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JPH0812084B2 - Sensor - Google Patents

Sensor

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Publication number
JPH0812084B2
JPH0812084B2 JP61120579A JP12057986A JPH0812084B2 JP H0812084 B2 JPH0812084 B2 JP H0812084B2 JP 61120579 A JP61120579 A JP 61120579A JP 12057986 A JP12057986 A JP 12057986A JP H0812084 B2 JPH0812084 B2 JP H0812084B2
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JP
Japan
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recording medium
detection
detection element
elements
recording
Prior art date
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JP61120579A
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Japanese (ja)
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JPS62277519A (en
Inventor
健三郎 飯島
好典 林
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Yamaha Corp
Original Assignee
Yamaha Corp
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Publication date
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Priority to EP86810603A priority patent/EP0242492B1/en
Priority to DE8686810603T priority patent/DE3686330T2/en
Priority to KR1019860011227A priority patent/KR910006670B1/en
Publication of JPS62277519A publication Critical patent/JPS62277519A/en
Priority to US07/271,388 priority patent/US4944028A/en
Publication of JPH0812084B2 publication Critical patent/JPH0812084B2/en
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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Signal Processing Not Specific To The Method Of Recording And Reproducing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、記録メディアにたとえば磁気的あるいは
光学的に記録されたスケールなどを表わす記録パターン
を非接触で電気的に検出するセンサーに係り、特に、記
録メディアとの間に設けられるギャップの変動補償に関
する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sensor for non-contact and electrically detecting a recording pattern representing a scale or the like magnetically or optically recorded on a recording medium. In particular, it relates to compensation for fluctuation of a gap provided between the recording medium and the recording medium.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

円板状または棒状の記録メディアにスケールなどを磁
化などの手段によって書き込んだ記録パターンの検出に
は、磁気抵抗素子、ホール素子、静電容量検出素子およ
び光学素子などからなるセンサーが用いられている。
A sensor including a magnetoresistive element, a Hall element, a capacitance detection element, and an optical element is used to detect a recording pattern in which a scale or the like is written on a disk-shaped or rod-shaped recording medium by means such as magnetization. .

従来、このセンサーは、第5図に示すように、記録メ
ディア2に磁化などによって記録された記録パターン4
に対して、一対のギャップdを設けて検出素子6を設置
し、記録メディア2の記録パターン4を検出している。
Conventionally, as shown in FIG. 5, this sensor has a recording pattern 4 recorded on a recording medium 2 by magnetization or the like.
On the other hand, the pair of gaps d are provided and the detection element 6 is installed to detect the recording pattern 4 of the recording medium 2.

このように記録メディア2の記録パターン4を非接触
で電気的に検出する場合、記録メディア2の加工精度や
取付精度によって、記録メディア2と検出素子6とのギ
ャップdが変動すると、そのギャップ変動が出力に表
れ、SN比の低下や検出精度を低下させる原因になる。た
とえば、磁気抵抗素子を検出素子6として用いた場合で
は、動作点の設定によって力波形の歪や出力レベルの変
動を生じる。
In this way, when the recording pattern 4 of the recording medium 2 is electrically detected in a non-contact manner, if the gap d between the recording medium 2 and the detection element 6 changes due to the processing accuracy and the mounting accuracy of the recording medium 2, the gap change. Appears in the output, which causes a decrease in SN ratio and detection accuracy. For example, when the magnetoresistive element is used as the detection element 6, the force waveform is distorted or the output level is varied depending on the setting of the operating point.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

そこで、記録メディアの記録パターンを非接触で電気
的に検出する場合、記録メディアと検出素子とのギャッ
プ変動の影響を原理的に解消したセンサーが提案されて
いる。
Therefore, in the case of electrically detecting a recording pattern of a recording medium in a non-contact manner, a sensor is proposed in which the influence of the gap variation between the recording medium and the detection element is eliminated in principle.

