JP2004246408A - Displacement sensor device - Google Patents

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JP2004246408A
JP2004246408A JP2003032501A JP2003032501A JP2004246408A JP 2004246408 A JP2004246408 A JP 2004246408A JP 2003032501 A JP2003032501 A JP 2003032501A JP 2003032501 A JP2003032501 A JP 2003032501A JP 2004246408 A JP2004246408 A JP 2004246408A
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JP
Japan
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data
displacement
controller
head
displacement sensor
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Pending
Application number
JP2003032501A
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Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Kuramoto
聡 蔵本
Kimihiko Nakamura
君彦 中村
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a displacement sensor device which digitizes signal transmission between a head and a controller to suppress the effect of disturbance, suppresses signal attenuation even if an extension cable is used to connect between the head and the controller, and is excellent in displacement detection performance, extendability and convenience. <P>SOLUTION: The displacement sensor device comprises the head 2 having a sensor part 4 (displacement sensor) composed of a differential transformer with a coil L1 and a coil L2, and a movable core 4a, full-wave rectifiers 5a, 5b, a differential amplifier 6, an A/D conversion means 7, a matching data storage means 8, an amplitude adjusting part 9, a drive part 10 and a connector CN1; and the controller 3 having a data processing means 12, a power source 13 and a connector CN2. The head 2 and the controller 3 are connected with the extension cable 11 which is provided with a data bus BD and a memory bus BM, and has a connector CNx and a connector CNy at both ends. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は測定対象物、例えばハードディスクの反り等の変位を測定する変位センサ装置に係り、特にヘッドとコントローラ間の変位検出量をディジタルで伝送することにより、ノイズ等の外乱やヘッドとコントローラ間を接続する延長ケーブルのインピーダンスに起因する変位検出量の変動を抑制する変位センサ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図4に従来の変位センサ装置の一例ブロック構成図を示す。図4において、変位センサ装置50は、差動トランス(コイルL1,L2)と可動コア53aを用いたセンサ部53、感度調整部54を備えたヘッド51と、全波整流器55a,55b、差動増幅器56、振幅調整部57、駆動部58、電源59を備えたコントローラ52とから構成する。
【0003】
また、ヘッド51とコントローラ52間は、コネクタCNaとコネクタCNbを介して直接接続されるか、コネクタCNaとコネクタCNb間に、コネクタCNcおよびコネクタCNdを有する延長ケーブルCbを介して接続される。
【0004】
被測定物体の変位は、センサ部53のコア53aの移動に伴い、差動トランスのコイルL1およびコイルL2のインダクタンスが同時に反対(増減)方向に変化し、交流のセンサ信号Sa,Sbが変化することによりヘッド51が検出する。また、ヘッド51の感度調整部54を調整することにより、センサ部53の感度が被測定物体に変位がない場合に、センサ信号Saとセンサ信号Sbが等しく(Sa=Sb)なるように調整される。
【0005】
コントローラ52は、ヘッド51から供給されるセンサ信号Sa,Sbをそれぞれ全波整流器55a,55bで全波整流して直流電圧に変換し、変換したそれぞれの直流電圧を差動増幅器56に入力し、所定の増幅処理を施して変位に対応したリニア出力および外部表示用の表示出力が出力するように構成される。
【0006】
なお、振幅調整部57は、全波整流器55aからの直流電圧が帰還され、駆動部58→感度調整部54を介して常に同じレベルの駆動信号がセンサ部53に供給されるように制御される。
【0007】
このように、従来の変位センサ装置50は、ヘッド51とコントローラ52との間の信号伝送がアナログのセンサ信号Sa,Sbで行われる。
【0008】
