JP5478119B2 - 位置検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、差動トランスによる位置検出装置に関する。

差動トランスを用いた位置検出装置として、被測定物の位置に応じて移動する鉄心と、鉄心を励磁する一次側巻線と、鉄心の移動方向に並べた２つの二次側巻線からなり、一次側巻線の入力電圧を一定にしておき、各二次側巻線に発生する出力電圧を測定してその差分を求めることにより、鉄心の変位を検出して、被測定物の位置を測定する装置がある（例えば、特許文献１参照）。

差動トランスの等価回路を、図５のようなトランスに置き換えると、各二次側巻線に発生する出力電圧Ｖ_Ｓ１とＶ_Ｓ２は、式（１）、（２）のように表せる。
Ｖ_Ｓ１＝ｊωＭ_１Ｉ_Ｐ＋ｊωＬ_Ｓ１Ｉ_Ｓ１・・・（１）
Ｖ_Ｓ２＝ｊωＭ_２Ｉ_Ｐ＋ｊωＬ_Ｓ２Ｉ_Ｓ２・・・（２）
Ｖ_Ｓ１、Ｖ_Ｓ２：二次側巻線の出力電圧[Ｖ］
Ｍ_１、Ｍ_２：相互インダクタンス［Ｈ］
Ｉ_Ｐ：一次側巻線の入力電流[Ａ]
Ｉ_Ｓ１、Ｉ_Ｓ２：二次側巻線の入力電流[Ａ］
Ｌ_Ｓ１、Ｌ_Ｓ２：二次側巻線のインダクタンス［Ｈ］
式（１）、（２）で、二次側をハイインピーダンスとすると、二次側入力電流Ｉ_Ｓ１とＩ_Ｓ２は零とみなせる。このため、式（１）、（２）は、式（３）、（４）のように表される。
Ｖ_Ｓ１＝ｊωＭ_１Ｉ_Ｐ・・・（３）
Ｖ_Ｓ２＝ｊωＭ_２Ｉ_Ｐ・・・（４）
式（３）、（４）において相互インダクタンスＭ_１とＭ_２は、式（５）、（６）のように表される。
Ｍ_１＝ｋ_１√（Ｌ_ＰＬ_Ｓ１）・・・（５）
Ｍ_２＝ｋ_２√（Ｌ_ＰＬ_Ｓ２）・・・（６）
ｋ_１、ｋ_２：結合係数
Ｌ_Ｐ：一次側巻線のインダクタンス［Ｈ］
また、磁気抵抗Ｒは式（７）のように表されるので、自己インダクタンスＬは式（８）のように表される。
Ｒ＝ｌ／（μＳ）［Ω]・・・（７）
μ：コアの透磁率[Ｈ／ｍ］
Ｓ：コアの断面積［ｍ^２］
ｌ：磁気路長［ｍ］
Ｌ＝Ｎ^２／Ｒ
＝μＮ^２Ｓ／ｌ・・・（８）
Ｎ：巻数[ｔ］
式（８）より、式（５）、（６）の自己インダクタンスＬ_Ｐ、Ｌ_Ｓ１、Ｌ_Ｓ２は、それぞれ式（９）〜（１１）のように表される。
Ｌ_Ｐ＝μＮ_Ｐ ^２Ｓ／ｌ・・・（９）
Ｌ_Ｓ１＝μＮ_Ｓ１ ^２Ｓ／ｌ・・・（１０）
Ｌ_Ｓ２＝μＮ_Ｓ２ ^２Ｓ／ｌ・・・（１１）
Ｎ_Ｐ：一次側巻線の巻数[ｔ］
Ｎ_Ｓ１、Ｎ_Ｓ２：二次側巻線の巻数[ｔ］
式（５）、（６）、（９）〜（１１）を式（３）と（４）に代入すると、式（１２）、（１３）のように表される。
Ｖ_Ｓ１＝ｊωＭ_１Ｉ_Ｐ
＝ｊω（ｋ_１√（Ｌ_ＰＬ_Ｓ１））Ｉ_Ｐ
＝ｊω（ｋ_１√（（μＮ_Ｐ ^２Ｓ／ｌ）×（μＮ_Ｓ１ ^２Ｓ／ｌ）））Ｉ_Ｐ
＝ｊωｋ_１（μＮ_ＰＮ_Ｓ１Ｓ／ｌ）Ｉ_Ｐ・・・（１２）
Ｖ_Ｓ２＝ｊωＭ_２Ｉ_Ｐ
＝ｊω（ｋ_２√（Ｌ_ＰＬ_Ｓ２））Ｉ_Ｐ
＝ｊω（ｋ_２√（（μＮ_Ｐ ^２Ｓ／ｌ）×（μＮ_Ｓ２ ^２Ｓ／ｌ）））Ｉ_Ｐ
＝ｊωｋ_２（μＮ_ＰＮ_Ｓ２Ｓ／ｌ）Ｉ_Ｐ・・・（１３）
式（１２）、（１３）より、二次側巻線に発生する出力電圧の差分は、式（１４）のように表される。
Ｖ_Ｓ１―Ｖ_Ｓ２＝ｊωＩ_Ｐ×μＮ_ＰＳ（ｋ_２Ｎ_Ｓ１−ｋ_２Ｎ_Ｓ２）／ｌ・・・（１４）

