JPS63205514A - 磁気的に位置や速度を検出する装置 - Google Patents

磁気的に位置や速度を検出する装置

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JPS63205514A
JPS63205514A JP3797687A JP3797687A JPS63205514A JP S63205514 A JPS63205514 A JP S63205514A JP 3797687 A JP3797687 A JP 3797687A JP 3797687 A JP3797687 A JP 3797687A JP S63205514 A JPS63205514 A JP S63205514A
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magnetic
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azimuth
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Shoichi Kawamata
昭一 川又
Tadashi Takahashi
正 高橋
Kunio Miyashita
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、位置や速度を検出する装置に係り。
特に正弦波出力を得る磁気式の位置や速度を検出する装
置に関する。
〔従来の技術〕
従来は、特公昭6G−12579号公報に記載のような
ものが知られている。この中では、磁気抵抗効果素子と
磁気記録媒体との空隙であるスペーシングが変化に基づ
く特性の変化については言及されていない、しかし、実
際に位置検出装置として使用する場合、例えば、回転位
置検出装置を考えて見ると、回転体である磁気記録媒体
が偏心していると回転により、スペーシングが変化して
しまう。
第13図は、スペーシングに対する磁気抵抗効果素子の
出力振幅に関係をプロットした特性である。
第13図より、スペーシングの挟いAの範囲では、磁気
抵抗効果素子の出力振幅の変化はないが、波形が歪んで
しまう、また、スペーシングの広いBの範囲では、磁気
センサの出力波形は歪まないが。
わずかなスペーシングの変化により出力振幅が変化して
しまう。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来技術は、偏心等によるスペーシング変化に基づ
く波形歪みについては言及されておらず。
回転等による波形の歪や出力振幅の変化が大きかった。
本発明の目的は、偏心等によりスペーシングが変化して
も波形歪が少なく、出力振幅の変動かつ少ない正弦波形
を出力する磁気的な位置や速度を検出する装置を提供す
ることにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、波形歪を起す主たる調波成分に応じて、磁
気信号の磁気記録方向と磁気抵抗効果素子の長手方向が
直交する位置からほぼ次式になる様に角度0(アジマス
)を付けることにより、任意の高調波波成分を打消し、
基本波成分のみを取り出して波形歪をなくすることによ
り達成される。
λ θ=tan−1−(度) Q 但し、λは磁気信号の磁気記録ピッチ(N・S間の距離
)、nは高調波成分の次数、悲は磁気センサの長さであ
る。
〔作用〕
前記のように、磁気抵抗効果素子を可及的に磁気記録媒
体に近接させても、磁気抵抗効果素子を磁気記録媒体に
着磁した磁気記録方向に対して調波成分を除去するよう
に配置しであるので、磁気抵抗効果素子から出力される
電気信号には調波成分が除去できるように作用し、結果
として歪みのない高精度の電気信号が磁気抵抗効果素子
から得られるものである。
〔実施例〕
以下、本発明構成一実施例を第1図ないし第9図により
説明する。第1図において1回転軸1には回転ドラム2
が固定されている。この回転ドラム2の外周に記録ピッ
チλの磁気信号となる多数の磁極N、Sを記録した磁気
記録媒体3を配置しよ、ている、これに対向して磁気抵
抗効果素子Rz、’Rzで構成された磁気センサ4を磁
気記録媒体3よりある間隔のスペーシングQを介して配
置する。
第1図の磁気記録媒体3と磁気センサ4の関係を第2図
に展開図として示す、第2図において、磁気記録媒体3
には、前述のように記録ピッチλで磁極N、Sを記録し
ている。磁気センサ4は、磁気抵抗効果素子Rx、Rz
i?構成され、各々λ/2の間隔で配置されており、磁
気信号の記録方向と、磁気抵抗効果素子Rx、Rzの長
手方向が直交するP線からある角度θ(アジマス)を持
って配置されている。磁気センサ4の磁気抵抗効果素子
R1゜R2は、磁界に対して電気抵抗が変化するもので
、ガラス基板等の表面に強磁性体Ni−FeやNi・C
