NL8400169A - RECORDER FOR ABSOLUTE POSITION. - Google Patents
RECORDER FOR ABSOLUTE POSITION. Download PDFInfo
- Publication number
- NL8400169A NL8400169A NL8400169A NL8400169A NL8400169A NL 8400169 A NL8400169 A NL 8400169A NL 8400169 A NL8400169 A NL 8400169A NL 8400169 A NL8400169 A NL 8400169A NL 8400169 A NL8400169 A NL 8400169A
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- strip
- scale
- parts
- detection
- magnetization
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/003—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring position, not involving coordinate determination
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Description
*” « X Sch/lh/3, CMB* ”« X Sch / lh / 3, CMB
-1--1-
Korte aanduiding: Opnemer voor absolute positie i /Short designation: Absolute position sensor i /
De uitvinding betreft een inrichting voor het weergeven van vooraf op magnetische wijze geregistreerde informatie, omvattende tenminste één paar samenwerkende onderling beweegbare elementen, waarvan het eerste een schaalverdeling 5 en het tweede een met die schaalverdeling samenwerkend aanwijsorgaan draagt, bijvoorbeeld voor het meten van de onderlinge positie van die elementen of het weergeven van video- of audio-informatie en andere informatie zoals gegevens op credit-cards, streepjescodes en dergelijke.The invention relates to a device for displaying information recorded in advance in a magnetic manner, comprising at least one pair of mutually co-acting mutually movable elements, the first of which carries a scale 5 and the second a pointer cooperating with that scale, for example for measuring the mutual position of those elements or displaying video or audio information and other information such as data on credit cards, bar codes and the like.
10 Een dergelijke inrichting is in diverse uitvoeringen bekend. Als voorbeeld zal hierna een meetinrichting worden besproken.Such a device is known in various embodiments. As an example, a measuring device will be discussed below.
Voor het meten van een onderlinge verplaatsing langs een rechte lijn kan als voorbeeld worden gedacht aan 15 schroefmicrometers en schuifmaten, terwijl ook dergelijke inrichtingen bestaan voor het meten van de onderlinge hoek tussen twee beweegbare elementen. Begrepen dient dan ook te worden, dat het woord positie gegeneraliseerd moet worden opgevat.For measuring a mutual displacement along a straight line, an example can be envisaged of screw micrometers and calipers, while such devices also exist for measuring the mutual angle between two movable elements. It should therefore be understood that the word position is to be understood as generalized.
20 Tevens richt de uitvinding zich op een bijvoorbeeld met een draaibank te koppelen inrichting van het beschreven type, die dan wordt ingezet voor de besturing van de betreffende gereedschapsmachine en niet als zelfstandige meetinrichting dient.The invention also relates to a device of the type described, which can be coupled to a lathe, for example, which is then used for controlling the relevant machine tool and does not serve as an independent measuring device.
25 Veelal is het van belang, een bijvoorbeeld digitale uit- lezing.van de meetwaarde te kunnen verkrijgen, terwijl ook binnen het kader van een hulpinrichting voor bijvoorbeeld een gereedschapsmachine het van belang kan zijn, te beschikken over met de gemeten onderlinge positie samenhangende elek-30 trische signalen voor het besturen van de gereedschapsmachine. In dit verband zou kunnen worden gedacht aan een schaalverdeling, die is uitgevoerd als een continu gemagnetiseerde schaalstrook van hard magnetisch materiaal, waarvan de magnetisatie over het meetbereik varieert tussen twee 35 uiterste waarden, terwijl het aanwijsorgaan middelen omvat voor het meten van die magnetisatie, die aldus kan worden omgezet in een elektrisch uitgangssignaal. Een dergelijke 8400169 -2- r t ix if analoge uitvoering blijkt evenwel bij nadere overweging niet eenvoudig realiseerbaar te zijn met de gewenste reproduceerbaarheid.It is often important to be able to obtain a digital reading of the measured value, for example, while it may also be important within the framework of an auxiliary device for, for example, a machine tool, to have electrical equipment associated with the measured mutual position. 30 triangular signals for controlling the machine tool. In this connection, one could think of a scale division, which is designed as a continuously magnetized scale strip of hard magnetic material, the magnetization of which varies over the measuring range between two extreme values, while the indicator comprises means for measuring that magnetization, which thus can be converted into an electrical output signal. Such a 8400169 -2-rt if analog embodiment, however, proves to be difficult to realize with the desired reproducibility upon closer consideration.
Gebruik van een bijvoorbeeld lineair over de lengte van 5 de schaalstrook verlopende magnetisatie heeft het nadeel, dat storende invloeden kunnen worden ondervonden van o.a. magnetische stoorvelden, temperatuurvariaties en variaties in de afstand tussen het aanwijsorgaan en de schaalstrook, terwijl"het tevens niet eenvoudig is om de magnetisatie met de vereiste 10 nauwkeurigheid aan te brengen in de schaalstrook.The use of a magnetization extending linearly over the length of the scale strip has the drawback that disturbing influences can be experienced, inter alia, from magnetic disturbance fields, temperature variations and variations in the distance between the indicator and the scale strip, while "it is also not easy to apply the magnetization to the scale strip with the required accuracy.
Denkbaar is verder, dat de schaalverdeling is uitgevoerd 'als een schaalstrook met een aantal dwars op de verplaat-singsrichting van de elementen gerichte banen, welke banen kunnen worden afgetast door bijbehorende detectie-elementen.It is further conceivable that the scale division is designed as a scale strip with a number of tracks oriented transversely of the displacement direction of the elements, which tracks can be scanned by associated detection elements.
