JP2588346B2 - 変位測定装置 - Google Patents
変位測定装置Info
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- JP2588346B2 JP2588346B2 JP4257171A JP25717192A JP2588346B2 JP 2588346 B2 JP2588346 B2 JP 2588346B2 JP 4257171 A JP4257171 A JP 4257171A JP 25717192 A JP25717192 A JP 25717192A JP 2588346 B2 JP2588346 B2 JP 2588346B2
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ディジタルノギス等の
小型計測器に適用される変位測定装置に係り、特に変位
センサの固定要素に対する可動要素の絶対的な変位量を
測定することを可能としたいわゆるアブソリュート型の
変位測定装置に関する。
小型計測器に適用される変位測定装置に係り、特に変位
センサの固定要素に対する可動要素の絶対的な変位量を
測定することを可能としたいわゆるアブソリュート型の
変位測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】測定値を液晶表示装置等に表示するディ
ジタルノギス，ディジタルマイクロメータ，ハイトゲー
ジ等の小型計測器として、静電容量式の変位センサを利
用するものが有望である。静電容量式変位センサは、メ
インスケール等の固定要素と、これに対して相対移動す
るスライダ等の可動要素とにそれぞれ多数の電極が配設
され、固定要素に対する可動要素の移動に伴って電極パ
ターン間に生じる周期的な容量変化の信号を取り出すこ
とにより変位量検出を行うものである。
ジタルノギス，ディジタルマイクロメータ，ハイトゲー
ジ等の小型計測器として、静電容量式の変位センサを利
用するものが有望である。静電容量式変位センサは、メ
インスケール等の固定要素と、これに対して相対移動す
るスライダ等の可動要素とにそれぞれ多数の電極が配設
され、固定要素に対する可動要素の移動に伴って電極パ
ターン間に生じる周期的な容量変化の信号を取り出すこ
とにより変位量検出を行うものである。
【０００３】この様な変位センサには、その出力信号の
形態によって、インクリメンタル型とアブソリュート型
の２種類がある。前者は、スライダが基準位置から移動
することにより生じる周期信号を連続的に計測すること
によって変位量を測定する。後者は、電極パターンの形
状によって、粗いピッチ，中間ピッチ，細かいピッチの
周期的信号を出力可能として、これらの各ピッチの周期
信号の位相情報を合成することにより、可動要素の絶対
的な変位量（位置）の検出を可能としたものである。
形態によって、インクリメンタル型とアブソリュート型
の２種類がある。前者は、スライダが基準位置から移動
することにより生じる周期信号を連続的に計測すること
によって変位量を測定する。後者は、電極パターンの形
状によって、粗いピッチ，中間ピッチ，細かいピッチの
周期的信号を出力可能として、これらの各ピッチの周期
信号の位相情報を合成することにより、可動要素の絶対
的な変位量（位置）の検出を可能としたものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】これらの変位センサ装
置を、例えばディジタルノギスに代表されるような、ボ
タン電池１個で使用可能なハンドツールとして構成する
場合、如何に消費電流を低減するかが重要な問題とな
る。インクリメンタル型では任意に定めた原点からのス
ライダの移動量を連続的に計数して測定を行う必要があ
るため、消費電力の低減が難しい。本発明は、低消費電
流での測定動作を可能としたアブソリュート型の変位測
定装置を提供することを目的とする。
置を、例えばディジタルノギスに代表されるような、ボ
タン電池１個で使用可能なハンドツールとして構成する
場合、如何に消費電流を低減するかが重要な問題とな
る。インクリメンタル型では任意に定めた原点からのス
ライダの移動量を連続的に計数して測定を行う必要があ
るため、消費電力の低減が難しい。本発明は、低消費電
流での測定動作を可能としたアブソリュート型の変位測
定装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に係る変位測定装
