JP2021105552A - Position detection device - Google Patents

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JP2021105552A
JP2021105552A JP2019236616A JP2019236616A JP2021105552A JP 2021105552 A JP2021105552 A JP 2021105552A JP 2019236616 A JP2019236616 A JP 2019236616A JP 2019236616 A JP2019236616 A JP 2019236616A JP 2021105552 A JP2021105552 A JP 2021105552A
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light
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結実子 谷
Yumiko Tani
結実子 谷
義直 高橋
Yoshinao Takahashi
義直 高橋
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Citizen Watch Co Ltd
Citizen Chiba Precision Co Ltd
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Abstract

To provide a position detection device that can bring a position detection signal to a value determined in advance in accordance with a position of a measurement body.SOLUTION: A position detection device includes: light-emitting means that generates light; a light-receiving element that generates two current signals according to a position where the light emitted from the light-emitting means is received; two conversion units that convert the two current signals into voltage signals; a subtraction unit that outputs a difference between the voltages output from the two conversion units as a position detection signal; an integration circuit that receives the input of the voltage based on the total voltage of the voltages output from the two conversion units and outputs the integral voltage obtained by integrating the input voltage; a transistor that has an input electrode to which the integral voltage is applied and causes the light-emitting means to generate light with the light intensity according to the integral voltage; and target voltage setting means that has a variable resistor capable of changing a resistance value and can set the voltage input to the integration circuit so as to become the voltage determined in advance.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、位置検出装置に関する。 The present invention relates to a position detecting device.

例えば、特許文献1に記載された位置検出装置は、以下のように構成されている。すなわち、光源と、この光源の発光を受光しうる位置に配置された半導体位置検出素子とを有する位置検出装置において、周囲温度を検出する温度検出手段と、この温度検出手段の温度検出信号に対応した基準信号を出力する基準信号発生回路と、基準信号発生回路からの基準信号に基づいて前記光源の駆動電流を制御する駆動電流制御部とを備えたことを特徴とする。 For example, the position detecting device described in Patent Document 1 is configured as follows. That is, in a position detecting device having a light source and a semiconductor position detecting element arranged at a position capable of receiving light emission of the light source, the temperature detecting means for detecting the ambient temperature and the temperature detecting signal of the temperature detecting means are supported. It is characterized by including a reference signal generation circuit that outputs the reference signal, and a drive current control unit that controls the drive current of the light source based on the reference signal from the reference signal generation circuit.

特開平02−112708号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 02-112708

例えば、特許文献1に記載された位置検出装置において、被測定体の位置を精度高く検出するには、検出素子の受光位置に応じた2つの電流に応じた位置検出信号が、被測定体の位置に応じて予め定められた値となることが望まれる。
本発明は、位置検出信号が、被測定体の位置に応じて予め定められた値となるよう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。
For example, in the position detection device described in Patent Document 1, in order to detect the position of the object to be measured with high accuracy, the position detection signal corresponding to the two currents corresponding to the light receiving position of the detection element is used for the object to be measured. It is desired that the value becomes a predetermined value according to the position.
An object of the present invention is to provide a position detection device capable of causing a position detection signal to have a predetermined value according to the position of an object to be measured.

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加算した合計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、前記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、抵抗値を変更可能な可変抵抗器を有し、前記積分回路に入力される電圧が予め定められた電圧となるように設定可能な目標電圧設定手段と、を備える位置検出装置である。
ここで、前記目標電圧設定手段は、前記可変抵抗器を有し、前記積分回路に入力される電圧を調整可能な可変電圧部と、当該積分回路に固定電圧を入力する固定電圧部と、を備えていても良い。
The present invention completed for the above object has a light emitting means for generating light, a light receiving element for generating two current signals according to the position where the light emitted from the light emitting means is received, and the above two currents. Two conversion units that convert signals into voltage signals, a subtraction unit that outputs the difference between the voltages output from each of the two conversion units as a position detection signal, and a voltage output from each of the two conversion units. It has an integrator circuit that inputs a voltage that takes into account the added total voltage and outputs an integrated voltage that integrates the input voltage, and an input electrode to which the integrated voltage is applied, and the light emitting means responds to the integrated voltage. A target voltage setting means that has a transistor that generates light of a different luminosity, a variable resistor whose resistance value can be changed, and can be set so that the voltage input to the integrating circuit becomes a predetermined voltage. It is a position detection device provided with.
Here, the target voltage setting means includes a variable voltage unit that has the variable resistor and can adjust the voltage input to the integrating circuit, and a fixed voltage unit that inputs a fixed voltage to the integrating circuit. You may have it.

