JP2007322229A - Induction-type position detector - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable high-accuracy position detection, without using specific magnetic responsive member in an induction-type position detector. <P>SOLUTION: The induction-type straight line position detector comprises the primary coil part 10, arranged alternately with the first and the second primary windings 11 and 12 along the displacement direction which are mutually excited in reverse by prescribed AC signals; and at least one secondary winding 22 moving relative to the primary coil part 10. The secondary winding 22 is provided with a secondary coil part 20, having a size smaller than one pitch of the array of the primary winding 11 and 12 of the primary coil part 10. The amplitude-varying output AC signal, corresponding to detection object, can be obtained by out putting the output AC signal combined induction signals, based on each of the first and the second windings 11 and 12 at the secondary coil part 20. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、検出対象の位置の変位に応じて振幅変動する出力交流信号を誘導出力する誘導型位置検出装置に関する。   The present invention relates to an inductive position detection apparatus that induces and outputs an output AC signal whose amplitude varies according to the displacement of the position of a detection target.

従来から知られる誘導型直線位置検出装置の一例として、1相交流励磁される1次巻線及び検出対象の直線変位方向に関して異なる位置に配置された複数の2次巻線を含む巻線部と、所定の磁気応答特性を持つ磁気応答部材を所定のピッチで複数繰り返して設けてなるロッドとを有し、この巻線部に対するロッドの相対的な直線位置を検出できるようにしたものがあった(例えば、下記特許文献1を参照)。該特許文献1に記載の誘導型直線位置検出装置によれば、巻線部に対するロッドの相対位置が検出対象たる機械系の直線位置の変化に連動して変化することで、該ロッドに設けられた磁気応答部材の巻線部に対する対応位置が変化する。従って、巻線部において1次巻線と2次巻線の間の磁気結合が検出対象たる機械系の直線位置の変化に応じて変化し、該検出対象たる直線位置に応じて振幅変調された誘導出力交流信号を2次巻線に生じさせることができた。
特開平10−153402号公報
As an example of a conventionally known inductive linear position detection device, a primary winding that is one-phase AC excited and a winding portion that includes a plurality of secondary windings arranged at different positions with respect to the linear displacement direction of a detection target; And a rod formed by repeatedly providing a magnetic response member having a predetermined magnetic response characteristic at a predetermined pitch, and the relative linear position of the rod with respect to the winding portion can be detected. (For example, refer to Patent Document 1 below). According to the induction-type linear position detection device described in Patent Document 1, the relative position of the rod with respect to the winding portion is provided in the rod by changing in conjunction with the change in the linear position of the mechanical system to be detected. The corresponding position of the magnetic response member with respect to the winding portion changes. Therefore, the magnetic coupling between the primary winding and the secondary winding in the winding portion changes according to the change in the linear position of the mechanical system to be detected, and is amplitude-modulated according to the linear position to be detected. An induction output AC signal could be generated in the secondary winding.
JP-A-10-153402

上記特許文献1に示す誘導型直線位置検出装置は、小型且つシンプルな構造により高分解能で精度の高い位置検出が行なうことができること、また、温度ドリフト特性を補償した正確な位置検出が行なえること等、種々の優れた特長を持っていた。しかしながら、磁気応答部材を所定のピッチで複数繰り返して設けてなるロッドを使用する構成であるため、位置検出装置の用途によっては、検出対象たる機械系に実装するのに不向きなことがあった。   The inductive linear position detection device shown in Patent Document 1 can perform position detection with high resolution and high accuracy with a small and simple structure, and can perform accurate position detection with compensation for temperature drift characteristics. It had various excellent features. However, since the rod is formed by repeatedly providing a plurality of magnetic response members at a predetermined pitch, depending on the use of the position detection device, it may be unsuitable for mounting on a mechanical system as a detection target.

この発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、1次巻線と2次巻線の間の磁気結合を変化させるための所定のパターンからなる磁気応答部材を用いることなしに、小型且つシンプルな構造で精度の高い位置検出が行なうことができる誘導型位置検出装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and without using a magnetic response member having a predetermined pattern for changing the magnetic coupling between the primary winding and the secondary winding. It is an object of the present invention to provide an inductive position detection apparatus that can perform position detection with a simple structure and high accuracy.

この発明は、所定の交流信号によって互いに逆相励磁される第1及び第2の1次巻線を検出対象の変位方向に沿って交互に配置してなる1次コイル部と、前記1次コイル部に対して相対的に変位する少なくとも1つの2次巻線からなり、からなり、前記少なくとも1つの2次巻線は前記1次コイル部の第1及び第2の1次巻線の配列の1ピッチよりも小さいサイズからなる2次コイル部とを具え、前記2次コイル部において前記第1及び第2の1次巻線の各々に基づく誘導信号を合成した出力交流信号を出力する誘導型位置検出装置である。   According to the present invention, a primary coil portion formed by alternately arranging first and second primary windings that are oppositely phase-excited by a predetermined AC signal along a displacement direction of a detection target, and the primary coil Comprising at least one secondary winding that is displaced relative to the portion, wherein the at least one secondary winding is an array of first and second primary windings of the primary coil portion. An inductive type including a secondary coil portion having a size smaller than one pitch, and outputting an output AC signal obtained by synthesizing an induction signal based on each of the first and second primary windings in the secondary coil portion. It is a position detection device.

また、この発明の一実施形態においては、前記2次コイル部において出力される出力交流信号は、前記1次コイル部における1組の第1及び第2の1次巻線の配列の1ピッチを1サイクルとして周期的に変化する出力交流信号である。   In one embodiment of the present invention, the output AC signal output from the secondary coil section is equivalent to one pitch of an array of a pair of first and second primary windings in the primary coil section. This is an output AC signal that periodically changes as one cycle.

また、この発明の一実施形態においては、前記2次コイル部において4つの2次巻線が設けられており、該4つの2次巻線のそれぞれにおいて、前記第1及び第2の1次巻線の各々に基づく誘導信号を合成した出力交流信号の振幅関数を、サイン関数、コサイン関数、マイナスサイン関数及びマイナスコサイン関数に、それぞれ相当させると共に、前記サイン関数と前記マイナスサイン関数の出力交流信号を差動的に合成してサイン関数の振幅関数を持つ第1の出力交流信号を出力し、前記コサイン関数と前記マイナスコサイン関数の出力交流信号を差動的に合成してコサイン関数の振幅関数を持つ第2の出力交流信号を出力する。   In one embodiment of the present invention, four secondary windings are provided in the secondary coil section, and the first and second primary windings are provided in each of the four secondary windings. The amplitude function of the output AC signal obtained by synthesizing the induction signal based on each of the lines corresponds to the sine function, the cosine function, the minus sine function, and the minus cosine function, respectively, and the output AC signal of the sine function and the minus sine function Are differentially synthesized to output a first output AC signal having an amplitude function of a sine function, and an output AC signal of the cosine function and the minus cosine function is differentially synthesized to produce an amplitude function of the cosine function. A second output AC signal having

この発明によれば、1次コイル部において互いに逆相励磁される第1及び第2の1次巻線が検出対象の変位方向に沿って交互に配置され、且つ、2次コイル部の2次巻線は該1次コイル部の第1及び第2の1次巻線の配列の1ピッチよりも小さいサイズからなるため、2次コイル部の1次コイル部に対する相対的な変位に応じて、第1及び第2の各1次巻線に基づき2次コイル部にそれぞれ誘導される電圧(誘導信号)は互いに逆特性(プッシュプル特性)を示すことになる。従って、前記第1及び第2の1次巻線の各々に基づく誘導信号を合成した出力交流信号においては、2次コイル部の1次コイル部に対する相対的な変位が振幅変調として表れる。すなわち、1次コイル部と2次コイル部の相互位置(検出対象の位置)に応じた出力交流信号を得ることができる。上記構成からなる誘導型位置検出装置によれば、1次巻線と2次巻線の間の磁気結合を変化させるための所定のパターンからなる磁気応答部材を用いない、シンプルな構造でありながらも、精度の高い位置検出が行なうことができるようになるという優れた効果を奏する。また、第1及び第2の1次巻線の各々に基づく誘導信号を合成した出力交流信号を利用することにより、コイルの温度ドラフト特性の影響を受けずに正確な位置検出を行なうことができるようになるという優れた効果を奏する。   According to the present invention, the first and second primary windings that are oppositely phase-excited in the primary coil portion are alternately arranged along the displacement direction of the detection target, and the secondary coil portion Since the winding has a size smaller than one pitch of the arrangement of the first and second primary windings of the primary coil portion, according to the relative displacement of the secondary coil portion with respect to the primary coil portion, The voltages (induction signals) induced in the secondary coil section based on the first and second primary windings exhibit opposite characteristics (push-pull characteristics). Therefore, in the output AC signal obtained by synthesizing the induction signals based on the first and second primary windings, the relative displacement of the secondary coil portion with respect to the primary coil portion appears as amplitude modulation. That is, an output AC signal corresponding to the mutual position (detection target position) of the primary coil unit and the secondary coil unit can be obtained. According to the inductive position detecting device having the above-described configuration, while using a simple structure that does not use a magnetic response member having a predetermined pattern for changing the magnetic coupling between the primary winding and the secondary winding. In addition, there is an excellent effect that position detection with high accuracy can be performed. Further, by using the output AC signal obtained by synthesizing the induction signals based on the first and second primary windings, accurate position detection can be performed without being influenced by the temperature draft characteristic of the coil. There is an excellent effect of becoming.

また、この発明の一実施形態によれば、2次コイル部から出力される出力交流信号は、前記1次コイル部における1組の第1及び第2の1次巻線の配列の1ピッチを1サイクルとして周期的に変化する出力交流信号となるので、1組の第1及び第2の1次巻線の配列の1ピッチにわたる直線変位を360度の位相角範囲の変化に換算した高分解能で精度の高い位置検出を行なうことができるようになる。   Further, according to one embodiment of the present invention, the output AC signal output from the secondary coil section has one pitch of an array of a pair of first and second primary windings in the primary coil section. Since the output AC signal changes periodically as one cycle, the high resolution is obtained by converting the linear displacement over one pitch of the arrangement of the first and second primary windings into a change in the phase angle range of 360 degrees. This makes it possible to perform highly accurate position detection.

