JP2006126096A - Rotation sensor, rotation detecting method, proximity sensor and object sensing method - Google Patents

Rotation sensor, rotation detecting method, proximity sensor and object sensing method Download PDF

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Shigenori Usui
重徳 臼井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable a rotation frequency, a rotation speed and the like of a rotating body to be detected precisely in real time in a wide temperature range from a low temperature to a high temperature. <P>SOLUTION: A rotation sensor 10A is provided, which detects at least the rotation frequency of the rotating body 14 having a plurality of indented portions 12 along its circumferential direction. The rotation sensor 10A comprises; a core 20 which has a bending section 26 including two end faces 20a, 20b facing in the same direction and is disposed such that the second end face 20b is opposite to the indented portions 12 of the rotating body 14; a primary coil 22 which is mounted on the core 20 and supplied with high-frequency current i; a sensor main body 16 which has a secondary coil 24 being mounted on the core 20; and a detecting circuit 18 which detects at least the rotation frequency of the rotating body 14 by sensing an electromotive force V2 induced across the secondary coil 24 on the basis of variations in flux passing through at least the secondary coil 24 caused by rotation of the rotating body 14. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

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。
特開平8−233843号公報 特開2002−170316号公報 特開2003−139564号公報 磁気による渦電流を用いたものとしては、互いに隣接する磁石および磁気センサを、これら磁石および磁気センサの配列方向に相対移動可能な導電性移動体に対向配置し、磁石が移動体に誘起させる渦電流と移動体内に誘起される発電電流とが発生する磁界を磁気センサで検出し、移動体の移動速度を検出するようにした装置が提案されている(例えば特許文献1参照)。
Conventional tachometers: (1) using eddy currents due to magnetism, (2) using light emitting / receiving elements, (3) using a method of capturing changes in magnetic flux direction using Hall elements There is.
Japanese Patent Laid-Open No. 8-233843 JP 2002-170316 A JP, 2003-139564, A Using magnetic eddy currents, magnets and magnetic sensors that are adjacent to each other are arranged opposite to a conductive movable body that can move relative to the direction in which these magnets and magnetic sensors are arranged. Has proposed a device in which a magnetic sensor detects a magnetic field generated by an eddy current induced in a moving body and a generated current induced in the moving body (for example, a patent document). 1).

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 rotation sensor 10A according to the first embodiment is a rotation sensor that detects at least the number of rotations of a rotating body 14 having a plurality of cut portions 11 without contact. A sensor main body 16 and a detection circuit 18 are included.

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 excision part 11 may be a plurality of irregularities 12 formed along the circumference of the rotating body 14 and formed radially from the center of rotation, as shown in FIG. 1B. The plurality of through holes 13 provided in the rotating body 14 may be used. In the following description, as shown in FIG. 1A, a rotating body 14 having a plurality of irregularities 12 formed in the circumferential direction will be mainly described.

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 sensor body 16 includes a core 20, a primary coil (excitation coil) 22 attached to the core 20, and a secondary coil (detection coil) 24 attached to the core 20. A detection circuit 18 is connected to the secondary coil 24.

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 core 20 includes a bent portion 26 having two end surfaces (first end surface 20a and second end surface 20b) facing in the same direction. The bent portion 26 is formed in, for example, a U shape, a U shape, a C shape, or the like. That is, the “bending” of the bent portion 26 includes a bend and a bend. In the example of FIG. 1, the case where it forms in U shape is shown. The core 20 can be made of a magnetic material such as a ferrite core.

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 high frequency generator 28 is connected to the primary coil 22, and a high frequency current i is supplied from the high frequency generator 28 to the primary coil 22.

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 rotator 14 is formed of, for example, a magnetic material in a flat plate shape, and a plurality of irregularities 12 (irregularities 12 in which the concave portions 30 and the convex portions 32 are repeated) are formed on the outer circumferential portion thereof. In the example of FIG. 1, it is assumed that the arrangement pitch of the plurality of protrusions 32 (or recesses 30) is substantially the same, but the arrangement pitch may be different depending on the location. In addition, although it is preferable that the rotary body 14 is comprised with the magnetic body, you may be comprised with the material with which the magnetic body and the nonmagnetic body (copper, aluminum, etc.) were mixed.