置は、固定要素に対する可動要素の相対位置関係に応じ
た出力信号を出す変位センサと、この変位センサの出力
信号を処理して、それぞれエッジに測定すべき変位量に
対応する位相情報を持った少なくとも粗スケール，密ス
ケールの二種の周期信号を得る復調手段と、この復調手
段により得られた各周期信号のそれぞれから位相情報を
検出して、粗スケール，密スケールの位相データ得る位
相検出手段と、この位相検出手段により得られた粗スケ
ール，密スケールの位相データを合成して、前記固定要
素に対する前記可動要素の絶対変位量を求める合成手段
と、この合成手段により得られた絶対変位量を所定の表
示リフレッシュサイクルで更新表示する表示手段と、前
記復調手段及び位相検出手段を前記表示リフレッシュサ
イクル内で限られた時間オン駆動して位相データ抽出動
作を間欠的に行う制御手段とを有することを特徴とす
る。本発明においてはまた、前記制御手段が、前記表示
リフレッシュサイクル内で、一定時間前記復調手段及び
位相検出手段をオン駆動し、引き続く一定時間前記合成
手段をオン駆動することを特徴とする。 本発明に係る変
位測定装置は更に、送信波形発生手段により駆動されて
固定要素に対する可動要素の相対位置関係に応じた出力
信号を出す変位センサと、この変位センサの出力信号を
処理して、それぞれエッジに測定すべき変位量に対応す
る位相情報を持った少なくとも粗スケール，密スケール
の二種の周期信号を得る復調手段と、この復調手段によ
り得られた各周期信号のそれぞれから位相情報を検出し
て、粗スケール，密スケールの位相データを得る位相検
出手段と、この位相検出手段により得られた粗スケー
ル，密スケールの位相データを合成して、前記固定要素
に対する前記可動要素の絶対変位量を求める合成手段
と、この合成手段により求められた絶対変位量を実寸法
値に変換する演算手段と、この演算手段により実寸法値
に変換された絶対変位量を所定の表示リフレッシュサイ
クルで更新表示する表示手段と、前記表示リフレッシュ
サイクル内で、前記送信波形発生手段，前記復調手段及
び前記位相検出手段を一定時間オン駆動し、引き続く一
定時間前記合成手段及び演算手段をオン駆動する制御手
段とを備えたことを特徴と する。
置は、固定要素に対する可動要素の相対位置関係に応じ
た出力信号を出す変位センサと、この変位センサの出力
信号を処理して、それぞれエッジに測定すべき変位量に
対応する位相情報を持った少なくとも粗スケール，密ス
ケールの二種の周期信号を得る復調手段と、この復調手
段により得られた各周期信号のそれぞれから位相情報を
検出して、粗スケール，密スケールの位相データ得る位
相検出手段と、この位相検出手段により得られた粗スケ
ール，密スケールの位相データを合成して、前記固定要
素に対する前記可動要素の絶対変位量を求める合成手段
と、この合成手段により得られた絶対変位量を所定の表
示リフレッシュサイクルで更新表示する表示手段と、前
記復調手段及び位相検出手段を前記表示リフレッシュサ
イクル内で限られた時間オン駆動して位相データ抽出動
作を間欠的に行う制御手段とを有することを特徴とす
る。本発明においてはまた、前記制御手段が、前記表示
リフレッシュサイクル内で、一定時間前記復調手段及び
位相検出手段をオン駆動し、引き続く一定時間前記合成
手段をオン駆動することを特徴とする。 本発明に係る変
位測定装置は更に、送信波形発生手段により駆動されて
固定要素に対する可動要素の相対位置関係に応じた出力
信号を出す変位センサと、この変位センサの出力信号を
処理して、それぞれエッジに測定すべき変位量に対応す
る位相情報を持った少なくとも粗スケール，密スケール
の二種の周期信号を得る復調手段と、この復調手段によ
り得られた各周期信号のそれぞれから位相情報を検出し
て、粗スケール，密スケールの位相データを得る位相検
出手段と、この位相検出手段により得られた粗スケー
ル，密スケールの位相データを合成して、前記固定要素
に対する前記可動要素の絶対変位量を求める合成手段
と、この合成手段により求められた絶対変位量を実寸法
値に変換する演算手段と、この演算手段により実寸法値
に変換された絶対変位量を所定の表示リフレッシュサイ
クルで更新表示する表示手段と、前記表示リフレッシュ
サイクル内で、前記送信波形発生手段，前記復調手段及
び前記位相検出手段を一定時間オン駆動し、引き続く一
定時間前記合成手段及び演算手段をオン駆動する制御手
段とを備えたことを特徴と する。
【０００６】
