JP2691939B2 - 電磁結合型位置検出装置 - Google Patents
電磁結合型位置検出装置Info
- Publication number
- JP2691939B2 JP2691939B2 JP3529790A JP3529790A JP2691939B2 JP 2691939 B2 JP2691939 B2 JP 2691939B2 JP 3529790 A JP3529790 A JP 3529790A JP 3529790 A JP3529790 A JP 3529790A JP 2691939 B2 JP2691939 B2 JP 2691939B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coil
- scale
- detection
- rectangular patterns
- phase difference
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は電磁結合型位置検出装置に関する。
＜従来の技術＞ 自動平衡型の記録計では、記録ペン等の移動体を測定
信号の変化に追従させるために移動体の現在位置を絶対
値で位置決めサーボ回路に帰還する必要がある。
信号の変化に追従させるために移動体の現在位置を絶対
値で位置決めサーボ回路に帰還する必要がある。
そこで、この様な位置帰還素子として、従来から例え
ば日経BP社から発行されている雑誌「日本メカニカル」
1989年２月20日号の第44頁乃至第45頁に記載されている
ような抵抗ポテンショメータや磁歪ポテンショメータが
用いられている。
ば日経BP社から発行されている雑誌「日本メカニカル」
1989年２月20日号の第44頁乃至第45頁に記載されている
ような抵抗ポテンショメータや磁歪ポテンショメータが
用いられている。
＜発明が解決しようとする課題＞ しかし、抵抗ポテンショメータは接触型であることか
ら比較的寿命が短く、高い精度を得るためには製造時に
抵抗値を調整するためのトリミングが必要になるという
問題がある。
ら比較的寿命が短く、高い精度を得るためには製造時に
抵抗値を調整するためのトリミングが必要になるという
問題がある。
これに対し、磁歪ポテンショメータは非接触型である
ことから寿命の問題は解決されるものの、磁歪遅延線は
機械的に弱いこと、多数巻のコイルを必要とすること
等、製造組立上の問題がある。
ことから寿命の問題は解決されるものの、磁歪遅延線は
機械的に弱いこと、多数巻のコイルを必要とすること
等、製造組立上の問題がある。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、
その目的は、組立及び信号処理が比較的容易で、非接触
型で絶対値出力が得られる電磁結合型位置検出装置を提
供することにある。
その目的は、組立及び信号処理が比較的容易で、非接触
型で絶対値出力が得られる電磁結合型位置検出装置を提
供することにある。
＜課題を解決するための手段＞ 上記課題を解決する本発明は、 検出範囲の全長をピッチの等しい複数の矩形パターン
でｎ分割するように形成された２個のコイルが90度の位
相差で配置された第１のスケールと、 該第１のスケールの各コイルと等しいピッチの複数の
矩形パターンが形成され、第１のスケールの各コイルの
一部と重なった状態で第１のスケールの各コイルの配列
方向に沿って移動可能に配置された第１の検出コイル
と、 前記第１のスケールの検出範囲の全長をピッチの等し
い複数の矩形パターンで（ｎ−１）分割するように形成
された２個のコイルが90度の位相差で配置された第２の
スケールと、 該第２のスケールの各コイルと等しいピッチの複数の
矩形パターンが形成され、第２のスケールの各コイルの
一部と重なった状態で第２のスケールの各コイルの配列
方向に沿って前記第１の検出コイルと連動するように移
動可能に配置された第２の検出コイルと、 これら第１のスケールの各コイル及び第２のスケール
の各コイルを励磁するための位相が90度異なる信号を出
力する励磁信号源と、 前記第１の検出コイルの出力信号と第２の検出コイル
の出力信号の位相差を測定する位相測定手段とを具備し
たことを特徴とするものである。
でｎ分割するように形成された２個のコイルが90度の位
相差で配置された第１のスケールと、 該第１のスケールの各コイルと等しいピッチの複数の
矩形パターンが形成され、第１のスケールの各コイルの
一部と重なった状態で第１のスケールの各コイルの配列
方向に沿って移動可能に配置された第１の検出コイル
と、 前記第１のスケールの検出範囲の全長をピッチの等し
い複数の矩形パターンで（ｎ−１）分割するように形成
された２個のコイルが90度の位相差で配置された第２の
スケールと、 該第２のスケールの各コイルと等しいピッチの複数の
矩形パターンが形成され、第２のスケールの各コイルの
一部と重なった状態で第２のスケールの各コイルの配列
方向に沿って前記第１の検出コイルと連動するように移
動可能に配置された第２の検出コイルと、 これら第１のスケールの各コイル及び第２のスケール
の各コイルを励磁するための位相が90度異なる信号を出
