JP2001330405A - 電磁誘導型変位検出装置 - Google Patents
電磁誘導型変位検出装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高速応答可能な電磁誘導型変位検出装置を提供
する。 【解決手段】変位可能なコアを有した変圧器を利用した
電磁誘導型変位検出装置である。変圧器１０の１次コイ
ル１２に発振回路２０により基本周波数を与える。１次
コイル１０からの基本信号を平滑回路３６、分圧回路３
５の順で信号処理し基準電圧を得、差動増幅器４５に入
力する。又、２次コイル１３と平滑回路２６よりコア１
１の変位に応じた誘起電圧を取り出し、検出信号として
直接、差動増幅器４５の負帰還回路に入力する。これに
より、コア１１の変位信号が精度よく増幅される。又、
１次コイル側の構成は平滑回路３６のコンデンサ３３と
分圧回路３５の抵抗４１、３１とでローパスフィルタが
生成されない構成である。これにより、基本周波数を上
げることができる。従って、基本周波数を上げるだけで
対象物の高速変位に対応することができる。
する。 【解決手段】変位可能なコアを有した変圧器を利用した
電磁誘導型変位検出装置である。変圧器１０の１次コイ
ル１２に発振回路２０により基本周波数を与える。１次
コイル１０からの基本信号を平滑回路３６、分圧回路３
５の順で信号処理し基準電圧を得、差動増幅器４５に入
力する。又、２次コイル１３と平滑回路２６よりコア１
１の変位に応じた誘起電圧を取り出し、検出信号として
直接、差動増幅器４５の負帰還回路に入力する。これに
より、コア１１の変位信号が精度よく増幅される。又、
１次コイル側の構成は平滑回路３６のコンデンサ３３と
分圧回路３５の抵抗４１、３１とでローパスフィルタが
生成されない構成である。これにより、基本周波数を上
げることができる。従って、基本周波数を上げるだけで
対象物の高速変位に対応することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は測定対象を変圧器の
コアと連動させ、そのコアの変位量を電磁誘導によって
検出する電磁誘導型変位検出装置に関する。特に、信号
処理において位相遅れと波形歪みを除去して高速・高精
度検出を可能にした電磁誘導型変位検出装置に関する。
コアと連動させ、そのコアの変位量を電磁誘導によって
検出する電磁誘導型変位検出装置に関する。特に、信号
処理において位相遅れと波形歪みを除去して高速・高精
度検出を可能にした電磁誘導型変位検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、変圧器を用いた電磁誘導型変
位検出装置がある。それは変圧器のコアを変位可能と
し、そのコアの変位による変圧器の相互インダクタンス
変化を利用して、そのコアに連動した対象物の変位を検
出する検出装置である。例えば、本発明者開示の特開平
１１−２５７９０８がある。図６にその構成回路図を示
す。 この電磁誘導型変位検出装置は、変圧器１０、変
位可能なコア１１、変圧器１０の１次コイル１２に基準
交流信号を与える発振回路２０、１次コイル１２側に設
けられた分圧回路３１、ダイオード３２とコンデンサ３
３からなる平滑回路３６、及び２次コイル側に設けられ
たダイオード２２とコンデンサ２３からなる平滑回路２
６、分圧回路２７そしてそれらの信号を増幅する差動増
幅器４５及びローパスフィルタ６５から構成される。上
記構成を簡略化してブロック回路図で示せば図７にな
る。
位検出装置がある。それは変圧器のコアを変位可能と
し、そのコアの変位による変圧器の相互インダクタンス
変化を利用して、そのコアに連動した対象物の変位を検
出する検出装置である。例えば、本発明者開示の特開平
１１−２５７９０８がある。図６にその構成回路図を示
す。 この電磁誘導型変位検出装置は、変圧器１０、変
位可能なコア１１、変圧器１０の１次コイル１２に基準
交流信号を与える発振回路２０、１次コイル１２側に設
けられた分圧回路３１、ダイオード３２とコンデンサ３
３からなる平滑回路３６、及び２次コイル側に設けられ
たダイオード２２とコンデンサ２３からなる平滑回路２
６、分圧回路２７そしてそれらの信号を増幅する差動増
幅器４５及びローパスフィルタ６５から構成される。上
記構成を簡略化してブロック回路図で示せば図７にな
る。
【０００３】図６において、測定対象物に連動したコア
１１が変位すると変圧器１０の相互インダクタンスＭが
変化する。相互インダクタンスＭは次式で表される。
１１が変位すると変圧器１０の相互インダクタンスＭが
変化する。相互インダクタンスＭは次式で表される。
