JPH0313802A - Method for judging position of iron core of solenoid - Google Patents
Method for judging position of iron core of solenoidInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、双安定型のソレノイドの鉄芯位置判別方法に
関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a method for determining the iron core position of a bistable solenoid.
(従来の技術及び解決すべき課題)
ソレノイドは、応答性が速く、構成が簡単、且つ小型化
が可能である等の利点があり、多くの機器にアクチエエ
ータとして使用されている。ソレノイドには、1個のコ
イルと復帰スプリングとを有し、コイルを付勢したとき
に電磁力によりスプリングのばね力に抗して鉄芯を吸引
して移動させ、消勢したときにスプリングのばね力によ
り鉄芯を元の位置に戻すタイプの単安定型のソレノイド
と、−組のコイルと1個の永久磁石とを有し、永久磁石
の磁気力により鉄芯の一端をケーシングの何れか一端に
吸着保持し、鉄芯を何れか他端に移動させるときにはコ
イルを付勢し、永久磁石と協働して前記他端に移動させ
た後当該コイルを消勢させ、再び永久磁石の磁気力によ
り当該他端に鉄芯を吸着保持するタイプの双安定型のソ
レノイドとがある。(Prior Art and Problems to be Solved) Solenoids have advantages such as quick response, simple configuration, and miniaturization, and are used as actuators in many devices. The solenoid has one coil and a return spring, and when the coil is energized, the iron core is attracted and moved by electromagnetic force against the spring force, and when it is deenergized, the spring is released. It has a monostable solenoid that returns the iron core to its original position using a spring force, a set of coils, and one permanent magnet, and the magnetic force of the permanent magnet allows one end of the iron core to be moved to either side of the casing. The iron core is held by suction at one end, and when the iron core is moved to the other end, the coil is energized, and after moving to the other end in cooperation with the permanent magnet, the coil is deenergized, and the magnetism of the permanent magnet is again turned off. There is a type of bistable solenoid that attracts and holds an iron core at the other end using force.
自動制御装置等において双安定型のソレノイドを使用し
た場合には、当該ソレノイドの鉄芯が何れの位置にある
かを判別することが必要である。When a bistable solenoid is used in an automatic control device or the like, it is necessary to determine in which position the iron core of the solenoid is located.
従来、このような双安定型のソレノイドの鉄芯の位置を
判別する方法としては例えば、鉄芯の両端にレーザを投
光し、その反射光を検出して鉄芯の端部の有無即ち、当
該鉄芯の位置を検出するレーザ位置センサが使用されて
いる。Conventionally, as a method for determining the position of the iron core of such a bistable solenoid, for example, a laser is emitted onto both ends of the iron core, and the reflected light is detected to determine the presence or absence of the ends of the iron core, i.e., A laser position sensor is used to detect the position of the iron core.
ところが、かかるレーザ位置センサは非常に高価である
ばかりでなく、小型化が困難であり、小型の自動機器に
使用する場合特にスペース的に困難であるという問題が
ある。However, such a laser position sensor is not only very expensive, but also difficult to miniaturize, and especially when used in small automatic equipment, there is a problem in that space is difficult.
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、特別な位置
センサを使用することなく鉄芯の位置を簡単に判別する
ことが可能なソレノイドの鉄芯位置判別方法を提供する
ことを目的とする。The present invention has been made in view of the above-mentioned points, and an object of the present invention is to provide a method for determining the position of the iron core of a solenoid, which allows the position of the iron core to be easily determined without using a special position sensor. do.
(課題を解決するための手段)
上記目的を達成するために本発明によれば、磁性部材に
より形成されたケーシングと、該ケーシングの軸心に移
動可能に配置された鉄芯と、ケーシングの略中央に配置
され鉄芯の何れか一端を当該ケーシングに吸着保持する
永久磁石と、永久磁石の両側に配置、且つ直列に接続さ
れ両端が夫々励磁電源に接続されて付勢時に前記永久磁
石と協働して鉄芯を駆動させる一組のコイルとを備えた
ソレノイドの、前記各コイルの励磁電源との接続端に夫
々コンデンサを介して交流励磁電源を接続し、これらの
コイルとコンデンサとの各接続点間の電位差を検出して
その差に応じた極性の電圧信号を得、当該電圧信号によ
り鉄芯の位置を判別するものである。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention includes a casing formed of a magnetic member, an iron core movably disposed on the axis of the casing, and an abbreviation of the casing. A permanent magnet is placed in the center and attracts and holds one end of the iron core to the casing, and a permanent magnet is placed on both sides of the permanent magnet and is connected in series with both ends connected to an excitation power source to cooperate with the permanent magnet when energized. An AC excitation power source is connected to the connection end of each of the coils to the excitation power source via a capacitor, respectively, of a solenoid equipped with a set of coils that act to drive the iron core. The electric potential difference between the connection points is detected, a voltage signal with a polarity corresponding to the difference is obtained, and the position of the iron core is determined based on the voltage signal.
