JPH02129553A - 回転計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、マイクロ波を用いた回転計に関するものであ
る。

〈従来の技術〉 回転数を検出するセンサとして、光の反射や透過を利用
するフォトインタラプタやロータリエンコーダなどがあ
る。これらは出力が回転数に応じた電気パルスであるた
め、マイクロコンピュータとの接続性も良く、広く利用
されている。これらのセンサは、測定対象となる回転体
の回転軸に連動して回転する反射板に照射した光の反射
量を検出したり、あるいは対向した発光素子と受光素子
の形成する光路が遮断されることを検出することによっ
て、回転数を検出するものである。そのため、発光素子
に電源を供給したり、受光素子の信号を伝送するための
線路を必要とする。

〈発明が解決しようとする問題点〉 測定対象が煩繁に移動したり、近くに高圧電線が配線さ
れているような場所では、電源を供給したり、信号を伝
送する線路の敷設が困難である。

また雰囲気中に粉塵が漂っていたり、油類にさらされる
ような場所では光学系の信頼性維持が大変である。この
ような悪環境下では、光を用いるセンサには使用しにく
い欠点があった。

本発明はこのような点に鑑みて創案されたもので、電源
を必要とせず、また信号伝送用の線路も必要としない、
高信頼の回転計を提供することを目的としている。

く問題点を解決するための手段〉 本発明は上記の問題点を解決するために、周波数ｆの参
照波を放射する手段と、検出装置からの反射波を受信す
る手段を備えた受信装置と、該参照波を受信し、検出せ
んとする回転体の回転数に応じた変調を施した後、反射
波として再び放射する機能を備えた検出装置とから成る
回転計としたものである。

く作用〉 この様な構成とすることで、特別な電源を必要とせずま
た信号伝送用の線路も必要としなくとも回転数に関する
情報を得ることができるものである。

〈実施例〉 以下、本発明に係る回転計の実施例につき説明を行なう
。

第１図は本発明に係る回転計のブロック図である。第１
図において、１は検出装置、２は受信装置、８は回転板
である。検出装置１は、アンテナ１２と伝送線路１３お
よび終端素子１４から成る第ｉの回路と、共振素子１５
から成る第２の回路とで構成される。また、受信装置２
は、受信器２１とアンテナ２２で構成される。１６は結
合点、２３は参照波、１１は反射波である。

さて、検出装置ｌにおいて、第１の回路と第２の回路の
うちいずれか一方は、検出せんとする回転体の回転軸に
連動して回転する例えば第１図の回転板３に取付けられ
、他方の回転は軸受等の回転しない側に固定される。第
１図においては、共振素子Ｉ５から成る第２の回路が回
転する側、第１の回路が固定される側にそれぞれ配置さ
れているが、逆の配置でも良い。これら２つの回路は、
回転板３が回転して互いに接近したとき共振素子１５と
伝送線路１３が電磁気的に結合できる距離になり、回転
板３の中心をはさんで反対側に共振素子１５が離れたと
きは電磁気的に結合しない距離となるよう回転板３の周
辺部に設置される。従って共振素子１５は回転板３が一
回転する度毎に伝送線路１３と結合点１６で電磁気的に
結合することになる。ここで、共振素子１５の共振周波
数は、参照波２３の周波数と同じ周波数が選ばれる。

また、第１図では共振素子１５の数は１個であるが、複
数個を配置しても良い。

そこで、受信装置より例えば無変調の参照波２３が検出
装置１に対して放射されると、参照波２３は、検出装置
１のアンテナ１２で受信されて伝送線路＋３に導かれる
。この参照波２３は、伝送線路１３を伝播し、共振素子
１５と伝送線路１３が電磁気的に結合しているときは、
伝送線路１３の結合点１６で反射され、アンテナ１２よ
り再び放射されて反射波１１となる。一方、共振素子１
５と伝送線路１３が電磁気的な結合状態にないときは伝
送線路１３を伝播してきた参照波２３は、そのまま伝播
し、終端素子１４に吸収される。従って、この場合は反
射波は生じない。以上のことかられかるように、反射波
２３は回転板３の回転数に等しい数だけ発生する。従っ
て、この反射波を受信装置２で受信し、その数をカウン
トすれば、回転体の回転数を検出することが可能となる
。

第２図に本発明の検出装置の具体例を示す。第２図にお
いて、１８はプリント基板、１９は終端素子１４の一方
の端子を接地するために設けられたスルーホールである
。他の名称は第１図の各番号に付された名称と各々同じ
である。アンテナ１２や伝送線路１３、あるいはスルー
ホール１９はプリント基板１８上にエツチング加工によ
り形成されたものである。このように形成されたアンテ
ナ１２はマイクロストリップアンテナ、あるいはパッチ
アンテナなどと呼ばれている。また、伝送線路１３はマ
イクロストリップラインと呼ばれ、ある特性インピーダ
ンスを有する。伝送線路＋３の一端は、チップ抵抗器等
の終端素子で終端され、その抵抗値は、伝送線路１３の
特性インピーダンスと整合する値が選ばれる。また、他
端にはアンテナ１２が接続され、そのインピーダンスも
伝送線路１３に整合するよう定められる。３は測定せん
とする回転体に連動して回転する回転板で、その周辺部
の一箇所に共振素子１５が固定されており、回転板３が
一回転する度毎に、結合点＋６で伝・送線路１３と電磁
気的に結合される。共振素子１５は誘電体発振器等で用
いられる。高誘電率の誘電体共振器が利用できる。第２
図ではこれが円柱型であるが角柱型でも良い。共振素子
１５の共振モードは、種々あるが、マイクロストリップ
伝送線路と結合し易く、かつ他の共振モードとの分離度
を大きくできることから、ＴＥＱＩδモードが適してい
る。