【作用】アブソリュート型変位センサでは、インクリメ
ンタル型のような原点からのスライダの移動量を連続的
に計数する必要はなく、ある短時間の測定で絶対位置が
分かる。原理的には、スライダが停止したときにのみ測
定回路を駆動するようにしても、変位測定が可能であ
る。しかし、スライダが移動しているにも拘らず、測定
表示値が止まっているとすると、誤動作と勘違いされか
ねない。そこで、アブソリュート型であっても、操作中
に測定回路をオフにすることなく、スライダ移動に追随
した測定値表示を行うことが好ましいが、常時測定回路
をオンにしておくことは、特に小型電源の場合に消費電
力の点で問題がある。一方、追い込み測定等を考慮する
と、測定値表示が単調減少または単調増加を保持できる
程度の正確さでリフレッシュされることが好ましく、見
やすさの観点から通常一定の表示リフレッシュサイクル
が設定される。なお本発明において表示リフレッシュサ
イクルとは、表示が一定周期で繰り返し更新される際の
繰り返しの単位時間を指している。本発明においては、
表示リフレッシュサイクル内で限られた時間、復調手段
及び位相検出手段をオン駆動して位相データ抽出を行う
という、表示リフレッシュと同期した間欠測定動作を行
うことになり、これにより自然な測定値表示を確保しな
がら、平均消費電力を小さいものとすることができる。
ンタル型のような原点からのスライダの移動量を連続的
に計数する必要はなく、ある短時間の測定で絶対位置が
分かる。原理的には、スライダが停止したときにのみ測
定回路を駆動するようにしても、変位測定が可能であ
る。しかし、スライダが移動しているにも拘らず、測定
表示値が止まっているとすると、誤動作と勘違いされか
ねない。そこで、アブソリュート型であっても、操作中
に測定回路をオフにすることなく、スライダ移動に追随
した測定値表示を行うことが好ましいが、常時測定回路
をオンにしておくことは、特に小型電源の場合に消費電
力の点で問題がある。一方、追い込み測定等を考慮する
と、測定値表示が単調減少または単調増加を保持できる
程度の正確さでリフレッシュされることが好ましく、見
やすさの観点から通常一定の表示リフレッシュサイクル
が設定される。なお本発明において表示リフレッシュサ
イクルとは、表示が一定周期で繰り返し更新される際の
繰り返しの単位時間を指している。本発明においては、
表示リフレッシュサイクル内で限られた時間、復調手段
及び位相検出手段をオン駆動して位相データ抽出を行う
という、表示リフレッシュと同期した間欠測定動作を行
うことになり、これにより自然な測定値表示を確保しな
がら、平均消費電力を小さいものとすることができる。
【０００７】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明する。図１は、本発明の一実施例に係る変位測定装
置のシステム構成であり、図２は図１におけるアブソリ
ュート型静電容量式変位センサ（以下、ＡＢＳセンサと
いう）１０の構成である。
説明する。図１は、本発明の一実施例に係る変位測定装
置のシステム構成であり、図２は図１におけるアブソリ
ュート型静電容量式変位センサ（以下、ＡＢＳセンサと
いう）１０の構成である。
【０００８】ＡＢＳセンサ１０は、図２に示すように、
固定要素であるメインスケール２２とこれに対し僅かの
間隙を介して対向配置された可動要素であるスライダ２
１とを有する。スライダ２１は、メインスケール２２に
対して、測定軸ｘ方向に移動可能なものとなっている。
スライダ２１には、送信電極２３が所定ピッチＰt0で配
設されている。送信電極２３は、メインスケール２２に
ピッチＰr で配設された第１受信電極２４ａ及び第２受
信電極２４ｂと容量結合されている。受信電極２４ａ，
２４ｂは、その配列方向に沿って隣接するピッチＰt1，
Ｐt2の第１伝達電極２５ａ，第２伝達電極２５ｂに１対
１で夫々接続されている。伝達電極２５ａ，２５ｂは、
夫々スライダ２１側に設けられた第１検出電極２６ａ，
２６ｂ及び第２検出電極２７ａ，２７ｂと容量結合され
ている。
固定要素であるメインスケール２２とこれに対し僅かの
間隙を介して対向配置された可動要素であるスライダ２
１とを有する。スライダ２１は、メインスケール２２に
対して、測定軸ｘ方向に移動可能なものとなっている。
スライダ２１には、送信電極２３が所定ピッチＰt0で配
設されている。送信電極２３は、メインスケール２２に
ピッチＰr で配設された第１受信電極２４ａ及び第２受
