JP2003121198A - 角度・回転計 - Google Patents
角度・回転計Info
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- JP2003121198A JP2003121198A JP2001356745A JP2001356745A JP2003121198A JP 2003121198 A JP2003121198 A JP 2003121198A JP 2001356745 A JP2001356745 A JP 2001356745A JP 2001356745 A JP2001356745 A JP 2001356745A JP 2003121198 A JP2003121198 A JP 2003121198A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 構造が簡単で小型化も容易な角度・回転計
で、温度条件の厳しい場所にも対応が容易で、外部磁気
による出力の変動が少なく、製造も簡単な角度・回転計
を提供する。 【構成】 角度・回転が、導電体(2)または磁性体と
の重合部の変化で捉えられるように配置されたコイル
(1)に、周期的にパルス状の電圧を印加し、コンデン
サ(4)の充電、または放電を行わせ、その放電時の電
圧がコンパレータ(5)のしきい値を超えるまでの時間
を電圧に変換する。
で、温度条件の厳しい場所にも対応が容易で、外部磁気
による出力の変動が少なく、製造も簡単な角度・回転計
を提供する。 【構成】 角度・回転が、導電体(2)または磁性体と
の重合部の変化で捉えられるように配置されたコイル
(1)に、周期的にパルス状の電圧を印加し、コンデン
サ(4)の充電、または放電を行わせ、その放電時の電
圧がコンパレータ(5)のしきい値を超えるまでの時間
を電圧に変換する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、回転角度・回転数に応
じた電圧または電流を出力させる場合、あるいは回転角
度・回転数を感知して所定の位置にあるかどうかを判定
して、スイッチ出力を発生させるような場合の用途に使
用する角度・回転計。
じた電圧または電流を出力させる場合、あるいは回転角
度・回転数を感知して所定の位置にあるかどうかを判定
して、スイッチ出力を発生させるような場合の用途に使
用する角度・回転計。
【0002】
【従来の技術】従来の角度計・回転計は、回転位置検出
用のポテンショメータ、あるいは差動トランス等が用い
られるが、ポテンショメータは摺動型のため摺動部が摩
耗し長期間の使用に問題があり、差動トランスは通常3
個以上のコイルを使用するため形状が複雑で、外形も大
きく取り付ける場所に制限があった。
用のポテンショメータ、あるいは差動トランス等が用い
られるが、ポテンショメータは摺動型のため摺動部が摩
耗し長期間の使用に問題があり、差動トランスは通常3
個以上のコイルを使用するため形状が複雑で、外形も大
きく取り付ける場所に制限があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】差動トランスの場合、
温度補償も兼ねて差動結合させるため、2個の検出コイ
ルは同軸上に配置されるので、全長は検出距離の2倍以
上の長さを必要とし、また励磁コイルを含め、計3個の
コイルを使用するため小型化に適さず、小型機器や設置
スペースの狭いところでは形状的制約を受けるという問
題点があり、計測原理から位置計測のため磁性体を使用
するので、外部磁気の影響を受け易いという問題点があ
った。
温度補償も兼ねて差動結合させるため、2個の検出コイ
ルは同軸上に配置されるので、全長は検出距離の2倍以
上の長さを必要とし、また励磁コイルを含め、計3個の
コイルを使用するため小型化に適さず、小型機器や設置
スペースの狭いところでは形状的制約を受けるという問
題点があり、計測原理から位置計測のため磁性体を使用
するので、外部磁気の影響を受け易いという問題点があ
った。
【0004】本発明は従来の計測方法の問題点に鑑み、
小型で、回転直進機構およびスライド機構を除いて、非
接触または摺動部をなくし、温度変化や外部磁気の影響
による出力の変化も少なく、構造が簡単な角度計・回転
計を提供することを目的とする。
小型で、回転直進機構およびスライド機構を除いて、非
接触または摺動部をなくし、温度変化や外部磁気の影響
による出力の変化も少なく、構造が簡単な角度計・回転
計を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の角度・回転計は、図1または図9に示すよ
うに、コイルと導電体(または磁性体)よりなる変位検
出部と抵抗、コンデンサ、コンパレータまたは固定周波
数パルス発振器と、電圧トリガー部と周期電圧変換部
(21)等により構成される。
め、本発明の角度・回転計は、図1または図9に示すよ
うに、コイルと導電体(または磁性体)よりなる変位検
