JP4189872B2 - 位置検出器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、位置検出器に関し、更に詳しくは、温度特性に優れた位置検出器および位置の変化に対する出力の直線性に優れた位置検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、被検出物の位置の変化に応じて重合部の面積が変化するように配置されたコイルおよび磁性体と、コイルと直列接続された抵抗と、コイルおよび抵抗の直列回路を通じて充放電されるコンデンサと、コンデンサの充電電圧を入力とし且つ出力がハイレベルのときにコンデンサを充電し出力がローレベルのときにコンデンサを放電する反転出力のコンパレータとを具備し、被検出物の位置の変化を連続発振動作の周期（Ｔ）の変化として検出する位置検出器が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の位置検出器では、コイルの抵抗値などの温度変動によって周期（Ｔ）が変動するため、温度特性が悪い問題点がある。
また、上記従来の位置検出器では、被検出物の位置の変化に逆比例して周期（Ｔ）が変化するため、出力の直線性が悪い問題点がある。
そこで、本発明の目的は、温度特性に優れた位置検出器および位置の変化に対する出力の直線性に優れた位置検出器を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の観点では、本発明は、被検出物の位置の変化に応じて重合部（ｐ）の面積が変化するように配置されたコイル（１）および導電体（２）または磁性体（３）と、コイル（１）と直列接続された抵抗（６）と、コイル（１）および抵抗（６）の直列回路を通じて充放電されるコンデンサ（４）と、コンデンサ（４）の充電電圧を入力とし且つ出力がハイレベルのときにコンデンサ（４）を充電し出力がローレベルのときにコンデンサ（４）を放電する反転出力のコンパレータ（５）とを具備し、被検出物の位置の変化を連続発振動作の周期（Ｔ）の変化として検出する位置検出器（１００）であって、コイル（１）の抵抗値、抵抗（６）の抵抗値、コンデンサ（４）の容量、コンパレータ（５）のしきい値のうちの少なくとも一つの値の変化に対して周期（Ｔ）の変化が極小値を持つように且つ想定温度で極小値となるようにコイル（１）の抵抗値、抵抗（６）の抵抗値、コンデンサ（４）の容量、コンパレータ（５）のしきい値を設定したことを特徴とする位置検出器（１００）を提供する。
周期（Ｔ）はコンデンサ（４）の充放電の時定数で支配されるので、コイル（１）や抵抗（６）の抵抗値が大きくなると当然に周期（Ｔ）も長くなると考えられる。ところが、本願発明の発明者が実験したところ、ある組み合わせの条件下では、抵抗（６）の抵抗値を０Ωから大きくしていくと、周期（Ｔ）が短くなっていき、ある点で極小値をとり、その後は周期（Ｔ）が長くなっていくことが確認された。周期（Ｔ）が極小値を持つ特性となる理由は確かではないが、コイル（１）の逆起電力による電圧の振動と充放電流の位相や充放電流のオーバーシュートが関係するものと推定される。
そこで、上記第１の観点による位置検出器（１００）では、コイル（１）の抵抗値、抵抗（６）の抵抗値、コンデンサ（４）の容量、コンパレータ（５）のしきい値のうちの少なくとも一つの値の変化に対する周期（Ｔ）の変化が使用温度で極小値となるようにコイル（１）の抵抗値、抵抗（６）の抵抗値、コンデンサ（４）の容量、コンパレータ（５）のしきい値を設定する。これにより、想定温度（例えば２５℃）を挟む温度範囲（例えば−２５℃〜７５℃）内で温度が変動しても、周期（Ｔ）の変動を小さく抑えることが出来る。
【０００６】
なお、コイル（１）に導電体（２）を挿入する場合、コイル（１）から発生する磁束により導電体（２）の表面に渦電流が発生し、それが損失となり、コイル（１）のインダクタンスを減少させる。
一方、コイル（１）に磁性体（３）を挿入する場合、コイル（１）から発生する磁束を磁性体（３）が集中させる働きをし、コイル（１）のインダクタンスを増加させる。
また、導電体（２）かつ磁性体（３）の場合、どちらか影響の強いほうの特性でコイル（１）のインダクタンスが増加するか減少するかが決まる。
【０００７】
また、コイル（１）として空心コイルを用い、非磁性体の導電体（２）を用いれば、周囲の直流磁気の影響を受けず、コイル（１）を小型にすることが可能なため交流磁界の影響もほとんど受けない。
【０００８】
また、コイル（１）にはパルス状の電圧が与えられるため、インダクタンスの小さなコイルを使用しても十分な出力が得られ、コイル（１）の小型化が可能となる。
【０００９】
第２の観点では、本発明は、被検出物の位置の変化に応じて重合部（ｐ）の面積が変化するように配置されたコイル（１）および導電体（２）または磁性体（３）と、コイル（１）と直列接続された抵抗（６）と、コイル（１）および抵抗（６）の直列回路を通じて充放電されるコンデンサ（４）と、コンデンサ（４）の充電電圧を入力とする反転出力のコンパレータ（５）と、連続発振動作の周期（Ｔ）を一定に規制するタイミング回路（５０ａ，５０ｂ）とを具備し、被検出物の位置の変化を周期（Ｔ）の開始時から周期（Ｔ）の最後に近いタイミングでコンパレータ（５）の出力がハイレベルに反転した時までの時間幅（ｔ）の変化として検出することを特徴とする位置検出器（２００ａ，２００ｂ）を提供する。
コイル（１）のインダクタンスＬは、重合部の面積の変化量すなわち被検出物の位置の変化量に比例して変化する。ところが、連続発振動作の周期（Ｔ）は、１／√{Ｌ}に比例する。すなわち、連続発振動作の周期（Ｔ）は、被検出物の位置の変化量に逆比例し、直線性が悪い。
そこで、上記第２の観点による位置検出器（２００ａ，２００ｂ）では、周期（Ｔ）の開始時から周期（Ｔ）の最後に近いタイミングでコンパレータ（５）の出力がハイレベルに反転した時までの時間幅（ｔ）の変化として被検出物の位置の変化を検出する。後述するように、この時間幅（ｔ）は、被検出物の位置の変化量に比例する。そして、タイミング回路（５０ａ，５０ｂ）により連続発振動作の周期（Ｔ）を一定に規制しているため、時間幅（ｔ）の矩形波の実効値が被検出物の位置の変化量に比例し、直線性が良好になる。
【００１０】
第３の観点では、本発明は、上記構成の位置検出器（２００ａ，２００ｂ）において、コイル（１）の抵抗値、抵抗（６）の抵抗値、コンデンサ（４）の容量、コンパレータ（５）のしきい値のうちの少なくとも一つの値の変化に対して時間幅（ｔ）の変化が極小値を持つように且つ想定温度で極小値となるようにコイル（１）の抵抗値、抵抗（６）の抵抗値、コンデンサ（４）の容量、コンパレータ（５）のしきい値を設定したことを特徴とする位置検出器（２００ａ，２００ｂ）を提供する。
時間幅（ｔ）はコンデンサ（４）の充放電の時定数で支配されるので、コイル（１）や抵抗（６）の抵抗値が大きくなると当然に時間幅（ｔ）も長くなると考えられる。ところが、本願発明の発明者が実験したところ、ある組み合わせの条件下では、抵抗（６）の抵抗値を０Ωから大きくしていくと、時間幅（ｔ）が短くなっていき、ある点で極小値をとり、その後は時間幅（ｔ）が長くなっていくことが確認された。時間幅（ｔ）が極小値を持つ特性となる理由は確かではないが、コイル（１）の逆起電力による電圧の振動と充放電流の位相や充放電流のオーバーシュートが関係するものと推定される。
そこで、上記第３の観点による位置検出器（２００ａ，２００ｂ）では、コイル（１）の抵抗値、抵抗（６）の抵抗値、コンデンサ（４）の容量、コンパレータ（５）のしきい値のうちの少なくとも一つの値の変化に対する時間幅（ｔ）の変化が使用温度で極小値となるようにコイル（１）の抵抗値、抵抗（６）の抵抗値、コンデンサ（４）の容量、コンパレータ（５）のしきい値を設定する。これにより、想定温度（例えば２５℃）を挟む温度範囲（例えば−２５℃〜７５℃）内で温度が変動しても、時間幅（ｔ）の変動を小さく抑えることが出来る。
【００１１】
第４の観点では、本発明は、上記構成の位置検出器において、前記コンパレータ（５）のしきい値にヒステリシスを持たせたことを特徴とする位置検出器を提供する。
上記第４の観点による位置検出器では、コンパレータ（５）のしきい値にヒステリシスを設けているため、安定して発振させることが出来る。
【００１２】
第５の観点では、本発明は、被検出物の位置の変化に応じて重合部（ｐ）の面積が変化するように配置されたコイル（１）および導電体（２）または磁性体（３）と、コイル（１）と直列接続された抵抗（６）と、コイル（１）および抵抗（６）の直列回路を通じて充放電されるコンデンサ（４）と、コンデンサ（４）の充電電圧を入力とし且つしきい値にヒステリシスを持つ反転出力のコンパレータ（５）と、連続発振動作の周期（Ｔ）を一定に規制するタイミング回路（５０ａ）とを具備し、被検出物の位置の変化をコンデンサ（４）の充電期間の時間幅（ｔ’）または放電期間の時間幅（ｔ”）の変化として検出することを特徴とする位置検出器（２００ｃ，２００ｄ）を提供する。
コイル（１）のインダクタンスＬは、重合部の面積の変化量すなわち被検出物の位置の変化量に比例して変化する。ところが、連続発振動作の周期（Ｔ）は、１／√{Ｌ}に比例する。すなわち、連続発振動作の周期（Ｔ）は、被検出物の位置の変化量に逆比例し、直線性が悪い。
そこで、上記第５の観点による位置検出器（２００ｃ，２００ｄ）では、コンデンサ（４）の充電期間の時間幅（ｔ’）または放電期間の時間幅（ｔ”）の変化として被検出物の位置の変化を検出する。後述するように、この時間幅（ｔ）は、被検出物の位置の変化量に比例する。そして、タイミング回路（５０ａ）により連続発振動作の周期（Ｔ）を一定に規制しているため、時間幅（ｔ’，ｔ”）の矩形波の実効値が被検出物の位置の変化量に比例し、直線性が良好になる。
【００１３】
第６の観点では、本発明は、上記構成の位置検出器において、被検出物が直線移動したときに前記コイル（１）の外径側または内径側のいずれかで重合面積が変化するように、被検出物に前記コイル（１）または前記導電体（２）または磁性体（３）を配設したことを特徴とする位置検出器を提供する。
上記第６の観点による位置検出器で、コイル（１）の外径側で重合面積が変化するようにした場合、有心コイルを使用できる。一方、コイル（１）の内径側で重合面積が変化するようにした場合、空心コイルを使用できる。
【００１４】
第７の観点では、本発明は、上記構成の位置検出器において、被検出物が直線移動したときに前記コイル（１）の外径側および内径側の両方で重合面積が変化するように、被検出物に前記コイル（１）または前記導電体（２）または磁性体（３）を配設したことを特徴とする位置検出器を提供する。
上記第７の観点による位置検出器では、より大きな出力が得られる。
【００１５】
第８の観点では、本発明は、上記構成の位置検出器において、被検出物が回転軸（１４）であり、該回転軸（１４）に渦巻き状の導電体（１５）または磁性体（１６）の板を配設すると共に、前記回転軸（１４）が回転したときに重合面積が変化するようにコイル（１７）を配置したことを特徴とする位置検出器を提供する。
上記第８の観点による位置検出器では、回転軸（１４）の回転方向の位置を好適に検出できる。
【００１６】
第９の観点では、本発明は、上記構成の位置検出器において、被検出物が回転軸（１４）であり、該回転軸（１４）に渦巻き状の導電体（１５）または磁性体（１６）の板を配設すると共に、前記回転軸（１４）が回転したときに重合面積が変化するように且つ前記板を挟むように一対のコイル（１７）を配置したことを特徴とする位置検出器を提供する。
上記第９の観点による位置検出器では、導電体（１５）または磁性体（１６）の板を一対のコイルで挟み込むため、スラスト荷重による回転軸（１４）の軸方向の位置変動の影響が相殺される。従って、出力の変動を抑制することが出来る。
【００１７】
第１０の観点では、本発明は、上記構成の位置検出器において、被検出物が回転軸（１４）であり、該回転軸（１４）に渦巻き状の導電体（１５）または磁性体（１６）の一対の同形状の板を隙間を空けて同位相に配設すると共に、前記回転軸（１４）が回転したときに重合面積が変化するように前記一対の板の隙間にコイル（１７）を配置したことを特徴とする位置検出器を提供する。
上記第１０の観点による位置検出器では、導電体（１５）または磁性体（１６）の一対の板の隙間にコイルを配置したため、スラスト荷重による回転軸（１４）の軸方向の位置変動の影響が相殺される。従って、出力の変動を抑制することが出来る。
【００１８】
第１１の観点では、本発明は、上記構成の位置検出器において、被検出物が回転軸（１４）であり、該回転軸（１４）に点対称で半分が渦巻き状の導電体（１５）または磁性体（１６）の板を配設すると共に、前記回転軸（１４）が回転したときに重合面積が変化するように点対称に一対のコイル（１７）を配置したことを特徴とする位置検出器を提供する。
上記第１１の観点による位置検出器では、回転軸（１４）に対して点対称に一対のコイル（１７）を配置したため、ラジアル荷重による回転軸（１４）の半径方向の位置変動の影響が相殺される。従って、出力の変動を抑制することが出来る。
【００１９】
第１２の観点では、本発明は、上記構成の位置検出器において、被検出物が回転軸（１４）であり、該回転軸（１４）に点対称で半分が渦巻き状の導電体（１５）または磁性体（１６）の板を配設すると共に、前記回転軸（１４）が回転したときに重合面積が変化するように且つ前記板を挟むように一対のコイル（１７）を配置しさらにそれと点対称にもう一対のコイル（１７）を配置したことを特徴とする位置検出器を提供する。
上記第１２の観点による位置検出器では、導電体（１５）または磁性体（１６）の板を挟むように一対のコイル（１７）を配置し、さらに、それと点対称にもう一対のコイル（１７）を配置したため、スラスト荷重による回転軸（１４）の軸方向の位置変動およびラジアル荷重による回転軸（１４）の半径方向の位置変動の影響の両方が相殺される。従って、出力の変動を抑制することが出来る。
【００２０】
第１３の観点では、本発明は、上記構成の位置検出器において、被検出物が回転軸（１４）であり、該回転軸（１４）に点対称で半分が渦巻き状の導電体（１５）または磁性体（１６）の一対の同形状の板を隙間を空けて同位相に配設すると共に、前記回転軸（１４）が回転したときに重合面積が変化するように前記一対の板の隙間に点対称に一対のコイル（１７）を配置したことを特徴とする位置検出器を提供する。
上記第１３の観点による位置検出器では、導電体（１５）または磁性体（１６）の一対の板の隙間にコイル（１７）を配置し、さらに、それと点対称にもう一個のコイル（１７）を配置したため、スラスト荷重による回転軸（１４）の軸方向の位置変動およびラジアル荷重による回転軸（１４）の半径方向の位置変動の影響の両方が相殺される。従って、出力の変動を抑制することが出来る。
【００２１】
第１４の観点では、本発明は、上記構成の位置検出器において、前記コイル（１）が、磁性体をコアに持つ有心コイルであることを特徴とする位置検出器を提供する。
上記第１４の観点による位置検出器では、磁性体を心とする有心コイルとすることにより形状が小さくてもコイル（１１）のインダクタンスを大きくでき、出力を大きくすることが出来る。また、コイル（１１）をステンレス等で製作された厚肉の耐圧容器内に入れて利用することも出来る。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００２３】
−第１の実施形態−
図１は、第１の実施形態にかかる位置検出器（１００）を示す構成図である。
この位置検出器（１００）は、変位検出部（３０）と、パルス出力部（４０）と、電圧変換部（６０）と、出力変換部（７０）とから構成される。
【００２４】
変位検出部（３０）は、コイル（１）と、導電体（２）または磁性体（３）とから構成される。
導電体（２）または磁性体（３）は、被検出物の位置の変化に応じてコイル（１）との重合部の長さ（ｐ）が変化するようにコイル（１）に対して配置される。
コイル（１）は、例えば外径０.０７１ｍｍのエナメル被覆銅線を、内径２.３ｍｍ、長さ２２ｍｍで４層巻きとし、巻き数１２４０としたものである。また、コイル（１）は、例えば内径３ｍｍ、外径３.８ｍｍのステンレス保護管に入れられる。
導電体（２）または磁性体（３）は、例えば内径４.５ｍｍ、外径６.５ｍｍのアルミ管である。
【００２５】
パルス出力部（４０）は、コンデンサ（４）と、コンパレータ（５）と、抵抗（６）とから構成される。コンデンサ（４）は、例えば１５０００ｐＦ程度である。抵抗（６）は、例えば６０Ω程度である。
コンデンサの一方の極はコンパレータ（５）の入力側に接続され、他方の極は０Ｖ（ボルト）またはグランドに接続される。抵抗（６）は、変位検出部（３０）と直列に接続される。そして、変位検出部（３０）と抵抗（６）の直列接続回路の一端は、コンパレータ（５）の入力側に接続される。また、変位検出部（３０）と抵抗（６）の直列接続回路の他端は、コンパレータ（５）の出力側に接続される。
【００２６】
コンパレータ（５）は、反転出力の比較器であり、入力電圧（Ｓ１）が低電圧から上昇するときは、上昇時しきい値（ＶthH）まではハイレベルを出力し、上昇時しきい値（ＶthH）より上がるとローレベルを出力する。また、入力電圧が高電圧側から下降するときは、下降時しきい値（ＶthL）まではローレベルを出力し、下降時しきい値（ＶthL）より下がるとハイレベルを出力する。
【００２７】
電圧変換部（６０）は、コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）の立上りエッジおよび立下りエッジの両方をトリガ（trg）として時間幅（ｔ）の矩形波（ｍ）を出力するワンショット回路６１と、時間幅（ｔ）の矩形波（ｍ）の単位時間当たりの面積に比例した電圧を出力する平滑回路（６２）とから構成される。このような構成は、周波数−電圧変換回路として公知である。
【００２８】
出力変換部（７０）は、電圧変換部（６０）の出力電圧に応じた電圧または電流を出力するか、又は、電圧変換部（６０）の出力電圧が予め指定した閾値より高いか低いかを判定してスイッチ出力を発生させる。
【００２９】
次に、位置検出器（１００）の動作を詳細に説明する。