(作用)
コイルの消勢時には永久磁石の磁気力により鉄芯は、一
端面がケーシングの一端面に吸着され、他端面が当該ケ
ーシングの他端面がら空隙を存して離隔している。この
状態において、鉄芯のケーシングに吸着されている一側
半分の磁気抵抗は他側半分の磁気抵抗よりも小さく、当
該−側にあるコイル内の透磁率は他側にあるコイルの透
磁率よりも大きい、コイルのインダクタンスの大きさは
、当該コイル内の透磁率に比例し、従って、鉄芯の一側
にあるコイルのインダクタンスは、他側にあるコイルの
インダクタンスよりも大きい、この結果、交流励磁電源
による前記−側のコイルのコンデンサとの接続点におけ
る電圧(分圧)は、前記他側のコイルのコンデンサとの
接続点における電圧よりも高くなる。そこで、これらの
電圧の差を検出してその大小に応じた極性の電圧信号を
得ることにより、前記鉄芯の位置を判別する。(Function) When the coil is deenergized, one end surface of the iron core is attracted to one end surface of the casing by the magnetic force of the permanent magnet, and the other end surface is separated from the other end surface of the casing with a gap. In this state, the magnetic resistance of one half of the iron core that is attracted to the casing is smaller than the magnetic resistance of the other half, and the magnetic permeability in the coil on the negative side is higher than the magnetic permeability of the coil on the other side. is also large, the magnitude of the inductance of a coil is proportional to the magnetic permeability within the coil, and therefore the inductance of the coil on one side of the iron core is greater than the inductance of the coil on the other side, resulting in an alternating current The voltage (divided voltage) at the connection point between the negative side coil and the capacitor due to the excitation power source is higher than the voltage at the connection point between the other side coil and the capacitor. Therefore, the position of the iron core is determined by detecting the difference between these voltages and obtaining a voltage signal with a polarity corresponding to the magnitude thereof.
(実施例) 以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。(Example) An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
第1図は本発明を適用した双安定型のソレノイドを示し
、ソレノイド1は、磁性部材により形成されヨークを兼
用したケーシング2と、当該ケーシング2内の略中央に
配設された永久磁石3と、この永久磁石3の左、右両側
に軸方向に沿って配置された一組のコイル4.5と、こ
れらの永久磁石3、各コイル4.5の軸心を遊嵌し、軸
方向に移動可能な鉄芯6とにより構成されている。FIG. 1 shows a bistable solenoid to which the present invention is applied, and the solenoid 1 includes a casing 2 formed of a magnetic member and also serving as a yoke, and a permanent magnet 3 disposed approximately in the center of the casing 2. , a set of coils 4.5 are arranged along the axial direction on both the left and right sides of this permanent magnet 3, and the axes of these permanent magnets 3 and each coil 4.5 are loosely fitted, and axially It is composed of a movable iron core 6.
永久磁石3は、外面と内面とが夫々磁極とされ、一方の
磁極はケーシング2の内面に当接されて磁気的に接続さ
れ、他方の磁極は鉄芯6と僅かな間隙で対向している。The permanent magnet 3 has an outer surface and an inner surface each having a magnetic pole, one magnetic pole is in contact with the inner surface of the casing 2 and is magnetically connected, and the other magnetic pole is opposed to the iron core 6 with a slight gap. .
鉄芯6は、説明の便宜上中央から左側を6a。For convenience of explanation, the iron core 6 is 6a on the left side from the center.
右側を6bとする。そして、鉄芯6は、左側6aの端面
6a’又は右側6bの端面6b’が、ケーシング2の対
向する端面2a又は2bの何れか一方に選択的に当接可
能とされており、左側の端面6a’がケーシング2の端
面2aに当接しているときには右側の端面6b’ はケ
ーシング2の端面2bから所定距離dだけ離隔し、反対
に、右側の端面6b’がケーシング2の端面2bに当接
しているときには左側の端面6a゛はケーシング2の端
面2aから所定距Mdだけ離隔している。また、この鉄
芯6の端面6a’、6b’の何れか一端面又は両端面の
軸芯位置にはステンレス部材等の非磁性部材により形成
されたロッド(図示せず)が固着され、図示しない自動
機器に連結可能とさ九ている。Let the right side be 6b. The iron core 6 is configured such that an end surface 6a' on the left side 6a or an end surface 6b' on the right side 6b can selectively abut against either the opposing end surface 2a or 2b of the casing 2, and the end surface on the left side When 6a' is in contact with the end surface 2a of the casing 2, the right end surface 6b' is separated from the end surface 2b of the casing 2 by a predetermined distance d; The left end surface 6a'' is spaced apart from the end surface 2a of the casing 2 by a predetermined distance Md. Further, a rod (not shown) formed of a non-magnetic member such as a stainless steel member is fixed to the axis position of one or both end faces 6a' and 6b' of the iron core 6. It can be connected to automatic equipment.