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 core 20 of the sensor body 16 has the first end surface 20a of the first and second end surfaces 20a and 20b opposed to one main surface 14a of the rotating body 14, and The second end face 20 b is disposed so as to face the unevenness 12 of the rotating body 14. That is, the core 20 is arranged in a direction perpendicular to the surface of the rotating body 14, the first end surface 20a of the core 20 is always opposed to the main surface 14a of the rotating body 14, and the second end surface 20b is set to the rotating body 14. Are arranged on a path through which the concave portion 30 passes when rotating, and as the rotating body 14 rotates, the side surfaces of the plurality of convex portions 32 of the rotating body 14 with respect to the second end surface 20b (the main surface of the rotating body 14). 14a) are opposed to each other in order.

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 rotation sensor 10A according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.

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-frequency generator 28 to the primary coil 22, a bundle of magnetic field lines (magnetic flux) corresponding to the change in the current i passes through the core 20 due to a change in the current flowing through the primary coil 22. It will be.

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 secondary coil 24 based on a change in magnetic flux passing through the secondary coil 24. Here, if the number of turns of the secondary coil 24 is N, and the magnetic flux passing through the secondary coil 24 is changed by Δφ, the electromotive force V2 induced in the secondary coil 24 is expressed by the following equation.

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 sensor body 16, the change in the magnetic flux is proportional to the change in the current i supplied to the primary coil 22, and the voltage (electromotive force V2) output from the secondary coil 24 is As shown in FIG. 3, the waveform has substantially the same frequency as the frequency of the current i supplied to the primary coil 22.

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 body 14 rotates, when the convex portion 32 does not face the second end surface 20b of the core 20, that is, as shown in FIG. 2B, the space 34 of the concave portion 30 faces. When it is, the magnetic flux leaking from the core 20 increases. Therefore, the output voltage V2 of the secondary coil 24 based on the change of the magnetic flux is proportional to the change of the high-frequency current i supplied to the primary coil 22, as shown in FIGS. 4A and 4B (the frequencies are almost the same). ), But its peak value (amplitude) P1 is small.

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 rotating body 14 rotates, when the convex portion 32 faces the second end surface 20b of the core 20 as shown in FIG. 2A, the core 20 and the convex portion 32 make an apparent ring core (magnetic flux loop 36). Therefore, the magnetic flux leaking from the core 20 is reduced. Therefore, the output voltage V2 of the secondary coil 24 based on the change of the magnetic flux is proportional to the change of the high-frequency current i supplied to the primary coil 22, as shown in FIGS. 4A and 4B (the frequencies are almost the same). ) And the peak value (amplitude) P <b> 2 is larger than when the convex portion 32 does not face the second end surface 20 b of the core 20.

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 secondary coil 24 alternately outputs a high-frequency voltage Va having a small peak value (amplitude) P1 and a high-frequency voltage Vb having a large peak value (amplitude) P2 as the rotating body 14 rotates. become.

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 detection circuit 18 detects the envelope waveform Se of the voltage V2 output from the secondary coil 24, and the envelope waveform Se output from the detection circuit 38 into a rectangular shape. A waveform shaping circuit 40 that shapes the pulse waveform and outputs it as a pulse train signal Sp.

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 second end surface 20b of the core 20 is opposed to the space 34 (see FIG. 2B) of the concave portion 30 and when it is opposed to the convex portion 32, the secondary coil 24 The peak value (amplitude) of the output voltage V2 varies between P1 and P2 (see FIG. 4B). Accordingly, as shown in FIG. 4C, the envelope waveform Se corresponding to the convex portions 32 and the concave portions 30 of the rotating body 14 is output from the detection circuit 38, and the waveform shaping circuit 40, for example, as shown in FIG. The pulse train signal Sp in which the rectangular pulse waveform Pw appears at the timing when the convex portion 32 of the rotating body 14 faces the second end face 20b of the core 20 is output. By counting the number of pulse waveforms Pw (number of pulses) included in the pulse train signal Sp, the number of rotations of the rotating body 14 is detected. As shown in FIG. 5, by connecting a counter 42 that counts the pulse waveform Pw included in the pulse train signal Sp output from the waveform shaping circuit 40 to the subsequent stage of the waveform shaping circuit 40, The rotational speed can be taken out as numerical data Ds, which is suitable for digital processing such as a computer. As a result, the instantaneous speed can be calculated and used for ABS control and the like. In that case, real-time performance is good and better ABS control can be achieved.

