(57)【要約】【課題】電源バックアップ用の電池の消費電流を大幅に低減し、さらに、センサヘッド部の電源の配線を削減できる多回転型磁気式エンコーダ装置を提供する。【解決手段】  磁気ドラム１の回転角に応じて、互いに９０度位相の異なる２相の正弦波信号を出力するＡ、Ｂ相磁気抵抗素子２と、この磁気抵抗素子２からの出力信号を増幅する信号増幅回路３と、この増幅された信号を逓倍し、１回転内信号を生成する逓倍回路４と、Ａ、Ｂ相磁気抵抗素子２からの出力信号を矩形波に変換する波形整形回路５と、矩形波信号から多回転信号１０２を生成するアップダウンカウンタ６と、１回転内信号１０１からＺ相信号１０３を生成するＺ相検出回路７を備え、Ａ、Ｂ相磁気抵抗素子２と、波形整形回路５と、アップダウンカウンタ６の電源は、外部電源側と電池の２系統切り替え電源３２から供給され、信号増幅回路３と、逓倍回路４と、Ｚ相検出回路７は外部電源３１から供給される。【選択図】図１
2005106567.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
停電時等の外部電源遮断時に、電池によるバックアップにより回転位置情報を保持できるようにしたエンコーダにおいて、
磁気ドラムと、
磁気ドラムの回転角に応じて、互いに９０度位相の異なる２相の正弦波信号を出力するＡ、Ｂ相磁気抵抗素子と、
該Ａ、Ｂ相磁気抵抗素子からの出力信号を増幅する信号増幅回路と、
信号増幅された２相の正弦波信号を逓倍し１回転内信号を生成する逓倍回路と、
前記Ａ、Ｂ相磁気抵抗素子からの出力信号を２相の矩形波に変換する波形整形回路と、
前記２相の矩形波信号から多回転信号を生成するアップダウンカウンタと、
前記１回転内信号からＺ相信号を生成するＺ相検出回路を備え、
前記Ａ、Ｂ相磁気抵抗素子、前記波形整形回路および前記アップダウンカウンタの電源は、外部電源側と電池の２系統を切り替えて供給される２系統切り替え電源から供給されており、
前記信号増幅回路、前記逓倍回路および前記Ｚ相検出回路の電源は、外部電源から供給されることを特徴とする多回転型磁気式エンコーダ。
【請求項２】
前記電池と直列に抵抗を接続したことを特徴とする請求項１記載の多回転型磁気式エンコーダ。
【請求項３】
信号処理部の回路がＣＭＯＳデバイスで形成されていることを特徴とする請求項１記載の多回転型磁気式エンコーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、停電時等の外部電源遮断時に、電池によるバックアップにより回転位置情報を保持できるようにしたエンコーダ装置に関するもので、特に外部電源遮断時の省電流とセンサヘッド部の省配線を合わせて実現する多回転型磁気式エンコーダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電池の消費電流を抑えるために、センサヘッド部のＡ、Ｂ相の磁気抵抗素子の電源は、外部電源側と電池の２系統を切り替えて供給される２系統切り替え電源とし、Ｚ相の磁気抵抗素子の電源は、外部電源のみを供給するようにした構成とし、外部電源遮断時の電池駆動の際には、Ａ、Ｂ相の磁気抵抗素子のみを駆動するようにした磁気式エンコーダが開示されている。（例えば、特許文献１参照）
図２に従来の多回転型磁気式エンコーダのブロック図を示す。
図において、１は磁気ドラム、２はＡ、Ｂ相磁気抵抗素子、２０はＺ相磁気抵抗素子である。５１はセンサヘッド部で磁気ドラム１、Ａ、Ｂ相磁気抵抗素子２およびＺ相磁気抵抗素子２０から構成される。
また、５ａ、５ｂは波形整形回路、２１は逓倍出力回路、２２はカウンタクリア信号発生回路、２３はアップダウンカウンタ、２４はリセット信号発生回路、９，１０はダイオード素子である。６１は信号処理部で、波形整形回路５ａ、５ｂ、逓倍出力回路２１、カウンタクリア信号発生回路２２、アップダウンカウンタ２３、リセット信号発生回路２４およびダイオード素子９，１０から構成される。
【０００３】
次に、動作について説明する。
外部電源側から電源が供給されている場合には、センサヘッド部５１のＡ、Ｂ相磁気抵抗素子２とＺ相磁気抵抗素子２０には共に外部電源３１が供給される。Ａ、Ｂ相磁気抵抗素子２とＺ相磁気抵抗素子２０からの検出信号は、波形整形回路５ａおよび波形整形回路５ｂによりそれぞれ矩形波に変換され、波形整形回路５ａの出力であるＡ相、Ｂ相信号は方向判別された逓倍信号を出力する逓倍出力回路２１に、波形整形回路５ｂの出力であるＺ相信号はカウンタクリア信号発生回路２２に入力される。そして、逓倍出力回路２１の出力がアップダウンカウンタ２３に入力され、回転体の回転位置信号（１回転内＋多回転）１０４がアブソリュート形式で算出される。また、カウンタクリア信号発生回路２２からの出力はアップダウンカウンタ２３のクリア信号に入力され、外部リセット信号１０５がリセット信号発生回路２４に入力された後のＺ相の１パルスのみがアップダウンカウンタ２３に入力される。その後、Ｚ相信号が発生してもアップダウンカウンタ２３へのクリア信号としては出力されない。