第2図はソレノイドlの駆動回路10及び鉄芯位置判別
回路11を示し、駆動回路10は4個のトランジスタT
ri〜Tr4を備えている。トランジスタTriとTr
3は、各エミッタを電源子Bに、各ベースを制御回路(
図示せず)に、各コレクタをトランジスタTr2とTr
4の各コレクタに接続されている。トランジスタTr2
とT「4の各エミッタは接地され、各ベースは前記制御
回路に接続されている。また、これらのトランジスタT
ri〜Tr4のエミッタとコレクタとの間にはダイオー
ドD1〜D4が接続されている。FIG. 2 shows a drive circuit 10 and an iron core position determination circuit 11 for the solenoid L, and the drive circuit 10 includes four transistors T.
It is equipped with ri to Tr4. Transistors Tri and Tr
3 connects each emitter to power supply B and each base to the control circuit (
(not shown), each collector is connected to a transistor Tr2 and a transistor Tr2.
4 collectors. Transistor Tr2
and T'4, each emitter of which is grounded, and each base of which is connected to the control circuit.
Diodes D1 to D4 are connected between the emitters and collectors of ri to Tr4.
ソレノイド1のコイル4と5は直列に接続され、コイル
4の一端はトランジスタTriのコレクタとトランジス
タTr2のコレクタとの接続点aに、コイル5の一端は
トランジスタTr3のコレクタとトランジスタTr4の
コレクタとの接続点すに接続され、各他端は互いに接続
されて抵抗Rを介して接地されている。これらのコイル
4.5は電気的特性が同一に形成されている。Coils 4 and 5 of the solenoid 1 are connected in series, one end of the coil 4 is connected to the connection point a between the collector of the transistor Tri and the collector of the transistor Tr2, and one end of the coil 5 is connected to the connection point a between the collector of the transistor Tr3 and the collector of the transistor Tr4. The other ends are connected to each other and grounded via a resistor R. These coils 4.5 are formed to have the same electrical characteristics.
位置判別回路11の交流励磁電源回路(発振回路)12
の出力端子はコンデンサCI、C2を介して前記接続点
a、b及び移相回路13に接続されている。この交流励
磁電源回路12は、300Hz程度の低周波の交流電圧
■8を出力する。また、コンデンサC1、C2は同一の
静電容量を有している。この励磁電源回路12の出力電
圧■xは移相口ll513を介してコンパレータI4に
加えられる。コンパレータ14は、入力せる電圧VXに
基づいてサンプリングパルスPを形成する。AC excitation power supply circuit (oscillation circuit) 12 of the position discrimination circuit 11
The output terminal of is connected to the connection points a, b and the phase shift circuit 13 via capacitors CI and C2. This AC excitation power supply circuit 12 outputs an AC voltage (8) with a low frequency of about 300 Hz. Further, the capacitors C1 and C2 have the same capacitance. The output voltage x of the excitation power supply circuit 12 is applied to the comparator I4 via the phase shift port ll513. The comparator 14 forms a sampling pulse P based on the input voltage VX.
コンデンサC1のコイル4との接続点Aは差動増幅回路
15の十入力端子に、コンデンサC2のコイル5との接
続点Bは差動増幅回路15の一入力端子に接続されてい
る。差動増幅回路15は、接続点A、Bの電位VA、V
、を入力し、両者の差に応じた位相及び大きさの電圧信
号VCを出力してサンプルホールド回路16に加える。A connection point A between the capacitor C1 and the coil 4 is connected to an input terminal of the differential amplifier circuit 15, and a connection point B between the capacitor C2 and the coil 5 is connected to one input terminal of the differential amplifier circuit 15. The differential amplifier circuit 15 has potentials VA and V at connection points A and B.
, and a voltage signal VC having a phase and magnitude corresponding to the difference between the two is output and applied to the sample and hold circuit 16.
このサンプルホールド回路16の出力は、ローパスフィ
ルタ17を介して平滑され直流電圧■oとしてコンパレ
ータ18に加えられる。The output of this sample-and-hold circuit 16 is smoothed through a low-pass filter 17 and applied to a comparator 18 as a DC voltage (2o).
以下に作用を説明する。The action will be explained below.
第1図に示すようにソレノイド1の鉄芯6の端面6a’
はケーシング2の端面2aに吸着され、端面6b’
は端面2bから離隔しており、永久磁石3による直流磁
束Φ、、Φ2は点線で示すように流れているものとする
。この状態において、鉄芯6の左側6aの磁気抵抗R1
は、右側6bの磁気抵抗R2よりも小さい(R1<R,
)、また、駆動回路lOの各トランジスタTri−Tr
4はオフとなっており、コイル4.5は共に消勢されて
いる。As shown in FIG. 1, the end face 6a' of the iron core 6 of the solenoid 1
is attracted to the end surface 2a of the casing 2, and the end surface 6b'
are spaced apart from the end surface 2b, and the DC magnetic flux Φ, , Φ2 due to the permanent magnet 3 is assumed to be flowing as shown by the dotted line. In this state, the magnetic resistance R1 on the left side 6a of the iron core 6
is smaller than the magnetic resistance R2 on the right side 6b (R1<R,
), and each transistor Tri-Tr of the drive circuit lO
4 is off and coils 4.5 are both deenergized.
