JPS6298215A - Displacement detector - Google Patents

Displacement detector

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Publication number
JPS6298215A
JPS6298215A JP23749385A JP23749385A JPS6298215A JP S6298215 A JPS6298215 A JP S6298215A JP 23749385 A JP23749385 A JP 23749385A JP 23749385 A JP23749385 A JP 23749385A JP S6298215 A JPS6298215 A JP S6298215A
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JP
Japan
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magnetic
magnetic sensor
rotation axis
sensors
magnetic flux
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Application number
JP23749385A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshiaki Arimura
有村 芳昭
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Priority to DE3689839T priority patent/DE3689839T2/en
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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a small-sized detector capable of detecting with a highly precise absolute value even under the adverse environment by changing the magnetic flux in accordance with the changing position of an object to be measured and finding the intrinsic code signals from magnetic sensors on the position. CONSTITUTION:A rotation bearing 2 holds a rotation axis 3 interlocking with rotation of the object to be measured and a round bar 4 is connected with an end of the rotation axis 3. The tip of the round bar 4 can be rotated while sliding on an opening part of the center of a disk 5. Then, magnetized annular magnets 6 are mounted on the top of the disk 5 so that the counter poles are made with the upper and lower parts and a semiconductor chip 7 is arranged in contact with the magnets in a state that the rotation axis 3 is put through the opening part of a central part. Further, many magnetic sensors 8 consisting of magnetic resistance elements are arranged at the prescribed equal intervals along the magnets 6 in the neighborhood of the outside periphery of the chip 7. Then, a needle 10 of magnetic substance is fixed on the round bar 4 vertically to the axis center on the rotation axis 3 and its tip part is circulated above the sensors 8 in accordance with the rotation of the rotation axis 3. Then, when the needle 10 opposes a sensor 8, the magnetic flux is increased and the intrinsic code signals of the sensors 8 are found from this.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は被測定対象の回転若しくは直線動の変位置を検
出する変位検出装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a displacement detection device for detecting a rotational or linear displacement position of an object to be measured.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

従来、例えば変位検出装置の一池であるロータリーエン
コーダにおいては、第6図に示されるように所定の中心
角毎に異なる半径の位置に同図中スクラッチで示される
スリット又は開口部からなるデジタルパタンを有す円板
状のコード板604を図中一点鎖線で示されるケース6
01に軸受602で保持された回転軸600に同軸に取
り付け、検出W503でコード板604の一方から光源
によってデジタルバタンめがけて光を照射して透過光を
光センサで検出することにより、回転軸600の回転角
を示す絶対値をコード化されたデジタル信号で得ている
Conventionally, for example, in a rotary encoder which is a part of a displacement detection device, as shown in Fig. 6, a digital pattern consisting of slits or openings shown as scratches in the figure is formed at different radial positions at each predetermined central angle. In case 6, a disc-shaped code plate 604 having a
01 is coaxially attached to the rotating shaft 600 held by a bearing 602, and the detecting W503 irradiates light from one side of the code plate 604 toward the digital button with a light source and detects the transmitted light with an optical sensor. The absolute value indicating the rotation angle of is obtained as a coded digital signal.

このようなロータリーエンコーダでは検出される回転角
度の分解能を向上させるにはデジタルバタンの桁数を増
加させる必要があり、このためコード板604の直径が
大きくなり装置が大型化して高価になる問題点がある。
In such a rotary encoder, in order to improve the resolution of the detected rotation angle, it is necessary to increase the number of digits of the digital button, which causes the diameter of the code plate 604 to increase, making the device larger and more expensive. There is.