信電極２４ｂと容量結合されている。受信電極２４ａ，
２４ｂは、その配列方向に沿って隣接するピッチＰt1，
Ｐt2の第１伝達電極２５ａ，第２伝達電極２５ｂに１対
１で夫々接続されている。伝達電極２５ａ，２５ｂは、
夫々スライダ２１側に設けられた第１検出電極２６ａ，
２６ｂ及び第２検出電極２７ａ，２７ｂと容量結合され
ている。
【０００９】送信電極２３は、７つおきに共通接続され
て一群が８電極の複数の電極群を構成している。これら
の電極群には、計測モードではそれぞれ位相が４５°ず
つずれた８相の周期信号ａ，ｂ，…，ｈが駆動信号Ｓｄ
として供給されるようになっている。これらの駆動信号
Ｓｄは、より具体的には、高周波パルスでチョップされ
た信号となっており、図１の送信波形発生回路１１から
生成出力される。
て一群が８電極の複数の電極群を構成している。これら
の電極群には、計測モードではそれぞれ位相が４５°ず
つずれた８相の周期信号ａ，ｂ，…，ｈが駆動信号Ｓｄ
として供給されるようになっている。これらの駆動信号
Ｓｄは、より具体的には、高周波パルスでチョップされ
た信号となっており、図１の送信波形発生回路１１から
生成出力される。
【００１０】送信電極２３に駆動信号Ｓｄが供給される
ことにより生ずる電場パターンのピッチＷt は、送信電
極２３のピッチＰt0の８倍であり、このピッチＷt は、
受信電極２４ａ，２４ｂのピッチＰr のＮ倍に設定され
ている。ここでＮは、１，３，５等の奇数であることが
好ましく、この実施例では３に設定されている。したが
って、８つの連続する送信電極２３に対しては常に３乃
至４つの受信電極２４ａ，２４ｂが容量結合されること
になる。受信電極２４ａ，２４ｂは、三角形状又は正弦
波状の電極片を相互に挟み合う形で配設してなるもので
ある。各受信電極２４ａ，２４ｂで受信される信号の位
相は、送信電極２３と受信電極２４ａ，２４ｂとの容量
結合面積によって決定されるが、これはスライダ２１と
メインスケール２２との相対位置によって変化する。
ことにより生ずる電場パターンのピッチＷt は、送信電
極２３のピッチＰt0の８倍であり、このピッチＷt は、
受信電極２４ａ，２４ｂのピッチＰr のＮ倍に設定され
ている。ここでＮは、１，３，５等の奇数であることが
好ましく、この実施例では３に設定されている。したが
って、８つの連続する送信電極２３に対しては常に３乃
至４つの受信電極２４ａ，２４ｂが容量結合されること
になる。受信電極２４ａ，２４ｂは、三角形状又は正弦
波状の電極片を相互に挟み合う形で配設してなるもので
ある。各受信電極２４ａ，２４ｂで受信される信号の位
相は、送信電極２３と受信電極２４ａ，２４ｂとの容量
結合面積によって決定されるが、これはスライダ２１と
メインスケール２２との相対位置によって変化する。
【００１１】受信電極２４ａ，２４ｂと伝達電極２５
ａ，２５ｂとが同一ピッチで形成されていれば、検出電
極２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂは、単にメインスケ
ール２２のｘ方向位置がピッチＰr だけ変化する毎に繰
り返される周期信号を検出することになるが、この実施
例のＡＢＳセンサ１０では、粗い変位量（粗スケー
ル）、中間の変位量（中スケール）及び細かい変位量
（密スケール）の３つのレベルの変位量を検出するた
め、伝達電極２５ａ，２５ｂが、実際には受信電極２４
ａ，２４ｂに対してピッチを変えて夫々Ｄ1 ，Ｄ2 だけ
偏位させている。偏位量Ｄ1 ，Ｄ2 は、夫々基準位置ｘ
0 からの測定方向の距離ｘの関数で、下記数１のように
表すことができる。
ａ，２５ｂとが同一ピッチで形成されていれば、検出電
極２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂは、単にメインスケ
ール２２のｘ方向位置がピッチＰr だけ変化する毎に繰
り返される周期信号を検出することになるが、この実施
例のＡＢＳセンサ１０では、粗い変位量（粗スケー
ル）、中間の変位量（中スケール）及び細かい変位量
（密スケール）の３つのレベルの変位量を検出するた
め、伝達電極２５ａ，２５ｂが、実際には受信電極２４
ａ，２４ｂに対してピッチを変えて夫々Ｄ1 ，Ｄ2 だけ
偏位させている。偏位量Ｄ1 ，Ｄ2 は、夫々基準位置ｘ
0 からの測定方向の距離ｘの関数で、下記数１のように
表すことができる。
【００１２】
【数１】Ｄ1(ｘ) ＝（Ｐr −Ｐt1）ｘ／Ｐr Ｄ2(ｘ) ＝（Ｐr −Ｐt2）ｘ／Ｐr
