JPS60233516A - Transducer - Google Patents

Transducer

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Publication number
JPS60233516A
JPS60233516A JP8879484A JP8879484A JPS60233516A JP S60233516 A JPS60233516 A JP S60233516A JP 8879484 A JP8879484 A JP 8879484A JP 8879484 A JP8879484 A JP 8879484A JP S60233516 A JPS60233516 A JP S60233516A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transducer
data
magnetic
section
detection plate
Prior art date
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Pending
Application number
JP8879484A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koichi Yaita
矢井田 光一
Yoshio Kushihashi
櫛橋 義雄
Kiyokazu Yoshimura
吉村 喜代和
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.)
Omron Corp
Original Assignee
Tateisi Electronics Co
Omron Tateisi Electronics Co
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.)
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Publication date
Application filed by Tateisi Electronics Co, Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Tateisi Electronics Co
Priority to JP8879484A priority Critical patent/JPS60233516A/en
Publication of JPS60233516A publication Critical patent/JPS60233516A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

PURPOSE:To write optionally data corresponding to a slit after assembling a transducer by writing two period data of a different phase different at a prescribed pitch in a detecting plate which moves in accordance with a rotation of an object, and detecting said data. CONSTITUTION:Two period data of different phase differences are written at a prescribed pitch through magnetic heads 22a, 22b in a rotary plate 21 of ferrite, etc. which rotates in accordance with rotation of an object to be detected and can magnetize a magnetic material. These data are read by magneto-resistance elements 25a, 25b, etc., and an encoded signal is outputted through waveform circuits 28, 29. According to this constitution, data corresponding to a slit of a rotary encoder can be written optionally after assembling a transducer, and a transducer which can change easily resolution and a rotational angle to match a control system is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は被検知体の回転角や回転数又は直線的な変位や
方向をデジタル信号に変換するトランスデユーサに関す
るものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a transducer that converts a rotational angle, rotational speed, or linear displacement or direction of a detected object into a digital signal.

従来技術とその問題点 従来のトランスデユーサ、例えばロータリーエンコーダ
は第6図に示すようにシャフト1に固定され、円周上に
所定の明暗パターンが形成された回転スリット2に発光
ダイオード等の投光素子3゜4を対向させて配置し、夫
々の発光ダイオード3゜4あ位置に対向した切欠基を有
する固定スリット5を介して対応する二つの受光素子6
,7を配置していた。そしてシャフト1を回転させて投
光素子3,4からの光信号をスリット2.5を介して受
光し、夫々の受光素子6,7の出力を増幅器8゜9によ
って増幅し、更に波形整形回路10.11により波形整
形することによってA、B二相の出力としていた。
Prior art and its problems A conventional transducer, for example a rotary encoder, is fixed to a shaft 1 as shown in Fig. 6, and a light emitting diode or the like is projected through a rotating slit 2 with a predetermined bright and dark pattern formed on the circumference. The optical elements 3゜4 are arranged facing each other, and two corresponding light receiving elements 6 are connected through a fixed slit 5 having a notch base facing each other at the position of each light emitting diode 3゜4.
, 7 were placed. Then, the shaft 1 is rotated to receive the optical signals from the light emitting elements 3 and 4 through the slits 2.5, and the outputs of the respective light receiving elements 6 and 7 are amplified by the amplifiers 8.9, and then sent to the waveform shaping circuit. By performing waveform shaping according to 10.11, two-phase outputs were obtained, A and B.

このようなロータリーエンコーダによれば、第7図に示
すように回転スリット2と固定スリット5及び受光素子
6,7の受光領域を配置しておくことにより、波形整形
回路10.11の出力A。
According to such a rotary encoder, by arranging the rotating slit 2, the fixed slit 5, and the light receiving areas of the light receiving elements 6 and 7 as shown in FIG. 7, the output A of the waveform shaping circuit 10.11.

