JPS61114125A - Magnetic encoder - Google Patents
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- JPS61114125A JPS61114125A JP23504984A JP23504984A JPS61114125A JP S61114125 A JPS61114125 A JP S61114125A JP 23504984 A JP23504984 A JP 23504984A JP 23504984 A JP23504984 A JP 23504984A JP S61114125 A JPS61114125 A JP S61114125A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は角度や位置の検出ができる磁気エンコーダ、特
に磁気抵抗素子を用いるタイプの磁気エンコーダに関す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a magnetic encoder capable of detecting angle and position, and particularly to a type of magnetic encoder using a magnetoresistive element.
これら磁気エンコーダにあっては所望の磁気媒体に設け
た磁気マークを読み取るため磁気抵抗素子から成るブリ
ッジ回路を具備した磁気ヘッドが用いられる。These magnetic encoders use a magnetic head equipped with a bridge circuit consisting of a magnetoresistive element in order to read magnetic marks provided on a desired magnetic medium.
磁気マークは一般には媒体の表面に直角又は平行に、一
定の間隔で、且つ磁化方向が交互に逆向きとなるように
設けられている。The magnetic marks are generally provided at regular intervals perpendicularly or parallel to the surface of the medium, and the magnetization directions are alternately opposite.
而して、従来公知のブリッジ回路に於ては、この磁気マ
ークを読み取るため、磁気スケールに沿って磁気マーク
の間隔λの2又はその奇数倍の間隔を隔てて配列されて
いる四個の磁気抵抗素子が用いられており、これにより
磁気エンコーダが磁気スケールに沿って相対的に移動す
る際、1目盛、即ち磁気マークの中心間の間隔λに相当
する距離を移動する都度、1サイクルの出力信号が得ら
れ、更にこれから1又は2パルスの出力信号が得られる
よう構成されている。In the conventionally known bridge circuit, in order to read this magnetic mark, four magnetic units are arranged along the magnetic scale at intervals of 2 or an odd multiple of the interval λ between the magnetic marks. A resistive element is used, so that when the magnetic encoder moves relative to the magnetic scale, one cycle of output is generated each time the magnetic encoder moves through a distance corresponding to one division, that is, the distance λ between the centers of the magnetic marks. A signal is obtained from which an output signal of one or two pulses is obtained.
而して、磁気マークの間隔λを可能な限り小さくし、磁
気マークを高密度で設ければ、磁気スケールの分解能は
高まるが、磁気マークの間隔λを小さくしようとすると
磁力が弱くなって磁気マークの検出が困難となるので、
この方法で分解能を高めるには限界がある。Therefore, if the interval λ between the magnetic marks is made as small as possible and the magnetic marks are provided at a high density, the resolution of the magnetic scale will increase, but if you try to reduce the interval λ between the magnetic marks, the magnetic force will weaken and the magnetic This makes it difficult to detect marks.
There are limits to how much resolution can be improved with this method.
従って、1目盛を移動する際、10パルス乃至数10パ
ルス、若しくはそれ以上の高密度で出力信号が得られれ
ば好都合である。Therefore, it is convenient if an output signal can be obtained at a high density of 10 pulses to several tens of pulses or more when moving one scale.
又、従来公知の磁気ヘッドに於ては、磁気スケ−ルの移
動方向を識別するため、所謂人相及びB相用として二組
のブリッジ回路が用いられているが、この方式では回転
方向の識別は可能なものの、使用する磁気抵抗素子数が
倍増しても分解能は高められないから、用いられる磁気
抵抗素子の数が多い割には得られる信号パルス数が少な
いという問題があった。In addition, in conventionally known magnetic heads, two sets of bridge circuits are used for the so-called human phase and B phase in order to identify the direction of movement of the magnetic scale. Although identification is possible, the resolution cannot be improved even if the number of magnetoresistive elements used is doubled, so there is a problem that the number of signal pulses obtained is small compared to the large number of magnetoresistive elements used.
本発明は叙上の観点に立って為されたものであり、その
目的とするところは、1磁気マーク当り少なくとも10
個乃至数10個、場合によっては数百間程度の磁気抵抗
素子が使用でき、bつ使用する磁気抵抗素子と同数の出
力パルスが得られる高分解能の磁気エンコーダを提供す
ることにある。The present invention has been made based on the above-mentioned viewpoint, and its object is to provide at least 10
It is an object of the present invention to provide a high-resolution magnetic encoder that can use up to several tens of magnetoresistive elements, or even several hundred in some cases, and can obtain the same number of output pulses as the number of b magnetoresistive elements used.
而して、この目的は、以下図面により詳細に説明する複
合ブリッジ回路を採用することにより容易に達成される
ものである。This object can be easily achieved by employing a composite bridge circuit, which will be explained in detail below with reference to the drawings.
第1図は本発明にかかる磁気エンコーダの一実施例、特
に磁気抵抗素子の配置とその結合方法を示す回路図、第
2図及び第3図は上記磁気エンコーダで用いる複合ブリ
ッジ回路を構成する磁気抵抗素子の抵抗変化を示す線図
、第4図は上記複合ブリッジ回路を構成する一つの電路
に設けた中間端子の出力電圧を示す線図、第5図乃至第
14図はそれぞれ上記複合ブリッジ回路の出力側に接続
される10個の比較回路の出力を示すパルス波形図、第
15図乃至第24図はそれぞれ上記比較回路の後段に接
続される10個のアンドゲートの出力を示すパルス波形
図、第25図はブリッジ回路と磁気スケールの相対関係
位置を示すアンプダウンカウンタの駆動回路の出力を示
すパルス波形図、第26図は第1図に示した磁気エンコ
ーダの一部変更実施例を示す部分回路図、第27図は複
合ブリッジ回路を実装した回路素子の正面図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of the magnetic encoder according to the present invention, in particular the arrangement of magnetoresistive elements and their coupling method, and FIGS. 2 and 3 are magnetic 4 is a diagram showing the resistance change of a resistive element, FIG. 4 is a diagram showing the output voltage of an intermediate terminal provided in one electric path constituting the above composite bridge circuit, and FIGS. 5 to 14 are diagrams showing the above composite bridge circuit, respectively. Figures 15 to 24 are pulse waveform diagrams showing the outputs of the 10 AND gates connected to the latter stages of the comparison circuits, respectively. , FIG. 25 is a pulse waveform diagram showing the output of the drive circuit of the amplifier down counter showing the relative position of the bridge circuit and the magnetic scale, and FIG. 26 shows a partially modified embodiment of the magnetic encoder shown in FIG. 1. The partial circuit diagram, FIG. 27, is a front view of a circuit element implementing a composite bridge circuit.
