JPS6395315A - 磁気的な位置検出装置 - Google Patents

磁気的な位置検出装置

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JPS6395315A
JPS6395315A JP61241338A JP24133886A JPS6395315A JP S6395315 A JPS6395315 A JP S6395315A JP 61241338 A JP61241338 A JP 61241338A JP 24133886 A JP24133886 A JP 24133886A JP S6395315 A JPS6395315 A JP S6395315A
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magnetic
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tracks
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正 高橋
Kunio Miyashita
邦夫 宮下
Shoichi Kawamata
昭一 川又
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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〕 本発明は磁気的に位置を検出する装置に係り、特に絶対
位置検出に好適な装置に関する。
〔従来の技術〕
この装置に係るものとして、たとえば、特開昭59−1
08193号公報に記載されたような装置があった。こ
の装置は絶対位置を磁気的に検出するもので、移動体に
取付けた磁気記録媒体と、これに所要長の磁気信号を記
録した磁気トラックと、これに近接配置した磁気検出素
子により、絶対位置を検出するもので、出力信号の各ビ
ットに対応した。
磁気トラックと磁気検出素子を複数個有する構成が記載
されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来技術は絶対位置の検出分解能を辷げようとすれ
ばそれに応じて、磁気トラック、及び磁気検出素子の数
が増加するため、寸法形状が大きくなる問題があった。
本発明の目的は寸法形状の小さな分解能の高い絶対位置
検出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、最小の磁気記録単位の磁極を所要長連続記
録と所要長の無着磁部で構成した第1の磁気トラックの
他に、最小の磁気記録単位の磁極を全域連続記録した単
一の第2の磁気トラックを設けることにより1分解能を
向上するようにして構成される。
〔作用〕
第2の磁気トラックの磁気信号は最小の磁気記録単位λ
の磁極であり、第1の磁気トラックの磁気信号に比べて
−と小さいため、これによって得られる、出力信号の分
解能も4倍と高くなる。さらに第2のトラックの磁気信
号を疑似正弦波とし、その出力も疑似正弦波とすると1
周期以内はアナログ的に絶対位置信号であり分解能をさ
らに高めること可能となり、小形で高分解能の絶対位置
検出ができる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図〜第6図により説明す
る。第1図は本発明の一実施例の磁気回転センサの構成
図である。図で、1は回転体、2は回転軸、3は取付台
、4は、各磁気抵抗素子(磁気検出素子)を有する磁気
センサ、5は、磁気トラックM 、 M o ” M 
aから構成される回転ドラムである。回転体1の軸2が
回転すると磁気ドラム5が回転する。これにより磁気セ
ンサ4の各磁気抵抗素子の磁界が変化し、磁気センサに
回転に応じた磁気抵抗変化が生じる。第2図は第1図の
磁気センサ4と磁気ドラム5の配置を展開して示したも
のである。第2図に於いて、磁気ドラム5は図示のよう
にM、Mo、M1? Mzv Msと5つの磁気トラッ
クに分かれており、磁気トラックMにはNSのピッチが
λの磁気記録単位の磁極を図示のように全周に連続して
記録する。また、磁気トラックM o = Msには4
