JP2006126096A - Rotation sensor, rotation detecting method, proximity sensor and object sensing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、低温から高温までの広い温度範囲において、円周方向に複数の凹凸を有する回転体の少なくともその回転数、回転角度及び回転方向を非接触で検出する回転センサ及び回転検出方法と、物体が少なくとも接近することを非接触で検出する近接センサ及び物体検知方法に関する。 The present invention relates to a rotation sensor and a rotation detection method for detecting at least the rotation speed, rotation angle and rotation direction of a rotating body having a plurality of irregularities in the circumferential direction in a wide temperature range from a low temperature to a high temperature, The present invention relates to a proximity sensor and an object detection method for detecting at least that an object is approaching without contact.
従来の回転速度計としては、(1)磁気による渦電流を用いたもの、(2)発光・受光素子を利用したもの、(3)ホール素子を用いて磁束方向変化を捕らえる方法を用いたものがある。
発光・受光素子を用いたものとしては、ディスクを載置するターンテーブルと、該ターンテーブルに吸着し、該ターンテーブルに載置されたディスクを固定するためのクランパと、前記ターンテーブルに回転力を付与するためのモータと、を有するディスク装置に、ディスクの回転数を検出するための回転数検出手段、例えば、発光素子および受光素子を備えた光センサと、前記クランパと一体に設けられ、前記発光素子からの光を反射する反射板とを設けるようにしたものが提案されている(例えば特許文献2参照)。 A light-emitting / light-receiving element includes a turntable on which a disk is placed, a clamper that is attached to the turntable and fixes the disk placed on the turntable, and a rotational force on the turntable. A rotation number detecting means for detecting the number of rotations of the disk, for example, a light sensor including a light emitting element and a light receiving element, and the clamper, and is provided integrally with the clamper. There has been proposed one provided with a reflector that reflects light from the light emitting element (see, for example, Patent Document 2).
磁気ホール素子を用いたものとしては、磁性回転体の接近を検出するホール素子、ホール素子に隣接してホール素子に磁界を印加する永久磁石と、ホール素子、永久磁石及びホール素子と電気的に接続されたターミナルを搭載した本体部と、ターミナルを外部へ導出するための端子部を内装したコネクタ部とを備えた回転センサが提案されている(例えば特許文献3参照)。 The magnetic Hall element includes a Hall element that detects the approach of the magnetic rotating body, a permanent magnet that applies a magnetic field to the Hall element adjacent to the Hall element, and the Hall element, the permanent magnet, and the Hall element electrically There has been proposed a rotation sensor including a main body portion on which a connected terminal is mounted and a connector portion having a terminal portion for leading the terminal to the outside (see, for example, Patent Document 3).
従来の回転速度計においては、高温から低温までの温度環境、粉塵環境、コスト高、壊れ難さ、耐震動性、耐衝撃性、リアルタイム性などで問題があった。 Conventional tachometers have problems in temperature environment from high temperature to low temperature, dust environment, high cost, difficulty of breaking, vibration resistance, shock resistance, real-time characteristics, and the like.
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、回転体の回転数や回転速度等をリアルタイムに高精度に検出することができ、しかも、電気磁気ノイズを含む環境ノイズに対して大きな耐性を持ち、高温から低温までの温度環境、粉塵環境にも耐性を有すると共に、コストの低廉化に有利であり、壊れ難さ、耐振動性、耐衝撃性にも貢献できる回転センサ及び回転検出方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such problems, and can detect the rotational speed, rotation speed, etc. of the rotating body with high accuracy in real time, and can prevent environmental noise including electromagnetic noise. Rotation sensor and rotation that have high resistance, resistance to high temperature to low temperature and dust environment, and are advantageous for cost reduction, and can contribute to the resistance to breakage, vibration resistance, and impact resistance. An object is to provide a detection method.
また、本発明の他の目的は、物体の接近又は遠ざかることを非接触で、かつ、精度よく検出し、しかも、電気磁気ノイズを含む環境ノイズに対して、大きな耐性を持ち、高温から低温までの温度環境、粉塵環境にも耐性を有すると共に、コストの低廉化に有利であり、壊れ難さ、耐振動性、耐衝撃性にも貢献する近接センサ及び物体検知方法を提供することにある。 Another object of the present invention is to accurately detect the approaching or moving away of an object in a non-contact manner and with high resistance to environmental noise including electromagnetic noise, from high temperature to low temperature. Another object of the present invention is to provide a proximity sensor and an object detection method that are resistant to temperature environments and dust environments, are advantageous in reducing costs, and contribute to resistance to breakage, vibration resistance, and impact resistance.