15 Die detectie-elementen zijn derhalve dwars op de verplaat-singsrichting geplaatst en uitgevoerd als één ferromagne-tische strip, waarvan het vlak loodrecht staat op de schaalstrook. De schaalstrook kan in zijn langsrichting zijn onderverdeeld in delen van gelijke lengten. De banen en die delen 20 begrenzen cellen, die in de verplaatsingsrichting gediscre- tiseerde, bijvoorbeeld binaire informatiecodes kunnen dragen. Een eenvoudig voorbeeld is een binaire getallenrij. De bits worden hierbij parallel uitgelezen.Those detection elements are therefore placed transversely to the displacement direction and designed as one ferromagnetic strip, the plane of which is perpendicular to the scale strip. The scale strip may be divided in its longitudinal direction into parts of equal length. The tracks and those parts 20 define cells which can carry discrete, for example, binary, information codes in the direction of movement. A simple example is a binary number sequence. The bits are read in parallel.
Een nadeel van de beschreven oplossing is, dat gebruik 25 moet worden gemaakt van een relatief brede schaalstrook en detectiestrook. Er wordt in-dit verband tevens op gewezen, dat de aanmaak van de schaalstrook vrij gecompliceerd is, aangezien een aantal sporen naast elkaar, maar onafhankelijk van elkaar dient te worden gemagnetiseerd. Een verder nadeel 30 hierbij is, dat de azimut-instelling van de sensorkop kritisch is.A drawback of the described solution is that use must be made of a relatively wide scale strip and detection strip. In this connection, it is also pointed out that the production of the scale strip is quite complicated, since a number of tracks must be magnetized side by side, but independently of each other. A further disadvantage here is that the azimuth adjustment of the sensor head is critical.
Een verder nadeel van de beschreven oplossing is, dat hij vrij gecompliceerde maatregelen vereist voor het voorkomen van de zogenaamde Barkhausen-ruis, die aanleiding 35 kan geven tot foutieve bits.A further drawback of the described solution is that it requires rather complicated measures to prevent the so-called Barkhausen noise, which can give rise to erroneous bits.
8400169 : -3-8400169: -3-
De uitvinding stelt zich ten doel, een inrichting van het beschreven type zodanig uit te voeren, dat de Vermelde nadelen niet optreden. Daartoe vertoont de inrichting volgens de uitvinding in het algemeen het kenmerk dat de schaalverde-5 ling is uitgevoerd als tenminste één schaalstrook van hard-aagnetisch materiaal, het aanwijsorgaan is uitgevoerd als eenzelfde aantal door de schaalstrook magnetiseerbare, het anisotrope magnetoweerstandseffeet vertonend ferromagnetisch materiaal bevattende detectiestroken, die zijn verbonden met 10 meetmiddelen voor het meten van hun elektrische-weerstands-waarden en/of planaire Hall-spanningen, de tenminste ene schaalstrook vooraf in een zodanig patroon is gemagnetiseerd, dat aan elke positie van de schaalstro(o)k(en) een unieke magnetisatie is toegevoegd, en bepalingsmiddelen aanwezig 15 zijn voor het uit een door de tenminste ene detectiestrook waargenomen magnetisatie afleiden van een bijbehorende onderlinge relatieve positie.The object of the invention is to design an apparatus of the type described in such a way that the stated drawbacks do not occur. To that end, the device according to the invention generally has the feature that the scale is designed as at least one scale strip of hard magnetic material, the indicator is designed as the same number of detection strips containing the anisotropic magnetoresistance material magnetizable by the scale strip , which are connected to 10 measuring means for measuring their electrical resistance values and / or planar Hall voltages, the at least one scale strip is pre-magnetized in such a pattern that at each position of the scale strip (and) a unique magnetization has been added, and determination means are present for deriving an associated mutual relative position from a magnetization observed by the at least one detection strip.
De voorkeur wordt gegeven aan een inrichting die het kenmerk vertoont dat de schaalverdeling is uitgevoerd als 20 tenminste één in delen van gelijke lengten onderverdeelde schaalstrook van hard magnetisch materiaal, het aanwijsorgaan is uitgevoerd als een ten opzichte van de tenminste ene schaalstrook korte, in een aantal delen met gelijke steek-afstanden onderverdeelde en door de tenminste ene schaal-25 strook magnetiseerbare, het anisotrope magnetoweerstands-effect vertonend materiaal bevattende detectiestrook, welk aantal tenminste gelijk is aan het aantal delen van die schaalstrook over de lengte van de detectiestrook, welke detectiestrookdelen zijn verbonden met meetmiddelen voor het 30 meten van hun respectieve elektrische weerstandswaarden en/of planaire Hall-spanningen, de delen van de schaalstro(o)k(en) vooraf in een zodanig patroon zijn gemagnetiseerd, dat een deelpatroon van een rij over de lengte van de detectiestrook slechts eenmaal voorkomt en dat bepalingsmiddelen aanwezig 35 zijn voor het uit de deelpatronen afleiden van bijbehorende onderlinge relatieve posities.Preference is given to a device which is characterized in that the scale is designed as at least one scale strip of hard magnetic material subdivided into parts of equal lengths, the indicating element is designed as a short one, relative to the at least one scale strip parts with equal spacing and divided by the detection strip containing the anisotropic magnetoresistance effect material which can be magnetized by the at least one scale strip, which number is at least equal to the number of parts of that scale strip over the length of the detection strip, which detection parts are connected to measuring means for measuring their respective electrical resistance values and / or planar Hall voltages, the parts of the scale strip (s) are pre-magnetized in such a pattern that a partial pattern of a row along the length of the detection strip only occurs once and that means of determination are present Fig. 35 are for deriving associated relative positions from the sub-patterns.
