JPH10132607A - 磁気エンコーダ - Google Patents

磁気エンコーダ

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JPH10132607A
JPH10132607A JP8291794A JP29179496A JPH10132607A JP H10132607 A JPH10132607 A JP H10132607A JP 8291794 A JP8291794 A JP 8291794A JP 29179496 A JP29179496 A JP 29179496A JP H10132607 A JPH10132607 A JP H10132607A
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clock
phase
circuit
magnetic encoder
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哲郎 桐山
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Mitsutoyo Kiko Co Ltd
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Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
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    • G01D5/2451—Incremental encoders

Abstract

(57)【要約】 【課題】 消費電力低減を図り、長寿命の電池駆動型ハ
ンドツール応用を可能とした磁気エンコーダを提供す
る。 【解決手段】 ピッチλで着磁された第１部材と、これ
に相対移動可能に配置されて第１〜第４のＭＲ素子Ｍa1
〜Ｍb2がλ／４ずつ位相がずれた状態で形成された第２
部材を有し、Ｍa1〜Ｍb2をブリッジ接続して２相正弦波
状信号を出力する検知回路３１を構成する。検知回路３
１の電源及び接地端子には第１のクロックＣＫ１により
間欠的に駆動される電源スイッチ素子Ｓa1〜Ｓb2を介挿
する。検知回路３１の出力信号は、ＣＫ１を用いたサン
プルホールド回路４１ａ，４１ｂによりサンプリング
し、第２のクロックＣＫ２により動作するバイアス回路
４４により間欠的に活性化されるコンパレータ４２ａ，
４２ｂにより２値化する。コンパレータ出力はフリップ
フロップ４３ａ，４３ｂによりホールドする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、相対移動する部
材間の磁気的結合の変化を検出して相対移動量を検出す
る磁気エンコーダに関する。
【０００２】
【従来の技術】相対移動する部材の位置，角度等の検出
を行うエンコーダの一つに、磁気エンコーダがある。磁
気エンコーダの主要部は、図１２に示すように、Ｎ極と
Ｓ極が交互に所定ピッチλで配列形成された第１部材９
１と、この第１部材６１に対して相対移動可能に対向配
置されて相対移動に伴う磁界変化を検出する素子が形成
された第２部材９２とにより構成される。第２部材９２
には例えば、第１〜第４の磁気抵抗（ＭＲ）素子Ｍa1，
Ｍb1，Ｍa2，Ｍb2が第１部材の磁極配列ピッチλとの関
係で順次λ／４（９０°）ずつ位相がずれた状態に配置
される。
【０００３】第２部材９２上の第１〜第４のＭＲ素子Ｍ
a1〜Ｍb2は、図１３に示すように、１８０°位相がずれ
たもの同士を直列接続してブリッジ回路が構成されて、
検知回路９３が構成される。第１〜第４のＭＲ素子Ｍa1
〜Ｍb2は、第１，第２部材９１，９２の相対移動方向