以下、第1図から順次説明する。The explanation will be given below in order starting from FIG.
第1図中、1は、磁気マーク2.2′を有する磁気スケ
ール、3は定電圧電源、4は磁気マーク検出回路を構成
する複合ブリッジ回路、5は複合ブリッジ回路4の出力
信号に基づき、磁気スケール1と磁気マーク検出回路4
の相対関係位置を判別する回路、6は数字表示器7とア
ンプダウン力ウンタ8とから成る位置表示器である。In FIG. 1, 1 is a magnetic scale having magnetic marks 2, 2', 3 is a constant voltage power supply, 4 is a composite bridge circuit constituting a magnetic mark detection circuit, and 5 is based on the output signal of the composite bridge circuit 4. Magnetic scale 1 and magnetic mark detection circuit 4
6 is a position indicator consisting of a numeric indicator 7 and an amplifier down power counter 8.
而して、本実施例に於ては、複合ブリッジ回路4は10
個の磁気抵抗素子10乃至19(以下、その一つを11
で示す。)と、−組の基準抵抗9.9′とにより構成さ
れており、位置判別回路5は、比較回路20乃至29(
以下、その一つを21で示す。)、アンドゲート30乃
至39(以下、その一つを31で示す。)、フリップフ
ロップ40乃至49(以下、その一つを41で示す。)
及びアップダウンカウンタ8の駆動回路50から成り、
更に駆動回路50は、オアゲート51、フリップフロッ
プ52.53.54.56、アンドゲート57.58並
びにモノステーブルエレメント58.59から成る。Therefore, in this embodiment, the composite bridge circuit 4 has 10
magnetoresistive elements 10 to 19 (hereinafter, one of them is 11
Indicated by ) and - set of reference resistors 9.9', and the position discrimination circuit 5 is composed of comparison circuits 20 to 29 (
One of them is shown below as 21. ), AND gates 30 to 39 (hereinafter, one of them is indicated by 31), flip-flops 40 to 49 (hereinafter, one of them is indicated by 41).
and a drive circuit 50 for the up/down counter 8,
Furthermore, the drive circuit 50 consists of an OR gate 51, flip-flops 52, 53, 54, 56, an AND gate 57, 58 and a monostable element 58, 59.
磁気マーク2.2′は、磁気スケール1を形成する媒体
を、その表面に垂直に、且つ交互に逆方向に、所望のピ
ッチλを以て磁化して形成するものである。従って、そ
の中心間距離はλであり、N極とS極とが交互に現れる
ことになる。The magnetic marks 2.2' are formed by magnetizing the medium forming the magnetic scale 1 perpendicularly to its surface and alternately in opposite directions with a desired pitch λ. Therefore, the center-to-center distance is λ, and north and south poles appear alternately.
又、以下の説明では、磁気マーク検出回路4は固定され
ており、磁気スケール1が図中左右に移動するものとし
て説明する。In the following description, it is assumed that the magnetic mark detection circuit 4 is fixed and the magnetic scale 1 moves left and right in the figure.
これら磁気抵抗素子10乃至19は、いずれも磁気抵抗
効果を示す合金により公知の方法で図示されていない適
宜の絶縁体表面に形成されるものであり、磁気スケール
1と対置されており、而して、磁気スケール1の磁気マ
ークが設けられたトランクに沿って、磁気マークのピッ
チλの10分の1の間隔で図示されているように番号順
に排列され、磁気スケール1が移動するときはその移動
量λ当り1回の割合で順次輪番的に磁化されるようにな
っており、又、磁気抵抗素子10と15.11と16.
12と17.13と18.14と19とはそれぞれ直列
に接続されていて、それらの接続部には中間端子a、b
。These magnetoresistive elements 10 to 19 are all formed on the surface of an appropriate insulator (not shown) by a known method using an alloy exhibiting a magnetoresistive effect, and are opposed to the magnetic scale 1. The magnetic marks of the magnetic scale 1 are arranged along the trunk on which the magnetic marks are provided, as shown in the figure, at intervals of 1/10 of the pitch λ of the magnetic marks, and when the magnetic scale 1 moves, The magnetoresistive elements 10, 15, 11, 16.
12, 17, 13, 18, 14, and 19 are connected in series, and intermediate terminals a and b are connected to their connection parts.
.
c、d及びeが設けられている。c, d and e are provided.
これらの磁気抵抗素子10乃至19の抵抗値は、いずれ
も素子が磁気マークの中間にあって全(磁化されていな
いときはR1磁気マークの真上にあって最大に磁化され
ているときはrであるとする。The resistance values of these magnetoresistive elements 10 to 19 are all the same when the element is located in the middle of the magnetic marks (when it is not magnetized, it is directly above the R1 magnetic mark, and when it is fully magnetized, it is r). Suppose there is.
ここでは、通寓、 R>>r である。Here, Tongfeng, R>>r It is.
従って、磁気スケール1が例えば図中右方に移動し、磁
気マーク検出回路4との相対関係位置が変化すると、こ
れらの磁気抵抗素子10乃至19の抵抗は最大値Rと最
小値rの間で周期的に変動することとなる。Therefore, when the magnetic scale 1 moves, for example, to the right in the figure and its relative position with the magnetic mark detection circuit 4 changes, the resistance of these magnetoresistive elements 10 to 19 will vary between the maximum value R and the minimum value r. It will fluctuate periodically.