図２のａ部に示すように、コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）がハイレベルの期間は、コイル（１）と抵抗（６）とコンデンサ（４）とによって決まる時定数で、コンデンサ（４）はコンパレータ（５）の出力端子から充電される。このため、コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）が低電圧から上昇する。
コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）が上昇時しきい値（ＶthH）までは、コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）は、ハイレベルを維持する。
【００３０】
図２のｂ部に示すように、コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）が上昇時しきい値（ＶthH）より上がると、コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）がローレベル（０Ｖまたはグランド）に反転する。コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）がローレベルの期間は、コイル（１）と抵抗（６）とコンデンサ（４）とによって決まる時定数で、コンデンサ（４）はコンパレータ（５）の出力端子へ放電する。
コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）が下降時しきい値（ＶthL）までは、コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）は、ローレベルを維持する。
【００３１】
なお、図２のｃ部に示すように、コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）がローレベルに反転しても、コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）は直ちに下降せず、オーバーシュートしてから下降を始める。
【００３２】
コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）が下降時しきい値（ＶthL）より下がると、コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）がハイレベルに反転し、上述の動作に戻る。これが繰り返され、連続して発振を続ける。
【００３３】
ここで、上昇時しきい値（ＶthH）＞下降時しきい値（ＶthL）としてコンパレータ（５）のしきい値（ＶthH，ＶthL）にヒステリシスを設け、図２に示す電位差△Ｖを十分に確保すれば、安定して発振させることが出来る。
ただし、上昇時しきい値（ＶthH）＝下降時しきい値（ＶthL）としてコンパレータ（５）のしきい値（ＶthH，ＶthL）にヒステリシスを設けない場合でも、コイル（１）の逆起電力によるオーバーシュートにより、発振を維持させうる。
【００３４】
変位検出部（３０）において、被検出物の位置の変化に応じて、コイル（１）と導電体（２）または磁性体（３）との重合部の長さ（ｐ）が変化すると、コイル（１）のインダクタンスが変化する。
すると、図３に実線で示すようにコイル（１）のインダクタンスが小のときは周期（Ｔ）が短くなり、図３に破線で示すようにコイル（１）のインダクタンスが大のときは周期（Ｔ）が長くなる。
【００３５】
図３に示すように、電圧変換部（６０）のワンショット回路（６１）は、コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）の反転のタイミングに合わせて、一定の時間幅（ｔ）を有する矩形波（ｍ）を生成する。
【００３６】
電圧変換部（６０）の平滑回路（６２）は、矩形波（ｍ）の実効値をとり、その実効値を出力電圧とする。
図３に実線で示すように、コイル（１）のインダクタンスが小さく、周期（Ｔ）が短いときは、時間幅（ｔ）の矩形波（ｍ）の単位時間当たりの生成頻度が高くなるため、出力電圧は大きくなる。
反対に、図３に破線で示すように、コイル（１）のインダクタンスが大きく、周期（Ｔ）が長いときは、時間幅（ｔ）の矩形波（ｍ）の単位時間当たりの生成頻度が低くなるため、出力電圧は小さくなる。
【００３７】
そこで、電圧変換部（６０）の出力電圧に応じた電圧または電流を出力変換部（７０）から出力すれば、被検出物の位置を表す検出信号が得られる。
一方、電圧変換部（６０）の出力電圧が閾値より高いか低いかを判定してスイッチ出力を発生させれば、閾値相当位置に対して被検出物がどちら側にあるかを表す判定信号が得られる。
【００３８】
さて、図４は、コイル（１）とコンデンサ（４）とコンパレータ（５）のしきい値（ＶthH，ＶthL）とを固定し、抵抗（６）の抵抗値のみを変化させた場合の波形図である。
実線は抵抗（６）の抵抗値が小さい時、破線は抵抗（６）の抵抗値が大きい時である。このように、抵抗（６）の抵抗値が大きくなると、周期（Ｔ）も長くなる。
従って、温度変動によりコイル（１）や抵抗（６）の抵抗値が変動すると、周期（Ｔ）も変動してしまい、位置検出の誤差となる。このため、温度補償が必要となる。
【００３９】
周期（Ｔ）はコンデンサ（４）の充放電の時定数で支配されるので、コイル（１）や抵抗（６）の抵抗値が大きくなると当然に周期（Ｔ）も長くなると考えられる。つまり、図５の（ａ）のような特性になると考えられる。
ところが、本願発明の発明者が実験したところ、図５の（ａ）に示すような特性になるとは限らず、図５の（ｂ）に示すような特性が現れることも判った。すなわち、ある組み合わせの条件下では、抵抗値を０Ωから大きくしていくと、周期（Ｔ）が短くなっていき、ある点で極小値をとり、その後は周期（Ｔ）が長くなっていくことが確認された。
【００４０】
周期（Ｔ）が極小値を持つ特性となる理由は確かではないが、コイル（１）の逆起電力による電圧の振動と充放電流の位相が関係するものと推定される。あるいは、図２のｃ部に示すオーバーシュートが関係するものと推定される。
【００４１】
そこで、位置検出器（１００）では、使用温度範囲におけるコイル（１）の抵抗値と抵抗（６）の抵抗値とを合わせた抵抗値が、図５の（ｂ）に示す（ｒｏ）または略（ｒｏ）になるように調整してある。
これにより、コイル（１）の温度が変動して、その抵抗値が変動しても、周期（Ｔ）の変動を小さく抑えることが出来る。
【００４２】
なお、（ｒｏ）または略（ｒｏ）とする理由は、コイル（１）の温度が変動すると、抵抗値だけでなく、コイル（１）の静電容量やコイル（１）そのものの形状が変化する等、さまざまな変化が起こるため、（ｒｏ）が温度補償に最も効果的な抵抗値とは限らないこと、しかしながら、周期（Ｔ）を変動させる最も大きい要因は抵抗値らしく、温度補償に最も効果的な抵抗値は（ｒｏ）から大きく外れないこと、による。
【００４３】
外径３ｍｍのコイル（１）、アルミニウム・パイプの導電体（２）、５０ｍｍの検出距離（ｐの最大値）を持つ位置検出器（１００）で測定したところ、コイル（１）を２５℃から７５℃に変化させたときの１℃当たりの変動量の全変化量（フルスケール）に対する割合が３０〜５０ｐｐｍ程度となる結果が得られた。なお、３０ｐｐｍという大きさはアルミニウム・パイプやコイル（１）自体の熱膨張係数と同程度であるため、３０ｐｐｍ以下の計測は困難である。
【００４４】
第１の実施形態にかかる位置検出器（１００）によれば、次の効果が得られる。
・励磁コイルおよび差動型の２個の検出コイルが要らず、１個のコイル（１）で済むため、小型化に適し、小型機器や設置スペースの少ないところでの使用に適する。
・変位量に逆比例した出力電圧が得られる。
・差動型の２個の検出コイルを用いなくても温度補償でき、温度変化の影響を受けにくい。
【００４５】
なお、上記ではコイル（１）の抵抗値と抵抗（６）の抵抗値とを合わせた抵抗値を調整して温度補償を行ったが、一般に、周期（Ｔ）を温度変動させる要素となるコンデンサ（４）の容量やコンパレータ（５）のしきい値（ＶthH，ＶthL）等の値の変化に対して周期（Ｔ）が極小となる容量やしきい値（ＶthH，ＶthL）等の値を求め、想定温度で該値となるようにコンデンサ（４）の容量やコンパレータ（５）のしきい値（ＶthH，ＶthL）等の値を選んでもよい。ただし、実際には、抵抗（６）の抵抗値のみを調整し、その他の条件は固定してしまう方が作業が簡単で確実である。
【００４６】
−第２の実施形態−
第２の実施形態では、変位量に比例する出力電圧を出力する。ちなみに、第１の実施形態では、出力電圧は変位量に逆比例する。
【００４７】
図６は、第２の実施形態にかかる位置検出器（２００ａ）を示す構成図である。
この位置検出器（２００ａ）は、変位検出部（３０）と、パルス出力部（４０）と、タイミング回路（５０ａ）と、電圧変換部（６０）と、出力変換部（７０）とから構成される。
【００４８】
変位検出部（３０）は、コイル（１）と、導電体（２）または磁性体（３）とから構成される。
導電体（２）または磁性体（３）は、被検出物の位置の変化に応じてコイル（１）との重合部の長さｐが変化するようにコイル（１）に対して配置される。
コイル（１）は、例えば外径０.０７１ｍｍのエナメル被覆銅線を、内径２.３ｍｍ、長さ２２ｍｍで４層巻きとし、巻き数１２４０としたものである。また、コイル（１）は、例えば内径３ｍｍ、外径３.８ｍｍのステンレス保護管に入れられる。
導電体（２）または磁性体（３）は、例えば内径４.５ｍｍ、外径６.５ｍｍのアルミ管である。
【００４９】
パルス出力部（４０）は、コンデンサ（４）と、コンパレータ（５）と、抵抗（６）とから構成される。コンデンサ（４）は、例えば１５０００ｐＦ程度である。抵抗（６）は、例えば６０Ω程度である。
コンデンサ（４）の一方の極はコンパレータ（５）の入力側に接続され、他方の極は０Ｖ（ボルト）またはグランドに接続される。抵抗（６）は、コイル（１）と直列に接続される。コイル（１）と抵抗（６）の直列接続回路の一端は、コンパレータ（５）の入力側に接続される。そして、コンパレータ（５）の出力側は、タイミング回路（５０ａ）の入力側に接続される。
【００５０】
コンパレータ（５）は、反転出力の比較器であり、入力電圧（Ｓ１）が低電圧から上昇するときは、上昇時しきい値（ＶthH）まではハイレベルを出力し、上昇時しきい値（ＶthH）より上がるとローレベルを出力する。また、入力電圧が高電圧側から下降するときは、下降時しきい値（ＶthL）まではローレベルを出力し、下降時しきい値（ＶthL）より下がるとハイレベルを出力する。
【００５１】
タイミング回路（５０ａ）は、発振器（５１）と、フリップフロップ（５２）と、バッファ（５４）とから構成される。発振器（５１）は、例えば１００ｋＨｚ程度のデューティ比１：１程度の矩形波を出力する。
【００５２】
タイミング回路（５０ａ）のバッファ（５４）の出力は、コイル（１）と抵抗（６）の直列接続回路の他端に接続される。
【００５３】
電圧変換部（６０）は、発振器（５１）が出力するクロック（ＣＫ）がハイレベルのときは出力をハイレベルにセットすると共にコンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）の立上りエッジで出力をローレベルにリセットする、つまり、クロック（ＣＫ）の立上りエッジからクロック（ＣＫ）がローレベルになった後のコンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）の立上りエッジまでの時間幅（ｔ）の矩形波（ｍ）を出力するフリップフロップ（６３）と、矩形波（ｍ）の単位時間当たりの面積に比例した電圧を出力する平滑回路（６２）とから構成される。このような構成は、後述するように、周期−電圧変換回路として働く。
【００５４】
出力変換部（７０）は、電圧変換部（６０）の出力電圧に応じた電圧または電流を出力するか、又は、電圧変換部（６０）の出力電圧が予め指定した閾値より高いか低いかを判定してスイッチ出力を発生させる。
【００５５】
次に、位置検出器（２００ａ）の動作を詳細に説明する。
図７に示すように、タイミング回路（５０ａ）の発振器（５１）は、周期（Ｔ）のクロック（ＣＫ）を発振している。このクロック（ＣＫ）の立上りエッジで、フリップフロップ（５２）の出力（Ｓ４）すなわちバッファ（５４）の出力信号（Ｓ３）がハイレベルになる。
【００５６】
図７のａ部に示すように、バッファ（５４）の出力信号（Ｓ３）がハイレベルの期間は、コイル（１）と抵抗（６）とコンデンサ（４）とによって決まる時定数で、コンデンサ（４）はバッファ（５４）の出力端子から充電される。このため、コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）が低電圧から上昇する。
コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）は、コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）が上昇時しきい値（ＶthH）までは、ハイレベルである。
【００５７】
図７のｂ部に示すように、コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）が上昇時しきい値（ＶthH）より上がると、コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）がローレベル（０Ｖまたはグランド）に反転する。すると、フリップフロップ（５２）の出力（Ｓ４）すなわちバッファ（５４）の出力信号（Ｓ３）はローレベルになる。
バッファ（５４）の出力電圧（Ｓ３）がローレベルの期間は、コイル（１）と抵抗（６）とコンデンサ（４）とによって決まる時定数で、コンデンサ（４）はバッファ（５４）の出力端子へ放電する。
コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）は、コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）が下降時しきい値（ＶthL）まではローレベルを維持する。
【００５８】
なお、図７のｃ部に示すように、バッファ（５４）の出力電圧（Ｓ３）がローレベルに反転しても、コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）は直ちに下降せず、オーバーシュートしてから下降を始める。
【００５９】
コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）が下降時しきい値（ＶthL）より下がると、コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）がハイレベルに反転する。コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）がハイレベルの状態でクロック（ＣＫ）の立上りエッジが来ると、フリップフロップ（５２）の出力（Ｑ）すなわちバッファ（５４）の出力信号（Ｓ３）がハイレベルになり、上述の動作に戻る。これが繰り返され、連続して発振を続ける。
【００６０】
ここで、上昇時しきい値（ＶthH）＞下降時しきい値（ＶthL）としてコンパレータ（５）のしきい値（ＶthH，ＶthL）にヒステリシスを設け、図７に示す電位差△Ｖを十分に確保すれば、安定して発振させることが出来る。
ただし、上昇時しきい値（ＶthH）＝下降時しきい値（ＶthL）としてコンパレータ（５）のしきい値（ＶthH，ＶthL）にヒステリシスを設けない場合でも、コイル（１）の逆起電力によるオーバーシュートにより、発振を維持させうる。
【００６１】
変位検出部（３０）において、被検出物の位置の変化に応じて、コイル（１）と導電体（２）または磁性体（３）との重合部の長さ（ｐ）が変化すると、コイル（１）のインダクタンスが変化する。すると、図８に実線で示すようにコイル（１）のインダクタンスが小のときはコンデンサ（４）の充放電の時定数が短くなろうとし、図８に破線で示すようにコイル（１）のインダクタンスが大のときはコンデンサ（４）の充放電の時定数が長くなろうとする。
ところが、発振器（５１）のクロック（ＣＫ）で充電開始タイミングが規制されているため、周期（Ｔ）は一定のままである。一方、クロック（ＣＫ）の立上りエッジから電圧（Ｓ２）の立上りエッジまでの時間幅（ｔ）に着目すると、図８に実線で示すようにコイル（１）のインダクタンスが小のときは時間幅（ｔ）は短くなり、図８に破線で示すようにコイル（１）のインダクタンスが大のときは時間幅（ｔ）は長くなる。
【００６２】
図８に示すように、電圧変換部（６０）のフリップフロップ（６３）は、コイル（１）のインダクタンスに応じた時間幅（ｔ）を有する一定の周期（Ｔ）の矩形波（ｍ）を生成する。
【００６３】
電圧変換部（６０）の平滑回路（６２）は、矩形波（ｍ）の実効値をとり、その実効値を出力電圧とする。
図８に実線で示すように、コイル（１）のインダクタンスが小さく、時間幅（ｔ）が短くなったときは、出力電圧は小さくなる。
反対に、図８に破線で示すように、コイル（１）のインダクタンスが大きく、時間幅（ｔ）が長くなったときは、出力電圧は大きくなる。
【００６４】
そこで、電圧変換部（６０）の出力電圧に応じた電圧または電流を出力変換部（７０）から出力すれば、被検出物の位置を表す検出信号が得られる。
一方、電圧変換部（６０）の出力電圧が閾値より高いか低いかを判定してスイッチ出力を発生させれば、閾値相当位置に対して被検出物がどちら側にあるかを表す判定信号が得られる。
【００６５】
さて、図９は、コイル（１）とコンデンサ（４）とコンパレータ（５）のしきい値（ＶthH，ＶthL）とを固定し、抵抗（６）の抵抗値のみを変化させた場合の波形図である。
実線は抵抗（６）の抵抗値が小さい時、破線は抵抗（６）の抵抗値が大きい時である。このように、抵抗（６）の抵抗値が大きくなると、時間幅（ｔ）も長くなる。
従って、温度変動によりコイル（１）や抵抗（６）の抵抗値が変動すると、時間幅（ｔ）も変動してしまい、位置検出の誤差となる。このため、温度補償が必要となる。
【００６６】
時間幅（ｔ）はコンデンサ（４）の充放電の時定数で支配されるので、コイル（１）や抵抗（６）の抵抗値が大きくなると当然に時間幅（ｔ）も長くなると考えられる。つまり、図１０の（ａ）のような特性になると考えられる。
