JP2001099608A - 差動変位検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 変位量に従った電気信号を形成するための、
おおもとのパルス電圧が消失しても機構制御を妨げない
安全な差動変位検出装置を提供する。 【解決手段】 本装置１０は、機構部における機械的な
変位に従って、その変位量を２つの差動過渡応答電圧Ｖ
Ｓ１またはＶＳ２に変換する第１変位センサ２０と、こ
の第１変位センサ２０にパルス電圧ＶＰ１またはＶＰ２
を印加すると共に、第１変位センサ２０に与えられた変
位に基づく変位信号Ｘを算出する第１偏差電圧算出部３
０とから構成される。第１偏差電圧算出部３０は、差動
過渡応答電圧ＶＳ１およびＶＳ２の下限値ＶＤ１または
ＶＤ２を保持するための第１下限保持回路３１Ａおよび
３１Ｂと、これらの下限値ＶＤ１およびＶＤ２から偏差
を求めて変位量信号Ｘとする比較回路３６と、両パルス
電圧ＶＰ１およびＶＰ２を発生する２つの第１パルス電
源ＰＳ１またはＰＳ２とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明は、２つの自己誘導
回路における自己インダクタンスの差動変化に基づい
て、この変化を生じさせた透磁率可変体の位置変位を求
めるための差動変位検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば自動車の走行制御にお
いては、各種の物理量を実測または検出し、予め設定し
た基準値と比べた制御偏差を求める。そして、これら実
際の走行データに基づいて円滑な、または最適なフィー
ドバック制御を行なう構成にしてある。その際の実測ま
たは検出の手段として、機構各部の状態を、それぞれが
目的とする状態と比較するため、所定の電気信号に変換
するための変位センサが種々知られている。

【０００３】図１４は従来例による変位センサの一構成
例を原理的に説明する図である。この変位センサ１００
は、可変の自己インダクタンスを有する２つの検出コイ
ルＬ１およびＬ２と、環境変化に強い２つの基準抵抗器
Ｒｆ，Ｒｆとからなる。そして、それぞれの検出コイル
Ｌ１またはＬ２と基準抵抗器Ｒｆを直列接続して２つの
直列回路を形成し、これら直列回路を入力端子ＳＰと接
地端子ＳＧで並列接続したブリッジ回路を構成してあ
る。

【０００４】例えば、機構部の機械的な中立点から機構
部が２つの反対方向に変位するとき、一方の検出コイル
Ｌ１の自己インダクタンスが増加すれば、他方が減少す
る差動関係に構成してある。そして、機械的な中立点で
は、双方の自己インダクタンスが同一になるよう調整し
てある。また、入力端子ＳＰと接地端子ＳＧの間には、
各検出コイルＬ１，Ｌ２に検出用のパルス電圧を流入さ
せるパルス電源ＰＳを接続してある。

【０００５】この従来例の変位センサ１００によれば、
パルス電源ＰＳから入力端子ＳＰを介して各検出コイル
Ｌ１，Ｌ２にパルス電圧が流入する。このとき、前述し
た機構部の変位に伴って各検出コイルＬ１，Ｌ２の自己
インダクタンスが変化する。このため、それぞれの時点
における自己インダクタンスに従って、各検出コイルＬ
１，Ｌ２に過渡応答電圧を生じる。これらの過渡応答電
圧は、前述したパルス電圧に同期して得られ、各共通端
子Ｓ１，Ｓ２から各基準抵抗器Ｒｆ両端の差動過渡応答
電圧ＶＳ１，ＶＳ２として検出される。

【０００６】図１５は変位センサ出力の演算処理後の一
検出特性を示すグラフである。２つの差動検出電圧ＶＴ
１，ＶＴ２は、２つの差動過渡応答電圧ＶＳ１，ＶＳ２
から求めた直流のアナログ値である。つまり、両差動過
渡応答電圧ＶＳ１，ＶＳ２は、各時点の時定数を有する
過渡応答電圧であるため、それぞれの時定数の推移に応
じた差動検出電圧ＶＴ１，ＶＴ２が求められる。従っ
て、機構部の変位量が時定数の推移を介して差動検出電
圧ＶＴ１，ＶＴ２に変換される。言い換えると、これら
差動検出電圧ＶＴ１，ＶＴ２から各時点における機構部
の変位量を算出できる。なお、Ｎは、機構部が中立状態
（機械的な中立点）に在るときの変位量を示す。