一方、交流励磁電源回路12の出力電圧vxはコンデン
サCI、C2を介してコイル4.5に印加されており、
接続点A、Bの電圧VA 、Vsは電圧■8のコンデン
サC1とコイル4、コンデンサC2とコイル5との分圧
であり、コイル4.5のインダクタンスをZLI、ZL
I、コンデンサCI、C2の各インピーダンスをZcと
すると、次式で表される。On the other hand, the output voltage vx of the AC excitation power supply circuit 12 is applied to the coil 4.5 via the capacitors CI and C2.
The voltages VA and Vs at connection points A and B are the voltage divisions between capacitor C1 and coil 4 of voltage ■8, and capacitor C2 and coil 5, and the inductance of coil 4.5 is ZLI, ZL.
When each impedance of I, capacitor CI, and C2 is Zc, it is expressed by the following formula.
VA−Vx (ZLl+R) / (ZC+ZL、+
R)・・・(1)
Vm −VW (ZL*+R)/ (Zc +Z
L!+R)・・・(2)
コイル4.5のインダクタンスZ L I % Z L
*は、これらのコイル4.5内の透磁率μ、μ°の大
きさに比例する。前述したように左側のコイル4内の鉄
芯6aの磁気抵抗R8は、右側のコイル5内の鉄芯6b
の磁気抵抗Rtよりも小さく、鉄芯6の左側6aの透磁
率μは、右側6bの透磁率μよりも大きく (μ〉μ゛
)なっている、この結果、コイル4のインダクタンスZ
LIは、コイル5のインダクタンスZL1よりも大きく
(ZLl>ztt)、接続点A、B(7)電圧Va
、Vmは、上式(1)、(2)ニより、V4 >Vm
(第3図(b)、(C))となる、差動増幅器15は
入力電圧vAと■6との差(VA−■、)に応じた信号
VC(第3図(d))を出力する。VA-Vx (ZLl+R) / (ZC+ZL, +
R)...(1) Vm -VW (ZL*+R)/ (Zc +Z
L! +R)...(2) Inductance of coil 4.5 Z L I % Z L
* is proportional to the magnitude of the magnetic permeability μ, μ° within these coils 4.5. As mentioned above, the magnetic resistance R8 of the iron core 6a in the left coil 4 is the same as that of the iron core 6b in the right coil 5.
The magnetic permeability μ of the left side 6a of the iron core 6 is larger than the magnetic permeability μ of the right side 6b (μ〉μ゛).As a result, the inductance Z of the coil 4
LI is larger than the inductance ZL1 of the coil 5 (ZLl>ztt), and the voltage Va at connection points A and B (7)
, Vm is from the above formulas (1) and (2) D, V4 > Vm
(Fig. 3 (b), (C)), the differential amplifier 15 outputs a signal VC (Fig. 3 (d)) according to the difference (VA-■,) between the input voltage vA and ■6. do.
尚、コンデンサCI、C2はコイル4.5と協働して励
磁電圧v菖を分圧する外、直流分をカットする作用もあ
る。Incidentally, the capacitors CI and C2 cooperate with the coil 4.5 to divide the excitation voltage V and also have the function of cutting the DC component.
移相回路13は、励磁電源回路12の出力電圧V、の位
相を差動増幅回路15の出力電圧VCの位相とできるだ
け同相となるように調整して出力する、コンパレータ1
4は、移相回路13から人力される電圧V、と、当該電
圧vxの略ピーク値よりも僅かに小さい値に設定された
閾値vNとを比較し、V、>V、の開信号を出力してサ
ンプリングパルスP(第3図(a))を形成する。この
サンプリングパルスPは、電圧v8の周期と同期し、そ
のタイミングは、移相回路13により差動増幅回路15
の出力VC(第3図(ハ))の略ピーク値近傍に設定さ
れる。The phase shift circuit 13 is a comparator 1 that adjusts the phase of the output voltage V of the excitation power supply circuit 12 to be as close to the phase of the output voltage VC of the differential amplifier circuit 15 as possible, and outputs the adjusted phase.
4 compares the voltage V manually inputted from the phase shift circuit 13 with a threshold value vN set to a value slightly smaller than the approximate peak value of the voltage vx, and outputs an open signal of V,>V. Then, a sampling pulse P (FIG. 3(a)) is formed. This sampling pulse P is synchronized with the period of the voltage v8, and its timing is controlled by the differential amplifier circuit 15 by the phase shift circuit 13.
The output voltage is set approximately near the peak value of the output VC (FIG. 3(c)).