また、従来の変位センサは、「特許文献1」に開示されているように、投光手段、受光用光学系、位置検出手段および補正値メモリとからなるセンサブロックと、演算手段およびリニアリティ補正手段とからなるコントローラブロックとを備え、センサブロックとコントローラブロックとをコネクタで接続し、センサブロックは、検出した被測定物体の位置信号(電流信号)をアナログ電圧信号に変換し、変換したアナログ電圧信号をコネクタを介してコントローラブロックに伝送し、コントローラブロックは、センサブロックから供給されるアナログ電圧信号に基づいて演算を施し、被測定物体の測距信号(測定距離信号)LOを算出し、測距信号(測定距離信号)LOの直線性(リニアリティ)を補正して距離信号Lを出力する。
【0009】
コントローラブロックのリニアリティ補正手段は、演算手段で算出した測距信号(測定距離信号)LOにA/D変換を施し、A/D変換したディジタルの測距信号(測定距離信号)およびセンサブロックの補正値メモリに格納された補正値データに基づいてCPUがリニアリティ補正の処理を行い、補正処理したディジタル信号にD/A変換を施し、アナログの距離信号Lが得られる。
【0010】
この構成により、センサブロックに補正値メモリを備え、リニアリティの補正値データをコントローラブロックのリニアリティ補正手段に供給することにより、測距信号(測定距離信号)LOのリニアリティを補正して距離信号Lが得られるので、センサブロックとコントローラブロックとを一対一に対応させる必要がなくなり、任意のセンサブロックをコントローラブロックに接続することができる。
【0011】
【特許文献1】
特許第2986023号公報
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
図4に示す従来の変位センサ装置50および「特許文献1」に開示された従来の変位センサは、ヘッド51(または、センサブロック)とコントローラ52(または、コントローラブロック)との間の信号伝送をアナログの信号で伝送するため、アナログの信号が微少な場合には、電界ノイズや磁界ノイズ等の外乱の影響を受け易く、センサ信号(または、位置信号)が正確に伝送されず、被測定物体の変位を高精度に検出できない課題がある。
【0013】
また、従来の変位センサ装置50(または、変位センサ)は、ヘッド51(または、センサブロック)とコントローラ52(または、コントローラブロック)との間を延長ケーブルCbで接続して長くし、変位を測定したいケースが発生した場合、ヘッド51(または、センサブロック)とコントローラ52(または、コントローラブロック)との間をアナログの信号で伝送するため、延長ケーブルCbのインピーダンスの影響で、アナログの信号が減衰し、変位センサ装置50(または、変位センサ)の感度が変化して、変位測定に影響を及ぼす課題がある。
【0014】
この発明はこのような課題を解決するためになされたもので、その目的はヘッドとコントローラ間の信号伝送をディジタル化して外乱の影響を抑えるとともに、ヘッドとコントローラ間を延長ケーブルで接続しても信号の減衰を抑制し、変位検出性能に優れ、拡張性ならびに利便性に優れた変位センサ装置を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するためこの発明に係る変位センサ装置は、測定対象物の変位に応じたセンサ信号を出力する光センサ、磁気センサ、差動トランス等の変位センサ、変位センサからのセンサ信号を処理し、変位検出量を供給するヘッドと、ヘッドから供給される変位検出量に基づいて変位を計測するコントローラとからなる変位センサ装置であって、ヘッドは、変位検出量をディジタルの変位検出データで供給するA/D変換手段と、変位センサをコントローラに適合させるための適合データを記憶する適合データ記憶手段とを備え、コントローラは、A/D変換手段から供給されるディジタルの変位検出データを適合データ記憶手段から供給される適合データに基づいて補正や校正の処理をして計測するデータ処理手段を備え、ヘッドとコントローラとの間をデータバスおよびメモリバスを有するコネクタで接続したことを特徴とする。
【0016】
この発明に係る変位センサ装置は、ヘッドは、変位検出量をディジタルの変位検出データで供給するA/D変換手段と、変位センサをコントローラに適合させるための適合データを記憶する適合データ記憶手段とを備え、コントローラは、A/D変換手段から供給されるディジタルの変位検出データを適合データ記憶手段から供給される適合データに基づいて補正や校正の処理をして計測するデータ処理手段を備え、ヘッドとコントローラとの間をデータバスおよびメモリバスを有するコネクタで接続したので、ヘッドとコントローラ間の信号伝送をディジタル化して外乱の影響を抑えることができるととともに、コントローラの種類を問わず、ヘッドに適合させることができ、変位検出性能に優れ、コントローラの共通化を図って拡張性ならびに利便性の向上を実現することができる。
【0017】
また、この発明に係る変位センサ装置は、ヘッドとコントローラとの間をコネクタを介して延長ケーブルで接続可能にしたことを特徴とする。
【0018】
この発明に係る変位センサ装置は、ヘッドとコントローラとの間をコネクタを介して延長ケーブルで接続可能にしたので、ヘッドとコントローラとの距離を延長しても、延長ケーブルのインピーダンスの影響を受けずに、正確な変位検出データを伝送することができる。
【0019】
さらに、この発明に係る適合データ記憶手段は、感度データ、リニア補正データ、レンジデータ、校正データおよび機種データの適合データを格納する適合データ記憶領域を備えたことを特徴とする。
【0020】
この発明に係る適合データ記憶手段は、感度データ、リニア補正データ、レンジデータ、校正データおよび機種データの適合データを格納する適合データ記憶領域を備えたので、変位検出データを適合データで補正し、ヘッドをコントローラに適合させることができ、ヘッドに対するコントローラの拡張性を実現することができる。
【0021】
また、この発明に係る適合データ記憶手段は、ヘッドに対応する基準の適合データを外部の基準器からインストールしたことを特徴とする。
【0022】
この発明に係る適合データ記憶手段は、ヘッドに対応する基準の適合データを外部の基準器からインストールしたので、変位測定時にヘッドとコントローラを接続して調整や設定の必要がなく、作業効率をアップすることができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図1はこの発明に係る変位センサ装置の一実施の形態要部ブロック構成図である。なお、本実施の形態は、変位センサに差動トランスを用いた場合について説明する。
【0024】
図1において、変位センサ装置1は、差動トランス(コイルL1,L2)の変位センサを備えたヘッド2と、ヘッド2が検出した被測定物体の変位を測定するコントローラ3とから構成する。
【0025】
ヘッド2は、コイルL1およびコイルL2の差動トランスと、可動コア4aとからなるセンサ部4(変位センサ)、全波整流器5a,5b、差動増幅器6、A/D変換手段7、適合データ記憶手段8、振幅調整部9、駆動部10およびコネクタCN1を備える。