このセンサーは、第6図に示すように、回転軸8を中
心にして回転するように設置された記録メディア2に対
して、その下面側に磁気抵抗素子10A、10B、その上面側
に磁気抵抗素子12A、12Bを記録メディア2の面との間に
ギャップを設けて設置するとともに、純抵抗素子14、16
を付加してブリッジ回路を構成する。そして、端子18に
駆動電圧Vを加えて、出力端子19a、19bからブリッジ出
力としての検出出力VOUTを取り出すようにしたものであ
る。
As shown in FIG. 6, this sensor has magnetoresistive elements 10A and 10B on the lower surface side and a magnetic resistance on the upper surface side of a recording medium 2 installed so as to rotate about a rotation axis 8. The elements 12A and 12B are installed with a gap between them and the surface of the recording medium 2, and the pure resistance elements 14 and 16 are also provided.
To form a bridge circuit. Then, the drive voltage V is applied to the terminal 18, and the detection output V OUT as a bridge output is taken out from the output terminals 19a and 19b.

このセンサーは、第7図に示すように、記録メディア
2の記録パターン4を検出して抵抗値が変化するととも
に、ギャップの変動に対応して抵抗値が変動する磁気抵
抗素子10A、12A、10B、12Bからなる変動辺と、抵抗値の
変化を生じない純抵抗素子14、16からなる固定辺とから
なるブリッジ回路を成している。
As shown in FIG. 7, this sensor detects the recording pattern 4 of the recording medium 2 and changes the resistance value, and the resistance value changes in response to the change in the gap. The magnetoresistive elements 10A, 12A and 10B. , 12B and a fixed side composed of pure resistance elements 14 and 16 that do not cause a change in resistance value to form a bridge circuit.

このセンサーにおいて、記録パターン4による磁界が
0の場合の磁気抵抗素子10A、12A、10B、12Bの抵抗値を
R、記録メディア2とのギャップの最大変位量に対する
抵抗値変化をΔRmax、記録パターン4の記録信号の検出
による抵抗値変化をK1、K2、純抵抗素子14、16の抵抗値
を2Rとし、たとえば、磁気抵抗素子10A、10B側のギャッ
プが最小、磁気抵抗素子12A、12B側のギャップが最大に
なった場合を想定すると、磁気抵抗素子10Aの抵抗値はK
1(R+ΔRmax)、磁気抵抗素子12Aの抵抗値はK1(R−
ΔRmax)、磁気抵抗素子10Bの抵抗値はK2(R+Δ
Rmax)、磁気抵抗素子12Bの抵抗値はK2(R−ΔRmax
となる。
In this sensor, when the magnetic field due to the recording pattern 4 is 0, the resistance value of the magnetoresistive elements 10A, 12A, 10B, 12B is R, the resistance value change with respect to the maximum displacement amount of the gap with the recording medium 2 is ΔR max , and the recording pattern The resistance change due to the detection of the recording signal of No. 4 is K 1 , K 2 , and the resistance values of the pure resistance elements 14 and 16 are 2R. For example, the gap on the magnetoresistive elements 10A and 10B side is the minimum, and the magnetoresistive elements 12A and 12B. Assuming that the gap on the side becomes maximum, the resistance value of the magnetoresistive element 10A is K
1 (R + ΔR max ), the resistance value of the magnetoresistive element 12A is K 1 (R−
ΔR max ) and the resistance value of the magnetoresistive element 10B is K 2 (R + Δ
R max ), the resistance value of the magnetoresistive element 12B is K 2 (R−ΔR max ).
Becomes

そこで、このセンサーにおいて、記録信号の検出によ
る最大抵抗変化率を±4%とすると、K1=1.04、K2=0.
96となるから、磁気抵抗素子10A、12A間に発生する電圧
をV1、純抵抗素子14の端子間に発生する電圧をV2とする
と、電圧V1、V2は次のように求められる。即ち、第6図
およびその電気等価回路図の第7図において、抵抗10
A、10B、12A、12Bの各値は、上記の通りであり、第7図
で接地点からの端子19aの電圧V1は、 となる。また、第7図で接地点からの端子19bの電圧V2
は、 となる。したがって、出力端子19a、19b間に発生する検
出出力VOUTは、 VOUT=V1−V2=0.02V ……(3) となる。
Therefore, in this sensor, assuming that the maximum resistance change rate due to detection of the recording signal is ± 4%, K 1 = 1.04, K 2 = 0.
Therefore, assuming that the voltage generated between the magnetoresistive elements 10A and 12A is V 1 and the voltage generated between the terminals of the pure resistance element 14 is V 2 , the voltages V 1 and V 2 are calculated as follows. . That is, in FIG. 6 and FIG. 7 of its electrical equivalent circuit diagram, the resistance 10
The values of A, 10B, 12A and 12B are as described above, and the voltage V 1 of the terminal 19a from the ground point in FIG. Becomes Also, in FIG. 7, the voltage V 2 of the terminal 19b from the ground point is
Is Becomes Therefore, the detection output V OUT generated between the output terminals 19a and 19b is V OUT = V 1 −V 2 = 0.02V (3).