出部と抵抗、コンデンサ、コンパレータまたは固定周波
数パルス発振器と、電圧トリガー部と周期電圧変換部
(21)等により構成される。
【0006】本角度計・回転計には、図1のようにコイ
ルの外側に回転・直進機構を設置する形状、図2および
図3のようにコイルの内側に回転・直進機構を設置する
形状、図4および図5のように、回転・直進機構のほか
にスライド機構を合わせて設置する形状がある。
ルの外側に回転・直進機構を設置する形状、図2および
図3のようにコイルの内側に回転・直進機構を設置する
形状、図4および図5のように、回転・直進機構のほか
にスライド機構を合わせて設置する形状がある。
【0007】また、コイルと導電体(または磁性体)の
相対位置は、コイル内部を導電体(または磁性体)が通
過するもの、コイル外部を導電体(または磁性体)が通
過するもの、コイル近傍を導電体(または磁性体)が通
過するものがある。
相対位置は、コイル内部を導電体(または磁性体)が通
過するもの、コイル外部を導電体(または磁性体)が通
過するもの、コイル近傍を導電体(または磁性体)が通
過するものがある。
【0008】コイル近傍を導電体(または磁性体)が通
過するものの場合は、コイル形状はコイルばね形式およ
び渦巻きばね形式がある。
過するものの場合は、コイル形状はコイルばね形式およ
び渦巻きばね形式がある。
【0009】さらに、被角度・回転計測物自体に、回転
するとその回転角度に関数関係のある直進運動を行うこ
との出来る場合には、回転・直進機構およびスライド機
構を当然省略する事が可能である。
するとその回転角度に関数関係のある直進運動を行うこ
との出来る場合には、回転・直進機構およびスライド機
構を当然省略する事が可能である。
【0010】ここでは、コイルのインダクタンス変化を
捉える回路として、図1と図9のように2種類の回路を
示した。いずれの方式もコイルのインダクタンス変化を
時間の変化で捉えるという考え方は同じであるが、コイ
ルに印加する発振回路と、取り出し時間(デューティ)
位置が異なる。
捉える回路として、図1と図9のように2種類の回路を
示した。いずれの方式もコイルのインダクタンス変化を
時間の変化で捉えるという考え方は同じであるが、コイ
ルに印加する発振回路と、取り出し時間(デューティ)
位置が異なる。
【0011】上記パルス出力回路に用いるコンパレータ
は、反転出力の比較器であり、入力電圧が低電圧から上
昇するときは、しきい値を超えるまでハイレベルを出力
し、しきい値を超えるとローレベルを出力する。また、
入力電圧が高電圧側から下降するときは、しきい値を超
えるまではローレベルを出力し、しきい値を超えるとハ
イレベルを出力する。また、しきい値にヒステリシスを
持たせることにより、安定して連続発振を続けさせるこ
とができる。具体的には、コンパレータの他にオペアン
プや論理素子のシュミットインバータなどが利用でき
る。
は、反転出力の比較器であり、入力電圧が低電圧から上
昇するときは、しきい値を超えるまでハイレベルを出力
し、しきい値を超えるとローレベルを出力する。また、
入力電圧が高電圧側から下降するときは、しきい値を超
えるまではローレベルを出力し、しきい値を超えるとハ
イレベルを出力する。また、しきい値にヒステリシスを
持たせることにより、安定して連続発振を続けさせるこ
とができる。具体的には、コンパレータの他にオペアン
プや論理素子のシュミットインバータなどが利用でき
る。
【0012】上記パルス出力部に用いる固定周波数パル
ス発振器とフリップフロップ回路並びにコンパレータを
用いた回路で、パルスの出力タイミングを操作すること
で、ハードウエアのみで温度補償特性の調整とか、直線
性向上のために利用することもできる。
ス発振器とフリップフロップ回路並びにコンパレータを
用いた回路で、パルスの出力タイミングを操作すること
で、ハードウエアのみで温度補償特性の調整とか、直線
性向上のために利用することもできる。
【0013】周期電圧変換部(21)は、コンデンサの
放電の過渡状態をコンパレータのしきい値で判定するこ
とにより得られる時間を電圧に変換する部分である。
放電の過渡状態をコンパレータのしきい値で判定するこ
とにより得られる時間を電圧に変換する部分である。
【0014】出力変換部は被検出物の変位に対応した電
圧、または電流を出力するか、予め指定した位置に対し
て被検出物がどちら側にあるかを比較・判定してスイッ
チ出力を発生させるものである。
圧、または電流を出力するか、予め指定した位置に対し
て被検出物がどちら側にあるかを比較・判定してスイッ
チ出力を発生させるものである。
【0015】
【作用】この角度計・回転計において、コンパレータに
よりコイルにパルス状の電圧を印加すると、被検出物で
ある導電体(または磁性体)とコイルが重合する量に応
じてコイルのインダクタンスが変化し、これに応じてコ
ンパレータ入力部の電圧が変化する。
よりコイルにパルス状の電圧を印加すると、被検出物で
ある導電体(または磁性体)とコイルが重合する量に応
