JP4064020B2 - 差動変位検出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２つの自己誘導回路における自己インダクタンスの差動変化に基づいて、この変化を生じさせた透磁率可変体の位置変位を求めるための差動変位検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば自動車の走行制御においては、各種の物理量を実測または検出し、予め設定した基準値と比べた制御偏差を求める。そして、これら実際の走行データに基づいて円滑な、または最適なフィードバック制御を行なう構成にしてある。その際の実測または検出の手段として、機構各部の状態を、それぞれが目的とする状態と比較するため、所定の電気信号に変換するための変位センサが種々知られている。
【０００３】
図１４は従来例による変位センサの一構成例を原理的に説明する図である。
この変位センサ１００は、可変の自己インダクタンスを有する２つの検出コイルＬ１およびＬ２と、環境変化に強い２つの基準抵抗器Ｒｆ，Ｒｆとからなる。そして、それぞれの検出コイルＬ１またはＬ２と基準抵抗器Ｒｆを直列接続して２つの直列回路を形成し、これら直列回路を入力端子ＳＰと接地端子ＳＧで並列接続したブリッジ回路を構成してある。
【０００４】
例えば、機構部の機械的な中立点から機構部が２つの反対方向に変位するとき、一方の検出コイルＬ１の自己インダクタンスが増加すれば、他方が減少する差動関係に構成してある。そして、機械的な中立点では、双方の自己インダクタンスが同一になるよう調整してある。また、入力端子ＳＰと接地端子ＳＧの間には、各検出コイルＬ１，Ｌ２に検出用のパルス電圧を流入させるパルス電源ＰＳを接続してある。
【０００５】
この従来例の変位センサ１００によれば、パルス電源ＰＳから入力端子ＳＰを介して各検出コイルＬ１，Ｌ２にパルス電圧が流入する。このとき、前述した機構部の変位に伴って各検出コイルＬ１，Ｌ２の自己インダクタンスが変化する。このため、それぞれの時点における自己インダクタンスに従って、各検出コイルＬ１，Ｌ２に過渡応答電圧を生じる。これらの過渡応答電圧は、前述したパルス電圧に同期して得られ、各共通端子Ｓ１，Ｓ２から各基準抵抗器Ｒｆ両端の差動過渡応答電圧ＶＳ１，ＶＳ２として検出される。
【０００６】
図１５は変位センサ出力の演算処理後の一検出特性を示すグラフである。
２つの差動検出電圧ＶＴ１，ＶＴ２は、２つの差動過渡応答電圧ＶＳ１，ＶＳ２から求めた直流のアナログ値である。つまり、両差動過渡応答電圧ＶＳ１，ＶＳ２は、各時点の時定数を有する過渡応答電圧であるため、それぞれの時定数の推移に応じた差動検出電圧ＶＴ１，ＶＴ２が求められる。従って、機構部の変位量が時定数の推移を介して差動検出電圧ＶＴ１，ＶＴ２に変換される。言い換えると、これら差動検出電圧ＶＴ１，ＶＴ２から各時点における機構部の変位量を算出できる。なお、Ｎは、機構部が中立状態（機械的な中立点）に在るときの変位量を示す。
【０００７】
前述したように制御偏差を決定するための変位センサは、いわば機構制御の要であるため、例えば、自動車に搭載する変位センサには、自動車の走行に伴う機構部の激しい振動に対しても安全な回路制御を行なう構成が必要になる。そこで、変位センサに検査回路を付設することによって、変位センサが原因となる機構制御の不具合を未然に防止する構成にしてある。この場合、機械的な振動に起因して一般に考えられる現象としては、変位センサの内部配線が振動によって絶縁被覆をすり減らしたり、接続端子から外れかかったりする状態が想定される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例による変位センサには次に述べるような問題点があった。前述した付設の検査回路には、検出すべき変位センサの事象に従って種々の方式が有るが、いずれの方式によっても、なかなか全ての事象を識別することは困難であった。
【０００９】
図１６は変位センサの一検査方式による一検出特性のグラフである。
