JP2001141410A - Position detecting apparatus - Google Patents

Position detecting apparatus

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JP2001141410A
JP2001141410A JP2000070326A JP2000070326A JP2001141410A JP 2001141410 A JP2001141410 A JP 2001141410A JP 2000070326 A JP2000070326 A JP 2000070326A JP 2000070326 A JP2000070326 A JP 2000070326A JP 2001141410 A JP2001141410 A JP 2001141410A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To miniaturize a detecting apparatus which is capable of detection with high resolution in the case of fine displacement. SOLUTION: A coil part 10 is constituted by arranging a plurality of coil sections LA-LD in order in the direction of displacement which coils are excited in phase. Relative position of a magnetic response member 11 composed of magnetic substance or conductor to the coil part changes in accordance with a detection objective position. Inductance of the coil sections changes corresponding to the relative position. When one end portion 11a of the member 11 moves from one end of a coil section to the other end, a voltage between both ends of the coil section increases or decreases gradually. Analog operation circuits 20, 21 add and/or subtract voltages led out from each coil section, thereby forming two AC output signals showing amplitudes of sine and cosine function characteristics corresponding to the detection objective position. From correlation of amplitude values in the AC output signals, a specified phase value θin the sine and cosine functions regulating the amplitude values is detected, thereby forming position detecting data of an object to be detected.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、交流励磁される
コイルとこのコイルに対して相対的に変位する磁性体又
は導電体とを含んで構成される位置検出装置に関し、所
定範囲での直線位置または回転位置の検出に適したもの
であり、特に、1相の交流で励磁される1次コイルのみ
を使用して複数相の振幅関数特性を示す出力交流信号を
検出対象位置に応じて生成するものに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a position detecting device including a coil which is excited by an alternating current and a magnetic or conductive material which is displaced relative to the coil, and relates to a linear position within a predetermined range. Or, it is suitable for detecting a rotational position, and in particular, generates an output AC signal showing an amplitude function characteristic of a plurality of phases according to a detection target position using only a primary coil excited by a one-phase AC. About things.

【0002】[0002]

【従来の技術】LVDTといわれる誘導型直線位置検出
器が知られている。2ワイヤタイプLVDTは、1個の
1次コイルと1個の2次コイルとからなり、磁性体から
なる可動部のコイル部への侵入量に応じて1次2次コイ
ル間の誘導結合が変化し、それに応じた電圧レベルの誘
導出力信号を2次コイルに生成する。3ワイヤタイプL
VDTは、1個の1次コイルと逆相直列接続された2個
の2次コイルとからなる差動トランス構成であり、この
場合は、所定長の磁性体からなる可動部が逆相2次コイ
ルのどちらかへの侵入量に応じて1次2次コイル間の誘
導結合がバランス的に変化し、それに応じた電圧レベル
の誘導出力信号を2次コイルに生成する。このLVDT
の2次出力信号をアナログ的に加算または減算する演算
を行うことで、可動部の位置に応じたサイン特性の出力
信号とコサイン特性の出力信号とを生成し、これらのサ
イン特性の出力信号とコサイン特性の出力信号とをRD
コンバータで処理して、可動部の位置を検出したディジ
タルデータを生成する。また、別のタイプの位置検出器
として、励磁コイルのみを設け、可動磁性体コアの変位
に応じたその自己インダクタンスの変化をR−L回路に
よる移相量を測定することで検出するようにしたものも
知られている。
2. Description of the Related Art An inductive linear position detector called an LVDT is known. The two-wire type LVDT includes one primary coil and one secondary coil, and the inductive coupling between the primary and secondary coils changes according to the amount of penetration of the movable portion made of a magnetic material into the coil portion. Then, an induced output signal having a voltage level corresponding to the voltage is generated in the secondary coil. 3-wire type L
The VDT has a differential transformer configuration composed of one primary coil and two secondary coils connected in anti-phase series. In this case, a movable portion made of a magnetic material having a predetermined length has a negative-phase secondary. The inductive coupling between the primary and secondary coils changes in a balanced manner according to the amount of penetration into either of the coils, and an induced output signal of a voltage level corresponding to the inductive coupling is generated in the secondary coil. This LVDT
The output signal of the sine characteristic and the output signal of the cosine characteristic according to the position of the movable portion are generated by performing an operation of adding or subtracting the secondary output signal of RD output signal with cosine characteristic
The data is processed by the converter to generate digital data in which the position of the movable part is detected. As another type of position detector, only an excitation coil is provided, and a change in its self-inductance according to the displacement of the movable magnetic core is detected by measuring a phase shift amount by an RL circuit. Things are also known.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来知られたLVDT
は、1次コイルと2次コイルが必要であるため、部品点
数が多くなり、製造コストを低廉にするのに限界があっ
た。また、小型化するにも限界があった。また、可動部
の位置に応じたサイン特性及びコサイン特性の出力信号
における利用可能な位相角範囲は、2ワイヤタイプLV
DTでは45度程度、3ワイヤタイプLVDTでは90
度程度と比較的狭く、検出可能位相角範囲を拡大するこ
とは困難であった。また、3ワイヤタイプLVDTで
は、可動部がコイル部の中央に位置する状態を基準にし
てその左右に変位する位置しか検出することができない
ため、応用の際に、使い勝手が悪いという問題があっ
た。また、検出対象の微小変位に対する検出分解能が悪
かった。一方、励磁コイルの自己インダクタンスを測定
するタイプの位置検出器では、コイル数を減らすことが
できるが、検出対象の変位に応じた移相量が狭い範囲で
しか得られないため、実際はその移相量の測定が困難で
あり、また、検出分解能が悪く、実用化には不向きであ
った。また、周辺環境温度の変化に付随してコイルのイ
ンピーダンスが変化すると、移相量も変化してしまうた
め、温度特性の補償を行うことができなかった。
A conventionally known LVDT
However, since a primary coil and a secondary coil are required, the number of parts is increased, and there is a limit in reducing the manufacturing cost. In addition, there is a limit to downsizing. Further, the usable phase angle range in the output signal of the sine characteristic and the cosine characteristic according to the position of the movable part is a two-wire type LV.
About 45 degrees for DT, 90 for 3-wire LVDT
It is relatively narrow, on the order of degrees, and it has been difficult to expand the detectable phase angle range. Also, in the three-wire type LVDT, there is a problem that the usability is poor in application because the position where the movable part is displaced to the left and right can be detected based on the state where the movable part is located at the center of the coil part. . Further, the detection resolution for the minute displacement of the detection target was poor. On the other hand, with a position detector that measures the self-inductance of the excitation coil, the number of coils can be reduced, but the phase shift amount corresponding to the displacement of the detection target can be obtained only in a narrow range. The measurement of the amount was difficult, and the detection resolution was poor, making it unsuitable for practical use. Further, when the impedance of the coil changes accompanying the change in the ambient temperature, the amount of phase shift also changes, so that the temperature characteristics cannot be compensated.

【0004】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、小型かつシンプルな構造を持つと共に、利用可能な
位相角範囲を広くとることができ、また、検出対象の変
位が微小でも高分解能での検出が可能であり、温度特性
の補償も容易な、位置検出装置を提供しようとするもの
である。
The present invention has been made in view of the above points, and has a small and simple structure, a wide range of usable phase angles, and a high resolution even when the displacement of a detection target is minute. It is an object of the present invention to provide a position detecting device capable of detecting the temperature characteristic and easily compensating the temperature characteristic.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明に係る位置検出装
置は、交流信号で励磁される複数のコイルを配置してな
るコイル部と、前記コイル部に対して相対的に変位する
よう配置された磁気応答部材であって、検出対象の変位
に応じて該部材と前記コイル部との相対的位置が変化
し、この相対的位置に応じて各コイルのインピーダンス
を変化させ、このインピーダンス変化に基づき前記相対
的位置が所定の範囲にわたって変化する間で各コイルに
生じる電圧が変化するようにしてなり、この各コイルに
生じる電圧は前記検出対象位置の変化に対応して各コイ
ル毎に特有の変化パターンを示すものと、前記各コイル
に生じる電圧を取り出し、それらを組み合わせて演算す
ることにより、所定の周期的関数特性を振幅係数として
持つ少なくとも1つの交流出力信号を生成するアナログ
演算回路とを具えたものである。
A position detecting device according to the present invention is provided with a coil portion having a plurality of coils excited by an AC signal, and a coil portion arranged to be displaced relative to the coil portion. The relative position between the member and the coil portion changes according to the displacement of the detection target, and the impedance of each coil changes according to the relative position. The voltage generated in each coil changes while the relative position changes over a predetermined range, and the voltage generated in each coil changes in a specific manner for each coil corresponding to the change in the detection target position. At least one having a predetermined periodic function characteristic as an amplitude coefficient is obtained by taking out a pattern indicating and a voltage generated in each of the coils and performing an operation by combining them. Those equipped with an analog operation circuit that generates an AC output signal.

【0006】磁気応答部材は、典型的には、磁性体及び
導電体の少なくとも一方を含んでなるものである。磁気
応答部材が磁性体からなる場合は、該部材のコイルに対
する近接の度合いが増すほど、該コイルの自己インダク
タンスが増加して、該コイルの電気的インピーダンスが
増加し、該コイルに生じる電圧、つまり端子間電圧(若
しくは電圧降下)、が増加する。反対に、該磁気応答部
材のコイルに対する近接の度合いが減少するほど、該コ
イルのインダクタンスが減少して、該コイルの電気的イ
ンピーダンスが減少し、該コイルに生じる電圧、つまり
端子間電圧、が減少する。こうして、検出対象の変位に
伴い、コイルに対する磁気応答部材の相対的位置が所定
の範囲にわたって変化する間で該コイルに生じる電圧、
つまり端子間電圧は、増加若しくは減少変化することに
なる。
[0006] The magnetic response member typically comprises at least one of a magnetic substance and a conductor. When the magnetic response member is made of a magnetic material, as the degree of proximity of the member to the coil increases, the self-inductance of the coil increases, the electrical impedance of the coil increases, and the voltage generated in the coil, that is, The terminal voltage (or voltage drop) increases. Conversely, as the degree of proximity of the magnetically responsive member to the coil decreases, the inductance of the coil decreases, the electrical impedance of the coil decreases, and the voltage generated at the coil, that is, the voltage between terminals, decreases. I do. Thus, the voltage generated in the coil while the relative position of the magnetic responsive member with respect to the coil changes over a predetermined range with the displacement of the detection target,
That is, the terminal voltage increases or decreases.

【0007】例えば、典型的には、コイルに対する磁気
応答部材の相対的位置が所定の範囲にわたって変化する
間で該コイルの端子間電圧が示す漸増変化カーブは、サ
イン関数における0度から90度までの範囲の関数値変
化になぞらえることができる。複数のコイルが設けられ
ており、これら各コイルに対する磁気応答部材の位置
が、検出対象の変位に応じて相対的に変位するにつれ、
各コイルの端子間電圧の漸増(又は漸減)変化が異なる
態様で起こる。例えば、或る所定区間で或るコイルの出
力電圧が漸増変化カーブ特性を示し、それに続く別の所
定区間で別のコイルの出力電圧が漸増変化カーブ特性を
示すとすると、1番目のコイルの出力電圧から2番目の
コイルの出力電圧を減算するように組み合わせ演算を行
うと、振幅電圧が漸増したのち漸減するような、サイン
関数における0度から180度までの範囲の関数特性を
得ることができる。このような各コイル出力電圧の組合
せ演算は、また、その減算演算による相殺効果によっ
て、温度ドリフト補償を自動的に行うことができるの
で、精度のよい位置検出を簡便な構成で実現することが
できる。
For example, typically, while the relative position of the magnetically responsive member with respect to the coil changes over a predetermined range, the voltage between terminals of the coil shows a gradually increasing curve from 0 to 90 degrees in a sine function. Can be compared to a function value change in the range of A plurality of coils are provided, and as the position of the magnetic response member with respect to each of these coils is relatively displaced in accordance with the displacement of the detection target,
The gradual (or gradual) change in the terminal voltage of each coil occurs in different ways. For example, if the output voltage of a certain coil shows a gradually increasing curve characteristic in a certain predetermined section and the output voltage of another coil shows a gradually increasing curve characteristic in another predetermined section that follows, the output of the first coil When the combination operation is performed so that the output voltage of the second coil is subtracted from the voltage, it is possible to obtain a function characteristic in the range of 0 to 180 degrees in the sine function, in which the amplitude voltage gradually increases and then gradually decreases. . In such a combination calculation of the output voltages of the respective coils, temperature drift compensation can be automatically performed by the offset effect of the subtraction calculation, so that accurate position detection can be realized with a simple configuration. .

【0008】こうして、各コイルで生じた電圧(端子間
電圧)の漸増(又は漸減)変化を、所定周期的関数の部
分的位相範囲での変化に見立ててこれらを適宜組み合わ
せて演算(加算及び/又は減算)することにより、検出
対象位置に応じて所定の周期wg関数特性に従う振幅を
それぞれ示す複数の交流出力信号を生成することができ
る。すなわち、各コイル区間の両端間電圧をそれぞれ取
り出し、それらを加算及び/又は減算して組合わせるこ
とにより、検出対象位置に応じて所定の周期的関数特性
に従う振幅係数を持つ1又は複数の交流出力信号を生成
することができる。生成される複数の交流出力信号は、
各交流出力信号の振幅を規定する周期的関数特性は所定
位相だけずれているものであることが好ましい。そうす
れば、例えば、レゾルバのように、検出対象位置に応じ
てサイン関数特性に従う振幅係数を持つ交流出力信号
と、コサイン関数特性に従う振幅係数を持つ交流出力信
号とを生成することができる。
In this manner, the gradually increasing (or gradually decreasing) change in the voltage (terminal voltage) generated in each coil is regarded as a change in a partial phase range of a predetermined periodic function, and these are appropriately combined to calculate (addition and / or addition). Or subtraction), it is possible to generate a plurality of AC output signals each showing an amplitude according to a predetermined cycle wg function characteristic according to the position to be detected. That is, by taking out the voltage between both ends of each coil section, adding and / or subtracting them, and combining them, one or more AC outputs having an amplitude coefficient according to a predetermined periodic function characteristic according to the position to be detected are obtained. A signal can be generated. The multiple AC output signals generated are
It is preferable that the periodic function characteristic defining the amplitude of each AC output signal is shifted by a predetermined phase. Then, for example, like a resolver, an AC output signal having an amplitude coefficient according to a sine function characteristic and an AC output signal having an amplitude coefficient according to a cosine function characteristic can be generated according to a detection target position.

【0009】本発明に係る位置検出装置は、所定の交流
信号によって励磁される複数のコイル区間を検出対象の
変位方向に沿って順次配列してなるコイル部と、前記コ
イル部に対して相対的に変位するよう配置された磁気応
答部材であって、検出対象位置に応じて該部材と前記コ
イル部との相対的位置が変化し、この相対的位置に応じ
て各コイル区間のインダクタンスを変化させ、前記部材
が1つのコイル区間の一端から他端まで変位する間で該
コイル区間に生じる電圧が漸増又は漸減するようにした
ものと、前記各コイル区間の電圧をそれぞれ取り出し、
それらを組み合わせて演算することにより、前記検出対
象位置に応じて所定の周期的関数特性に従う振幅を示す
少なくとも1つの交流出力信号を生成するアナログ演算
回路とを具えたものである。
A position detecting device according to the present invention comprises: a coil section in which a plurality of coil sections excited by a predetermined AC signal are sequentially arranged along a displacement direction of an object to be detected; A magnetic responsive member arranged so as to be displaced in a relative position between the member and the coil portion in accordance with a position to be detected, and changing an inductance of each coil section in accordance with the relative position. The voltage generated in the coil section gradually increases or decreases while the member is displaced from one end to the other end of one coil section, and the voltage of each coil section is taken out,
An analog arithmetic circuit for generating at least one AC output signal having an amplitude according to a predetermined periodic function characteristic in accordance with the position to be detected and performing an arithmetic operation by combining them.

【0010】この場合も、上述の通り、磁気応答部材が
磁性体からなる場合は、該部材の各コイル区間に対する
近接又は侵入の度合いが増すほど該コイル区間の自己イ
ンダクタンスが増加し、該磁気応答部材部材の端部が1
つのコイル区間の一端から他端まで変位していく間で該
コイル区間に生じる電圧(つまり両端間電圧若しくは端
子間電圧)が漸増する。複数のコイル区間が検出対象の
変位方向に沿って順次配列されてなることにより、これ
ら各コイル区間に対する磁気応答部材の位置が、検出対
象の変位に応じて相対的に変位するにつれ、各コイル区
間の両端間電圧の漸増(又は漸減)変化が順番に起こ
る。よって、このコイル端子間電圧の漸増(又は漸減)
変化を、所定周期関数の部分的位相範囲での変化に見立
ててこれらを組み合わせて利用することにより、検出対
象位置に応じて所定の周期関数特性に従う振幅をそれぞ
れ示す複数の交流出力信号を生成することができる。す
なわち、各コイル区間の両端間電圧をそれぞれ取り出
し、それらを加算及び/又は減算して組合わせることに
より、検出対象位置に応じて所定の周期関数特性に従う
振幅をそれぞれ示す複数の交流出力信号を生成すること
ができる。
Also in this case, as described above, when the magnetic responsive member is made of a magnetic material, the self-inductance of the coil section increases as the degree of approach or penetration of the coil section with respect to each coil section increases. The end of the member is 1
During the displacement from one end to the other end of one coil section, the voltage (that is, the voltage between both ends or the voltage between terminals) generated in the coil section gradually increases. Since the plurality of coil sections are sequentially arranged along the direction of displacement of the detection target, the position of the magnetic responsive member with respect to each of these coil sections is relatively displaced in accordance with the displacement of the detection target. Gradually (or gradually) changes in the voltage between both ends in turn occur. Therefore, the voltage between the coil terminals gradually increases (or gradually decreases).
By using the change as a change in a partial phase range of a predetermined periodic function and using them in combination, a plurality of AC output signals each representing an amplitude according to a predetermined periodic function characteristic according to the position to be detected are generated. be able to. That is, by taking out the voltages between both ends of each coil section, adding and / or subtracting the voltages and combining them, a plurality of AC output signals each showing an amplitude according to a predetermined periodic function characteristic according to the position to be detected are generated. can do.