サンプリングホールド回路16は、コンパレータ14か
ら入力されるサンプリングパルスPにより差動増幅回路
15から入力する電圧vcのピーク値+VCPをホール
ドして出力する。この正の出力電圧+VCPはローパス
フィルタ17を経て平滑され、直流電圧+Vl (第
3図(e))として出力される。コンパレータ18は、
この電圧+■。を入力して各闇値(+V、□、+ V、
lsm )と比較して+■lll1〈+v、く+v、1
.8のときにはソレノイド1の鉄芯6が第1図に示す左
側の位置にあると判別する。The sampling hold circuit 16 holds and outputs the peak value +VCP of the voltage vc input from the differential amplifier circuit 15 using the sampling pulse P input from the comparator 14. This positive output voltage +VCP is smoothed through a low-pass filter 17 and output as a DC voltage +Vl (FIG. 3(e)). The comparator 18 is
This voltage +■. Enter each darkness value (+V, □, +V,
lsm) compared to +■llll1〈+v,ku+v,1
.. 8, it is determined that the iron core 6 of the solenoid 1 is in the left position as shown in FIG.
次に、ソレノイド1の鉄芯6を第1図に示す左側から右
側に切り替える場合には、駆動回路10(第2図)のト
ランジスタTr3とTr2とをオンにする。この結果、
電源十BからトランジスタTr3→コイル5→コイル4
→トランジスタTr2→アースの経路及びコイル5→抵
抗R→アースの経路で励磁電流が流れ、コイル5と4と
が付勢される。そして、抵抗Rはコイル4と並列に接続
される。Next, when switching the iron core 6 of the solenoid 1 from the left side to the right side as shown in FIG. 1, transistors Tr3 and Tr2 of the drive circuit 10 (FIG. 2) are turned on. As a result,
From power supply 1B to transistor Tr3 → coil 5 → coil 4
Excitation current flows through the path of →transistor Tr2 →ground and the path of coil 5 →resistance R →ground, and coils 5 and 4 are energized. The resistor R is connected in parallel with the coil 4.
この励磁電流により右側のコイル5に発生する磁束Φ目
は、鉄芯6の右側6bを流れる直流磁束Φ、と同じ方向
となり、直流磁束Φ、に加えられる。この結果、鉄芯6
の右側6bに流れる磁束が多(なり、これに伴い磁束密
度が大きくなり、図中右方向への吸引力が太き(なる、
一方、左側のコイル4に発生する磁束Φ11の方向は鉄
芯6の左側6aを流れる直流磁束Φ1と反対方向となり
、当該直流磁束Φ、を打ち消すように作用する。この時
、コイル4による磁束Φ11の大きさが直流磁束Φ1の
大きさと略同じとなるように抵抗Rの値を!Ji!ff
して当該コイル4の励磁電流を調節しである。この結果
、鉄芯6の左側6aの磁束が略Oに近くなり、これに伴
い磁束密度が略0となり、鉄芯6の吸引力も略0になる
。この結果、鉄芯6は、力の不平衡により当該位置から
急速に右方向に移動し、端面6a’がケーシング2の端
面2aから離れ、端面6b’がケーシング2の端面2b
に吸着される。The magnetic flux Φ generated in the right side coil 5 by this excitation current is in the same direction as the DC magnetic flux Φ flowing on the right side 6b of the iron core 6, and is added to the DC magnetic flux Φ. As a result, iron core 6
More magnetic flux flows to the right side 6b of the figure, and the magnetic flux density increases accordingly, and the attractive force toward the right in the figure becomes thicker.
On the other hand, the direction of the magnetic flux Φ11 generated in the left coil 4 is opposite to the DC magnetic flux Φ1 flowing through the left side 6a of the iron core 6, and acts to cancel the DC magnetic flux Φ. At this time, the value of the resistance R should be set so that the magnitude of the magnetic flux Φ11 caused by the coil 4 is approximately the same as the magnitude of the DC magnetic flux Φ1! Ji! ff
Then, the excitation current of the coil 4 is adjusted. As a result, the magnetic flux on the left side 6a of the iron core 6 becomes approximately O, and accordingly, the magnetic flux density becomes approximately 0, and the attractive force of the iron core 6 also becomes approximately 0. As a result, the iron core 6 rapidly moves rightward from the position due to the unbalanced force, the end surface 6a' separates from the end surface 2a of the casing 2, and the end surface 6b' moves away from the end surface 2b of the casing 2.
is adsorbed to.
駆動回路10のトランジスタTr2とTr3は鉄芯6の
端面6b′がケーシング2の端面2bに吸着された後直
ちにオフとなり、コイル4.5が消勢される。従って、
ケーシング2内の磁束は、永久磁石3による直流磁束Φ
8、Φ□のみとなり、且つ鉄芯6の右側6bの磁気抵抗
R8が左側6aの磁気抵抗R,よりも小さく(RオくR
1)なり、右側6bの磁束密度が、左側6aの磁束密度
よりも大きくなる。この結果、鉄芯6の端面6b’がケ
ーシング2の端面2bに吸着保持される。The transistors Tr2 and Tr3 of the drive circuit 10 are turned off immediately after the end surface 6b' of the iron core 6 is attracted to the end surface 2b of the casing 2, and the coil 4.5 is deenergized. Therefore,
The magnetic flux inside the casing 2 is the DC magnetic flux Φ caused by the permanent magnet 3.