特開平７−２７０１７８号公報

式（１４）において、出力電圧の差分には、一次側巻線の入力電流Ｉ_Ｐとコアの透磁率μが含まれている。ところが、一次側巻線の入力電流Ｉ_Ｐは、温度変化により巻線抵抗の値が変化するので温度依存性を持ち、さらに透磁率μは温度依存性を持つため、出力電圧の差分が温度による影響を受けることになる。したがって、上記の従来技術では、測定により得られた被測定物の位置が、一次側巻線の入力電流および温度の影響を受け、正しい位置を測定できないという課題があった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、温度特性の影響を受けずに、正しい位置の測定が可能な位置検出装置を提供することを目的としている。

本発明は、一次側巻線と２つの二次側巻線と可動鉄心を備えた差動トランスを用いた位
置検出装置において、前記２つの二次側巻線は、同じ巻線数であり、前記二次側巻線の各出力のセンター値を補正するセンター値補正手段と、前記センター値補正手段の各出力を全波整流する全波整流手段と、前記全波整流手段の各出力を平均化する平均化手段と、前記平均化手段の各出力信号に基づいて、前記一次側巻線と前記２つの二次側巻線との各結合係数の比率を演算する比率演算手段と、前記比率演算手段により得られた前記比率と前記可動鉄心の位置とが対応づけられているテーブルを用いて前記可動鉄心の位置を演算する位置算出手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明は、前記二次側巻線の各出力を、Ａ／Ｄ変換して前記センター値補正手段
に入力することを特徴とする。
また、本発明は、前記位置算出手段が演算した前記可動鉄心の位置に応じて、前記可動鉄心の位置を制御するコントロール装置を備えることを特徴とする。

本発明によれば、差動トランスの二次側巻線の出力電圧をデジタル化した後、デジタル化された二次側巻線の出力電圧の比率に基づいて位置を算出するようにしたので、温度依存性を有する透磁率および一次側巻線の入力電流の影響がなくなり、温度特性の影響を受けずに正しい位置を測定可能な位置検出装置を提供することが可能になる。

本発明の実施形態に係る位置検出装置の回路構成図である。 本発明の実施形態に係る位置検出装置への入力波形と、ＬＰＦ後の波形と、センター補正後の波形を示す波形図である。 本発明の実施形態に係る全波整流回路に入力される波形と、全波整流後の壁と、リップル除去後の波形と、平均化後の波形を示す波形図である。 本発明の実施形態に係る位置検出手の校正方法を示す図である。 従来の実施形態に係る位置検出装置の回路構成図である。

以下、図１〜４を用いて本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は係る実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内で種々の変更が可能である。

