JP2021105551A - 位置検出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】被測定体の位置と位置検出信号との間の関係を直線的な関係にすることができる位置検出装置を提供する。【解決手段】光を発生させる発光手段と、発光手段から発光された光を受光した位置に応じた2つの電流信号を発生する受光手段と、2つの電流信号をそれぞれ電圧信号に変換する2つの変換部と、2つの変換部それぞれから出力される電圧の差を位置検出信号として出力する減算部と、2つの変換部それぞれから出力される電圧を予め定められた割合で加算した合計電圧を出力可能なように、抵抗値を変更可能な可変抵抗器と、可変抵抗器からの出力電圧を加味した電圧が入力され、入力された電圧を積分した積分電圧を出力する積分回路と、積分電圧が印加される入力電極を有し、前記発光手段に当該積分電圧に応じた光度の光を発生させるトランジスタと、を備える位置検出装置。【選択図】図1
Description
本発明は、位置検出装置に関する。
例えば、特許文献1に記載された位置検出器は、以下のように構成されている。すなわち、発光手段と該発光手段からの光を受光し電気信号に変換する2個の受光手段もしくは受光面上の位置変位量に応じた2つの電気信号を発生する1個の受光手段と発光量制御手段と該受光手段からの2つの電気信号の加算値が一定となるよう該発光手段の光量を制御し該受光手段からの2つの電気信号の差を位置信号として出力する演算回路を備え該受光手段の受光面上の受光位置変位量を測定することにより測定対象物の位置の測定を行なうことを特徴とする。
しかしながら、特許文献1に記載された構成においては、被測定体の移動量と、被測定体の位置を検出するための位置検出信号である演算結果とが比例関係にならない。それゆえ、被測定体の位置と位置検出信号との間の関係が直線的にならず、被測定体の位置を精度高く検出することができないおそれがある。
本発明は、被測定体の位置と位置検出信号との間の関係を直線的な関係にすることができる位置検出装置を提供することを目的とする。
本発明は、被測定体の位置と位置検出信号との間の関係を直線的な関係にすることができる位置検出装置を提供することを目的とする。
上記目的のもと完成させた本発明は、光を発生させる発光手段と、前記発光手段から発光された光を受光した位置に応じた2つの電流信号を発生する受光素子と、前記2つの電流信号をそれぞれ電圧信号に変換する2つの変換部と、前記2つの変換部それぞれから出力される電圧の差を位置検出信号として出力する減算部と、前記2つの変換部それぞれから出力される電圧を予め定められた割合で加算した合計電圧を出力可能なように、抵抗値を変更可能な可変抵抗器と、前記可変抵抗器からの出力電圧を加味した電圧に基づいた電圧が印加される入力電極を有し、前記発光手段に当該電圧に応じた光度の光を発生させるトランジスタと、を備える位置検出装置である。
ここで、前記可変抵抗器からの出力電圧を加味した電圧が入力され、入力された電圧を積分した積分電圧を出力する積分回路をさらに備え、
前記トランジスタは、前記入力電極に前記積分電圧が印加され、当該積分電圧に応じた光度の光を発生させても良い。
ここで、前記可変抵抗器からの出力電圧を加味した電圧が入力され、入力された電圧を積分した積分電圧を出力する積分回路をさらに備え、
前記トランジスタは、前記入力電極に前記積分電圧が印加され、当該積分電圧に応じた光度の光を発生させても良い。
本発明によれば、被測定体の位置と位置検出信号との間の関係を直線的な関係にすることができる。
以下、添付図面を参照して、実施の形態について詳細に説明する。
<第1の実施形態>
図1は、第1の実施形態に係る位置検出装置1の概略構成の一例を示す図である。
位置検出装置1は、光を発する発光部10と、発光部10に対向するように配置された半導体位置検出素子20と、を備えている。
<第1の実施形態>
図1は、第1の実施形態に係る位置検出装置1の概略構成の一例を示す図である。
位置検出装置1は、光を発する発光部10と、発光部10に対向するように配置された半導体位置検出素子20と、を備えている。