第３図は結合点１６を通る面で切断した断面図を示した
ものである。１７は共振素子１５を回転板３から離すた
めの支持台で、共振時のＱが低下するのを防ぐために用
いられるもので、なくても良い。共振モードがＴＥＱＩ
δモードのとき、共振素子１５は伝送線路と磁界により
結合し、共振すると高インピーダンスになるため、伝送
線路１３を伝播中の波のうち共振素子１５の共振周波数
に等しいかあるいは非常に近い周波数の波は反射され、
それ以外の波は終端素子１４に吸収され熱になる。従っ
て、共振素子１５の共振周波数に等しい周波数の参照波
２３がアンテナ１２から入射されると、回転板３の回転
数に等しい数の反射波１１がアンテナ１２から放射され
ることがわかる。以上のことかられかるように検出装置
は電源を全く必要としない構成であることがわかる。

さて、第４図は受信装置の実施例を示すブロック図であ
る。２２はアンテナ、２１１は発振器、２１２は方向性
結合器あるいは分岐器等から成る電力分配素子、２１３
はサーキュレータ、２１４はミキサ、２１５は信号処理
回路、２＋６は表示回路である。発振器２＋１で発生さ
れた高周波電力は、電力分配素子２１２によって参照波
になる電力と、局部発振電力としてミキサ２１４に注入
される電力に分けられる。参照波は、サーキュレータ２
１３を通ってアンテナ２２に供給され、空間に放射され
る。検出装置１より放射された反射波１１は、アンテナ
２２で受信され、サーキュレータ２１３を通ってミキサ
２１４に導かれる。ミキサ２＋４では、局部発振電力と
混合される。いわゆるホモダイン検波が行なわれ、信号
処理回路で増幅、Ｐ波、波型整形等の処理が施され、反
射波の数に等しいパルスが出力される。表示回路ではこ
のパルスの単位時間当りの個数が計数され、回転数とし
て表示される。

このような方法で回転数が検出できるが、共振素子は１
個でなく第５図に示した様に、複数個であっても良い。

第５図において、３は回転板、Ｉ　５ａ　。

＋５ｂ、＋５ｃ、１５ｄは共振素子である。このように
共振素子を複数にすると、低い回転数を精度良く検出す
ることができる。第６図は共振素子としてプリント基板
上に形成したリング共振器を用いた例である。共振周波
数はリングの線路長で決まる。

リング共振器も、前述の誘電体共振器と同様、１個では
なく複数個配置しても良い。さらに、検出装置全体は、
樹脂ケースに収納されることで対環境性が良くなる。も
ともと、電波を用いる方式であるため樹脂ケース内に厳
重に密封されても、あるいはケースにゴミ等が付着して
もさらには油や塗料が付着しても、電波は透過するので
悪影響に強い方式であるといえる。

〈発明の効果〉 以上述べてきたように、本発明によれば極めて簡易な構
成で電源を必要としない検出装置と、合理的な構成の受
信装置によって、コードレスで耐環境性の強い回転数計
を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は検出
装置の具体例の構成説明図、第３図はその断面図、第４
図は受信装置のブロック図、第５図と第６図は共振素子
の他の設置例を示す構成図である。 図中　１：検出装置　　　　２：受信装置３：回転板　
　　　１１：反射波、 １２：アンテナ　　　１Ｂ＝伝送線路 １４：終端素子　　　１５：共振素子 １６：結合点　　　　２１：受信器 ２２、アンテナ　　　２３：参照波 代理人　弁理士　杉　山　毅　至（他１名）１！３図 第４図 第１！１ｍ １２図 １！５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、周波数ｆの参照波を放射する手段と、検出装置から
   の反射波を受信する手段を備えた受信装置と、該参照波
   を受信し、検出せんとする回転体の回転数に応じた変調
   を施した後、反射波として再び放射する機能を備えた検
   出装置とから成ることを特徴とする回転計。 ２、検出装置は、一方の端子にはアンテナが、また他方
   の端子には終端素子がそれぞれ接続された１本の伝送線
   路から成る第１の回路と、共振周波数がｆまたはその近
   傍である１個または複数個の共振素子から成る第２の回
   路と、回転体に連動して回転する回転板を備え、第１の
   回路は軸受等の回転しない場所に、また第２の回路は該
   回転板上にそれぞれ配置され、前記共振素子と前記伝送
   線路が回転板の回転の度毎に接近して電磁気的に結合さ
   れる位置に固定され、前記受信装置より放射された参照
   波は、検出装置第１の回路のアンテナで受信されて伝送
   線路を伝播し、前記共振素子が前記伝送線路と電磁気的
   に結合しうる位置にないときは、前記終端素子に吸収さ
   れるが、該共振素子が該伝送線路と電磁気的に結合しう
   る位置にあるときは、該伝送線路上で反射され、反射波
   として再びアンテナより放射されて前記受信装置に受信
   され、反射波の数を計数することで回転数が検出される
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の回転計。 ３、検出装置の第１の回路は前記回転板上に、また第２
   の回路は軸受等の回転しない場所に配置されることを特
   徴とする特許請求の範囲第２項記載の回転計。