ビツトのグレーコードに相当する磁気信号が図示のよう
に記録しである。すなわち、磁気トラックMOにはN、
Sのピッチがλの磁気記録単位の磁極を2個連続して記
録し、ピッチ2λ間隔をあけて2個連続記録することを
くり返して全周に記録している。
次の磁気トラックM1ではピッチλの磁気記録単位の磁
極を4個連続して記録し、4λ間隔をあけてさらに4個
連続記録することを全周にくり返して記録している。
さらに磁気トラックMZではピッチλの磁気記録単位の
磁極を8個連続して記録し、8λの間隔をあけている。
磁気トラックM3では磁気トラックMzより機械角で9
0度位相をずらして同様な信号を記録している。
すなわち、磁気トラックM o ” M sには磁気記
録単位λのピッチの磁極をそれぞれ2個、4個、8個、
8個連続記録し、2λ、4λ、8λ、8λの磁気記録部
分と磁気記録をしない空白部を交互に配置しである。ま
た、磁気トラックM、Mo”Maは全てピッチλの磁気
記録単位の磁極で構成している。さらに各磁気トラック
M、Mo”Maではその隣り合う磁極のN、Sは全て同
極性になるように記録しである。
次に、磁気センサ4においては、前記各磁気トラックに
磁気抵抗素子(MR素子と略す)が近接配置され、第2
図に示すように磁気トラックMに対向してMR素子R1
〜Raが配置されている。磁気トラックMoにはMR素
子Rot、 Rotが対向配置され、同様に磁気トラッ
クMl〜M8に対向してそれぞれMR素子Rjse R
zz* Rzx、 RatおよびR3t、 Rsxが配
置されている。
また、MR素子RozとRot、 RttとRtz、 
RztとR2HおよびRssとRsxとは、それぞれ磁
気記録単位のピッチλに対してλ/2の間隔で配置する
MR素子R1# Rzt Ra+ Rtはそれぞれ磁気
記録単位のピッチλに対してλ/4の間隔で配置しであ
る。
このMR素子はパーマロイ等の強磁性薄膜で構成され、
長手方向に直角な磁界を加えると、磁界の大きさに比例
して電気抵抗値が減少することを利用している。今、第
2図の回転ドラム5が矢印の方向へ移動すると各MR素
子Rt = T< a及びROI〜Rsxは磁気ドラム
5の各磁気トラックからの磁界により、第3図に示すよ
うに抵抗が変化する。
この抵抗変化は各磁気トラックの磁気記録単位に対応し
てλごとに現われている。
これらの各MR素子R1〜R4およびROI〜Razと
固定抵抗R(MR素子を磁気ドラム5からの磁界を受け
ない所に配置したものでもよい)とにより第4図のよう
な抵抗ブリッジ回路を構成する。
この各抵抗ブリッジは各磁気トラックごとに、すなわち
磁気トラックMに対してはMR素子R1とRII及びR
zとR4による2組の抵抗ブリッジ、磁気トラックM 
o ” M sについてはそれぞれRotとRoz、 
R11とRli RztとRxzおよびRatとRsz
による抵抗ブリッジを構成する。各抵抗ブリッジは電源
Vより一定電圧が加えられており、各抵抗ブリッジの出
力端子には第3図に示した抵抗変化に対応【ノて第5図
に示すブリッジ出力電圧e8゜ebp θ02AI+ 
F9Q1 F3Bが生じろ、これらの出力を増幅して電
圧比較器等により波形整形すると第6図の出力電圧EA
 HE a e 、 E o z E t 、 Ez 
HEaのようになる。また、第5図のブリッジ出力電圧
Say θbの出力を増幅した出力電圧は第6図E a
 gEbである。
第6図の出力電圧のEoy Ext Ezs Eaは4
ビツトのグレーコード信号でO〜15の分割ができるの
で16の絶対位置信号となる。さらに出力電圧E^とE
Bは図示のようにお互に電気角で90″の位相差を有す
る2相信号で、その周期は前記4ビツトのグレーコード
出力E o ” E aの1分割分である。また、出力
電圧E^とEeは2ビツトの信号として分割すると図示
のようにグレーコード出力Eo〜丁く8の1分割の中を
さらにRp b g cg dと4割できる。
したがって、出力電圧E^、EB 、 R6−J’i:
 3により16の中をさらに4分割できるので、64分
割が可能となり、アブソリュートの6ビツトの分解が得
られる。
また、第6図の電圧出カド:&とE−はほぼ正弦波の2
