JP6823483B2 - 変位検出器 - Google Patents
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Description
送信信号出力部が出力する送信信号を、検出ヘッドに設けられた送信電極からスケールに設けられた結合電極を介して、前記検出ヘッドに設けられた受信電極で受信し、受信信号に基づいて前記検出ヘッドと前記スケールとの間の変位量を検出する静電容量式の変位検出器であって、
前記送信信号出力部より出力される前記送信信号から位相が調整された信号を生成する位相調整部と、
前記位相調整部で位相が調整された信号の振幅を調整してクロストーク補正信号を生成する振幅調整部と、
前記クロストーク補正信号と前記受信信号とを合成した信号をサンプリングして復調する復調部と、を有するものである。
前記位相調整部は、予め設定された条件に基づいて前記送信信号の電圧を容量分圧により調整して合成することで、前記受信信号に含まれるクロストークに対して逆位相となる信号を生成し、
前記振幅調整部は、予め設定された条件に基づいて、前記位相調整部で生成された信号の振幅を前記クロストークの振幅に一致させることで、前記クロストーク補正信号を生成する、ことが望ましい。
前記位相調整部は、一端が前記振幅調整部の入力と接続される複数の第1のコンデンサを備え、
複数の第1のコンデンサのうちで、他端に前記送信信号が入力されるものの数は、第1の制御信号により制御されることが望ましい。
前記複数の第1のコンデンサは、互いに容量値が異なる、ことが望ましい。
前記振幅調整部は、複数の第2のコンデンサを有し、
前記複数の第2のコンデンサのうちで、前記復調部と前記振幅調整部との間に接続されるものの個数が変更可能に構成される、ことが望ましい。
前記位相調整部と前記複数の第2のコンデンサとの間、又は、前記復調部と前記複数の第2のコンデンサとの間に挿入され、第2の制御信号によって開閉される複数の第1のスイッチを有し、
前記複数の第1のスイッチのうちで閉じられるものの数は、前記第2の制御信号によって制御される、ことが望ましい。
前記復調部は、サンプリング信号に応じて前記受信信号と前記クロストーク補正信号とを合成した信号で充電された信号検出コンデンサの電圧をサンプリングし、ディスチャージ信号に応じて前記信号検出コンデンサに充電された電荷を放電する、ことが望ましい。
前記第2のコンデンサの前記復調部側のそれぞれの端部とグランドとの間に接続される複数の第2のスイッチを有し、
前記複数の第2のスイッチが前記ディスチャージ信号に応じて一斉に開放され、又は、前記第2のスイッチのうちで閉じられるものの数が前記第2の制御信号に基づいて変更可能に構成される、ことが望ましい。
一方の入力に前記第2の制御信号が入力され、他方の入力に前記サンプリング信号が入力され、出力信号によって前記第1のスイッチの開閉が制御される、複数の第2のAND回路と、
一方の入力に前記ディスチャージ信号が入力され、他方の入力に前記第2の制御信号の反転信号が入力され、出力信号によって前記複数の第1のスイッチのそれぞれの開閉が制御される、複数のOR回路と、を有する、ことが望ましい。
前記振幅調整部は、
一端が前記位相調整部の出力と接続され、第3の制御信号によって開閉される複数の第2のスイッチと、
一端が前記複数の第3のスイッチのそれぞれの他端と接続され、他端がグランドと接続される複数の第3のコンデンサと、を有し、
前記複数の第3のスイッチのうちで閉じられるものの数が前記第3の制御信号により制御される、ことが望ましい。
実施の形態1にかかる変位検出器100について説明する。図1に、実施の形態1にかかる変位検出器100の構成を模式的に示す。変位検出器100は、スケール1、検出ヘッド2、信号処理部3、送信信号出力部4を有する。スケール1と検出ヘッド2とは、変位の測定方向に相対的に移動可能に構成される。以下では、測定方向をX方向として説明する。スケール1及び検出ヘッド2は、X方向と、X方向に垂直な方向と、に平行なX−Y平面を主面とし、かつ、スケール1と検出ヘッド2とは、X方向及びY方向に垂直なZ方向に離隔して配置される。
V2=C5/(C5+C6+CS1)×V1
その後、サンプリング信号SMPがHIGHからLOWに遷移してスイッチS10が閉じる(図9のタイミングT5)ことで、ノードN1の電圧値V2がサンプリングされ、サンプリング結果を示す信号OUTとして出力される。
次いで、実施の形態2にかかる変位検出器について説明する。本実施の形態にかかる変位検出器は、実施の形態1にかかる変位検出器100と比較して、信号処理部の振幅調整用可変容量部の構成が異なる。以下、実施の形態2にかかる振幅調整用可変容量部39について説明する。
