JPS629218A - Magnetic rotation detector - Google Patents
Magnetic rotation detectorInfo
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- JPS629218A JPS629218A JP14837785A JP14837785A JPS629218A JP S629218 A JPS629218 A JP S629218A JP 14837785 A JP14837785 A JP 14837785A JP 14837785 A JP14837785 A JP 14837785A JP S629218 A JPS629218 A JP S629218A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、磁気式回転検出器の改良に関するものである
。″磁気式回転検出器は、回転軸に多極着磁した永久磁
石ドラムあるいはディスクを取り付け、表面の着磁パタ
ーンを、近接して設けた磁気に感応する素子で検出して
回転状態を知るものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an improvement in a magnetic rotation detector. ``A magnetic rotation detector is a device that uses a multi-pole magnetized permanent magnet drum or disk attached to the rotating shaft, and detects the magnetized pattern on the surface with a magnetically sensitive element placed nearby to determine the rotational state. It is.
このような磁気式回転検出器としては、たとえば「磁気
抵抗効果素子(以下MRセンサという)を用いた磁気検
出器」 (昭和56年度電気通信学会総合全国大会。予
fi161)がある。An example of such a magnetic rotation detector is a "magnetic detector using a magnetoresistive element (hereinafter referred to as MR sensor)" (1981 National Conference of the Institute of Electrical and Communication Engineers, Prefi 161).
この磁気検出器は、永久磁石の磁化ピッチなpとす名と
き、MRセンサの各ストライブを1/4pずつ離して配
置し、各ストライプをブリッジ接続することによりA相
、B相に対応するインクリメント信号出力を得るもので
ある。This magnetic detector corresponds to the A phase and B phase by arranging each stripe of the MR sensor 1/4p apart and connecting each stripe with a bridge, where p is the magnetization pitch of the permanent magnet. This is to obtain an increment signal output.
プリツノの端子部には疑似正弦波信号が現われ、これを
増幅、波形整形して、所要の矩形波信号を得るのが一般
である。A pseudo sine wave signal appears at the terminal of the Pritsuno, and is generally amplified and waveform-shaped to obtain a desired rectangular wave signal.
磁気式回転検出器の中には、出力信号として矩形波出力
を必要とするのではなく、正弦波に極力近い出力を必要
とするものがある。このような場合には従来技術による
検出器では十分対応することができなかった。すなわち
、正弦波信号のピーク値がセンサと永久磁石の間隔(以
下スペーシングという)の影響を大きく受けるようにな
り、回転時にドラムの偏心などによってスペーシングが
変動すると、これがその*ま出力電圧の変動となって表
われる欠点があった。Some magnetic rotation detectors do not require a rectangular wave output as an output signal, but an output that is as close to a sine wave as possible. In such cases, conventional detectors could not adequately cope with the situation. In other words, the peak value of the sine wave signal is greatly affected by the distance between the sensor and the permanent magnet (hereinafter referred to as spacing), and if the spacing changes due to eccentricity of the drum during rotation, this will cause the output voltage to change. There was a drawback that manifested itself in fluctuations.
以下、この原因について説明する。The cause of this will be explained below.
第4図はもっとも基本的な検出器の構成を示す要部斜視
図であり、2は久方向に回転する永久磁石ドラム、21
〜23は ピッチpで着磁された着磁パターンである。FIG. 4 is a perspective view of the main parts showing the configuration of the most basic detector, in which 2 is a permanent magnet drum rotating in the opposite direction;
23 is a magnetization pattern magnetized with pitch p.
*た11〜14はピッチp / 2で配置されたMRセ
ンサス、ドライブである。*11 to 14 are MR censuses and drives arranged at a pitch of p/2.
