JPH0245712A - Position detection device - Google Patents

Position detection device

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JPH0245712A
JPH0245712A JP63195677A JP19567788A JPH0245712A JP H0245712 A JPH0245712 A JP H0245712A JP 63195677 A JP63195677 A JP 63195677A JP 19567788 A JP19567788 A JP 19567788A JP H0245712 A JPH0245712 A JP H0245712A
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JP
Japan
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coils
rod
voltage
coil
pitch
Prior art date
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Pending
Application number
JP63195677A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kozo Kyoizumi
宏三 京和泉
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SANKYO BOEKI KK
Original Assignee
SANKYO BOEKI KK
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Filing date
Publication date
Application filed by SANKYO BOEKI KK filed Critical SANKYO BOEKI KK
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Publication of JPH0245712A publication Critical patent/JPH0245712A/en
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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

PURPOSE:To make a detection head part small in size by providing two sets of coils obtained by taking two pairs as one set so that their axial lines may be perpendicular to a magnetic substance part and a non-magnetic substance part alternately provided in a moving direction at an equal pitch and making a distance between the central parts of both sets of coils in the moving direction of an object to be detected deviate by 1/4 pitch for the integer multiple of the pitch. CONSTITUTION:The magnetic substance parts 2 and the non-magnetic substance parts 3 are alternately provided at the equal pitches P in the moving direction of a rod 1 on the peripheral surface of the rod 1. The coils 4 to 7 are closely arranged so that their axial lines may be perpendicular to the magnetic substance part 2 and the non-magnetic substance part 3 and arrayed in a line in parallel with the moving direction of the rod 1. Axis-to-axis distances between the respective pairs of coils 4 and 5, 6 and 7 are set as 1/2P and a distance (m) between the central parts of both sets of coils is deviated by 1/4P for the integer multiple of the pitch P. A sine wave voltage + or -asinomegat is inputted in both ends of the coils 4 and 5 and a cosine wave voltage + or -acosomegat is inputted in both ends of the coils 6 and 7, then output voltages V3 and V4 are fetched from the center of the respective pairs of coils.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は非接触で被検出体の位置を高精度に検出できる
位置検出装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a position detection device that can detect the position of a detected object with high precision in a non-contact manner.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、空圧または油圧シリンダ等の位置検出装置として
第4図に示されるものがある。即ち、被検出体であるロ
ッド20は磁性体で構成されており、その周面には等ピ
ッチで銅被膜などの帯状の非磁性体部21が設けられて
いる。したがって、ロッド20の周面にはその移動方向
に磁性体部22と非磁性体部21とが交互にかつ等ピッ
チで設けられることになる。検出ヘッド部23には、2
個の環状の磁気シールドコア24.25が設けられ、一
方のシールドコア24の内部には一次コイル26.27
と二次コイル28、29とがロッド20を取り巻くよう
に配設され、他方のシールドコア25の内部にも同様に
一次コイル30.31と二次コイル32.33とがロッ
ド20を取り巻くように配設されている。そして、第4
図左側のコイル群に対して右側のコイル群は、磁性体部
22又は非磁性体部21間のピッチPの整数倍nPに対
して1/4ピッチだけずれた位置に配置されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is a position detecting device such as a pneumatic or hydraulic cylinder as shown in FIG. That is, the rod 20, which is the object to be detected, is made of a magnetic material, and strip-shaped non-magnetic material portions 21, such as copper coatings, are provided on the circumferential surface of the rod 20 at equal pitches. Therefore, on the circumferential surface of the rod 20, magnetic portions 22 and non-magnetic portions 21 are provided alternately and at equal pitches in the direction of movement. The detection head section 23 has two
Annular magnetic shielding cores 24 and 25 are provided, and inside one of the shielding cores 24 there are primary coils 26 and 27.
and secondary coils 28 and 29 are arranged so as to surround the rod 20, and a primary coil 30.31 and a secondary coil 32.33 are similarly arranged inside the other shield core 25 so as to surround the rod 20. It is arranged. And the fourth
With respect to the coil group on the left side of the figure, the coil group on the right side is arranged at a position shifted by 1/4 pitch with respect to an integral multiple nP of the pitch P between the magnetic body parts 22 or the non-magnetic body parts 21.

