JP2003207367A - Position sensor - Google Patents

Position sensor

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JP2003207367A
JP2003207367A JP2002007089A JP2002007089A JP2003207367A JP 2003207367 A JP2003207367 A JP 2003207367A JP 2002007089 A JP2002007089 A JP 2002007089A JP 2002007089 A JP2002007089 A JP 2002007089A JP 2003207367 A JP2003207367 A JP 2003207367A
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Japan
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coil
position detector
inductance
coils
conductor
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Application number
JP2002007089A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshikazu Ichiyama
義和 市山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To propose an inductance sensing circuit high in accuracy despite its simplified structure for the embodiment of a low cost position sensor. <P>SOLUTION: The position sensor has two coils and a magnetic body or a conductor whose position relative to at least one of the coils is changed for a change in inductance; an emitter coupled oscillation circuit wherein the coils are connected as loads to the collectors of two transistors with the collectors directly cross-coupled to the bases and with the emitters coupled by a capacitor, or an oscillation circuit which is a hysteresis equipped inverting amplifier having two circuits between the input and output ends, wherein coils and diodes connected in series with the diode directions inverted are connected in parallel, with capacitors connected to the input and output ends; or the like. The sensor senses a position by grasping changes in inductance as pulse outputs different in duty ratio. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は,位置検出器に拘わり,
特にコイルと相互位置関係によりインダクタンスを変え
る磁性体或いは導体の位置を簡単な回路で検知する位置
検出器に拘わる。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a position detector,
In particular, it relates to a position detector that detects the position of a magnetic body or conductor whose inductance changes depending on the mutual positional relationship with the coil with a simple circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】位置検出器には用途に応じて種々の原理
に基づく機器が存在するが,高温或いは汚れのひどい環
境で使用できる位置検出器としては渦電流効果によるイ
ンダクタンス変化を検出する位置検出器が適している。
2. Description of the Related Art Position detectors include devices based on various principles depending on the application, but as a position detector that can be used in a high temperature or severely contaminated environment, a position detector that detects an inductance change due to an eddy current effect The vessel is suitable.

【0003】ソレノイドコイルの内外に近接する導体,
磁性体とコイルとの相互関係により,或いは平面状コイ
ルと導体,磁性体との相互関係によりコイルのインダク
タンスを変化させ,インダクタンスの変化量を検出して
導体,磁性体の位置を知る事が出来るが,精度を上げよ
うとすると種々問題が存在する。
Conductors close to the inside and outside of the solenoid coil,
It is possible to know the position of the conductor and the magnetic body by changing the inductance of the coil by changing the inductance of the coil depending on the mutual relation between the magnetic body and the coil or the mutual relation between the planar coil and the conductor and the magnetic body. However, there are various problems when trying to improve the accuracy.

【0004】従来実施されている多くの例ではインダク
タンス変化をコイルと抵抗の直列回路に交流正弦波電圧
を加え,或いは矩形波電圧を加えてコイル端子間の電圧
或いは電圧波形変化から検知している。その場合にコイ
ル線材の抵抗及びコイルを高周波励磁した場合の損失分
が温度によって変わりやすく位置検出精度を下げる結果
となっている。
In many conventional examples, an inductance change is detected from a voltage or a voltage waveform change between coil terminals by applying an AC sine wave voltage or a rectangular wave voltage to a series circuit of a coil and a resistor. . In this case, the resistance of the coil wire and the loss when the coil is excited by high frequency are likely to change depending on the temperature, resulting in lowering the position detection accuracy.

【0005】他の重要な問題は検出回路に於いてアナロ
グ回路部分の多さであり,電圧,抵抗等調整点の多さで
あって検出部の構成以外に検出精度を損ない,コストを
増す要因となっている。検出回路を比較的シンプルに出
来る例として注目されるのは米国特許4644570
号,特開平05−040002,特開平05−1104
12,特開2000−321009等の自励発振回路を
応用した検出回路である。米国特許4644570号に
於ける具体的な発振回路は不明であるが,ディジタル回
路を使用して分解能を向上させる意図は良いとしても回
路が複雑であり,また検出に時間遅れがある。特開平0
5−040002,特開平05−110412等はシン
プルな発振回路を用いてはいるが,単独のコイルでの位
置検出で温度変動等への考慮がなされず,また発振回路
の動作或いは安定性には疑問が残る。特開2000−3
21009はインダクタンスを差動的に検出できる利点
はあるが,部品が多く,回路動作の安定性には疑問が残
る。等々の事情で自励発振回路方式の検出回路は可能性
を持ちながら広く適用されるには至っていない。
Another important problem is the large number of analog circuit parts in the detection circuit, and the large number of adjustment points such as voltage and resistance, which impairs detection accuracy other than the structure of the detection part and increases the cost. Has become. As an example in which the detection circuit can be made relatively simple, attention is paid to US Pat. No. 4,644,570.
No. 05-040002 and 05-1104
12, a detection circuit to which the self-excited oscillation circuit of Japanese Patent Laid-Open No. 2000-321009 is applied. Although the specific oscillation circuit in US Pat. No. 4,644,570 is unknown, the circuit is complicated even if the intention to improve the resolution by using a digital circuit is good, and there is a time delay in detection. JP-A-0
Although 5-040002 and Japanese Patent Laid-Open No. 05-110412 use a simple oscillation circuit, temperature fluctuations are not taken into consideration by position detection with a single coil, and the operation or stability of the oscillation circuit is not considered. Doubt remains. JP 2000-3
The 21009 has the advantage of being able to detect the inductance differentially, but there are many parts and the stability of the circuit operation remains questionable. Due to various reasons, the detection circuit of the self-oscillation circuit type has not been widely applied although it has a possibility.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の目的
は,精度を確保しながらシンプルな構成のインダクタン
ス検出回路を提案し,低コストの位置検出器を実現提供
することである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to propose an inductance detecting circuit having a simple structure while ensuring accuracy, and to realize and provide a low cost position detector.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明による位置検出器
は,二つのコイルと,少なくとも一方の前記コイルと相
互の位置関係によりインダクタンスを変えさせる磁性体
或いは導体と,前記二つのコイルがコンデンサの充電及
び放電に要する時間比に比例したデューティ比のパルス
列を出力する発振回路と,前記パルス列のデューティ比
識別手段とより構成され,磁性体或いは導体とコイルと
の相対位置を前記パルス列のデューティ比から検知する
ことを特徴とする。
A position detector according to the present invention comprises two coils, a magnetic material or a conductor for changing the inductance depending on the mutual positional relationship with at least one of the coils, and the two coils are capacitors. An oscillation circuit that outputs a pulse train having a duty ratio proportional to the time ratio required for charging and discharging, and a duty ratio identifying means for the pulse train, and the relative position of the magnetic body or conductor and the coil is determined from the duty ratio of the pulse train. It is characterized by detecting.

【0008】前記発振回路の具体的な回路として,発振
回路は二つのコイルをそれぞれコレクタ端子に負荷とし
て有し且つそれぞれのコレクタ端子を互いのベース端子
に直接クロス結合された二つのトランジスタのエミッタ
間をコンデンサで結合して構成されたエミッタ結合型発
振回路を提案する。
As a concrete circuit of the oscillation circuit, the oscillation circuit has two coils as loads at the collector terminals thereof, and the collector terminals of the two transistors are directly cross-coupled to their respective base terminals. We propose an emitter-coupled oscillating circuit that is configured by coupling capacitors with each other.