したがって、このようなセンサーの出力は、電圧Vの
みに依存し、ギャップ変動の影響を受けない検出出力と
なるが、外部素子としての純抵抗素子を設置しなければ
ならず、出力振幅が0.02Vと小さいためにSN比が問題と
なる。
Therefore, the output of such a sensor depends only on the voltage V and is a detection output that is not affected by the gap variation, but a pure resistance element must be installed as an external element, and the output amplitude is 0.02V. Since it is small, the signal-to-noise ratio becomes a problem.

そこで、この発明は、外部素子を省略して構成の簡略
化を図るとともに、出力振幅を増加させたセンサーを提
供しようとするものである。
Therefore, the present invention aims to provide a sensor having an increased output amplitude while simplifying the configuration by omitting an external element.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明のセンサーは、第1図に例示するように、記
録メディアの下面側から非接触で記録パターンを電気的
に検出する第1の検出素子(20A)および第2の検出素
子(20B)を、前記記録メディアと平行な面上でかつ当
該記録パターン方向に対して特定の電気位相角だけ変位
させた位置に設定するとともに、前記記録メディアの上
面側から非接触で前記記録パターンを電気的に検出する
第3の検出素子(22A)および第4の検出素子(22B)
を、前記記録メディアと平行な面上でかつ当該記録メデ
ィアを間に挟んで前記第1の検出素子(20A)および第
2の検出素子(20B)とそれぞれ対向する位置に設置
し、記録パターンに対する信号出力が互いに同相とな
る、前記第1の検出素子(20A)および第3の検出素子
(22A)の対と、前記第2の検出素子(20B)および第4
の検出素子(22B)の対とを、それぞれ対角辺に設置し
てこれら各検出素子でブリッジ回路を構成したことを特
徴とする。
As illustrated in FIG. 1, the sensor of the present invention includes a first detection element (20A) and a second detection element (20B) that electrically detect a recording pattern in a contactless manner from the lower surface side of the recording medium. The recording pattern is set at a position parallel to the recording medium and displaced by a specific electric phase angle with respect to the recording pattern direction, and the recording pattern is electrically contacted from the upper surface side of the recording medium. Third detection element (22A) and fourth detection element (22B) for detection
On a plane parallel to the recording medium and at positions facing the first detection element (20A) and the second detection element (20B) with the recording medium sandwiched therebetween. The pair of the first detection element (20A) and the third detection element (22A), the second detection element (20B) and the fourth detection element (20A) and the fourth detection element (20A) whose signal outputs are in phase with each other.
And a pair of detection elements (22B) are installed on diagonal sides of the detection elements (22B) to form a bridge circuit.

〔作用〕[Action]