【０００７】前述したように制御偏差を決定するための
変位センサは、いわば機構制御の要であるため、例え
ば、自動車に搭載する変位センサには、自動車の走行に
伴う機構部の激しい振動に対しても安全な回路制御を行
なう構成が必要になる。そこで、変位センサに検査回路
を付設することによって、変位センサが原因となる機構
制御の不具合を未然に防止する構成にしてある。この場
合、機械的な振動に起因して一般に考えられる現象とし
ては、変位センサの内部配線が振動によって絶縁被覆を
すり減らしたり、接続端子から外れかかったりする状態
が想定される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例による変位センサには次に述べるような問題点があ
った。前述した付設の検査回路には、検出すべき変位セ
ンサの事象に従って種々の方式が有るが、いずれの方式
によっても、なかなか全ての事象を識別することは困難
であった。

【０００９】図１６は変位センサの一検査方式による一
検出特性のグラフである。この検査方式は、両差動検出
電圧の平均値ＶＴ４を監視させる方式である。両差動検
出電圧の偏差電圧ＶＴ３は、前述した機構部の変位量に
比例して常に線形変化する。しかし、両差動検出電圧の
平均値ＶＴ４は、両検出コイルが差動特性を有している
ため、両差動検出電圧が機構部の変位に伴って変化して
も、理論上は常に一定値を保ち続けることになる。前述
した例では、絶縁が不十分となって、いずれか一方の差
動電圧が例えばケーシングの接地電位や電源電位にわず
かでも近付いたとき、直ちに機構部の変位量の算出を打
ち切ったり、その他の適切な処置を採ることができる。

【００１０】また、各差動検出電圧自体とその平均値
が、接地電位または電源電位を示すことが有り得ないよ
うにオフセット値を設定してある。このため例えば、各
差動検出電圧の出力回路にケーシング等との短絡が生じ
たとき、変位センサ自体が正常であっても直ちに出力回
路の異常を識別して直ちに必要な処置を採り得る。ある
いは、この出力回路の短絡は、何ら機構部に変位量が存
在しない中立状態と紛らわしいが、それぞれにオフセッ
ト値を設けることで両者を容易に区別できる。

【００１１】更に、前述した平均値が、機構部の中立状
態で検査回路の監視範囲内にあり、一見すると正常なよ
うに見える場合がある。この場合であっても、各差動検
出電圧が予定した電圧範囲外に逸脱した場合に同様の処
置を採らせている。例えば、一方の差動電圧が接地電位
に近付いたまま、他方が同じ値だけ電源電位に近付いて
いたような差動的な変化をしていることもないとは言え
ない。この差動的な変化は平均値の逸脱を監視するだけ
では識別できないが、各差動検出電圧自体の逸脱を監視
していれば、直ちに必要な処置を採ることができる。

【００１２】ところが、前述したケーシングや電源線と
の短絡の他にも、双方の差動検出電圧どうしが、互いの
短絡等により干渉し合うことも考えられる。この場合
に、いずれか一方の差動検出電圧がわずかな抵抗値を介
して接地または電源電圧に接続されていると、結果的
に、あたかも双方共に正常であるかのような値をとり続
け易い。

【００１３】また、前述した変位センサは、そもそもパ
ルス電圧によって機構部の変位量を計測する構成であ
る。このため、パルス電源の接続が外れる等してパルス
電圧が流入できない状態が生じると、両差動過渡応答電
圧ＶＳ１，ＶＳ２は存在せず、両差動検出電圧ＶＴ１，
ＶＴ２が、従って、これらの偏差電圧ＶＴ３も中立状態
Ｎにおける各電圧値を示す。これは機構部が中立状態に
在るときの変位量に相当するため、この状態を実際に機
械的な変位量がないことと区別できないという問題が生
じ、これらの問題を一括して事前に解消しておくことが
重要な技術上の課題であった。

【００１４】そこで、本発明の目的は、変位量に従った
電気信号を形成するための、おおもとのパルス電圧が消
失しても機構制御を妨げない安全な差動変位検出装置を
提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明による差動変位検出装置は、２つの変位方向
に向けて機構上の中立位置を挟んで遊動可能な透磁率可
変体と、これら２つの変位方向に対象配置され、透磁率
可変体の遊動位置に基づいて自己インダクタンスが互い
に差動変化する２つの自己誘導手段と、それぞれの自己
誘導手段と各別に直列接続した２つの電気抵抗手段と、
自己誘導手段および電気抵抗手段からなる双方の回路
に、各独立にパルス電圧を供給する２つのパルス電源
と、それぞれの電気抵抗手段の両端に生じる２つの電位
差どうしの偏差を演算する偏差演算手段とを備え、この
偏差演算手段による演算結果に基づいて、前記透磁率可
変体の遊動位置の変位量と変位方向とを検出するもので
ある。