【0011】例えば、典型的には、磁気応答部材の端部
が1つのコイル区間の一端から他端まで変位する間に生
じる該コイル区間の両端間電圧の漸増変化カーブは、例
えばサイン関数における0度から90度までの範囲の関
数値変化になぞらえることができる。また、この漸増変
化カーブは、その振幅を負に反転して、所定レベル(オ
フセットレベル)を加算する電圧シフトを行なえば、所
定レベルから漸減する漸減変化カーブに変換することが
できる。このような漸減変化カーブは、例えばサイン関
数における90度から180度までの範囲の関数値変化
になぞらえることができる。かくして、順番に並んだ4
つのコイル区間における、順番に起こる、それらの両端
間電圧の漸増変化は、必要に応じて適宜の加算及び/又
は減算を施すことにより、サイン関数における0度から
90度までの範囲の関数値変化、90度から180度ま
での範囲の関数値変化、180度から270度までの範
囲の関数値変化、270度から360度までの範囲の関
数値変化、にそれぞれなぞらえることができる。各範囲
におけるカーブの傾斜方向や電圧シフトのオフセットレ
ベルは、適切なアナログ演算により、適宜コントロール
することができる。しかして、検出対象位置に応じてサ
イン関数特性に従う振幅を示す第1の交流出力信号を生
成することができ、また、このサイン関数に対して90
度位相ずれた同一特性の周期関数つまりコサイン関数の
特性に従う振幅を示す第2の交流出力信号を生成するこ
ともできる。
For example, typically, a gradually increasing curve of the voltage between both ends of a coil section generated while the end of the magnetic response member is displaced from one end to the other end of one coil section is, for example, a zero curve in a sine function. It can be compared to a function value change in the range from degrees to 90 degrees. Further, this gradually increasing curve can be converted into a gradually decreasing curve which gradually decreases from the predetermined level by inverting the amplitude of the curve negatively and performing a voltage shift for adding a predetermined level (offset level). Such a gradual change curve can be compared to, for example, a function value change in a range from 90 degrees to 180 degrees in the sine function. Thus, 4 arranged in order
In the two coil sections, the gradually increasing change in the voltage between both ends of the coil section is changed by a proper addition and / or subtraction as necessary, so that a function value change in the range of 0 to 90 degrees in the sine function is performed. , A function value change in a range from 90 degrees to 180 degrees, a function value change in a range from 180 degrees to 270 degrees, and a function value change in a range from 270 degrees to 360 degrees. The inclination direction of the curve and the offset level of the voltage shift in each range can be appropriately controlled by appropriate analog calculation. Thus, it is possible to generate a first AC output signal indicating an amplitude according to a sine function characteristic according to the position to be detected.
It is also possible to generate a second AC output signal indicating an amplitude according to a periodic function having the same characteristic, that is, a cosine function having a phase shift.

【0012】このように、好ましい一実施形態として、
検出対象位置に応じてサイン及びコサイン関数特性に従
う振幅をそれぞれ示す2つの交流出力信号を生成するこ
とができる。例えば、検出対象位置を角度θに置き換え
て示すと、概ね、サイン関数特性を示す振幅を持つ交流
出力信号は、sinθsinωtで示すことができるも
のであり、コサイン関数特性を示す振幅を持つ交流出力
信号は、cosθsinωtで示すことができるもので
ある。これは、レゾルバといわれる位置検出器の出力信
号の形態と同様のものであり、極めて有用なものであ
る。例えば、前記アナログ演算回路で生成された前記2
つの交流出力信号を入力し、該2つの交流出力信号にお
ける振幅値の相関関係から該振幅値を規定する前記サイ
ン及びコサイン関数における位相値を検出し、検出した
位相値に基づき前記検出対象の位置検出データを生成す
る振幅位相変換部を具備するようにするとよい。
Thus, as a preferred embodiment,
It is possible to generate two AC output signals each showing an amplitude according to the sine and cosine function characteristics according to the position to be detected. For example, if the position to be detected is represented by an angle θ, an AC output signal having an amplitude showing a sine function characteristic can be generally expressed by sin θ sinωt, and an AC output signal having an amplitude showing a cosine function characteristic. Can be represented by cos θ sin ωt. This is similar to the form of an output signal of a position detector called a resolver, and is extremely useful. For example, the 2 generated by the analog arithmetic circuit
The two AC output signals are input, the phase value in the sine and cosine functions that defines the amplitude value is detected from the correlation between the amplitude values in the two AC output signals, and the position of the detection target is detected based on the detected phase value. It is preferable to include an amplitude / phase converter that generates detection data.

【0013】なお、磁気応答部材として、銅のような良
導電体を使用した場合は、渦電流損によってコイルの自
己インダクタンスが減少し、磁気応答部材の端部が1つ
のコイル区間の一端から他端まで変位する間で該コイル
区間の両端間電圧が漸減することになる。この場合も、
上記と同様に検出することが可能である。磁気応答部材
として、磁性体と導電体を組合わせたハイブリッドタイ
プのものを用いてもよい。別の実施形態として、磁気応
答部材として永久磁石を含み、コイル部は磁性体コアを
含むようにしてもよい。この場合は、コイル部の側の磁
性体コアにおいて永久磁石の接近に応じて対応する箇所
が磁気飽和又は過飽和となり、該磁気応答部材すなわち
永久磁石が1つのコイル区間の一端から他端まで変位す
る間で該コイル区間の両端間電圧が漸減することにな
る。
When a good conductor such as copper is used as the magnetic response member, the self-inductance of the coil decreases due to eddy current loss, and the end of the magnetic response member moves from one end of one coil section to the other end. During the displacement to the end, the voltage across the coil section will gradually decrease. Again,
Detection can be performed in the same manner as described above. As the magnetic response member, a hybrid type in which a magnetic body and a conductor are combined may be used. As another embodiment, a permanent magnet may be included as the magnetic response member, and the coil unit may include a magnetic core. In this case, the corresponding portion of the magnetic core on the side of the coil portion corresponding to the approach of the permanent magnet becomes magnetically saturated or supersaturated, and the magnetically responsive member, that is, the permanent magnet is displaced from one end to the other end of one coil section. The voltage between both ends of the coil section gradually decreases.

【0014】かくして、この発明によれば、1次コイル
のみを設ければよく、2次コイルは不要であるため、小
型かつシンプルな構造の位置検出装置を提供することが
できる。また、複数のコイルを検出対象の変位方向に沿
って順次配列してなり、磁気応答部材の端部が1つのコ
イル区間の一端から他端まで変位する間で該コイル区間
の両端間電圧が漸増(又は漸減)する特性の変化が、各
コイル間で順番に起こるので、各コイル区間の電圧をそ
れぞれ取り出してそれらを加算及び/又は減算して組合
わせることにより、検出対象位置に応じて所定の周期関
数特性に従う振幅をそれぞれ示す複数の交流出力信号
(例えばサイン及びコサイン関数特性に従う振幅をそれ
ぞれ示す2つの交流出力信号)を容易に生成することが
でき、利用可能な位相角範囲を広くとることができる。
例えば、上記のように、0度から360度までのフルの
位相角範囲で検出を行うことも可能である。同じ温度特
性を示す複数のコイル区間の出力電圧を加算又は減算し
て組合わせて所定の周期関数特性に従う振幅をそれぞれ
示す複数の交流出力信号を生成するので、温度特性が自
動的に補償されることとなり、温度変化の影響を排除し
た位置検出を容易に行うことができる。更に、これら複
数の交流出力信号における振幅値の相関関係から該振幅
値を規定する所定周期関数(例えばサイン及びコサイン
関数)における位相値を検出することで、検出対象の変
位が微小でも高分解能での位置検出が可能である。
Thus, according to the present invention, only the primary coil needs to be provided, and the secondary coil is not required. Therefore, it is possible to provide a position detecting device having a small and simple structure. Further, a plurality of coils are sequentially arranged along the displacement direction of the detection target, and the voltage between both ends of the coil section gradually increases while the end of the magnetic response member is displaced from one end to the other end of one coil section. Since the characteristic change (or gradual decrease) occurs sequentially between the coils, the voltages of the coil sections are respectively taken out and added and / or subtracted and combined to obtain a predetermined value according to the position to be detected. A plurality of AC output signals each representing an amplitude according to a periodic function characteristic (for example, two AC output signals each representing an amplitude according to a sine and cosine function characteristic) can be easily generated, and a wide usable phase angle range can be obtained. Can be.
For example, as described above, detection can be performed in a full phase angle range from 0 degrees to 360 degrees. Since output voltages of a plurality of coil sections exhibiting the same temperature characteristic are added or subtracted and combined to generate a plurality of AC output signals each exhibiting an amplitude according to a predetermined periodic function characteristic, the temperature characteristic is automatically compensated. As a result, it is possible to easily perform the position detection excluding the influence of the temperature change. Further, by detecting a phase value in a predetermined periodic function (for example, a sine and cosine function) that defines the amplitude value from the correlation between the amplitude values of the plurality of AC output signals, even if the displacement of the detection target is minute, high resolution is obtained. Can be detected.

【0015】この発明の別の観点に従えば、所定の基準
電圧を発生する手段を更に具え、前記アナログ演算回路
は、前記各コイル若しくは各コイル区間からの電圧に前
記基準電圧を組み合わせて演算するようにしてもよい。
コイル若しくはコイル区間の数が少ない場合、磁気応答
部材の端部が1つのコイル区間の一端から他端まで変位
する間に生じる該コイル区間の両端間電圧の漸増(又は
漸減)変化カーブは少ししか発生されない。そこで、別
途発生した基準電圧と各コイルの出力電圧とを組合わせ
て演算することで、検出対象位置に応じて所定の周期関
数特性に従う振幅をそれぞれ示す複数の交流出力信号、
典型的には、検出対象位置に応じてサイン及びコサイン
関数特性に従う振幅をそれぞれ示す2つの交流出力信
号、を生成することができるようにしている。基準電圧
を発生する手段としては、任意の構成のダミーのインピ
ーダンス要素を用いてよい。例えば、抵抗素子でもよい
し、コイルのようなインダクタンス手段でもよい。
According to another aspect of the present invention, the apparatus further comprises means for generating a predetermined reference voltage, wherein the analog operation circuit performs an operation by combining the voltage from each coil or each coil section with the reference voltage. You may do so.
When the number of coils or coil sections is small, there is only a small change curve of the voltage between both ends of the coil section during the displacement of the end of the magnetic response member from one end of the coil section to the other end. Not generated. Therefore, a plurality of AC output signals each showing an amplitude according to a predetermined periodic function characteristic according to the detection target position by performing a calculation by combining the separately generated reference voltage and the output voltage of each coil,
Typically, two AC output signals each representing an amplitude according to the sine and cosine function characteristics according to the detection target position can be generated. As a means for generating the reference voltage, a dummy impedance element having an arbitrary configuration may be used. For example, it may be a resistance element or an inductance means such as a coil.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照してこの発
明の実施の形態を詳細に説明しよう。図1は、サイン及
びコサイン関数特性を示す振幅をそれぞれ持つ2つの交
流出力信号において、電気角で0度から360度までの
フルの範囲での振幅変化が得られるようにする実施例を
示す。図1(A)は、この実施例に係る位置検出装置に
おけるコイル部10と磁気応答部材11との物理的配置
関係の一例を外観略図によって示すもの、同図(B)は
そのコイル軸方向断面略図、同図(C)は該コイル部1
0の電気回路の一例を示す図である。図1に示す位置検
出装置は、検出対象の直線位置を検出するものであり、
例えば、コイル部10が相対的に固定されており、磁気
応答部材11が検出対象の変位に応じて相対的に直線変
位する。この逆に、磁気応答部材11を相対的に固定
し、コイル部10を検出対象の変位に応じて相対的に変
位させてもよいのは勿論である。コイル部10は、所定
の1相の交流信号によって励磁される複数のコイル区間
(図示例では6個のコイル区間Lα,LA,LB,L
C,LD,Lβ)を、検出対象の変位方向に沿って順次
配列してなる。例えば、各コイル区間Lα,LA,L
B,LC,LD,Lβは、巻数、コイル長等の性質が同
等であるとする。磁気応答部材11は、例えば棒状の鉄
のような磁性体からなり、コイル部10のコイル空間内
に侵入する。一例として、図の右方向に磁気応答部材1
1が進行するとき、磁気応答部材11の先端11aが、
最初にコイル区間Lαに侵入し、次に、コイル区間L
A,LB,LC,LDの順に侵入していき、最後にコイ
ル区間Lβに侵入する。2点鎖線11’は最後のコイル
区間Lβにまで侵入した磁気応答部材11を示してい
る。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows an embodiment in which an amplitude change in a full range of electrical angles from 0 to 360 degrees can be obtained in two AC output signals each having an amplitude indicating a sine and a cosine function characteristic. FIG. 1A shows an example of a physical arrangement relationship between a coil unit 10 and a magnetic response member 11 in a position detecting device according to this embodiment by a schematic external view, and FIG. The schematic diagram (C) shows the coil unit 1.
It is a figure which shows an example of an electric circuit of 0. The position detecting device shown in FIG. 1 detects a linear position to be detected.
For example, the coil unit 10 is relatively fixed, and the magnetic response member 11 relatively linearly displaces according to the displacement of the detection target. Conversely, the magnetic response member 11 may be relatively fixed, and the coil unit 10 may be relatively displaced in accordance with the displacement of the detection target. The coil unit 10 includes a plurality of coil sections (six coil sections Lα, LA, LB, and L in the illustrated example) that are excited by a predetermined one-phase AC signal.
C, LD, and Lβ) are sequentially arranged along the displacement direction of the detection target. For example, each coil section Lα, LA, L
B, LC, LD, and Lβ are assumed to have the same properties such as the number of turns and the coil length. The magnetic response member 11 is made of a magnetic material such as a bar-shaped iron, for example, and enters the coil space of the coil unit 10. As an example, the magnetic response member 1
When 1 advances, the tip 11a of the magnetic response member 11
First, the coil section Lα is entered, and then the coil section L
A, LB, LC, and LD enter in this order, and finally enter the coil section Lβ. A two-dot chain line 11 ′ indicates the magnetic response member 11 that has penetrated to the last coil section Lβ.

【0017】真中の4つのコイル区間LA,LB,L
C,LDに対応する範囲が有効検出範囲である。1つの
コイル区間の長さをKとすると、その4倍の長さ4Kが
有効検出範囲となる。有効検出範囲の前後に1づつ設け
られたコイル区間Lα,Lβは補助コイルである。補助
コイルLα,Lβは、コサイン関数特性を忠実に得るこ
とができるようにするために設けたものであり、精度を
それほど追及しない場合は、省略可能である。
The four middle coil sections LA, LB, L
The range corresponding to C and LD is the effective detection range. Assuming that the length of one coil section is K, a length 4K that is four times the length is the effective detection range. The coil sections Lα and Lβ provided one before and after the effective detection range are auxiliary coils. The auxiliary coils Lα and Lβ are provided so that the cosine function characteristic can be obtained faithfully, and can be omitted if accuracy is not so much pursued.

【0018】図1(C)に示すように、各コイル区間L
α,LA,LB,LC,LD,Lβは、交流電源12か
ら発生される所定の1相の交流信号(仮にsinωtで
示す)によって定電圧又は定電流で励磁される。各コイ
ル区間Lα,LA,LB,LC,LD,Lβの両端間電
圧をそれぞれVα,VA,VB,VC,VD,Vβで示
すと、このそれぞれの電圧Vα,VA,VB,VC,V
D,Vβを取り出すために、端子13〜19が設けられ
ている。容易に理解できるように、各コイル区間Lα,
LA,LB,LC,LD,Lβは、物理的に切り離され
た別々のコイルである必要はなく、一連のコイルの全長
を6分割する位置に端子13〜19を設けるだけでよ
い。すなわち、端子13,14間のコイル部分がコイル
区間Lαとなり、端子14,15間のコイル部分がコイ
ル区間LA、端子15,16間のコイル部分がコイル区
間LB、端子16,17間のコイル部分がコイル区間L
C、端子17,18間のコイル部分がコイル区間LD、
端子18,19間のコイル部分がコイル区間Lβ、とな
る。各コイル区間の出力電圧Vα,VA,VB,VC,
VD,Vβは、アナログ演算回路20及び21に所定の
組み合わせで入力され、所定の演算式に従って加算又は
減算されることで、各アナログ演算回路20及び21か
ら検出対象位置に応じたサイン及びコサイン関数特性を
示す振幅をそれぞれ持つ2つの交流出力信号(つまり互
に90度位相のずれた振幅関数特性を持つ2つの交流出
力信号)が生成される。例示的に、アナログ演算回路2
0の出力信号をsinθsinωtで示し、アナログ演
算回路21の出力信号をcosθsinωtで示す。ア
ナログ演算回路20及び21は、オペアンプOP1,O
P2と抵抗回路群RS1,RS2とを含んで構成され
る。
As shown in FIG. 1C, each coil section L
α, LA, LB, LC, LD, and Lβ are excited with a constant voltage or constant current by a predetermined one-phase AC signal (tentatively indicated by sinωt) generated from the AC power supply 12. When voltages between both ends of each coil section Lα, LA, LB, LC, LD, Lβ are indicated by Vα, VA, VB, VC, VD, Vβ, respectively, these voltages Vα, VA, VB, VC, V
Terminals 13 to 19 are provided for extracting D and Vβ. As can be easily understood, each coil section Lα,
LA, LB, LC, LD, and Lβ need not be separate coils that are physically separated, and only terminals 13 to 19 need to be provided at positions that divide the total length of a series of coils into six. That is, the coil portion between the terminals 13 and 14 is a coil section Lα, the coil section between the terminals 14 and 15 is the coil section LA, the coil section between the terminals 15 and 16 is the coil section LB, and the coil section between the terminals 16 and 17. Is the coil section L
C, a coil portion between terminals 17 and 18 is a coil section LD,
A coil portion between the terminals 18 and 19 becomes a coil section Lβ. The output voltages Vα, VA, VB, VC,
VD and Vβ are input to analog arithmetic circuits 20 and 21 in a predetermined combination, and are added or subtracted according to a predetermined arithmetic expression, so that sine and cosine functions corresponding to the detection target position from each analog arithmetic circuit 20 and 21 are obtained. Two AC output signals each having an amplitude indicating the characteristic (that is, two AC output signals having amplitude function characteristics shifted by 90 degrees from each other) are generated. Exemplarily, the analog operation circuit 2
The output signal of 0 is represented by sinθsinωt, and the output signal of the analog operation circuit 21 is represented by cosθsinωt. The analog operation circuits 20 and 21 include operational amplifiers OP1 and OP
It is configured to include P2 and resistance circuit groups RS1 and RS2.

【0019】勿論、上記に限らず、各コイル区間Lα,
LA〜LD,Lβとして物理的に別々のコイルを使用
し、これらを直列接続して所定の1相の交流信号によっ
て一括励磁するか、若しくは所定の1相の交流信号によ
って別々の励磁回路を介して同相励磁するようにしても
よい。しかし、最初に述べたような1つのコイルを所要
の複数の各コイル区間に対応して複数の中間位置で分け
て使用する実施形態が最もシンプルである。なお、以
下、各コイル区間Lα,LA〜LD,Lβを、単に「コ
イル」という。
Of course, not limited to the above, each coil section Lα,
Physically separate coils are used as LA to LD and Lβ, which are connected in series and are collectively excited by a predetermined one-phase AC signal, or by separate predetermined excitation signals by a predetermined one-phase AC signal. In-phase excitation may be used. However, the simplest embodiment in which one coil as described above is used at a plurality of intermediate positions corresponding to a plurality of required coil sections is used. Hereinafter, each coil section Lα, LA to LD, Lβ is simply referred to as “coil”.