電気的位相角をたとえばπラジアンだけ変位させて記
録メディア2の下面側に一対の検出素子(磁気抵抗素子
20A、20B)を設置するとともに、この検出素子(磁気抵
抗素子20A、20B)に対応して記録メディア2の上面側に
一対の検出素子(磁気抵抗素子22A、22B)を設置する
と、各対をなす検出素子(磁気抵抗素子20A、20B、22
A、22B)間において、同相出力を生じる検出素子(磁気
抵抗素子20Aと磁気抵抗素子22A、磁気抵抗素子20Bと磁
気抵抗素子22B)対がある。そこで、その同相出力を生
じる検出素子(磁気抵抗素子20Aと磁気抵抗素子22A、磁
気抵抗素子20Bと磁気抵抗素子22B)を対辺上に設置して
ブリッジ回路を構成すると、同相分出力に現れたギャッ
プ変動の影響を検出素子間において相殺することがで
き、ブリッジ出力には、ギャップ変動の影響を受けない
検出出力が得られる。
The electric phase angle is displaced by, for example, π radians, and a pair of detection elements (magnetoresistive elements) are provided on the lower surface side of the recording medium 2.
20A, 20B) and a pair of detection elements (magnetic resistance elements 22A, 22B) are installed on the upper surface side of the recording medium 2 corresponding to these detection elements (magnetoresistance elements 20A, 20B). Eggplant detection element (magnetoresistive element 20A, 20B, 22
A, 22B), there is a pair of detection elements (magneto-resistive element 20A and magneto-resistive element 22A, magneto-resistive element 20B and magneto-resistive element 22B) that produce in-phase output. Therefore, if a detection element (magneto-resistive element 20A and magneto-resistive element 22A, magneto-resistive element 20B and magneto-resistive element 22B) that produces the in-phase output is installed on the opposite side to form a bridge circuit, the gap appearing in the in-phase output The influence of fluctuation can be canceled out between the detection elements, and a detection output that is not affected by gap fluctuation can be obtained at the bridge output.

〔実 施 例〕〔Example〕

以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は、この発明のセンサーの実施例を示す。 FIG. 1 shows an embodiment of the sensor of the present invention.

記録メディア2の下面側から記録パターン4を検出す
る一対の検出素子として磁気抵抗素子20A、20Bを設置す
るとともに、記録メディア2の上面側から記録パターン
4を検出する一対の検出素子として磁気抵抗素子22A、2
2Bを設置する。磁気抵抗素子20A、22Aと磁気抵抗素子20
B、22Bとは、第2図に示すように、互いに一定の電気的
位相角、たとえば、πラジアンの位相角を持ち、記録メ
ディア2との間にギャップdを設けて設置されている。
したがって、磁気抵抗素子20A、22Aには、位相角の関係
から第3図のAに示す出力が得られ、磁気抵抗素子20
B、22Bには第3図のBに示すように、出力Aに対してπ
ラジアンの位相差を持つ出力が得られる。
The magnetoresistive elements 20A and 20B are installed as a pair of detection elements for detecting the recording pattern 4 from the lower surface side of the recording medium 2, and the magnetoresistive element as a pair of detection elements for detecting the recording pattern 4 from the upper surface side of the recording medium 2. 22A, 2
Install 2B. Magnetoresistive elements 20A, 22A and magnetoresistive element 20
As shown in FIG. 2, B and 22B have a constant electric phase angle, for example, a phase angle of π radian, and are provided with a gap d between them and the recording medium 2.
Therefore, in the magnetoresistive elements 20A and 22A, the output shown in A of FIG.
For B and 22B, as shown in B of FIG.
An output with a phase difference of radians is obtained.

そして、磁気抵抗素子20A、20Bは直列に接続されてい
るとともに、磁気抵抗素子22A、22Bも直列に接続され、
かつ、端子f、g間、端子e、h間をそれぞれ共通に接
続してブリッジ回路を構成し、端子f、g間を接地し、
端子e、hには外部端子24から電圧Vを加えて、出力端
子26a、26bからブリッジ出力としての検出出力VOUTを得
る。
The magnetoresistive elements 20A and 20B are connected in series, and the magnetoresistive elements 22A and 22B are also connected in series.
In addition, the terminals f and g, and the terminals e and h are commonly connected to form a bridge circuit, and the terminals f and g are grounded,
A voltage V is applied to the terminals e and h from the external terminal 24, and a detection output V OUT as a bridge output is obtained from the output terminals 26a and 26b.

このセンサーは、第4図に示すように、対辺間が同相
出力となるように、磁気抵抗素子20A、20B、22A、22Bを
配置してブリッジ回路を構成している。
In this sensor, as shown in FIG. 4, the magnetoresistive elements 20A, 20B, 22A and 22B are arranged so that the opposite sides have in-phase outputs to form a bridge circuit.