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 waveform shaping circuit 40, that is, the pulse period Tp (see FIG. 4D) is the convex portion of the rotating body 14 on the second end face 20b of the core 20. 32 is substantially the same as the facing timing, so that if the rotational speed of the rotator 14 is increased, the pulse period Tp is shortened (frequency is increased), and if the rotational speed is decreased, the pulse period Tp is increased (frequency). Is low). Therefore, as shown in FIG. 5, by connecting the frequency-voltage conversion circuit 44 to the subsequent stage of the waveform shaping circuit 40, the frequency-voltage conversion circuit 44 can rotate as shown in FIGS. 6A to 6C. A voltage signal Vp whose voltage level changes according to the rotational speed of the body 14 can be extracted. In the example of FIG. 6, the frequency of the pulse train signal Sp increases and the voltage level of the voltage signal Vp increases as the rotational speed of the rotating body 14 increases. For example, from the frequency-voltage conversion circuit 44, the rotating body 14 is 0V when stopped, 3V when the rotating body 14 is rotating at a low speed, and 6V when the rotating body 14 is rotating at a medium speed. If 14 is rotating at high speed, 9V is output.

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 rotation sensor 10A according to the first embodiment, unlike the conventional type that detects a minute change in the open magnetic flux, the rotation between the core 20 and the rotation body 14 during the rotation of the rotation body 14 occurs. Since it is detected whether or not the magnetic flux loop 36 is completed in between, the movement of the unevenness 12 accompanying the rotation of the rotating body 14 can be grasped as a large amplitude change, and the rotational speed and rotational speed of the rotating body 14 etc. Can be detected in real time with high accuracy. Further, capturing the movement of the unevenness 12 accompanying the rotation of the rotating body 14 as a large amplitude change leads to an improvement in proximity sensitivity, and has a great resistance to environmental noise including electromagnetic noise. This is resistant to high and low temperature environments and dusty environments, and can be assembled with a simple structure, leading to lower costs, less breakage, vibration resistance, and impact resistance. Can also contribute to sex.

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 hole 13 in which the excision 11 is provided in the rotating body 14 as shown in FIG. 1B. That is, when the through hole 13 is opposed to the second end face 20b of the core 20, the magnetic flux leaking from the core 20 increases, so that the peak value (amplitude) of the output voltage V2 of the secondary coil 24 is small, and the core 20 When the through-hole 13 does not face the second end face 20b, the ring core (magnetic flux loop 36) is apparently formed, so that the peak value (amplitude) of the output voltage V2 of the secondary coil 24 increases. . 1B shows an example in which the second end face 20b of the core 20 is positioned so as to face the through hole 13 formed along the circumference indicated by the one-dot chain line m of the rotating body 14. However, although not shown in the drawings, a through hole may be formed along the circumference where the first end face 20a of the core 20 faces, that is, the circumference indicated by the two-dot chain line n. In this case, as the rotating body rotates, the first end face 20a of the core 20 faces the through-hole, so that, similarly to the above, by monitoring the output voltage V2 of the secondary coil 24, The number of rotations of the rotator 14 can be detected in real time.

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 rotation sensor 10B according to a second embodiment will be described with reference to FIGS. Note that members corresponding to those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof is omitted.

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 rotation sensor 10 </ b> B according to the second embodiment has substantially the same configuration as the rotation sensor 10 </ b> A according to the first embodiment described above, but the two end faces 20 a of the core 20. And 20b are different in that the core 20 is disposed so as to face the irregularities 12 of the rotating body 14.

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 core 20 is disposed so that the first and second end surfaces 20 a and 20 b are both opposed to the outer peripheral surface of the rotating body 14. Therefore, as shown in FIG. 8A, if the first end surface 20a is at a position facing the convex portion 32 of the rotating body 14, the second end surface 20b is also at a position facing the same convex portion 32, and FIG. As shown, when the first end surface 20 a is at a position facing the recess 30 of the rotating body 14, the second end surface 20 b is also at a position facing the same recess 30.

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 rotating body 14 rotates, as shown in FIG. 8B, when the concave portion 30 faces the first and second end faces 20a and 20b of the core 20, the magnetic flux leaking from the core 20 increases. The output voltage V2 of the secondary coil 24 based on the change of the magnetic flux is proportional to the change of the high-frequency current i supplied to the primary coil 22 (frequency becomes substantially the same), but its peak value (amplitude) P1 is small. (See FIG. 4B).