じてコイルのインダクタンスが変化し、これに応じてコ
ンパレータ入力部の電圧が変化する。
【0016】このインダクタンスの変化は導電体をコイ
ルに挿入する場合は、コイルより発生する磁束により導
電体表面に渦電流が発生し、それが損失となりインダク
タンスを減少させる方向に働き、磁性体を挿入する場合
は磁性体がコイルより発する磁束を集中させる働きをし
てインダクタンスを増加させる。
ルに挿入する場合は、コイルより発生する磁束により導
電体表面に渦電流が発生し、それが損失となりインダク
タンスを減少させる方向に働き、磁性体を挿入する場合
は磁性体がコイルより発する磁束を集中させる働きをし
てインダクタンスを増加させる。
【0017】また、導電性の磁性体の場合は、それぞれ
相反する特性を兼ね備えるため、インダクタンスが増加
するか減少するかは影響の強いほうの特性で決まる。
相反する特性を兼ね備えるため、インダクタンスが増加
するか減少するかは影響の強いほうの特性で決まる。
【0018】図8はヒステリシスを有するコンパレータ
を用いて連続発振させるブロック図を示し、図10はコ
ンパレータよりコイルにパルス状の電圧を印加すると、
コイルのインダクタンスと、抵抗、コンデンサによって
決まる時定数でコンデンサに電荷が充電される様子を示
す。
を用いて連続発振させるブロック図を示し、図10はコ
ンパレータよりコイルにパルス状の電圧を印加すると、
コイルのインダクタンスと、抵抗、コンデンサによって
決まる時定数でコンデンサに電荷が充電される様子を示
す。
【0019】コンデンサの充電される側の極は、コンパ
レータの入力側にも接続されているので、コンパレータ
のしきい値を超えて電圧が上昇すると、図8のように、
コンパレータの出力が0V(ボルト)またはグランドに
反転し、コンデンサは放電を始める。この時、コイルの
インダクタンスと、抵抗、コンデンサにより決まる時定
数でコンデンサは電荷を放電する。
レータの入力側にも接続されているので、コンパレータ
のしきい値を超えて電圧が上昇すると、図8のように、
コンパレータの出力が0V(ボルト)またはグランドに
反転し、コンデンサは放電を始める。この時、コイルの
インダクタンスと、抵抗、コンデンサにより決まる時定
数でコンデンサは電荷を放電する。
【0020】この放電電圧が、コンパレータのしきい値
を超えて下降すると、コンパレータの出力はハイレベル
に変化するので連続して発振を続け、ハイレベルになる
までの時間(図8の周期Td)を電圧等に変換して出力
とする。
を超えて下降すると、コンパレータの出力はハイレベル
に変化するので連続して発振を続け、ハイレベルになる
までの時間(図8の周期Td)を電圧等に変換して出力
とする。
【0021】また、コンパレータのしきい値にヒステリ
シスがない場合も、コイルの逆起電力によるオーバーシ
ュートにより発振を維持できる可能性があるが、不安定
なため、コンパレータのしきい値にヒステリシスを設
け、図9に示す電位差(VHとVLの差)△Vを十分に
確保して、安定して発振させることが重要である。
シスがない場合も、コイルの逆起電力によるオーバーシ
ュートにより発振を維持できる可能性があるが、不安定
なため、コンパレータのしきい値にヒステリシスを設
け、図9に示す電位差(VHとVLの差)△Vを十分に
確保して、安定して発振させることが重要である。
【0022】次にコンデンサへの充・放電の電圧変化を
観測し、それを電圧に変換し出力とする方法について述
べる。
観測し、それを電圧に変換し出力とする方法について述
べる。
【0023】連続して発振しているコンパレータの出力
電圧反転のタイミングに合わせて、一定時間幅を有する
矩形波Tcを生成し、その矩形波の実効値をとること
で、出力となる電圧を生成できる。
電圧反転のタイミングに合わせて、一定時間幅を有する
矩形波Tcを生成し、その矩形波の実効値をとること
で、出力となる電圧を生成できる。
【0024】このような出力電圧の生成方法では、コン
パレータの出力周期をTとすると、出力電圧はTc/T
となり、実効値を求めるときに周期Tの方が変化するた
め、コイルのインダクタンスと出力電圧の比例関係が損
なわれる。
パレータの出力周期をTとすると、出力電圧はTc/T
となり、実効値を求めるときに周期Tの方が変化するた
め、コイルのインダクタンスと出力電圧の比例関係が損
なわれる。
【0025】そこで、別途固定パルス発振回路を追加
し、周期Tで動作するクロックの立ち上がりから、コン
パレータの出力が反転する間、コイルにパルス状の電圧
を印加し、コンデンサの放電時にコンパレータのしきい
値を通過するときの信号を基準に矩形波を生成し、この
時の時間Tdを実効値に取ると、出力はTd/Tとな
り、周期Tが一定なので、インダクタンスの変化に比例
した出力を得ることができる。
し、周期Tで動作するクロックの立ち上がりから、コン
パレータの出力が反転する間、コイルにパルス状の電圧
を印加し、コンデンサの放電時にコンパレータのしきい
値を通過するときの信号を基準に矩形波を生成し、この