また、この発明の一実施形態によれば、前記2次コイル部において4つの2次巻線が設けられており、該4つの2次巻線のそれぞれにおいて、前記第1及び第2の1次巻線の各々に基づく誘導信号を合成した出力交流信号の振幅関数を、サイン関数、コサイン関数、マイナスサイン関数及びマイナスコサイン関数に、それぞれ相当させると共に、前記サイン関数と前記マイナスサイン関数の出力交流信号を差動的に合成してサイン関数の振幅関数を持つ第1の出力交流信号を出力し、前記コサイン関数と前記マイナスコサイン関数の出力交流信号を差動的に合成してコサイン関数の振幅関数を持つ第2の出力交流信号を出力することで、従来から知られるレゾルバにおいて得られるものと同様な2つの出力交流信号(サイン出力とコサイン出力)を得ることができる。従って、当該一実施形態に係る誘導型直線位置検出装置において、前記第1の出力交流信号と前記第2の出力交流信号の振幅値に相当するサイン関数とコサイン関数の位相値を検出する位相検出回路を利用することができる。このような位相検出回路としては、従来からレゾルバ用の位相検出回路として利用されているR−D(レゾルバ−ディジタル)コンバータを使用することができるし、その他の方式の位相検出回路を用いることもできるため、温度変化等によって1次コイル部の1次巻線及び2次コイル部の2次巻線のインピーダンス変化により、2次コイル部に生じる出力交流信号における電気的位相ずれに誤差が生じるという不都合を除去できる。なお、位相検出回路はディジタル回路で構成してもよいし、アナログ回路で構成してもよい。   Further, according to one embodiment of the present invention, four secondary windings are provided in the secondary coil section, and the first and second primary windings are respectively provided in the four secondary windings. The amplitude function of the output AC signal obtained by synthesizing the induction signal based on each winding is made to correspond to the sine function, cosine function, minus sine function, and minus cosine function, respectively, and the output AC of the sine function and the minus sine function. A first output AC signal having a sine function amplitude function is output by differentially synthesizing the signals, and an output AC signal of the cosine function and the minus cosine function is differentially synthesized to obtain the amplitude of the cosine function. By outputting a second output AC signal having a function, two output AC signals (sine output and cosine output) similar to those obtained in a conventional resolver are obtained. ) Can be obtained. Therefore, in the inductive linear position detection device according to the one embodiment, phase detection for detecting the phase values of the sine function and the cosine function corresponding to the amplitude values of the first output AC signal and the second output AC signal. A circuit can be used. As such a phase detection circuit, an RD (resolver-digital) converter that has been conventionally used as a phase detection circuit for a resolver can be used, or a phase detection circuit of another type can be used. Therefore, an error occurs in the electrical phase shift in the output AC signal generated in the secondary coil part due to the impedance change of the primary winding of the primary coil part and the secondary winding of the secondary coil part due to temperature change or the like. Inconvenience can be eliminated. The phase detection circuit may be configured with a digital circuit or an analog circuit.

以下、添付図面を参照して、この発明の実施形態の一例を詳細に説明する。
図1は、この実施例に係る誘導型直線位置検出装置の構成を説明するための図である。誘導型直線位置検出装置は、1次コイル部10と2次コイル部20とを含んで構成されており、図1においては1次コイル部10と2次コイル部20の回路構成が示されている。2次コイル部20は、検出対象たる機械系(図示せず)に連結され、該機械系の直線位置の変化に連動して、直線的且つ往復的に変化可能である。これに対して、1次コイル部10の配置は適宜固定される。かくして、2次コイル部20は、検出対象たる機械系の直線変位に連動して、1次コイル部10に対して相対的に直線変位する。勿論、この逆に、1次コイル部10を検出対象たる機械系に連動して変位させ、2次コイル部20を固定する構成でもよい。要するに、この直線位置検出装置においては、1次コイル部10に対する2次コイル部20の相対的な直線位置が検出できさえすればよいのである。なお、検出対象となる直線変位の方向は、図1において、符号Xを付与した両矢印で示す。
Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of the inductive linear position detection apparatus according to this embodiment. The inductive linear position detection device includes a primary coil unit 10 and a secondary coil unit 20, and FIG. 1 shows a circuit configuration of the primary coil unit 10 and the secondary coil unit 20. Yes. The secondary coil unit 20 is connected to a mechanical system (not shown) to be detected, and can change linearly and reciprocally in conjunction with a change in the linear position of the mechanical system. On the other hand, arrangement | positioning of the primary coil part 10 is fixed suitably. Thus, the secondary coil unit 20 is linearly displaced relative to the primary coil unit 10 in conjunction with the linear displacement of the mechanical system to be detected. Of course, conversely, the primary coil unit 10 may be displaced in conjunction with the mechanical system to be detected, and the secondary coil unit 20 may be fixed. In short, in this linear position detection device, it is only necessary to detect the relative linear position of the secondary coil unit 20 with respect to the primary coil unit 10. In addition, the direction of the linear displacement to be detected is indicated by a double-headed arrow given a symbol X in FIG.

1次コイル部10は、所定の交流信号によって互いに逆相励磁される第1の1次巻線11及び第2の1次巻線12を複数具備してなり、該複数の第1の1次巻線11及び第2の1次巻線12は、図1において矢印Xで示す検出対象の直線変位方向に沿って適宜の幅の等間隔で交互に配置される。図1に示す例では、1次コイル部10において、3つの第1の1次巻線11と3つの第2の1次巻線12を具備する構成例が示されている。第1及び第2の1次巻線11,12の各々は、鉄心13に巻回された導線によって構成され、各1次巻線11,12の物理的及び電気的特性(巻き数、巻き方向など)は各々同等とする。なお、図示のように、複数の第1及び第2の1次巻線11,12が共通の鉄心13に巻回される構成に限らず、個々の第1及び第2の1次巻線11,12がそれぞれ個別の鉄心13に巻回されてもよいし、或いは、適宜の複数の第1及び第2の1次巻線(例えば1組の第1及び第2の1次巻線)11,12毎に1つの鉄心13に巻回される構成であってもよい。   The primary coil unit 10 includes a plurality of first primary windings 11 and second primary windings 12 that are excited in opposite phases by a predetermined AC signal, and the plurality of first primary windings. The windings 11 and the second primary windings 12 are alternately arranged at equal intervals of appropriate width along the linear displacement direction of the detection target indicated by the arrow X in FIG. In the example illustrated in FIG. 1, a configuration example in which the primary coil unit 10 includes three first primary windings 11 and three second primary windings 12 is illustrated. Each of the first and second primary windings 11 and 12 is constituted by a conductive wire wound around an iron core 13, and physical and electrical characteristics (number of turns, winding direction) of each primary winding 11 and 12. Etc.) shall be the same. As shown in the figure, the first and second primary windings 11 are not limited to a configuration in which the plurality of first and second primary windings 11 and 12 are wound around the common iron core 13. , 12 may be wound around individual iron cores 13 or a plurality of appropriate first and second primary windings (for example, a set of first and second primary windings) 11. , 12 may be wound around one iron core 13.

この実施例においては、第1の1次巻線11と第2の1次巻線12は、それぞれ別の交流電源から発生される互いに逆相の交流信号により、互いに逆相励磁されるものとする。例えば、第1の1次巻線11はサイン関数の振幅特性(図において「S」で示す)の交流信号「sinωt」により励磁され、また、第2の1次巻線12は該第1の1次巻線11を励磁する交流信号「sinωt」に対して逆相であるマイナスサイン関数の振幅特性(図1において「/S(Sバー)」で示す)の交流信号「−sinωt」で励磁される。なお、本明細書中では、図1において位相の反転を示すバー記号を、表記の都合上「/」によって代用する。かくして、1次コイル部10においては、サイン相の交流信号で励磁される第1の1次巻線11と、マイナスサイン相の交流信号で励磁される第2の1次巻線12とが、検出対象の直線変位方向Xに沿って交互に配列されることになる。   In this embodiment, the first primary winding 11 and the second primary winding 12 are excited in opposite phases by AC signals having opposite phases generated from different AC power sources. To do. For example, the first primary winding 11 is excited by an alternating current signal “sin ωt” having an amplitude characteristic of a sine function (indicated by “S” in the figure), and the second primary winding 12 is Excitation with AC signal “−sinωt” of the amplitude characteristic (indicated by “/ S (S bar)” in FIG. 1) of the negative sine function that is in reverse phase to AC signal “sinωt” that excites primary winding 11 Is done. In this specification, the bar symbol indicating phase inversion in FIG. 1 is substituted by “/” for convenience of description. Thus, in the primary coil unit 10, the first primary winding 11 excited by a sine-phase AC signal and the second primary winding 12 excited by a negative sine-phase AC signal include: They are alternately arranged along the linear displacement direction X of the detection target.

2次コイル部20は鉄心21に巻回された1つの2次巻線22を具え、2次巻線22は1次コイル部10の第1及び第2の1次巻線11,12の配列の1ピッチよりも小さいサイズからなる。2次コイル部20は、1次コイル部10に対して適宜の空隙を開けて近接して配置されており、該1次コイル部10との間の空隙が直線変位方向Xに沿って一定距離を保つよう適切に位置決めされている。1次コイル部10の第1及び第2の1次巻線11,12をそれぞれ交流信号「sinωt」と交流信号「−sinωt」により励磁すると、該第1及び第2の1次巻線11,12に生じた磁束変化に応じた相互誘導により、2次コイル部20においては交流電圧(誘導出力交流信号)が誘起される。図1に示す2次コイル部20と1次コイル部10の第1及び第2の1次巻線11,12との配置関係から理解される通り、2次コイル部20には、1次コイル部10の第1及び第2の1次巻線11,12の各々に生じた磁束の一部がそれぞれ鎖交するので、2次コイル部20において生じる誘導出力交流信号は、該第1及び第2の1次巻線11,12の各々に基づき誘起される交流電圧(誘導信号)を合成したものとなる。1次コイル部10の第1及び第2の1次巻線11,12が2次コイル部20に対して及ぼす磁気的影響は、第1及び第2の1次巻線11,12に対する2次コイル部20の近接量、つまり、第1及び第2の1次巻線11,12と2次コイル部20の相互位置に応じて異なる。従って、以下に詳しく説明する通り、2次コイル部20に誘導される誘導出力交流信号は、該2次コイル部20の1次コイル部10に対する相対的な位置に応じた振幅変動を持つ信号になる。   The secondary coil unit 20 includes one secondary winding 22 wound around the iron core 21, and the secondary winding 22 is an arrangement of the first and second primary windings 11 and 12 of the primary coil unit 10. The size is smaller than 1 pitch. The secondary coil part 20 is arranged close to the primary coil part 10 with an appropriate gap, and the gap between the secondary coil part 10 and the primary coil part 10 is a constant distance along the linear displacement direction X. Properly positioned to keep When the first and second primary windings 11 and 12 of the primary coil unit 10 are excited by the AC signal “sin ωt” and the AC signal “−sin ωt”, respectively, the first and second primary windings 11, An alternating voltage (inductive output alternating signal) is induced in the secondary coil unit 20 by mutual induction according to the change in magnetic flux generated in the magnetic flux 12. As understood from the arrangement relationship between the secondary coil unit 20 shown in FIG. 1 and the first and second primary windings 11 and 12 of the primary coil unit 10, the secondary coil unit 20 includes a primary coil. Since part of the magnetic flux generated in each of the first and second primary windings 11 and 12 of the unit 10 is interlinked, the induction output AC signal generated in the secondary coil unit 20 is the first and second The AC voltage (induction signal) induced based on each of the two primary windings 11 and 12 is synthesized. The magnetic influence of the first and second primary windings 11 and 12 of the primary coil unit 10 on the secondary coil unit 20 is secondary to the first and second primary windings 11 and 12. It differs depending on the proximity amount of the coil part 20, that is, the mutual position of the first and second primary windings 11, 12 and the secondary coil part 20. Therefore, as described in detail below, the induction output AC signal induced in the secondary coil unit 20 is a signal having an amplitude variation according to the relative position of the secondary coil unit 20 with respect to the primary coil unit 10. Become.