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 rotating body 14 rotates, as shown in FIG. 8A, when the convex portion 32 faces the first and second end faces 20 a and 20 b of the core 20, the core 20 and the convex portion 32 make an appearance. Since the ring core (magnetic flux loop 36) is formed and the magnetic flux leaking from the core 20 is reduced, the output voltage V2 of the secondary coil 24 based on the change of the magnetic flux is the high-frequency current supplied to the primary coil 22. The peak value (amplitude) P2 is proportional to the change of i (the frequencies are substantially the same), and is larger than when the concave portion 30 faces the first and second end faces 20a and 20b of the core 20. (See FIG. 4B).

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 waveform shaping circuit 40 of the detection circuit 18, for example, at the timing when the convex portion 32 of the rotating body 14 faces the first and second end faces 20 a and 20 b of the core 20. The pulse train signal Sp in which the rectangular pulse waveform Pw appears is output. Further, by connecting the frequency-voltage conversion circuit 44 to the subsequent stage of the waveform shaping circuit 40, the voltage signal Vp whose voltage level changes according to the rotation speed of the rotating body 14 can be taken out.

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 rotation sensor 10B according to the second embodiment, the rotational speed, the rotation speed, and the like of the rotating body 14 are highly accurate in real time as in the rotation sensor 10A according to the first embodiment described above. Can be detected. Since proximity sensitivity is also high, it has great resistance to environmental noise including electromagnetic noise, and resistance to high temperature to low temperature and dust environments. In addition, it is advantageous for cost reduction, and can contribute to the difficulty of breakage, vibration resistance, and impact resistance.

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 rotation sensor 10A according to the first embodiment and the rotation sensor 10B according to the second embodiment is used depends on the thickness t of the rotating body 14 (FIGS. 1, 2A, 7 and 8A). Reference) and the structure around the rotating body 14 may be used. For example, when the thickness t of the rotating body 14 is thin, it is difficult to make both the first and second end faces 20a and 20b face one convex portion 32. Therefore, the rotation sensor 10A according to the first embodiment can be Use it. On the other hand, when the thickness t of the rotating body 14 is thick, even if the second end face 20b of the core 20 faces the space 34 of the recess 30, the magnetic flux enters through the bottom of the recess 30, and apparently the ring core (flux loop) ) May be formed, the peak value (amplitude) of the voltage V2 output from the secondary coil 24 may hardly change. Therefore, in this case, the rotation sensor 10B according to the second embodiment may be used.

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 holes 13 are formed in the rotating body 14 instead of the irregularities 12, the rotation sensor 10A according to the first embodiment is optimal.

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 first sensor body 16A and a second sensor body 16B) as shown in FIG. A detection circuit 18 is connected to the subsequent stage of the first and second sensor bodies 16A and 16B.

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 detection circuit 18 includes a first detection circuit 38A connected to the subsequent stage of the first sensor body 16A, a first waveform shaping circuit 40A connected to the subsequent stage of the first detection circuit 38A, and a second A second detection circuit 38B connected to the subsequent stage of the sensor body 16B, a second waveform shaping circuit 40B connected to the subsequent stage of the second detection circuit 38B, and the first and second waveform shaping circuits 40A. And a rotation direction detection circuit 46 connected to the subsequent stage of 40B.

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 direction detection circuit 46 outputs the pulse waveform included in the first pulse train signal Sp1 from the first waveform shaping circuit 40A and the pulse included in the second pulse train signal Sp2 from the second waveform shaping circuit 40B. The rotational direction of the rotating body 14 is detected from the difference from the waveform output timing.

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 rotation sensor 10B which concerns on 2nd Embodiment, as shown in FIG. 9, when the rotary body 14 has stopped, for example, One sensor body 16A is disposed such that the first and second end faces 20a and 20b of the core 20 face the convex portion 32a, and the second sensor body 16B is disposed on the first and second sides of the core 20. The end surfaces 20a and 20b are arranged so as to face the boundary between another convex portion 32b and the concave portion 30 (the boundary near the convex portion 32a in the example of FIG. 9).