【００１６】この差動変位検出装置によれば、２つのパ
ルス電源の各々が独立して用いられ、一方のパルス電圧
が、自己誘導手段および電気抵抗手段からなる一方の直
列回路に流入する。しかし、この直列回路が、その入力
端子側で他方の直列回路から電気的に絶縁される。ま
た、他方のパルス電圧も、同様に他方の直列回路に流入
し、しかも、前述した一方の直列回路から同様に絶縁さ
れる。また、それぞれ独立した２つのパルス電圧に基づ
いて、各自己誘導手段が、時間的にも回路上でも独立し
て機構部の変位量を２つの電気信号に変換する。しか
も、透磁率可変体の遊動位置に従った変位量と変位方向
を差動変化する両電気信号として得られる。

【００１７】本発明の請求項２記載の差動変位検出装置
は、それぞれの前記パルス電源が、自己誘導手段および
電気抵抗手段からなるそれぞれの直列回路の一端部にパ
ルス電圧を供給する。この差動変位検出装置によれば、
自己誘導手段および電気抵抗手段がパルス電源に対して
直列に接続される。

【００１８】本発明の請求項３記載の差動変位検出装置
は、それぞれの前記パルス電源が、自己誘導手段および
電気抵抗手段の接続点にパルス電圧を供給することを特
徴とした。この差動変位検出装置によれば、自己誘導手
段および電気抵抗手段がパルス電源に対して並列に接続
される。

【００１９】本発明の請求項４記載の差動変位検出装置
は、偏差演算手段が、いずれか一方の自己誘導手段によ
る過渡応答電圧のみに基づいて、透磁率可変体の遊動位
置における変位量と変位方向とを検出することを特徴と
した。この差動変位検出装置によれば、他方の自己遊動
手段による過渡応答電圧の状態に拘らず、いつでも任意
の前記一方の自己誘導手段のみで透磁率可変体の変位量
等が検出できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図に基
づいて以下に説明する。なお、従来例で説明した部分と
同じ部分については同一の符号を付して詳しい説明を省
略する。図１は本発明の第１の実施形態による差動変位
検出装置の一構成例を原理的に説明する図である。第１
の実施形態の差動変位検出装置１０は、機構部における
機械的な変位に従って、その変位量を２つの差動過渡応
答電圧ＶＳ１またはＶＳ２に変換する第１変位センサ２
０と、この第１変位センサ２０にパルス電圧ＶＰ１また
はＶＰ２を印加すると共に、第１変位センサ２０に与え
られた変位に基づく変位信号Ｘを算出する第１偏差電圧
算出部３０とから構成される。

【００２１】第１偏差電圧算出部３０は、差動過渡応答
電圧ＶＳ１およびＶＳ２の下限値ＶＤ１またはＶＤ２を
保持するための第１下限保持回路３１Ａおよび３１Ｂ
と、これらの下限値ＶＤ１およびＶＤ２から偏差を求め
て変位量信号Ｘとする比較回路３６と、両パルス電圧Ｖ
Ｐ１およびＶＰ２を発生する２つの第１パルス電源ＰＳ
１またはＰＳ２とからなる。

【００２２】この場合、パルス電圧ＶＰ１またはＶＰ２
は立ち下がり方向のパルスであるが、立ち上がり方向の
ときは下限値を上限値に置き換える。また、パルス波形
としては、それぞれの回路定数を設定し易くするため矩
形波が望ましいが、この他、正弦波、三角波その他の一
定周期を有する波形であればよい。変位信号Ｘは、その
絶対値により変位量を、また、プラスおよびマイナス符
号により変位方向を各々示す信号である。第１偏差電圧
算出部３０から本発明による偏差演算手段を構成する。

【００２３】図２は図１に示す第１変位センサの一構成
例を原理的に説明する図である。この第１変位センサ２
０は、前述した従来例の変位センサ１００における２つ
の検出コイルＬ１，Ｌ２において、それぞれの入力端子
ＳＰ１，ＳＰ２を各別に設けて絶縁してある。そして、
従来例のパルス電源ＰＳを２つの第１パルス電源ＰＳ
１，ＰＳ２と置き換え、それぞれを各入力端子ＳＰ１ま
たはＳＰ２に接続させた他は、従来例と同様である。こ
れら検出コイルＬ１，Ｌ２から本発明による自己誘導手
段を、また、前述した基準抵抗器Ｒｆ，Ｒｆから同じく
電気抵抗手段を構成する。

