DE3686330T2

DE3686330T2 - Kontaktloser markierungssensor.

Info

Publication number: DE3686330T2
Application number: DE8686810603T
Authority: DE
Inventors: Yoshinori Hayashi; Kenzaburou Iijima; Kazuo Kurahashi
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1985-12-28
Filing date: 1986-12-18
Publication date: 1993-02-18
Anticipated expiration: 2006-12-19
Also published as: EP0242492A2; DE3686330D1; KR910006670B1; US4944028A; EP0242492B1; EP0242492A3; KR870011591A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen kontaktlosen Markierungssensor, der ein Ermittlungs- bzw. Nachweiselement aufweist, welches gegenüber einer magnetisierten Markierungsspur auf einem Aufzeichnungsmedium angeordnet ist, einen Löschsensor, der nahe dem Aufzeichnungsmedium zur Erzeugung eines Löschsignales bzw. Schlußzeichens angeordnet ist für eine sofortige Löschung zwischen dem Ermittlungselement und der magnetisierten Markierungsspur, und eine Steuereinrichtung zur Kompensierung eines Ausgabesignales des Markierungssensors in Antwort auf das Löschsignal. Ein bekannter Sensor dieser Art ist in dem US-Patent Nr. 3 706 861 beschrieben.
Im Falle eines derartigen kontaktlosen Markierungssensors neigt die Löschung zwischen der Markierungsspur auf dem Aufzeichnungsmedium und dem Ermittlungselement zum Fluktuieren bzw. Schwanken aufgrund zu geringer Arbeits- und/oder Montagepräzision des Aufzeichnungsmediums sowie aufgrund eines "Altersverziehens" des Aufzeichnungsmediums nach langem Gebrauch. Eine derartige Schwankung bzw. Fluktuation bei der Löschung übt einen schädlichen Einfluß auf die Ausgabe des Sensors aus. Im einzelnen verringert die Verzerrung der Ausgabewellenform und die Variation bzw. Veränderung im Ausgabepegel das S/N-Verhältnis, den Auflösungsgrad und die Ausgabegenauigkeit beträchtlich.
Um einen derartigen schädlichen Fluktuationseinfluß bei der Löschung zu entfernen, wurde bereits ein einheitlicher bzw. einstückiger kontaktloser Markierungssensor vorgeschlagen. Bei diesem Markierungssensor ist ein Paar magnetischer Widerstandselemente Seite an Seite gegenüber der Unterseite eines drehenden Aufzeichnungsmediums angeordnet, und ein Paar magnetischer Widerstandselemente ist ebenso gegenüber der Oberseite des Aufzeichnungsmediums angeordnet. Diese vier magnetischen Widerstandselemente bilden eine Brückenschaltung in Kombination mit einem Paar gewöhnlicher bzw. herkömmlicher Widerstandselemente. Auf das Eingabeterminal wird eine Treiberspannung aufgebracht und den Ausgabeterminals wird eine Ausgangsspannung entnommen. Der Sensor ändert seinen Widerstand bei der Ermittlung einer in dem Aufzeichnungsmedium gespeicherten Markierung. Weiterhin nimmt dieser Sensor die Form einer Brückenschaltung an, einschließlich einer Veränderungssektion, die aus den magnetischen Widerstandselementen gebildet ist, deren Widerstände sich in Antwort auf die Fluktuation bei der Löschung verändern, und einer konstanten Sektion, die aus den herkömmlichen Widerstandselementen mit konstanten Widerständen gebildet ist.