【0020】以上の構成により、磁気応答部材11の各
コイルに対する近接又は侵入の度合いが増すほど該コイ
ルの自己インダクタンスが増加し、該部材の端部が1つ
のコイルの一端から他端まで変位する間で該コイルの両
端間電圧が漸増する。複数のコイルLα,LA,LB,
LC,LD,Lβが検出対象の変位方向に沿って順次配
列されてなることにより、これらコイルに対する磁気応
答部材の位置が、検出対象の変位に応じて相対的に変位
するにつれ、図2(A)に例示するように、各コイルの
両端間電圧Vα,VA,VB,VC,VD,Vβの漸増
変化が順番に起こる。図2(A)において、或るコイル
の出力電圧が傾斜している区間において、当該コイルの
一端から他端に向かって磁気応答部材11の端部が変位
していることになる。典型的には、磁気応答部材11の
端部が或る1つのコイルの一端から他端まで変位する間
に生じる該コイルの両端間電圧の漸増変化カーブは、サ
イン又はコサイン関数における90度の範囲の関数値変
化になぞらえることができる。そこで、各コイルの出力
電圧Vα,VA,VB,VC,VD,Vβをそれぞれ適
切に組み合わせて加算及び/又は減算することにより、
検出対象位置に応じたサイン及びコサイン関数特性を示
す振幅をそれぞれ持つ2つの交流出力信号sinθsi
nωt及びcosθsinωtを生成することができ
る。
With the above configuration, the self-inductance of the coil increases as the degree of approach or penetration of the magnetic response member 11 with respect to each coil increases, and the end of the member is displaced from one end of one coil to the other end. The voltage between both ends of the coil gradually increases. A plurality of coils Lα, LA, LB,
Since the LC, LD, and Lβ are sequentially arranged along the displacement direction of the detection target, as the position of the magnetic responsive member with respect to these coils is relatively displaced in accordance with the displacement of the detection target, FIG. ), The voltages Vα, VA, VB, VC, VD, and Vβ between both ends of each coil gradually change. In FIG. 2A, in a section where the output voltage of a certain coil is inclined, the end of the magnetic response member 11 is displaced from one end of the coil to the other end. Typically, while the end of the magnetically responsive member 11 is displaced from one end of one coil to the other end, a gradually increasing curve of the voltage across the coil has a range of 90 degrees in a sine or cosine function. Can be compared to the function value change of Therefore, by adding and / or subtracting the output voltages Vα, VA, VB, VC, VD, and Vβ of each coil in an appropriate combination,
Two AC output signals sinθsi each having an amplitude indicating a sine and cosine function characteristic according to the position to be detected
nωt and cosθsinωt can be generated.

【0021】すなわち、アナログ演算回路20では、コ
イルLA,LB,LC,LDの出力電圧VA,VB,V
C,VDを下記式(1)のように演算することで、図2
(B)に示すようなサイン関数特性の振幅カーブを示す
交流出力信号を得ることができ、これは、等価的に「s
inθsinωt」で示すことができる。 (VA−VB)+(VD−VC) …式(1)
That is, in the analog arithmetic circuit 20, the output voltages VA, VB, V of the coils LA, LB, LC, LD are output.
By calculating C and VD as in the following equation (1), FIG.
An AC output signal showing an amplitude curve of a sine function characteristic as shown in (B) can be obtained, which is equivalent to "s
in θ sinωt ”. (VA−VB) + (VD−VC) Equation (1)

【0022】また、アナログ演算回路21では、コイル
Lα,LA,LB,LC,LD,Lβの出力電圧Vα,
VA,VB,VC,VD,Vβを下記式(2)のように
演算することで、図2(B)に示すようなコサイン関数
特性の振幅カーブを示す交流出力信号を得ることができ
る。なお、図2(B)に示すコサイン関数特性の振幅カ
ーブは、実際はマイナス・コサイン関数特性つまり「−
cosθsinωt」であるが、サイン関数特性に対し
て90度のずれを示すものであるからコサイン関数特性
に相当するものである。従って、これをコサイン関数特
性の交流出力信号といい、以下、等価的に「cosθs
inωt」で示す。 (VA−Vα)+(VB−VC)+(Vβ−VD) …式(2) なお、式(2)の演算に代えて、下記の式(2')の演
算を行なってもよい。 (VA−Vα)+(VB−VC)−VD …式(2')
In the analog arithmetic circuit 21, the output voltages Vα, Vα of the coils Lα, LA, LB, LC, LD, Lβ
By calculating VA, VB, VC, VD, and Vβ as in the following equation (2), an AC output signal showing an amplitude curve of a cosine function characteristic as shown in FIG. 2B can be obtained. It should be noted that the amplitude curve of the cosine function characteristic shown in FIG.
cos θ sin ωt ”, which corresponds to a cosine function characteristic because it shows a deviation of 90 degrees from the sine function characteristic. Therefore, this is called an AC output signal having a cosine function characteristic, and hereinafter, equivalently, “cos θs
inωt ”. (VA−Vα) + (VB−VC) + (Vβ−VD) Expression (2) Instead of the operation of the expression (2), the operation of the following expression (2 ′) may be performed. (VA−Vα) + (VB−VC) −VD Equation (2 ′)

【0023】なお、式(2)で求めたマイナス・コサイ
ン関数特性の交流出力信号「−cosθsinωt」を
電気的に180度位相反転処理することで、実際に、c
osθsinωtで示される信号を生成し、これをコサ
イン関数特性の交流出力信号としてもよい。しかし、後
段の位相検出回路(振幅位相変換回路)22で、例え
ば、コサイン関数特性の交流出力信号を「−cosθs
inωt」の形で減算演算に使用するような場合は、マ
イナス・コサイン関数特性の交流出力信号「−cosθ
sinωt」のままで使用すればよい。なお、式(2)
の演算に代えて、下記の式(2'')の演算を行なえば、
実際にコサイン関数特性の交流出力信号「cosθsi
nωt」を生成することができる。 (Vα−VA)+(VC−VB)+(VD−Vβ) …式(2'')
The AC output signal "-cos θ sin ωt" having the negative cosine function characteristic obtained by the equation (2) is electrically subjected to 180-degree phase inversion processing, whereby c
A signal represented by osθsinωt may be generated and used as an AC output signal having a cosine function characteristic. However, in the subsequent phase detection circuit (amplitude / phase conversion circuit) 22, for example, the AC output signal having the cosine function characteristic is converted into “−cos θs
inωt ”, the AC output signal“ −cos θ ”having a negative cosine function characteristic is used.
sin ωt ”. Equation (2)
By performing the operation of the following equation (2 ″) instead of the operation of
Actually, the AC output signal “cosθsi
nωt ”can be generated. (Vα−VA) + (VC−VB) + (VD−Vβ) Equation (2 ″)

【0024】各交流出力信号の振幅成分であるサイン及
びコサイン関数における位相角θは、検出対象位置に対
応しており、90度の範囲の位相角θが、1個のコイル
の長さKに対応している。従って、4Kの長さの有効検
出範囲は、位相角θの0度から360度までの範囲に対
応している。よって、この位相角θを検出することによ
り、4Kの長さの範囲における検出対象位置をアブソリ
ュートで検出することができる。
The phase angle θ in the sine and cosine functions, which is the amplitude component of each AC output signal, corresponds to the position to be detected. Yes, it is. Accordingly, the effective detection range having a length of 4K corresponds to the range of 0 to 360 degrees of the phase angle θ. Therefore, by detecting the phase angle θ, the detection target position in the range of the length of 4K can be absolutely detected.

【0025】ここで、温度特性の補償について説明する
と、温度に応じて各コイルのインピーダンスが変化し、
その出力電圧Vα,VA,VB,VC,VD,Vβも変
動する。例えば、図2(A)で実線のカーブに対して破
線で示すように各電圧が一方向に増加または減少変動す
る。しかし、これらを加減算合成したサイン及びコサイ
ン関数特性の交流出力信号sinθsinωt及びco
sθsinωtにおいては、図2(B)で実線のカーブ
に対して破線で示すように正負両方向の振幅変化として
表れる。これを振幅係数Aを用いて示すと、Asinθ
sinωt及びAcosθsinωtとなり、この振幅
係数Aが周辺環境温度に応じて変化することとなり、こ
の変化は2つの交流出力信号において同じように現われ
る。ここから明らかなように、温度特性を示す振幅係数
Aは、それぞれのサイン及びコサイン関数における位相
角θに対して影響を及ぼさない。従って、この実施形態
においては、自動的に温度特性の補償がされていること
となり、精度のよい位置検出が期待できる。
Here, the compensation of the temperature characteristic will be described. The impedance of each coil changes according to the temperature.
The output voltages Vα, VA, VB, VC, VD, and Vβ also fluctuate. For example, each voltage increases or decreases in one direction as shown by a broken line with respect to a solid curve in FIG. However, the AC output signals sinθsinωt and co
In FIG. 2B, sθ sinωt appears as a change in amplitude in both positive and negative directions as indicated by a broken line with respect to a solid curve. If this is shown using the amplitude coefficient A, Asin θ
sin ωt and Acos θ sin ωt, and the amplitude coefficient A changes according to the ambient temperature, and this change appears in the two AC output signals in the same manner. As is clear from this, the amplitude coefficient A indicating the temperature characteristic does not affect the phase angle θ in the respective sine and cosine functions. Therefore, in this embodiment, the temperature characteristics are automatically compensated, and accurate position detection can be expected.

【0026】サイン及びコサイン関数特性の交流出力信
号sinθsinωt及びcosθsinωtにおける
振幅関数sinθ及びcosθの位相成分θを、位相検
出回路(若しくは振幅位相変換手段)22で計測するこ
とで、検出対象位置をアブソリュートで検出することが
できる。この位相検出回路22としては、例えば本出願
人の出願に係る特開平9−126809号公報に示され
た技術を用いて構成するとよい。例えば、第1の交流出
力信号sinθsinωtを電気的に90度シフトする
ことで、交流信号sinθcosωtを生成し、これと
第2の交流出力信号cosθsinωtを加減算合成す
ることで、sin(ωt+θ)およびsin(ωt−
θ)なる、θに応じて進相および遅相方向に位相シフト
された2つの交流信号(位相成分θを交流位相ずれに変
換した信号)を生成し、その位相θを測定することで、
ストローク位置検出データを得ることができる。あるい
は、公知のレゾルバ出力を処理するために使用されるR
−Dコンバータを、この位相検出回路22として使用す
るようにしてもよい。
The phase detection circuit (or amplitude phase conversion means) 22 measures the phase components θ of the amplitude functions sin θ and cos θ in the AC output signals sin θ sin ωt and cos θ sin ωt having sine and cosine function characteristics, so that the position to be detected is absolute. Can be detected. The phase detection circuit 22 may be configured using, for example, a technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-126809 filed by the present applicant. For example, the first AC output signal sinθsinωt is electrically shifted by 90 degrees to generate the AC signal sinθcosωt, and the second AC output signal cosθsinωt is added / subtracted and combined to obtain sin (ωt + θ) and sin (ωt + θ). ωt-
θ), two AC signals (signals obtained by converting the phase component θ into an AC phase shift) that are phase-shifted in the leading and lagging directions according to θ, and measuring the phase θ,
Stroke position detection data can be obtained. Alternatively, R used to process the known resolver output
A -D converter may be used as the phase detection circuit 22.

【0027】なお、図2(B)に示すように、サイン及
びコサイン関数特性の交流出力信号sinθsinωt
及びcosθsinωtにおける振幅特性は、角度θと
検出対象位置xとの対応関係が線形性を持つものとする
と、真のサイン及びコサイン関数特性を示していない。
しかし、位相検出回路22では、見かけ上、この交流出
力信号sinθsinωt及びcosθsinωtをそ
れぞれサイン及びコサイン関数の振幅特性を持つものと
して位相検出処理する。その結果、検出した位相角θ
は、検出対象位置xに対して、線形性を示さないことに
なる。しかし、位置検出にあたっては、そのように、検
出出力データ(検出した位相角θ)と実際の検出対象位
置との非直線性はあまり重要な問題とはならない。つま
り、所定の反復再現性をもって位置検出を行なうことが
できればよいのである。また、必要とあらば、位相検出
回路22の出力データを適宜のデータ変換テーブルを用
いてデータ変換することにより、検出出力データと実際
の検出対象位置との間に正確な線形性を持たせることが
容易に行なえる。よって、本発明でいうサイン及びコサ
イン関数の振幅特性を持つ交流出力信号sinθsin
ωt及びcosθsinωtとは、真のサイン及びコサ
イン関数特性を示していなければならないものではな
く、図2(B)に示されるように、実際は三角波形状の
ようなものであってよいものであり、要するに、そのよ
うな傾向を示していればよい。つまり、サイン等の三角
関数に類似した周期関数であればよい。なお、図2
(B)の例では、観点を変えて、その横軸の目盛をθと
見立ててその目盛が所要の非線形目盛からなっていると
すれば、横軸の目盛をxと見立てた場合には見かけ上三
角波形状に見えるものであっても、θに関してはサイン
関数又はコサイン関数ということができる。
As shown in FIG. 2B, an AC output signal sinθsinωt having sine and cosine function characteristics is provided.
And the amplitude characteristic at cos θ sinωt does not show true sine and cosine function characteristics, assuming that the correspondence between the angle θ and the detection target position x has linearity.
However, the phase detection circuit 22 apparently performs the phase detection processing on the AC output signals sinθsinωt and cosθsinωt as those having amplitude characteristics of sine and cosine functions, respectively. As a result, the detected phase angle θ
Does not show linearity with respect to the detection target position x. However, in the position detection, the non-linearity between the detection output data (the detected phase angle θ) and the actual detection target position is not a very important problem. In other words, it suffices if the position can be detected with a predetermined reproducibility. If necessary, the output data of the phase detection circuit 22 is subjected to data conversion using an appropriate data conversion table so that accurate linearity is obtained between the detected output data and the actual detection target position. Can be easily performed. Therefore, the AC output signal sin θ sin having the amplitude characteristics of the sine and cosine functions referred to in the present invention.
ωt and cosθsinωt do not have to show true sine and cosine function characteristics, but may actually be something like a triangular wave shape as shown in FIG. 2 (B). What is necessary is just to show such a tendency. That is, any periodic function similar to a trigonometric function such as a sine may be used. Note that FIG.
In the example of (B), changing the viewpoint, the scale on the horizontal axis is assumed to be θ and the scale is formed of a required non-linear scale. If the scale on the horizontal axis is assumed to be x, the scale is apparent. Even if it looks like an upper triangular wave, it can be said that θ is a sine function or a cosine function.

【0028】サイン及びコサイン関数特性の交流出力信
号sinθsinωt及びcosθsinωtにおける
振幅関数sinθ及びcosθの位相成分θの変化範囲
は、上記実施例のような0度から360度までのフル範
囲での変化に限らず、それよりも狭い限られた角度範囲
での変化であってもよい。その場合は、コイルの構成を
簡略化することができる。微小変位検出を目的とする場
合などは有効検出範囲は狭くてもよいので、そのような
場合に、検出可能位相範囲は360度未満の適宜の範囲
であってよい。その他、検出目的に応じて、検出可能位
相範囲が360度未満の適宜の範囲であってよい場合が
種々あるので、そのような場合に適宜応用可能である。
以下、それらの変形例について示す。
The change range of the phase component θ of the amplitude functions sin θ and cos θ in the AC output signals sin θ sinωt and cos θ sinωt having the sine and cosine function characteristics is limited to the change in the full range from 0 ° to 360 ° as in the above embodiment. Instead, the change may be in a narrower limited angle range. In that case, the configuration of the coil can be simplified. The effective detection range may be narrow when the purpose is to detect a minute displacement, and in such a case, the detectable phase range may be an appropriate range of less than 360 degrees. In addition, there are various cases where the detectable phase range may be an appropriate range of less than 360 degrees depending on the purpose of detection, and the present invention can be appropriately applied to such a case.
Hereinafter, these modifications will be described.

【0029】図3は、0度から180度までの範囲での
位相変化を生じさせることができる実施例を示す。この
場合、コイル部10は、有効検出範囲に対応する2つの
コイルLA,LBとその前後に1づつ設けられた補助コ
イルLα,Lβとによって構成される。アナログ演算回
路23では、各コイルの端子間電圧Vα,VA,VB,
Vβを入力し、例えば、下記式(3)のように演算する
ことでサイン関数特性の振幅カーブを示す交流出力信号
sinθsinωtを生成し、下記式(4)のように演
算することでコサイン関数特性の振幅カーブを示す交流
出力信号cosθsinωtを生成する。 VA−VB …式(3) (VA−Vα)+(VB−Vβ) …式(4)
FIG. 3 shows an embodiment capable of producing a phase change in the range from 0 degrees to 180 degrees. In this case, the coil unit 10 includes two coils LA and LB corresponding to the effective detection range and auxiliary coils Lα and Lβ provided one before and after the other. In the analog operation circuit 23, the voltages Vα, VA, VB,
By inputting Vβ and calculating as in the following equation (3), for example, an AC output signal sinθsinωt showing an amplitude curve of a sine function characteristic is generated, and calculating as in the following equation (4) to obtain a cosine function characteristic. To generate an AC output signal cos θ sinωt indicating the amplitude curve of VA-VB: Equation (3) (VA-Vα) + (VB-Vβ): Equation (4)

【0030】前出の図2を併せて参照すれば容易に理解
できるように、式(3)の演算により、0度〜180度
の範囲についての、サイン関数特性の振幅カーブを示す
交流出力信号sinθsinωtを生成することができ
る。また、式(4)の演算により、−90度〜0度〜9
0度〜180度〜270度の範囲についての、コサイン
関数特性の振幅カーブを示す交流出力信号cosθsi
nωtを生成することができる。補助コイルLβを省略
できること前述と同様である。この場合、振幅関数の位
相角成分θを検出することにより、2つのコイルLA,
LBのコイル長2Kに相当する長さの範囲における検出
対象位置をアブソリュートで検出することができる。な
お、演算式は上記に限らず、適宜設定可能である。すな
わち、180度の幅の位相変化をどの角度範囲で生じさ
せるかによって、適宜演算式を変更することができる。
例えば、180度から360度の角度範囲に対応して有
効な位相変化を生じさせる場合は、「(Vα−VA)+
(Vβ−VB)」の演算式によってサイン関数特性の交
流出力信号sinθsinωtを生成し、「VB−V
A」の演算式によってコサイン関数特性の交流出力信号
cosθsinωtを生成することができる。
As can be easily understood by referring to FIG. 2 described above, the AC output signal showing the amplitude curve of the sine function characteristic in the range of 0 to 180 degrees by the calculation of the equation (3). sin θ sin ωt can be generated. In addition, by the calculation of Expression (4), -90 degrees to 0 degrees to 9
AC output signal cosθsi indicating the amplitude curve of the cosine function characteristic in the range of 0 ° to 180 ° to 270 °
nωt can be generated. As described above, the auxiliary coil Lβ can be omitted. In this case, by detecting the phase angle component θ of the amplitude function, the two coils LA,
The detection target position in the range of the length corresponding to the coil length 2K of the LB can be absolutely detected. The arithmetic expression is not limited to the above, and can be set as appropriate. That is, the arithmetic expression can be appropriately changed depending on in which angle range a phase change having a width of 180 degrees is caused.
For example, to generate an effective phase change corresponding to an angle range of 180 degrees to 360 degrees, “(Vα−VA) +
(Vβ−VB) ”, an AC output signal sinθsinωt having a sine function characteristic is generated, and“ VB−V
An AC output signal cos θ sinωt having a cosine function characteristic can be generated by the arithmetic expression of “A”.

