JP2012255683A - Displacement amount detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、変位量検出装置に関するものである。 The present invention relates to a displacement detection device.
従来から、金属製の被検出体と、この被検出体に対して相対的に変位する検出コイルとを備え、上記の変位に伴う検出コイルのインダクタンスの変化に基いて、上記の変位の大きさ(以下、「変位量」と呼ぶ。)を検出する変位量検出装置が提供されている。 Conventionally, a metal detection object and a detection coil that is displaced relative to the detection object are provided, and the magnitude of the displacement is determined based on a change in inductance of the detection coil accompanying the displacement. A displacement amount detection device for detecting (hereinafter referred to as “displacement amount”) is provided.
上記のような変位量検出装置は、例えば、操作力を受けて本体に対して変位可能なハンドルを有する装置において、本体に対するハンドルの変位量の検出に用いられる。この場合、本体とハンドルとのうち、一方に検出コイルが固定され、他方に被検出体が固定される。 The displacement amount detection device as described above is used for detecting the displacement amount of the handle relative to the main body, for example, in an apparatus having a handle that can be displaced relative to the main body by receiving an operating force. In this case, the detection coil is fixed to one of the main body and the handle, and the detection target is fixed to the other.
また、図5に示すように、被検出体1が、被検出体1から見た検出コイル2の変位の軌道に対し、該変位の方向(以下、「変位方向」と呼ぶ。)A1に直交する方向(図5の紙面に直交する方向。以下、「対向方向」と呼ぶ。)の一方側にずらして配置された変位量検出装置が提供されている(例えば、特許文献1参照)。検出コイル2の軸方向は対向方向に向けられる。このような変位量検出装置では、検出コイル2が発生させる磁束は主に対向方向に発生するから、対向方向から見た被検出体1と検出コイル2との重なりの大きさの変化に伴って、検出コイル2のインダクタンスが変化する。
Further, as shown in FIG. 5, the detected
上記の変位量検出装置では、対向方向から見た被検出体1と検出コイル2との重なりの大きさが変化しなければ変位量の変化が検出できないことになるから、被検出体1と検出コイル2との両方について、変位方向A1での寸法を、検出すべき変位量の幅よりも大きくする必要がある。このため、変位量検出装置が大型化しやすかった。
In the displacement amount detection device described above, since the change in the displacement amount cannot be detected unless the size of the overlap between the
本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、小型化が可能な変位量検出装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above reasons, and an object of the present invention is to provide a displacement amount detection device that can be miniaturized.
本発明の変位量検出装置は、検出コイルと、被検出体に対して前記検出コイルを所定の変位方向に相対的に変位可能に保持する保持手段と、前記検出コイルの電気的特性の変化に基いて前記検出コイルに対する前記被検出体の変位量を検出する検出回路とを備え、前記被検出体は、それぞれ導電性と磁性との少なくとも一方を有する材料からなる複数個の被検出部を有し、各前記被検出部は、それぞれ、可動範囲の少なくとも一部において、前記検出コイルに対し、前記変位方向に直交する所定の対向方向から見て重なるものであって、前記被検出部毎に、前記変位方向での寸法がそれぞれ異なっていることを特徴とする。 The displacement amount detection apparatus according to the present invention includes a detection coil, a holding unit that holds the detection coil so as to be relatively displaceable in a predetermined displacement direction with respect to a detection object, and changes in electrical characteristics of the detection coil. And a detection circuit for detecting a displacement amount of the detected object relative to the detection coil, and the detected object has a plurality of detected parts each made of a material having at least one of conductivity and magnetism. Each of the detected parts overlaps with the detection coil in at least a part of the movable range as seen from a predetermined facing direction orthogonal to the displacement direction. The dimensions in the displacement direction are different from each other.
上記の変位量検出装置において、各前記検出コイルはそれぞれ軸方向を前記変位方向に交差する方向に向けた平面コイルであって、前記変位方向に直交する方向に電流が流れる直交部を互いに離間して3個以上有し、前記直交部間の間隔が不均一とされていてもよい。 In the above displacement amount detection device, each of the detection coils is a planar coil whose axial direction is directed in a direction intersecting the displacement direction, and the orthogonal portions through which current flows in a direction orthogonal to the displacement direction are separated from each other. 3 or more, and the interval between the orthogonal portions may be non-uniform.