本発明に係る回転センサは、複数の切除部を有する回転体の少なくともその回転数を非接触で検出する回転センサにおいて、それぞれ同じ方向を向いた2つの端面を有する曲げ部を具備し、かつ、前記2つの端面のうち、少なくとも1つの端面が前記回転体の前記切除部に対向するように配置されたコアと、前記コアに取り付けられ、交流信号が供給される1次コイルと、前記コアに取り付けられた2次コイルとを有するセンサ本体と、前記回転体の回転に伴って、少なくとも前記2次コイルを通る磁束の変化に基づいて前記2次コイルに誘導される起電圧を検出することにより、前記回転体の少なくともその回転数を検出する検出回路とを有することを特徴とする。 The rotation sensor according to the present invention is a rotation sensor that detects at least the number of rotations of a rotating body having a plurality of excision portions in a non-contact manner, and includes a bending portion having two end faces facing in the same direction, and Of the two end faces, a core disposed so that at least one end face faces the cut portion of the rotating body, a primary coil attached to the core and supplied with an AC signal, and the core A sensor body having an attached secondary coil, and detecting an electromotive voltage induced in the secondary coil based on at least a change in magnetic flux passing through the secondary coil as the rotating body rotates. And a detection circuit for detecting at least the number of rotations of the rotating body.
そして、前記コアは、前記2つの端面のうち、1つの端面が前記回転体の主面に対向し、かつ、他の端面が前記回転体の前記切除部に対向するように配置されていてもよい。あるいは、前記コアは、前記2つの端面が前記回転体の前記切除部に対向するように配置されていてもよい。 And the said core is arrange | positioned so that one end surface may oppose the main surface of the said rotary body, and the other end surface may oppose the said cutting part of the said rotary body among the said two end surfaces. Good. Alternatively, the core may be arranged so that the two end faces face the cut portion of the rotating body.
また、前記切除部は、前記回転体の円周方向に形成された複数の凹凸であってもよい。この場合、前記コアは、前記1つの端面が前記回転体の凸部に対向する位置にあるとき、前記他の端面も同じ凸部に対向する位置とされ、前記1つの端面が前記回転体の凹部に対向する位置にあるとき、前記他の端面も同じ凹部に対向する位置とされるように配置されていてもよい。 The cut portion may be a plurality of irregularities formed in the circumferential direction of the rotating body. In this case, in the core, when the one end surface is at a position facing the convex portion of the rotating body, the other end surface is also at a position facing the same convex portion, and the one end surface is the position of the rotating body. When it exists in the position which opposes a recessed part, you may arrange | position so that the said other end surface may also be made into the position which opposes the same recessed part.
前記検出回路は、検出した前記2次コイルに誘導される前記起電力の周波数に基づいて前記回転体の回転速度を検出する回路を有するようにしてもよい。 The detection circuit may include a circuit that detects the rotational speed of the rotating body based on the frequency of the electromotive force induced in the detected secondary coil.
また、前記構成において、前記センサ本体を有し、前記検出回路は、各センサ本体からの起電力に基づいて前記回転体の回転方向を検出する回路を有するようにしてもよい。 Moreover, the said structure WHEREIN: You may make it have the said sensor main body and the said detection circuit has a circuit which detects the rotation direction of the said rotary body based on the electromotive force from each sensor main body.
次に、本発明に係る回転検出方法は、複数の切除部を有する回転体の少なくともその回転数を検出する回転検出方法において、それぞれ同じ方向を向いた2つの端面を有する曲げ部を具備したコアと、前記コアに取り付けられ、交流信号が供給される1次コイルと、前記コアに取り付けられた2次コイルとを有するセンサ本体を用意し、前記センサ本体を、前記コアの前記2つの端面のうち、少なくとも1つの端面が前記回転体の前記切除部に対向するように配置し、前記回転体の回転に伴って、少なくとも前記2次コイルを通る磁束の変化に基づいて前記2次コイルに誘導される起電圧を検出することにより、前記回転体の少なくともその回転数を検出することを特徴とする。 Next, the rotation detection method according to the present invention is a rotation detection method for detecting at least the number of rotations of a rotating body having a plurality of cut portions, and a core having bending portions each having two end faces facing in the same direction. A sensor body having a primary coil attached to the core and supplied with an AC signal, and a secondary coil attached to the core, the sensor body being attached to the two end faces of the core. Among them, at least one end face is arranged so as to face the cut portion of the rotating body, and is guided to the secondary coil based on a change in magnetic flux passing through at least the secondary coil as the rotating body rotates. By detecting an electromotive voltage generated, at least the number of rotations of the rotating body is detected.
次に、本発明に係る近接センサは、物体が少なくとも接近することを非接触で検出する近接センサにおいて、それぞれ同じ方向を向いた2つの端面を有する曲げ部を具備し、かつ、前記2つの端面が前記物体に対向するように配置されたコアと、前記コアに取り付けられ、交流信号が供給される1次コイルと、前記コアに取り付けられた2次コイルとを有するセンサ本体と、前記物体が前記コアに接近又は前記コアから遠ざかることに伴って、少なくとも前記2次コイルを通る磁束の変化に基づいて前記2次コイルに誘導される起電圧を検出することにより、前記物体の接近又は遠ざかることを検出する検出回路とを有することを特徴とする。 Next, a proximity sensor according to the present invention is a proximity sensor that detects at least that an object is approaching in a non-contact manner, and includes a bent portion having two end faces facing in the same direction, and the two end faces. A sensor body having a core disposed so as to face the object, a primary coil attached to the core and supplied with an AC signal, and a secondary coil attached to the core; As the object approaches or moves away from the core, the object approaches or moves away by detecting an electromotive voltage induced in the secondary coil based on at least a change in magnetic flux passing through the secondary coil. And a detection circuit for detecting.