本発明によれば、位置検出信号が、被測定体の位置に応じて予め定められた値となるようにすることができる位置検出装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a position detection device capable of setting a position detection signal to a predetermined value according to the position of the object to be measured.

実施の形態に係る位置検出装置の概略構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the schematic structure of the position detection apparatus which concerns on embodiment. 位置検出装置の発光部とPSDとを固定した状態の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the state which the light emitting part of a position detection apparatus and PSD are fixed. 可動子の位置と、電圧差との間の関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between the position of a mover, and a voltage difference.

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。
図1は、実施の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。
Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram showing an example of a schematic configuration of a position detection device 1 according to an embodiment.
The position detecting device 1 includes a light emitting unit 10 that emits light, and a semiconductor position detecting element 20 that is arranged so as to face the light emitting unit 10.

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。
It can be exemplified that the light emitting unit 10 is a light emitting diode (LED (Light Emitting Diode)) or a laser.
It can be exemplified that the semiconductor position detection element 20 is a spot light position detection sensor that utilizes the surface resistance of a photodiode. Hereinafter, the semiconductor position detection element 20 may be referred to as “PSD20”. The PSD 20 is an element in which the current output from each electrode changes depending on the resistance proportional to the distance from the incident position of the light from the light emitting unit 10 to the electrodes provided at both ends.

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。
Further, the position detection device 1 uses a current-voltage conversion circuit 31 that converts an output current Ia output from one end of the PSD 20 into a voltage Va, and a voltage Vb that converts the output current Ib output from the other end of the PSD 20 into a voltage Vb. It is provided with a current-voltage conversion circuit 32 for converting to.
Further, the position detection device 1 includes a subtraction unit 40 that subtracts the voltage Va output from the current-voltage conversion circuit 31 from the voltage Vb output from the current-voltage conversion circuit 32. The subtraction unit 40 outputs a voltage difference ΔV (= Vb−Va) obtained by subtracting the voltage Va from the voltage Vb as a position detection signal.

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。
Further, the position detection device 1 has a luminous intensity adjusting unit 50 that adjusts the luminous intensity of the light emitting unit 10.
The luminous intensity adjusting unit 50 includes a transistor 60 that controls the current flowing through the light emitting unit 10, and an integrating circuit 70 that applies a voltage to the base 61 of the transistor 60. Further, the position detection device 1 includes a target voltage setting unit 80 for setting a target voltage applied to the integrating circuit 70. Further, the position detection device 1 includes a voltage application unit 90 that applies a voltage corresponding to the voltage Va output from the current-voltage conversion circuit 31 and the voltage Vb output from the current-voltage conversion circuit 32 to the integration circuit 70. , Is equipped.

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。
In the transistor 60, the emitter 62 is connected to the light emitting unit 10, and the collector 63 is connected to the positive power supply voltage Vcc.
The integrating circuit 70 includes an amplifier 71, a diode 72, and a capacitor 73. The non-inverting input terminal of the amplifier 71 is grounded. Then, a voltage obtained by adding the output voltage from the voltage application unit 90 and the voltage set by the target voltage setting unit 80 is applied to the inverting input terminal of the amplifier 71.

