JP6120210B2 - 位置検出装置 - Google Patents
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Description
fosc〜=1/2π√{L・(C1・C2)/C1+C2}}
と定義されるので、インダクタンスL及び容量C1、C2の定数を、所望の高周波数帯域(ゲインが急峻に変化する強いピーク特性Qの近傍)に共振周波数foscを設定すればよい。図4は、発振特性の一例を示しており、共振周波数foscの近傍でゲインが急峻に変化する強いピーク特性Qが存在する。例えば、容量C1、C2の定数及びコイル4の定常時(例えば変位0)のインダクタンスLを該所望の共振周波数foscを得る値に設定し、検出対象変位の全範囲にわたるコイル4のインダクタンスLの変化に対応して共振周波数fosc振幅が変化する帯域がピーク特性Qの近傍に対応する部分となるように設計すれば、急峻なピーク特性Qに対応する帯域を利用して、発振出力信号の振幅がインダクタンスLの変化に応答した検出信号を得ることができる。
A(θ)=P0+Psinθ (コイル41)
B(θ)=P0+Pcosθ (コイル42)
C(θ)=P0−Psinθ (コイル43)
D(θ)=P0−Pcosθ (コイル44)
ここで、P0はインダクタンス変化の振れの中点、Pは振れの振幅であり、Pは1とみなして省略しても説明上不都合はないので、以下の説明ではこれを省略することにする。
DV1=P0+Pf(x)
DV2=P0−Pf(x)
と略記できる。ここで、P0は初期値、Pはxに依存しない係数であり、Pは1とみなして省略しても説明上不都合はないので、以下の説明ではこれを省略することにする。
A´(θ)=P0+Psinθ (コイル41´)
B´(θ)=P0+Pcosθ (コイル42´)
C´(θ)=P0−Psinθ (コイル43´)
D´(θ)=P0−Pcosθ (コイル44´)
+sinOUT=A(θ)/[A(θ)+C(θ)]
〜=+sinθsinωt
−sinOUT=C´(θ)/[C´(θ)+A´(θ)]
〜=−sinθsinωt
+cosOUT=B(θ)/[B(θ)+D(θ)]
〜=+cosθsinωt
−cosOUT=D´(θ)/[D´(θ)+B´(θ)]
〜=−cosθsinωt
Claims (15)
- 少なくとも1つのコイルを含むコイル部と、
検出対象位置に応じて前記コイル部に対する相対的位置が変化するターゲット部であって、該相対的位置に応じて前記コイル部に含まれるコイルのインダクタンスを変化させるように構成された磁気応答部材からなるものと、
前記コイル部に含まれるコイルとコンデンサによって構成された自励発振回路であって、該自励発振回路は、前記コイル部に含まれるコイルを自励発振のためのインダクタンス要素として組み込んでいるものと、
前記自励発振回路の発振出力信号の振幅レベルを抽出し、前記検出対象の位置データとして出力する出力回路と
を備え、
前記コイル部は、少なくとも1対のコイルを含み、該1対のコイルにおける各コイルは所定の間隔で離隔されて配置されており、
前記ターゲット部は、該1対のコイルにおける各コイルのインダクタンス変化が互いに逆特性を示すように構成してなり、
前記自励発振回路は、該1対のコイルを構成する2つのコイルを直列接続し、その接続点から該自励発振回路の前記発振出力信号を出力することからなる位置検出装置。 - 前記自励発振回路の発振周波数は、1MHz前後あるいはそれ以上である、請求項1の位置検出装置。
- 前記出力回路は、前記自励発振回路の発振出力信号を整流する整流回路を含む、請求項1又は2の位置検出装置。
- 前記出力回路は、前記整流回路の出力直流信号のレベルをオフセット調整すると共に、そのゲインを調整する回路を更に含む、請求項3の位置検出装置。
- 前記コイルは、プリント基板上に渦巻き状に形成されたフラットコイルからなる、請求項1乃至4のいずれかの位置検出装置。