【0026】
センサ部4は、差動トランスを構成するコイルL1、コイルL2と、可動コア4aとから構成した変位センサを形成し、被測定物体の変位を可動コア4aの移動(紙面上の上下方向)で検出し、可動コア4aの移動に伴って差動トランスのコイルL1とコイルL2のインダクタンスが互いに逆方向に変化することにより、駆動部10から供給される交流の駆動信号によって発生する交流のセンサ信号Saとセンサ信号Sbのバランスが崩れ、それぞれセンサ信号Saおよびセンサ信号Sbが全波整流器5aおよび全波整流器5bに入力される。
【0027】
なお、被測定物体に変位がない場合または被測定物体がない場合には、センサ部4から出力されるセンサ信号Saとセンサ信号Sbはバランスしており、センサ信号Sa=センサ信号Sbとなる。
【0028】
全波整流器5aおよび全波整流器5bは、それぞれシリコンダイオード、ショットキーバリアダイオード、トランジスタやFETのスイッチング素子のブリッジ回路で構成し、センサ部4から供給される交流のセンサ信号Saおよびセンサ信号Sbを全波整流して直流電圧に変換し、直流電圧Vaおよび直流電圧Vbを差動増幅器6に供給する。
【0029】
なお、全波整流器5aから直流電圧Vaを振幅調整部9に帰還し、振幅調整部9は、駆動部10を介してセンサ部4に供給する交流の駆動信号が常に一定値になるように制御する。
【0030】
差動増幅器6は、複数の演算増幅器等で構成し、全波整流器5aから供給される直流電圧Vaと全波整流器5bから供給される直流電圧Vbとの差(Va−Vb)を増幅し、変位検出量として直流の変位信号VKをA/D変換手段7に提供する。
【0031】
A/D変換手段7は、A/D変換器等で構成し、差動増幅器6から提供される変位信号VKに所定のタイミングパルスでA/D変換を施し、ディジタルの変位検出データDKを変位検出量としてデータバスBDを介してコネクタCN1に出力する。
【0032】
適合データ記憶手段8は、EEPROM等のメモリで構成し、変位センサ(ヘッド2)をコントローラ3に適合させるための各種の適合データDTを記憶し、適合データDTをメモリバスBMを介してコネクタCN1に出力する。
【0033】
適合データ記憶手段8のメモリ領域(適合データ記憶領域)には、感度データDT1、リニアリティ補正データDT2、レンジデータDT3、校正データDT4および機種データDT5を格納する。なお、適合データ記憶手段8のメモリ領域(適合データ記憶領域)には、A/D変換手段7から出力される変位検出データDKの一部が検出データDTOとしてコントローラ3のデータ処理手段12からメモリバスBMを介して書き込まれるケースもある。
【0034】
図2はこの発明に係る適合データ記憶手段の一実施の形態適合データ記憶領域イメージ図である。図2において、適合データ記憶領域は、それぞれ各記憶領域に複数の検出データDTO、感度データDT1、リニアリティ補正データDT2、レンジデータDT3、校正データDT4および機種データDT5の適合データDTを格納(記憶)する。
【0035】
A/D変換手段7から出力される変位検出データDKと適合データ記憶手段8から出力される適合データDTに基づいてコントローラ3で、ヘッド2に見合った補正を実行するように構成するので、ヘッド2をコントローラ3に適合させ、コントローラ3はデータ処理をするだけで、コントローラ3の種類を問わず正確な変位測定を実現することになる。
【0036】
このように、この発明に係る適合データ記憶手段8は、感度データDT1、リニアリティ補正データDT2、レンジデータDT3、校正データDT4および機種データDT5の適合データDTを格納する適合データ記憶領域を備えたので、変位検出データDKを適合データDTで補正し、ヘッド2をコントローラ3に適合させることができ、ヘッド2に対するコントローラ3の拡張性を実現することができる。
【0037】
また、適合データ記憶手段8は、ヘッド2毎に対応する基準の適合データDTを記憶するが、ヘッド2とコントローラ3を接続する以前に、予め外部の標準器14からヘッド2に必要とされる理想的な基準の適合データDTをインストールして設定する。
【0038】
適合データ記憶手段8は、基準の適合データDTをインストールするので、ヘッド2とコントローラ3を接続して何ら調整や設定をする必要がないため、変位測定に際して準備作業を省くことができるので、変位測定の効率をアップさせることができる。
【0039】
このように、この発明に係る適合データ記憶手段8は、ヘッド2に対応する基準の適合データDTを外部の基準器14からインストールしたので、変位測定時にヘッド2とコントローラ3を接続して調整や設定の必要がなく、作業効率をアップすることができる。
【0040】
コントローラ3は、データ処理手段12、電源13、コネクタCN2を備え、ヘッド2のA/D変換手段7から伝送されてくる変位検出データDKおよび適合データ記憶手段8から伝送されてくる適合データDTを受信し、変位検出データDKを適合データDTで補正して変位量を表示したり、外部にリニア出力VO1および表示出力VO2を出力する。
【0041】
図3はこの発明に係るデータ処理手段の一実施の形態要部ブロック構成図である。図3において、データ処理手段12は、マイクロプロセッサを基本に各種演算手段、処理手段、メモリ等で構成し、制御手段15、演算手段16、記憶手段17、レンジ判定手段18、D/A変換手段19、表示駆動手段20、表示器21を備える。
【0042】
制御手段15は、演算手段16、記憶手段17、レンジ判定手段18およびD/A変換手段19を制御することにより、データ処理手段12の動作を制御する。
【0043】
制御手段15は、ヘッド2からデータバスBDを介して伝送されてくる変位検出データDKおよびメモリバスBMを介して伝送されてくる適合データDTを取り込み、演算手段16を制御して変位検出データDKと適合データDTとの各種演算を実行させ、適合データDTに基づいて変位検出データDKを補正し、補正変位検出データを記憶手段17に一時格納させる。なお、補正変位検出データには、感度補正、オフセット補正を含むリニアリティ補正、傾き校正、変位センサ(ヘッド2)の機種データ等が含まれる。
【0044】
また、制御手段15は、記憶手段17に一時格納した補正変位検出データを読み出し、補正変位検出データをレンジ判定手段18に提供し、補正変位検出データのレンジ判定を実行させる。
【0045】
さらに、制御手段15は、補正変位検出データをD/A変換手段19に供給し、ディジタルの補正変位検出データをアナログの補正変位検出データに変換させる制御を実行する。
【0046】
記憶手段17は、制御手段15の制御により、変位検出データDK、適合データDTおよび演算手段16が演算した補正変位検出データを一時格納し、格納したデータを制御手段15に供給する。なお、格納する適合データDTには、感度データDT1、リニアリティ補正データDT2、レンジデータDT3、校正データDT4および機種データDT5がある。