【数１】 Ｍ＝Ｍ0 ＋ｋ・Ｍ0 ・Ｌ（ｘ）・・・・・・・・・・（１） Ｍ0 ＝μ0 ｎ1 ｎ2 Ｓ1 Ｓ2 ここで、Ｍ0 ：コアがない時の相互インダクタンス ｋ：比例係数 μ0 ：透磁率 ｎ1 ：１次コイルの巻き数 ｎ2 ：２次コイルの巻き数 Ｓ1 ：１次コイルの断面積 Ｓ2 ：２次コイルの断面積 Ｌ（ｘ）：コアの侵入距離 である。
【０００４】又、２次コイル側の起電力Ｅ2 、１次コイ
ルのそれをＥ1 とすれば２次コイルの起電力Ｅ2 は次式
で与えられる。
ルのそれをＥ1 とすれば２次コイルの起電力Ｅ2 は次式
で与えられる。
【数２】 Ｅ2 ＝（Ｍ／Ｌ1 ）Ｅ1 ・・・・・・・・（２） ここで、Ｍ：上記相互インダクタンス Ｌ1 ：１次コイルの自己インダクタンス
【０００５】（１）、（２）式は、変圧器において相互
インダクタンスＭはコアの侵入距離Ｌ（ｘ）に比例し、
それに応じて２次コイル側の起電力が線形的に変化する
ことを示してしている。即ち、Ｌ（ｘ）∝Ｅ2 となる。
この原理に基づいて、即ち２次コイルの起電力を測定し
て対象物の変位が検出される。上記のように、変位を相
互インダクタンスで検出する原理の他に、コアを非磁性
体で構成した変位検出装置も考えられる。この変位検出
装置では、相互インダクタンスを用いるのではなく、コ
アの中を流れる渦電流による減磁作用を用いている。即
ち、１次コイルと２次コイルの巻数が等しいとして、１
次コイルに印加する電圧−コアによる渦電流損失に相当
する電圧降下が２次コイルにより検出される。そして、
渦電流損失はコアがコイルの中に深く進入する程、大き
くなるので、２次コイルの出力電圧と１次コイルへの印
加電圧との差により、コアの変位量を検出することが可
能となる。
インダクタンスＭはコアの侵入距離Ｌ（ｘ）に比例し、
それに応じて２次コイル側の起電力が線形的に変化する
ことを示してしている。即ち、Ｌ（ｘ）∝Ｅ2 となる。
この原理に基づいて、即ち２次コイルの起電力を測定し
て対象物の変位が検出される。上記のように、変位を相
互インダクタンスで検出する原理の他に、コアを非磁性
体で構成した変位検出装置も考えられる。この変位検出
装置では、相互インダクタンスを用いるのではなく、コ
アの中を流れる渦電流による減磁作用を用いている。即
ち、１次コイルと２次コイルの巻数が等しいとして、１
次コイルに印加する電圧−コアによる渦電流損失に相当
する電圧降下が２次コイルにより検出される。そして、
渦電流損失はコアがコイルの中に深く進入する程、大き
くなるので、２次コイルの出力電圧と１次コイルへの印
加電圧との差により、コアの変位量を検出することが可
能となる。
【０００６】信号処理においては、発振回路２０の電圧
変動、周波数変動および電気ノイズ等の影響を防ぐため
に分圧回路３１，２７と平滑回路２６，３６を用い、そ
れらの信号を差動増幅器４５で増幅して検出している。
又、特開平１１−２５７９０８では、上記平滑回路のダ
イオード２２、３２を同特性としている。更に、測定に
使用する基準電圧は測定に使用する基準信号から作成し
ている。これは、発振回路の変動、温度変化によるダイ
オード特性変化等の影響を極力低減させるためである。
即ち、上記構成は温度変化等の影響を受けない電磁誘導
型変位検出装置を実現するための構成である。
変動、周波数変動および電気ノイズ等の影響を防ぐため
に分圧回路３１，２７と平滑回路２６，３６を用い、そ
れらの信号を差動増幅器４５で増幅して検出している。
又、特開平１１−２５７９０８では、上記平滑回路のダ
イオード２２、３２を同特性としている。更に、測定に
使用する基準電圧は測定に使用する基準信号から作成し
ている。これは、発振回路の変動、温度変化によるダイ
オード特性変化等の影響を極力低減させるためである。
即ち、上記構成は温度変化等の影響を受けない電磁誘導
型変位検出装置を実現するための構成である。
【０００７】
【発明が解決しようする課題】しかしながら、電磁誘導
型変位検出装置には高速応答性が求められる場合があ
る。その為には、従来構成では発振回路２０の周波数を
上げる必要がある。しかしながら図７に示すように、上
記構成は１次コイル側から出力された基本信号が分圧回
路３１、平滑回路３６を経て差動増幅器４５の入力端子
に入力され、２次コイル側から出力された検出信号は平
滑回路２６、分圧回路２７を経て差動増幅器４５の入力
端子に入力されている。
型変位検出装置には高速応答性が求められる場合があ
る。その為には、従来構成では発振回路２０の周波数を
上げる必要がある。しかしながら図７に示すように、上
記構成は１次コイル側から出力された基本信号が分圧回
路３１、平滑回路３６を経て差動増幅器４５の入力端子