- フラットコイルは多層状に重ねて配列された複数フラットコイル部分を直列接続したものからなる、請求項5の位置検出装置。
- 前記コイル部は、複数のコイル対を含み、
前記自励発振回路は、前記複数のコイル対の各対毎に該1対のコイルを構成する2つのコイルをそれぞれ直列接続し、かつ、これらの直列回路を並列接続してなり、かつ、各対毎のコイル接続点から該自励発振回路の発振出力信号をそれぞれ個別に出力し、
前記出力回路は、前記自励発振回路から出力される複数の前記発振出力信号の振幅レベルをそれぞれ抽出し、前記検出対象の位置を示す複数の位置データとして出力する、請求項1乃至6のいずれかの位置検出装置。 - 少なくとも1つのコイルを含むコイル部と、
検出対象位置に応じて前記コイル部に対する相対的位置が変化するターゲット部であって、該相対的位置に応じて前記コイル部に含まれるコイルのインダクタンスを変化させるように構成された磁気応答部材からなるものと、
前記コイル部に含まれるコイルとコンデンサによって構成された自励発振回路であって、該自励発振回路は、前記コイル部に含まれるコイルを自励発振のためのインダクタンス要素として組み込んでいるものと、
前記自励発振回路の発振出力信号の振幅レベルを抽出し、前記検出対象の位置データとして出力する出力回路と
を備え、
前記自励発振回路は、自励発振のための前記インダクタンス要素を分圧回路により構成し、該分圧回路内に前記コイルが組み込まれ、該分圧回路の分圧点から該自励発振回路の前記発振出力信号を出力し、
前記コイル部は、複数のコイルを含み、各コイルは所定の間隔で離隔されて配置されており、
前記自励発振回路は、複数の前記分圧回路を並列接続して前記自励発振のための前記インダクタンス要素を構成し、各分圧回路内に前記各コイルが組み込まれ、該各分圧回路の分圧点から複数の前記発振出力信号を出力する、位置検出装置。 - 複数のコイル対を含むコイル部と、
検出対象位置に依存して前記コイル部に対する相対的位置が変化するターゲット部であって、該相対的位置に応じて前記コイル部に含まれる各コイルのインダクタンスを変化させるように構成された磁気応答部材からなるものと、
前記コイル部に含まれるコイルとコンデンサによって構成された自励発振回路であって、該自励発振回路は、前記複数のコイル対の各対毎に該コイル対を構成する2つのコイルをそれぞれ直列接続して複数の直列回路を形成し、かつ、これらの直列回路を並列接続してなるものを自励発振のためのインダクタンス要素として組み込んでなり、かつ、各コイル対毎のコイル接続点から取り出した複数の発振出力信号を、特性の異なる複数の位置検出信号として出力するように構成されたものと、
を備える位置検出装置。 - 前記複数の直列回路の各々は、そこで直列接続されている2つのコイルが互いに逆特性のインダクタンス変化を示すように構成されている、請求項9の位置検出装置。
- 前記複数の直列回路のうち第1の直列回路のコイル接続点から取り出した第1の発振出力信号と、前記複数の直列回路のうち第2の直列回路のコイル接続点から取り出した第2の発振出力信号とが、検出対象位置に対して互いに逆特性を示すように構成されている、請求項10の位置検出装置。
- 前記複数の発振出力信号は、それぞれ、検出対象位置θに対して、+sinθsinωt、−sinθsinωt、+cosθsinωt、及び−cosθsinωtの特性を持つ4つの発振出力信号を含み、ここで、ωは自励発振の角周波数である、請求項9乃至11のいずれかの位置検出装置。
- 前記検出対象は回転方向に変位し、回転位置検出装置として構成された請求項1乃至12のいずれかの位置検出装置。
- 前記検出対象は直線方向に変位し、直線位置検出装置として構成された請求項1乃至12のいずれかの位置検出装置。
- 前記検出対象は円弧状に変位し、傾き検出装置として構成された請求項1乃至12のいずれかの位置検出装置。
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