JP4713450B2 - 位置計測システム - Google Patents
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Description
図1は、可動鉄片変圧器として3線式LVDT(リニア差動トランス)を用いた位置計測システムについて説明する図である。可動鉄片変圧器001は励振巻線L0および出力巻線L1を備える。励振巻線L0を励振する発振器800の出力信号011は、可動鉄片変圧器001の励振巻線L0と計測装置500内のA/D変換器003に供給される。すなわち、励振信号は計測装置500内にフィードバックされる。
図2は、発振器として可変周波数発振器を使用した例を説明する図である。第1の実施形態と同様に、可動鉄片変圧器001を励振する発振器002の出力信号011を可動鉄片変圧器001と計測装置500内のA/D変換器003に供給する。なお、可動鉄片変圧器001を励振する発振器002と、A/D変換器のサンプリング周波数およびフーリエ演算の基本周波数を決定する演算器内のクロックCLK800は互いに独立した発振器であり、互いに異なる周波数で発振することができる。
図3,4,5は、可動鉄片変圧器001の励振信号011と出力信号012間に位相差が存在する場合の処理を説明する図である。
図6,7,8は、4線式LVDT(リニア差動トランス)を用いた位置計測システムを説明する図である。図に示すように、4線式LVDTは励振巻線L0、第1の出力巻線L1,第2の出力巻線L2を備える。ここで、出力巻線L1の出力と出力巻線L2の出力は、その特性上、励振信号011と同等と見なすことができる。このため、計測装置500内にフィードバックする可動鉄片変圧器の励振信号011は監視用としてのみ使用し、実際の位置演算には出力巻線L1の出力信号102と出力巻線L2の出力信号012を使用する。なお、図6,7,8において、位相差検出部0999は、第1の出力巻線の出力信号をフーリエ変換するフーリエ変換部005および第2の出力巻線に発生する出力信号をフーリエ変換するフーリエ変換部006の出力をもとに可動鉄片変圧器の可動鉄片の移動方向を判定し、この判定結果にしたがって位置演算部出力信号の極性を決定する。なお、4線式LVDTにおける処理は、前記3線式LVDTにおける処理と同様であるのでその説明は省略する。
図9,10,11は、一つの計測装置に複数の可動鉄片変圧器を接続する例を説明する図である。ここでは、可動鉄片変圧器001,101を1つの演算器600により処理する構成を例に説明する。
図9,12は、外部記憶装置700と接続する通信装置1000を備えた位置計測システムを説明する図である。
002,102 発振器
003,004,103,104 A/D変換器
005,006,105,106 フーリエ変換部
007,008,107,108 振幅値算出部
009,109 除算部
010,110 位置演算位相判定部
500 計測装置
600 演算器
700 外部記憶装置
800 クロック(CLK)
900 SIN/COSテーブル
0999 位相差検出部
1000 通信装置
1100,1200 可動鉄片変圧器パラメータ
Claims (9)
- 可動鉄片、該可動鉄片を励振する励振巻線および出力巻線を有する可動鉄片変圧器と、
前記可動鉄片変圧器の励振巻線を励振する励振信号を生成する発振器、
前記励振信号をA/D変換するA/D変換器、A/D変換器出力をフーリエ変換するフーリエ変換部、フーリエ変換された励振信号の振幅を算出する振幅値算出部、
前記出力巻線に発生する出力信号をA/D変換するA/D変換器、A/D変換器出力をフーリエ変換するフーリエ変換部、フーリエ変換された出力信号の振幅を算出する振幅値算出部、
フーリエ変換された励振信号の振幅を算出する振幅値算出部出力とフーリエ変換された出力信号の振幅を算出する振幅値算出部の比を演算する除算部、
および該除算部出力にしたがって前記可動鉄片の位置を演算する位置演算部を有する計測装置を備えたことを特徴とする位置計測システム。 - 請求項1記載の位置計測装置において、
複数の可動鉄片変圧器および計測装置を備え、各計測装置を構成する発振器の発信周波数は互いに相違することを特徴とする位置計測システム。 - 請求項1記載の位置計測システムにおいて、
前記発振器の発信周波数は前記フーリエ演算の基本周波数を決定するクロックとは異なる値であることを特徴とする位置計測システム。 - 請求項1記載の位置計測システムにおいて、
前記フーリエ変換された励振信号の位相とフーリエ変換された出力信号の位相差を検出する位相差検出部および該検出部の検出出力にしたがって励振信号の位相と出力信号両信号の位相を合わせる位相補正部を備えたことを特徴とする位置計測システム。 - 請求項1記載の位置計測システムにおいて、
前記除算部出力を平滑するフィルタを備えたことを特徴とする位置計測システム。 - 請求項1記載の位置計測システムにおいて、
前記励振信号をフーリエ変換するフーリエ変換部および前記出力巻線に発生する出力信号をフーリエ変換するフーリエ変換部はそれぞれフーリエ変換部部出力を平滑するフィルタを備えたことを特徴とする位置計測システム。 - 可動鉄片、該可動鉄片を励振する励振巻線および第1および第2の出力巻線を備えた可動鉄片変圧器と、
前記可動鉄片変圧器の励振巻線を励振する励振信号を生成する発振器、
前記第1の出力巻線の出力信号をA/D変換するA/D変換器、A/D変換器出力をフーリエ変換するフーリエ変換部、フーリエ変換された励振信号の振幅を算出する振幅値算出部、
前記第2の出力巻線に発生する出力信号をA/D変換するA/D変換器、A/D変換器出力をフーリエ変換するフーリエ変換部、フーリエ変換された出力信号の振幅を算出する振幅値算出部、
フーリエ変換された第1の出力信号の振幅を算出する振幅値算出部出力とフーリエ変換された第2の出力信号の振幅を算出する振幅値算出部の比を演算する除算部、
および該除算部出力にしたがって前記可動鉄片の位置を演算する位置演算部を有する計測装置を備えたことを特徴とする位置計測システム。 - 可動鉄片、該可動鉄片を励振する励振巻線および出力巻線を備えた可動鉄片変圧器と、
前記可動鉄片変圧器の励振巻線を励振する励振信号を生成する発振器、
前記励振信号をA/D変換するA/D変換器、A/D変換器出力をフーリエ変換するフーリエ変換部、フーリエ変換された励振信号の振幅を算出する振幅値算出部、
前記出力巻線に発生する出力信号をA/D変換するA/D変換器、A/D変換器出力をフーリエ変換するフーリエ変換部、フーリエ変換された出力信号の振幅を算出する振幅値算出部、
フーリエ変換された励振信号の振幅を算出する振幅値算出部出力とフーリエ変換された出力信号の振幅を算出する振幅値算出部の比を演算する除算部、
および該除算部出力にしたがって前記可動鉄片の位置を演算する位置演算部を有する計測装置を備え、
前記位置演算部は、可動鉄片変圧器における可動鉄片の位置と該位置に応じた出力との関連を表す特性データを格納する内部記憶部および前記特性データを保存する外部記憶装置を備え、前記計測装置を交換したとき外部記憶装置に格納した特性データを内部記憶部に転送することを特徴とする位置計測システム。 - 請求項7記載の位置計測システムにおいて、
前記第1の出力巻線の出力信号をフーリエ変換するフーリエ変換部および前記第2の出力巻線に発生する出力信号をフーリエ変換するフーリエ変換部の出力をもとに可動鉄片変圧器の可動鉄片の移動方向を判定する位相差検出部を備え、該位相差検出部の検出出力にしたがって前記位置演算部出力信号の極性を決定することを特徴とする位置計測システム。
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