左側の一次コイル26.27にはa cosωtの交流
電圧が入力され、右側の一次コイル30.31にはas
inωtの交流電圧が入力される。一方、左側の二次コ
イル28.29と右側の二次コイル32.33に誘起さ
れる電圧はロッド20の移動につれて1ピ、ツチ毎に変
化し、これら二次コイルどうしを差動的に接続すること
により、二次コイルの出力電圧はbsin (ωt  
 2KX/P)  となる。
An AC voltage of a cosωt is input to the left primary coil 26.27, and an as
An AC voltage of inωt is input. On the other hand, the voltage induced in the left secondary coil 28, 29 and the right secondary coil 32, 33 changes every pin as the rod 20 moves, and these secondary coils are differentially connected. By doing this, the output voltage of the secondary coil is bsin (ωt
2KX/P).

ここで、上記位置検出装置の動作原理を、第4図左側の
コイル群26〜29に着目して詳述する。
Here, the principle of operation of the above-mentioned position detection device will be explained in detail, focusing on the coil groups 26 to 29 on the left side of FIG. 4.

第5図はロッド20の変位x=0、つまり非磁性体部2
1がコイル群の中央に位置している状態であり、この状
態では二次コイル28.29には同一電圧が誘起される
ため、両コイル28.29を差動的に結線することによ
り、二次側電圧■1は0 (V)となる。
FIG. 5 shows that the displacement x of the rod 20 is 0, that is, the non-magnetic part 2
1 is located at the center of the coil group, and in this state the same voltage is induced in the secondary coils 28 and 29, so by differentially connecting both coils 28 and 29, the secondary coils 28 and 29 are The next-side voltage ■1 becomes 0 (V).

第6図はロッド20の変位x=P/4の状態であり、磁
性体部22が右側のコイル27.29の中央に位置する
ため、左側の二次コイル28の誘起電圧が最小で右側の
二次コイル29の誘起電圧が最大となる。
FIG. 6 shows a state in which the displacement of the rod 20 is x=P/4, and since the magnetic body part 22 is located in the center of the right coil 27, 29, the induced voltage in the left secondary coil 28 is minimum and the right side The induced voltage in the secondary coil 29 becomes maximum.

第7図はロッド20の変位x=P/2の状態であり、磁
性体部22がコイル群の中央に位置しているため、第5
図と同様に二次コイル28.29には同一電圧が誘起さ
れ、二次側電圧■1は0(v)となる。
FIG. 7 shows a state where the displacement of the rod 20 is x=P/2, and since the magnetic body part 22 is located at the center of the coil group, the fifth
As in the figure, the same voltage is induced in the secondary coils 28 and 29, and the secondary voltage 1 becomes 0 (v).

第8図はロッド20の変位x−3P/4の状態であり、
磁性体部22が左側のコイル26.28の中央に位置す
るため、左側の二次コイル28の誘起電圧が最大で右側
の二次コイル29の誘起電圧が最小となる。
FIG. 8 shows a state where the displacement of the rod 20 is x-3P/4,
Since the magnetic body portion 22 is located at the center of the left coils 26 and 28, the induced voltage in the left secondary coil 28 is maximum and the induced voltage in the right secondary coil 29 is minimum.

第9図は一次側電圧(acosωt)と、変位Xに応し
た二次側電圧■1とを図示したものであり、x−0では
V、=Oであり、x−P/4では二次側電圧V、は一次
側電圧と同位相となり、x=P/2ではV+−0、x=
3P/4では一次側電圧と逆位相となる。このように二
次側の誘起電圧がロッド20の移動に伴って変化し、こ
れが1ピツチ毎に繰り返される。−次側電圧がロッド2
0の変位Xに伴って第9図のように変化されて二次側に
誘起されるので、二次側電圧■1は V、 =sin(2πX/P) ・b cosωt  
 −(1)となる。
Figure 9 illustrates the primary side voltage (acosωt) and the secondary side voltage ■1 corresponding to the displacement The side voltage V, is in phase with the primary side voltage, and at x=P/2, V+-0, x=
In 3P/4, the phase is opposite to the primary side voltage. In this way, the induced voltage on the secondary side changes as the rod 20 moves, and this is repeated for each pitch. -Next side voltage is rod 2
0 is changed as shown in Figure 9 and induced on the secondary side, so the secondary side voltage ■1 is V, = sin (2πX/P) ・b cosωt
−(1).

