JP2717743B2 - 誘導性近接センサー - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、誘導測定装置に関し、
具体的には、コイル、コイルに給電する装置、検出する
物体の存在に反応することが出来る測定及び処理を行う
装置を有する形式の誘導性近接センサーに関する。

【０００２】

【従来の技術】共振回路を使用している誘導性近接セン
サーが提案されて来た。この形式のセンサーの動作原理
は次の通りである。センサーの近くに金属の物体が存在
しない場合、共振型発振器の形式の測定回路は、最大振
幅で発振する。金属物体の近接により、その物体に誘導
された渦電流による損失を生じ、結果として共振振幅が
減衰する。従って、この振幅と基準値との比較によっ
て、金属物体の存在を検出することが可能である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この形式のセンサーの
大きな欠点は、共振回路の内部損失（回路のコイル内の
抵抗損、コイルの磁気回路のヒステリシス損）に対する
センサーの感度である。実際に、この種の損失は温度に
依存しており、これが検出結果の不正確の原因となって
いる。この形式のセンサーは、日本国特許ＮＯ．１，５
４６，５６２に記載されている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、これら
の欠点を解消した改良型誘導性近接センサーを提供する
ことである。このために、初めに説明した形式の本発明
による誘導性近接センサーでは、給電手段には周期
（Ｔ）より短い接続時間（Ｔ１）の間コイルに電流を流
し、周期の残りの持続時間（Ｔ−Ｔ１）の間、実質的に
ゼロの値を有するようにコイルの電流を強制的に遮断す
るスイッチを含み、前記信号を測定し処理する手段が、
検出しようとする物体が存在する場合前記周期の残りの
持続時間の間、反応するように構成されている。

【０００５】本発明とその好適な実施例について、付属
図面を引用して詳細に説明する。

【０００６】

【実施例】図１は、本発明によるセンサーの基本回路図
である。センサーのコイル2 の端子の一つは、電源の接
地側に接続し、ほかの端子は、信号ＳＩ1 により制御さ
れるスイッチＩ1 に印加される定電圧Ｅへ接続してい
る。

【０００７】図２は、図１の回路図に関する電圧と電流
の時間図である。制御信号ＳＩ1 により、スイッチＩ1
は高電位Ｈにあるとき閉じ、低電位Ｂにあるとき開く。
従って、スイッチＩ1 は、時間Ｔにおいて周期的に制御
される。スイッチＩ1 は、接続時間Ｔ1 の間閉じ、持続
時間Ｔ−Ｔ1 の間開く。従って、コイルを通る電流は、
図２（ｂ）のように発生する。図２（ｃ）は、コイルの
端子における電圧を示す。

【０００８】コイルに流れる電流がゼロのときの持続時
間におけるこの電流の拡大図（図３）は、この電圧の振
幅が、金属の物体がセンサーの近くに置かれていると
き、まったく異なっていることを示している。この現象
は、接続時間Ｔ1 におけるコイル内の電流の変化によっ
て、金属の物体内に電流が誘導されるという事実によ
り、説明される。スイッチＩ1 の開放により、コイル内
の電流が強制的に遮断され、コイル内の電流が抑制され
た後、金属の物体内の誘導電流は、引続いて流れて、コ
イルの端子に電圧を誘起する。この検出法の利点は、温
度の関数として測定された信号に、僅かにしか依存しな
いことである。すなわち、コイルに誘起された電圧は、
コイルの抵抗に依存しないが、金属の物体に誘導された
電流の強度にのみ依存する。

【０００９】図４は、本発明の好適実施例のセンサーの
構成図である。この場合、コイル2は、抵抗体4 と並列
に接続し、その値は、コイル2 の約５０倍である。この
抵抗体4 により、スイッチングによる発振を減衰するも
のである。その抵抗値が高いので、抵抗体4 は、誘起さ
れた電圧の測定に影響を与えない。制御信号ＳＩ2 とＳ
Ｉ3 によって制御されたスイッチＩ2 とＩ3 は、コイル
2 内の電流ｉが実質的にゼロの場合、誘起された電圧の
測定を測定時間Ｔ2 の間だけ可能にする。即ち、スイッ
チＩ2 は、図５に示すように、コイル内の電流が強制的
に遮断されコイル内の電流が抑制された後に、金属の物
体内の誘導電流が引続いて流れてコイルの端子に電圧を
誘起した後に接続される。これにより、コイル2 内の電
流ｉが実質的にゼロの場合、誘起された電圧の測定を測
定時間Ｔ2 の間だけ可能にし、この測定を行う測定時間
外には増幅回路と検知回路を切り離す。 また、スイッチ
Ｉ3 は、増幅器の入力端子をアースするため図５に示す
ように、スイッチＩ2 が切り離された状態のときに接続
する。このように誘起された電圧は、増幅器5 へ送られ
る。増幅器5 の出力電圧は、基準値と比較され、これよ
り、金属物体の近接が検出される。

【００１０】図６に示す実施例において、センサーのコ
イルは、コイルを二つの部分 2ａと2ｂへ分離する中間
出力Ｍを有する。抵抗体 4ａと 4ｂは、図４の抵抗体4
と同様な減衰機能を果す。

【００１１】制御信号ＳＩ1,ＳＩ2,ＳＩ3 は、図５の制
御信号と同じである。接続時間Ｔ1 の間、電流はコイル
の部分 2ａに流れる。スイッチＩ1 が開くと、電圧がコ
イルの部分 2ａと 2ｂに誘起される。部分 2ｂは、部分
2ａよりも金属物体からさらに離れており、低い電圧を
誘起する。従って、発生した誘起電圧Ｕi はゼロではな
い。