力する励磁信号源と、 前記第１の検出コイルの出力信号と第２の検出コイル
の出力信号の位相差を測定する位相測定手段とを具備し
たことを特徴とするものである。
＜作用＞ 本発明の電磁結合型位置検出装置において、各検出コ
イルの出力信号の位相は各検出コイルの位置が１ピッチ
ずれる毎に０から２πまで直線的に変化する。
イルの出力信号の位相は各検出コイルの位置が１ピッチ
ずれる毎に０から２πまで直線的に変化する。
一方、各検出コイルが検出範囲の全長を移動する場合
の位相差に着目すると、一端では零になるが他端では２
π（360度）になる。
の位相差に着目すると、一端では零になるが他端では２
π（360度）になる。
従って、これら検出コイルの出力信号の位相差を測定
することにより、連動して移動する各検出コイルの位置
を求めることができる。
することにより、連動して移動する各検出コイルの位置
を求めることができる。
＜実施例＞ 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。
る。
第１図は本発明で用いるスケール機構の原理構成図で
ある。図において、１は一定のピッチで複数の矩形パタ
ーンが形成された第１のコイルであり、例えばsin（ω
ｔ）の信号で駆動励磁される。２は該第１のコイル１と
等しいピッチで複数の矩形パターンが形成された第２の
コイルであり、第１のコイル１に対して位相が90度ずれ
るように配置されている。該第２のコイル２は例えばco
s（ωｔ）の信号で駆動励磁される。これら第１のコイ
ル１及び第２のコイル２はスケールとして機能するもの
であり、例えばプリント基板に配線パターンとして形成
される。３は第１のコイル１及び第２のコイル２と等し
いピッチで複数の矩形パターンが形成された第３のコイ
ルであり、第１のコイル１の一部及び第２のコイル２の
一部と重なった状態で第１のコイル１及び第２のコイル
２の配列方向に沿って移動可能に配置されている。該第
３のコイル３は検出コイルとして機能するものであり、
プリント基板やフレキシブルプリント基板等に配線パタ
ーンとして形成されて例えば移動可能なヘッド等の移動
体の一部に取り付けられる。
ある。図において、１は一定のピッチで複数の矩形パタ
ーンが形成された第１のコイルであり、例えばsin（ω
ｔ）の信号で駆動励磁される。２は該第１のコイル１と
等しいピッチで複数の矩形パターンが形成された第２の
コイルであり、第１のコイル１に対して位相が90度ずれ
るように配置されている。該第２のコイル２は例えばco
s（ωｔ）の信号で駆動励磁される。これら第１のコイ
ル１及び第２のコイル２はスケールとして機能するもの
であり、例えばプリント基板に配線パターンとして形成
される。３は第１のコイル１及び第２のコイル２と等し
いピッチで複数の矩形パターンが形成された第３のコイ
ルであり、第１のコイル１の一部及び第２のコイル２の
一部と重なった状態で第１のコイル１及び第２のコイル
２の配列方向に沿って移動可能に配置されている。該第
３のコイル３は検出コイルとして機能するものであり、
プリント基板やフレキシブルプリント基板等に配線パタ
ーンとして形成されて例えば移動可能なヘッド等の移動
体の一部に取り付けられる。
第２図はこの様な構成における第３のコイル３の出力
信号の位相変化図である。即ち、第３のコイル３の位置
が１ピッチ変化する毎に出力信号の位相は０から２πま
で直線的に変化する。
信号の位相変化図である。即ち、第３のコイル３の位置
が１ピッチ変化する毎に出力信号の位相は０から２πま
で直線的に変化する。
本発明は、この様に構成されるスケール機構を２個併
置し、両方の検出コイルを連動して移動させるものであ
り、第１のスケール機構は検出範囲の全長をピッチの等
しい複数の矩形パターンでｎ分割するように形成され、
第２のスケール機構は第１のスケール機構と同じ検出範
囲の全長をピッチの等しい複数の矩形パターンで（ｎ−
１）分割するように形成される。これにより、副尺が構
成される。
置し、両方の検出コイルを連動して移動させるものであ
り、第１のスケール機構は検出範囲の全長をピッチの等
しい複数の矩形パターンでｎ分割するように形成され、
第２のスケール機構は第１のスケール機構と同じ検出範
囲の全長をピッチの等しい複数の矩形パターンで（ｎ−
１）分割するように形成される。これにより、副尺が構
成される。
第３図はこれら２個のスケール機構の検出コイル（移
動体）の移動に伴う出力信号の位相変化図である。図か
ら明らかなように、各出力信号の位相は移動体の移動に
伴って直線的に変化する。ここで両出力信号の位相差に
着目すると、第４図に示すように検出範囲の一端では零
になり、他端では２π（360度）になる。
動体）の移動に伴う出力信号の位相変化図である。図か
ら明らかなように、各出力信号の位相は移動体の移動に
伴って直線的に変化する。ここで両出力信号の位相差に
着目すると、第４図に示すように検出範囲の一端では零
になり、他端では２π（360度）になる。
従って、両出力信号の位相差を測定することにより、
移動体の位置の絶対値出力を得ることができる。
移動体の位置の絶対値出力を得ることができる。
第５図は本発明の一実施例を示す構成図であり、第１