いま、センサストライプ11のみについて着目する0着
磁パターン (たとえば21)がストライプ11の直下
にあると塾は、その磁束は着磁パターン21を横切るこ
とはないからストライプ11の抵抗値は無磁界のときの
値(この値をRとする)のままであるが、永久磁石ドラ
ム2が回転して着磁バタ・−ン21がストライプ11の
直下からずれるに従ってストライプ11は、2つの着磁
パターン(たとえば21お上り22)の間にある磁束の
影響を受けるようになり、その抵抗値は低下する。つい
−で次の着磁、パターン(たとえば22)がストライプ
11の直下に近付くに従い、ストライプ11は再び磁束
の影響を受けないようになり、抵抗値はもとの値R*で
増加する。Now, if the 0 magnetization pattern (for example, 21), which is of interest only for the sensor stripe 11, is directly below the stripe 11, the magnetic flux will not cross the magnetization pattern 21, so the resistance value of the stripe 11 will be the same as in the absence of a magnetic field. However, as the permanent magnet drum 2 rotates and the magnetized butterfly 21 shifts from directly below the stripe 11, the stripe 11 changes into two magnetized patterns ( For example, it comes to be influenced by the magnetic flux between 21 and 22), and its resistance value decreases. Then, as the next magnetized pattern (for example, 22) approaches just below the stripe 11, the stripe 11 becomes unaffected by the magnetic flux again, and the resistance value increases to the original value R*.
第5図はこの状況を示す、ドラムの回転(移動)に伴な
ってストライプの抵抗値は周期的に変化する。FIG. 5 shows this situation, where the resistance value of the stripes changes periodically as the drum rotates (moves).
第5図において実線Aで示した曲線は、設定スペーシン
グが比較的小さい場合であって、着磁パターンがセンサ
ストライプから少しずれると、ストライプには十分な磁
束が横切るようになるため抵抗値は急速に下がり、以後
は磁束がさらに増しても磁気抵抗効果が飽和するために
抵抗値はほとんど下がらず−1はぼ飽和値Rs達する。The curve shown by the solid line A in FIG. 5 shows the case where the set spacing is relatively small, and when the magnetization pattern deviates slightly from the sensor stripe, sufficient magnetic flux crosses the stripe, so the resistance value decreases. The resistance value decreases rapidly, and even if the magnetic flux further increases thereafter, the magnetoresistance effect is saturated, so the resistance value hardly decreases and -1 almost reaches the saturation value Rs.
このような場合の抵抗変化は実線Aのごとく、急峻なピ
ークがピッチpで現われるような形態となる。The resistance change in such a case takes the form of a steep peak appearing at the pitch p, as shown by the solid line A.
つぎに点線Bで示した曲線についで説明する。Next, the curve indicated by dotted line B will be explained.
この白線は、設定スペーシングが大きい場合であって、
着磁パターンからの磁束がセンサストライプに十分達し
なくなるため、ストライプの抵抗値はその飽和値Rsま
では下がらなくなる。This white line is when the setting spacing is large,
Since the magnetic flux from the magnetized pattern does not sufficiently reach the sensor stripe, the resistance value of the stripe does not decrease to its saturation value Rs.
なお、このような領域ではドラム回転中スペーシングが
変動すると、その変動が抵抗値の変化の波形にそのまま
影響する。たとえばスペーシングが僅かに減少すると、
抵抗値の変化波形は図中の一点鎖線Cのごとくなる。Note that in such a region, if the spacing changes while the drum is rotating, the fluctuation directly affects the waveform of the change in resistance value. For example, if the spacing is slightly reduced,
The change waveform of the resistance value is as shown by the dashed line C in the figure.
センサストライプの抵抗値が第5図のごとく変化したと
き、第4図に示したブリッジ回路における出力電圧がい
かに変化するかを示したのが第6図である。FIG. 6 shows how the output voltage in the bridge circuit shown in FIG. 4 changes when the resistance value of the sensor stripe changes as shown in FIG. 5.
第6図において3本の出力電圧曲線A + 、 B +
、C3はそれぞれ第5図の曲線A、B、Cの条件に対応
してい°る。第5図、16図を比較すれば明らかなよう
に、ドラムの回11!(移動)に対するストライプの抵
抗値の変化とプリツノ回路の出力電圧の変化は、ピーク
がピッチpごとに現われる点で類似形状の曲線である。In FIG. 6, there are three output voltage curves A + , B +
, C3 correspond to the conditions of curves A, B, and C in FIG. 5, respectively. As you can see by comparing Figures 5 and 16, drum turn 11! The change in the resistance value of the stripe and the change in the output voltage of the Pritsuno circuit with respect to (movement) are curves with similar shapes in that the peak appears at each pitch p.