図１は、本実施形態を示す差動トランスによる位置検出装置の回路構成図である。
図１のように、差動トランス１は、可動鉄心１１、一次側巻線１２、２つの二次側巻線１３と１４を備えている。
可動鉄心１１は、コントロール装置７により移動し、一次側巻線１２により励磁され、各二次側巻線１３と１４に出力電圧を発生させる。一次側巻線１２は、巻線の片側にはバッファ回路２の出力とバッファ回路３の入力が接続され、他方の巻線は接地されている。
二次側巻線１３には、一方の巻線にはバッファ回路４の入力が接続され、他方の巻線は接地されている。二次側巻線１４には、一方の巻線にはバッファ回路５の入力が接続され、他方の巻線は接地されている。バッファ回路２の入力は、位置検出装置１０のＤ／Ａ変換回路１０２の出力が接続され、バッファ回路２の出力は、差動トランス１の一次側巻線１２に接続されている。バッファ回路３の入力は、差動トランス１の一次側巻線１２に接続され、バッファ回路３の出力は、位置検出装置１０のＡ／Ｄ変換回路１０３の入力に接続されている。バッファ回路４の入力は、差動トランス１の二次側巻線１３に接続され、バッファ回路４の出力は、位置検出装置１０のＡ／Ｄ変換回路１０６の入力に接続されている。バッファ回路５の入力は、差動トランス１の二次側巻線１４に接続され、バッファ回路５の出力は、位置検出装置１０のＡ／Ｄ変換回路１０７の入力に接続されている。

位置検出装置１０は、正弦波生成回路１０１、Ｄ／Ａ変換回路１０２、Ａ／Ｄ変換回路１０３と１０６と１０７、比較回路１０４、補正回路１０５、ＬＰＦ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）回路１０８と１０９と１１４と１１５、センター値補正回路１１０と１１１、全波整流回路１１２と１１３、平均化回路１１６と１１７、比率演算回路１１８、位置情報出力回路１１９を備えている。

正弦波生成回路１０１は、デジタル正弦波を生成し、Ｄ／Ａ変換回路１０２と比較回路１０４に出力する。また、正弦波生成回路１０１は、補正回路１０５からの波高値制御信号に基づき、生成するデジタル正弦波の波高値を調整する。

Ｄ／Ａ変換回路１０２は、正弦波生成回路１０１で生成されたデジタル正弦波が入力され、デジタル信号からアナログ信号に変換してバッファ回路２に出力する。

Ａ／Ｄ変換回路１０３は、バッファ回路３からの入力信号をアナログ信号からデジタル信号に変換して比較回路１０４に出力する。

比較回路１０４は、Ａ／Ｄ変換回路１０３からの入力信号の波高値と、正弦波生成回路１０１からの入力信号の波高値とを比較し、比較値を補正回路１０５に出力する。

補正回路１０５は、比較回路１０４からの比較値に基づき、Ａ／Ｄ変換回路１０３から比較回路１０４への入力信号の波高値と、正弦波生成回路１０１から比較回路１０４への入力信号の波高値が一致するように、正弦波生成回路１０１を制御するための波高値制御信号を生成し、正弦波生成回路１０１に出力する。

Ａ／Ｄ変換回路１０６は、バッファ回路４の出力信号をアナログ信号からデジタル信号に変換した信号Ｖｂ’をＬＰＦ回路１０８に出力する。また、Ａ／Ｄ変換回路１０７は、バッファ回路５の出力信号をデジタル信号からアナログ信号に変換した信号Ｖ_ｃ’をＬＰＦ回路１０９に出力する。

ＬＰＦ回路１０８は、Ａ／Ｄ変換回路１０６から出力された信号Ｖ_ｂ’の高周波のノイズ成分の除去を行い、ノイズ除去後の信号を、センター値補正回路１１０に出力する。また、ＬＰＦ回路１０９は、Ａ／Ｄ変換回路１０７から出力された信号Ｖ_ｃ’の高周波のノイズ成分の除去を行い、ノイズ除去後の信号を、センター値補正回路１１１に出力する。

センター値補正回路１１０は、ＬＰＦ回路１０８の出力信号のＰｅａｋ−ｔｏ−ＰｅａｋであるＶ_ｂＴ−Ｖ_ｂＢを生成する。次に、センター値補正回路１１０は、（Ｖ_ｂＴ−Ｖ_ｂＢ）／２によりセンター値Ｖ_ｂＡを生成する。また、センター値補正回路１１０は、生成されたセンター値Ｖ_ｂＡと基準電圧であるグランドＧとの差ΔＶ_ｂＡを生成し、生成された差ΔＶ_ｂＡ分をオフセットさせるセンター値補正を行う。また、センター値補正回路１１０は、センター値補正を行った出力電圧Ｖ_ｂｃを、全波整流回路１１２に出力する。