したがって、このセンサーにおいて、記録パターン4
による磁界が0の場合の磁気抵抗素子20A、20B、22A、2
2Bの抵抗値をR、記録メディア2とのギャップの最大変
位量に対する抵抗値変化をΔRmax、記録パターン4の記
録信号の検出による抵抗値変化をK1、K2とし、磁気抵抗
素子20A、20B側のギャップが最大、磁気抵抗素子22A、2
2B側のギャップが最小になった場合を想定すると、磁気
抵抗素子20Aの抵抗値はK1(R−ΔRmax)、磁気抵抗素
子20Bの抵抗値はK2(R−ΔRmax)、磁気抵抗素子22Aの
抵抗値はK1(R+ΔRmax)、磁気抵抗素子22Bの抵抗値
はK2(R+ΔRmax)となる。
Therefore, in this sensor, the recording pattern 4
Magneto-resistance elements 20A, 20B, 22A, 2 when the magnetic field due to
The resistance value of 2B is R, the resistance value change with respect to the maximum displacement of the gap with the recording medium 2 is ΔR max , and the resistance value change due to the detection of the recording signal of the recording pattern 4 is K 1 and K 2 , and the magnetoresistive element 20A, The gap on the 20B side is maximum, and the magnetoresistive elements 22A, 2
Assuming that the gap on the 2B side is minimized, the resistance value of the magnetoresistive element 20A is K 1 (R−ΔR max ), the resistance value of the magnetoresistive element 20B is K 2 (R−ΔR max ), the magnetic resistance The resistance value of the element 22A is K 1 (R + ΔR max ), and the resistance value of the magnetoresistive element 22B is K 2 (R + ΔR max ).

そこで、磁気抵抗素子22Aの端子間に発生する電圧をV
1、磁気抵抗素子20Bの端子間に発生する電圧をV2とする
と、第1図およびその電気等価回路図の第4図におい
て、抵抗20A、20B、22A、22Bの各値は、上記の通りであ
り、第4図で接地点からの端子26aの電圧V1は、 となる。また、第4図で接地点からの端子26bの電圧V2
は、 となる。記録信号の検出による最大抵抗変化率を±4%
とすると、K1=1.04、K2=0.96となるので、V1=0.52
V、V2=0.48Vとなる。したがって、出力端子26a、26b間
に発生する検出出力VOUTは、 VOUT=V1−V2=0.52V−0.48V=0.04V ……(6) となり、式(3)との比較から明らかなように、第6図
に示したセンサーの場合の約2倍のレベルを持つ検出出
力が得られ、これによって、SN比が改善される。
Therefore, the voltage generated between the terminals of the magnetoresistive element 22A is set to V
1 and assuming that the voltage generated between the terminals of the magnetoresistive element 20B is V 2 , the values of the resistors 20A, 20B, 22A and 22B are as described above in FIG. 1 and FIG. 4 of its electrical equivalent circuit diagram. And the voltage V 1 of the terminal 26a from the ground point in FIG. Becomes Also, in FIG. 4, the voltage V 2 of the terminal 26b from the ground point is
Is Becomes Maximum resistance change rate by recording signal detection is ± 4%
Then, K 1 = 1.04 and K 2 = 0.96, so V 1 = 0.52
V and V 2 = 0.48V. Therefore, the detection output V OUT generated between the output terminals 26a and 26b becomes V OUT = V 1 −V 2 = 0.52V−0.48V = 0.04V (6), which is clear from the comparison with the formula (3) Thus, a detection output having a level about twice that of the sensor shown in FIG. 6 is obtained, which improves the SN ratio.