この検査方式は、両差動検出電圧の平均値ＶＴ４を監視させる方式である。両差動検出電圧の偏差電圧ＶＴ３は、前述した機構部の変位量に比例して常に線形変化する。しかし、両差動検出電圧の平均値ＶＴ４は、両検出コイルが差動特性を有しているため、両差動検出電圧が機構部の変位に伴って変化しても、理論上は常に一定値を保ち続けることになる。前述した例では、絶縁が不十分となって、いずれか一方の差動電圧が例えばケーシングの接地電位や電源電位にわずかでも近付いたとき、直ちに機構部の変位量の算出を打ち切ったり、その他の適切な処置を採ることができる。
【００１０】
また、各差動検出電圧自体とその平均値が、接地電位または電源電位を示すことが有り得ないようにオフセット値を設定してある。このため例えば、各差動検出電圧の出力回路にケーシング等との短絡が生じたとき、変位センサ自体が正常であっても直ちに出力回路の異常を識別して直ちに必要な処置を採り得る。あるいは、この出力回路の短絡は、何ら機構部に変位量が存在しない中立状態と紛らわしいが、それぞれにオフセット値を設けることで両者を容易に区別できる。
【００１１】
更に、前述した平均値が、機構部の中立状態で検査回路の監視範囲内にあり、一見すると正常なように見える場合がある。この場合であっても、各差動検出電圧が予定した電圧範囲外に逸脱した場合に同様の処置を採らせている。例えば、一方の差動電圧が接地電位に近付いたまま、他方が同じ値だけ電源電位に近付いていたような差動的な変化をしていることもないとは言えない。この差動的な変化は平均値の逸脱を監視するだけでは識別できないが、各差動検出電圧自体の逸脱を監視していれば、直ちに必要な処置を採ることができる。
【００１２】
ところが、前述したケーシングや電源線との短絡の他にも、双方の差動検出電圧どうしが、互いの短絡等により干渉し合うことも考えられる。この場合に、いずれか一方の差動検出電圧がわずかな抵抗値を介して接地または電源電圧に接続されていると、結果的に、あたかも双方共に正常であるかのような値をとり続け易い。
【００１３】
また、前述した変位センサは、そもそもパルス電圧によって機構部の変位量を計測する構成である。このため、パルス電源の接続が外れる等してパルス電圧が流入できない状態が生じると、両差動過渡応答電圧ＶＳ１，ＶＳ２は存在せず、両差動検出電圧ＶＴ１，ＶＴ２が、従って、これらの偏差電圧ＶＴ３も中立状態Ｎにおける各電圧値を示す。これは機構部が中立状態に在るときの変位量に相当するため、この状態を実際に機械的な変位量がないことと区別できないという問題が生じ、これらの問題を一括して事前に解消しておくことが重要な技術上の課題であった。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、変位量に従った電気信号を形成するための、おおもとのパルス電圧が消失しても機構制御を妨げない安全な差動変位検出装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明による差動変位検出装置は、２つの変位方向に向けて機構上の中立位置を挟んで遊動可能な透磁率可変体と、これら２つの変位方向に対象配置され、透磁率可変体の遊動位置に基づいて自己インダクタンスが互いに差動変化する２つの自己誘導手段と、それぞれの自己誘導手段と各別に直列接続した２つの電気抵抗手段と、自己誘導手段および電気抵抗手段からなる双方の回路に、各独立にパルス電圧を供給する２つのパルス電源と、それぞれの電気抵抗手段の両端に生じる２つの電位差どうしの偏差を演算する偏差演算手段とを備え、この偏差演算手段による演算結果に基づいて、透磁率可変体の遊動位置の変位量と変位方向とを検出するものであって、それぞれのパルス電源が、自己誘導手段および電気抵抗手段の接続点にパルス電圧を供給するものである。
【００１６】