また、デジタルパタンをコード板604において半径方
向に細かく配設することで桁数を増加させた場合には、
検出部603において光源や光センサの工作精度が要求
される。
Furthermore, if the number of digits is increased by arranging the digital pattern finely in the radial direction on the code plate 604,
In the detection unit 603, the light source and the optical sensor are required to have high precision.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、悪環境下においても変
位位置を精度の高い絶対値で検知ができる小型の変位検
出装置を提供することにある0 〔発明の概要〕 上記目的を達成するためになされた本発明は、所定間隔
を有して列設された複数の磁束の変化に応じて状態が変
化する機能を有する磁気センサと、この磁気センサの列
に沿って移動可能に配置し、かつ被測定物の変化の位置
に応じて磁束を変化させる磁束変化手段と、この磁束変
化手段で磁束を変化させた位置の前記磁気センサから得
られる検知信号をこの磁気センサの位置に対応した固有
の符号信号に変換して変位検出信号を出力する変位検出
信号出力手段とを具備したことを特徴とする変位検出装
置である。
The present invention has been made in view of the problems of the prior art described above, and its purpose is to provide a compact displacement detection device that can detect displacement positions with highly accurate absolute values even under adverse environments. [Summary of the Invention] The present invention, which has been made to achieve the above object, provides a magnetic sensor that has a function of changing a state in response to changes in a plurality of magnetic fluxes arranged in a row at a predetermined interval. , a magnetic flux changing means that is movably arranged along the row of magnetic sensors and changes the magnetic flux according to the position of the object to be measured, and the magnetic sensor at the position where the magnetic flux is changed by the magnetic flux changing means. This displacement detection device is characterized by comprising displacement detection signal output means for converting a detection signal obtained from the magnetic sensor into a unique code signal corresponding to the position of the magnetic sensor and outputting a displacement detection signal.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら詳細に説
明する。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図乃至第4図に示された本発明の第一の実施例ハ、
ロータリーエンコーダに本発明を適用したものである。
A first embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 to 4 c.
The present invention is applied to a rotary encoder.

本実施例において、その構成は、第1図に示されるよう
に図面中一点鎖線で示される偏平した円筒形状のケース
1上面中央に配置された回転軸受2が、被測定物の回転
に連動する回転軸3を軸心が前記上面に対して垂直であ
るように保持している。そして、回転軸受2によってケ
ース1内部に保持された回転軸3の一端には磁性体から
なる回転軸3と略同径の円棒4が同軸に連結しており、
その円棒4の先端はケース1の下面側内部に敷設された
磁性体の円板5中心部に形成された回転軸3の径と略同
径の開口部に挿入され摺動しながら回転できるようにな
っている。
In this embodiment, the configuration is such that, as shown in FIG. 1, a rotary bearing 2 arranged at the center of the upper surface of a flat cylindrical case 1 indicated by a dashed line in the drawing is linked to the rotation of the object to be measured. The rotating shaft 3 is held so that its axis is perpendicular to the upper surface. A circular rod 4 made of a magnetic material and having approximately the same diameter as the rotating shaft 3 is coaxially connected to one end of the rotating shaft 3 held inside the case 1 by the rotating bearing 2.
The tip of the circular rod 4 is inserted into an opening with approximately the same diameter as the rotating shaft 3 formed in the center of a magnetic disk 5 placed inside the lower surface of the case 1, and can rotate while sliding. It looks like this.

磁性体の円板5のケース1上面側には、外径が略円板5
の直径に等しく円板5側と回転軸受2(11!lとで対
極となるように磁化された円環形状の円環磁石6が載置
されており、さらに、円環磁石6を狭んで円板5に対向
する位置には円板5と略同径の円板形状で円環磁石6に
密着する半導体チップ7が中心部に形成された開口部に
回転軸3を挿通した状態で配置されている。半導体チッ
プ7の外周近傍で円環磁石6の当接する面の慕面にはイ
ンジウムアンチモナイド等の磁気の変化に応じて固有抵
抗等の状態が変化する磁気抵抗素子からなる多数の磁気
センサ8が所定間隔を有して円環磁石6に沿い同一円周
状に等間隔配置されている。そしてさらに、回転軸3に
はその細心に対して垂直であるように、磁性体の針10
が磁性体からなる円棒4に固定されており、針10の一
端先端部は磁気センサに所定間隔離間して対向している
。すなわち、この針10の先端部は回転軸3の回転に伴
って、各磁気センサ8に対向する上方をケースl内部で
周回する。第2図に示されるように、例えば回転軸3の
回転に伴って針10の先端部がある磁気センサ208上
方に対向する位置に存在する場合、円環磁石6上に載置
された磁気センサ208を通過する磁束は、その他の磁
気センサ8に比べて増加する。
On the upper surface side of the case 1 of the magnetic disc 5, there is a disc 5 whose outer diameter is approximately
A ring-shaped ring magnet 6 is mounted so that the disk 5 side and the rotary bearing 2 (11!l) are opposite poles, and the ring magnet 6 is narrowed. At a position facing the disk 5, a semiconductor chip 7 having a disk shape having approximately the same diameter as the disk 5 and in close contact with the annular magnet 6 is arranged with the rotating shaft 3 inserted through an opening formed in the center. Near the outer periphery of the semiconductor chip 7, on the surface of the surface in contact with the annular magnet 6, a large number of magnetoresistive elements, such as indium antimonide, whose states such as specific resistance change according to changes in magnetism, are installed. Magnetic sensors 8 are arranged at predetermined intervals along the same circumference along the annular magnet 6.Furthermore, a magnetic material is placed on the rotating shaft 3 so as to be perpendicular to the center of the circular magnet 6. needle 10
is fixed to a circular rod 4 made of a magnetic material, and one end of the needle 10 faces the magnetic sensor at a predetermined distance. That is, as the rotating shaft 3 rotates, the tip of the needle 10 rotates inside the case l above facing each magnetic sensor 8. As shown in FIG. 2, for example, when the tip of the needle 10 is located at a position facing above the magnetic sensor 208 as the rotating shaft 3 rotates, the magnetic sensor placed on the annular magnet 6 The magnetic flux passing through 208 increases compared to other magnetic sensors 8.