8400169 ¢. * -4-8400169 ¢. * -4-
De inrichting kan vrij zijn van de reeds vermelde Barkhausen-ruis, doordat storende effecten, bijvoorbeeld het ontstaan van magnetische domeinen, in grote mate worden voorkomen. Hiertoe kan het vlak van de detectiestrook in hoofd-5 zaak loodrecht op het vlak van de schaalstrook worden geplaatst. Een bepaald punt van de detectiestrook doorloopt in dit geval een zodanig (tweedimensionaal) magnetisch-veld-patroon, dat er geen aanleiding is tot een abrupt "omschakelen" van de magnetisatie in dat punt van de detectie-10 strook. Verder kan worden voorkomen dat bij een afnemend veld in de richting van de zogenaamde harde as (hard axis) de magnetisatie als het ware aarzelt tussen de twee richtingen van de gemakkelijke as (easy axis) en daarbij in domeinen splitst.The device can be free from the Barkhausen noise already mentioned, because interfering effects, for example the formation of magnetic domains, are largely prevented. For this purpose, the plane of the detection strip can be placed substantially perpendicular to the plane of the scale strip. In this case, a certain point of the detection strip passes through such a (two-dimensional) magnetic field pattern that there is no reason for an abrupt "switching" of the magnetization in that point of the detection strip. Furthermore, it can be prevented that with a decreasing field in the direction of the so-called hard axis (magnetism) the magnetization hesitates, as it were, between the two directions of the easy axis (easy axis) and thereby splits into domains.
Met voordeel kan gebruik worden gemaakt van een variant, 15 waarin, elk deel van een schaalstrook is gemagnetiseerd in één van twee magnetisatietoestanden, in welk geval bij voorkeur een schaalstrook zich bevindt in een toestand van maximale remanente magnetisatie en de twee magnetisatietoestanden corresponderen met tegengesteld gerichte longitudinale magneto tisaties.Advantageously use can be made of a variant, in which each part of a scale strip is magnetized in one of two magnetization states, in which case preferably a scale strip is in a state of maximum remanent magnetization and the two magnetization states correspond to oppositely oriented longitudinal magnetizations.
Zoals gezegd, moet de eis worden gesteld dat de delen Van de schaalstrook in een zodanig patroon zijn gemagnetiseerd, dat een deelpatroon van een rij over de lengte van de detectiestrook slechts eenmaal voorkomt. Een dergelijke één-25 eenduidige relatie tussen deelpatroon en onderlinge positie kan worden gerealiseerd met een uitvoering waarin de magneti-satie-overgangen van de delen van een schaalstrook overeenkomen met een maximum-lengtereeks.As stated, the requirement must be imposed that the parts of the scale strip are magnetized in such a pattern that a partial pattern of a row along the length of the detection strip occurs only once. Such an unambiguous relationship between partial pattern and mutual position can be realized with an embodiment in which the magnetization transitions of the parts of a scale strip correspond to a maximum length series.
Zeer eenvoudig van opbouw is die uitvoering, waarin 2q een detectiestrook uit één strook materiaal bestaat, en dat ter plaatse van de overgangen tussen aangrenzende'’ delen daarvan met de meetmiddelen verbonden elektrische geleiders daarmee zijn verbonden.Very simple in construction is that embodiment in which 2q a detection strip consists of one strip of material and in which electric conductors connected to the measuring means are connected at the location of the transitions between adjacent parts thereof.
In een zeer praktische variant vertoont de inrichting 35 het kenmerk dat de meetmiddelen zijn ingericht voor het leiden van een voorafgekozen stroom door elk van de delen van eendetectiestrook en het meten van de sparihing daarover.In a very practical variant, the device 35 has the feature that the measuring means are arranged for conducting a preselected current through each of the parts of a detection strip and measuring the sparihing thereover.
ii
Bijvoorbeeld kan de steekafstand van de delen van de schaalstrook gelijk zijn aan de steekafstand van de delen van 8400169 -5- * * de bijbehorende detectiestrook of een geheel veelvoud daarvan.For example, the stitch spacing of the parts of the scale strip can be equal to the stitch spacing of the parts of 8400169 -5- * * the associated detection strip or an integer multiple thereof.
Het gebruik van een veelvoud, bijvoorbeeld drie, heeft het voordeel, dat het bitpatroon onafhankelijk van de 5 positionering van delen van de detectiestrook ten opzichte van die van de schaalstrook kan worden gedetecteerd.The use of a multiple, for example three, has the advantage that the bit pattern can be detected independently of the positioning of parts of the detection strip relative to that of the scale strip.
De resolutie van de inrichting volgens de uitvinding wordt ondermeer bepaald door de minimale afmetingen die nog door het bijvoorbeeld fotolithografisch vormgevingsproces 10 kunnen worden gedefinieerd. Hierbij wordt opgemerkt dat de minimale haalbare breedte van de elektrische contacten op de detectiestrook hiervoor bepalend is.The resolution of the device according to the invention is determined, inter alia, by the minimum dimensions that can still be defined by, for example, the photolithographic shaping process. It is noted here that the minimum achievable width of the electrical contacts on the detection strip is decisive for this.
Bij kleiner wordende afmetingen van de delen gaan deze elektrische contacten naar verhouding een steeds groter deel 15 van de strook bedekken en daardoor onwerkzaam maken.As the dimensions of the parts become smaller, these electrical contacts will proportionally cover an increasingly larger part of the strip and thereby render it ineffective.
In die situatie is het gunstig, het aantal delen per bitinterval kleiner te maken. Optimaal kan dan zijn het gebruik- van een gelijke steekafstand van de delen van de schaalstrook en de delen van de detectiestrook.In that situation it is advantageous to make the number of parts per bit interval smaller. It may then be optimal to use an equal pitch distance between the parts of the scale strip and the parts of the detection strip.
20 Teneinde problemen bij de detectie te voorkomen in het geval dat de delen van de detectiestrook nagenoeg exact tussen twee posities van raagnetisatie-overgangen geplaatst zijn, kan gebruik worden gemaakt van een met een eerste detectiestrook gekoppelde tweede detectiestrook, waarvan de 25 delen dezelfde lengten bezitten als de delen van de eerste detectiestrook en over een eventueel de waarde nul bezittend geheel aantal plus een halve steekafstand ten opzichte daarvan versprongen zijn.In order to avoid detection problems in the event that the parts of the detection strip are placed almost exactly between two positions of ragnetization transitions, a second detection strip coupled to a first detection strip, the 25 parts of which have the same lengths, can be used. if the parts of the first detection strip have been staggered by a whole number plus the value zero, plus a half pitch distance.