【００２４】図３は図２に示す変位センサの一実装例を
模式的に説明する図である。２つの検出コイルＬ１，Ｌ
２は、ケーシングＣにはめ込まれて図の上下２段に積み
重ね、機構部内に搭載されたコイルである。そして、両
検出コイルＬ１，Ｌ２から等距離の筒内に、非磁性体か
らなる遊動コアＸを収納配置してある（図には中立位置
にある場合を示す）。これによって、一つの遊動コアＸ
を両検出コイルＬ１，Ｌ２の中間位置から各検出コイル
Ｌ１，Ｌ２の方向に往復移動させると、そのときの機械
的な変位量に対して、各検出コイルＬ１，Ｌ２の自己イ
ンダクタンスが互いに差動的に変化する。

【００２５】この第１変位センサ２０によれば、各第１
パルス電源ＰＳ１，ＰＳ２から各検出コイルＬ１または
Ｌ２にそれぞれ独立にパルス電圧ＶＰ１またはＶＰ２が
流入する。このため、各検出コイルＬ１，Ｌ２の自己イ
ンダクタンスによる過渡応答が、従って、各基準抵抗器
Ｒｆ両端の各差動過渡応答電圧ＶＳ１またはＶＳ２が、
共に別系統の直列回路によって生じることになる。

【００２６】なお、ケーシングＣには、両第１パルス電
源ＰＳ１，ＰＳ２の接地端子と、両基準抵抗器Ｒｆ，Ｒ
ｆの共通端子とがほぼ共通接地され、更に自動車のフレ
ーム等に接地させる。この他、これら接地端子と共通端
子とをケーシングＣと導通させず、絶縁したまま外部に
取り出すと共に誘導ノイズを排除すれば、機構部等を介
した導電性のノイズに対して安定化させ得る。

【００２７】図４は図１に示す第１偏差電圧算出部の一
実施例のブロック図である。この第１偏差電圧算出部３
０の第１パルス電源ＰＳ１，ＰＳ２は、所定の過渡応答
周期を有するパルス発生器ＰＧ１またはＰＧ２、スイッ
チング用の第１パワートランジスタＳＷ１またはＳＷ
２、電源電圧に基づくパルス電圧ＶＰ１，ＶＰ２の安定
化回路ＲＥＧ１，ＲＥＧ２からなる。過渡応答周期は、
第１変位センサ２０の応答速度、機械的な変位量の検出
精度を考慮して予め最適値を設定しておく。

【００２８】第１パワートランジスタＳＷ１，ＳＷ２と
しては、安定な接地電位を得やすいエミッタ接地が好ま
しいが、この他、コレクタ接地であってもよい。安定化
回路ＲＥＧ１，ＲＥＧ２としては、簡易にはパルス電圧
を電源電位にホールドするための過電圧の分流用ダイオ
ードを、もしくは、電源電圧自体を安定化させるノイズ
フィルタ（例えばバイパスコンデンサ）を、またはこれ
らを組み合わせればよい。

【００２９】第１下限保持回路３１Ａ，３１Ｂは、差動
過渡応答電圧ＶＳ１，ＶＳ２から低周波帯域のみを濾波
するローパスフィルタＬＰＦ１またはＬＰＦ２、そし
て、差動過渡応答電圧ＶＳ１，ＶＳ２における最低値
（以下、ボトム電圧という）を得る演算増幅器Ａ１１ま
たはＡ１２、このボトム電圧値を保持するボトムホール
ド回路ＢＨ１またはＢＨ２からなる。

【００３０】ローパスフィルタＬＰＦ１，ＬＰＦ２とし
ては、簡易には接地電位に基づくバイパスコンデンサの
ＣＲ回路でもよいが、電源電位に基づく抑止インダクタ
のＬＲ回路を併用することが望ましい。ボトムホールド
回路ＢＨ１，ＢＨ２は、接地電位または電源電位を基準
とした回路で、演算増幅器Ａ１１，Ａ１２と併せてボト
ム電圧を保持するための積分回路を構成する。