Bei diesem Sensor wird angenommen, daß die Widerstände der magnetischen Widerstandselemente beim magnetischen Feld 0 = R sind, und die Widerstandsänderung entsprechend der maximalen Fluktuation bei der Löschung = Δ Rmax ist, die durch die Ermittlung der Markierung auf dem Aufzeichnungsmedium bewirkte Widerstandsänderung = K&sub1; und K&sub2; ist, und die Widerstände der herkömmlichen Widerstandselemente = 2R sind. Wenn die untere Seitenlöschung minimal und die obere Seitenlöschung maximal ist, ist der Widerstand eines magnetischen Widerstandselementes auf der Unterseite = K&sub1; (R+ Δ Rmax), der Widerstand eines magnetischen Widerstandselementes auf der Oberseite = K&sub1; (R-Δ Rmax), der Widerstand des anderen magnetischen Widerstandselementes auf der Unterseite = K&sub2; (R+Δ Rmax ) und der Widerstand des anderen magnetischen Widerstandselementes auf der Oberseite K&sub2; (R-Δ Rmax).
Wenn der maximale Grad der Widerstandsänderung durch Ermittlung der gespeicherten Markierung 4 % ist, ist K&sub1; = 1,04 und K&sub2; = 0,96. Dann wird die Spannung V&sub1; zwischen den einen unteren und oberen magnetischen Elementen und die Spannung V&sub2; zwischen den anderen unteren und oberen magnetischen Elementen durch die folgende Gleichung angegeben:
V&sub1;=2.08R V/4R=0.52V
V&sub2;=2R V/4R=0.5V
Nachfolgend wird die Spannung Vout zwischen den Ausgangsterminals der Brückenschaltung durch die folgende Gleichung angegeben:
Vout=V&sub1;-V&sub2;=0.02V
Aus dem Vorangegangenen ist klar ersichtlich, daß die Ausgabe dieses früher vorgeschlagenen Sensors nur von der Spannung abhängig ist ohne irgendeinen Einfluß durch die Löschung. Trotz dieses Vorzuges benötigt der Sensor die Verwendung von herkömmlichen Widerstandselementen als äußere Komponenten und die niedere Ausgangsspannung (0.02V) verursacht das SN-Verhältnisproblem.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den oben beschriebenen schädlichen Fluktuationseinfluß bei der Löschung einer Ausgabe eines kontaktlosen Markierungssensors zu entfernen, ohne die Verwendung von irgendwelchen äußeren Komponenten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein kontaktloser Markierungssensor des oben beschriebenen Typs dadurch gekennzeichnet, daß ein vorgespanntes magnetisches bzw. vormagnetisiertes Feld auf das Ermittlungselement durch die Steuereinrichtung aufgebracht ist, um die Verzerrung in der Wellenform des Ausgabesignales zu kompensieren, ohne die Position des Ermittlungselementes zu verändern. Dieses Ermittlungselement ist vorzugsweise ein magnetisches Widerstandselement.
Es zeigt:
Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen kontaktlosen Markierungssensors und
Fig. 2 eine vereinfachte perspektivische Ansicht zur Darstellung der Schemakonstruktion des in Fig. 1 dargestellten Markierungssensors.
In den Fig. 1 und 2 ist eine Ausgestaltung eines kontaktlosen Markierungssensors mit einem einzigen bzw. einzelnen Ermittlungselement dargestellt, in welchem der Sensor die Form eines magnetischen Encoders bzw.
Umkodierers annimmt, der Sinuswellenausgabesignale erzeugt, und ein vormagnetisiertes Feld ist zur Kompensierung der Sensorausgabe auf das Ermittlungselement aufgebracht. Das Aufzeichnungsmedium 1 besitzt die Form einer kreisförmigen Scheibe, die um ihre Zentralachse 0 drehbar ist. Magnetisierte Markierungen 2 sind auf dem Aufzeichnungsmedium 1 durch ein Sinuswellensignal gebildet. Im Abstand aber nahe gegenüberliegend zu einer magnetisierten Markierung 2 auf dem Aufzeichnungsmedium 1 ist ein magnetisches Widerstandselement 3 angeordnet, welches, wenn sich das Aufzeichnungsmedium 1 dreht, periodisch seinen Widerstand ändert unter Einfluß eines periodisch sich ändernden magnetischen Feldes, welches durch die magnetisierte Markierung 2 auf dem Aufzeichnungsmedium 1 erzeugt wird. Bei dieser Ausgestaltung enthält das magnetische Widerstandselement 3 zwei Markierungen A und B, die eine Phasenverzögerung bzw. -verschiebung von 90º aufweisen in Bezug auf die magnetisierte Markierung 2 auf dem Aufzeichnungsmedium 1. Diese Widerstandsänderung des magnetischen Widerstandselementes 3 wird durch eine Meßeinheit 4 empfangen, die eine gewünschte Sinuswellenausgabe erzeugt, abhängig von der periodischen Widerstandsänderung des magnetischen Widerstandselementes 3.