Bをシャフト1の回転方向に対応させて位相の異なる出
力として取り出すことが可能である。いま固定スリット
のスリット幅をpとすれば、受光素子6,7間のピンチ
をrlpf p/2 (nは正整数)に設定することに
より二つの波形整形回路10゜11からシャフト1の回
転方向に対応して夫々90゜位相が進み、又は遅れる二
相の出力A、Bを得ることが可能となる。この位相差に
より方向の検出が可能となり、そのパルス数に応じて被
検知体の回転数や回転角が検知でき、リニアエンコーダ
の場合には変位量を検出することが可能である。
B can be extracted as outputs with different phases in correspondence with the rotational direction of the shaft 1. Now, if the slit width of the fixed slit is p, then by setting the pinch between the light receiving elements 6 and 7 to rlpf p/2 (n is a positive integer), the rotational direction of the shaft 1 can be adjusted from the two waveform shaping circuits 10° 11. It is possible to obtain two-phase outputs A and B whose phases lead or lag by 90°, respectively. This phase difference makes it possible to detect the direction, and depending on the number of pulses, it is possible to detect the rotation speed and rotation angle of the object to be detected, and in the case of a linear encoder, it is possible to detect the amount of displacement.

しかるに近年の制御システムの多様化に伴いエンコーダ
も多様性が要求されており、シャフト1の回転軸の分解
能も夫々の制御システムに合わせたエンコーダが要求さ
れている。このためエンコーダの分解能を向上させると
共に種々の分解能を有するエンコーダを多種類準備して
おく必要があった。ところが回転スリット2の明暗部は
金属のエツチングやガラス板の蒸着によって構成されて
いるが、この明暗のピンチやAB間のピッチ幅は幾何学
的に決定されるため製造に多くのプロセスを要し、容易
に変更することができなかった。又回転スリット2はシ
ャフト1に、固定スリット5はエンコーダの筐体に夫々
非常に精密な組立技術によって固定されているためこれ
らのスリットを容易に取り替えることができず、スリッ
トのみの交換によって種々の制御システムへの分解能の
要望を満たすことができないという問題点があった。
However, with the diversification of control systems in recent years, encoders are also required to be more diverse, and encoders are required whose resolution of the rotational axis of the shaft 1 is matched to each control system. For this reason, it is necessary to improve the resolution of the encoder and to prepare many types of encoders having various resolutions. However, the bright and dark parts of the rotating slit 2 are constructed by metal etching and glass plate vapor deposition, but the pinch between bright and dark parts and the pitch width between AB are determined geometrically, so many processes are required for manufacturing. , could not be easily changed. Furthermore, since the rotating slit 2 is fixed to the shaft 1 and the fixed slit 5 to the encoder housing using extremely precise assembly techniques, these slits cannot be easily replaced, and various problems can be achieved by replacing only the slits. There was a problem in that it was not possible to meet the resolution requirements for the control system.

発明の目的 本発明はこのような従来のロータリーエンコーダやリニ
アエンコーダ等のトランスデユーサの問題点に鑑みてな
されたものであって、トランスデユーサを組立てた後に
スリットに対応するデータを任意に書き込むことができ
、制御システムに合わせて容易に分解能や回転角度を変
更することができるトランスデユーサを提供するもので
ある。
Purpose of the Invention The present invention has been made in view of the problems of conventional transducers such as rotary encoders and linear encoders. The purpose of the present invention is to provide a transducer that can easily change the resolution and rotation angle according to the control system.

発明の構成と効果 本発明は物体の運動に対応して運動する検知板からの信
号に基づいて電気信号を得るトランスデユーサであって
、検知板の検知面に所定のピッチで相異なる位相差を持
った二つの周期的なデータを書込むデータ書込部と、デ
ータ書込部によって検知板に書込まれた二相のデータを
検知する第1゜第2の読取部と、第1.第2の読取部の
出力を波形整形する第1.第2の波形整形回路と、を具
備することを特徴とするものである。
Structure and Effects of the Invention The present invention is a transducer that obtains an electrical signal based on a signal from a detection plate that moves in response to the movement of an object, and in which the detection surface of the detection plate has different phase differences at a predetermined pitch. a data writing section that writes two periodic data having a 1.degree. The first waveform shaping the output of the second reading section. A second waveform shaping circuit is provided.