（図１２に矢印ｘで示す変位方向）とは直交する長手方
向に着磁されていて、これらに供給される直流電流と第
１部材９１からの水平方向磁界との相互作用により磁化
が回転し、抵抗値が変化する。磁化の回転角をθ、ＭＲ
素子の固有の抵抗値をΔＲとすると、磁化の回転により
ＭＲ素子ではΔＲ・ｃｏｓ2θなる抵抗値変化が発生す
る。各ＭＲ素子に作用する水平方向磁界の大きさは、相
対移動に応じてピッチλで周期的に変化し、従って回転
角θも周期的に変化するから、第１，第３のＭＲ素子Ｍ
a1，Ｍa2を直列接続した接続ノードには正弦波状信号Ｉ
ＮＡが得られ、第２，第４のＭＲ素子Ｍb1，Ｍb2を直列
接続した接続ノードには、正弦波状信号ＩＮＡとは位相
が９０°ずれた正弦波状信号ＩＮＢが得られる。
【０００４】この様な検知回路９３から得られる２相正
弦波状信号ＩＮＡ，ＩＮＢは、図１３に示すようにコン
パレータ９４ａ，９４ｂによって２相方形波信号ＯＵＴ
Ａ，ＯＵＴＢに変換することができる。この２相方形波
信号ＯＵＴＡ，ＯＵＴＢをカウンタで計数することによ
って、位置、角度等が求められることになる。この様な
ＭＲ素子を用いた磁気エンコーダは、静電容量式や光電
式に比べて、水や切削油等の出力信号に対する影響が小
さく、従って機械加工工場等、耐環境性が要求される用
途に特に優れている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】磁気エンコーダは、電
池駆動型のハンドツール長さ測定器等に利用する場合、
消費電力が大きな問題となる。即ち、検出回路を構成す
るＭＲ素子は、直列接続されて直流電源により駆動電流
が流されるが、例えば一つのＭＲ素子の抵抗を１．５ｋ
Ωとし、印加電圧を１．５Ｖとすると、ブリッジ回路の
総抵抗は１．５ｋΩであるから、流れる電流は１ｍＡに
達する。従って例えば、１６０ｍＡｈの酸化銀ボタン電
池では、僅か１６０時間（約６日半）の寿命しかない。
【０００６】この発明は、上記事情を考慮してなされた
もので、消費電力低減を図り、長寿命の電池駆動型ハン
ドツール応用を可能とした磁気エンコーダを提供するこ
とを目的としている。
【０００７】
【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、Ｎ極とＳ極が所定ピッチで交互に配列形成さ
れた第１部材と、この第１部材に対して相対移動可能に
対向配置されて第１〜第４の磁気抵抗素子が第１部材の
磁極配列ピッチとの関係で順次９０°ずつ位相がずれた
状態で配列形成された第２部材と、この第２部材上の第
１〜第４の磁気抵抗素子の１８０°位相がずれたもの同
士の差動出力を得る回路を構成して前記第１，第２部材
の相対移動に応じて２相正弦波状信号を出力する検知手
段と、この検知手段から得られる２相正弦波状信号から
２相方形波信号を生成する信号処理手段と、この信号処
理手段から得られる２相方形波信号を計数して前記第
１，第２の部材の相対移動量を求める計数手段と、前記
検知手段に一定周波数の第１のクロックにより制御され
て間欠的に直流電源の出力を供給する電源スイッチ手段
とを備えたことを特徴としている。
【０００８】この発明はまた、前記信号処理手段が、前
記検知手段から得られる２相正弦波状信号をそれぞれ前
記第１のクロックによりサンプリングして保持する一対
のサンプルホールド回路と、これらのサンプルホールド
回路の出力をそれぞれ一定の基準電位と比較して２値化
データを得るための、前記第１のクロックに対して位相
遅れを持たせた第２のクロックにより間欠的に活性化さ
れるバイアス回路を持つ一対のコンパレータと、これら
のコンパレータが出力する２値化データをそれぞれ取り
込んで２相方形波信号を出力する一対のフリップフロッ
プとを有することを特徴とする。
【０００９】この発明は更に、前記信号処理手段が、前
記検知手段から得られる２相正弦波状信号をそれぞれ前
記第１のクロックによりサンプリングして保持する一対
のサンプルホールド回路と、これらのサンプルホールド
回路の出力に内挿処理を施して２相方形波信号を出力す
るための、前記第１のクロックに対して位相遅れを持た
せた第２のクロックにより間欠的に活性化される内挿回
路とを有することを特徴とする。
【００１０】この発明は更に、前記サンプルホールド回
路が、その入出力端のいずれか一方に前記第１のクロッ
クにより活性化される増幅手段を有することを特徴とす
る。この発明は更に、前記信号処理手段が、前記検知手
段から得られる２相正弦波状信号をそれぞれ一定の基準
電位と比較して２値化データを得るための前記第１のク
ロックにより間欠的に活性化される一対のコンパレータ
と、これらのコンパレータが出力する２値化データをそ
れぞれ取り込んで２相方形波信号を出力する一対のフリ
ップフロップとを有することを特徴とする。この発明は
更に、前記信号処理手段、計数手段及び電源スイッチ手
段は前記第２部材に搭載され、前記第２部材には更に前
記計数手段の出力を表示する表示手段が搭載されている
ことを特徴とする。
【００１１】この発明によると、電源スイッチによって
ＭＲ素子により構成される検知回路が間欠的に電力供給
されて活性化されるようにしているため、ＭＲ素子に常
時電流が流される従来方式に比べて、間欠動作のための
第１のクロックのデューティ比に比例してＭＲ素子での
消費電流が削減される。従って、電池駆動型のハンドツ
ール長さ測定器等に利用したときに、電池（太陽電池を
含む）の長寿命化が図られる。
【００１２】特にこの発明において、信号処理手段とし
て、検知手段から得られる２相正弦波状信号をそれぞれ
電源スイッチ手段を間欠駆動する第１のクロックにより
サンプリングして保持する一対のサンプルホールド回路
を設けると共に、これらのサンプルホールド回路の出力
を２値化するためのコンパレータとして、間欠的に電源
供給されるバイアス回路を持つものを用いると、コンパ
レータでの電力削減もできる。特に、コンパレータを間
欠動作させる第２のクロックとして、第１のクロックに
対して位相遅れを持たせたものを用いると、サンプリン
グ値が確定するまではコンパレータを非活性状態に保つ
ことができて、電力削減の効果が大きくなる。なお、コ
ンパレータを間欠的に活性化する場合、非活性の間出力
が不定状態になるが、これはコンパレータの出力に常時
オン状態のフリップフロップを設けてコンパレータ出力
を取り込むようにすることで、不都合は回避され、安定
に２相方形波信号を出力することができる。
【００１３】更に、信号処理手段として、サンプルホー
ルド回路の出力に電気的に内挿処理を施して２相正弦波
状信号を得る内挿回路を設ける場合に、この内挿回路を
第１のクロックに対して位相遅れを持たせた第２のクロ
ックにより間欠的に活性化するように構成すること、サ
ンプルホールド回路の入出力端のいずれかに増幅手段を
設ける場合に、この増幅手段を第１のクロックで間欠的
に活性化するように構成することによって、やはり低消
費電力化が図られる。更にまた、この発明において検知
手段を電源スイッチにより間欠駆動することは、２相正
弦波状信号をサンプリングしていることになるから、格
別にサンプルホールド回路を設けなくてもよい。また電
源スイッチを間欠駆動する第１のクロックと別に第２の
クロックを用意することも必ずしも必要ではなく、第１
のクロックで間欠駆動される検知手段の出力を同じ第１
のクロックで間欠的に活性化されるコンパレータで処理
することによって、簡単な構成で低消費電力の信号処理
が可能になる。
【００１４】またこの発明において、信号処理手段、計
数手段及び電源スイッチ手段を第２部材に搭載し、第２
部材に更に計数手段の出力を表示する表示手段を搭載す
ることにより、電池を搭載して長時間の使用を可能とし
た低消費電力のハンドツール長さ測定器等が得られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施例を説明する。図１は、この発明の一実施例に係
る磁気エンコーダの構成を示す。この磁気エンコーダ
は、Ｎ極とＳ極がピッチλで交互に配列形成されて磁気
スケールを構成する第１部材１と、この第１部材１に対
して矢印ｘで示す方向に相対移動可能に対向配置された
第２部材２とから構成される。第２部材２には、第１部
材の磁極が配列されたスケール面に対して所定ギャップ
をもって対向して相対移動に伴う磁界変化を検出するＭ
Ｒ素子が形成された検出ヘッド３、この検出ヘッド３か
ら出力される２相正弦波状信号ＩＮＡ，ＩＮＢを処理し
て２相方形波信号ＯＵＴＡ，ＯＵＴＢを生成する信号処
理回路４、この信号処理回路４から得られる２相方形波
信号を計数するカウンタ５、カウント結果を表示するＬ
ＣＤ等の表示器６、及びこれらの各回路部に直流電力を
供給する電池７が搭載されている。
【００１６】図２は、第１部材１との関係で検出ヘッド
３の要部構成を示す。第１部材１は、前述のようにピッ
チλで着磁されており、これに対して、検出ヘッド３の
要部は、基板２１と、この上に形成された第１〜第４の
ＭＲ素子Ｍa1，Ｍb1，Ｍa2，Ｍb2とから構成される。Ｍ
Ｒ素子Ｍa1，Ｍb1，Ｍa2，Ｍb2は、矢印で示す相対変位
方向ｘとは直交する方向の両端を端子とする細長い抵抗
であって、第１部材１の磁極ピッチλに対して、（λ／
４）ピッチで、即ち順次９０°ずつずれた状態に配列形
成されている。ＭＲ素子Ｍa1，Ｍb1，Ｍa2，Ｍb2は例え
ばスパッタ等による薄膜素子であり、図では省略したが
通常保護膜で全体が覆われる。
【００１７】図３は、検出ヘッド３及び信号処理回路４
の等価回路である。検出ヘッド３の互いに１８０°位相
がずれた第１，第３のＭＲ素子Ｍa1，Ｍa2が直列接続さ
れ、同様に１８０°位相がずれた第２，第４のＭＲ素子
Ｍb1，Ｍb2が直列接続されて、それらの接続ノードを第
１，第２のブリッジ出力端子Ａ，Ｂとするブリッジ構成
の検知回路３１が構成される。この実施例では、この検
知回路３１に間欠的に電池７の電力を供給する電源スイ
ッチとして、各ＭＲ素子の電源端子及び接地端子にアナ
ログスイッチ素子Ｓa1，Ｓa2，Ｓb1，Ｓb2が設けられて
いる。これらのスイッチ素子Ｓa1，Ｓa2，Ｓb1，Ｓb2
は、クロック発生回路４５から出力される一定周波数の
第１のクロックＣＫ１により所定周期で選択的にオン駆
動される。
【００１８】信号処理回路４は、検知回路３１から得ら
れる２相正弦波状信号ＩＮＡ，ＩＮＢをそれぞれクロッ
ク発生器４５からの第１のクロックＣＫ１によりサンプ
リングして保持するスイッチ素子Ｓ3a，Ｓ3bとコンデン
サＣａ，Ｃｂからなる一対のサンプルホールド回路４１
ａ，４１ｂと、これらのサンプリング値を基準電位ＶRE
F と比較して２値化データＤＡ，ＤＢを得る一対のコン
パレータ４２ａ，４２ｂと、これらのコンパレータ４２
ａ，４２ｂが出力する２値化データＤＡ，ＤＢを取り込
んで２相方形波信号ＯＵＴＡ，ＯＵＴＢを出力する一対
のＤタイプフリップフロップ４３ａ，４３ｂとにより構
成される。
【００１９】コンパレータ４２ａ，４２ｂは、クロック
発生器４５から第１のクロックＣＫ１に同期して第１の
クロックＣＫ１より僅かな位相遅れをもって発生される
第２のクロックＣＫ２により間欠的にオン駆動されるア
ナログスイッチＳ４が電源端子に設けられたバイアス回
路４４を有する。即ちコンパレータ４２ａ，４２ｂは、
検知回路３１に僅かに遅れて間欠的に活性化されるよう
になっている。フリップフロップ４３ａ，４３ｂは常時
オンであり、第２のロックＣＫ２によりデータ取り込み
が行われる。
【００２０】この様に構成された磁気エンコーダの動作
を次に説明する。図４は、この磁気エンコーダの概略動
作タイミング図である。検知回路３１からは、第１，第
２部材１，２の相対変位に伴って、前述した動作原理に
より互いに９０°位相がずれた２相の正弦波状信号ＩＮ
Ａ，ＩＮＢが得られる。実際には第１のクロックＣＫ１
によりこれらの２相正弦波状信号ＩＮＡ，ＩＮＢがチョ
ッピングされるが、図４では便宜的に連続的に示してい
る。この２相正弦波状信号ＩＮＡ，ＩＮＢはサンプルホ
ールド回路４１ａ，４１ｂにより第１のクロックＣＫ１
でサンプリングされて、そのサンプリング値ＩＮＡＳ，
ＩＮＢＳがコンパレータ４２ａ，４２ｂにより基準電位
ＶREF と比較されて、基準電位ＶREF を越えるタイミン
グで立ち上がる２値化データＤＡ，ＤＢが得られる。
【００２１】図５は、一方の正弦波状信号ＩＮＡに着目
して、図４の横軸（１周期がピッチλの変位量に対応す
る時間軸）のレンジを拡大して示したものである。第１
のクロックＣＫ１が“Ｈ”の期間に、検知回路３１に電
力が供給され、これにより得られた正弦波状信号ＩＮＡ
がサンプリングされる。第１のクロックＣＫ１が“Ｌ”
になってサンプリング値ＩＮＡＳが確定しその後第２の
クロックＣＫ２が“Ｈ”になる。コンパレータ４２ａ，
４２ｂは、第２のクロックＣＫ２が“Ｈ”の期間のみバ
イアス回路４４が働いて活性化され、サンプリング値Ｉ
ＮＡＳと基準電位ＶREF との比較を行い、基準電位ＶRE
F を越える第２クロックＣＫ２のタイミングで２値化デ
ータＤＡが得られる。この２値化データＤＡは、第２の
クロックＣＫ２の立下がりタイミングでフリップフロッ
プ４３ａに取り込まれて、方形波信号ＯＵＴＡが得られ
る。もう一方の正弦波状信号ＩＮＢ，方形波信号ＯＵＴ
Ｂについても同様である。
【００２２】なお、第１，第２のクロックＣＫ１，ＣＫ
２の周期Ｐは、第１，第２部材１，２の相対変位速度
（スケール摺動速度）との関係で十分小さいことが必要
である。言い換えれば、周期Ｐによって、スケール摺動
速度の最大値が制限される。具体的には、スケール摺動
速度の最大値をｖmax とすると、ｖmax ＜（λ／２）／
Ｐを満たすことが必要であり、この条件を満たすことに
より、誤検出を防止することができる。またこの実施例
の場合、コンパレータ４２ａ，４２ｂを間欠動作させた
ことにより、その出力端が不定状態になる期間が生じる
が、フリップフロップ４３ａ，４３ｂにより２値化デー
タＤＡ，ＤＢをホールドすることにより、２相方形波信
号ＯＵＴＡ，ＯＵＴＢが不安定になることはない。
【００２３】この実施例によると、検知回路３１及びコ
ンパレータ４２ａ，４２ｂの間欠動作により、消費電流
が低減される。その効果を具体的に見積もると、次のよ
うになる。一つのＭＲ素子の抵抗を１．５ｋΩ、印加電
圧を１．５Ｖとすると、従来方式では、ＭＲ素子による
検知回路で１．５Ｖ／１．５ｋΩ＝１０００μＡの電流
が流れる。コンパレータの消費電流を１００μＡとする
と、合計１，１００μＡとなる。
【００２４】これに対しこの実施例の場合、第１のクロ
ックＣＫ１の“Ｈ”期間をＷ１＝１０μｓ、第２のクロ
ックＣＫ２の“Ｈ”期間をＷ２＝１μｓ、両クロックＣ
Ｋ１，ＣＫ２の周期を共にＰ＝１０ｍｓとすると、検知
回路３１での消費電流は従来比がデューティ比Ｗ１／Ｐ
＝１／１０００となり、同様にコンパレータでの消費電
流の従来比はデューティ比Ｗ２／Ｐ＝１／１０，０００
になる。クロック発生回路４５については、カウンタ５
のシステムクロックと同じクロック源を利用すれば、簡
単なディジタル回路のみで実現できるため、ここでの消
費電流は無視できる。またアナログスイッチ素子の消費