【００３１】比較回路３６は、それぞれのボトム電圧を
所定のゲインＧ２１またはＧ２２で増幅する反転増幅器
Ａ２１またはＡ２２、これら増幅したボトム電圧の偏差
電圧ＶＴ３を演算する差動増幅器Ａ２３からなる。その
際のゲインＧ２１，Ｇ２２としては、増幅後に差動検出
電圧ＶＴ１，ＶＴ２が機械的な変位量の基準値となるオ
フセット値が得られるようなゲインを設定しておく。こ
のため、この基準値に対して変位量に基づく偏差電圧Ｖ
Ｔ３が得られる。

【００３２】図５は図４に示す第１変位センサによるト
ルクセンサの実施例の断面図である。このトルクセンサ
２０は、自動車のステアリングホイールの回転力を先端
部の歯車で受けるインプットシャフト２１を、図示しな
いトーションバーを介して、スパイラル状のネジ溝を螺
刻したアウトプットシャフト２３と一軸上に連接した機
構を有している。トーションバーは、捩れ量を非磁性コ
ア２２の直線変位量Ｘ１，Ｘ２に機械的に変換する機構
の棒体である。アウトプットシャフト２３は、そのスパ
イラル状のネジ溝を介して図示しない車輪のラック軸に
螺合させる。

【００３３】そして、非磁性コアＸを収納した各検出コ
イルＬ１，Ｌ２の配線を、トルクセンサ２０の接続コネ
クタＣＮ１、第１差動電圧算出部３０への接続ケーブル
ＣＡを介して、第１差動電圧算出部３０の接続コネクタ
ＣＮ２に接続してある。このトルクセンサ２０によれ
ば、ドライバの操舵力がトルクセンサ２０の機械的な変
位量Ｘ１，Ｘ２に変換され、各検出コイルＬ１，Ｌ２の
自己インダクタンスを介して更に電気信号に変換され、
差動過渡応答電圧ＶＳ１，ＶＳ２として第１差動電圧算
出部３０に送出される。なお、前述した２つの基準抵抗
Ｒｆ，Ｒｆと、接続コネクタＣＮ１のＦＧ端子における
各配線については、煩雑となるため図示を省略する。

【００３４】図６は図５に示すトルクセンサを用いた検
査手段の一実施例のブロック図である。この検査手段４
０は、自動車の電動パワーステアリング制御に用いた一
例を示してある。そして、前述した差動検出電圧ＶＴ
１，ＶＴ２を監視しながら、その電圧異常の状態に基づ
いて後述する故障検出信号４１Ａを送出する故障検出部
４１と、その偏差電圧ＶＴ３または後述する代替信号４
３Ａのいずれかを選択するトルク信号設定部４２と、こ
の代替信号４３Ａのための代替信号発生部４３とを有し
ている。

【００３５】故障検出部４１の表示出力端子は、自動車
の運転者または保守者に警告するワーニングランプ８０
に接続してある。例えば、これら各部をマイクロプロセ
ッサシステムのファームウェアとして構成できる。二つ
の両差動検出電圧ＶＴ１，ＶＴ２は、通常の運用時に正
常値の範囲内に在るため、故障検出部４１から故障検出
信号４１Ａが送出されない。従って、両差動検出電圧Ｖ
Ｔ１，ＶＴ２から得られた偏差電圧ＶＴ３がトルク信号
４２Ａとして用いられる。

【００３６】トルク信号設定部４２からのトルク信号４
２Ａは、これを自動車の車速信号５０Ａに従って評価
し、パワーステアリング制御のための目標駆動量５０Ｂ
を形成する電動機起動制御部５０に導入される。例え
ば、車速信号５０Ａの値ごとにトルク信号４２Ａをアド
レスとした目標駆動量５０Ｂのテーブルを設ければよ
い。そして、このテーブルで検索した目標駆動量５０Ｂ
に基づいて、電動機駆動部６０が、ステアリング機構部
に搭載した電動機７０の駆動電流６０Ａを制御する。そ
の結果、電動機７０からは、実際の駆動出力７０Ａが検
出され、電動機駆動部６０に導入されて駆動電流６０Ａ
の制御に供される。

【００３７】図７は図６に示す検査手段の第１自己復旧
業務のフローチャートである。この第１自己復旧業務
は、２つの差動検出電圧ＶＴ１，ＶＴ２による第１故障
検出処理（ステップＳＴ１１）と、正常な差動検出電圧
ＶＴ１またはＶＴ２を選ぶ第１代替信号発生処理（ステ
ップＳＴ１２）と、その代替結果によるトルク信号設定
処理（ステップＳＴ１３）と、この代替されたトルク信
号４２Ａに基づく制御回復処理（ステップＳＴ１４）と
から構成される。