【0009】更に他の具体的な回路として,コイルとダ
イオードとが直列に接続され互いにダイオードの向きを
逆にした二組の回路を並列に入出力端間に有し,コンデ
ンサを入力端に接続したヒステリシス特性のある反転増
幅器で構成する発振回路を提案している。
As still another specific circuit, a coil and a diode are connected in series and two sets of circuits in which the directions of the diodes are reversed are provided in parallel between the input and output ends, and the capacitor is connected to the input end. We have proposed an oscillator circuit consisting of an inverting amplifier with hysteresis characteristics.

【0010】デューティ比識別手段の具体的な回路は,
抵抗とコンデンサとによる積分回路或いは低域通過フィ
ルター等でデューティ比の違いを電圧の差として得る回
路が最もシンプルである。ただ,最近の技術傾向として
測定値はディジタル化してマイクロコンピュータで処理
する場合が多く通常は前記積分回路の後にA/D変換器
を配置してディジタル化する。本発明による位置検出器
ではデューティ比の変化するパルス列を直接マイクロコ
ンピュータに入力させて内部のタイマー或いはカウンタ
ーによりパルス間隔及びパルスのデューティ比を直接計
数して検知する方法も提案している。
A concrete circuit of the duty ratio identifying means is as follows.
The simplest is a circuit that obtains a difference in duty ratio as a voltage difference by an integrating circuit using a resistor and a capacitor or a low-pass filter. However, as a recent technical trend, measured values are often digitized and processed by a microcomputer, and usually an A / D converter is arranged after the integrating circuit to digitize the measured values. The position detector according to the present invention also proposes a method in which a pulse train whose duty ratio changes is directly input to a microcomputer and an internal timer or counter directly counts and detects the pulse interval and the pulse duty ratio.

【0011】二つのコイルは移動する導体或いは磁性体
との関係において,一方はインダクタンスが増大し,他
方は減少する差動構成として高精度を確保することが基
本であるが,一方は参照用コイルとして固定インダクタ
ンスとし,また更に固定インダクタンス側のコイルを抵
抗で置き換えて若干の精度は犠牲にしても小型化を優先
する構成も提案している。
Regarding the two coils, in relation to a moving conductor or a magnetic body, it is basically necessary to secure high accuracy as a differential structure in which one increases the inductance and the other decreases, but one of them is a reference coil. As a fixed inductance, we also proposed a configuration in which the coil on the fixed inductance side is replaced with a resistor, and miniaturization is prioritized at the expense of some accuracy.

【0012】[0012]

【作用】本発明の検出回路では一つのコンデンサに2つ
のコイルそれぞれを介して充電,放電作用を行わせる自
励発振回路を基本とするので出力パルス列内の高レベ
ル,低レベルの時間幅はそれぞれコイルのインダクタン
スに比例する。コンデンサの容量が変動して出力パルス
の周期は変動してもデューティ比への影響は無く,パル
ス列内のデューティ比にコイル以外の影響要素は少ない
ので検出回路は無調整で機能する。2つのコイルのイン
ダクタンスの差分で位置検出するので電源変動,温度変
動等の同相的な変動分を補償できる。さらに一方のコイ
ルを固定インダクタンスのコイル或いは抵抗として位置
検出器を簡略化することも可能である。
Since the detection circuit of the present invention is based on a self-excited oscillation circuit that charges and discharges one capacitor via two coils respectively, the high-level and low-level time widths in the output pulse train are different. It is proportional to the inductance of the coil. Even if the capacitance of the capacitor fluctuates and the cycle of the output pulse fluctuates, it does not affect the duty ratio, and the duty ratio within the pulse train has few influencing factors other than the coil, so the detection circuit functions without adjustment. Since the position is detected by the difference between the inductances of the two coils, in-phase fluctuations such as power supply fluctuations and temperature fluctuations can be compensated. Further, it is possible to simplify the position detector by using one coil as a fixed inductance coil or a resistor.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下に本発明による位置検出器に
ついて,その実施例及び原理作用等を図面を参照しなが
ら説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments and principles of the position detector according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0014】図1は,コイルとの位置が相対的に変化す
る移動体の位置を検出する検出部の構造例を断面図で示
している。図1(a)に於いて,コイル13,14は非
磁性の支持体15に巻回され,樹脂で構成された円筒1
1はコイル13,14の外周部に配置されて移動体と共
に移動するよう構成される。導体部12は金属薄膜或い
は金属のメッキ膜等で円筒11の内周面に構成配置され
ている。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the structure of a detector for detecting the position of a moving body whose position relative to the coil changes. In FIG. 1A, the coils 13 and 14 are wound around a non-magnetic support 15 and made of resin.
1 is arranged on the outer periphery of the coils 13 and 14 and is configured to move together with the moving body. The conductor portion 12 is a metal thin film, a metal plating film, or the like, and is arranged on the inner peripheral surface of the cylinder 11.

【0015】円筒11と共に導体部12が左右に移動す
ると,コイル13,14と導体部12のオーバーラップ
部分の長さA,Bがそれぞれ変化し,コイル12,13
のインダクタンスが変化する。2つのコイル13,14
のインダクタンスは一方が増大すると他方が減少するよ
う構成されるので,検出回路はそれらの変化量を差動的
に検出することで精度の高い位置検出が可能になる。導
体部12は導体以外にフェライト,パーマロイ等の磁性
体で構成しても良く,導体の場合には導体表面での渦電
流効果によるので重なり合う長さA,Bに各コイルのイ
ンダクタンスは反比例し,磁性体の場合には磁性体の透
磁率による磁気抵抗変化によるので長さA,Bに各コイ
ルのインダクタンスは比例するように変化する。
When the conductor portion 12 moves to the left and right along with the cylinder 11, the lengths A and B of the overlapping portions of the coils 13 and 14 and the conductor portion 12 change, and the coils 12 and 13 respectively.
The inductance of changes. Two coils 13, 14
Since the inductance of is increased when one is increased, the other is decreased, so that the detection circuit can detect the position with high accuracy by differentially detecting the amount of change. In addition to the conductor, the conductor portion 12 may be made of a magnetic material such as ferrite or permalloy. In the case of a conductor, the inductance of each coil is inversely proportional to the overlapping lengths A and B because of the eddy current effect on the conductor surface. In the case of a magnetic body, since the magnetic resistance changes due to the magnetic permeability of the magnetic body, the inductance of each coil changes in proportion to the lengths A and B.

【0016】図1(b)は,図1(a)とは逆にコイル
13,14内に配置された軸16が移動体に固定され,
軸16の表面に導体環よりなる導体部17が配置された
例である。動作原理は図1(a)と同様である。
In contrast to FIG. 1A, the shaft 16 arranged in the coils 13 and 14 is fixed to the moving body in FIG. 1B.
This is an example in which a conductor portion 17 made of a conductor ring is arranged on the surface of the shaft 16. The operating principle is the same as in FIG.