また、上記の変位量検出装置において、各前記検出コイルはそれぞれ軸方向を前記変位方向に交差する方向に向けた平面コイルであって、前記変位方向に直交する方向での寸法を不均一とされていてもよい。 Further, in the above displacement amount detection device, each of the detection coils is a planar coil having an axial direction in a direction intersecting the displacement direction, and the dimensions in the direction orthogonal to the displacement direction are non-uniform. It may be.
さらに、上記の変位量検出装置において、前記被検出体を備えていてもよい。 Furthermore, the displacement amount detection apparatus may include the detected body.
本発明によれば、被検出部が1個だけ設けられる場合や、被検出部の寸法が共通とされる場合に比べ、検出可能な変位量の幅が大きくなる。すなわち、検出可能な変位量の幅に対して検出コイルの寸法を小さくすることができるから、小型化が可能となる。 According to the present invention, the width of the detectable displacement amount is larger than when only one detected portion is provided or when the size of the detected portion is common. That is, since the size of the detection coil can be reduced with respect to the width of the detectable displacement amount, the size can be reduced.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
本実施形態は、図1に示すように、金属製の被検出体1と、図示しない保持手段により被検出体1に対して所定の変位方向A1に相対的に変位可能に保持された検出コイル2とを備える。被検出体1の材料としては例えばアルミや銅を用いることができる。また、上記の保持手段は周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, a
検出コイル2は、プリント配線板20上に形成された図2のような渦巻状の導電パターンからなる。プリント配線板20の厚さ方向は変位方向A1に直交する所定の対向方向A2に向けられており、これにより、検出コイル2の軸方向も対向方向A2に向けられている。また、検出コイル2は、長方形状の外形を有し、一組の辺(図1での上下の辺)を変位方向A1に平行としている。
The
また、本実施形態は、上記のような相対的な変位に伴う検出コイル2の電気的特性の変化に基いて変位量を検出する検出回路(図示せず)を備える。上記の電気的特性としては一般的にはインダクタンスが用いられるが、これに限られず、例えばコンダクタンスを用いてもよい。本発明者の実験によれば、被検出体1が鉄からなる場合には、検出コイル2のコンダクタンスが変位量に対して線形的に増大することが確認されている。いずれの場合にも、検出回路は周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。
In addition, the present embodiment includes a detection circuit (not shown) that detects the amount of displacement based on the change in the electrical characteristics of the
被検出体1は、検出コイル2の可動範囲に対して対向方向A2の両側(すなわち検出コイル2の軸方向の両側)に1個ずつ、合計2個の被検出部11,12を有する。
The detected
各被検出部11,12は、それぞれ、可動範囲の少なくとも一部において、対向方向A2から見て検出コイル2に重なる。各被検出部11,12はそれぞれ厚さ方向を対向方向A2に向けた平板形状であって、変位方向A1について一方の被検出部(以下、「第1被検出部」と呼ぶ。)11の寸法は他方の被検出部(以下、「第2被検出部」と呼ぶ。)12の寸法よりも検出コイル2の寸法dと同じだけ大きくされている。また、第2被検出部12においても、変位方向A1での寸法は検出コイル2の寸法dよりも大きくされており、検出コイル2の可動範囲には、対向方向A2から見て第2被検出部12に完全に重なるような位置が含まれている。
Each of the detected
ここで、変位方向A1から見て検出コイル2が第1被検出部11に重なり始める位置での変位量を0とおき、そこから検出コイル2と第1検出部11との重なりが大きくなる方向の変位量を正と定義する。本実施形態では、変位量が0からdまでは、対向方向A2から見て検出コイル2と第1検出部11との重なりの大きさが変化することで検出コイル2の電気的特性が変化し、変位量がdから2dまでは、対向方向A2から見て検出コイル2と第2検出部12との重なりの大きさが変化することで検出コイル2の電気的特性が変化する。すなわち、本実施形態において、全体として検出可能な変位量の幅は、変位方向A1における検出コイル2の寸法dの2倍となる。
Here, the displacement amount at the position where the
また、各被検出部11,12について、それぞれ、検出コイル2のインダクタンスを低下させる幅が、対向方向A2から見た検出コイル2との重なりの面積に正比例し、且つその比例係数が被検出部11,12間で共通であると仮定すると、図3に示すように、上記の変位量の幅の全体について、検出コイル2のインダクタンスは変位量に対して直線的に変化することになる。
In addition, for each of the detected
上記構成によれば、検出可能な変位量の幅の割に検出コイル2の寸法dを小さくすることによる小型化が可能である。