図と共通する部分には共通の符号を付けてそれらの再説
明は省略する。第６図は第５図の各部の波形図である。
４は第１のスケール機構であり、検出範囲の全長をピッ
チの等しい複数の矩形パターンでｎ分割するように形成
された２個のコイル41,42が90度の位相差で配置された
スケールと、該各コイル41,42と等しいピッチの複数の
矩形パターンが形成され、該各コイル41,42の一部と重
なった状態で各コイル41,42の配列方向に沿って移動可
能に配置された検出コイル43とで構成されている。５は
第２のスケール機構であり、前記第１のスケールの検出
範囲の全長をピッチの等しい複数の矩形パターンで（ｎ
−１）分割するように形成された２個のコイル51,52が9
0度の位相差で配置されたスケールと、該各コイル51,52
と等しいピッチの複数の矩形パターンが形成され、各コ
イル51,52の一部と重なった状態で各コイル51,52の配列
方向に沿って前記第１のスケール機構の検出コイル43と
連動するように移動可能に配置された検出コイル53とで
構成されている。６は励磁信号源であって、各スケール
の第１のコイル41,51及び第２のコイル42,52を励磁する
ための第６図（イ）及び（ロ）のような位相が90度異な
る信号sin（ωｔ）とcos（ωｔ）を出力する。第２のス
ケール機構５の検出コイル53の正弦波出力信号はアンプ
７を介して第６図（ハ）のように増幅された後コンパレ
ータ８に入力されて第６図（ホ）のように矩形波に整形
され、位相比較器９の一方の入力端子に入力される。ま
た、第１のスケール機構４の検出コイル43の正弦波出力
信号はアンプ10を介して第６図（ニ）のように増幅され
た後コンパレータ11に入力されて第６図（ヘ）のように
矩形波に整形され、位相比較器９の他方の入力端子に入
力される。該位相比較器９はこれらコンパレータ8,11か
ら入力される矩形波信号相互間の位相差に応じた第６図
（ト）のようなPWM（パルス幅変調）信号を出力する。
なお、この様なPWM信号は、例えばコンパレータ８の出
力信号の立ち上がりでセットしコンパレータ11の出力信
号の立ち上がりでリセットするようなフリップフロップ
を用いることにより得られる。
図と共通する部分には共通の符号を付けてそれらの再説
明は省略する。第６図は第５図の各部の波形図である。
４は第１のスケール機構であり、検出範囲の全長をピッ
チの等しい複数の矩形パターンでｎ分割するように形成
された２個のコイル41,42が90度の位相差で配置された
スケールと、該各コイル41,42と等しいピッチの複数の
矩形パターンが形成され、該各コイル41,42の一部と重
なった状態で各コイル41,42の配列方向に沿って移動可
能に配置された検出コイル43とで構成されている。５は
第２のスケール機構であり、前記第１のスケールの検出
範囲の全長をピッチの等しい複数の矩形パターンで（ｎ
−１）分割するように形成された２個のコイル51,52が9
0度の位相差で配置されたスケールと、該各コイル51,52
と等しいピッチの複数の矩形パターンが形成され、各コ
イル51,52の一部と重なった状態で各コイル51,52の配列
方向に沿って前記第１のスケール機構の検出コイル43と
連動するように移動可能に配置された検出コイル53とで
構成されている。６は励磁信号源であって、各スケール
の第１のコイル41,51及び第２のコイル42,52を励磁する
ための第６図（イ）及び（ロ）のような位相が90度異な
る信号sin（ωｔ）とcos（ωｔ）を出力する。第２のス
ケール機構５の検出コイル53の正弦波出力信号はアンプ
７を介して第６図（ハ）のように増幅された後コンパレ
ータ８に入力されて第６図（ホ）のように矩形波に整形
され、位相比較器９の一方の入力端子に入力される。ま
た、第１のスケール機構４の検出コイル43の正弦波出力
信号はアンプ10を介して第６図（ニ）のように増幅され
た後コンパレータ11に入力されて第６図（ヘ）のように
矩形波に整形され、位相比較器９の他方の入力端子に入
力される。該位相比較器９はこれらコンパレータ8,11か
ら入力される矩形波信号相互間の位相差に応じた第６図
（ト）のようなPWM（パルス幅変調）信号を出力する。
なお、この様なPWM信号は、例えばコンパレータ８の出
力信号の立ち上がりでセットしコンパレータ11の出力信
号の立ち上がりでリセットするようなフリップフロップ
を用いることにより得られる。
この様な構成において、位相比較器９から出力される
PWM信号のパルス幅は、前述第４図に示すように第1,第
２のスケールの全長内における移動体の絶対位置を表す
ものである。そこで、該PWM信号のパルス幅を公知のパ
ルス幅測定手段で測定する。これにより、ヘッド等の移
動体の位置を高い精度で求めることができる。
PWM信号のパルス幅は、前述第４図に示すように第1,第
２のスケールの全長内における移動体の絶対位置を表す
ものである。そこで、該PWM信号のパルス幅を公知のパ
ルス幅測定手段で測定する。これにより、ヘッド等の移
動体の位置を高い精度で求めることができる。
この様に構成される電磁結合型位置検出装置は、移動
体の絶対位置を非接触で検出できる。
体の絶対位置を非接触で検出できる。