ところが、本願発明の発明者が実験したところ、図１０の（ａ）に示すような特性になるとは限らず、図１０の（ｂ）に示すような特性が現れることも判った。すなわち、ある組み合わせの条件下では、抵抗値を０Ωから大きくしていくと、時間幅（ｔ）が短くなっていき、ある点で極小値をとり、その後は時間幅（ｔ）が長くなっていくことが確認された。
【００６７】
時間幅（ｔ）が極小値を持つ特性となる理由は確かではないが、コイル（１）の逆起電力による電圧の振動と充放電流の位相が関係するものと推定される。あるいは、図７のｃ部に示すオーバーシュートが関係するものと推定される。あるいは、コンデンサ（４）の充放電の時定数とクロック（ＣＫ）の周期（Ｔ）の相互干渉が関係するものと推定される。
【００６８】
そこで、位置検出器（２００ａ）では、使用温度範囲におけるコイル（１）の抵抗値と抵抗（６）の抵抗値とを合わせた抵抗値が、図１０の（ｂ）に示す（ｒｏ）または略（ｒｏ）になるように調整してある。
これにより、コイル（１）の温度が変動して、その抵抗値が変動しても、時間幅（ｔ）の変動を小さく抑えることが出来る。
【００６９】
なお、（ｒｏ）または略（ｒｏ）とする理由は、コイル（１）の温度が変動すると、抵抗値だけでなく、コイル（１）の静電容量やコイル（１）そのものの形状が変化する等、さまざまな変化が起こるため、（ｒｏ）が温度補償に最も効果的な抵抗値とは限らないこと、しかしながら、時間幅（ｔ）を変動させる最も大きい要因は抵抗値らしく、温度補償に最も効果的な抵抗値は（ｒｏ）から大きく外れないこと、による。
【００７０】
外径３ｍｍのコイル（１）、アルミニウム・パイプの導電体（２）、５０ｍｍの検出距離（ｐの最大値）を持つ位置検出器（２００ａ）で測定したところ、コイル（１）を２５℃から７５℃に変化させたときの１℃当たりの変動量の全変化量（フルスケール）に対する割合が３０〜５０ｐｐｍ程度となる結果が得られた。なお、３０ｐｐｍという大きさはアルミニウム・パイプやコイル（１）自体の熱膨張係数と同程度であるため、３０ｐｐｍ以下の計測は困難である。
【００７１】
第２の実施形態にかかる位置検出器（２００ａ）によれば、次の効果が得られる。
・励磁コイルおよび差動型の２個の検出コイルが要らず、１個のコイル（１）で済むため、小型化に適し、小型機器や設置スペースの少ないところでの使用に適する。
・変位量に比例した出力電圧が得られるので、直線方向の位置を検出するときにおいて直線性が要求される場合に有用である。
・差動型の２個の検出コイルを用いなくても温度補償でき、温度変化の影響を受けにくい。
【００７２】
なお、上記ではコイル（１）の抵抗値と抵抗（６）の抵抗値とを合わせた抵抗値を調整して温度補償を行ったが、一般に、時間幅（ｔ）を温度変動させる要素となるコンデンサ（４）の容量やコンパレータ（５）のしきい値（ＶthH，ＶthL）等の値の変化に対して時間幅（ｔ）が極小となる容量やしきい値（ＶthH，ＶthL）等の値を求め、想定温度で該値となるようにコンデンサ（４）の容量やコンパレータ（５）のしきい値（ＶthH，ＶthL）等の値を選んでもよい。また、コンデンサ（４）の充放電のどの位置から次の周期（Ｔ）を開始するかによっても連続発振の状態が変化するため、クロック（ＣＫ）の周期（Ｔ）を調整して温度補償を行ってもよい。また、コイル（１）に印加する電圧波形をエッジのきついパルスとするかエッジのなまったパルスとするかによっても連続発振の状態が変化するため、コイル（１）に印加する電圧波形を調整して温度補償を行ってもよい。ただし、実際には、抵抗（６）の抵抗値のみを調整し、その他の条件は固定してしまう方が作業が簡単で確実である。
【００７３】
−第３の実施形態−
第３の実施形態では、発振器（５１）のクロック（ＣＫ）の周期（Ｔ）よりコイル（１）と抵抗（６）とコンデンサ（４）とによって決まる時定数が著しく小さい場合でも、十分な電圧を出力する。このような場合は、サイズ上の制約により、コイル（１）のインダクタンスが小さくなったときに起こる。ちなみに、このような場合、第２の実施形態では、出力電圧が小さくなってしまう。
【００７４】
図１１は、第３の実施形態にかかる位置検出器（２００ｂ）を示す構成図である。
この位置検出器（２００ｂ）は、タイミング回路（５０ｂ）以外は、第２の実施形態の位置検出器（２００ａ）と同じ構成である。
【００７５】
タイミング回路（５０ｂ）は、発振器（５１）と、フリップフロップ（５２）と、アンド回路（５３）と、バッファ（５４）と、カウンタ回路（５６）とから構成される。
【００７６】
タイミング回路（５０ｂ）のバッファ（５４）の出力は、コイル（１）と抵抗（６）の直列接続回路の他端に接続される。
【００７７】
電圧変換部（６０）は、フリップフロップ（５２）の出力信号（Ｓ４）がハイレベルのときは出力をハイレベルにセットすると共にコンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）の立上りエッジで出力をローレベルにリセットする、つまり、出力信号（Ｓ４）の立上りエッジから出力信号（Ｓ４）がローレベルになった後のコンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）の立上りエッジまでの時間幅（ｔ）の矩形波（ｍ）を出力するフリップフロップ（６３）と、矩形波（ｍ）の単位時間当たりの面積に比例した電圧を出力する平滑回路（６２）とから構成される。このような構成は、後述するように、周期−電圧変換回路として働く。
【００７８】
次に、位置検出器（２００ｂ）の動作を詳細に説明する。
初期状態として、コンパレータ（５）の出力信号（Ｓ２）がハイレベルであるとする。また、フリップフロップ（５２）の出力信号（Ｓ４）がローレベルであるとする。また、カウンタ回路（５６）のカウント値が「０」あり、「３」出力信号（Ｓ５）がローレベルであるとする。
【００７９】
図１２に示すように、タイミング回路（５０ｂ）の発振器（５１）は、周期（Ｔ）のクロック（ＣＫ）を発振している。このクロック（ＣＫ）の立上りエッジでフリップフロップ（５２）の出力（Ｓ４）がハイレベルになる。
この時、コンパレータ（５）の出力信号（Ｓ２）がハイレベルなら、アンド回路（５３）の出力すなわちバッファ（５４）の出力信号（Ｓ３）がハイレベルになる。
【００８０】
図１２のａ部に示すように、バッファ（５４）の出力信号（Ｓ３）がハイレベルの期間は、コイル（１）と抵抗（６）とコンデンサ（４）とによって決まる時定数で、コンデンサ（４）はバッファ（５４）の出力端子から充電される。このため、コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）が低電圧から上昇する。
コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）は、コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）が上昇時しきい値（ＶthH）までは、ハイレベルである。
【００８１】
図１２のｂ部に示すように、コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）が上昇時しきい値（ＶthH）より上がると、コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）がローレベル（０Ｖまたはグランド）に反転する。すると、カウンタ回路（５６）は、コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）の立下りエッジをカウントし、カウント値を「１」とする。カウンタ回路（５６）の「３」出力信号（Ｓ５）は、ローレベルのままである。また、アンド回路（５３）の出力すなわちバッファ（５４）の出力信号（Ｓ３）はローレベルになる。
バッファ（５４）の出力電圧（Ｓ３）がローレベルの期間は、コイル（１）と抵抗（６）とコンデンサ（４）とによって決まる時定数で、コンデンサ（４）はバッファ（５４）の出力端子へ放電する。
コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）は、コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）が下降時しきい値（ＶthL）まではローレベルを維持する。
【００８２】
なお、図１２のｃ部に示すように、バッファ（５４）の出力電圧（Ｓ３）がローレベルに反転しても、コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）は直ちに下降せず、オーバーシュートしてから下降を始める。
【００８３】
図１２のｄ部に示すように、コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）が下降時しきい値（ＶthL）より下がると、コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）がハイレベルに反転する。すると、アンド回路（５３）の出力すなわちバッファ（５４）の出力信号（Ｓ３）はハイレベルになる。
バッファ（５４）の出力電圧（Ｓ３）がハイレベルの期間は、コイル（１）と抵抗（６）とコンデンサ（４）とによって決まる時定数で、コンデンサ（４）はバッファ（５４）の出力端子から充電される。
【００８４】
なお、図１２のｅ部に示すように、バッファ（５４）の出力電圧（Ｓ３）がハイレベルに反転しても、コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）は直ちに上昇せず、オーバーシュートしてから上昇を始める。
【００８５】
図１２のｆ部に示すように、コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）が上昇時しきい値（ＶthH）より上がると、コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）がローレベルに反転する。すると、カウンタ回路（５６）は、コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）の立下りエッジをカウントし、カウント値を「２」とする。カウンタ回路（５６）の「３」出力信号（Ｓ５）は、ローレベルのままである。また、アンド回路（５３）の出力すなわちバッファ（５４）の出力信号（Ｓ３）はローレベルになる。
バッファ（５４）の出力電圧（Ｓ３）がローレベルの期間は、コイル（１）と抵抗（６）とコンデンサ（４）とによって決まる時定数で、コンデンサ（４）はバッファ（５４）の出力端子へ放電する。
コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）は、コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）が下降時しきい値（ＶthL）まではローレベルを維持する。
【００８６】
図１２のｇ部に示すように、コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）が下降時しきい値（ＶthL）より下がると、コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）がハイレベルに反転する。すると、アンド回路（５３）の出力すなわちバッファ（５４）の出力信号（Ｓ３）はハイレベルになる。
バッファ（５４）の出力電圧（Ｓ３）がハイレベルの期間は、コイル（１）と抵抗（６）とコンデンサ（４）とによって決まる時定数で、コンデンサ（４）はバッファ（５４）の出力端子から充電される。
【００８７】
図１２のｈ部に示すように、コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）が上昇時しきい値（ＶthH）より上がると、コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）がローレベルに反転する。すると、カウンタ回路（５６）は、コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）の立下りエッジをカウントし、カウント値を「３」とする。これにより、カウンタ回路（５６）の「３」出力信号（Ｓ５）がハイレベルに反転する。この「３」出力信号（Ｓ５）の立上りエッジでフリップフロップ（５２）の出力信号（Ｓ４）がローレベルに反転する。すると、カウンタ回路（５６）がクリアされ、カウント値を「０」とする。これにより、カウンタ回路（５６）の「３」出力信号（Ｓ５）がローレベルに戻る。
一方、アンド回路（５３）の出力すなわちバッファ（５４）の出力信号（Ｓ３）はローレベルになる。
バッファ（５４）の出力電圧（Ｓ３）がローレベルの期間は、コイル（１）と抵抗（６）とコンデンサ（４）とによって決まる時定数で、コンデンサ（４）はバッファ（５４）の出力端子へ放電する。
コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）は、コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）が下降時しきい値（ＶthL）まではローレベルを維持する。
【００８８】
図１２のｉ部に示すように、コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）が下降時しきい値（ＶthL）より下がると、コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）がハイレベルに反転する。しかし、フリップフロップ（５２）の出力信号（Ｓ４）がローレベルなので、アンド回路（５３）の出力すなわちバッファ（５４）の出力信号（Ｓ３）はローレベルのままである。従って、コンデンサ（４）はバッファ（５４）の出力端子へ放電を続ける。
【００８９】
ここで、次のクロック（ＣＫ）の立上りエッジが来ると、フリップフロップ（５２）の出力（Ｓ４）がハイレベルになり、上述の動作に戻る。これが繰り返され、連続して発振を続ける。
【００９０】
ここで、上昇時しきい値（ＶthH）＞下降時しきい値（ＶthL）としてコンパレータ（５）のしきい値（ＶthH，ＶthL）にヒステリシスを設け、図１２に示す電位差△Ｖを十分に確保すれば、安定して発振させることが出来る。
ただし、上昇時しきい値（ＶthH）＝下降時しきい値（ＶthL）としてコンパレータ（５）のしきい値（ＶthH，ＶthL）にヒステリシスを設けない場合でも、コイル（１）の逆起電力によるオーバーシュートにより、発振を維持させうる。
【００９１】
図１２に示すように、電圧変換部（６０）のフリップフロップ（６３）の出力（ｍ）は、フリップフロップ（５２）の出力信号（Ｓ４）の立上りエッジから出力信号（Ｓ４）がローレベルになった後のコンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）の立上りエッジまでの時間幅（ｔ）の矩形波（ｍ）を出力する。
【００９２】
変位検出部（３０）において、被検出物の位置の変化に応じて、コイル（１）と導電体（２）または磁性体（３）との重合部の長さ（ｐ）が変化すると、コイル（１）のインダクタンスが変化する。すると、コイル（１）のインダクタンスが小のときはコンデンサ（４）の充放電の時定数が短くなろうとし、コイル（１）のインダクタンスが大のときはコンデンサ（４）の充放電の時定数が長くなろうとする。
ところが、発振器（５１）のクロック（ＣＫ）で充電開始タイミングが規制されているため、周期（Ｔ）は一定のままである。一方、矩形波（ｍ）の時間幅（ｔ）は、コイル（１）のインダクタンスが小のときは短くなり、コイル（１）のインダクタンスが大のときは長くなる。
【００９３】
電圧変換部（６０）の平滑回路（６２）は、矩形波（ｍ）の実効値をとり、その実効値を出力電圧とする。よって、コイル（１）のインダクタンスが小さく、時間幅（ｔ）が短くなったときは、出力電圧は小さくなる。反対に、コイル（１）のインダクタンスが大きく、時間幅（ｔ）が長くなったときは、出力電圧は大きくなる。
【００９４】
そこで、電圧変換部（６０）の出力電圧に応じた電圧または電流を出力変換部（７０）から出力すれば、被検出物の位置を表す検出信号が得られる。
一方、電圧変換部（６０）の出力電圧が閾値より高いか低いかを判定してスイッチ出力を発生させれば、閾値相当位置に対して被検出物がどちら側にあるかを表す判定信号が得られる。
【００９５】
さて、上記位置検出器（２００ｂ）においても、第２の実施形態の位置検出器（２００ａ）と同様に、温度変動によりコイル（１）や抵抗（６）の抵抗値が変動すると、時間幅（ｔ）も変動してしまい、位置検出の誤差となる。このため、温度補償が必要となる。
そして、時間幅（ｔ）はコンデンサ（４）の充放電の時定数で支配されるので、コイル（１）や抵抗（６）の抵抗値が大きくなると当然に時間幅（ｔ）も長くなると考えられる。つまり、図１０の（ａ）に示すような特性になると考えられる。
ところが、本願発明の発明者が実験したところ、図１０の（ａ）に示すような特性になるとは限らず、図１０の（ｂ）に示すような特性が現れることも判った。すなわち、ある組み合わせの条件下では、抵抗値を０Ωから大きくしていくと、時間幅（ｔ）が短くなっていき、ある点で極小値をとり、その後は時間幅（ｔ）が長くなっていくことが確認された。
【００９６】
時間幅（ｔ）が極小値を持つ特性となる理由は確かではないが、コイル（１）の逆起電力による電圧の振動と充放電流の位相が関係するものと推定される。あるいは、図１２のｃ部，ｅ部に示すオーバーシュートが関係するものと推定される。あるいは、コンデンサ（４）の充放電の時定数とクロック（ＣＫ）の周期（Ｔ）の相互干渉が関係するものと推定される。
【００９７】
そこで、位置検出器（２００ｂ）では、使用温度範囲におけるコイル（１）の抵抗値と抵抗（６）の抵抗値とを合わせた抵抗値が、図１０の（ｂ）に示す（ｒｏ）または略（ｒｏ）になるように調整してある。
これにより、コイル（１）の温度が変動して、その抵抗値が変動しても、時間幅（ｔ）の変動を小さく抑えることが出来る。
【００９８】