【００１３】伝達電極２５ａ，２５ｂをこのように受信
電極２４ａ，２４ｂに対して偏位させ、検出電極２６
ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂをピッチＷr1（＝３Ｐt
1），Ｗr2（＝３Ｐt2）の波形パターンとすることによ
り、検出電極２６，２７からは、偏位量Ｄ1(ｘ) ，Ｄ2
(ｘ) に応じた大きな周期に検出電極２５ａ，２５ｂ単
位の小さな周期が重畳された検出信号Ｂ1 ，Ｂ2 ，Ｃ1
，Ｃ2 を得ることができる。信号Ｂ1 ，Ｂ2 は大きな
周期が逆相、小さな周期が同相である。従って両信号の
差から大きな周期の信号が、また両信号の和から小さな
周期の信号が得られる。検出信号Ｃ1 ，Ｃ2 についても
同様である。ここで、検出信号Ｂ1 ，Ｂ2 の大きな周期
が小さな周期の数十倍、検出信号Ｃ1 ，Ｃ2 の大きな周
期が検出信号Ｂ1 ，Ｂ2 の大きな周期の数十倍になるよ
うに電極パターンを設定することにより、下記数２の演
算で各レベルの変位を得ることができる。
電極２４ａ，２４ｂに対して偏位させ、検出電極２６
ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂをピッチＷr1（＝３Ｐt
1），Ｗr2（＝３Ｐt2）の波形パターンとすることによ
り、検出電極２６，２７からは、偏位量Ｄ1(ｘ) ，Ｄ2
(ｘ) に応じた大きな周期に検出電極２５ａ，２５ｂ単
位の小さな周期が重畳された検出信号Ｂ1 ，Ｂ2 ，Ｃ1
，Ｃ2 を得ることができる。信号Ｂ1 ，Ｂ2 は大きな
周期が逆相、小さな周期が同相である。従って両信号の
差から大きな周期の信号が、また両信号の和から小さな
周期の信号が得られる。検出信号Ｃ1 ，Ｃ2 についても
同様である。ここで、検出信号Ｂ1 ，Ｂ2 の大きな周期
が小さな周期の数十倍、検出信号Ｃ1 ，Ｃ2 の大きな周
期が検出信号Ｂ1 ，Ｂ2 の大きな周期の数十倍になるよ
うに電極パターンを設定することにより、下記数２の演
算で各レベルの変位を得ることができる。
【００１４】
【数２】 Ｃ1 −Ｃ2 （粗スケール） Ｂ1 −Ｂ2 （中スケール） （Ｂ1 ＋Ｂ2 ）−（Ｃ1 ＋Ｃ2 ） （密スケール）
【００１５】これらの演算出力信号Ｃ1 −Ｃ2 ，Ｂ1 −
Ｂ2 ，（Ｂ1 ＋Ｂ2 ）−（Ｃ1 ＋Ｃ2 ）は、それぞれ粗
スケール復調回路１２1 ，中スケール復調回路１２2 ，
密スケール復調回路１２3 および位相検出回路１３1 ，
１３2 ，１３3 で処理される。復調は具体的には送信波
形のチョップ周波数でのサンプリング、ミキシング、低
域ろ波、二値化等の処理を経て、エッジに位相情報を担
った矩形波の位相信号ＣＭＰを生成することにより行わ
れる。位相検出回路１３1 ，１３2 ，１３3 からは、送
信波形発生回路１１から出力される０°の駆動信号Ｓｄ
を参照信号として、各入力信号の位相がディジタル値で
出力される。
Ｂ2 ，（Ｂ1 ＋Ｂ2 ）−（Ｃ1 ＋Ｃ2 ）は、それぞれ粗
スケール復調回路１２1 ，中スケール復調回路１２2 ，
密スケール復調回路１２3 および位相検出回路１３1 ，
１３2 ，１３3 で処理される。復調は具体的には送信波
形のチョップ周波数でのサンプリング、ミキシング、低
域ろ波、二値化等の処理を経て、エッジに位相情報を担
った矩形波の位相信号ＣＭＰを生成することにより行わ
れる。位相検出回路１３1 ，１３2 ，１３3 からは、送
信波形発生回路１１から出力される０°の駆動信号Ｓｄ
を参照信号として、各入力信号の位相がディジタル値で
出力される。
【００１６】これらの位相検出回路１３1 〜１３3 から
出力されたディジタル値は、合成回路１４で重み付けら
れて合成される。合成回路１４には、ＥＥＰＲＯＭ等か
らなるオフセット記憶部（図示せず）に記憶されたオフ
セット値も供給されており、合成値のオフセット量が調
整できるようになっている。合成回路１４の出力は、演
算回路１６において、例えば電極配列ピッチが実寸法値
に変換される。演算回路１６は、図示しないインターフ
ェースを介してマイクロコンピュータ等の制御回路と接
続されている。演算回路１６で得られた実寸法値は、Ｌ
ＣＤ表示器１７に表示されるようになっている。
出力されたディジタル値は、合成回路１４で重み付けら
れて合成される。合成回路１４には、ＥＥＰＲＯＭ等か
らなるオフセット記憶部（図示せず）に記憶されたオフ
セット値も供給されており、合成値のオフセット量が調