【0017】図1(a),(b)に示した位置検出器の
検出部構成は一般に知られているが,インダクタンス変
化を検出する回路に関しては種々課題が残っている。本
発明ではインダクタンス変化を検出する新規の検出回路
を提案するが,本発明の実施例を説明する前に従来の検
出回路例を概観してその課題を明らかにする。図10は
一般に用いられている検出回路を簡略化して表してあ
る。同図において,コイル13,14と抵抗101,1
02とで構成されたブリッジに高周波発振器103から
高周波信号を加え,抵抗101,102とコイル13,
14とで分圧された電圧をそれぞれ整流・平滑回路10
4,105で直流電圧に変え,差動増幅器106で差分
出力を得る。コイル13,14両端の電圧は差動増幅器
106で差分を取るまでにそれぞれ整流・平滑回路10
4,105を通るのでこれらのゲインバランスを保持す
るために何らかの調整部は存在し,また高周波発振器1
03を別途必要とし,その出力も厳密に制御されなけれ
ばならない。
Although the structure of the detecting portion of the position detector shown in FIGS. 1A and 1B is generally known, various problems remain in the circuit for detecting the change in inductance. The present invention proposes a new detection circuit for detecting a change in inductance. Before explaining the embodiment of the present invention, an example of a conventional detection circuit will be reviewed and its problem will be clarified. FIG. 10 shows a simplified detection circuit which is generally used. In the figure, coils 13 and 14 and resistors 101 and 1
A high-frequency signal is applied from the high-frequency oscillator 103 to the bridge constituted by 02, and the resistors 101, 102 and the coil 13,
The voltage divided by 14 and the rectifying / smoothing circuit 10 respectively.
A direct current voltage is converted at 4, 105, and a differential output is obtained at the differential amplifier 106. The voltage across the coils 13 and 14 is adjusted by the rectifying / smoothing circuit 10 by the differential amplifier 106.
4 and 105, there is some adjustment unit to maintain these gain balances, and the high frequency oscillator 1
03 is required separately, and its output must be strictly controlled.

【0018】図2は本発明の第一の実施例である位置検
出器の検出回路を示す。エミッタ結合型発振回路を用
い,出力パルス列のデューティ比はマイクロコンピュー
タで直接識別して位置を検知する構成である。同図にお
いて,コイル13,14はトランジスタ22,23の負
荷としてコレクタ端子に接続され,トランジスタ22,
23のコレクタ端子はそれぞれトランジスタ23,22
のベース端子にクロス結合され,コンデンサ21がトラ
ンジスタ22,23のエミッタ端子間に接続される。抵
抗24,25はトランジスタ22,23のオン時の電流
を決める。番号26は波形整形用のコンパレータであ
り,番号27はマイクロコンピュータを示す。
FIG. 2 shows a detection circuit of the position detector which is the first embodiment of the present invention. It uses an emitter-coupled oscillator circuit and detects the position by directly identifying the duty ratio of the output pulse train with a microcomputer. In the figure, the coils 13 and 14 are connected to the collector terminals as loads of the transistors 22 and 23.
The collector terminals of 23 are transistors 23 and 22 respectively.
And a capacitor 21 is connected between the emitter terminals of the transistors 22 and 23. The resistors 24 and 25 determine the current when the transistors 22 and 23 are on. Reference numeral 26 is a waveform shaping comparator, and reference numeral 27 is a microcomputer.

【0019】電源投入時の状態は不定であるが,トラン
ジスタ22がオンに転じたと考えると,電流はコイル1
3,トランジスタ22,抵抗24を流れ,さらにコンデ
ンサ21,抵抗25にも分流する。この時点で抵抗25
の電圧降下は大であるのでトランジスタ23のエミッタ
電位は十分に高くトランジスタ23はオフに,トランジ
スタ23のコレクタ及びトランジスタ22のベースは高
レベルとなってトランジスタ22はオンに保たれるが,
コンデンサ21への電荷蓄積が大になるとコンデンサ2
1を通じて抵抗25に流れる電流は徐々に減り,トラン
ジスタ23のエミッタ電位は徐々に低下する。トランジ
スタ23のベースはトランジスタ22のコレクタに接続
されていてトランジスタ23のエミッタとの電位差が所
定レベルに達するとトランジスタ23はオンになり,そ
のコレクタ端子電圧は下がるのでトランジスタ22はオ
フとなる。コイル14を流れる電流はトランジスタ2
3,抵抗25を流れるが一部はコンデンサ21,抵抗2
4を流れ,コンデンサ21を逆方向から充電する。この
ようにしてコイル13,14を通じてコンデンサ21を
交互に逆方向から充電して自励発振を継続する。
Although the state when the power is turned on is indefinite, considering that the transistor 22 has turned on, the current flows in the coil 1
3, the current flows through the transistor 22 and the resistor 24, and further branches into the capacitor 21 and the resistor 25. Resistor 25 at this point
, The emitter potential of the transistor 23 is sufficiently high, the transistor 23 is turned off, the collector of the transistor 23 and the base of the transistor 22 are at high level, and the transistor 22 is kept on.
When the charge storage in the capacitor 21 becomes large, the capacitor 2
The current flowing through the resistor 25 through 1 gradually decreases, and the emitter potential of the transistor 23 gradually decreases. The base of the transistor 23 is connected to the collector of the transistor 22, and when the potential difference from the emitter of the transistor 23 reaches a predetermined level, the transistor 23 turns on and its collector terminal voltage decreases, so the transistor 22 turns off. The current flowing through the coil 14 is the transistor 2
3 flows through the resistor 25, but partly the capacitor 21 and the resistor 2
4 to charge the capacitor 21 from the opposite direction. In this way, the capacitor 21 is alternately charged from the opposite direction through the coils 13 and 14 to continue the self-excited oscillation.

【0020】トランジスタ22,23のコレクタ端子の
レベル差をコンパレータ26でパルス整形すると,その
高レベル,低レベルの持続時間はそれぞれコイル13,
14とコンデンサ21とで決まる時定数に比例する。こ
の出力をマイクロコンピュータ27に入力して高レベル
の時間幅と周期との比からデューティ比を求めトルクを
算出する。精度を少し犠牲にするなら簡略的に高レベル
の時間幅と低レベルの時間幅の差からトルクを算出する
事も出来る。
When the level difference between the collector terminals of the transistors 22 and 23 is pulse-shaped by the comparator 26, the durations of the high level and the low level are coil 13, respectively.
It is proportional to the time constant determined by 14 and the capacitor 21. This output is input to the microcomputer 27, and the duty ratio is calculated from the ratio of the high level time width and cycle to calculate the torque. If you sacrifice a little accuracy, you can simply calculate the torque from the difference between the high-level time width and the low-level time width.

【0021】前記発振回路において,抵抗24,25は
トランジスタ22,23を流れる電流値を設定し,出力
パルス列の時間幅にはコイル13,14のインダクタン
ス及びコンデンサ31のみが関係し,その他の素子の影
響は少ない。検出回路に於けるコンデンサ31の容量は
温度の影響を受けて発振周期が変化を受ける可能性有る
が,パルスのデューティ比には影響しない。また最近で
はディジタル処理をする例が多いので出力パルス列を直
接マイクロコンピュータ27に入力して時間識別をさせ
てディジタル化する事にしたが,この段階で電源電圧そ
の他の変動要因の影響は少ない。
In the oscillating circuit, the resistors 24 and 25 set the current values flowing through the transistors 22 and 23, and the time width of the output pulse train is related only to the inductance of the coils 13 and 14 and the capacitor 31. Little impact. Although the capacitance of the capacitor 31 in the detection circuit may be affected by temperature and the oscillation cycle may be changed, it does not affect the pulse duty ratio. Further, recently, there are many cases where digital processing is performed, so the output pulse train is directly input to the microcomputer 27 for time discrimination to be digitized, but at this stage, the influence of the power supply voltage and other fluctuation factors is small.

【0022】また,トランジスタ22,23のコレクタ
端子からトランジスタ23,22のベース端子に直接ク
ロス結合をさせたが,トランジスタ22,23のコレク
タ端子にそれぞれエミッタフォロワー回路を設け,その
出力からトランジスタ23,22のベース端子にそれぞ
れ接続しても良く,発振動作の安定化に寄与できる。
Further, the collector terminals of the transistors 22 and 23 are directly cross-coupled to the base terminals of the transistors 23 and 22, but the collector terminals of the transistors 22 and 23 are respectively provided with emitter follower circuits, and the outputs of the emitter follower circuits to the transistors 23 and 22. It may be connected to each of the base terminals of 22 and can contribute to stabilization of the oscillation operation.