なお、（ｒｏ）または略（ｒｏ）とする理由は、コイル（１）の温度が変動すると、抵抗値だけでなく、コイル（１）の静電容量やコイル（１）そのものの形状が変化する等、さまざまな変化が起こるため、（ｒｏ）が温度補償に最も効果的な抵抗値とは限らないこと、しかしながら、時間幅（ｔ）を変動させる最も大きい要因は抵抗値らしく、温度補償に最も効果的な抵抗値は（ｒｏ）から大きく外れないこと、による。
【００９９】
外径３ｍｍのコイル（１）、アルミニウム・パイプの導電体（２）、５０ｍｍの検出距離（ｐの最大値）を持つ位置検出器（２００ｂ）で測定したところ、コイル（１）を２５℃から７５℃に変化させたときの１℃当たりの変動量の全変化量（フルスケール）に対する割合が３０〜５０ｐｐｍ程度となる結果が得られた。なお、３０ｐｐｍという大きさはアルミニウム・パイプやコイル（１）自体の熱膨張係数と同程度であるため、３０ｐｐｍ以下の計測は困難である。
【０１００】
第３の実施形態にかかる位置検出器（２００ｂ）によれば、次の効果が得られる。
・励磁コイルおよび差動型の２個の検出コイルが要らず、１個のコイル（１）で済むため、小型化に適し、小型機器や設置スペースの少ないところでの使用に適する。
・変位量に比例した出力電圧が得られるので、直線方向の位置を検出するときにおいて直線性が要求される場合に有用である。
・差動型の２個の検出コイルを用いなくても温度補償でき、温度変化の影響を受けにくい。
・サイズ上の制約によりコイル（１）のインダクタンスが小さいときでも、十分な電圧を出力できる。
【０１０１】
なお、上記ではコイル（１）の抵抗値と抵抗（６）の抵抗値とを合わせた抵抗値を調整して温度補償を行ったが、一般に、時間幅（ｔ）を温度変動させる要素となるコンデンサ（４）の容量やコンパレータ（５）のしきい値（ＶthH，ＶthL）等の値の変化に対して時間幅（ｔ）が極小となる容量やしきい値（ＶthH，ＶthL）等の値を求め、想定温度で該値となるようにコンデンサ（４）の容量やコンパレータ（５）のしきい値（ＶthH，ＶthL）等の値を選んでもよい。また、コンデンサ（４）の充放電のどの位置から次の周期（Ｔ）を開始するかによっても連続発振の状態が変化するため、クロック（ＣＫ）の周期（Ｔ）を調整して温度補償を行ってもよい。また、コイル（１）に印加する電圧波形をエッジのきついパルスとするかエッジのなまったパルスとするかによっても連続発振の状態が変化するため、コイル（１）に印加する電圧波形を調整して温度補償を行ってもよい。ただし、実際には、抵抗（６）の抵抗値のみを調整し、その他の条件は固定してしまう方が作業が簡単で確実である。
【０１０２】
−第４の実施形態−
図１３に示すように、コイル（１１）の内径側に、導電体（１２）または磁性体（１３）を挿入することで、直線方向の位置を検出する構成としてもよい。
このような構成は、被検出物の導電体（１２）または磁性体（１３）の体積または重量を小さくしたい場合に有効である。
【０１０３】
−第５の実施形態−
図１４に示すように、コイル（１１）の外径側に、導電体（１２）または磁性体（１３）を被せることで、直線方向の位置を検出する構成としてもよい。
このような構成では、コイル（１１）の外周部を保護容器で保護することが容易になり、最も製造が簡単である。
【０１０４】
具体例を示すと、コイル（１１）の外径０.９ｍｍで、検出距離２０ｍｍのもので動作を確認した。なお、出力に余裕があり、さらに小径化も可能である。
また、外径５ｍｍ，肉厚０.５ｍｍのステンレス耐圧容器に、コイル（１１）を収めたもので、動作を確認した。これは、油圧シリンダ等に用いるのに好適である。
さらに、外径７ｍｍ，肉厚１ｍｍのステンレス耐圧容器に、磁性体をコアとする有心コイル（１１）を収めたもので、動作を確認した。このステンレス耐圧容器は１０００気圧以上に耐えることが可能なので、一般的な油圧機器において問題無く使用できる。
【０１０５】
−第６の実施形態−
図１５に示すように、コイル（１１）の内径側と外径側の両側に、導電体（１２）または磁性体（１３）を挿入および被せて、直線方向の位置を検出する構成としてもよい。
このような構成では、出力を大きくとれるので、分解能を細かくしたいときに有効である。
【０１０６】
−第７の実施形態−
図１６に、回転方向の位置を検出する場合の構成を示す。
回転軸（１４）に渦巻き状の導電体（１５）または磁性体（１６）の板を固定すると共に、回転軸（１４）の回転に応じて重合部（ｐ）の面積が変化するようにコイル（１７）を配置している。
このような構成では、最大２７０°程度の回転角を検出できる。用途例としては、空気圧または油圧駆動のロータリーアクチュエータやロータリーソレノイドの回転角度検出が考えられる。
【０１０７】
−第８の実施形態−
図１７に示すように、回転軸（１４）に渦巻き状の導電体（１５）または磁性体（１６）の板を固定すると共に、回転軸（１４）の回転に応じて重合部（ｐ）の面積が変化するように一対のコイル（１７）を配置し、一対のコイル（１７）を直列接続する構成としてもよい。
このような構成では、スラスト荷重を受けて回転軸（１４）の軸方向の位置が変動し、導電体（１５）または磁性体（１６）と一対のコイル（１７）のうちの一方との距離が小さくなっても、他方との距離は大きくなることとなり、位置変動の影響が相殺される。従って、回転軸（１４）がスラスト荷重を受けることによる出力の変動を抑えることが出来る。
【０１０８】
−第９の実施形態−
図１８に示すように、回転軸（１４）に同形状の渦巻き状の導電体（１５）または磁性体（１６）の板を同位相に隙間を空けて固定すると共に、回転軸（１４）の回転に応じて重合部（ｐ）の面積が変化するようにコイル（１７）を配置する構成としてもよい。
このような構成では、スラスト荷重を受けて回転軸（１４）の軸方向の位置が変動し、コイル（１７）と一対の導電体（１５）または磁性体（１６）とのうちの一方との距離が小さくなっても、他方との距離は大きくなることとなり、位置変動の影響が相殺される。従って、回転軸（１４）がスラスト荷重を受けることによる出力の変動を抑えることが出来る。
【０１０９】
−第１０の実施形態−
図１９に示すように、回転軸（１４）に点対称な渦巻き形状を有する導電体（１５）または磁性体（１６）の板を固定すると共に、回転軸（１４）の回転に応じて重合部（ｐ）の面積が変化するように一対のコイル（１７）を点対称に配置し、一対のコイル（１７）を直列接続する構成としてもよい。
このような構成では、ラジアル荷重を受けて回転軸（１４）の半径方向の位置が変動し、導電体（１５）または磁性体（１６）と一対のコイル（１７）のうちの一方との重合部（ｐ）の面積が小さくなっても、他方との重合部（ｐ）の面積は大きくなることとなり、位置変動の影響が相殺される。従って、回転軸（１４）がラジアル荷重を受けることによる出力の変動を抑えることが出来る。
また、このような構成は、回転軸（１４）の回転角度が小さいときに有用である。
【０１１０】
−第１１の実施形態−
図２０に示すように、回転軸（１４）に点対称な渦巻き形状を有する導電体（１５）または磁性体（１６）の板を固定すると共に、回転軸（１４）の回転に応じて重合部（ｐ）の面積が変化するように二対のコイル（１７）を点対称に且つ導電体（１５）または磁性体（１６）の板を挟むように配置し、全てのコイル（１７）を直列接続する構成としてもよい。
このような構成では、スラスト荷重を受けて回転軸（１４）の軸方向の位置が変動し、導電体（１５）または磁性体（１６）と導電体（１５）または磁性体（１６）の板を挟む一対のコイル（１７）のうちの一方との距離が小さくなっても、他方との距離は大きくなることとなり、位置変動の影響が相殺される。従って、回転軸（１４）がスラスト荷重を受けることによる出力の変動を抑えることが出来る。また、ラジアル荷重を受けて回転軸（１４）の半径方向の位置が変動し、導電体（１５）または磁性体（１６）と点対称に配置された一対のコイル（１７）のうちの一方との重合部（ｐ）の面積が小さくなっても、他方との重合部（ｐ）の面積は大きくなることとなり、位置変動の影響が相殺される。従って、回転軸（１４）がラジアル荷重を受けることによる出力の変動を抑えることが出来る。
【０１１１】
−第１２の実施形態−
図２１に示すように、回転軸（１４）に点対称な渦巻き形状を有する導電体（１５）または磁性体（１６）の一対の板を隙間をあけて固定すると共に、回転軸（１４）の回転に応じて重合部（ｐ）の面積が変化するように一対のコイル（１７）を点対称に導電体（１５）または磁性体（１６）の一対の板に挟まれるように配置し、一対のコイル（１７）を直列接続する構成としてもよい。
このような構成では、スラスト荷重を受けて回転軸（１４）の軸方向の位置が変動し、コイル（１７）と一対の導電体（１５）または磁性体（１６）とのうちの一方との距離が小さくなっても、他方との距離は大きくなることとなり、位置変動の影響が相殺される。従って、回転軸（１４）がスラスト荷重を受けることによる出力の変動を抑えることが出来る。また、ラジアル荷重を受けて回転軸（１４）の半径方向の位置が変動し、導電体（１５）または磁性体（１６）と点対称に配置された一対のコイル（１７）のうちの一方との重合部（ｐ）の面積が小さくなっても、他方との重合部（ｐ）の面積は大きくなることとなり、位置変動の影響が相殺される。従って、回転軸（１４）がラジアル荷重を受けることによる出力の変動を抑えることが出来る。
【０１１２】
−第１３の実施形態−
図２２は、空気圧または油圧シリンダのピストンロッド（１８）の位置を検出するための構成例である。
シリンダチューブ（２４）内を往復移動するピストンロッド（１８）に穴を開け、穴内部に導電体（１９）または磁性体（２０）のパイプを固定する（ピストンロッド（１８）自体が導電体または磁性体であるならば、穴を空けるだけで良い）。次に、耐圧容器（２１）に収めたコイル（２２）をシリンダヘッド（２３）に固定する。この時、耐圧容器（２１）に収めたコイル（２２）が、導電体（１９）または磁性体（２０）のパイプの内部に挿入されるように配置する。
例えば、シリンダチューブ（２４）の内径は４ｍｍ、ピストンロッド（１８）の直径は２ｍｍ、ピストンロッド（１８）に開ける穴の内径は１ｍｍ、耐圧容器（２１）の外径は０.９ｍｍである。
【０１１３】
−第１４の実施形態−
図２３は、第１４の実施形態にかかる位置検出器（２００ｃ）を示す構成図である。
この位置検出器（２００ｃ）は、第２の実施形態を変形したものであり、タイミング回路（５０ａ）のフリップフロップ（５２）の出力信号（Ｓ４）を電圧変換部（６０ｃ）へ出力し、電圧変換部（６０ｃ）の平滑回路（６２）で出力信号（Ｓ４）の実効値をとり、その実効値を出力電圧とする。
【０１１４】
電圧変換部（６０ｃ）の出力電圧は、図８に示す出力信号（Ｓ４）の時間幅（ｔ’）に比例する。この時間幅（ｔ’）は、コンデンサ（４）の充電期間の時間幅であり、コイル（１）のインダクタンスの変化量すなわち被検出物の位置の変化量に比例し、直線性が良好になる。
【０１１５】
−第１５の実施形態−
図２４は、第１５の実施形態にかかる位置検出器（２００ｄ）を示す構成図である。
この位置検出器（２００ｄ）は、第２の実施形態を変形したものであり、コンパレータ（５）の出力信号（Ｓ２）を電圧変換部（６０ｄ）へ出力し、電圧変換部（６０ｄ）のインバータ回路（６４）で出力信号（Ｓ２）を反転し、平滑回路（６２）で実効値をとり、その実効値を出力電圧とする。
【０１１６】
電圧変換部（６０ｄ）の出力電圧は、図８に示す出力信号（Ｓ２）のローレベル期間の時間幅（ｔ”）に比例する。この時間幅（ｔ”）は、コンデンサ（４）の放電期間の時間幅であり、コイル（１）のインダクタンスの変化量すなわち被検出物の位置の変化量に比例し、直線性が良好になる。
【０１１７】
−第１６の実施形態−
周期（Ｔ）または時間幅（ｔ）または時間幅（ｔ’）または時間幅（ｔ”）を電子カウンタで計測し、計測値に比例した電圧を出力する構成としてもよい。
【０１１８】
【発明の効果】
本発明の位置検出器によれば、次の効果が得られる。
（１）温度補償のための特別な回路を要さずに、温度特性を向上できる。
（２）位置の変化に対する出力の直線性を向上できる。
（３）コイルにパルス状の電圧を印加するため、その高周波成分により、インダクタンスの小さなコイルを使用しても、好適に渦電流を利用できる。従って、コイルを小型化できる。また、論理素子を利用でき、ＩＣ化が容易になる。これに対して、コイルに正弦波の電圧を印加する場合、インダクタンスの小さなコイルでは２００ｋＨｚ〜５００ｋＨｚの高周波が必要となる。しかし、このような高周波の正弦波で動作させるためには、高性能のオペアンプを利用しなければならなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る位置検出器の構成図である。
【図２】第１の実施形態に係る位置検出器におけるコンパレータの入力電圧および出力電圧を示す波形図である。
【図３】第１の実施形態に係る位置検出器における各部の波形をインダクタンスの大小で比較した波形図である。
【図４】第１の実施形態に係る位置検出器における各部の波形を抵抗値の大小で比較した波形図である。
【図５】第１の実施形態に係る位置検出器における抵抗の抵抗値と周期Ｔの関係を示すグラフである。
【図６】第２の実施形態に係る位置検出器の構成図である。
【図７】第２の実施形態に係る位置検出器における各部の波形を示す波形図である。
【図８】第２の実施形態に係る位置検出器における各部の波形をインダクタンスの大小で比較した波形図である。
【図９】第２の実施形態に係る位置検出器における各部の波形を抵抗値の大小で比較した波形図である。
【図１０】第２の実施形態に係る位置検出器における抵抗の抵抗値と時間幅ｔの関係を示すグラフである。
【図１１】第３の実施形態に係る位置検出器の構成図である。
【図１２】第３の実施形態に係る位置検出器における各部の波形を示す波形図である。
【図１３】第４の実施形態に係る変位検出部を示す断面図である。
【図１４】第５の実施形態に係る変位検出部を示す断面図である。
【図１５】第６の実施形態に係る変位検出部を示す断面図である。
【図１６】第７の実施形態に係る変位検出部を示す断面図である。
【図１７】第８の実施形態に係る変位検出部を示す断面図である。
【図１８】第９の実施形態に係る変位検出部を示す断面図である。
【図１９】第１０の実施形態に係る変位検出部を示す断面図である。
【図２０】第１１の実施形態に係る変位検出部を示す断面図である。
【図２１】第１２の実施形態に係る変位検出部を示す断面図である。
【図２２】第１３の実施形態に係る変位検出部を示す断面図である。
【図２３】第１４の実施形態に係る位置検出器の構成図である。
【図２４】第１５の実施形態に係る位置検出器の構成図である。
【符号の説明】
１、１１、１７、２２ コイル
２、１２、１５、１９ 導電体
３、１０、１３、１６、２０ 磁性体
４ コンデンサ
５ コンパレータ
６ 抵抗
１４ 回転軸
１８ ピストンロッド
２１ 耐圧容器
２３ シリンダヘッド
２４ シリンダチューブ
３０ 位置検出部
４０ パルス出力部
５０ａ，５０ｂ タイミング回路
６０，６０ｃ，６０ｄ 電圧変換部
７０ 出力変換部
１００ 位置検出器
２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ 位置検出器
【発明の属する技術分野】
本発明は、位置検出器に関し、更に詳しくは、温度特性に優れた位置検出器および位置の変化に対する出力の直線性に優れた位置検出器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、被検出物の位置の変化に応じて重合部の面積が変化するように配置されたコイルおよび磁性体と、コイルと直列接続された抵抗と、コイルおよび抵抗の直列回路を通じて充放電されるコンデンサと、コンデンサの充電電圧を入力とし且つ出力がハイレベルのときにコンデンサを充電し出力がローレベルのときにコンデンサを放電する反転出力のコンパレータとを具備し、被検出物の位置の変化を連続発振動作の周期（Ｔ）の変化として検出する位置検出器が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の位置検出器では、コイルの抵抗値などの温度変動によって周期（Ｔ）が変動するため、温度特性が悪い問題点がある。
また、上記従来の位置検出器では、被検出物の位置の変化に逆比例して周期（Ｔ）が変化するため、出力の直線性が悪い問題点がある。
そこで、本発明の目的は、温度特性に優れた位置検出器および位置の変化に対する出力の直線性に優れた位置検出器を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の観点では、本発明は、被検出物の位置の変化に応じて重合部（ｐ）の面積が変化するように配置されたコイル（１）および導電体（２）または磁性体（３）と、コイル（１）と直列接続された抵抗（６）と、コイル（１）および抵抗（６）の直列回路を通じて充放電されるコンデンサ（４）と、コンデンサ（４）の充電電圧を入力とし且つ出力がハイレベルのときにコンデンサ（４）を充電し出力がローレベルのときにコンデンサ（４）を放電する反転出力のコンパレータ（５）とを具備し、被検出物の位置の変化を連続発振動作の周期（Ｔ）の変化として検出する位置検出器（１００）であって、コイル（１）の抵抗値、抵抗（６）の抵抗値、コンデンサ（４）の容量、コンパレータ（５）のしきい値のうちの少なくとも一つの値の変化に対して周期（Ｔ）の変化が極小値を持つように且つ想定温度で極小値となるようにコイル（１）の抵抗値、抵抗（６）の抵抗値、コンデンサ（４）の容量、コンパレータ（５）のしきい値を設定したことを特徴とする位置検出器（１００）を提供する。
周期（Ｔ）はコンデンサ（４）の充放電の時定数で支配されるので、コイル（１）や抵抗（６）の抵抗値が大きくなると当然に周期（Ｔ）も長くなると考えられる。ところが、本願発明の発明者が実験したところ、ある組み合わせの条件下では、抵抗（６）の抵抗値を０Ωから大きくしていくと、周期（Ｔ）が短くなっていき、ある点で極小値をとり、その後は周期（Ｔ）が長くなっていくことが確認された。周期（Ｔ）が極小値を持つ特性となる理由は確かではないが、コイル（１）の逆起電力による電圧の振動と充放電流の位相や充放電流のオーバーシュートが関係するものと推定される。