このような特徴を有する本発明によれば、検知板を有す
るトランスデユーサを機械的に構成した後、その使用状
態に合わせて相異なる位相差を持った二相の周期的なデ
ータを書込むことによって、それが用いられるシステム
に合わせて容易に分解能や回転角度を変更することがで
きるトランスデユーサとすることができる。従って検知
板を仕様に合わせて多数準備しておく必要がなく、少品
種で種々のシステムに対応することができるトランスデ
ユーサを得ることが可能である。
According to the present invention having such characteristics, after mechanically configuring a transducer having a detection plate, two-phase periodic data having different phase differences is written in accordance with the usage state of the transducer. This makes it possible to create a transducer whose resolution and rotation angle can be easily changed in accordance with the system in which it is used. Therefore, there is no need to prepare a large number of detection plates according to specifications, and it is possible to obtain a transducer that can be used in a variety of systems with a small number of products.

実施例の説明 第1図は本発明の一実施例を示すロータリーエンコーダ
の基本的な構成を示すブロック図である。
DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS FIG. 1 is a block diagram showing the basic configuration of a rotary encoder according to an embodiment of the present invention.

本図においてシャフト20は図示しない被検知物体の回
転に対応して回転するもので、その軸に一体に検知板で
ある回転板21が設けられる。この回転板21は磁性体
が着磁できる材料、例えばフェライト等によって表面処
理が成された回転板を用いる。そしてこの回転板21の
表面の一端には図示のように回転板21の直径方向に二
つの磁気ヘッド22a、22bを配置する。磁気ヘッド
22a、、22bは夫々A相書込回路23及びB和書、
込回路24に接続されており、それらの出力によって回
転板21に環状に着磁するものである。そしてこの回転
板21の磁気ヘッド22 a、22 bの夫々同一円周
上に着磁状態を検知する磁気検出素子、例えば磁気抵抗
素子25a、25bが配置される。これらの磁気抵抗素
子25a、25bの出力は増幅器26.27を介して波
形整形回路28.29に伝えられ、波形整形がされて方
形波信号がA、B二相の出力として取出される。
In this figure, a shaft 20 rotates in response to the rotation of an object to be detected (not shown), and a rotary plate 21, which is a detection plate, is integrally provided on the shaft. The rotary plate 21 is a rotary plate whose surface has been treated with a material capable of magnetizing a magnetic substance, such as ferrite. At one end of the surface of the rotating plate 21, two magnetic heads 22a and 22b are arranged in the diametrical direction of the rotating plate 21, as shown in the figure. The magnetic heads 22a, 22b have an A-phase writing circuit 23 and a B-phase writing circuit 23, respectively.
The rotating plate 21 is annularly magnetized by their output. Magnetic detection elements, such as magnetoresistive elements 25a and 25b, for detecting the magnetized state are arranged on the same circumference of the magnetic heads 22a and 22b of the rotating plate 21, respectively. The outputs of these magnetoresistive elements 25a and 25b are transmitted to waveform shaping circuits 28 and 29 via amplifiers 26 and 27, where the waveforms are shaped and square wave signals are taken out as two-phase A and B outputs.

ここで磁気抵抗素子25a、25bの最小検出幅W m
 i nは、このロータリーエンコーダの最大分解能、
即ち一回転に対して得られる最大パルス数をN max
とすると、πR/Nmaxとして表される(但しRは着
磁される環の半径)。磁気抵抗素子25a、25bは磁
気書込みにより着磁の位相をずらせればよいので任意の
ピッチで配置することができる。そして今A相書込回路
23及びB和書込回路24より磁気ヘッド22a、22
bを用いて第2図に示すように着磁を行ったものとする
Here, the minimum detection width W m of the magnetoresistive elements 25a and 25b
i n is the maximum resolution of this rotary encoder,
In other words, the maximum number of pulses that can be obtained per revolution is N max
Then, it is expressed as πR/Nmax (where R is the radius of the ring to be magnetized). The magnetoresistive elements 25a and 25b can be arranged at an arbitrary pitch by simply shifting the phase of magnetization by magnetic writing. Now, from the A phase write circuit 23 and the B sum write circuit 24, the magnetic heads 22a and 22
Assume that magnetization is performed using b as shown in FIG.