8, only Φ□, and the magnetic resistance R8 on the right side 6b of the iron core 6 is smaller than the magnetic resistance R on the left side 6a (R
1), the magnetic flux density on the right side 6b becomes larger than the magnetic flux density on the left side 6a. As a result, the end surface 6b' of the iron core 6 is attracted and held on the end surface 2b of the casing 2.
このようにして鉄芯6が左側の位置から右側の位置に切
り替えられた状態においては、前述したように左側6a
の磁気抵抗R1は右側6bの磁気抵抗R8よりも太きく
(R1>Rx )、コイル4内の透磁率μはコイル5
内の透磁率μ゛よりも小さく(μくμ゛)なる、この結
果、コイル5のインダクタンスZLIは、コイル4のイ
ンダクタンスZLIよりも太きく (Zti>ZL+)
なる、従って、接続点Bの電圧v1は、接続点Aの電圧
vAよりも高< (V、>VA)fする(第4図(b)
、(C))1動増輻器15はこれらの入力電圧vAと■
、との差(VA Vl)に応じた電圧VC(第3図(
山)を出力する。このとき電圧■。の位相は鉄芯6の移
動前の状jEl(第3図(ロ))に対して180°ずれ
ており、サンプリングパルスPの発生のタイミング時に
負の最小値−VCPとなる。When the iron core 6 is switched from the left side position to the right side position in this way, the left side 6a
The magnetic resistance R1 of the right side 6b is thicker than the magnetic resistance R8 of the right side 6b (R1>Rx), and the magnetic permeability μ in the coil 4 is
As a result, the inductance ZLI of coil 5 is larger than the inductance ZLI of coil 4 (Zti>ZL+).
Therefore, the voltage v1 at the connection point B is higher than the voltage vA at the connection point A < (V, > VA) (Fig. 4(b)).
, (C)) The single dynamic amplifier 15 has these input voltages vA and ■
, the voltage VC (Figure 3 (
mountain) is output. At this time, the voltage ■. The phase of is shifted by 180 degrees with respect to the state jEl of the iron core 6 before movement (FIG. 3 (b)), and becomes a negative minimum value -VCP at the timing of generation of the sampling pulse P.
サンプリングホールド回路16は、コンパレータ14か
ら入力されるサンプリングパルスPにより差動増幅回路
15から入力する電圧vcの負のピーク値−Verをホ
ールドして出力する。この出力電圧−VCPはローパス
フィルタ17を経て平滑され、直流電圧−vn (第
4図(e))として出力される、コンパレータ18は、
この電圧−voを入力して各閾値(−Vや□、VHst
)と比較し、−■。、<−V、<−V。1のときにはソ
レノイドlの鉄芯6が第1図に示す左側の位置から右側
の位置に切り替えられたことを判別する。The sampling hold circuit 16 holds and outputs the negative peak value -Ver of the voltage vc input from the differential amplifier circuit 15 using the sampling pulse P input from the comparator 14. This output voltage -VCP is smoothed through a low-pass filter 17 and output as a DC voltage -vn (FIG. 4(e)).
Input this voltage -vo and set each threshold value (-V, □, VHst
), −■. , <-V, <-V. 1, it is determined that the iron core 6 of the solenoid 1 has been switched from the left position to the right position as shown in FIG.
また、ソレノイド1の鉄芯6を前記右側位置から元の左
側位置に切り替える場合には、駆動回路10(第2図)
のトランジスタTriとTr4とをオンにしてコイル4
.5に励磁電流を流す、この時左側のコイル4の発生す
る磁束Φ4.は永久磁石3による直流磁束Φ1と同じ方
向となり、これに伴い鉄芯6の左側6aの磁束密度が太
き(なり、吸引力が非常に大きくなる。一方、右側のコ
イル5の発生する磁束Φム、は永久磁石3による直流磁
束Φ、と反対方向となり、これに伴い鉄芯6の右側6b
の磁束密度が非常に小さくなり、吸引力は略Oになる。In addition, when switching the iron core 6 of the solenoid 1 from the right-hand position to the original left-hand position, the drive circuit 10 (FIG. 2)
transistors Tri and Tr4 are turned on, and the coil 4 is turned on.
.. 5, the magnetic flux Φ4.5 generated by the left coil 4. is in the same direction as the DC magnetic flux Φ1 generated by the permanent magnet 3, and as a result, the magnetic flux density on the left side 6a of the iron core 6 becomes thicker (and the attractive force becomes very large).On the other hand, the magnetic flux Φ generated by the right side coil 5 is in the opposite direction to the DC magnetic flux Φ due to the permanent magnet 3, and accordingly, the right side 6b of the iron core 6
The magnetic flux density becomes very small, and the attractive force becomes approximately O.
この結果、鉄芯6はコイル4側に吸引されて左方に急速
に移動する。駆動回路10はこの後直ちにトランジスタ
TriとTr4とをオフにして、コイル4.5を消勢す
る。そして、鉄芯6は永久磁石3により端面6a“をケ
ーシング2の端面2aに吸着保持される。As a result, the iron core 6 is attracted to the coil 4 side and rapidly moves to the left. The drive circuit 10 then immediately turns off the transistors Tri and Tr4 and deenergizes the coil 4.5. The iron core 6 is held by the permanent magnet 3 with its end surface 6a'' attracted to the end surface 2a of the casing 2.