整できるようになっている。合成回路１４の出力は、演
算回路１６において、例えば電極配列ピッチが実寸法値
に変換される。演算回路１６は、図示しないインターフ
ェースを介してマイクロコンピュータ等の制御回路と接
続されている。演算回路１６で得られた実寸法値は、Ｌ
ＣＤ表示器１７に表示されるようになっている。
【００１７】この実施例において、システムを駆動する
直流電源として太陽電池１５が用いられている。また制
御回路１８は、設定された表示リフレッシュサイクルで
システムを動作させると共に、その表示リフレッシュサ
イクル内で測定回路がオン駆動される時間を制限すると
いう制御を行うものである。即ち制御回路１８は、送信
波形発生回路１１，アナログ回路である復調回路１２1
〜１２3 、及び位相検出回路１３1 〜１３2 を間欠的に
動作させるデータ抽出用駆動信号ＯＮ１と、これらの位
相検出回路１３1 〜１３2 から得られる粗スケール位相
信号（ＣＭＰ ＣＯＡ．）、中スケール位相信号（ＣＭ
Ｐ ＭＥＤ．）、密スケール位相信号（ＣＭＰ ＦＩＮ
Ｅ）をディジタル的に処理して合成し表示するために合
成回路１４，演算回路１６に送る駆動信号ＯＮ２を発生
する。制御回路１８は、これら各回路のオン，オフ駆動
を行う駆動信号の他、各回路にリセット信号、クロック
信号等を供給してシステム全体の動作を制御している。
直流電源として太陽電池１５が用いられている。また制
御回路１８は、設定された表示リフレッシュサイクルで
システムを動作させると共に、その表示リフレッシュサ
イクル内で測定回路がオン駆動される時間を制限すると
いう制御を行うものである。即ち制御回路１８は、送信
波形発生回路１１，アナログ回路である復調回路１２1
〜１２3 、及び位相検出回路１３1 〜１３2 を間欠的に
動作させるデータ抽出用駆動信号ＯＮ１と、これらの位
相検出回路１３1 〜１３2 から得られる粗スケール位相
信号（ＣＭＰ ＣＯＡ．）、中スケール位相信号（ＣＭ
Ｐ ＭＥＤ．）、密スケール位相信号（ＣＭＰ ＦＩＮ
Ｅ）をディジタル的に処理して合成し表示するために合
成回路１４，演算回路１６に送る駆動信号ＯＮ２を発生
する。制御回路１８は、これら各回路のオン，オフ駆動
を行う駆動信号の他、各回路にリセット信号、クロック
信号等を供給してシステム全体の動作を制御している。
【００１８】図３は、この実施例の変位センサ装置での
制御回路１８により制御される具体的な測定動作波形で
ある。表示リフレッシュサイクルは、余り長くなると、
スライダを移動した時のＬＣＤ表示器１７の数値変化が
スライダ移動に追随しないように見えるため不自然にな
る。また、表示リフレッシュサイクルを余り短くするこ
とは、スライダの高速移動中のデータ抽出が困難になる
という不都合があり、見易さの点でも無意味になる。し
たがって経験上、この実施例では表示リフレッシュサイ
クルを０．１sec としている。この表示リフレッシュサ
イクル内で、間欠的測定動作を行うべく、データ抽出用
駆動信号ＯＮ1 のオン期間が４０ｍsec に設定され、こ
れに引き続く合成，表示用駆動信号ＯＮ2 のオン期間が
４０ｍsec に設定されている。残りの時間は待ち時間で
ある。待ち時間は必須のものではなく、表示リフレッシ
ュサイクルがまず設定され、その中でデータ抽出時間，
合成および表示時間が設定されて残った時間が待ち時間
となっている。
制御回路１８により制御される具体的な測定動作波形で
ある。表示リフレッシュサイクルは、余り長くなると、
スライダを移動した時のＬＣＤ表示器１７の数値変化が
スライダ移動に追随しないように見えるため不自然にな
る。また、表示リフレッシュサイクルを余り短くするこ
とは、スライダの高速移動中のデータ抽出が困難になる
という不都合があり、見易さの点でも無意味になる。し
たがって経験上、この実施例では表示リフレッシュサイ
クルを０．１sec としている。この表示リフレッシュサ
イクル内で、間欠的測定動作を行うべく、データ抽出用
駆動信号ＯＮ1 のオン期間が４０ｍsec に設定され、こ
れに引き続く合成，表示用駆動信号ＯＮ2 のオン期間が
４０ｍsec に設定されている。残りの時間は待ち時間で
ある。待ち時間は必須のものではなく、表示リフレッシ
ュサイクルがまず設定され、その中でデータ抽出時間，
合成および表示時間が設定されて残った時間が待ち時間
となっている。
【００１９】なお、スライダの移動速度および移動方向
によって復調回路１２1 〜１２3 に得られる復調信号の