ここでは回転板2Iの環状の着磁状態を図示のように直
線状に引き伸ばして表現している。こうすれば磁気抵抗
素子25a、25bが図示の位置にある場合には、夫々
の磁気抵抗素子25a、25bによって着磁状態を検知
し、増幅器26.27によって増幅すれば第3図(al
、 (blに示す波形が得られる。これらの出力を波形
整形回路28.29で波形整形することによって第3図
(C1,(d)に示すように位相が90’ずれた出力を
得ることが可能となる。そして従来のロータリーエンコ
ーダと同じく回転方向が異なれば位相差が逆転するので
回転方向を検出することが可能である。
Here, the annular magnetized state of the rotary plate 2I is expressed by stretching it into a straight line as shown. In this way, when the magnetoresistive elements 25a and 25b are at the positions shown in the figure, the magnetized state is detected by the magnetoresistive elements 25a and 25b, and amplified by the amplifiers 26 and 27, as shown in FIG.
, (The waveforms shown in bl are obtained.By shaping these outputs with waveform shaping circuits 28 and 29, it is possible to obtain outputs with a phase shift of 90' as shown in Figure 3 (C1, (d)). As with conventional rotary encoders, if the rotation direction is different, the phase difference is reversed, so it is possible to detect the rotation direction.

又最大分解能N waxの騒の分解能Nで足りるロータ
リーエンコーダの場合には、第4図に示す着磁状態にお
いて二つの磁気抵抗素子25a、25bの着磁ピッチ差
Xnは次式 によって与えられる。従って任意の分解能数Nに対して
この関係を保ちなから着磁ピッチ差Xnを変えることに
よって波形整形回路28.29より90’の位相差を得
ることができる。例えばN maxが10000でW 
m i nが10μ鞘のエンコーダの場合に、2000
の分解能が必要であれば着磁ピッチ差Xnは(11式よ
り25μmとなる。従って着磁ピッチ差Xnを25μm
とすれば、2000の分解能数で位相差90゜のエンコ
ーダを得ることが可能である。こうすれば第5図(a)
、 (b)に示すように増幅器26.27より90°位
相の異なる信号が得られ、波形整形回路28.29によ
り波形整形することによって方形波出力を得ることがで
きる。このように本発明によれば任意の分解能のエンコ
ーダを得ることが可能であり、又必要に応じて任意の位
相差を得ることができる。
Further, in the case of a rotary encoder in which a resolution N equal to the maximum resolution Nwax is sufficient, the magnetization pitch difference Xn between the two magnetoresistive elements 25a and 25b in the magnetized state shown in FIG. 4 is given by the following equation. Therefore, by changing the magnetization pitch difference Xn while maintaining this relationship for any resolution number N, a phase difference of 90' can be obtained from the waveform shaping circuits 28 and 29. For example, if N max is 10000, W
When min is an encoder with a 10μ sheath, 2000
If a resolution of
If so, it is possible to obtain an encoder with a resolution of 2000 and a phase difference of 90°. In this way, Figure 5(a)
, As shown in (b), signals having a phase difference of 90° are obtained from the amplifiers 26 and 27, and a square wave output can be obtained by shaping the waveforms using the waveform shaping circuits 28 and 29. As described above, according to the present invention, it is possible to obtain an encoder with arbitrary resolution, and it is also possible to obtain an arbitrary phase difference as required.

尚本実施例ではA、B相用に各1個の磁気抵抗素子を用
いて着磁状態を検知している。ところで最大分解能を上
げる場合には磁気抵抗素子の最小検出幅W m f n
を小さくする必要があるが、検出信号が小さくなれば複
数の磁気抵抗素子を並列に用いてその出力を加算して増
幅することによってSN比のよい出力を得ることが可能
である。
In this embodiment, one magnetoresistive element is used for each of the A and B phases to detect the magnetized state. By the way, when increasing the maximum resolution, the minimum detection width of the magnetoresistive element W m f n
However, if the detection signal becomes small, it is possible to obtain an output with a good S/N ratio by using a plurality of magnetoresistive elements in parallel and adding and amplifying their outputs.

