JP3548696B2 - Position detection device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、検出対象の位置を非接触にて検出する位置検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の一般的な位置検出装置について図7〜図10を参照して説明する。図7は一般的な位置検出装置の機械的な構造を示す図であり、図において、1はコアであり、ほぼ左右対称の形状を有している。このコア1の一方側1a(図においては左側)には回転リング2が装着されており、他方側1b(図においては右側)には固定リング3が装着されている。この回転リング2は回転軸4によって図示しない検出対象と接続されており、検出対象が回転することによって回転軸4が回転し、この回転軸4の回転に応じて、回転リング2がコア1a上を移動する。また、コア1aおよび1bにはそれぞれ第1コイルL1および第2コイルL2が巻装されており、それぞれコア1aと回転リング2、あるいはコア1bと固定リング3によって磁路が形成されている。
【0003】
このような位置検出装置は、上述のように検出対象が回転することによって回転軸4が回転する。この回転軸4の回転に応じて、回転リング2がコア1a上を移動して、コア1aと回転リング2によって形成される磁路が変化することとなり、第1コイルL1のインダクタンスが変化する。一方、コア1bと固定リング3によって形成される磁路は、検出対象が回転しても変化することなく、第2コイルL2のインダクタンスも変化しない。この第1コイルL1と第2コイルL2のインダクタンスの関係から、検出対象の位置を検出するものである。
【0004】
以上のような動作を図8〜図10に従って説明する。図8は一般的な位置検出装置の電気的な構成を示す回路図であり、第1コイルL1と第2コイルL2は直列に接続されており、その両端(端子a−c)に振幅が一定の正弦波Vinが印加されている。また、第2コイルL2の両端(端子b−c)の電圧を出力Voutとして検出している。
【0005】
以上のように回路構成された位置検出装置は、第1コイルL1および第2コイルL2の特性は図9に示すように検出対象の位置の変化に対して、第1コイルL1はそのインダクタンスが変化し、第2コイルL2のインダクタンスは一定となっている。このような特性を有する2つのコイルを直列に接続しているので、第2コイルL2の両端に発生する出力Voutの振幅は、検出対象の位置の変化に対して図10に示すような特性を有することとなり、この出力Voutを検出することで検出対象の位置が検出できるものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来の位置検出装置は、入力信号として振幅が一定の正弦波交流を印加しているため、この正弦波を印加するアナログ回路が必要となり、回路構成が複雑で回路規模が大きく、実装面積が大きくなるという問題点があった。
【0007】
また、所定の周波数及び振幅を得るための調整作業が必要となり、作業が繁雑となるという問題点や、発振を持続させるため電力を連続的に消費し、消費電力量が大きいという問題点もあった。
【0008】
この発明にかかる位置検出装置は、検出対象の位置変化に応じてインダクタンスが変化する第1インダクタンス素子と、検出対象の位置変化にかかわらずインダクタンスが一定の第2インダクタンス素子と、上記第1及び第2のインダクタンス素子の一端に共通接続された直流電源と、上記第1及び第2のインダクタンス素子それぞれの両端に接続され上記インダクタンス素子と共に時定数回路を構成する抵抗と、上記第2インダクタンス素子の他端電圧と所定電圧とを比較して、その比較結果に応じて第1インダクタンス素子の他端にHighレベルとLowレベルが切り替わる信号を出力する第1比較手段と、上記第1インダクタンス素子の他端電圧と所定電圧とを比較して、その比較結果に応じて第2インダクタンス素子の他端にHighレベルとLowレベルが切り替わる信号を出力する第2比較手段と、上記第2インダクタンス素子の他端電圧と所定電圧を比較し、その比較結果に応じてHighレベルとLowレベルが切り替わる信号を出力する第3比較手段と、上記第1インダクタンス素子の他端電圧と所定電圧を比較し、その比較結果に応じてHighレベルとLowレベルが切り替わる信号を出力する第4比較手段と、上記第3比較手段および上記第4比較手段の出力信号に基づいて検出対象の位置を演算する演算手段を備え、上記演算手段が上記第1インダクタンス素子を含む時定数回路と上記第2インダクタンス素子を含む時定数回路との時定数の差から検出対象の位置を演算するようにしたものである。
【0009】
