JP3235005B2 - 位置検出装置 - Google Patents
位置検出装置Info
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- JP3235005B2 JP3235005B2 JP22895793A JP22895793A JP3235005B2 JP 3235005 B2 JP3235005 B2 JP 3235005B2 JP 22895793 A JP22895793 A JP 22895793A JP 22895793 A JP22895793 A JP 22895793A JP 3235005 B2 JP3235005 B2 JP 3235005B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は移動部材の位置検出等に
利用する静電容量方式の位置検出装置に関するものであ
る。
利用する静電容量方式の位置検出装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、位置検出装置として、移動物体に
連結されたポテンショメータや、エンコーダなどを用い
るのが一般的であるが、移動物体に連結され、物体が移
動することにより静電容量が変化する単一の可変コンデ
ンサを用いることが考えられる。
連結されたポテンショメータや、エンコーダなどを用い
るのが一般的であるが、移動物体に連結され、物体が移
動することにより静電容量が変化する単一の可変コンデ
ンサを用いることが考えられる。
【０００３】すなわち、可変コンデンサを発振回路やワ
ンショットマルチバイブレータの定数決定部に接続し、
静電容量の変化による発振周波数の変化や、パルス幅の
変化を検出するものである。
ンショットマルチバイブレータの定数決定部に接続し、
静電容量の変化による発振周波数の変化や、パルス幅の
変化を検出するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、周波数変化検
知方式は回路が複雑でコスト高となるうえ、ワンショッ
トマルチバイブレータ方式と同様、温度や湿度変化によ
って静電容量変化が大きく、信頼性に欠けるという欠点
があった。また、単一の電極では静電容量の変化量を大
きくとるためには電極を大きくしなければならず、全体
的に小型化が難しいという欠点があった。
知方式は回路が複雑でコスト高となるうえ、ワンショッ
トマルチバイブレータ方式と同様、温度や湿度変化によ
って静電容量変化が大きく、信頼性に欠けるという欠点
があった。また、単一の電極では静電容量の変化量を大
きくとるためには電極を大きくしなければならず、全体
的に小型化が難しいという欠点があった。
【０００５】そこで本発明は、以上の欠点を解消し、小
型で信頼性の高い位置検出装置を提供することを目的と
するものである。
型で信頼性の高い位置検出装置を提供することを目的と
するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め、本発明の位置検出装置では、操作部材の操作により
所定の範囲を移動可能に電気的に接地されている移動部
材と、前記移動部材の移動によって前記移動部材との間
の静電容量が増加するように構成した第１の検出電極
と、前記移動部材の移動によって前記移動部材との間の
静電容量が減少するように構成した第２の検出電極と、
前記第１および第２の電極と前記移動部材との間の静電
容量差から前記移動部材の位置信号を出力する位置検出
手段とを備えている。
め、本発明の位置検出装置では、操作部材の操作により
所定の範囲を移動可能に電気的に接地されている移動部
材と、前記移動部材の移動によって前記移動部材との間
の静電容量が増加するように構成した第１の検出電極
と、前記移動部材の移動によって前記移動部材との間の
静電容量が減少するように構成した第２の検出電極と、
前記第１および第２の電極と前記移動部材との間の静電
容量差から前記移動部材の位置信号を出力する位置検出
手段とを備えている。
【０００７】また、前記の位置検出手段は、前記第１、
第２の検出電極と移動部材間の静電容量と抵抗とを含む
複数の遅延回路を有するようにした。
第２の検出電極と移動部材間の静電容量と抵抗とを含む
複数の遅延回路を有するようにした。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の詳細を図１に示した実施例に