2次コイル部20が第1の1次巻線11と第2の1次巻線12の中央に対応する位置(図1においてx0又はx2又はx4で示す位置)にあれば、第1の1次巻線11と2次コイル部20の間及び第2の1次巻線12と2次コイル部20の間のそれぞれの相互インダクタンスは等しくなるので、第1の1次巻線11に基づき2次コイル部20に誘起される誘導信号と、第2の1次巻線12に基づき2次コイル部20に誘起される誘導信号の大きさは相等しい。すなわち、2次コイル部20に生じる誘導出力交流信号は、第1及び第2の1次巻線11,12の双方からの磁気的影響を等しく被る。   If the secondary coil portion 20 is at a position corresponding to the center of the first primary winding 11 and the second primary winding 12 (position indicated by x0, x2, or x4 in FIG. 1), the first 1 The mutual inductances between the secondary winding 11 and the secondary coil unit 20 and between the second primary winding 12 and the secondary coil unit 20 are equal to each other. The magnitudes of the induction signal induced in the secondary coil unit 20 and the induction signal induced in the secondary coil unit 20 based on the second primary winding 12 are the same. That is, the induction output AC signal generated in the secondary coil unit 20 is equally affected by the magnetic influence from both the first and second primary windings 11 and 12.

また、2次コイル部20が、第1の1次巻線11に全面的に対向して最も近接量が大きくなり、第2の1次巻線12から最も離れる位置(図1においてx1で示す位置)にあれば、第1の1次巻線11と2次コイル部20の間の相互インダクタンスは極大となり、他方、第2の1次巻線12と2次コイル部20の間の相互インダクタンスは極小となるので、第1の1次巻線11に基づき2次コイル部20に誘起される誘導信号は極大値となり、第2の1次巻線12に基づき2次コイル部20に誘起される誘導信号は極小値となる。すなわち、位置x1において、2次コイル部20に生じる誘導出力交流信号は、第1の1次巻線11からの磁気的影響が最大、また、第2の1次巻線12からの磁気的影響が最小となる。   Further, the position where the secondary coil portion 20 is entirely opposed to the first primary winding 11 and has the largest amount of proximity, and the furthest away from the second primary winding 12 (indicated by x1 in FIG. 1). Position), the mutual inductance between the first primary winding 11 and the secondary coil portion 20 is maximized, while the mutual inductance between the second primary winding 12 and the secondary coil portion 20 is maximum. Therefore, the induction signal induced in the secondary coil unit 20 based on the first primary winding 11 has a maximum value, and is induced in the secondary coil unit 20 based on the second primary winding 12. The induced signal is a local minimum. That is, the induction output AC signal generated in the secondary coil unit 20 at the position x1 has the maximum magnetic influence from the first primary winding 11 and the magnetic influence from the second primary winding 12. Is minimized.

また、2次コイル部20が、第2の1次巻線12に全面的に対向して最も近接量が大きくなり、第1の1次巻線11から最も離れる位置(図1においてx3で示す位置)にあれば、第2の1次巻線12と2次コイル部20の間の相互インダクタンスは極大となり、他方、第1の1次巻線11と2次コイル部20の間の相互インダクタンスは極小となるので、第2の1次巻線12に基づき2次コイル部20に誘起される誘導信号は極大値となり、第1の1次巻線11に基づき2次コイル部20に誘起される誘導信号は極小値となる。すなわち、位置x3において、2次コイル部20に生じる誘導出力交流信号は、第2の1次巻線12からの磁気的影響が最大、また、第1の1次巻線11からの磁気的影響が最小となる。   Further, the position where the secondary coil portion 20 is entirely opposed to the second primary winding 12 and has the largest amount of proximity, and the most distant from the first primary winding 11 (indicated by x3 in FIG. 1). Position), the mutual inductance between the second primary winding 12 and the secondary coil portion 20 is maximized, while the mutual inductance between the first primary winding 11 and the secondary coil portion 20 is maximum. Therefore, the induction signal induced in the secondary coil unit 20 based on the second primary winding 12 has a maximum value, and is induced in the secondary coil unit 20 based on the first primary winding 11. The induced signal is a local minimum. That is, the induction output AC signal generated in the secondary coil unit 20 at the position x3 has the maximum magnetic influence from the second primary winding 12, and the magnetic influence from the first primary winding 11. Is minimized.

上記2次コイル部20の1次コイル部10に対する相対位置の変化(x0〜x4の間での位置変化)に応じた第1の1次巻線11と2次コイル部20との間の相互インダクタンスの変化特性をグラフで示すと、図2(a)のようになる。すなわち、第1の1次巻線11と2次コイル部20との間のインダクタンス変化は、2次コイル部20の直線位置の変化(x0〜x4の間の位置変化)に対して、位置x1にて極大値、位置x3にて極小値となり、第1の1次巻線11と第2の1次巻線12の中間位置x0,x2及びx4にて該極大値と該極小値の中間値となる振幅関数特性を示す。この第1の1次巻線11と2次コイル部20との間の相互インダクタンス変化特性は、便宜上サイン関数「sinθ」と表現することができる。なお、角度変数θは2次コイル部20の1次コイル部10に対する相対位置に相関する。   The mutual relationship between the first primary winding 11 and the secondary coil unit 20 according to the change in the relative position of the secondary coil unit 20 with respect to the primary coil unit 10 (position change between x0 to x4). The change characteristic of the inductance is shown in a graph as shown in FIG. That is, the inductance change between the first primary winding 11 and the secondary coil unit 20 is the position x1 with respect to the change in the linear position of the secondary coil unit 20 (position change between x0 to x4). The local maximum value at position x3, the local minimum value at position x3, and the intermediate value between the local maximum value and the local minimum value at intermediate positions x0, x2 and x4 between the first primary winding 11 and the second primary winding 12. The amplitude function characteristic is as follows. The mutual inductance change characteristic between the first primary winding 11 and the secondary coil unit 20 can be expressed as a sine function “sin θ” for convenience. The angle variable θ correlates with the relative position of the secondary coil unit 20 with respect to the primary coil unit 10.

また、2次コイル部20の1次コイル部10に対する相対位置の変化(x0〜x4の間の位置変化)に対する第2の1次巻線12と2次コイル部20との間のインダクタンスの変化特性をグラフで示すと、図2(b)のようになる。すなわち、第2の1次巻線12と2次コイル部20との間の相互インダクタンス変化は、2次コイル部20の直線位置の変化(x0〜x4の間の位置変化)に対して、位置x1にて極大値、位置x3にて極小値となり、第1の1次巻線11と第2の1次巻線12の中間位置x0,x2及びx4にて該最大値と該最小値の中間値となる振幅関数特性を示す。この第2の1次巻線12と2次コイル部20との間のインダクタンスの変化特性は、前記第1の1次巻線11と2次コイル部20との間のインダクタンスの変化特性sinθに対して逆相のマイナスサイン関数「−sinθ」と表現することができる。   In addition, a change in inductance between the second primary winding 12 and the secondary coil unit 20 with respect to a change in the relative position of the secondary coil unit 20 with respect to the primary coil unit 10 (position change between x0 to x4). The characteristics are shown in a graph as shown in FIG. That is, the mutual inductance change between the second primary winding 12 and the secondary coil unit 20 is a position relative to the change in the linear position of the secondary coil unit 20 (position change between x0 to x4). The maximum value is at x1, the minimum value at position x3, and the intermediate value between the maximum value and the minimum value at intermediate positions x0, x2, and x4 between the first primary winding 11 and the second primary winding 12. This shows the amplitude function characteristic. The inductance change characteristic between the second primary winding 12 and the secondary coil unit 20 is the inductance change characteristic sinθ between the first primary winding 11 and the secondary coil unit 20. On the other hand, it can be expressed as a negative sine function “−sin θ” having a reverse phase.

すなわち、1組の第1の1次巻線11と第2の1次巻線12は、2次コイル部20の1次コイル部10に対する相対位置に関してプッシュプル特性で変化するインダクタンス特性を提供する1つの対を成すということができる。なお、第1又は第2の1次巻線11,12と2次コイル部20との間のインダクタンス変化特性は、必ずしも、正確なサイン関数又はマイナスサイン関数となる必要はなく、略サイン関数又は略マイナスサイン関数に近い傾向を示すもの、要するに、2次コイル部20の1次コイル部10に対する相対位置に関して互いに逆相の(プッシュプル特性の)周期的関数でさえあればよい。理想的な周期的関数特性が得られるよう、第1及び第2の1次巻線11,12の配列の1ピッチに対する2次巻線22の相対的サイズを適切に設定するとよい。   That is, the set of the first primary winding 11 and the second primary winding 12 provide an inductance characteristic that changes in a push-pull characteristic with respect to the relative position of the secondary coil part 20 to the primary coil part 10. It can be said that one pair is formed. Note that the inductance change characteristic between the first or second primary windings 11 and 12 and the secondary coil unit 20 does not necessarily have to be an accurate sine function or a minus sine function. What has a tendency close to a substantially negative sine function, in short, may be a periodic function having a reverse phase (push-pull characteristic) with respect to the relative position of the secondary coil unit 20 to the primary coil unit 10. The relative size of the secondary winding 22 may be appropriately set with respect to one pitch of the arrangement of the first and second primary windings 11 and 12 so that an ideal periodic function characteristic can be obtained.