第5図、$6図の曲線が前記の点で類似形状となること
は、つぎのように説明できる。The fact that the curves in FIGS. 5 and 6 have similar shapes at the above points can be explained as follows.
第4図におけるストライプ11〜14の抵抗値は、それ
ぞれ外部磁束のないときR1外部磁界が十分強いと塾最
小値(飽和値)Rsとなる。The resistance values of the stripes 11 to 14 in FIG. 4 each reach the minimum value (saturation value) Rs when the external magnetic field R1 is sufficiently strong in the absence of external magnetic flux.
この抵抗値の減少率(R−Rs)/Rは通常2〜4%程
度の小さい値である。*た、ある瞬間をとってみれば、
着磁パターンに対する相対位置が同じであることから、
ストライプ11と13の抵抗値は等しく、またストライ
プ12と14の抵抗値は等しい、したがって、ある瞬間
におけるストライプ11と13の抵抗値R,を(1−a
)R,ストライプ12と14の抵抗値R2を(1−β)
Rと表わすことができる(α。This rate of decrease in resistance value (R-Rs)/R is usually a small value of about 2 to 4%. *If you take a moment,
Since the relative position to the magnetization pattern is the same,
The resistance values of stripes 11 and 13 are equal, and the resistance values of stripes 12 and 14 are equal, so the resistance value R, of stripes 11 and 13 at a certain moment is (1-a
)R, the resistance value R2 of stripes 12 and 14 is (1-β)
It can be expressed as R (α.
βは抵抗減少率である。そしてその最大値は0゜02〜
0.04の小さい値であり、ドラムの回転によりたえず
周期的変化をしている)。β is the resistance reduction rate. And its maximum value is 0°02~
It is a small value of 0.04, and constantly changes periodically due to the rotation of the drum).
この条件から、このときのブリッジ回路の出力電圧、を
計算すると、第6図においてしたがって、端子Pに対す
る端子Qの電位、すなわち、プリツノ回路の出力電圧Δ
Vは、a1βは小さいので2次以上の項を省略して計算
すると
β−a
すなわち、1977回路の出力電圧の波形は、ストライ
プ11.13およ(/12.14の抵抗変化波形を逆方
向に重畳したものであることがわかる。From this condition, the output voltage of the bridge circuit at this time is calculated, and as shown in FIG.
Since a1β is small, V can be calculated by omitting the terms of second order or higher. In other words, the output voltage waveform of the 1977 circuit is the resistance change waveform of stripes 11.13 and (/12.14) in the opposite direction. It can be seen that it is superimposed on .
また、第6図から、設定スペーシングを大軽(すると、
出力電圧波形は曲M c +のように正弦波に近いもの
となるが、出力電圧は小さく、かつスペーシングの変動
の影響を受けやす(なること、また設定スペーシングを
小さくすると出力電圧は大きく、かつスペーシング変動
によって影響を受けにくいが、波形は先端の尖った正弦
波から遠いものとなることがわかる。Also, from Figure 6, the setting spacing can be adjusted to
The output voltage waveform is close to a sine wave as shown in the curve M c +, but the output voltage is small and easily affected by variations in spacing (also, if the set spacing is small, the output voltage will be large). , and is less affected by spacing variations, but it can be seen that the waveform is far from a sine wave with a sharp tip.
本発明は、スペーシングの変動に影響されることが少な
くて正弦波に近い出力電圧信号を安定して取り出し、回
転状態を正確に検知することができる磁気式回転検出器
を提供することを目的とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a magnetic rotation detector that is less affected by spacing variations, stably extracts an output voltage signal close to a sine wave, and can accurately detect rotational conditions. That is.
この目的達成のためには、センサストライプを横切る磁
束が最大時はセンサストライプの抵抗値の減少を飽和さ
せるに十分であるほど大かく、最小時はほとん零であり
、またその中間時にはセンサストライプの抵抗値を部分
的に飽和させてゆくようにすることが必要である。To achieve this goal, the magnetic flux across the sensor stripe must be large enough at its maximum to saturate the reduction in resistance of the sensor stripe, at a minimum near zero, and at intermediate times the magnetic flux across the sensor stripe is large enough to saturate the decrease in resistance of the sensor stripe. It is necessary to partially saturate the resistance value.