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と、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。
The target voltage setting unit 80 is connected to a reference voltage circuit 81 in which one end outputs a constant positive voltage Ve and a reference voltage circuit 82 in which the other end outputs a constant negative voltage −Ve. The variable resistor 83 is provided so that the ratio between the resistance value on one end side and the resistance value on the other end side can be changed by operating from the outside. Further, the target voltage setting unit 80 has a confluence point 84 with the output voltage from the voltage application unit 90 and a resistor 85 provided between the variable resistor 83. Further, the target voltage setting unit 80 has a reference voltage circuit 86 having one end connected to a constant negative voltage −Ve, and a resistor 87 having the other end connected to the integrating circuit 70.
The target voltage setting unit 80 sets a predetermined negative voltage as the target voltage Vm.

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。
One end of the voltage application unit 90 is connected to the current-voltage conversion circuit 31 via a resistor 91, the other end is connected to the current-voltage conversion circuit 32 via a resistor 92, and a resistor is externally connected. It has a variable resistor 93 whose value can be changed.
Hereinafter, the output voltage of the output terminal 94, which is a terminal provided between both terminals of the variable resistor 93 of the voltage application unit 90, may be referred to as Vc.
The output voltage Vc is a positive voltage based on the total voltage of the voltage Va output from the current-voltage conversion circuit 31 and the voltage Vb output from the current-voltage conversion circuit 32.

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。
In the position detecting device 1 configured as described above, the input voltage of the integrating circuit 70 of the luminous intensity adjusting unit 50 is the output voltage Vc of the voltage applying unit 90 and the target voltage set by the target voltage setting unit 80. Based on the voltage Vt.
In the state immediately after the initial setting of the position detection device 1 (initial state), the absolute value of the output voltage Vc of the voltage application unit 90 is equal to the absolute value of the target voltage Vm set by the target voltage setting unit 80. As a result, the voltage Vt is set to zero (0 (V)).
From the initial state, the absolute value of the output voltage Vc of the voltage application unit 90 changes, and the absolute value of the output voltage Vc of the voltage application unit 90 is smaller than the absolute value of the target voltage Vm set by the target voltage setting unit 80. Then, the voltage Vt is a large value corresponding to the difference (| Vm |-| Vc |) between the absolute value of the output voltage Vc of the voltage application unit 90 and the absolute value of the target voltage Vm set by the target voltage setting unit 80. It becomes a negative voltage.
On the contrary, the absolute value of the output voltage Vc of the voltage application unit 90 changes from the initial state, and the absolute value of the output voltage Vc of the voltage application unit 90 is the absolute value of the target voltage Vm set by the target voltage setting unit 80. When the voltage Vt becomes larger than, the voltage Vt becomes the difference (| Vc |-| Vm |) between the absolute value of the output voltage Vc of the voltage application unit 90 and the absolute value of the target voltage Vm set by the target voltage setting unit 80. It becomes a positive voltage of a corresponding magnitude.
The factor that causes the absolute value of the output voltage Vc to change in this way is, for example, a temperature change or a secular change of the position detection device 1.

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。
The voltage applied to the base 61 of the transistor 60 is a voltage obtained by integrating the voltage Vt, which is the input voltage of the integrating circuit 70, with respect to time, and the sign is converted from negative to positive or positive to negative (the sign is inverted). It is a voltage. Then, the light emitting unit 10 generates light by a current corresponding to the voltage applied to the base 61 of the transistor 60. The luminous intensity of the light generated by the light source unit 10 increases as the voltage applied to the base 61 of the transistor 60 increases, and decreases as the voltage applied to the base 61 of the transistor 60 increases.
Then, the output current Ia and the output current Ib from the PSD 20 have a magnitude corresponding to the luminous intensity of the light from the light emitting unit 10.