次に、本発明に係る物体検知方法は、物体が少なくとも接近することを非接触で検出する物体検知方法において、それぞれ同じ方向を向いた2つの端面を有する曲げ部を具備したコアと、前記コアに取り付けられ、交流信号が供給される1次コイルと、前記コアに取り付けられた2次コイルとを有するセンサ本体を用意し、前記センサ本体を、前記コアの前記2つの端面が前記回転体の前記凹凸に対向するように配置し、前記物体が前記コアに接近又は前記コアから遠ざかることに伴って、少なくとも前記2次コイルを通る磁束の変化に基づいて前記2次コイルに誘導される起電圧を検出することにより、前記物体の接近又は遠ざかることを検出することを特徴とする。 Next, an object detection method according to the present invention is an object detection method for detecting at least that an object is approaching in a non-contact manner, wherein the core includes a bent portion having two end faces facing in the same direction, and the core. A sensor body having a primary coil to which an alternating current signal is supplied and a secondary coil attached to the core is prepared, and the sensor body has the two end faces of the core of the rotating body. An electromotive voltage induced in the secondary coil based on a change in magnetic flux passing through at least the secondary coil as the object approaches or moves away from the core. By detecting, it is detected that the object approaches or moves away.
本発明に係る回転センサ及び回転検出方法によれば、回転体の回転数や回転速度等をリアルタイムに高精度に検出することができ、しかも、電気磁気ノイズを含む環境ノイズに対して、大きな耐性を持ち、高温から低温までの温度環境、粉塵環境にも耐性を有すると共に、コストの低廉化に有利であり、壊れ難さ、耐振動性、耐衝撃性にも貢献できる。 According to the rotation sensor and the rotation detection method of the present invention, it is possible to detect the number of rotations, the rotation speed, and the like of the rotating body with high accuracy in real time, and it is highly resistant to environmental noise including electromagnetic noise. It is resistant to temperature and dust environments from high to low temperatures, and is advantageous for cost reduction, and can contribute to resistance to breakage, vibration resistance, and impact resistance.
また、本発明に係る近接センサ及び物体検知方法は、物体の接近又は遠ざかることを非接触で、かつ、精度よく検出することができ、しかも、電気磁気ノイズを含む環境ノイズに対して、大きな耐性を持ち、高温から低温までの温度環境、粉塵環境にも耐性を有すると共に、コストの低廉化に有利であり、壊れ難さ、耐振動性、耐衝撃性にも貢献できる。 In addition, the proximity sensor and the object detection method according to the present invention can accurately detect whether an object is approaching or moving away in a non-contact manner, and is highly resistant to environmental noise including electromagnetic noise. It is resistant to temperature and dust environments from high to low temperatures, and is advantageous for cost reduction, and can contribute to resistance to breakage, vibration resistance, and impact resistance.
以下、本発明に係る回転センサ、回転検出方法、近接センサ及び物体検知方法の実施の形態例について図1A〜図11を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of a rotation sensor, a rotation detection method, a proximity sensor, and an object detection method according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1A to 11.
まず、本発明に係る回転センサ及び回転検出方法の実施の形態例について図1A〜図10を参照しながら説明する。 First, embodiments of a rotation sensor and a rotation detection method according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1A to 10.
第1の実施の形態に係る回転センサ10Aは、図1A又は図1Bに示すように、複数の切除部11を有する回転体14の少なくともその回転数を非接触で検出する回転センサであって、センサ本体16と、検出回路18とを有する。
As shown in FIG. 1A or 1B, the