【0047】
レンジ判定手段18は、補正変位検出データをレンジデータDT3と比較して判定し、補正変位検出データがレンジデータDT3の範囲にあるか否かにより、LEDを点灯させたり、ブザーを鳴動させたりする。
【0048】
D/A変換手段19は、D/A変換器で構成し、ディジタルの補正変位検出データにD/A変換を施し、アナログの補正変位検出データを出力し、リニア出力VO1を外部に出力するとともに、表示駆動手段20に供給する。
【0049】
表示駆動手段20は、D/A変換手段19から供給されるリニア出力VO1をドライブ信号(表示信号)とし、表示信号をLCD(液晶)等の表示器21に表示させるとともに、外部に表示出力VO2を供給する。
【0050】
つまり、データ処理手段12は、ヘッド2から伝送される変位検出データDKを適合データDTにより、感度補正、リニアリティ補正(オフセット補正も含む)、計測レンジ判定、傾きの校正および変位センサの機種表示等を実施し、ヘッド2で検出した被測定物体の変位を高精度に計測して表示する。
【0051】
なお、データ処理手段12は、ヘッド2と対になった性能を備える必要がなく、図3に示す一般的な処理手段を備えたものでよく、コントローラ3としての共有化を図ることができる。
【0052】
図1に戻り、ヘッド2とコントローラ3との間の接続は、それぞれデータバスBDおよびメモリバスBMを有するコネクタCN1(ヘッド2)とコネクタCN2(コントローラ3)で接続する。
【0053】
ヘッド2とコントローラ3間の間の信号伝送をディジタル化したので、電界ノイズや磁界ノイズ等の外乱の影響を抑えることができ、変位検出性能を向上させることができる。
【0054】
また、ヘッド2とコントローラ3との間の距離が長い変位測定をするケースには、ヘッド2とコントローラ3とを、データバスBDおよびメモリバスBMを備え、両端にコネクタCNxとコネクタCNyを有する延長ケーブル11で接続する。
【0055】
データバスBDおよびメモリバスBMを備えた延長ケーブル11を用いてヘッド2とコントローラ3間を接続し、ディジタル化した信号伝送を行うので、ケーブルのインピーダンスの影響ならびに電界ノイズや磁界ノイズ等の外乱の影響を抑えて正確な変位検出データを伝送することができる。
【0056】
なお、本実施の形態は、変位センサに差動トランスを用いた場合について説明したが、本発明は、光センサや磁気センサを用いた変位センサにも同様に適用することができる。
【0057】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る変位センサ装置は、ヘッドは、変位検出量をディジタルの変位検出データで供給するA/D変換手段と、変位センサをコントローラに適合させるための適合データを記憶する適合データ記憶手段とを備え、コントローラは、A/D変換手段から供給されるディジタルの変位検出データを適合データ記憶手段から供給される適合データに基づいて補正や校正の処理をして計測するデータ処理手段を備え、ヘッドとコントローラとの間をデータバスおよびメモリバスを有するコネクタで接続したので、ヘッドとコントローラ間の信号伝送をディジタル化して外乱の影響を抑えることができるととともに、コントローラの種類を問わず、ヘッドに適合させることができ、変位検出性能に優れ、コントローラの共通化を図って拡張性ならびに利便性の向上を実現することができる。
【0058】
また、この発明に係る変位センサ装置は、ヘッドとコントローラとの間をコネクタを介して延長ケーブルで接続可能にしたので、ヘッドとコントローラとの距離を延長しても、延長ケーブルのインピーダンスの影響を受けずに、正確な変位検出データを伝送することができる。
【0059】
さらに、この発明に係る適合データ記憶手段は、感度データ、リニア補正データ、レンジデータ、校正データおよび機種データの適合データを格納する適合データ記憶領域を備えたので、変位検出データを適合データで補正し、ヘッドをコントローラに適合させることができ、ヘッドに対するコントローラの拡張性を実現することができる。
【0060】
また、この発明に係る適合データ記憶手段は、ヘッドに対応する基準の適合データを外部の基準器からインストールしたので、変位測定時にヘッドとコントローラを接続して調整や設定の必要がなく、作業効率をアップすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る変位センサ装置の一実施の形態要部ブロック構成図
【図2】この発明に係る適合データ記憶手段の一実施の形態適合データ記憶領域イメージ図
【図3】この発明に係るデータ処理手段の一実施の形態要部ブロック構成図
【図4】従来の変位センサ装置の一例ブロック構成図
【符号の説明】
1 変位センサ装置
2 ヘッド
3 コントローラ
4 センサ部
4a 可動コア
5a,5b 全波整流器
6 差動増幅器
7 A/D変換器
8 適合データ記憶手段
9 振幅調整部
10 駆動部
11 延長ケーブル
12 データ処理手段
13 電源
14 標準器
15 制御手段
16 演算手段
17 記憶手段
18 レンジ判定手段
19 D/A変換手段
20 表示駆動手段
21 表示器
BD データバス
BM メモリバス
L1,L2 コイル
Sa,Sb センサ信号
VK 変位信号
DK 変位検出データ
DT 適合データ
CN1,CN2,CNx,CNy コネクタ
VO1 リニア出力
VO2 表示出力
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a displacement sensor device for measuring a displacement of an object to be measured, for example, a warp or the like of a hard disk, and particularly, by digitally transmitting a displacement detection amount between a head and a controller, disturbances such as noise and the like and between the head and the controller. The present invention relates to a displacement sensor device that suppresses a change in a displacement detection amount due to an impedance of an extension cable to be connected.
[0002]
[Prior art]
FIG. 4 is a block diagram showing an example of a conventional displacement sensor device. In FIG. 4, a displacement sensor device 50 includes a sensor unit 53 using a differential transformer (coils L1 and L2) and a movable core 53a, a head 51 including a sensitivity adjustment unit 54, full-wave rectifiers 55a and 55b, It comprises an amplifier 56, an amplitude adjusting unit 57, a driving unit 58, and a controller 52 having a power supply 59.
[0003]
The head 51 and the controller 52 are directly connected via the connector CNa and the connector CNb, or are connected between the connector CNa and the connector CNb via an extension cable Cb having a connector CNc and a connector CNd.
[0004]
With the displacement of the measured object, the inductances of the coils L1 and L2 of the differential transformer simultaneously change in opposite (increase / decrease) directions with the movement of the core 53a of the sensor unit 53, and the AC sensor signals Sa and Sb change. Thus, the head 51 detects. In addition, by adjusting the sensitivity adjustment unit 54 of the head 51, the sensitivity of the sensor unit 53 is adjusted so that the sensor signal Sa and the sensor signal Sb are equal (Sa = Sb) when the measured object has no displacement. You.
[0005]
The controller 52 performs full-wave rectification on the sensor signals Sa and Sb supplied from the head 51 with full-wave rectifiers 55a and 55b, respectively, converts them into DC voltages, and inputs the converted DC voltages to a differential amplifier 56, A predetermined amplification process is performed to output a linear output corresponding to the displacement and a display output for external display.
[0006]
The amplitude adjuster 57 is controlled so that the DC voltage from the full-wave rectifier 55a is fed back, and a drive signal of the same level is always supplied to the sensor unit 53 via the drive unit 58 → the sensitivity adjuster 54. .
[0007]
As described above, in the conventional displacement sensor device 50, the signal transmission between the head 51 and the controller 52 is performed by the analog sensor signals Sa and Sb.
[0008]
Further, as disclosed in Patent Document 1, a conventional displacement sensor includes a sensor block including a light projecting unit, a light receiving optical system, a position detecting unit, and a correction value memory, a calculating unit, and a linearity correcting unit. A sensor block is connected to the sensor block by a connector. The sensor block converts the detected position signal (current signal) of the measured object into an analog voltage signal, and converts the converted analog voltage signal. Is transmitted to the controller block via the connector, and the controller block performs an operation based on the analog voltage signal supplied from the sensor block, calculates a distance measurement signal (measurement distance signal) LO of the measured object, and performs distance measurement. The linearity (linearity) of the signal (measurement distance signal) LO is corrected, and the distance signal L is output.
[0009]
The linearity correction means of the controller block performs A / D conversion on the distance measurement signal (measurement distance signal) LO calculated by the arithmetic means, and corrects the A / D converted digital distance measurement signal (measurement distance signal) and the sensor block. The CPU performs linearity correction processing based on the correction value data stored in the value memory, and performs D / A conversion on the corrected digital signal to obtain an analog distance signal L.
[0010]
With this configuration, the sensor block is provided with a correction value memory, and the linearity correction value data is supplied to the linearity correction means of the controller block, whereby the linearity of the distance measurement signal (measurement distance signal) LO is corrected and the distance signal L is corrected. Therefore, there is no need to make a one-to-one correspondence between the sensor block and the controller block, and an arbitrary sensor block can be connected to the controller block.
[0011]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2986023
[Problems to be solved by the invention]
The conventional displacement sensor device 50 shown in FIG. 4 and the conventional displacement sensor disclosed in Patent Document 1 perform signal transmission between a head 51 (or a sensor block) and a controller 52 (or a controller block). Since the analog signal is transmitted, if the analog signal is very small, it is susceptible to disturbances such as electric field noise and magnetic field noise, and the sensor signal (or position signal) is not transmitted accurately, resulting in an object to be measured. There is a problem that the displacement cannot be detected with high accuracy.
[0013]
In the conventional displacement sensor device 50 (or displacement sensor), the head 51 (or sensor block) and the controller 52 (or controller block) are connected to each other with an extension cable Cb to lengthen the displacement, and the displacement is measured. If a desired case occurs, an analog signal is transmitted between the head 51 (or the sensor block) and the controller 52 (or the controller block), so that the analog signal is attenuated due to the impedance of the extension cable Cb. However, there is a problem that the sensitivity of the displacement sensor device 50 (or the displacement sensor) changes and affects the displacement measurement.
[0014]
The present invention has been made to solve such a problem, and its object is to digitize signal transmission between the head and the controller to suppress the influence of disturbance and to connect the head and the controller with an extension cable. An object of the present invention is to provide a displacement sensor device which suppresses signal attenuation, is excellent in displacement detection performance, and is excellent in expandability and convenience.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a displacement sensor device according to the present invention processes a sensor signal from an optical sensor, a magnetic sensor, a displacement sensor such as a differential transformer, and a sensor from the displacement sensor, which outputs a sensor signal according to the displacement of a measurement object. A displacement sensor device comprising a head for supplying a displacement detection amount and a controller for measuring a displacement based on the displacement detection amount supplied from the head, wherein the head detects the displacement detection value by digital displacement detection data. A / D conversion means for supplying, and adaptation data storage means for storing adaptation data for adapting the displacement sensor to the controller, wherein the controller adapts the digital displacement detection data supplied from the A / D conversion means. Data processing means for performing correction and calibration processing based on the adaptation data supplied from the data storage means and measuring the data. Characterized in that connected between the controllers in connector having a data bus and a memory bus.
[0016]
In the displacement sensor device according to the present invention, the head includes A / D conversion means for supplying the displacement detection amount as digital displacement detection data, and adaptation data storage means for storing adaptation data for adapting the displacement sensor to the controller. The controller further comprises data processing means for performing correction and calibration processing on the digital displacement detection data supplied from the A / D conversion means based on the adaptation data supplied from the adaptation data storage means, and measuring the data. Since the head and the controller are connected by a connector having a data bus and a memory bus, the signal transmission between the head and the controller can be digitized to suppress the influence of disturbances. With excellent displacement detection performance and scalability by using a common controller. It is possible to realize improvement of convenience in beauty.
[0017]
Further, the displacement sensor device according to the present invention is characterized in that the head and the controller can be connected with an extension cable via a connector.
[0018]
In the displacement sensor device according to the present invention, since the head and the controller can be connected by the extension cable via the connector, even if the distance between the head and the controller is extended, it is not affected by the impedance of the extension cable. In addition, accurate displacement detection data can be transmitted.
[0019]
Furthermore, the adaptation data storage means according to the present invention is characterized in that it has an adaptation data storage area for storing adaptation data of sensitivity data, linear correction data, range data, calibration data and model data.
[0020]
Since the conformity data storage unit according to the present invention includes the conformity data storage area for storing the conformity data of the sensitivity data, the linear correction data, the range data, the calibration data, and the model data, the displacement detection data is corrected by the conformity data, The head can be adapted to the controller, and scalability of the controller to the head can be achieved.
[0021]
Further, the adaptation data storage means according to the present invention is characterized in that the adaptation data of the reference corresponding to the head is installed from an external reference device.
[0022]
Since the adaptation data storage means according to the present invention has installed the adaptation data of the reference corresponding to the head from an external reference device, there is no need to connect the head and the controller at the time of measuring the displacement and to make adjustments and settings, thereby improving work efficiency. can do.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram of a main part of an embodiment of a displacement sensor device according to the present invention. In this embodiment, a case where a differential transformer is used for a displacement sensor will be described.
[0024]
In FIG. 1, a displacement sensor device 1 includes a head 2 provided with a displacement sensor of a differential transformer (coils L1 and L2), and a controller 3 that measures the displacement of the measured object detected by the head 2.
[0025]
The head 2 includes a sensor unit 4 (displacement sensor) including a differential transformer of a coil L1 and a coil L2 and a movable core 4a, full-wave rectifiers 5a and 5b, a differential amplifier 6, an A / D converter 7, an adaptation data A storage unit 8, an amplitude adjustment unit 9, a drive unit 10, and a connector CN1 are provided.
[0026]
The sensor unit 4 forms a displacement sensor including a coil L1 and a coil L2 constituting a differential transformer and a movable core 4a, and displaces an object to be measured by moving the movable core 4a (vertical direction on the paper). An AC sensor signal generated by an AC drive signal supplied from the drive unit 10 by detecting and changing the inductances of the coils L1 and L2 of the differential transformer in directions opposite to each other as the movable core 4a moves. The balance between Sa and sensor signal Sb is lost, and sensor signal Sa and sensor signal Sb are input to full-wave rectifier 5a and full-wave rectifier 5b, respectively.
[0027]
When the measured object has no displacement or no measured object, the sensor signal Sa and the sensor signal Sb output from the sensor unit 4 are balanced, and the sensor signal Sa = the sensor signal Sb.
[0028]
The full-wave rectifier 5a and the full-wave rectifier 5b are each configured by a bridge circuit of a silicon diode, a Schottky barrier diode, and a switching element such as a transistor or an FET, and convert the AC sensor signal Sa and the sensor signal Sb supplied from the sensor unit 4. The DC voltage Va and the DC voltage Vb are supplied to the differential amplifier 6 by full-wave rectification and conversion into a DC voltage.
[0029]
The DC voltage Va is fed back from the full-wave rectifier 5a to the amplitude adjusting unit 9, and the amplitude adjusting unit 9 controls the AC driving signal supplied to the sensor unit 4 via the driving unit 10 so that the AC driving signal always has a constant value. I do.
[0030]
The differential amplifier 6 is composed of a plurality of operational amplifiers and the like, and amplifies a difference (Va−Vb) between the DC voltage Va supplied from the full-wave rectifier 5a and the DC voltage Vb supplied from the full-wave rectifier 5b. A DC displacement signal VK is provided to the A / D conversion means 7 as a displacement detection amount.
[0031]
The A / D conversion means 7 is composed of an A / D converter or the like, performs A / D conversion on the displacement signal VK provided from the differential amplifier 6 with a predetermined timing pulse, and displaces the digital displacement detection data DK. The detection amount is output to the connector CN1 via the data bus BD.
[0032]
The adaptation data storage means 8 is composed of a memory such as an EEPROM, stores various adaptation data DT for adapting the displacement sensor (head 2) to the controller 3, and stores the adaptation data DT via the memory bus BM into the connector CN1. Output to
[0033]
The memory area (conformance data storage area) of the conformity data storage means 8 stores sensitivity data DT1, linearity correction data DT2, range data DT3, calibration data DT4, and model data DT5. A part of the displacement detection data DK output from the A / D conversion means 7 is stored in the memory area (adaptive data storage area) of the adaptation data storage means 8 as the detection data DTO from the data processing means 12 of the controller 3. In some cases, the data is written via the bus BM.
[0034]
FIG. 2 is an image diagram of a suitable data storage area according to one embodiment of the suitable data storage means according to the present invention. In FIG. 2, the compatible data storage area stores (stores) a plurality of pieces of detection data DTO, sensitivity data DT1, linearity correction data DT2, range data DT3, calibration data DT4, and model data DT5 in each storage area. I do.
[0035]
Since the controller 3 is configured to execute correction appropriate for the head 2 based on the displacement detection data DK output from the A / D converter 7 and the adaptation data DT output from the adaptation data storage 8, 2 is adapted to the controller 3, and the controller 3 performs accurate data measurement irrespective of the type of the controller 3 only by performing data processing.
[0036]
As described above, the adaptation data storage unit 8 according to the present invention includes the adaptation data storage area for storing the adaptation data DT of the sensitivity data DT1, the linearity correction data DT2, the range data DT3, the calibration data DT4, and the model data DT5. The head 2 can be adapted to the controller 3 by correcting the displacement detection data DK with the adaptation data DT, and expandability of the controller 3 with respect to the head 2 can be realized.
[0037]
Further, the adaptation data storage means 8 stores the adaptation data DT of the standard corresponding to each head 2, but is required beforehand from the external standard device 14 to the head 2 before connecting the head 2 and the controller 3. Install and set the ideal standard conformity data DT.
[0038]
Since the adaptation data storage means 8 installs the reference adaptation data DT, there is no need to connect the head 2 and the controller 3 and make any adjustments or settings. Measurement efficiency can be improved.
[0039]
As described above, since the adaptation data storage means 8 according to the present invention installs the adaptation data DT of the reference corresponding to the head 2 from the external reference device 14, the head 2 and the controller 3 are connected at the time of displacement measurement to perform adjustment and adjustment. There is no need for setting, and work efficiency can be improved.
[0040]
The controller 3 includes a data processing unit 12, a power supply 13, and a connector CN2, and receives the displacement detection data DK transmitted from the A / D conversion unit 7 of the head 2 and the adaptation data DT transmitted from the adaptation data storage unit 8. It receives and corrects the displacement detection data DK with the adaptation data DT to display the displacement amount, or outputs a linear output VO1 and a display output VO2 to the outside.
[0041]
FIG. 3 is a block diagram of a main part of an embodiment of the data processing means according to the present invention. In FIG. 3, a data processing means 12 is composed of various arithmetic means, processing means, memory and the like based on a microprocessor, and includes a control means 15, an arithmetic means 16, a storage means 17, a range determination means 18, a D / A conversion means. 19, a display driving means 20, and a display 21.
[0042]
The control unit 15 controls the operation of the data processing unit 12 by controlling the calculation unit 16, the storage unit 17, the range determination unit 18, and the D / A conversion unit 19.
[0043]
The control means 15 takes in the displacement detection data DK transmitted from the head 2 via the data bus BD and the adaptation data DT transmitted via the memory bus BM, and controls the operation means 16 to control the displacement detection data DK. Then, the displacement detection data DK is corrected based on the matching data DT, and the corrected displacement detection data is temporarily stored in the storage unit 17. The corrected displacement detection data includes linearity correction including sensitivity correction and offset correction, tilt calibration, model data of the displacement sensor (head 2), and the like.
[0044]
Further, the control unit 15 reads out the corrected displacement detection data temporarily stored in the storage unit 17, provides the corrected displacement detection data to the range determination unit 18, and executes the range determination of the corrected displacement detection data.
[0045]
Further, the control means 15 supplies the corrected displacement detection data to the D / A conversion means 19, and executes control for converting the digital corrected displacement detection data into analog corrected displacement detection data.
[0046]
The storage unit 17 temporarily stores the displacement detection data DK, the adaptation data DT, and the corrected displacement detection data calculated by the calculation unit 16 under the control of the control unit 15, and supplies the stored data to the control unit 15. Note that the matching data DT to be stored includes sensitivity data DT1, linearity correction data DT2, range data DT3, calibration data DT4, and model data DT5.
[0047]
The range determination means 18 determines the corrected displacement detection data by comparing it with the range data DT3, and turns on an LED or sounds a buzzer depending on whether the corrected displacement detection data is within the range of the range data DT3. .
[0048]
The D / A conversion means 19 is constituted by a D / A converter, performs D / A conversion on digital corrected displacement detection data, outputs analog corrected displacement detection data, and outputs a linear output VO1 to the outside. , To the display driving means 20.
[0049]
The display drive means 20 uses the linear output VO1 supplied from the D / A conversion means 19 as a drive signal (display signal), displays the display signal on a display 21 such as an LCD (liquid crystal), and externally outputs a display output VO2. Supply.
[0050]
That is, the data processing unit 12 converts the displacement detection data DK transmitted from the head 2 into the sensitivity correction, the linearity correction (including the offset correction), the measurement range determination, the inclination calibration, the display of the model of the displacement sensor, and the like based on the adaptation data DT. Is performed, and the displacement of the measured object detected by the head 2 is measured and displayed with high accuracy.
[0051]
It should be noted that the data processing means 12 does not need to have the performance paired with the head 2, and may include the general processing means shown in FIG. 3 and can be shared as the controller 3.
[0052]
Returning to FIG. 1, the connection between the head 2 and the controller 3 is made by a connector CN1 (head 2) having a data bus BD and a memory bus BM and a connector CN2 (controller 3).
[0053]
Since the signal transmission between the head 2 and the controller 3 is digitized, the influence of disturbances such as electric field noise and magnetic field noise can be suppressed, and the displacement detection performance can be improved.
[0054]
Further, in the case of measuring the displacement where the distance between the head 2 and the controller 3 is long, the head 2 and the controller 3 are extended by providing a data bus BD and a memory bus BM, and having a connector CNx and a connector CNy at both ends. Connect with cable 11.
[0055]
Since the head 2 and the controller 3 are connected by using the extension cable 11 having the data bus BD and the memory bus BM to perform digitized signal transmission, the influence of the cable impedance and the disturbance such as electric field noise and magnetic field noise can be reduced. Accurate displacement detection data can be transmitted with less influence.