【0023】図3は第一の実施例における出力パルス列
を示し,同図を参照して第一の実施例の説明を補足す
る。横軸31は時間を示し,図3(a),(b)はそれ
ぞれ図2のコンパレータ26の出力パルス列32,33
を示す。出力パルス列32,33の高レベル,低レベル
の時間幅はコイル13,14を介して行うコンデンサ2
1の充電時間に比例するので高レベルの時間幅と低レベ
ルの時間幅の差からインダクタンス差を求め,トルクを
算出出来る。出力パルス列32,33ではデューティ比
T1/(T1+T2)は同じであるが,パルス周期(T
1+T2)が異なる状態を示す。検出器間の差,或いは
温度変動によりコイル13,14のインダクタンスが共
に変化した場合等に生じる可能性がある。
FIG. 3 shows an output pulse train in the first embodiment, and the description of the first embodiment will be supplemented with reference to the drawing. The horizontal axis 31 indicates time, and FIGS. 3A and 3B are output pulse trains 32 and 33 of the comparator 26 of FIG. 2, respectively.
Indicates. The high-level and low-level time widths of the output pulse trains 32 and 33 are controlled by the capacitors 2 through the coils 13 and 14.
Since it is proportional to the charging time of 1, the inductance difference is obtained from the difference between the high-level time width and the low-level time width, and the torque can be calculated. The output pulse trains 32 and 33 have the same duty ratio T1 / (T1 + T2), but the pulse cycle (T
1 + T2) indicates different states. This may occur when the inductances of the coils 13 and 14 both change due to a difference between detectors or a temperature change.

【0024】図3(c)はマイクロコンピュータ27で
高レベルの時間幅T1,低レベルの時間幅T2等を計測
する方法を説明するための図である。マイクロコンピュ
ータ27は出力パルス列33を入力し,内蔵のカウンタ
ー或いはプログラムにより時間測定をする。十分に小さ
い時間間隔のパルス列34で高レベルの時間幅T1,低
レベルの時間幅T2をカウントして測定する。その具体
的な方法にはマイクロコンピュータに内蔵するカウンタ
ーによる方法,パルス列34のパルス間隔時間に対応す
るプログラムステップを何回繰り返すかをカウントする
方法等がある。またマイクロコンピュータではなく,カ
ウンター回路を用いてパルス数をカウントしても良い。
FIG. 3C is a diagram for explaining a method of measuring the high-level time width T1, the low-level time width T2, etc. by the microcomputer 27. The microcomputer 27 inputs the output pulse train 33 and measures the time with a built-in counter or program. The high-level time width T1 and the low-level time width T2 are counted and measured by the pulse train 34 having a sufficiently small time interval. Specific methods include a method using a counter built in the microcomputer and a method of counting the number of times the program step corresponding to the pulse interval time of the pulse train 34 is repeated. The number of pulses may be counted using a counter circuit instead of the microcomputer.

【0025】コイル13,14のインダクタンスは一方
が増大すれば他方は減少するので回路定数を適当に設定
すれば近似的に出力パルスのパルス周期は一定と出来
る。しかし,図1(a),(b)に示したコイル13,
14等からなる検出部の具体構造,材質等に依存する
が,温度の変動によりコイル13,14の伸縮が非対称
になり,或いはコイル13,14に高周波電流を加えた
場合に渦電流損がアンバランスに変動することがあって
コイル13,14のインダクタンスは温度変化に伴って
増加或いは減少する場合がある。これを利用して発振出
力パルス列の周期を監視して検出部の温度変化を検知す
ることは可能であり,予め収集して記憶したデータから
出力パルスの周期を知って算出位置を補正することも可
能である。その点でマイクロコンピュータにより高レベ
ルの時間幅及びパルス周期を知って位置を算出する方式
は温度による影響をも補正でき,さらに高精度化を実現
できる。ただ,その場合コンデンサ21は温度変動の影
響を受けてパルス周期に影響を及ぼす場合があるので温
度変動の影響を受けにくいコンデンサ素子を用い,定温
化に留意する必要がある。
The inductances of the coils 13 and 14 decrease when one increases and the other decreases. Therefore, the pulse period of the output pulse can be approximately constant by appropriately setting the circuit constant. However, the coil 13 shown in FIGS.
Depending on the specific structure, material, etc., of the detection unit consisting of 14, etc., the expansion and contraction of the coils 13, 14 will become asymmetric due to temperature fluctuations, or eddy current loss will occur when high-frequency current is applied to the coils 13, 14. The inductance of the coils 13 and 14 may increase or decrease with a change in temperature because of a change in balance. Utilizing this, it is possible to monitor the cycle of the oscillation output pulse train and detect the temperature change of the detector, and it is also possible to correct the calculated position by knowing the cycle of the output pulse from the data collected and stored in advance. It is possible. In that respect, the method of calculating the position by knowing the high-level time width and pulse period by the microcomputer can also correct the influence of the temperature and realize higher accuracy. However, in that case, since the capacitor 21 may be affected by the temperature fluctuation and may affect the pulse period, it is necessary to use a capacitor element that is not easily affected by the temperature fluctuation and pay attention to constant temperature.

【0026】図4は,マイクロコンピュータ27によっ
てインダクタンス差を検出して位置を算出するプログラ
ム例をフローチャートで示した例である。
FIG. 4 is a flowchart showing an example of a program for calculating the position by detecting the inductance difference by the microcomputer 27.

【0027】[1.],[2.]のステップにおいて,
マイクロコンピュータ27内のカウンターを用いてコン
パレータ26の出力から高レベルの時間幅T1,低レベ
ルの時間幅T2を得る。[3.]で高レベルの時間幅T
1を前回の値と比較検証し,その差が予め定めた所定の
値以上で有れば異常として[7.]で処理し,所定の値
以下で有れば正常として[4.]のステップに進む。
[4.]は検出した低レベルの時間幅T2を前回の値と
比較検証し,その差が予め定めた所定の値以上で有れば
異常として[7.]で処理し,所定の値以下で有れば正
常として[5.]のステップに進む。
[1. ], [2. ] Step,
A high-level time width T1 and a low-level time width T2 are obtained from the output of the comparator 26 using a counter in the microcomputer 27. [3. ] High level time width T
1 is compared and verified with the previous value, and if the difference is equal to or greater than a predetermined value, it is determined as abnormal [7. ], It is regarded as normal if it is less than a predetermined value [4. ] Step.
[4. ] Compares the detected low-level time width T2 with the previous value, and if the difference is equal to or greater than a predetermined value, it is regarded as abnormal [7. ], And if it is less than a predetermined value, it is regarded as normal [5. ] Step.

【0028】[5.]では(T1−T2)/(T1+T
2)から位置を算出し,[6.]でパルス周期に関する
T1+T2を指標にデータベースから算出位置の補正デ
ータを得て補正して[1.]に戻って測定を継続する。
位置の算出は(T1−T2)/(T1+T2)の代わり
にT1/(T1+T2)としても良い。精度を若干犠牲
にしても良いなら簡略的にはT1−T2から算出するこ
とが出来る。
[5. ] In (T1-T2) / (T1 + T
The position is calculated from 2), and [6. ], The correction data of the calculated position is obtained from the database using T1 + T2 related to the pulse period as an index and corrected [1. ] To continue the measurement.
The position may be calculated as T1 / (T1 + T2) instead of (T1-T2) / (T1 + T2). If the accuracy may be sacrificed a little, it can be simply calculated from T1-T2.