切除部11は、図1Aに示すように、回転体14の円周に沿って形成されていて回転中心から放射状に形成された複数の凹凸12であってもよいし、図1Bに示すように、回転体14に設けられた複数の貫通孔13であってもよい。以下の説明では、図1Aに示すように、円周方向に複数の凹凸12が形成された回転体14を主体に説明する。
As shown in FIG. 1A, the
センサ本体16は、コア20と、該コア20に取り付けられた1次コイル(励磁コイル)22と、コア20に取り付けられた2次コイル(検出コイル)24とを有する。2次コイル24には検出回路18が接続されている。
The
コア20は、図2Aに示すように、それぞれ同じ方向を向いた2つの端面(第1の端面20a及び第2の端面20b)を有する曲げ部26を具備する。曲げ部26は、例えばU字状、コ字状、C字状等に形成されている。すなわち、曲げ部26の「曲げ」は、湾曲や屈曲を含む意である。図1の例では、U字状に形成した場合を示している。コア20は、例えばフェライト鉄心等の磁性体にて構成することができる。
As shown in FIG. 2A, the
1次コイル22には、高周波発生器28が接続されており、該高周波発生器28から高周波電流iが1次コイル22に供給されるようになっている。
A
一方、回転体14は、例えば磁性体にて平板状に形成され、その外周部に円周方向に複数の凹凸12(凹部30と凸部32が繰り返された凹凸12)が形成されている。図1の例では、複数の凸部32(又は凹部30)の配列ピッチをほぼ同一とした場合を想定しているが、配列ピッチが場所によって異なっていてもよい。なお、回転体14は、磁性体で構成されていることが好ましいが、磁性体と非磁性体(銅やアルミニウム等)とが混合された材料で構成されていてもよい。
On the other hand, the
そして、この実施の形態では、センサ本体16のコア20を、第1及び第2の端面20a及び20bのうち、第1の端面20aが回転体14の1つの主面14aに対向し、かつ、第2の端面20bが回転体14の凹凸12に対向するように配置される。つまり、コア20を回転体14の面に対し垂直方向に配置し、コア20の第1の端面20aを、常時、回転体14の主面14aに対向させ、第2の端面20bを回転体14の回転時に凹部30が通過する経路の上に配置し、回転体14が回転するに伴って、第2の端面20bに対し回転体14の複数の凸部32の側面(回転体14の主面14aの一部)が、順番に対向することになるようにする。
In this embodiment, the
ここで、第1の実施の形態に係る回転センサ10Aの検出原理を図2A〜図5を参照しながら説明する。
Here, the detection principle of the
まず、高周波発生器28から1次コイル22に高周波電流iを供給すると、1次コイル22に流れる電流の変化によって、コア20には電流iの変化に応じた磁力線の束(磁束)が通過することになる。
First, when a high-frequency current i is supplied from the high-
このとき、2次コイル24を通る磁束の変化に基づいて2次コイル24に起電力が誘導される。ここで、2次コイル24の巻数をN、2次コイル24を通る磁束がΔφだけ変化したとすれば、2次コイル24に誘導される起電力V2は、次
式のように表される。
At this time, an electromotive force is induced in the
V2=N×(Δφ/Δt)
従って、センサ本体16だけで考えると、磁束の変化は、1次コイル22に供給される電流iの変化に比例することになり、2次コイル24から出力される電圧(起電力V2)は、図3に示すように、1次コイル22に供給される電流iの周波数とほぼ同じ周波数を有する波形となる。
V2 = N × (Δφ / Δt)
Therefore, considering only the
この状態で、回転体14の回転に伴って、コア20の第2の端面20bに凸部32が対向していないとき、すなわち、図2Bに示すように、凹部30の空間34が対向しているときは、コア20から漏れる磁束が多くなる。そのため、磁束の変化に基づく2次コイル24の出力電圧V2は、図4A及び図4Bに示すように、1次コイル22に供給される高周波電流iの変化に比例する(周波数はほぼ同じになる)が、そのピーク値(振幅)P1は小さいものとなる。
In this state, as the rotating
回転体14の回転に伴って、図2Aに示すように、コア20の第2の端面20bに凸部32が対向した場合、コア20と凸部32によって、見かけ上、リングコア(磁束ループ36)が形成された形となるため、コア20から漏れる磁束が少なくなる。そのため、磁束の変化に基づく2次コイル24の出力電圧V2は、図4A及び図4Bに示すように、1次コイル22に供給される高周波電流iの変化に比例し(周波数がほぼ同じになる)、かつ、そのピーク値(振幅)P2は、コア20の第2の端面20bに凸部32が対向していない場合よりも大きくなる。
As the
すなわち、2次コイル24からは、回転体14の回転に伴って、小さいピーク値(振幅)P1の高周波電圧Vaと、大きいピーク値(振幅)P2の高周波電圧Vbとが交互に出力されることになる。
That is, the
一方、検出回路18は、図5に示すように、2次コイル24から出力される電圧V2のエンベロープ波形Seを検出する検波回路38と、該検波回路38から出力されたエンベロープ波形Seを矩形のパルス波形に整形してパルス列信号Spとして出力する波形整形回路40とを有する。
On the other hand, as shown in FIG. 5, the
上述したように、コア20の第2の端面20bが、凹部30の空間34(図2B参照)と対向している場合と、凸部32と対向している場合とで、2次コイル24から出力される電圧V2のピーク値(振幅)がP1とP2で変化する(図4B参照)。従って、検波回路38からは、図4Cに示すように、回転体14の凸部32と凹部30に対応したエンベロープ波形Seが出力され、波形整形回路40からは、図4Dに示すように、例えばコア20の第2の端面20bに回転体14の凸部32が対向したタイミングで矩形のパルス波形Pwが現れるパルス列信号Spが出力されることになる。このパルス列信号Spに含まれるパルス波形Pwの数(パルス数)を計数することで、回転体14の回転数が検出されることになる。なお、図5に示すように、波形整形回路40の後段に、該波形整形回路40から出力されるパルス列信号Spに含まれるパルス波形Pwを計数するカウンタ42を接続することによって、回転体14の回転数が数値データDsとして取り出すことができ、コンピュータ等のデジタル処理に好適となる。それにより瞬間スピードの計算ができ、ABS制御などにへの利用が可能になる。その場合、リアルタイム性が良く、より良いABS制御を達成することができる。