この差動変位検出装置によれば、２つのパルス電源の各々が独立して用いられ、一方のパルス電圧が、自己誘導手段および電気抵抗手段からなる一方の直列回路に流入する。しかし、この直列回路が、その入力端子側で他方の直列回路から電気的に絶縁される。また、他方のパルス電圧も、同様に他方の直列回路に流入し、しかも、前述した一方の直列回路から同様に絶縁される。また、それぞれ独立した２つのパルス電圧に基づいて、各自己誘導手段が、時間的にも回路上でも独立して機構部の変位量を２つの電気信号に変換する。しかも、透磁率可変体の遊動位置に従った変位量と変位方向を差動変化する両電気信号として得られる。また、この差動変位検出装置によれば、自己誘導手段および電気抵抗手段がパルス電源に対して並列に接続される。
【００１７】
本発明の請求項２記載の差動変位検出装置は、２つの変位方向に向けて機構上の中立位置を挟んで遊動可能な透磁率可変体と、これら２つの変位方向に対象配置され、透磁率可変体の遊動位置に基づいて自己インダクタンスが互いに差動変化する２つの自己誘導手段と、それぞれの自己誘導手段と各別に直列接続した２つの電気抵抗手段と、自己誘導手段および電気抵抗手段からなる双方の回路に、各独立にパルス電圧を供給する２つのパルス電源と、それぞれの電気抵抗手段の両端に生じる２つの電位差どうしの偏差を演算する偏差演算手段とを備え、この偏差演算手段による演算結果に基づいて、透磁率可変体の遊動位置の変位量と変位方向とを検出するものであって、偏差演算手段が、いずれか一方の自己遊動手段による過渡応答電圧のみに基づいて、透磁率可変体の遊動位置における変位量と変位方向とを検出する。
この差動変位検出装置によれば、２つのパルス電源の各々が独立して用いられ、一方のパルス電圧が、自己誘導手段および電気抵抗手段からなる一方の直列回路に流入する。しかし、この直列回路が、その入力端子側で他方の直列回路から電気的に絶縁される。また、他方のパルス電圧も、同様に他方の直列回路に流入し、しかも、前述した一方の直列回路から同様に絶縁される。また、それぞれ独立した２つのパルス電圧に基づいて、各自己誘導手段が、時間的にも回路上でも独立して機構部の変位量を２つの電気信号に変換する。しかも、透磁率可変体の遊動位置に従った変位量と変位方向を差動変化する両電気信号として得られる。また、この差動変位検出装置によれば、他方の自己遊動手段による過渡応答電圧の状態に拘らず、いつでも任意の一方の自己誘導手段のみで透磁率可変体の変位量等が検出できる。
【００１８】
本発明の請求項３記載の差動変位検出装置は、それぞれのパルス電源が、自己誘導手段および電気抵抗手段からなるそれぞれの直列回路の一端部にパルス電圧を供給する。
この差動変位検出装置によれば、自己誘導手段および電気抵抗手段がパルス電源に対して直列に接続される。
【００１９】
本発明の請求項４記載の差動変位検出装置は、偏差演算手段が、いずれか一方の自己誘導手段による過渡応答電圧のみに基づいて、透磁率可変体の遊動位置における変位量と変位方向とを検出することを特徴とした。
この差動変位検出装置によれば、他方の自己遊動手段による過渡応答電圧の状態に拘らず、いつでも任意の前記一方の自己誘導手段のみで透磁率可変体の変位量等が検出できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、従来例で説明した部分と同じ部分については同一の符号を付して詳しい説明を省略する。
図１は本発明の第１の実施形態による差動変位検出装置の一構成例を原理的に説明する図である。
第１の実施形態の差動変位検出装置１０は、機構部における機械的な変位に従って、その変位量を２つの差動過渡応答電圧ＶＳ１またはＶＳ２に変換する第１変位センサ２０と、この第１変位センサ２０にパルス電圧ＶＰ１またはＶＰ２を印加すると共に、第１変位センサ２０に与えられた変位に基づく変位信号Ｘを算出する第１偏差電圧算出部３０とから構成される。
【００２１】
第１偏差電圧算出部３０は、差動過渡応答電圧ＶＳ１およびＶＳ２の下限値ＶＤ１またはＶＤ２を保持するための第１下限保持回路３１Ａおよび３１Ｂと、これらの下限値ＶＤ１およびＶＤ２から偏差を求めて変位量信号Ｘとする比較回路３６と、両パルス電圧ＶＰ１およびＶＰ２を発生する２つの第１パルス電源ＰＳ１またはＰＳ２とからなる。
【００２２】