第2図及び第3図には、これらの磁気抵抗素子10及び
15の抵抗の変化状態が示しである。FIGS. 2 and 3 show how the resistances of these magnetoresistive elements 10 and 15 change.
これらの図の横軸はλを単位として磁気スケールlの移
動距離を示すものであり、縦軸は各磁気抵抗素子の抵抗
値を示すものである。In these figures, the horizontal axis indicates the moving distance of the magnetic scale l in units of λ, and the vertical axis indicates the resistance value of each magnetoresistive element.
然るときは、これらの磁気抵抗素子10及び15の間の
接続端子aの電位は第4図に示す如(に変化することと
なる。In such a case, the potential of the connecting terminal a between these magnetoresistive elements 10 and 15 will change as shown in FIG.
而して、ここでは、 ■I ”2Vo R/ (R+r) ■2−2Vo r/ (R+r) である。Therefore, here, ■I”2Vo R/ (R+r) ■2-2 Vo r/ (R+r) It is.
而して磁気抵抗素子10乃至19のピンチはλ/10で
あるから、それらの抵抗変化と、他の中間端子b、c、
d及びeの電圧変化は第2図乃至第4図から直ちに類推
されよう。Since the pinch of the magnetoresistive elements 10 to 19 is λ/10, their resistance changes and the other intermediate terminals b, c,
The voltage changes of d and e can be easily inferred from FIGS. 2 to 4.
一方、基準抵抗9.9′は、その抵抗値が相等しく、望
ましくは磁気抵抗素子と同一のRであり、互いに直列に
接続され、その中間端子Sから常時定電圧電源3の端子
間電圧2Voの二分の−に相当する基準電圧Voを出力
する。On the other hand, the reference resistors 9.9' have the same resistance value, preferably the same R as that of the magnetoresistive element, and are connected in series with each other, and the inter-terminal voltage 2Vo of the constantly constant voltage power supply 3 is connected to the intermediate terminal S. A reference voltage Vo corresponding to -half of the voltage is output.
この基準抵抗9.9′は、磁気抵抗特性を有しないもの
であることが望ましいが、磁気スケール等から磁気の影
響を受けないよ°う遮蔽をすれば、磁気抵抗素子10等
と同一のものも使用できる。This reference resistor 9.9' is preferably one that does not have magnetoresistive properties, but it can be the same as the magnetoresistive element 10, etc., if it is shielded from the magnetic influence of a magnetic scale, etc. can also be used.
而して、比較回路20乃至29は、これら磁気マーク検
出回路4の出力端子a、b、c、d及びeの電位Vと、
基準抵抗9.9′の中間端子Sの上記基準電圧■oとを
比較する。The comparison circuits 20 to 29 compare the potentials V of the output terminals a, b, c, d and e of the magnetic mark detection circuit 4 with
A comparison is made with the reference voltage (2) at the intermediate terminal S of the reference resistor 9.9'.
5個の比較回路20乃至24は、
■−■o≧Vs (但し、Vs =const、>
Q)であるとき状態1を示す出力パルスを発信し、残り
5個の比較回路25乃至29は、
V−VO5−Vs
であるとき状態1を示す出力パルスを発信するよう構成
されているので、比較回路20乃至29からは結局、第
5図乃至第14図に示す如き出力パルスが得られる。The five comparison circuits 20 to 24 satisfy ■−■o≧Vs (however, Vs = const, >
Q), the output pulse indicating state 1 is transmitted, and the remaining five comparison circuits 25 to 29 are configured to transmit output pulses indicating state 1 when V-VO5-Vs. In the end, output pulses as shown in FIGS. 5 to 14 are obtained from the comparison circuits 20 to 29.
尚、本実施例に於ては、第1図に示した状態から、磁気
スケール1がλの10分の1宛右方に移動して行くとき
、磁気抵抗素子10乃至19の内3個が常時輪番的に磁
気マーク2.2′の上に置かれるよう構成されているの
で、比較回路20乃至29の出力パルスの幅はλの10
分の3となる。In this embodiment, when the magnetic scale 1 moves to the right by one-tenth of λ from the state shown in FIG. Since the comparator circuits 20 to 29 are configured to be placed on the magnetic marks 2.2' in rotation at all times, the width of the output pulses of the comparator circuits 20 to 29 is 10 of λ.
It becomes 3/3.
アンドゲート30乃至39は、上記比較回路20乃至2
9の相隣るもの(比較回路20と29とは相隣るものと
する。)の出力を入力とし、一つの磁気マーク、例えば
同2又は2′の丁度中心に位置する磁気抵抗素子の番号
11を識別するものである。The AND gates 30 to 39 are the comparison circuits 20 to 2.
The number of the magnetoresistive element located at the exact center of one magnetic mark, for example 2 or 2', is input by inputting the output of the adjacent one of 9 (comparison circuits 20 and 29 are adjacent to each other). 11.
これらのアンドゲート30乃至39の作用は、第5図乃
至第14図に示した比較回路20乃至29の出力パルス
の位置と形状から直ちに理解されよう。これらアンドゲ
ート30乃至39の出力は第15図乃至第25図に示さ
れている。The actions of these AND gates 30 to 39 will be readily understood from the positions and shapes of the output pulses of the comparison circuits 20 to 29 shown in FIGS. 5 to 14. The outputs of these AND gates 30-39 are shown in FIGS. 15-25.