In een voorkeursuitvoeringsvorm vertoont de inrichting 30 de bijzonderheid dat de detectiestr(o}k(en) een geïntegreerde eenheid vormt/vormen met de meetmiddelen en de bepalingsmiddelen.In a preferred embodiment, the device 30 has the special feature that the detection target (s) form (s) an integrated unit with the measuring means and the determining means.
8400169 -6- »’ ' *8400169 -6- »’ '*
Verdere kenmerken en bijzonderheden van de uitvinding zullen nu worden genoemd en toegelicht aan de hand van de tekening Van enkele willekeurige uitvoeringsvoorbeelden, waartoe de uitvinding niet is' beperkt.Further features and details of the invention will now be mentioned and elucidated with reference to the drawing of some arbitrary embodiments, to which the invention is not limited.
5 In de tekening tonen:5 Show in the drawing:
Pig, 1 een schuifmaat, voorzien van een inrichting volgens de uitvinding;Pig, 1 a caliper, provided with a device according to the invention;
Pig. 2a een zeer schematische weergave van een analoog werkende inrichting? 10 Pig. 2b een grafische weergave van de magnetisatie van de schaalstrook in fig. 2a als functie van de plaats;Pig. 2a a very schematic representation of an analog operating device? 10 Pig. 2b is a graphical representation of the magnetization of the scale strip in FIG. 2a as a function of the location;
Pig. 3a en 3b een met de figuren 2a en 2b corresponderende, binair werkende inrichting;Pig. 3a and 3b show a binary operating device corresponding to Figures 2a and 2b;
Pig. 4 een schematische perspectivisch aanzicht van een 15 inrichting, waarin gebruik wordt gemaakt van het planaire ' Hall-effect;Pig. 4 is a schematic perspective view of a device using the planar Hall effect;
Pig. 5 een met fig. 4 corresponderend aanzicht van een op het magnetoweerstandseffect gebaseerde inrichting;Pig. 5 is a view corresponding with FIG. 4 of a device based on the magnetoresistance effect;
Fig. 6 een gedeeltelijk weggebroken perspectivisch aan-20 zicht van een met een schaalstrook samenwerkende detector?Fig. 6 is a partly broken away perspective view of a detector cooperating with a scale strip?
Fig. 7 een elektrisch basisschema van een signaalverwer-kingsinrichting? enFig. 7 a basic electrical diagram of a signal processing device? and
Figuren 8, 9 en 10 vereenvoudige schema’s van belangrijke onderdelen van signaalverwerkingsinrichtingen.Figures 8, 9 and 10 are simplified diagrams of important parts of signal processing devices.
25 Pig. 1 toont een schuifmaat 1, die een geleiding 2 met een bek 3 en een daarmee samenwerkende loper 4 met een bek 5 omvat. Op de geleiding 2 is een gemagnetiseerde schaalstrook 6 aangebracht, die samenwerkt met een van de loper 4 deel uitmakende detector 7. De detector 7 voert zijn uitgangs-30 signalen toe aan een do.or een batterij 8 gevoede signaal-verwerkingseenheid 9, die uitgangssignalen afgeeft aan een omzetter 10, die een weergeefeenheid 11 met weergave op basis van vloeibare kristallen bestuurt. De inrichting is zodanig van opzet, dat de door de weergeefeenheid 11 aangegeven 35 getallen gezamenlijk de onderlinge afstand tussen de meet-vlakken van de bekken 3 en 5 aanduiden.Pig. 1 shows a caliper 1 comprising a guide 2 with a jaw 3 and a runner 4 with a jaw 5 co-operating therewith. A magnetized scale strip 6 is arranged on the guide 2, which cooperates with a detector 7 forming part of the runner 4. The detector 7 supplies its output 30 signals to a signal processing unit 9, which is fed by a battery 8, which outputs signals. to a converter 10 which controls a display unit 11 with liquid crystal display. The device is designed in such a way that the numbers indicated by the display unit 11 together indicate the mutual distance between the measuring faces of the jaws 3 and 5.
8400169 » · -7-8400169 »· -7-
Fig. 2 toont een schaalstrook 12, waarvan de magnetisatie over zijn lengterichting verloopt op de in tig, 2b aangeduide wijze. Een detector 13 is ten opzichte van de schaalstrook 12 beweegbaar en ingericht voor het omzetten van de op 5 een bepaalde plaats waargenomen magnetisatie in een uitgangssignaal en toevoer daarvan aan een signaalverwerkingseenheid 14, die een weergeefeenheid 15 bestuurt.Fig. 2 shows a scale strip 12, the magnetization of which extends along its longitudinal direction in the manner indicated in FIG. 2b. A detector 13 is movable relative to the scale strip 12 and adapted to convert the magnetization detected at a specific location into an output signal and supply it to a signal processing unit 14, which controls a display unit 15.
Fig. 3a toont een schaalstrook 16, die een magnetisatie-patroon vertoont, zoals in fig. 3b is weergegeven. Er is 10 sprake van een magnetisatie van twee typen, bijvoorbeeld een magnetisatie 0 en een remanente magnetisatie van een voorafbepaalde waarde, dan wel een over de hele schaalstrook 16 constante remanente magnetisatie, waarvan evenwel de richting in een voorafgekozen patroon varieert. De schaalstrook 16, 15 die op de hiervoor beschreven wijze een magnetisch bitpatroon vertoont, werkt samen met een detectiestrook 17, die is onderverdeeld in zes delen 18, welke delen zijn aangesloten en ingericht voor het waarnemen van de magnetisatie ter plaatse in de schaalstrook 16 en het afgeven van correspon-20 derende signalen aan een signaalverwerkingsinrichting 19, die op zijn beurt een weergeefeenheid 20 bestuurt.Fig. 3a shows a scale strip 16 showing a magnetization pattern, as shown in FIG. 3b. There is a magnetization of two types, for example a magnetization 0 and a remanent magnetization of a predetermined value, or a remanent magnetization constant over the whole scale strip 16, the direction of which, however, varies in a preselected pattern. The scale strip 16, 15, which exhibits a magnetic bit pattern in the manner described above, cooperates with a detection strip 17, which is divided into six parts 18, which parts are connected and arranged to observe the magnetization on site in the scale strip 16 and outputting corresponding signals to a signal processing device 19, which in turn controls a display unit 20.