さらに、第3比較手段の出力信号を該出力信号のHigh時間に対応した電圧値に変換して出力する第1積分器と、第4比較手段の出力信号を該出力信号のHigh時間に対応した電圧値に変換して出力する第2積分器と、上記第1積分器の出力と上記第2積分器の出力との差に対応した電圧を出力する差動増幅器を備え、演算手段は上記差動増幅器の出力に基づいて検出対象の位置を算出するものである。
【0010】
また、検出対象の位置変化に応じてインダクタンスが変化する第1インダクタンス素子と、検出対象の位置変化にかかわらずインダクタンスが一定の第2インダクタンス素子と、上記第1及び第2のインダクタンス素子の一端に共通接続された直流電源と、上記第1及び第2のインダクタンス素子それぞれの両端に接続され上記インダクタンス素子と共に時定数回路を構成する抵抗と、上記第1及び第2インダクタンス素子のそれぞれの他端に接続された第1及び第2トランジスタと、上記第1及び第2トランジスタのベース間に接続された発振手段と、上記第1インダクタンス素子の他端電圧と所定電圧とを比較して、その比較結果に応じてHighレベルとLowレベルが切り替わる信号を出力する第5比較手段と、上記第2インダクタンス素子の他端電圧と上記所定電圧とを比較して、その比較結果に応じてHighレベルとLowレベルが切り替わる信号を出力するする第6比較手段と、上記第5比較手段および上記第6比較手段の出力信号に基づいて検出対象の位置を演算する演算手段を備え、上記演算手段が上記第1インダクタンス素子を含む時定数回路と上記第2インダクタンス素子を含む時定数回路との時定数の差から検出対象の位置を演算するようにしたものである。
【0011】
さらに、第5比較手段の出力信号を該出力信号のHigh時間に対応した電圧値に変換して出力する第3積分器と、第6比較手段の出力信号を該出力信号のHigh時間に対応した電圧値に変換して出力する第4積分器と、上記第3積分器の出力と上記第4積分器の出力との差に対応した電圧を出力する差動増幅器を備え、演算手段は上記差動増幅器の出力に基づいて検出対象の位置を算出するものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態1.
以下、図を参照してこの発明の一実施形態について説明する。上述した一般的な位置検出装置と機械的構成は同様であり、詳細な説明は省略する。図1は、この発明の一実施形態の回路構成を示す回路図である。第1コイルL1と第2コイルL2の接続点(端子b)には直流電圧Vaが接続され、第1コイルL1および第2コイルL2それぞれの他方側(端子aおよびc)には抵抗Rが接続されている。
【0013】
この端子aには第1比較器11の出力が、また端子cには第2比較器12の出力がそれぞれ接続されている。この第1比較器11および第2比較器12それぞれのプラス側入力には、一定の直流電圧Vbを抵抗r1および抵抗r2で分圧した電圧Vcが入力され、それぞれのマイナス側入力には、互いの出力、即ち第1比較器11には第2比較器12の出力が、第2比較器12には第1比較器11の出力がそれぞれ接続されている。
【0014】
第1比較器11の出力はさらに、第4比較器14のマイナス側入力に接続されており、この第4比較器14のプラス側入力には電圧Vcが接続されている。同様に第2比較器12の出力は、第3比較器13のマイナス側入力に接続されており、この第3比較器13のプラス側入力には電圧Vcが接続されている。さらにこれらの第3比較器13および第4比較器14の出力はマイクロコンピュータ(以下、マイコンという)20に接続されている。
【0015】
以上のように構成されたこの発明の一実施形態の動作について説明する。図2は、この発明の一実施形態の動作を示すタイミングチャートである。まず図において、時刻T1に第2比較器12がその入力の比較結果に応じてその出力V2をLowレベルに反転させたとする。この反転によって、第1比較器11のマイナス側入力がLowレベルとなり、プラス側入力Vcと比較され、第1比較器11の出力V1がHighレベルへと反転する。その後、電圧V1は、第1コイルL1と抵抗Rとによって決まる時定数t1=L1/Rにて変化し、時間とともに電圧が減少して電圧Vcより低くなった時点で第2比較器12の出力V2がHighレベルへと反転し、第1比較器11の出力V1がLowレベルへと反転する。
【0016】
同様に、第2比較器12の出力V2がHighレベルへと反転した後、電圧V2は第2コイルL2と抵抗Rとによって決まる時定数t2=L2/Rにて変化し、時間とともに電圧が減少して電圧Vcより低くなった時点で第1比較器11の出力V1がHighレベルへと反転し、第2比較器12の出力V2がLowレベルへと反転する。以上のように、この発明の実施形態1では直流電圧を印加することによって、時定数t1=L1/Rおよびt2=L2/Rで決定される周期T(T=t1+t2)で自励発振することとなる。