発光部10は、発光ダイオード(LED(Light Emitting Diode))、レーザであることを例示することができる。
半導体位置検出素子20は、フォトダイオードの表面抵抗を利用したスポット光の位置検出センサであることを例示することができる。以下、半導体位置検出素子20を、「PSD20」と称する場合がある。PSD20は、発光部10からの光の入射位置から両端部のそれぞれに設けられた電極までの距離に比例する抵抗によって、それぞれの電極から出力される電流が変化する素子である。
半導体位置検出素子20は、フォトダイオードの表面抵抗を利用したスポット光の位置検出センサであることを例示することができる。以下、半導体位置検出素子20を、「PSD20」と称する場合がある。PSD20は、発光部10からの光の入射位置から両端部のそれぞれに設けられた電極までの距離に比例する抵抗によって、それぞれの電極から出力される電流が変化する素子である。
また、位置検出装置1は、PSD20の一方の端部から出力される出力電流Iaを電圧Vaに変換する電流電圧変換回路31と、PSD20の他方の端部から出力される出力電流Ibを電圧Vbに変換する電流電圧変換回路32と、を備えている。
また、位置検出装置1は、電流電圧変換回路32から出力された電圧Vbから、電流電圧変換回路31から出力された電圧Vaを減算する減算部40を備えている。減算部40は、電圧Vbから電圧Vaを減算した電圧差ΔV(=Vb−Va)を位置検出信号として出力する。
また、位置検出装置1は、電流電圧変換回路32から出力された電圧Vbから、電流電圧変換回路31から出力された電圧Vaを減算する減算部40を備えている。減算部40は、電圧Vbから電圧Vaを減算した電圧差ΔV(=Vb−Va)を位置検出信号として出力する。
また、位置検出装置1は、発光部10の光度を調整する光度調整部50を有している。
光度調整部50は、発光部10に流れる電流を制御するトランジスタ60と、トランジスタ60のベース61に電圧を印加する積分回路70と、を備えている。また、位置検出装置1は、積分回路70に印加する目標電圧を設定する目標電圧設定部80を備えている。また、位置検出装置1は、電流電圧変換回路31から出力された電圧Vaと、電流電圧変換回路32から出力された電圧Vbと、に応じた電圧を積分回路70に印加する電圧印加部90と、を備えている。
光度調整部50は、発光部10に流れる電流を制御するトランジスタ60と、トランジスタ60のベース61に電圧を印加する積分回路70と、を備えている。また、位置検出装置1は、積分回路70に印加する目標電圧を設定する目標電圧設定部80を備えている。また、位置検出装置1は、電流電圧変換回路31から出力された電圧Vaと、電流電圧変換回路32から出力された電圧Vbと、に応じた電圧を積分回路70に印加する電圧印加部90と、を備えている。
トランジスタ60は、エミッタ62が発光部10に接続され、コレクタ63が正電源電圧Vccに接続されている。
積分回路70は、増幅器71と、ダイオード72と、コンデンサ73と、を有している。増幅器71は、非反転入力端子が接地されている。そして、増幅器71の反転入力端子には、電圧印加部90からの出力電圧と、目標電圧設定部80が設定した電圧と、を加算した電圧が印加される。
積分回路70は、増幅器71と、ダイオード72と、コンデンサ73と、を有している。増幅器71は、非反転入力端子が接地されている。そして、増幅器71の反転入力端子には、電圧印加部90からの出力電圧と、目標電圧設定部80が設定した電圧と、を加算した電圧が印加される。
目標電圧設定部80は、一方の端部が一定の正の電圧Veを出力する基準電圧回路81に接続され、他方の端部が一定の負の電圧−Veを出力する基準電圧回路82に接続され、外部から操作することで、一方の端部側の抵抗値と他方の端部側の抵抗値との比率を変更することが可能な可変抵抗器83を有している。また、目標電圧設定部80は、電圧印加部90からの出力電圧との合流点84と、可変抵抗器83との間に設けられた抵抗85を有している。また、目標電圧設定部80は、一方の端部が一定の負の電圧−Veを出力する基準電圧回路86に、他方の端部が積分回路70に接続された抵抗87を有している。