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、位相調整用可変容量部31〜34は同様の構成を有するものとして説明したが、位相調整用可変容量部31〜34の全部又は一部は、互いに異なる構成を有していてもよい。
1A 板状部材
2 検出ヘッド
2A 板状部材
3 信号処理部
4 送信信号出力部
31〜34 位相調整用可変容量部
35、39 振幅調整用可変容量部
36 復調回路
37 サンプリング回路
38 回路
41〜44、51〜54 AND回路
61〜64 OR回路
71〜74 インバータ
100 変位検出器
AMP 増幅器
CC 結合容量
CS1、C1〜C6、C11〜C14、CT1〜CT4 コンデンサ
CATT 減衰用コンデンサ
CON1〜CON4、CON11〜CON14、CTL1〜CTL4 制御信号
COR クロストーク補正信号
CTK クロストーク
DIS ディスチャージ信号
DM 復調信号
EC 結合電極
EE アース電極
ER 受信電極
ET1〜ET4 送信電極
RS 受信信号
S1〜S14 スイッチ
SMP サンプリング信号
TA〜TD 送信信号
Claims (10)
- 送信信号出力部が出力する送信信号を、検出ヘッドに設けられた送信電極からスケールに設けられた結合電極を介して、前記検出ヘッドに設けられた受信電極で受信し、受信信号に基づいて前記検出ヘッドと前記スケールとの間の変位量を検出する静電容量式の変位検出器であって、
前記送信信号出力部より出力される前記送信信号から位相が調整された信号を生成する位相調整部と、
前記位相調整部で位相が調整された信号の振幅を調整してクロストーク補正信号を生成する振幅調整部と、
前記クロストーク補正信号と前記受信信号とを合成した信号をサンプリングして復調する復調部と、を備える、
変位検出器。 - 前記位相調整部は、予め設定された条件に基づいて前記送信信号の電圧を容量分圧により調整して合成することで、前記受信信号に含まれるクロストークに対して逆位相となる信号を生成し、
前記振幅調整部は、予め設定された条件に基づいて、前記位相調整部で生成された信号の振幅を前記クロストークの振幅に一致させることで、前記クロストーク補正信号を生成する、
請求項1に記載に記載の変位検出器。 - 前記位相調整部は、一端が前記振幅調整部の入力と接続される複数の第1のコンデンサを備え、
複数の第1のコンデンサのうちで、他端に前記送信信号が入力されるものの数は、第1の制御信号により制御される、
請求項1又は2に記載の変位検出器。 - 前記複数の第1のコンデンサは、互いに容量値が異なる、
請求項3に記載の変位検出器。 - 前記振幅調整部は、複数の第2のコンデンサを備え、
前記複数の第2のコンデンサのうちで、前記復調部と前記振幅調整部との間に接続されるものの数が変更可能に構成される、
請求項1乃至4のいずれか一項に記載の変位検出器。 - 前記位相調整部と前記複数の第2のコンデンサとの間、又は、前記復調部と前記複数の第2のコンデンサとの間に挿入され、第2の制御信号によって開閉される複数の第1のスイッチを備え、
前記複数の第1のスイッチのうちで閉じられるものの数は、前記第2の制御信号によって制御される、
請求項5に記載の変位検出器。 - 前記復調部は、サンプリング信号に応じて前記受信信号と前記クロストーク補正信号とを合成した信号で充電された信号検出コンデンサの電圧をサンプリングし、ディスチャージ信号に応じて前記信号検出コンデンサに充電された電荷を放電する、
請求項6に記載の変位検出器。 - 前記複数の第2のコンデンサの前記復調部側のそれぞれの端部とグランドとの間に接続される複数の第2のスイッチを備え、
前記第2のスイッチが前記ディスチャージ信号に応じて一斉に開放され、又は、前記第2のスイッチのうちで閉じられるものの数が前記第2の制御信号に基づいて変更可能に構成される、
請求項7に記載の変位検出器。 - 一方の入力に前記第2の制御信号が入力され、他方の入力に前記サンプリング信号が入力され、出力信号によって前記複数の第1のスイッチのそれぞれの開閉が制御される、複数の第2のAND回路と、
一方の入力に前記ディスチャージ信号が入力され、他方の入力に前記第2の制御信号の反転信号が入力され、出力信号によって前記第2のスイッチの開閉が制御される、複数のOR回路と、を備える、
請求項8に記載の変位検出器。 - 前記振幅調整部は、
一端が前記位相調整部の出力と接続され、第3の制御信号によって開閉される複数の第2のスイッチと、
一端が前記複数の第3のスイッチのそれぞれの他端と接続され、他端がグランドと接続される複数の第3のコンデンサと、を備え、
前記複数の第3のスイッチのうちで閉じられるものの数が前記第3の制御信号により制御される、
請求項1乃至4のいずれか一項に記載の変位検出器。
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