先に述べた通り、第1の1次巻線11はサイン相の交流信号「sinωt」により励磁されているので、2次コイル部20の1次コイル部10に対する相対位置の変化に応じて、第1の1次巻線11からの磁気的影響に基づき該2次コイル部20に誘導される誘導信号Aは「sinθ*sinωt」と表現することができる。また、第2の1次巻線12はマイナスサイン相の交流信号「−sinωt」により励磁されているので、2次コイル部20の1次コイル部10に対する相対位置の変化に応じて、第2の1次巻線12に基づき2次コイル部20に誘導される誘導信号Bは「−sinθ*−sinωt」と表現することができる。なお、本明細書において記号「*」は乗算を示す。   As described above, since the first primary winding 11 is excited by the AC signal “sinωt” of the sine phase, according to the change in the relative position of the secondary coil unit 20 with respect to the primary coil unit 10, The induction signal A induced in the secondary coil unit 20 based on the magnetic influence from the first primary winding 11 can be expressed as “sin θ * sin ωt”. Further, since the second primary winding 12 is excited by the negative sine-phase AC signal “−sin ωt”, the second primary winding 12 is changed in accordance with the change in the relative position of the secondary coil unit 20 with respect to the primary coil unit 10. The induction signal B that is induced in the secondary coil unit 20 based on the primary winding 12 can be expressed as “−sin θ * −sin ωt”. In this specification, the symbol “*” indicates multiplication.

2次コイル部20の1次コイル部10に対する相対位置の変化に応じて2次コイル部20に誘導される誘導出力交流信号は、前記第1の1次巻線11からの磁気的影響に基づき2次コイル部20に誘導される誘導信号Aと前記第2の1次巻線12に基づき2次コイル部20に誘導される誘導信号Bとを合成した信号である。従って、2次コイル部20の1次コイル部10に対する相対位置の変化に応じて2次コイル部20に誘導される誘導出力交流信号は下記式(1)により等価的に表すことができる。
A+B=(sinθ*sinωt)+{(−sinθ)*(−sinωt)}
=sinθsinωt+sinθsinωt
=2sinθsinωt・・・式(1)
なお、角度変数θは、前述の通り、2次コイル部20の1次コイル部10に対する相対位置に相関する。また、以下において表現簡略化のため式(1)における係数2を省略する。
The induction output AC signal induced in the secondary coil unit 20 in accordance with the change in the relative position of the secondary coil unit 20 to the primary coil unit 10 is based on the magnetic influence from the first primary winding 11. This is a signal obtained by synthesizing the induction signal A induced in the secondary coil unit 20 and the induction signal B induced in the secondary coil unit 20 based on the second primary winding 12. Therefore, the induction output AC signal induced in the secondary coil unit 20 in accordance with the change in the relative position of the secondary coil unit 20 with respect to the primary coil unit 10 can be equivalently expressed by the following equation (1).
A + B = (sin θ * sin ωt) + {(− sin θ) * (− sin ωt)}
= Sinθsinωt + sinθsinωt
= 2sin θ sin ωt (1)
The angle variable θ correlates with the relative position of the secondary coil unit 20 with respect to the primary coil unit 10 as described above. In the following, for simplicity of expression, the coefficient 2 in the equation (1) is omitted.

2次コイル部20に誘導される誘導出力交流信号「sinθsinωt」は、1次コイル部10における1組の第1及び第2の1次巻線11,12の配列の1ピッチpに相当する直線変位量を1サイクルとして周期的に変化する振幅関数特性を示す。かくして、この実施例に係る誘導直線位置検出装置によれば、2次コイル部20に誘導される誘導出力交流信号「sinθsinωt」として、該2次コイル部20の1次コイル部10(第1及び第2の1次巻線11,12)に対する相対位置に応じた振幅変動を持つ信号を得ることができる。また、誘導出力交流信号「sinθsinωt」は、1次コイル部10における1組の第1及び第2の1次巻線11,12の配列の1ピッチpを1サイクルとして周期的に変化する出力交流信号となるので、該1組の第1及び第2の1次巻線11,12の配列の1ピッチpの直線変位を360度の位相角範囲の変化に換算した高分解能で精度の高い位置検出を行なうことができるようになる。   The induction output AC signal “sin θ sin ωt” induced in the secondary coil unit 20 is a straight line corresponding to one pitch p of the arrangement of the first and second primary windings 11 and 12 in the primary coil unit 10. An amplitude function characteristic that changes periodically with a displacement amount as one cycle is shown. Thus, according to the induction linear position detection device according to this embodiment, the primary coil portion 10 (first and second coils) of the secondary coil portion 20 is used as the induction output AC signal “sin θ sin ωt” induced in the secondary coil portion 20. A signal having an amplitude variation corresponding to the relative position with respect to the second primary winding 11, 12) can be obtained. Further, the inductive output AC signal “sin θ sin ωt” is an output AC that periodically changes with one pitch p of the arrangement of the first and second primary windings 11 and 12 in the primary coil unit 10 as one cycle. Since it becomes a signal, a high-resolution and high-precision position in which the linear displacement of 1 pitch p of the array of the first and second primary windings 11 and 12 is converted into a change in the phase angle range of 360 degrees. Detection can be performed.

誘導出力交流信号「sinθsinωt」はサイン関数特性の振幅係数つまり振幅レベル(sinθ)を持っているので、このような信号に対して適用可能な公知の位置データ変換方式を適用して、2次コイル部20の1次コイル部10に対する相対位置を示す位置データを得ることができる。すなわち、2次コイル部20から出力された誘導出力交流信号「sinθsinωt」を外部の利用装置(例えばマイクロコンピュータ)で受け取って、当該利用装置側に実装された任意の位置データ変換方式に従って位置データを得ることができる。図3は、図1に示す直線位置検出装置において適用可能な位置データ変換方式の一例として、電圧整流方式により誘導出力交流信号「sinθsinωt」に基づく位置データを得るための概略構成を示すブロック図である。図3において、2次コイル部20から出力された誘導出力交流信号sinθsinωtを整流部30で整流することで、当該誘導出力交流信号sinθsinωtから交流成分を除去し、その振幅レベルsinθを示す直流電圧を出力するようにしている。これにより、2次コイル部20の変位に応じた振幅レベルを示す直流電圧出力(sinθ)を、位置検出データとして利用することができる。   Since the induction output AC signal “sin θ sin ωt” has an amplitude coefficient of the sine function characteristic, that is, an amplitude level (sin θ), a known position data conversion method applicable to such a signal is applied to the secondary coil. Position data indicating the relative position of the unit 20 with respect to the primary coil unit 10 can be obtained. That is, the inductive output AC signal “sin θ sin ωt” output from the secondary coil unit 20 is received by an external utilization device (for example, a microcomputer), and the position data is converted according to an arbitrary position data conversion method mounted on the utilization device side. Obtainable. FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration for obtaining position data based on the inductive output AC signal “sin θ sin ωt” by the voltage rectification method as an example of the position data conversion method applicable in the linear position detection device shown in FIG. is there. In FIG. 3, the rectification unit 30 rectifies the induction output AC signal sinθsinωt output from the secondary coil unit 20, thereby removing the AC component from the induction output AC signal sinθsinωt, and generating a DC voltage indicating the amplitude level sinθ. I am trying to output. Thereby, the DC voltage output (sin θ) indicating the amplitude level according to the displacement of the secondary coil unit 20 can be used as position detection data.

ここで、温度ドリフト特性の補償について説明する。この実施例に係る直線位置検出装置おいて、2次コイル部20に誘導される誘導出力交流信号は、第1の1次巻線11からの磁気的影響に基づき2次コイル部20に誘導される誘導信号Aと第2の1次巻線12に基づき2次コイル部20に誘導される誘導信号Bとを合成してなる信号「sinθsinωt」である。前述の通り、1組の第1の1次巻線11と第2の1次巻線12は2次コイル部20の相対位置に関してプッシュプル特性で変化するインダクタンス特性を提供する1つの対を成すため、誘導信号Aと誘導信号Bは互いにプッシュプル変化するものとなる。従って、誘導信号Aと誘導信号Bとを合成した誘導出力交流信号「sinθsinωt」においては、コイルの温度ドリフト誤差が補償される。従って、この実施例に係る直線位置検出装置によれば、温度ドリフトによるコイルインピーダンス変化の影響を受けない正確な位置検出を行なうことができる。   Here, compensation for temperature drift characteristics will be described. In the linear position detection apparatus according to this embodiment, the induction output AC signal induced in the secondary coil unit 20 is induced in the secondary coil unit 20 based on the magnetic influence from the first primary winding 11. Is a signal “sin θ sin ωt” obtained by combining the induction signal A and the induction signal B induced in the secondary coil unit 20 based on the second primary winding 12. As described above, the pair of the first primary winding 11 and the second primary winding 12 form a pair that provides an inductance characteristic that varies in a push-pull characteristic with respect to the relative position of the secondary coil unit 20. For this reason, the induction signal A and the induction signal B undergo a push-pull change. Therefore, in the induction output AC signal “sin θ sin ωt” obtained by combining the induction signal A and the induction signal B, the temperature drift error of the coil is compensated. Therefore, according to the linear position detection apparatus according to this embodiment, accurate position detection can be performed without being affected by changes in coil impedance due to temperature drift.

図4は、この発明に係る直線位置検出装置の別の実施例を説明するための図である。上記図1に示す直線位置検出装置においては、2次コイル部20は1つの2次巻線22のみを具える構成であった。これに対して、図4に示す直線位置検出装置においては、2次コイル部40には、4つの検出用の2次巻線41、42、43及び44が具備されている。なお、前記図1を参照して説明した構成要素については同じ符号を付与し、その説明を省略する。2次巻線41〜44は、1次コイル部10における1組の第1及び第2の1次巻線11,12の配列の1ピッチpの範囲内において所定の間隔で配置され、2次巻線41〜44に生じる誘導出力交流信号の振幅関数が所望の特性を示すように設定される。   FIG. 4 is a view for explaining another embodiment of the linear position detecting apparatus according to the present invention. In the linear position detection apparatus shown in FIG. 1, the secondary coil unit 20 has a configuration including only one secondary winding 22. On the other hand, in the linear position detection apparatus shown in FIG. 4, the secondary coil unit 40 includes four secondary windings 41, 42, 43 and 44 for detection. In addition, the same code | symbol is provided about the component demonstrated with reference to the said FIG. 1, and the description is abbreviate | omitted. The secondary windings 41 to 44 are arranged at a predetermined interval within a range of 1 pitch p of the arrangement of the pair of first and second primary windings 11 and 12 in the primary coil unit 10. The amplitude function of the induction output AC signal generated in the windings 41 to 44 is set so as to exhibit desired characteristics.