相出力であり、4ビツトのグレーコードE。
〜丁・:3の1分割分の中で1周期のsin波とcoq
波となるので、これをアナログ的に分割とすると分解能
をさらに上げることが可能である。たとえば出力電圧E
&とp:bにより1周期を64分割すると、グレーコー
ドの16分割と合わせると1024分割となり、分解能
を上げることが可能である。このようにsin波、 c
os波であるEaとEbの波形を分割すれば絶対位置の
分解能を上げることが可能である。
本実施例によれば磁気ドラム5の磁気トラック数に対し
て十分大きなビット数の絶対位置の分解能を得ろことが
可能であり、磁気ドラムを磁気センサの寸法が小さくと
も高分解能のアブソリュートの位置検出が可能となる。
また、磁気記録単位のピッチλで全ての磁気トラックを
記録するのでお互の磁気干渉もなく精度の高い位置検出
が可能である。さらに、磁気記録単位のピッチλに対し
て十分小さな分割が可能であり、磁気ドラム5と磁気セ
ンサ4の間隔であるスペーシングを小さくせずに高分解
能の位置検出が可能である。
以上基本的な実施例について述べたが、さらに磁気セン
サの出力を向上して、位置検出の精度を向上した実施例
を第7図〜第10図で説明する。
第7図は第1図の磁気ドラム5と磁気センサ4との関係
を展開して示した図である。これは第2同に対応してお
り、同一符号は同じ動作をするものである。磁気トラッ
クMは第2図と全く同じ(磁気信号を記録しており、磁
気トラックMo−〜Mabの(イ)、(ハ)、(ホ)、
(ト)は第2図と同じ構成である。磁気トラックM o
 ” Mδの(ロ)、(ニ)。
(へ)、(チ)はそれぞれ(イ)、(ハ)、(ホ)、(
ト)に対して磁気記録単位λの磁極が相補的に記録され
ている。すなわち磁気トラックM o bの(イ)で磁
極が記録されている所では(ロ)では空白で(イ)で空
白の所では(ロ)で磁極を記録している。
また磁気センサ4では磁気トラックMに対応した部分に
はMR素子R1〜R8を各々λ/4の間隔で8個配置す
る。さらに磁気トラックM o bの(イ)に対応して
MR素子ROI、 ROlを(ロ)に対応してMR素子
Ros、 Roaを配置している。同様に各磁気トラッ
クM ib= M ahの(ハ)〜(チ)に対応してそ
れぞれMR素子Rzt=Raiが図示のように配置され
る。また、MR素子ROIとRot、 RoaとRoa
、 R11とRs z *  Rs aとRza、 R
2xとRageR18とRa4. TZslとRsz、
 RsaとRsaはそれぞれλ/2の間隔で配置しであ
る。
ここで磁気ドラム5が矢印の方向に移動すると第2図で
説明したと同様に各MR素子の抵抗が磁界の影響を受け
て変化する。第8図にMR素子R1−T< s及びRo
x〜R14の抵抗変化を示す、各MR素子は各磁気トラ
ックに対応して抵抗変化を生じる。各MR素子は第9図
に示すように各磁気トラックごとに抵抗ブリッジを構成
させることにより、各抵抗ブリッジのブリッジ出力e&
、84゜eO+ el e t3 ’:At e8は第
10図のような出力が得られる。このブリッジ出力は第
5図と比較すると出力振幅が2倍であり、零電位に対し
て上下対称となる。すなねち、第9Ij4の抵抗ブリッ
ジは全てMR素子で構成しており、第4図が固定抵抗R
が入っているのに比べて抵抗ブリッジの出力を大きくで
きるものである。
第10図のブリッジ出力を増幅し、電圧比較器で波形整
形すれば第6図と同じ信号が得られ同様に動作する。
以上回転体の位置検出について説明したが、直線運動の
位置検出も同様に使用できるものである。
さらに磁気センサと磁気ドラムの組合せ以外でも絶対位
置検出使分の分解能より、相対位置検出信号の分解能を
高くしておけば同様な効果を得るものである。
〔発明の効果〕
本発明によれば、磁気トラックの数及びMR3子の数を
少なくして、分解能の高い絶対位置検ができるので磁気
記録媒体および磁気センサを小さくでき、小形の位置検
出装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の位置検出装置の構造図、第2図は本発
明の一実施例の磁気ドラムと磁気センサの展開図、第:
う回は本発明の磁気抵抗素子の抵抗変化波形図、fiS