沿って説明する。図１において、下ケース１は金属で作
られ端子１ｂを通じ接地されている。上ケース２は下ケ
ース１の溝１ａの上に１方向に移動できるように配置さ
れたスライダ４を挟み込むようにし下ケース１に固定さ
れる。ボード３の上には電極ＥａとＥｂとが配置されて
いるが、スライダ４の移動に伴い、常に一方の電極の幅
は増え、他方の電極の幅は減るように構成されている。
スライダ４はつまみ４ａと接片４ｂとからなり、接片４
ｂは下ケース１と電気的な導通が取れるように側壁１ｃ
に圧接され、電極ＥａおよびＥｂに対し所定の間隔を保
って移動することができる。端子Ｅｂ１および端子Ｅｂ
１はそれぞれ回路に接続するための端子である。
沿って説明する。図１において、下ケース１は金属で作
られ端子１ｂを通じ接地されている。上ケース２は下ケ
ース１の溝１ａの上に１方向に移動できるように配置さ
れたスライダ４を挟み込むようにし下ケース１に固定さ
れる。ボード３の上には電極ＥａとＥｂとが配置されて
いるが、スライダ４の移動に伴い、常に一方の電極の幅
は増え、他方の電極の幅は減るように構成されている。
スライダ４はつまみ４ａと接片４ｂとからなり、接片４
ｂは下ケース１と電気的な導通が取れるように側壁１ｃ
に圧接され、電極ＥａおよびＥｂに対し所定の間隔を保
って移動することができる。端子Ｅｂ１および端子Ｅｂ
１はそれぞれ回路に接続するための端子である。
【０００９】図２は本実施例の回路ブロック図、図３は
タイミングチャートである。発振器２１は図３の波形Ｐ
ｏを発生する。積分器２２は可変抵抗Ｒａと静電容量Ｃ
ａとからなり、同様に積分器２３は可変抵抗Ｒｂと静電
容量Ｃｂとからなる。静電容量ＣａまたはＣｂはそれぞ
れ電極ＥａまたはＥｂとスライダ４との間に生じる静電
容量である。この構成では電極ＥａまたはＥｂと下ケー
ス１の底辺部１ｄとの間にそれぞれほぼ等しい静電容量
が発生するが、静電容量ＣａまたはＣｂに比べて非常に
小さいので無視できる。静電容量Ｃａと静電容量Ｃｂの
出力は位置検出回路２０に導かれる。
タイミングチャートである。発振器２１は図３の波形Ｐ
ｏを発生する。積分器２２は可変抵抗Ｒａと静電容量Ｃ
ａとからなり、同様に積分器２３は可変抵抗Ｒｂと静電
容量Ｃｂとからなる。静電容量ＣａまたはＣｂはそれぞ
れ電極ＥａまたはＥｂとスライダ４との間に生じる静電
容量である。この構成では電極ＥａまたはＥｂと下ケー
ス１の底辺部１ｄとの間にそれぞれほぼ等しい静電容量
が発生するが、静電容量ＣａまたはＣｂに比べて非常に
小さいので無視できる。静電容量Ｃａと静電容量Ｃｂの
出力は位置検出回路２０に導かれる。
【００１０】位置検出回路２０のシュミットトリガイン
バータ２４と２５はそれぞれ積分器２２と２３の出力信
号のレベルを判定して立ち上りの急俊なパルスに変換
し、積分器２２とシュミットトリガインバータ２４、積
分器２３とシュミットトリガインバータ２５はそれぞれ
一体となって遅延回路を構成している。位相比較器２６
はインバータ２７とアンドゲート２８とから構成され、
シュミットトリガインバータ２４とシュミットトリガイ
ンバータ２５の出力信号の位相差を検出して結果をデジ
タル的に出力する回路であり、図３に示すように点Ｐｂ
がハイ（”Ｈ”）レベルかつ点Ｐａがロー（”Ｌ”）レ
ベルの場合にハイレベルを出力する。ここで静電容量Ｃ
は点Ｐａを所定時間にわたって遅延する働きをしてい
る。
バータ２４と２５はそれぞれ積分器２２と２３の出力信
号のレベルを判定して立ち上りの急俊なパルスに変換
し、積分器２２とシュミットトリガインバータ２４、積
分器２３とシュミットトリガインバータ２５はそれぞれ
一体となって遅延回路を構成している。位相比較器２６
はインバータ２７とアンドゲート２８とから構成され、
シュミットトリガインバータ２４とシュミットトリガイ
ンバータ２５の出力信号の位相差を検出して結果をデジ
タル的に出力する回路であり、図３に示すように点Ｐｂ
がハイ（”Ｈ”）レベルかつ点Ｐａがロー（”Ｌ”）レ
ベルの場合にハイレベルを出力する。ここで静電容量Ｃ
は点Ｐａを所定時間にわたって遅延する働きをしてい
る。
【００１１】次に本実施例の動作を図１〜図３に基づい
て説明する。図３の波形Ｐａ１、Ｐｂ１、Ｐｃ１はスラ
イダ４が位置Ｘ１にある場合の、波形Ｐａ２、Ｐｂ２、