に入力され、２次コイル側から出力された検出信号は平
滑回路２６、分圧回路２７を経て差動増幅器４５の入力
端子に入力されている。
【０００８】この構成では、分圧回路３１の後段に平滑
回路３６が接続されているため、分圧回路３１の抵抗成
分と平滑回路３６のコンデンサ３３でローパスフィルタ
が構成される。即ち、基本周波数が上がるとこのローパ
スフィルタでその一部がカットされる。即ち、基準電圧
が低下せられる。従って、回路定数の変更なしに高速応
答に対応することはできなかった。又、２次コイル側で
は平滑回路２６と分圧回路２７の出力（検出信号）が差
動増幅器４５の非反転入力端子（＋）に入力されてい
る。この接続は、対象物の変位（検出信号）が高速にな
るとコンデンサ成分と抵抗成分で位相遅れが生じ、ある
意味では波形歪が生じることになる。この位相遅れや波
形歪の為、正確に対象物の変位を検出できな場合があっ
た。
回路３６が接続されているため、分圧回路３１の抵抗成
分と平滑回路３６のコンデンサ３３でローパスフィルタ
が構成される。即ち、基本周波数が上がるとこのローパ
スフィルタでその一部がカットされる。即ち、基準電圧
が低下せられる。従って、回路定数の変更なしに高速応
答に対応することはできなかった。又、２次コイル側で
は平滑回路２６と分圧回路２７の出力（検出信号）が差
動増幅器４５の非反転入力端子（＋）に入力されてい
る。この接続は、対象物の変位（検出信号）が高速にな
るとコンデンサ成分と抵抗成分で位相遅れが生じ、ある
意味では波形歪が生じることになる。この位相遅れや波
形歪の為、正確に対象物の変位を検出できな場合があっ
た。
【０００９】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、その目的は分圧回路と平滑回路
の配置を換えることによってフィルタ成分を解消し、回
路定数の変更なしに高速応答可能な電磁誘導型変位検出
装置を提供することである。又、検出信号に対しては平
滑回路の出力を直接、差動増幅器の負帰還回路に接続し
て波形歪みを低減させ、高精度に変位を検出する電磁誘
導型変位検出装置を提供することである。
になされたものであり、その目的は分圧回路と平滑回路
の配置を換えることによってフィルタ成分を解消し、回
路定数の変更なしに高速応答可能な電磁誘導型変位検出
装置を提供することである。又、検出信号に対しては平
滑回路の出力を直接、差動増幅器の負帰還回路に接続し
て波形歪みを低減させ、高精度に変位を検出する電磁誘
導型変位検出装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに請求項１の電磁誘導型変位検出装置は、変位可能な
コアを有する変圧器を用いた電磁誘導型変位検出装置で
あって、基本信号を１次コイルに与え２次コイルからそ
のコアの変位に応じた検出信号を取り出し、分圧回路、
平滑回路及び差動増幅器を用いて基準電圧と検出信号を
比較し、コアに連動した対象物の変位を検知する電磁誘
導型変位検出装置において、分圧回路を平滑回路の後段
に設けたことを特徴とする。尚、分圧回路の分圧比ｒは
０≦ｒ≦１の何れかの数値である。
めに請求項１の電磁誘導型変位検出装置は、変位可能な
コアを有する変圧器を用いた電磁誘導型変位検出装置で
あって、基本信号を１次コイルに与え２次コイルからそ
のコアの変位に応じた検出信号を取り出し、分圧回路、
平滑回路及び差動増幅器を用いて基準電圧と検出信号を
比較し、コアに連動した対象物の変位を検知する電磁誘
導型変位検出装置において、分圧回路を平滑回路の後段
に設けたことを特徴とする。尚、分圧回路の分圧比ｒは
０≦ｒ≦１の何れかの数値である。
【００１１】又、請求項２の電磁誘導型変位検出装置に
よれば、基準電圧は１次コイル側に設けられた平滑回路
によって基本信号を平滑して供給されることを特徴とす
る。又、請求項３の電磁誘導型変位検出装置によれば、
差動増幅器は負帰還型の差動増幅器であり、分圧回路は
１次コイル側にのみ設けられ、その分圧回路の出力が差
動増幅器の非反転入力端子に２次コイル側に接続された
平滑回路の出力が差動増幅器の反転入力端子に接続され
ることを特徴とする。又、請求項４の電磁誘導型変位検
出装置は分圧回路は、抵抗又はコンデンサで構成される
ことを特徴とする。
よれば、基準電圧は１次コイル側に設けられた平滑回路
によって基本信号を平滑して供給されることを特徴とす
る。又、請求項３の電磁誘導型変位検出装置によれば、
差動増幅器は負帰還型の差動増幅器であり、分圧回路は
１次コイル側にのみ設けられ、その分圧回路の出力が差
動増幅器の非反転入力端子に２次コイル側に接続された
平滑回路の出力が差動増幅器の反転入力端子に接続され