【００１２】他方で、外乱磁界が存在する場合、部分 2
ａと 2ｂの部分的誘起電圧は、極性が逆であることを除
いて、実際には等しく、従って、発生する誘起電圧は、
実質的にゼロである。この改造の実施例では、センサー
は外乱をほとんど感応しない。

【００１３】図７は、図４の他の実施例を示す。この図
において、制御信号ＳＩ1 は、信号Ｓ4 とＳ5 との組合
せにより得られる。周期Ｔの時間々隔Ｔ4 における信号
Ｓ4は、最初のフリップフロップ回路Ｄ1 の刻時入力Ｃ
Ｋへ伝送され、フリップフロップ回路Ｄ1 の出力Ｑは、
第２フリップフロップ回路Ｄ2 の刻時入力ＣＫへ接続し
ている。従って、フリップフロップ回路Ｄ2 の出力Ｓ5
は、図８に示す周期を有する。ＡＮＤゲートによる信号
Ｓ4 とＳ5 の接続によって、センサーの制御信号ＳＩ1
を発生する。

【００１４】図８は、信号Ｓ4,Ｓ5,ＳＩ1 の時間図であ
る。この実施例の制御信号ＳＩ1 は、時間々隔（Ｔ４）
内において周期（Ｔ）を基調とする動作時間々隔Ｓと電
流を遮断する休止時間々隔Ｐを有する周期の制御信号と
なり、休止時間々隔Ｐと動作時間々隔Ｓの発生を可能に
する。発生した休止時間々隔Ｐには、２つの利点があ
る。第１に、センサーの平均消費電力が低減し、第２
に、増幅器5 により誘導されたＤＣ成分（オフセット）
の評価を可能にする。増幅器5 により誘導されたＤＣ成
分を除去するために、この増幅器の出力Ａ1 が、フイル
ター装置6 へ接続している。このフイルター装置は、図
９に示されているように、単にコンデンサーと抵抗体と
から構成されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のセンサーの基本回路図である。

【図２】図１の回路図に関する電圧と電流の時間図であ
る。

【図３】図１のコイルの端子に誘起した電圧に関する図
２の拡大詳細図である。

【図４】本発明の好適実施例のセンサーの構成図であ
る。

【図５】図４の図に関する電圧と電流の時間図である。

【図６】図４のセンサーの一実施例の構成図である。

【図７】図４のセンサーの他の一実施例の構成図であ
る。

【図８】図７の実施例に関する信号Ｓ4,Ｓ5,ＳＩ1 の時
間図である。

【図９】図７に示されたフイルター装置の構成図であ
る。

【符号の説明】

2 コイル 4 抵抗体 5 増幅器 6 フイルター装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−86917（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−159913（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−96424（ＪＰ，Ａ) 欧州特許出願公開237171（ＥＰ，Ａ) 国際公開87／933（ＷＯ，Ａ) 英国特許出願公開2040054（ＧＢ，Ａ)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コイル、コイルに給電する手段、検出し
   ようとする物体が存在する場合の信号を測定し処理する
   手段、とからなる誘導性近接センサーであって、 前記給電手段は、周期的な電流供給の周期（Ｔ）のう
   ち、周期（Ｔ）より短い接続時間（Ｔ１）の間コイルに
   電流を流し、周期の残りの持続時間（Ｔ−Ｔ１）の間は
   実質的にゼロの値を有するようにコイルの電流を通電し
   又は遮断するスイッチ（Ｉ１）を有する手段であると共
   に、 前記信号を測定し処理する手段は、持続時間（Ｔ−Ｔ
   １）の間に前記スイッチ（Ｉ１）を遮断して検知回路内
   の電流を遮断した上、前記物体の存在に関する反応であ
   る誘導電圧を前記コイルに誘致し、 測定時間（Ｔ２）の間は増幅回路と検知回路を接続し測
   定時間（Ｔ２）外には増幅回路と検知回路を切り離すス
   イッチ（Ｉ２）により、測定時間（Ｔ２）の間に限り検
   知回路で検知した誘導電圧による信号を増幅回路に送っ
   たのち、この誘導電圧による信号と予め設定している基
   準値とを比較する手段である ことを特徴とする誘導性近
   接センサー。
2. 【請求項２】 コイルの約５０倍の抵抗値を有する抵抗
   体（４）をコイルと並列に接続したことを特徴とする請
   求項１に記載の誘導性近接センサー。
3. 【請求項３】 センサーのコイルが、コイルを二つの部
   分に分離する中間出力を有し、コイルの捲線の方向が、
   逆位相の２つの部分の誘起電圧の合計と等しく発生する
   誘起電圧を生ずるように配列されていることを特徴とす
   る前記請求項１乃至２記載の誘導性近接センサー。
4. 【請求項４】 コイルに給電する手段におけるコイルの
   電流を通電し又は遮断するスイッチ（Ｉ１）への制御信
   号（ＳＩ１）が、 周期（Ｔ）よりなる信号（Ｓ４）と、周期（Ｔ）よりな
   る信号をフリップフロップ回路を介して変換した信号
   （Ｓ５）とをＡＮＤゲートを介して変換することによ
   り、時間々隔（Ｔ４）内において周期（Ｔ）を基調とす
   る動作時間々隔Ｓと電 流を遮断する休止時間々隔Ｐを有
   する周期に変換した制御信号（ＳＩ１）よりなると共
   に、 検出しようとする物体が存在する場合の信号を測定し処
   理する手段が、 物体の存在に関する反応である誘導電圧による信号を増
   幅器（５）により 増幅（Ａ１）した後、増幅器（５）に
   より誘起したＤＣ成分を除去するフイルター手段（６）
   へ接続する手段を有することを特徴とする請求項１乃至
   請求項３記載の誘導性近接センサー。