【0031】図4は、0度から90度までの範囲での位
相変化を生じさせることができる実施例を示す。この場
合、コイル部10は、有効検出範囲に対応する1つのコ
イルLAとその前後に1づつ設けられた補助コイルL
α,Lβとによって構成される。アナログ演算回路24
では、各コイルの端子間電圧Vα,VA,Vβを入力
し、例えば、下記式(5)のように演算することでサイ
ン関数特性の振幅カーブを示す交流出力信号sinθs
inωtを生成し、下記式(6)のように演算すること
でコサイン関数特性の振幅カーブを示す交流出力信号c
osθsinωtを生成する。 VA−Vβ …式(5) VA−Vα …式(6)
FIG. 4 shows an embodiment capable of producing a phase change in the range of 0 to 90 degrees. In this case, the coil unit 10 includes one coil LA corresponding to the effective detection range and one auxiliary coil L provided before and after the coil LA.
α, Lβ. Analog operation circuit 24
In this case, the voltage Vα, VA, Vβ between terminals of each coil is input, and the AC output signal sinθs showing the amplitude curve of the sine function characteristic is calculated by, for example, the following equation (5).
inωt is generated and calculated as in the following equation (6) to obtain an AC output signal c indicating an amplitude curve of a cosine function characteristic.
osθ sinωt is generated. VA-Vβ: Equation (5) VA-Vα: Equation (6)

【0032】これも、前出の図2を併せて参照すれば容
易に理解できるように、式(5)の演算により、0度〜
90度〜180度の範囲についての、サイン関数特性の
振幅カーブを示す交流出力信号sinθsinωtを生
成することができる。また、式(6)の演算により、−
90度〜0度〜90度の範囲についての、コサイン関数
特性の振幅カーブを示す交流出力信号cosθsinω
tを生成することができる。よって、有効検出範囲とし
て0度〜90度の範囲を確保することができる。この場
合も、演算式は上記に限らず、適宜設定可能である。す
なわち、90度の幅の位相変化をどの角度範囲で生じさ
せるかによって、適宜演算式を変更することができる。
This can also be easily understood by referring also to FIG.
An AC output signal sinθsinωt showing an amplitude curve of a sine function characteristic in a range of 90 degrees to 180 degrees can be generated. Also, by the calculation of the expression (6), −
AC output signal cos θ sin ω indicating the amplitude curve of the cosine function characteristic in the range of 90 degrees to 0 degrees to 90 degrees
t can be generated. Therefore, a range of 0 to 90 degrees can be secured as the effective detection range. Also in this case, the arithmetic expression is not limited to the above expression, and can be set as appropriate. That is, the arithmetic expression can be appropriately changed depending on in which angle range a phase change having a width of 90 degrees occurs.

【0033】以上の実施例では、有効検出範囲の前後に
それぞれ補助コイルLα,Lβを設けているが、これら
の補助コイルLα,Lβを省略することもできる。図5
は、その一例を示し、0度から180度までの範囲での
位相変化を生じさせることができる実施例を示す。この
場合、コイル部10は、有効検出範囲に対応する2つの
コイルLA及びLBによって構成される。前述と同様
に、各コイルLA,LBが検出対象の変位方向に沿って
順次配列されてなることにより、これらコイルに対する
磁気応答部材11の位置が、検出対象の変位に応じて相
対的に変位するにつれ、図5(B)に例示するように、
各コイルの両端間電圧VA,VBの漸増変化が順番に起
こる。ここで、コイル内に磁気応答部材11が全く入っ
ていないときに得られる電圧がVo(最小電圧)である
とし、コイル内に磁気応答部材11がフルに入り込んだ
ときに得られる電圧をVN(最大電圧)とすると、該電
圧VoとVNの加算値「VN+Vo」に相当する交流
(sinωt)の定電圧を基準電圧として、適宜の定電
圧発生回路27から発生する。各コイルの出力電圧VA
とVBの加算値から該定電圧「VN+Vo」を減算する
と、得られる電圧「VA+VB−VN−Vo」は、図5
(B)に示すように0度から180度の範囲でのコサイ
ン関数特性(若しくはマイナス・コサイン関数特性)を
示す。一方、電圧VAからVBを減算すると、得られる
電圧「VA−VB」は、図5(B)に示すように0度か
ら180度の範囲でのサイン関数特性を示す。
In the above embodiment, the auxiliary coils Lα and Lβ are provided before and after the effective detection range, however, these auxiliary coils Lα and Lβ can be omitted. FIG.
Shows an example, and shows an embodiment capable of causing a phase change in a range from 0 degrees to 180 degrees. In this case, the coil unit 10 includes two coils LA and LB corresponding to the effective detection range. As described above, since the coils LA and LB are sequentially arranged along the displacement direction of the detection target, the position of the magnetic response member 11 with respect to these coils is relatively displaced in accordance with the displacement of the detection target. As illustrated in FIG. 5B,
Gradual changes in the voltages VA, VB across the coils occur sequentially. Here, it is assumed that the voltage obtained when the magnetic response member 11 does not enter the coil at all is Vo (minimum voltage), and the voltage obtained when the magnetic response member 11 fully enters the coil is VN ( Assuming that the maximum voltage is the maximum voltage, the constant voltage generation circuit 27 generates an AC (sin ωt) constant voltage corresponding to the added value “VN + Vo” of the voltages Vo and VN as a reference voltage. Output voltage VA of each coil
When the constant voltage “VN + Vo” is subtracted from the sum of VB and VB, the resulting voltage “VA + VB−VN−Vo” is
As shown in (B), a cosine function characteristic (or a minus cosine function characteristic) in a range of 0 to 180 degrees is shown. On the other hand, when VB is subtracted from voltage VA, the obtained voltage "VA-VB" shows a sine function characteristic in a range of 0 to 180 degrees as shown in FIG. 5B.

【0034】従って、図5(A)において、コイルL
A,LBの両端間電圧VA,VBを減算回路25で減算
することにより、その減算結果「VA−VB」として、
サイン関数特性の交流出力信号sinθsinωtを生
成することができる。また、コイルLA,LBの出力電
圧VA,VBを演算回路26で加算し、その加算結果V
A+VBから定電圧発生回路27から発生した基準電圧
「VN+Vo」を減算回路28で減算することにより、
その減算結果「VA+VB−(VN+Vo)」(つまり
「VA+VB−VN−Vo」)として、コサイン関数特
性の交流出力信号cosθsinωtを生成することが
できる。ここで、定電圧発生回路27から発生する基準
電圧「VN+Vo」が、コイルLA,LBの温度特性変
化と同じように温度特性を持って変化するようにするも
のとする。そのために、定電圧発生回路27は、コイル
LA又はLBと同等の特性を持つダミーコイルを用いて
構成し、同じ励磁交流信号によって励磁するようにすれ
ばよい。例えば、そのようなダミーコイルに、磁気応答
部材11と同じ特性の磁性体コアを常時挿入しておけ
ば、コイル内に磁気応答部材11がフルに入り込んだと
きに得られる最大電圧VNと同様の定電圧VNを、温度
特性をもたせながら常時発生することができる。また、
そのようなダミーコイルに磁性体コアを挿入しなけれ
ば、最小電圧Voと同様の定電圧Voを得ることができ
る。
Therefore, in FIG.
By subtracting the voltages VA and VB between both ends of A and LB by the subtraction circuit 25, the subtraction result “VA−VB” is obtained as
An AC output signal sinθsinωt having a sine function characteristic can be generated. The output voltages VA and VB of the coils LA and LB are added by the arithmetic circuit 26, and the addition result V
By subtracting the reference voltage “VN + Vo” generated from the constant voltage generation circuit 27 from A + VB by the subtraction circuit 28,
As a result of the subtraction, “VA + VB− (VN + Vo)” (that is, “VA + VB−VN−Vo”), an AC output signal cosθsinωt having a cosine function characteristic can be generated. Here, it is assumed that the reference voltage “VN + Vo” generated from the constant voltage generation circuit 27 changes with the temperature characteristics in the same manner as the temperature characteristics of the coils LA and LB. Therefore, the constant voltage generation circuit 27 may be configured using a dummy coil having the same characteristics as the coil LA or LB, and may be excited by the same excitation AC signal. For example, if a magnetic core having the same characteristics as the magnetic response member 11 is always inserted into such a dummy coil, the same voltage as the maximum voltage VN obtained when the magnetic response member 11 fully enters the coil. The constant voltage VN can be constantly generated while having a temperature characteristic. Also,
If a magnetic core is not inserted into such a dummy coil, a constant voltage Vo similar to the minimum voltage Vo can be obtained.

【0035】上記のような定電圧発生回路27は、コイ
ル数が2個の場合に限らず、その他適宜の数のコイルを
使用する場合においても、適用できる。例えば、3個の
コイルLA,LB,LCを順次縦続接続して、3Kの有
効検出範囲につき、0度から270度までの範囲での位
相変化を生じさせることができるようにする場合は、定
電圧発生回路27から前記定電圧VNとVoを別々の基
準電圧として発生し、各コイルの出力電圧VA,VB,
VCと定電圧発生回路27からの基準電圧VN,Voと
を用いて、「VA−VB−VC+Vo」なる演算によっ
てサイン関数特性の交流出力信号sinθsinωtを
生成することができ、また、「VA+VB−VC−V
N」なる演算によってコサイン関数特性の交流出力信号
cosθsinωtを生成することができる。
The constant voltage generating circuit 27 as described above is not limited to the case where the number of coils is two, but can be applied to a case where an appropriate number of coils are used. For example, when three coils LA, LB, and LC are sequentially connected in cascade so that a phase change in a range of 0 to 270 degrees can be generated in a 3K effective detection range, a constant value is set. The voltage generation circuit 27 generates the constant voltages VN and Vo as separate reference voltages, and outputs the output voltages VA, VB,
Using VC and the reference voltages VN and Vo from the constant voltage generating circuit 27, an AC output signal sinθsinωt having a sine function characteristic can be generated by an operation “VA−VB−VC + Vo”, and “VA + VB−VC” -V
N ”can generate an AC output signal cos θ sinωt having a cosine function characteristic.

【0036】別の実施例として、有効検出範囲に対応し
て1個のコイルのみを設けるようにしてもよい。その場
合、1個のコイルのコイル長Kに対応する有効検出範囲
の位相変化幅は、90度未満となる。図6はその一例を
示すもので、同図(A)に示すように、1個のコイルL
Aを設けてなり、該コイルLAに直列に抵抗素子R1を
接続してなる。これにより、磁気応答部材11の変位に
応じてコイルLAの端子間電圧VAの振幅成分が図6
(B)に示すように漸増変化すると、これに応じて抵抗
素子R1の端子間の電圧降下VRの振幅成分が図6
(B)に示すように漸減変化する。抵抗素子R1の端子
間電圧VRをサイン関数特性の交流出力信号sinθs
inωtとみなし、コイルLAの端子間電圧VAをコサ
イン関数特性の交流出力信号cosθsinωtとみな
せば、図6(C)に示すようにサイン関数とコサイン関
数とがクロスする或る90度未満の幅の角度範囲におけ
る特性に対応づけることができる。よって、これらの交
流出力信号を位相検出回路22に入力することにより、
該当する90度未満の幅の角度範囲における位相角θを
アブソリュート検出することができる。
As another embodiment, only one coil may be provided corresponding to the effective detection range. In that case, the phase change width of the effective detection range corresponding to the coil length K of one coil is less than 90 degrees. FIG. 6 shows an example of this, and as shown in FIG.
A is provided, and a resistance element R1 is connected in series with the coil LA. As a result, the amplitude component of the voltage VA between the terminals of the coil LA changes according to the displacement of the magnetic response member 11 as shown in FIG.
6B, the amplitude component of the voltage drop VR between the terminals of the resistance element R1 changes accordingly.
It gradually decreases as shown in FIG. The voltage VR between the terminals of the resistance element R1 is converted to an AC output signal sin θs
If the voltage VA between the terminals of the coil LA is regarded as an AC output signal cos θ sinωt having a cosine function characteristic, as shown in FIG. 6 (C), the width between the sine function and the cosine function is less than 90 degrees. It can correspond to the characteristics in the angle range. Therefore, by inputting these AC output signals to the phase detection circuit 22,
The phase angle θ in the corresponding angle range having a width of less than 90 degrees can be absolutely detected.

【0037】図7は、図6の変形例であり、抵抗素子R
1に代えてダミーコイルLNを設けたものである。この
ダミーコイルLNは、磁気応答部材11の変位の影響を
受ける検出用コイルLAに直列に接続されているが、該
磁気応答部材11の変位の影響を受けないようになって
おり、コイルLA内に磁気応答部材11がフルに入り込
んだときに得られる最大電圧VNと同じ定電圧VNを、
温度特性をもたせながら常時発生することができるよう
になっている。よって、磁気応答部材11の変位に応じ
たコイルLAの端子間電圧VAとダミーコイルLNの端
子間電圧VNとは、図7(B)のように生成される。演
算回路29はこれら電圧VA,VNを所定の演算式に従
って演算し、例えば図7(C)に示すように、「VA+
VN」なる演算によってサイン関数特性の交流出力信号
sinθsinωtを生成し、「VA−VN」なる演算
によってコサイン関数特性の交流出力信号cosθsi
nωtを生成する。これは、図7(D)に示すように或
る90度未満の幅の角度範囲における特性に対応づける
ことができる。よって、これらの交流出力信号を位相検
出回路22に入力することにより、該当する90度未満
の幅の角度範囲における位相角θをアブソリュート検出
することができる。なお、図7(A)のような直列接続
に限らず、図7(E)のように、ダミーコイルLNを検
出用コイルLAに並列に接続するようにしてもよい。
FIG. 7 shows a modification of FIG.
1 is provided with a dummy coil LN. The dummy coil LN is connected in series to the detection coil LA affected by the displacement of the magnetic response member 11, but is not affected by the displacement of the magnetic response member 11. A constant voltage VN, which is the same as the maximum voltage VN obtained when the magnetic response member 11 fully enters
It can be generated at all times while having a temperature characteristic. Therefore, the terminal voltage VA of the coil LA and the terminal voltage VN of the dummy coil LN according to the displacement of the magnetic response member 11 are generated as shown in FIG. 7B. The arithmetic circuit 29 calculates these voltages VA and VN in accordance with a predetermined arithmetic expression. For example, as shown in FIG.
VN ”generates an AC output signal sinθsinωt having a sine function characteristic, and“ VA−VN ”generates an AC output signal cosθsi having a cosine function characteristic.
Generate nωt. This can be associated with characteristics in an angular range having a width of less than a certain 90 degrees as shown in FIG. Therefore, by inputting these AC output signals to the phase detection circuit 22, the phase angle θ in the corresponding angle range having a width of less than 90 degrees can be absolutely detected. Note that the dummy coil LN is not limited to the series connection as shown in FIG. 7A, and may be connected in parallel with the detection coil LA as shown in FIG. 7E.

【0038】なお、上記各実施例では、コイル部10に
おいて各コイルの軸が略一致するように配置されてお
り、コイルの中心空間内に磁気応答部材11が侵入する
構成からなっているが、これに限らず、コイル部10と
磁気応答部材11との配置関係はどのようなものでもよ
い。例えば図8に例示するように、コイル部10におい
て各コイルLα,LA〜LD,Lβの軸線が横並びに並
列するように配置し、該コイルの端部の近傍を磁気応答
部材11が通過する構成からなっていてもよい。その場
合、各コイルLα,LA〜LD,Lβは鉄心に巻かれた
ものを用いるとよい。
In each of the above embodiments, the coil section 10 is arranged so that the axes of the respective coils substantially coincide with each other, and the magnetic responsive member 11 enters the center space of the coil. However, the arrangement relationship between the coil unit 10 and the magnetic response member 11 is not limited to this, and may be any. For example, as illustrated in FIG. 8, a configuration in which the axes of the coils Lα, LA to LD, and Lβ are arranged side by side in the coil unit 10 and the magnetic responsive member 11 passes near the end of the coil. It may consist of. In this case, the coils Lα, LA to LD, Lβ may be wound around an iron core.

【0039】また、図1の例のようにコイル部10にお
いて各コイルの軸が略一致するようにした配置の場合で
あっても、コイルの中心空間内に磁気応答部材11が侵
入しないような構成としてもよい。図9(A)は、その
一例を示すもので、コイル部10の軸心方向に平行にそ
の近傍を磁気応答部材11が通過する構成からなってい
る。その場合、各コイルLα,LA〜LD,Lβの軸心
空間に鉄心コア30を挿入しておくのがよい。これによ
って、コイルの外周への磁束の出方がよくなり、その外
周近傍に近接する磁気応答部材11に対する感度が良く
なり、検出精度が良好となる。図9(B)は、その別の
一例を示すもので、磁気応答部材11が中空の円筒形状
からなっており、コイル部10が該磁気応答部材11の
中空円筒空間内に入り込むようになっている。この場合
も、各コイルLα,LA〜LD,Lβの軸心空間に鉄心
コア30を挿入しておき、コイルの外周への磁束の出方
をよくするとよい。
Even in the case where the axes of the coils in the coil section 10 are substantially aligned as in the example of FIG. 1, the magnetic responsive member 11 does not enter the center space of the coil. It may be configured. FIG. 9A shows an example of such a structure, in which the magnetic responsive member 11 passes in the vicinity of the coil portion 10 in parallel with the axial direction thereof. In that case, it is preferable to insert the iron core 30 in the axial space of each of the coils Lα, LA to LD, Lβ. As a result, the way of generating the magnetic flux to the outer periphery of the coil is improved, the sensitivity to the magnetic response member 11 near the outer periphery is improved, and the detection accuracy is improved. FIG. 9B shows another example in which the magnetic responsive member 11 has a hollow cylindrical shape, and the coil portion 10 enters the hollow cylindrical space of the magnetic responsive member 11. I have. In this case as well, it is preferable to insert the iron core 30 in the axial space of each of the coils Lα, LA to LD, Lβ to improve the way the magnetic flux flows to the outer periphery of the coil.

【0040】図10は、コイル部10及び磁気応答部材
11の別の構成例を示す側面及び断面図である。この場
合、各コイルLα,LA〜LD,Lβの相互の配置間隔
は、図1の例と同様に、Kであるが、各コイルの長さが
短くなっている。すなわち、隣接する各コイルLα,L
A〜LD,Lβは図1のように密接している必要はな
く、適宜離隔していてもよい。磁気応答部材11の先端
11aは、とがった、先細りの形状をしている。例え
ば、ほぼKぐらいの長さの先端部分が先細りの形状をし
ている。これにより、磁気応答部材11の先端11aの
移動にともなうコイルのインダクタンス変化を滑らかな
漸増(若しくは漸減)変化特性とすることができる。勿
論、図1のように各コイルLα,LA〜LD,Lβが密
接して配置されている場合も、磁気応答部材11の先端
11aを適宜先細りの形状としてもよい。
FIG. 10 is a side view and a sectional view showing another example of the configuration of the coil section 10 and the magnetic response member 11. In this case, the mutual arrangement interval of the coils Lα, LA to LD, Lβ is K as in the example of FIG. 1, but the length of each coil is short. That is, each adjacent coil Lα, L
A to LD and Lβ do not need to be close to each other as shown in FIG. 1 and may be appropriately separated. The tip 11a of the magnetic response member 11 has a pointed, tapered shape. For example, a tip portion having a length of about K has a tapered shape. Thereby, the inductance change of the coil due to the movement of the tip 11a of the magnetic response member 11 can have a smooth gradually increasing (or gradually decreasing) change characteristic. Needless to say, even when the coils Lα, LA to LD, Lβ are closely arranged as shown in FIG. 1, the tip 11a of the magnetic response member 11 may be appropriately tapered.