すなわち、第2図中1点鎖線201で示される経路で、
円環磁石6から出る磁束は、磁気センサ208を介して
針10を通過し回転軸3の先端部4を経て円板5を通過
して円環磁石6に達する。
That is, along the route shown by the dashed-dotted line 201 in FIG.
The magnetic flux emitted from the annular magnet 6 passes through the needle 10 via the magnetic sensor 208, passes through the tip 4 of the rotating shaft 3, passes through the disk 5, and reaches the annular magnet 6.

而して磁気センサ208を含む磁界の磁束密度は対向す
る針10のために増大し、そのため磁気センサ208の
抵抗値が変化する。各々の磁気センサ8の抵抗値の変化
は半導体チップ7上に配置された図示せぬ変換回路ωに
より検知され、各磁気センサに個有の符号に変換される
Thus, the magnetic flux density of the magnetic field containing the magnetic sensor 208 increases due to the opposing needles 10, so that the resistance value of the magnetic sensor 208 changes. A change in the resistance value of each magnetic sensor 8 is detected by a conversion circuit (not shown) disposed on the semiconductor chip 7, and converted into a code unique to each magnetic sensor.

次に第3図を参照して磁束密度の変化に感応して抵抗値
の変化した各々の磁気センサ8に個有の符号信号を出力
する変換回路30を説明する。
Next, referring to FIG. 3, a conversion circuit 30 that outputs a unique code signal to each magnetic sensor 8 whose resistance value has changed in response to a change in magnetic flux density will be explained.

半導体チップ7上に同一円周状等間隔に所定の数装置さ
れた磁気センサ8は4個一組でブリッヂ回路を作ってい
る。例えば第3図中では各磁気センサ8−o、 S−i
、 S・2.−8−n−2,5−n−1,S・nのうち
4個の磁気センサS・4.S・5.S・6゜S・7 で
ブリッヂ回路をなしている。これら個々のブリッヂ回路
の一対の端子のうち一方の磁気センサ8の結合点は電源
Vccに結合され他方の結合点はアースEに短絡されて
いる。そしてブリッヂ回路を構成する電源Vccとアー
スEとの間に並列接続された2つの磁気センサ8が直列
接続された2組の磁気センサ8はその各々の磁気センサ
8が直列接続された接続点を別個の第1の差動増巾器A
・I、 A−2,A−3,−、A−n−1,A−n (
7)入力端子に接続している。そしてさらに上記接続点
は夫々接続された第1の差動増巾器A・1.A・2.A
・3゜・・・A−n−1,に−nとは別の第2の差動増
巾器A・1゜A−2,A・3.−A−n−1,A−n 
ノ入力端子と接続されている。各々の第1の差動増巾器
A・1.A・2゜A・3.・・・、A−n−1,A−n
の出力は2つに分岐して一方はダイオードを介してNA
ND回路300に入力され他方は片方の入力をアースに
短絡した第2差動増巾器B・1.B・2.B−3,−・
・B−n−1゜B−nに入力され極性が反転されて出力
される。
A predetermined number of magnetic sensors 8 are arranged on the semiconductor chip 7 at equal intervals around the same circumference, and a set of four magnetic sensors 8 forms a bridge circuit. For example, in FIG. 3, each magnetic sensor 8-o, S-i
, S.2. -8-n-2, 5-n-1, 4 magnetic sensors S.4 out of S.n. S・5. S・6°S・7 forms a bridge circuit. Of the pair of terminals of each of these individual bridge circuits, one connection point of the magnetic sensor 8 is connected to the power supply Vcc, and the other connection point is short-circuited to the ground E. Two sets of magnetic sensors 8 in which two magnetic sensors 8 are connected in series between the power supply Vcc and the earth E constituting the bridge circuit have a connection point where each magnetic sensor 8 is connected in series. Separate first differential amplifier A
・I, A-2, A-3, -, A-n-1, A-n (
7) Connected to the input terminal. Further, the connection points are connected to the first differential amplifiers A.1. A.2. A
・3°...A-n-1, a second differential amplifier A.1°A-2, A.3. -A-n-1, A-n
is connected to the input terminal. Each of the first differential amplifiers A.1. A・2゜A・3. ..., A-n-1, A-n
The output is branched into two, and one is connected to NA via a diode.
The second differential amplifier B.1. which is input to the ND circuit 300 has one input shorted to ground. B.2. B-3,-・
・B-n-1° It is input to B-n and the polarity is inverted and output.