しかして、この必要条件を満足する手段としてセンサス
トライプの側においでは、1本のセンサストライプにつ
いて、その各部分が着磁パターンからの磁束の影響を受
は始める時刻、あるいは影響を受けなくなる時刻をすこ
しずつずらせればよいのである。Therefore, as a means to satisfy this requirement, on the sensor stripe side, it is necessary to determine the time at which each part of a sensor stripe begins to be influenced by the magnetic flux from the magnetization pattern, or the time at which it ceases to be influenced by the magnetic flux from the magnetization pattern. All you have to do is shift it slightly.
本発明は、着磁パターンを直線縞状にするとともに、各
セくサスドライブの巾を、それぞれその長手方向に対し
て一方から他方に向かって狭めたことを特徴とするもの
である。The present invention is characterized in that the magnetization pattern is linearly striped, and the width of each sex drive is narrowed from one side toward the other in the longitudinal direction.
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained based on examples.
第1図は本発明の一実施例を示す斜視図であり、矢方向
に回転する永久磁石ドラム2の円筒外lRw1ノ着磁バ
ター151 g 52 * 53 v54と台形
状のセンサストライプ41 .42゜43 .44との
対向状態をわかりやすくするため、円筒外局面を平面状
に71開しで示したものである。FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the present invention, in which magnetized butter 151 g 52 * 53 v 54 and a trapezoidal sensor stripe 41 . 42°43. In order to make it easier to understand the state in which it faces 44, the outer cylindrical curved surface is shown open at 71 in a plane.
本実施例においては、センサストライプ41〜44のピ
ッチp0と永久磁石ドラム2の外周面の着磁パターン5
1〜55のピッチpとの関係は第4図の例とは異なり、
po=1.5pなる関係になっている。モしで着磁パタ
ーン51〜55に対してセンサストライプ41と43は
同相位置に、42と44は41.43から半周期遅れた
同相位置にあり、出力電圧は第4図のものと同様に得ら
れる。In this embodiment, the pitch p0 of the sensor stripes 41 to 44 and the magnetization pattern 5 on the outer peripheral surface of the permanent magnet drum 2 are
The relationship with the pitch p of 1 to 55 is different from the example in Fig. 4,
The relationship is po=1.5p. The sensor stripes 41 and 43 are in the same phase position with respect to the magnetized patterns 51 to 55, and the sensor stripes 42 and 44 are in the same phase position delayed by half a period from 41.43, and the output voltage is the same as that in Fig. 4. can get.
しかして、本実施例において、p=100μ鴎としセン
サストライプの巾をWI=eop論。Therefore, in this embodiment, p=100μ and the width of the sensor stripe is WI=eop theory.
12 = 15μとすることによって、出力電圧の波形
をIJss図の曲MDに示すように正弦波に近いものと
することができたのである。By setting 12=15μ, it was possible to make the waveform of the output voltage close to a sine wave as shown in the curve MD of the IJss diagram.
なお、本実施例のような配置にすることによってセンサ
ストライプの巾を比較的自由に設定することができるも
のである。Note that by adopting the arrangement as in this embodiment, the width of the sensor stripe can be set relatively freely.
第2図は本発明の他の実施例を示すもので、センサスト
ライプのみを示す斜視図である。FIG. 2 shows another embodiment of the present invention, and is a perspective view showing only the sensor stripe.
本実施例におけるセンサストライプ31 。Sensor stripe 31 in this embodiment.
32 .33 .34はその巾を長手方向の途中におい
て狭めたもの、すなわち、その巾を段階的に狭めたもの
である。32. 33. 34 is one in which the width is narrowed midway in the longitudinal direction, that is, the width is narrowed in stages.
この場合においても第3図の自縄Eのように正弦波に近
い出力電圧の波形を得ることがで詐るものである。In this case as well, it is possible to obtain a waveform of the output voltage close to a sine wave as shown in the line E in FIG. 3.
