JP2005300247A - 変位センサ - Google Patents

Abstract

【課題】 変位センサでの検出範囲を拡大する。磁気部材のシフトと傾きに起因する磁気感応素子の出力信号の誤差を検出してキャリブレーションを行う。
【解決手段】 中心軸２２に沿って移動可能な磁気ロッド３２の周囲に、複数の磁気感応素子（例えばホールＩＣ）３４A、３４Bが設置される。磁気感応素子３４A、３４Bは、中心軸２２方向の直線距離座標及び中心軸２２回り回転角度座標の双方で異なる位置にそれぞれ配置される。回路４０が、磁気感応素子３４A、３４Bからの出力信号５０Ａ、５０Ｂの平均信号５４を生成する。回路４２が、平均信号５４に基づき磁気ロッド３２の変位量を測定し、また、出力信号５０Ａ、５０Ｂに基づき磁気ロッド３２のシフトや傾きに起因する出力信号５０Ａ、５０Ｂの誤差を検出して測定方法を修正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ホールICのような磁気感応素子と、磁界を発生し、磁気感応素子に対して相対的に移動可能な磁気部材とを備え、磁気部材の変位量に応じたレベルをもつ電気信号を磁気感応素子から出力する変位センサに関する。

特許文献１に開示された変位センサは、可動子に結合された棒状の磁気部材（例えば磁石）を有し、この磁性部材の中心軸を中心とする同一円周上に１８０度異なる位置で２つの磁気感応素子が配置される。２つの磁気感応素子の出力信号は平均化され、それにより、棒状磁石の径方向の位置ずれによる２つの磁気感応素子の出力信号の誤差が相殺されるので、位置検出精度が向上する。

特開２０００−２５８１０９号公報

この種の変位センサでは検出可能な変位量の範囲（検出範囲）を拡大したいという要求が一般にある。

また、磁気部材の組み付け位置が、正しい位置から僅かにずれている場合がある。このずれには、磁気部材の中心軸が正しい軸位置から径方向へシフトすることと、磁気部材の中心軸が正しい軸方向に対して傾くことの２つの成分からなり、通常このシフトと傾きは複合して存在している。そして、このシフトと傾きが原因となって磁気感応素子の出力信号に誤差が生じる。このような位置ずれによる誤差は、変位センサの工場出荷時又は使用中などに検出されて、それに基づき変位センサのキャリブレーションが行われることが望まれる。しかし、上述した従来技術では、磁気部材のシフトと傾きが複合した場合の磁気感応素子の出力信号の誤差を検出することはできない。

従って、本発明の一つの目的は、変位センサでの検出範囲を拡大することにある。

本発明の別の目的は、磁気部材のシフトと傾きが複合して存在する場合におけるそのシフトと傾きに起因する磁気感応素子の出力信号の誤差を検出できるようにすることにある。

本発明に従う変位センサは、複数の磁気感応素子と、所定の基準軸に沿って前記磁気感応素子に対し相対的に移動可能であって、前記複数の磁気感応素子の位置に、移動方向における変位量に応じて変わる強度をもった磁界を形成する磁気部材とを備える。そして、前記基準軸に沿った直線距離座標と前記基準軸を中心とした回転角度座標と前記基準軸からの半径距離座標からなる円柱座標系を想定した場合、前記複数の磁気感応素子が、前記直線距離座標において異なる位置に配置され、それぞれの配置場所における前記磁界の強度に応じたレベルをもつ信号を出力する。

上記変位センサによれば、直線距離座標上の異なる位置に配置された複数の磁気感応素子が使用される。それにより、検出可能な変位量の範囲（検出範囲）が従来装置よりも長く拡張される。

上記変位センサにおいて、前記複数個の磁気感応素子の出力信号を受けて、それら出力信号のレベルの平均のレベルをもつ平均信号を出力する平均回路を更に設けることができる。この平均回路からの平均信号を用いて、上述の拡張された検出範囲にわたり、変位量を測定することが可能である。

上記変位センサにおいて、前記磁気部材として、非磁性材製のホルダ内に磁石を収容し固定したものを採用することができる。この構成によれば、破損し易い磁石を保護することができる。