ることを特徴とする。又、請求項４の電磁誘導型変位検
出装置は分圧回路は、抵抗又はコンデンサで構成される
ことを特徴とする。
【００１２】
【作用及び効果】本発明は、コアを磁性体で構成して、
コアの変位により１次コイルと２次コイルとの間の相互
インダクタンスが変化することを利用する型の変位検出
装置、コアを非磁性体で構成して、コアに生じる渦電流
による電力損失が変位に比例することを利用する型の変
位検出装置に応用することができる。請求項１の電磁誘
導型変位検出装置によれば、分圧回路は平滑回路の後段
に設けられている。逆に、分圧回路が平滑回路の前段に
設けられており、その分圧回路を抵抗で構成すれば、そ
の抵抗成分と平滑回路のコンデンサ成分でローパスフィ
ルタが形成される。従って、高速応答のために基本周波
数を上げればこのローパスフィルタによってその一部が
カットされ、基準電圧が低下する。即ち、回路定数の変
化なしに容易にその基本周波数を上げることはできな
い。従って、容易に高速応答に対応することはできな
い。
コアの変位により１次コイルと２次コイルとの間の相互
インダクタンスが変化することを利用する型の変位検出
装置、コアを非磁性体で構成して、コアに生じる渦電流
による電力損失が変位に比例することを利用する型の変
位検出装置に応用することができる。請求項１の電磁誘
導型変位検出装置によれば、分圧回路は平滑回路の後段
に設けられている。逆に、分圧回路が平滑回路の前段に
設けられており、その分圧回路を抵抗で構成すれば、そ
の抵抗成分と平滑回路のコンデンサ成分でローパスフィ
ルタが形成される。従って、高速応答のために基本周波
数を上げればこのローパスフィルタによってその一部が
カットされ、基準電圧が低下する。即ち、回路定数の変
化なしに容易にその基本周波数を上げることはできな
い。従って、容易に高速応答に対応することはできな
い。
【００１３】本発明の構成によれば、分圧回路は平滑回
路の後段に設けられているので、ローパスフィルタが形
成されることはない。即ち、回路定数の変更なしに発振
回路の基本周波数を上げることができる。即ち、容易に
高速応答に対応することができる。この分圧回路は例え
ば可変抵抗であり、出力レベルを調整する作用をする。
その分圧比ｒは０≦ｒ≦１の何れかの数値である。例え
ば、分圧比ｒ＝１は分圧せずに平滑回路の出力を直接出
力することを意味する。即ち、平滑回路の出力を直接、
差動増幅器の入力端子に入力する場合も含む。又、分圧
比ｒ＝０は接地を意味する。
路の後段に設けられているので、ローパスフィルタが形
成されることはない。即ち、回路定数の変更なしに発振
回路の基本周波数を上げることができる。即ち、容易に
高速応答に対応することができる。この分圧回路は例え
ば可変抵抗であり、出力レベルを調整する作用をする。
その分圧比ｒは０≦ｒ≦１の何れかの数値である。例え
ば、分圧比ｒ＝１は分圧せずに平滑回路の出力を直接出
力することを意味する。即ち、平滑回路の出力を直接、
差動増幅器の入力端子に入力する場合も含む。又、分圧
比ｒ＝０は接地を意味する。
【００１４】又、請求項２の電磁誘導型変位検出装置に
よれば、基準電圧は基本信号が１次コイル側に設けられ
た平滑回路によって平滑されて供給されている。又、こ
の基本信号は、変圧器の１次コイルを介して２次コイル
にも印加され次段の平滑回路で平滑化されている。よっ
て、例えば温度変化等の外部要因で基本信号が変化した
場合、基準電圧と２次コイル側に誘起され平滑化される
電圧が同等に変化する。この同等に変化した基準電圧と
検出信号が差動増幅器に入力されるので、その変化の影
響が相殺される。即ち、外乱に頑強な電磁誘導型変位検
出装置となる。
よれば、基準電圧は基本信号が１次コイル側に設けられ
た平滑回路によって平滑されて供給されている。又、こ
の基本信号は、変圧器の１次コイルを介して２次コイル
にも印加され次段の平滑回路で平滑化されている。よっ
て、例えば温度変化等の外部要因で基本信号が変化した
場合、基準電圧と２次コイル側に誘起され平滑化される
電圧が同等に変化する。この同等に変化した基準電圧と
検出信号が差動増幅器に入力されるので、その変化の影
響が相殺される。即ち、外乱に頑強な電磁誘導型変位検
出装置となる。
【００１５】又、請求項３の電磁誘導型変位検出装置に
よれば、差動増幅器は負帰還型の差動増幅器であり、分
圧回路は１次コイル側にのみ設けられている。即ち、請
求項１における２次コイル側の分圧比ｒ＝１の場合であ
る。即ち、２次コイル側には接地に対する分圧回路が配
置されない場合である。１次コイル側では、基本信号が
平滑回路によって平滑され、そしてそれが分圧回路で分