この第2の差動増巾器B・l、B・2. B・3.・・
・B−n−1,B−nの出力信号はダイオード310を
介してNAND回路300に入力される。
This second differential amplifier B.l, B.2. B.3.・・・
- The output signals of B-n-1 and B-n are input to the NAND circuit 300 via the diode 310.

ここで、NAND回路300は、磁気センサの数と同数
配置され2つの入力端子は上述の様に第1の差動増巾器
A−1,A・2. A・3.−A −n−1。
Here, the number of NAND circuits 300 is the same as the number of magnetic sensors, and the two input terminals are connected to the first differential amplifiers A-1, A.2. A.3. -A-n-1.

A−nの出力信号と第2の差動増巾器B・1.B・2、
 B −3,・、 B−n−1,B −nノ出力信号ヲ
夫々ダイオード310を介して入力されているが、各第
1の差動増巾器A−1,A・2. A−3,−A−n−
1,A−n  の出力信号と各第2の差動増巾器B・1
.B・2.B・3. ・・、B−n−1,B−nの出力
信号とは全て異なる組み合せでNAND回路300に入
力される。すなわち、第3図中で示されるように各ダイ
オード310からの出力線側の矢印K・1、K・ 2.
K・ 3.−に−n−1,に−nと各NAND回路30
0側の入力端子を示す矢印K・1.K・2゜K・3. 
・、に−n−1,に−n は、ツレツレ図面中に記載さ
れた同じ番号の矢印同士で接続されていに’−I  R
,2k’、3    k’−6−1k’、7’1各抵抗
絢+4+山、μ、・・・、彰セ岬2曲箒と4そ\旧η−
’+’ Eとの接続点には符号信号の導出線が接続され
NOT回路   9.。
The output signal of A-n and the second differential amplifier B.1. B.2,
The output signals of B-3, . . . A-3, -A-n-
1, A-n output signal and each second differential amplifier B.1
.. B.2. B.3. . . , B-n-1, and B-n are all input to the NAND circuit 300 in different combinations. That is, as shown in FIG. 3, the arrows K.1, K.2. on the output line side from each diode 310.
K.3. - to -n-1, to -n and each NAND circuit 30
Arrow K・1. indicates the input terminal on the 0 side. K・2゜K・3.
・, ni-n-1, ni-n are connected by arrows with the same number written in the drawing.'-I R
, 2k', 3 k'-6-1k', 7'1 each resistance Aya + 4 + mountain, μ, ..., Cape Shose 2 songs broom and 4 so\old η-
'+' The derivation line of the sign signal is connected to the connection point with E, forming a NOT circuit.9. .

、   を介して符号信号出力する。本実施例において
は第3図に図示されるように、各NAND回路300と
各抵抗R・1.R・2.R・3.・・・、R・n−1,
R−nとは各磁気センサ8−0.8.l  。
A code signal is output via , . In this embodiment, as shown in FIG. 3, each NAND circuit 300 and each resistor R.1. R・2. R・3. ..., R・n-1,
R-n means each magnetic sensor 8-0.8. l.

S・2.・・・、8−n−1,8−nそれぞれに順番に
割り合てられた2進交番信号を示す符号信号で各NOT
回路   22.。
S・2. ..., each NOT with a code signal indicating a binary alternating signal assigned in order to 8-n-1, 8-n, respectively.
Circuit 22. .

から出されるようにダイオードを介し7て接続されてい
る。
It is connected through a diode 7 so that it is output from the terminal.