(lO)
今、一つの磁気抵抗素子11が一つの磁気マークの丁度
中心にあるとすると、この磁気抵抗素子11に対応する
比較回路21とその両隣りの比較回路の出力が状61と
なり、他の比較回路の出力は状態0となるので、それら
の後段に接続されたアンドゲート30乃至39の内、上
記比較回路21とその両隣りの比較回路の出力を入力と
するアントゲ−1・31の出力だけが状態1となり、他
のアンドゲートの出力は総て状態0となる。(lO) Now, if one magnetoresistive element 11 is located exactly at the center of one magnetic mark, the outputs of the comparator circuit 21 corresponding to this magnetoresistive element 11 and the comparison circuits on both sides thereof become the shape 61, and the other Since the output of the comparison circuit is in the state 0, among the AND gates 30 to 39 connected at the subsequent stage, the AND gates 1 and 31 whose inputs are the outputs of the comparison circuit 21 and the comparison circuits on both sides thereof are connected. Only the output is in state 1, and all the outputs of the other AND gates are in state 0.
このため、アンドゲート31に対応するフリップフロッ
プ41がセソi・状態となり、数字表示器7にはこれに
対応して数字iが表示される。As a result, the flip-flop 41 corresponding to the AND gate 31 enters the seso-i state, and the number i is displayed on the number display 7 correspondingly.
これらフリップフロップ40乃至49は、磁気スケール
1が移動する際生し得る比較回路20乃至29及びアン
ドゲート30乃至39の出力のトランジェントエラーを
影響を除き、数字表示器7の表示を安定させるため設け
るものである。These flip-flops 40 to 49 are provided to stabilize the display on the numeric display 7 by eliminating the effects of transient errors in the outputs of the comparison circuits 20 to 29 and the AND gates 30 to 39 that may occur when the magnetic scale 1 moves. It is something.
即ち、磁気スケール1の移動距離が半端で、λの10分
の1の整数倍でない遷移状態では、比較回路20乃至2
9の内、その出力が状態1となるものが二個だけとなる
場合がある。That is, in a transition state where the moving distance of the magnetic scale 1 is odd and is not an integral multiple of 1/10 of λ, the comparator circuits 20 to 2
There are cases where only two of the 9 outputs have the state 1.
そのときはアンドゲート30乃至39の出力が総て状態
0となるが、フリップフロップ41は、アントゲ−1・
31に隣接するアントゲ−1・3j (但し、J−1±
1とする。)の出力が状態1となる迄の間、依然として
七ノド状態に留まり、数字表示器7の表示を1に保つも
のである。At that time, the outputs of AND gates 30 to 39 are all in the state 0, but the flip-flop 41 is
Antogame-1/3j adjacent to 31 (However, J-1±
Set to 1. ) until the output reaches state 1, it remains in the 7-node state and keeps the display on the number display 7 at 1.
而して、アントゲ−]・3jの出力が状態1となると、
同時に同31の出力が状態Oに復帰するので、フリップ
フロップ41がすセットされると同時に同4jがセソI
・され、数字表示器7の表示はjに変わる。Therefore, when the output of Antogame]・3j becomes state 1,
At the same time, the output of the same 31 returns to state O, so the flip-flop 41 is set and at the same time the same 4j is set to the state O.
・The display on the numeric display 7 changes to j.
一方、これらフリップフロップ40乃至49の出力はア
ップダウンカウンタ8の駆動回路50に供給される。On the other hand, the outputs of these flip-flops 40 to 49 are supplied to a drive circuit 50 of the up/down counter 8.
この駆動回路50は、磁気スケール1の移動方向を検知
し、数字表示器7の表示が9からOに変わったときはア
ップダウンカウンタ8の加算入力端子にパルスを一つ供
給し、逆に0から9に変わったときはその減算入力端子
にパルスを一つ供給す而して、フリップフロップ42乃
至48の出力は、オアゲート51を介してフリップフロ
ップ52.53.54.56のリセット入力とされる。This drive circuit 50 detects the moving direction of the magnetic scale 1, and when the display on the numeric display 7 changes from 9 to O, it supplies one pulse to the addition input terminal of the up/down counter 8, and vice versa. When the value changes from 9 to 9, one pulse is supplied to the subtraction input terminal, and the outputs of the flip-flops 42 to 48 are used as reset inputs of the flip-flops 52, 53, 54, and 56 via the OR gate 51. Ru.
従って、フリップフロップ52.53.54.56は、
フリップフロップ42乃至48のいずれか一つがセ・7
ト状態にあって、数字表示器7の表示が2〜8である間
は、必ずリセット入力にある。Therefore, the flip-flops 52.53.54.56 are
Any one of flip-flops 42 to 48 is
In the reset state, while the number display 7 is displaying 2 to 8, the reset input is always present.
然しながら、磁気スケール1が図中右方に移動を続け、
磁気抵抗素子19が一つの磁気マークの中心に位置する
ようになると、フリップフロップ49がセント状態にな
り、数字表示器7の表示が9となる。However, the magnetic scale 1 continues to move to the right in the figure,
When the magnetoresistive element 19 comes to be located at the center of one magnetic mark, the flip-flop 49 enters the cent state and the number display 7 shows 9.
このフリップフロップ49のセント出力はアンドゲート
57を通過できないが、フリップフロップ52をセット
状態に反転ざ廿るので、引続いて、磁気スケール1が右
方に移動し、磁気抵抗素子10が一つの磁気マークの中
心に来て(第1図に示した状態となり)フリップフロッ
プ40がセント状態に反転すると、そのセント出力はア
ンドゲート56を通過して、フリップフロップ54を反
転させ、セ・ノド状態にする。Although the cent output of this flip-flop 49 cannot pass through the AND gate 57, it inverts the flip-flop 52 to the set state, so the magnetic scale 1 subsequently moves to the right, and the magnetoresistive element 10 becomes one. When the center of the magnetic mark is reached (the state shown in FIG. 1) and the flip-flop 40 is inverted to the cent state, its cent output passes through the AND gate 56, inverting the flip-flop 54 and changing to the cent state. Make it.