周期が変化する。この周期変化はスライダの移動速度が
大きい程大きい。また、密スケール位相信号（ＣＭＰ
ＦＩＮＥ）、中スケール位相信号（ＣＭＰ ＭＥ
Ｄ．）、粗スケール位相信号（ＣＭＰ ＣＯＡ．）の順
でスライダ移動速度の変化による周期変化の割合が大き
い。そしてこれらの復調信号の周期が大きくなる程、そ
の復調信号のエッジ検出による位相検出に要する時間が
長くなる。これらを考慮した上で、更にアナログ回路部
での消費電流をできるだけ低減すべく、データ抽出時間
即ち駆動信号ＯＮ1 のオン時間が最適設定されることに
なる。例えば、データ抽出時間が５０ｍsec 、その後の
合成，表示時間が５０ｍsecに設定されれば、待ち時間
はなくなる。これでも差支えない。
によって復調回路１２1 〜１２3 に得られる復調信号の
周期が変化する。この周期変化はスライダの移動速度が
大きい程大きい。また、密スケール位相信号（ＣＭＰ
ＦＩＮＥ）、中スケール位相信号（ＣＭＰ ＭＥ
Ｄ．）、粗スケール位相信号（ＣＭＰ ＣＯＡ．）の順
でスライダ移動速度の変化による周期変化の割合が大き
い。そしてこれらの復調信号の周期が大きくなる程、そ
の復調信号のエッジ検出による位相検出に要する時間が
長くなる。これらを考慮した上で、更にアナログ回路部
での消費電流をできるだけ低減すべく、データ抽出時間
即ち駆動信号ＯＮ1 のオン時間が最適設定されることに
なる。例えば、データ抽出時間が５０ｍsec 、その後の
合成，表示時間が５０ｍsecに設定されれば、待ち時間
はなくなる。これでも差支えない。
【００２０】この実施例によると、ＡＢＳセンサシステ
ムが間欠的に測定動作を行うことになり、特に消費電流
が大きい復調回路等のアナログ回路部での平均消費電流
の低減効果が大きい。これにより、太陽電池を用いたこ
の実施例のシステムでは、比較的低照度でも測定動作が
可能となる。
ムが間欠的に測定動作を行うことになり、特に消費電流
が大きい復調回路等のアナログ回路部での平均消費電流
の低減効果が大きい。これにより、太陽電池を用いたこ
の実施例のシステムでは、比較的低照度でも測定動作が
可能となる。
【００２１】なお実施例では太陽電池を用いているが、
本発明はこれに代わり、通常のバッテリーを用いること
もできる。その場合にも、本発明によれば平均消費電流
の低減により電池寿命が伸びるという効果が得られる。
本発明はこれに代わり、通常のバッテリーを用いること
もできる。その場合にも、本発明によれば平均消費電流
の低減により電池寿命が伸びるという効果が得られる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように本発明よれば、アブ
ソリュート型変位測定装置を間欠的な測定動作とするこ
とにより、装置の平均消費電流を効果的に低減すること
ができる。
ソリュート型変位測定装置を間欠的な測定動作とするこ
とにより、装置の平均消費電流を効果的に低減すること
ができる。
【図１】 本発明の一実施例に係る静電容量式変位測定
装置のブロック構成を示す図である。
装置のブロック構成を示す図である。
【図２】 同実施例のＡＢＳセンサの構成を示す図であ
る。
る。
【図３】 同実施例の測定動作のタイミング図である。
１０…ＡＢＳセンサ、１１…送信波形発生回路、１２1
〜１２3 …復調回路、１３1 〜１３3 …位相検出回路、
１４…合成回路、１５…太陽電池、１６…演算回路、１
７…ＬＣＤ表示器、１８…制御回路。
〜１２3 …復調回路、１３1 〜１３3 …位相検出回路、
１４…合成回路、１５…太陽電池、１６…演算回路、１
７…ＬＣＤ表示器、１８…制御回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川床 修 神奈川県川崎市高津区坂戸１丁目20番１ 号 株式会社ミツトヨ 筑波研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−287116（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−320913（ＪＰ，Ａ) 特表 平４−501311（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】 固定要素に対する可動要素の相対位置関
係に応じた出力信号を出す変位センサと、 この変位センサの出力信号を処理して、それぞれエッジ
に測定すべき変位量に対応する位相情報を持った少なく
