の間隔、即ち記録ピッチの半分の波長を有してい
る。ＭＲ素子に平行バイアスをかけた場合も同様にして
センサの出力は記録ピッチの半分の波長となる。しかし
ＭＲ素子に平行バイアス以外の適当なバイアス磁界をか
けたときには再生信号の実効波長と記録ピッチは同じに
なる。
【００２８】ここで、２つの磁気パターンの間の距離ｄ
をスケールの記録ピッチに対応して再生実効波長λのｎ
±（１／４）倍に正確に選ぶと、ＭＲセンサとスケール
との相対変位に対して、第１の磁気抵抗パターン１ａ及
び２ａと第２の磁気抵抗パターン１ｂ及び２ｂとの間の
位相差は正確に位相が９０°異なる磁気抵抗効果を受け
る。
をスケールの記録ピッチに対応して再生実効波長λのｎ
±（１／４）倍に正確に選ぶと、ＭＲセンサとスケール
との相対変位に対して、第１の磁気抵抗パターン１ａ及
び２ａと第２の磁気抵抗パターン１ｂ及び２ｂとの間の
位相差は正確に位相が９０°異なる磁気抵抗効果を受け
る。
【００２９】以上は磁気抵抗パターンの間の距離ｄがス
ケールの記録ピッチλと正確に対応している場合である
が、多種のスケールを読む必要から、磁気抵抗パターン
間距離ｄとスケールの記録ピッチλが正確に対応しない
場合がある。
ケールの記録ピッチλと正確に対応している場合である
が、多種のスケールを読む必要から、磁気抵抗パターン
間距離ｄとスケールの記録ピッチλが正確に対応しない
場合がある。
【００３０】そこで次に、スケールの記録ピッチとセン
サの磁気抵抗パターン間の距離ｄが正しく対応しない場
合について考えてみよう。実効波長λ内のセンサの位置
をｘとし、第１の磁気抵抗パターンが磁気格子の上に位
置し、かつ磁気抵抗パターン間の間隔ｄが正確に実効波
長λのｎ±（１／４）倍と一致していない時の位相差を
θ＝（９０°＋φ）と置くと、前記４個のＭＲ素子１
ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの受ける磁気抵抗効果ＭＥ（ｎ）
は次のように表わすことができる。 ＭＥ（１ａ）＝ＭＥ（２ａ）＝ｓｉｎ（２πｘ／λ） ‥‥（１） ＭＥ（１ｂ）＝ＭＥ（２ｂ）＝ｓｉｎ（２πｘ／λ＋θ） ＝ｓｉｎ（２πｘ／λ＋９０°＋φ） ＝ｃｏｓ（２πｘ／λ＋φ）‥‥（２）
サの磁気抵抗パターン間の距離ｄが正しく対応しない場
合について考えてみよう。実効波長λ内のセンサの位置
をｘとし、第１の磁気抵抗パターンが磁気格子の上に位
置し、かつ磁気抵抗パターン間の間隔ｄが正確に実効波
長λのｎ±（１／４）倍と一致していない時の位相差を
θ＝（９０°＋φ）と置くと、前記４個のＭＲ素子１
ａ，１ｂ，２ａ，２ｂの受ける磁気抵抗効果ＭＥ（ｎ）
は次のように表わすことができる。 ＭＥ（１ａ）＝ＭＥ（２ａ）＝ｓｉｎ（２πｘ／λ） ‥‥（１） ＭＥ（１ｂ）＝ＭＥ（２ｂ）＝ｓｉｎ（２πｘ／λ＋θ） ＝ｓｉｎ（２πｘ／λ＋９０°＋φ） ＝ｃｏｓ（２πｘ／λ＋φ）‥‥（２）
【００３１】上記式（１）、式（２）で示されるとお
り、第１の磁気抵抗パターンに対し、第２の磁気抵抗パ
ターンは位相がθだけずれている。式の形を簡単にする
ため２πｘ／λ＝Ｘとおくと上記式（１）及び式（２）
はｓｉｎＸ，ｓｉｎ（Ｘ＋φ）で表わせるから、図３の
回路の出力及び図４の回路の出力は、 ＯＢ（１）＝ｓｉｎＸ＋ｃｏｓ（Ｘ＋φ）‥‥（３） ＯＢ（２）＝ｓｉｎＸ−ｃｏｓ（Ｘ＋φ）‥‥（４） となる。
り、第１の磁気抵抗パターンに対し、第２の磁気抵抗パ
ターンは位相がθだけずれている。式の形を簡単にする
ため２πｘ／λ＝Ｘとおくと上記式（１）及び式（２）
はｓｉｎＸ，ｓｉｎ（Ｘ＋φ）で表わせるから、図３の
回路の出力及び図４の回路の出力は、 ＯＢ（１）＝ｓｉｎＸ＋ｃｏｓ（Ｘ＋φ）‥‥（３） ＯＢ（２）＝ｓｉｎＸ−ｃｏｓ（Ｘ＋φ）‥‥（４） となる。
【００３２】次に図４を参照してＯＢ（１）とＯＢ
（２）の関係を説明する。第１の磁気抵抗パターン（１
ａ），（２ａ）からの出力信号はＳＩＮＸであり、第２
の磁気抵抗パターン（１ｂ），（２ｂ）からの出力信号
はＣＯＳ（Ｘ＋φ）であるから、これらの信号を加算し
た信号ＯＢ（１）は図４のＯＢ（１）で示す角度位置と
なる。
（２）の関係を説明する。第１の磁気抵抗パターン（１
ａ），（２ａ）からの出力信号はＳＩＮＸであり、第２
の磁気抵抗パターン（１ｂ），（２ｂ）からの出力信号
はＣＯＳ（Ｘ＋φ）であるから、これらの信号を加算し