【0041】更に別の例として、コイル部10の各コイ
ルは、分離配置された複数のコイル部分からなっていて
もよい。図11は、その一例として、1個のコイルLA
について、その分離配置例を示している。図11におい
ては、分離配置された4つのコイル部分LA1,LA
2,LA3,LA4によって、Kの範囲をカバーする1
個のコイルLAが構成されている。各コイル部分LA
1,LA2,LA3,LA4は直列接続され、コイルL
Aの端子間電圧VAが出力される。この場合、各コイル
部分LA1,LA2,LA3,LA4の巻数は、共通し
ていてもよいし、適宜異なっていてもよい。また、各コ
イル部分LA1,LA2,LA3,LA4の配置の離隔
間隔は均等であってもよいし、適宜異なっていてもよ
い。これら、コイル巻数や離隔間隔などを不均一(非線
形)にすることにより、サイン関数またはコサイン関数
のカーブにより近い特性の自己インピーダンス変化を引
き起こすことができる。そうすれば、前述した検出位相
角θと実際の検出対象距離(位置)との関係の非線形性
を改善することができる。同様に、図1のように隣接す
るコイルLα,LA〜LD,Lβを密接して配置する場
合も、1つのコイルの全長Kの範囲でその巻数を均一に
せずに、不均一にしてもよい。これによっても、サイン
関数またはコサイン関数のカーブにより近い特性の自己
インピーダンス変化を引き起こすことができ、前述した
検出位相角θと実際の検出対象距離(位置)との関係の
非線形性を改善することができる。
As still another example, each coil of the coil unit 10 may be composed of a plurality of coil portions separately arranged. FIG. 11 shows one example of one coil LA.
Is shown as an example of the separation arrangement. In FIG. 11, four coil portions LA1 and LA are separately arranged.
2, cover the range of K by LA3, LA4
The coils LA are configured. Each coil part LA
1, LA2, LA3, LA4 are connected in series, and the coil L
The voltage VA between the terminals A is output. In this case, the number of turns of each coil part LA1, LA2, LA3, LA4 may be common or may be different as appropriate. Further, the separation intervals of the arrangement of the coil portions LA1, LA2, LA3, LA4 may be equal or may be different as appropriate. By making the number of coil turns, the separation interval, and the like non-uniform (non-linear), it is possible to cause a change in self-impedance having characteristics closer to a curve of a sine function or a cosine function. Then, the non-linearity of the relationship between the detection phase angle θ and the actual detection target distance (position) can be improved. Similarly, when the adjacent coils Lα, LA to LD, Lβ are closely arranged as shown in FIG. 1, the number of turns may not be uniform in the range of the entire length K of one coil, but may be uneven. . This can also cause a change in the self-impedance having characteristics closer to the curve of the sine function or the cosine function, and can improve the nonlinearity of the relationship between the detection phase angle θ and the actual detection target distance (position). it can.

【0042】また、本発明に係る位置検出装置は、完全
にまっすぐな直線位置の検出に限らず、所定の範囲で円
弧状または曲線状に変位する検出対象の位置検出にも適
用することができる。図12はその一例を示すもので、
コイル部10の各コイルLA〜LDが所定の角度範囲ψ
において円弧状に順次配置されており、磁気応答部材1
1が軸Cを中心にして該角度範囲ψにわたって揺動する
ように配置されている。さらに、回転における所定範囲
の角度を検出する検出装置として本発明の位置検出装置
を構成することも可能である。
Further, the position detecting device according to the present invention is not limited to the detection of a perfectly straight line position, but can also be applied to the detection of the position of a detection target which is displaced in an arc or a curve within a predetermined range. . FIG. 12 shows an example thereof.
Each of the coils LA to LD of the coil unit 10 has a predetermined angle range ψ
Are sequentially arranged in an arc shape, and the magnetic responsive member 1
1 is arranged to swing about the axis C over the angular range ψ. Further, the position detecting device of the present invention can be configured as a detecting device for detecting an angle in a predetermined range in rotation.

【0043】また、上記各実施例において、磁気応答部
材11としては、磁性体に限らず、銅やアルミニウムの
ような非磁性良導電体を使用してもよい。その場合は、
磁気応答部材11の近接につれて渦電流損によりコイル
端子間電圧が漸減することとなる。また、磁性体と導電
体とを組み合わせたハイブリッドタイプとしてもよい。
その場合、例えば、図13に示すように、磁気応答部材
11の先端部分11aにおいて、非磁性良導電体11b
の先細り形状を構成し、先細りによる非磁性良導電体1
1bの減少を補うように磁性体11cを配置するとよ
い。
In each of the above embodiments, the magnetic responsive member 11 is not limited to a magnetic material, but may be a non-magnetic good conductor such as copper or aluminum. In that case,
As the magnetic response member 11 approaches, the voltage between the coil terminals gradually decreases due to the eddy current loss. Also, a hybrid type combining a magnetic body and a conductor may be used.
In this case, for example, as shown in FIG.
Non-magnetic good conductor 1 formed by tapering
It is preferable to arrange the magnetic body 11c so as to compensate for the decrease of 1b.

【0044】別の実施形態として、磁気応答部材11と
して永久磁石を含み、コイル部10の各コイルには鉄心
コアを含むようにしてもよい。図14は、その一例を示
すもので、磁気応答部材11として機能する永久磁石1
1Mは、例えば中空リング状をなしており、このリング
空間内にコイル部10が入り込むようになっている。コ
イル部10の各コイルLα,LA〜LD,Lβの軸心空
間には鉄心コア31が挿入されている。永久磁石11M
が、いずれかのコイルに接近するとその近接箇所に対応
する鉄心コア31が部分的に磁気飽和ないし過飽和状態
となり、該コイルの端子間電圧が低下する。永久磁石1
1Mが1つのコイルの一端から他端まで変位する間で該
コイルの両端間電圧が漸減するように、該永久磁石11
Mの長さは少なくともコイル長Kに相当する長さを持
つ。このように、磁気応答部材11として永久磁石11
Mを使用する場合も、上記非磁性良導電体11bを用い
る場合と同様に、磁気応答部材11つまり永久磁石11
Mが1つのコイルの一端から他端まで変位する間で該コ
イルの両端間電圧の漸減変化を引き起こさせることがで
きる。ただし、図14の例では、或るコイルの箇所を永
久磁石11Mが通り過ぎてしまうと、また非飽和状態に
戻るが、後段のアナログ演算を適切に行なうことで所望
のサイン及びコサイン関数特性の出力振幅レベル変化が
得られるようにすればよい。あるいは、磁気応答部材1
1として永久磁石11Mを連続的に複数配置することに
より、磁気飽和ないし過飽和状態が持続するようにして
もよい。永久磁石11Mはリング状のものに限らず、棒
状等その他形状であってもよい。その場合、図9(A)
の例と同様に、軸心方向に平行にその近傍を永久磁石1
1Mからなる磁気応答部材11が通過する配置構成から
なる。なお、鉄心コア31は磁気飽和を起こし易いよう
に比較的細い形状等とするとよい。
As another embodiment, the magnetic response member 11 may include a permanent magnet, and each coil of the coil unit 10 may include an iron core. FIG. 14 shows an example of the permanent magnet 1 functioning as the magnetic response member 11.
1M has, for example, a hollow ring shape, and the coil portion 10 enters into this ring space. An iron core 31 is inserted into the axial space of each of the coils Lα, LA to LD, Lβ of the coil unit 10. Permanent magnet 11M
However, when approaching any of the coils, the iron core 31 corresponding to the adjacent portion is partially in a magnetically saturated or supersaturated state, and the voltage between terminals of the coil is reduced. Permanent magnet 1
1M is displaced from one end of the coil to the other end, so that the voltage between both ends of the coil is gradually reduced.
The length of M has at least a length corresponding to the coil length K. Thus, the permanent magnet 11 is used as the magnetic response member 11.
When the M is used, similarly to the case where the nonmagnetic good conductor 11b is used, the magnetic response member 11, that is, the permanent magnet 11 is used.
While M is displaced from one end of one coil to the other, a gradual change in the voltage across the coil can be caused. However, in the example of FIG. 14, when the permanent magnet 11M passes by a certain coil, the state returns to the non-saturation state. What is necessary is just to be able to obtain a change in the amplitude level. Alternatively, the magnetic response member 1
By arranging a plurality of permanent magnets 11M continuously as 1, the magnetically saturated or supersaturated state may be maintained. The permanent magnet 11M is not limited to a ring shape, and may have another shape such as a rod shape. In that case, FIG.
In the same manner as in the example of FIG.
It has an arrangement configuration through which the magnetically responsive member 11 of 1M passes. The iron core 31 may have a relatively thin shape or the like so as to easily cause magnetic saturation.

【0045】図15は、図9(B)におけるコイル部1
0の各コイルの配置の変形例であり、隣接コイル間での
クロストークを防いで検出精度を向上させることができ
るようにしたものである。図15(A)においては、各
コイルLα,LA〜LD,Lβの間に磁性体スペーサ3
2が配置されている。これにより、個々のコイルで発生
した磁束の通り道が拡散されずに、個々のコイルの内部
から直近端部(磁性体スペーサ32の箇所)を通り、外
周を通り、直近端部(磁性体スペーサ32の箇所)を通
り、内部に戻るという、図示のΦに示すようなルートを
通ることになる。よって、クロストークを防ぎ、各コイ
ルの外周に対して近接する磁気応答物質11の存在に対
する個々のコイルの応答性(インピーダンス変化)を極
めて良好にし、検出精度を向上させることができる。図
15(A)では隣接コイル間に設ける磁性体スペーサ3
2は1個であるが、図15(B)のように、隣接コイル
間に2個の磁性体スペーサ32a,32bを幾分分離さ
せて配置するようにしてもよい。この場合、コイルのボ
ビンとして鉄心コア30に代えて非磁性体を用いてもよ
い。図15に示された変形のように、磁性体スペーサ3
2,32a,32bによって各コイルを区画すること
は、図14の実施例においても適用可能である。
FIG. 15 shows the coil section 1 in FIG.
This is a modification of the arrangement of each coil of No. 0, in which crosstalk between adjacent coils can be prevented to improve detection accuracy. In FIG. 15A, a magnetic spacer 3 is interposed between the coils Lα, LA to LD, Lβ.
2 are arranged. As a result, the path of the magnetic flux generated in each coil is not diffused but passes from the inside of each coil to the nearest end (the location of the magnetic spacer 32), to the outer periphery, and to the nearest end (the magnetic spacer 32). ) And return to the inside, that is, a route indicated by Φ in the drawing. Therefore, crosstalk can be prevented, the response (impedance change) of each coil to the presence of the magnetically responsive substance 11 close to the outer periphery of each coil can be extremely improved, and the detection accuracy can be improved. In FIG. 15A, a magnetic spacer 3 provided between adjacent coils is used.
Although 2 is one, as shown in FIG. 15B, two magnetic spacers 32a and 32b may be arranged between the adjacent coils with some separation. In this case, a non-magnetic material may be used instead of the iron core 30 as the bobbin of the coil. As in the modification shown in FIG.
The partitioning of each coil by 2, 32a and 32b is also applicable in the embodiment of FIG.

【0046】図16は、本発明に係る位置検出装置の別
の実施例を示す断面図である。磁気応答部材11がコイ
ル部10に侵入していくにつれて、コイルのインダクタ
ンスが漸減するようになっている。図17(A)は図1
6におけるコイル部10と磁気応答物質11との配置を
外観斜視略図によって示すもの、(B)はそのコイル軸
方向断面略図、(C)は該コイル部10の電気回路の一
例を示す図である。図16の構成は、図9(B)や図1
4の例と同様に、磁気応答部材11が中空の円筒形状を
成しており、コイル部10が磁気応答部材11の中空円
筒空間内に入り込むようになっている。
FIG. 16 is a sectional view showing another embodiment of the position detecting device according to the present invention. As the magnetic response member 11 penetrates into the coil section 10, the inductance of the coil gradually decreases. FIG. 17A shows FIG.
6 is a schematic perspective view of the outer appearance of the arrangement of the coil unit 10 and the magnetically responsive substance 11, (B) is a schematic sectional view in the axial direction of the coil, and (C) is a diagram showing an example of an electric circuit of the coil unit 10. . The configuration shown in FIG.
4, the magnetic response member 11 has a hollow cylindrical shape, and the coil portion 10 enters the hollow cylindrical space of the magnetic response member 11.

【0047】図16において、コイル部10は、ボビン
部40に複数のコイル(図示例では4個のコイルLA,
LB,LC,LD)を順次巻設してなり、その外周を非
磁性および非導電性の保護チューブ(若しくはコーテン
グあるいはモールド)41によってカバーしてなるもの
である。保護チューブ41としてはいかなる材質のもの
を用いてもよいが、例えば、絶縁性樹脂からなる熱収縮
チューブを用いると安価である。
In FIG. 16, a coil unit 10 includes a plurality of coils (four coils LA,
LB, LC, LD) are sequentially wound, and the outer periphery is covered with a non-magnetic and non-conductive protective tube (or coating or mold) 41. As the protective tube 41, any material may be used. For example, a heat-shrinkable tube made of an insulating resin is inexpensive.

【0048】ボビン部40は、非磁性の中空筒からな
り、その内部に1又は複数の磁性体棒42が収納されて
いる。磁性体棒42は、コイル部10の全長にわたって
延びており、該コイル部10の全長にわたるインダクタ
ンス値すなわちインピーダンス値を設定する。ボビン部
40内に収納する磁性体棒42の太さあるいは数を適宜
調節することにより、コイル部10の全長にわたるイン
ダクタンス値の設定変更を行うことができる。なお、磁
性体棒42として、その周囲に銅めっき等を施して導電
性被膜を形成したものを用いるとよい。そうすれば、温
度ドリフト特性の補償に役立つ。ボビン部40は、非磁
性であればよく、金属あるいは樹脂等からなっていても
よい。この位置検出装置を適用する装置が大型建設機械
等大きな荷重が加わる用途に使用される場合は、十分な
強度を確保するために金属を用いるのがよい。例えば、
ボビン部40は非磁性のステンレス等を用いて構成す
る。そうでない小型の装置の場合は、樹脂を用いるのが
安価で軽量である。
The bobbin 40 is formed of a non-magnetic hollow cylinder, and houses one or a plurality of magnetic rods 42 therein. The magnetic rod 42 extends over the entire length of the coil unit 10 and sets an inductance value, that is, an impedance value, over the entire length of the coil unit 10. By appropriately adjusting the thickness or the number of the magnetic rods 42 housed in the bobbin section 40, the setting of the inductance value over the entire length of the coil section 10 can be changed. It is preferable to use a magnetic rod 42 having a conductive coating formed by applying copper plating or the like around the magnetic rod 42. This helps to compensate for temperature drift characteristics. The bobbin part 40 may be made of non-magnetic material, and may be made of metal or resin. When a device to which this position detecting device is applied is used for an application to which a large load is applied, such as a large construction machine, it is preferable to use a metal in order to secure sufficient strength. For example,
The bobbin part 40 is formed using non-magnetic stainless steel or the like. In the case of a small device that is not so, the use of resin is inexpensive and lightweight.

【0049】図16の実施例による位置検出動作つき、
図17を参照して説明する。なお、図17では、図示の
便宜上、1本の磁性体棒42のみ図示し、ボビン部40
は図示省略した。コイル部10は、巻数、コイル長等の
性質が同等の4つのコイルLA,LB,LC,LDを、
直線変位方向に沿って順次配列してなる。検出対象の変
位に応じた、コイル部10と磁気応答部材11との相対
的位置関係の変化は、図1の実施例と同様である。すな
わち、検出対象の変位に応じて、図の右方向に磁気応答
部材11が進行するとき、磁気応答部材11の先端11
aが、最初にコイルLAの磁場に侵入し、次に、コイル
LB,LC,LDの順にその磁場に侵入していく。2点
鎖線11’は最後のコイルLDにまで侵入した磁気応答
部材11を示している。4つのコイルLA,LB,L
C,LDに対応する範囲4Kが有効検出範囲となるが、
実際は範囲4Kの両端では精度が落ちるため、その部分
は使用しないものとし、実際の有効検出範囲は4Kより
も少し狭くなる。勿論、有効検出範囲4Kでフルに検出
可能にするには、前記実施例と同様に、前後に補助コイ
ルLα,Lβを設ければよい。
With the position detecting operation according to the embodiment of FIG.
This will be described with reference to FIG. In FIG. 17, only one magnetic rod 42 is shown for convenience of illustration, and the bobbin 40
Are not shown. The coil unit 10 includes four coils LA, LB, LC, and LD having the same properties such as the number of turns and the coil length.
They are arranged sequentially along the direction of linear displacement. The change in the relative positional relationship between the coil unit 10 and the magnetic response member 11 according to the displacement of the detection target is the same as in the embodiment of FIG. That is, when the magnetic response member 11 advances to the right in the drawing according to the displacement of the detection target, the tip 11 of the magnetic response member 11
a first penetrates the magnetic field of the coil LA, and then penetrates the magnetic field in the order of the coils LB, LC, and LD. A two-dot chain line 11 'indicates the magnetic response member 11 that has penetrated to the last coil LD. Four coils LA, LB, L
The range 4K corresponding to C and LD is the effective detection range,
Actually, since the accuracy is lowered at both ends of the range 4K, that portion is not used, and the actual effective detection range is slightly narrower than 4K. Of course, in order to enable full detection in the effective detection range 4K, auxiliary coils Lα and Lβ may be provided before and after as in the previous embodiment.

【0050】各コイルLA,LB,LC,LDはその芯
部に全長にわたって1又は数本の磁性体棒42が挿入さ
れた状態となっており、磁気応答部材11が近接してい
ない限り、そのインダクタンス値は最大である。磁気応
答部材11の各コイルの磁場に対する近接又は侵入の度
合いが増すほど該コイルの自己インダクタンスが減少
し、該磁気応答部材11の端部11aが1つのコイルの
一端から他端まで変位する間で該コイルの両端間電圧が
漸減する。すなわち、磁気応答部材11が磁性体である
場合は、磁性体がコイル外周にかぶさる格好になるた
め、コイル芯部の磁性体コアつまり42にのみ集中して
いた磁束が外側にかぶさった磁気応答部材11の方に漏
洩し、コイルの自己インダクタンスが減少する。また、
磁気応答部材11が導電体である場合は、導電体がコイ
ル外周にかぶさる格好になり、磁界によるうず電流損が
生じ、コイルの自己インダクタンスが減少する。このよ
うに、図16の実施例では、磁気応答部材11として磁
性体と導電体のどちらを用いても、コイル部10に対す
る磁気応答部材11の近接に応じて、コイルの自己イン
ダクタンスが減少する。外周の導電体のうず電流損によ
るインダクタンス減少率の方が、外周の磁性体による磁
束漏洩によるインダクタンス減少率よりも大であるの
で、より好ましい実施態様は磁気応答部材11として導
電体を使用することである。なお、磁気応答部材11と
して導電体は、表皮効果を生ずるものであればよいの
で、薄い層であってよい。その場合は、例えば、中空の
円筒形状の適宜のベース部材(可動体)の円筒空間周壁
に、導電体を配置する(銅めっき等であってもよい)こ
とで磁気応答部材11を形成するとよい。
Each of the coils LA, LB, LC, and LD has one or several magnetic rods 42 inserted into its core over its entire length. The inductance value is maximum. The self-inductance of the coil decreases as the degree of approach or penetration of each coil of the magnetic response member 11 with respect to the magnetic field increases. The voltage across the coil gradually decreases. That is, when the magnetic response member 11 is a magnetic material, the magnetic material covers the outer periphery of the coil. 11 and the self-inductance of the coil decreases. Also,
When the magnetic response member 11 is a conductor, the conductor covers the outer periphery of the coil, causing eddy current loss due to a magnetic field, and reducing the self-inductance of the coil. As described above, in the embodiment of FIG. 16, the self-inductance of the coil decreases in accordance with the proximity of the magnetic response member 11 to the coil unit 10 regardless of whether the magnetic response member 11 is made of a magnetic material or a conductor. Since the inductance reduction rate due to the eddy current loss of the outer conductor is greater than the inductance reduction rate due to magnetic flux leakage due to the outer magnetic body, a more preferred embodiment uses a conductor as the magnetic response member 11. It is. The conductor as the magnetic response member 11 may be a thin layer, as long as it has a skin effect. In that case, for example, the magnetic responsive member 11 may be formed by disposing a conductor on the peripheral wall of the cylindrical space of an appropriate hollow cylindrical base member (movable body) (may be copper plating or the like). .