【0017】
また、第3比較器13には上述のように第2比較器12の出力V2と電圧Vcが入力されており、その出力V3は第2比較器12の出力V2が反転するのと同期して反転する。同様に第4比較器14には第1比較器11の出力V1と電圧Vcが入力され、その出力V4は第1比較器11の出力V1が反転するのと同期して反転する。これらの出力V3およびV4はマイコン20に入力される。
【0018】
いま、時刻T2にて検出対象の位置がP1からP2へ変化したとする。この場合、上述のとおり、第1コイルL1のインダクタンスが変化して時定数t1が変化する。一方、第2コイルL2のインダクタンスは変化しないので時定数t2は変化しない。よって、第3比較器13の出力V3のHigh時間は変化し、第4比較器14の出力V4のHigh時間は変化しない。
【0019】
マイコン20は、このような出力V3および出力V4を入力し、この入力信号から検出対象の位置を演算しているものである。即ち、上述したとおり、第1コイルL1および第2コイルL2のインダクタンスは検出対象の位置変化に対して図9に示すような特性を有しており、両出力の時間差からインダクタンスの差を逆算し、図9の特性から検出対象の位置を演算することができる。
【0020】
以上のように、自励発振の周期が検出対象の位置変化に応じて変化するように構成することによって、入力信号としての正弦波信号を印加する必要がなく、この正弦波を印加するためアナログ回路を省略でき、回路構成の簡便化、小規模化を実現することができ、実装面積が小さくなり、装置自体を小型化することができる。
【0021】
また、High/Low反転するためLow時には消費電力が零であり、全体としての消費電力を小さくすることができる。また、インダクタンスと抵抗による時定数による発振を用いるため、周波数の設定自由度が高く、調整が不要となり、作業を簡便化することができる。
【0022】
以上説明した実施形態1では第3比較器13および第4比較器14の出力をそのままマイコン20に入力し、マイコン20内で各出力信号のHigh時間の差を演算するようにしたが、図3に示すように、第3比較器13および第4比較器14の出力をそれぞれ積分する第1積分器31および第2積分器32を設け、これらによって各出力信号を該出力信号のHigh時間に対応した電圧値に変換して、これら変換された電圧値の差に応じた電圧値を出力する差動増幅器40を介してマイコン20へ入力することもできる。
【0023】
このように、第3比較器13および第4比較器14の出力に応じた電圧値に変換し、それらの差に応じた電圧値をマイコン20へ入力することにより、マイコン20が一般的に備えているアナログ/ディジタル変換機能を用いて検出対象の位置に対応した信号を得ることができ、上述した実施形態に比べてマイコン20の演算負荷を軽減することができる。
【0024】
発明の実施の形態2.
次にこの発明にかかる他の実施形態について説明する。図4はこの発明の他の実施形態を示す回路図であり、第1コイルL1と第2コイルL2の接続点(端子b)には直流電圧Vaが接続され、第1コイルL1および第2コイルL2それぞれの他方側(端子aおよびc)には抵抗Rが接続されている。
【0025】
この端子aと端子cにはスイッチング手段として、第1トランジスタQ1および第2トランジスタQ2がそれぞれ接続されている。これらの第1トランジスタQ1および第2トランジスタQ2には矩形波を出力する発振器50が接続されており、この発振器50の出力により第1トランジスタQ1および第2トランジスタQ2はオンまたはオフされる。
【0026】
15は第5比較器であり、そのプラス側入力端子には第1コイルL1と抵抗Rの接続点が接続されており、そのマイナス側入力端子に接続される基準電圧Vc(一定の直流電圧Vbを抵抗r1およびr2で分圧された電圧)と、接続点の電圧V1とを比較するものである。
【0027】
同様に16は第6比較器であり、そのプラス側入力端子には第2コイルL2と抵抗Rの接続点が接続されており、そのマイナス側入力端子に接続される基準電圧Vcと、接続点の電圧V2とを比較するものである。この第5比較器15の出力V5および第6比較器16の出力V6は、マイコン20に入力されている。
【0028】
次に、以上のように構成された実施形態2にかかる位置検出装置の動作を図5に示すタイミングチャートを用いて説明する。発振器50から出力される矩形波によって第1トランジスタQ1および第2トランジスタQ2がオンまたはオフされる。時刻T1において発振器50出力がLowレベルであれば、第1トランジスタQ1はオフであり、V1はHighレベルとなる。その後、第1コイルL1と抵抗Rによって決まる時定数t3=L1/Rに従って電圧が低下する。このV1は上述のように第5比較器15に入力されており、第5比較器15では、このV1と基準電圧Vcを比較して、V1>Vcが成立している間、V5をHighレベルとして出力する。