この場合、パルス電圧ＶＰ１またはＶＰ２は立ち下がり方向のパルスであるが、立ち上がり方向のときは下限値を上限値に置き換える。また、パルス波形としては、それぞれの回路定数を設定し易くするため矩形波が望ましいが、この他、正弦波、三角波その他の一定周期を有する波形であればよい。変位信号Ｘは、その絶対値により変位量を、また、プラスおよびマイナス符号により変位方向を各々示す信号である。第１偏差電圧算出部３０から本発明による偏差演算手段を構成する。
【００２３】
図２は図１に示す第１変位センサの一構成例を原理的に説明する図である。
この第１変位センサ２０は、前述した従来例の変位センサ１００における２つの検出コイルＬ１，Ｌ２において、それぞれの入力端子ＳＰ１，ＳＰ２を各別に設けて絶縁してある。そして、従来例のパルス電源ＰＳを２つの第１パルス電源ＰＳ１，ＰＳ２と置き換え、それぞれを各入力端子ＳＰ１またはＳＰ２に接続させた他は、従来例と同様である。これら検出コイルＬ１，Ｌ２から本発明による自己誘導手段を、また、前述した基準抵抗器Ｒｆ，Ｒｆから同じく電気抵抗手段を構成する。
【００２４】
図３は図２に示す変位センサの一実装例を模式的に説明する図である。
２つの検出コイルＬ１，Ｌ２は、ケーシングＣにはめ込まれて図の上下２段に積み重ね、機構部内に搭載されたコイルである。そして、両検出コイルＬ１，Ｌ２から等距離の筒内に、非磁性体からなる遊動コアＸを収納配置してある（図には中立位置にある場合を示す）。これによって、一つの遊動コアＸを両検出コイルＬ１，Ｌ２の中間位置から各検出コイルＬ１，Ｌ２の方向に往復移動させると、そのときの機械的な変位量に対して、各検出コイルＬ１，Ｌ２の自己インダクタンスが互いに差動的に変化する。
【００２５】
この第１変位センサ２０によれば、各第１パルス電源ＰＳ１，ＰＳ２から各検出コイルＬ１またはＬ２にそれぞれ独立にパルス電圧ＶＰ１またはＶＰ２が流入する。このため、各検出コイルＬ１，Ｌ２の自己インダクタンスによる過渡応答が、従って、各基準抵抗器Ｒｆ両端の各差動過渡応答電圧ＶＳ１またはＶＳ２が、共に別系統の直列回路によって生じることになる。
【００２６】
なお、ケーシングＣには、両第１パルス電源ＰＳ１，ＰＳ２の接地端子と、両基準抵抗器Ｒｆ，Ｒｆの共通端子とがほぼ共通接地され、更に自動車のフレーム等に接地させる。この他、これら接地端子と共通端子とをケーシングＣと導通させず、絶縁したまま外部に取り出すと共に誘導ノイズを排除すれば、機構部等を介した導電性のノイズに対して安定化させ得る。
【００２７】
図４は図１に示す第１偏差電圧算出部の一実施例のブロック図である。
この第１偏差電圧算出部３０の第１パルス電源ＰＳ１，ＰＳ２は、所定の過渡応答周期を有するパルス発生器ＰＧ１またはＰＧ２、スイッチング用の第１パワートランジスタＳＷ１またはＳＷ２、電源電圧に基づくパルス電圧ＶＰ１，ＶＰ２の安定化回路ＲＥＧ１，ＲＥＧ２からなる。過渡応答周期は、第１変位センサ２０の応答速度、機械的な変位量の検出精度を考慮して予め最適値を設定しておく。
【００２８】
第１パワートランジスタＳＷ１，ＳＷ２としては、安定な接地電位を得やすいエミッタ接地が好ましいが、この他、コレクタ接地であってもよい。安定化回路ＲＥＧ１，ＲＥＧ２としては、簡易にはパルス電圧を電源電位にホールドするための過電圧の分流用ダイオードを、もしくは、電源電圧自体を安定化させるノイズフィルタ（例えばバイパスコンデンサ）を、またはこれらを組み合わせればよい。
【００２９】
第１下限保持回路３１Ａ，３１Ｂは、差動過渡応答電圧ＶＳ１，ＶＳ２から低周波帯域のみを濾波するローパスフィルタＬＰＦ１またはＬＰＦ２、そして、差動過渡応答電圧ＶＳ１，ＶＳ２における最低値（以下、ボトム電圧という）を得る演算増幅器Ａ１１またはＡ１２、このボトム電圧値を保持するボトムホールド回路ＢＨ１またはＢＨ２からなる。
【００３０】
ローパスフィルタＬＰＦ１，ＬＰＦ２としては、簡易には接地電位に基づくバイパスコンデンサのＣＲ回路でもよいが、電源電位に基づく抑止インダクタのＬＲ回路を併用することが望ましい。ボトムホールド回路ＢＨ１，ＢＨ２は、接地電位または電源電位を基準とした回路で、演算増幅器Ａ１１，Ａ１２と併せてボトム電圧を保持するための積分回路を構成する。