According to the above configuration, the size can be reduced by reducing the dimension d of the
なお、変位方向A1について被検出部11,12間での寸法の差を検出コイル2の寸法dよりも小さくした場合であっても、全体として検出可能な変位量の幅は検出コイル2の寸法dよりも大きくなる。また、被検出部11,12毎に寸法形状や材質を異ならせてもよい。
Even when the dimensional difference between the detected
また、上記のような変位量の検出を可能とするためには、各被検出部11,12が導電性と磁性との少なくとも一方を有していればよい。
Further, in order to enable detection of the displacement amount as described above, each of the detected
ところで、本実施形態のように検出コイル2が渦巻状の平面コイルからなる場合、検出コイル2が発生させる磁束密度は、検出コイル2の内周側ほど(つまり、より多くの導電パターンに囲まれた位置ほど)高くなる。このような磁束密度の分布のため、実際にはインダクタンスの変化は図3のような直線状とはならない。インダクタンスの変化を直線状とするためには、検出コイル2の形状を図4(a)(b)のようにすることが考えられる。
By the way, when the
図4(a)の例では、検出コイル2の最外周以外において、延長方向(すなわち電流が流れる方向)が幅方向A3となっている部位である直交部21間の間隔を、最内周に対して変位方向A1の一方側と他方側とで異ならせている。具体的には、先に被検出部11,12に重なる一方側(図4(a)での左側)では他方側(図4(a)での右側)よりも上記の間隔を短くしている。本発明者の実験によれば、検出コイル2の形状を図4(a)のようにすることで、検出コイル2の形状が図2のようにされる場合に比べ、変位量とインダクタンスとの関係が直線に近くなることが確認されている。
In the example of FIG. 4A, the interval between the
図4(b)の例では、検出コイル2において、変位方向A1の一端側であって先に被検出部11,12に重なる一端側(図4(b)での左側)から他端側(図4(b)での右側)に向かって、幅方向A3での寸法が徐々に小さくされている。このような検出コイル2であっても、検出コイル2の形状が図2のようにされる場合に比べ、変位量とインダクタンスとの関係が直線に近くなると考えられる。
In the example of FIG. 4B, in the
1 被検出体
2 検出コイル
11,12 被検出部
21 直交部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
被検出体に対して前記検出コイルを所定の変位方向に相対的に変位可能に保持する保持手段と、
前記検出コイルの電気的特性の変化に基いて前記検出コイルに対する前記被検出体の変位量を検出する検出回路とを備え、
前記被検出体は、それぞれ導電性と磁性との少なくとも一方を有する材料からなる複数個の被検出部を有し、
各前記被検出部は、それぞれ、可動範囲の少なくとも一部において、前記検出コイルに対し、前記変位方向に直交する所定の対向方向から見て重なるものであって、
前記被検出部毎に、前記変位方向での寸法がそれぞれ異なっていることを特徴とする変位量検出装置。 A detection coil;
Holding means for holding the detection coil so as to be relatively displaceable in a predetermined displacement direction with respect to the detection object;
A detection circuit that detects a displacement amount of the detected object with respect to the detection coil based on a change in electrical characteristics of the detection coil;
The detected object has a plurality of detected parts each made of a material having at least one of conductivity and magnetism,
Each of the detected parts overlaps the detection coil as seen from a predetermined facing direction orthogonal to the displacement direction in at least a part of the movable range,
The displacement amount detection apparatus according to claim 1, wherein each of the detected parts has a different dimension in the displacement direction.
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JP2011127999A JP2012255683A (en) | 2011-06-08 | 2011-06-08 | Displacement amount detector |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2014190711A (en) * | 2013-03-26 | 2014-10-06 | Smc Corp | Displacement sensor |
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2011
- 2011-06-08 JP JP2011127999A patent/JP2012255683A/en not_active Withdrawn
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