【0029】[7.]は高低レベルの時間幅T1,T2
の異常処理ルーチンであり,T1,T2を過去の履歴と
比較検証して過去の変動履歴から異常状態の頻度,連続
性等を調べて偶発的な誤りか,固定的な誤りかを判断す
る。誤りが確率的であり,頻度も少なければ偶発性と判
断して[1.]に進んで計測を繰り返す。誤りの頻度が
高く,連続性が高いと判断すれば固定障害と見なして
[8.]で上位システムに警告し,計測作業を停止す
る。
[7. ] Is the high-low level time width T1, T2
Is an abnormal processing routine, comparing and verifying T1 and T2 with the past history, and checking the frequency and continuity of the abnormal state from the past change history to determine whether it is an accidental error or a fixed error. If the error is probabilistic and infrequent, it is judged to be random [1. ] And repeat the measurement. If the error frequency is high and the continuity is high, it is regarded as a fixed failure [8. ] To alert the host system and stop the measurement work.

【0030】図2,図3,図4で示したように本発明の
第一の実施例によれば,アナログ回路部分は殆ど無く,
ディジタル処理で計測を行うことが出来るので検出回路
は無調整で機能し,また検出器の異常判断等も行うこと
が出来る。
As shown in FIGS. 2, 3 and 4, according to the first embodiment of the present invention, there is almost no analog circuit portion,
Since the measurement can be performed by digital processing, the detection circuit can function without adjustment, and it is possible to judge the abnormality of the detector.

【0031】図5は本発明の第二の実施例である位置検
出器の検出回路を示す。同図において,番号58は発振
回路を,番号59は積分回路をそれぞれ示す。発振回路
58はコイル13,14とそれぞれダイオード52,5
3とを直列接続して反転増幅器54の入出力端に並列に
接続し,反転増幅器54の入力端にはコンデンサ51を
接続して構成する。コンデンサ51の他端は接地し,回
路を含めてシールドを容易としている。その場合,ダイ
オード52,53は互いに逆向きに接続され,反転増幅
器54はヒステリシス特性を有するとする。積分回路5
9は抵抗55,コンデンサ56とで簡略に構成してい
る。
FIG. 5 shows a detection circuit of a position detector which is a second embodiment of the present invention. In the figure, numeral 58 indicates an oscillator circuit, and numeral 59 indicates an integrating circuit. The oscillator circuit 58 includes coils 13 and 14 and diodes 52 and 5 respectively.
3 is connected in series and is connected in parallel to the input / output terminal of the inverting amplifier 54, and the capacitor 51 is connected to the input terminal of the inverting amplifier 54. The other end of the capacitor 51 is grounded to facilitate shielding including the circuit. In that case, the diodes 52 and 53 are connected in opposite directions, and the inverting amplifier 54 has a hysteresis characteristic. Integration circuit 5
Reference numeral 9 is simply composed of a resistor 55 and a capacitor 56.

【0032】反転増幅器54は入力端が第一のレベルよ
り低下すると出力は高レベルとなり,第二のレベルより
大になると出力は低レベルとなるとする。いま入力端が
第一のレベルより低とすると出力は高レベルとなり,電
流がダイオード53,コイル14を介してコンデンサ5
1を充電し,コンデンサ51の電圧が上昇して第二のレ
ベルを超えると反転増幅器54の出力は低レベルに転
じ,コイル13,ダイオード52を介してコンデンサ5
1の電荷を放電する。コンデンサ51の電圧は徐々に低
下し,第一のレベルより下がると反転増幅器54の出力
は高レベルに転じ,これを繰り返す。
It is assumed that the output of the inverting amplifier 54 becomes high level when the input terminal becomes lower than the first level, and becomes low level when the input terminal becomes larger than the second level. When the input terminal is now lower than the first level, the output becomes high level, and the current flows through the diode 53 and the coil 14 to the capacitor 5
1 is charged, and when the voltage of the capacitor 51 rises and exceeds the second level, the output of the inverting amplifier 54 shifts to a low level, and the capacitor 5 passes through the coil 13 and the diode 52.
The electric charge of 1 is discharged. The voltage of the capacitor 51 gradually decreases, and when it falls below the first level, the output of the inverting amplifier 54 turns to a high level and repeats this.

【0033】コンデンサ51の充電はコイル14とコン
デンサ51による時定数に,放電はコイル13とコンデ
ンサ51による時定数によるので出力パルス列の高レベ
ルの時間幅はコイル14のインダクタンスに,低レベル
の時間幅はコイル13のインダクタンスに比例する事に
なる。積分器59は抵抗55,コンデンサ56によって
出力パルス列を平滑化することでデューティ比の異なる
パルス列からデューティ比に比例した直流電圧の出力5
7を得る。
Since the charging of the capacitor 51 depends on the time constant of the coil 14 and the capacitor 51 and the discharging depends on the time constant of the coil 13 and the capacitor 51, the high level time width of the output pulse train is the inductance of the coil 14 and the low level time width. Is proportional to the inductance of the coil 13. The integrator 59 smoothes the output pulse train by the resistor 55 and the capacitor 56 to output the DC voltage 5 proportional to the duty ratio from the pulse train having different duty ratios.
Get 7.

【0034】第二の実施例でも出力パルス列の高低レベ
ルの時間幅はそれぞれコイル14,13とコンデンサ5
1で決まり,他の要因の影響する余地は少ない。コンデ
ンサ51の容量は温度変動の影響を受ける可能性有る
が,高低レベルの時間幅に等しく寄与するので発振周期
に影響はしてもデューティ比への影響は無い。ただ,反
転増幅器54は一般に高低の出力レベルに対しての駆動
方法は非対称であるので温度変動の影響で高低のパルス
幅に非対称性が現れる可能性は残り,第一の実施例とは
精度面で使い分ける必要がある。また積分回路59で電
圧出力とするので積分回路59に入力するパルスの高低
のレベルは厳密に管理する必要がある。積分回路59に
入力させる前にパルスの整形回路を配置すれば改善され
る。積分回路59はコスト重視でシンプルな回路を用い
たが,高周波域を十分に減衰させることが出来る低域通
過フィルターで置き換えればリップルの少ない出力電圧
を得ることができる。
Also in the second embodiment, the time widths of the high and low levels of the output pulse train are the coils 14 and 13 and the capacitor 5, respectively.
There is little room for other factors to influence it. The capacity of the capacitor 51 may be affected by temperature fluctuations, but since it contributes equally to the time width of high and low levels, it affects the oscillation cycle but does not affect the duty ratio. However, since the inverting amplifier 54 is generally asymmetric in the driving method for high and low output levels, there is a possibility that high and low pulse widths may have asymmetry due to the influence of temperature fluctuations. It is necessary to use properly. Further, since the integrating circuit 59 outputs the voltage, the level of the pulse input to the integrating circuit 59 must be strictly controlled. This can be improved by arranging a pulse shaping circuit before inputting to the integrating circuit 59. The integrating circuit 59 uses a simple circuit in consideration of cost, but if it is replaced with a low-pass filter capable of sufficiently attenuating a high frequency region, an output voltage with less ripple can be obtained.

【0035】図6は本発明の第三の実施例を示し,有限
な回転角度検出を行う例を示す。同図(a)において,
回転軸62は扇状導体61が固定されて有限な角度範囲
で回転するものとし,扇状導体61に対向して印刷コイ
ル64,65が固定部66表面に配置固定されている。
番号63は扇状導体61の移動方向を示す。2つの印刷
コイル64,65は図6(b)に示すようにメッキ,エ
ッチング処理等の薄膜技術によりスパイラル状のコイル
として対称に形成されている。
FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention, in which a finite rotation angle is detected. In the figure (a),
The rotating shaft 62 has a fan-shaped conductor 61 fixed and rotates in a finite angle range, and print coils 64 and 65 are arranged and fixed on the surface of a fixed portion 66 so as to face the fan-shaped conductor 61.
The number 63 indicates the moving direction of the fan-shaped conductor 61. As shown in FIG. 6B, the two printing coils 64 and 65 are symmetrically formed as spiral coils by thin film technology such as plating and etching.