このフリップフロップ53のセット出力は、モノステー
ブルエレメント5日をトリガし、アップダウンカウンタ
8の加算入力端子8aに送るべき出力パルスを発生させ
る。The set output of this flip-flop 53 triggers the monostable element 5 to generate an output pulse to be sent to the addition input terminal 8a of the up/down counter 8.
磁気スケールIが更に引続いて同一方向に進みフリップ
フロップ41がセット状態とされ、数字表示器7の表示
が1となると、その七ソ]・出力はオアゲート51を介
してフリップフロップ52及び54をリセットする。When the magnetic scale I continues to move in the same direction and the flip-flop 41 is set, and the display on the numeric display 7 becomes 1, the output is sent to the flip-flops 52 and 54 via the OR gate 51. Reset.
逆に磁気スケール1が図中左方に進み、数字表示器7の
表示が0から9に変わるときの作用は最早明らかであろ
う。Conversely, when the magnetic scale 1 moves to the left in the figure and the display on the numeric display 7 changes from 0 to 9, the effect will be obvious.
表示がOとなるときは、今度はフリップフロップ40の
セット出力がフリップフロップ53をセットし、次にフ
リップフロップ49がセットされたときのセント出力が
アンドゲート57を通過するのを許し、これによりフリ
ップフロ・7ブ55をセット状態に反転させ、モノステ
ーブルエレメント59にア・ノブダウンカウンタ8の減
算入力端子8bに送るべき出力パルスを発生させる。When the display becomes O, the set output of flip-flop 40 now sets flip-flop 53, which then allows the cent output when flip-flop 49 is set to pass through AND gate 57. The flip-flop 7 block 55 is inverted to the set state, and the monostable element 59 generates an output pulse to be sent to the subtraction input terminal 8b of the A-knob down counter 8.
従って、本発明によるときは、従来公知のもののように
A、B二相の検知回路を用いなくとも磁気スケール1の
位置を常時正確に測定し得るものである。Therefore, according to the present invention, the position of the magnetic scale 1 can be accurately measured at all times without using the A and B two-phase detection circuits as in the conventionally known ones.
又、叙上の如く本発明に於ては、磁気抵抗素子のピンチ
を磁気マークの幅と無関係に小さくできるものであり、
従って、磁気マークのピンチを粗くしても、磁気抵抗素
子を高密度で配設することにより分解能を高め1稈るも
のであり、又、このように構成することにより、磁気マ
ークによって強い磁界を発生させ各磁気抵抗素子を強く
磁化せしめ得るので、外部磁界の影響を受けることも少
なくなる。Furthermore, as mentioned above, in the present invention, the pinch of the magnetoresistive element can be reduced regardless of the width of the magnetic mark,
Therefore, even if the pinch of the magnetic mark is made coarse, the resolution can be improved by arranging the magnetoresistive elements at a high density. Since each magnetoresistive element can be strongly magnetized by generating magnetic flux, it is less affected by external magnetic fields.
尚、叙上の実施例に於ては、10個の磁気抵抗素子を使
用し、Rつ常時3111の磁気抵抗素子が磁気マークの
上にあって磁化されるものとした。In the above embodiment, ten magnetoresistive elements are used, and it is assumed that R (3111) magnetoresistive elements are always placed on top of the magnetic mark and are magnetized.
然しながらこの磁気抵抗素子の数及び磁化される磁気抵
抗素子の数は10及び3に限定されるものでなく、前者
は一般に5乃至20、場合に依っては50乃至100程
度とすることを得るものであり、又後者に就いては、一
般的に、使用する磁気抵抗素子の約3分の1程度が常時
磁気マークにより磁化されているよう構成することが推
奨されるが、その数は使用する磁気抵抗素子の数の範囲
内で自由に設定し得るものである。However, the number of magnetoresistive elements and the number of magnetoresistive elements to be magnetized are not limited to 10 or 3, and the former can generally be about 5 to 20, and depending on the case, about 50 to 100. Regarding the latter, it is generally recommended that about one-third of the magnetoresistive elements used be configured so that they are always magnetized by the magnetic marks; It can be freely set within the range of the number of magnetoresistive elements.
そして磁化されている磁気抵抗素子の数が多い場合には
、磁化されているものと磁化されていないものとの境界
線の近傍の一定の範囲内にある数個の磁気抵抗素子の状
態のみから磁気スケールの位置を判定することを得る。When the number of magnetized magnetoresistive elements is large, the state of only a few magnetoresistive elements within a certain range near the boundary line between magnetized and unmagnetized Obtaining to determine the position of the magnetic scale.
又、叙上の実施例に於ては、磁気マークによって磁化さ
れる磁気抵抗素子の数が一定であるとしたが、磁気スケ
ールの精度と使用する磁気抵抗素子の数によっては、磁
気スケールの移動に応じ磁化される磁気抵抗素子の数が
大幅に変動する場合がある。然しなから、このような場
合でも次に説明する第26図に示した回路を用いれば正
確な測定が可能となるものである。In addition, in the above embodiment, the number of magnetoresistive elements magnetized by the magnetic mark is constant, but depending on the accuracy of the magnetic scale and the number of magnetoresistive elements used, the movement of the magnetic scale may vary. The number of magnetoresistive elements magnetized may vary significantly depending on the However, even in such a case, accurate measurements can be made by using the circuit shown in FIG. 26, which will be described next.
今ここでは、磁気マークの幅やピッチλが厳密には一定
でな(、λ/10の値に比しこれらの誤差が無視出来な
い場合には、一つの基準位置、即ち磁気スケール1の実
際の位置が、M及びmを整数として、
(M+m/10) λ
で表示される値と等しいとき、換言すれば、磁気マーク
検出回路4の位置の基準となる磁気抵抗素子10の位置
が、相隣る磁気マーク2.2′の間を10等分する点の
位置の一つと一致するときに於て、磁気マークにより実
際に磁化される磁気抵抗素子の数が2〜4の範囲で変動
するものとする。In this case, the width and pitch λ of the magnetic marks are not strictly constant (, if these errors cannot be ignored compared to the value of λ/10, one reference position, that is, the actual value of magnetic scale 1) When the position of is equal to the value expressed by (M+m/10) λ, where M and m are integers, in other words, the position of the magnetoresistive element 10, which is the reference for the position of the magnetic mark detection circuit 4, is The number of magnetoresistive elements actually magnetized by the magnetic mark varies in the range of 2 to 4 when it coincides with one of the positions of the points dividing the space between adjacent magnetic marks 2.2' into 10. shall be taken as a thing.