そこで、上記第１の観点による位置検出器（１００）では、コイル（１）の抵抗値、抵抗（６）の抵抗値、コンデンサ（４）の容量、コンパレータ（５）のしきい値のうちの少なくとも一つの値の変化に対する周期（Ｔ）の変化が使用温度で極小値となるようにコイル（１）の抵抗値、抵抗（６）の抵抗値、コンデンサ（４）の容量、コンパレータ（５）のしきい値を設定する。これにより、想定温度（例えば２５℃）を挟む温度範囲（例えば−２５℃〜７５℃）内で温度が変動しても、周期（Ｔ）の変動を小さく抑えることが出来る。
【０００６】
なお、コイル（１）に導電体（２）を挿入する場合、コイル（１）から発生する磁束により導電体（２）の表面に渦電流が発生し、それが損失となり、コイル（１）のインダクタンスを減少させる。
一方、コイル（１）に磁性体（３）を挿入する場合、コイル（１）から発生する磁束を磁性体（３）が集中させる働きをし、コイル（１）のインダクタンスを増加させる。
また、導電体（２）かつ磁性体（３）の場合、どちらか影響の強いほうの特性でコイル（１）のインダクタンスが増加するか減少するかが決まる。
【０００７】
また、コイル（１）として空心コイルを用い、非磁性体の導電体（２）を用いれば、周囲の直流磁気の影響を受けず、コイル（１）を小型にすることが可能なため交流磁界の影響もほとんど受けない。
【０００８】
また、コイル（１）にはパルス状の電圧が与えられるため、インダクタンスの小さなコイルを使用しても十分な出力が得られ、コイル（１）の小型化が可能となる。
【０００９】
第２の観点では、本発明は、被検出物の位置の変化に応じて重合部（ｐ）の面積が変化するように配置されたコイル（１）および導電体（２）または磁性体（３）と、コイル（１）と直列接続された抵抗（６）と、コイル（１）および抵抗（６）の直列回路を通じて充放電されるコンデンサ（４）と、コンデンサ（４）の充電電圧を入力とする反転出力のコンパレータ（５）と、連続発振動作の周期（Ｔ）を一定に規制するタイミング回路（５０ａ，５０ｂ）とを具備し、被検出物の位置の変化を周期（Ｔ）の開始時から周期（Ｔ）の最後に近いタイミングでコンパレータ（５）の出力がハイレベルに反転した時までの時間幅（ｔ）の変化として検出することを特徴とする位置検出器（２００ａ，２００ｂ）を提供する。
コイル（１）のインダクタンスＬは、重合部の面積の変化量すなわち被検出物の位置の変化量に比例して変化する。ところが、連続発振動作の周期（Ｔ）は、１／√{Ｌ}に比例する。すなわち、連続発振動作の周期（Ｔ）は、被検出物の位置の変化量に逆比例し、直線性が悪い。
そこで、上記第２の観点による位置検出器（２００ａ，２００ｂ）では、周期（Ｔ）の開始時から周期（Ｔ）の最後に近いタイミングでコンパレータ（５）の出力がハイレベルに反転した時までの時間幅（ｔ）の変化として被検出物の位置の変化を検出する。後述するように、この時間幅（ｔ）は、被検出物の位置の変化量に比例する。そして、タイミング回路（５０ａ，５０ｂ）により連続発振動作の周期（Ｔ）を一定に規制しているため、時間幅（ｔ）の矩形波の実効値が被検出物の位置の変化量に比例し、直線性が良好になる。
【００１０】
第３の観点では、本発明は、上記構成の位置検出器（２００ａ，２００ｂ）において、コイル（１）の抵抗値、抵抗（６）の抵抗値、コンデンサ（４）の容量、コンパレータ（５）のしきい値のうちの少なくとも一つの値の変化に対して時間幅（ｔ）の変化が極小値を持つように且つ想定温度で極小値となるようにコイル（１）の抵抗値、抵抗（６）の抵抗値、コンデンサ（４）の容量、コンパレータ（５）のしきい値を設定したことを特徴とする位置検出器（２００ａ，２００ｂ）を提供する。
時間幅（ｔ）はコンデンサ（４）の充放電の時定数で支配されるので、コイル（１）や抵抗（６）の抵抗値が大きくなると当然に時間幅（ｔ）も長くなると考えられる。ところが、本願発明の発明者が実験したところ、ある組み合わせの条件下では、抵抗（６）の抵抗値を０Ωから大きくしていくと、時間幅（ｔ）が短くなっていき、ある点で極小値をとり、その後は時間幅（ｔ）が長くなっていくことが確認された。時間幅（ｔ）が極小値を持つ特性となる理由は確かではないが、コイル（１）の逆起電力による電圧の振動と充放電流の位相や充放電流のオーバーシュートが関係するものと推定される。
そこで、上記第３の観点による位置検出器（２００ａ，２００ｂ）では、コイル（１）の抵抗値、抵抗（６）の抵抗値、コンデンサ（４）の容量、コンパレータ（５）のしきい値のうちの少なくとも一つの値の変化に対する時間幅（ｔ）の変化が使用温度で極小値となるようにコイル（１）の抵抗値、抵抗（６）の抵抗値、コンデンサ（４）の容量、コンパレータ（５）のしきい値を設定する。これにより、想定温度（例えば２５℃）を挟む温度範囲（例えば−２５℃〜７５℃）内で温度が変動しても、時間幅（ｔ）の変動を小さく抑えることが出来る。
【００１１】
第４の観点では、本発明は、上記構成の位置検出器において、前記コンパレータ（５）のしきい値にヒステリシスを持たせたことを特徴とする位置検出器を提供する。
上記第４の観点による位置検出器では、コンパレータ（５）のしきい値にヒステリシスを設けているため、安定して発振させることが出来る。
【００１２】
第５の観点では、本発明は、被検出物の位置の変化に応じて重合部（ｐ）の面積が変化するように配置されたコイル（１）および導電体（２）または磁性体（３）と、コイル（１）と直列接続された抵抗（６）と、コイル（１）および抵抗（６）の直列回路を通じて充放電されるコンデンサ（４）と、コンデンサ（４）の充電電圧を入力とし且つしきい値にヒステリシスを持つ反転出力のコンパレータ（５）と、連続発振動作の周期（Ｔ）を一定に規制するタイミング回路（５０ａ）とを具備し、被検出物の位置の変化をコンデンサ（４）の充電期間の時間幅（ｔ’）または放電期間の時間幅（ｔ”）の変化として検出することを特徴とする位置検出器（２００ｃ，２００ｄ）を提供する。
コイル（１）のインダクタンスＬは、重合部の面積の変化量すなわち被検出物の位置の変化量に比例して変化する。ところが、連続発振動作の周期（Ｔ）は、１／√{Ｌ}に比例する。すなわち、連続発振動作の周期（Ｔ）は、被検出物の位置の変化量に逆比例し、直線性が悪い。
そこで、上記第５の観点による位置検出器（２００ｃ，２００ｄ）では、コンデンサ（４）の充電期間の時間幅（ｔ’）または放電期間の時間幅（ｔ”）の変化として被検出物の位置の変化を検出する。後述するように、この時間幅（ｔ）は、被検出物の位置の変化量に比例する。そして、タイミング回路（５０ａ）により連続発振動作の周期（Ｔ）を一定に規制しているため、時間幅（ｔ’，ｔ”）の矩形波の実効値が被検出物の位置の変化量に比例し、直線性が良好になる。
【００１３】
第６の観点では、本発明は、上記構成の位置検出器において、被検出物が直線移動したときに前記コイル（１）の外径側または内径側のいずれかで重合面積が変化するように、被検出物に前記コイル（１）または前記導電体（２）または磁性体（３）を配設したことを特徴とする位置検出器を提供する。
上記第６の観点による位置検出器で、コイル（１）の外径側で重合面積が変化するようにした場合、有心コイルを使用できる。一方、コイル（１）の内径側で重合面積が変化するようにした場合、空心コイルを使用できる。
【００１４】
第７の観点では、本発明は、上記構成の位置検出器において、被検出物が直線移動したときに前記コイル（１）の外径側および内径側の両方で重合面積が変化するように、被検出物に前記コイル（１）または前記導電体（２）または磁性体（３）を配設したことを特徴とする位置検出器を提供する。
上記第７の観点による位置検出器では、より大きな出力が得られる。
【００１５】
第８の観点では、本発明は、上記構成の位置検出器において、被検出物が回転軸（１４）であり、該回転軸（１４）に渦巻き状の導電体（１５）または磁性体（１６）の板を配設すると共に、前記回転軸（１４）が回転したときに重合面積が変化するようにコイル（１７）を配置したことを特徴とする位置検出器を提供する。
上記第８の観点による位置検出器では、回転軸（１４）の回転方向の位置を好適に検出できる。
【００１６】
第９の観点では、本発明は、上記構成の位置検出器において、被検出物が回転軸（１４）であり、該回転軸（１４）に渦巻き状の導電体（１５）または磁性体（１６）の板を配設すると共に、前記回転軸（１４）が回転したときに重合面積が変化するように且つ前記板を挟むように一対のコイル（１７）を配置したことを特徴とする位置検出器を提供する。
上記第９の観点による位置検出器では、導電体（１５）または磁性体（１６）の板を一対のコイルで挟み込むため、スラスト荷重による回転軸（１４）の軸方向の位置変動の影響が相殺される。従って、出力の変動を抑制することが出来る。
【００１７】
第１０の観点では、本発明は、上記構成の位置検出器において、被検出物が回転軸（１４）であり、該回転軸（１４）に渦巻き状の導電体（１５）または磁性体（１６）の一対の同形状の板を隙間を空けて同位相に配設すると共に、前記回転軸（１４）が回転したときに重合面積が変化するように前記一対の板の隙間にコイル（１７）を配置したことを特徴とする位置検出器を提供する。
上記第１０の観点による位置検出器では、導電体（１５）または磁性体（１６）の一対の板の隙間にコイルを配置したため、スラスト荷重による回転軸（１４）の軸方向の位置変動の影響が相殺される。従って、出力の変動を抑制することが出来る。
【００１８】
第１１の観点では、本発明は、上記構成の位置検出器において、被検出物が回転軸（１４）であり、該回転軸（１４）に点対称で半分が渦巻き状の導電体（１５）または磁性体（１６）の板を配設すると共に、前記回転軸（１４）が回転したときに重合面積が変化するように点対称に一対のコイル（１７）を配置したことを特徴とする位置検出器を提供する。
上記第１１の観点による位置検出器では、回転軸（１４）に対して点対称に一対のコイル（１７）を配置したため、ラジアル荷重による回転軸（１４）の半径方向の位置変動の影響が相殺される。従って、出力の変動を抑制することが出来る。
【００１９】
第１２の観点では、本発明は、上記構成の位置検出器において、被検出物が回転軸（１４）であり、該回転軸（１４）に点対称で半分が渦巻き状の導電体（１５）または磁性体（１６）の板を配設すると共に、前記回転軸（１４）が回転したときに重合面積が変化するように且つ前記板を挟むように一対のコイル（１７）を配置しさらにそれと点対称にもう一対のコイル（１７）を配置したことを特徴とする位置検出器を提供する。
上記第１２の観点による位置検出器では、導電体（１５）または磁性体（１６）の板を挟むように一対のコイル（１７）を配置し、さらに、それと点対称にもう一対のコイル（１７）を配置したため、スラスト荷重による回転軸（１４）の軸方向の位置変動およびラジアル荷重による回転軸（１４）の半径方向の位置変動の影響の両方が相殺される。従って、出力の変動を抑制することが出来る。
【００２０】
第１３の観点では、本発明は、上記構成の位置検出器において、被検出物が回転軸（１４）であり、該回転軸（１４）に点対称で半分が渦巻き状の導電体（１５）または磁性体（１６）の一対の同形状の板を隙間を空けて同位相に配設すると共に、前記回転軸（１４）が回転したときに重合面積が変化するように前記一対の板の隙間に点対称に一対のコイル（１７）を配置したことを特徴とする位置検出器を提供する。
上記第１３の観点による位置検出器では、導電体（１５）または磁性体（１６）の一対の板の隙間にコイル（１７）を配置し、さらに、それと点対称にもう一個のコイル（１７）を配置したため、スラスト荷重による回転軸（１４）の軸方向の位置変動およびラジアル荷重による回転軸（１４）の半径方向の位置変動の影響の両方が相殺される。従って、出力の変動を抑制することが出来る。
【００２１】
第１４の観点では、本発明は、上記構成の位置検出器において、前記コイル（１）が、磁性体をコアに持つ有心コイルであることを特徴とする位置検出器を提供する。
上記第１４の観点による位置検出器では、磁性体を心とする有心コイルとすることにより形状が小さくてもコイル（１１）のインダクタンスを大きくでき、出力を大きくすることが出来る。また、コイル（１１）をステンレス等で製作された厚肉の耐圧容器内に入れて利用することも出来る。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００２３】
−第１の実施形態−
図１は、第１の実施形態にかかる位置検出器（１００）を示す構成図である。
この位置検出器（１００）は、変位検出部（３０）と、パルス出力部（４０）と、電圧変換部（６０）と、出力変換部（７０）とから構成される。
【００２４】
変位検出部（３０）は、コイル（１）と、導電体（２）または磁性体（３）とから構成される。
導電体（２）または磁性体（３）は、被検出物の位置の変化に応じてコイル（１）との重合部の長さ（ｐ）が変化するようにコイル（１）に対して配置される。
コイル（１）は、例えば外径０.０７１ｍｍのエナメル被覆銅線を、内径２.３ｍｍ、長さ２２ｍｍで４層巻きとし、巻き数１２４０としたものである。また、コイル（１）は、例えば内径３ｍｍ、外径３.８ｍｍのステンレス保護管に入れられる。
導電体（２）または磁性体（３）は、例えば内径４.５ｍｍ、外径６.５ｍｍのアルミ管である。
【００２５】
パルス出力部（４０）は、コンデンサ（４）と、コンパレータ（５）と、抵抗（６）とから構成される。コンデンサ（４）は、例えば１５０００ｐＦ程度である。抵抗（６）は、例えば６０Ω程度である。
コンデンサの一方の極はコンパレータ（５）の入力側に接続され、他方の極は０Ｖ（ボルト）またはグランドに接続される。抵抗（６）は、変位検出部（３０）と直列に接続される。そして、変位検出部（３０）と抵抗（６）の直列接続回路の一端は、コンパレータ（５）の入力側に接続される。また、変位検出部（３０）と抵抗（６）の直列接続回路の他端は、コンパレータ（５）の出力側に接続される。
【００２６】
コンパレータ（５）は、反転出力の比較器であり、入力電圧（Ｓ１）が低電圧から上昇するときは、上昇時しきい値（ＶthH）まではハイレベルを出力し、上昇時しきい値（ＶthH）より上がるとローレベルを出力する。また、入力電圧が高電圧側から下降するときは、下降時しきい値（ＶthL）まではローレベルを出力し、下降時しきい値（ＶthL）より下がるとハイレベルを出力する。
【００２７】
電圧変換部（６０）は、コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）の立上りエッジおよび立下りエッジの両方をトリガ（trg）として時間幅（ｔ）の矩形波（ｍ）を出力するワンショット回路６１と、時間幅（ｔ）の矩形波（ｍ）の単位時間当たりの面積に比例した電圧を出力する平滑回路（６２）とから構成される。このような構成は、周波数−電圧変換回路として公知である。
【００２８】
出力変換部（７０）は、電圧変換部（６０）の出力電圧に応じた電圧または電流を出力するか、又は、電圧変換部（６０）の出力電圧が予め指定した閾値より高いか低いかを判定してスイッチ出力を発生させる。
【００２９】
次に、位置検出器（１００）の動作を詳細に説明する。
図２のａ部に示すように、コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）がハイレベルの期間は、コイル（１）と抵抗（６）とコンデンサ（４）とによって決まる時定数で、コンデンサ（４）はコンパレータ（５）の出力端子から充電される。このため、コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）が低電圧から上昇する。
コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）が上昇時しきい値（ＶthH）までは、コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）は、ハイレベルを維持する。
【００３０】
図２のｂ部に示すように、コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）が上昇時しきい値（ＶthH）より上がると、コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）がローレベル（０Ｖまたはグランド）に反転する。コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）がローレベルの期間は、コイル（１）と抵抗（６）とコンデンサ（４）とによって決まる時定数で、コンデンサ（４）はコンパレータ（５）の出力端子へ放電する。
コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）が下降時しきい値（ＶthL）までは、コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）は、ローレベルを維持する。
【００３１】
なお、図２のｃ部に示すように、コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）がローレベルに反転しても、コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）は直ちに下降せず、オーバーシュートしてから下降を始める。
【００３２】
コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）が下降時しきい値（ＶthL）より下がると、コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）がハイレベルに反転し、上述の動作に戻る。これが繰り返され、連続して発振を続ける。
【００３３】
ここで、上昇時しきい値（ＶthH）＞下降時しきい値（ＶthL）としてコンパレータ（５）のしきい値（ＶthH，ＶthL）にヒステリシスを設け、図２に示す電位差△Ｖを十分に確保すれば、安定して発振させることが出来る。
ただし、上昇時しきい値（ＶthH）＝下降時しきい値（ＶthL）としてコンパレータ（５）のしきい値（ＶthH，ＶthL）にヒステリシスを設けない場合でも、コイル（１）の逆起電力によるオーバーシュートにより、発振を維持させうる。
【００３４】
変位検出部（３０）において、被検出物の位置の変化に応じて、コイル（１）と導電体（２）または磁性体（３）との重合部の長さ（ｐ）が変化すると、コイル（１）のインダクタンスが変化する。