例えば、各2次巻線41〜44に生じる誘導出力交流信号の振幅関数が、サイン関数、マイナスサイン関数、コサイン関数及びマイナスコサイン関数にそれぞれ相当するよう設定することができる。この場合、図4において、第1及び第2の1次巻線11,12の配列の1ピッチpの範囲を4分割して、p/4ずつずれた各分割位置に2次巻線41〜44を配置する。これにより、各2次巻線41〜44に生じる誘導出力交流信号の振幅関数が、サイン関数(図において「S」を付記した2次巻線41)、コサイン関数(図において「C」を付記した2次巻線42)、マイナスサイン関数(図において「/S」を付記した2次巻線43)、及び、マイナスコサイン関数(図において「/C」を付記した2次巻線44)にそれぞれ相当するよう設定することができる。また、図4に示す通り、検出用コイル部40において、サイン関数に相当する2次巻線41とマイナスサイン関数に相当する2次巻線43とは差動接続されており、また、コサイン関数に相当する2次巻線42とマイナスコサイン関数に相当する2次巻線44とが差動接続されている。   For example, the amplitude function of the induction output AC signal generated in each of the secondary windings 41 to 44 can be set to correspond to a sine function, a minus sine function, a cosine function, and a minus cosine function, respectively. In this case, in FIG. 4, the range of 1 pitch p of the arrangement of the first and second primary windings 11 and 12 is divided into four, and the secondary windings 41 to 41 are arranged at the divided positions shifted by p / 4. 44 is arranged. As a result, the amplitude function of the induction output AC signal generated in each of the secondary windings 41 to 44 includes a sine function (secondary winding 41 with “S” added in the figure) and a cosine function (“C” in the figure added). Secondary winding 42), minus sine function (secondary winding 43 with "/ S" in the figure), and minus cosine function (secondary winding 44 with "/ C" in the figure). Each can be set to correspond. Further, as shown in FIG. 4, in the detection coil section 40, the secondary winding 41 corresponding to the sine function and the secondary winding 43 corresponding to the minus sine function are differentially connected, and the cosine function And a secondary winding 44 corresponding to a minus cosine function are differentially connected.

各2次巻線41〜44においては、上記図1において説明したものと同様に、2次コイル部40の1次コイル部10に対する相対位置(検出対象の直線位置)に応じて、1次コイル部10の第1の1次巻線11及び第2の1次巻線12の各々に基づく誘導信号を合成した誘導出力交流信号が生じる。1次コイル部10において1組の第1の1次巻線11と第2の1次巻線12はそれぞれ逆相励磁されるため、2次コイル部20の1次コイル部10に対する相対位置に関してプッシュプル特性で変化するインダクタンス特性を各2次巻線41〜44に対して提供する1つの対を成す。従って、2次コイル部40の1次コイル部10に対する相対位置の変化(x0〜x4の間での位置変化)に対する1次コイル部10と2次コイル部20の各巻線41〜44との間の各インダクタンスの変化特性をそれぞれグラフで示すと下記図5(a)〜(d)のようになる。なお、図5(a)〜(d)の各図において、符号Sを付記する上側のグラフは第1の1次巻線11と各2次巻線41〜44の間のインダクタンス変化の特性を示し、符号/Sを付記する下側のグラフは第2の1次巻線12と各2次巻線41〜44の間のインダクタンス変化の特性を示す。   In each of the secondary windings 41 to 44, the primary coil according to the relative position (linear position of the detection target) of the secondary coil unit 40 with respect to the primary coil unit 10 as described in FIG. An induction output AC signal is generated by synthesizing the induction signals based on each of the first primary winding 11 and the second primary winding 12 of the unit 10. Since the first primary winding 11 and the second primary winding 12 in the primary coil unit 10 are excited in opposite phases, the relative position of the secondary coil unit 20 with respect to the primary coil unit 10 is determined. One pair is provided for each of the secondary windings 41 to 44 to provide an inductance characteristic that varies with a push-pull characteristic. Therefore, between the primary coil part 10 and each coil | winding 41-44 of the secondary coil part 20 with respect to the change of the relative position with respect to the primary coil part 10 of the secondary coil part 40 (position change between x0-x4). The change characteristics of the respective inductances are shown in graphs as shown in FIGS. 5 (a) to 5 (d). In each of FIGS. 5A to 5D, the upper graph with the symbol S indicates the characteristics of the inductance change between the first primary winding 11 and the secondary windings 41 to 44. The lower graph shown with the symbol / S indicates the characteristic of the inductance change between the second primary winding 12 and each of the secondary windings 41 to 44.

図5(a)において、2次コイル部40の1次コイル部10に対する相対位置の変化(x0〜x4の間の位置変化)に対して、第1の1次巻線11と2次巻線41との間のインダクタンス変化は、位置x1にて極大値、位置x3にて極小値となり、第1の1次巻線11と第2の1次巻線12の中間位置x0,x2及びx4にて該極大値と該極小値の中間値となる振幅関数特性を示す。このインピーダンス変化特性を便宜上サイン関数「sinθ」と表現する。なお、角度変数θは2次コイル部40の1次コイル部10に対する相対位置に相関する。また、第2の1次巻線12と2次巻線41の間のインダクタンスの変化特性は、位置x1にて極小値、位置x3にて極大値となり、位置x0,x2及びx4にて中間値となる振幅関数特性を示す。これは、前記第1の1次巻線11と2次巻線41との間のインダクタンスの変化特性sinθに対して逆相のマイナスサイン関数「−sinθ」と表現することができる。   In FIG. 5A, the first primary winding 11 and the secondary winding with respect to the change in the relative position of the secondary coil part 40 to the primary coil part 10 (position change between x0 to x4). 41, the inductance change between the first primary winding 11 and the second primary winding 12 becomes the maximum value at the position x1 and the minimum value at the position x3. The amplitude function characteristic that is an intermediate value between the maximum value and the minimum value is shown. This impedance change characteristic is expressed as a sine function “sin θ” for convenience. The angle variable θ correlates with the relative position of the secondary coil unit 40 with respect to the primary coil unit 10. Further, the change characteristic of the inductance between the second primary winding 12 and the secondary winding 41 has a minimum value at the position x1, a maximum value at the position x3, and an intermediate value at the positions x0, x2, and x4. The amplitude function characteristic is as follows. This can be expressed as a negative sine function “−sin θ” having a phase opposite to the inductance change characteristic sin θ between the first primary winding 11 and the secondary winding 41.

また、図5(b)において、2次コイル部40の1次コイル部10に対する相対位置の変化(x0〜x4の間の位置変化)に対して、第1の1次巻線11と2次巻線42との間のインダクタンス変化は、位置x0及び位置x4にて極大値、位置x2にて極小値となり、位置x1及びx3にて中間値となる振幅関数特性を示す。このインピーダンス変化特性は、前記図5(a)のサイン関数sinθに対してコサイン関数「cosθ」と表現することができる。また、第2の1次巻線12と2次巻線42の間のインダクタンスの変化特性は、位置x2にて極大値、位置x0及びx4にて極小値となり、位置x1及びx3にて中間値となる振幅関数特性を示す。これは、前記第1の1次巻線11と2次巻線42との間のインダクタンス変化特性cosθに対して逆相のマイナスコサイン関数「−cosθ」と表現することができる。   Further, in FIG. 5B, the first primary winding 11 and the secondary coil with respect to the change in the relative position of the secondary coil part 40 with respect to the primary coil part 10 (position change between x0 to x4). The inductance change between the windings 42 has an amplitude function characteristic that takes a maximum value at the position x0 and the position x4, a minimum value at the position x2, and an intermediate value at the positions x1 and x3. This impedance change characteristic can be expressed as a cosine function “cos θ” with respect to the sine function sin θ in FIG. Further, the change characteristic of the inductance between the second primary winding 12 and the secondary winding 42 is a maximum value at the position x2, a minimum value at the positions x0 and x4, and an intermediate value at the positions x1 and x3. The amplitude function characteristic is as follows. This can be expressed as a negative cosine function “−cos θ” having a phase opposite to the inductance change characteristic cos θ between the first primary winding 11 and the secondary winding 42.

また、図5(c)において、2次コイル部40の1次コイル部10に対する相対位置の変化(x0〜x4の間の位置変化)に対して、第1の1次巻線11と2次巻線43との間のインダクタンス変化は、位置x1にて極小値、位置x3にて極大値となり、位置x0,x2及びx4にて中間値となる振幅関数特性を示す。このインピーダンス変化特性は前記図5(a)のサイン関数sinθに対して逆相の「−sinθ」と表現することができる。また、第2の1次巻線12と2次巻線43の間のインダクタンスの変化特性は、位置x1にて極大値、位置x3にて極小値となり、第1の1次巻線11と第2の1次巻線12の中央位置x0,x2及びx4にて中間値となる振幅関数特性を示しており、このインダクタンス変化特性はサイン関数「sinθ」と表現することができる。   Further, in FIG. 5C, the first primary winding 11 and the secondary coil with respect to the change in the relative position of the secondary coil part 40 to the primary coil part 10 (position change between x0 to x4). The inductance change between the windings 43 exhibits an amplitude function characteristic that has a minimum value at the position x1, a maximum value at the position x3, and an intermediate value at the positions x0, x2, and x4. This impedance change characteristic can be expressed as “−sin θ” having a phase opposite to that of the sine function sin θ in FIG. Further, the change characteristic of the inductance between the second primary winding 12 and the secondary winding 43 has a maximum value at the position x1 and a minimum value at the position x3. 2 shows an amplitude function characteristic having an intermediate value at the center positions x0, x2, and x4 of the primary winding 12, and this inductance change characteristic can be expressed as a sine function “sin θ”.