上記変位センサにおいて、前記複数の磁気感応素子を、前記直線距離座標上で異なるだけでなく、前記回転角度座標においても異なる位置に配置することができる。この構成によると、磁気部材のシフトと傾きが複合した場合であっても、複数の磁気感応素子からの信号に基づいて、シフト傾きに起因する磁気感応素子の出力信号の誤差を検出することが可能である。検出された誤差は、磁気感応素子の出力信号から変位量を決定するための演算処理方法（或いは、求められた変位量）を補正するために利用することができる。

上記変位センサにおいて、前記複数の磁気感応素子のうちの２つの磁気感応素子を、前記回転角度座標における１８０度異なる角度位置に配置することができる。或いは、３個以上の磁気感応素子を、前記回転角度座標において３６０度を前記磁気感応素子の個数で等分した角度だけ異なる位置に配置することもできる。或いは、３個以上の磁気感応素子を、前記回転角度座標における１８０度異なる位置に、前記直線距離座標における配列順序に従って互い違いに配置することもできる。これ以外のにも、複数の磁気感応素子の配置のバリエーションが存在する。

３個以上の磁気感応素子を前記直線距離座標上の異なる位置に配置した場合、検出範囲をより一層拡張することができる。

図１は、本発明に従う変位センサの一実施形態の全体構成を示す機械部分の断面図と電気部分のブロック図である。図中、斜線のハッチングで示された部品は、磁性材料製の部品である。白抜きで示された部品は、磁石２８を除き、非磁性材料（例えば、非磁性ステンレス鋼、プラスチック、ゴムなど）製の部品である。

図１に示すように、変位センサ１０の機械部分は、センサ本体１２と可動プラグ１４を備える。センサ本体１２は、前後端に開口もつ筒状の本体ハウジング１６を有し、この本体ハウジング１６の後端に本体キャップ１８が被せられている。本体ハウジング１６と本体キャップ１８は共に磁性材料製であり、センサ本体１２の外殻を構成し、センサ本体１２の内部を外部から磁気的に遮蔽する機能を持つ。

本体ハウジング１６内には、その前端の開口側から耐圧スリーブ２０が挿入されて固定されている。耐圧スリーブ２０は、その前端に開口を有し、その内側には、耐圧スリーブ２０の壁によって囲まれた細長い円柱状の内側空間３０を有する。この変位センサ１０の代表的な用途は、例えば、油圧バルブのストローク量の検出のような油圧機械での変位量検出であり、この用途において、耐圧スリーブ２０の内側空間３０は高圧の作動油で満たされ、耐圧スリーブ２０の壁には高圧の油圧が加わる。耐圧スリーブ２０は、堅牢な非磁性材料（例えば、非磁性ステンレス鋼）製であり、内側空間３０からの高圧の油圧に耐えられる十分な強度をもつ。

耐圧スリーブ２０の内部空間３０には、その前端の開口から可動プラグ１４が挿入される。可動プラグ１４は理想的には、可動プラグ１４の中心軸が内部空間３０の中心軸（以下、基準軸という）２２と完全に一致するように、耐圧スリーブ２０に対して位置合わせされる。しかし、現実には、可動プラグ１４の中心軸が基準軸２２から僅かな距離だけ径方向へシフトしていたり、僅かな角度だけ傾いている場合があり、このシフトや傾きは変位センサ１０の誤差の原因となる。可動プラグ１４は、基準軸２２に沿って一定の距離範囲内で移動可能である。可動プラグ１４の耐圧スリーブ２０内に挿入された部分の外径は、耐圧スリーブ２０の内径より僅かに小さく、可動プラグ１４の外面と耐圧スリーブ２０の内面との間には微小なクリアランスが確保され、それにより、可動プラグ１４はスムーズに移動できる。