【００３１】
比較回路３６は、それぞれのボトム電圧を所定のゲインＧ２１またはＧ２２で増幅する反転増幅器Ａ２１またはＡ２２、これら増幅したボトム電圧の偏差電圧ＶＴ３を演算する差動増幅器Ａ２３からなる。その際のゲインＧ２１，Ｇ２２としては、増幅後に差動検出電圧ＶＴ１，ＶＴ２が機械的な変位量の基準値となるオフセット値が得られるようなゲインを設定しておく。このため、この基準値に対して変位量に基づく偏差電圧ＶＴ３が得られる。
【００３２】
図５は図４に示す第１変位センサによるトルクセンサの実施例の断面図である。
このトルクセンサ２０は、自動車のステアリングホイールの回転力を先端部の歯車で受けるインプットシャフト２１を、図示しないトーションバーを介して、スパイラル状のネジ溝を螺刻したアウトプットシャフト２３と一軸上に連接した機構を有している。トーションバーは、捩れ量を非磁性コア２２の直線変位量Ｘ１，Ｘ２に機械的に変換する機構の棒体である。アウトプットシャフト２３は、そのスパイラル状のネジ溝を介して図示しない車輪のラック軸に螺合させる。
【００３３】
そして、非磁性コアＸを収納した各検出コイルＬ１，Ｌ２の配線を、トルクセンサ２０の接続コネクタＣＮ１、第１差動電圧算出部３０への接続ケーブルＣＡを介して、第１差動電圧算出部３０の接続コネクタＣＮ２に接続してある。このトルクセンサ２０によれば、ドライバの操舵力がトルクセンサ２０の機械的な変位量Ｘ１，Ｘ２に変換され、各検出コイルＬ１，Ｌ２の自己インダクタンスを介して更に電気信号に変換され、差動過渡応答電圧ＶＳ１，ＶＳ２として第１差動電圧算出部３０に送出される。なお、前述した２つの基準抵抗Ｒｆ，Ｒｆと、接続コネクタＣＮ１のＦＧ端子における各配線については、煩雑となるため図示を省略する。
【００３４】
図６は図５に示すトルクセンサを用いた検査手段の一実施例のブロック図である。
この検査手段４０は、自動車の電動パワーステアリング制御に用いた一例を示してある。そして、前述した差動検出電圧ＶＴ１，ＶＴ２を監視しながら、その電圧異常の状態に基づいて後述する故障検出信号４１Ａを送出する故障検出部４１と、その偏差電圧ＶＴ３または後述する代替信号４３Ａのいずれかを選択するトルク信号設定部４２と、この代替信号４３Ａのための代替信号発生部４３とを有している。
【００３５】
故障検出部４１の表示出力端子は、自動車の運転者または保守者に警告するワーニングランプ８０に接続してある。例えば、これら各部をマイクロプロセッサシステムのファームウェアとして構成できる。
二つの両差動検出電圧ＶＴ１，ＶＴ２は、通常の運用時に正常値の範囲内に在るため、故障検出部４１から故障検出信号４１Ａが送出されない。従って、両差動検出電圧ＶＴ１，ＶＴ２から得られた偏差電圧ＶＴ３がトルク信号４２Ａとして用いられる。
【００３６】
トルク信号設定部４２からのトルク信号４２Ａは、これを自動車の車速信号５０Ａに従って評価し、パワーステアリング制御のための目標駆動量５０Ｂを形成する電動機起動制御部５０に導入される。例えば、車速信号５０Ａの値ごとにトルク信号４２Ａをアドレスとした目標駆動量５０Ｂのテーブルを設ければよい。そして、このテーブルで検索した目標駆動量５０Ｂに基づいて、電動機駆動部６０が、ステアリング機構部に搭載した電動機７０の駆動電流６０Ａを制御する。その結果、電動機７０からは、実際の駆動出力７０Ａが検出され、電動機駆動部６０に導入されて駆動電流６０Ａの制御に供される。
【００３７】
図７は図６に示す検査手段の第１自己復旧業務のフローチャートである。
この第１自己復旧業務は、２つの差動検出電圧ＶＴ１，ＶＴ２による第１故障検出処理（ステップＳＴ１１）と、正常な差動検出電圧ＶＴ１またはＶＴ２を選ぶ第１代替信号発生処理（ステップＳＴ１２）と、その代替結果によるトルク信号設定処理（ステップＳＴ１３）と、この代替されたトルク信号４２Ａに基づく制御回復処理（ステップＳＴ１４）とから構成される。