同様に、第4図右側のコイル群30〜33の二次側電圧
■2は Vz =cos(2πx/P) ・b sinωt  
 −”(2)となる。
Similarly, the secondary voltage ■2 of the coil group 30 to 33 on the right side of Fig. 4 is Vz = cos(2πx/P) ・b sinωt
−” (2).

これら二次側電圧V、、V、を第4図のように差動型に
接続すると、正弦加法定理によりV、 −V、 = b
 sin ((11t −2tx/P)  ・=(3)
となる。
When these secondary voltages V, , V, are connected differentially as shown in Figure 4, V, −V, = b according to the sine addition theorem.
sin ((11t −2tx/P) ・=(3)
becomes.

第10図は一次コイル30.31の入力電圧a sin
ωtと二次コイルの出力電圧b sin (ωt−2π
χ/P)とを図示したものであり、出力電圧は入力電圧
に対してT(=2πx/P)だけ位相がずれた信号とし
て取り出される。そのため、この位相のずれを測定すれ
ば1ピツチの範囲内でのロッド20の直線変位Xを検出
できることになる。なお、lピッチを越えれば、ピッチ
数をカウントすることによりロッド20の直線変位をイ
ンクリメンタルに測定可能である。
Figure 10 shows the input voltage a sin of the primary coil 30.31.
ωt and the output voltage of the secondary coil b sin (ωt−2π
The output voltage is extracted as a signal whose phase is shifted by T (=2πx/P) with respect to the input voltage. Therefore, by measuring this phase shift, it is possible to detect the linear displacement X of the rod 20 within a range of one pitch. Note that if the number of pitches exceeds 1, the linear displacement of the rod 20 can be measured incrementally by counting the number of pitches.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上記従来例は、−次コイルおよび二次コイルを有する差
動トランスの原理に基づく位置検出方法であるから、コ
イルを必然的にロッド2oを取り囲む形状とせざるを得
ない。したがって、ロッドの太さが変化すれば、その度
にコイルの直径を変更しなければならない。そし、て、
被検出体がロッドのような棒状体以外の場合、例えば平
板状部材の場合には、これをコイルで取り囲むことがで
きないため、位置検出は不可能となる。つまり、従来例
では位置検出が行なえる被検出体の形状に制約があった
Since the above conventional example is a position detection method based on the principle of a differential transformer having a secondary coil and a secondary coil, the coil must necessarily be shaped to surround the rod 2o. Therefore, if the thickness of the rod changes, the diameter of the coil must be changed each time. and,
If the object to be detected is other than a bar-like object such as a rod, for example, if it is a flat member, it cannot be surrounded by a coil, making position detection impossible. In other words, in the conventional example, there are restrictions on the shape of the detected object whose position can be detected.

また、従来例では最低8個のコイルを必要とするため、
コイル数が多く、検出ヘッド部23の形状が大型化する
という問題がある。
In addition, since the conventional example requires at least 8 coils,
There is a problem that the number of coils is large and the shape of the detection head section 23 becomes large.

さらに、二次コイルを差動型に接読して出力を得ている
ので、各コイルに感度のバラツキがあった場合に感度補
正が難しく、高い検出精度が得難いという問題もある。
Furthermore, since the output is obtained by reading the secondary coils differentially, it is difficult to correct the sensitivity when there are variations in sensitivity among the coils, making it difficult to obtain high detection accuracy.

したがって、本発明の第1の目的は、被検出体の形状や
大きさが変化しても全く同一のコイルを使用できる位置
検出装置を提供することにある。
Therefore, a first object of the present invention is to provide a position detection device that can use exactly the same coil even if the shape or size of the detected object changes.

また、第2の目的は、コイル数が少なく、小型の位置検
出装置を提供することにある。
A second object is to provide a compact position detection device with a small number of coils.