Ein magnetischer Feldgenerator 5 ist im Abstand gegenüber dem magnetischen Widerstandselement 3 angeordnet, um ein einheitliches vormagnetisiertes Feld auf alle Teile des magnetischen Widerstandselementes 3 aufzubringen. Bei der dargestellten Ausführungsform ist dieser magnetische Feldgenerator 5 aus einem Kern 5a und einer darum gewickelten Wicklung bzw. Spule 5b gebildet. Eine Steuereinheit 6 ist mit dem magnetischen Feldgenerator 5 verbunden, um die Intensität des herzustellenden magnetischen Feldes durch ihren Ausgabestrom einzustellen, der durch die Wicklung 5b hindurchgeführt wird. Wie später im einzelnen beschrieben, ist die Steuereinheit 6 mit einem Löschsensor 7 verbunden und verändert die Größe ihres Ausgabestromes in Antwort auf das Ermittlungssignal vom Löschsensor 7.
Der Löschsensor 7 ermittelt sofortige Löschung zwischen der magnetisierten Markierung 2 auf dem Aufzeichnungsmedium und der Seite des magnetischen Widerstandselementes 3, um ein entsprechendes Ermittlungssignal an die Steuereinheit 6 weiterzugeben. Bei der dargestellten Ausführung ist ein elektrostatischer Kapazitätssensor verwendet. Das heißt, der Löschsensor 7 enthält eine Metallplatte 8, die in einer konstanten Entfernung von dem magnetischen Widerstandselement 3 angeordnet ist und einen Ermittlungsschaltkreis 9, der mit der Metallplatte 8, dem Aufzeichnungsmedium 1 und der Steuereinheit 6 verbunden ist. Auf diese Weise verändert sich die elektrostatische Kapazität zwischen der Metallplatte 8 und dem Aufzeichnungsmedium 1, abhängig von der Löschung zwischen diesen, und eine sofortige Löschung wird durch die Messung der elektrostatischen Kapazität ermittelt. Solange die Entfernung zwischen dem magnetischen Widerstandselement 3 und der Metallplatte 8 konstant gehalten wird, können sie auch getrennt voneinander angeordnet sein.
Nachfolgend wird nun die Arbeitsweise beschrieben. Ein sich periodisch änderndes Magnetfeld wird durch die magnetisierte Markierung 2 auf dem Aufzeichnungsmedium 1 auf das magnetische Widerstandselement 3 aufgebracht, wobei sich das Aufzeichnungsmedium 1 dreht, und entsprechend wird eine Widerstandsänderung des magnetischen Widerstandselementes 3 durch die Meßeinheit 4 zur Erzeugung der gewünschten Sinuswellenausgabe aufgenommen.
Die Löschungsfluktuation zwischen dem Aufzeichnungsmedium 1 und dem magnetischen Widerstandselement 3 verändert den Einfluß des magnetischen Feldes, welches durch die magnetisierte Markierung 2 auf dem magnetischen Widerstandselement 3 erstellt ist, wodurch eine unerwünschte Verzerrung der Ausgabewellenform bewirkt wird.