【0051】図17(C)に示すように、各コイルL
A,LB,LC,LDは、交流電源12から発生される
所定の1相の交流信号(仮にsinωtで示す)によっ
て定電圧又は定電流で励磁される。各コイルLA,L
B,LC,LDの両端間電圧をそれぞれVA,VB,V
C,VDで示すと、このそれぞれの電圧VA,VB,V
C,VDを取り出すために、端子14〜18が設けられ
ている。容易に理解できるように、各コイルLA,L
B,LC,LDは、物理的に切り離された別々のコイル
である必要はなく、一連のコイルの全長を4分割する位
置に中間端子14〜18を設けるだけでよい。すなわ
ち、端子14,15間のコイル部分がコイルLAとな
り、端子15,16間のコイル部分がコイルLB、端子
16,17間のコイル部分がコイルLC、端子17,1
8間のコイル部分がコイルLD、となる。各コイルの出
力電圧VA,VB,VC,VDは、アナログ演算回路2
0及び21に所定の組み合わせで入力され、所定の演算
式に従って加算又は減算されることで、各アナログ演算
回路20及び21から検出対象位置に応じたサイン及び
コサイン関数特性を示す振幅をそれぞれ持つ2つの交流
出力信号sinθsinωt,cosθsinωtが生
成される。
As shown in FIG. 17C, each coil L
A, LB, LC, and LD are excited at a constant voltage or a constant current by a predetermined one-phase AC signal (tentatively indicated by sinωt) generated from the AC power supply 12. Each coil LA, L
V, VB, V
When expressed by C and VD, the respective voltages VA, VB and V
Terminals 14 to 18 are provided for extracting C and VD. As can be easily understood, each coil LA, L
B, LC, and LD need not be separate coils physically separated from each other, but only need to provide the intermediate terminals 14 to 18 at positions where the total length of a series of coils is divided into four. That is, the coil portion between the terminals 14 and 15 becomes the coil LA, the coil portion between the terminals 15 and 16 becomes the coil LB, the coil portion between the terminals 16 and 17 becomes the coil LC, and the terminals 17 and 1
The coil portion between 8 becomes the coil LD. The output voltage VA, VB, VC, VD of each coil is calculated by the analog operation circuit 2
0 and 21 are input in a predetermined combination and added or subtracted in accordance with a predetermined arithmetic expression, so that each of the analog arithmetic circuits 20 and 21 has an amplitude indicating a sine and cosine function characteristic according to the detection target position. The two AC output signals sinθsinωt and cosθsinωt are generated.

【0052】上述のように、磁気応答部材11の各コイ
ルの磁場に対する近接又は侵入の度合いが増すほど該コ
イルの自己インダクタンスが減少し、該磁気応答部材1
1の端部11aが1つのコイルの一端から他端まで変位
する間で該コイルの両端間電圧が漸減する。ここで、複
数のコイルLA,LB,LC,LDが検出対象の変位方
向に沿って順次配列されてなることにより、これらコイ
ルに対する磁気応答部材の位置が、検出対象の変位に応
じて相対的に変位するにつれ、図18(A)に例示する
ように、各コイルの両端間電圧VA,VB,VC,VD
の漸減変化が順番に起こる。図18(A)において、或
るコイルの出力電圧が傾斜している区間において、当該
コイルの一端から他端に向かって磁気応答部材11の端
部11aが変位していることになる。典型的には、磁気
応答部材11の端部11aが或る1つのコイルの一端か
ら他端まで変位する間に生じる該コイルの両端間電圧の
漸減変化カーブは、サイン又はコサイン関数における9
0度の範囲の関数値変化になぞらえることができる。そ
こで、各コイルの出力電圧VA,VB,VC,VDをそ
れぞれ適切に組み合わせて加算及び/又は減算すること
により、検出対象位置に応じたサイン及びコサイン関数
特性を示す振幅をそれぞれ持つ2つの交流出力信号si
nθsinωt及びcosθsinωtを生成すること
ができる。
As described above, as the degree of approach or penetration of each coil of the magnetic response member 11 with respect to the magnetic field increases, the self-inductance of the coil decreases.
While one end 11a is displaced from one end to the other end of one coil, the voltage between both ends of the coil gradually decreases. Here, since the plurality of coils LA, LB, LC, and LD are sequentially arranged along the displacement direction of the detection target, the position of the magnetic response member with respect to these coils is relatively determined according to the displacement of the detection target. As illustrated in FIG. 18A, the voltages VA, VB, VC, and VD across the coils are changed as the displacement occurs.
Gradually decrease in order. In FIG. 18A, in a section where the output voltage of a certain coil is inclined, the end 11a of the magnetic response member 11 is displaced from one end of the coil toward the other end. Typically, the gradual change curve of the voltage across the coil that occurs while the end 11a of the magnetically responsive member 11 is displaced from one end of the coil to the other end is represented by 9 in the sine or cosine function.
It can be compared to a function value change in the range of 0 degrees. Therefore, by adding and / or subtracting the output voltages VA, VB, VC, and VD of each coil in an appropriate combination, two AC outputs each having an amplitude indicating a sine and cosine function characteristic according to the position to be detected. Signal si
nθ sinωt and cos θ sinωt can be generated.

【0053】すなわち、アナログ演算回路20では、コ
イルLA,LB,LC,LDの出力電圧VA,VB,V
C,VDを下記式(7)のように演算することで、図1
8(B)に示すようなサイン関数特性の振幅カーブを示
す交流出力信号を得ることができ、これは、等価的に
「sinθsinωt」で示すことができる。 (VB−VA)−(VD−VC)−Vo …式(7) なお、Voは最少インダクタンス値(磁気応答部材11
が1つのコイルの全体をカバーしたときのインダクタン
ス値)に対応する基準電圧であり、0レベルにオフセッ
トするためのものである。
That is, in the analog operation circuit 20, the output voltages VA, VB, V of the coils LA, LB, LC, LD are output.
By calculating C and VD as shown in the following equation (7), FIG.
An AC output signal showing an amplitude curve of a sine function characteristic as shown in FIG. 8B can be obtained, which can be equivalently represented by “sin θ sin ωt”. (VB-VA)-(VD-VC) -Vo Expression (7) where Vo is the minimum inductance value (magnetic response member 11).
Is a reference voltage corresponding to the inductance value when one coil is entirely covered, and is for offsetting to zero level.

【0054】また、アナログ演算回路21では、コイル
LA,LB,LC,LDの出力電圧VA,VB,VC,
VDを下記式(8)のように演算することで、図18
(B)に示すようなコサイン関数特性の振幅カーブを示
す交流出力信号を得ることができる。これは等価的に
「cosθsinωt」で示すことができる。 VA+(VB−VC)+(Vp−VD)−Vo …式(8) Vpは最大インダクタンス値(磁気応答部材11が1つ
のコイルにまったく近接していないときのインダクタン
ス値)に対応する基準電圧であり、出力電圧VDをオフ
セットするためのものである。なお、温度ドリフトを考
慮すると、各コイルLA〜LDの温度ドリフトと同等の
温度ドリフト特性で各基準電圧Vo,Vpが生成される
ようにするために、適宜のダミーコイルを介在させて各
基準電圧Vo,Vpを生成するのがよい。勿論、他の温
度補償手段を用いてもよい。
In the analog operation circuit 21, the output voltages VA, VB, VC, VC of the coils LA, LB, LC, LD are output.
By calculating VD as in the following equation (8),
An AC output signal showing an amplitude curve of a cosine function characteristic as shown in (B) can be obtained. This can be equivalently represented by “cos θ sin ωt”. VA + (VB−VC) + (Vp−VD) −Vo Equation (8) Vp is a reference voltage corresponding to the maximum inductance value (the inductance value when the magnetic response member 11 is not very close to one coil). Yes, to offset the output voltage VD. In consideration of the temperature drift, in order to generate each of the reference voltages Vo and Vp with the same temperature drift characteristics as the temperature drift of each of the coils LA to LD, each of the reference voltages Vo and Vp is interposed with an appropriate dummy coil. Vo and Vp are preferably generated. Of course, other temperature compensation means may be used.

【0055】各交流出力信号の振幅成分であるサイン及
びコサイン関数における位相角θは、検出対象位置に対
応しており、90度の範囲の位相角θが、1個のコイル
の長さKに対応している。従って、4Kの長さの有効検
出範囲は、位相角θの0度から360度までの範囲に対
応している。よって、この位相角θを検出することによ
り、4Kの長さの範囲における検出対象位置をアブソリ
ュートで検出することができる。サイン及びコサイン関
数特性の交流出力信号sinθsinωt及びcosθ
sinωtにおける振幅関数sinθ及びcosθの位
相成分θを、前述と同様に、位相検出回路(若しくは振
幅位相変換手段)22で計測することで、検出対象位置
をアブソリュートで検出することができる。
The phase angle θ in the sine and cosine functions, which is the amplitude component of each AC output signal, corresponds to the position to be detected, and the phase angle θ in the range of 90 degrees corresponds to the length K of one coil. Yes, it is. Accordingly, the effective detection range having a length of 4K corresponds to the range of 0 to 360 degrees of the phase angle θ. Therefore, by detecting the phase angle θ, the detection target position in the range of the length of 4K can be absolutely detected. AC output signals sinθsinωt and cosθ of sine and cosine function characteristics
By measuring the phase components θ of the amplitude functions sin θ and cos θ in sin ωt by the phase detection circuit (or amplitude phase conversion means) 22 in the same manner as described above, the detection target position can be absolutely detected.

【0056】ここで、図16の実施例における温度特性
の補償について説明すると、温度に応じて各コイルのイ
ンピーダンスが変化し、その出力電圧VA,VB,V
C,VDも変動する。例えば、図2の場合と同様に、図
18(A)で実線のカーブに対して破線で示すように各
電圧が一方向に増加または減少変動するが、これらを加
減算合成したサイン及びコサイン関数特性の交流出力信
号sinθsinωt及びcosθsinωtにおいて
は、図18(B)で実線のカーブに対して破線で示すよ
うに正負両方向の振幅変化として表れるので、それぞれ
のサイン及びコサイン関数における位相角θに対して影
響を及ぼさず、温度ドリフト特性の補償がされているこ
ととなり、精度のよい位置検出が期待できる。さらに、
前述のように、コイル部10の磁性体コアに相当する磁
性体棒42の外周に銅めっき等を施して導電体被膜を形
成することにより、温度補償を行うことができる。すな
わち、この磁性体棒42の表面の導電体被膜はそこに生
じるうず電流損によって磁気回路のインダクタンスを減
少させるものであるが、例えば温度上昇時に、各コイル
のインピーダンスが上昇するとき(これは本来、自己イ
ンダクタンスの減少を招くが)、導電体被膜のうず電流
損が減少して相対的に磁気回路のインダクタンスを上昇
させ、コイルのインダクタンスの温度ドリフトを補償す
る。同様の理由で、ボビン部40の非磁性金属として多
少なりとも導電性を持つものを用いると、同様の温度ド
リフト補償効果が期待できる。
Here, the compensation of the temperature characteristic in the embodiment of FIG. 16 will be described. The impedance of each coil changes according to the temperature, and the output voltages VA, VB, V
C and VD also fluctuate. For example, similarly to the case of FIG. 2, each voltage increases or decreases in one direction as shown by a broken line with respect to a solid curve in FIG. 18A, but the sine and cosine function characteristics obtained by adding and subtracting these voltages are combined. Since the AC output signals sinθsinωt and cosθsinωt of FIG. 18 show as amplitude changes in both positive and negative directions as shown by a broken line with respect to a solid curve in FIG. And the temperature drift characteristic is compensated for, and accurate position detection can be expected. further,
As described above, by performing copper plating or the like on the outer periphery of the magnetic rod 42 corresponding to the magnetic core of the coil section 10 to form a conductor coating, temperature compensation can be performed. That is, the conductive coating on the surface of the magnetic rod 42 reduces the inductance of the magnetic circuit due to the eddy current loss generated therein. For example, when the temperature of the coil rises when the impedance of each coil increases (this is originally Although the self-inductance decreases, the eddy current loss of the conductive film decreases, thereby relatively increasing the inductance of the magnetic circuit and compensating for the temperature drift of the inductance of the coil. For the same reason, the same temperature drift compensation effect can be expected by using a nonmagnetic metal having some degree of conductivity as the nonmagnetic metal of the bobbin portion 40.

【0057】更に、上記各実施例においては、サイン及
びコサイン関数の振幅特性を持つ2つの出力交流信号s
inθsinωt及びcosθsinωtを生成する例
(いわばレゾルバタイプの2相出力を生ずる例)につい
て説明したが、これに限らず、所定位相ずれを示す3以
上の三角関数の振幅特性を持つ3以上の出力交流信号
(例えば、sinθ・sinωt、sin(θ−120
°)・sinωt及びsin(θ−240°)・sin
ωt)を出力するように構成してもよい。なお、配置す
るコイルLA〜LDの数は4以上であってもよい。
Further, in each of the above embodiments, two output AC signals s having amplitude characteristics of sine and cosine functions are provided.
An example of generating inθsinωt and cosθsinωt (in other words, an example of generating a resolver-type two-phase output) has been described. However, the present invention is not limited to this, and three or more output AC signals having three or more trigonometric amplitude characteristics indicating a predetermined phase shift. (For example, sin θ · sin ωt, sin (θ−120
°) · sinωt and sin (θ-240 °) · sin
ωt) may be output. The number of coils LA to LD to be arranged may be four or more.

【0058】また、図19に示すように、コイルLα,
LA〜LD,Lβのグループと別のコイルLα’,L
A’〜LD’,Lβ’のグループ(更に多くのコイルグ
ループがあってもよい)とを所定距離dだけずらして並
列配置し、両グループをカバーするような幅を磁気応答
部材11が持っているように構成してもよい。各グルー
プのコイルはすべて同相の交流信号(例えばsinω
t)によって励磁される。このずれdが90度未満の適
宜の位相差に対応することなり、これらの各コイルの出
力電圧を適宜加算及び/又は減算して組み合わせること
により、例えば、sinθ・sinωtとsin(θ−
120°)・sinωt及びsin(θ−240°)・
sinωtのように、90度以外の位相差を持つ複数の
三角関数(サインとコサイン以外の関係の三角関数)に
従う振幅を示す複数の交流出力信号を生成することがで
きる。
As shown in FIG. 19, the coils Lα,
A group of LA to LD, Lβ and another coil Lα ′, L
The groups A ′ to LD ′ and Lβ ′ (there may be more coil groups) are arranged side by side by shifting by a predetermined distance d, and the magnetic responsive member 11 has a width that covers both groups. May be configured. The coils in each group are all in-phase AC signals (eg, sinω
Excited by t). This shift d corresponds to an appropriate phase difference of less than 90 degrees, and by appropriately adding and / or subtracting the output voltages of these coils and combining them, for example, sin θ · sin ωt and sin (θ−
120 °) sin ωt and sin (θ-240 °)
As in the case of sinωt, it is possible to generate a plurality of AC output signals indicating amplitudes according to a plurality of trigonometric functions having a phase difference other than 90 degrees (trigonometric functions having a relationship other than sine and cosine).

【0059】上記各実施例において、磁気応答部材は、
ロッドや板等の基材の表面にめっき等の表面加工技術に
よって、所定のパターンで形成されたものであってもよ
い。図20は、その一例を略示するもので、(A)は概
略斜視図、(B)ロッド基材とコイルを横断面にて示す
図、(C)はロッド基材の表面に形成された磁気応答部
材のパターンの一例を示す展開図、である。例えばシリ
ンダピストンロッドのようなロッド状の基材66の表面
において漸増又は漸減する三角形のような所定形状のパ
ターンで、異なる2つの磁気応答部材11a,11bが
形成配置される。磁気応答部材11a,11bと基材6
6の材質の磁気的性質は異なる。例えば、基材66が鉄
のような磁性体の場合、磁気応答部材11a,11bは
銅のような非磁性の良導電体からなる。あるいは磁気応
答部材11a,11bが鉄のような磁性体の場合、基材
66は非磁性体からなるか、あるいは磁性体であっても
凸部として形成された磁気応答部材11a,11bに対
して、凹みとして形成されたものからなる。
In each of the above embodiments, the magnetic responsive member
It may be formed in a predetermined pattern on the surface of a substrate such as a rod or a plate by a surface processing technique such as plating. FIGS. 20A and 20B schematically show an example, in which FIG. 20A is a schematic perspective view, FIG. 20B is a diagram showing a rod base and a coil in a cross section, and FIG. 20C is formed on the surface of the rod base. FIG. 4 is a development view showing an example of a pattern of a magnetic response member. For example, two different magnetically responsive members 11a and 11b are formed and arranged in a predetermined shape pattern such as a triangle gradually increasing or decreasing on the surface of a rod-shaped substrate 66 such as a cylinder piston rod. Magnetic response members 11a and 11b and base material 6
The materials 6 have different magnetic properties. For example, when the base material 66 is a magnetic material such as iron, the magnetic response members 11a and 11b are made of a nonmagnetic good conductor such as copper. Alternatively, when the magnetic response members 11a and 11b are made of a magnetic material such as iron, the base material 66 is made of a non-magnetic material, or even if it is a magnetic material, the base material 66 is formed as a convex portion. , Formed as recesses.

【0060】コイル部10では各パターンに対応して個
別にコイルL1,L2が設けられる。コイル部10は、
全体としてリング状であって、そのリング内にロッド状
の基材66をその軸方向に直線移動可能に挿入してい
る。コイル部10におけるリングの半円部分に第1コイ
ルL1が配置され、もう一方の半円部分に第2コイルL
2が配置される。磁気応答部材11a,11bは2つの
パターンからなっており、第1のパターン11aは図に
おいて、左から右に向かって漸増する三角形状を成して
おり、第2のパターン11bはそれとは逆に左から右に
向かって漸減する逆三角形状を成している。第1コイル
L1はパターン11aの配置領域をカバーしており、第
2コイルL2はパターン11bの配置領域をカバーして
いる。基材66に設けられた磁気応答部材11a,11
bの漸増又は漸減のパターンの範囲Kが検出可能範囲K
に対応する。すなわち、検出対象の変位に応じてロッド
状の基材66が変位すると、各コイルL1,L2に対応
する磁気応答部材11a,11bの位置が変化し、該各
コイルL1,L2に対応している磁気応答部材11a,
11b面積に応じた自己インダクタンスすなわちインピ
ーダンスが各コイルL1,L2に生じ、検出対象位置に
対応する出力電圧Va,Vbが各コイルL1,L2から
得られる。
In the coil section 10, coils L1 and L2 are individually provided corresponding to each pattern. The coil unit 10
It is a ring as a whole, and a rod-shaped substrate 66 is inserted into the ring so as to be linearly movable in the axial direction. The first coil L1 is disposed in a semicircular portion of the ring in the coil portion 10, and the second coil L1 is disposed in the other semicircular portion.
2 are arranged. The magnetic response members 11a and 11b are composed of two patterns, the first pattern 11a has a triangular shape that gradually increases from left to right in the figure, and the second pattern 11b has the opposite shape. It has an inverted triangular shape that gradually decreases from left to right. The first coil L1 covers the arrangement area of the pattern 11a, and the second coil L2 covers the arrangement area of the pattern 11b. Magnetic response members 11a, 11 provided on the base material 66
The range K of the pattern of gradually increasing or decreasing b is the detectable range K
Corresponding to That is, when the rod-shaped substrate 66 is displaced in accordance with the displacement of the detection target, the positions of the magnetic responsive members 11a and 11b corresponding to the coils L1 and L2 change, and correspond to the coils L1 and L2. The magnetic response members 11a,
11b, self-inductance, that is, impedance is generated in each coil L1, L2, and output voltages Va, Vb corresponding to the detection target position are obtained from each coil L1, L2.