第26図中の、回路30′、31′、32′、33′、
・・・・・、39′は、それぞれ第1図に示したアンド
ゲート30乃至39に替えて使用すべき演算回路である
。Circuits 30', 31', 32', 33' in FIG.
. . , 39' are arithmetic circuits to be used in place of the AND gates 30 to 39 shown in FIG. 1, respectively.
これらの演算回路30−0.31′、32′、33′、
・・・・・、39′はいずれも同じ構成であるので、こ
こでは同30′のみに就いて図示しである。この回路3
0′は、−個のオアゲート30−1と、三個のアンI゛
ゲー1−30−2.30−3及び30−4とから成る。These arithmetic circuits 30-0.31', 32', 33',
. . , 39' have the same configuration, so only 30' is illustrated here. This circuit 3
0' consists of - OR gates 30-1 and three UN gates 1-30-2, 30-3 and 30-4.
他の回路3に’の詳細な構成は図示されていないが、こ
れらはいずれも−個のオアゲート3に−1と、三個のア
ンドゲート3に−2,3に−3及び3に−4とから成る
。The detailed configuration of the other circuits 3 is not shown, but they all include -1 for the OR gate 3, -2 for the three AND gates 3, -3 for 3, and -4 for 3. It consists of
これらのアンドゲートの入力記号から、アンドゲート3
0−2は磁気抵抗素子10乃至19の内211!シか磁
化されていないときにのみ、磁気スケール1と複合ブリ
ッジ回路4の相対位置の判別に関与でき、他の場合には
その出力は常に状態0であることは直ちに理解されよう
。From these AND gate input symbols, AND gate 3
0-2 is 211 of the magnetoresistive elements 10 to 19! It will be immediately understood that it can only take part in determining the relative position of the magnetic scale 1 and the composite bridge circuit 4 when it is not magnetized; otherwise its output is always in state 0.
同様に、アントゲ−130−3及び30−3は同じく磁
化される磁気抵抗素子の数がそれぞれ3個及び4個であ
るときのみ上記相対位置の判別に関与できるが、他の場
合にはその出力が状態1となることはない。Similarly, Antoge-130-3 and 30-3 can participate in determining the relative position only when the number of similarly magnetized magnetoresistive elements is 3 and 4, respectively, but in other cases, the output will never be in state 1.
而して、今ここでは、比較回路20乃至29の出力に応
じて磁気スケール1と複合ブリッジ回路4の相対位置を
、次頁の表1に示す如く判定するものとする。Therefore, it is assumed here that the relative positions of the magnetic scale 1 and the composite bridge circuit 4 are determined according to the outputs of the comparison circuits 20 to 29 as shown in Table 1 on the next page.
然るときは、磁化されている磁気抵抗素子の数が2.3
又は4であるのに応じて、それぞれアンドゲート3に−
2,3に−3,3に−4(k = O〜9)が、前述の
比較回路20乃至29に代って磁気スケールの相対位置
を判定する。In that case, the number of magnetized magnetoresistive elements is 2.3
or 4, respectively, and gate 3 −
-3 to 2, 3, -4 to 3 (k = O~9) determines the relative position of the magnetic scale in place of the above-mentioned comparison circuits 20 to 29.
それぞれ対応するアンドゲートの作用は第1図に於て説
明したアンドゲート30乃至39の作用と同断であり、
次頁の表1に示す規則に従って相対位置が判定され、対
応する唯1個のアンドゲートの出力がのみが状fitと
なり、その出力パルスは後段に設けられたオアゲートを
通って第1図に示したフリップフロップ40乃至49の
いずれかのセント入力端子に伝達される。The actions of the corresponding AND gates are the same as those of the AND gates 30 to 39 explained in FIG.
The relative position is determined according to the rules shown in Table 1 on the next page, and the output of only one corresponding AND gate is in the form fit, and its output pulse passes through the OR gate provided at the subsequent stage as shown in Figure 1. The signal is transmitted to the cent input terminal of one of the flip-flops 40 to 49.
これらのフリップフロップ40乃至49並びにそれらの
後段に接続された回路要素の作用は、既に説明した通り
であり、これらにより磁気スケール1の移動に伴うトラ
ンジェントエラーの発生が防止され、磁気スケール1の
移動方向が判定され、磁気スケール1の正しい位置が磁
気スケール位置表示器6に表示されることになる。The functions of these flip-flops 40 to 49 and the circuit elements connected to their subsequent stages are as described above, and they prevent the occurrence of transient errors accompanying the movement of the magnetic scale 1, and prevent the movement of the magnetic scale 1. The orientation will be determined and the correct position of the magnetic scale 1 will be displayed on the magnetic scale position indicator 6.
表1
数十の如くこの回路によれば、前頁の表1に記載されて
いるように、比較回路20乃至29の出力状磁化される
磁気抵抗素子の数が変動する場合でも磁気スケール1の
位置を常に正確に表示し得るものである。Table 1 According to this circuit, as shown in Table 1 on the previous page, even when the number of output magnetized magnetoresistive elements of comparison circuits 20 to 29 varies, the magnetic scale 1 The position can always be displayed accurately.
次に、第27図により、複合ブリッジ回路を実装した回
路素子の一例に就いて説明する。Next, an example of a circuit element in which a composite bridge circuit is mounted will be described with reference to FIG. 27.