センター値補正回路１１１は、ＬＰＦ回路１０９の出力信号のＰｅａｋ−ｔｏ−ＰｅａｋであるＶ_ｃＴ−Ｖ_ｃＢを生成する。また、センター値補正回路１１１は、（Ｖ_ｃＴ−Ｖ_ｃＢ）／２によりセンター値Ｖ_ｃＡを生成する。また、センター値補正回路１１１は、生成されたセンター値Ｖ_ｃＡとグランドＧとの差ΔＶ_ｃＡを生成し、生成された差ΔＶ_ｂＡ分をオフセットさせるセンター値補正を行う。また、センター値補正回路１１１は、センター値補正を行った信号Ｖ_ｃｃを、全波整流回路１１３に出力する。

図２（ａ）と（ｂ）と（ｃ）は、ＬＰＦ回路１０８とセンター値補正回路１１０の動作を説明するための図であり、信号を便宜上、アナログ波形で示している。
図２（ａ）は、Ａ／Ｄ変換回路１０６から入力された信号Ｖ_ｂ’の波形である。信号Ｖ_ｂ’は、Ｄ／Ａ変換回路１０２によるＤ／Ａ変換誤差とＡ／Ｄ変換回路１０６のＡ／Ｄ変換誤差によるノイズ成分を有し、さらにはグランドＧに対して平均値であるセンター値がずれている。図２（ｂ）は、信号Ｖ_ｂ’を、ＬＰＦ回路１０８でノイズ除去した後の波形である。図２（ｃ）は、ＬＰＦ回路１０８でノイズ除去した後、センター値補正回路１１０でセンター値補正を行った後の信号Ｖ_ｂｃである。

全波整流回路１１２は、センター値補正回路１１０から出力された電圧Ｖ_ｂｃの全波整流を行い、全波整流を行った信号Ｖ_ｂｒをＬＰＦ回路１１４に出力する。また、全波整流回路１１３は、センター値補正回路１１１から出力された電圧Ｖ_ｃｃの全波整流を行い、全波整流を行った信号Ｖ_ｃｒをＬＰＦ回路１１５に出力する。

ＬＰＦ回路１１４は、全波整流回路１１２から出力された信号Ｖ_ｂｒのリップル成分の除去を行い、リップル除去後の信号Ｖ_ｂｒ’を、平均化回路１１６に出力する。また、ＬＰＦ回路１１５は、全波整流回路１１３から出力された信号Ｖ_ｃｒのリップル成分の除去を行い、リップル除去後の信号Ｖ_ｃｒ’を、平均化回路１１７に出力する。

平均化回路１１６は、ＬＰＦ回路１１４から出力された電圧Ｖ_ｂｒ’を、時間平均演算により平均化を行う。時間平均演算は、演算に必要な平均化回路１１６の１周期分の信号を取得し、取得した１周期分の信号の平均電圧を演算して平均化を行う。このため、最初の１周期の平均化が終了した後は、以後、先入れ先出し処理を行うため、再度新たに１周期分の信号を取り込んで平均化しなくて済む。また、平均化回路１１６は、平均化演算された出力電圧Ｖ_ｂａを比率演算回路１１８に出力する。
また、平均化回路１１７は、ＬＰＦ回路１１５から出力された電圧Ｖ_ｃｒ’を、時間平均演算により平均化を行い、平均化演算された出力電圧Ｖ_ｃａを比率演算回路１１８に出力する。

図３は、全波整流回路１１２とＬＰＦ回路１１４と平均化回路１１６の動作を説明するための図であり、信号を便宜上、アナログ波形で示している。
図３（ａ）は、全波整流回路１１２に入力される信号Ｖ_ｂｃである。図３（ｂ）は、全波整流回路１１２で全波整流を行った後の信号Ｖ_ｂｒである。図３（ｃ）は、ＬＰＦ回路１１４でリップル除去を行った後の信号Ｖ_ｂｒ’である。図３（ｄ）は、平均化回路１１６で平均化を行った後の信号Ｖ_ｂａである。