可動プラグ１４は、その本体として非磁性材料製の円柱形のロッド２４を有する。ロッドの前端部分２４は、変位量測定の対象物、例えば油圧バルブのスプールなどに結合される。ロッド２４の後半の耐圧スリーブ２０内に挿入される部分は、後端に開口をもつ円筒形のホルダ２４ｂを構成し、このホルダ２４ｂ内に磁石２８が挿入される。ホルダ２４ｂの後端開口に取り付けられたセンタリングストッパ３１が、ホルダ２４ｂの後端と磁石２８の後端との間の隙間をかしめ、それにより、磁石２８をホルダ２４ｂ内で動かないように固定する。さらに、センタリングストッパ３１は、ホルダ２４ｂの後端と磁石２８の後端との間の隙間を一周に渡って一定に固定することにより、磁石２８の中心軸をロッド２４の中心軸と一致させるセンタリングの役割も果たす。以下の説明では、可動プラグ１４の後半部分３２（すなわち、ホルダ２４ｂ、磁石２８及びセンタリングストッパからなる部分）を「磁気ロッド」と呼ぶ。磁気ロッド３２の外側周囲には、磁石２８による磁界３３が形成される。

ここで、基準軸２２に沿った方向の直線距離座標と、基準軸２２を中心とした回転角度座標と、基準軸２２からの半径距離座標とから円柱座標系を想定する。この円柱座標系の直線距離座標における上記磁界３３の強度分布はリニアであることが望ましい。その目的のために、磁石２８の形状は、例えば中央から両端へ向かってテーパする紡錘形の形状となっている。

センサ本体１２内の上述した耐圧スリーブ２０の外側面に、複数個（例えば２個）の磁気感応素子、例えばホールＩＣ３４Ａ、３４Ｂが固定されている。２個のホールＩＣ３４Ａ、３４Ｂの配置場所は、上記円柱座標系の上記直線距離座標及び回転角度座標の双方において異なり、かつ半径距離座標において同一である２つの位置である。図１は、可動プラグ１４がその移動範囲の中央に位置している中立状態を示している。この中立状態では、２つのホールＩＣ３４Ａ、３４Ｂの上記直線距離座標上での位置３６Ａ、３６Ｂは、磁界３３の分布の中心位置３６から反対方向へ一定の等距離だけ離れている。２つのホールＩＣ３４Ａ、３４Ｂは、それぞれの配置場所における磁界３３の基準軸２２を中心とした半径方向の磁界成分の強度に応じたレベルを持った電圧信号５０Ａ、５０Ｂを出力する。

ホールＩＣ３４Ａ、３４Ｂから出力された電圧信号５０Ａ、５０Ｂは、信号ケーブル３７を通じて、センサ本体１２の外部に設けられた情報処理回路４２に入力される。また、電圧信号５０Ａ、５０Ｂは、平均回路４０にも入力される。平均回路４０は、入力された２つの電圧信号５０Ａ、５０Ｂのレベルの平均のレベルをもった平均信号５４を出力する。この平均信号５４も、情報処理回路４２に入力される。情報処理回路４２は、平均信号５４に基づいて、後述する方法で可動プラグ１４の（つまり対象物の）変位量を計算する。また、情報処理回路４２は、ホールＩＣ３４Ａ、３４Ｂからの電圧信号５０Ａ、５０Ｂ（特に、上述した中立状態の時に得られる電圧レベル）に基づいて、後述する方法で、変位量を計算する処理のキャリブレーションを行う。なお、平均回路４０は、図１に示すようにセンサ本体１２の外部に配置されてもよいが、センサ本体１２の内部に配置されることもできる。

図２Ａと図２Ｂは、図１に示された２個のホールＩＣ３４Ａ、３４Ｂの上記回転角度座標における配置例を示す。

図２Ａの例では、２個のホールＩＣ３４Ａ、３４Ｂが、３６０度をホールＩＣの個数２で等分した位置、すなわち、上記回転角度座標において１８０度異なる位置、言い換えれば基準軸２２を中心にした反端側の位置に配置される。或いは、図２Ｂに示すように、１８０度以外の角度（例えば、図２の場合は９０度）で異なる位置に配置されてもよい。

図１に示された変位センサ１０の例では２個のホール素子が設けられているが、より多い個数（例えば、3個、４個又はより多く）のホール素子を上記直線距離座標上及び回転角度座標上での位置を違えて配置することもできる。