た信号ＯＢ（１）は図４のＯＢ（１）で示す角度位置と
なる。
【００３３】他方これら信号の減算出力ＯＢ（２）は図
４のＯＢ（２）の角度位置となる。ベクトルＯＢ（１）
とベクトルＳＩＮＸとのなす角度をαとすると、ベクト
ルＯＢ（１）とベクトルＣＯＳ（Ｘ＋φ）のなす角度も
αである。そうして、ベクトルＣＯＳ（Ｘ＋φ）と−Ｃ
ＯＳ（Ｘ＋φ）のなす角度は１８０°である。同様にし
てベクトルＯＢ（２）とベクトルＳＩＮＸとのなす角度
をβとすると、ベクトルＯＢ（２）とベクトル−ＣＯＳ
（Ｘ＋φ）のなす角度もβであるから、２α＋２β＝１
８０°、即ちα＋β＝９０°が成立する。
４のＯＢ（２）の角度位置となる。ベクトルＯＢ（１）
とベクトルＳＩＮＸとのなす角度をαとすると、ベクト
ルＯＢ（１）とベクトルＣＯＳ（Ｘ＋φ）のなす角度も
αである。そうして、ベクトルＣＯＳ（Ｘ＋φ）と−Ｃ
ＯＳ（Ｘ＋φ）のなす角度は１８０°である。同様にし
てベクトルＯＢ（２）とベクトルＳＩＮＸとのなす角度
をβとすると、ベクトルＯＢ（２）とベクトル−ＣＯＳ
（Ｘ＋φ）のなす角度もβであるから、２α＋２β＝１
８０°、即ちα＋β＝９０°が成立する。
【００３４】ここでベクトルＯＢ（１）とベクトルＯＢ
（２）の間の角度はα＋β＝９０°であるから、出力信
号ＯＢ（１）とＯＢ（２）は常に９０°の位相差を持っ
ていることがわかる。
（２）の間の角度はα＋β＝９０°であるから、出力信
号ＯＢ（１）とＯＢ（２）は常に９０°の位相差を持っ
ていることがわかる。
【００３５】図４からわかるとおり、ＣＯＳ（Ｘ＋φ）
信号はＳＩＮＸ信号と９０°位相がずれた位置より更に
φだけ位相がずれている。このことは、φの値が略±４
５°程度、実効波長に換算して±５０％程度、理論的に
は±６７．５°ずれていても、所望の位相差９０°を持
つ２チャンネルの出力を取り出せることを意味してい
る。
信号はＳＩＮＸ信号と９０°位相がずれた位置より更に
φだけ位相がずれている。このことは、φの値が略±４
５°程度、実効波長に換算して±５０％程度、理論的に
は±６７．５°ずれていても、所望の位相差９０°を持
つ２チャンネルの出力を取り出せることを意味してい
る。
【００３６】なお、本発明は上述したようにロータリー
エンコーダにおいてその効果が大であるが、リニアエン
コーダにおいても充分にその効果が得られることは明ら
かである。
エンコーダにおいてその効果が大であるが、リニアエン
コーダにおいても充分にその効果が得られることは明ら
かである。
【００３７】
【発明の効果】本発明の磁気センサは上記構成を有する
ことにより、磁気抵抗パターンとスケールの実効波長λ
との間に正確な対応関係がなくても、正確に９０°の位
相差を持つ２チャンネルの信号を検出できる。
ことにより、磁気抵抗パターンとスケールの実効波長λ
との間に正確な対応関係がなくても、正確に９０°の位
相差を持つ２チャンネルの信号を検出できる。
【００３８】従って単一のＭＲセンサで複数の波長を持
つスケールに対応でき、部品点数の大幅な削減と管理工
程の大幅な改善が図れる。
つスケールに対応でき、部品点数の大幅な削減と管理工
程の大幅な改善が図れる。
【００３９】また、本発明の磁気センサは検出方向に対
して専有する面積が小さいため、小型化でき、センサ自
体のコストダウンが可能になる。
して専有する面積が小さいため、小型化でき、センサ自
体のコストダウンが可能になる。
【図１】本発明の磁気センサの１例の回路図である。
【図２】本発明磁気センサの磁気抵抗効果素子の配列を
示す模式図である。
示す模式図である。
【図３】スケール上の磁気格子とＭＲセンサ及びそれら
の間の相対的移動に伴うセンサ出力を示す説明図であ
る。
の間の相対的移動に伴うセンサ出力を示す説明図であ
る。
【図４】本発明磁気センサにおける信号のベクトル的な
関係を示す線図である。
関係を示す線図である。
【図５】Ａ／Ｂ相信号と零点検出信号を示す波形図であ
る。
る。
１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂ ＭＲ素子 Ｒ１〜Ｒ４ 固定抵抗器 Ａ１ 加算回路 Ａ２ 減算回路 Ｔ１〜Ｔ６ ＭＲ素子の接続端子
Claims (3)
- 【請求項１】 所定の間隔を隔てて互いに平行に配列さ
れた第１及び第２の磁気抵抗効果素子と夫々の磁気抵抗