As described above, when the
ところで、波形整形回路40から出力されるパルス列信号Spに含まれるパルス波形Pwの出力タイミング、すなわち、パルス周期Tp(図4D参照)は、コア20の第2の端面20bに回転体14の凸部32が対向したタイミングとほぼ同じであることから、回転体14の回転速度が速くなれば、パルス周期Tpが短く(周波数が高く)なり、回転速度が遅くなれば、パルス周期Tpが長く(周波数が低く)なる。従って、図5に示すように、波形整形回路40の後段に、周波数−電圧変換回路44を接続することによって、該周波数−電圧変換回路44からは、図6A〜図6Cに示すように、回転体14の回転速度に応じて電圧レベルが変化する電圧信号Vpを取り出すことができる。図6の例では、回転体14の回転速度が速くなるに応じて、パルス列信号Spの周波数が高くなり、電圧信号Vpの電圧レベルも高くなっている場合を示している。例えば周波数−電圧変換回路44からは、回転体14が停止していれば0V、回転体14が低速で回転していれば3V、回転体14が中速で回転していれば6V、回転体14が高速で回転していれば9Vが出力されることになる。
By the way, the output timing of the pulse waveform Pw included in the pulse train signal Sp output from the
このように、第1の実施の形態に係る回転センサ10Aにおいては、従来のオープンな磁束の微小な変化を検出するタイプと異なり、回転体14の回転中に、コア20と回転体14との間で磁束ループ36が完成するか否かを検出するようにしたので、回転体14の回転に伴う凹凸12の移動を大きな振幅変化として捉えることができ、回転体14の回転数や回転速度等をリアルタイムに高精度に検出することができる。また、回転体14の回転に伴う凹凸12の移動を大きな振幅変化として捉えることは、近接感度の向上につながり、電気磁気ノイズを含む環境ノイズに対して、大きな耐性を持つ。これは、高温から低温までの温度環境、粉塵環境にも耐性を有し、しかも、簡単な構成で組み立てることができるため、コストの低廉化にもつながり、壊れ難さ、耐振動性、耐衝撃性にも貢献できる。
As described above, in the
これは、切除部11が図1Bに示すように回転体14に設けられた貫通孔13でも同様である。すなわち、コア20の第2の端面20bに貫通孔13が対向した場合、コア20から漏れる磁束が多くなるため、2次コイル24の出力電圧V2のピーク値(振幅)は小さいものとなり、コア20の第2の端面20bに貫通孔13が対向しない場合、見かけ上、リングコア(磁束ループ36)が形成された形となるため、2次コイル24の出力電圧V2のピーク値(振幅)は大きくなる。なお、図1Bにおいては、コア20の第2の端面20bが、回転体14の一点鎖線mに示す円周に沿って形成された貫通孔13に対向するように位置させた例を示しているが、その他、図示しないが、コア20の第1の端面20aが対向する円周、すなわち、二点鎖線nで示す円周に沿って貫通孔が形成されていてもよい。この場合、回転体の回転に伴って、コア20の第1の端面20aが該貫通孔に対向することになるため、上記と同様に、2次コイル24の出力電圧V2を監視することによって、回転体14の回転数等をリアルタイムで検出することができる。
The same applies to the through
次に、第2の実施の形態に係る回転センサ10Bについて図7〜図8Bを参照しながら説明する。なお、第1の実施の形態と対応する部材は同符号を付してその重複説明を省略する。
Next, a
この第2の実施の形態に係る回転センサ10Bは、図7に示すように、上述した第1の実施の形態に係る回転センサ10Aとほぼ同様の構成を有するが、コア20の2つの端面20a及び20bが回転体14の凹凸12に対向するように、コア20が配置されている点で異なる。
As shown in FIG. 7, the
具体的には、コア20は、第1及び第2の端面20a及び20bが共に回転体14の外周面に対向するように配置されている。従って、図8Aに示すように、第1の端面20aが回転体14の凸部32に対向する位置にあれば、第2の端面20bも同じ凸部32に対向する位置とされ、図8Bに示すように、第1の端面20aが回転体14の凹部30に対向する位置にあるとき、第2の端面20bも同じ凹部30に対向する位置となる。
Specifically, the
そして、回転体14の回転に伴って、図8Bに示すように、コア20の第1及び第2の端面20a及び20bに凹部30が対向した場合は、コア20から漏れる磁束が多くなるため、磁束の変化に基づく2次コイル24の出力電圧V2は、1次コイル22に供給される高周波電流iの変化に比例する(周波数はほぼ同じになる)が、そのピーク値(振幅)P1は小さいものとなる(図4B参照)。
As the
回転体14の回転に伴って、図8Aに示すように、コア20の第1及び第2の端面20a及び20bに凸部32が対向した場合は、コア20と凸部32によって、見かけ上、リングコア(磁束ループ36)が形成された形となって、コア20から漏れる磁束が少なくなるため、磁束の変化に基づく2次コイル24の出力電圧V2は、1次コイル22に供給される高周波電流iの変化に比例し(周波数がほぼ同じになる)、かつ、そのピーク値(振幅)P2は、コア20の第1及び第2の端面20a及び20bに凹部30が対向した場合よりも大きくなる(図4B参照)。
As the
従って、この第2の実施の形態においても、検出回路18の波形整形回路40からは、例えばコア20の第1及び第2の端面20a及び20bに回転体14の凸部32が対向したタイミングで矩形のパルス波形Pwが現れるパルス列信号Spが出力されることになる。また、波形整形回路40の後段に周波数−電圧変換回路44を接続することによって、回転体14の回転速度に応じて電圧レベルが変化する電圧信号Vpを取り出すことができる。
Therefore, also in the second embodiment, from the
このように、第2の実施の形態に係る回転センサ10Bにおいても、上述した第1の実施の形態に係る回転センサ10Aと同様に、回転体14の回転数や回転速度等をリアルタイムに高精度に検出することができる。近接感度も高いため、電気磁気ノイズを含む環境ノイズに対して、大きな耐性を持ち、高温から低温までの温度環境、粉塵環境にも耐性を有する。しかも、コストの低廉化に有利であり、壊れ難さ、耐振動性、耐衝撃性にも貢献できる。
As described above, also in the