【００３８】
第１故障検出処理ＳＴ１１では、故障検出部４１によって、前述した監視範囲内に両差動検出電圧ＶＴ１，ＶＴ２がともに入っていることを常時監視しながら、いずれも正常であれば、以下の各処理を行なわずに監視を続行する。そして、いずれか一方の差動検出電圧ＶＴ１またはＶＴ２が監視範囲外に逸脱したことを判定すると、トルク信号設定部４２と代替信号発生部４３に故障検出信号４１Ａを送出し、直ちに以下のエラー処理を実行する。この場合、監視範囲としては、例えば主としてＴＴＬ回路構成を用いるときは、0.2Ｖから4.8Ｖ程度が好ましい。
【００３９】
次に、第１代替信号発生処理ＳＴ１２では、代替信号発生部４３によって、故障検出信号４１Ａを契機として両差動検出電圧ＶＴ１またはＶＴ２の正常性を判定し、未だ正常な他方の差動検出電圧ＶＴ２またはＶＴ１に関する代替信号４３Ａを発生してトルク信号設定部４２に送出する。この代替信号４３Ａのため、両差動検出電圧ＶＴ１またはＶＴ２の平均値ＶＴ４に経年変化、温度変化の補正をした後、予め正常時に保持しておく。そして、この平均値ＶＴ４から正常な他方の差動検出電圧ＶＴ２またはＶＴ１を減算し、所定のオフセット値を加算して代替信号４３Ａに用いればよい。
【００４０】
続いて、トルク信号設定処理ＳＴ１３では、故障検出信号４１Ａの導入によりトルク信号設定部４２によって、トルク信号４２Ａが偏差電圧ＶＴ３から代替信号４３Ａに切り換えられる。制御回復処理ＳＴ１４では、トルク信号設定処理ＳＴ１３からの終了通知または代替信号４３Ａの導入により異常のエラー処理が完了し、電動機駆動制御部５０によって、通常時と同様の電動パワーステアリング制御の継続が行なわれる。
【００４１】
また、これにより再び故障検出部４１によって、第１故障検出処理ＳＴ１１が遂行され、その結果、前述した他方の差動検出電圧ＶＴ２またはＶＴ１にも異常が検出されたときは、安全のため制御を打ち切る。このため、この場合には、他方の差動検出電圧ＶＴ２またはＶＴ１に障害が生じている状態か、または、いずれか一方に障害が生じて制御回復処理ＳＴ１４が行なわれた状態をフラグなどに記憶しておく必要がある。
【００４２】
図８は同じく検査手段の第２自己復旧業務のフローチャートである。
この第２自己復旧業務は、第１自己復旧業務における第１故障検出処理ＳＴ１１および第１代替信号発生処理ＳＴ１２に代えて、差動検出電圧ＶＴ１，ＶＴ２の平均値ＶＴ４による第２故障検出処理ＳＴ２１、または試験用パルス電圧ＶＰ１，ＶＰ２に基づく第２代替信号発生処理ＳＴ２２と置き換えた他は、第１自己復旧業務と同様である。
【００４３】
第２故障検出処理ＳＴ２１では、故障検出部４１によって、前述した別の監視範囲内に両差動検出電圧ＶＴ１，ＶＴ２の平均値ＶＴ４が入っていることを常時監視しながら、これが正常であれば、以下の各処理を行なわずに監視を続行する。そして、この平均値ＶＴ４が別の監視範囲外に逸脱したことを判定すると、トルク信号設定部４２と代替信号発生部４３に故障検出信号４１Ａを送出し、直ちに以下のエラー処理を実行する。この場合、別の監視範囲としては、例えば主としてＴＴＬ回路構成を用いるときは、機械的な変位量の基準値を2.5Ｖとすれば、２Ｖから３Ｖ程度が好ましい。
【００４４】
次に、第２代替信号発生処理ＳＴ２２では、代替信号発生部４３によって、故障検出信号４１Ａを契機として２つの試験用パルス電圧ＶＰ１，ＶＰ２をそれぞれ変位センサ２０に送出する。これは、平均値ＶＴ４を監視していたが各々の差動検出電圧ＶＴ１，ＶＴ２までは判定していないからである。そして、両差動検出電圧ＶＴ１またはＶＴ２の正常性を判定し、未だ正常な他方の差動検出電圧ＶＴ２またはＶＴ１に関する代替信号４３Ａを同様に発生してトルク信号設定部４２に送出する。この第２故障検出処理ＳＴ２１によれば、第１故障検出処理ＳＴ１１に比べて微小なトルクであっても検出し易くなる。他方、エラー処理の期間が比較的に長期化する。
【００４５】
図９は同じく検査手段における自己休止業務のフローチャートである。