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 rotating body 14 rotates in the forward direction (for example, clockwise as viewed from FIG. 9: indicated by an arrow M), as shown in FIG. 10A, the output is output from the first waveform shaping circuit 40A. Since the rise time t1 of the pulse waveform Pw1 of the first pulse train signal Sp1 is earlier than the rise time t2 of the pulse waveform Pw2 of the second pulse train signal Sp2 output from the second waveform shaping circuit 40B, the rotation direction is detected. From the circuit 46, for example, a logic “01” indicating a forward rotation is output.

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 rotating body 14 is rotated in the reverse direction (for example, counterclockwise when viewed from FIG. 9: indicated by the arrow N), as shown in FIG. 10B, the first output from the first waveform shaping circuit 40A. Since the rise time t1 of the pulse waveform Pw1 of the pulse train signal Sp1 of the second pulse train signal Sp1 is later than the rise time t2 of the pulse waveform Pw2 of the second pulse train signal Sp2 output from the second waveform shaping circuit 40B, the rotation direction detection circuit 46 From, for example, logic “10” indicating reverse rotation is output.

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 rotating body 14 can be easily detected by arranging the two sensor bodies 16A and 16B. Of course, the rotational speed and rotational speed of the rotating body 14 are detected through the first sensor body 16A or the second sensor body 16B.

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 rotation sensor 10 </ b> B according to the second embodiment has been described. However, the arrangement of the rotation sensor 10 </ b> A according to the first embodiment may be used, and the first and second implementations may be used. A combination of the arrangements of the rotation sensors 10A and 10B according to the embodiment may be used. Of course, three or more sensor elements may be arranged.

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 rotating body 14, the number of concave or convex surrounding the rotating body is counted in advance, and the number of pulses (or the number of intervals between pulses) corresponding to that number is measured. Alternatively, it may be determined by forming a concave or convex portion having a different distance along the rotation direction with another unevenness at a predetermined position, and detecting a pulse having a different pulse width.

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 proximity sensor 50 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In addition, about the thing corresponding to FIG. 1, the same code | symbol is described and the duplicate description is abbreviate | omitted.

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 proximity sensor 50 uses a sensor body that is substantially the same as the sensor body 16 of the rotation sensor 10A according to the first embodiment described above.

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 sensor body 16 includes a core 20, a primary coil 22 attached to the core 20, and a secondary coil 24 attached to the core 20. A detection circuit 18 is connected to the secondary coil 24. The detection circuit 18 has at least a detection circuit 38 (see FIG. 5).

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 high frequency generator 28 is connected to the primary coil 22, and a high frequency signal i is supplied from the high frequency generator 28 to the primary coil 22.

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 high frequency generator 28 to the primary coil 22, the secondary coil 24 outputs a voltage V 2 having substantially the same frequency as the frequency of the current i supplied to the primary coil 22. Is done.

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 object 52 is away from the sensor body 16 (indicated by a two-dot chain line), the magnetic flux leaking from the core 20 increases, so that the output voltage V2 of the secondary coil 24 based on the change of the magnetic flux is Although proportional to the change of the high-frequency current i supplied to the primary coil 22 (frequency is substantially the same), its peak value (amplitude) P1 is small (see FIG. 4B).

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 object 52 approaches the sensor body 16 and a part of the object 16 faces the first and second end surfaces 20a and 20b of the core 20 (when the object 16 is at a position indicated by a solid line), the core 20 Since the ring core (flux loop 36) is apparently formed by the object 52 and the object 52, the magnetic flux leaking from the core 20 is reduced, and the output voltage V2 of the secondary coil 24 based on the change of the magnetic flux is the primary coil. 22 is proportional to the change in the high-frequency current i supplied to 22 (the frequencies are substantially the same), and its peak value (amplitude) P2 is larger than when the object 52 is moving away (see FIG. 4B).

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 proximity sensor 50 according to the present embodiment, by monitoring the output waveform of the detection circuit 38 (see FIG. 5) in the detection circuit 18, it is possible to determine whether the object 52 is approaching or moving away without contact. Can be detected with high accuracy.

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 magnetic flux loop 36 is completed by directing the first and second end faces 20a and 20b of the core 20 toward the adjacent object (object 52). Therefore, it can be detected as a large amplitude change.