また、各NOT回路   1   1   1 1、 
  はそれぞれ急に2進交番信号の各桁2° 21 、
22 、、、.2n−1,2n 力対応シティる。尚、
第3図中矢印P・1と矢印P・2とで示される線は接続
している。また、磁気センサ8及び上述の変換回路は、
集積回路等の通常の製造プロセスに従って半導体チップ
7上に配置される。
In addition, each NOT circuit 1 1 1 1,
are suddenly each digit of the binary alternating signal 2° 21 , respectively.
22,,,. 2n-1, 2n force compatible city. still,
The lines indicated by arrows P.1 and P.2 in FIG. 3 are connected. Moreover, the magnetic sensor 8 and the above-mentioned conversion circuit are
It is placed on the semiconductor chip 7 according to a normal manufacturing process for integrated circuits and the like.

このように構成された変換回路30において磁束密度の
変化を検知した各磁気センサS・0.S・1゜S −2
,・−、S −n−1,S −nニ個有の一組の2進交
番信号として符号信号で出力される過程を具体的な例を
提、示して説明する。
In the conversion circuit 30 configured as described above, each magnetic sensor S.0. S・1゜S-2
, .

尚、第4図には回転軸3の回転に伴って針10の先端部
が各磁気センサS・0.S・1.S・2.・・・。
In addition, in FIG. 4, the tip of the needle 10 is connected to each magnetic sensor S.0.0 as the rotating shaft 3 rotates. S・1. S・2. ....

8−n−1,8−nに順次対向しながらケース1内を周
回した場合の各第1の差動増巾器A・l、A・2゜A・
3.・・・、A−n−1,A−nからの出力の極圧を示
す。図中−上向きの矢印は正の出力を示し、下向きの矢
印は負の出力を示す。
8-n-1, 8-n, each first differential amplifier A.l, A.2゜A.
3. . . . indicates the extreme pressure of the output from A-n-1 and A-n. In the figure - upward arrows indicate positive outputs and downward arrows indicate negative outputs.

まず第一の例として回転軸3の回転によって磁気センサ
S・2に針10の先端部が対向した場合について説明す
る。この時第1の差動増巾器A・1からは正の出力がな
されこれに対−して第1の差動増巾器A・2からは負の
出力がなされる。第1の差動増巾器A・1からの正の出
力は、ダイオード310を介して第3図中矢印Klで示
される入力端子を有すNAND回路300に入力される
First, as a first example, a case where the tip of the needle 10 faces the magnetic sensor S.2 due to rotation of the rotating shaft 3 will be described. At this time, the first differential amplifier A.1 provides a positive output, whereas the first differential amplifier A.2 provides a negative output. The positive output from the first differential amplifier A.1 is input via a diode 310 to a NAND circuit 300 having an input terminal indicated by an arrow Kl in FIG.

一方、第1の差動増巾器A・2からの負の出力は、第2
の差動増巾器B・2により反転して出力され、正の出力
信号としてダイオード310を介して図中矢印に4で示
される入力端子を有するNAND回路300に入力され
る。図中矢印に1およびに4で不出力信号が°°O″と
なったNAND回路300に接続された抵抗几・lおよ
び抵抗几・2は1.NAND回負論理の信号”0 ++
が入力されるので、反転した正論理の信号1を出力する
。また抵抗R・1および抵→−−、・  負論理信号+
+ II+が入力され、反転して正論理の信号”O′”
を出力する。
On the other hand, the negative output from the first differential amplifier A.2 is
The signal is inverted and outputted by the differential amplifier B.2, and is inputted as a positive output signal via a diode 310 to a NAND circuit 300 having an input terminal indicated by an arrow 4 in the figure. In the figure, the resistor 几・l and the resistor 几・2 connected to the NAND circuit 300 whose non-output signal became °°O'' at arrows 1 and 4 are 1.NAND circuit negative logic signal ``0++
is input, so an inverted positive logic signal 1 is output. Also, resistor R・1 and resistor →−−,・negative logic signal +
+ II+ is input, inverted and positive logic signal “O′”
Output.

従って、各NOT回路伴1.   l  j  l  
 l−にl−<μm+T→し−n→→丑夫々正論理の信
号” 111)・・・00パが出力され、この−組の信
号が磁気センサS・2に個有の2信交番信号で示された
符号信号となる。
Therefore, each NOT circuit 1. l j l
111)...00pa is output to l-, l-<μm+T→shi-n→→ox, respectively, and this negative signal is the two-signal alternating signal unique to magnetic sensor S・2. The code signal is shown as .

次に第二の例として磁気センサ8−nに針10の先端部
が対向した場合について説明する。
Next, as a second example, a case will be described in which the tip of the needle 10 faces the magnetic sensor 8-n.