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。
Further, when the luminous intensity of the light from the light emitting unit 10 increases, the output current Ia and the output current Ib from the PSD 20 increase, and the input voltage Vt of the integrating circuit 70 increases, so that the voltage applied to the base 61 of the transistor 60 increases. Becomes smaller. On the contrary, when the light intensity of the light from the light emitting unit 10 becomes small, the output current Ia and the output current Ib from the PSD 20 decrease, and the input voltage Vt of the integrating circuit 70 becomes small, so that the light is applied to the base 61 of the transistor 60. The voltage increases.
As a result, the voltage applied to the base 61 of the transistor 60 is automatically adjusted, and the luminous intensity of the light from the light emitting unit 10 is automatically adjusted so as to have a predetermined luminous intensity.
By these operations, the input voltage Vt of the integrating circuit 70 is automatically adjusted to always be zero (0 (V)). In other words, the voltage Va output from the current-voltage conversion circuit 31 and the voltage Vb output from the current-voltage conversion circuit 32 are automatically adjusted so as to always be appropriate voltages.
Therefore, the position detecting device 1 can detect the position of the object to be measured with high accuracy without being affected by the temperature change and the aging change.

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。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a state in which the light emitting unit 10 and the PSD 20 of the position detection device 1 are fixed.
In the position detection device 1, the substrate on which the light emitting unit 10 is mounted is fixed to the mover 101 of the linear motor 100, the board on which the PSD 20 is mounted is fixed to the stator 102 of the linear motor 100, and the mover with respect to the stator 102. It can be exemplified to detect the position of 101.

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。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the relationship between the position x of the mover 101 and the voltage difference ΔV. As shown in FIG. 2, the position x is the distance between the electrical center of the PSD 20 and the incident position of the light from the light emitting unit 10.
When light from the light emitting unit 10 is incident on the PSD 20, an electric charge proportional to the amount of light is generated at the incident position. This charge reaches the resistance layer as a photocurrent, is divided in inverse proportion to the distance to each electrode, and is taken out by the output electrode.
The relationship between the incident position of light and the current of the output electrode is as shown in the following equation (1).
Va × (L−x) = Vb × (L + x) ・ ・ ・ (1)
L is the resistance length of the PSD 20.

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)
The resistance value obtained by adding the resistance value of the resistor 91 and the resistance value between one end of the variable resistor 93 and the output terminal 94 is defined as R1. Further, the resistance value obtained by adding the resistance value of the resistor 92 and the resistance value between the other end of the variable resistor 93 and the output terminal 94 is defined as R2.
The output voltage Vc of the output terminal 94 is as shown in the following equation (2).
Vc = (R2 x Va + R1 x Vb) / (R1 + R2) ... (2)
Here, in the luminous intensity adjusting unit 50, as described above, the luminous intensity of the light emitting unit 10 is feedback-controlled so that the output voltage Vc becomes constant. Therefore, for convenience of calculation, if the constant is set to 1, the following equation ( 3) holds.
Vc = (R2 x Va + R1 x 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)
When Va and Vb are obtained by the formulas (1) and (3), Va is as shown in the following formula (4) and Vb is as shown in the following formula (5).
Va = (L + x) / (L + xx (R2-R1) / (R1 + R2)) ... (4)
Vb = (L-x) / (L + xx (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。
Then, the voltage difference ΔV is as shown in the following equation (6).
ΔV = Vb-Va = -2x / (L + xx (R2-R1) / (R1 + R2)) ... (6)
According to the equation (6), when R1 = R2, ΔV = -2x / L, so that the voltage difference ΔV is completely proportional to the position x of the mover 101.
Therefore, as shown in FIG. 3, the voltage difference ΔV and the mover 101 are adjusted by adjusting the position of the output terminal 94 of the variable resistor 93, in other words, the resistance value between the terminals so that R1 = R2. It is possible to make the relationship between the position x and the position x a linear relationship.

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。
For example, when assembling the position detection device 1 to the linear motor 100, the operator can exemplify the following.
For example, a jig capable of moving the mover 101 by 1 (mm) with respect to the stator 102 by applying 1 (V) is used.
Then, using this jig, the voltage difference ΔV1 when 1 (V) is applied and the voltage difference ΔV2 when 2 (V) is applied are in a proportional relationship (ΔV1 = ΔV2 / 2) between the terminals. It is good to change the resistance value of.