【0029】
また、発振器50出力がLowレベルであれば、第2トランジスタQ2もオフであり、V2がHighレベルとなり、その後、第2コイルL2と抵抗Rによって決まる時定数t4=L2/Rに従って電圧が低下する。このV2は第6比較器12に入力されており、第6比較器16は、V2とVcを比較してV2>Vcが成立する間、V6をHighレベルとして出力する。
【0030】
実施形態2は、基本的にはこのように動作するが、いま時刻T2において、検出対象の位置がP1からP2へ変化したとする。この場合、上述の如く、検出対象の位置の変化に応じて回転リング2が移動し、第1コイルL1のインダクタンスが変化する。この第1コイルL1のインダクタンスの変化によって、第1コイルL1と抵抗Rの接続点電圧V1が時定数t3=L1/Rの変化に影響され、電圧の低下速度が変化することとなり、第5比較器15の出力V5がHighとなる期間t3が変化する。一方、上述の如く、検出対象の位置が変化しても、第2コイルL2のインダクタンスは変化しないため、第6比較器16の出力V6がHighとなる期間t4は変化しない。
【0031】
このように検出対象の位置の変化に応じてHigh期間が変化するV5と、High期間が変化しないV6とをマイコン20に入力し、この入力信号から検出対象の位置を演算しているものである。即ち、上述したとおり、第1コイルL1および第2コイルL2のインダクタンスは検出対象の位置変化に対して図9に示すような特性を有しているので、マイコン20は、これらの信号のHigh期間t3およびt4の差を演算し、両出力の時間差からインダクタンスの差を逆算し、図9の特性から検出対象の位置を演算することができる。
【0032】
以上説明したこの発明にかかる実施形態2においては、矩形波を用いてオン/オフを行うので、オフ時の消費電力が零であり、全体としての消費電力を小さくすることができ、またインダクタンスと抵抗による時定数を用いているために、周期の設定自由度が高く、調整が不要であり作業を簡便化することができる。
【0033】
さらに、上述した自励方式の実施形態1に比べて、周囲の温度変化や、経年変化による検出精度の悪化がなく、より精度良く検出対象の位置を検出することができる。
【0034】
以上説明した実施形態2では第5比較器15および第6比較器16の出力をそのままマイコン20に入力し、マイコン20内で各出力信号のHigh時間の差を演算するようにしたが、図6に示すように、第5比較器15および第6比較器16の出力をそれぞれ積分する第3積分器33および第4積分器34を設け、これらによって各出力信号を該出力信号のHigh時間に対応した電圧値に変換して、これら変換された電圧値の差に応じた電圧値を出力する差動増幅器40を介してマイコン20へ入力することもできる。
【0035】
このように、第5比較器15および第6比較器16の出力に応じた電圧値に変換し、それらの差に応じた電圧値をマイコン20へ入力することにより、マイコン20が一般的に備えているアナログ/ディジタル変換機能を用いて検出対象の位置に対応した信号を得ることができ、上述した実施形態2に比べてマイコン20の演算負荷を軽減することができる。
【0036】
【発明の効果】
この発明にかかる位置検出装置は、検出対象の位置変化に応じてインダクタンスが変化する第1インダクタンス素子と、検出対象の位置変化にかかわらずインダクタンスが一定の第2インダクタンス素子と、上記第1及び第2のインダクタンス素子の一端に共通接続された直流電源と、上記第1及び第2のインダクタンス素子それぞれの両端に接続され上記インダクタンス素子と共に時定数回路を構成する抵抗と、上記第2インダクタンス素子の他端電圧と所定電圧とを比較して、その比較結果に応じて第1インダクタンス素子の他端にHighレベルとLowレベルが切り替わる信号を出力する第1比較手段と、上記第1インダクタンス素子の他端電圧と所定電圧とを比較して、その比較結果に応じて第2インダクタンス素子の他端にHighレベルとLowレベルが切り替わる信号を出力する第2比較手段と、上記第2インダクタンス素子の他端電圧と所定電圧を比較し、その比較結果に応じてHighレベルとLowレベルが切り替わる信号を出力する第3比較手段と、上記第1インダクタンス素子の他端電圧と所定電圧を比較し、その比較結果に応じてHighレベルとLowレベルが切り替わる信号を出力する第4比較手段と、上記第3比較手段および上記第4比較手段の出力信号に基づいて検出対象の位置を演算する演算手段を備え、上記演算手段が上記第1インダクタンス素子を含む時定数回路と上記第2インダクタンス素子を含む時定数回路との時定数の差から検出対象の位置を演算するようにしたので、第1および第2のインダクタンス素子と各抵抗との時定数に依存して自励発振させ、検出対象の位置変化に応じて自励発振の周期が変化し、この周期から検出対象の位置を演算することができるので、入力信号としての正弦波信号を印加する必要がなく、この正弦波を印加するためアナログ回路を省略でき、回路構成の簡便化、小規模化を実現することができ、実装面積が小さくなり、装置自体を小型化することができるという効果を奏する。また、High/Low反転するためLow時には消費電力が零であり、全体としての消費電力を小さくすることができる。また、インダクタンスと抵抗による時定数による発振を用いるため、周波数の安定性と設定自由度が高く、調整が不要となり、作業を簡便化することができる。