図２Ｃから図２Ｅは、２個より多い数、例えば３個のホールＩＣ３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃを設けた場合の上記回転角度座標における配置例を示す。

図２Ｃの例では、３個のホールＩＣ３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃが、３６０度をホールＩＣの個数３で等分した位置、すなわち、上記回転角度座標において１２０度異なる位置に配置される。図２Ｄ及びＥに示す例では、３個のホールＩＣ３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃが、上記回転角度座標において１２０度異なる位置に、上記直線距離座標における配置順序に従って互い違いになるように配置される。

図２Ｃから図２Ｅに示すように３個以上のホールＩＣを配置した場合にも、それら全てのホールＩＣの出力信号のレベルを平均した平均信号を作り、この平均信号を用いて変位量を計算することができる。或いは、３個以上のホールＩＣのうちの、２つのホールＩＣのペアごとに平均信号し作り、これらの平均信号を用いて変位量を計算することもできる。図２Ａから図２Ｅに示した配置例以外にも様々な配置を採用することができる。

図３は、平均回路４０と情報処理回路４２の構成を示す。

図３に示すように、平均回路４０は、ホールＩＣ３４Ａ、３４Ｂの出力される電圧信号５０Ａ、５０Ｂを入力するための２つの入力端子と、平均信号５４を出力するための一つの出力端子と、上記２つの入力端子と上記一つの出力端子との間にそれぞれ接続された２つの抵抗Ｒ１、Ｒ２からなる簡素な構成を有する。従って、平均回路４０は、例えば、ホールＩＣ３４Ａ、３４Ｂの出力ラインに抵抗Ｒ１、Ｒ２を挿入することで簡単に作ることができる。平均回路４０の出力端子は、情報処理回路４内のＡ／Ｄ変換器４４のアナログ入力端子に結合される。Ａ／Ｄ変換器４４のアナログ入力端子は、抵抗Ｒ３を介してグランドに接続される。

ここで、平均回路４０から出力される平均信号５４のレベルを定量的に解説すると次のとおりである。まず、図３に示すように、ホールＩＣ３４Ａ、３４Ｂは、磁界強度に応じた電圧を発生する電池と等価であり、その出力電圧を、Ｅ２とする。説明を簡単にするために、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２は同じ値であるとする。

Ｅ１＝Ｒ１・ｉ１＋Ｒ３（ｉ１+ｉ２） （１）
Ｅ２＝Ｒ１・ｉ２＋Ｒ３（ｉ１+ｉ２） （２）
平均信号５４のレベル＝R３（ｉ１+ｉ２） （３）
であるから、
平均信号５４のレベル＝（Ｅ１＋Ｅ２）／２−Ｒ１（ｉ１+ｉ２）／２ （４）
となる。式（４）の右辺の第1項はホールＩＣ３４Ａ、３４Ｂの出力レベルの平均値であり、第２項は誤差である。

ここで、必要な精度に応じて抵抗Ｒ１、Ｒ２を抵抗Ｒ３より十分に小さい値に設定すれば、誤差は無視できる程度に小さくなり、必要な精度が得られる。例えば、抵抗Ｒ１、Ｒ２には百Ωオーダの値、抵抗Ｒ３には百ｋΩオーダの値を採用することができる。具体例として、Ｒ１＝Ｒ２＝１００Ω、Ｒ３＝２２０ｋΩ、Ｅ１＝Ｅ２＝４Ｖ（因みに、ホールＩＣの出力レベルは通常１−４Ｖ程度である）とした場合を想定すると、上記誤差は０．９ｍＶという、平均値４Ｖに比べて微小な値となる。このように、図３に示した非常に簡素な構成の平均回路４０により、ホールＩＣ３４Ａ、３４Ｂの出力信号を精度良く平均化することができる。

図３に示すように、情報処理回路４４は、Ａ／Ｄ変換器４４、変位量演算部４６、電圧−変位量テーブル４７、機械制御部４８及び補正部４８を有する。Ａ／Ｄ変換器４４は、アナログの平均電圧を示す平均信号５４を、デジタルの平均電圧を示す平均電圧データ５７に変換する。電圧−変位量テーブル４７には、平均電圧データ５７がとり得る様々な平均電圧値にそれぞれ対応する変位量が記憶されている。変位量演算部４６は、電圧−変位量テーブル４７を参照して、平均電圧データ５７を、対応する変位量を示す変位量データ５８に変換する。機械制御部４８は、変位量データ５８に基づいて、図示しない機械（例えば油圧機械など）を制御する。