この時第1の差動増巾器A−n−1からは負の出力がな
され、一方第1の差動増巾器A−nからは正の出力がな
される。
At this time, the first differential amplifier A-n-1 provides a negative output, while the first differential amplifier A-n provides a positive output.

第1の差動増巾器A−n−1の出力は第2の差動増巾器
B−n−1により反転され正の出力信号としてダイオー
ド310を介して第3図中矢印に−n−2で示される入
力端子を有するNAND回路300に入力される。そし
て、差動増巾器A −nからの正の出力がダイオードを
介して入力された第3図中矢印に−n−1で示される入
力端子を有するNAND回路300のうち同図中矢印に
−n−2で示さ−れる入力端子を有するNAND回路は
出力信号が”0″ となる。これにより抵抗几・nがア
ースに短絡されその他の抵抗R−1,R−2,R−3,
・−、R−n−1は短絡されない初で、各NOT回路N
・→T算−ト「−N−−−3−、、、からは夫々正論理
の信号”ooo・・・01″ が−組出力される。この
−組の正論理の信号”000・・・01”は、磁気セン
サS・nに個有な変位検出信号である符号信号となる。
The output of the first differential amplifier A-n-1 is inverted by the second differential amplifier B-n-1 and passed through the diode 310 as a positive output signal to -n indicated by the arrow in FIG. The signal is input to a NAND circuit 300 having an input terminal indicated by -2. Of the NAND circuit 300 having an input terminal indicated by -n-1 at the arrow in FIG. 3, the positive output from the differential amplifier A-n is inputted via a diode. The output signal of the NAND circuit having the input terminal indicated by -n-2 is "0". As a result, the resistor 几・n is short-circuited to ground, and the other resistors R-1, R-2, R-3,
・-, R-n-1 is the first not short-circuited, and each NOT circuit N
・→T calculation "-N---3-, . . . outputs a - set of positive logic signals "ooo...01". This - set of positive logic signals "000...・01'' is a code signal that is a displacement detection signal unique to the magnetic sensor S.n.

このように各NOT回路へ−F−iN   r    
+  +、  から出力される符号信号である一組の2
進交番信号を用いて抵抗値の変化した磁気センサを特定
できるので磁気センサの抵抗値を変化させた針10の位
置、換言すると被測定対象物の回転に連動して各磁気セ
ンサに順次対向しつつ周回する針10の位置も同時に特
定できる。従って本実施例によるロータリーエンコーダ
によれば出力される符号信号から被測定対象物の回転角
を精度よく絶対値で検出できる。また、同実施例のロー
タリーエンコーダは、5’1式のロータリーエンコーダ
のように受発光素子間の読み取りエラーなどがないほか
、同一分解能では充電式に比べ装置の容積を大幅に小さ
くできることや、誤動作の原因となる外乱光の遮断を確
実に行うために装置全体を気密性の高い容器で覆う必要
がない等、高信頼性、耐環境性、耐衝撃性、耐ノイズ性
に優れている。
In this way, to each NOT circuit -F-iN r
+ +, a set of 2 which is the code signal output from
Since the magnetic sensor whose resistance value has changed can be identified using an alternating signal, the position of the needle 10 that has changed the resistance value of the magnetic sensor, in other words, can be sequentially opposed to each magnetic sensor in conjunction with the rotation of the object to be measured. The position of the rotating hand 10 can also be specified at the same time. Therefore, according to the rotary encoder according to this embodiment, the rotation angle of the object to be measured can be accurately detected in absolute value from the output code signal. In addition, the rotary encoder of the same example does not have reading errors between the receiving and emitting elements unlike the 5'1 type rotary encoder, and also has the ability to significantly reduce the volume of the device compared to a rechargeable type with the same resolution, and malfunctions. It has excellent reliability, environmental resistance, impact resistance, and noise resistance, such as the fact that there is no need to cover the entire device with a highly airtight container in order to reliably block external light that causes noise.

次に、第2の実施例として第5図に示されるように本発
明はリニアエンフーダに適用することもできる。
Next, as shown in FIG. 5 as a second embodiment, the present invention can also be applied to a linear enhancer.