【0061】図21の(a)は、図20の各コイルL
1,L2に関連する電気回路図、(b)及び(c)はそ
の検出動作説明図である。各コイルL1,L2の出力電
圧Va,Vbの特性は、図21(b)に示すように逆特
性である。よってこれら出力電圧Va,Vbの変化は、
サイン関数又はコサイン関数における90度未満の適宜
の範囲の関数値変化になぞらえることができる。よって
これら出力電圧Va,Vbを適当なアナログバッファ回
路100を介して取り出すことにより、図21(c)に
示すように、検出対象位置に応じたサイン及びコサイン
関数特性を示す振幅をそれぞれ持つ2つの交流出力信号
(典型的にはsinθsinωt及びcosθsinω
t)を生成することができる。
FIG. 21A shows each coil L in FIG.
FIGS. 1B and 1C are electric circuit diagrams relating to L2, and FIGS. The characteristics of the output voltages Va and Vb of the coils L1 and L2 are inverse characteristics as shown in FIG. Therefore, these changes in the output voltages Va and Vb are
It can be compared to a function value change in an appropriate range of less than 90 degrees in the sine function or the cosine function. Therefore, by taking out these output voltages Va and Vb through an appropriate analog buffer circuit 100, as shown in FIG. AC output signals (typically sin θ sin ωt and cos θ sin ω
t) can be generated.

【0062】図22にコイル構成の変更例を示す。同図
(a)は斜視図、(b)は各コイルと磁気応答部材パタ
ーンの対応関係を示す展開図である。この場合は、コイ
ルの中心空間内に磁気応答部材11a,11bを配置し
たロッド状基材66にが侵入する構成になっており、コ
イルの内部磁束の向きはロッドの軸方向つまり検出対象
の直線変位方向を指向している。パターン11aに対応
するコイルL1及びパターン11bに対応するコイルL
2は、巻数、コイル長等の性質が同等の2つのコイルを
隣接配置してなるものである。各コイルの内周の半面
(ほぼ180度の範囲)には、例えば銅等の良導電体で
マスキングMA,MBを施す。これによりマスキングが
施されていない半面においてのみ対応している磁気応答
部11a,11bの対応面積に応じた出力電圧が各コイ
ルL1,L2から生じることになる。コイルL1におけ
るマスキングMAはパターン11bに対応する半面に施
されており、コイルL1はパターン11bに応答せず、
パターン11aにのみ応答する。コイルL2におけるマ
スキングMBはパターン11aに対応する半面に施され
ており、コイルL2はパターン11aに応答せず、パタ
ーン11bにのみ応答する。よって、パターン11aの
コイル対応面積の漸減に対応してコイルL1からの出力
電圧が漸増し、パターン11bのコイル対応面積の漸増
に対応してコイルL2からの出力電圧が漸減し、前述と
同様に図21のように検出動作を行うことができる。
FIG. 22 shows a modified example of the coil configuration. FIG. 3A is a perspective view, and FIG. 3B is a developed view showing a correspondence relationship between each coil and a magnetic response member pattern. In this case, the rod-shaped base material 66 in which the magnetic response members 11a and 11b are arranged penetrates into the center space of the coil, and the direction of the internal magnetic flux of the coil is the axial direction of the rod, that is, the straight line to be detected. It is oriented in the direction of displacement. Coil L1 corresponding to pattern 11a and coil L corresponding to pattern 11b
No. 2 is obtained by arranging two coils having the same properties such as the number of turns and the coil length adjacently. Masking MA, MB is performed on a half surface (in the range of approximately 180 degrees) of the inner circumference of each coil with a good conductor such as copper. As a result, an output voltage is generated from each of the coils L1 and L2 in accordance with the corresponding area of the magnetic response units 11a and 11b corresponding only to the half surface that is not masked. The masking MA in the coil L1 is applied to the half surface corresponding to the pattern 11b, and the coil L1 does not respond to the pattern 11b,
Responds only to pattern 11a. The masking MB in the coil L2 is applied to the half surface corresponding to the pattern 11a, and the coil L2 does not respond to the pattern 11a, but responds only to the pattern 11b. Therefore, the output voltage from the coil L1 gradually increases in accordance with the gradual decrease in the coil-corresponding area of the pattern 11a, and the output voltage from the coil L2 gradually decreases in accordance with the gradual increase in the coil-corresponding area in the pattern 11b. The detection operation can be performed as shown in FIG.

【0063】図23は、0度から180度までの位相変
化を生じさせることができる実施例を示す。図23
(a)はロッド状基材66の表面における磁気応答部材
11a〜11fのパターン配置例を示す展開図である。
磁気応答部材は6つのパターン11a,11b,11
c,11d,11e,11fからなり、これらをピスト
ンロッド4の側面を円周方向に6分割した範囲に対応し
て並列的に配置してなる。パターン11a,11c及び
11eは互いに共通なパターンであり、パターン11
b,11d及び11fも互いに共通なパターンである。
パターン11a,11c及び11eは、同図(a)にお
いてロッド状基材66の長さ方向の左半分の区間で、左
から右に向かって、磁気応答部材の面積が漸減し、右半
分の区間では磁気応答部材を有さないパターンである。
パターン11b,11d及び11fは、同図(a)にお
いてロッド状基材66の長さ方向の右半分の区間で、左
から右に向かって、磁気応答部の面積が漸減し、左半分
の区間では全面が磁気応答部材からなるパターンであ
る。全体としてリング状のコイル部10は各パターン1
1a,11b,11c,11d,11e,11fにそれ
ぞれ対応するコイルL1,L2,L3,L4,L5,L
6を含んでおり、リングの円周方向を6分割した略各6
0度の範囲にそれぞれ対応するように配置されている。
FIG. 23 shows an embodiment capable of causing a phase change from 0 degrees to 180 degrees. FIG.
(A) is a development view showing a pattern arrangement example of the magnetic response members 11a to 11f on the surface of the rod-shaped substrate 66.
The magnetic response member has six patterns 11a, 11b, 11
c, 11d, 11e, and 11f, which are arranged in parallel corresponding to a range obtained by dividing the side surface of the piston rod 4 into six in the circumferential direction. The patterns 11a, 11c and 11e are patterns common to each other.
b, 11d and 11f are also common patterns.
In the pattern 11a, 11c and 11e, the area of the magnetic responsive member gradually decreases from left to right in the left half of the length of the rod-shaped base material 66 in FIG. Is a pattern having no magnetic response member.
In the pattern 11b, 11d and 11f, the area of the magnetic response part gradually decreases from left to right in the right half section in the length direction of the rod-shaped base material 66 in FIG. In the figure, the entire surface is a pattern made of a magnetic response member. The ring-shaped coil portion 10 as a whole is
Coils L1, L2, L3, L4, L5, L corresponding to 1a, 11b, 11c, 11d, 11e, 11f, respectively.
6, each of which is obtained by dividing the circumferential direction of the ring into six.
They are arranged so as to correspond to the range of 0 degrees.

【0064】矢印x方向へロッド状基材66が変位する
と、そのストロークのほぼ前半の区間において、パター
ン11b,11d,11fとそれに対応するコイルL
2,L4,L6との対応面積が漸増し、各コイルL2,
L4,L6の出力電圧V2,V4,V6が漸減変化す
る。この前半区間では、他のパターン11a,11c,
11eに対応するコイルL1,L3,L5の出力電圧V
1,V3,V5は、磁気応答部材(例えば導電体)がな
いため、最大レベルを維持する。漸減変化パターンがそ
れぞれ共通である出力電圧V1,V3及びV5さらに基
材66が変位すると、そのストロークのほぼ後半の区間
において、パターン11a,11c,11eとそれに対
応するコイルL1,L3,L5との対応面積が漸増し、
各コイルL1,L3,L5の出力電圧V1,V3,V5
が漸減変化する。この後半区間では、他のパターン11
b,11d,11fに対応するコイルL2,L4,L6
の出力電圧V2,V4,V6は、磁気応答部材(例えば
導電体)が常に存在するため、最小レベルを維持する。
変化パターンがそれぞれ共通である出力電圧V1,V3
及びV5は図23(b)における平均化回路102で加
算合成され、出力VAを得る。また出力電圧V2,V4
及びV6も平均化回路102で加算合成され、出力VB
を得る。各合成出力VA、VBの一例を図24(a)に
示す。このように第一の共通パターン11a,11c,
11eと第二の共通パターン11b,11d,11fと
を交互に配置し、それぞれの出力を加算合成した理由
は、ロッド状基材66の回転、軸芯ずれの悪影響を受け
ないようにするためである。
When the rod-shaped base material 66 is displaced in the direction of the arrow x, the patterns 11b, 11d, 11f and the coils
2, L4, L6, the corresponding area gradually increases, and each coil L2,
The output voltages V2, V4, V6 of L4, L6 gradually decrease. In this first half section, the other patterns 11a, 11c,
Output voltage V of coils L1, L3, L5 corresponding to 11e
1, V3 and V5 maintain the maximum level because there is no magnetic response member (for example, a conductor). When the output voltages V1, V3, and V5, each of which has a common gradual change pattern, are further displaced, the pattern 11a, 11c, 11e and the coil L1, L3, L5 corresponding to the pattern 11a, 11c, 11e are substantially displaced in the latter half of the stroke. The corresponding area gradually increases,
The output voltages V1, V3, V5 of the coils L1, L3, L5
Changes gradually. In this latter half section, other patterns 11
coils L2, L4, L6 corresponding to b, 11d, 11f
Output voltages V2, V4, and V6 maintain a minimum level because a magnetically responsive member (for example, a conductor) is always present.
Output voltages V1 and V3 each having a common change pattern
And V5 are added and synthesized by the averaging circuit 102 in FIG. 23B to obtain an output VA. The output voltages V2 and V4
And V6 are also added and synthesized by the averaging circuit 102, and the output VB
Get. FIG. 24A shows an example of the combined outputs VA and VB. Thus, the first common patterns 11a, 11c,
The reason why 11e and the second common patterns 11b, 11d, and 11f are alternately arranged and their outputs are added and synthesized is to prevent the adverse effects of the rotation of the rod-shaped base material 66 and the axial misalignment. is there.

【0065】図5の例と同様に、コイル出力電圧の最小
電圧をVo、最大電圧をVNとすると、これに対応する
定電圧VN+Voを定電圧発生回路27から、図24
(a)に示すように、発生させる。出力電圧VAとVB
の加算値から該定電圧VN+Voを減算すると、得られ
る電圧「VA+VB−VN−Vo」は、図24(b)に
示すように、ほぼ0度から180度範囲内に納まる範囲
のコサイン関数特性になぞらえることができる。一方、
電圧VAからVBを減算すると、得られる電圧「VA−
VB」は、同図(b)に示すように、ほぼ0度から18
0度範囲内に納まる範囲のサイン関数特性になぞらえる
ことができる。図23(b)の各演算回路25,26,
28は、図5(A)の同一符号の回路と同一の演算機能
を果たす。よって、前述の図5の例と同様な検出動作を
行うことができる。
As in the example of FIG. 5, assuming that the minimum voltage of the coil output voltage is Vo and the maximum voltage is VN, the constant voltage VN + Vo corresponding to this is supplied from the constant voltage generation circuit 27 to the FIG.
As shown in FIG. Output voltage VA and VB
When the constant voltage VN + Vo is subtracted from the sum of the above, the obtained voltage “VA + VB−VN−Vo” has a cosine function characteristic in a range of approximately 0 ° to 180 ° as shown in FIG. Can be compared. on the other hand,
When VB is subtracted from voltage VA, the resulting voltage “VA−
VB ”, as shown in FIG.
It can be compared to a sine function characteristic within the range of 0 degrees. Each of the arithmetic circuits 25 and 26 in FIG.
28 performs the same arithmetic function as the circuit of the same reference numeral in FIG. Therefore, the same detection operation as in the example of FIG. 5 can be performed.

【0066】図25は、ほぼ0度から360度までのフ
ルの位相変化を実現できる例を示す。図25(A)は磁
気応答部材11によって基材66上に形成される4系列
の異なるパターン11a,11b,11c,11dを示
す展開図である。各パターン11a〜11dは、ロッド
状の基材66の側面を円周方向に4分割した範囲に対応
して配置される。説明の便宜上、同図において、ロッド
状の基材66を長さ方向に4分割し、4分の1の各区間
をそれぞれP1,P2,P3,P4と称する。例えばパ
ターン11aは、図において左から右に向かって、P1
区間で面積が漸増する三角形状のパターンを成し、P4
区間で面積は漸減する三角形状のパターンを成し、P2
及びP3区間では全域が磁気応答部材11からなる。他
のパターンは図示の通り順次異なっている。
FIG. 25 shows an example in which a full phase change from approximately 0 degrees to 360 degrees can be realized. FIG. 25A is a developed view showing four different patterns 11a, 11b, 11c, and 11d formed on the base material 66 by the magnetic response member 11. FIG. Each of the patterns 11a to 11d is arranged corresponding to a range obtained by dividing the side surface of the rod-shaped base material 66 into four parts in the circumferential direction. For convenience of explanation, in the same drawing, the rod-shaped base material 66 is divided into four in the length direction, and each quarter section is referred to as P1, P2, P3, and P4, respectively. For example, the pattern 11a is P1 from left to right in the figure.
Form a triangular pattern in which the area gradually increases in the section, P4
The area has a triangular pattern in which the area gradually decreases, and P2
In the section P3 and P3, the entire area is made up of the magnetic response member 11. Other patterns are different sequentially as shown.

【0067】図25(B)は横軸方向の検出対象位置に
対する各コイルL1〜L4の出力電圧V1〜V4の漸増
及び漸減変化を示す。図25(D)は各コイルL1〜L
4に関連する電気回路図であり、アナログ演算回路10
1で「V1−V3」なる演算と「V2−V4」なる演算
を行う。図25(C)は演算結果として得られる出力信
号を示すグラフである。出力電圧V1からV3を減算し
て得られる電圧「V1−V3」は、ほぼ0度から360
度範囲内に納まる範囲のコサイン関数特性になぞらえる
ことができる。一方、電圧V2からV4を減算して得ら
れる電圧「V2−V4」は、ほぼ0度から360度範囲
内に納まる範囲のサイン関数特性になぞらえることがで
きる。よって、図25(C)に示すような、ほぼ360
度の範囲にわたるサイン関及びコサイン関数特性の交流
出力信号(典型的にはsinθsinωtとcosθs
inωt)に相当する信号を生成することができる。
FIG. 25B shows the gradual increase and decrease of the output voltages V1 to V4 of the coils L1 to L4 with respect to the position to be detected in the horizontal axis direction. FIG. 25D shows each of the coils L1 to L
4 is an electric circuit diagram related to FIG.
In step 1, the calculation “V1-V3” and the calculation “V2-V4” are performed. FIG. 25C is a graph showing an output signal obtained as a calculation result. The voltage “V1−V3” obtained by subtracting V3 from the output voltage V1 is approximately 0 ° to 360 °.
It can be compared to the cosine function characteristic within the range of degrees. On the other hand, the voltage “V2−V4” obtained by subtracting V4 from voltage V2 can be compared to a sine function characteristic within a range of approximately 0 ° to 360 °. Therefore, as shown in FIG.
AC output signals of sine and cosine function characteristics over a range of degrees (typically sin θ sin ωt and cos θs
inωt).

【0068】上記各実施例において、基材66は、ロッ
ド状のものに限らず、平板状であってもい。その場合
は、板面上に形成された磁気応答部材11a,11b,
…に対向するようにコイルL1,L2,…が配置され
る。
In each of the above embodiments, the base material 66 is not limited to the rod shape but may be a flat shape. In that case, the magnetic responsive members 11a, 11b,
Are arranged so as to face each other.

【0069】更に、本発明の変形例として、例えば、図
1(C)において、一方のアナログ演算回路20のみを
用いて1つの交流出力信号sinθ・sinωtのみを
生成するようにしてもよい。その場合は、位相検出回路
22は用いずに、1つの交流出力信号sinθ・sin
ωtの振幅電圧レベルから位置検出データを得るように
構成することになる。この場合でも、2次コイルを省略
した簡素な位置検出装置を提供することができる。
Further, as a modified example of the present invention, for example, in FIG. 1C, only one of the analog operation circuits 20 may be used to generate only one AC output signal sinθ · sinωt. In that case, one AC output signal sinθ · sin is used without using the phase detection circuit 22.
The configuration is such that the position detection data is obtained from the amplitude voltage level of ωt. Even in this case, it is possible to provide a simple position detecting device in which the secondary coil is omitted.

【0070】なお、上記変形例のような1つの交流出力
信号sinθ・sinωtのみを生成する位置検出装置
を、図19のように2個併設すると、公知の位相シフト
型位置検出原理に従う検出装置を構成することもでき
る。すなわち、公知の位相シフト型位置検出原理に従う
検出装置では、2相交流信号(例えばsinωtとco
sωt)を用いて複数相の1次コイルを励磁し、各相の
2次コイルの合成出力信号として、位置に対応する位相
角θだけ位相シフトした出力交流信号(例えばsin
(ωt+θ))を得るようにしている。そのような位相
シフト型位置検出原理を採用する検出装置において、本
発明のアイデアを適用してもよい。そのためには、図1
4の例のように、2つのコイルグループを並列配置し、
各グループ毎に位相の異なる交流信号(例えばsinω
tとcosωt)によってそれぞれ該グループ内のコイ
ルを共通に励磁し、一方のコイルグループでcosθs
inωtを形成し、他方のコイルグループでsinθc
osωtを形成するようにし、両出力を加算又は減算す
ればよい。
When two position detecting devices for generating only one AC output signal sinθ · sinωt as in the above-described modified example are provided side by side as shown in FIG. It can also be configured. That is, in a detection device according to a known phase shift type position detection principle, a two-phase AC signal (for example, sinωt and co
sωt) to excite the primary coils of a plurality of phases, and as a combined output signal of the secondary coils of each phase, an output AC signal (for example, sin
(Ωt + θ)). The idea of the present invention may be applied to a detection device employing such a phase shift type position detection principle. For that, Figure 1
As in the example of 4, two coil groups are arranged in parallel,
AC signals having different phases for each group (for example, sinω
t and cosωt) to excite the coils in each group in common, and in one coil group cos θs
inωt, and sin θc
osωt is formed, and both outputs may be added or subtracted.