補正部４９は、ホールＩＣ３４Ａ、３４Ｂから出力された電圧信号５０Ａ、５０Ｂ、特に、変位センサ１０が上述した中立状態にある時の電圧信号５０Ａ、５０Ｂを入力する。そして、補正部４９は、入力された中立状態時の電圧信号５０Ａ、５０Ｂに基づいて、磁気ロッド３２の基準軸２２からのシフトや傾きに起因する電圧信号５０Ａ、５０Ｂの誤差を計算する。そして、補正部４９は、計算された誤差に基づいて、各平均電圧に対応した変位量が正しくなるように電圧−変位テーブル４７を補正する。なお、上記誤差の計算方法については、後に図６を参照して説明する。
以下では、上述した構成の下での作用効果について説明する。

図４は、平均信号５４を用いることにより、検出可能な変位量の範囲（検出範囲）が拡大されることを説明する図である。図４において、変位量がゼロの点は中立状態を示している。

図４Ａは、一つのホールＩＣを有する変位センサの出力信号５０とその最大の検出範囲（以下、基本検出範囲という）５２を示している。出力信号５０の傾きが実質的にゼロになっていない範囲が基本検出５２である。特許文献１に記載された変位センサでは、２つホールＩＣを用いているがその直線距離座標上の位置が同一じであるため、その検出範囲は図４Ａに示した単独のホールＩＣの基本検出範囲５２とおなじである。

図４Ｂは、図１に示したように、直線距離座標及び回転角度座標上で異なる位置に配置された２つのホールＩＣ３４Ａ、３４Ｂを備えた本発明に従う変位センサ１０の平均信号５４と検出範囲５６を示している。

図４Ｂに示すように、２つのホールＩＣ３４Ａ、３４Ｂの出力信号５０Ａ、５０Ｂのカーブが、変位量ゼロの点から互いに反対側へ一定変位量分だけずれている。そのため、平均信号５４による検出範囲５６は、その一定変位量分だけ、図４Ａの基本検出範囲５２より両側へ拡張される。さらに、図２Ｃから図２Ｅに例示したように３個以上のホールＩＣが直線距離座標上で異なる位置に配置された構成では、検出範囲を一層広く拡大することが可能である。

図５は、磁気ロッド３２の基準線２２に対するシフトと傾きの例を示している。すなわち、図５Ａには、磁気ロッド３２が基準線２２から距離ａだけ、第２ホールＩＣ３４Ｂに近づくようにシフトした例が示されている。図５Ｂには、磁気ロッド３２が基準線２２から角度ｂだけ、そのＮ極が第２ホールＩＣ３４Ｂに近づくようにシフトした例が示されている。

また、図６Ａには、図５Ａに示されたシフトに起因する、中立状態付近における２つのホールＩＣ３４Ａ、３４Ｂの出力信号５０Ａ、５０Ｂの変化が示されている。図６５Ｂには、図５Ｂに示された傾きに起因する、中立状態付近における２つのホールＩＣ３４Ａ、３４Ｂの出力信号５０Ａ、５０Ｂの変化が示されている。

図５Ａに示されたようなシフトが生じると、磁気ロッド３２は全体的として第１ホールＩＣ３４Ａから遠ざかって第２ホールＩＣ３４Ｂに近づく。それにより、図６Ａに示されるように、第１ホールＩＣ３４Ａの出力信号は、中立状態（変位量ゼロ点）の付近で、正常時の出力信号５０Ａより傾きが小さくなって出力信号５０Ａａのようになる。その結果、シフトの影響を受けた出力信号５０Ａａの電圧レベルは、中立状態において、正常時のそれＶＡより誤差分ΔＶａだけ高くなる。一方、第２ホールＩＣ３４Ｂの出力信号は、中立状態の付近で、正常時の出力信号５０Ｂより傾きが大きくなって出力信号５０Ｂａのようになる。その結果、シフトの影響を受けた出力信号５０Ｂａの電圧レベルは、中立状態において、正常時のそれＶＢより誤差分ΔＶａだけ高くなる。