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。 As described above, according to the position detection device 1, even if the resistance value of the resistor 91 and the resistance value of the resistor 92 are different due to the individual difference between the resistor 91 and the resistor 92, the distance between the terminals of the variable resistor 93 By changing the resistance value, R1 = R2 can be set. Therefore, according to the position detection device 1, it is possible to make the relationship between the voltage difference ΔV and the position x linear with high accuracy as compared with the configuration without the variable resistor 93. .. As a result, according to the position detection device 1, the position of the mover 101, which is the object to be measured, can be detected with high accuracy.

また、実施の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。
Further, according to the position detection device 1 according to the embodiment, the luminous intensity of the light from the light emitting unit 10 is defined by the output voltage Vc of the voltage application unit 90 and the target voltage set by the target voltage setting unit 80. Will be done.
The target voltage setting unit 80 has a variable resistor 83 capable of changing the ratio of the resistance value on one end side to the resistance value on the other end side, that is, the resistance value between terminals. There is. Therefore, for example, an operator who assembles the position detection device 1 to the linear motor 100 can adjust the luminous intensity of the light from the light emitting unit 10 by doing the following.

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、実施の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。 That is, the operator uses a jig capable of moving the mover 101 by 1 (mm) with respect to the stator 102 by applying 1 (V). Then, the operator uses this jig to apply 1 (V) between the terminals of the variable resistor 83 so that the voltage difference ΔV becomes a predetermined predetermined value (for example, 1 (V)). It is good to change the resistance value of. As described above, according to the position detection device 1 according to the embodiment, for example, the voltage difference ΔV when the mover 101 moves by a predetermined value (for example, 1 (mm)) with respect to the stator 102 is a specified value (for example). It can be adjusted with high accuracy so that it becomes 1 (V)).

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不安定な電圧となることが抑制される。その結果、実施の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、安定して発光部10から発光させることができる。 Further, the target voltage setting unit 80 has a variable resistor 83 whose resistance value can be changed from the outside, and in addition to the variable voltage unit in which the voltage input to the integrating circuit 70 can be adjusted, the reference voltage circuit 86 and the resistance It has 87 and is provided with a fixed voltage unit for inputting a fixed voltage to the integrating circuit 70. As a result, for example, even when the resistance value of the variable resistor 83 is manipulated and the voltage applied to the resistor 85 becomes the largest, the voltage input to the integrating circuit 70 becomes an unstable voltage. Is suppressed. As a result, according to the position detection device 1 according to the embodiment, light can be stably emitted from the light emitting unit 10 as compared with a configuration having no reference voltage circuit 86 and a resistor 87.

以上、説明したように、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加算した合計電圧(Va+Vb)を加味した電圧Vtが入力され、入力された電圧Vtを積分した積分電圧を出力する積分回路70と、積分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に当該積分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。また、位置検出装置1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に入力される電圧が予め定められた電圧となるように設定可能な目標電圧設定手段の一例としての目標電圧設定部80を備えている。 As described above, the position detection device 1 generates two current signals, one is a light emitting unit 10 as an example of the light emitting means for generating light, and the other is a position corresponding to the position where the light emitted from the light emitting unit 10 is received. The PSD 20 is provided as an example of the light receiving element. Further, the position detection device 1 includes a current-voltage conversion circuit 31 and a current-voltage conversion circuit 32, and a current-voltage conversion circuit 31 and a current-voltage conversion circuit as examples of two conversion units that convert two current signals into voltage signals, respectively. A subtraction unit 40 that outputs a voltage difference ΔV of the voltage output from each of the 32 as a position detection signal is provided. Further, the position detection device 1 is input with a voltage Vt in which the total voltage (Va + Vb) obtained by adding the voltages from the current-voltage conversion circuit 31 and the current-voltage conversion circuit 32 is added, and the integrated voltage obtained by integrating the input voltage Vt. It has an integrator circuit 70 that outputs an integrated voltage, a base 61 as an example of an input electrode to which an integrated voltage is applied, and a transistor 60 that generates light having a luminosity corresponding to the integrated voltage in the light emitting unit 10. .. Further, the position detecting device 1 has a variable resistor 83 whose resistance value can be changed from the outside, and is a target voltage setting means capable of setting the voltage input to the integrating circuit 70 to be a predetermined voltage. The target voltage setting unit 80 is provided as an example.