次に外部電源側から電源が供給されていない場合には、センサヘッド部５１は、Ａ、Ｂ磁気抵抗素子２だけに電池１１から電源が供給され、Ｚ相磁気抵抗素子２０には電源が供給されない。この場合、Ｚ相磁気抵抗素子２０からは信号が発生しないのでカウンタクリア信号発生回路２２からアップダウンカウンタ２３へのカウンタクリア信号は出力されない。信号処理回路６１は、電池１１から電源が供給され、Ａ、Ｂ相磁気抵抗素子２からの検出信号を処理するが、カウンタクリア信号が出力されないので引き続きアップダウンカウンタ２３は、逓倍出力回路２１からの出力をカウントし、回転位置信号（１回転内＋多回転）１０４をアブソリュート形式で出力する。
このように電池１１より電源が供給される場合に、センサヘッド部５１のＡ、Ｂ磁気抵抗素子２だけに電源を供給し、Ｚ相磁気抵抗素子２０には電源を供給しない構成にすることで電池の消費電流を低減していた。
【特許文献１】特開平７−３５５７４号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の磁気エンコーダは、信号処理部６１のすべての回路に、２系統切り替え電源３２が供給されており、外部電源側が遮断されたとき、信号処理部６１のすべての回路へ電池から電源が供給されるため、十分な消費電流低減効果を得ることが出来ないという問題もあった。また、センサヘッド部５１に外部電源３１と２系統切り替え電源３２の両方を供給しなければならならず、配線数が多くなるという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、停電時などの外部電源遮断時に発生する電池の消費電流を大幅に低減することができ、さらに、センサヘッド部５１の電源の配線を削減できる磁気式エンコーダ装置を提供することを目的とする。      
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題を解決するため、請求項１に係わる多回転型磁気式エンコーダは、停電時等の外部電源遮断時に、電池によるバックアップにより回転位置情報を保持できるようにしたエンコーダにおいて、磁気ドラムと、磁気ドラムの回転角に応じて、互いに９０度位相の異なる２相の正弦波信号を出力するＡ、Ｂ相磁気抵抗素子と、該Ａ、Ｂ相磁気抵抗素子からの出力信号を増幅する信号増幅回路と、信号増幅された２相の正弦波信号を逓倍し１回転内信号を生成する逓倍回路と、前記Ａ、Ｂ相磁気抵抗素子からの出力信号を２相の矩形波に変換する波形整形回路と、前記２相の矩形波信号から多回転信号を生成するアップダウンカウンタと、前記１回転内信号からＺ相信号を生成するＺ相検出回路を備え、前記Ａ、Ｂ相磁気抵抗素子、前記波形整形回路および前記アップダウンカウンタの電源は、外部電源側と電池の２系統を切り替えて供給される電源から供給されており、前記信号増幅回路、前記逓倍回路および前記Ｚ相検出回路の電源は、外部電源から供給されることを特徴としている。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１記載の多回転型磁気式エンコーダにおいて、前記電池と直列に抵抗を接続したことを特徴としている。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１記載の多回転型磁気式エンコーダにおいて、信号処理部の回路がＣＭＯＳデバイスで形成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１に記載の発明によると、信号処理部の電源を、外部電源と２系統切り替え電源に分けたので、停電時などの外部電源遮断時の電池の消費電流を大幅に低減することができ、また、Ｚ相信号を生成するＺ相検出回路を信号処理部に設けたので、センサヘッド部への電源の配線を削減することができる。
また、請求項２に記載の発明によると、電池と直列に抵抗を接続したのでさらに電池の消費電流を抑えることができる。
また、請求項３に記載の発明によると、信号処理部の回路を消費電流の小さいＣＭＯＳデバイスで形成したので、外部電源供給時においても外部電源遮断時においても電源の消費を抑えることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
なお、従来例の構成要素が本発明の構成要素と同じものについてはその説明を省略し、異なる点のみ説明する。
【実施例】
【０００８】
図１は、本発明の実施例における多回転型磁気式エンコーダ装置のブロック図である。
図において、５０はセンサヘッド部、６０は信号処理部、３は信号増幅回路、４は逓倍回路、５は波形整形回路、６はアップダウンカウンタ、７はＺ相検出回路、８は抵抗である。
本発明が従来技術と異なる点は以下の通りである。
すなわち、センサヘッド部５０においては、従来のセンサヘッド部５１からＺ相磁気抵抗素子２０を除いた点と、信号処理部６０においては、主に次に挙げる３つの点である。