【0071】上記各実施例において、磁気応答部材11
の方を固定し、コイル部10の方を検出対象の変位に応
じて移動させるようにしてもよいのは勿論である。な
お、この発明において、コイルに生じる電圧若しくはコ
イルの端子間電圧とは、必ずしも電圧検出タイプの回路
構成に限定されるものではなく、広義に解釈されるべき
であり、電流検出タイプの回路構成を採用するものも範
囲に含まれる。要するにコイルのインピーダンス変化に
応じたアナログ電圧または電流を生じ、これを検出する
ことのできる回路構成であればよい。
In each of the above embodiments, the magnetic responsive member 11
Of course, may be fixed, and the coil unit 10 may be moved in accordance with the displacement of the detection target. In the present invention, the voltage generated in the coil or the voltage between the terminals of the coil is not necessarily limited to the voltage detection type circuit configuration, and should be interpreted in a broad sense. What is adopted is also included in the scope. In short, any circuit configuration that can generate an analog voltage or current according to a change in coil impedance and detect the analog voltage or current can be used.

【0072】[0072]

【発明の効果】以上のとおり、この発明によれば、1次
コイルのみを設ければよく、2次コイルは不要であるた
め、小型かつシンプルな構造の位置検出装置を提供する
ことができる。また、複数のコイル区間を検出対象の変
位方向に沿って順次配列してなり、磁気応答部材が1つ
のコイル区間の一端から他端まで変位する間で該コイル
の両端間電圧が漸増(又は漸減)する特性の変化が、各
コイル区間毎に順番に起こるので、各コイル区間の電圧
をそれぞれ取り出してそれらを加算及び/又は減算して
組合わせることにより、検出対象位置に応じて所定の周
期関数特性に従う振幅をそれぞれ示す複数の交流出力信
号(例えばサイン及びコサイン関数特性に従う振幅をそ
れぞれ示す2つの交流出力信号)を容易に生成すること
ができ、利用可能な位相角範囲を広くとることができ
る。更に、これら複数の交流出力信号における振幅値の
相関関係から該振幅値を規定する所定周期関数(例えば
サイン及びコサイン関数)における位相値を検出するこ
とで、検出対象の変位が微小でも高分解能での位置検出
が可能である。
As described above, according to the present invention, only the primary coil needs to be provided, and the secondary coil is not required. Therefore, it is possible to provide a position detecting device having a small and simple structure. Also, a plurality of coil sections are sequentially arranged along the displacement direction of the detection target, and the voltage between both ends of the coil gradually increases (or gradually decreases) while the magnetic response member is displaced from one end to the other end of one coil section. Since the characteristic changes occur sequentially in each coil section, the voltage of each coil section is taken out, added and / or subtracted and combined to obtain a predetermined periodic function according to the position to be detected. A plurality of AC output signals each indicating an amplitude according to the characteristic (for example, two AC output signals each indicating an amplitude according to the sine and cosine function characteristics) can be easily generated, and the usable phase angle range can be widened. . Further, by detecting a phase value in a predetermined periodic function (for example, a sine and cosine function) that defines the amplitude value from the correlation between the amplitude values of the plurality of AC output signals, even if the displacement of the detection target is minute, high resolution is obtained. Can be detected.

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

【図1】 本発明に係る位置検出装置の一実施例を示す
もので、(A)は外観略図、(B)はコイル軸方向の断
面図、(C)はコイル部に関連する電気回路図。
FIGS. 1A and 1B show an embodiment of a position detecting device according to the present invention, in which FIG. 1A is a schematic diagram of an external appearance, FIG. 1B is a cross-sectional view in a coil axis direction, and FIG. .

【図2】 図1の位置検出装置の検出動作説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram of a detection operation of the position detection device of FIG.

【図3】 本発明に係る位置検出装置の別の実施例を示
す、コイル部に関連する電気回路図。
FIG. 3 is an electric circuit diagram related to a coil unit, showing another embodiment of the position detecting device according to the present invention.

【図4】 本発明に係る位置検出装置の更に別の実施例
を示す、コイル部に関連する電気回路図。
FIG. 4 is an electric circuit diagram related to a coil unit, showing still another embodiment of the position detecting device according to the present invention.

【図5】 本発明に係る位置検出装置の更なる他の実施
例を示すもので、(A)はコイル部に関連する電気回路
図、(B)は各コイルの出力例を示す図、(C)は各コ
イル出力の演算合成例を示す図。
FIGS. 5A and 5B show still another embodiment of the position detecting device according to the present invention, wherein FIG. 5A is an electric circuit diagram relating to a coil unit, FIG. (C) is a diagram showing an example of calculation and synthesis of each coil output.

【図6】 本発明に係る位置検出装置の他の実施例を示
すもので、(A)はコイル部に関連する電気回路図、
(B)はコイルの出力例を示す図、(C)はコイル出力
に基づく検出原理を説明するための図。
6A and 6B show another embodiment of the position detecting device according to the present invention, wherein FIG. 6A is an electric circuit diagram relating to a coil unit,
(B) is a diagram showing an example of coil output, and (C) is a diagram for explaining a detection principle based on the coil output.

【図7】 本発明に係る位置検出装置の更に他の実施例
を示すもので、(A)はコイル部に関連する電気回路
図、(B)は各コイルの出力例を示す図、(C)は各コ
イル出力の演算合成例を示す図、(D)は演算合成出力
に基づく検出原理を説明するための図、(E)はコイル
接続の変更例を示す回路図。
7A and 7B show still another embodiment of the position detecting device according to the present invention, wherein FIG. 7A is an electric circuit diagram related to a coil unit, FIG. 7B is a diagram showing an output example of each coil, and FIG. FIG. 3D is a diagram showing an example of arithmetic synthesis of coil outputs, FIG. 2D is a diagram for explaining a detection principle based on arithmetically synthesized outputs, and FIG. 2E is a circuit diagram showing a modified example of coil connection.

【図8】 本発明各実施例におけるコイル配置の変形例
を示す略図。
FIG. 8 is a schematic diagram showing a modification of the coil arrangement in each embodiment of the present invention.

【図9】 (A)は、本発明における磁気応答部材とコ
イルとの配置の変形例を示す断面略図、(B)は、同じ
く磁気応答部材とコイルとの配置の別の変形例を略示す
る斜視図。
9A is a schematic cross-sectional view showing a modified example of the arrangement of the magnetically responsive member and the coil according to the present invention, and FIG. 9B is a schematic view showing another modified example of the arrangement of the magnetically responsive member and the coil. FIG.

【図10】 本発明各実施例におけるコイル配置の更に
別の変形例及び磁気応答部材の先端形状の変形例を示す
断面略図。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing still another modification of the coil arrangement and a modification of the tip shape of the magnetic response member in each embodiment of the present invention.

【図11】 本発明各実施例におけるコイル配置の更に
他の変形例を示す断面略図。
FIG. 11 is a schematic sectional view showing still another modified example of the coil arrangement in each embodiment of the present invention.

【図12】 円弧状または曲線状に変位する位置検出に
適用する場合の本発明の実施例を略示する側面図。
FIG. 12 is a side view schematically illustrating an embodiment of the present invention when applied to detection of a position displaced in an arc shape or a curved shape.

【図13】 本発明各実施例において磁気応答部材を磁
性体と導電体によりハイブリッド構成する一例を略示す
る平面図。
FIG. 13 is a plan view schematically showing an example in which a magnetic response member is hybridly configured by a magnetic body and a conductor in each embodiment of the present invention.

【図14】 本発明各実施例において磁気応答部材とし
て永久磁石を含んで構成する一例を略示する斜視図。
FIG. 14 is a perspective view schematically showing an example in which a permanent magnet is included as a magnetic response member in each embodiment of the present invention.

【図15】 図9(B)におけるコイル部のコイルの配
置の変形例を示す断面略図。
FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing a modification of the arrangement of the coils in the coil unit in FIG. 9 (B).

【図16】 本発明に係る位置検出装置の更に他の実施
例を示す軸方向断面略図。
FIG. 16 is a schematic axial sectional view showing still another embodiment of the position detecting device according to the present invention.

【図17】 図16の位置検出装置による検出原理を説
明する図であって、(A)は図16におけるコイル部と
磁気応答部材とを抽出して示す外観斜視略図、(B)は
そのコイル軸方向断面略図、(C)は該コイル部に関連
する電気回路図。
17A and 17B are diagrams illustrating the principle of detection by the position detection device of FIG. 16, wherein FIG. An axial section schematic diagram, (C) is an electric circuit diagram related to the coil portion.

【図18】 図16、図17の実施例における位置検出
動作説明図であって、(A)は各コイルの出力例を示す
図、(B)は各コイル出力の演算合成例を示す図。
FIGS. 18A and 18B are explanatory diagrams of the position detection operation in the embodiment of FIGS. 16 and 17, wherein FIG. 18A is a diagram showing an output example of each coil, and FIG.

【図19】 本発明におけるコイル配置の別の実施例を
略示する図。
FIG. 19 is a view schematically showing another embodiment of a coil arrangement according to the present invention.

【図20】 本発明に係る位置検出装置の更に別の実施
例を示す図で、(A)は概略斜視図、(B)ロッド基材
とコイルを横断面にて示す図、(C)はロッド基材の表
面に形成された磁気応答部材のパターンの一例を示す展
開図。
20A and 20B are diagrams showing still another embodiment of the position detecting device according to the present invention, wherein FIG. 20A is a schematic perspective view, FIG. 20B is a diagram showing a rod base material and a coil in a cross section, and FIG. FIG. 4 is a development view showing an example of a pattern of a magnetic response member formed on a surface of a rod base material.

【図21】 (a)は図20の各コイルに関連する電気
回路図、(b)及び(c)はその検出動作説明図。
21 (a) is an electric circuit diagram relating to each coil of FIG. 20, and FIGS. 21 (b) and (c) are explanatory diagrams of the detection operation.

【図22】 コイル部の構成変更例を示すもので、
(a)は斜視図、(b)は各コイルと磁気応答部材パタ
ーンの対応関係を示す展開図。
FIG. 22 shows an example of a configuration change of a coil unit.
(A) is a perspective view, (b) is a development view showing a correspondence relationship between each coil and a magnetic response member pattern.

【図23】 本発明に係る位置検出装置の更に別の実施
例を示す図で、(a)はロッド基材の表面に形成された
磁気応答部材のパターンの一例を示す展開図、(b)は
各コイルに関連する電気回路図。
23A and 23B are diagrams showing still another embodiment of the position detecting device according to the present invention, wherein FIG. 23A is a developed view showing an example of a pattern of a magnetic responsive member formed on the surface of a rod base material, and FIG. Is an electric circuit diagram related to each coil.

【図24】 図23の検出動作説明図。24 is an explanatory diagram of the detection operation in FIG.

【図25】 本発明に係る位置検出装置の更に他の実施
例を示す図であって、(A)は磁気応答部材の配置パタ
ーンの一例とコイルとの関係を示す展開略図、(B)及
び(C)はその検出動作説明図、(D)は各コイルに関
連する電気回路図。
25A and 25B are diagrams showing still another embodiment of the position detecting device according to the present invention, wherein FIG. 25A is a developed schematic diagram showing a relationship between an example of an arrangement pattern of a magnetic response member and a coil, FIG. (C) is an explanatory diagram of the detection operation, and (D) is an electric circuit diagram related to each coil.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 コイル部 11 磁気応答部材 11a 先端部分 11b 導電体 11M 永久磁石 12 交流電源 Lα,LA,LB,LC,LD,Lβ コイル区間(コ
イル) 20,21,23,24,25,26,28 アナログ
演算回路 22 位相検出回路 30,31 鉄心コア 40 ホビン部 41 保護チューブ 42 磁性体棒
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Coil part 11 Magnetic response member 11a Tip part 11b Conductor 11M Permanent magnet 12 AC power supply Lα, LA, LB, LC, LD, Lβ Coil section (coil) 20, 21, 23, 24, 25, 26, 28 Analog operation Circuit 22 Phase detection circuit 30, 31 Iron core 40 Hobin 41 Protective tube 42 Magnetic rod

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 交流信号で励磁される複数のコイルを配
置してなるコイル部と、 前記コイル部に対して相対的に変位するよう配置された
磁気応答部材であって、検出対象の変位に応じて該部材
と前記コイル部との相対的位置が変化し、この相対的位
置に応じて各コイルのインピーダンスを変化させ、この
インピーダンス変化に基づき前記相対的位置が所定の範
囲にわたって変化する間で各コイルに生じる電圧が変化
するようにしてなり、この各コイルに生じる電圧は前記
検出対象位置の変化に対応して各コイル毎に特有の変化
パターンを示すものと、 前記各コイルに生じる電圧を取り出し、それらを組み合
わせて演算することにより、所定の周期的関数特性を振
幅係数として持つ少なくとも1つの交流出力信号を生成
するアナログ演算回路とを具えた位置検出装置。
1. A coil unit having a plurality of coils arranged to be excited by an AC signal, and a magnetic responsive member arranged to be displaced relative to the coil unit, wherein Accordingly, the relative position between the member and the coil portion changes, and the impedance of each coil is changed according to the relative position. While the relative position changes over a predetermined range based on the impedance change, The voltage generated in each coil is changed, and the voltage generated in each coil indicates a change pattern unique to each coil corresponding to the change in the detection target position, and the voltage generated in each coil is An analog operation circuit that generates at least one AC output signal having predetermined periodic function characteristics as an amplitude coefficient Comprising position detecting device.
【請求項2】 所定の交流信号によって励磁される複数
のコイル区間を検出対象の変位方向に沿って順次配列し
てなるコイル部と、 前記コイル部に対して相対的に変位するよう配置された
磁気応答部材であって、検出対象位置に応じて該部材と
前記コイル部との相対的位置が変化し、この相対的位置
に応じて各コイル区間のインダクタンスを変化させ、前
記部材が1つのコイル区間の一端から他端まで変位する
間で該コイル区間に生じる電圧が漸増又は漸減するよう
にしたものと、 前記各コイル区間の電圧をそれぞれ取り出し、それらを
組み合わせて演算することにより、前記検出対象位置に
応じて所定の周期的関数特性に従う振幅を示す少なくと
も1つの交流出力信号を生成するアナログ演算回路とを
具えた位置検出装置。
2. A coil section in which a plurality of coil sections excited by a predetermined AC signal are sequentially arranged along a displacement direction of a detection target; and a coil section is disposed so as to be relatively displaced with respect to the coil section. A magnetic responsive member, wherein the relative position between the member and the coil portion changes according to the position to be detected, and the inductance of each coil section changes according to the relative position; The voltage generated in the coil section gradually increases or decreases during the displacement from one end to the other end of the section, and the voltage of each coil section is taken out, and the voltage is applied to each of the coil sections to calculate the combination. An analog operation circuit for generating at least one AC output signal having an amplitude according to a predetermined periodic function characteristic according to the position.
【請求項3】 前記磁気応答部材は、所定の基材上にお
いて検出対象位置の変位方向に沿って面積が漸増又は漸
減する区間を有する所定のパターンで配置されてなるも
のであり、検出対象位置に対して示す漸増又は漸減のパ
ターンが各コイル毎に異なっている請求項1に記載の位
置検出装置。
3. The magnetic responsive member is arranged on a predetermined base material in a predetermined pattern having a section whose area gradually increases or decreases along a displacement direction of a detection target position. 2. The position detecting device according to claim 1, wherein the pattern of the gradual increase or decrease shown for each coil is different for each coil.
【請求項4】 所定の基準電圧を発生する手段を更に具
え、前記アナログ演算回路は、前記各コイル若しくは各
コイル区間からの電圧に前記基準電圧を組み合わせて演
算する請求項1乃至3のいずれかに記載の位置検出装
置。
4. The apparatus according to claim 1, further comprising means for generating a predetermined reference voltage, wherein said analog operation circuit performs an operation by combining said reference voltage with a voltage from each said coil or each coil section. 3. The position detecting device according to claim 1.
【請求項5】 前記アナログ演算回路は、複数の前記交
流出力信号を生成するものであり、各交流出力信号の振
幅を規定する前記周期的関数特性は所定位相だけずれて
いる請求項1乃至4のいずれかに記載の位置検出装置。
5. The analog operation circuit according to claim 1, wherein the plurality of AC output signals are generated, and the periodic function characteristic defining the amplitude of each AC output signal is shifted by a predetermined phase. The position detecting device according to any one of the above.
【請求項6】 前記生成された複数の交流出力信号を入
力し、該交流出力信号における振幅値の相関関係から該
振幅値を規定する前記所定の周期関数における特定の位
相値を検出し、検出した位相値に基づき前記検出対象の
位置検出データを生成する振幅位相変換部を更に具えた
請求項5に記載の位置検出装置。
6. A method for receiving the plurality of generated AC output signals, detecting a specific phase value in the predetermined periodic function that defines the amplitude value from a correlation between the amplitude values in the AC output signal, and detecting the detected phase value. The position detecting device according to claim 5, further comprising an amplitude / phase conversion unit that generates position detection data of the detection target based on the obtained phase value.
【請求項7】 前記複数の交流出力信号は、検出対象位
置に応じてサイン関数特性に従う振幅を示す交流出力信
号と、検出対象位置に応じてコサイン関数特性に従う振
幅を示す交流出力信号とからなる請求項5又は6に記載
の位置検出装置。
7. The plurality of AC output signals include an AC output signal indicating an amplitude according to a sine function characteristic according to a position to be detected and an AC output signal indicating an amplitude according to a cosine function characteristic according to a position to be detected. The position detecting device according to claim 5.
【請求項8】 前記磁気応答部材は、磁性体又は導電体
の少なくとも一方を含む請求項1乃至7のいずれかに記
載の位置検出装置。
8. The position detecting device according to claim 1, wherein the magnetic response member includes at least one of a magnetic material and a conductor.
【請求項9】 前記磁気応答部材は永久磁石を含み、前
記コイル部は磁性体コアを含む請求項1乃至7のいずれ
かに記載の位置検出装置。
9. The position detecting device according to claim 1, wherein the magnetic response member includes a permanent magnet, and the coil unit includes a magnetic core.
【請求項10】 前記コイル部が磁性体を含むボビン部
に巻設されている請求項1乃至9のいずれかに記載の位
置検出装置。
10. The position detecting device according to claim 1, wherein said coil portion is wound around a bobbin portion containing a magnetic material.
【請求項11】 前記ボビン部は非磁性体からなる筒部
と、該筒部内に収納された1又は複数の磁性体棒とを含
む請求項10に記載の位置検出装置。
11. The position detecting device according to claim 10, wherein the bobbin includes a cylindrical portion made of a non-magnetic material and one or more magnetic rods housed in the cylindrical portion.
【請求項12】 前記ボビン部における磁性体又は磁性
体棒は、その表面に導電体被膜が形成されてなることを
特徴とする請求項10又は11に記載の位置検出装置。
12. The position detecting device according to claim 10, wherein the magnetic body or the magnetic rod in the bobbin has a conductive film formed on a surface thereof.
【請求項13】 前記コイル部は、前記検出対象の変位
方向に沿って延びた実質的に1つのコイルからなり、こ
の1つのコイルの所定の中間位置から出力端子をそれぞ
れ導き出すことで、該1つのコイルによって前記複数の
コイル区間が形成されてなる請求項1乃至12のいずれ
かに記載の位置検出装置。
13. The coil unit comprises substantially one coil extending along the direction of displacement of the detection object, and by deriving output terminals from a predetermined intermediate position of the one coil, The position detecting device according to claim 1, wherein the plurality of coil sections are formed by one coil.
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