圧されて基準電圧が生成される。よって、極めて安定し
たリファレンス電圧を差動増幅器の非反転入力端子に与
えることができる。又、２次コイル側では、直接、平滑
回路の出力が例えば抵抗を介して差動増幅器の反転入力
端子（負帰還回路）に入力される。従来のように、２次
コイル側に平滑回路と分圧回路があり、その出力を差動
増幅器の非反転入力端子に接続する場合、平滑回路のコ
ンデンサと分圧回路の抵抗値の大きさ及び入力する周波
数によっては検出信号に無視できない歪みが発生する場
合がある。本発明によれば、２次コイル側には平滑回路
のみが配置され、直接、その出力が差動増幅器の反転入
力端子（負帰還回路）に接続されている。よって、差動
増幅器は高速追従可能となり検出信号に歪を発生させる
ことはない。従って、精度よく変位を検出することがで
きる。
よれば、差動増幅器は負帰還型の差動増幅器であり、分
圧回路は１次コイル側にのみ設けられている。即ち、請
求項１における２次コイル側の分圧比ｒ＝１の場合であ
る。即ち、２次コイル側には接地に対する分圧回路が配
置されない場合である。１次コイル側では、基本信号が
平滑回路によって平滑され、そしてそれが分圧回路で分
圧されて基準電圧が生成される。よって、極めて安定し
たリファレンス電圧を差動増幅器の非反転入力端子に与
えることができる。又、２次コイル側では、直接、平滑
回路の出力が例えば抵抗を介して差動増幅器の反転入力
端子（負帰還回路）に入力される。従来のように、２次
コイル側に平滑回路と分圧回路があり、その出力を差動
増幅器の非反転入力端子に接続する場合、平滑回路のコ
ンデンサと分圧回路の抵抗値の大きさ及び入力する周波
数によっては検出信号に無視できない歪みが発生する場
合がある。本発明によれば、２次コイル側には平滑回路
のみが配置され、直接、その出力が差動増幅器の反転入
力端子（負帰還回路）に接続されている。よって、差動
増幅器は高速追従可能となり検出信号に歪を発生させる
ことはない。従って、精度よく変位を検出することがで
きる。
【００１６】又、請求項４の電磁誘導型変位検出装置に
よれば、分圧回路は、抵抗又はコンデンサで構成され
る。分圧は任意の大きさの抵抗又はコンデンサの直列接
続の中間点で得られる。従って、容易に又安価に請求項
１乃至請求項３に記載の電磁誘導型変位検出装置を実現
することができる。尚、ここで抵抗及びコンデンサは固
定型と可変型の両者を含む。又、抵抗は精密抵抗も含
む。精密抵抗で構成すれば、温度変化に対してもより安
定して正確な変位を検出することができる。
よれば、分圧回路は、抵抗又はコンデンサで構成され
る。分圧は任意の大きさの抵抗又はコンデンサの直列接
続の中間点で得られる。従って、容易に又安価に請求項
１乃至請求項３に記載の電磁誘導型変位検出装置を実現
することができる。尚、ここで抵抗及びコンデンサは固
定型と可変型の両者を含む。又、抵抗は精密抵抗も含
む。精密抵抗で構成すれば、温度変化に対してもより安
定して正確な変位を検出することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。なお、本発明は下記実施例
に限定されるものではない。 （実施例）図１に本発明の電磁誘導型変位検出装置を示
す。図は、ブロック回路図である。 本実施例の電磁誘
導型変位検出装置は、変圧器１０、変圧器１０の１次コ
イル側に基本信号を与える発振回路２０、１次コイル側
から出力された基本信号を整流する平滑回路３６、その
出力を分圧する分圧回路３５、２次コイル側から出力さ
れた検出信号を整流する平滑回路２６、両信号の差を増
幅する差動増幅器４５及びローパスフィルタ６５から構
成される。尚、この差動増幅器４５は負帰還型とする。
て図面を参照して説明する。なお、本発明は下記実施例
に限定されるものではない。 （実施例）図１に本発明の電磁誘導型変位検出装置を示
す。図は、ブロック回路図である。 本実施例の電磁誘
導型変位検出装置は、変圧器１０、変圧器１０の１次コ
イル側に基本信号を与える発振回路２０、１次コイル側
から出力された基本信号を整流する平滑回路３６、その
出力を分圧する分圧回路３５、２次コイル側から出力さ
れた検出信号を整流する平滑回路２６、両信号の差を増
幅する差動増幅器４５及びローパスフィルタ６５から構
成される。尚、この差動増幅器４５は負帰還型とする。
【００１８】図２にその詳細回路を示す。発明者開示の
特開平１１−２５７９０８（図６、７）と異なる所は、
１次コイル１２側の分圧回路３１をそれと抵抗４１で構
成される分圧回路３５とし、平滑回路３６との順序を入
れ替えたことである。又、図７において２次コイル１３
側の分圧回路２７の分圧比ｒを１、即ち分圧回路２７を
取り除いたことである。そして、分圧回路３５の出力を
差動増幅器４５の非反転入力端子＋に、平滑回路２６の
出力を反転入力端子−に接続したことである。尚、検出
原理と各構成要素は従来例のそれと同等であるので省略
する。ここで、変位の測定対象は例えば図示しないエン
ジンバルブである。変圧器１０のコア１１がエンジンバ
ルブに連結されて、そのエンジンバルブの変位が検出さ
れる。
特開平１１−２５７９０８（図６、７）と異なる所は、
１次コイル１２側の分圧回路３１をそれと抵抗４１で構
成される分圧回路３５とし、平滑回路３６との順序を入
れ替えたことである。又、図７において２次コイル１３
側の分圧回路２７の分圧比ｒを１、即ち分圧回路２７を
取り除いたことである。そして、分圧回路３５の出力を
差動増幅器４５の非反転入力端子＋に、平滑回路２６の
出力を反転入力端子−に接続したことである。尚、検出
原理と各構成要素は従来例のそれと同等であるので省略
する。ここで、変位の測定対象は例えば図示しないエン
ジンバルブである。変圧器１０のコア１１がエンジンバ
ルブに連結されて、そのエンジンバルブの変位が検出さ
れる。
【００１９】従来構成では、分圧回路３５を構成する可
変抵抗３１と平滑回路３６のコンデンサ３３とによって
ローパスフィルタが構成されていた。即ち、高速応答の
ために基本周波数を上げるとこのローパスフィルタでそ
の一部がカットされ、基準電圧が低下する。即ち、容易
に基本周波数を上げることができなかった。即ち、容易
に高速応答対応することができなかった。本実施例で
は、分圧回路３５と平滑回路３６の順序が前後して接続
されているのでローパスフィルタが形成されることはな
い。図３に、それによる応答性の改善を示す。Ａが従来
の応答性であり、Ｂが本実施例のそれである。例えばゲ
イン−１ｄＢで見れば、従来ではその周波数は周波数ｆ
A であるが、本実施例では周波数ｆB となる。即ち、回
路定数の変更なく発振回路２０の基本信号の周波数を上
げることができる。従って、発振回路２０の基本周波数
を上げれば容易にエンジンバルブの高速変位に対応する
ことができる。
変抵抗３１と平滑回路３６のコンデンサ３３とによって
ローパスフィルタが構成されていた。即ち、高速応答の
ために基本周波数を上げるとこのローパスフィルタでそ
の一部がカットされ、基準電圧が低下する。即ち、容易
に基本周波数を上げることができなかった。即ち、容易
に高速応答対応することができなかった。本実施例で
は、分圧回路３５と平滑回路３６の順序が前後して接続
されているのでローパスフィルタが形成されることはな
い。図３に、それによる応答性の改善を示す。Ａが従来
の応答性であり、Ｂが本実施例のそれである。例えばゲ
イン−１ｄＢで見れば、従来ではその周波数は周波数ｆ
A であるが、本実施例では周波数ｆB となる。即ち、回
路定数の変更なく発振回路２０の基本信号の周波数を上
げることができる。従って、発振回路２０の基本周波数
を上げれば容易にエンジンバルブの高速変位に対応する
ことができる。
【００２０】又、本実施例では２次コイル側の平滑回路
２６の出力を抵抗２４を介して、直接、差動増幅器４５
の反転入力端子−、即ち負帰還回路に接続している。負
帰還回路は、差動増幅器４５の両入力端子が常に同電位
になるようその出力電圧が制御される回路である。即
ち、精度よく高速に入力信号の変化に追従する回路であ
る。従来は、平滑回路３６の出力（基準電圧）を反転入
力端子−に、分圧回路２７の出力（検出電圧）を非反転
入力端子＋に入力している（図６）。この構成では、エ
ンジンバルブの変位が高速になると、平滑回路２６のコ
ンデンサ成分と分圧回路２７の抵抗成分で位相遅れが生
じ差動増幅器４５の出力波形に歪が生じる場合があっ
た。これは、図４のように平滑回路３６の出力（基準電
圧）を抵抗４１を介して反転入力端子−に、分圧回路２
７の出力（検出信号）を非反転入力端子＋に接続する場
合も同様である。
２６の出力を抵抗２４を介して、直接、差動増幅器４５
の反転入力端子−、即ち負帰還回路に接続している。負
帰還回路は、差動増幅器４５の両入力端子が常に同電位
になるようその出力電圧が制御される回路である。即
ち、精度よく高速に入力信号の変化に追従する回路であ
る。従来は、平滑回路３６の出力（基準電圧）を反転入
力端子−に、分圧回路２７の出力（検出電圧）を非反転
入力端子＋に入力している（図６）。この構成では、エ
ンジンバルブの変位が高速になると、平滑回路２６のコ
ンデンサ成分と分圧回路２７の抵抗成分で位相遅れが生
じ差動増幅器４５の出力波形に歪が生じる場合があっ
た。これは、図４のように平滑回路３６の出力（基準電
圧）を抵抗４１を介して反転入力端子−に、分圧回路２
７の出力（検出信号）を非反転入力端子＋に接続する場
合も同様である。
【００２１】図５にエンジンバルブの実変位に対する従
来回路の出力波形と本実施例によるそれとの比較を示
す。図５（ａ）が従来回路による比較であり、図５
（ｂ）が本実施例の回路による比較である。図中、Ｃが
エンジンバルブの変位波形であり、Ｄが本実施例の回路
の出力波形である。図５（ａ）の従来回路では、エンジ
ンバルブの変位波形に対して出力波形に位相遅れや波形
歪が表れている。一方、図５（ｂ）の本実施例の回路で
はエンジンバルブの波形Ｃと検出信号の出力波形Ｄがほ
ぼ一致している。これは、本実施例では２次コイル側の
検出信号が負帰還型の差動増幅器４５の反転入力端子−
（負帰還回路）に接続されているため追従性がよく、正
確にエンジンバルブの動作に応答していることを意味し
ている。従って、本実施例の電磁誘導型変位検出装置に
よればエンジンバルブが高速に変位してもそれに忠実に
追従し、精度よくその変位を検出することができる。
来回路の出力波形と本実施例によるそれとの比較を示
す。図５（ａ）が従来回路による比較であり、図５
（ｂ）が本実施例の回路による比較である。図中、Ｃが
エンジンバルブの変位波形であり、Ｄが本実施例の回路
の出力波形である。図５（ａ）の従来回路では、エンジ
ンバルブの変位波形に対して出力波形に位相遅れや波形
歪が表れている。一方、図５（ｂ）の本実施例の回路で
はエンジンバルブの波形Ｃと検出信号の出力波形Ｄがほ
ぼ一致している。これは、本実施例では２次コイル側の
検出信号が負帰還型の差動増幅器４５の反転入力端子−
（負帰還回路）に接続されているため追従性がよく、正
確にエンジンバルブの動作に応答していることを意味し
ている。従って、本実施例の電磁誘導型変位検出装置に
よればエンジンバルブが高速に変位してもそれに忠実に
追従し、精度よくその変位を検出することができる。
【００２２】（変形例）上記実施例は本発明の１実施例
であり、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実
施例では２次コイル側の分圧比ｒをｒ＝１、即ち分圧回
路を取り除いて平滑回路２６と差動増幅器４５を直接接
続したが、両者の間に分圧器を挿入してもよい。即ち、
出力波形に歪が生じない程度にその分圧比ｒを調整して
もよい。
であり、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実
施例では２次コイル側の分圧比ｒをｒ＝１、即ち分圧回
路を取り除いて平滑回路２６と差動増幅器４５を直接接
続したが、両者の間に分圧器を挿入してもよい。即ち、
出力波形に歪が生じない程度にその分圧比ｒを調整して
もよい。
【００２３】又、上記実施例では基準電圧は抵抗による
分圧回路３５で分圧したが、コンデンサによる分圧でも
よい。任意容量のコンデンサを直列接続しその中間点か
ら基準電圧を取り出してもよい。
分圧回路３５で分圧したが、コンデンサによる分圧でも
よい。任意容量のコンデンサを直列接続しその中間点か
ら基準電圧を取り出してもよい。
【００２４】又、上記実施例では平滑回路はダイオード
とコンデンサを用いた半波整流方式で説明したが、それ
ぞれを複数用いた全波整流方式でもよい。
とコンデンサを用いた半波整流方式で説明したが、それ
ぞれを複数用いた全波整流方式でもよい。
【図１】本発明の実施例に係る電磁誘導型変位検出装置
の構成ブロック図。
の構成ブロック図。
【図２】本発明の実施例に係る電磁誘導型変位検出装置
の回路図。
の回路図。
【図３】本発明の実施例に係る応答周波数の改善説明
図。
図。
【図４】本発明の実施例に係る分圧回路の従来配置を示
す回路図。
す回路図。
【図５】従来回路と実施例回路に対する実変位波形と出
力波形の比較図。
力波形の比較図。
【図６】従来の電磁誘導型変位検出装置の回路図。
【図７】従来の電磁誘導型変位検出装置を説明するブロ
ック回路図。
ック回路図。
１０ 変圧器 １１ コア １２ １次コイル １３ ２次コイル ２０ 発振回路 ２２ ダイオード ２３ コンデンサ ２４ 抵抗 ２６ 平滑回路 ３５ 分圧回路 ３６ 平滑回路 ４５ 差動増幅器 ６５ ローパスフィルタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 天野 礼光 愛知県名古屋市緑区鳴海町字上汐田68番地 中央発條株式会社内 Ｆターム(参考） 2F063 AA02 CA12 DA05 GA04 KA01 LA23 2F077 AA33 CC02 FF12 FF24 FF39
Claims (4)