図は回路素子の正面図であり、図中100はガラス又は
セラミックス等の絶縁材から成る基板であり、10−E
、 11−E、 12−E、 13−L 144.15
−E、16−[!、17−E、 18−[!、19−B
は、基板100の表面に蒸着、スパッタリング等の薄膜
形成技術に依って形成したパーマロイその他の磁気抵抗
効果合金から成る磁気抵抗素子である。The figure is a front view of a circuit element, and 100 in the figure is a substrate made of an insulating material such as glass or ceramics, and 10-E
, 11-E, 12-E, 13-L 144.15
-E, 16-[! , 17-E, 18-[! , 19-B
is a magnetoresistive element made of permalloy or other magnetoresistive alloy formed on the surface of the substrate 100 by a thin film forming technique such as vapor deposition or sputtering.
而して、これら磁気抵抗素子の両端には、それぞれ上記
磁気抵抗素子を選択的に直列接続するため上記と同様な
技術又はメッキ等により形成した銅薄膜から成るリード
10−J、11−J、12−J、 13−J。At both ends of these magnetoresistive elements, leads 10-J, 11-J, each made of a copper thin film formed by the same technique as above or by plating, etc., are provided to selectively connect the magnetoresistive elements in series. 12-J, 13-J.
14−J、15−J、16−J、 17−J、 1B−
J、 19−J、並びに、定電圧電源3に接続される上
記と同様な銅薄膜から成るリード10−ν、II−V、
12−ν、13−ν、14−v、15−G、 16−
G、17−G、 1B−G、 19−Gが接続しており
、リード10−Jと15−J、 11−Jと16−J
、 12−Jと17−J、 13−Jと18−J、
14−Jと19−Jとは、それぞれその一端に設けられ
内面に導電処理が施されているスルーホールaとa’、
bIl!:b’、cとd′、dとd′及びeとe/、並
びに、基板100の裏面に設けられた銅薄膜から成るス
ルーホール結合用のジャンピングA、B、C,,D及び
Eを介して互いに直列に接続されている。14-J, 15-J, 16-J, 17-J, 1B-
J, 19-J, and leads 10-ν, II-V, made of copper thin film similar to the above, which are connected to the constant voltage power supply 3.
12-ν, 13-ν, 14-v, 15-G, 16-
G, 17-G, 1B-G, 19-G are connected, leads 10-J and 15-J, 11-J and 16-J
, 12-J and 17-J, 13-J and 18-J,
14-J and 19-J are through-holes a and a', respectively, which are provided at one end and have conductive treatment on their inner surfaces.
bIl! : b', c and d', d and d' and e and e/, and through-hole coupling jumps A, B, C, , D and E made of a thin copper film provided on the back surface of the substrate 100. are connected to each other in series through.
磁気抵抗素子は厚さ500人程度の薄膜で、例えば0.
10〜2μmピンチで設ける。その長さは大約磁気マー
クの設けられるトラックの幅と同程度かそれ以下とする
ことが推奨される。The magnetoresistive element is a thin film with a thickness of about 500 mm, for example, 0.5 mm thick.
Provide with a pinch of 10 to 2 μm. It is recommended that its length be approximately equal to or less than the width of the track on which the magnetic mark is provided.
各リード及びジャンピングは磁気の影響を受けず、抵抗
の低い金、銀、又は銅の薄膜でや\厚めに構成する。Each lead and jump is not affected by magnetism and is made of a rather thick thin film of gold, silver, or copper that has low resistance.
又、この回路素子には前述の基準抵抗9.9′を設けて
いないが、これらをこの回路素子に一体的に設けること
も推奨されるものである。Further, although this circuit element is not provided with the aforementioned reference resistors 9,9', it is recommended that they be provided integrally with this circuit element.
本発明は鉄工の如く構成されるから、本発明によれば磁
気マークの間隔、幅等に制限されることなく多数の磁気
抵抗素子を高密度に配設して、分解能を所望のレヘルに
迄高めることを得るものである。Since the present invention is constructed like an ironwork, according to the present invention, a large number of magnetoresistive elements can be arranged at high density without being limited by the spacing, width, etc. of magnetic marks, and the resolution can be increased to a desired level. What you gain is what you gain.
尚、本発明の構成は鉄工の実施例に限定されるものでな
く、本発明の目的の範囲で自由に変更し得るものである
こと勿論である。It should be noted that the configuration of the present invention is not limited to the embodiments of ironwork, and can of course be modified freely within the scope of the purpose of the present invention.