さらに、第3の目的は、各コイルの感度のバラツキを容
易に補正でき、検出精度の高い位置検出装置を提供する
ことにある。
Furthermore, a third object is to provide a position detection device that can easily correct variations in sensitivity of each coil and has high detection accuracy.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

上記目的を達成するため、本発明は、移動方向に磁性体
部と非磁性体部とが交互にかつ等ピッチで設けられた被
検出体と、上記磁性体部および非磁性体部に対して軸線
が直角となるように近接配置された2個2組のコイルと
を備え、両コイル組の中央部どうしの被検出体移動方向
距離mは上記ピッチの整数倍に対して1/4ピッチずれ
ており、各組のコイルどうしは互いに直列に接続され、
各組のコイルの両端にはそれぞれ位相が90″異なる交
流信号が入力され、かつ各組のコイルの中央より出力さ
れる信号を演算増幅器にて差動的に検出することを特徴
とするものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides an object to be detected in which magnetic parts and non-magnetic parts are provided alternately and at equal pitches in the direction of movement; It is equipped with two sets of two coils arranged close together so that their axes are perpendicular to each other, and the distance m in the direction of movement of the detected object between the central parts of both coil sets is shifted by 1/4 pitch relative to an integer multiple of the above-mentioned pitch. The coils in each set are connected in series,
AC signals having a phase difference of 90'' are input to both ends of each set of coils, and the signals output from the center of each set of coils are differentially detected by an operational amplifier. be.

〔実施例] 第1図、第2図は本発明にかかる位置検出装置をロッド
1の変位検出に適用した一例を示す。
[Embodiment] FIGS. 1 and 2 show an example in which a position detection device according to the present invention is applied to detecting displacement of a rod 1. In FIG.

ロッド1の周面には、従来と同様にロッドlの移動方向
に磁性体部2と非磁性体部3とが交互にかつ等ピッチ(
P)で設けられている。また、コイル4〜7はその軸線
が磁性体部2および非磁性体部3に対して直角となるよ
うに近接配置され、かつロッド1の移動方向と平行に一
列に配列されている。これらコイルのうち、コイル4.
5が直列接続されて一方の組を構成し、コイル6.7も
直列接続されて他方の組を構成している。そして、各組
のコイル4,5および6,7の軸心間距離lはzピッチ
(+AP)に設定され、かつ両組のコイル4.5および
6,7の中央部どうしの距urnば上記ピッチPの整数
倍に対してスビッチだけずれている。即ち、 m=nPf/、P    (n:整数)となっている。
On the circumferential surface of the rod 1, magnetic parts 2 and non-magnetic parts 3 are arranged alternately and at equal pitches (
P). Further, the coils 4 to 7 are arranged close to each other so that their axes are perpendicular to the magnetic body part 2 and the nonmagnetic body part 3, and are arranged in a line parallel to the moving direction of the rod 1. Among these coils, coil 4.
5 are connected in series to form one set, and coils 6.7 are also connected in series to form the other set. The distance l between the axes of the coils 4, 5 and 6, 7 in each set is set to z pitch (+AP), and the distance urn between the center parts of the coils 4, 5 and 6, 7 in both sets is set to the above value. It deviates by Subitch with respect to an integral multiple of pitch P. That is, m=nPf/, P (n: integer).

なお、第1図、第2図の例では次式のように設定されて
いる。
In the examples shown in FIGS. 1 and 2, the settings are as shown in the following equation.

m=P+%P なお、第1図ではコイル4〜7をロッド1の移動方向と
平行に一列に整列させたものを示したが、これに限るも
のではなく、各コイル4〜7を千鳥状または螺旋状に配
列してもよい、この場合の距fiffi1mはロッドl
の移動方向距離として設定すればよい。
m=P+%P Although FIG. 1 shows the coils 4 to 7 arranged in a line parallel to the moving direction of the rod 1, the present invention is not limited to this. Or they may be arranged spirally, in which case the distance fiffi1m is the rod l
It may be set as the distance in the moving direction.

片方の組のコイル4,5の両端には余弦波状電圧(±a
 cosωt)が入力され、他方の組のコイル6.7の
両端には正弦波状電圧(±a sinωt)が入力され
、各組のコイルの中央より出力電圧V、、V4が取り出
されている。
A cosine wave voltage (±a
cos ωt) is input, a sinusoidal voltage (±a sin ωt) is input to both ends of the coils 6.7 of the other set, and output voltages V, , V4 are taken out from the center of each set of coils.