第１は、信号処理部６０を信号増幅回路３、逓倍回路４、波形整形回路５、アップダウンカウンタ６、Ｚ相検出回路７および９，１０の２つのダイオード素子およびダイオード素子１０と直列に接続された抵抗８で構成し、これらの回路に対して外部電源３１と２系統切り替え電源３２の二つの電源を準備した点である。すなわち、停電時などの外部電源遮断時に電源の供給が必要な回路である波形整形回路５とアップダウンカウンタ６には、２系統切り替え電源３２を供給し、電源の供給を必要としない信号増幅回路３、逓倍回路４およびＺ相検出回路７の電源は外部電源３１から供給する。
第２は、電池と直列に抵抗８を接続した点である。
第３は、信号処理部６０にＺ相検出回路７を設け、Ｚ相信号１０３を生成すると共に、信号処理部全体をＣＭＯＳデバイスで構成した点である。
【０００９】
次に本発明の回路の動作について説明する。
磁気ドラム１が回転するとセンサヘッド部５０のＡ、Ｂ磁気抵抗素子２から２相の正弦波信号が得られる。この２相の正弦波信号の出力は２つに別れ、一方は、信号増幅回路３で増幅された後、逓倍回路４へ加えられる。逓倍回路４は、入力された２相の正弦波信号のｔａｎ―1を計算することによって１回転内の角度の絶対値信号である１回転内信号１０１を生成する。もう一方は波形整形回路５に加えられ、矩形波に変換された後、アップダウンカウンタ６へ加えられ、回転数を表す多回転信号１０２を生成する。また、Ｚ相検出回路７は、あらかじめ所定の値を図示しないレジスタに書き込んでおき、この値と１回転内信号１０１の値が一致したときＺ相信号１０３を出力する。これらの１回転内信号１０１と多回転信号１０２とＺ相信号１０３から制御システム側では回転体の回転位置（１回転内＋多回転）をアブソリュート形式で認識できる。
【００１０】
次に電源の動作について説明する。
外部電源側から電源が供給されている場合は、２系統切り替え電源３２に接続されているセンサヘッド部５０のＡ、Ｂ相磁気抵抗素子２、信号処理部６０の波形整形回路５およびアップダウンカウンタ６にはダイオード素子９を通して外部電源側から電源が供給され、信号処理部６０の信号増幅回路３、逓倍回路４およびＺ相検出回路７には直接外部電源３１が供給されている。
停電時などに外部電源側が遮断されたときは、２系統切り替え電源３２に接続されているＡ、Ｂ相磁気抵抗素子２、波形整形回路５およびアップダウンカウンタ６のみに電池１１からダイオード素子１０を通して電源が供給され、多回転信号１０２を継続して出力する。１回転内信号１０１は、外部電源側が遮断されるとその間は信号を発生しない。しかし、逓倍回路４は２相の正弦波信号のｔａｎ―1から１回転内の角度の絶対値信号を生成するようにしているので、再度外部電源側が復帰するとすぐに１回転内信号１０１を生成する。制御システム側ではＺ相信号１０３の発生に合わせて多回転信号１０２を読みとることにより、１回転信号１０１と同期した多回転信号１０２が得られ、アブソリュート形式の回転体の回転位置（１回転内＋多回転）が得られる。また、１回転内信号１０１と多回転信号１０２の位相関係をあらかじめ取り込んでおくことにより、Ｚ相信号の発生を待たず、外部電源３１が復帰後すぐに回転位置を得ることが出来ることは明らかである。
【００１１】
このように、信号処理部６０の電源を、外部電源３１と２系統を切り替え電源３２に分け、また、２系統を切り替え電源の電池側に電池１１と直列に抵抗８を接続したので、停電時などの外部電源遮断時の電池１１の消費電流を大幅に低減することができる。
また、Ｚ相磁気抵抗素子２０をセンサヘッド部５０から除き、Ｚ相信号を生成するＺ相検出回路７を信号処理部６０に設けたので、センサヘッド部５０への電源の配線を削減することができる。
また、信号処理部６０の回路をＣＭＯＳデバイスで形成したので、外部電源供給時においても外部電源遮断時においても電源の消費を抑えることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例を示す磁気エンコーダ装置のブロック図
【図２】従来の磁気エンコーダ装置のブロック図
【符号の説明】
【００１３】
１  磁気ドラム
２  Ａ、Ｂ磁気抵抗素子
３  信号増幅回路
４  逓倍回路
５、５ａ、５ｂ  波形整形回路
５ａ、５ｂ
６  アップダウンカウンタ
７  Ｚ相検出回路
８  抵抗
９、１０  ダイオード
１１  電池
２０  Ｚ相磁気抵抗素子
２１  逓倍出力回路
２２  カウンタクリア信号発生回路
２３  アップダウンカウンタ
２４  リセット信号発生回路
３１  外部電源
３２  ２系統切り替え電源
５０、５１  センサヘッド部
６０、６１  信号処理部
１０１  １回転内信号
１０２  多回転信号
１０３  Ｚ相信号
１０４  回転位置信号（１回転内＋多回転）
１０５  外部リセット信号
【図１】
2005106567.tif 000003
【図２】
2005106567.tif 000004