本実施例のリニアエンフーダの舅成は細長い角柱形状で
長手方向の一平面に対して垂直な方向に磁化された棒状
磁石50とこの棒状磁石50の上記平面で磁束がその近
傍で略垂直となる表面に密着しており、かつ上記長手方
向に多数の磁気センサ51が等間隔で列設された半導体
チップ52と、この半導体チップ52が密着している前
記棒状磁石50の上記平面に対向する面に過不足なく接
合している長手方向両側に断差を有する磁性体の板53
と、この板53の長手方向両側面に接触し、かつ磁気セ
ンサ51に順次対向する磁性体の針54を両端で支持す
る磁性体の支持体55からなる前記長手方向に被測定物
に連なって移動可能な摺動子と、半導体チップ52上に
配置され各磁気センサ51の抵抗値の変化を検知して各
々の磁気センサ51に個有の符号信号を出力する図示せ
ぬ変換回路とからなる。これらの構成において、摺動子
56によっである磁気センサ51に針54が対向した場
合にその磁気センサ51を通過する磁束は他の磁気セン
サ51に比べて増加する。
The main structure of the linear enhancer of this embodiment is a bar magnet 50 which has an elongated prismatic shape and is magnetized in a direction perpendicular to a plane in the longitudinal direction. A semiconductor chip 52 is in close contact with the surface of the bar magnet 50, and a semiconductor chip 52 has a large number of magnetic sensors 51 arranged in rows at equal intervals in the longitudinal direction, and the semiconductor chip 52 faces the plane of the bar-shaped magnet 50 in close contact with the semiconductor chip 52. A magnetic plate 53 having a difference on both sides in the longitudinal direction, which is joined to the surface in just the right amount.
The support body 55 is made of a magnetic material and supports the needle 54 made of a magnetic material at both ends, which contacts both sides of the plate 53 in the longitudinal direction and faces the magnetic sensor 51 sequentially. It consists of a movable slider and a conversion circuit (not shown) arranged on the semiconductor chip 52 that detects changes in the resistance value of each magnetic sensor 51 and outputs a unique code signal to each magnetic sensor 51. . In these configurations, when the needle 54 is opposed to a certain magnetic sensor 51 by the slider 56, the magnetic flux passing through that magnetic sensor 51 increases compared to other magnetic sensors 51.

この磁束の変化を検知した磁気センサ51の検知信号を
半導体チップ上に集積された変換回路によって各磁気セ
ンサ51に個有の符号信号に変換して出力させる。従っ
て、出力された符号信号から通過する磁束が変化した磁
気センサ51および針54を備えた摺動子の位置を特定
できる。すなわち、摺動子に連動する被測定物の変位は
出力された符号信号から決定することができる。尚、本
実施例中で使用される変換回路の構成は前述の第1の実
施例中で使用した変換回路を適用しても差し支えない。
A detection signal from the magnetic sensor 51 that detects this change in magnetic flux is converted into a unique code signal by a conversion circuit integrated on a semiconductor chip and outputted by each magnetic sensor 51. Therefore, the position of the slider equipped with the magnetic sensor 51 and needle 54 where the passing magnetic flux has changed can be specified from the output code signal. That is, the displacement of the object to be measured in conjunction with the slider can be determined from the output code signal. Note that the configuration of the conversion circuit used in this embodiment may be the same as that used in the first embodiment described above.

尚、本発明の実施例は、前述した記載内容に限定される
ことなく、本発明が有する技術思想の範囲内で種々の変
更を加えることができる。
Note that the embodiments of the present invention are not limited to the contents described above, and various changes can be made within the scope of the technical idea of the present invention.

例えば、各磁気センサに(至)有の符号信号はNOT回
路から2進交番信号(グレイコード)で出力される他、
各NAND回路と各抵抗とのダイオードを介しての接続
を変えることでバイナリ−コードでの出力や対数出力等
での出力もできる。
For example, the code signal present in each magnetic sensor is output from the NOT circuit as a binary alternating signal (gray code), and
By changing the connections between each NAND circuit and each resistor via diodes, it is possible to output in binary code, logarithmic output, etc.

また、NOT回路を介さずに直接負論理信号のまま出力
してもよい。さらに磁気センサはホール素子にて形成さ
れることも可能である。
Alternatively, the negative logic signal may be directly output without going through the NOT circuit. Furthermore, the magnetic sensor can also be formed with a Hall element.