第1図は本発明にかかる磁気エンコーダの一実施例、特
に磁気抵抗素子の配置とその結合方法を示す回路図、第
2図及び第3図は上記磁気エンコーダで用いる複合ブリ
ッジ回路を構成する磁気抵抗素子の抵抗変化を示す線図
、第4図は上記複合ブリッジ回路を構成する一つの電路
に設けた中間端子の出力電圧を示す線図、第5図乃至第
14図はそれぞれ上記複合ブリッジ回路の出力側に接続
される10個の比較回路の出力を示すパルス波形図、第
15図乃至第24図はそれぞれ上記比較回路の後段に接
続される10個のアンドゲートの出力を示すパルス波形
図、第25図はブリッジ回路と磁気スケールの相対関係
位置を示すアップダウンカウンタの駆動回路の出力を示
すパルス波形図、第26図は第1図に示した磁気エンコ
ーダの一部変更実施例を示す部分回路図、第27図は複
合ブ’J ノジ回路を実装した回路素子の正面図である
。
1−−−−−−−−−一磁気スケール
2−−−−−−−−−−一磁気マーク
3〜 =−−−−−一定電圧電源
4−・−−複合ブリッジ回路
5−−−−−−−−−一 磁気スケール位置判別回路6
−−−−−〜−−−−−−磁気スケール位置表示器7−
−−−−〜−一一一−数字表示器
8−−−−−−〜−−−−−−−アップダウンカウンタ
9.9′−−−〜〜−−基準抵抗
10乃至19−−−・−磁気抵抗素子
20乃至29−− −比較回路
100〜−一−−−−−−−−−−−回路素子の基板特
許出願人 株式会社 井上ジャパックス研究所代理人(
7524)最」二正太部
i I+cc: L、 −o へ −ローローロ
ー0−ローC1xO1+o −6り〉〉シ
c2 & > <36 己 56566
56区 区 区 区 回国 図 園 区園区
図 区へ の 寸 10 Φトω り 0−
へ ω!賊 賊 賊 味 味味憾 味 昧味味
脈脈<<<<<<<<<<力
同区 区 区 開明 区 区 区 区 区11’) C
D I+ωOo−への寸の一一一一−へへへへへへFIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of the magnetic encoder according to the present invention, in particular the arrangement of magnetoresistive elements and their coupling method, and FIGS. 2 and 3 are magnetic 4 is a diagram showing the resistance change of a resistive element, FIG. 4 is a diagram showing the output voltage of an intermediate terminal provided in one electric path constituting the above composite bridge circuit, and FIGS. 5 to 14 are diagrams showing the above composite bridge circuit, respectively. Figures 15 to 24 are pulse waveform diagrams showing the outputs of the 10 AND gates connected to the latter stage of the comparison circuits, respectively. , FIG. 25 is a pulse waveform diagram showing the output of the up/down counter drive circuit showing the relative position of the bridge circuit and the magnetic scale, and FIG. 26 shows a partially modified embodiment of the magnetic encoder shown in FIG. 1. The partial circuit diagram, FIG. 27, is a front view of a circuit element that implements a composite block circuit. 1----------1 Magnetic scale 2--1 Magnetic mark 3~ =------Constant voltage power supply 4---Composite bridge circuit 5-- ---------1 Magnetic scale position determination circuit 6
−−−−−−−−−−−Magnetic scale position indicator 7−
-------~-111-Numeric display 8--------Up/down counter 9.9'-----Reference resistor 10 to 19-- - Magnetoresistive elements 20 to 29 - - Comparison circuits 100 to -1 - Circuit element substrate patent applicant Inoue Japax Research Institute Agent (
7524) Most" two thick part i I+cc: L, -o to -low low low 0 - low C1xO1+o -6ri>>shi c2 &><36 self 56566
56 ward ward ward ward round country map garden ward garden ward diagram dimension 10 Φ ω ri 0-
To ω! Thief Thief Thief Taste Taste Taste Taste Taste Taste Taste Pulse <<<<<<<<<<<< Power Dogu Ku Ku Kaiming Ku Ku Ku Ku Ku 11') C
D I + ωOo- to one-one-one-hehehehehe
Claims (1)
記磁気マーク検出回路に電圧を供給する電源回路と、上
記磁気マーク検出回路の出力信号を解読する判別回路と
を具備し、磁気スケールに設けた磁気マークを読み取る
ため使用される磁気エンコーダに於て、 磁気マーク検出回路が、2N個(但しNは正の整数とす
る。)の磁気抵抗素子を、相隣る磁気マークの中心間距
離λの1/2N又はその整数倍の間隔を隔て、且つそれ
らが磁気マーク検出回路が磁気スケールに対し相対的に
λだけ移動するとき輪番的に1回宛磁気マークにより磁
化されるよう配設し、上記2N個の磁気抵抗素子の中か
ら2個宛任意に選んだものを互いに直列に接続すると共
にその接続点に中間端子を設け、更に、上記直列に接続
された2個の磁気抵抗素子から成る回路の総てを互いに
並列に接続して成る回路を具備し、判別回路が、一定の
基準電圧と上記N個の中間端子のそれぞれから出力され
る電圧とをそれぞれ個別に比較しそれぞれ所定の電位差
が検知されたとき出力信号を発生するN個の比較回路と
、上記N個の比較回路の出力信号を解読し磁気ヘッドの
位置を示す信号を発信する演算回路とから成る上記の磁
気エンコーダ。[Scope of Claims] A magnetic mark detection circuit comprising a plurality of magnetoresistive elements, a power supply circuit that supplies voltage to the magnetic mark detection circuit, and a discrimination circuit that decodes the output signal of the magnetic mark detection circuit. In a magnetic encoder used to read magnetic marks provided on a magnetic scale, a magnetic mark detection circuit detects 2N magnetoresistive elements (N is a positive integer) between adjacent magnetic marks. are spaced apart by 1/2N of the center-to-center distance λ or an integer multiple thereof, and are magnetized by the magnetic marks one time in rotation when the magnetic mark detection circuit moves by λ relative to the magnetic scale. 2N magnetoresistive elements arbitrarily selected from among the above 2N magnetoresistive elements are connected in series with each other, an intermediate terminal is provided at the connection point, and furthermore, the two magnetoresistive elements connected in series are It is equipped with a circuit in which all of the circuits consisting of magnetoresistive elements are connected in parallel with each other, and the discrimination circuit individually compares a constant reference voltage and the voltage output from each of the N intermediate terminals. and an arithmetic circuit that decodes the output signals of the N comparison circuits and transmits a signal indicating the position of the magnetic head. magnetic encoder.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23504984A JPS61114125A (en) | 1984-11-09 | 1984-11-09 | Magnetic encoder |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23504984A JPS61114125A (en) | 1984-11-09 | 1984-11-09 | Magnetic encoder |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61114125A true JPS61114125A (en) | 1986-05-31 |
Family
ID=16980326
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23504984A Pending JPS61114125A (en) | 1984-11-09 | 1984-11-09 | Magnetic encoder |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61114125A (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5559314A (en) * | 1978-10-27 | 1980-05-02 | Sony Corp | Magnetic scale signal detector |
-
1984
- 1984-11-09 JP JP23504984A patent/JPS61114125A/en active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5559314A (en) * | 1978-10-27 | 1980-05-02 | Sony Corp | Magnetic scale signal detector |
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