Het in fig. 3b weergegeven magnetisatiepatroon is zodanig van opbouw, dat over de gehele lengte van de schaalstrook 16 de detectiestrook 17 altijd een eenduidig met 25 de relatieve positie tussen de schaalstrook en de detectie samenhangend magnetisatiepatroon waarneemt; dat wil zeggen dat elke reeks van zes opeenvolgende bits afwijkt van elke andere reeks van zes opeenvolgende bits over de lengte van de schaalstrook. In een praktische uitvoering kunnen de bits als 30 een maximum-lengtereeks gegroepeerd zijn. Opgemerkt wordt in dit verband, dat ook gebruik kan worden gemaakt van bijvoorbeeld drie magnetisatietypen.The magnetization pattern shown in Fig. 3b is of such a construction that over the entire length of the scale strip 16 the detection strip 17 always detects an unambiguous magnetization pattern with the relative position between the scale strip and the detection; that is, each series of six consecutive bits deviates from any other series of six consecutive bits along the length of the scale strip. In a practical embodiment, the bits can be grouped as a maximum length sequence. It is noted in this connection that use can also be made of, for example, three magnetization types.
84 0 0 1 6 9 -8-84 0 0 1 6 9 -8-
* I* I
* ** *
Fig. 4 toont de schaalstrook 16, die samenwerkt met een i detectiestrook 21, waardoorheen een elektrische stroom wordt gestuurd door een schematisch aangeduide stroombron 22. Aan de naar de schaalstrook 16 toegewende zijde van de detectie-5 strook 21 zijn negen, elektrische contacten 23 aangebracht, terwijl aan de onderzijde op overeenkomstige plaatsen elektrische contacten 24 zijn bevestigd. Paren contacten zijn verbonden,met respectievelijk de niet-inverterende en de inverterende ingang, respectievelijk 25 en 26 van versterkers 10 27. De uitgangen 28 van de versterkers zijn verbonden met een in fig. 4 niet aangeduide signaalverwerkingseenheid, die aan een weergeefeenheid signalen kan toevoeren die de positie van de detectiestrook 21 ten opzichte van de schaalstrook 16 aanduiden. In de configuratie volgens fig. 4 geven paren 15 elektrische contacten 23, 24 de planaire Hall-spanning af.Fig. 4 shows the scale strip 16, which cooperates with a detection strip 21, through which an electric current is passed through a schematically indicated current source 22. Nine electrical contacts 23 are arranged on the side of the detection strip 21 facing the scale strip 16, while electrical contacts 24 are mounted at corresponding locations at the bottom. Pairs of contacts are connected to the non-inverting and inverting inputs, respectively 25 and 26 of amplifiers 27, 27. The outputs 28 of the amplifiers are connected to a signal processing unit, not indicated in FIG. 4, which can supply signals to a display unit. which indicate the position of the detection strip 21 relative to the scale strip 16. In the configuration of Figure 4, pairs of electrical contacts 23, 24 output the planar Hall voltage.
Fig. 5 toont een detectiestrook 29, waarmee een rij elektrische contacten 30 is verbonden, die zijn gekoppeld met een signaalverwerkingsinrichting 31, die besturingssignalen kan afgeven aan een weergeefeenheid 32.Fig. 5 shows a detection strip 29, to which is connected a row of electrical contacts 30, which are coupled to a signal processing device 31, which can supply control signals to a display unit 32.
2ü De configuratie volgens fig. 5 is in tegenstelling tot die volgens fig. 4 gebaseerd op het magnetoweerstandseffect.2ü The configuration of Fig. 5, in contrast to that of Fig. 4, is based on the magnetoresistance effect.
Fig. 6 toont een praktisch uitvoeringsvoorbeeld van een detector 33, evenals de detectiestrook 29 gebaseerd op het magnetoweerstandseffect. De detector 33 omvat een glazen 25 substraat 34 aan de voorrand van het bovenvlak waarvan, d.w.z. de naar de schaalstrook 16 gewende rand, een nikkelijzerstrook 66 van ongeveer 50 nm dikte is aangebracht. Onder de glazen sub-straatplaat 34 bevindt zich een onderplaat 35 van aluminium-oxydej boven de substraatplaat 34 is een glazen afdekplaat 36 30 aangebracht. Met de nikkelijzer of permalloy strook zijn twee groepen 37, 38 van elektrische contacten 39 verbonden. Deze contacten zijn uitgevoerd als aluminiumstroken met een dikte in de grootte-orde van 1 jam, die zijn aangebracht op het bovenvlak van de glazen substraatplaat 34. De steekafstand 35 tussen de contacten 39 komt overeen met de breedte van de "bits" op de schaalstrook 16. De tussenruimte tussen de groepen 37 en 38 komt overeen met 1,5 maal die steekafstand, d.w.z. dat de contacten 39 van de groep 38 versprongen zijn 8400169 • é · w -9- geplaatst ten opzichte van de contacten 39 van de groep 37, en wel over 6,5 maal de meergenoemde steekafstand.Fig. 6 shows a practical embodiment of a detector 33, as well as the detection strip 29 based on the magnetoresistance effect. The detector 33 comprises a glass substrate 34 on the front edge of the top surface of which, i.e. the edge facing the scale strip 16, a nickel iron strip 66 of approximately 50 nm thickness is provided. Below the glass substrate plate 34 there is a bottom plate 35 of alumina above the substrate plate 34, a glass cover plate 36 is provided. Two groups 37, 38 of electrical contacts 39 are connected to the nickel iron or permalloy strip. These contacts are in the form of aluminum strips with a thickness of the order of 1 µm, which are applied to the top surface of the glass substrate plate 34. The pitch distance 35 between the contacts 39 corresponds to the width of the "bits" on the scale strip 16. The spacing between groups 37 and 38 corresponds to 1.5 times that pitch distance, ie the contacts 39 of the group 38 are offset 8400169 • one -9- positioned relative to the contacts 39 of the group 37 over 6.5 times the aforementioned pitch distance.