さらにまた、前述の実施例において、磁束の発生源に使
用される永久磁石は磁気センサの形成される半導体チッ
プに接する位置に配置されているが、この例に限定され
ることなく、例えば針自体も磁化する方法や、特に第1
実施例においては、回転軸先端部も磁化して針を支持し
てもよく、また第2実施例においては支持体も磁化して
針を支持してよい。すなわち、磁気センサを含む磁界の
磁束密度を各磁気センサの列に沿って変化させる手段で
あれば針やその針を支持する支持部材等の要部の構成に
は、本来の機能を損なわない限り不必要な限定は加えな
い。
Furthermore, in the above-mentioned embodiments, the permanent magnet used as the magnetic flux generation source is placed in a position in contact with the semiconductor chip on which the magnetic sensor is formed; Also, how to magnetize, especially the first
In an embodiment, the tip of the rotating shaft may also be magnetized to support the needle, and in a second embodiment, the support may also be magnetized to support the needle. In other words, if it is a means of changing the magnetic flux density of the magnetic field containing the magnetic sensors along the rows of each magnetic sensor, the structure of the main parts such as the needle and the support member that supports the needle may be changed as long as the original function is not impaired. Do not add unnecessary limitations.

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

第1図は本発明をロータリーエンコーダに適用した第1
の一実施例の構成を示す透視斜視図、第2図は同実施例
において要部を一部切欠いて示す断面図、第3図は同実
施例において半導体チップ上に形成される変換回路を示
す回路図、第4図は差動増巾器の出力の楔止を示す説明
図、第5図は本発明をリニアエンコーダに適用した第二
の実施例の構成を示す斜視図、第6図は従来例のロータ
リーエンコーダを示す斜視図である。 6・・・円環磁石、8・・・磁気センサ、10・・・針
代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同         竹  花  喜久男第1図 57 2θl 第2図 第   4   Iン1 第5図 第6図
Figure 1 shows a first example in which the present invention is applied to a rotary encoder.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a main part of the embodiment with some parts cut away, and FIG. 3 is a conversion circuit formed on a semiconductor chip in the embodiment. 4 is an explanatory diagram showing the wedging of the output of a differential amplifier, FIG. 5 is a perspective view showing the configuration of a second embodiment in which the present invention is applied to a linear encoder, and FIG. 6 is a circuit diagram. FIG. 2 is a perspective view showing a conventional rotary encoder. 6...Circular magnet, 8...Magnetic sensor, 10...Needle agent Patent attorney Nori Ken Yudo Chika Kikuo Takehana Fig. 1 57 2θl Fig. 2 Fig. 4 In1 Fig. 5 Fig. 6 figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 所定間隔を有して列設された複数の磁束の変化に応じて
状態が変化する機能を有する磁気センサと、この磁気セ
ンサの列に沿って移動可能に配置し、かつ被測定物の変
化の位置に応じて磁束を変化させる磁束変化手段と、こ
の磁束変化手段で磁束を変化させた位置の前記磁気セン
サから得られる検知信号をこの磁気センサの位置に対応
した固有の符号信号に変換して変位検出信号を出力する
変位検出信号出力手段とを具備したことを特徴とする変
位検出装置。
A plurality of magnetic sensors arranged in a row at predetermined intervals have a function of changing the state according to changes in magnetic flux, and a magnetic sensor arranged movably along the row of magnetic sensors and capable of detecting changes in the object to be measured. A magnetic flux changing means for changing the magnetic flux according to the position, and a detection signal obtained from the magnetic sensor at the position where the magnetic flux is changed by the magnetic flux changing means is converted into a unique code signal corresponding to the position of the magnetic sensor. 1. A displacement detection device comprising: displacement detection signal output means for outputting a displacement detection signal.
JP23749385A 1985-09-03 1985-10-25 Displacement detector Pending JPS6298215A (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23749385A JPS6298215A (en) 1985-10-25 1985-10-25 Displacement detector
US06/883,955 US4825070A (en) 1985-09-03 1986-07-10 Displacement detector for detecting an amount of displacement of an object to be measured
EP86110082A EP0213368B1 (en) 1985-09-03 1986-07-22 Displacement detector
DE3689839T DE3689839T2 (en) 1985-09-03 1986-07-22 Displacement detector.
US07/264,825 US4906846A (en) 1985-09-03 1988-10-31 Displacement detector for detecting an amount of displacement of an object to be measured

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23749385A JPS6298215A (en) 1985-10-25 1985-10-25 Displacement detector

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JP23749385A Pending JPS6298215A (en) 1985-09-03 1985-10-25 Displacement detector

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010528305A (en) * 2007-05-29 2010-08-19 エコール ポリテクニーク フェデラル デ ラウサンネ Magnetic field sensor that measures the direction of the in-plane magnetic field

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010528305A (en) * 2007-05-29 2010-08-19 エコール ポリテクニーク フェデラル デ ラウサンネ Magnetic field sensor that measures the direction of the in-plane magnetic field

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