この自己休止業務は、前述した第１自己復旧業務の第１故障検出処理ＳＴ１１と、いずれか一方の試験用パルス電圧ＶＰ１またはＶＰ２に基づく第３代替信号発生処理（ステップＳＴ３２）と、制御中止を含む注意報告処理（ステップＳＴ３３）とから構成される。
【００４６】
第３代替信号発生処理ＳＴ３２では、代替信号発生部４３によって、故障検出信号４１Ａを契機として試験用パルス電圧ＶＰ１またはＶＰ２を変位センサ２０に送出する。この第２故障検出処理ＳＴ２１によれば、いずれか一方の差動検出電圧ＶＴ１，ＶＴ２が他方に追従して変化すれば、変位センサ２０において差動過渡応答電圧ＶＳ１，ＶＳ２どうしが短絡していることが分る。なぜなら、正常であれば、それぞれの検出コイルＬ１，Ｌ２がほぼ独立して機能するからである。
【００４７】
注意報告処理ＳＴ３３では、差動過渡応答電圧ＶＳ１，ＶＳ２どうしが短絡状態であることを、ワーニングランプ８０によってドライバ、サービス員に注意表示をする。また、このとき以降はトルク信号を得ることができないため、電動機駆動制御部５０が駆動制御を中止する。
【００４８】
図１０は本発明の第２の実施形態による差動変位検出装置の一構成例を原理的に説明する図である。
第２の実施形態の差動変位検出装置１１０は、第１の実施形態における、第１変位センサ２０および第１偏差電圧算出部３０に代えて、２つの入力端子を削除した第２変位センサ１２０、または、２つのパルス電圧ＶＰ１，ＶＰ２を内部的に印加する第２偏差電圧算出部１３０と置き換えた他は、第１の実施形態と同様である。第２の実施形態によれば、第２変位センサ１２０の端子数が削減されたため、内部配線が簡略化された。
【００４９】
第２偏差電圧算出部１３０は、第１偏差電圧算出部３０における両パルス電源ＰＳ１，ＰＳ２に代えて、電源電位を基準としてパルス電圧ＶＰ１，ＶＰ２を発生する２つの第２パルス電源ＰＳ１０１またはＰＳ１０２と置き換え、両差動過渡応答電圧ＶＳ１，ＶＳ２にパルス電圧ＶＰ１またはＶＰ２を印加した他は、第１偏差電圧算出部３０と同様である。この第２偏差電圧算出部１３０から本発明による偏差演算手段を構成する。
【００５０】
図１１は図１０に示す第２変位センサの一構成例を原理的に説明する図である。
この第２変位センサ１２０は、第１変位センサ２０における両入力端子ＳＰ１，ＳＰ２を削除し、両検出コイルＬ１，Ｌ２の各一端部を共通接地させると共に、両パルス電圧ＶＰ１，ＶＰ２を各出力端子Ｓ１またはＳ２に入力させた他は、第１変位センサ２０と同様である。
【００５１】
図１２は図１１に示す第２変位センサの一実装例を模式的に説明する図である。
両検出コイルＬ１，Ｌ２の各一端部は、第２変位センサ１２０の内部でケーシングＣに共通接地されている。この第２変位センサ１２０によれば、各パルス電源ＰＳ１，ＰＳ２から各検出コイルＬ１またはＬ２と各基準抵抗器Ｒｆの中間点にそれぞれ独立にパルス電圧ＶＰ１またはＶＰ２が流入される。
【００５２】
図１３は図１０に示す第２偏差電圧算出部の一実施例のブロック図である。
この第２偏差電圧算出部１３０の第２パルス電源ＰＳ１０１，ＰＳ１０２は、第１パルス電源ＰＳ１，ＰＳ２の第１パワートランジスタＳＷ１，ＳＷ２に代えて、電源電圧を基準としたＮＰＮ型の第２パワートランジスタＳＷ１０１，ＳＷ１０２と置き換えた他は、第１偏差電圧算出部３０と同様である。第２下限保持回路１３１Ａ，１３１Ｂは、両パルス電圧ＶＰ１，ＶＰ２を導入して各検出コイルＬ１またはＬ２に印加しながら差動過渡応答電圧ＶＳ１，ＶＳ２とする他は、第１下限保持回路３１Ａ，３１Ｂと同様である。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、２系統のパルス電源を設けたので、変位量に従った電気信号を形成するための、おおもとのパルス電圧が消失しても機構制御を妨げない安全な差動変位検出装置を提供することがきる。
また、本発明の請求項２、請求項３記載の装置によれば、パルス電源のための入力端子を削減でき、本発明の請求項４記載の装置によれば、一方の自己誘導手段のみの変位量等を制御に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による差動変位検出装置の一構成例を原理的に説明する図