ii
Pig. 6 jboont de optische vertekening als gevolg van de aanwezigheid van de glazen afdekplaat 36, waardoor de ligging 5 op het bovenvlak van de glazen substraatplaat 34 van de met de elektrische contacten 39 gekoppelde geleidingsbanen 40 minder duidelijk is.Pig. 6 shows the optical distortion due to the presence of the glass cover plate 36, so that the location 5 on the top surface of the glass substrate plate 34 of the conducting paths 40 coupled to the electrical contacts 39 is less clear.
Op het bovenvlak van de onderplaat 35 strekken zich geleidingjsbanen 41 uit, die door ultrasoon bonden door middel 10 van geleiders 42 met de geleidingsbanen 40 zijn gekoppeld. De einden van de geleidingsbanen 41 dienen voor koppeling met een elektronische verwerkingseenheid.Guide tracks 41, which are coupled to the guide tracks 40 by ultrasonic bonding by means of guides 42, extend on the top surface of the bottom plate 35. The ends of the guide tracks 41 are for coupling to an electronic processing unit.
De breedte van de elektrische contacten 39 ligt in dit voorbeeld in de orde van 1/5 van de steekafstand, die op zijn 15 beurt bijvoorbeeld 50 jum kan bedragen. Door gebruikmaking van een enkelvoudige groep 37 of 38 ligt dan ook het oplossend vermogen van de detector 33 in de orde van 50 juni· Door gebruik van de twee, over een halve steekafstand plus een geheel aantal versprongen groepen is het oplossend vermogen 20 met een factor 2 verbeterd en bedraagt dan in de grootte-orde van 25 jim.The width of the electrical contacts 39 in this example is on the order of 1/5 of the pitch distance, which in turn can be, for example, 50 µm. By using a single group 37 or 38 the resolving power of the detector 33 is therefore on the order of June 50. By using the two, over a half pitch distance plus a whole number of staggered groups, the resolving power is a factor of 20. 2 and is then on the order of 25 µm.
Aan de hand van de figuren 7, 8, 9 en 10 zullen nu enkele voorbeelden worden genoemd van signaalverwerkingseen-heden, die kunnen worden gebruikt in het kader van de inrich-25 ting volgens de uitvinding. Nu wordt verwezen naar fig. 5, waarin een. detectiestrook met een aantal elektrische aansluitingen is getoond. Door deze strook 29 loopt een stroom, hetzij een gelijkstroom of een wisselstroom, waardoor tussen de respectieve contacten 30 spanningen ontstaan, die afhanke-30 lijk zijn van de weerstandswaarde daartussen, welke weer-standswaarden op hun beurt afhankelijk zijn van de door de detectiestrookdelen waargenomen magnetisatie in de schaal-strook 16.With reference to Figures 7, 8, 9 and 10, some examples of signal processing units which can be used in the context of the device according to the invention will now be mentioned. Reference is now made to Fig. 5, in which a. detection strip with a number of electrical connections is shown. A current, either a direct current or an alternating current, flows through this strip 29, creating voltages between the respective contacts 30, which depend on the resistance value therebetween, which resistance values in turn depend on the sensed by the detection strip parts magnetization in the scale strip 16.
De waar te nemen informatie is opgenomen in de verschil-35 spanningen tussen opeenvolgende contacten 30. Deze spanningen liggen bijvoorbeeld in de grootte-orde van 100 mV en worden, zoals opgemerkt, bepaald door de weerstand van de detectiestrook. Bet magnetoweerstandseffect kan een spanningsvariatie teweegbrengen tot maximaal ongeveer 2%, dus ongeveer 2 mv.The information to be observed is included in the differential voltages between successive contacts 30. These voltages are, for example, of the order of 100 mV and, as noted, are determined by the resistance of the detection strip. The magnetoresistance effect can produce a voltage variation of up to about 2%, so about 2 mV.
840016ε -10- r ^ 5 v840016ε -10- r ^ 5 v
Voor het waarnemen van de aanwezigheid van een weerstandsverandering of juist de afwezigheid daarvan kan nu. gebruik worden gemaakt van de configuratie volgens fig. 7.It is now possible to observe the presence of a resistance change or the absence thereof. use can be made of the configuration according to fig. 7.
De ingangen 43 van de signaalverwerkingseenheid 44 zijn 5 verbonden met de respectieve contacten 30 voor ontvangst van de daar aanwezige signalen in de vorm van spanningen. De opeenvolgende ingangen 43 zijn verbonden met de ingangen van verschilversterkers 45 ter bepaling van de spanning tussen opeenvolgende contacten.The inputs 43 of the signal processing unit 44 are connected to the respective contacts 30 for receiving the signals therein in the form of voltages. The successive inputs 43 are connected to the inputs of differential amplifiers 45 to determine the voltage between successive contacts.