電流もＭＲ素子等のそれに比べて無視できるから、この
実施例により大幅な消費電流の低減が図られることが分
かる。
【００２５】以上によりこの実施例によると、電池で長
時間動作させることが可能なハンドツールの長さ測定器
等を実現することができる。また、ＭＲ素子及び検知回
路の電力消費による発熱が抑制されるから、温度に敏感
な測定に有利である。更に、ＭＲ素子及び検知回路の自
己発熱によるドリフトが小さくなり、電源投入後温度が
安定するまで待つことなく測定を開始でき、しかも長時
間安定した精度の測定ができるという効果も得られる。
更にまた、ＭＲ素子に流れる積算電流が減少するから、
ＭＲ素子の耐蝕性も向上する。
【００２６】図３の実施例では、各ＭＲ素子の電源端
子，接地端子にそれぞれアナログスイッチ素子を介在さ
せたが、これはアナログスイッチ素子のオン抵抗が無視
できない場合に、電源側と接地側とに等しくオン抵抗を
入れることでオン抵抗の影響をキャンセルできるという
効果がある。オン抵抗が無視できるならば、電源側また
は接地側いずれか一方にのみアナログスイッチ素子を介
在させることもできる。
【００２７】また、オン抵抗の小さいアナログスイッチ
素子を用いる場合には、図６（ａ）に示すように、電源
側のＭＲ素子Ｍa1，Ｍb1に共通に一つのアナログスイッ
チ素子Ｓ１を設け、同様に接地側のＭＲ素子Ｍa2，Ｍb2
に共通に一つのアナログスイッチ素子Ｓ２を設ける構成
としてもよい。更に、図６（ｂ），（ｃ）示すように、
図６（ａ）のアナログスイッチ素子Ｓ１，Ｓ２の一方を
省略することもできる。
【００２８】図７は、この発明の別の実施例の信号処理
回路４の構成を示す。この実施例は、検知回路３１の出
力段、即ちサンプルホールド回路４１ａ，４１ｂの入力
段に前置増幅器７１ａ，７１ｂをそれぞれ設けた場合で
ある。この場合増幅器７１ａ，７１ｂは、第１のクロッ
クＣＫ１によりオン駆動されるアナログスイッチ素子Ｓ
７により動作するバイアス回路７２を持ち、これにより
間欠的に活性化されるものとする。この様に間欠動作す
る増幅器７１ａ，７１ｂを用いると、これがサンプリン
グ回路の働きをする。また、増幅器７１ａ，７１ｂを設
けたことによる消費電流の増大は、間欠動作により小さ
く抑えられる。増幅器７１ａ，７１ｂをサンプルホール
ド回路４１ａ，４１ｂの出力端子側に設けた場合も同様
の間欠動作型とすることにより、消費電力を抑えること
ができる。
【００２９】上記実施例のコンパレータのみを用いた２
相方形波発生方式は、内挿数が４である。更に高分解能
を実現するためには、コンパレータに代わって内挿回路
が必要になる。図８は、内挿回路８１を用いた実施例で
ある。内挿方式は種々知られているが、代表的な例は、
抵抗分割による方法である。この場合内挿回路８１は、
抵抗アレイと複数のオペアンプ、コンパレータ及びロジ
ック回路で構成される。この様な内挿回路８１の少なく
ともオペアンプ及びコンパレータについて、先の実施例
のコンパレータ４２ａ，４２ｂと同様に、第２のクロッ
クＣＫ２によりオン駆動されるアナログスイッチ素子Ｓ
８で活性化されるバイアス回路８２を持つものとすれ
ば、内挿回路８１での消費電力を抑制することができ
る。この様な内挿回路８１を持つ方式は、図７の実施例
のように増幅器７１ａ，７１ｂを持つ場合にも同様に適
用できる。
【００３０】上記実施例では、４個のＭＲ素子によりブ
リッジ回路を組んで検知回路３１を構成したが、ブリッ
ジ回路を組まない検知方式にも同様にこの発明を適用で
きる。図９はその様な実施例の検知回路３１の構成を示
す。この検知回路３１では、４個のＭＲ素子Ｍa1〜Ｍb2
はそれぞれ電流源Ｉa1〜Ｉb2を介在させて併設されてい
る。ＭＲ素子Ｍa1〜Ｍb2が共通の電源スイッチＳ１によ
り（または別個に用意された電源スイッチにより）間欠
駆動されることは、先の実施例と同様である。そして、
０°，１８０°のＭＲ素子Ｍa1，Ｍa2の出力の差分をと
る差動増幅回路３２ａと、９０°，２７０°のＭＲ素子
Ｍb1，Ｍb2の出力の差分をとる差動増幅回路３２ｂとが
それぞれ設けられる。この実施例の場合、二つの差動増
幅回路３２ａ，３２ｂをも間欠的に活性化すべく、第１
のクロックＣＫ１で駆動される電源スイッチＳ32をもつ
バイアス回路３３が設けられている。
【００３１】図１０は、更に別の実施例である。検知回
路３１は第１のクロックＣＫ１により間欠駆動されるか
ら、これ自身サンプリング回路となっている。従ってこ
の実施例では、別途サンプルホールド回路を設けること
なく、検知回路３１からの２相正弦波状信号ＩＮＡ，Ｉ
ＮＢを直接コンパレータ４２ａ，４２ｂに入力するよう
にしている。また、コンパレータ４２ａ，４２ｂを間欠
的に活性化するためのバイアス回路４４の電源スイッチ
Ｓ４は、第１のクロックＣＫ１により駆動するようにし
ている。コンパレータ４２ａ，４２ｂの出力ＤＡ，ＤＢ
はそれぞれ、先の実施例と同様にフリップフロップに取
り込まれる。この実施例の場合、図５に対応する動作波
形は、図１１のようになる。この実施例によると、サン
プルホールド回路を用いず、クロックも一種類のみで済
むため、信号処理回路は簡単になる。
【００３２】
【発明の効果】以上述べたようにこの発明による磁気エ
ンコーダでは、ＭＲ素子を用いた検知回路を、電源スイ
ッチにより間欠的に電力供給されて活性化されるように
構成することで、ＭＲ素子での消費電流が効果的に低減
される。また、検知回路から出力される２相正弦波信号
を２値化するコンパレータその他の内挿回路を、検知回
路と同期して間欠的に活性化されるように構成すること
により、信号処理回路部の消費電力低減も図られる。従
ってこの発明によれば、電池駆動型のハンドツール長さ
測定器等に利用したときに、電池の長寿命化が図られる
磁気エンコーダが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の一実施例に係る磁気エンコーダの
構成を示す。
【図２】 同実施例の検出ヘッドの構成を示す。
【図３】 同実施例の検出ヘッド及び信号処理回路の回
路構成を示す。
【図４】 同実施例の概略動作タイミング図である。
【図５】 同実施例の拡大した動作タイミング図であ
る。
【図６】 他の実施例の検知回路構成を示す。
【図７】 他の実施例の信号処理回路構成を示す。
【図８】 他の実施例の信号処理回路構成を示す。
【図９】 他の実施例の検知回路構成を示す。
【図１０】 他の実施例の信号処理回路構成を示す。
【図１１】 図１０の実施例の図５に対応する動作タイ
ミング図である。
【図１２】 磁気エンコーダの原理説明図である。
【図１３】 従来の磁気エンコーダの信号処理回路構成
を示す。
【符号の説明】
１…第１部材、２…第２部材、３…検出ヘッド、３１…
検知回路、Ｍa1〜Ｍb2…第１〜第４のＭＲ素子、Ｓa1，
Ｓa2，Ｓb1，Ｓb2…アナログスイッチ素子（電源スイッ
チ）、４１ａ，４１ｂ…サンプルホールド回路、４２
ａ，４２ｂ…コンパレータ、４４…バイアス回路、Ｓ４
…アナログスイッチ素子、４３ａ，４３ｂ…フリップフ
ロップ、４５…クロック発生回路、７１ａ，７１ｂ…増
幅器、７２…バイアス回路、Ｓ７…アナログスイッチ素
子、８１…内挿回路、８２…バイアス回路、Ｓ８…アナ
ログスイッチ素子。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 Ｎ極とＳ極が交互に所定ピッチで配列形
    成された第１部材と、 この第１部材に対して相対移動可能に対向配置されて第
    １〜第４の磁気抵抗素子が第１部材の磁極配列ピッチと