【００３８】第１故障検出処理ＳＴ１１では、故障検出
部４１によって、前述した監視範囲内に両差動検出電圧
ＶＴ１，ＶＴ２がともに入っていることを常時監視しな
がら、いずれも正常であれば、以下の各処理を行なわず
に監視を続行する。そして、いずれか一方の差動検出電
圧ＶＴ１またはＶＴ２が監視範囲外に逸脱したことを判
定すると、トルク信号設定部４２と代替信号発生部４３
に故障検出信号４１Ａを送出し、直ちに以下のエラー処
理を実行する。この場合、監視範囲としては、例えば主
としてＴＴＬ回路構成を用いるときは、0.2Ｖから4.8Ｖ
程度が好ましい。

【００３９】次に、第１代替信号発生処理ＳＴ１２で
は、代替信号発生部４３によって、故障検出信号４１Ａ
を契機として両差動検出電圧ＶＴ１またはＶＴ２の正常
性を判定し、未だ正常な他方の差動検出電圧ＶＴ２また
はＶＴ１に関する代替信号４３Ａを発生してトルク信号
設定部４２に送出する。この代替信号４３Ａのため、両
差動検出電圧ＶＴ１またはＶＴ２の平均値ＶＴ４に経年
変化、温度変化の補正をした後、予め正常時に保持して
おく。そして、この平均値ＶＴ４から正常な他方の差動
検出電圧ＶＴ２またはＶＴ１を減算し、所定のオフセッ
ト値を加算して代替信号４３Ａに用いればよい。

【００４０】続いて、トルク信号設定処理ＳＴ１３で
は、故障検出信号４１Ａの導入によりトルク信号設定部
４２によって、トルク信号４２Ａが偏差電圧ＶＴ３から
代替信号４３Ａに切り換えられる。制御回復処理ＳＴ１
４では、トルク信号設定処理ＳＴ１３からの終了通知ま
たは代替信号４３Ａの導入により異常のエラー処理が完
了し、電動機駆動制御部５０によって、通常時と同様の
電動パワーステアリング制御の継続が行なわれる。

【００４１】また、これにより再び故障検出部４１によ
って、第１故障検出処理ＳＴ１１が遂行され、その結
果、前述した他方の差動検出電圧ＶＴ２またはＶＴ１に
も異常が検出されたときは、安全のため制御を打ち切
る。このため、この場合には、他方の差動検出電圧ＶＴ
２またはＶＴ１に障害が生じている状態か、または、い
ずれか一方に障害が生じて制御回復処理ＳＴ１４が行な
われた状態をフラグなどに記憶しておく必要がある。

【００４２】図８は同じく検査手段の第２自己復旧業務
のフローチャートである。この第２自己復旧業務は、第
１自己復旧業務における第１故障検出処理ＳＴ１１およ
び第１代替信号発生処理ＳＴ１２に代えて、差動検出電
圧ＶＴ１，ＶＴ２の平均値ＶＴ４による第２故障検出処
理ＳＴ２１、または試験用パルス電圧ＶＰ１，ＶＰ２に
基づく第２代替信号発生処理ＳＴ２２と置き換えた他
は、第１自己復旧業務と同様である。

【００４３】第２故障検出処理ＳＴ２１では、故障検出
部４１によって、前述した別の監視範囲内に両差動検出
電圧ＶＴ１，ＶＴ２の平均値ＶＴ４が入っていることを
常時監視しながら、これが正常であれば、以下の各処理
を行なわずに監視を続行する。そして、この平均値ＶＴ
４が別の監視範囲外に逸脱したことを判定すると、トル
ク信号設定部４２と代替信号発生部４３に故障検出信号
４１Ａを送出し、直ちに以下のエラー処理を実行する。
この場合、別の監視範囲としては、例えば主としてＴＴ
Ｌ回路構成を用いるときは、機械的な変位量の基準値を
2.5Ｖとすれば、２Ｖから３Ｖ程度が好ましい。