【0036】扇状導体61の周方向の長さはほぼ印刷コ
イル64,65それぞれの周方向長さに等しいものと
し,印刷コイル64,65と重なり合う部分の長さを
A,Bとすれば,それぞれのインダクタンスはA,Bに
応じて差動的に変化する。図6(a)には本発明の第二
の実施例で示した検出回路を接続して示してあるが,
A,Bの長さに対応して出力57に現れる電圧が変化
し,回転軸62の回転角度検出が可能となる。
If the circumferential length of the fan-shaped conductor 61 is substantially equal to the circumferential length of each of the printing coils 64 and 65, and the lengths of the portions overlapping the printing coils 64 and 65 are A and B, respectively. The inductance of changes differentially according to A and B. In FIG. 6A, the detection circuit shown in the second embodiment of the present invention is connected and shown.
The voltage appearing at the output 57 changes corresponding to the lengths of A and B, and the rotation angle of the rotation shaft 62 can be detected.

【0037】第三の実施例では回転軸の角度検出の例を
示したが,図6(b)に示す印刷コイル64,65に対
向して平行に移動する導体片或いは磁性体片の位置検出
にももちろん応用できる。
In the third embodiment, an example of detecting the angle of the rotating shaft has been shown. However, the position detection of the conductor piece or the magnetic piece moving parallel to the printing coils 64 and 65 shown in FIG. 6B is detected. Of course it can be applied.

【0038】本発明の第一,第二,第三の実施例では移
動体が2つのコイルのインダクタンスを差動的に変化さ
せる場合にシンプルな検出回路で精度良く検出できる例
を示したが,2つのコイルを配置する余裕が無い場合も
実用に当たって多く存在する。その場合にも本発明の第
一及び第二の実施例で説明した検出回路に於いて,一方
のコイルをインダクタンス固定のコイル或いは抵抗等で
置き換えて単独の検出コイルで構成する位置検出器へも
適用できる。
In the first, second and third embodiments of the present invention, an example in which the moving body can differentially change the inductances of the two coils can be accurately detected by a simple detection circuit is shown. Even when there is no room to arrange the two coils, there are many in practical use. In that case also, in the detection circuits described in the first and second embodiments of the present invention, one of the coils may be replaced with a coil having a fixed inductance or a position detector having a single detection coil instead of a resistor. Applicable.

【0039】しかしながら,その場合には温度変動によ
る検出コイルの抵抗分の変動,或いは検出コイルに対向
する導体,磁性体等の物理定数変動の影響で精度を損な
う場合が多い。そのような単独検出コイルの場合でも出
来るだけ精度を損なわないような例を本発明の第四,第
五の実施例として図7,図8,図9を用いて説明する。
However, in that case, the accuracy is often impaired due to the fluctuation of the resistance of the detection coil due to the temperature fluctuation or the fluctuation of the physical constants of the conductor, the magnetic body and the like facing the detection coil. An example in which the accuracy is not impaired as much as possible even in the case of such a single detection coil will be described as the fourth and fifth embodiments of the present invention with reference to FIGS. 7, 8 and 9.

【0040】図7は本発明の第四の実施例で,差動コイ
ルの一方を固定インダクタンスとした場合の例を示して
いる。同図において,移動体に固定された円筒71内に
は支持体74に巻回された検出コイル72,参照コイル
73が配置されている。検出回路には第二の実施例とし
て図5に示した回路を適用している。
FIG. 7 shows a fourth embodiment of the present invention in which one of the differential coils has a fixed inductance. In the figure, a detection coil 72 and a reference coil 73 wound around a support 74 are arranged in a cylinder 71 fixed to a moving body. As the second embodiment, the circuit shown in FIG. 5 is applied to the detection circuit.

【0041】同図において,円筒71は導体とし,その
移動範囲内で検出コイル72は重なり合う部分の長さC
は変動するが,参照コイル73は常に円筒71と重なり
合っているとする。参照コイル73は検出コイル72よ
りは細い導線を使用してその占有領域を小とし,検出コ
イル72及び参照コイル73の電気抵抗分の温度係数を
出来るだけ等しく設定して温度補償を行う。
In the figure, the cylinder 71 is a conductor, and the detection coil 72 has a length C that overlaps in the moving range.
, But the reference coil 73 always overlaps with the cylinder 71. The reference coil 73 uses a conductive wire thinner than the detection coil 72 to reduce its occupied area, and temperature compensation is performed by setting the temperature coefficients of the electric resistance components of the detection coil 72 and the reference coil 73 as equal as possible.

【0042】参照コイル73の重要な役割は可能な限り
検出コイル72の温度変動分を補償させるという事であ
るが,その点を緩和できるなら図7に示した位置に限ら
ず任意に配置する事は出来る。図7に示した例では参照
コイル73内に円筒71の縁端部は存在しないが,縁端
部の効果を差動によりキャンセルする場合には配置を変
え,参照コイル73に円筒71と同等な導体の縁端部を
配置する構造とすれば良い。
The important role of the reference coil 73 is to compensate the temperature variation of the detection coil 72 as much as possible. However, if this point can be relaxed, it is not limited to the position shown in FIG. Can do In the example shown in FIG. 7, the edge portion of the cylinder 71 does not exist in the reference coil 73, but when the effect of the edge portion is canceled by differential, the arrangement is changed and the reference coil 73 is equivalent to the cylinder 71. The structure may be such that the edge portions of the conductor are arranged.

【0043】検出回路の発振回路部分は図5に示した第
二の実施例と同じであるが,出力パルスのデューティ比
識別はマイクロコンピュータ75で行うよう配置してあ
る。図7に於ける出力パルス列の波形は第一の実施例に
おいて参照した図3と同じであるので図3と図8を参照
して図7のマイクロコンピュータ内のプログラムフロー
の例を説明する。参照コイル73はコンデンサ51を充
電する時間に関連するので図3に於ける高レベルの時間
幅T1は参照コイル73のインダクタンスに,低レベル
のパルス幅T2は検出コイル72のインダクタンスに比
例する。したがって,プログラムフローの例は以下のよ
うになる。
The oscillation circuit portion of the detection circuit is the same as that of the second embodiment shown in FIG. 5, but the microcomputer 75 is arranged to identify the duty ratio of the output pulse. Since the waveform of the output pulse train in FIG. 7 is the same as that in FIG. 3 referred to in the first embodiment, an example of the program flow in the microcomputer in FIG. 7 will be described with reference to FIGS. 3 and 8. Since the reference coil 73 is related to the time for charging the capacitor 51, the high level time width T1 in FIG. 3 is proportional to the inductance of the reference coil 73, and the low level pulse width T2 is proportional to the inductance of the detection coil 72. Therefore, the example program flow is as follows.

【0044】[1.],[2.]のステップにおいて,
マイクロコンピュータ75内のカウンターを用いて高レ
ベルの時間幅T1,低レベルの時間幅T2を得る。
[3.]で高レベルの時間幅T1を前回の値と比較検証
し,その差が予め定めた所定の値以上で有れば異常とし
て[7.]で処理し,所定の値以下で有れば正常として
[4.]のステップに進む。[4.]は検出した低レベ
ルの時間幅T2を前回の値と比較検証し,その差が予め
定めた所定の値以上で有れば異常として[7.]で処理
し,所定の値以下で有れば正常として[5.]のステッ
プに進む。
[1. ], [2. ] Step,
A high level time width T1 and a low level time width T2 are obtained by using a counter in the microcomputer 75.
[3. ], The high-level time width T1 is compared and verified with the previous value, and if the difference is equal to or larger than a predetermined value, it is determined as abnormal [7. ], It is regarded as normal if it is less than a predetermined value [4. ] Step. [4. ] Compares the detected low-level time width T2 with the previous value, and if the difference is equal to or greater than a predetermined value, it is regarded as abnormal [7. ], And if it is less than a predetermined value, it is regarded as normal [5. ] Step.