なお、実施例では検出素子として磁気抵抗素子を用い
た場合について示したが、この発明は、ホール素子、静
電容量検出素子および光学素子などの検出素子を用いた
場合にも適用できる。
In addition, although the case where the magnetoresistive element is used as the detection element is shown in the embodiment, the present invention can be applied to the case where the detection element such as the hall element, the electrostatic capacitance detection element, and the optical element is used.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、この発明によれば、2対の検出
素子を用いて、互いに同相出力を生じる検出素子を対辺
にしたブリッジ回路を構成したので、純抵抗素子などを
設置することなく、簡単な構成によって、検出出力の振
幅の増大を図り、SN比を改善するこができるとともに、
記録メディアと検出素子とのギャップ変化した場合で
も、ブリッジ回路の一方の直列部分と他方の直列部分と
で構成される各分圧回路において、各分圧抵抗値を同一
方向に増減変化させるため、最終的にそれぞれの分圧出
力には影響せず、もってギャップ変動によるSN比の劣化
を防止することができる。
As described above, according to the present invention, since a bridge circuit having the opposite sides of the detection elements that generate in-phase outputs is formed by using the two pairs of detection elements, it is easy to install the pure resistance element and the like. With such a configuration, the amplitude of the detection output can be increased and the SN ratio can be improved.
Even when the gap between the recording medium and the detection element changes, in each voltage dividing circuit composed of one series part of the bridge circuit and the other series part, in order to increase or decrease each voltage dividing resistance value in the same direction, Finally, it does not affect each partial pressure output, so that it is possible to prevent the deterioration of the SN ratio due to the gap variation.

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

第1図はこの発明のセンサーの実施例を示す図、第2図
は第1図に示したセンサーにおける磁気抵抗素子の配置
関係を示す図、第3図は磁気抵抗素子の検出出力を示す
図、第4図は第1図に示したセンサーの等価回路を示す
回路図、第5図は記録メディアに対する従来の検出素子
の配置を示す図、第6図は記録メディアの上下面に検出
素子を配置した場合のセンサーを示す図、第7図は第6
図に示したセンサーの等価回路を示す回路図である。 2……記録メディア、4……記録パターン、20A、20B、
22A、22B……検出素子としての磁気抵抗素子。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a sensor of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a positional relationship of magnetoresistive elements in the sensor shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram showing detection output of the magnetoresistive elements. 4, FIG. 4 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the sensor shown in FIG. 1, FIG. 5 is a view showing the arrangement of conventional detecting elements on a recording medium, and FIG. 6 is a diagram showing detecting elements on the upper and lower surfaces of the recording medium. FIG. 7 shows the sensor when arranged, and FIG.
It is a circuit diagram which shows the equivalent circuit of the sensor shown in the figure. 2 ... Recording medium, 4 ... Recording pattern, 20A, 20B,
22A, 22B ... Magnetoresistive element as a detection element.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】記録メディアの下面側から非接触で記録パ
ターンを電気的に検出する第1の検出素子(20A)およ
び第2の検出素子(20B)を、前記記録メディアと平行
な面上でかつ当該記録パターン方向に対して特定の電気
位相角だけ変位させた位置に設定するとともに、 前記記録メディアの上面側から非接触で前記記録パター
ンを電気的に検出する第3の検出素子(22A)および第
4の検出素子(22B)を、前記記録メディアと平行な面
上でかつ当該記録メディアを間に挟んで前記第1の検出
素子(20A)および第2の検出素子(20B)とそれぞれ対
向する位置に設置し、 記録パターンに対する信号出力が互いに同相となる、前
記第1の検出素子(20A)および第3の検出素子(22A)
の対と、前記第2の検出素子(20B)および第4の検出
素子(22B)の対とを、それぞれ対角辺に設置してこれ
ら各検出素子でブリッジ回路を構成した ことを特徴とするセンサー。
1. A first detection element (20A) and a second detection element (20B) for electrically detecting a recording pattern from the lower surface side of a recording medium in a non-contact manner on a surface parallel to the recording medium. A third detection element (22A) which is set at a position displaced by a specific electrical phase angle with respect to the recording pattern direction and electrically detects the recording pattern from the upper surface side of the recording medium in a non-contact manner. And a fourth detection element (22B) on the plane parallel to the recording medium and with the recording medium sandwiched between the first detection element (20A) and the second detection element (20B), respectively. The first detection element (20A) and the third detection element (22A), which are installed in a position where the signal outputs to the recording pattern are in phase with each other.
And a pair of the second detection element (20B) and the fourth detection element (22B) are installed on diagonal sides, respectively, and a bridge circuit is configured by these detection elements. sensor.
JP61120579A 1985-12-28 1986-05-26 Sensor Expired - Fee Related JPH0812084B2 (en)

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