また、図5(d)において、2次コイル部40の1次コイル部10に対する相対位置の変化(x0〜x4の間の位置変化)に対して、第1の1次巻線11と2次巻線44との間のインダクタンス変化は、位置x2にて極大値、位置x0及びx4にて極小値となり、位置x1及びx3にて中間値となる振幅関数特性を示す。このインピーダンス変化特性は、前記図5(a)のサイン関数sinθに対してマイナスコサイン関数「−cosθ」と表現することができる。また、第2の1次巻線12と2次巻線42の間のインダクタンスの変化特性は、位置x2にて極小値、位置x0及びx4にて極大値となり、位置x1及びx3にて中間値となる振幅関数特性を示しており、このインピーダンス変化特性はコサイン関数「−cosθ」と表現することができる。   Further, in FIG. 5D, the first primary winding 11 and the secondary winding with respect to the change in the relative position of the secondary coil part 40 with respect to the primary coil part 10 (position change between x0 to x4). The inductance change between the windings 44 shows an amplitude function characteristic having a maximum value at the position x2, a minimum value at the positions x0 and x4, and an intermediate value at the positions x1 and x3. This impedance change characteristic can be expressed as a minus cosine function “−cos θ” with respect to the sine function sin θ in FIG. Further, the change characteristic of the inductance between the second primary winding 12 and the secondary winding 42 is a minimum value at the position x2, a maximum value at the positions x0 and x4, and an intermediate value at the positions x1 and x3. This impedance function characteristic can be expressed as a cosine function “−cos θ”.

2次コイル部40の1次コイル部10に対する相対位置の変化に応じて各2次巻線41〜44に誘導される各誘導出力交流信号は、第1の1次巻線11及び第2の1次巻線12の各々に基づく誘導信号を合成した信号である。
従って、2次コイル部40の1次コイル部10に対する相対位置の変化に応じて2次巻線41に誘導される誘導出力交流信号は、図5(a)に示す各インダクタンス変化特性から理解される通り、
(sinθ*sinωt)+{(−sinθ)*(−sinωt)}
=2sinθsinωt
というサイン相の関数により等価的に表すことができる。
また、2次コイル部40の1次コイル部10に対する相対位置の変化に応じて2次巻線42に誘導される誘導出力交流信号は、図5(b)に示す各インダクタンス変化特性から理解される通り、
(cosθ*sinωt)+{(−cosθ)*(−sinωt)}
=2cosθsinωt
というコサイン相の関数により等価的に表すことができる。
また、2次コイル部40の1次コイル部10に対する相対位置の変化に応じて2次巻線43に誘導される誘導出力交流信号は、図5(c)に示す各インダクタンス変化特性から理解される通り、
{(−sinθ)*(sinωt)}+{(sinθ)*(−sinωt)}
=−2sinθsinωt
というマイナスサイン相の関数により等価的に表すことができる。
また、2次コイル部40の1次コイル部10に対する相対位置の変化に応じて2次巻線44に誘導される誘導出力交流信号は、図5(d)に示す各インダクタンス変化特性から理解される通り、
{(−cosθ)*(sinωt)}+{(cosθ)*(−sinωt)}
=−2cosθsinωt
というマイナスコサイン相の関数により等価的に表すことができる。
The induction output AC signals induced in the secondary windings 41 to 44 in accordance with the change in the relative position of the secondary coil unit 40 to the primary coil unit 10 are the first primary winding 11 and the second This is a signal obtained by synthesizing an induction signal based on each of the primary windings 12.
Therefore, the induction output AC signal induced in the secondary winding 41 in accordance with the change in the relative position of the secondary coil unit 40 with respect to the primary coil unit 10 is understood from the inductance change characteristics shown in FIG. As you can see,
(Sin θ * sin ωt) + {(− sin θ) * (− sin ωt)}
= 2sinθsinωt
Can be represented equivalently by the function of the sine phase.
Further, the induction output AC signal induced in the secondary winding 42 in accordance with the change in the relative position of the secondary coil unit 40 to the primary coil unit 10 is understood from the inductance change characteristics shown in FIG. As you can see,
(Cos θ * sin ωt) + {(− cos θ) * (− sin ωt)}
= 2 cos θ sin ωt
It can be expressed equivalently by the function of cosine phase.
The induction output AC signal induced in the secondary winding 43 in accordance with the change in the relative position of the secondary coil unit 40 to the primary coil unit 10 is understood from the inductance change characteristics shown in FIG. As you can see,
{(−sin θ) * (sin ωt)} + {(sin θ) * (− sin ωt)}
= -2sinθsinωt
It can be expressed equivalently by the function of the minus sign phase.
The induction output AC signal induced in the secondary winding 44 in accordance with the change in the relative position of the secondary coil unit 40 to the primary coil unit 10 is understood from the inductance change characteristics shown in FIG. As you can see,
{(−cos θ) * (sin ωt)} + {(cos θ) * (− sin ωt)}
= -2 cos θ sin ωt
It can be expressed equivalently by the function of the minus cosine phase.

図4に示す通り、サイン関数に相当する2次巻線41とマイナスサイン関数に相当する2次巻線43とは差動接続されているので、2次巻線41の出力「2sinθsinωt」と2次巻線43の出力「−2sinθsinωt」とを差動的に合成することによりサイン関数の振幅関数を持つ第1の出力交流信号「4sinθsinωt」を得ることができる。また、コサイン関数に相当する2次巻線42とマイナスコサイン関数に相当する2次巻線44とは差動接続されているので、2次巻線42の出力「2cosθsinωt」と2次巻線44の出力「−2cosθsinωt」とを差動的に合成することによりサイン関数の振幅関数を持つ第2の出力交流信号「4cosθsinωt」を得ることができる。なお、以下では、表記簡略化のため第1及び第2の出力交流信号における係数「4」を省略する。   As shown in FIG. 4, since the secondary winding 41 corresponding to the sine function and the secondary winding 43 corresponding to the minus sine function are differentially connected, the outputs “2 sin θ sin ωt” and 2 of the secondary winding 41 A first output AC signal “4 sin θ sin ωt” having an amplitude function of a sine function can be obtained by differentially combining the output “−2 sin θ sin ωt” of the next winding 43. Further, since the secondary winding 42 corresponding to the cosine function and the secondary winding 44 corresponding to the minus cosine function are differentially connected, the output “2 cos θ sin ωt” of the secondary winding 42 and the secondary winding 44 are connected. The second output AC signal “4 cos θ sin ωt” having the amplitude function of the sine function can be obtained by differentially combining the output “−2 cos θ sin ωt”. In the following, the coefficient “4” in the first and second output AC signals is omitted for the sake of simplicity.

こうして、2次コイル部40の1次コイル部10に対する相対位置に相関する角度変数θを含む2つの周期的振幅関数(sinθとcosθ)によってそれぞれ振幅変調された2つの出力交流信号「sinθsinωt」と「cosθsinωt」を得ることができる。これは、従来からレゾルバとして知られた検出器のサイン相出力信号sinθsinωtとコサイン相出力信号cosθsinωtと同等のものである。なお、サイン相及びコサイン相という呼称、及び2つの出力交流信号の振幅関数のサイン、コサインの表し方は便宜的なものであり、一方がサイン他方がコサインであれば、どちらをサイン乃至コサインと表現してもよい。   Thus, two output AC signals “sin θ sin ωt” each amplitude-modulated by two periodic amplitude functions (sin θ and cos θ) including an angle variable θ that correlates with the relative position of the secondary coil unit 40 with respect to the primary coil unit 10. “Cos θ sin ωt” can be obtained. This is equivalent to a sine phase output signal sin θ sin ωt and a cosine phase output signal cos θ sin ωt of a detector conventionally known as a resolver. The names sine phase and cosine phase, and the sine and cosine representation of the amplitude function of the two output AC signals are for convenience. If one is a cosine and the other is a cosine, then either It may be expressed.

2次コイル部40で得られる各出力交流信号は、それぞれ、サイン関数特性の振幅係数つまり振幅レベル(sinθ)と、コサイン関数特性の振幅係数つまり振幅レベル(cosθ)とを持っているが故に、これに対して適用可能な公知の位置データ変換方式を適用して、2次コイル部40の1次コイル部10に対する相対位置を示す位置データを得ることができる。図6は、図4の直線位置検出装置において適用可能な位置データ変換方式の一例として、位相検出方式により第1の出力交流信号「sinθsinωt」と第2の出力交流信号「cosθsinωt」とに基づく位置データを得るための位相検出回路の構成例を示すブロック図である。2次コイル部40から出力される2相の出力交流信号α=sinθsinωtとβ=cosθsinωtは位相検出回路部50に入力される。位相検出回路部50において、第1の出力交流信号α=sinθsinωtが位相シフト回路(移相回路)51に入力され、その電気的位相が所定量位相シフトされて(例えば90度進められ)、位相シフトされた交流信号α´=sinθcosωtを得る。   Since each output AC signal obtained by the secondary coil section 40 has an amplitude coefficient of the sine function characteristic, that is, an amplitude level (sin θ), and an amplitude coefficient of the cosine function characteristic, that is, an amplitude level (cos θ), respectively, On the other hand, the position data which shows the relative position with respect to the primary coil part 10 of the secondary coil part 40 can be obtained by applying the well-known position data conversion system applicable. FIG. 6 shows an example of a position data conversion method applicable to the linear position detection apparatus of FIG. 4, based on the first output AC signal “sin θ sin ωt” and the second output AC signal “cos θ sin ωt” by the phase detection method. It is a block diagram which shows the structural example of the phase detection circuit for obtaining data. Two-phase output AC signals α = sin θ sin ωt and β = cos θ sin ωt output from the secondary coil unit 40 are input to the phase detection circuit unit 50. In the phase detection circuit unit 50, the first output AC signal α = sin θ sin ωt is input to the phase shift circuit (phase shift circuit) 51, and its electrical phase is phase-shifted by a predetermined amount (for example, advanced by 90 degrees), and the phase A shifted AC signal α ′ = sin θ cos ωt is obtained.

位相検出回路部50には、加算回路52と減算回路53が設けられている。加算回路52においては、位相シフト回路51から出力された交流信号α´=sinθcosωtと2次コイル部40から出力された第2の出力交流信号β=cosθsinωtとが加算され、その加算出力として、β+α´=cosθsinωt+sinθcosωt=sin(ωt+θ)なる略式で表現される第1の電気的交流信号Y1を得る。減算回路53においては、位相シフト回路51から出力された交流信号α´=sinθcosωtと2次コイル部40から出力された第2の出力交流信号β=cosθsinωtとが減算され、その減算出力として、β−α´=cosθsinωt−sinθcosωt=sin(ωt−θ)なる略式で表現される第2の電気的交流信号Y2を得る。   The phase detection circuit unit 50 is provided with an addition circuit 52 and a subtraction circuit 53. In the adder circuit 52, the AC signal α ′ = sin θ cos ωt output from the phase shift circuit 51 and the second output AC signal β = cos θ sin ωt output from the secondary coil unit 40 are added, and β + α is added as the addition output. A first electrical AC signal Y1 expressed by the abbreviated expression '= cos θ sin ωt + sin θ cos ωt = sin (ωt + θ) is obtained. In the subtraction circuit 53, the AC signal α ′ = sin θ cos ωt output from the phase shift circuit 51 and the second output AC signal β = cos θ sin ωt output from the secondary coil unit 40 are subtracted, and β A second electrical AC signal Y2 expressed by the abbreviated formula: −α ′ = cos θ sin ωt−sin θ cos ωt = sin (ωt−θ) is obtained.