【0045】[5.]では(T2−T1)/(T1+T
2)から位置を算出し,[6.]で高レベルの時間幅T
1を指標にデータベースから算出位置の補正データを得
て補正して[1.]に戻って測定を継続する。T1は理
想的には変動しないはずであるので検出部の温度検知手
段として利用し,温度により生じたアンバランスな変動
分を予め収集し,記憶したデータベースから補正する。
[5. ] In (T2-T1) / (T1 + T
The position is calculated from 2), and [6. ] High level time width T
The correction data of the calculated position is obtained from the database using 1 as an index and corrected [1. ] To continue the measurement. Since T1 should ideally not fluctuate, it is used as a temperature detecting means of the detecting unit, and unbalanced fluctuations caused by temperature are collected in advance and corrected from the stored database.

【0046】[7.]は高低レベルの時間幅T1,T2
の異常処理ルーチンであり,T1,T2を過去の履歴と
比較検証して過去の変動履歴から異常状態の頻度,連続
性等を調べて偶発的な誤りか,固定的な誤りかを判断す
る。誤りが確率的であり,頻度も少なければ偶発性と判
断し[1.]に進んで計測を繰り返す。誤りの頻度が高
く,連続性が高いと判断すれば固定障害と見なして
[8.]で上位システムに警告し,計測作業を停止す
る。
[7. ] Is the high-low level time width T1, T2
Is an abnormal processing routine, comparing and verifying T1 and T2 with the past history, and checking the frequency and continuity of the abnormal state from the past change history to determine whether it is an accidental error or a fixed error. If the error is probabilistic and the frequency is low, it is judged to be random [1. ] And repeat the measurement. If the error frequency is high and the continuity is high, it is regarded as a fixed failure [8. ] To alert the host system and stop the measurement work.

【0047】図9は本発明の第五の実施例を示す。第四
の実施例に於ける参照コイル73を抵抗91で置き換え
て検出コイル72内に配置してある。検出回路は図5に
示した第二の実施例を採用してある。コンデンサ51の
充電はコンデンサ51と抵抗91で決まる時定数で,放
電はコンデンサ51と検出コイル72のインダクタンス
とで決まる時定数とによる。検出コイル72の抵抗分の
温度係数と抵抗91の温度係数を一致させることにより
位置検出の温度補償が可能となる。さらに図7に示した
ようにマイクロコンピュータ75でパルス列のデューテ
ィ比識別を行えば,抵抗91の変動から温度情報を得て
精度の高い温度補正も可能となる。
FIG. 9 shows a fifth embodiment of the present invention. The reference coil 73 in the fourth embodiment is replaced with the resistor 91 and arranged in the detection coil 72. The detection circuit employs the second embodiment shown in FIG. The charging of the capacitor 51 depends on the time constant determined by the capacitor 51 and the resistor 91, and the discharging depends on the time constant determined by the capacitor 51 and the inductance of the detection coil 72. By matching the temperature coefficient of the resistance component of the detection coil 72 and the temperature coefficient of the resistance 91, temperature compensation for position detection becomes possible. Further, as shown in FIG. 7, if the duty ratio of the pulse train is identified by the microcomputer 75, temperature information can be obtained from the variation of the resistance 91, and accurate temperature correction can be performed.

【0048】単独の検出コイルを用いた位置検出器に於
いて,インダクタンスにより自励発振器の周波数を変化
させる方法も提案されているが,周波数を電圧に変換さ
せる手段が必要でアナログ回路部分が多く,調整点も残
る欠点がある。また検出コイル部分の温度変動補償には
別途対策が必要で複雑な回路となる欠点がある。図9に
示す第五の実施例はそのような場合でも温度補償手段を
含みながらシンプルな回路で調整点も殆ど不要な位置検
出器を実現できる。
In a position detector using a single detection coil, a method of changing the frequency of a self-excited oscillator by using an inductance has been proposed, but a means for converting the frequency into a voltage is required and many analog circuit parts are required. , There is a drawback that adjustment points remain. In addition, there is a drawback that a separate circuit is required for compensating for temperature fluctuations in the detection coil portion, resulting in a complicated circuit. Even in such a case, the fifth embodiment shown in FIG. 9 can realize a position detector which includes a temperature compensating means and has a simple circuit and which requires almost no adjustment points.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上の実施例で説明したように本発明の
位置検出器によれば,インダクタンス検出回路の基本を
2つのコイルがコンデンサに充放電する時間に比例した
デューティ比のパルス列を出力する自励発振回路とし,
そのデューティ比は簡単な回路で電圧として出力するこ
とも直接にマイクロコンピュータに入力識別することも
可能である。発振回路出力のデューティ比に影響を与え
る要因は2つのコイル以外には極めて少なく,ほぼ無調
整で検出回路は機能し,シンプルな検出回路で低コスト
を実現しながら高精度化も実現できる。
As described in the above embodiments, according to the position detector of the present invention, the basis of the inductance detecting circuit is to output a pulse train having a duty ratio proportional to the time when the two coils charge and discharge the capacitors. As a self-oscillation circuit,
The duty ratio can be output as a voltage by a simple circuit or directly input to the microcomputer for identification. There are very few factors other than the two coils that affect the duty ratio of the output of the oscillation circuit, and the detection circuit functions with almost no adjustment, and a simple detection circuit can realize low cost and high accuracy.

【0050】実施例で示した例以外に本発明の位置検出
器を用いて磁気軸受装置,各種制御システムへの応用が
可能である。また,本発明をさらに広く解してインダク
タンス変化による各種の検出装置例えば磁気探傷装置,
金属片検出装置等へ広く応用出来る。
In addition to the examples shown in the embodiments, the position detector of the present invention can be applied to magnetic bearing devices and various control systems. Further, the present invention is broadly understood, and various detection devices such as a magnetic flaw detection device by an inductance change,
It can be widely applied to metal piece detection devices.

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

【図1】 差動コイル構成の位置検出部断面図FIG. 1 is a sectional view of a position detection unit having a differential coil configuration.

【図2】 本発明の第一の実施例の検出回路FIG. 2 is a detection circuit according to the first embodiment of the present invention.

【図3】 第一の実施例での出力パルス列FIG. 3 is an output pulse train in the first embodiment.

【図4】 本発明の第一の実施例におけるプログラムフ
ロー図
FIG. 4 is a program flow chart in the first embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の第二の実施例の検出回路FIG. 5 is a detection circuit according to a second embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の第三の実施例FIG. 6 is a third embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の第四の実施例FIG. 7 is a fourth embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の第四の実施例におけるプログラムフ
ロー図
FIG. 8 is a program flow chart according to a fourth embodiment of the present invention.

【図9】 本発明の第五の実施例FIG. 9 is a fifth embodiment of the present invention.