【００４４】次に、第２代替信号発生処理ＳＴ２２で
は、代替信号発生部４３によって、故障検出信号４１Ａ
を契機として２つの試験用パルス電圧ＶＰ１，ＶＰ２を
それぞれ変位センサ２０に送出する。これは、平均値Ｖ
Ｔ４を監視していたが各々の差動検出電圧ＶＴ１，ＶＴ
２までは判定していないからである。そして、両差動検
出電圧ＶＴ１またはＶＴ２の正常性を判定し、未だ正常
な他方の差動検出電圧ＶＴ２またはＶＴ１に関する代替
信号４３Ａを同様に発生してトルク信号設定部４２に送
出する。この第２故障検出処理ＳＴ２１によれば、第１
故障検出処理ＳＴ１１に比べて微小なトルクであっても
検出し易くなる。他方、エラー処理の期間が比較的に長
期化する。

【００４５】図９は同じく検査手段における自己休止業
務のフローチャートである。この自己休止業務は、前述
した第１自己復旧業務の第１故障検出処理ＳＴ１１と、
いずれか一方の試験用パルス電圧ＶＰ１またはＶＰ２に
基づく第３代替信号発生処理（ステップＳＴ３２）と、
制御中止を含む注意報告処理（ステップＳＴ３３）とか
ら構成される。

【００４６】第３代替信号発生処理ＳＴ３２では、代替
信号発生部４３によって、故障検出信号４１Ａを契機と
して試験用パルス電圧ＶＰ１またはＶＰ２を変位センサ
２０に送出する。この第２故障検出処理ＳＴ２１によれ
ば、いずれか一方の差動検出電圧ＶＴ１，ＶＴ２が他方
に追従して変化すれば、変位センサ２０において差動過
渡応答電圧ＶＳ１，ＶＳ２どうしが短絡していることが
分る。なぜなら、正常であれば、それぞれの検出コイル
Ｌ１，Ｌ２がほぼ独立して機能するからである。

【００４７】注意報告処理ＳＴ３３では、差動過渡応答
電圧ＶＳ１，ＶＳ２どうしが短絡状態であることを、ワ
ーニングランプ８０によってドライバ、サービス員に注
意表示をする。また、このとき以降はトルク信号を得る
ことができないため、電動機駆動制御部５０が駆動制御
を中止する。

【００４８】図１０は本発明の第２の実施形態による差
動変位検出装置の一構成例を原理的に説明する図であ
る。第２の実施形態の差動変位検出装置１１０は、第１
の実施形態における、第１変位センサ２０および第１偏
差電圧算出部３０に代えて、２つの入力端子を削除した
第２変位センサ１２０、または、２つのパルス電圧ＶＰ
１，ＶＰ２を内部的に印加する第２偏差電圧算出部１３
０と置き換えた他は、第１の実施形態と同様である。第
２の実施形態によれば、第２変位センサ１２０の端子数
が削減されたため、内部配線が簡略化された。

【００４９】第２偏差電圧算出部１３０は、第１偏差電
圧算出部３０における両パルス電源ＰＳ１，ＰＳ２に代
えて、電源電位を基準としてパルス電圧ＶＰ１，ＶＰ２
を発生する２つの第２パルス電源ＰＳ１０１またはＰＳ
１０２と置き換え、両差動過渡応答電圧ＶＳ１，ＶＳ２
にパルス電圧ＶＰ１またはＶＰ２を印加した他は、第１
偏差電圧算出部３０と同様である。この第２偏差電圧算
出部１３０から本発明による偏差演算手段を構成する。

【００５０】図１１は図１０に示す第２変位センサの一
構成例を原理的に説明する図である。この第２変位セン
サ１２０は、第１変位センサ２０における両入力端子Ｓ
Ｐ１，ＳＰ２を削除し、両検出コイルＬ１，Ｌ２の各一
端部を共通接地させると共に、両パルス電圧ＶＰ１，Ｖ
Ｐ２を各出力端子Ｓ１またはＳ２に入力させた他は、第
１変位センサ２０と同様である。

【００５１】図１２は図１１に示す第２変位センサの一
実装例を模式的に説明する図である。両検出コイルＬ
１，Ｌ２の各一端部は、第２変位センサ１２０の内部で
ケーシングＣに共通接地されている。この第２変位セン
サ１２０によれば、各パルス電源ＰＳ１，ＰＳ２から各
検出コイルＬ１またはＬ２と各基準抵抗器Ｒｆの中間点
にそれぞれ独立にパルス電圧ＶＰ１またはＶＰ２が流入
される。