比率演算回路１１８は、平均化回路１１６と１１７から出力されたＶ_ｂａとＶ_ｃａの比率Ｖ_ｐを演算する。Ｖ_ｂａとＶ_ｃａの比率Ｖ_ｐは、式（１２）、（１３）、（１４）より、式（１８）のようになる。
Ｖ_ｂａ＝ｊωｋ_１（μＮ_ａＮ_ｂＳ／ｌ）Ｉ_ａ・・・（１６）
Ｖ_ｃａ＝ｊωｋ_２（μＮ_ａＮ_ｃＳ／ｌ）Ｉ_ａ・・・（１７）
Ｎ_ａ：一次側巻線の巻数［ｔ］
Ｎ_ｂ、Ｎ_ｃ：二次側巻線の巻数［ｔ］
Ｖ_ｐ＝Ｖ_ｂ／Ｖ_ｃ
＝ｊωｋ_１（μＮ_ａＮ_ｂＳ／ｌ）Ｉ_ａ／ｊωｋ_２（μＮ_ａＮ_ｃＳ／ｌ）Ｉ_ａ
＝ｋ_１／ｋ_２（Ｎ_ｂ／Ｎ_ｃ）・・・（１８）
式（１８）で、差動トランスの場合、二次側巻数であるＮ_ｂとＮ_ｃは同じであるため、Ｎ_ｂ＝Ｎ_ｃとなる。このため、Ｖ_ｂａとＶ_ｃａの比率Ｖ_ｐは、式（１９）のように、結合係数の比率のみで表されることになる。
Ｖ_ｐ＝ｋ_１／ｋ_２・・・（１９）
また、比率演算回路１１８は、演算されたＶ_ｂａとＶ_ｃａの比率Ｖ_ｐを位置情報出力回路１１９に出力する。

位置情報出力回路１１９は、比率演算回路１１８から出力された比率Ｖ_ｐを用いて、比率Ｖ_ｐと可動鉄心１１の位置が対応付けられたテーブルとして位置情報出力回路１１９内に記憶されている。例えば、比率Ｖ_ｐ＝１を、可動鉄心１１の位置の物理的ナル位置、すなわち０［ｍｍ］とし、比率Ｖ_ｐ＝０．９を可動鉄心１１の位置０．０５［ｍｍ］として対応つける。また、位置情報出力回路１１９は、対応つけられた位置情報をコントロール装置７に出力する。

コントロール装置７は、位置検出装置１０の位置情報出力回路１１９から出力された位置情報を受け取る。また、コントロール装置７は、差動トランス１の可動鉄心１１の位置制御を、可動鉄心１１に接続されているアクチュエータ８を制御して行う。

次に、差動トランス１、位置検出装置１０、コントロール装置７を用いた位置検出の校正方法と位置検出方法の例を、図４を用いて説明する。
利用者は、コントロール装置７から可動鉄心１１に接続されているアクチュエータ８を制御して、差動トランス１の可動鉄心１１を、位置表示部２０１（例えば目盛り）を目視で確認しながら、位置表示部２０１が０［ｍｍ］を表示する物理的ナル位置（Ｎｕｌｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ）に移動させる。Ｖ_ｂａとＶ_ｃａが同一の電気的ナル位置と、可動鉄心１１の物理的ナル位置が同一の場合、図４（ａ）と（ｂ）のように、二次側巻線の出力電圧Ｖ_ｂとＶ_ｃは同じ値のため、デジタル化され比率演算用に生成されたＶ_ｂａとＶ_ｃａの比率はＶ_ｐ＝１になり、位置情報出力回路１１９は０［ｍｍ］をコントロール装置７に出力する。