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 proximity sensor 50 according to the present embodiment can take a large proximity sensitivity, it has a great resistance to environmental noise including electromagnetic noise. In addition, a small change in distance between the both ends of the core and the object can be regarded as a large voltage change, and there is an advantage that detection accuracy is high.

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, irregularities 30 and 32 are formed on the rotating body detected by the rotation sensor toward the center of rotation. By arranging the end faces 20a, 20b of the core 20 of the rotation sensor above the irregularities 30, 32, the rotational speed of the rotating body is detected. FIG. 13 shows a modification of the rotation sensor according to the second embodiment of FIG. In that example, irregularities 30 and 32 are formed on the rotating body detected by the rotation sensor toward the center of rotation. By arranging the end surface 20a and the end surface 20b of the core 20 of the rotation sensor in the concave portion 30 or the convex portion 32, the number of rotations of the rotating body and the like are detected. Although not shown, a sensor body larger than the sensor body 16 of the rotation sensor shown in FIG. 13 and deformed into a substantially C shape is used, and both sides of the convex portion 32 are formed by both end faces 20a and 20b of the sensor body 16. The sensor body may be arranged so as to sandwich each of the surfaces.

図1は、第1の実施の形態に係る回転センサの構成を一部省略して示す斜視図であり、図1Aは、回転中心から外側に向かって凹凸が形成された回転体に対応した例を示し、図1Bは、複数の貫通孔が形成された回転体に対応した例を示す。FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of the rotation sensor according to the first embodiment with a part thereof omitted, and FIG. 1A is an example corresponding to a rotating body in which irregularities are formed outward from the center of rotation. FIG. 1B shows an example corresponding to a rotating body in which a plurality of through holes are formed. 図2Aは、コアの第2の端面と回転体の凸部とが対向した状態を示す説明図であり、図2Bは、コアの第2の端面と回転体の凹部の空間とが対向した状態を示す説明図である。FIG. 2A is an explanatory view showing a state where the second end face of the core and the convex part of the rotating body are opposed to each other, and FIG. 2B is a state where the second end face of the core and the space of the concave part of the rotating body are opposed to each other. It is explanatory drawing which shows. 図3は、1次コイルの高周波電流を流した際に、2次コイルに誘導される起電力(出力電圧)の波形を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a waveform of an electromotive force (output voltage) induced in the secondary coil when a high-frequency current of the primary coil is passed. 図4Aは、センサ本体と凹部及び凸部とが対向するタイミングを示す図であり、図4Bは、2次コイルの出力電圧を示す波形図であり、図4Cは、検波回路から出力されるエンベロープ波形を示す図であり、図4Dは、波形整形回路から出力されるパルス列信号を示す波形図である。4A is a diagram illustrating timing when the sensor main body and the concave portion and the convex portion face each other, FIG. 4B is a waveform diagram illustrating an output voltage of the secondary coil, and FIG. 4C is an envelope output from the detection circuit. FIG. 4D is a waveform diagram showing a pulse train signal output from the waveform shaping circuit. 図5は、検出回路の構成を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the detection circuit. 図6Aは、回転体の回転速度が変化する様子を示す図であり、図6Bは、波形整形回路から出力されるパルス列信号の周波数が回転体の回転速度によって変化する様子を示す波形図であり、図6Cは、周波数−電圧変換回路から出力される電圧波形を示す図である。FIG. 6A is a diagram showing how the rotational speed of the rotating body changes, and FIG. 6B is a waveform diagram showing how the frequency of the pulse train signal output from the waveform shaping circuit changes depending on the rotational speed of the rotating body. FIG. 6C is a diagram illustrating a voltage waveform output from the frequency-voltage conversion circuit. 図7は、第2の実施の形態に係る回転センサの構成を一部省略して示す斜視図であって、回転中心から外側に向かって凹凸が形成された回転体に対応した例を示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing a part of the configuration of the rotation sensor according to the second embodiment with a part omitted, and a perspective view showing an example corresponding to a rotating body in which unevenness is formed from the rotation center to the outside. FIG. 図8Aは、コアの第1及び第2の端面と回転体の凸部とが対向した状態を示す説明図であり、図8Bは、コアの第1及び第2の端面と回転体の凹部とが対向した状態を示す説明図である。FIG. 8A is an explanatory view showing a state in which the first and second end faces of the core and the convex part of the rotating body face each other, and FIG. 8B shows the first and second end faces of the core and the concave part of the rotating body. It is explanatory drawing which shows the state which faced. 図9は、第3の実施の形態に係る回転センサを示す構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram illustrating a rotation sensor according to the third embodiment. 図10Aは、回転体を正回転させた際の第1及び第2のパルス列信号の波形を示す図であり、図10Bは、回転体を逆回転させた際の第1及び第2のパルス列信号の波形を示す図である。FIG. 10A is a diagram showing the waveforms of the first and second pulse train signals when the rotating body is rotated forward, and FIG. 10B is the first and second pulse train signals when the rotating body is rotated backward. It is a figure which shows these waveforms. 図11は、本実施の形態に係る近接センサを示す構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram illustrating the proximity sensor according to the present embodiment. 図12は、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斜視図であって、回転中心に向かって凹凸が形成された回転体に対応した例を示す斜視図である。FIG. 12 is a perspective view showing a modification of the rotation sensor according to the first embodiment of FIG. 1A, and is a perspective view showing an example corresponding to a rotating body in which irregularities are formed toward the rotation center. . 図13は、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斜視図であって、回転中心に向かって凹凸が形成された回転体に対応した例を示す斜視図である。FIG. 13 is a perspective view showing a modification of the rotation sensor according to the second embodiment of FIG. 7, and is a perspective view showing an example corresponding to a rotating body in which irregularities are formed toward the rotation center. .