すると、図３に実線で示すようにコイル（１）のインダクタンスが小のときは周期（Ｔ）が短くなり、図３に破線で示すようにコイル（１）のインダクタンスが大のときは周期（Ｔ）が長くなる。
【００３５】
図３に示すように、電圧変換部（６０）のワンショット回路（６１）は、コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）の反転のタイミングに合わせて、一定の時間幅（ｔ）を有する矩形波（ｍ）を生成する。
【００３６】
電圧変換部（６０）の平滑回路（６２）は、矩形波（ｍ）の実効値をとり、その実効値を出力電圧とする。
図３に実線で示すように、コイル（１）のインダクタンスが小さく、周期（Ｔ）が短いときは、時間幅（ｔ）の矩形波（ｍ）の単位時間当たりの生成頻度が高くなるため、出力電圧は大きくなる。
反対に、図３に破線で示すように、コイル（１）のインダクタンスが大きく、周期（Ｔ）が長いときは、時間幅（ｔ）の矩形波（ｍ）の単位時間当たりの生成頻度が低くなるため、出力電圧は小さくなる。
【００３７】
そこで、電圧変換部（６０）の出力電圧に応じた電圧または電流を出力変換部（７０）から出力すれば、被検出物の位置を表す検出信号が得られる。
一方、電圧変換部（６０）の出力電圧が閾値より高いか低いかを判定してスイッチ出力を発生させれば、閾値相当位置に対して被検出物がどちら側にあるかを表す判定信号が得られる。
【００３８】
さて、図４は、コイル（１）とコンデンサ（４）とコンパレータ（５）のしきい値（ＶthH，ＶthL）とを固定し、抵抗（６）の抵抗値のみを変化させた場合の波形図である。
実線は抵抗（６）の抵抗値が小さい時、破線は抵抗（６）の抵抗値が大きい時である。このように、抵抗（６）の抵抗値が大きくなると、周期（Ｔ）も長くなる。
従って、温度変動によりコイル（１）や抵抗（６）の抵抗値が変動すると、周期（Ｔ）も変動してしまい、位置検出の誤差となる。このため、温度補償が必要となる。
【００３９】
周期（Ｔ）はコンデンサ（４）の充放電の時定数で支配されるので、コイル（１）や抵抗（６）の抵抗値が大きくなると当然に周期（Ｔ）も長くなると考えられる。つまり、図５の（ａ）のような特性になると考えられる。
ところが、本願発明の発明者が実験したところ、図５の（ａ）に示すような特性になるとは限らず、図５の（ｂ）に示すような特性が現れることも判った。すなわち、ある組み合わせの条件下では、抵抗値を０Ωから大きくしていくと、周期（Ｔ）が短くなっていき、ある点で極小値をとり、その後は周期（Ｔ）が長くなっていくことが確認された。
【００４０】
周期（Ｔ）が極小値を持つ特性となる理由は確かではないが、コイル（１）の逆起電力による電圧の振動と充放電流の位相が関係するものと推定される。あるいは、図２のｃ部に示すオーバーシュートが関係するものと推定される。
【００４１】
そこで、位置検出器（１００）では、使用温度範囲におけるコイル（１）の抵抗値と抵抗（６）の抵抗値とを合わせた抵抗値が、図５の（ｂ）に示す（ｒｏ）または略（ｒｏ）になるように調整してある。
これにより、コイル（１）の温度が変動して、その抵抗値が変動しても、周期（Ｔ）の変動を小さく抑えることが出来る。
【００４２】
なお、（ｒｏ）または略（ｒｏ）とする理由は、コイル（１）の温度が変動すると、抵抗値だけでなく、コイル（１）の静電容量やコイル（１）そのものの形状が変化する等、さまざまな変化が起こるため、（ｒｏ）が温度補償に最も効果的な抵抗値とは限らないこと、しかしながら、周期（Ｔ）を変動させる最も大きい要因は抵抗値らしく、温度補償に最も効果的な抵抗値は（ｒｏ）から大きく外れないこと、による。
【００４３】
外径３ｍｍのコイル（１）、アルミニウム・パイプの導電体（２）、５０ｍｍの検出距離（ｐの最大値）を持つ位置検出器（１００）で測定したところ、コイル（１）を２５℃から７５℃に変化させたときの１℃当たりの変動量の全変化量（フルスケール）に対する割合が３０〜５０ｐｐｍ程度となる結果が得られた。なお、３０ｐｐｍという大きさはアルミニウム・パイプやコイル（１）自体の熱膨張係数と同程度であるため、３０ｐｐｍ以下の計測は困難である。
【００４４】
第１の実施形態にかかる位置検出器（１００）によれば、次の効果が得られる。
・励磁コイルおよび差動型の２個の検出コイルが要らず、１個のコイル（１）で済むため、小型化に適し、小型機器や設置スペースの少ないところでの使用に適する。
・変位量に逆比例した出力電圧が得られる。
・差動型の２個の検出コイルを用いなくても温度補償でき、温度変化の影響を受けにくい。
【００４５】
なお、上記ではコイル（１）の抵抗値と抵抗（６）の抵抗値とを合わせた抵抗値を調整して温度補償を行ったが、一般に、周期（Ｔ）を温度変動させる要素となるコンデンサ（４）の容量やコンパレータ（５）のしきい値（ＶthH，ＶthL）等の値の変化に対して周期（Ｔ）が極小となる容量やしきい値（ＶthH，ＶthL）等の値を求め、想定温度で該値となるようにコンデンサ（４）の容量やコンパレータ（５）のしきい値（ＶthH，ＶthL）等の値を選んでもよい。ただし、実際には、抵抗（６）の抵抗値のみを調整し、その他の条件は固定してしまう方が作業が簡単で確実である。
【００４６】
−第２の実施形態−
第２の実施形態では、変位量に比例する出力電圧を出力する。ちなみに、第１の実施形態では、出力電圧は変位量に逆比例する。
【００４７】
図６は、第２の実施形態にかかる位置検出器（２００ａ）を示す構成図である。
この位置検出器（２００ａ）は、変位検出部（３０）と、パルス出力部（４０）と、タイミング回路（５０ａ）と、電圧変換部（６０）と、出力変換部（７０）とから構成される。
【００４８】
変位検出部（３０）は、コイル（１）と、導電体（２）または磁性体（３）とから構成される。
導電体（２）または磁性体（３）は、被検出物の位置の変化に応じてコイル（１）との重合部の長さｐが変化するようにコイル（１）に対して配置される。
コイル（１）は、例えば外径０.０７１ｍｍのエナメル被覆銅線を、内径２.３ｍｍ、長さ２２ｍｍで４層巻きとし、巻き数１２４０としたものである。また、コイル（１）は、例えば内径３ｍｍ、外径３.８ｍｍのステンレス保護管に入れられる。
導電体（２）または磁性体（３）は、例えば内径４.５ｍｍ、外径６.５ｍｍのアルミ管である。
【００４９】
パルス出力部（４０）は、コンデンサ（４）と、コンパレータ（５）と、抵抗（６）とから構成される。コンデンサ（４）は、例えば１５０００ｐＦ程度である。抵抗（６）は、例えば６０Ω程度である。
コンデンサ（４）の一方の極はコンパレータ（５）の入力側に接続され、他方の極は０Ｖ（ボルト）またはグランドに接続される。抵抗（６）は、コイル（１）と直列に接続される。コイル（１）と抵抗（６）の直列接続回路の一端は、コンパレータ（５）の入力側に接続される。そして、コンパレータ（５）の出力側は、タイミング回路（５０ａ）の入力側に接続される。
【００５０】
コンパレータ（５）は、反転出力の比較器であり、入力電圧（Ｓ１）が低電圧から上昇するときは、上昇時しきい値（ＶthH）まではハイレベルを出力し、上昇時しきい値（ＶthH）より上がるとローレベルを出力する。また、入力電圧が高電圧側から下降するときは、下降時しきい値（ＶthL）まではローレベルを出力し、下降時しきい値（ＶthL）より下がるとハイレベルを出力する。
【００５１】
タイミング回路（５０ａ）は、発振器（５１）と、フリップフロップ（５２）と、バッファ（５４）とから構成される。発振器（５１）は、例えば１００ｋＨｚ程度のデューティ比１：１程度の矩形波を出力する。
【００５２】
タイミング回路（５０ａ）のバッファ（５４）の出力は、コイル（１）と抵抗（６）の直列接続回路の他端に接続される。
【００５３】
電圧変換部（６０）は、発振器（５１）が出力するクロック（ＣＫ）がハイレベルのときは出力をハイレベルにセットすると共にコンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）の立上りエッジで出力をローレベルにリセットする、つまり、クロック（ＣＫ）の立上りエッジからクロック（ＣＫ）がローレベルになった後のコンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）の立上りエッジまでの時間幅（ｔ）の矩形波（ｍ）を出力するフリップフロップ（６３）と、矩形波（ｍ）の単位時間当たりの面積に比例した電圧を出力する平滑回路（６２）とから構成される。このような構成は、後述するように、周期−電圧変換回路として働く。
【００５４】
出力変換部（７０）は、電圧変換部（６０）の出力電圧に応じた電圧または電流を出力するか、又は、電圧変換部（６０）の出力電圧が予め指定した閾値より高いか低いかを判定してスイッチ出力を発生させる。
【００５５】
次に、位置検出器（２００ａ）の動作を詳細に説明する。
図７に示すように、タイミング回路（５０ａ）の発振器（５１）は、周期（Ｔ）のクロック（ＣＫ）を発振している。このクロック（ＣＫ）の立上りエッジで、フリップフロップ（５２）の出力（Ｓ４）すなわちバッファ（５４）の出力信号（Ｓ３）がハイレベルになる。
【００５６】
図７のａ部に示すように、バッファ（５４）の出力信号（Ｓ３）がハイレベルの期間は、コイル（１）と抵抗（６）とコンデンサ（４）とによって決まる時定数で、コンデンサ（４）はバッファ（５４）の出力端子から充電される。このため、コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）が低電圧から上昇する。
コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）は、コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）が上昇時しきい値（ＶthH）までは、ハイレベルである。
【００５７】
図７のｂ部に示すように、コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）が上昇時しきい値（ＶthH）より上がると、コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）がローレベル（０Ｖまたはグランド）に反転する。すると、フリップフロップ（５２）の出力（Ｓ４）すなわちバッファ（５４）の出力信号（Ｓ３）はローレベルになる。
バッファ（５４）の出力電圧（Ｓ３）がローレベルの期間は、コイル（１）と抵抗（６）とコンデンサ（４）とによって決まる時定数で、コンデンサ（４）はバッファ（５４）の出力端子へ放電する。
コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）は、コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）が下降時しきい値（ＶthL）まではローレベルを維持する。
【００５８】
なお、図７のｃ部に示すように、バッファ（５４）の出力電圧（Ｓ３）がローレベルに反転しても、コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）は直ちに下降せず、オーバーシュートしてから下降を始める。
【００５９】
コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）が下降時しきい値（ＶthL）より下がると、コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）がハイレベルに反転する。コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）がハイレベルの状態でクロック（ＣＫ）の立上りエッジが来ると、フリップフロップ（５２）の出力（Ｑ）すなわちバッファ（５４）の出力信号（Ｓ３）がハイレベルになり、上述の動作に戻る。これが繰り返され、連続して発振を続ける。
【００６０】
ここで、上昇時しきい値（ＶthH）＞下降時しきい値（ＶthL）としてコンパレータ（５）のしきい値（ＶthH，ＶthL）にヒステリシスを設け、図７に示す電位差△Ｖを十分に確保すれば、安定して発振させることが出来る。
ただし、上昇時しきい値（ＶthH）＝下降時しきい値（ＶthL）としてコンパレータ（５）のしきい値（ＶthH，ＶthL）にヒステリシスを設けない場合でも、コイル（１）の逆起電力によるオーバーシュートにより、発振を維持させうる。
【００６１】
変位検出部（３０）において、被検出物の位置の変化に応じて、コイル（１）と導電体（２）または磁性体（３）との重合部の長さ（ｐ）が変化すると、コイル（１）のインダクタンスが変化する。すると、図８に実線で示すようにコイル（１）のインダクタンスが小のときはコンデンサ（４）の充放電の時定数が短くなろうとし、図８に破線で示すようにコイル（１）のインダクタンスが大のときはコンデンサ（４）の充放電の時定数が長くなろうとする。
ところが、発振器（５１）のクロック（ＣＫ）で充電開始タイミングが規制されているため、周期（Ｔ）は一定のままである。一方、クロック（ＣＫ）の立上りエッジから電圧（Ｓ２）の立上りエッジまでの時間幅（ｔ）に着目すると、図８に実線で示すようにコイル（１）のインダクタンスが小のときは時間幅（ｔ）は短くなり、図８に破線で示すようにコイル（１）のインダクタンスが大のときは時間幅（ｔ）は長くなる。
【００６２】
図８に示すように、電圧変換部（６０）のフリップフロップ（６３）は、コイル（１）のインダクタンスに応じた時間幅（ｔ）を有する一定の周期（Ｔ）の矩形波（ｍ）を生成する。
【００６３】
電圧変換部（６０）の平滑回路（６２）は、矩形波（ｍ）の実効値をとり、その実効値を出力電圧とする。
図８に実線で示すように、コイル（１）のインダクタンスが小さく、時間幅（ｔ）が短くなったときは、出力電圧は小さくなる。
反対に、図８に破線で示すように、コイル（１）のインダクタンスが大きく、時間幅（ｔ）が長くなったときは、出力電圧は大きくなる。
【００６４】
そこで、電圧変換部（６０）の出力電圧に応じた電圧または電流を出力変換部（７０）から出力すれば、被検出物の位置を表す検出信号が得られる。
一方、電圧変換部（６０）の出力電圧が閾値より高いか低いかを判定してスイッチ出力を発生させれば、閾値相当位置に対して被検出物がどちら側にあるかを表す判定信号が得られる。
【００６５】
さて、図９は、コイル（１）とコンデンサ（４）とコンパレータ（５）のしきい値（ＶthH，ＶthL）とを固定し、抵抗（６）の抵抗値のみを変化させた場合の波形図である。
実線は抵抗（６）の抵抗値が小さい時、破線は抵抗（６）の抵抗値が大きい時である。このように、抵抗（６）の抵抗値が大きくなると、時間幅（ｔ）も長くなる。
従って、温度変動によりコイル（１）や抵抗（６）の抵抗値が変動すると、時間幅（ｔ）も変動してしまい、位置検出の誤差となる。このため、温度補償が必要となる。
【００６６】
時間幅（ｔ）はコンデンサ（４）の充放電の時定数で支配されるので、コイル（１）や抵抗（６）の抵抗値が大きくなると当然に時間幅（ｔ）も長くなると考えられる。つまり、図１０の（ａ）のような特性になると考えられる。
ところが、本願発明の発明者が実験したところ、図１０の（ａ）に示すような特性になるとは限らず、図１０の（ｂ）に示すような特性が現れることも判った。すなわち、ある組み合わせの条件下では、抵抗値を０Ωから大きくしていくと、時間幅（ｔ）が短くなっていき、ある点で極小値をとり、その後は時間幅（ｔ）が長くなっていくことが確認された。
【００６７】
時間幅（ｔ）が極小値を持つ特性となる理由は確かではないが、コイル（１）の逆起電力による電圧の振動と充放電流の位相が関係するものと推定される。あるいは、図７のｃ部に示すオーバーシュートが関係するものと推定される。あるいは、コンデンサ（４）の充放電の時定数とクロック（ＣＫ）の周期（Ｔ）の相互干渉が関係するものと推定される。
【００６８】
そこで、位置検出器（２００ａ）では、使用温度範囲におけるコイル（１）の抵抗値と抵抗（６）の抵抗値とを合わせた抵抗値が、図１０の（ｂ）に示す（ｒｏ）または略（ｒｏ）になるように調整してある。
これにより、コイル（１）の温度が変動して、その抵抗値が変動しても、時間幅（ｔ）の変動を小さく抑えることが出来る。
【００６９】
なお、（ｒｏ）または略（ｒｏ）とする理由は、コイル（１）の温度が変動すると、抵抗値だけでなく、コイル（１）の静電容量やコイル（１）そのものの形状が変化する等、さまざまな変化が起こるため、（ｒｏ）が温度補償に最も効果的な抵抗値とは限らないこと、しかしながら、時間幅（ｔ）を変動させる最も大きい要因は抵抗値らしく、温度補償に最も効果的な抵抗値は（ｒｏ）から大きく外れないこと、による。
【００７０】
外径３ｍｍのコイル（１）、アルミニウム・パイプの導電体（２）、５０ｍｍの検出距離（ｐの最大値）を持つ位置検出器（２００ａ）で測定したところ、コイル（１）を２５℃から７５℃に変化させたときの１℃当たりの変動量の全変化量（フルスケール）に対する割合が３０〜５０ｐｐｍ程度となる結果が得られた。なお、３０ｐｐｍという大きさはアルミニウム・パイプやコイル（１）自体の熱膨張係数と同程度であるため、３０ｐｐｍ以下の計測は困難である。
【００７１】
第２の実施形態にかかる位置検出器（２００ａ）によれば、次の効果が得られる。
・励磁コイルおよび差動型の２個の検出コイルが要らず、１個のコイル（１）で済むため、小型化に適し、小型機器や設置スペースの少ないところでの使用に適する。
・変位量に比例した出力電圧が得られるので、直線方向の位置を検出するときにおいて直線性が要求される場合に有用である。
・差動型の２個の検出コイルを用いなくても温度補償でき、温度変化の影響を受けにくい。
【００７２】
なお、上記ではコイル（１）の抵抗値と抵抗（６）の抵抗値とを合わせた抵抗値を調整して温度補償を行ったが、一般に、時間幅（ｔ）を温度変動させる要素となるコンデンサ（４）の容量やコンパレータ（５）のしきい値（ＶthH，ＶthL）等の値の変化に対して時間幅（ｔ）が極小となる容量やしきい値（ＶthH，ＶthL）等の値を求め、想定温度で該値となるようにコンデンサ（４）の容量やコンパレータ（５）のしきい値（ＶthH，ＶthL）等の値を選んでもよい。また、コンデンサ（４）の充放電のどの位置から次の周期（Ｔ）を開始するかによっても連続発振の状態が変化するため、クロック（ＣＫ）の周期（Ｔ）を調整して温度補償を行ってもよい。また、コイル（１）に印加する電圧波形をエッジのきついパルスとするかエッジのなまったパルスとするかによっても連続発振の状態が変化するため、コイル（１）に印加する電圧波形を調整して温度補償を行ってもよい。ただし、実際には、抵抗（６）の抵抗値のみを調整し、その他の条件は固定してしまう方が作業が簡単で確実である。