【0037】
さらに、第3比較手段の出力信号を該出力信号のHigh時間に対応した電圧値に変換して出力する第1積分器と、第4比較手段の出力信号を該出力信号のHigh時間に対応した電圧値に変換して出力する第2積分器と、上記第1積分器の出力と上記第2積分器の出力との差に対応した電圧を出力する差動増幅器を備え、演算手段は上記差動増幅器の出力に基づいて検出対象の位置を算出することにより、演算手段の演算負荷を軽減することができる。
【0038】
また、検出対象の位置変化に応じてインダクタンスが変化する第1インダクタンス素子と、検出対象の位置変化にかかわらずインダクタンスが一定の第2インダクタンス素子と、上記第1及び第2のインダクタンス素子の一端に共通接続された直流電源と、上記第1及び第2のインダクタンス素子それぞれの両端に接続され上記インダクタンス素子と共に時定数回路を構成する抵抗と、上記第1及び第2インダクタンス素子のそれぞれの他端に接続された第1及び第2トランジスタと、上記第1及び第2トランジスタのベース間に接続された発振手段と、上記第1インダクタンス素子の他端電圧と所定電圧とを比較して、その比較結果に応じてHighレベルとLowレベルが切り替わる信号を出力する第5比較手段と、上記第2インダクタンス素子の他端電圧と上記所定電圧とを比較して、その比較結果に応じてHighレベルとLowレベルが切り替わる信号を出力するする第6比較手段と、上記第5比較手段および上記第6比較手段の出力信号に基づいて検出対象の位置を演算する演算手段を備え、上記演算手段が上記第1インダクタンス素子を含む時定数回路と上記第2インダクタンス素子を含む時定数回路との時定数の差から検出対象の位置を演算するようにしたので、矩形波を用いてオン/オフ方式にて位置検出ができるので、オフ時の消費電力が零となり、全体としての消費電力を小さくすることができる。またインダクタンスと抵抗による時定数を用いているために、周期の設定自由度が高く、調整が不要であり作業を簡便化することができると共に、入力信号として発振手段によって発生される矩形波を用いているので、周囲の温度変化や、経年変化による検出精度の悪化がなく、より精度良く検出対象の位置を検出することができる。
【0039】
さらに、第5比較手段の出力信号を該出力信号のHigh時間に対応した電圧値に変換して出力する第3積分器と、第6比較手段の出力信号を該出力信号のHigh時間に対応した電圧値に変換して出力する第4積分器と、上記第3積分器の出力と上記第4積分器の出力との差に対応した電圧を出力する差動増幅器を備え、演算手段は上記差動増幅器の出力に基づいて検出対象の位置を算出することにより、演算手段の演算負荷を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明にかかる一実施形態を示す回路図である。
【図2】この発明にかかる一実施形態の動作を示すタイミングチャートである。
【図3】この発明にかかる一実施形態の変形例を示す回路図である。
【図4】この発明にかかる他の実施形態を示す回路図である。
【図5】この発明にかかる他の実施形態の動作を示すタイミングチャートである。
【図6】この発明にかかる他の実施形態の変形例を示す回路図である。
【図7】一般的な位置検出装置の機械的構成を示す図である。
【図8】一般的な位置検出装置を示す回路図である。
【図9】一般的な位置検出装置の特性を示す図である。
【図10】一般的な位置検出装置の特性を示す図である。
【符号の説明】
L1 第1コイル
L2 第2コイル
11 第1比較器
12 第2比較器
13 第3比較器
14 第4比較器
15 第5比較器
16 第6比較器
20 マイクロコンピュータ
31 第1積分器
32 第2積分器
33 第3積分器
34 第4積分器
40 増幅器
50 発振器[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a position detection device that detects a position of a detection target in a non-contact manner.