Ｐｃ２はスライダ４が位置Ｘ２にある場合の、波形Ｐａ
３、Ｐｂ３、Ｐｃ３はスライダ４が位置Ｘ３にある場合
の点Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃの波形をそれぞれ示している。
て説明する。図３の波形Ｐａ１、Ｐｂ１、Ｐｃ１はスラ
イダ４が位置Ｘ１にある場合の、波形Ｐａ２、Ｐｂ２、
Ｐｃ２はスライダ４が位置Ｘ２にある場合の、波形Ｐａ
３、Ｐｂ３、Ｐｃ３はスライダ４が位置Ｘ３にある場合
の点Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃの波形をそれぞれ示している。
【００１２】今、スライダ４が位置Ｘ１（左端）にある
とき端子１ｂと電極Ｅｂの重なり面積は最大になるの
で、静電容量も最大（これをＣｍとする）となり波形Ｐ
ｂ１はＰｏに対して時間Ｔｂ１だけ遅れる。端子１ｂと
電極Ｅａとは重なっていないので静電容量は０だが、前
述の静電容量Ｃｍとほぼ等しい容量Ｃが静電容量Ｃａと
並列に接続されているので、波形Ｐａ１のＰｏに対する
遅延時間Ｔａ１はＴｂ１にほぼ等しく、したがって波形
Ｐａ１とＰｂ１の位相差時間Δｔ１はほぼ０となる。こ
こで可変抵抗Ｒａは微調整のために設けられている。
とき端子１ｂと電極Ｅｂの重なり面積は最大になるの
で、静電容量も最大（これをＣｍとする）となり波形Ｐ
ｂ１はＰｏに対して時間Ｔｂ１だけ遅れる。端子１ｂと
電極Ｅａとは重なっていないので静電容量は０だが、前
述の静電容量Ｃｍとほぼ等しい容量Ｃが静電容量Ｃａと
並列に接続されているので、波形Ｐａ１のＰｏに対する
遅延時間Ｔａ１はＴｂ１にほぼ等しく、したがって波形
Ｐａ１とＰｂ１の位相差時間Δｔ１はほぼ０となる。こ
こで可変抵抗Ｒａは微調整のために設けられている。
【００１３】次にスライダ４が順次位置Ｘ２（中央付
近）、Ｘ３（右端）に移動すると、端子１ｂと電極Ｅｂ
の重なり面積は減少し、逆に端子１ｂと電極Ｅａの重な
り面積は増大するので、点ＰａのＰｏに対する遅延時間
はＴａ１→Ｔａ２→Ｔａ３のように増大し、逆に点Ｐｂ
のＰｏに対する遅延時間はＴｂ１→Ｔｂ２→Ｔｂ３のよ
うに減少する。従って点ＰａとＰｂの位相差はΔｔ１→
Δｔ２→Δｔ３のように増加する。以上に説明したよう
に点Ｐｃは時間Δｔ１からΔｔ３まで変化し、この点Ｐ
ｃを他の演算装置に取り込んで演算すればスライダ４の
変位量が求められる。
近）、Ｘ３（右端）に移動すると、端子１ｂと電極Ｅｂ
の重なり面積は減少し、逆に端子１ｂと電極Ｅａの重な
り面積は増大するので、点ＰａのＰｏに対する遅延時間
はＴａ１→Ｔａ２→Ｔａ３のように増大し、逆に点Ｐｂ
のＰｏに対する遅延時間はＴｂ１→Ｔｂ２→Ｔｂ３のよ
うに減少する。従って点ＰａとＰｂの位相差はΔｔ１→
Δｔ２→Δｔ３のように増加する。以上に説明したよう
に点Ｐｃは時間Δｔ１からΔｔ３まで変化し、この点Ｐ
ｃを他の演算装置に取り込んで演算すればスライダ４の
変位量が求められる。
【００１４】図１の実施例ではスライダ４を接片４ｂに
よって下ケース１と機械的結合を作っているがこれはリ
ード線やスプリングなど他の結合材料を使用してもよ
い。また電極の形状は図４や図５のような形であっても
よい。
よって下ケース１と機械的結合を作っているがこれはリ
ード線やスプリングなど他の結合材料を使用してもよ
い。また電極の形状は図４や図５のような形であっても
よい。
【００１５】また、電極を図６のような形状にすれば、
回転角の検出にも応用できる。
回転角の検出にも応用できる。
【００１６】
【発明の効果】本発明の構成によれば、接地されている
移動部材の一方向への移動により移動部材との間の静電
容量が減少する電極と増加する電極とを設け、それらの
静電容量の差から移動部材の位置信号を出力するように
したので、小さな容量変化でも精度よく位置検出するこ
とができ、装置の小型化も容易である。また２つの静電
容量差を比較するため、温度や湿度の影響も少なくてす
む。
移動部材の一方向への移動により移動部材との間の静電
容量が減少する電極と増加する電極とを設け、それらの
静電容量の差から移動部材の位置信号を出力するように
したので、小さな容量変化でも精度よく位置検出するこ
とができ、装置の小型化も容易である。また２つの静電
容量差を比較するため、温度や湿度の影響も少なくてす
む。
【図１】本発明の実施例の電極の形状の平面図および側
面図である。
面図である。