第3図は上記位置検出装置の具体的回路図を示す。図面
において、増幅回路8は2個の位相反転増幅器9.10
を含んでおり、入力端子11には余弦波状の電圧信号(
acosωt)が入力されている。
FIG. 3 shows a specific circuit diagram of the position detecting device. In the drawing, the amplifier circuit 8 includes two phase-inverting amplifiers 9.10.
The input terminal 11 receives a cosine wave voltage signal (
acosωt) is input.

位相反転増幅器9は入力信号を位相反転させてコイル4
の一端に印加するとともに、この反転信号を位相反転増
幅器lOでさらに反転させてコイル5の他端に印加して
いる。したがって、コイル4゜5の両端には零ボルトを
中心として正負に反転する余弦波状電圧(±a cos
ωt)が与えられる。
The phase inversion amplifier 9 inverts the phase of the input signal and outputs it to the coil 4.
At the same time, this inverted signal is further inverted by a phase inversion amplifier lO and applied to the other end of the coil 5. Therefore, at both ends of the coil 4.5, there is a cosine wave voltage (±a cos
ωt) is given.

また、同様に増幅回路12も2個の位相反転増幅器13
.14を含み、入力端子15には上記増幅回路8の入力
信号に対して90°位相が進んだ正弦波状の電圧信号(
a sinωt)が入力されている。そして、位相反転
増幅器13.14でそれぞれ位相を反転させた後、コイ
ル6.7の両端に位相の反転した正弦波状電圧(±a 
sinωt)を与えている。
Similarly, the amplifier circuit 12 also includes two phase inverting amplifiers 13.
.. 14, and the input terminal 15 receives a sinusoidal voltage signal (
a sin ωt) is input. Then, after inverting the phases with phase inversion amplifiers 13 and 14, a sinusoidal voltage (±a
sinωt).

なお、増幅回路8および12に入力される交流電圧信号
(acosωt、  a sinωt)は、公知のクワ
ドラチャ発振回路にて容易に発生させることができる。
Note that the AC voltage signals (a cos ωt, a sin ωt) input to the amplifier circuits 8 and 12 can be easily generated using a known quadrature oscillation circuit.

ロッドlの磁性体部2または非磁性体部3がコイル4.
5の中央にある場合には、コイル4,5のインダクタン
スが等しいため、コイル4.5の中央部から取り出され
る出力電圧V、はOvであり、ロッド1が移動して磁性
体部2または非磁性体部3がコイル4.5の中央よりず
れると、両側のコイル4,5のインダクタンスが不平衡
となり、その不平衡量に応じた電圧V、が得られる。
The magnetic part 2 or the non-magnetic part 3 of the rod l is connected to the coil 4.
5, the inductance of the coils 4 and 5 is equal, so the output voltage V taken out from the center of the coil 4.5 is Ov, and the rod 1 moves to either the magnetic part 2 or the non-magnetic part 2. When the magnetic body portion 3 is shifted from the center of the coil 4.5, the inductances of the coils 4 and 5 on both sides become unbalanced, and a voltage V corresponding to the amount of unbalance is obtained.

また、コイル6.7についても同様に、磁性体部2また
は非磁性体部3がコイル6.7の中央にある場合にはコ
イル6.7の中央部から取り出される出力電圧■4はO
vであり、磁性体部2または非磁性体部3がコイル6.
7の中央よりずれると、そのずれ量に応じた電圧■4が
得られる。
Similarly, regarding the coil 6.7, when the magnetic body part 2 or the non-magnetic body part 3 is located at the center of the coil 6.7, the output voltage 4 taken out from the center of the coil 6.7 is O
v, and the magnetic body part 2 or the non-magnetic body part 3 is the coil 6.
If it deviates from the center of 7, a voltage 4 corresponding to the amount of deviation is obtained.

本発明のようなインダクタンスの不平衡を用いた場合、
コイル両端の入力電圧がa CO3ωLの場合には出力
に得られる波形は入力電圧の積分、即ちb sinωt
となり、逆にコイル両端の入力端子がa sinωもの
場合には出力に得られる波形はbcosωtとなる。こ
れら出力波形がロッド1の移動に応じて第9図のように
変化するので、出力電圧V、、V、は次式のようになる
When using unbalanced inductance as in the present invention,
When the input voltage across the coil is a CO3ωL, the waveform obtained at the output is the integral of the input voltage, that is, b sinωt
Conversely, if the input terminals at both ends of the coil are a sin ω, the waveform obtained at the output will be b cos ωt. Since these output waveforms change as shown in FIG. 9 according to the movement of the rod 1, the output voltages V, , V, are expressed by the following equation.