第1の実施の形態に係る回転センサ10Aと、第2の実施の形態に係る回転センサ10Bのいずれを使用するかは、回転体14の厚みt(図1、図2A、図7及び図8A参照)や回転体14の周辺の構造等を考慮して使用すればよい。例えば回転体14の厚みtが薄い場合、第1及び第2の端面20a及び20bを共に1つの凸部32に対向させることは困難であるから、第1の実施の形態に係る回転センサ10Aを使用すればよい。反対に、回転体14の厚みtが厚い場合は、コア20の第2の端面20bが凹部30の空間34に対向したとしても、凹部30の底部を通じて磁束が入り込み、見かけ上、リングコア(磁束ループ)が形成される場合があるため、2次コイル24から出力される電圧V2のピーク値(振幅)にほとんど変化が生じない場合がある。従って、この場合は、第2の実施の形態に係る回転センサ10Bを使用すればよい。
Which one of the
なお、図1Bに示すように、回転体14に凹凸12ではなく、複数の貫通孔13が形成されている場合においては、第1の実施の形態に係る回転センサ10Aが最適である。
As shown in FIG. 1B, when a plurality of through
次に、第3の実施の形態に係る回転センサ10Cについて図9〜図10Bを参照しながら説明する。 Next, a rotation sensor 10C according to a third embodiment will be described with reference to FIGS. 9 to 10B.
この第3の実施の形態に係る回転センサ10Cは、図9に示すように、2つのセンサ本体(第1のセンサ本体16Aと第2のセンサ本体16B)を使用する。第1及び第2のセンサ本体16A及び16Bの後段には検出回路18が接続されている。
The rotation sensor 10C according to the third embodiment uses two sensor bodies (a
検出回路18は、第1のセンサ本体16Aの後段に接続された第1の検波回路38Aと、該第1の検波回路38Aの後段に接続された第1の波形整形回路40Aと、第2のセンサ本体16Bの後段に接続された第2の検波回路38Bと、該第2の検波回路38Bの後段に接続された第2の波形整形回路40Bと、これら第1及び第2の波形整形回路40A及び40Bの後段に接続された回転方向検出回路46とを有する。
The
回転方向検出回路46は、第1の波形整形回路40Aからの第1のパルス列信号Sp1に含まれるパルス波形の出力タイミングと第2の波形整形回路40Bからの第2のパルス列信号Sp2に含まれるパルス波形の出力タイミングとの違いから回転体14の回転方向を検出する。
The rotation
そして、この第3の実施の形態においては、第2の実施の形態に係る回転センサ10Bと同様の配置で説明すると、図9に示すように、例えば回転体14が停止しているとき、第1のセンサ本体16Aを、そのコア20の第1及び第2の端面20a及び20bが凸部32aに対向するように配置し、第2のセンサ本体16Bを、そのコア20の第1及び第2の端面20a及び20bが別の凸部32bと凹部30との境界(図9の例では凸部32a寄りの境界)に対向するように配置する。
And in this 3rd Embodiment, when it demonstrates with the arrangement | positioning similar to the
図9の配置において、回転体14が正回転(例えば図9から見て時計回り:矢印Mで示す)に回転したとき、図10Aに示すように、第1の波形整形回路40Aから出力される第1のパルス列信号Sp1のパルス波形Pw1の立ち上がり時点t1が、第2の波形整形回路40Bから出力される第2のパルス列信号Sp2のパルス波形Pw2の立ち上がり時点t2よりも早いことから、回転方向検出回路46からは、正回転であることを示す例えば論理「01」が出力されることになる。
In the arrangement of FIG. 9, when the
反対に、回転体14が逆回転(例えば図9から見て反時計回り:矢印Nで示す)に回転したとき、図10Bに示すように、第1の波形整形回路40Aから出力される第1のパルス列信号Sp1のパルス波形Pw1の立ち上がり時点t1が、第2の波形整形回路40Bから出力される第2のパルス列信号Sp2のパルス波形Pw2の立ち上がり時点t2よりも遅いことから、回転方向検出回路46からは、逆回転であることを示す例えば論理「10」が出力されることになる。
On the other hand, when the
このように、第3の実施の形態に係る回転センサ10Cにおいては、2つのセンサ本体16A及び16Bを配置することで、容易に回転体14の回転方向を検出することができる。なお、第1のセンサ本体16Aあるいは第2のセンサ本体16Bを通じて回転体14の回転数や回転速度が検出されることはもちろんである。
Thus, in the rotation sensor 10C according to the third embodiment, the rotation direction of the
図9の例では、第2の実施の形態に係る回転センサ10Bと同様の配置で説明したが、第1の実施の形態に係る回転センサ10Aの配置でも構わないし、第1及び第2の実施の形態に係る回転センサ10A及び10Bの配置の組み合わせでもよい。もちろん、3つ以上のセンサ素子を配置するようにしてもよい。
In the example of FIG. 9, the same arrangement as the
また、回転体14の1回転を検出するためには、回転体の周囲の凹または凸の数を予め数え、その数に対応するパルス(又はパルス間の間隔数)を計測することによって決定してもよく、所定の位置に、他の凹凸と回転方向に沿った距離の異なる凹又は凸部を形成し、それによって発生するパルス幅の異なるパルスを検出することによって決定してもよい。
In addition, in order to detect one rotation of the
次に、本実施の形態に係る近接センサ50について図11を参照しながら説明する。なお、図1と対応するものについては同符号を記してその重複説明を省略する。
Next, the
この近接センサ50は、図11に示すように、上述した第1の実施の形態に係る回転センサ10Aのセンサ本体16とほぼ同様のセンサ本体が使用される。
As shown in FIG. 11, the
すなわち、センサ本体16は、コア20と、該コア20に取り付けられた1次コイル22と、コア20に取り付けられた2次コイル24とを有する。2次コイル24には検出回路18が接続されている。検出回路18は、少なくとも検波回路38(図5参照)を有する。
That is, the
1次コイル22には、高周波発生器28が接続されており、該高周波発生器28から高周波信号iが1次コイル22に供給されるようになっている。
A
そして、高周波発生器28から1次コイル22に高周波信号iを供給することによって、2次コイル24からは、1次コイル22に供給される電流iの周波数とほぼ同じ周波数を有する電圧V2が出力される。