とも粗スケール，密スケールの二種の周期信号を得る復
調手段と、 この復調手段により得られた各周期信号のそれぞれから
位相情報を検出して、粗スケール，密スケールの位相デ
ータ得る位相検出手段と、 この位相検出手段により得られた粗スケール，密スケー
ルの位相データを合成して、前記固定要素に対する前記
可動要素の絶対変位量を求める合成手段と、この合成手
段により得られた絶対変位量を所定の表示リフレッシュ
サイクルで更新表示する表示手段と、 前記復調手段及び位相検出手段を前記表示リフレッシュ
サイクル内で限られた時間オン駆動して位相データ抽出
動作を間欠的に行う 制御手段とを備えたことを特徴とす
る変位測定装置。 - 【請求項２】 前記制御手段は、前記表示リフレッシュ
サイクル内で、一定時間前記復調手段及び位相検出手段
をオン駆動し、引き続く一定時間前記合成手段をオン駆
動することを特徴とする請求項１記載の変位測定装置。 - 【請求項３】 送信波形発生手段により駆動されて固定
要素に対する可動要素の相対位置関係に応じた出力信号
を出す変位センサと、 この変位センサの出力信号を処理して、それぞれエッジ
に測定すべき変位量に対応する位相情報を持った少なく
とも粗スケール，密スケールの二種の周期信号を得る復
調手段と、 この復調手段により得られた各周期信号のそれぞれから
位相情報を検出して、粗スケール，密スケールの位相デ
ータを得る位相検出手段と、 この位相検出手段により得られた粗スケール，密スケー
ルの位相データを合成して、前記固定要素に対する前記
可動要素の絶対変位量を求める合成手段と、 この合成手段により求められた絶対変位量を実寸法値に
変換する演算手段と、 この演算手段により実寸法値に変換された絶対変位量を
所定の表示リフレッシュサイクルで更新表示する表示手
段と、 前記表示リフレッシュサイクル内で、前記送信波形発生
手段，前記復調手段及び前記位相検出手段を一定時間オ
ン駆動し、引き続く一定時間前記合成手段及び演算手段
をオン駆動する制御手段とを備えたことを特徴とする変
位測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4257171A JP2588346B2 (ja) | 1992-09-01 | 1992-09-01 | 変位測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4257171A JP2588346B2 (ja) | 1992-09-01 | 1992-09-01 | 変位測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0682205A JPH0682205A (ja) | 1994-03-22 |
| JP2588346B2 true JP2588346B2 (ja) | 1997-03-05 |
Family
ID=17302678
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4257171A Expired - Fee Related JP2588346B2 (ja) | 1992-09-01 | 1992-09-01 | 変位測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2588346B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001133237A (ja) * | 1999-11-01 | 2001-05-18 | Techno Togo:Kk | フィードバック式変位測定装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2223589B (en) * | 1988-09-14 | 1991-07-24 | Valk Rob V D | Measurement of capacitance and parameters related thereto |
-
1992
- 1992-09-01 JP JP4257171A patent/JP2588346B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0682205A (ja) | 1994-03-22 |
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