効果素子に直列に接続された第１及び第２の抵抗器でブ
リッジ回路を形成し、そのブリッジの対角点から出力を
取り出すようにした第１のチャンネルと、 上記第１の磁気抵抗効果素子の長手方向の一直線上に配
列された第３の磁気抵抗効果素子と、上記第２の磁気抵
抗効果素子の長手方向の一直線上に配列された第４の磁
気抵抗効果素子と、夫々の磁気抵抗効果素子に接続され
た第３及び第４の抵抗器でブリッジ回路を形成し、その
対角点から出力を取り出すようにした第２のチャンネル
と、 上記第１チャンネルと第２チャンネルのうちの一方の出
力を差動的に取り出す検出回路と、他方の出力を加算的
に取り出す検出回路とを備え、 上記２つの検出器の出力に常に９０°の位相差を持つ２
チャンネルの信号を取り出せるようにしたことを特徴と
する磁気センサ。 - 【請求項２】 請求項１に記載した磁気センサにおい
て、前記第１のチャンネルの２つの磁気抵抗効果素子と
前記第２のチャンネルの２つの磁気抵抗効果素子はトラ
ック方向に分離され、かつ検出方向に直角に配設された
２本の磁気抵抗パターンを形成していることを特徴とす
る磁気センサ。 - 【請求項３】 請求項２に記載した磁気センサにおい
て、各チャンネルを構成する２本の磁気抵抗効果素子の
間隔ｄが再生信号の実効波長λに対して約｛ｎ±（１／
４）｝λに設定されていることを特徴とする磁気セン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13730294A JPH085399A (ja) | 1994-06-20 | 1994-06-20 | 磁気センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13730294A JPH085399A (ja) | 1994-06-20 | 1994-06-20 | 磁気センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH085399A true JPH085399A (ja) | 1996-01-12 |
Family
ID=15195516
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13730294A Pending JPH085399A (ja) | 1994-06-20 | 1994-06-20 | 磁気センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH085399A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008524571A (ja) * | 2004-12-17 | 2008-07-10 | エス．エヌ．エール．ルールマン | 電流ループ位置センサ及び同センサを備える回転ベアリング |
| JP2013234939A (ja) * | 2012-05-10 | 2013-11-21 | Alps Electric Co Ltd | 磁気検出装置及び磁気エンコーダ |
| KR20170074992A (ko) * | 2014-10-31 | 2017-06-30 | 알레그로 마이크로시스템스, 엘엘씨 | 타겟 물체의 이동을 감지하기 위한 자기장 센서 |
-
1994
- 1994-06-20 JP JP13730294A patent/JPH085399A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008524571A (ja) * | 2004-12-17 | 2008-07-10 | エス．エヌ．エール．ルールマン | 電流ループ位置センサ及び同センサを備える回転ベアリング |
| JP2013234939A (ja) * | 2012-05-10 | 2013-11-21 | Alps Electric Co Ltd | 磁気検出装置及び磁気エンコーダ |
| KR20170074992A (ko) * | 2014-10-31 | 2017-06-30 | 알레그로 마이크로시스템스, 엘엘씨 | 타겟 물체의 이동을 감지하기 위한 자기장 센서 |
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