時の時間Tdを実効値に取ると、出力はTd/Tとな
り、周期Tが一定なので、インダクタンスの変化に比例
した出力を得ることができる。
【0026】この方式は周期T内で複数回のパルスを出
力しても効果は同様で、コイル等の形状上の制約によ
り、インダクタンスが小さく得られる出力が少ない場合
は、クロックの1周期内に複数回のパルス電圧を出力し
て時間をかせぐことにより、安定した出力を得ることが
できる。
力しても効果は同様で、コイル等の形状上の制約によ
り、インダクタンスが小さく得られる出力が少ない場合
は、クロックの1周期内に複数回のパルス電圧を出力し
て時間をかせぐことにより、安定した出力を得ることが
できる。
【0027】その他の電圧変換の方法として、コンデン
サの放電時にコンパレータのしきい値を通過するまでの
時間を計測し、その時間に比例した電圧を出力する方法
も容易に考えられる。
サの放電時にコンパレータのしきい値を通過するまでの
時間を計測し、その時間に比例した電圧を出力する方法
も容易に考えられる。
【0028】さらに、本角度計・回転計は、コイルを空
心コイルとし、被検出物を非磁性の導電体とすることに
より、直流磁気に反応しない材料で構成することも可能
なため、外部の直流磁気の影響を受けないものが構成で
き、また交流磁気に対しては小径のコイルを用いること
で、影響を少なくすることができる。
心コイルとし、被検出物を非磁性の導電体とすることに
より、直流磁気に反応しない材料で構成することも可能
なため、外部の直流磁気の影響を受けないものが構成で
き、また交流磁気に対しては小径のコイルを用いること
で、影響を少なくすることができる。
【0029】また、図2および図4のような構成の場
合、コイル(1)と導電体(2)または磁性体の間に回
転・直進機構(11)があり、コイル(1)と導電体
(2)または磁性体の間に距離ができるようなときは、
コイル周囲の材料を合成樹脂等の非金属材料とすること
も考えられる。
合、コイル(1)と導電体(2)または磁性体の間に回
転・直進機構(11)があり、コイル(1)と導電体
(2)または磁性体の間に距離ができるようなときは、
コイル周囲の材料を合成樹脂等の非金属材料とすること
も考えられる。
【0030】
【実施例】図1において、被角度・回転計測物の先端を
導電体(2)または磁性体とし、位置の変化とともにコ
イル(1)との重合距離(10)が変化するように配置
することで、変位検出部を構成させ、コイル(1)の一
端に抵抗(6)、バッファ(7)、フリップフロップ回
路(8)、固定周波数パルス発振器(9)を接続し、コ
イル(1)の他端にヒステリシスを有するしきい値を備
えた反転出力のコンパレータ(5)を接続し、その端部
はフリップフロップ回路(8)のリセット部に接続し、
コイル(1)とこのコンパレータ(5)間にコンデンサ
(4)を接続し、その端部は0Vまたはグランド(3)
に接地する。
導電体(2)または磁性体とし、位置の変化とともにコ
イル(1)との重合距離(10)が変化するように配置
することで、変位検出部を構成させ、コイル(1)の一
端に抵抗(6)、バッファ(7)、フリップフロップ回
路(8)、固定周波数パルス発振器(9)を接続し、コ
イル(1)の他端にヒステリシスを有するしきい値を備
えた反転出力のコンパレータ(5)を接続し、その端部
はフリップフロップ回路(8)のリセット部に接続し、
コイル(1)とこのコンパレータ(5)間にコンデンサ
(4)を接続し、その端部は0Vまたはグランド(3)
に接地する。
【0031】さらに、固定周波数パルス発振器(9)よ
り固定周波数パルスを発生させ、コイル(1)のインダ
クタンス変化に応じてヒステリシスを有するしきい値を
備えた反転出力のコンパレータ(5)の出力電圧が規定
上限電圧VHに達するとフリップフロップ回路のリセッ
ト回路が働いてコイル(1)とコンパレータ(5)の電
圧がディスチャージされ、この電圧が規定下限電圧VL
に達する瞬間にトリガーをかけて、固定周波数パルス発
振時から規定下限電圧VLに達するまでの時間Tdを計
測する。
り固定周波数パルスを発生させ、コイル(1)のインダ
クタンス変化に応じてヒステリシスを有するしきい値を
備えた反転出力のコンパレータ(5)の出力電圧が規定
上限電圧VHに達するとフリップフロップ回路のリセッ
ト回路が働いてコイル(1)とコンパレータ(5)の電
圧がディスチャージされ、この電圧が規定下限電圧VL
に達する瞬間にトリガーをかけて、固定周波数パルス発
振時から規定下限電圧VLに達するまでの時間Tdを計
測する。
【0032】ここに挙げた図1から図7の回転・直進機
構(11)はねじ送りを例として用いているが、回転を
直進運動に変換できる機構であればいずれの方法も応用
できる。
構(11)はねじ送りを例として用いているが、回転を
直進運動に変換できる機構であればいずれの方法も応用
できる。
【0033】また、図1、図2、図3および図6は回転
・直進機構(11)によって、被角度・回転計測物(1