目標電圧設定部80は、予め定められた負の電圧を目標電圧Vmとして設定する。
目標電圧設定部80は、予め定められた負の電圧を目標電圧Vmとして設定する。
電圧印加部90は、一方の端部が抵抗91を介して電流電圧変換回路31に接続され、他方の端部が抵抗92を介して電流電圧変換回路32に接続されているとともに、外部から抵抗値を変更することが可能な可変抵抗器93を有している。
以下、電圧印加部90の可変抵抗器93の両端子間に設けられた端子である出力端子94の出力電圧をVcと称する場合がある。
出力電圧Vcは、電流電圧変換回路31から出力された電圧Vaと、電流電圧変換回路32から出力された電圧Vbとの合計電圧に基づく、正の電圧である。
以下、電圧印加部90の可変抵抗器93の両端子間に設けられた端子である出力端子94の出力電圧をVcと称する場合がある。
出力電圧Vcは、電流電圧変換回路31から出力された電圧Vaと、電流電圧変換回路32から出力された電圧Vbとの合計電圧に基づく、正の電圧である。
以上のように構成された位置検出装置1において、光度調整部50の積分回路70の入力電圧は、電圧印加部90の出力電圧Vcと、目標電圧設定部80により設定された目標電圧Vmと、に基づく電圧Vtである。
位置検出装置1の初期設定がされた直後の状態(初期状態)では、電圧印加部90の出力電圧Vcの絶対値が、目標電圧設定部80にて設定された目標電圧Vmの絶対値と等しくなるように設定され、これにより、電圧Vtは、零(0(V))となっている。
初期状態から、電圧印加部90の出力電圧Vcの絶対値が変化し、電圧印加部90の出力電圧Vcの絶対値が、目標電圧設定部80により設定された目標電圧Vmの絶対値よりも小さくなると、電圧Vtは、電圧印加部90の出力電圧Vcの絶対値と、目標電圧設定部80により設定された目標電圧Vmの絶対値との差(|Vm|−|Vc|)に相当する大きさの、負の電圧となる。
逆に、初期状態から、電圧印加部90の出力電圧Vcの絶対値が変化し、電圧印加部90の出力電圧Vcの絶対値が、目標電圧設定部80により設定された目標電圧Vmの絶対値よりも大きくなると、電圧Vtは、電圧印加部90の出力電圧Vcの絶対値と、目標電圧設定部80により設定された目標電圧Vmの絶対値との差(|Vc|−|Vm|)に相当する大きさの、正の電圧となる。
なお、このように出力電圧Vcの絶対値が変化する要因は、例えば、位置検出装置1の温度変化や経年変化である。
位置検出装置1の初期設定がされた直後の状態(初期状態)では、電圧印加部90の出力電圧Vcの絶対値が、目標電圧設定部80にて設定された目標電圧Vmの絶対値と等しくなるように設定され、これにより、電圧Vtは、零(0(V))となっている。
初期状態から、電圧印加部90の出力電圧Vcの絶対値が変化し、電圧印加部90の出力電圧Vcの絶対値が、目標電圧設定部80により設定された目標電圧Vmの絶対値よりも小さくなると、電圧Vtは、電圧印加部90の出力電圧Vcの絶対値と、目標電圧設定部80により設定された目標電圧Vmの絶対値との差(|Vm|−|Vc|)に相当する大きさの、負の電圧となる。
逆に、初期状態から、電圧印加部90の出力電圧Vcの絶対値が変化し、電圧印加部90の出力電圧Vcの絶対値が、目標電圧設定部80により設定された目標電圧Vmの絶対値よりも大きくなると、電圧Vtは、電圧印加部90の出力電圧Vcの絶対値と、目標電圧設定部80により設定された目標電圧Vmの絶対値との差(|Vc|−|Vm|)に相当する大きさの、正の電圧となる。
なお、このように出力電圧Vcの絶対値が変化する要因は、例えば、位置検出装置1の温度変化や経年変化である。
トランジスタ60のベース61に印加される電圧は、積分回路70の入力電圧である電圧Vtが時間について積分された電圧であり、符号が負から正または正から負に変換された(符号が反転された)電圧である。そして、トランジスタ60のベース61に印加された電圧に応じた電流により発光部10が光を発生する。光源部10が発生する光の光度は、トランジスタ60のベース61に印加される電圧が大きくなると、大きくなり、小さくなると、小さくなる。