[0002]
[Prior art]
A conventional general position detecting device will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a diagram showing a mechanical structure of a general position detecting device. In the drawing,
[0003]
In such a position detection device, the
[0004]
The above operation will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a circuit diagram showing an electrical configuration of a general position detecting device. The first coil L1 and the second coil L2 are connected in series, and the amplitude is constant at both ends (terminals ac). Is applied. Further, the voltage at both ends (terminals bc) of the second coil L2 is detected as the output Vout.
[0005]
In the position detection device configured as described above, the characteristics of the first coil L1 and the second coil L2 are such that the inductance of the first coil L1 changes with respect to the change of the position of the detection target as shown in FIG. However, the inductance of the second coil L2 is constant. Since two coils having such characteristics are connected in series, the amplitude of the output Vout generated at both ends of the second coil L2 has a characteristic as shown in FIG. 10 with respect to a change in the position of the detection target. Thus, by detecting this output Vout, the position of the detection target can be detected.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Since the conventional position detection device as described above applies a sine wave alternating current having a constant amplitude as an input signal, an analog circuit for applying the sine wave is required, and the circuit configuration is complicated and the circuit scale is large. There is a problem that the mounting area becomes large.
[0007]
In addition, there is a problem that an adjustment operation for obtaining a predetermined frequency and amplitude is required, which complicates the operation, and a problem that the power is continuously consumed to maintain the oscillation and the power consumption is large. Was.
[0008]
The present invention position detecting apparatus according to the a first inductance element whose inductance varies according to the position change of the detection target, and the inductance regardless of the position change of the detection target is constant second inductance elements, said first and second A DC power supply commonly connected to one end of the second inductance element ; a resistor connected to both ends of the first and second inductance elements to form a time constant circuit with the inductance element; by comparing the terminal voltage and the predetermined voltage, a first comparing means for outputting a signal switched High level and the Low level to the other end of the first inductance element according to the comparison result, the other end of the first inductance element by comparing the voltage with a predetermined voltage, Hi to the other end of the second inductance element in accordance with the comparison result a second comparing means for outputting the h level and the Low level is switched signal, compares the other voltage and the predetermined voltage of the second inductance element, and outputs a signal switched High level and the Low level in accordance with the comparison result A third comparing unit, a fourth comparing unit that compares the other end voltage of the first inductance element with a predetermined voltage, and outputs a signal that switches between a high level and a low level according to the comparison result; and the third comparing unit. And a calculating means for calculating the position of the detection target based on the output signal of the fourth comparing means, wherein the calculating means includes a time constant circuit including the first inductance element and a time constant circuit including the second inductance element. The position of the detection target is calculated from the difference between the time constants.
[0009]
Further, a first integrator for converting the output signal of the third comparing means into a voltage value corresponding to the High time of the output signal and outputting the same, and an output signal of the fourth comparing means corresponding to the High time of the output signal . includes a second integrator that converts the voltage value, the differential amplifier outputs a voltage corresponding to the difference between the output of the output and the second integrator of the first integrator, the calculating means is the difference The position of the detection target is calculated based on the output of the dynamic amplifier .
[0010]
Also, a first inductance element whose inductance changes according to a change in the position of the detection target, a second inductance element having a constant inductance regardless of the change in the position of the detection target, and one end of the first and second inductance elements A DC power supply commonly connected, a resistor connected to both ends of the first and second inductance elements to form a time constant circuit with the inductance element, and a resistor connected to the other end of each of the first and second inductance elements. Comparing the connected first and second transistors, the oscillating means connected between the bases of the first and second transistors, and the other end voltage of the first inductance element with a predetermined voltage; Fifth comparing means for outputting a signal that switches between a high level and a low level in accordance with the second inductor and the second inductor By comparing the other end voltage and the predetermined voltage of the scan element, the comparison result and the sixth comparison means for outputting a signal switched High level and the Low level in accordance with, the fifth comparison means and the sixth comparative Calculating means for calculating a position of a detection target based on an output signal of the means, wherein the calculating means calculates a difference between a time constant circuit including the first inductance element and a time constant circuit including the second inductance element. Is used to calculate the position of the detection target.