更に本実施例では磁気を用いて任意に書換え可能なロー
タリーエンコーダを構成したが、本発明はリニアエンコ
ーダにもそのまま通用することができ、又磁気記録に限
らず光で記録再往することによってエンコーダを構成す
ることも可能である。
Furthermore, in this embodiment, a rotary encoder that can be arbitrarily rewritten using magnetism is constructed, but the present invention can also be applied to a linear encoder as it is, and is not limited to magnetic recording. It is also possible to configure

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の−・実施例を示すロータリーエンコー
ダの基本的な構成を示すブロック図、第2図は最小のピ
ッチで着磁した場合の着磁状態と磁気抵抗素子の関係を
示す図、第3図はそのときに得られる各部の波形を示す
波形図、第4図は最大分解能の×の分解能を有する場合
の着磁状態を示す図であり、第5図はそのときに得られ
る各部の波形を示す波形図、第6図は従来のロータリー
エンコーダの一例を示す図、第7図はそのスリットの位
置関係を示す図である。 20−−−一・・−シャフト 21−−−−一回転板 
22a。 22b・−−−−−一磁気ヘッド 23−・−・A相書
込回路24−−−−−−− B和書込回路 25 a 
、25 b−−−−−一磁気抵抗素子 26 、 27
−−−−−−増幅回路 28゜29−・・−・・−波形
整形回路 第1図 26 第2図 第3図
Fig. 1 is a block diagram showing the basic configuration of a rotary encoder according to an embodiment of the present invention, and Fig. 2 is a diagram showing the relationship between the magnetized state and the magnetoresistive element when magnetized at the minimum pitch. , Figure 3 is a waveform diagram showing the waveforms of each part obtained at that time, Figure 4 is a diagram showing the magnetized state when the maximum resolution is x, and Figure 5 is a diagram showing the magnetized state obtained at that time. FIG. 6 is a diagram showing an example of a conventional rotary encoder, and FIG. 7 is a diagram showing the positional relationship of its slits. 20---One...-Shaft 21---One rotating plate
22a. 22b-----One magnetic head 23-----A phase write circuit 24---B sum write circuit 25 a
, 25 b - - - Magnetoresistive element 26 , 27
-------Amplification circuit 28゜29-...-Waveform shaping circuit Fig. 1 26 Fig. 2 Fig. 3

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)物体の運動に対応して運動する検知板からの信号
に基づいて電気信号を得るトランスデユーサにおいて、 前記検知板の検知面に所定のピッチで相異なる位相差を
持った二つの周期的なデータを書込むデータ書込部と、 前記データ書込部によって検知板に書込まれた二相のデ
ータを検知する第1.第2の読取部と、前記第1.第2
の読取部の出力を波形整形する第1.第2の波形整形回
路と、を具備することを特徴とするトランスデユーサ。
(1) In a transducer that obtains an electrical signal based on a signal from a detection plate that moves in response to the movement of an object, two periods having different phase differences at a predetermined pitch are provided on the detection surface of the detection plate. a data writing section that writes the data, and a first section that detects the two-phase data written on the detection plate by the data writing section. a second reading section; and the first reading section. Second
The first step is to waveform shape the output of the reading section. A transducer comprising: a second waveform shaping circuit.
(2)前記検知板は磁性体が着磁される磁気材料によっ
て構成され、、前記データ書込部は磁気データを書込む
磁気ヘッドを有し、前記第1.第2の読取部は検知板に
書込まれた磁気データを検知する磁気検知素子を有する
ものであることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
のトランスデユーサ。
(2) The detection plate is made of a magnetic material to which a magnetic body is magnetized, the data writing section has a magnetic head for writing magnetic data, and the first... 2. The transducer according to claim 1, wherein the second reading section has a magnetic detection element that detects magnetic data written on the detection plate.
(3)前記検知板は物体の運動に対応して回転するシャ
フトに設けられた回転板であり、回転量に対応した出力
を得るものであることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載のトランスデユーサ。
(3) The detection plate is a rotary plate provided on a shaft that rotates in response to the movement of an object, and obtains an output corresponding to the amount of rotation.
Transducer as described in section.
JP8879484A 1984-05-02 1984-05-02 Transducer Pending JPS60233516A (en)

Priority Applications (1)

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JP8879484A JPS60233516A (en) 1984-05-02 1984-05-02 Transducer

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JPS60233516A true JPS60233516A (en) 1985-11-20

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JP (1) JPS60233516A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63157015A (en) * 1986-12-22 1988-06-30 Okuma Mach Works Ltd Magnetic encoder device
JPS6463809A (en) * 1987-09-03 1989-03-09 Yamaha Corp Position detector
JPH02183115A (en) * 1989-01-10 1990-07-17 Tamagawa Seiki Co Ltd Resolutions varying type rotational position detector
JP2009192263A (en) * 2008-02-12 2009-08-27 Denso Corp Rotation detection device

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