o等の薄膜を蒸着などの手法により、数個〜数10個の
磁気センサ4が一度に形成され、後でダイシング等によ
り切離されて個々の磁気センサ4が得られる。この磁界
に対する抵抗変化は、第3図(イ)に示す様に磁界の方
向に関係なく、磁界の大きさに比例して抵抗が変化し、
ある値で飽和する。ここで、磁気信号の記録方向と磁気
センサの長手方向が直交した場合において、回転ドラム
2が回転して、磁気記録媒体3が移動し、磁気記録媒体
3の磁気信号により磁気センサ4に加わる磁界が第3図
(ロ)の様に変化したと仮定する。
これは、第13図に示したスペーシングが狭いAの範囲
に相当し、磁気センサ4には、磁気抵抗効果素子R1,
Rzの抵抗が充分飽和する程の大きな磁界が印加される
。このため、磁気抵抗効果素子RzおよびR2の抵抗は
、第3図(11)の様になる。すなわち、磁界の小さな
範囲では、磁界に比例して抵抗が減少するが、磁界の大
きな範囲では、抵抗が飽和して変化しなくなる様な抵抗
変化となる。一方、磁気抵抗効果素子R1およびRzは
、第3図(ホ)のように直列に3姶子接続し、電源Vよ
り電圧を供給する。そうすると磁気抵抗効果素子R1と
R2の接続点から得られる出力eoは、第3図(ニ)の
様に歪んだ出力波形となる。この波形を分析すると、第
4図の実線で示す様に、基本波成分の他に、基本波の奇
数倍(n=3.5゜7.9・・・)の高調波成分に分け
られる。ここで、今、除去したい高調波成分を第5調波
vs(n=5)と仮定すると、基本波成分と第5調波の
関係は、第5図の様になる。第5図より、基本波成分v
1の1周期は、λであるのに対し、第5調波v6は、5
倍の周波数(n = 5)となり、その周期はλ/2と
なる。したがって、第6図に示す様に、磁気抵抗効果素
子Rの両端部(磁界を感応する部分)が、はぼ第5調波
の1周期すなわちλ/2の172相当だけ、直交位置で
あるP線から傾けてやれば、第5調波成分は平均化され
打ち消すことかできる。傾きの角度θ(アジマス)は、
磁気抵抗効果素子Rの長さにQによって変るもので、は
ぼ次式になる様にすれば良い。
λ θ=tan−”−(度) Q この結果を第4図の一点さ線で示す。これを見ると、第
5調波の成分は打ち消されており、さらには、第3及び
第7調波等の他の高調波成分も低減できる。
第7図及び第8図は、第7調波V7を除去する場合の一
実施例である。従って、第7調波v7の周波数は、基本
波成分v1の7倍(n=7)となり、アジマスθも次式
の様になる。この様にすれば、第4図の点線 で示す様に、第7調波は打ち消されており、第3及び第
5調波等の高調波成分も低減できる。
この様に、出力波形に移まれでいる高調波成分のうち、
任意の高調波成分をほぼ次式になる様に設定すれば、打
ち消すことが可能であり、さらには、それ以外の高調波
成分も低減できる。
λ θ=tan−”−(度) fi 但し、nは打ち消したい高調波成分の次数である。第9
図は、基本波vl 、第3調波、第5調波及び第7調波
の出力電圧をアジマスθに対してプロットした結果であ
る。第9図より、アジマスθを少しでも付ければ、各高
調波成分は低減できるので、完全に打ち消したい高調波
成分を打ち消すだけでなく必要に応じて、アジマスθを
設定すれば良いことがわかる。
第10図は、磁気センサ4目体にアジマスθを付けるの
でなく、前述した様に、この磁気センサ4は、ガラス基
板の表面に1強磁性体のNi・FeやNiCoの薄膜を
蒸看等の手法により作るので、この際にダイシングライ
ン5に対し、任意のアジマスθを付けて、磁気抵抗効果
素子Rl。
R2を配置しても同様の効果が得られる。さらに、第1
1図の様に磁気抵抗効果素子R1,Rzをへの字形状に
形成しても良い、この様にすれば、磁気センサ4を傾け
て取り付ける必要がないので、従来と同様の治具や方法
で取り付けられる効果がある。
第12図は、磁気記録媒体3にアジマスθを付けた例で
ある。すなわち、磁気記録媒体3に磁気信号を記録する
際に、例えば記録ヘッドに任意のアジマスθを付けて磁
気信号を記録すれば、第11図に示す様に、アジマスθ
を持った磁気信号が記録される。従って、磁気センサ4
が受ける磁界も直交方向からずれた様になり、第2図及
び第10図と同等の作用・効果が得られる。
以上の説明では1回転体の例で説明したが、回転体以外
でも直線運動を行うものの位置検出に使用しても同様な
効果が得られる。さらに回転ドラム全体がプラスチック
マグネット等の永久磁石で構成されても同様な作用効果
が得られ、また、回転ディスク形の磁気記録媒体でも同
じ作用効果が得られる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、磁気抵抗効果素子
の飽和による出力波形歪に含まれる任意の高調波成分を
除去できるので位置検出装置として高調波成分の少ない
正弦波出力で得ることができる。又、スペーシング変化