しかしながら、製造上、二次側巻線の取り付け位置等のばらつきにより、電気的ナル位置と可動鉄心１１の二次側巻線の物理的ナル位置が異なる場合もある。このような場合、校正を行う必要があり、以下に校正方法の例を説明する。
まず、利用者は、コントロール装置７から可動鉄心１１に接続されているアクチュエータ８を制御して、差動トランス１の可動鉄心１１を、位置表示部２０１を目視で確認しながら物理的ナル位置に移動させる。二次側巻線の取り付け位置等のばらつきにより、結合係数ｋ_１＝０．８１、ｋ_２＝０．９であった場合、二次側出力電圧は、図４（ｃ）のようにＶ_ｂとＶ_ｃの出力電圧は異なる値になり、Ｖ_ｂ＝０．９［Ｖ］、Ｖ_ｃ＝１．０［Ｖ］になる。このため、結合係数ｋ_１とｋ_２の比率Ｖ_ｐ＝０．９（＝０．８１／０．９）となる。位置検出装置１０の位置情報出力回路１１９は、結合係数ｋ_１とｋ_２の比率Ｖ_ｐ＝０．９に対応した位置情報０．０５［ｍｍ］をコントロール装置７に出力する。

次に、利用者はコントロール装置７を用いて、可動鉄心１１に接続されているアクチュエータ８を制御して、置検出装置１０の位置情報出力回路１１９から出力された位置情報０．０５［ｍｍ］を、０［ｍｍ］になるように可動鉄心１１の位置を調整する。

次に、利用者は、位置検出装置１０の位置情報出力回路１１９から出力された位置情報を０［ｍｍ］に調整した後、差動トランス１の位置表示部２０１が示している可動鉄心１１の位置を読み取る。図４の例では、＋０．０５［ｍｍ］の位置で、位置検出装置１０の位置情報出力回路１１９から出力された位置情報０［ｍｍ］が得られたとする。この場合、利用者は、位置検出装置１０の位置表示部２０１から読み取った＋０．０５［ｍｍ］を、可動鉄心１１の位置の校正値としてメモ等に記録する。

続けて、位置検出方法の例を説明する。
利用者は、例えば＋７［ｍｍ］の位置に可動鉄心１１を移動したい場合、校正値＋０．０５［ｍｍ］をオフセットした＋７．０５［ｍｍ］になるように補正して、位置表示部２０１を目視で確認しながら、コントロール装置７を用いて、可動鉄心１１に接続されているアクチュエータ８を制御して調整する。

さらに、例えば液体の表面に浮いた検出用フロートに可動鉄心１１が装着されている場合、可動鉄心１１の位置は液体の量に応じて変化する。このような利用方法における構成方法と位置検出方法を以下に説明する。
この場合、電気的ナル位置での校正を先に行っておく。利用者は、位置検出装置１０の位置情報出力回路１１９からの出力された位置情報が、０［ｍｍ］になるように可動鉄心１１の位置を、コントロール装置７を用いて、可動鉄心１１に接続されているアクチュエータ８を制御して調整する。調整後、差動トランス１の位置表示部２０１を目視で確認し、表示値を読み取る。例えば、位置表示部２０１が＋０．０５［ｍｍ］を示していた場合、＋０．０５［ｍｍ］を、可動鉄心１１の位置の校正値としてメモ等に記録する。次に、位置検出装置１０の位置情報出力回路１１９から出力された位置情報を、この校正値に基づき補正する。例えば、位置検出装置１０の位置情報出力回路１１９から出力された位置情報が＋７．０５［ｍｍ］の場合、校正値０．０５［ｍｍ］を減算して＋７［ｍｍ］にする補正を、コントロール装置７、もしくは、コントロール装置７の利用者が補正して利用する。

なお、本実施形態では、比較回路１０４において、Ａ／Ｄ変換回路１０３からの入力信号の波高値と正弦波生成回路１０１からの入力信号の波高値との比を、比較値として補正回路１０５に出力する例について説明したが、Ａ／Ｄ変換回路１０３からの入力信号の波高値と正弦波生成回路１０１からの入力信号の波高値との差を、比較値として補正回路１０５に出力するようにしても良い。

また、本実施形態では、センター値補正回路１１０と１１１において、センター値Ｖ_ｂＡまたはＶ_ｃＡと基準電圧であるグランドＧとの差ΔＶ_ｂＡまたはΔＶ_ｃＡを生成し、生成された差ΔＶ_ｂＡまたはΔＶ_ｃＡ分をオフセットさせるセンター値補正を行う例について説明したが、基準電圧は回路構成により、例えば中点電位である２．５［Ｖ］であっても同様の効果が得られる。