そして、PSD20からの出力電流Ia及び出力電流Ibは、発光部10からの光の光度に応じた大きさとなる。
そして、PSD20からの出力電流Ia及び出力電流Ibは、発光部10からの光の光度に応じた大きさとなる。
また、発光部10からの光の光度が大きくなると、PSD20からの出力電流Ia及び出力電流Ibが増加し、積分回路70の入力電圧Vtが大きくなるので、トランジスタ60のベース61に印加される電圧は小さくなる。逆に、発光部10からの光の光度が小さくなると、PSD20からの出力電流Ia及び出力電流Ibが減少し、積分回路70の入力電圧Vtが小さくなるので、トランジスタ60のベース61に印加される電圧は大きくなる。
その結果、トランジスタ60のベース61に印加される電圧が自動的に調整され、発光部10からの光の光度は、所定の光度となるように自動的に調整されることとなる。
これらの動作により、積分回路70の入力電圧Vtは、常に零(0(V))となるように自動的に調整されることとなる。言い換えると、電流電圧変換回路31から出力される電圧Vaと、電流電圧変換回路32から出力される電圧Vbは、常に適正な電圧となるように自動的に調整されることとなる。
それゆえ、位置検出装置1は、温度変化や経年変化の影響を受けずに、被測定体の位置を精度高く検出することができる。
その結果、トランジスタ60のベース61に印加される電圧が自動的に調整され、発光部10からの光の光度は、所定の光度となるように自動的に調整されることとなる。
これらの動作により、積分回路70の入力電圧Vtは、常に零(0(V))となるように自動的に調整されることとなる。言い換えると、電流電圧変換回路31から出力される電圧Vaと、電流電圧変換回路32から出力される電圧Vbは、常に適正な電圧となるように自動的に調整されることとなる。
それゆえ、位置検出装置1は、温度変化や経年変化の影響を受けずに、被測定体の位置を精度高く検出することができる。
図2は、位置検出装置1の発光部10とPSD20とを固定した状態の一例を示す図である。
位置検出装置1は、発光部10が実装された基板がリニアモータ100の可動子101に固定され、PSD20が実装された基板がリニアモータ100の固定子102に固定され、固定子102に対する可動子101の位置を検出することを例示することができる。
位置検出装置1は、発光部10が実装された基板がリニアモータ100の可動子101に固定され、PSD20が実装された基板がリニアモータ100の固定子102に固定され、固定子102に対する可動子101の位置を検出することを例示することができる。
図3は、可動子101の位置xと、電圧差ΔVとの間の関係の一例を示す図である。なお、位置xは、図2に示すように、PSD20の電気的中心と、発光部10からの光の入射位置との間の距離である。
PSD20に、発光部10からの光が入射すると、入射位置には光量に比例した電荷が発生する。この電荷は光電流として抵抗層に到達し、それぞれの電極までの距離に逆比例して分割され、出力電極により取り出される。
そして、光の入射位置と出力電極の電流の関係は以下の式(1)の通りとなる。
Va×(L−x)=Vb×(L+x)・・・(1)
なお、Lは、PSD20の抵抗長である。
PSD20に、発光部10からの光が入射すると、入射位置には光量に比例した電荷が発生する。この電荷は光電流として抵抗層に到達し、それぞれの電極までの距離に逆比例して分割され、出力電極により取り出される。
そして、光の入射位置と出力電極の電流の関係は以下の式(1)の通りとなる。
Va×(L−x)=Vb×(L+x)・・・(1)
なお、Lは、PSD20の抵抗長である。
抵抗91の抵抗値と、可変抵抗器93の一方の端部と出力端子94との間の抵抗値と、を加算した抵抗値をR1とする。また、抵抗92の抵抗値と、可変抵抗器93の他方の端部と出力端子94との間の抵抗値と、を加算した抵抗値をR2とする。
出力端子94の出力電圧Vcは、以下の式(2)の通りとなる。
Vc=(R2×Va+R1×Vb)/(R1+R2)・・・(2)
ここで、光度調整部50においては、上述したように、出力電圧Vcが一定となるように発光部10の光度をフィードバック制御するから、計算の便宜上、定数を1と置くと、以下の式(3)が成立する。
Vc=(R2×Va+R1×Vb)/(R1+R2)=1・・・(3)
出力端子94の出力電圧Vcは、以下の式(2)の通りとなる。
Vc=(R2×Va+R1×Vb)/(R1+R2)・・・(2)
ここで、光度調整部50においては、上述したように、出力電圧Vcが一定となるように発光部10の光度をフィードバック制御するから、計算の便宜上、定数を1と置くと、以下の式(3)が成立する。
Vc=(R2×Va+R1×Vb)/(R1+R2)=1・・・(3)
式(1)と、式(3)とにより、Va、Vbを求めると、Vaは以下の式(4)、Vbは以下の式(5)の通りとなる。
Va=(L+x)/(L+x×(R2−R1)/(R1+R2))・・・(4)
Vb=(L−x)/(L+x×(R2−R1)/(R1+R2))・・・(5)
Va=(L+x)/(L+x×(R2−R1)/(R1+R2))・・・(4)
Vb=(L−x)/(L+x×(R2−R1)/(R1+R2))・・・(5)
そして、電圧差ΔVは、以下の式(6)の通りとなる。
ΔV=Vb−Va=−2x/(L+x×(R2−R1)/(R1+R2))・・・(6)
式(6)により、R1=R2である場合には、ΔV=−2x/Lとなるので、電圧差ΔVは、可動子101の位置xに完全に比例する。
それゆえ、R1=R2となるように、可変抵抗器93の出力端子94の位置、言い換えれば、端子間の抵抗値を調整することにより、図3に示すように、電圧差ΔVと可動子101の位置xとの間の関係を直線的な関係にすることが可能となる。
ΔV=Vb−Va=−2x/(L+x×(R2−R1)/(R1+R2))・・・(6)
式(6)により、R1=R2である場合には、ΔV=−2x/Lとなるので、電圧差ΔVは、可動子101の位置xに完全に比例する。
それゆえ、R1=R2となるように、可変抵抗器93の出力端子94の位置、言い換えれば、端子間の抵抗値を調整することにより、図3に示すように、電圧差ΔVと可動子101の位置xとの間の関係を直線的な関係にすることが可能となる。
例えばリニアモータ100に位置検出装置1を組み付ける際に、作業者は、以下のようにすることを例示することができる。
例えば、1(V)印加することで、固定子102に対して可動子101を1(mm)移動させることが可能な治具を用いる。
そして、この治具を用いて1(V)印加したときの電圧差ΔV1と、2(V)印加したときの電圧差ΔV2とが比例関係(ΔV1=ΔV2/2)になるように、端子間の抵抗値を変更すると良い。
例えば、1(V)印加することで、固定子102に対して可動子101を1(mm)移動させることが可能な治具を用いる。
そして、この治具を用いて1(V)印加したときの電圧差ΔV1と、2(V)印加したときの電圧差ΔV2とが比例関係(ΔV1=ΔV2/2)になるように、端子間の抵抗値を変更すると良い。
このように、位置検出装置1によれば、抵抗91と抵抗92との個体差により、抵抗91の抵抗値と抵抗92の抵抗値とが異なっていたとしても、可変抵抗器93の端子間の抵抗値を変更することで、R1=R2とすることができる。それゆえ、位置検出装置1によれば、可変抵抗器93を備えていない構成と比較して、確度高く電圧差ΔVと位置xとの間の関係を直線的な関係にすることが可能となる。その結果、位置検出装置1によれば、被測定体である可動子101の位置を精度高く検出することができる。
また、第1の実施形態に係る位置検出装置1によれば、発光部10からの光の光度が、電圧印加部90の出力電圧Vcと目標電圧設定部80にて設定された目標電圧とによって規定されることとなる。
目標電圧設定部80は、一方の端部側の抵抗値と他方の端部側の抵抗値との比率、つまり、端子間の抵抗値を変更することが可能な可変抵抗器83を有している。それゆえ、例えばリニアモータ100に位置検出装置1を組み付ける作業者は、以下のようにすることで、発光部10からの光の光度を調整することが可能である。
目標電圧設定部80は、一方の端部側の抵抗値と他方の端部側の抵抗値との比率、つまり、端子間の抵抗値を変更することが可能な可変抵抗器83を有している。それゆえ、例えばリニアモータ100に位置検出装置1を組み付ける作業者は、以下のようにすることで、発光部10からの光の光度を調整することが可能である。
すなわち、作業者は、1(V)印加することで、固定子102に対して可動子101を1(mm)移動させることが可能な治具を用いる。そして、作業者は、この治具を用いて1(V)印加したときの電圧差ΔVが、予め定められた規定値(例えば1(V))となるように、可変抵抗器83の端子間の抵抗値を変更すると良い。このように、第1の実施形態に係る位置検出装置1によれば、例えば、固定子102に対して可動子101が所定値(例えば1(mm)移動したときの、電圧差ΔVが規定値(例えば1(V))となるように、確度高く合わせることができる。
また、目標電圧設定部80は、外部から抵抗値を変更可能な可変抵抗器83を有し、積分回路70に入力される電圧を調整可能な可変電圧部に加えて、基準電圧回路86と抵抗87とを有し、積分回路70に固定電圧を入力する固定電圧部を備えている。これにより、例えば、可変抵抗器83の抵抗値が操作されて、抵抗85に印加される電圧が最も大きくなった場合であっても、積分回路70に入力される電圧が負の電圧となることが抑制される。その結果、第1の実施形態に係る位置検出装置1によれば、基準電圧回路86と抵抗87とを有していない構成と比較して、確度高く発光部10から発光させることができる。
以上、説明したように、第1の実施形態に係る位置検出装置1は、光を発生させる発光手段の一例としての発光部10と、発光部10から発光された光を受光した位置に応じた2つの電流信号を発生する受光素子の一例としてのPSD20と、を備えている。また、位置検出装置1は、2つの電流信号をそれぞれ電圧信号に変換する2つの変換部の一例としての電流電圧変換回路31及び電流電圧変換回路32と、電流電圧変換回路31及び電流電圧変換回路32それぞれから出力される電圧の電圧差ΔVを位置検出信号として出力する減算部40と、を備えている。また、位置検出装置1は、電流電圧変換回路31及び電流電圧変換回路32それぞれからの電圧を予め定められた割合(例えば1:1)で加算した合計電圧(Va+Vb)を出力可能なように、外部から抵抗値を変更可能な可変抵抗器93を備えている。また、位置検出装置1は、可変抵抗器93からの出力電圧Vcを加味した電圧に基づいた電圧が印加される入力電極の一例としてのベース61を有し、発光部10に当該電圧に応じた光度の光を発生させるトランジスタ60と、を備えている。
このように構成された位置検出装置1によれば、可変抵抗器93を備えていない構成と比較して、確度高く、被測定体(例えば可動子101)の位置xと、位置検出信号との間の関係を直線的な関係にすることができる。それゆえ、位置検出装置1によれば、被測定体の位置を精度高く検出することができる。
ここで、可変抵抗器93からの出力電圧を加味した電圧が入力され、入力された電圧を積分した積分電圧を出力する積分回路70をさらに備え、トランジスタ60は、ベース61に積分電圧が印加され、当該積分電圧に応じた光度の光を発生させると良い。積分回路70を用いることで、トランジスタ60に、可変抵抗器93からの出力電圧Vcを加味した積分電圧に基づいた光度の光を発生させることが可能となる。
ただし、可変抵抗器93からの出力電圧を加味した電圧に基づいた電圧をトランジスタ60のベース61に印加するのは、積分回路70に限定されない。
ただし、可変抵抗器93からの出力電圧を加味した電圧に基づいた電圧をトランジスタ60のベース61に印加するのは、積分回路70に限定されない。
<第2の実施形態>
図4は、第2の実施形態に係る位置検出装置2の概略構成の一例を示す図である。
第2の実施形態に係る位置検出装置2は、第1の実施形態に係る位置検出装置1に対して、目標電圧設定部80に相当する目標電圧設定部280が異なる。以下、位置検出装置2について、位置検出装置1と異なる点について説明する。位置検出装置2と位置検出装置1とで、同じ機能を有するものについては同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図4は、第2の実施形態に係る位置検出装置2の概略構成の一例を示す図である。
第2の実施形態に係る位置検出装置2は、第1の実施形態に係る位置検出装置1に対して、目標電圧設定部80に相当する目標電圧設定部280が異なる。以下、位置検出装置2について、位置検出装置1と異なる点について説明する。位置検出装置2と位置検出装置1とで、同じ機能を有するものについては同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
目標電圧設定部280は、目標電圧設定部80に対して、可変抵抗器83及び抵抗85を備えていない点が異なる。
つまり、積分回路70の増幅器71の反転入力端子には、電圧印加部90からの出力電圧と、基準電圧回路86及び抵抗87を介して印加される電圧とを加算した電圧が印加される。その結果、トランジスタ60のベース61には、電圧印加部90からの出力電圧Vcと、基準電圧回路86の負の電圧−Ve及び抵抗87の抵抗値により定まる目標電圧Vmとに応じた積分電圧が自動的に印加され、発光部10からの光の光度は、この積分電圧に応じた光度に自動的に調整されることとなる。
これらの動作により、積分回路70の入力電圧Vtは、常に零(0(V))となるように自動的に調整されることとなる。言い換えると、電流電圧変換回路31から出力される電圧Vaと、電流電圧変換回路32から出力される電圧Vbは、常に適正な電圧となるように自動的に調整されることとなる。
それゆえ、位置検出装置1は、温度変化や経年変化の影響を受けずに、被測定体の位置を精度高く検出することができる。
つまり、積分回路70の増幅器71の反転入力端子には、電圧印加部90からの出力電圧と、基準電圧回路86及び抵抗87を介して印加される電圧とを加算した電圧が印加される。その結果、トランジスタ60のベース61には、電圧印加部90からの出力電圧Vcと、基準電圧回路86の負の電圧−Ve及び抵抗87の抵抗値により定まる目標電圧Vmとに応じた積分電圧が自動的に印加され、発光部10からの光の光度は、この積分電圧に応じた光度に自動的に調整されることとなる。
これらの動作により、積分回路70の入力電圧Vtは、常に零(0(V))となるように自動的に調整されることとなる。言い換えると、電流電圧変換回路31から出力される電圧Vaと、電流電圧変換回路32から出力される電圧Vbは、常に適正な電圧となるように自動的に調整されることとなる。
それゆえ、位置検出装置1は、温度変化や経年変化の影響を受けずに、被測定体の位置を精度高く検出することができる。
第2の実施形態に係る位置検出装置2においても、R1=R2となるように、可変抵抗器93の出力端子94の位置を調整することにより、図3に示すように、電圧差ΔVと可動子101の位置xとの間に直線性を得ることが可能である。
それゆえ、第2の実施形態に係る位置検出装置2によれば、抵抗91と抵抗92との個体差により、抵抗91の抵抗値と抵抗92の抵抗値とが異なっていたとしても、可変抵抗器93の端子間の抵抗値を変更することで、R1=R2とすることができる。その結果、位置検出装置2によれば、可変抵抗器93を備えていない構成と比較して、確度高く、被測定体(例えば可動子101)の位置xと、位置検出信号(電圧差ΔV)との間の関係を直線的な関係にすることができる。それゆえ、位置検出装置2によれば、被測定体の位置を精度高く検出することができる。
それゆえ、第2の実施形態に係る位置検出装置2によれば、抵抗91と抵抗92との個体差により、抵抗91の抵抗値と抵抗92の抵抗値とが異なっていたとしても、可変抵抗器93の端子間の抵抗値を変更することで、R1=R2とすることができる。その結果、位置検出装置2によれば、可変抵抗器93を備えていない構成と比較して、確度高く、被測定体(例えば可動子101)の位置xと、位置検出信号(電圧差ΔV)との間の関係を直線的な関係にすることができる。それゆえ、位置検出装置2によれば、被測定体の位置を精度高く検出することができる。
位置検出装置1において、電圧印加部90が有する抵抗91の抵抗値は10k(Ω)、抵抗値92の抵抗値は10k(Ω)、可変抵抗器93の抵抗値(調整幅)は0〜500(Ω)であり、目標電圧設定部80が有する抵抗85の抵抗値は100k(Ω)、抵抗87の抵抗値は20k(Ω)、可変抵抗器83の抵抗値(調整幅)は0〜10k(Ω)、電圧Veは10(V)である、ことを例示することができる。
1,2…位置検出装置、10…発光部、20…半導体位置検出素子、31…電流電圧変換回路、32…電流電圧変換回路、50…光度調整部、60…トランジスタ、61…ベース、62…エミッタ、63…コレクタ、70…積分回路、80,280…目標電圧設定部、83…可変抵抗器、90…電圧印加部、93…可変抵抗器
Claims (2)
- 光を発生させる発光手段と、
前記発光手段から発光された光を受光した位置に応じた2つの電流信号を発生する受光素子と、
前記2つの電流信号をそれぞれ電圧信号に変換する2つの変換部と、
前記2つの変換部それぞれから出力される電圧の差を位置検出信号として出力する減算部と、
前記2つの変換部それぞれから出力される電圧を予め定められた割合で加算した合計電圧を出力可能なように、抵抗値を変更可能な可変抵抗器と、
前記可変抵抗器からの出力電圧を加味した電圧に基づいた電圧が印加される入力電極を有し、前記発光手段に当該電圧に応じた光度の光を発生させるトランジスタと、
を備える位置検出装置。 - 前記可変抵抗器からの出力電圧を加味した電圧が入力され、入力された電圧を積分した積分電圧を出力する積分回路をさらに備え、
前記トランジスタは、前記入力電極に前記積分電圧が印加され、当該積分電圧に応じた光度の光を発生させる
請求項1に記載の位置検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019236615A JP2021105551A (ja) | 2019-12-26 | 2019-12-26 | 位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2019236615A JP2021105551A (ja) | 2019-12-26 | 2019-12-26 | 位置検出装置 |
Publications (1)
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JP2021105551A true JP2021105551A (ja) | 2021-07-26 |
Family
ID=76919465
Family Applications (1)
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JP2019236615A Pending JP2021105551A (ja) | 2019-12-26 | 2019-12-26 | 位置検出装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2021105551A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114396967A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-04-26 | 浙江西子富沃德电机有限公司 | 正余弦编码器及其信号处理方法、电梯控制系统 |
-
2019
- 2019-12-26 JP JP2019236615A patent/JP2021105551A/ja active Pending
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CN114396967A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-04-26 | 浙江西子富沃德电机有限公司 | 正余弦编码器及其信号处理方法、电梯控制系统 |
CN114396967B (zh) * | 2021-11-30 | 2024-04-23 | 浙江西子富沃德电机有限公司 | 正余弦编码器及其信号处理方法、电梯控制系统 |
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