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83を備えていない構成と比較して、確度高く、位置検出信号が、被測定体(例えば可動子101)の位置に応じて予め定められた値となるよう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。 According to the position detection device 1 configured in this way, the accuracy is high as compared with the configuration without the variable resistor 83, and the position detection signal depends on the position of the object to be measured (for example, the mover 101). It can be set to a predetermined value. Therefore, according to the position detection device 1, the position of the object to be measured can be detected with high accuracy.

ここで、目標電圧設定部80は、積分回路70に入力される電圧を調整可能な可変電圧部の一例としての、基準電圧回路81,82、可変抵抗器83及び抵抗85と、積分回路70に固定電圧を入力する固定電圧部の一例としての基準電圧回路86及び抵抗87と、を備えている。これにより、安定して発光部10から発光させることができる。 Here, the target voltage setting unit 80 is used in the reference voltage circuits 81 and 82, the variable resistor 83 and the resistor 85, and the integrator circuit 70 as an example of the variable voltage unit in which the voltage input to the integrator circuit 70 can be adjusted. A reference voltage circuit 86 and a resistor 87 are provided as an example of a fixed voltage unit for inputting a fixed voltage. As a result, the light emitting unit 10 can stably emit light.

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。 In the position detection device 1, the resistance value of the resistance 91 of the voltage application unit 90 is 10 k (Ω), the resistance value of the resistance value 92 is 10 k (Ω), and the resistance value (adjustment range) of the variable resistor 93 is 0 to 500. (Ω), the resistance value of the resistance 85 of the target voltage setting unit 80 is 100 k (Ω), the resistance value of the resistance 87 is 20 k (Ω), and the resistance value (adjustment range) of the variable resistor 83 is 0 to 10 k. It can be exemplified that (Ω) and the voltage Ve are 10 (V).

1…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…目標電圧設定部、83…可変抵抗器、85,87…抵抗、86…基準電圧回路、90…電圧印加部、93…可変抵抗器 1 ... position detection device, 10 ... light emitting unit, 20 ... semiconductor position detection element, 31 ... current / voltage conversion circuit, 32 ... current / voltage conversion circuit, 50 ... photometric adjustment unit, 60 ... transistor, 61 ... base, 62 ... emitter, 63 ... Collector, 70 ... Integrator circuit, 80 ... Target voltage setting unit, 83 ... Variable resistor, 85, 87 ... Resistance, 86 ... Reference voltage circuit, 90 ... Voltage application unit, 93 ... Variable resistor

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加算した合計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、
前記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、
抵抗値を変更可能な可変抵抗器を有し、前記積分回路に入力される電圧が予め定められた電圧となるように設定可能な目標電圧設定手段と、
を備える位置検出装置。
Light emitting means to generate light and
A light receiving element that generates two current signals according to the position where the light emitted from the light emitting means is received, and a light receiving element.
Two converters that convert the two current signals into voltage signals, respectively.
A subtraction unit that outputs the difference in voltage output from each of the two conversion units as a position detection signal, and a subtraction unit.
An integrator circuit that outputs an integrated voltage that is obtained by inputting a voltage that takes into account the total voltage obtained by adding the voltages output from each of the two conversion units and integrating the input voltage.
A transistor having an input electrode to which the integrated voltage is applied and causing the light emitting means to generate light having a luminous intensity corresponding to the integrated voltage.
A target voltage setting means that has a variable resistor whose resistance value can be changed and can be set so that the voltage input to the integrating circuit becomes a predetermined voltage.
A position detector comprising.
前記目標電圧設定手段は、前記可変抵抗器を有し、前記積分回路に入力される電圧を調整可能な可変電圧部と、当該積分回路に固定電圧を入力する固定電圧部と、を備えている
請求項1に記載の位置検出装置。
The target voltage setting means has the variable resistor and includes a variable voltage unit that can adjust the voltage input to the integrating circuit and a fixed voltage unit that inputs a fixed voltage to the integrating circuit. The position detection device according to claim 1.
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