JP2006047120A - Noncontact variable voltmeter - Google Patents

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Toshiyuki Kobayashi
敏幸 小林
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a noncontact variable voltmeter capable of acquiring a linear output in a desired rotation range. <P>SOLUTION: A magnetometric sensor 60<SB>A</SB>is arranged on a position where a magnetosensitive part of the magnetometric sensor 60<SB>A</SB>is faced to the boundary position between the N-pole and the S-pole of a magnet 40 on a reference position of the circular rotatable magnet 40 having the N-pole and the S-pole, and a magnetometric sensor 60<SB>B</SB>is provided at an angle of 90° with respect to the magnetometric sensor 60<SB>A</SB>. In the range of -45° to +45°, an output from the magnetometric sensor 60<SB>A</SB>is output as it is, and in the range of +45° to +135° after the magnet 40 is rotated by +45° from the reference position, an output from the magnetometric sensor 60<SB>B</SB>is added to a held output by a limiter of the magnetometric sensor 60<SB>A</SB>and output, and thereby an output voltage changing linearly corresponding to a rotation angle in the range of 180° from -45° to +135° wherein the magnet 40 is rotated is acquired. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、磁石と磁気センサによって構成される無接触可変電圧器に関し、特にパソコンやゲーム機器等の入力装置として使用されるスティックコントローラ等に組み込まれる可変抵抗器、あるいは通常の可変抵抗器の代わりに用いられる無接触可変電圧器に関する。   The present invention relates to a contactless variable voltage device composed of a magnet and a magnetic sensor, and more particularly to a variable resistor incorporated in a stick controller or the like used as an input device for a personal computer or a game device, or a normal variable resistor. The present invention relates to a non-contact variable voltage device used for the above.

磁石と磁気センサを用いた無接触可変電圧器としては、ハウジング上部中央に軸受が固定され、この軸受により操作軸が回転可能に支持され、ハウジング内の操作軸部分に磁石が操作軸と一体に回転するように取り付けられ、磁石に対向して磁気センサが配置され、磁石の回転による磁束の変化で磁気センサの出力を変化させるものが開示されている(例えば、特許文献1参照)。
特開平11−325956号公報
As a non-contact variable voltage generator using a magnet and a magnetic sensor, a bearing is fixed at the center of the upper part of the housing, and the operation shaft is rotatably supported by this bearing, and the magnet is integrated with the operation shaft in the operation shaft portion in the housing. A magnetic sensor that is mounted so as to rotate and a magnetic sensor is arranged opposite to the magnet and the output of the magnetic sensor is changed by a change in magnetic flux caused by the rotation of the magnet is disclosed (for example, see Patent Document 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 11-325956

上記した従来の無接触可変電圧器において、磁石と磁気センサは、例えば図8に示す位置関係に配備されている。図8において、円形状の磁石40が、取付穴41に取り付けられる操作軸によって、磁気センサ60の近傍で回転する。磁石40の回転に応じて、磁気センサ60はその磁石40の回転角に応じた電圧を出力する。   In the conventional non-contact variable voltage device described above, the magnet and the magnetic sensor are arranged, for example, in the positional relationship shown in FIG. In FIG. 8, the circular magnet 40 is rotated in the vicinity of the magnetic sensor 60 by the operation shaft attached to the attachment hole 41. In accordance with the rotation of the magnet 40, the magnetic sensor 60 outputs a voltage corresponding to the rotation angle of the magnet 40.

図8に示すように、磁石40のN極とS極が磁気センサ60と等距離にある回転位置を0°とし、この0°の位置からS極を磁気センサ60に接近する方向に90°回転させた位置を−90°、逆に0°の位置からN極を磁気センサ60に接近する方向に回転させた位置を+90°の回転位置とする。操作軸により、磁石40を−90°の位置から+90°の位置まで回転させたときの磁気センサ60の出力波形を図9に示す。   As shown in FIG. 8, the rotation position where the N pole and S pole of the magnet 40 are equidistant from the magnetic sensor 60 is 0 °, and the S pole is 90 ° in the direction approaching the magnetic sensor 60 from this 0 ° position. The rotated position is -90 °, and conversely, the position where the N pole is rotated in the direction approaching the magnetic sensor 60 from the 0 ° position is the + 90 ° rotational position. FIG. 9 shows an output waveform of the magnetic sensor 60 when the magnet 40 is rotated from a position of −90 ° to a position of + 90 ° by the operation shaft.

この図で明らかなように、出力電圧は操作軸の回転とともに、ほぼ正弦波状に変化し、可変電圧器の回転角が0〜180°(図9の−90°〜+90°)の場合、−45°〜+45°の回転範囲は、出力電圧の変化がリニアであるが、−90°〜−45°、及び+45°〜+90°では出力電圧の変化がリニアでなく、実用的には120°(−60°〜+60°)の範囲で使用可能としても全回転角0°〜180°においてリニアな出力電圧が得られないという問題があった。   As is apparent from this figure, the output voltage changes almost sinusoidally with the rotation of the operation shaft, and when the rotation angle of the variable voltage device is 0 to 180 ° (-90 ° to + 90 ° in FIG. 9), − In the rotation range of 45 ° to + 45 °, the change in output voltage is linear, but in the range of −90 ° to −45 ° and + 45 ° to + 90 °, the change in output voltage is not linear and practically 120 °. Even if it can be used in the range of (−60 ° to + 60 °), there is a problem that a linear output voltage cannot be obtained at all rotation angles of 0 ° to 180 °.

この発明は上記問題点に着目してなされたものであって、従来よりも広い所望の回転角でリニアな出力を得ることができる無接触可変電圧器を提供することを目的としている。   The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and an object thereof is to provide a contactless variable voltage device capable of obtaining a linear output at a desired rotation angle wider than that in the prior art.

この発明の無接触可変電圧器は、ハウジングと、このハウジングに回転可能に支持された操作軸と、ハウジング内の操作軸部分に取り付けられて操作軸と一体に回転する磁石と、この磁石に対向して配置される磁気センサとを備え、磁石の回転による磁束の変化で磁気センサの出力を変化させる無接触可変電圧器において、前記磁気センサを複数個備えるとともに、各磁気センサは互いに所定角度をおいて配置し、かつこれら複数個の磁気センサの出力を合算する合算手段を備え、この合算手段より、前記操作軸の回転に応じた出力を得ることを特徴とする。ここで言う合算手段は、加算手段が例示できるが、減算手段などであっても良い。   The contactless variable voltage device of the present invention includes a housing, an operation shaft rotatably supported by the housing, a magnet attached to an operation shaft portion in the housing and rotating integrally with the operation shaft, and opposed to the magnet. A non-contact variable voltage device that changes the output of the magnetic sensor by changing the magnetic flux due to the rotation of the magnet, and includes a plurality of the magnetic sensors, and the magnetic sensors have a predetermined angle with respect to each other. And a summing means for summing up the outputs of the plurality of magnetic sensors, and the summing means obtains an output corresponding to the rotation of the operation shaft. The summing means here can be exemplified by an adding means, but may be a subtracting means.

この発明において、前記各磁気センサは、出力の絶対値が所定値を越えると、その所定値に保持して出力するリミッタを備え、このリミッタ出力を前記合算手段に入力することができる。   In the present invention, each magnetic sensor includes a limiter that holds and outputs the output when the absolute value of the output exceeds a predetermined value, and the limiter output can be input to the summing means.

また、この発明において、所定角度として90°が例示される。また、この発明において、磁気センサとしては、磁界の強さの変化を電気信号として取り出すことができるものであれば良く、ホール素子、磁気抵抗素子〔例えば、マグネティック・レジスタンス・センサ(MRセンサ)〕が例示される。   In the present invention, 90 ° is exemplified as the predetermined angle. In the present invention, any magnetic sensor may be used as long as it can take out a change in the strength of the magnetic field as an electric signal, and a Hall element, a magnetoresistive element [for example, a magnetic resistance sensor (MR sensor)]. Is exemplified.

この発明によれば、磁気センサを複数個備え、それぞれの磁気センサのリニアな特性が得られる出力電圧を合算して、可変電圧器の出力を得るので、広い角度範囲でリニアな変化の出力電圧を得ることができる。   According to the present invention, a plurality of magnetic sensors are provided, and the output voltage of the variable voltage device is obtained by adding together the output voltages from which the linear characteristics of the respective magnetic sensors are obtained. Can be obtained.

また、磁気センサのリミッタにより、各磁気センサの出力の絶対値が所定値を越えると、その所定値を保持して出力することにより、各磁気センサのノンリニア部分の影響を軽減でき、リニアな変化の出力電圧が得やすくなる。   In addition, if the absolute value of each magnetic sensor output exceeds a predetermined value by the limiter of the magnetic sensor, the predetermined value is held and output, so that the influence of the non-linear part of each magnetic sensor can be reduced, and the linear change It becomes easy to obtain the output voltage.

また、磁気センサ間の位置ずらし角度を90°とすることにより、それぞれの磁気センサで90°の範囲のリニア領域が得られ、2つの磁気センサを使用することにより、180°の回転範囲でリニアな変化の出力電圧を得ることができる。   In addition, by setting the position shift angle between the magnetic sensors to 90 °, a linear region in the range of 90 ° can be obtained with each magnetic sensor, and by using two magnetic sensors, the linear range can be obtained in the rotation range of 180 °. An output voltage with various changes can be obtained.

以下、実施の形態により、この発明をさらに詳細に説明する。この発明の一実施形態である無接触可変電圧器の外観斜視図を図1に示す。また、この実施形態無接触可変電圧器の要部断面図を図2に示し、シールドカバーを取り除いた状態でのハウジング底面側から見た側面図を図3の(a)に示し、操作軸から見た側面図を図3の(b)に示す。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to embodiments. FIG. 1 shows an external perspective view of a contactless variable voltage device according to an embodiment of the present invention. Further, FIG. 2 shows a cross-sectional view of the main part of the contactless variable voltage device of this embodiment, and FIG. 3A shows a side view seen from the bottom side of the housing with the shield cover removed. The viewed side view is shown in FIG.

この実施形態無接触可変電圧器1は、底部が開口する円形状のケース10と、このケース10の底面開口を塞ぐように底部に嵌着されたシールドカバー11とでハウジングが構成される。ケース10は、この電圧器1を使用する機器に組み込むときの位置決めに用いる位置決めボス12を上部に有する。   In the contactless variable voltage device 1 according to this embodiment, a housing is constituted by a circular case 10 having an open bottom and a shield cover 11 fitted to the bottom so as to close the bottom opening of the case 10. The case 10 has a positioning boss 12 used for positioning when the voltage device 1 is incorporated in a device that uses the voltage device 1.

ケース10の上部中央には、軸受部20が突設され、この軸受部20により操作軸30は、中央部付近に設けられてケース10の軸受部20の内壁に係合する係合部としてのフック31と、内端部(左端部)に突設されて磁石40を取り付けるためのフック32と、磁石40の周囲に係合して磁石40を位置決めするリブ34とを有する。フック31、32は、いずれも変位可能なように適度の弾性を有する。   A bearing portion 20 projects from the center of the upper portion of the case 10, and the operation shaft 30 is provided near the center portion by the bearing portion 20 as an engaging portion that engages with the inner wall of the bearing portion 20 of the case 10. A hook 31, a hook 32 that protrudes from the inner end (left end) and attaches the magnet 40, and a rib 34 that engages around the magnet 40 and positions the magnet 40. The hooks 31 and 32 have moderate elasticity so that both can be displaced.

この操作軸30のフック31に対応して、ケース10の軸受部20の内壁にはフック31に係合して操作軸30を支持する支持部(段部)21が設けられている。また、ケース10内における軸受部20の端部には、凸部22が設けられ、凸部22が操作軸30の段部33に当接する。従って、軸受部20に操作軸30を挿入すると、操作軸30のフック31が軸受部20の支持部21に係合すると共に、ケース10の凸部22が操作軸30の段部33に当接することにより、操作軸30が軸受部20から外れないように確実に支持される。なお、軸受部20の外周には、この無接触可変電圧器1をスティックコントローラ等の入力装置にナットで固定するためのネジ部23が形成されている。   Corresponding to the hook 31 of the operation shaft 30, a support portion (step portion) 21 that supports the operation shaft 30 by engaging with the hook 31 is provided on the inner wall of the bearing portion 20 of the case 10. A convex portion 22 is provided at the end of the bearing portion 20 in the case 10, and the convex portion 22 abuts on the stepped portion 33 of the operation shaft 30. Therefore, when the operating shaft 30 is inserted into the bearing portion 20, the hook 31 of the operating shaft 30 engages with the support portion 21 of the bearing portion 20, and the convex portion 22 of the case 10 contacts the stepped portion 33 of the operating shaft 30. Thus, the operation shaft 30 is reliably supported so as not to be detached from the bearing portion 20. A screw portion 23 for fixing the contactless variable voltage device 1 to an input device such as a stick controller with a nut is formed on the outer periphery of the bearing portion 20.

ケース10内部において、操作軸30の内端部に、図7に示す如き平面形状が円形の磁石40が取り付けられ、磁石40は操作軸30と一体に回転する。磁石40は、その中央部に取付孔41を有し、この取付孔41に操作軸30のフック32が挿入されて、フック32が取付孔41の周縁部に係合することで、磁石40が操作軸30に一体に取り付けられる。操作軸30をケース10に組み付ける際には、先ず磁石40を操作軸30に取り付けてから、操作軸30をケース10の底部側から軸受部20に挿入するだけで良く、非常に作業性が良い。   Inside the case 10, a magnet 40 having a circular planar shape as shown in FIG. 7 is attached to the inner end of the operation shaft 30, and the magnet 40 rotates integrally with the operation shaft 30. The magnet 40 has a mounting hole 41 at the center thereof, and the hook 32 of the operating shaft 30 is inserted into the mounting hole 41 and the hook 32 engages with the peripheral edge of the mounting hole 41, so that the magnet 40 is It is integrally attached to the operation shaft 30. When assembling the operation shaft 30 to the case 10, it is only necessary to first attach the magnet 40 to the operation shaft 30 and then insert the operation shaft 30 into the bearing portion 20 from the bottom side of the case 10. .

ケース10の内部には、プリント基板50がネジ51でケース10に固定されている。このプリント基板50の一方面側には、センサホルダ61A によって保持された磁気センサ60A と、図7に示すように、磁気センサ60A と90度の角度の異なる位置に配置される磁気センサ60B 及びそのセンサホルダ61B と、外部回路接続用のコネクタ55とが実装され、他方面側には磁気センサ60A 、60B の出力変化を電圧変化に変換する回路部等を構成する各種電子部品56が実装されている。磁気センサ60A (60B )は、固定用フック62A (62B )でセンサホルダ61A (61B )に確実に固定され、フック62A (62B )はプリント基板50に形成した穴に嵌合している。 A printed circuit board 50 is fixed to the case 10 with screws 51 inside the case 10. On one surface side of the printed circuit board 50, a magnetic sensor positioned and the magnetic sensor 60 A, which is held by the sensor holder 61 A, as shown in FIG. 7, the different positions of the angle of the magnetic sensor 60 A and 90 degrees 60 and B and the sensor holder 61 B, are mounted and the connector 55 for external circuit connection, the other side the various constituting the circuit portion for converting the output change of the magnetic sensor 60 a, 60 B to the voltage change An electronic component 56 is mounted. The magnetic sensor 60 A (60 B) is securely fixed to the fixing hook 62 A (62 B) in the sensor holder 61 A (61 B), the hook 62 A (62 B) is in a hole formed in the printed circuit board 50 It is mated.

磁気センサ60A は、磁石40の外周に僅かな間隙を置いて配置している。磁石40は、磁気センサ60A との対向面が円孤状であり、磁石40が回転しても、磁石40の対向面と磁気センサ60A との距離が一定に保たれるようになっている。磁気センサ60A は、操作軸30、即ち磁石40が基準位置にあるときに、感磁部が磁石40のN極とS極の境界に対面するように(図7に示す位置参照)位置決めされており、この状態のときには磁気センサ60A は磁気変化を検知せず、出力しない。磁気センサ60B は、操作軸30を中心として磁気センサ60A に対し、操作軸30の正の回転方向に向けて90度の角度をおいて配置され、磁石40との関係は磁気センサ60A の場合と同様である。このように、2個の磁気センサ60A 、60B を備え、これらの磁気センサを90°の角度をおいて配置したことが、この実施形態無接触可変電圧器の特徴の1つである。 The magnetic sensor 60 A is arranged with a slight gap around the outer periphery of the magnet 40. Magnet 40 is facing surface circular arc-shaped magnetic sensor 60 A, also the magnet 40 is rotated, so that the distance between the opposed surface and the magnetic sensor 60 A of the magnet 40 is maintained constant Yes. The magnetic sensor 60 A is positioned so that when the operating shaft 30, that is, the magnet 40 is at the reference position, the magnetic sensing section faces the boundary between the N pole and the S pole of the magnet 40 (see the position shown in FIG. 7). and it has the magnetic sensors 60 a in this state does not detect a magnetic change, not output. The magnetic sensor 60 B is disposed at an angle of 90 degrees toward the positive rotation direction of the operation shaft 30 with respect to the magnetic sensor 60 A around the operation shaft 30, and the relationship with the magnet 40 is related to the magnetic sensor 60 A. It is the same as the case of. Thus, it is one of the features of the contactless variable voltage device of this embodiment that the two magnetic sensors 60 A and 60 B are provided and these magnetic sensors are arranged at an angle of 90 °.

コネクタ55は、ケース10の外部に向かって実装され、例えばシールドケーブル等が接続される。なお、磁気センサ60A 、60B とプリント基板50を別個に配置し、両者をリード線で接続しても良い。また、シールドカバー11は磁性体からなり、このシールドカバー11で磁石40及び磁気センサ60A 、60B を包囲することで、外部磁気の影響を受け難くすると共に、内部磁石40の磁気が外部に漏れるのを少なくしている。 The connector 55 is mounted toward the outside of the case 10 and is connected to, for example, a shielded cable. Note that the magnetic sensors 60 A and 60 B and the printed circuit board 50 may be separately disposed and connected to each other by lead wires. The shield cover 11 is made of a magnetic material. By surrounding the magnet 40 and the magnetic sensors 60 A and 60 B with the shield cover 11, the shield cover 11 is hardly affected by external magnetism, and the magnetism of the internal magnet 40 is exposed to the outside. There is less leakage.

次に、この実施形態無接触可変電圧器1の磁気センサを含む各種電子部品56の回路接続である回路例を説明する。図4は、磁気センサとしてホール素子を用いた場合の回路の一例を示している。磁気センサ回路70A は磁気センサ60A の信号出力回路であり、磁気センサ回路70B は磁気センサ60B の信号出力回路であり、これら磁気センサ回路70A と磁気センサ回路70B の出力は、加算回路71で加算されて、出力される。動作の詳細は後述する。 Next, a circuit example which is a circuit connection of various electronic components 56 including the magnetic sensor of the contactless variable voltage device 1 of this embodiment will be described. FIG. 4 shows an example of a circuit when a Hall element is used as the magnetic sensor. Magnetic sensor circuit 70 A is the signal output circuit of the magnetic sensor 60 A, the magnetic sensor circuit 70 B is a signal output circuit of the magnetic sensor 60 B, the outputs of the magnetic sensor circuit 70 A and a magnetic sensor circuit 70 B, The signals are added by the adding circuit 71 and output. Details of the operation will be described later.

磁気センサ回路70A は、ホール素子である磁気センサ60A と、この磁気センサ60A よりの電圧を増幅するアナログ増幅器IC1 と、このアナログ増幅器IC1 の出力を正負で所定値以上をカットして出力するリミッタIC2 とを備えている。 Magnetic sensor circuit 70 A is cut and the magnetic sensor 60 A is a Hall element, an analog amplifier IC 1 for amplifying the voltage from the magnetic sensor 60 A, the predetermined value or more the output of the analog amplifier IC 1 in the positive and negative And a limiter IC 2 for output.

磁気センサ回路70A において、VCC−VEE間に印加された電圧は、抵抗R1 、R2 を経て、ホール素子である磁気センサ60A に通電する。磁気センサ60A に磁気がない場合、磁気センサ60A は電圧を発生させず、抵抗R3 、R4 に接続される出力部を通じて、アナログ増幅部IC1 に入力が与えられない。これは磁気センサ60A の感磁部に磁石40のN極とS極との境界が対面する無磁力の場合も同様である。ここで、操作軸30が回転し、磁気センサ60A にN極が近づくと、抵抗R4 に接続された磁気センサ60A の出力端子にプラス電圧が、抵抗R3 に接続された出力端子側にマイナス電圧が発生する。この磁気センサ60A の出力電圧は、増幅器IC1 に入力され、抵抗R5 により定められた増幅率によって増幅され、リミッタIC2 に入力される。N極が磁気センサ60A に更に接近し、増幅器IC1 の出力が所定値になると、リミッタIC2 で、それ以上の値はカットされ、所定値に達すると、それ以後は所定値にホールドされた電圧が出力される。 In the magnetic sensor circuit 70 A , the voltage applied between V CC and V EE is passed through the resistors R 1 and R 2 to pass through the magnetic sensor 60 A that is a Hall element. If no magnetism to the magnetic sensor 60 A, the magnetic sensor 60 A does not generate a voltage, through the output connected to the resistor R 3, R 4, is not provided input to the analog amplifier unit IC 1. This is also the case of no magnetic force boundary between N pole and S pole of the magnet 40 to the magneto-sensitive portion of the magnetic sensor 60 A is facing. Here, the operating shaft 30 is rotated, when the N pole approaches the magnetic sensor 60 A, positive voltage to the output terminal of the resistor R 4 to the connected magnetic sensor 60 A is connected to the resistor R 3 an output terminal side Negative voltage is generated at The output voltage of the magnetic sensor 60 A is input to the amplifier IC 1 , amplified by an amplification factor determined by the resistor R 5 , and input to the limiter IC 2 . When the N pole further approaches the magnetic sensor 60 A and the output of the amplifier IC 1 reaches a predetermined value, the limiter IC 2 cuts the value beyond it, and when it reaches the predetermined value, it is held at the predetermined value thereafter. Output voltage.

反対に、操作軸30が回転し、磁気センサ60A にS極が近づくと、抵抗R3 に接続された磁気センサ60A の出力端子側にプラス電圧が、抵抗R4 に接続された磁気センサ60A の出力端子側にマイナス電圧が発生する。この磁気センサ60A の出力電圧は、増幅器IC1 に入力され、抵抗R5 により定められた増幅率によって増幅され、マイナス電圧がリミッタIC2 に入力される。S極が磁気センサ60A に更に接近し、増幅器IC1 の出力がマイナスの所定値よりもマイナスとなると、リミッタIC2 でそれ以上のマイナス分はカットされる。更にS極を接近させると、それ以後は、所定値にホールドされた電圧を出力する。 Conversely, the operating shaft 30 is rotated, when the S pole approaches the magnetic sensor 60 A, the magnetic sensor A positive voltage on the output terminal side of the resistor R 3 connected to the magnetic sensor 60 A is connected to the resistor R 4 A negative voltage is generated on the 60 A output terminal side. The output voltage of the magnetic sensor 60 A is input to the amplifier IC 1 , amplified by an amplification factor determined by the resistor R 5 , and a negative voltage is input to the limiter IC 2 . When the S pole further approaches the magnetic sensor 60 A and the output of the amplifier IC 1 becomes more negative than a predetermined negative value, the limiter IC 2 cuts the further negative amount. When the S pole is further approached, a voltage held at a predetermined value is output thereafter.

上記の動作により、磁気センサ回路70A の出力電圧は、操作軸30の正回転(時計方向の回転)に応じ、図5の(a)S1の太線で示すように、角度−45°〜+45°はリニアに変化し、−45°以上にマイナスの角度、+45°以上にプラスの角度ではそれぞれマイナス、プラスの所定値に保持される。 As a result of the above operation, the output voltage of the magnetic sensor circuit 70 A corresponds to the normal rotation (clockwise rotation) of the operation shaft 30 as shown by the thick line in FIG. The angle changes linearly, and is held at a predetermined value of minus or plus at a minus angle of −45 ° or more and a plus angle of + 45 ° or more, respectively.

磁気センサ回路70B は、磁気センサ回路70A と基本的には同様の回路を有するが、磁気センサ60B は磁気センサ60A より正回転方向に90°ずらして配置されている。そのため、磁気センサ回路70B では、操作軸30を回転させて、磁気センサ60A の感磁部に磁石40のN極とS極との境界が対面する位置を0°として、その出力波形を示すと、図5の(b)のS2のようになる。この波形では、プラスの方向に操作軸30を回転させてゆくと、磁気センサ回路70A の出力よりも90°遅れて+45°の位置からリニアな出力変化となり、その後、+135°までリニアな出力変化が続く。 The magnetic sensor circuit 70 B has basically the same circuit as the magnetic sensor circuit 70 A , but the magnetic sensor 60 B is arranged 90 ° away from the magnetic sensor 60 A in the forward rotation direction. Therefore, in the magnetic sensor circuit 70 B , the operation shaft 30 is rotated so that the position where the boundary between the N pole and the S pole of the magnet 40 faces the magnetic sensitive part of the magnetic sensor 60 A is 0 °, and the output waveform is obtained. If it shows, it will become like S2 of FIG.5 (b). In this waveform, when the operating shaft 30 is rotated in the plus direction, the output changes linearly from the position of + 45 ° 90 ° behind the output of the magnetic sensor circuit 70 A , and then linearly outputs up to + 135 °. Change continues.

この実施形態では、磁気センサ70A と磁気センサ回路70B の両出力を加算回路71に入力しており、操作軸30の回転開始を−45°とし、それから+45°の位置までは、磁気センサ回路70A の出力がリニアに上昇するに対し、磁気センサ70B の出力はマイナス側にリミットされ、0vに保持されるので、磁気センサ回路70A のリニア変化出力のみを加算回路71から出力する。次に、+45°から+135°の位置までは、磁気センサ回路70A の出力はV1 にリミットされ、磁気センサ回路70B の出力のみが0vからV1 までリニアに変化する。そのため、この間は加算回路71の出力がV1 から2V1 までリニアに変化する。このようにして、磁気センサ回路70A と磁気センサ回路70B の出力を加算回路71で加算出力することにより、図6に示すように、操作軸30の−45°〜+135°の180°回転範囲で、回転角度に応じたリニア出力電圧を得ることができる。 In this embodiment, both outputs of the magnetic sensor 70 A and the magnetic sensor circuit 70 B are input to the adder circuit 71, the rotation start of the operation shaft 30 is set to −45 °, and then to the position of + 45 °, the magnetic sensor While the output of the circuit 70 A rises linearly, the output of the magnetic sensor 70 B is limited to the minus side and is held at 0 V. Therefore, only the linear change output of the magnetic sensor circuit 70 A is output from the adder circuit 71. . Next, from the position of + 45 ° to + 135 °, the output of the magnetic sensor circuit 70 A is limited to V 1, and only the output of the magnetic sensor circuit 70 B changes linearly from 0 v to V 1 . Therefore, during this time, the output of the adder circuit 71 changes linearly from V 1 to 2V 1 . In this way, by adding and outputting the outputs of the magnetic sensor circuit 70 A and the magnetic sensor circuit 70 B by the adder circuit 71, as shown in FIG. 6, the operating shaft 30 is rotated by 180 ° from −45 ° to + 135 °. In the range, a linear output voltage corresponding to the rotation angle can be obtained.

図5、図6に示す角度+135°まで、操作軸30を回転し、今度は操作軸30を逆方向に+45°まで回転させると、磁気センサ回路70A の出力は、V1 にリミットされた電圧であるに対し、磁気センサ回路70B の出力は、図5に示すように、V1 から0に向けてリニアに変化する。それゆえ、この間の加算回路71の出力は、図6に示す2V1 〜V1 と変化する。 When the operation shaft 30 is rotated to the angle + 135 ° shown in FIGS. 5 and 6 and this time the operation shaft 30 is rotated in the reverse direction to + 45 °, the output of the magnetic sensor circuit 70 A is limited to V 1 . In contrast to the voltage, the output of the magnetic sensor circuit 70 B changes linearly from V 1 to 0 as shown in FIG. Therefore, the output of the adding circuit 71 during this period changes from 2V 1 to V 1 shown in FIG.

更に、操作軸30を角度+45°から−45°まで逆方向に回転させてゆくと、磁気センサ70A の出力は、V1 から0に向けてリニアに減少してゆく。一方、磁気センサ回路70B の出力は、0vにリミットされたままである。それゆえ、この間の加算回路71の出力は、図6のV1 〜0と変化する。 Further, when the operation shaft 30 is rotated in the reverse direction from the angle + 45 ° to −45 °, the output of the magnetic sensor 70 A decreases linearly from V 1 to 0. On the other hand, the output of the magnetic sensor circuit 70 B remains limited to 0v. Therefore, the output of the adder circuit 71 during this period changes from V 1 to 0 in FIG.

このように、この実施形態無接触可変電圧器1では、操作軸30を−45°から+135°まで正回転し、あるいは逆に+135°から−45°まで逆回転させた場合、操作軸30の各回転位置に応じた出力電圧を、しかもリニアに得ることができる。   As described above, in the contactless variable voltage device 1 of this embodiment, when the operation shaft 30 is normally rotated from −45 ° to + 135 °, or conversely from + 135 ° to −45 °, the operation shaft 30 is rotated. An output voltage corresponding to each rotational position can be obtained linearly.

なお、上記実施形態では、2個の磁気センサを90°ずらして配置し、0〜180°回転範囲で、リニアな出力特性を得る場合について説明したが、他の実施形態として、3個の磁気センサを60°ずらして配置し、それぞれの磁気センサで得られる回転角60°でのリニア出力を加算し、0〜180°の回転範囲でリニア出力特性を得るようにしても良い。また、4個の磁気センサを45°ずらして配置し、それぞれの磁気センサで得られる回転角45°でリニア出力を加算し、0〜180°の回転範囲でリニア出力特性を得るようにしても良い。   In the above embodiment, the case where two magnetic sensors are arranged 90 ° apart and linear output characteristics are obtained in the rotation range of 0 to 180 ° has been described. However, as another embodiment, three magnetic sensors are provided. The sensors may be arranged with a 60 ° shift, and linear outputs at a rotation angle of 60 ° obtained by the respective magnetic sensors may be added to obtain a linear output characteristic within a rotation range of 0 to 180 °. Further, the four magnetic sensors are arranged with a 45 ° offset, and linear outputs are added at a rotation angle of 45 ° obtained by each of the magnetic sensors so that a linear output characteristic is obtained in a rotation range of 0 to 180 °. good.