【００７３】
−第３の実施形態−
第３の実施形態では、発振器（５１）のクロック（ＣＫ）の周期（Ｔ）よりコイル（１）と抵抗（６）とコンデンサ（４）とによって決まる時定数が著しく小さい場合でも、十分な電圧を出力する。このような場合は、サイズ上の制約により、コイル（１）のインダクタンスが小さくなったときに起こる。ちなみに、このような場合、第２の実施形態では、出力電圧が小さくなってしまう。
【００７４】
図１１は、第３の実施形態にかかる位置検出器（２００ｂ）を示す構成図である。
この位置検出器（２００ｂ）は、タイミング回路（５０ｂ）以外は、第２の実施形態の位置検出器（２００ａ）と同じ構成である。
【００７５】
タイミング回路（５０ｂ）は、発振器（５１）と、フリップフロップ（５２）と、アンド回路（５３）と、バッファ（５４）と、カウンタ回路（５６）とから構成される。
【００７６】
タイミング回路（５０ｂ）のバッファ（５４）の出力は、コイル（１）と抵抗（６）の直列接続回路の他端に接続される。
【００７７】
電圧変換部（６０）は、フリップフロップ（５２）の出力信号（Ｓ４）がハイレベルのときは出力をハイレベルにセットすると共にコンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）の立上りエッジで出力をローレベルにリセットする、つまり、出力信号（Ｓ４）の立上りエッジから出力信号（Ｓ４）がローレベルになった後のコンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）の立上りエッジまでの時間幅（ｔ）の矩形波（ｍ）を出力するフリップフロップ（６３）と、矩形波（ｍ）の単位時間当たりの面積に比例した電圧を出力する平滑回路（６２）とから構成される。このような構成は、後述するように、周期−電圧変換回路として働く。
【００７８】
次に、位置検出器（２００ｂ）の動作を詳細に説明する。
初期状態として、コンパレータ（５）の出力信号（Ｓ２）がハイレベルであるとする。また、フリップフロップ（５２）の出力信号（Ｓ４）がローレベルであるとする。また、カウンタ回路（５６）のカウント値が「０」あり、「３」出力信号（Ｓ５）がローレベルであるとする。
【００７９】
図１２に示すように、タイミング回路（５０ｂ）の発振器（５１）は、周期（Ｔ）のクロック（ＣＫ）を発振している。このクロック（ＣＫ）の立上りエッジでフリップフロップ（５２）の出力（Ｓ４）がハイレベルになる。
この時、コンパレータ（５）の出力信号（Ｓ２）がハイレベルなら、アンド回路（５３）の出力すなわちバッファ（５４）の出力信号（Ｓ３）がハイレベルになる。
【００８０】
図１２のａ部に示すように、バッファ（５４）の出力信号（Ｓ３）がハイレベルの期間は、コイル（１）と抵抗（６）とコンデンサ（４）とによって決まる時定数で、コンデンサ（４）はバッファ（５４）の出力端子から充電される。このため、コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）が低電圧から上昇する。
コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）は、コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）が上昇時しきい値（ＶthH）までは、ハイレベルである。
【００８１】
図１２のｂ部に示すように、コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）が上昇時しきい値（ＶthH）より上がると、コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）がローレベル（０Ｖまたはグランド）に反転する。すると、カウンタ回路（５６）は、コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）の立下りエッジをカウントし、カウント値を「１」とする。カウンタ回路（５６）の「３」出力信号（Ｓ５）は、ローレベルのままである。また、アンド回路（５３）の出力すなわちバッファ（５４）の出力信号（Ｓ３）はローレベルになる。
バッファ（５４）の出力電圧（Ｓ３）がローレベルの期間は、コイル（１）と抵抗（６）とコンデンサ（４）とによって決まる時定数で、コンデンサ（４）はバッファ（５４）の出力端子へ放電する。
コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）は、コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）が下降時しきい値（ＶthL）まではローレベルを維持する。
【００８２】
なお、図１２のｃ部に示すように、バッファ（５４）の出力電圧（Ｓ３）がローレベルに反転しても、コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）は直ちに下降せず、オーバーシュートしてから下降を始める。
【００８３】
図１２のｄ部に示すように、コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）が下降時しきい値（ＶthL）より下がると、コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）がハイレベルに反転する。すると、アンド回路（５３）の出力すなわちバッファ（５４）の出力信号（Ｓ３）はハイレベルになる。
バッファ（５４）の出力電圧（Ｓ３）がハイレベルの期間は、コイル（１）と抵抗（６）とコンデンサ（４）とによって決まる時定数で、コンデンサ（４）はバッファ（５４）の出力端子から充電される。
【００８４】
なお、図１２のｅ部に示すように、バッファ（５４）の出力電圧（Ｓ３）がハイレベルに反転しても、コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）は直ちに上昇せず、オーバーシュートしてから上昇を始める。
【００８５】
図１２のｆ部に示すように、コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）が上昇時しきい値（ＶthH）より上がると、コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）がローレベルに反転する。すると、カウンタ回路（５６）は、コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）の立下りエッジをカウントし、カウント値を「２」とする。カウンタ回路（５６）の「３」出力信号（Ｓ５）は、ローレベルのままである。また、アンド回路（５３）の出力すなわちバッファ（５４）の出力信号（Ｓ３）はローレベルになる。
バッファ（５４）の出力電圧（Ｓ３）がローレベルの期間は、コイル（１）と抵抗（６）とコンデンサ（４）とによって決まる時定数で、コンデンサ（４）はバッファ（５４）の出力端子へ放電する。
コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）は、コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）が下降時しきい値（ＶthL）まではローレベルを維持する。
【００８６】
図１２のｇ部に示すように、コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）が下降時しきい値（ＶthL）より下がると、コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）がハイレベルに反転する。すると、アンド回路（５３）の出力すなわちバッファ（５４）の出力信号（Ｓ３）はハイレベルになる。
バッファ（５４）の出力電圧（Ｓ３）がハイレベルの期間は、コイル（１）と抵抗（６）とコンデンサ（４）とによって決まる時定数で、コンデンサ（４）はバッファ（５４）の出力端子から充電される。
【００８７】
図１２のｈ部に示すように、コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）が上昇時しきい値（ＶthH）より上がると、コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）がローレベルに反転する。すると、カウンタ回路（５６）は、コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）の立下りエッジをカウントし、カウント値を「３」とする。これにより、カウンタ回路（５６）の「３」出力信号（Ｓ５）がハイレベルに反転する。この「３」出力信号（Ｓ５）の立上りエッジでフリップフロップ（５２）の出力信号（Ｓ４）がローレベルに反転する。すると、カウンタ回路（５６）がクリアされ、カウント値を「０」とする。これにより、カウンタ回路（５６）の「３」出力信号（Ｓ５）がローレベルに戻る。
一方、アンド回路（５３）の出力すなわちバッファ（５４）の出力信号（Ｓ３）はローレベルになる。
バッファ（５４）の出力電圧（Ｓ３）がローレベルの期間は、コイル（１）と抵抗（６）とコンデンサ（４）とによって決まる時定数で、コンデンサ（４）はバッファ（５４）の出力端子へ放電する。
コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）は、コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）が下降時しきい値（ＶthL）まではローレベルを維持する。
【００８８】
図１２のｉ部に示すように、コンパレータ（５）の入力電圧（Ｓ１）が下降時しきい値（ＶthL）より下がると、コンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）がハイレベルに反転する。しかし、フリップフロップ（５２）の出力信号（Ｓ４）がローレベルなので、アンド回路（５３）の出力すなわちバッファ（５４）の出力信号（Ｓ３）はローレベルのままである。従って、コンデンサ（４）はバッファ（５４）の出力端子へ放電を続ける。
【００８９】
ここで、次のクロック（ＣＫ）の立上りエッジが来ると、フリップフロップ（５２）の出力（Ｓ４）がハイレベルになり、上述の動作に戻る。これが繰り返され、連続して発振を続ける。
【００９０】
ここで、上昇時しきい値（ＶthH）＞下降時しきい値（ＶthL）としてコンパレータ（５）のしきい値（ＶthH，ＶthL）にヒステリシスを設け、図１２に示す電位差△Ｖを十分に確保すれば、安定して発振させることが出来る。
ただし、上昇時しきい値（ＶthH）＝下降時しきい値（ＶthL）としてコンパレータ（５）のしきい値（ＶthH，ＶthL）にヒステリシスを設けない場合でも、コイル（１）の逆起電力によるオーバーシュートにより、発振を維持させうる。
【００９１】
図１２に示すように、電圧変換部（６０）のフリップフロップ（６３）の出力（ｍ）は、フリップフロップ（５２）の出力信号（Ｓ４）の立上りエッジから出力信号（Ｓ４）がローレベルになった後のコンパレータ（５）の出力電圧（Ｓ２）の立上りエッジまでの時間幅（ｔ）の矩形波（ｍ）を出力する。
【００９２】
変位検出部（３０）において、被検出物の位置の変化に応じて、コイル（１）と導電体（２）または磁性体（３）との重合部の長さ（ｐ）が変化すると、コイル（１）のインダクタンスが変化する。すると、コイル（１）のインダクタンスが小のときはコンデンサ（４）の充放電の時定数が短くなろうとし、コイル（１）のインダクタンスが大のときはコンデンサ（４）の充放電の時定数が長くなろうとする。
ところが、発振器（５１）のクロック（ＣＫ）で充電開始タイミングが規制されているため、周期（Ｔ）は一定のままである。一方、矩形波（ｍ）の時間幅（ｔ）は、コイル（１）のインダクタンスが小のときは短くなり、コイル（１）のインダクタンスが大のときは長くなる。
【００９３】
電圧変換部（６０）の平滑回路（６２）は、矩形波（ｍ）の実効値をとり、その実効値を出力電圧とする。よって、コイル（１）のインダクタンスが小さく、時間幅（ｔ）が短くなったときは、出力電圧は小さくなる。反対に、コイル（１）のインダクタンスが大きく、時間幅（ｔ）が長くなったときは、出力電圧は大きくなる。
【００９４】
そこで、電圧変換部（６０）の出力電圧に応じた電圧または電流を出力変換部（７０）から出力すれば、被検出物の位置を表す検出信号が得られる。
一方、電圧変換部（６０）の出力電圧が閾値より高いか低いかを判定してスイッチ出力を発生させれば、閾値相当位置に対して被検出物がどちら側にあるかを表す判定信号が得られる。
【００９５】
さて、上記位置検出器（２００ｂ）においても、第２の実施形態の位置検出器（２００ａ）と同様に、温度変動によりコイル（１）や抵抗（６）の抵抗値が変動すると、時間幅（ｔ）も変動してしまい、位置検出の誤差となる。このため、温度補償が必要となる。
そして、時間幅（ｔ）はコンデンサ（４）の充放電の時定数で支配されるので、コイル（１）や抵抗（６）の抵抗値が大きくなると当然に時間幅（ｔ）も長くなると考えられる。つまり、図１０の（ａ）に示すような特性になると考えられる。
ところが、本願発明の発明者が実験したところ、図１０の（ａ）に示すような特性になるとは限らず、図１０の（ｂ）に示すような特性が現れることも判った。すなわち、ある組み合わせの条件下では、抵抗値を０Ωから大きくしていくと、時間幅（ｔ）が短くなっていき、ある点で極小値をとり、その後は時間幅（ｔ）が長くなっていくことが確認された。
【００９６】
時間幅（ｔ）が極小値を持つ特性となる理由は確かではないが、コイル（１）の逆起電力による電圧の振動と充放電流の位相が関係するものと推定される。あるいは、図１２のｃ部，ｅ部に示すオーバーシュートが関係するものと推定される。あるいは、コンデンサ（４）の充放電の時定数とクロック（ＣＫ）の周期（Ｔ）の相互干渉が関係するものと推定される。
【００９７】
そこで、位置検出器（２００ｂ）では、使用温度範囲におけるコイル（１）の抵抗値と抵抗（６）の抵抗値とを合わせた抵抗値が、図１０の（ｂ）に示す（ｒｏ）または略（ｒｏ）になるように調整してある。
これにより、コイル（１）の温度が変動して、その抵抗値が変動しても、時間幅（ｔ）の変動を小さく抑えることが出来る。
【００９８】
なお、（ｒｏ）または略（ｒｏ）とする理由は、コイル（１）の温度が変動すると、抵抗値だけでなく、コイル（１）の静電容量やコイル（１）そのものの形状が変化する等、さまざまな変化が起こるため、（ｒｏ）が温度補償に最も効果的な抵抗値とは限らないこと、しかしながら、時間幅（ｔ）を変動させる最も大きい要因は抵抗値らしく、温度補償に最も効果的な抵抗値は（ｒｏ）から大きく外れないこと、による。
【００９９】
外径３ｍｍのコイル（１）、アルミニウム・パイプの導電体（２）、５０ｍｍの検出距離（ｐの最大値）を持つ位置検出器（２００ｂ）で測定したところ、コイル（１）を２５℃から７５℃に変化させたときの１℃当たりの変動量の全変化量（フルスケール）に対する割合が３０〜５０ｐｐｍ程度となる結果が得られた。なお、３０ｐｐｍという大きさはアルミニウム・パイプやコイル（１）自体の熱膨張係数と同程度であるため、３０ｐｐｍ以下の計測は困難である。
【０１００】
第３の実施形態にかかる位置検出器（２００ｂ）によれば、次の効果が得られる。
・励磁コイルおよび差動型の２個の検出コイルが要らず、１個のコイル（１）で済むため、小型化に適し、小型機器や設置スペースの少ないところでの使用に適する。
・変位量に比例した出力電圧が得られるので、直線方向の位置を検出するときにおいて直線性が要求される場合に有用である。
・差動型の２個の検出コイルを用いなくても温度補償でき、温度変化の影響を受けにくい。
・サイズ上の制約によりコイル（１）のインダクタンスが小さいときでも、十分な電圧を出力できる。
【０１０１】
なお、上記ではコイル（１）の抵抗値と抵抗（６）の抵抗値とを合わせた抵抗値を調整して温度補償を行ったが、一般に、時間幅（ｔ）を温度変動させる要素となるコンデンサ（４）の容量やコンパレータ（５）のしきい値（ＶthH，ＶthL）等の値の変化に対して時間幅（ｔ）が極小となる容量やしきい値（ＶthH，ＶthL）等の値を求め、想定温度で該値となるようにコンデンサ（４）の容量やコンパレータ（５）のしきい値（ＶthH，ＶthL）等の値を選んでもよい。また、コンデンサ（４）の充放電のどの位置から次の周期（Ｔ）を開始するかによっても連続発振の状態が変化するため、クロック（ＣＫ）の周期（Ｔ）を調整して温度補償を行ってもよい。また、コイル（１）に印加する電圧波形をエッジのきついパルスとするかエッジのなまったパルスとするかによっても連続発振の状態が変化するため、コイル（１）に印加する電圧波形を調整して温度補償を行ってもよい。ただし、実際には、抵抗（６）の抵抗値のみを調整し、その他の条件は固定してしまう方が作業が簡単で確実である。
【０１０２】
−第４の実施形態−
図１３に示すように、コイル（１１）の内径側に、導電体（１２）または磁性体（１３）を挿入することで、直線方向の位置を検出する構成としてもよい。
このような構成は、被検出物の導電体（１２）または磁性体（１３）の体積または重量を小さくしたい場合に有効である。
【０１０３】
−第５の実施形態−
図１４に示すように、コイル（１１）の外径側に、導電体（１２）または磁性体（１３）を被せることで、直線方向の位置を検出する構成としてもよい。
このような構成では、コイル（１１）の外周部を保護容器で保護することが容易になり、最も製造が簡単である。
【０１０４】
具体例を示すと、コイル（１１）の外径０.９ｍｍで、検出距離２０ｍｍのもので動作を確認した。なお、出力に余裕があり、さらに小径化も可能である。
また、外径５ｍｍ，肉厚０.５ｍｍのステンレス耐圧容器に、コイル（１１）を収めたもので、動作を確認した。これは、油圧シリンダ等に用いるのに好適である。