Vx=cos(2+rx/P)・b+  sinωt 
  −(4)Va −5in(2πx/P) ・bz 
 cosωt  −(5)上記電圧V、、V、を差動的
に検出するために、演算増幅器16と抵抗R+ 、Rz
 、Rsが設けられている。即ち、演算増幅器16の負
人力には電圧V4が抵抗R1を経て入力されており、演
算増幅器16の出力■。□が抵抗R1を経て負帰還され
ている。また、正人力には電圧■、の抵抗Rt、Rxに
て分圧された電圧が印加されている。したがって、演算
増幅器16の出力■。□は次式のようになR1(RI 
 +R))       R3(6)式のように電圧V
、、V4にそれぞれ異なる係数を掛け、これらを互いに
減算したのは次の理由による。即ち、各コイル45およ
び67のインダクタンスには必然的にバラツキがあるの
で、(4)式および(5)式における係数b+、bz 
も同一であるとは限らない、そのため、電圧■、から電
圧■4を単に引き算しても、(3)式のような単純な三
角函数が得られないからである。上記抵抗R1Rz、R
sO値を RI(Rt  +R:l)       RIのように
調整すれば、出力■。□は次式のように単純な三角函数
となる。
Vx=cos(2+rx/P)・b+sinωt
-(4)Va -5in(2πx/P) ・bz
cosωt −(5) In order to differentially detect the voltages V, , V, an operational amplifier 16 and resistors R+, Rz
, Rs are provided. That is, the voltage V4 is inputted to the negative power of the operational amplifier 16 via the resistor R1, and the output of the operational amplifier 16 is (2). □ is negatively fed back through the resistor R1. Further, a voltage divided by the resistors Rt and Rx of voltage (2) is applied to the positive force. Therefore, the output of the operational amplifier 16 is ■. □ is R1(RI
+R)) R3 As shown in equation (6), the voltage V
, , V4 are multiplied by different coefficients and subtracted from each other for the following reason. That is, since there is inevitably variation in the inductance of each coil 45 and 67, the coefficients b+, bz in equations (4) and (5)
are not necessarily the same. Therefore, simply subtracting the voltage 4 from the voltage 2 does not yield a simple trigonometric function such as equation (3). The above resistance R1Rz, R
If the sO value is adjusted as RI (Rt + R: l) RI, the output will be ■. □ is a simple trigonometric function as shown in the following equation.

Vaut = b sin (+u+ t −2πX/
P)この出力■。□は(3)式のV、 −V、 と全く
同様な式となる。したがって、第10図と同様に、入力
電圧a sinωtに対する出力電圧■。、の位相のず
れを検出すれば、1ピツチの範囲内でのロッド1の絶対
的変位Xを検出できることになる。なお、■ピッチを越
えれば、ピッチ数をカウントすることによりロッド1の
直線変位をインクリメンタルに測定可能であることは勿
論である。
Vout = b sin (+u+ t −2πX/
P) This output■. □ is exactly the same as V, -V, in equation (3). Therefore, similarly to FIG. 10, the output voltage ■ with respect to the input voltage a sin ωt. , it is possible to detect the absolute displacement X of the rod 1 within the range of one pitch. It is of course possible to measure the linear displacement of the rod 1 incrementally by counting the number of pitches beyond the pitch (2).

なお、上記実施例では演算増幅器16で電圧■。Incidentally, in the above embodiment, the operational amplifier 16 has a voltage of ■.

と■4の差を求めたが、これら電圧の和を求めても同様
であり、2πx/Pだけ位相が進むか遅れるかの違いに
過ぎない。和の場合の出力■。、は次のようになる。
Although the difference between and (4) is obtained, the same is true even if the sum of these voltages is obtained, and the only difference is whether the phase advances or lags by 2πx/P. Output for sum ■. , becomes as follows.

V。1It=b sin (ωt+ 2πx/P)また
、本発明では丸棒状ロッドの直線変位を検出する場合に
限らず、角棒状または平板状の被検出体の直線変位や、
円板状の被検出体の回転変位も同様に検出することがで
きる。
V. 1It=b sin (ωt+ 2πx/P) In addition, the present invention is not limited to detecting the linear displacement of a round rod, but also detects the linear displacement of a rectangular or flat object to be detected,
Rotational displacement of a disk-shaped object to be detected can also be detected in the same way.