Then, by supplying the high frequency signal i from the
この状態で、物体52がセンサ本体16から遠ざかった位置にある場合は(二点鎖線で示す)、コア20から漏れる磁束が多くなるため、磁束の変化に基づく2次コイル24の出力電圧V2は、1次コイル22に供給される高周波電流iの変化に比例する(周波数はほぼ同じになる)が、そのピーク値(振幅)P1は小さいものとなる(図4B参照)。
In this state, when the
物体52がセンサ本体16に接近して、物体16の一部がコア20の第1及び第2の端面20a及び20bに対向した時点(物体16が実線で示す位置にある時点)で、コア20と物体52によって、見かけ上、リングコア(磁束ループ36)が形成された形となるため、コア20から漏れる磁束が少なくなり、磁束の変化に基づく2次コイル24の出力電圧V2は、1次コイル22に供給される高周波電流iの変化に比例し(周波数がほぼ同じになる)、かつ、そのピーク値(振幅)P2は、物体52が遠ざかっている場合よりも大きくなる(図4B参照)。
When the
このように、本実施の形態に係る近接センサ50においては、検出回路18における検波回路38(図5参照)の出力波形を監視することで、物体52の接近又は遠ざかることを非接触で、かつ、精度よく検出することができる。
As described above, in the
すなわち、従来のオープンな磁束の微小な変化を検出するタイプと異なり、コア20の第1及び第2の端面20a及び20bを近接する対象(物体52)に向けることにより、磁束ループ36が完成するか否かを検出するので、大きな振幅変化として検出することができる。
That is, unlike the conventional type that detects a minute change in the open magnetic flux, the
しかも、本実施の形態に係る近接センサ50は、近接感度を大きく取ることができるため、電気磁気ノイズを含む環境ノイズに対して、大きな耐性を持つ。また、コアの両端と物体との間隔の小さな距離変化も大きな電圧変化として捉えることができ、検出精度が高いという利点がある。
Moreover, since the
なお、本発明に係る回転センサ、回転検出方法、近接センサ及び物体検知方法は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、図12に、図1Aの第1の実施の形態に係る回転センサの変形例を示す。その例では、回転センサによって検出する回転体には回転中心に向かって凹凸30,32が形成されている。その凹凸30,32のそれぞれの上方に回転センサのコア20の端面20a,20bを配置することによってその回転体の回転数等を検知する。また、図13に、図7の第2の実施の形態に係る回転センサの変形例を示す。その例では、回転センサによって検出する回転体には回転中心に向かって凹凸30,32が形成されている。その凹部30又は凸部32に回転センサのコア20の端面20a及び端面20bを配置することによってその回転体の回転数等を検知する。また、図示しないが、図13に示す回転センサのセンサ本体16よりも大きくて略C字状に変形したセンサ本体を用い、そのセンサ本体16の両端面20a及び20bのそれぞれによって凸部32の両側面のそれぞれを挟み込むように、センサ本体を配置してもよい。
The rotation sensor, the rotation detection method, the proximity sensor, and the object detection method according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention. is there. For example, FIG. 12 shows a modification of the rotation sensor according to the first embodiment of FIG. 1A. In that example,
10A、10B、10C…回転センサ 12…凹凸 14…回転体 14a…主面 16…センサ本体 18…検出回路 20…コア 20a…第1の端面 20b…第2の端面 22…1次コイル 24…2次コイル 26…曲げ部 28…高周波発生器 30…凹部 32…凸部 36…磁束ループ 38…検波回路 40…波形整形回路 44…周波数−電圧変換回路 46…回転方向検出回路 50…近接センサ 52…物体
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記回転体に対向する2つの端面を有する曲げ部を具備し、前記2つの端面のうち、少なくとも1つの端面が前記回転体の前記切除部に対向するように配置されたコアと、
前記コアの前記一方の端面の近くに取り付けられた励磁コイルと、
前記コアの前記他方の端面の近くに取り付けられた検出コイルと、
前記検出コイルに誘導される起電力を検出する検出回路とを備え、前記回転体の回転時に前記コアの端面が前記複数の切除部を通過することによって前記検出コイルに生じる前記起電力の大きさの変化に基づいて前記回転体の回転を検出することを特徴とする回転センサ。 A rotation sensor for detecting the rotation of a rotating body having a plurality of cut portions formed at intervals along a circumference in a non-contact manner,
A core having two end surfaces facing the rotating body, and a core disposed so that at least one of the two end surfaces faces the cut portion of the rotating body;
An exciting coil attached near the one end face of the core;
A detection coil attached near the other end face of the core;
A detection circuit that detects an electromotive force induced in the detection coil, and the magnitude of the electromotive force generated in the detection coil when the end surface of the core passes through the plurality of cut portions when the rotating body rotates. A rotation sensor that detects the rotation of the rotating body based on the change of the rotation.