【図10】 従来提案されたブリッジ方式の検出回路FIG. 10: Conventionally proposed bridge-type detection circuit

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11・・・円筒, 12・・・導体
部,13,14・・コイル, 15・・・支
持体,16・・・軸, 17・・・
導体部,21・・・コンデンサ, 22,2
3・・トランジスタ,24,25・・抵抗,
26・・・コンパレータ,27・・・マイクロコン
ピュータ,31・・・時間, 32,
33・・出力パルス列,34・・・小さい時間間隔のパ
ルス列,51・・・コンデンサ, 52,5
3・・ダイオード,54・・・反転増幅器,
55・・・抵抗,56・・・コンデンサ,
57・・・出力,58・・・発振回路,
59・・・積分回路,61・・・扇状導体,
62・・・回転軸,63・・・移動方向,
64,65・・印刷コイル,66・・・固定
部,71・・・円筒, 72・・・検
出コイル,73・・・参照コイル, 74・
・・支持体,75・・・マイクロコンピュータ,91・
・・抵抗,101,102・・抵抗, 103
・・高周波発振器,104,105・・整流・平滑回
路, 106・・・差動増幅器
11 ... Cylinder, 12 ... Conductor, 13, 14 ... Coil, 15 ... Support, 16 ... Shaft, 17 ...
Conductor part, 21 ... Capacitor, 22, 2
3 ... Transistor, 24, 25 ... Resistance,
26 ... Comparator, 27 ... Microcomputer, 31 ... Time, 32,
33 ... Output pulse train, 34 ... Pulse train with small time interval, 51 ... Capacitor, 52, 5
3 ... Diode, 54 ... Inverting amplifier,
55 ... Resistor, 56 ... Capacitor,
57 ... Output, 58 ... Oscillation circuit,
59 ... Integrator circuit, 61 ... Fan-shaped conductor,
62 ... rotation axis, 63 ... movement direction,
64, 65 ... Printing coil, 66 ... Fixed part, 71 ... Cylinder, 72 ... Detection coil, 73 ... Reference coil, 74 ...
..Supports, 75 ... Microcomputers, 91 ..
..Resistance, 101, 102 .... Resistance, 103
..High-frequency oscillators, 104, 105..Rectifying / smoothing circuits, 106 ... Differential amplifiers

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 二つのコイルと,少なくとも一方の前記
コイルと相互の位置関係を変えてインダクタンスを変え
させる磁性体或いは導体と,前記二つのコイルがコンデ
ンサの充電及び放電に要する時間比に比例したデューテ
ィ比のパルス列を出力する発振回路と,パルス幅を微小
時間間隔で計数する計数手段或いは積分回路で構成する
前記パルス列のデューティ比識別手段とより構成され,
磁性体或いは導体とコイルとの相対位置を前記パルス列
のデューティ比から検知することを特徴とする位置検出
1. Two coils, a magnetic material or a conductor that changes the mutual positional relationship with at least one of the coils to change the inductance, and the two coils are proportional to the time ratio required to charge and discharge the capacitor. The pulse train is composed of an oscillation circuit for outputting a pulse train having a duty ratio, and a duty ratio discriminating unit for the pulse train, which is composed of a counting unit for counting the pulse width at a minute time interval or an integrating circuit
A position detector characterized by detecting the relative position of a magnetic body or conductor and a coil from the duty ratio of the pulse train.
【請求項2】 請求項1記載の位置検出器に於いて,発
振回路は二つのコイルをそれぞれコレクタ端子に負荷と
して有し且つそれぞれのコレクタ端子を互いのベース端
子にクロス結合された二つのトランジスタのエミッタ間
をコンデンサで結合して構成されたエミッタ結合型発振
回路であることを特徴とする位置検出器
2. The position detector according to claim 1, wherein the oscillation circuit has two coils as loads at the collector terminals, and two transistors having the respective collector terminals cross-coupled to each other's base terminals. Position-detector characterized by being an emitter-coupled oscillator circuit configured by coupling the emitters of each other with a capacitor
【請求項3】 請求項1記載の位置検出器に於いて,コ
イルとダイオードとが直列に接続され互いにダイオード
の向きを逆にした二組の回路を並列に入出力端間に有
し,コンデンサを入力端に接続したヒステリシス特性の
ある反転増幅器で発振回路を構成したことを特徴とする
位置検出器
3. The position detector according to claim 1, wherein a coil and a diode are connected in series, and two sets of circuits in which the directions of the diodes are opposite to each other are provided in parallel between the input and output ends, and a capacitor is provided. Position detector characterized by oscillating circuit composed of inverting amplifier with hysteresis characteristic connected to input terminal
【請求項4】 請求項1から3記載の位置検出器に於い
て,前記2つのコイルは磁性体或いは導体との相対位置
に比例して第一のコイルのインダクタンスは増加し第二
のコイルのインダクタンスは減少するよう構成されてい
ることを特徴とする位置検出器
4. The position detector according to any one of claims 1 to 3, wherein the inductance of the first coil increases and the inductance of the second coil increases in proportion to the relative position between the two coils and a magnetic body or a conductor. Position detector characterized in that the inductance is configured to decrease
【請求項5】 請求項4記載の位置検出器に於いて,出
力パルスの繰り返し間隔から温度情報を得てパルス列の
デューティ比識別手段から検知された磁性体或いは導体
とコイルとの相対位置を補正することを特徴とする位置
検出器
5. The position detector according to claim 4, wherein the relative position between the magnetic body or the conductor and the coil detected by the duty ratio identifying means of the pulse train is obtained by obtaining temperature information from the repeating interval of the output pulse. Position detector characterized by
【請求項6】 請求項1から3記載の位置検出器に於い
て,磁性体或いは導体との相対位置変動に比例して第一
のコイルのインダクタンスは変化するが第二のコイルは
第一のコイルとほぼ等価で一定のインダクタンスを有す
るとしたことを特徴とする位置検出器
6. The position detector according to any one of claims 1 to 3, wherein the inductance of the first coil changes in proportion to the relative position fluctuation with respect to the magnetic substance or the conductor, but the second coil has the first coil. Position detector characterized in that it is substantially equivalent to a coil and has a constant inductance
【請求項7】 請求項6記載の位置検出器に於いて,第
二のコイルは第一のコイルとほぼ同環境に配置されてい
ることを特徴とする位置検出器
7. The position detector according to claim 6, wherein the second coil is arranged in substantially the same environment as the first coil.
【請求項8】 請求項7記載の位置検出器に於いて,第
二のコイルのインダクタンスに起因する出力パルス幅か
ら温度情報を得てパルス列のデューティ比識別手段から
検知された磁性体或いは導体とコイルとの相対位置を補
正することを特徴とする位置検出器
8. The position detector according to claim 7, wherein the temperature information is obtained from the output pulse width resulting from the inductance of the second coil, and the magnetic substance or conductor is detected by the duty ratio identifying means of the pulse train. Position detector characterized by correcting the relative position to the coil
【請求項9】 請求項6記載の位置検出器に於いて,第
二のコイルの代わりに抵抗を用いたことを特徴とする位
置検出器
9. The position detector according to claim 6, wherein a resistor is used instead of the second coil.
【請求項10】 請求項9記載の位置検出器に於いて,
前記抵抗は第一のコイル抵抗分とほぼ同じ温度係数を有
して第一のコイルとほぼ同環境に配置されていることを
特徴とする位置検出器
10. The position detector according to claim 9, wherein:
The position detector characterized in that the resistance has a temperature coefficient substantially equal to that of the first coil resistance and is arranged in substantially the same environment as the first coil.
【請求項11】 請求項10記載の位置検出器に於い
て,前記抵抗に起因する出力パルス幅から温度情報を得
てパルス列のデューティ比識別手段から検知された磁性
体或いは導体とコイルとの相対位置を補正することを特
徴とする位置検出器
11. The position detector according to claim 10, wherein temperature information is obtained from an output pulse width caused by the resistance, and relative to a coil or a magnetic substance or conductor detected by a duty ratio identifying means of a pulse train. Position detector characterized by correcting position
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