[0056]
Although the present embodiment has been described with respect to a case where a differential transformer is used as a displacement sensor, the present invention can be similarly applied to a displacement sensor using an optical sensor or a magnetic sensor.
[0057]
【The invention's effect】
As described above, in the displacement sensor device according to the present invention, the head stores A / D conversion means for supplying the displacement detection amount as digital displacement detection data, and adaptation data for adapting the displacement sensor to the controller. The controller performs correction and calibration processing of the digital displacement detection data supplied from the A / D converter based on the conformity data supplied from the conformance data storage, and measures the digital displacement detection data. Since the head and the controller are connected by a connector having a data bus and a memory bus, the signal transmission between the head and the controller can be digitized to suppress the influence of disturbance, and the controller has a data processing means. Regardless of the type, it can be adapted to the head, and has excellent displacement detection performance. It is possible to achieve an improvement in expandability and convenience are working to reduction.
[0058]
Further, in the displacement sensor device according to the present invention, since the connection between the head and the controller can be made by an extension cable via the connector, even if the distance between the head and the controller is extended, the influence of the impedance of the extension cable is reduced. Accurate displacement detection data can be transmitted without receiving it.
[0059]
Furthermore, the adaptation data storage means according to the present invention includes an adaptation data storage area for storing adaptation data of sensitivity data, linear correction data, range data, calibration data, and model data, so that the displacement detection data is corrected by the adaptation data. However, the head can be adapted to the controller, and the expandability of the controller with respect to the head can be realized.
[0060]
In addition, since the adaptation data storage means according to the present invention installs the adaptation data of the reference corresponding to the head from an external reference device, there is no need to connect the head and the controller at the time of displacement measurement and to make adjustments and settings. Can be up.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a main part of one embodiment of a displacement sensor device according to the present invention; FIG. 2 is an image diagram of a suitable data storage area according to one embodiment of a suitable data storage means according to the present invention; FIG. FIG. 4 is a block diagram showing an example of a conventional displacement sensor device.
REFERENCE SIGNS LIST 1 displacement sensor device 2 head 3 controller 4 sensor unit 4a movable cores 5a, 5b full-wave rectifier 6 differential amplifier 7 A / D converter 8 compatible data storage unit 9 amplitude adjustment unit 10 drive unit 11 extension cable 12 data processing unit 13 Power supply 14 Standard unit 15 Control unit 16 Operation unit 17 Storage unit 18 Range determination unit 19 D / A conversion unit 20 Display drive unit 21 Display BD Data bus BM Memory bus L1, L2 Coil Sa, Sb Sensor signal VK Displacement signal DK Displacement Detection data DT Compatible data CN1, CN2, CNx, CNy Connector VO1 Linear output VO2 Display output

Claims (4)

測定対象物の変位に応じたセンサ信号を出力する光センサ、磁気センサ、差動トランス等の変位センサ、前記変位センサからのセンサ信号を処理し、変位検出量を供給するヘッドと、前記ヘッドから供給される変位検出量に基づいて前記変位を計測するコントローラと、からなる変位センサ装置であって、
前記ヘッドは、変位検出量をディジタルの変位検出データで供給するA/D変換手段と、前記変位センサを前記コントローラに適合させるための適合データを記憶する適合データ記憶手段と、を備え、
前記コントローラは、前記A/D変換手段から供給されるディジタルの変位検出データを前記適合データ記憶手段から供給される適合データに基づいて補正や校正の処理をして計測するデータ処理手段を備え、
前記ヘッドと前記コントローラとの間をデータバスおよびメモリバスを有するコネクタで接続可能にしたことを特徴とする変位センサ装置。
An optical sensor that outputs a sensor signal in accordance with the displacement of the measurement object, a magnetic sensor, a displacement sensor such as a differential transformer, a head that processes a sensor signal from the displacement sensor and supplies a displacement detection amount, A controller for measuring the displacement based on the supplied displacement detection amount, a displacement sensor device,
The head includes: A / D conversion means for supplying a displacement detection amount as digital displacement detection data; and adaptation data storage means for storing adaptation data for adapting the displacement sensor to the controller.
The controller includes a data processing unit that performs correction and calibration processing on the digital displacement detection data supplied from the A / D conversion unit based on the adaptation data supplied from the adaptation data storage unit and measures the data.
A displacement sensor device wherein the head and the controller can be connected by a connector having a data bus and a memory bus.
前記変位センサ装置は、前記ヘッドと前記コントローラとの間を前記コネクタを介して延長ケーブルで接続することを特徴とする請求項1記載の変位センサ装置。The displacement sensor device according to claim 1, wherein the displacement sensor device connects the head and the controller with an extension cable via the connector. 前記適合データ記憶手段は、感度データ、リニア補正データ、レンジデータ、校正データおよび機種データの適合データを格納する適合データ記憶領域を備えたことを特徴とする請求項1記載の変位センサ装置。2. The displacement sensor device according to claim 1, wherein the adaptation data storage unit includes an adaptation data storage area for storing adaptation data of sensitivity data, linear correction data, range data, calibration data, and model data. 前記適合データ記憶手段は、前記ヘッドに対応する基準の適合データを外部の基準器からインストールしたことを特徴とする請求項3記載の変位センサ装置。4. The displacement sensor device according to claim 3, wherein the adaptation data storage unit installs adaptation data of a reference corresponding to the head from an external reference device.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7400991B2 (en) 2005-12-22 2008-07-15 Keyence Corporation Contact type displacement meter
CN110645934A (en) * 2019-08-16 2020-01-03 交通运输部公路科学研究所 Online calibration method of displacement sensor

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