【図２】図１に示す第１変位センサの一構成例を原理的に説明する図
【図３】図２に示す変位センサの一実装例を模式的に説明する図
【図４】図１に示す第１偏差電圧算出部の一実施例のブロック図
【図５】図４に示す第１変位センサによるトルクセンサの実施例の断面図
【図６】図５に示すトルクセンサを用いた検査手段の一実施例のブロック図
【図７】図６に示す検査手段の第１自己復旧業務のフローチャート
【図８】同じく検査手段の第２自己復旧業務のフローチャート
【図９】同じく検査手段における自己休止業務のフローチャート
【図１０】本発明の第２の実施形態による差動変位検出装置の一構成例を原理的に説明する図
【図１１】図１０に示す第２変位センサの一構成例を原理的に説明する図
【図１２】図１１に示す第２変位センサの一実装例を模式的に説明する図
【図１３】図１０に示す第２偏差電圧算出部の一実施例のブロック図
【図１４】従来例による変位センサの一構成例を原理的に説明する図
【図１５】変位センサ出力の演算処理後の一検出特性を示すグラフ
【図１６】変位センサの一検査方式による一検出特性のグラフ
【符号の説明】
１０…第１差動変位検出装置、２０…第１変位センサ、３０・・・第１偏差電圧算出部、３１Ａ，３１Ｂ・・・第１下限保持回路、３６・・・比較回路、ＰＳ１，ＰＳ２・・・第１パルス電源、ＶＤ１，ＶＤ２・・・下限値、ＶＰ１，ＶＰ２・・・パルス電圧、ＶＳ１，ＶＳ２・・・差動過渡応答電圧、Ｘ・・・変位信号。

Claims (4)

1. ２つの変位方向に向けて機構上の中立位置を挟んで遊動可能な透磁率可変体と、
   これら２つの変位方向に対象配置され、前記透磁率可変体の遊動位置に基づいて自己インダクタンスが互いに差動変化する２つの自己誘導手段と、
   それぞれの前記自己誘導手段と各別に直列接続した２つの電気抵抗手段と、
   前記自己誘導手段および前記電気抵抗手段からなる双方の回路に、各独立にパルス電圧を供給する２つのパルス電源と、
   それぞれの前記電気抵抗手段の両端に生じる２つの電位差どうしの偏差を演算する偏差演算手段とを備え、
   この偏差演算手段による演算結果に基づいて、前記透磁率可変体の遊動位置の変位量と変位方向とを検出するものであって、
   それぞれの前記パルス電源が、前記自己誘導手段および前記電気抵抗手段の接続点に前記パルス電圧を供給することを特徴とする差動変位検出装置。
2. ２つの変位方向に向けて機構上の中立位置を挟んで遊動可能な透磁率可変体と、
   これら２つの変位方向に対象配置され、前記透磁率可変体の遊動位置に基づいて自己インダクタンスが互いに差動変化する２つの自己誘導手段と、
   それぞれの前記自己誘導手段と各別に直列接続した２つの電気抵抗手段と、
   前記自己誘導手段および前記電気抵抗手段からなる双方の回路に、各独立にパルス電圧を供給する２つのパルス電源と、
   それぞれの前記電気抵抗手段の両端に生じる２つの電位差どうしの偏差を演算する偏差演算手段とを備え、
   この偏差演算手段による演算結果に基づいて、前記透磁率可変体の遊動位置の変位量と変位方向とを検出するものであって、
   前記偏差演算手段が、いずれか一方の前記自己遊動手段による過渡応答電圧のみに基づいて、前記透磁率可変体の遊動位置における前記変位量と前記変位方向とを検出することを特徴とする差動変位検出装置。
3. それぞれの前記パルス電源が、前記自己誘導手段および前記電気抵抗手段からなるそれぞれの直列回路の一端部に前記パルス電圧を供給することを特徴とする請求項２記載の差動変位検出装置。
4. 前記偏差演算手段が、いずれか一方の前記自己遊動手段による過渡応答電圧のみに基づいて、前記透磁率可変体の遊動位置における前記変位量と前記変位方向とを検出することを特徴とする請求項１記載の差動変位検出装置。

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