前記回転体に対し前記回転センサを複数配置し、各検出回路からの検出出力に基づいて前記回転体の回転方向を検出する回路を有することを特徴とする回転センサ。 The rotation sensor according to any one of claims 1 to 6,
A rotation sensor comprising: a plurality of rotation sensors arranged on the rotation body; and a circuit that detects a rotation direction of the rotation body based on a detection output from each detection circuit.
前記物体に対向する配置される2つの端面を有する曲げ部を具備するコアと、
前記コアの前記一方の端面の近くに取り付けられた励磁コイルと、
前記コアの前記他方の端面の近くに取り付けられた検出コイルと、
前記検出コイルに誘導される起電力を検出する検出回路とを備え、前記物体と前記コアの前記端面との間の距離が変化する際に前記検出コイルに生じる前記起電力の大きさの変化に基づいて前記物体が該近接センサに接近又はそれから遠ざかることを検出することを特徴とする近接センサ。 In a proximity sensor that detects that an object is approaching without contact,
A core having a bent portion having two end faces arranged to face the object;
An exciting coil attached near the one end face of the core;
A detection coil attached near the other end face of the core;
A detection circuit for detecting an electromotive force induced in the detection coil, and a change in the magnitude of the electromotive force generated in the detection coil when the distance between the object and the end surface of the core changes. And a proximity sensor for detecting that the object is approaching or moving away from the proximity sensor.
2つの端面を有する曲げ部を具備するコアであって、該コアの一方の前記端面の近くに取り付けられた励磁コイルと、該コアの他方の前記端面の近くに取り付けられた検出コイルとを備えるコアの前記2つの端面を前記物体に対向するように配置し、
前記物体と前記コアの前記端面との間の距離が変化する際に前記検出コイルに生じる前記起電力の大きさの変化を検出し、
前記起電力の大きさの変化に基づいて前記物体が該近接センサに接近又はそれから遠ざかることを検出することを特徴とする物体検知方法。
In an object detection method for detecting that an object is approaching without contact,
A core having a bent portion having two end faces, comprising: an excitation coil attached near one end face of the core; and a detection coil attached near the other end face of the core Arranging the two end faces of the core to face the object;
Detecting a change in the magnitude of the electromotive force generated in the detection coil when the distance between the object and the end face of the core changes;
An object detection method comprising: detecting that the object approaches or moves away from the proximity sensor based on a change in the magnitude of the electromotive force.
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JP2004317190A JP2006126096A (en) | 2004-10-29 | 2004-10-29 | Rotation sensor, rotation detecting method, proximity sensor and object sensing method |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010260650A (en) * | 2009-04-30 | 2010-11-18 | Daido Kogyo Co Ltd | Driven shaft rotation detector for bucket conveyor |
JP2012010033A (en) * | 2010-06-23 | 2012-01-12 | Tokai Rika Co Ltd | Rotating pulse generating apparatus |
JP2017539054A (en) * | 2014-11-14 | 2017-12-28 | ウルトラ・エレクトロニクス・リミテッド | Sensor core and sensor |
-
2004
- 2004-10-29 JP JP2004317190A patent/JP2006126096A/en active Pending
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