この発明の一実施形態である無接触可変電圧器の外観斜視図である。1 is an external perspective view of a contactless variable voltage device according to an embodiment of the present invention. 同実施形態無接触可変電圧器の要部断面図図である。It is principal part sectional drawing of the same contactless variable voltage device. 図1の無接触可変電圧器のシールドカバーを取り除いた状態でのハウジング底面側から見た側面部(a)、及び操作軸側から見た側面図(b)である。It is the side part (a) seen from the housing bottom face side in the state which removed the shield cover of the non-contact variable voltage device of Drawing 1, and the side view (b) seen from the operation axis side. 同実施形態無接触可変電圧器の磁気センサを含む磁気センサ回路の回路例を示す図である。It is a figure which shows the circuit example of the magnetic sensor circuit containing the magnetic sensor of the contactless variable voltage device of the embodiment. 同磁気センサ回路の出力波形を示す図である。It is a figure which shows the output waveform of the magnetic sensor circuit. 同実施形態無接触可変電圧器の操作軸の回転位置と出力電圧の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the rotation position of the operating shaft of the same embodiment non-contact variable voltage device, and an output voltage. 同実施形態無接触可変電圧器の磁石と磁気センサの設置位置を示す図である。It is a figure which shows the installation position of the magnet and magnetic sensor of the contactless variable voltage device of the embodiment. 従来の無接触可変電圧器の磁石と磁気センサの設置位置を示す図である。It is a figure which shows the installation position of the magnet and magnetic sensor of the conventional non-contact variable voltage device. 同従来の無接触可変電圧器の操作軸の回転位置と磁気センサの出力の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the rotation position of the operating shaft of the conventional non-contact variable voltage device, and the output of a magnetic sensor.

符号の説明Explanation of symbols

1 無接触可変電圧器
10 ケース(ハウジング)
11 シールドカバー(ハウジング)
30 操作軸
40 磁石
60A 、60B 磁気センサ
70A 、70B 磁気センサ回路
IC1 アナログ増幅器
IC2 リミッタ
71 加算回路
1 Non-contact variable voltage device 10 Case (housing)
11 Shield cover (housing)
30 Operation shaft 40 Magnet 60 A , 60 B Magnetic sensor 70 A , 70 B Magnetic sensor circuit IC 1 Analog amplifier IC 2 Limiter 71 Adder circuit

Claims (3)

ハウジングと、このハウジングに回転可能に支持された操作軸と、ハウジング内の操作軸部分に取り付けられて操作軸と一体に回転する磁石と、この磁石に対向して配置される磁気センサとを備え、磁石の回転による磁束の変化で磁気センサの出力を変化させる無接触可変電圧器において、
前記磁気センサを複数個備えるとともに、各磁気センサは互いに所定角度をおいて配置し、かつこれら複数個の磁気センサの出力を合算する合算手段を備え、この合算手段より、前記操作軸の回転に応じた出力を得ることを特徴とする無接触可変電圧器。
A housing, an operation shaft that is rotatably supported by the housing, a magnet that is attached to an operation shaft portion in the housing and rotates integrally with the operation shaft, and a magnetic sensor that is disposed to face the magnet. In the non-contact variable voltage device that changes the output of the magnetic sensor by the change of magnetic flux due to the rotation of the magnet
The magnetic sensor includes a plurality of magnetic sensors, each magnetic sensor is disposed at a predetermined angle, and includes a summing means for summing up the outputs of the plurality of magnetic sensors, and the summing means enables rotation of the operation shaft. A non-contact variable voltage device characterized by obtaining a corresponding output.
前記各磁気センサは、出力の絶対値が所定値を越えると、その所定値に保持して出力するリミッタを備え、このリミッタ出力を前記合算手段に入力することを特徴とする請求項1記載の無接触可変電圧器。   2. The magnetic sensor according to claim 1, further comprising a limiter that holds and outputs the absolute value of the output when the absolute value of the output exceeds a predetermined value, and inputs the limiter output to the summing unit. Non-contact variable voltage device. 前記各磁気センサ間の所定角度は、90°であることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の無接触可変電圧器。   The contactless variable voltage device according to claim 1 or 2, wherein the predetermined angle between the magnetic sensors is 90 °.
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