さらにまた、本実施形態では、差動トランス１の一次側巻線１２の一方を接地して信号を入力する例について説明したが、一次側巻線１２の両端に信号を入力するようにしても良い。同様に、二次側巻線１３と１４の一方を接地せず、二次側巻線の出力を例えば各々Ｄ／Ａ変換回路に入力するようにしても良い。

さらにまた、本実施形態では、位置情報出力回路１１９は、比率演算回路１１８から入力された位置情報に対応する結合係数の比率Ｖ_ｐを、比率Ｖ_ｐに対応した電圧値としてコントロール装置７に出力する例について説明したが、電流値であっても良く、さらに、比率演算回路１１８から入力された演算結果の数値をそのままデジタル信号として出力しても良い。

さらにまた、本実施形態では、差動トランス１の二次側巻線１３と１４からの信号を別々のＡ／Ｄ変換回路１０６と１０７で受ける例について説明したが、時分割処理により１つのＡ／Ｄ変換回路で、交互に二次側巻線１３と１４からの信号を受け取るようにしても良い。

さらにまた、本実施形態では、位置検出装置１０のＬＰＦ回路、センター値補正回路、全波整流回路、平均化回路について２系統ある例について説明したが、二次側巻線１３と１４からの信号を受け取るＡ／Ｄ変換回路と同様に、時分割処理により１系統の回路でも良い。

なお、実施形態の図１の機能の全て、もしくは一部の回路を、位置検出装置１０内の図示しないＣＰＵ（中央演算装置）に接続されたＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）もしくはＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ） Ｉ／Ｆを介して接続されるＵＳＢメモリー等に保存されているプログラムにより実行することも可能である。

以上、本発明では、差動トランスの二次側巻線の出力電圧をデジタル化した後、デジタル化された二次側巻線の出力比率に基づいて位置を算出するようにしたので、温度依存性を有する透磁率μおよび一次側入力電流の影響がなくなり、温度特性の影響を受けずに正しい位置を測定可能な位置検出装置が可能になる。また、本発明では、差動トランスの二次側巻線のデジタル化した出力電圧に対して、二次側巻線の出力比率を求めるためのノイズ除去等のフィルター回路および全波整流回路によるデジタル信号処理を行うようにしたので、整流素子等による温度依存性による影響がなくなり、温度特性の影響を受けずに正しい位置を測定可能な位置検出装置を実現することが可能になる。

１・・・差動トランス
１１・・・可動鉄心
１２・・・一次側巻線
１３、１４・・・二次側巻線
２、３、４、５・・・バッファ回路
７・・・コントロール装置
８・・・アクチュエータ
１０・・・位置検出装置
１０１・・・正弦波生成回路
１０２・・・Ｄ／Ａ変換回路
１０３、１０６、１０７・・・Ａ／Ｄ変換回路
１０４・・・比較回路
１０５・・・補正回路
１０８、１０９、１１４、１１５・・・ＬＰＦ回路
１１０、１１１・・・センター値補正回路
１１２、１１３・・・全波整流回路
１１６、１１７・・・平均化回路
１１８・・・比率演算回路
１１９・・・位置情報出力回路
２０１・・・位置表示部

Claims (3)

1. 一次側巻線と２つの二次側巻線と可動鉄心を備えた差動トランスを用いた位置検出装置
   において、
   前記２つの二次側巻線は、同じ巻線数であり、
   前記二次側巻線の各出力のセンター値を補正するセンター値補正手段と、
   前記センター値補正手段の各出力を全波整流する全波整流手段と、
   前記全波整流手段の各出力を平均化する平均化手段と、
   前記平均化手段の各出力信号に基づいて、前記一次側巻線と前記２つの二次側巻線との各結合係数の比率を演算する比率演算手段と、
   前記比率演算手段により得られた前記比率と前記可動鉄心の位置とが対応づけられているテーブルを用いて前記可動鉄心の位置を演算する位置算出手段と
   を備えることを特徴とする位置検出装置。
2. 前記二次側巻線の各出力を、Ａ／Ｄ変換して前記センター値補正手段に入力する
   ことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
3. 前記位置算出手段が演算した前記可動鉄心の位置に応じて、前記可動鉄心の位置を制御するコントロール装置
   を備えることを特徴とする請求項１から請求項２のいずれか１項に記載の位置検出装置。

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