[0011]
Further, a third integrator for converting the output signal of the fifth comparing means into a voltage value corresponding to the High time of the output signal and outputting the voltage value , and an output signal of the sixth comparing means corresponding to the High time of the output signal . includes a fourth integrator that converts the voltage value, the differential amplifier outputs a voltage corresponding to the difference between the outputs of the said fourth integrator of the third integrator, calculating means the difference The position of the detection target is calculated based on the output of the dynamic amplifier .
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
First Embodiment of the Invention
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The mechanical configuration is the same as that of the above-described general position detecting device, and the detailed description is omitted. FIG. 1 is a circuit diagram showing a circuit configuration of an embodiment of the present invention. A DC voltage Va is connected to a connection point (terminal b) between the first coil L1 and the second coil L2, and a resistor R is connected to the other side (terminals a and c) of each of the first coil L1 and the second coil L2. Have been.
[0013]
The output of the
[0014]
The output of the
[0015]
The operation of the embodiment of the present invention configured as described above will be described. FIG. 2 is a timing chart showing the operation of the embodiment of the present invention. First, in the drawing, it is assumed that the
[0016]
Similarly, after the output V2 of the
[0017]
As described above, the output V2 of the
[0018]
It is assumed that the position of the detection target has changed from P1 to P2 at time T2. In this case, as described above, the inductance of the first coil L1 changes and the time constant t1 changes. On the other hand, since the inductance of the second coil L2 does not change, the time constant t2 does not change. Therefore, the High time of the output V3 of the
[0019]
The
[0020]
As described above, by configuring the self-excited oscillation cycle to change according to the position change of the detection target, there is no need to apply a sine wave signal as an input signal. The circuit can be omitted, the circuit configuration can be simplified and the size can be reduced, the mounting area can be reduced, and the device itself can be downsized.
[0021]
In addition, because of High / Low inversion, the power consumption is zero at the time of Low, and the power consumption as a whole can be reduced. Further, since oscillation using a time constant due to inductance and resistance is used, the degree of freedom in setting the frequency is high, adjustment is not required, and the operation can be simplified.
[0022]
In the first embodiment described above, the outputs of the
[0023]
As described above, the
[0024]
Next, another embodiment according to the present invention will be described. FIG. 4 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention. A DC voltage Va is connected to a connection point (terminal b) between the first coil L1 and the second coil L2, and the first coil L1 and the second coil L1 are connected to each other. A resistor R is connected to the other side (terminals a and c) of each of L2.
[0025]
A first transistor Q1 and a second transistor Q2 are connected to the terminals a and c, respectively, as switching means. An
[0026]
[0027]
Similarly,
[0028]
Next, the operation of the position detecting device according to the second embodiment configured as described above will be described with reference to a timing chart shown in FIG. The first transistor Q1 and the second transistor Q2 are turned on or off by the rectangular wave output from the
[0029]
If the output of the
[0030]
The second embodiment basically operates in this way, but it is assumed that the position of the detection target has changed from P1 to P2 at time T2. In this case, as described above, the
[0031]
As described above, V5 in which the High period changes according to the change in the position of the detection target and V6 in which the High period does not change are input to the
[0032]
In the second embodiment according to the present invention described above, since the on / off operation is performed using the rectangular wave, the power consumption at the time of off is zero, the power consumption as a whole can be reduced, and the inductance and the power consumption can be reduced. Since the time constant based on the resistance is used, there is a high degree of freedom in setting the period, no adjustment is required, and the operation can be simplified.
[0033]
Furthermore, compared to the above-described first embodiment of the self-excited system, the detection accuracy is not deteriorated due to a change in the ambient temperature or an aging change, and the position of the detection target can be detected more accurately.