また、図５Ｂに示されたような傾きが生じると、磁気ロッド３２のＳ極が第１ホールＩＣ３４Ａに近づき、Ｎ極が第２ホールＩＣ３４Ｂに近づく。それにより、図６Ｂに示されるように、第１ホールＩＣ３４Ａの出力信号は、中立状態付近で、正常時の出力信号５０Ａより傾きが大きくなって出力信号５０Ａｂのようになる。その結果、傾きの影響を受けた出力信号５０Ａｂの電圧レベルは、中立状態において、正常時のそれＶＡより誤差分ΔＶｂだけ低くなる。一方、第２ホールＩＣ３４Ｂの出力信号は、中立状態付近で、正常時の出力信号５０Ｂより傾きが大きくなって出力信号５０Ｂｂのようになる。その結果、傾きの影響を受けた出力信号５０Ｂｂの電圧レベルは、中立状態において、正常時のそれＶＢより誤差分ΔＶｂだけ高くなる。

従って、図５Ａ、Ｂに示されたシフトと傾きが複合する場合には、中立状態のときの第１ホールＩＣ３４Ａの出力信号のレベルは「ＶＡ＋ΔＶａ−ΔＶｂ」となり、第１ホール素子３４Ｂの出力信号のレベルは「ＶＢ＋ΔＶａ＋ΔＶｂ」となる。

このことに着目して、図３に示した補正部４９は、中立状態の時の２つのホールＩＣ３４Ａ、３４Ｂの出力信号の電圧レベル「ＶＡ＋ΔＶａ−ΔＶｂ」と「ＶＢ＋ΔＶａ＋ΔＶｂ」を加算して、「（ＶＡ＋ＶＢ）＋２ΔＶａ」を求めた後、そこから予め設定されている正常時の中立状態での電圧レベルの加算値「ＶＡ＋ＶＢ」を減算することにより、シフトよる電圧誤差ΔＶａを求める。また、補正部４９は、中立状態の時の２つのホールＩＣ３４Ａ、３４Ｂの出力信号の電圧レベル「ＶＡ＋ΔＶａ−ΔＶｂ」と「ＶＢ＋ΔＶａ＋ΔＶｂ」を減算して、差分「（ＶＡ−ＶＢ）−２ΔＶｂ」を求めた後、そこから予め設定されている正常時の中立状態での電圧レベルの差分「ＶＡ−ＶＢ」を減算することにより、傾きによる電圧誤差ΔＶｂを求める。そして、補正部４９は、予め実験的又は理論的に割り出されている種々の電圧誤差ΔＶａ、ΔＶｂと電圧−変位テーブル４７の補正量との関係を定義したデータ又はプログラムを用いて、上記求められた電圧誤差ΔＶａ、ΔＶｂに応じて電圧−変位テーブル４７を補正する。この補正により、シフトと傾きの影響による誤差が抑制され、精度の高い変位量測定ができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は本発明の説明のための例示にすぎず、本発明の範囲をこの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱することなく、その他の様々な態様でも実施することができる。

例えば、磁気ロッドの構成として、上述したような棒状の永久磁石を用いた構成に代えて、棒状の磁心部材の両端にリング状の永久磁石を外側からはめ込み、リニアな磁界強度分布が得られるように磁心部材の形状をデザインしたような構成を用いることもできる。

また、図２Ｃ−図２Ｅに例示したように３個以上の磁気感応素子３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃを直線距離座標上の異なる位置に配置した構成においては、それら３個以上の磁気感応素子３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃを、直線距離座標上で隣同士の磁気感応素子のペア、例えば第１と第２の磁気感応素子３４Ａ、３４Ｂの第１ペアと、第２と第3の磁気感応素子３４Ａ、３４Ｂの第２ペアというように分類し、それぞれのペアごとに図３に示したような平均信号に基づく変位量測定を行うようにするようにしてもよい。そして、例えば、第１ペアからの平均信号に基づいて、第１ペアがカバーする検出区間における変位量を測定し、第２ペアからの平均信号に基づいて、第２ペアがカバーする検出区間における変位量を測定するというように、それぞれのペアからの信号を用いてそれぞれのペアがカバーする検出区間での変位量を決定するようにすることができる。これにより、複数のペアの検出範囲を繋いだ長い距離にわたって変位量の測定を行うことが可能である。