10 De uitgangen 46 van de verschilversterkers 45 geven derhalve met die verschilspanningen evenredige signalen af. Ter compensatie van de vaste spanning in de grootte-orde van 100 mV, zoals boven besproken, wordt het uitgangssignaal 46 van elk van de verschilversterkers 45 toegevoerd naar de 15 positieve ingang van een verschilversterker 47, die aan zijn negatieve ingang een referentiepotentiaal opvangt ter compensatie van de genoemde vaste spanning. De spanningen aan de uitgangen 48 zijn aldus representatief voor de aanwezigheid van een door het magnetoweerstandseffect veroor-20 zaakte weerstandsverandering van een detectiestrookdeel. De uitgangen 48 worden toegevoerd aan een signaalverwerkings-inrichting 49 voor verdere behandeling van de aldus verkregen informatie.The outputs 46 of the differential amplifiers 45 therefore output signals proportional to those differential voltages. To compensate for the fixed voltage of the order of 100 mV, as discussed above, the output signal 46 of each of the differential amplifiers 45 is applied to the positive input of a differential amplifier 47, which receives a reference potential at its negative input for compensation of said fixed voltage. The voltages at the outputs 48 are thus representative of the presence of a change in resistance of a detection strip portion caused by the magnetoresistance effect. The outputs 48 are supplied to a signal processing device 49 for further processing of the information thus obtained.
De configuratie volgens fig. 7 is alleen bruikbaar in 25 een geval, waarin alle aansluitingen van de detectiestrook naar buiten worden gevoerd. Gebruik kan ook worden gemaakt van een variant, waarin een multiplexeerbewerking op de informatiesignalen wordt toegevoerd, zodanig dat alle uit-gangsinformatie in serie-formaat kan worden afgegeven, 30 bijvoorbeeld doordat de detectiestructuur op een chip is aangebracht welke de multiplexeerschakeling bevat.The configuration of Figure 7 is useful only in a case where all terminals of the detection strip are led out. Use can also be made of a variant in which a multiplexing operation is applied to the information signals, such that all output information can be output in series format, for instance in that the detection structure is arranged on a chip containing the multiplexing circuit.
Pig. 8a toont een signaalverwerkingseenheid 50 met ingangen 51 voor koppeling met de contacten 30 volgens fig.Pig. 8a shows a signal processing unit 50 with inputs 51 for coupling to the contacts 30 of FIG.
5. Met de ingangen 51 zijn schakelaars 52 verbonden, bijvoor-35 beeld MOS-schakelaars, waarvan de andere zijde gemeenschappelijk is doorverbonden met de uitgang 53 van de signaalverwerkingseenheid 50.. Door niet-getekende middelen, bijvoorbeeld een digitaal schuifregister, kunnen de opeenvolgende schakelaars slechts één schakelaar in zijn gesloten toestand 8400169 • « 9 9 -11- verkeert. De besturing is symbolisch met een pijl 54 aangeduid.5. Switches 52 are connected to the inputs 51, for example MOS switches, the other side of which is jointly connected to the output 53 of the signal processing unit 50. By means not shown, for example a digital shift register, the successive switches only one switch is in its closed state 8400169 • «9 9 -11-. The control is symbolically indicated by an arrow 54.
Fig. 8b' toont de uitgangsspanning aan de uitgang 53 als een functie van de tijd. Het detail, zoals weergegeven in 5 fig. 8c toont een mogelijke golfvorm.Fig. 8b 'shows the output voltage at output 53 as a function of time. The detail as shown in Fig. 8c shows a possible waveform.
Fig. 9a toont een verfijndere uitvoering, die is ingericht voor het uitsluitend afgeven van de verschilspanning, zodanig dat de stijgende tendens volgens fig. 8b achterwege blijft. Daartoe wordt in de signaalverwerkingsinrichting 55 10 volgens fig. 9a gebruik gemaakt van rijen paarsgewijs bestuurbare schakelaars 56, 57, waarbij de uitgangen van de schakelaars 56 zijn verbonden met de ene ingang van een verschilversterker 58 en de uitgangen van de schakelaars 57 met de andere ingang daarvan. Door zodanige besturing, dat 15 steeds slechts één paar schakelaar 56, 57 is gesloten zoals in fig. 9a is weergegeven, en wel in een voorafgekozen volgorde, wordt aan de uitgang 59 van de verschilversterker 58 een gemuitiplexeerd uitgangssignaal verkregen, waarin alle eerder beschreven informatie is vervat.Fig. 9a shows a more refined embodiment, which is arranged for only supplying the differential voltage, such that the upward trend according to FIG. 8b is omitted. To this end, the signal processing device 55 according to Fig. 9a uses rows of pair-controllable switches 56, 57, the outputs of the switches 56 being connected to one input of a differential amplifier 58 and the outputs of the switches 57 to the other input. thereof. By such a control that in each case only one pair of switch 56, 57 is closed, as shown in Fig. 9a, in a preselected sequence, a multiplexed output signal is obtained at the output 59 of the differential amplifier 58, in which all previously described information is contained.
20 Fig. 9b toont een mogelijke verkregen golfvorm, overeen komstig fig. 8c.FIG. 9b shows a possible waveform obtained, according to FIG. 8c.
Fig. 10a toont een signaalverwerkingsinrichting 60, waarvan de ingangen 51 zijn verbonden met een ingangsschake-ling 61 voor het parallel inlezen van de informatie en het 25 toevoeren daarvan aan een ladingsgekoppelde inrichting 62.Fig. 10a shows a signal processing device 60, the inputs 51 of which are connected to an input circuit 61 for reading in parallel the information and supplying it to a charge-coupled device 62.
De ingangsschakeling 61 is ingericht voor het omzetten van de ingangsspanningen in lading. Daarbij kan tegelijkertijd verwerking plaatsvinden van de te meten verschilspanningen en kan een voorafbepaalde vaste waarde daarvan 30 worden afgetrokken, waardoor de eisen ten aanzien van de relatieve nauwkeurigheid van de ladingsgekoppelde inrichting minder zwaar worden. De met pijlen 63, 64 aangeduide besturing zorgt ervoor dat de verschilspanningen tussen de ingangen 51 worden omgezet in lading (opladen van condensa-35 toren), welke ladingen in parallel-forraaat worden ingeschoven in de ladingsgekoppelde inrichting, waarna deze ladingen in serie worden uitgeschoven uit de ladingsgekoppelde inrichting 62 via de uitgang 65 daarvan. Zoals bekend, kan intussen weer nieuwe informatie via de ingangen 51 worden ingelezen.The input circuit 61 is adapted to convert the input voltages to charge. Thereby, processing of the differential voltages to be measured can take place at the same time and a predetermined fixed value can be subtracted therefrom, whereby the requirements with regard to the relative accuracy of the charge-coupled device become less stringent. The control indicated by arrows 63, 64 ensures that the differential voltages between the inputs 51 are converted into charge (charging of capacitors), which charges are inserted in parallel forage into the charge-coupled device, after which these charges are extended in series from the charge-coupled device 62 through its output 65. As is known, new information can now be read in via inputs 51.