2)は回転軸方向にも移動するが、被角度・回転計測物
(12)が回転軸方向に移動できない場合は、図4,図
5および図7に示すように、回転・直進機構(11)と
被角度・回転計測物(12)の間にスライド機構(1
4)を付加することによって、被角度・回転計測物(1
2)は回転軸方向に移動しないで済むようになる。
・直進機構(11)によって、被角度・回転計測物(1
2)は回転軸方向にも移動するが、被角度・回転計測物
(12)が回転軸方向に移動できない場合は、図4,図
5および図7に示すように、回転・直進機構(11)と
被角度・回転計測物(12)の間にスライド機構(1
4)を付加することによって、被角度・回転計測物(1
2)は回転軸方向に移動しないで済むようになる。
【0034】図4,図5および図7はスライド機構(1
4)を付加した例を示していて、これらの図では滑りキ
ーをスライド機構(14)の例としているが、スライド
機構(14)はこの例の他にスプライン、セレーション
等軸方向に移動しながら回転を伝達する機構であれば、
これらも使用できる。
4)を付加した例を示していて、これらの図では滑りキ
ーをスライド機構(14)の例としているが、スライド
機構(14)はこの例の他にスプライン、セレーション
等軸方向に移動しながら回転を伝達する機構であれば、
これらも使用できる。
【0035】被角度・回転計測物(12)自体が回転角
度に応じた直進性を有している場合は、回転・直進機構
(11)およびスライド機構(14)を付加する必要は
なく、被角度・回転計測物(12)の先端を、図1のコ
イル内に挿入するようにするか、または、図3に示す軸
状コイルにかぶるように、被角度・回転計測物(12)
の先端を筒状にすることでその目的を達成することがで
き、この考案の目的から逸脱するものではない。
度に応じた直進性を有している場合は、回転・直進機構
(11)およびスライド機構(14)を付加する必要は
なく、被角度・回転計測物(12)の先端を、図1のコ
イル内に挿入するようにするか、または、図3に示す軸
状コイルにかぶるように、被角度・回転計測物(12)
の先端を筒状にすることでその目的を達成することがで
き、この考案の目的から逸脱するものではない。
【0036】図6Bおよび図7Bの渦巻きばね状コイル
の形状は円形を例としているが、楕円形または長方形で
あってもこの発明の効果を発揮する。
の形状は円形を例としているが、楕円形または長方形で
あってもこの発明の効果を発揮する。
【0037】
【発明の効果】本発明は、前述のように回転角度・回転
数が小形で単純な構造で検出できるため、以下に記載さ
れるような効果を呈する。
数が小形で単純な構造で検出できるため、以下に記載さ
れるような効果を呈する。
【0038】回転角度・回転数検出部は1つのコイルと
1つの導電体(または磁性体)のみで構成されるため、
差動変圧器やレゾルバのように、複数のコイル間の相対
位置が厳密に定められる機構と比較して、外形、全長等
を小さくできるので、従来では形状、または寸法的に困
難であった様々な場所に用いることができる。
1つの導電体(または磁性体)のみで構成されるため、
差動変圧器やレゾルバのように、複数のコイル間の相対
位置が厳密に定められる機構と比較して、外形、全長等
を小さくできるので、従来では形状、または寸法的に困
難であった様々な場所に用いることができる。
【0039】検出部がコイルと導電体(または磁性体)
のみで構成できるので、コイルと導電体(または磁性
体)の高(低)温度対策が容易で、使用温度条件の厳し
い場所にも設置できる。
のみで構成できるので、コイルと導電体(または磁性
体)の高(低)温度対策が容易で、使用温度条件の厳し
い場所にも設置できる。
【図1】角時計・回転計の全体ブロック図である。
【図2】回転・直進機構(11)を、コイル(1)の内
周部および導電体(2)または磁性体の外周部に組み合
わせるように配置した角度・回転計。
周部および導電体(2)または磁性体の外周部に組み合
わせるように配置した角度・回転計。
【図3】回転・直進機構(11)を、コイル(1)の外
周部および導電体(2)または磁性体の内周部に組み合
わせるように配置した角度・回転計。
周部および導電体(2)または磁性体の内周部に組み合
わせるように配置した角度・回転計。
【図4】図2の構成で、導電体(2)または磁性体と被
角度・回転計測物(12)の間にスライド機構を配置し
た角度・回転計。
角度・回転計測物(12)の間にスライド機構を配置し
た角度・回転計。
【図5】図3の構成で、導電体(2)または磁性体と被
角度・回転計測物(12)の間にスライド機構(14)
を配置した角度・回転計。
角度・回転計測物(12)の間にスライド機構(14)
を配置した角度・回転計。
【図6A】コイル(1)の近傍に導電体(2)または磁
性体を配置した角度・回転計で、コイル(1)の形状を
コイルばね形状である場合の角度・回転計。
性体を配置した角度・回転計で、コイル(1)の形状を
コイルばね形状である場合の角度・回転計。
【図6B】コイル(1)の近傍に導電体(2)または磁