〔発明の効果) 以上の説明で明らかなように、本発明によれば、コイル
のインダクタンス変化を差動的に検出するものであるか
ら、被検出体に対してコイルを外方より近接させるのみ
でよく、従来のようにコイルで被検出体を取り囲む必要
がない。したがって、被検出体の形状や大きさが変化し
ても全く同一のコイルを使用でき、製作コストを大幅に
削減できる。また、被検出体の移動方向も直線運動に限
らず回転運動にも適用でき、通用範囲が格段に広くなる
[Effects of the Invention] As is clear from the above description, according to the present invention, changes in coil inductance are detected differentially, so it is only necessary to bring the coil closer to the object to be detected from the outside. There is no need to surround the object to be detected with a coil as in the conventional method. Therefore, even if the shape or size of the object to be detected changes, the same coil can be used, and manufacturing costs can be significantly reduced. Furthermore, the moving direction of the object to be detected is not limited to linear motion, but can also be applied to rotational motion, which greatly expands the range of application.

また、本発明で使用されるコイル数は4個で済むので、
コイル数が少なく、経済的であるとともに、検出ヘッド
部を小型化することができる。
In addition, since the number of coils used in the present invention is only four,
The number of coils is small, which is economical, and the detection head can be made smaller.

さらに、各コイルの感度にバラツキがあっても、これを
演算増幅器のゲイン調整によって容易に補正できるため
、極めて精度のよい位置検出が可能となる。
Furthermore, even if there is variation in the sensitivity of each coil, this can be easily corrected by adjusting the gain of the operational amplifier, so extremely accurate position detection is possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明にかかる位置検出装置をロッドの変位検
出に使用した例の斜視図、第2図は第1図の■−■線断
面図、第3図はその回路図、第4図は従来例の構造図、
第5図〜第8図はその動作を示す拡大断面図、第9図は
一次側電圧と二次側電圧の波形図、第10は入力電圧と
出力電圧の波形図である。 1・・・ロッド(被検出体)、 2・・・磁性体部、 3・・・ 非磁性体部、 4〜7・・・コイル、16・・・演算増幅器。
Fig. 1 is a perspective view of an example in which the position detection device according to the present invention is used to detect displacement of a rod, Fig. 2 is a sectional view taken along the line ■-■ in Fig. 1, Fig. 3 is its circuit diagram, and Fig. 4 is the structural diagram of the conventional example,
5 to 8 are enlarged sectional views showing the operation, FIG. 9 is a waveform diagram of the primary side voltage and secondary side voltage, and FIG. 10 is a waveform diagram of the input voltage and output voltage. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Rod (detected object), 2... Magnetic material part, 3... Non-magnetic material part, 4-7... Coil, 16... Operational amplifier.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)移動方向に磁性体部と非磁性体部とが交互にかつ
等ピッチで設けられた被検出体と、上記磁性体部および
非磁性体部に対して軸線が直角となるように近接配置さ
れた2個2組のコイルとを備え、両コイル組の中央部ど
うしの被検出体移動方向距離mは上記ピッチの整数倍に
対して1/4ピッチずれており、各組のコイルどうしは
互いに直列に接続され、各組のコイルの両端にはそれぞ
れ位相が90゜異なる交流信号が入力され、かつ各組の
コイルの中央より出力される信号を演算増幅器にて差動
的に検出することを特徴とする位置検出装置。
(1) A detected object in which magnetic parts and non-magnetic parts are provided alternately and at equal pitches in the direction of movement, and the object is placed close to the magnetic part and non-magnetic part so that the axis is perpendicular to the magnetic part and the non-magnetic part. The distance m in the moving direction of the object to be detected between the central parts of both coil sets is shifted by 1/4 pitch relative to an integral multiple of the above-mentioned pitch, and the coils of each set are are connected in series with each other, AC signals with a phase difference of 90° are input to both ends of each set of coils, and the signals output from the center of each set of coils are differentially detected by an operational amplifier. A position detection device characterized by:
JP63195677A 1988-08-05 1988-08-05 Position detection device Pending JPH0245712A (en)

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