そして、前述したように接続点Aの電圧vAが接続点B
の電圧V□よりも高< (VA>Vs )なり、コンパ
レータ18には直流電圧+vllが入力される。コンパ
レータ18は、前述と同様に入力電圧+vIlと閾値(
+ V++at 、+ Vx*z )とを比較して+■
関□<+v、<+VHsmのときには、鉄芯6が前記右
側の位置から左側の位置に切り替えられたことを判別す
る。Then, as mentioned above, the voltage vA at the connection point A becomes the voltage vA at the connection point B.
is higher than the voltage V□<(VA>Vs), and the DC voltage +vll is input to the comparator 18. The comparator 18, as described above, inputs the input voltage +vIl and the threshold value (
+V++at, +Vx*z) and +■
When the function □<+v, <+VHsm, it is determined that the iron core 6 has been switched from the right-hand position to the left-hand position.
また、コイル4.5の何れか一方のコイル例えば、コイ
ル4が断線した場合には、接続点Aの電圧vAは略励磁
電圧vxとなり、接続点Bの電圧■、よりも大幅に高<
(Va >>Vs )なり、これに伴い差動増幅器1
5の出力電圧が異常に太き(なる、この結果、コンパレ
ータ18の入力電圧+V、°が通常の入力電圧+V、に
比して高くなり(第3図(e))、コイル5が断線した
場合にはコンパレータ18への入力電圧−■、゛が通常
の入力電圧−■、に比して小さくなる(第4図(e))
。In addition, if one of the coils 4.5, for example, the coil 4, is disconnected, the voltage vA at the connection point A becomes approximately the excitation voltage vx, which is significantly higher than the voltage at the connection point B.
(Va >> Vs), and as a result, the differential amplifier 1
As a result, the input voltage +V of the comparator 18 became higher than the normal input voltage +V (Fig. 3(e)), and the coil 5 was disconnected. In this case, the input voltage to the comparator 18 -■, ゛ becomes smaller than the normal input voltage -■ (Fig. 4(e))
.
従って、コンパレータ18は入力電圧+■o゛又は−y
、+ と閾値+V++az又は=v08と比較すること
により、コイル4又はコイル5の断線を判別することが
できる。即ち、コンパレータ18は、入力電圧が+■。Therefore, the comparator 18 input voltage +■o゛ or -y
, + with the threshold value +V++az or =v08, it is possible to determine whether the coil 4 or the coil 5 is disconnected. That is, the input voltage of the comparator 18 is +■.
’ > + V Hetのときにはコイル4が断線、
Ve ’ < Vlllllのときにはコイル5が断
線したと判別する。'> + V When Het, coil 4 is disconnected,
When Ve'<Vllllll, it is determined that the coil 5 is disconnected.
また、両方のコイル4.5が共に断線した場合には接続
点A、、Bの各電圧■1、■、が共に略励磁電圧v8と
なり、差動増幅回路15の出力V。Furthermore, when both coils 4.5 are disconnected, the voltages (1, 2) at the connection points A, , and B both become approximately the excitation voltage v8, and the output V of the differential amplifier circuit 15.
が略Oとなる。この結果、コンパレータ18の入力電圧
±v、、は、閾値+vMs+ と−VMBI との間に
入り、+VMIl >±Vms>−VHst となる、
これにより、コンパレータ18は、コイル4.5が共に
断線していることを判別する。is approximately O. As a result, the input voltage ±v of the comparator 18 falls between the threshold value +vMs+ and -VMBI, and +VMIl>±Vms>-VHst.
Thereby, the comparator 18 determines that both coils 4 and 5 are disconnected.
(発明の効果)
以上説明したように本発明によれば、磁性部材により形
成されたケーシングと、該ケーシングの軸心に移動可能
に配置された鉄芯と、ケーシングの略中央に配置され鉄
芯の何れか一端を当該ケーシングに吸着保持する永久磁
石と、永久磁石の両側に配置、且つ直列に接続され両端
が夫々励磁電源に接続されて付勢時に前記永久磁石と協
働して鉄芯を駆動させる一組のコイルとを備えたソレノ
イドの、前記各コイルの励磁電源との接続端に夫々コン
デンサを介して交流励磁電源を接続し、これらのコイル
とコンデンサとの各接続点間の電位差を検出してその差
に応じた極性の電圧信号を得、当該電圧信号により鉄芯
の位置を判別することにより、特別な位置センサ等を使
用することなく簡単にソレノイドの鉄芯の位置を判別す
ることが可能となり、ソレノイドの小型化が図られ、更
に使用機器等の制約された狭いスペースへの配置も可能
となるという効果がある。(Effects of the Invention) As explained above, according to the present invention, there is provided a casing formed of a magnetic member, an iron core movably disposed on the axis of the casing, and an iron core disposed approximately in the center of the casing. A permanent magnet that attracts and holds one end of the casing to the casing, and a permanent magnet arranged on both sides of the permanent magnet and connected in series, with both ends connected to an excitation power source, respectively, and cooperates with the permanent magnet when energized to excite the iron core. An AC excitation power source is connected via a capacitor to the connection end of each of the coils to the excitation power source of a solenoid equipped with a set of coils to be driven, and the potential difference between each connection point between these coils and the capacitor is calculated. By detecting and obtaining a voltage signal with a polarity corresponding to the difference, and determining the position of the iron core based on the voltage signal, the position of the iron core of the solenoid can be easily determined without using a special position sensor, etc. This has the effect that the solenoid can be made smaller, and that it can also be placed in a narrow space where the equipment used is restricted.