Bei dieser Ausgestaltung bringt der magnetische Feldgenerator 5 ein vormagnetisiertes Feld auf das magnetische Widerstandselement 3 auf, welches der momentanen Größe der Löschung entspricht. Genauer gesagt wird die sofortige bzw. momentane Löschung zwischen dem Aufzeichnungsmedium 1 und dem magnetischen Widerstandselement 3 durch den Löschsensor 7 durch Messung der elektrostatischen Kapazität ermittelt, und die Steuereinheit 6 stellt die Stromgröße ein, die dem magnetischen Feldgenerator 5 in Antwort auf das Ermittlungssignal von dem Löschsensor 7 zugeführt wird, wodurch die Intensität des vormagnetisierten Feldes eingestellt wird, welches durch den magnetischen Feldgenerator 5 erzeugt ist. Bei dieser Einstellung ist die Intensität des vormagnetisierten Feldes größer, wenn bzw. da sich die Löschung erhöht, so daß die Verzerrung der Ausgabewellenform kompensiert werden sollte. Das heißt, die Stromgröße, die durch die Wicklung 5b geführt wird, ist so eingestellt, daß der Verzerrungsgrad über dem gesamten Bereich der Sinuswelle minimalisiert sein sollte. Als Konsequenz kann die Meßeinheit 4 eine konstante Sinuswelle ohne irgendeine Verzerrung der Wellenform ausgeben.
Bei einem realen Beispiel wurde ein magnetisches Widerstandselement von 5kQ einer Nickel-Eisen-Legierung gebildet und das vormagnetisierte Ausgabefeld durch den magnetischen Feldgenerator wurde in einem Bereich von 10&supmin;³ bis 1,8 10&supmin;³T (10 bis 18C) eingestellt, entsprechend der Löschungsfluktuation in einem Bereich von 5 bis 10 µ m. Ein vormagnetisiertes Feld von 1,8 10&supmin;³T (18G) wurde für 5 µ m Löschung verwendet, und ein vormagnetisiertes Feld von 10&supmin;³T (10G) für 10 µ m Löschung.
Der Verzerrungsgrad für 5µ m Löschung war 4 % (1 kHz) und das für die 10 µ m Löschung 6 % (1 kHz). Die Ausgabesinuswelle war im wesentlichen frei von schädlichem Einfluß durch Löschungsfluktuation.
Wenn keine Einstellung bzw. Anpasssung durch das vormagnetisierte Feld angewendet wurde, war der Verzerrungsgrad für die 5 µ m Löschung 32 % (1 kHz) und der für die 10 µ m Löschung 5 % (1 kHz). Es konnte keine stabile Ausgabe der Sinuswelle erreicht werden.
Wenn bei Verwendung eines konstanten vormagnetisierten Feldes die Entfernung der Wellenformverzerrung zufriedenstellend ist, kann ein Permanentmagnet für den magnetischen Feldgenerator 5 verwendet werden. Als Alternative kann Strom von konstanter Größe auf die Wicklung 5b aufgebracht werden.

Claims

1. Kontaktloser Markierungssensor mit einem Ermittlungselement (3), welches gegenüber einer magnetisieften Markierungsspur (2) auf einem Aufzeichnungsmedium (1) angeordnet ist, mit einem Löschsensor (7), der nahe dem Aufzeichnungsmedium zur Erzeugung eines Löschsignales angeordnet ist für eine sofortige Löschung zwischen dem Ermittlungselement und der magnetisierten Markierungsspur, und mit einer Steuereinrichtung (5,6) zur Kompensierung eines Ausgabesignales des Markierungssensors in Antwort auf das Löschsignal, dadurch gekennzeichnet, daß ein vormagnetisiertes Feld durch die Steuereinrichtung (5,6) auf das Ermittlungselement (3) aufgebracht ist, um die Verzerrung der Wellenform des Ausgabesignales ohne Veränderung der Position des Ermittlungselementes zu kompensieren.

2. Kontaktloser Markierungssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ermittlungselement ein magnetisches Widerstandselement ist.