[0034]
In the second embodiment described above, the outputs of the
[0035]
As described above, the
[0036]
【The invention's effect】
The present invention position detecting apparatus according to the a first inductance element whose inductance varies according to the position change of the detection target, and the inductance regardless of the position change of the detection target is constant second inductance elements, said first and second A DC power supply commonly connected to one end of the second inductance element ; a resistor connected to both ends of the first and second inductance elements to form a time constant circuit with the inductance element; by comparing the terminal voltage and the predetermined voltage, a first comparing means for outputting a signal switched High level and the Low level to the other end of the first inductance element according to the comparison result, the other end of the first inductance element by comparing the voltage with a predetermined voltage, Hi to the other end of the second inductance element in accordance with the comparison result a second comparing means for outputting the h level and the Low level is switched signal, compares the other voltage and the predetermined voltage of the second inductance element, and outputs a signal switched High level and the Low level in accordance with the comparison result A third comparing unit, a fourth comparing unit that compares the other end voltage of the first inductance element with a predetermined voltage, and outputs a signal that switches between a high level and a low level according to the comparison result; and the third comparing unit. And a calculating means for calculating the position of the detection target based on the output signal of the fourth comparing means, wherein the calculating means includes a time constant circuit including the first inductance element and a time constant circuit including the second inductance element. , The position of the detection target is calculated from the difference between the time constants of the first and second inductance elements and each resistor. Self-excited oscillation depending on the change of the position of the detection target, and the period of the self-excited oscillation changes according to the change of the position of the detection target. Since the position of the detection target can be calculated from this period, a sine wave signal is applied as an input signal There is no need to apply this sine wave, so that the analog circuit can be omitted, the circuit configuration can be simplified and the size can be reduced, the mounting area can be reduced, and the device itself can be downsized. Play. In addition, because of High / Low inversion, the power consumption is zero at the time of Low, and the power consumption as a whole can be reduced. In addition, since the oscillation using the time constant due to the inductance and the resistance is used, the stability of the frequency and the degree of freedom in setting are high, the adjustment is not required, and the operation can be simplified.
[0037]
Further, a first integrator for converting the output signal of the third comparing means into a voltage value corresponding to the High time of the output signal and outputting the same, and an output signal of the fourth comparing means corresponding to the High time of the output signal . includes a second integrator that converts the voltage value, the differential amplifier outputs a voltage corresponding to the difference between the output of the output and the second integrator of the first integrator, the calculating means is the difference By calculating the position of the detection target based on the output of the dynamic amplifier , the calculation load of the calculation means can be reduced.
[0038]
Also, a first inductance element whose inductance changes according to a change in the position of the detection target, a second inductance element having a constant inductance regardless of the change in the position of the detection target, and one end of the first and second inductance elements A DC power supply commonly connected, a resistor connected to both ends of the first and second inductance elements to form a time constant circuit with the inductance element, and a resistor connected to the other end of each of the first and second inductance elements. Comparing the connected first and second transistors, the oscillating means connected between the bases of the first and second transistors, and the other end voltage of the first inductance element with a predetermined voltage; Fifth comparing means for outputting a signal that switches between a high level and a low level in accordance with the second inductor and the second inductor By comparing the other end voltage and the predetermined voltage of the scan element, the comparison result and the sixth comparison means for outputting a signal switched High level and the Low level in accordance with, the fifth comparison means and the sixth comparative Calculating means for calculating a position of a detection target based on an output signal of the means, wherein the calculating means calculates a difference between a time constant circuit including the first inductance element and a time constant circuit including the second inductance element. Since the position of the detection target is calculated from the above, the position can be detected by the on / off method using the rectangular wave, so that the power consumption at the time of off becomes zero, and the power consumption as a whole can be reduced. . In addition, since the time constant of the inductance and the resistance is used, the degree of freedom in setting the cycle is high, the adjustment is unnecessary, the operation can be simplified, and a rectangular wave generated by the oscillating means is used as an input signal. As a result, the detection accuracy is not deteriorated due to a change in the ambient temperature or a change over time, and the position of the detection target can be detected more accurately.
[0039]
Further, a third integrator for converting the output signal of the fifth comparing means into a voltage value corresponding to the High time of the output signal and outputting the voltage value , and an output signal of the sixth comparing means corresponding to the High time of the output signal . includes a fourth integrator that converts the voltage value, the differential amplifier outputs a voltage corresponding to the difference between the outputs of the said fourth integrator of the third integrator, calculating means the difference By calculating the position of the detection target based on the output of the dynamic amplifier , the calculation load of the calculation means can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment according to the present invention.
FIG. 2 is a timing chart showing an operation of one embodiment according to the present invention.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a modification of the embodiment according to the present invention.
FIG. 4 is a circuit diagram showing another embodiment according to the present invention.
FIG. 5 is a timing chart showing the operation of another embodiment according to the present invention.
FIG. 6 is a circuit diagram showing a modification of another embodiment according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating a mechanical configuration of a general position detection device.
FIG. 8 is a circuit diagram showing a general position detecting device.
FIG. 9 is a diagram illustrating characteristics of a general position detection device.
FIG. 10 is a diagram illustrating characteristics of a general position detection device.
[Explanation of symbols]
L1 first coil L2
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