性体を配置した角度・回転計で、コイル(1)の形状を
渦巻きばね形状である場合の角度・回転計。
性体を配置した角度・回転計で、コイル(1)の形状を
渦巻きばね形状である場合の角度・回転計。
【図7A】図6Aの構成で、導電体(2)または磁性体
と被角度・回転計測物(12)の間にスライド機構を配
置した角度・回転計。
と被角度・回転計測物(12)の間にスライド機構を配
置した角度・回転計。
【図7B】図6Bの構成で、導電体(2)または磁性体
と被角度・回転計測物(12)の間にスライド機構(1
4)を配置した角度・回転計。
と被角度・回転計測物(12)の間にスライド機構(1
4)を配置した角度・回転計。
【図8】図1のブロック図のタイミングチャートであ
る。
る。
【図9】図1と発振方法を変えた角度計・回転計の全体
ブロック図である。
ブロック図である。
【図10】図9のブロック図のタイミングチャートであ
る。
る。
1 コイル
2 導電体(または磁性体)
3 接地部
4 コンデンサ
5 ヒステリシスを有するしきい値を備えた反転出力
のコンパレータ 6 抵抗 7 バッファ 8 フリップフロップ素子 9 固定周波数パルス発振器 10 重合距離 11 回転・直進機構 12 被角度・回転計測物 13 非回転側固定部 14 スライド機構 15 引出ケーブル 16 発振周期電圧変換部 17 出力変換部
のコンパレータ 6 抵抗 7 バッファ 8 フリップフロップ素子 9 固定周波数パルス発振器 10 重合距離 11 回転・直進機構 12 被角度・回転計測物 13 非回転側固定部 14 スライド機構 15 引出ケーブル 16 発振周期電圧変換部 17 出力変換部
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フロントページの続き
(72)発明者 三木 正之
京都府長岡京市神足1丁目11番16号 株式
会社リベックス内
Fターム(参考) 2F063 AA35 CA34 DA01 DC08 GA03
KA02
2F077 AA41 AA42 CC02 FF02 FF12
FF31 NN06 NN16 PP21
Claims (9)
- 【請求項1】 コイル(1)と、回転するとその回転角
度に関数関係にある直進運動をする回転・直進機構(1
1)により直進運動も併せてするようにした導電体
(2)又は磁性体を、コイル(1)の内周に配置し、コ
イル(1)と回転・直進機構(11)の一部分を被角度
・回転計測物(12)の非回転側固定部(13)に結合
し、被角度・回転計測物(12)が回転すると、導電体
(2)又は磁性体が回転しながら軸方向移動し、被角度
・回転計測物(12)の回転角度・回転数に応じてコイ
ル(1)の内周を導電体(2)又は磁性体が移動したと
き、コイル(1)と導電体(2)又は磁性体間の重合距
離(10)又は面積が変化するように構成し、このコイ
ル(1)に周期的に短波形を印加すると、回転角度・回
転数に応じて重合距離(10)又は面積が変化するた
め、コイル(1)と導電体(2)又は磁性体間の渦電流
損およびインダクタンスが変化して、短波形の減衰状態
が変化するので、この短波形の減衰状態を観測して被角
度・回転計測物(12)の回転角度・回転数を検出でき
るように構成した角度・回転計。 - 【請求項2】 コイル(1)と、回転するとその回転角
度に関数関係のある直進運動をする回転・直進機構(1
1)を、コイル(1)の内周側と導電体(2)又は磁性
体の外周側に組み合わせて設置することにより直進運動
も併せてするようにした導電体(2)又は磁性体をコイ
ル(1)の内周に配置し、コイル(1)を被角度・回転
計測物(12)の非回転側固定部(13)に結合し、被
角度・回転計測物(12)が回転すると、導電体(2)
又は磁性体が回転しながら軸方向移動し、被角度・回転
計測物(12)の回転角度・回転数に応じてコイル
(1)の内周を導電体(2)又は磁性体が移動したと
き、コイル(1)と導電体(2)又は磁性体間の重合距
離(10)又は面積が変化するように構成し、このコイ
ル(1)に周期的に短波形を印加すると、回転角度・回
転数に応じて重合距離(10)又は面積が変化するた
め、コイル(1)と導電体(2)又は磁性体間の渦電流
損およびインダクタンスが変化し、短波形の減衰状態が
変化するので、この短波形の減衰状態を観測して被角度
・回転計測物(12)の回転角度・回転数を検出できる
ように構成した角度・回転計。 - 【請求項3】 コイル(1)と、回転するとその回転角
度に関数関係のある直進運動をする回転・直進機構(1
1)を、コイル(1)の外周側と導電体(2)又は磁性
体の内周側に組み合わせて設置することにより直進運動
も併せてするようにした導電体(2)又は磁性体をコイ
ル(1)の外周に配置し、コイル(1)を被角度・回転
計測物(12)の非回転側固定部(13)に結合し、被
角度・回転計測物(12)が回転すると、導電体(2)
又は磁性体が回転しながら軸方向移動し、被角度・回転
計測物(12)の回転角度・回転数に応じてコイル
(1)の外周を導電体(2)又は磁性体が移動したと
き、コイル(1)と導電体(2)又は磁性体間の重合距
離(10)又は面積が変化するように構成し、このコイ
ル(1)に周期的に短波形を印加すると、回転角度・回
転数に応じて重合距離(10)又は面積が変化するた
め、コイル(1)と導電体(2)又は磁性体間の渦電流
損およびインダクタンスが変化し、短波形の減衰状態が
変化するので、この短波形の減衰状態を観測して被角度
・回転計測物(12)の回転角度・回転数を検出できる
ように構成した角度・回転計。 - 【請求項4】 コイル(1)と、回転するとその回転角
度に関数関係のある直進運動をする回転・直進機構(1
1)を、コイル(1)の内周側と導電体(2)又は磁性
体の外周側に組み合わせて設置することにより直進運動
も併せてするようにした導電体(2)又は磁性体をコイ
ル(1)の内周に配置し、また、導電体(2)又は磁性
体と被角度・回転計測物(12)をスライド機構(1
4)で連結して被角度・回転計測物(12)が回転して
もその軸方向には移動せず、導電体(2)又は磁性体の
みが回転と軸方向移動を行えるように構成し、コイル
(1)を被角度・回転計測物(12)の非回転側固定部
(13)に結合し、被角度・回転計測物(12)が回転
すると、導電体(2)又は磁性体のみが回転しながら軸
方向移動し、被角度・回転計測物(12)の回転角度・
回転数に応じてコイル(1)の内周を導電体(2)又は
磁性体が移動したとき、コイル(1)と導電体(2)又
は磁性体間の重合距離(10)又は面積が変化するよう
に構成し、このコイル(1)に周期的に短波形を印加す
ると、回転角度・回転数に応じて重合距離(10)又は
面積が変化するため、コイル(1)と導電体(2)又は
磁性体間の渦電流損およびインダクタンスが変化して、
短波形の減衰状態が変化するので、この短波形の減衰状
態を観測して被角度・回転計測物(12)の回転角度・
回転数を検出できるように構成した角度・回転計。 - 【請求項5】 コイル(1)と、回転するとその回転角
度に関数関係のある直進運動をする回転・直進機構(1
1)を、コイル(1)の外周側と導電体(2)又は磁性
体の内周側に組み合わせて設置することにより直進運動
も併せてするようにした導電体(2)又は磁性体をコイ
ル(1)の外周に配置し、また、導電体(2)又は磁性
体と被角度・回転計測物(12)をスライド機構(1
4)で連結して被角度・回転計測物(12)が回転して
もその軸方向には移動せず、導電体(2)又は磁性体の
みが回転と軸方向移動を行えるように構成し、コイル
(1)を被角度・回転計測物(12)の非回転側固定部
(13)に結合し、被角度・回転計測物(12)が回転
すると、導電体(2)又は磁性体のみが回転しながら軸
方向移動し、被角度・回転計測物(12)の回転角度・
回転数に応じてコイル(1)の外周を導電体(2)又は
磁性体が移動したとき、コイル(1)と導電体(2)又
は磁性体間の重合距離(10)又は面積が変化するよう
に構成し、このコイル(1)に周期的に短波形を印加す
ると、回転角度・回転数に応じて重合距離(10)又は
面積が変化するため、コイル(1)と導電体(2)又は
磁性体間の渦電流損およびインダクタンスが変化して、
短波形の減衰状態が変化するので、この短波形の減衰状
態を観測して被角度・回転計測物(12)の回転角度・
回転数を検出できるように構成した角度・回転計。 - 【請求項6】 コイルばね状又は渦巻き状コイル(1)
と、回転するとその回転角度に関数関係のある直進運動
をする回転・直進機構(11)により直進運動も併せて
するようにした導電体(2)又は磁性体をコイル(1)
の近傍に配置し、コイル(1)と回転・直進機構(1
1)の一部分を被角度・回転計測物(12)の非回転側
固定部(13)に結合し、被角度・回転計測物(12)
が回転すると、導電体(2)又は磁性体が回転しながら
軸方向移動し、被角度・回転計測物(12)の回転角度
・回転数に応じてコイル(1)の近傍を導電体(2)又
は磁性体が移動したとき、コイル(1)と導電体(2)
又は磁性体間の重合距離(10)又は面積が変化するよ
うに構成し、このコイル(1)に周期的に短波形を印加
すると、回転角度・回転数に応じて重合距離(10)又
は面積が変化するため、コイル(1)と導電体(2)又
は磁性体間の渦電流損およびインダクタンスが変化し
て、短波形の減衰状態が変化するので、この短波形の減
衰状態を観測して被角度・回転計測物(12)の回転角
度・回転数を検出できるように構成した角度・回転計。 - 【請求項7】 コイルばね状又は渦巻き状コイル(1)
と、回転するとその回転角度に関数関係のある直進運動
をする回転・直進機構(11)により直進運動も併せて
するようにした導電体(2)又は磁性体をコイル(1)
の近傍に配置し、また、導電体(2)又は磁性体と被角
度・回転計測物(12)をスライド機構(14)で連結
して被角度・回転計測物(12)が回転してもその軸方
向には移動せず、導電体(2)又は磁性体のみが回転と