上述のように本発明は、各センサストライプの巾をその
長手方向の一端から他端に向かって狭めたことにより、
スペーシングの変動に影響されることが少なく正弦波に
近い出力電圧信号を安定して取り出し、回転状態を正確
に検知することができるものである。As described above, the present invention reduces the width of each sensor stripe from one longitudinal end to the other.
It is possible to stably extract an output voltage signal close to a sine wave, which is less affected by variations in spacing, and to accurately detect the rotational state.
第1図は本発明の一実施例を要部を展開して示す斜視図
、第2図は他の実°施例におけるセンサストライプのみ
の斜視図、第3図はブリツノ回路の出力電圧とドラムの
移動量との関係を示す図、第4図は磁気式回転検出器の
基本構成を示す要部斜視図、第5図は1本のセンサスト
ライプの抵抗値とドラムの移動量との関係を示す図、t
J&8図は4本のセンサストライプで構成されたブリッ
ジ回路の出力電圧とドラムの移動量との関係を示す図で
ある。
2 :永久磁石ドラム、 31 .32 .33゜34
.41 、42 、43 、44 :センサス
ト2イブ、 51 .52 .53 .54 :着
磁パターン
代理人 弁理士 本 間 崇ト
)Fig. 1 is a perspective view of an embodiment of the present invention showing the main parts developed, Fig. 2 is a perspective view of only the sensor stripe in another embodiment, and Fig. 3 shows the output voltage of the Britno circuit and the drum. Figure 4 is a perspective view of the main part showing the basic configuration of a magnetic rotation detector, and Figure 5 is a diagram showing the relationship between the resistance value of one sensor stripe and the travel amount of the drum. Figure shown, t
Figures J&8 are diagrams showing the relationship between the output voltage of a bridge circuit composed of four sensor stripes and the amount of movement of the drum. 2: Permanent magnet drum, 31. 32. 33°34
.. 41, 42, 43, 44: Censust 2 Eve, 51. 52. 53. 54: Magnetization pattern agent Patent attorney Takashi Honma
)
Claims (3)
れて該回転軸と同期して回転する永久磁石ドラムと、該
永久磁石ドラムの円筒外周面に近接して設けられた磁気
抵抗効果素子を備えた磁気式回転検出器において、前記
円筒外周面に着磁された着磁パターンを直線縞状となし
、かつ前記磁気抵抗効果素子の巾を、その長手方向に対
して一方から他方に向かって狭めたことを特徴とする磁
気式回転検出器。(1) A permanent magnet drum whose cylindrical outer circumferential surface is multi-pole magnetized and which is attached to a rotating shaft and rotates in synchronization with the rotating shaft, and a permanent magnet drum that is provided close to the cylindrical outer circumferential surface of the permanent magnet drum. In a magnetic rotation detector equipped with a magnetoresistive element, the magnetized pattern magnetized on the outer circumferential surface of the cylinder is linear striped, and the width of the magnetoresistive element is set to one side with respect to its longitudinal direction. A magnetic rotation detector characterized by narrowing from one side toward the other side.
直線的に狭めたことを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の磁気式回転検出器。(2) The magnetic rotation detector according to claim 1, wherein the width of the magnetoresistive element is linearly narrowed from one side to the other.
段階的に狭めたことを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の磁気式回転検出器。(3) The magnetic rotation detector according to claim 1, wherein the width of the magnetoresistive element is gradually narrowed from one side to the other.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14837785A JPS629218A (en) | 1985-07-08 | 1985-07-08 | Magnetic rotation detector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14837785A JPS629218A (en) | 1985-07-08 | 1985-07-08 | Magnetic rotation detector |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS629218A true JPS629218A (en) | 1987-01-17 |
Family
ID=15451397
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14837785A Pending JPS629218A (en) | 1985-07-08 | 1985-07-08 | Magnetic rotation detector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS629218A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005062194A (en) * | 2003-08-18 | 2005-03-10 | Dr Johannes Heidenhain Gmbh | Position measuring device |
-
1985
- 1985-07-08 JP JP14837785A patent/JPS629218A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005062194A (en) * | 2003-08-18 | 2005-03-10 | Dr Johannes Heidenhain Gmbh | Position measuring device |
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