【００５２】図１３は図１０に示す第２偏差電圧算出部
の一実施例のブロック図である。この第２偏差電圧算出
部１３０の第２パルス電源ＰＳ１０１，ＰＳ１０２は、
第１パルス電源ＰＳ１，ＰＳ２の第１パワートランジス
タＳＷ１，ＳＷ２に代えて、電源電圧を基準としたＮＰ
Ｎ型の第２パワートランジスタＳＷ１０１，ＳＷ１０２
と置き換えた他は、第１偏差電圧算出部３０と同様であ
る。第２下限保持回路１３１Ａ，１３１Ｂは、両パルス
電圧ＶＰ１，ＶＰ２を導入して各検出コイルＬ１または
Ｌ２に印加しながら差動過渡応答電圧ＶＳ１，ＶＳ２と
する他は、第１下限保持回路３１Ａ，３１Ｂと同様であ
る。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
２系統のパルス電源を設けたので、変位量に従った電気
信号を形成するための、おおもとのパルス電圧が消失し
ても機構制御を妨げない安全な差動変位検出装置を提供
することがきる。また、本発明の請求項２、請求項３記
載の装置によれば、パルス電源のための入力端子を削減
でき、本発明の請求項４記載の装置によれば、一方の自
己誘導手段のみの変位量等を制御に用いることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による差動変位検出装
置の一構成例を原理的に説明する図

【図２】図１に示す第１変位センサの一構成例を原理的
に説明する図

【図３】図２に示す変位センサの一実装例を模式的に説
明する図

【図４】図１に示す第１偏差電圧算出部の一実施例のブ
ロック図

【図５】図４に示す第１変位センサによるトルクセンサ
の実施例の断面図

【図６】図５に示すトルクセンサを用いた検査手段の一
実施例のブロック図

【図７】図６に示す検査手段の第１自己復旧業務のフロ
ーチャート

【図８】同じく検査手段の第２自己復旧業務のフローチ
ャート

【図９】同じく検査手段における自己休止業務のフロー
チャート

【図１０】本発明の第２の実施形態による差動変位検出
装置の一構成例を原理的に説明する図

【図１１】図１０に示す第２変位センサの一構成例を原
理的に説明する図

【図１２】図１１に示す第２変位センサの一実装例を模
式的に説明する図

【図１３】図１０に示す第２偏差電圧算出部の一実施例
のブロック図

【図１４】従来例による変位センサの一構成例を原理的
に説明する図

【図１５】変位センサ出力の演算処理後の一検出特性を
示すグラフ

【図１６】変位センサの一検査方式による一検出特性の
グラフ

【符号の説明】

１０…第１差動変位検出装置、２０…第１変位センサ、
３０・・・第１偏差電圧算出部、３１Ａ，３１Ｂ・・・第１下
限保持回路、３６・・・比較回路、ＰＳ１，ＰＳ２・・・第１
パルス電源、ＶＤ１，ＶＤ２・・・下限値、ＶＰ１，ＶＰ
２・・・パルス電圧、ＶＳ１，ＶＳ２・・・差動過渡応答電
圧、Ｘ・・・変位信号。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２つの変位方向に向けて機構上の中立位
   置を挟んで遊動可能な透磁率可変体と、 これら２つの変位方向に対象配置され、透磁率可変体の
   遊動位置に基づいて自己インダクタンスが互いに差動変
   化する２つの自己誘導手段と、 それぞれの自己誘導手段と各別に直列接続した２つの電
   気抵抗手段と、 自己誘導手段および電気抵抗手段からなる双方の回路
   に、各独立にパルス電圧を供給する２つのパルス電源
   と、 それぞれの電気抵抗手段の両端に生じる２つの電位差ど
   うしの偏差を演算する偏差演算手段とを備え、 この偏差演算手段による演算結果に基づいて、前記透磁
   率可変体の遊動位置の変位量と変位方向とを検出する差
   動変位検出装置。
2. 【請求項２】 それぞれの前記パルス電源が、自己誘導
   手段および電気抵抗手段からなるそれぞれの直列回路の
   一端部にパルス電圧を供給することを特徴とした請求項
   １記載の差動変位検出装置。
3. 【請求項３】 それぞれの前記パルス電源が、自己誘導
   手段および電気抵抗手段の接続点にパルス電圧を供給す
   ることを特徴とした請求項１記載の差動変位検出装置。
4. 【請求項４】 前記偏差演算手段が、いずれか一方の自
   己遊動手段による過渡応答電圧のみに基づいて、透磁率
   可変体の遊動位置における変位量と変位方向とを検出す
   ることを特徴とした請求項１、請求項２または請求項３
   のいずれか一つに記載の差動変位検出装置。