符号の説明Explanation of symbols

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 SYMBOLS 10A, 10B, 10C ... Rotation sensor 12 ... Concavity and convexity 14 ... Rotating body 14a ... Main surface 16 ... Sensor main body 18 ... Detection circuit 20 ... Core 20a ... 1st end surface 20b ... 2nd end surface 22 ... Primary coil 24 ... 2 Next coil 26 ... Bending part 28 ... High frequency generator 30 ... Concave part 32 ... Convex part 36 ... Magnetic flux loop 38 ... Detection circuit 40 ... Waveform shaping circuit 44 ... Frequency-voltage conversion circuit 46 ... Rotation direction detection circuit 50 ... Proximity sensor 52 ... object

Claims (11)

円周に沿って間隔を置いて形成された複数の切除部を有する回転体の回転を非接触で検出する回転センサであって、
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.
請求項1記載の回転センサにおいて、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、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ることを特徴とする回転センサ。   2. The rotation sensor according to claim 1, wherein one end face of the core faces the main surface of the rotating body and the other end face faces the cut portion of the rotating body. A rotation sensor characterized by being arranged. 請求項1記載の回転センサにおいて、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ることを特徴とする回転センサ。   2. The rotation sensor according to claim 1, wherein the core is disposed such that the two end faces face the cut portion of the rotating body. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の回転センサにおいて、前記切除部は、前記回転体の外縁に沿って間隔をおいて形成された凹部であ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 3, wherein the cut portion is a recess formed at intervals along an outer edge of the rotating body. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の回転センサにおいて、前記切除部は、前記回転体の回転方向に沿って間隔をおいて形成された孔であ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 3, wherein the cut portion is a hole formed at intervals along a rotation direction of the rotating body. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の回転センサにおいて、前記検出回路は、前記検出コイルに誘導される前記起電力の大きさの変化に対応するパルス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。   The rotation sensor according to claim 1, wherein the detection circuit rotates the rotating body based on a pulse corresponding to a change in the magnitude of the electromotive force induced in the detection coil. A rotation sensor characterized by detecting. 請求項6記載の回転センサにおいて、前記検出回路は、前記パルス数に基づいて前記回転体の回転数、回転速度又は回転角度を決定することを特徴とする回転センサ。   The rotation sensor according to claim 6, wherein the detection circuit determines a rotation number, a rotation speed, or a rotation angle of the rotating body based on the pulse number. 請求項6記載の回転センサにおいて、前記検出回路は、前記パルス周波数を電圧に変換することによって、前記回転体の回転数、回転速度又は回転角度を決定することを特徴とする回転センサ。   The rotation sensor according to claim 6, wherein the detection circuit determines a rotation speed, a rotation speed, or a rotation angle of the rotating body by converting the pulse frequency into a voltage. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の回転センサにおいて、
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.
物体が接近することを非接触で検出する近接センサにおいて、
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.
物体が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、
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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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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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

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