このようにして、検出対象となる直線位置に対応して正方向にシフトされた電気的位相角(+θ)を持つ第1の電気的交流信号Y1=sin(ωt+θ)と、同じ前記直線位置Xに対応して負方向にシフトされた電気的位相角(−θ)を持つ第2の電気的交流信号Y2=sin(ωt−θ)とが、位相検出回路50における電気的処理によりそれぞれ得られる。   Thus, the same linear position X as the first electrical AC signal Y1 = sin (ωt + θ) having the electrical phase angle (+ θ) shifted in the positive direction corresponding to the linear position to be detected. The second electrical alternating current signal Y2 = sin (ωt−θ) having the electrical phase angle (−θ) shifted in the negative direction corresponding to is obtained by electrical processing in the phase detection circuit 50, respectively. .

加算回路52及び減算回路53の出力信号Y1,Y2は、それぞれゼロクロス検出回路54,55に入力され、ゼロクロス検出回路54,55において各信号Y1,Y2のゼロクロスが検出される。ゼロクロスの検出の仕方としては、例えば各信号Y1,Y2の振幅値が負から正に変化するゼロクロスつまり0位相を検出する。これにより、各ゼロクロス検出回路54,55で検出したゼロクロス検出パルス(0位相検出パルス)LATP,LATMを得ることができる。   The output signals Y1 and Y2 of the adder circuit 52 and the subtractor circuit 53 are input to the zero-cross detection circuits 54 and 55, respectively. The zero-cross detection circuits 54 and 55 detect the zero-crosses of the signals Y1 and Y2. As a method of detecting the zero cross, for example, a zero cross in which the amplitude values of the signals Y1 and Y2 change from negative to positive, that is, zero phase is detected. Thereby, the zero cross detection pulses (zero phase detection pulses) LATP and LATM detected by the zero cross detection circuits 54 and 55 can be obtained.

ゼロクロス検出回路54から出力されるゼロクロス検出パルスLATPは、正方向にシフトされた第1の電気的交流信号Y1=sin(ωt+θ)における位相シフト量θつまり2次コイル部40の直線位置Xを1次コイル部10の励磁交流信号sinωtのゼロ位相時点に対する進み時間(位相ずれ)で示すデータに相当する。また、ゼロクロス検出回路55から出力されるゼロクロス検出パルスLATMは、負方向にシフトされた第2の電気的交流信号Y2=sin(ωt−θ)における位相シフト量θつまり2次コイル部40の直線位置Xを、1次コイル部10の励磁交流信号sinωtのゼロ位相時点に対する遅れ時間(位相ずれ)で示すデータに相当する。   The zero-cross detection pulse LATP output from the zero-cross detection circuit 54 indicates the phase shift amount θ in the first electrical AC signal Y1 = sin (ωt + θ) shifted in the positive direction, that is, the linear position X of the secondary coil unit 40 by 1. This corresponds to the data indicated by the advance time (phase shift) with respect to the zero phase time point of the excitation AC signal sin ωt of the next coil unit 10. The zero-cross detection pulse LATM output from the zero-cross detection circuit 55 is a phase shift amount θ in the second electrical AC signal Y2 = sin (ωt−θ) shifted in the negative direction, that is, a straight line of the secondary coil unit 40. The position X corresponds to data indicating the delay time (phase shift) with respect to the zero phase time point of the excitation AC signal sin ωt of the primary coil unit 10.

ゼロクロス検出パルスLATPとゼロクロス検出パルスLATMとは、何れも、1次コイル部10に対する2次コイル部40の相対的な直線位置に相当する位相シフト量θを位相ずれで示すデータである。位相検出回路50から出力されるゼロクロス検出パルスLATP及びLATMは外部の利用装置(例えばマイクロコンピュータ)に供給され、当該利用装置側にて該供給された2つのゼロクロス検出パルスLATP及びLATMの時間差Δtを計測することで、1次コイル部10に対する2次コイル部40の相対的な直線位置を表す位置データを得ることができる。   Each of the zero cross detection pulse LATP and the zero cross detection pulse LATM is data indicating a phase shift amount θ corresponding to a relative linear position of the secondary coil unit 40 with respect to the primary coil unit 10 by a phase shift. The zero-cross detection pulses LATP and LATM output from the phase detection circuit 50 are supplied to an external utilization device (for example, a microcomputer), and a time difference Δt between the two zero-cross detection pulses LATP and LATM supplied on the utilization device side is obtained. By measuring, position data representing the relative linear position of the secondary coil unit 40 with respect to the primary coil unit 10 can be obtained.

原理的には、位相検出回路50から出力されるゼロクロス検出パルスLATP又はLATMの何れか一方だけでも、検出対象たる直線位置を表すデータとして利用しうる。しかしながら、温度ドリフト特性により、1次コイル部10の各励磁交流信号の周波数や振幅レベルが変動したり、或いは、1次コイル部10又は2次コイル部40やその他回路要素におけるインピーダンスが変動したりすると、ゼロクロス検出パルスLATP及びLATMの各々における位相シフト量θには、温度ドリフト特性に基づく誤差成分εが含まれてしまうので、ゼロクロス検出パルスLATP又はLATMの何れか一方だけでは位置データとして利用する構成では、位置検出の精度が不十分になってしまう。しかるに、この誤差成分εはゼロクロス検出パルスLATP及びLATMにおいて同値且つ同一方向(同値且つ同一符号)で表れるものであるため、ゼロクロス検出パルスLATP及びLATMの時間差Δtにおいては誤差成分εが相殺されることになる。従って、上記のようにゼロクロス検出パルスLATP及びLATMの時間差Δtを計測し、誤差成分εを相殺したデータを得ることで、温度ドリフトによる影響を受けない高精度な位置検出が可能となる。   In principle, only one of the zero cross detection pulses LATP and LATM output from the phase detection circuit 50 can be used as data representing the position of the straight line to be detected. However, due to temperature drift characteristics, the frequency and amplitude level of each excitation AC signal of the primary coil unit 10 may vary, or the impedance in the primary coil unit 10 or the secondary coil unit 40 and other circuit elements may vary. Then, since the phase shift amount θ in each of the zero cross detection pulses LATP and LATM includes an error component ε based on the temperature drift characteristic, only one of the zero cross detection pulses LATP or LATM is used as position data. With the configuration, the accuracy of position detection becomes insufficient. However, since this error component ε appears in the same value and in the same direction (same value and same sign) in the zero cross detection pulses LATP and LATM, the error component ε is canceled out in the time difference Δt between the zero cross detection pulses LATP and LATM. become. Therefore, by measuring the time difference Δt between the zero-cross detection pulses LATP and LATM as described above and obtaining data in which the error component ε is canceled out, highly accurate position detection that is not affected by temperature drift becomes possible.

図7(a)は前記図1に示す直線位置検出装置を適用したセンサ形状の一例を示す概略側面図、図7(b)は前記図4に示す直線位置検出装置を適用したセンサ形状の一例を示す概略側面図である。両図(a),(b)において、2次コイル部20,40は、それぞれ断面で示されている。(a),(b)に示す通り、第1及び第2の1次巻線11,12が直線変位方向Xに沿って交互に配列されて成る1次コイル部10が、2次コイル部20,40のコイル空間内に挿入されるセンサ形状を、この発明に係る直線位置検出装置に適用することができる。   7A is a schematic side view showing an example of a sensor shape to which the linear position detection device shown in FIG. 1 is applied, and FIG. 7B is an example of a sensor shape to which the linear position detection device shown in FIG. 4 is applied. It is a schematic side view which shows. In both figures (a) and (b), the secondary coil sections 20 and 40 are shown in cross section. As shown in (a) and (b), the primary coil unit 10 in which the first and second primary windings 11 and 12 are alternately arranged along the linear displacement direction X includes a secondary coil unit 20. , 40 can be applied to the linear position detecting device according to the present invention.

以上説明した通り、この実施例に係る誘導型直線位置検出装置によれば、1次コイル部10において互いに逆相励磁される第1及び第2の1次巻線11,12が検出対象の直線変位方向に沿って交互に配置され、2次コイル部20においては第1及び第2の1次巻線11,12の各々に基づく誘導信号を合成した出力交流信号を出力することで、所定のパターンからなる磁気応答部材を具備しないシンプルな構造でありながらも、精度の高い位置検出が行なうことができるようになるという優れた効果を奏する。   As described above, according to the inductive linear position detection device according to this embodiment, the first and second primary windings 11 and 12 that are excited in opposite phases in the primary coil unit 10 are detected straight lines. In the secondary coil section 20, the output AC signal obtained by synthesizing the induction signals based on each of the first and second primary windings 11 and 12 is output in a predetermined manner by being arranged alternately along the displacement direction. Although it has a simple structure that does not include a magnetic response member made of a pattern, it has an excellent effect that position detection with high accuracy can be performed.

なお、上記図4においては、4つの2次巻線41〜44が1次コイル部10の1組の第1及び第2の1次巻線11,12の配列の1ピッチpの範囲内に配置される例を示したが、4つの2次巻線41〜44の配置態様はこの限りではない。図8は4つの2次巻線41〜44の配置の変更例を示している。すなわち、2次巻線41に生じる誘導出力交流信号の振幅関数がサイン関数、2次巻線42に生じる誘導出力交流信号の振幅関数がコサイン関数、2次巻線43に生じる誘導出力交流信号の振幅関数がマイナスサイン関数、2次巻線44に生じる誘導出力交流信号の振幅関数がマイナスコサイン関数に相当する特性を示しさえすれば、図8に示すように、4つの2次巻線41〜44を1次コイル部10に対して適宜分散させて配置してもよい。   In FIG. 4, the four secondary windings 41 to 44 are within the range of 1 pitch p of the arrangement of the first and second primary windings 11 and 12 of the primary coil portion 10. Although the example of arrangement | positioning was shown, the arrangement | positioning aspect of the four secondary windings 41-44 is not this limitation. FIG. 8 shows a modification of the arrangement of the four secondary windings 41 to 44. That is, the amplitude function of the induction output AC signal generated in the secondary winding 41 is a sine function, the amplitude function of the induction output AC signal generated in the secondary winding 42 is a cosine function, and the induction output AC signal generated in the secondary winding 43 is As long as the amplitude function is a minus sine function and the amplitude function of the inductive output AC signal generated in the secondary winding 44 exhibits a characteristic corresponding to the minus cosine function, as shown in FIG. 44 may be appropriately dispersed with respect to the primary coil unit 10.