第1図は本発明に係るソレノイドの鉄芯位置検出方法を
適用する双安定型のソレノイドの断面図、第2図は本発
明方法を実施するためのソレノイドの駆動回路及び鉄芯
位置判別回路の一実施例を示すブロック図、第3図及び
第4図は第2図の回路における各部信号波形を示す図で
ある。
1・・・ソレノイド、2・・・ケーシング、3・・・永
久磁石、4.5・・・コイル、6・・・鉄芯、IO・・
・駆動回路、11・・・位置判別回路、12・・・交流
励磁電源回路、13・・・移相回路、14.18・・・
コンパレータ、15・・・差動増幅回路、16・・・サ
ンプルホールド回路、17・・・ローパスフィルタ。FIG. 1 is a sectional view of a bistable solenoid to which the solenoid iron core position detection method according to the present invention is applied, and FIG. A block diagram showing one embodiment, FIGS. 3 and 4, are diagrams showing signal waveforms at various parts in the circuit of FIG. 2. 1... Solenoid, 2... Casing, 3... Permanent magnet, 4.5... Coil, 6... Iron core, IO...
- Drive circuit, 11... Position discrimination circuit, 12... AC excitation power supply circuit, 13... Phase shift circuit, 14.18...
Comparator, 15... Differential amplifier circuit, 16... Sample hold circuit, 17... Low pass filter.
Claims (1)
の軸心に移動可能に配置された鉄芯と、ケーシングの略
中央に配置され鉄芯の何れか一端を当該ケーシングに吸
着保持する永久磁石と、永久磁石の両側に配置、且つ直
列に接続され両端が夫々励磁電源に接続されて付勢時に
前記永久磁石と協働して鉄芯を駆動させる一組のコイル
とを備えたソレノイドの、前記各コイルの励磁電源との
接続端に夫々コンデンサを介して交流励磁電源を接続し
、これらのコイルとコンデンサとの各接続点間の電位差
を検出してその差に応じた極性の電圧信号を得、当該電
圧信号により鉄芯の位置を判別することを特徴とするソ
レノイドの鉄芯位置判別方法。A casing formed of a magnetic member, an iron core movably arranged on the axis of the casing, a permanent magnet arranged approximately in the center of the casing that attracts and holds one end of the iron core to the casing, and a permanent magnet. each of the coils of a solenoid comprising a set of coils arranged on both sides of the magnet and connected in series, both ends of which are connected to an excitation power source, respectively, and which cooperate with the permanent magnet to drive the iron core when energized; An AC excitation power source is connected to the connection end of the excitation power source through a capacitor, and the potential difference between each connection point between these coils and the capacitor is detected to obtain a voltage signal with a polarity corresponding to the difference. A method for determining the position of an iron core of a solenoid, characterized by determining the position of the iron core based on a voltage signal.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14828489A JPH0313802A (en) | 1989-06-13 | 1989-06-13 | Method for judging position of iron core of solenoid |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14828489A JPH0313802A (en) | 1989-06-13 | 1989-06-13 | Method for judging position of iron core of solenoid |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0313802A true JPH0313802A (en) | 1991-01-22 |
Family
ID=15449326
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14828489A Pending JPH0313802A (en) | 1989-06-13 | 1989-06-13 | Method for judging position of iron core of solenoid |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0313802A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0748670A1 (en) * | 1995-06-15 | 1996-12-18 | Ncr International Inc. | An actuation apparatus |
JP2012230086A (en) * | 2011-04-27 | 2012-11-22 | Mitsumi Electric Co Ltd | Operation input device and operation input detection device |
-
1989
- 1989-06-13 JP JP14828489A patent/JPH0313802A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0748670A1 (en) * | 1995-06-15 | 1996-12-18 | Ncr International Inc. | An actuation apparatus |
US5732938A (en) * | 1995-06-15 | 1998-03-31 | Ncr Corporation | Actuation apparatus |
JP2012230086A (en) * | 2011-04-27 | 2012-11-22 | Mitsumi Electric Co Ltd | Operation input device and operation input detection device |
US9075440B2 (en) | 2011-04-27 | 2015-07-07 | Mitsumi Electric Co., Ltd. | Operation input device and operation input detecting device |
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