8400169 -12- Λ ·Λ V *8400169 -12- Λ Λ V *
Een voordeel van de configuratie volgens fig. 10a boven de multiplexeerschakelingen volgens de figuren 8a en 9a is, dat minder problemen optreden met veranderen van signalen tijdens het eigenlijke meten.An advantage of the configuration of FIG. 10a over the multiplexing circuits of FIGS. 8a and 9a is that fewer problems arise with changing signals during the actual measurement.
5 Pig. 10b toont een mogelijke golfvorm van de spanning aan de uitgang 65.Pig. 10b shows a possible waveform of the voltage at the output 65.
»· /’ i v.»· /" I v.
84001698400169
Claims (11)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL8400169A NL8400169A (en) | 1984-01-18 | 1984-01-18 | RECORDER FOR ABSOLUTE POSITION. |
| PCT/NL1985/000004 WO1985003346A1 (en) | 1984-01-18 | 1985-01-16 | Position sensor |
| EP19850900777 EP0168462A1 (en) | 1984-01-18 | 1985-01-16 | Position sensor |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL8400169A NL8400169A (en) | 1984-01-18 | 1984-01-18 | RECORDER FOR ABSOLUTE POSITION. |
| NL8400169 | 1984-01-18 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL8400169A true NL8400169A (en) | 1985-08-16 |
Family
ID=19843349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL8400169A NL8400169A (en) | 1984-01-18 | 1984-01-18 | RECORDER FOR ABSOLUTE POSITION. |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0168462A1 (en) |
| NL (1) | NL8400169A (en) |
| WO (1) | WO1985003346A1 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6137403A (en) * | 1998-12-10 | 2000-10-24 | Phoenix Controls Corporation | Sash sensor and method of sensing a sash using an array of multiplexed elements |
| JP2007041387A (en) * | 2005-08-04 | 2007-02-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Imaging apparatus and portable terminal equipment equipped therewith |
| CN107726941A (en) * | 2017-11-09 | 2018-02-23 | 江西凯润达精密仪器有限公司 | Magnetic waterproof screw micrometer |
| CN113551578B (en) * | 2021-08-01 | 2023-07-07 | 李里 | Bar-type displacement code, bar-type displacement code ruler and displacement detection device |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE409243B (en) * | 1978-01-30 | 1979-08-06 | Westerberg Gerhard | CLAW FOR SATURATION OF THREE STEM DIAMETERS |
| DE2834519A1 (en) * | 1978-08-07 | 1980-07-10 | Fleischmann Friedrich M | Length measurement device with rule magnetised at intervals - has slider contg. magnetic reading head and electronic circuit |
| DE2945895C2 (en) * | 1979-11-14 | 1986-06-05 | Festo-Maschinenfabrik Gottlieb Stoll, 7300 Esslingen | Magnetic position transmitter for hydraulic or pneumatic working cylinders |
| JPS56159798A (en) * | 1980-05-12 | 1981-12-09 | Tokyo Shibaura Electric Co | Length or angle measuring device |
| DE3126806A1 (en) * | 1981-07-07 | 1983-01-27 | Siemens Ag | DIGITAL MEASURING SENSOR, ITS USE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF |
| JPS58148914A (en) * | 1982-03-02 | 1983-09-05 | Fanuc Ltd | Pulse coder |
-
1984
- 1984-01-18 NL NL8400169A patent/NL8400169A/en not_active Application Discontinuation
-
1985
- 1985-01-16 WO PCT/NL1985/000004 patent/WO1985003346A1/en unknown
- 1985-01-16 EP EP19850900777 patent/EP0168462A1/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0168462A1 (en) | 1986-01-22 |
| WO1985003346A1 (en) | 1985-08-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4603365A (en) | Magnetic detection apparatus | |
| JP2846814B2 (en) | Position measuring device | |
| US9719805B2 (en) | Position detecting device | |
| US6335618B1 (en) | Position transducer having position-dependent amplitude encoding applying first and second modulations | |
| US4612502A (en) | Magnetic length or angle measuring system having improved magnetic sensor arrangement | |
| JP2619593B2 (en) | Position measuring device | |
| US7530177B1 (en) | Magnetic caliper with reference scale on edge | |
| US4589038A (en) | Position sensor | |
| JP6359858B2 (en) | Magnetic field detection device and magnetic identification device | |
| JP2819507B2 (en) | Magnetic measuring system | |
| CN103336251B (en) | Magneto-resistor imaging sensor array | |
| JP2000513104A (en) | Portable electronic precision caliper | |
| EP0478256A1 (en) | Magnetic head | |
| JP2018151181A (en) | Magnetic position detecting device | |
| JP3367230B2 (en) | Position detection device | |
| US5821517A (en) | Magnetic encoder for reading marks on an associated magnetic track | |
| JP4953192B2 (en) | Position detection device | |
| JP4798191B2 (en) | Magnetic sensor device | |
| NL8400169A (en) | RECORDER FOR ABSOLUTE POSITION. | |
| US20070186432A1 (en) | Measuring device for linear position recording | |
| CN203350427U (en) | Magneto-resistive imaging sensor array | |
| WO2021059391A1 (en) | Heat-flow sensor | |
| JP4241369B2 (en) | Linear scale | |
| JPS62289725A (en) | Magnetoelectric converting device | |
| WO2016035559A1 (en) | Mr sensor and card reader |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A1B | A search report has been drawn up | ||
| BV | The patent application has lapsed |