さらに、外径７ｍｍ，肉厚１ｍｍのステンレス耐圧容器に、磁性体をコアとする有心コイル（１１）を収めたもので、動作を確認した。このステンレス耐圧容器は１０００気圧以上に耐えることが可能なので、一般的な油圧機器において問題無く使用できる。
【０１０５】
−第６の実施形態−
図１５に示すように、コイル（１１）の内径側と外径側の両側に、導電体（１２）または磁性体（１３）を挿入および被せて、直線方向の位置を検出する構成としてもよい。
このような構成では、出力を大きくとれるので、分解能を細かくしたいときに有効である。
【０１０６】
−第７の実施形態−
図１６に、回転方向の位置を検出する場合の構成を示す。
回転軸（１４）に渦巻き状の導電体（１５）または磁性体（１６）の板を固定すると共に、回転軸（１４）の回転に応じて重合部（ｐ）の面積が変化するようにコイル（１７）を配置している。
このような構成では、最大２７０°程度の回転角を検出できる。用途例としては、空気圧または油圧駆動のロータリーアクチュエータやロータリーソレノイドの回転角度検出が考えられる。
【０１０７】
−第８の実施形態−
図１７に示すように、回転軸（１４）に渦巻き状の導電体（１５）または磁性体（１６）の板を固定すると共に、回転軸（１４）の回転に応じて重合部（ｐ）の面積が変化するように一対のコイル（１７）を配置し、一対のコイル（１７）を直列接続する構成としてもよい。
このような構成では、スラスト荷重を受けて回転軸（１４）の軸方向の位置が変動し、導電体（１５）または磁性体（１６）と一対のコイル（１７）のうちの一方との距離が小さくなっても、他方との距離は大きくなることとなり、位置変動の影響が相殺される。従って、回転軸（１４）がスラスト荷重を受けることによる出力の変動を抑えることが出来る。
【０１０８】
−第９の実施形態−
図１８に示すように、回転軸（１４）に同形状の渦巻き状の導電体（１５）または磁性体（１６）の板を同位相に隙間を空けて固定すると共に、回転軸（１４）の回転に応じて重合部（ｐ）の面積が変化するようにコイル（１７）を配置する構成としてもよい。
このような構成では、スラスト荷重を受けて回転軸（１４）の軸方向の位置が変動し、コイル（１７）と一対の導電体（１５）または磁性体（１６）とのうちの一方との距離が小さくなっても、他方との距離は大きくなることとなり、位置変動の影響が相殺される。従って、回転軸（１４）がスラスト荷重を受けることによる出力の変動を抑えることが出来る。
【０１０９】
−第１０の実施形態−
図１９に示すように、回転軸（１４）に点対称な渦巻き形状を有する導電体（１５）または磁性体（１６）の板を固定すると共に、回転軸（１４）の回転に応じて重合部（ｐ）の面積が変化するように一対のコイル（１７）を点対称に配置し、一対のコイル（１７）を直列接続する構成としてもよい。
このような構成では、ラジアル荷重を受けて回転軸（１４）の半径方向の位置が変動し、導電体（１５）または磁性体（１６）と一対のコイル（１７）のうちの一方との重合部（ｐ）の面積が小さくなっても、他方との重合部（ｐ）の面積は大きくなることとなり、位置変動の影響が相殺される。従って、回転軸（１４）がラジアル荷重を受けることによる出力の変動を抑えることが出来る。
また、このような構成は、回転軸（１４）の回転角度が小さいときに有用である。
【０１１０】
−第１１の実施形態−
図２０に示すように、回転軸（１４）に点対称な渦巻き形状を有する導電体（１５）または磁性体（１６）の板を固定すると共に、回転軸（１４）の回転に応じて重合部（ｐ）の面積が変化するように二対のコイル（１７）を点対称に且つ導電体（１５）または磁性体（１６）の板を挟むように配置し、全てのコイル（１７）を直列接続する構成としてもよい。
このような構成では、スラスト荷重を受けて回転軸（１４）の軸方向の位置が変動し、導電体（１５）または磁性体（１６）と導電体（１５）または磁性体（１６）の板を挟む一対のコイル（１７）のうちの一方との距離が小さくなっても、他方との距離は大きくなることとなり、位置変動の影響が相殺される。従って、回転軸（１４）がスラスト荷重を受けることによる出力の変動を抑えることが出来る。また、ラジアル荷重を受けて回転軸（１４）の半径方向の位置が変動し、導電体（１５）または磁性体（１６）と点対称に配置された一対のコイル（１７）のうちの一方との重合部（ｐ）の面積が小さくなっても、他方との重合部（ｐ）の面積は大きくなることとなり、位置変動の影響が相殺される。従って、回転軸（１４）がラジアル荷重を受けることによる出力の変動を抑えることが出来る。
【０１１１】
−第１２の実施形態−
図２１に示すように、回転軸（１４）に点対称な渦巻き形状を有する導電体（１５）または磁性体（１６）の一対の板を隙間をあけて固定すると共に、回転軸（１４）の回転に応じて重合部（ｐ）の面積が変化するように一対のコイル（１７）を点対称に導電体（１５）または磁性体（１６）の一対の板に挟まれるように配置し、一対のコイル（１７）を直列接続する構成としてもよい。
このような構成では、スラスト荷重を受けて回転軸（１４）の軸方向の位置が変動し、コイル（１７）と一対の導電体（１５）または磁性体（１６）とのうちの一方との距離が小さくなっても、他方との距離は大きくなることとなり、位置変動の影響が相殺される。従って、回転軸（１４）がスラスト荷重を受けることによる出力の変動を抑えることが出来る。また、ラジアル荷重を受けて回転軸（１４）の半径方向の位置が変動し、導電体（１５）または磁性体（１６）と点対称に配置された一対のコイル（１７）のうちの一方との重合部（ｐ）の面積が小さくなっても、他方との重合部（ｐ）の面積は大きくなることとなり、位置変動の影響が相殺される。従って、回転軸（１４）がラジアル荷重を受けることによる出力の変動を抑えることが出来る。
【０１１２】
−第１３の実施形態−
図２２は、空気圧または油圧シリンダのピストンロッド（１８）の位置を検出するための構成例である。
シリンダチューブ（２４）内を往復移動するピストンロッド（１８）に穴を開け、穴内部に導電体（１９）または磁性体（２０）のパイプを固定する（ピストンロッド（１８）自体が導電体または磁性体であるならば、穴を空けるだけで良い）。次に、耐圧容器（２１）に収めたコイル（２２）をシリンダヘッド（２３）に固定する。この時、耐圧容器（２１）に収めたコイル（２２）が、導電体（１９）または磁性体（２０）のパイプの内部に挿入されるように配置する。
例えば、シリンダチューブ（２４）の内径は４ｍｍ、ピストンロッド（１８）の直径は２ｍｍ、ピストンロッド（１８）に開ける穴の内径は１ｍｍ、耐圧容器（２１）の外径は０.９ｍｍである。
【０１１３】
−第１４の実施形態−
図２３は、第１４の実施形態にかかる位置検出器（２００ｃ）を示す構成図である。
この位置検出器（２００ｃ）は、第２の実施形態を変形したものであり、タイミング回路（５０ａ）のフリップフロップ（５２）の出力信号（Ｓ４）を電圧変換部（６０ｃ）へ出力し、電圧変換部（６０ｃ）の平滑回路（６２）で出力信号（Ｓ４）の実効値をとり、その実効値を出力電圧とする。
【０１１４】
電圧変換部（６０ｃ）の出力電圧は、図８に示す出力信号（Ｓ４）の時間幅（ｔ’）に比例する。この時間幅（ｔ’）は、コンデンサ（４）の充電期間の時間幅であり、コイル（１）のインダクタンスの変化量すなわち被検出物の位置の変化量に比例し、直線性が良好になる。
【０１１５】
−第１５の実施形態−
図２４は、第１５の実施形態にかかる位置検出器（２００ｄ）を示す構成図である。
この位置検出器（２００ｄ）は、第２の実施形態を変形したものであり、コンパレータ（５）の出力信号（Ｓ２）を電圧変換部（６０ｄ）へ出力し、電圧変換部（６０ｄ）のインバータ回路（６４）で出力信号（Ｓ２）を反転し、平滑回路（６２）で実効値をとり、その実効値を出力電圧とする。
【０１１６】
電圧変換部（６０ｄ）の出力電圧は、図８に示す出力信号（Ｓ２）のローレベル期間の時間幅（ｔ”）に比例する。この時間幅（ｔ”）は、コンデンサ（４）の放電期間の時間幅であり、コイル（１）のインダクタンスの変化量すなわち被検出物の位置の変化量に比例し、直線性が良好になる。
【０１１７】
−第１６の実施形態−
周期（Ｔ）または時間幅（ｔ）または時間幅（ｔ’）または時間幅（ｔ”）を電子カウンタで計測し、計測値に比例した電圧を出力する構成としてもよい。
【０１１８】
【発明の効果】
本発明の位置検出器によれば、次の効果が得られる。
（１）温度補償のための特別な回路を要さずに、温度特性を向上できる。
（２）位置の変化に対する出力の直線性を向上できる。
（３）コイルにパルス状の電圧を印加するため、その高周波成分により、インダクタンスの小さなコイルを使用しても、好適に渦電流を利用できる。従って、コイルを小型化できる。また、論理素子を利用でき、ＩＣ化が容易になる。これに対して、コイルに正弦波の電圧を印加する場合、インダクタンスの小さなコイルでは２００ｋＨｚ〜５００ｋＨｚの高周波が必要となる。しかし、このような高周波の正弦波で動作させるためには、高性能のオペアンプを利用しなければならなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る位置検出器の構成図である。
【図２】第１の実施形態に係る位置検出器におけるコンパレータの入力電圧および出力電圧を示す波形図である。
【図３】第１の実施形態に係る位置検出器における各部の波形をインダクタンスの大小で比較した波形図である。
【図４】第１の実施形態に係る位置検出器における各部の波形を抵抗値の大小で比較した波形図である。
【図５】第１の実施形態に係る位置検出器における抵抗の抵抗値と周期Ｔの関係を示すグラフである。
【図６】第２の実施形態に係る位置検出器の構成図である。
【図７】第２の実施形態に係る位置検出器における各部の波形を示す波形図である。
【図８】第２の実施形態に係る位置検出器における各部の波形をインダクタンスの大小で比較した波形図である。
【図９】第２の実施形態に係る位置検出器における各部の波形を抵抗値の大小で比較した波形図である。
【図１０】第２の実施形態に係る位置検出器における抵抗の抵抗値と時間幅ｔの関係を示すグラフである。
【図１１】第３の実施形態に係る位置検出器の構成図である。
【図１２】第３の実施形態に係る位置検出器における各部の波形を示す波形図である。
【図１３】第４の実施形態に係る変位検出部を示す断面図である。
【図１４】第５の実施形態に係る変位検出部を示す断面図である。
【図１５】第６の実施形態に係る変位検出部を示す断面図である。
【図１６】第７の実施形態に係る変位検出部を示す断面図である。
【図１７】第８の実施形態に係る変位検出部を示す断面図である。
【図１８】第９の実施形態に係る変位検出部を示す断面図である。
【図１９】第１０の実施形態に係る変位検出部を示す断面図である。
【図２０】第１１の実施形態に係る変位検出部を示す断面図である。
【図２１】第１２の実施形態に係る変位検出部を示す断面図である。
【図２２】第１３の実施形態に係る変位検出部を示す断面図である。
【図２３】第１４の実施形態に係る位置検出器の構成図である。
【図２４】第１５の実施形態に係る位置検出器の構成図である。
【符号の説明】
１、１１、１７、２２ コイル
２、１２、１５、１９ 導電体
３、１０、１３、１６、２０ 磁性体
４ コンデンサ
５ コンパレータ
６ 抵抗
１４ 回転軸
１８ ピストンロッド
２１ 耐圧容器
２３ シリンダヘッド
２４ シリンダチューブ
３０ 位置検出部
４０ パルス出力部
５０ａ，５０ｂ タイミング回路
６０，６０ｃ，６０ｄ 電圧変換部
７０ 出力変換部
１００ 位置検出器
２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ 位置検出器
Claims (14)
- 被検出物の位置の変化に応じて重合部（ｐ）の面積が変化するように配置されたコイル（１）および導電体（２）、又は、被検出物の位置の変化に応じて重合部（ｐ）の面積が変化するように配置されたコイル（１）および磁性体（３）と、コイル（１）と直列接続された抵抗（６）と、コイル（１）および抵抗（６）の直列回路を通じて充放電されるコンデンサ（４）と、コンデンサ（４）の充電電圧を入力とし且つ出力がハイレベルのときにコンデンサ（４）を充電し出力がローレベルのときにコンデンサ（４）を放電する反転出力のコンパレータ（５）とを具備し、被検出物の位置の変化を連続発振動作の周期（Ｔ）の変化として検出する位置検出器（１００）であって、
コイル（１）の抵抗値、抵抗（６）の抵抗値、コンデンサ（４）の容量、コンパレータ（５）のしきい値のうちの少なくとも一つの値の変化に対して周期（Ｔ）の変化が極小値を持つように且つ想定温度で極小値となるようにコイル（１）の抵抗値、抵抗（６）の抵抗値、コンデンサ（４）の容量、コンパレータ（５）のしきい値を設定したことを特徴とする位置検出器（１００）。 - 被検出物の位置の変化に応じて重合部（ｐ）の面積が変化するように配置されたコイル（１）および導電体（２）、又は、被検出物の位置の変化に応じて重合部（ｐ）の面積が変化するように配置されたコイル（１）および磁性体（３）と、コイル（１）と直列接続された抵抗（６）と、コイル（１）および抵抗（６）の直列回路を通じて充放電されるコンデンサ（４）と、コンデンサ（４）の充電電圧を入力とする反転出力のコンパレータ（５）と、連続発振動作の周期（Ｔ）を一定に規制するタイミング回路（５０ａ，５０ｂ）とを具備し、被検出物の位置の変化を周期（Ｔ）の開始時から周期（Ｔ）の最後に近いタイミングでコンパレータ（５）の出力がハイレベルに反転した時までの時間幅（ｔ）の変化として検出することを特徴とする位置検出器（２００ａ，２００ｂ）。
- 請求項２に記載の位置検出器（２００ａ，２００ｂ）において、コイル（１）の抵抗値、抵抗（６）の抵抗値、コンデンサ（４）の容量、コンパレータ（５）のしきい値のうちの少なくとも一つの値の変化に対して時間幅（ｔ）の変化が極小値を持つように且つ想定温度で極小値となるようにコイル（１）の抵抗値、抵抗（６）の抵抗値、コンデンサ（４）の容量、コンパレータ（５）のしきい値を設定したことを特徴とする位置検出器（２００ａ，２００ｂ）。
- 請求項１から請求項３のいずれかに記載の位置検出器において、前記コンパレータ（５）のしきい値にヒステリシスを持たせたことを特徴とする位置検出器。
- 被検出物の位置の変化に応じて重合部（ｐ）の面積が変化するように配置されたコイル（１）および導電体（２）、又は、被検出物の位置の変化に応じて重合部（ｐ）の面積が変化するように配置されたコイル（１）および磁性体（３）と、コイル（１）と直列接続された抵抗（６）と、コイル（１）および抵抗（６）の直列回路を通じて充放電されるコンデンサ（４）と、コンデンサ（４）の充電電圧を入力とし且つしきい値にヒステリシスを持つ反転出力のコンパレータ（５）と、連続発振動作の周期（Ｔ）を一定に規制するタイミング回路（５０ａ）とを具備し、被検出物の位置の変化をコンデンサ（４）の充電期間の時間幅（ｔ’）または放電期間の時間幅（ｔ”）の変化として検出することを特徴とする位置検出器（２００ｃ，２００ｄ）。
- 請求項１から請求項５のいずれかに記載の位置検出器において、被検出物が直線移動したときに前記コイル（１）の外径側または内径側のいずれかで重合面積が変化するように、被検出物に前記コイル（１）または前記導電体（２）または磁性体（３）を配設したことを特徴とする位置検出器。
- 請求項１から請求項５のいずれかに記載の位置検出器において、被検出物が直線移動したときに前記コイル（１）の外径側および内径側の両方で重合面積が変化するように、被検出物に前記コイル（１）または前記導電体（２）または磁性体（３）を配設したことを特徴とする位置検出器。
- 請求項１から請求項５のいずれかに記載の位置検出器において、被検出物が回転軸（１４）であり、該回転軸（１４）に渦巻き状の導電体（１５）または磁性体（１６）の板を配設すると共に、前記回転軸（１４）が回転したときに重合面積が変化するようにコイル（１７）を配置したことを特徴とする位置検出器。
- 請求項１から請求項５のいずれかに記載の位置検出器において、被検出物が回転軸（１４）であり、該回転軸（１４）に渦巻き状の導電体（１５）または磁性体（１６）の板を配設すると共に、前記回転軸（１４）が回転したときに重合面積が変化するように且つ前記板を挟むように一対のコイル（１７）を配置したことを特徴とする位置検出器。
- 請求項１から請求項５のいずれかに記載の位置検出器において、被検出物が回転軸（１４）であり、該回転軸（１４）に渦巻き状の導電体（１５）または磁性体（１６）の一対の同形状の板を隙間を空けて同位相に配設すると共に、前記回転軸（１４）が回転したときに重合面積が変化するように前記一対の板の隙間にコイル（１７）を配置したことを特徴とする位置検出器。
- 請求項１から請求項５のいずれかに記載の位置検出器において、被検出物が回転軸（１４）であり、該回転軸（１４）に点対称で半分が渦巻き状の導電体（１５）または磁性体（１６）の板を配設すると共に、前記回転軸（１４）が回転したときに重合面積が変化するように点対称に一対のコイル（１７）を配置したことを特徴とする位置検出器。
- 請求項１から請求項５のいずれかに記載の位置検出器において、被検出物が回転軸（１４）であり、該回転軸（１４）に点対称で半分が渦巻き状の導電体（１５）または磁性体（１６）の板を配設すると共に、前記回転軸（１４）が回転したときに重合面積が変化するように且つ前記板を挟むように一対のコイル（１７）を配置しさらにそれと点対称にもう一対のコイル（１７）を配置したことを特徴とする位置検出器。
- 請求項１から請求項５のいずれかに記載の位置検出器において、被検出物が回転軸（１４）であり、該回転軸（１４）に点対称で半分が渦巻き状の導電体（１５）または磁性体（１６）の一対の同形状の板を隙間を空けて同位相に配設すると共に、前記回転軸（１４）が回転したときに重合面積が変化するように前記一対の板の隙間に点対称に一対のコイル（１７）を配置したことを特徴とする位置検出器。
- 請求項１から請求項１３のいずれかに記載の位置検出器において、前記コイル（１）が、磁性体をコアに持つ有心コイルであることを特徴とする位置検出器。
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