また、各コイルをプリント基板の配線パターンとして
形成することにより構成が簡単で組み立て易くかつバラ
ツキの少ないものが得られる。
形成することにより構成が簡単で組み立て易くかつバラ
ツキの少ないものが得られる。
また、信号処理回路も公知の回路を用いることによっ
て比較的簡単に構成できる。
て比較的簡単に構成できる。
また、上述実施例は直線位置を検出する例であるが、
コイルパターンを円形状に配置することにより回転角度
を検出することもできる。
コイルパターンを円形状に配置することにより回転角度
を検出することもできる。
この様に構成される電磁結合型位置検出装置は、記録
計の記録ヘッド等、各種の装置の移動体の絶対位置検出
検出装置として用いることができる。
計の記録ヘッド等、各種の装置の移動体の絶対位置検出
検出装置として用いることができる。
＜発明の効果＞ 以上詳細に説明したように、本発明によれば、組立及
び信号処理が比較的容易で、非接触型で絶対値出力が得
られる電磁結合型位置検出装置を提供することができ
る。
び信号処理が比較的容易で、非接触型で絶対値出力が得
られる電磁結合型位置検出装置を提供することができ
る。
第１図は本発明で用いるスケール機構の原理構成図、 第２図は第１図の動作説明図、 第３図及び第４図は本発明の動作説明図、 第５図は本発明の一実施例を示す構成図、 第６図は第５図の各部の波形図である。 １……第１のコイル、２……第２のコイル ３……第３のコイル（検出コイル） ４……第１スケール機構、５……第２スケール機構 ６……励磁信号源、7,10……アンプ 8,11……コンパレータ、９……位相比較器
Claims (1)
- 【請求項１】検出範囲の全長をピッチの等しい複数の矩
形パターンでｎ分割するように形成された２個のコイル
が90度の位相差で配置された第１のスケールと、 該第１のスケールの各コイルと等しいピッチの複数の矩
形パターンが形成され、第１のスケールの各コイルの一
部と重なった状態で第１のスケールの各コイルの配列方
向に沿って移動可能に配置された第１の検出コイルと、 前記第１のスケールの検出範囲の全長をピッチの等しい
複数の矩形パターンで（ｎ−１）分割するように形成さ
れた２個のコイルが90度の位相差で配置された第２のス
ケールと、 該第２のスケールの各コイルと等しいピッチの複数の矩
形パターンが形成され、第２のスケールの各コイルの一
部と重なった状態で第２のスケールの各コイルの配列方
向に沿って前記第１の検出コイルと連動するように移動
可能に配置された第２の検出コイルと、 これら第１のスケールの各コイル及び第２のスケールの
各コイルを励磁するための位相が90度異なる信号を出力
する励磁信号源と、 前記第１の検出コイルの出力信号と第２の検出コイルの
出力信号の位相差を測定する位相測定手段とを具備した
ことを特徴とする電磁結合型位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3529790A JP2691939B2 (ja) | 1990-02-16 | 1990-02-16 | 電磁結合型位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3529790A JP2691939B2 (ja) | 1990-02-16 | 1990-02-16 | 電磁結合型位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03238316A JPH03238316A (ja) | 1991-10-24 |
| JP2691939B2 true JP2691939B2 (ja) | 1997-12-17 |
Family
ID=12437843
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3529790A Expired - Lifetime JP2691939B2 (ja) | 1990-02-16 | 1990-02-16 | 電磁結合型位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2691939B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101340382B1 (ko) * | 2012-02-10 | 2013-12-11 | 대성전기공업 주식회사 | 슬롯리스 레졸버 |
-
1990
- 1990-02-16 JP JP3529790A patent/JP2691939B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101340382B1 (ko) * | 2012-02-10 | 2013-12-11 | 대성전기공업 주식회사 | 슬롯리스 레졸버 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03238316A (ja) | 1991-10-24 |
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