なお、上記各誘導型直線位置検出装置においては、1次コイル部10の第1の1次巻線11及び第2の1次巻線12がそれぞれ別の交流電源から発生される互いに逆相の交流信号により励磁されるものとしたが、1次コイル部10の別の回路構成としては、図9に示すように、1つの交流電源に対して第1の1次巻線11と第2の1次巻線12を互いに逆極性で接続することで、第1の1次巻線11及び第2の1次巻線12を互いに逆相励磁するようにしてもよい。なお、図9に示す1次コイル部10の別の回路構成例においては、図示及び説明の便宜上、第1の1次巻線11及び第2の1次巻線12がそれぞれ1つずつしか描かれていないが、当該1次コイル部10の別の回路構成例においても、図1又は図4に示す構成と同様に、第1の1次巻線11及び第2の1次巻線12がそれぞれ複数具備されてよい。   In each of the induction type linear position detecting devices, the first primary winding 11 and the second primary winding 12 of the primary coil unit 10 are in opposite phases generated from different AC power sources. Although it was supposed to be excited by the AC signal, as another circuit configuration of the primary coil unit 10, as shown in FIG. 9, the first primary winding 11 and the second coil are connected to one AC power source. By connecting the primary windings 12 with opposite polarities, the first primary winding 11 and the second primary winding 12 may be excited in opposite phases. In addition, in another circuit configuration example of the primary coil unit 10 shown in FIG. 9, only one each of the first primary winding 11 and the second primary winding 12 are drawn for convenience of illustration and description. Although not shown, in another circuit configuration example of the primary coil unit 10, the first primary winding 11 and the second primary winding 12 are similar to the configuration shown in FIG. 1 or FIG. 4. A plurality of each may be provided.

また、上記各誘導型直線位置検出装置において2次コイル部20又は40に誘起される誘導出力交流信号の使い方としては、図3を参照して例示した電圧整流方式、或いは、図6を参照して説明した位相検出方式に限らず、例えば、PWM変換方式などその他の従来から知られる方式を適用してもよい。   In addition, as to how to use the inductive output AC signal induced in the secondary coil section 20 or 40 in each inductive linear position detection device, the voltage rectification method illustrated with reference to FIG. 3 or with reference to FIG. In addition to the phase detection method described above, other conventionally known methods such as a PWM conversion method may be applied.

また、上記各実施例に示す誘導型直線位置検出装置においては、検出対象の機械系の直線変位に連動して、2次コイル部20又は40が1次コイル部10に対して相対的に直線変位する構成例について説明した。しかしながら、検出対象の実際の動きが回転運動若しくは限られた角度範囲内の回動又は揺動運動であっても、該検出対象の実際の動きに連動した2次コイル部20の動きが、1次コイル部10に対する相対的な直線変位と等価的な動きとみなせるような場合には、検出対象の実際の動きが直線運動でなくても、上記各実施例に示す誘導型直線位置検出装置を適用することができる。   Further, in the inductive linear position detection device shown in each of the above embodiments, the secondary coil unit 20 or 40 is relatively linear with respect to the primary coil unit 10 in conjunction with the linear displacement of the mechanical system to be detected. An example of a displacement configuration has been described. However, even if the actual movement of the detection target is a rotational movement or a rotation or swinging movement within a limited angle range, the movement of the secondary coil unit 20 linked to the actual movement of the detection target is 1 In the case where the movement equivalent to the linear displacement relative to the secondary coil unit 10 can be considered, the induction type linear position detection device shown in each of the above embodiments can be used even if the actual movement of the detection target is not linear movement. Can be applied.

この発明の一実施例に係る誘導型直線位置検出装置の構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the induction | guidance | derivation type | mold linear position detection apparatus which concerns on one Example of this invention. 同実施例に係る誘導型直線位置検出装置において、(a)は第1の1次巻線に基づくインダクタンス変化特性、(b)は第2の1次巻線に基づくインダクタンス変化特性をそれぞれ示し、(c)は第1及び第2の1次巻線のそれぞれに基づく誘導信号を合成した出力交流信号。In the inductive linear position detection apparatus according to the embodiment, (a) shows an inductance change characteristic based on the first primary winding, (b) shows an inductance change characteristic based on the second primary winding, (C) is an output AC signal obtained by synthesizing induction signals based on the first and second primary windings. 同実施例に係る誘導型直線位置検出装置に適用可能な電圧整流方式による位置データ測定用回路の構成例を示すブロック図。The block diagram which shows the structural example of the circuit for position data measurement by the voltage rectification system applicable to the induction | guidance | derivation type | mold linear position detection apparatus which concerns on the Example. この発明の別の実施例に係る誘導型直線位置検出装置の構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the induction | guidance | derivation type | mold linear position detection apparatus which concerns on another Example of this invention. (a)〜(d)は図4に示す別の実施例に係る誘導型直線位置検出装置に具わる4つの2次巻線の各々における第1及び第2の1次巻線に基づく各インダクタンス変化特性を示す。(A)-(d) is each inductance based on the 1st and 2nd primary winding in each of the four secondary windings with which the induction type linear position detection apparatus based on another Example shown in FIG. 4 is provided. The change characteristic is shown. 図4に示す別の実施例に係る誘導型直線位置検出装置に適用可能な位相検出方式による位置データ測定用回路の構成例を示すブロック図。The block diagram which shows the structural example of the circuit for position data measurement by the phase detection system applicable to the induction | guidance | derivation type | mold linear position detection apparatus which concerns on another Example shown in FIG. センサ形状、Sensor shape, 図4に示す別の実施例に係る誘導型直線位置検出装置における2次巻線の配置の変更例を示す図。The figure which shows the example of a change of arrangement | positioning of the secondary winding in the induction | guidance | derivation type | mold linear position detection apparatus which concerns on another Example shown in FIG. この発明に係る誘導型直線位置検出装置における1次コイル部の別の構成例を示す回路図。The circuit diagram which shows another structural example of the primary coil part in the induction | guidance | derivation type | mold linear position detection apparatus which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 1次コイル部、11 第1の1次巻線、12 第2の1次巻線、13 鉄心、20 2次コイル部、21 鉄心 22 2次巻線、30 整流部、40 検出用コイル部、41 2次巻線(サイン関数)、42 2次巻線(コサイン関数)、43 2次巻線(マイナスサイン関数)、44 2次巻線(マイナスコサイン関数)、50 位相検出回路部、51 位相シフト回路、52 加算回路、53 減算回路、54,55 ゼロクロス検出回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Primary coil part, 11 1st primary winding, 12 2nd primary winding, 13 Iron core, 20 Secondary coil part, 21 Iron core 22 Secondary winding, 30 Rectification part, 40 Coil part for detection 41 secondary winding (sine function), 42 secondary winding (cosine function), 43 secondary winding (minus sine function), 44 secondary winding (minus cosine function), 50 phase detection circuit unit, 51 Phase shift circuit, 52 addition circuit, 53 subtraction circuit, 54,55 zero cross detection circuit

Claims (3)

所定の交流信号によって互いに逆相励磁される第1及び第2の1次巻線を検出対象の直線変位方向に沿って交互に配置してなる1次コイル部と、
前記1次コイル部に対して相対的に変位する少なくとも1つの2次巻線からなり、前記少なくとも1つの2次巻線は前記1次コイル部の第1及び第2の1次巻線の配列の1ピッチよりも小さいサイズからなる2次コイル部とを具え、
前記2次コイル部において前記第1及び第2の1次巻線の各々に基づく誘導信号を合成した出力交流信号を出力することを特徴とする誘導型位置検出装置。
A primary coil unit in which first and second primary windings that are excited in opposite phases by a predetermined AC signal are alternately arranged along a linear displacement direction of a detection target;
It comprises at least one secondary winding that is displaced relative to the primary coil portion, and the at least one secondary winding is an arrangement of the first and second primary windings of the primary coil portion. A secondary coil portion having a size smaller than one pitch of
An inductive position detecting device that outputs an output AC signal obtained by synthesizing an inductive signal based on each of the first and second primary windings in the secondary coil section.
前記2次コイル部において出力される出力信号は、前記1次コイル部における1組の第1及び第2の1次巻線の配列の1ピッチを1サイクルとして周期的に変化する出力交流信号であることを特徴とする請求項1に記載の誘導型位置検出装置。   The output signal output from the secondary coil unit is an output AC signal that periodically changes with one pitch of the arrangement of the first and second primary windings in the primary coil unit as one cycle. The inductive position detecting device according to claim 1, wherein 前記2次コイル部において4つの2次巻線が設けられており、該4つの2次巻線のそれぞれにおいて、前記第1及び第2の1次巻線の各々に基づく誘導信号を合成した出力信号の振幅関数を、サイン関数、コサイン関数、マイナスサイン関数及びマイナスコサイン関数に、それぞれ相当させると共に、前記サイン関数と前記マイナスサイン関数の出力交流信号を差動的に合成してサイン関数の振幅関数を持つ第1の出力交流信号を出力し、前記コサイン関数と前記マイナスコサイン関数の出力交流信号を差動的に合成してコサイン関数の振幅関数を持つ第2の出力交流信号を出力することを特徴とする請求項1又は2に記載の誘導型位置検出装置。   In the secondary coil section, four secondary windings are provided, and in each of the four secondary windings, an output obtained by synthesizing induction signals based on each of the first and second primary windings. The amplitude function of the signal is equivalent to the sine function, cosine function, minus sine function, and minus cosine function, respectively, and the amplitude of the sine function is obtained by differentially synthesizing the output AC signal of the sine function and the minus sine function. Outputting a first output AC signal having a function, and differentially combining the output AC signals of the cosine function and the minus cosine function to output a second output AC signal having an amplitude function of the cosine function. The inductive position detecting device according to claim 1 or 2, wherein
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