また、上述した実施形態では、磁気感応素子が固定されていて、磁気ロッドが対象物に連動して移動するような構成が採用されている。これに代えて、磁気ロッドが固定されていて、磁気感応素子が対象物に連動して移動するような構成を採用することも可能である。

本発明に従う変位センサの一実施形態の全体構成を示す機械部分の断面図と電気部分のブロック図。 複数のホールＩＣの回転角度座標での数通りの配置例を示す図。 平均回路４０と情報処理回路４２の構成を示す図。 平均信号５４を用いることにより検出範囲が拡大されることの説明図。 磁気ロッド３２の基準線２２に対するシフトと傾きの例を示した説明図。 図５に示したシフトと傾きによる２つのホールＩＣの出力信号の変化を示した説明図。

符号の説明

１０ 変位センサ
１２ センサ本体
１４ 可動プラグ
１６ 本体ハウジング
１８ 本体キャップ
２０ 耐圧スリーブ
２２ 基準軸
２４ ロッド
２４ａ 磁石ホルダ
２８ 棒磁石
３０ 内側空間
３１ センタリングストッパ
３２ 磁気ロッド
３３ 磁界
３４A 第１ホールIC
３４B 第２ホールIC
３４C 第３ホールIC
３７ 信号ケーブル
４０ 平均回路
４２ 情報処理回路
５０A 第１IC出力信号
５０B 第２IC出力信号
５４ 平均信号

Claims (7)

1. 複数の磁気感応素子と、
   所定の基準軸（２２）に沿って前記磁気感応素子に対し相対的に移動可能であって、前記複数の磁気感応素子の位置に、移動方向における変位量に応じて変わる強度をもった磁界を形成する磁気部材（１４）と
   を備え、
   前記基準軸（２２）に沿った直線距離座標と前記基準軸（２２）を中心とした回転角度座標と前記基準軸（２２）からの半径距離座標からなる円柱座標系を想定した場合、
   前記複数の磁気感応素子が、前記直線距離座標において異なる位置に配置され、それぞれの配置場所における前記磁界の強度に応じたレベルをもつ信号を出力する変位センサ（１０）。
2. 請求項１記載の変位センサにおいて、
   前記複数個の磁気感応素子の出力信号を受け、受けた前記出力信号のレベルの平均のレベルをもつ平均信号（５４）を出力する平均回路（４０）を更に備えた変位センサ（１０）。
3. 請求項１記載の変位センサにおいて、
   前記磁気部材（１４）が、非磁性材製のホルダ（２６）と、前記ホルダ（２６）内に固定された磁石（２８）とを有する変位センサ（１０）。
4. 請求項１乃至３記載の変位センサにおいて、
   前記複数の磁気感応素子が、前記回転角度座標において異なる位置に配置されている変位センサ（１０）。
5. 請求項１乃至３記載の変位センサにおいて、
   前記複数の磁気感応素子のうちの２つの磁気感応素子（３４A、３４B）が、前記回転角度座標における１８０度異なる角度位置に配置されている変位センサ（１０）。
6. 請求項１乃至３記載の変位センサにおいて、
   前記複数の磁気感応素子（３４A、３４B、３４C）が、前記回転角度座標において３６０度を前記磁気感応素子の個数で等分した角度だけ異なる位置に配置されている変位センサ（１０）。
7. 請求項１乃至３記載の変位センサにおいて、
   少なくとも３個の前記磁気感応素子（３４A、３４B、３４C）を有し、前記少なくとも３個の磁気感応素子（３４A、３４B、３４C）が、前記回転角度座標における１８０度異なる位置に、前記直線距離座標における配列順序に従って互い違いに配置されている変位センサ（１０）。

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