軸方向移動を行えるように構成し、コイル(1)を被角
度・回転計測物(12)の非回転側固定部(13)に結
合し、被角度・回転計測物(12)が回転すると、導電
体(2)又は磁性体のみが回転しながら軸方向移動し、
被角度・回転計測物(12)の回転角度・回転数に応じ
てコイル(1)の近傍を導電体(2)又は磁性体が移動
したとき、コイル(1)と導電体(2)又は磁性体間の
重合距離(10)又は面積が変化するように構成し、こ
のコイル(1)に周期的に短波形を印加すると、回転角
度・回転数に応じて重合距離(10)又は面積が変化す
るため、コイル(1)と導電体(2)又は磁性体間の渦
電流損およびインダクタンスが変化して、短波形の減衰
状態が変化するので、この短波形の減衰状態を観測して
被角度・回転計測物(12)の回転角度・回転数を検出
できるように構成した角度・回転計。 - 【請求項8】 請求項1〜7の角度計・回転計におい
て、コイル(1)の一端に抵抗(6)、バッファ
(7)、フリップフロップ素子(8)、固定周波数パル
ス発振器(9)を接続し、コイル(1)の他端にヒステ
リシスを有するしきい値を備えたコンパレータ(5)を
接続し、その他端はフリップフロップ回路(8)のリセ
ット部に接続し、コイル(1)とコンパレータ(5)間
にコンデンサ(4)を接続し、その他端はグランド
(3)に接地させ、被角度・回転計測物(12)の回転
角度・回転数に応じてコイル(1)の内周部(又は外周
部、又は近傍)を移動する導電体(2)または磁性体を
設け、コイル(1)と導電体(2)または磁性体との距
離、または重合距離(10)、または重合面積に応じて
コイル(1)のインダクタンスが変化するように構成
し、固定周波数パルス発振器(9)より固定周波数パル
スを発生させ、コイル(1)のインダクタンス変化に応
じてヒステリシスを有するしきい値を備えたコンパレー
タ(5)の入力電圧が規定上限電圧VHに達すると、フ
リップフロップ素子へのリセット回路が働き、バッファ
(7)の出力がグランドレベルになるため、コイル
(1)とコンパレータ(5)間の電圧がディスチャージ
され、この電圧が規定下限電圧VLに達するとトリガー
を働かせて時間を固定し、この固定周波数パルス立ち上
がり時間から規定下限電圧VLに達するまでの時間Td
を計測し、この時間を角度・回転数として検出する角度
・回転計。 - 【請求項9】 請求項1〜7の角度計・回転計におい
て、コイル(1)の一端に抵抗(6)、コンデンサ
(4)を接続し、コイル(1)の他端に発振周期電圧変
換部(21)を接続し、抵抗(6)とコンデンサ(4)
の間と発振周期電圧変換部(21)の間にヒステリシス
を有するしきい値を備えた反転出力のコンパレータ
(5)を接続して、ヒステリシスを有するしきい値を備
えたコンパレータ(5)の出力を発振させ、被角度・回
転計測物(12)の回転角度・回転数に応じてコイル
(1)の内周部(又は外周部、又は近傍)を移動する導
電体(2)または磁性体を設け、コイル(1)と導電体
(2)または磁性体の重合距離(10)、またはコイル
(1)と導電体(2)または磁性体間の距離に応じてコ
イル(1)のインダクタンスが変化するように構成した
とき、コイル(1)と抵抗(6)を合せたインピーダン
スが変化するため、コンデンサ(4)の充・放電の時間
が変化し、それによりコンパレータ(5)出力の発振周
期が変化するので、その周期を観測し、この周期の変化
を回転角度・回転数として検出する角度・回転計。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001356745A JP2003121198A (ja) | 2001-10-18 | 2001-10-18 | 角度・回転計 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001356745A JP2003121198A (ja) | 2001-10-18 | 2001-10-18 | 角度・回転計 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003121198A true JP2003121198A (ja) | 2003-04-23 |
Family
ID=19168210
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001356745A Pending JP2003121198A (ja) | 2001-10-18 | 2001-10-18 | 角度・回転計 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003121198A (ja) |
-
2001
- 2001-10-18 JP JP2001356745A patent/JP2003121198A/ja active Pending
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