    の関係で順次９０°ずつ位相がずれた状態で配列形成さ
    れた第２部材と、 この第２部材上の第１〜第４の磁気抵抗素子の１８０°
    位相がずれたもの同士の差動出力を得る回路を構成して
    前記第１，第２部材の相対移動に応じて２相正弦波状信
    号を出力する検知手段と、 この検知手段から得られる２相正弦波状信号から２相方
    形波信号を生成する信号処理手段と、 この信号処理手段から得られる２相方形波信号を計数し
    て前記第１，第２の部材の相対移動量を求める計数手段
    と、 前記検知手段に一定周波数の第１のクロックにより制御
    されて間欠的に直流電源の出力を供給する電源スイッチ
    手段とを備えたことを特徴とする磁気エンコーダ。
  2. 【請求項２】 前記検知手段は、前記第１〜第４の磁気
    抵抗素子の１８０°位相がずれたもの同士を直列接続し
    て構成されたブリッジ回路であることを特徴とする請求
    項１記載の磁気エンコーダ。
  3. 【請求項３】 前記検知手段は、前記第１〜第４の磁気
    抵抗素子をそれぞれ電流源を介して併設して、１８０°
    位相がずれたもの同士の差分出力をとる二つの差動回路
    を設けて構成されていることを特徴とする請求項１記載
    の磁気エンコーダ。
  4. 【請求項４】 前記信号処理手段は、 前記検知手段から得られる２相正弦波状信号をそれぞれ
    前記第１のクロックによりサンプリングして保持する一
    対のサンプルホールド回路と、 これらのサンプルホールド回路の出力をそれぞれ一定の
    基準電位と比較して２値化データを得るための、前記第
    １のクロックに対して位相遅れを持たせた第２のクロッ
    クにより間欠的に活性化される一対のコンパレータと、 これらのコンパレータが出力する２値化データをそれぞ
    れ取り込んで２相方形波信号を出力する一対のフリップ
    フロップとを有することを特徴とする請求項１記載の磁
    気エンコーダ。
  5. 【請求項５】 前記信号処理手段は、 前記検知手段から得られる２相正弦波状信号をそれぞれ
    前記第１のクロックによりサンプリングして保持する一
    対のサンプルホールド回路と、 これらのサンプルホールド回路の出力に内挿処理を施し
    て２相方形波信号を出力するための、前記第１のクロッ
    クに対して位相遅れを持たせた第２のクロックにより間
    欠的に活性化される内挿回路とを有することを特徴とす
    る請求項１記載の磁気エンコーダ。
  6. 【請求項６】 前記サンプルホールド回路はその入出力
    端のいずれか一方に前記第１のクロックにより活性化さ
    れる増幅手段を有することを特徴とする請求項４または
    ５に記載の磁気エンコーダ。
  7. 【請求項７】 前記信号処理手段は、 前記検知手段から得られる２相正弦波状信号をそれぞれ
    一定の基準電位と比較して２値化データを得るための前
    記第１のクロックにより間欠的に活性化される一対のコ
    ンパレータと、 これらのコンパレータが出力する２値化データをそれぞ
    れ取り込んで２相方形波信号を出力する一対のフリップ
    フロップとを有することを特徴とする請求項１記載の磁
    気エンコーダ。
  8. 【請求項８】 前記信号処理手段、計数手段及び電源ス
    イッチ手段は前記第２部材に搭載され、前記第２部材に
    は更に前記計数手段の出力を表示する表示手段が搭載さ
    れていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項
    に記載の磁気エンコーダ。
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