4図は本発明の磁気抵抗素子の接読図、第5図は第4図
の出力波形図、第6図は位置検出装置の出力波形図、第
7図は本発明の他の実施例の磁気ドラムと磁気センサの
展開図、第8図は他の実施例の磁気抵抗素子の抵抗変化
波形回。 第9図は他の実施例の磁気抵抗素子の接続図、第10図
は第9図の出力波形図である。 1・・・回転体、2・・・回転軸、3・・・取付台、4
・・・磁気センサ、5・・・磁気ドラム、M、MoNM
s、Mos〜。 Moa−磁気トラック、R1−R8,Ro1〜Ro4゜
R11〜R14,Rzx〜Rza、RaxNRaa−磁
気抵抗素子、R・・・固定抵抗、■・・・電源、R&j
 ebt e。 〜e4・・・抵抗ブリッジ出力、Ea、Eb・・・位置
検出装置のアナログ出力、丁ン^、 E[1,E o−
’p: B・・・位置検出装置のデジタル出力。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、被位置検出体に担持した磁気記録媒体と、この磁気
    記録媒体にそれぞれ磁気信号を記録した複数列の磁気ト
    ラックと、これらの磁気トラックにそれぞれ近接して配
    置され、かつ前記磁気信号の磁気に感応して内部電気抵
    抗が変化する複数の磁気検出素子と、これらの磁気検出
    素子の抵抗変化を電気信号に変換し、これらの電気信号
    に基づいて被位置検出体の位置を検出するものにおいて
    、 前記複数トラックのうち、少くとも二つ以上のトラック
    には、ピッチ入の磁気記録単位の磁極を複位置検出体の
    移動方向に所要数連続記録した部分と、実質的に磁気信
    号のない記録しない部分によってそれぞれ他のトラック
    に対して信号長が異なるように磁気記録した第1の磁気
    トラック群と、前記の前者複数トラックのうち、少くと
    も1つのトラックには磁気記録単位の磁極を実質的全長
    に亘り記録した第2の磁気トラックとを具備し、前記第
    1の磁気トラック群の磁気信号を検出する磁気検出素子
    から得られた電気信号をディジタル処理し、これによっ
    てディジタル的なアブソリュート出力を得、一方、第2
    の磁気トラックの磁気信号を検出する磁気検出素子によ
    って正弦波状あるいはほぼ正弦波状の出力を得、これら
    の前記両出力を組合わせることによって高分解能の位置
    を検出するように構成したことを特徴とする磁気的な位
    置検出装置。 2、前記特許請求の範囲第2項記載のものにおいて、第
    2の磁気トラックからの信号を2組の磁気検出素子によ
    り、電気角で一位相が異なる2組の正弦波状の出力を得
    るようにしたことを特徴とする磁気的な位置検出装置。 3、前記特許請求の範囲第1項記載のものにおいて、第
    1の磁気トラック群からの磁気信号を検出する磁気検出
    素子により、デジタルアブソリュート出力を得ると共に
    第2の磁気トラックにより、ピッチλに相当したデジタ
    ル信号を得て前記アブソリュート出力と組合せることに
    より、アブソリュートの分解能を向上したことを特徴と
    する磁気的な位置検出装置。 4、前記特許請求の範囲第4項記載のものに於いて、 第2の磁気トラックからの信号を複数組の磁気検出素子
    により、多相のデジタル出力を得るようにしたことを特
    徴とする磁気的な位置検出装置。 5、被位置検出体に担持され、位置情報の符号を持つ、
    情報媒体とこの情報媒体に近接配置して、前記位置情報
    の符号を検出する検出器により構成したものに於いて、
    前記位置情報として絶対位置と相対位置情報をもち、上
    記検出器も絶対位置検出用と相対位置検出用に分けて配
    置し、それぞれの検出器の出力信号の分解能を絶対位置
    信号より、相対位置信号のほうを高くしたことを特徴と
    する磁気的な位置検出装置。
JP61241338A 1986-10-13 1986-10-13 磁気的な位置検出装置 Granted JPS6395315A (ja)

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