【図２】本発明の実施例の回路ブロック図である。
【図３】本発明の実施例のタイミングチャートである。
【図４】本発明の第２の実施例の電極の形状の平面図で
ある。
ある。
【図５】本発明の第３の実施例の電極の形状の平面図で
ある。
ある。
【図６】本発明の第４の実施例の電極の形状の平面図で
ある。
ある。
４ スライダ（移動部材） Ｅａ 電極 Ｅｂ 電極 ２０ 位置検出回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−127909（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−55104（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 7/00 - 7/34
Claims (2)
- 【請求項１】 操作部材の操作により所定の範囲を移動
可能に電気的に接地されている移動部材と、前記移動部
材の一方向への移動によって前記移動部材との間の静電
容量が増加するように構成した第１の検出電極と、前記
移動部材の前記方向への移動によって前記移動部材との
間の静電容量が減少するように構成した第２の検出電極
と、前記第１および第２の電極と前記移動部材との間の
静電容量差から前記移動部材の位置信号を出力する位置
検出手段とを備えていることを特徴とする位置検出装
置。 - 【請求項２】 前記位置検出手段は、発振回路と、前記
第１、第２の検出電極と移動部材間の静電容量と抵抗と
を含む複数の遅延回路を有することを特徴とする請求項
１記載の位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22895793A JP3235005B2 (ja) | 1993-09-14 | 1993-09-14 | 位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22895793A JP3235005B2 (ja) | 1993-09-14 | 1993-09-14 | 位置検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0783604A JPH0783604A (ja) | 1995-03-28 |
| JP3235005B2 true JP3235005B2 (ja) | 2001-12-04 |
Family
ID=16884517
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22895793A Expired - Fee Related JP3235005B2 (ja) | 1993-09-14 | 1993-09-14 | 位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3235005B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2398634A (en) * | 2003-02-18 | 2004-08-25 | Rolls Royce Plc | Position detector |
| JP4722666B2 (ja) * | 2005-10-17 | 2011-07-13 | 三菱電機株式会社 | エレベータのかご位置検出装置 |
| JP5171395B2 (ja) * | 2007-07-31 | 2013-03-27 | 京セラ株式会社 | ステージの位置変動検出装置およびこれを備えた搬送装置 |
| JP5153457B2 (ja) * | 2008-05-29 | 2013-02-27 | 京セラ株式会社 | ステージの位置変動検出装置およびこれを備えた搬送装置 |
| JP5713733B2 (ja) * | 2011-03-10 | 2015-05-07 | キヤノン株式会社 | 入力装置及び電子機器 |
-
1993
- 1993-09-14 JP JP22895793A patent/JP3235005B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0783604A (ja) | 1995-03-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |