JP2002365006A - 誘導ポジションセンサー - Google Patents
誘導ポジションセンサーInfo
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- JP2002365006A JP2002365006A JP2001155379A JP2001155379A JP2002365006A JP 2002365006 A JP2002365006 A JP 2002365006A JP 2001155379 A JP2001155379 A JP 2001155379A JP 2001155379 A JP2001155379 A JP 2001155379A JP 2002365006 A JP2002365006 A JP 2002365006A
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- Japan
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- coil
- receiving coil
- sensor
- receiving
- position sensor
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
導ポジションセンサーを提供する。 【解決手段】周期的な交流電圧信号を生成して励磁コイ
ルに結合する振動回路と、複数の受信コイルと、受信コ
イル内で誘起された信号を評価する評価回路と、可動的
な誘導結合エレメントとを持ち、上記励磁回路と受信回
路は導線路としてpcボード上に形成されており、また
上記結合エレメントは励磁コイルと受信コイル間の誘導
結合の強さを制御する誘導ポジションセンサーにおい
て、評価回路は送信コイルおよび/または受信コイルの
ジオメトリーの範囲内に配置されており、センサーの初
期領域および/または最終領域における受信コイルの有
効面積は、可動エレメントが受信コイルのタップに接し
ていないときは合計電圧がゼロとなるように形成されて
いる。
Description
ジションセンサーであって、周期的な交流電圧信号を生
成して励磁コイルに結合する振動回路と、複数の受信コ
イルと、受信コイル内で誘起された信号を評価する評価
回路と、可動的な誘導結合エレメントとを持ち、上記励
磁コイルと受信コイルは導線路としてpcボード上に形
成されており、また上記結合エレメントは励磁コイルと
受信コイル間の誘導結合の強さを制御する上記誘導ポジ
ションセンサーに関する。
特許DE19738836A1に知られている。
は、エネルギーを可動エレメントに誘導結合することに
あり、このエレメントはさらに特殊なジオメトリーを持
つ受信導線ループに逆作用する。受信導線ループのジオ
メトリーは、受信導線ループ中で誘起される電圧が可動
エレメントのポジションに依存するようなものが選択さ
れている。
ポーネントの場合、必要スペースが特別に重要視されて
いる。通常は必要スペースができるだけ小さくてすむ解
決法が好ましい。これは特に自動車分野における応用に
ついて当てはまることである。
サージオメトリーに特定の最小限面積を必要とする。セ
ンサーの信号電圧が最終的にはその利用できるコイル面
積に依存しており、そして信号電圧を好きなだけ小さく
することはできないからである。それに加えてさらに電
子系統自体も場所を必要とする。
ース構造を持つ誘導ポジションセンサーを提供すること
である。
流電圧信号を生成して励磁コイルに結合する振動回路
と、複数の受信コイルと、受信コイル内で誘起された信
号を評価する評価回路と、可動的な誘導結合エレメント
とを持ち、上記励磁コイルと受信コイルは導線路として
pcボード上に形成されており、また上記結合エレメン
トは励磁コイルと受信コイル間の誘導結合の強さを制御
する誘導ポジションセンサーにおいて、評価回路を送信
コイルおよび/または受信コイルのジオメトリーの範囲
内に配置すること、および、センサーの初期領域および
/または最終領域における受信コイルの有効面積を、可
動エレメントが受信コイルのタップに接していないとき
は合計電圧がゼロとなるように形成したことを特徴とす
る本発明の誘導ポジションセンサーによって解決され
る。
イルおよび/または受信コイルのジオメトリーの範囲内
に配置することである。これによりセンサー構造の必要
スペースが小さくなり、pcボードが小さくなることに
よってコストが低くなるのが利点である。
が非対称的になることにつながる。電子系統に必要なパ
ス、導線およびコンポーネントが、並列な短絡と同様に
誘導的に作用するからである。その結果、励磁コイルに
よって受信コイル内に誘起される電圧はゼロに等しくな
くなり、従って受信コイル接続部にオフセット電圧が生
じる。
センサーの初期領域または最終領域における受信コイル
ジオメトリーの適合を行うことによって、このオフセッ
ト電圧を補償する。
センサーの初期領域および/または最終領域における受
信コイルの少なくとも1つの面が、センサーの中間領域
における受信コイルの面寸法より縮小されており、しか
も、センサーの初期領域および最終領域における受信コ
イルの信号がアウトプット信号の計算に必要ない場合に
縮小されている。
態について添付図面を参照してより詳細に説明する。
明する。可動エレメントは実際にはコイルの上にある
が、ここでは図示上の都合によりコイルの横に示されて
いることに留意されたい。
この電流により交番磁界be(t)が生じる。交番磁界
be(t)は、もっとも単純な場合1つの閉じた導線ル
ープからなる可動エレメント内で、電流is(t)を誘
起する。この電流はさらに交番磁界bs(t)を生じ、
この交番磁界は励磁側の交番磁界be(t)と逆向きで
ある。
(t)+bs(t)が、下記の数式1のように一つの電
圧を誘起する。
でこの受信コイルは、厳密に言うと表面法線が互いに逆
方向を向く2つの面からなることに注意されたい。この
ことは、ここに示したように受信ジオメトリーが対称形
の場合、誘導電圧のうち励磁コイルによって生じた部分
はゼロになることにつながる(図2参照)。すなわち、
下記の数式2が得られる。
は可動エレメントによって誘起された電圧だけであり、
この電圧は可動エレメントのポジションにより正弦波形
に変化する。図3はこれを説明するもので、受信コイル
の電圧振幅を標準化したものを、可動エレメントのポジ
ションをやはり標準化したものと対比して記録してい
る。
でに機能能力があるが、障害となるのは、励磁電流が変
化するごとに、また機械的寸法(可動エレメントから受
信コイルまでの間隔、角度、傾斜)が変化するごとに、
アウトプット信号に影響することである。しかしこれ
は、第一の受信コイルと位置をずらした第二の受信コイ
ルを用い、アウトプット信号の形成を直接に行うのでは
なく、この2つの有効信号の比を形成することにより行
うのならば改善できる。その原理的構造を図4に示し
た。比を形成することにより、アウトプット信号は上記
の影響に依存しなくなる。
とアウトプット信号の間に線形の関係が望まれる。しか
し受信コイルのアウトプット信号(U1、U2)は非線
形なので、単純な比の形成によって計算されたアウトプ
ット信号も非線形である。しかしこれは、ゼロクロスオ
ーバー近くで、アウトプット信号の近似的に線形な領域
だけを用いるならば改善できる。用いられる領域が近似
的に線形であるためには、精度の要件によっては、さら
にそのほかにもたがいに位置をずらした受信コイルを用
いなければならない。図5では条件を単純にするため、
受信コイルを3つだけ持つセンサーを示した。しかしこ
の原理は、さらに多くの受信コイルを持つものに転用で
きる。
信号(U1、U2、U3)を標準化したものを、さらに
可動エレメントのポジションを標準化したものと対比し
て記録している。
ずれの領域でもゼロクロスオーバーの近くにある2つの
信号だけが選択され、比の形成に用いられる。この選択
の原理を表1に示す。
らした受信コイルが複数必要になることによって、励磁
コイルにより受信コイル内に誘起された電圧をもはや無
視できないと言う問題が生じる。これを受信コイル3に
ついて示す(図7参照)。
磁コイルの長手側面により生じた部分は、合計するとゼ
ロになる。受信コイルは励磁コイルの長手軸について対
称形だからである。しかし励磁コイルの正面から生じた
部分はゼロに等しくない。受信コイルが励磁コイルの横
軸について非対称形だからである。厳密に言えば、下記
の数式3で示されるとおりである。ここでdAは、励磁
コイル3の周縁曲線により与えられた面積である。励磁
コイルにより受信コイル内に誘起された電圧を、下記で
はオフセット電圧と呼ぶ。
は、ここでは可動エレメントと受信コイルの間の誘導結
合よりもはるかに大きい。このため受信コイルでこの非
対称性から生じた電圧は、可動エレメントにより結合さ
れる電圧の数倍となる。しかし、このことはその後の信
号処理に困難を生じ、時には大きな測定誤差につなが
る。
電圧を補償するため、センサーの初期領域または最終領
域における受信コイルの有効面積を次のように形成す
る。すなわち、可動エレメントが受信コイルのタップに
接触していないときは、合計電圧がゼロになるように形
成する。
て縮小(または他の箇所を拡大)すると言う単純な方法
で行うことができる。それを略図で示したのが図8であ
る。
フセット電圧が減少し、前記数式2となる点、つまりオ
フセット電圧がゼロに等しくなる点が見出される。
ベルを減少させることになる。これは、線形センサーの
初期領域および最終領域では生じる誤差が大きくなり、
面積の縮小によってセンサーのスタートと終了の間の領
域も同様に縮小されることによる。初期領域と最終領域
における不正確さは、可動エレメントによって発生する
磁場の一部が受信コイルの正面を、つまりいわば受信コ
イルの限界を「通過する」ことから生じる。
用いるとき、受信コイルの各面のうち初期領域または最
終領域で必要とされない面だけを縮小する方法がある
(センサー信号の計算のためには受信コイルはその都度
2つだけ必要)。これにより測定トラベルの縮小の欠点
に対処する。
の受信コイル3と左側末端の受信コイル2を縮小するこ
ととなろう。前記した表1は、センサーの右側末端のU
3と左側末端のU2が不要であることを証明している。
ため、この図には評価電子装置を示さなかったが、評価
電子装置は特に、1つまたは複数の回路を組み込んだも
のとすることができる。この評価電子装置は、たとえば
図9では励磁コイルに囲まれた領域に配置されたものを
考えることができる。その場合受信コイルの電圧U1、
U2およびU3は、評価電子装置に直接導かれる。前記
に説明したコイル電圧の補償は、この場合評価電子装置
のコンポーネントによって生じたオフセット電圧を考慮
に入れる。
誘導ポジションセンサーを提供することができ、特に自
動車用に最適である。
ンサーの基本的機能形態を示す単純化された回路図であ
る。
と同様の誘導ポジションセンサーの基本的機能形態を示
す単純化された回路図である。
示す図である。
単純化された回路図である。
形センサーの単純化された回路図である。
的特徴を示す図である。
回路図である。
された回路図である。
された回路図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 周期的な交流電圧信号を生成して励磁コ
イルに結合する振動回路と、複数の受信コイルと、受信
コイル内で誘起された信号を評価する評価回路と、可動
的な誘導結合エレメントとを持ち、上記励磁コイルと受
信コイルは導線路としてpcボード上に形成されてお
り、また上記結合エレメントは励磁コイルと受信コイル
間の誘導結合の強さを制御する誘導ポジションセンサー
において、評価回路は送信コイルおよび/または受信コ
イルのジオメトリーの範囲内に配置されていること、お
よび、センサーの初期領域および/または最終領域にお
ける受信コイルの有効面積は、可動エレメントが受信コ
イルのタップに接していないときは合計電圧がゼロとな
るように形成されていることを特徴とする誘導ポジショ
ンセンサー。 - 【請求項2】 センサーの初期領域および/または最終
領域における受信コイルの少なくとも1つの面が、セン
サーの中間領域における受信コイルの面寸法より縮小さ
れており、しかも、センサーの初期領域および最終領域
における受信コイルの信号がアウトプット信号の計算に
必要ない場合に縮小されていることを特徴とする、請求
項1に記載の誘導ポジションセンサー。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001155379A JP2002365006A (ja) | 2001-05-24 | 2001-05-24 | 誘導ポジションセンサー |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001155379A JP2002365006A (ja) | 2001-05-24 | 2001-05-24 | 誘導ポジションセンサー |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002365006A true JP2002365006A (ja) | 2002-12-18 |
Family
ID=18999587
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001155379A Pending JP2002365006A (ja) | 2001-05-24 | 2001-05-24 | 誘導ポジションセンサー |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002365006A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009541769A (ja) * | 2006-06-26 | 2009-11-26 | ケイエスアール テクノロジーズ カンパニー | ステアリング角度センサ |
JP2014119453A (ja) * | 2012-12-13 | 2014-06-30 | Dr Johannes Heidenhain Gmbh | インダクティブ位置測定装置 |
WO2022270198A1 (ja) * | 2021-06-25 | 2022-12-29 | アルプスアルパイン株式会社 | 位置検知装置 |
JP7474971B2 (ja) | 2020-02-13 | 2024-04-26 | 朝日電装株式会社 | シフト装置 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19738836A1 (de) * | 1997-09-05 | 1999-03-11 | Hella Kg Hueck & Co | Induktiver Winkelsensor |
JP2001520368A (ja) * | 1997-10-15 | 2001-10-30 | シナプティクス (ユーケー) リミテッド | 位置センサ |
-
2001
- 2001-05-24 JP JP2001155379A patent/JP2002365006A/ja active Pending
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