- 【請求項１】変位可能なコアを有する変圧器を用いた電
磁誘導型変位検出装置であって、基本信号を１次コイル
に与え２次コイルから前記コアの変位に応じた検出信号
を取り出し、分圧回路、平滑回路及び差動増幅器を用い
て基準電圧と前記検出信号を比較して、前記コアに連動
した対象物の変位を検知する電磁誘導型変位検出装置に
おいて、 前記分圧回路は前記平滑回路の後段に設けられることを
特徴とする電磁誘導型変位検出装置。 - 【請求項２】前記基準電圧は、基本信号が前記１次コイ
ル側に設けられた前記平滑回路によって平滑されて供給
されることを特徴とする請求項１に記載の電磁誘導型変
位検出装置。 - 【請求項３】前記差動増幅器は負帰還型の差動増幅器で
あり、前記分圧回路は前記１次コイル側にのみ設けら
れ、該分圧回路の出力が前記差動増幅器の非反転入力端
子に、前記２次コイル側に接続された平滑回路の出力が
前記差動増幅器の反転入力端子に接続されることを特徴
とする請求項１又は請求項２に記載の電磁誘導型変位検
出装置。 - 【請求項４】前記分圧回路は、抵抗又はコンデンサで構
成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れ
か１項に記載の電磁誘導型変位検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000147920A JP2001330405A (ja) | 2000-05-19 | 2000-05-19 | 電磁誘導型変位検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000147920A JP2001330405A (ja) | 2000-05-19 | 2000-05-19 | 電磁誘導型変位検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001330405A true JP2001330405A (ja) | 2001-11-30 |
Family
ID=18654039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000147920A Pending JP2001330405A (ja) | 2000-05-19 | 2000-05-19 | 電磁誘導型変位検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001330405A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6949923B2 (en) * | 2001-10-12 | 2005-09-27 | Wolfgang E. Schultz | Method and circuit for detecting the armature position of an electromagnet |
| JP2007290058A (ja) * | 2006-04-24 | 2007-11-08 | Toyota Motor Corp | 脚式ロボット |
| JP2008089539A (ja) * | 2006-10-05 | 2008-04-17 | Shinko Denki Kk | 変位センサ |
-
2000
- 2000-05-19 JP JP2000147920A patent/JP2001330405A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6949923B2 (en) * | 2001-10-12 | 2005-09-27 | Wolfgang E. Schultz | Method and circuit for detecting the armature position of an electromagnet |
| JP2007290058A (ja) * | 2006-04-24 | 2007-11-08 | Toyota Motor Corp | 脚式ロボット |
| JP4506716B2 (ja) * | 2006-04-24 | 2010-07-21 | トヨタ自動車株式会社 | 脚式ロボット |
| JP2008089539A (ja) * | 2006-10-05 | 2008-04-17 | Shinko Denki Kk | 変位センサ |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090818 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20091222 |