による基本波出力の振幅変動を少なくすることができる
ので、精度の高い位置や速度を検出する装置を提供する
ことができるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の1実施例を示す構成図、第2図は第1
図の磁気記録媒体と磁気センサの関係を示す展開図、第
3図(イ)ないし第3図(ホ)は磁気抵抗効果素子の特
性と動作波形説明図及び磁気抵抗効果素子の接続を示す
図、第4図は出力波形の分析結果を示す図、第5図ない
し第8図は、第5調波及び第7調波を例にとった動作説
明図、第9図はアジマスに対する基本波及び各高調波成
分の出力電圧の関係を示した特性図、第10図。 第11図、および第12図は本発明の他の実施例を示す
磁気記録媒体と磁気センサの展開図、第13図はスペー
シングに対する磁気センサの出力電圧の関係を示す特性
図である。 1・・・回転軸、2・・・回転ドラム、3・・・磁気記
録媒体、4・・・磁気センサ、5,5′・・・ダイシン
グライン。 Rz、Rz・・・磁気抵抗素子、λ・・・磁気信号の記
録ピ−ツチ、θ・・・アジマス。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、移動体あるいは固定体のいずれか一方に担持され、
    かつ磁気信号となる多数の磁極を有する磁気記録媒体と
    、この磁気記録媒体に所定のスペーシングを介して近接
    し、前記磁気記録媒体を持たない固定体あるいは移動体
    のいずれか一方にあつて、かつ磁気抵抗効果素子を具備
    する磁気センサとで構成し、この磁気抵抗効果素子は、
    前記磁極の磁界に感応して内部抵抗が変化するものとし
    、この磁気抵抗効果素子の抵抗変化を電気信号として取
    出し、位置を検出するものにおいて、 前記スペーシングを前記磁気抵抗効果素子に前記磁気信
    号の最大の磁界が作用したとき、この磁気抵抗効果素子
    が磁気飽和する程度に小さくし、更に、前記磁気抵抗効
    果素子は、その長手方向を前記磁気信号の記録方向と直
    交する方向から所定の角度をもつて配置したものである
    ことを特徴とする磁気的に位置や速度を検出する装置。 2、前記特許請求の範囲第1項記載のものにおいて、 前記角度はアジマスθであることを特徴とする磁気的に
    位置や速度を検出する装置。 3、前記特許請求の範囲第1項記載のものにおいて、 前記磁気抵抗効果素子を磁気記録媒体の長手方向と直交
    する方法に一致させる一方、磁気記録媒体の磁気記録方
    向はこの磁気記録媒体の長手方向に対して所定の角度だ
    け異ならせたことを特徴とする磁気的に位置や速度を検
    出する装置。 4、前記特許請求の範囲第1項記載のものにおいて、 前記磁気抵抗効果素子を、ガラス基板等に担持する際、
    ダイシングラインに対して、任意のアジマスθを付けて
    担持させるようにしたことを特徴とする磁気的に位置や
    速度を検出する装置。 5、前記特許請求の範囲第1項記載のものにおいて、 前記磁気信号の磁気記録ピツチ(N・S間の距離)をλ
    、前記磁気抵抗効果素子の長さをl、高調波成分の次数
    をnとするとき、アジマスθを次式にしたがつて決定し
    たことを特徴とする磁気的に位置や速度を検出する装置
    。 θ=tan^−^1(λ/nl)(度) 6、前記特許請求の範囲第1項記載のものにおいて、 前記磁気信号の磁気記録ピツチ(N・S間の距離)をλ
    、前記磁気抵抗効果素子の長さをlとするとき、アジマ
    スθを次式にしたがつて決定したことを特徴とする磁気
    的に位置や速度を検出する装置。 θ=tan^−^1(λ/5l)(度) 7、前記特許請求の範囲第1項記載のものにおいて、 前記磁気信号の磁気記録ピツチ(N・S間の距離)をλ
    、前記磁気抵抗効果素子の長さをlとするとき、アジマ
    スθを次式にしたがつて決定したことを特徴とする磁気
    的に位置や速度を検出する装置。 θ=tan^−^1(λ/7l)(度) 8、前記特許請求の範囲第1項記載のものにおいて、 前記磁気信号の磁気記録ピツチ(N・S間の距離)をλ
    、前記磁気抵抗効果素子の長さをlとするとき、アジマ
    スθを次式にしたがつて決定したことを特徴とする磁気
    的に位置や速度を検出する装置。 θ=tan^−^1(λ/9l)(度) 9、前記特許請求の範囲第1項記載のものにおいて、 前記磁気信号の磁気記録ピツチ(N・S間の距離)をλ
    、前記磁気抵抗効果素子の長さをlとするとき、アジマ
    スθを次式にしたがつて決定したことを特徴とする磁気
    的に位置や速度を検出する装置。 θ=tan^−^1(λ/3l)(度)
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