JPH03186702A - Angular displacement detector - Google Patents

Angular displacement detector

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Publication number
JPH03186702A
JPH03186702A JP32783289A JP32783289A JPH03186702A JP H03186702 A JPH03186702 A JP H03186702A JP 32783289 A JP32783289 A JP 32783289A JP 32783289 A JP32783289 A JP 32783289A JP H03186702 A JPH03186702 A JP H03186702A
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JP
Japan
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floating body
magnetic force
output
liquid
angular displacement
Prior art date
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Pending
Application number
JP32783289A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiko Shiomi
泰彦 塩見
Isao Nakazawa
功 中沢
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To execute the measurement with high accuracy extending over a wide temperature range by determining in advance a reference value for viscosity with regard to a rotational resistance caused by viscosity of a liquid against a floating body and compensating a portion brought to increase/decrease variation by a temperature variation therefrom by a magnetic force action. CONSTITUTION:Photocurrents Ia, Ib generated by a light receiving element 9 are separated in accordance with the centroid position of infrared rays which are made incident on the element 9, and converted to voltages Va, Vb by a current - voltage converting circuit. Subsequently, outputs of Va and Vb and inputted to a differential amplifier and come to the output of Va-Vb, and on the other hand, they are inputted to an addition amplifier, as well and come to the output of Va+Vb. This output of Va+Vb is connected to the inversion input terminal of an OP amplifier 45 through a resistance 46, therefore, an iRED driver circuit varies an energizing current to a light emitting element 8 in accordance with the output of Va+Vb. As a result, the control of a negative feedback is executed so that the output of Va+Vb is made equal to a reference voltage KVC connected to the non-inversion input terminal of the amplifier 45. Accordingly, the difference signal Va-Vb of two outputs of the element 9 can always detect correctly a relative position of an outer cylinder 2 and a floating body 3.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は慣性力を利用して絶対空間に対する角変位を検
出する装置、例えばカメラの手プレ検出等に好適に用い
られる角変位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 device that detects angular displacement with respect to absolute space using inertial force, for example, an angular displacement detection device that is suitably used for detecting camera hand movements. It is something.

[従来の技術] 従来この種の角変位検出装置は、例えば特願昭63−1
26375号にて提案されているように、基本釣には以
下に詳説する構成をなすものであり、これを第10図〜
第12図を用いて説明すると、これらの図において、1
01は装置を構成する各部品を取付ける基台、102は
内部に浮体103および液体104を封入した室をもつ
液体封入容器としての外筒であり、第12図で詳細に図
示されているコ字形の浮体保持体114が嵌合して固定
されるための溝部102aがその内側に形成されている
。103は磁気特性を有する浮体であり、軸103a回
りに回転自在に上記浮体保持体114により保持されて
いて、その中央ブロックの一対の側面の両表面にはミラ
ー109とこれを覆ってスリット110aを有するマク
ス 110が取付けられ、該中央ブロックのもう一対の
側面からはそれぞれ腕部103b、103bが延出され
ている。
[Prior Art] Conventionally, this type of angular displacement detection device has been disclosed in Japanese Patent Application No. 1983-1, for example.
As proposed in No. 26375, basic fishing has the configuration detailed below, which is shown in Figures 10 to 10.
To explain using FIG. 12, in these figures, 1
01 is a base on which each component constituting the device is attached; 102 is an outer cylinder serving as a liquid enclosure having a chamber containing a floating body 103 and a liquid 104 inside, and is U-shaped as shown in detail in FIG. A groove portion 102a into which the floating body holder 114 is fitted and fixed is formed inside the groove portion 102a. Reference numeral 103 denotes a floating body having magnetic properties, which is rotatably held by the floating body holder 114 around an axis 103a, and has a mirror 109 on both sides of a pair of sides of the central block, and a slit 110a covering the mirror 109. A mask 110 is attached thereto, and arm portions 103b and 103b extend from the other pair of sides of the central block, respectively.

またこの浮体103は軸103a回りの回転バランスお
よび液体内での浮力バランスかそれぞれとられたものと
して構成される。
Further, this floating body 103 is configured to have a rotational balance around the axis 103a and a buoyancy balance within the liquid.

104は外筒102に封入された肢体である。104 is a limb enclosed in the outer cylinder 102.

105は通電により光を発生する発光素子(IRED)
であり、発光素子保持体107により上記基台1に、取
付は固定されている。 106は受ける光の位置によっ
て出力の変化する充電変換素子からなる受光素子(PS
D)であり、光電変換素子保持体108により上記基台
101に取付は固定されている。そしてこれら発光素子
105および受光素子106が、上記浮体103の中央
ブロック表面に取付けられているミラー109を介して
光を伝送する方式の光学的な角変位検出の手段を構成し
ている。なお発光素子保持体107には発光素子105
からの光を導く光導部107aが形成されており、この
先導部107aの先端には、上記浮体103のミラー 
109を覆うマスク 110と同じスリット110aを
有するマスク 110が取付けられている。なおこの光
伝送は外筒102を通して行なわれるものであるから、
該外筒102の全体あるいは該当する部分は透明体とし
て設けられている。
105 is a light emitting element (IRED) that generates light when energized
The light emitting element holder 107 is attached to the base 1 and fixed thereto. 106 is a light receiving element (PS) consisting of a charge conversion element whose output changes depending on the position of the received light.
D), and is fixed to the base 101 by a photoelectric conversion element holder 108. The light emitting element 105 and the light receiving element 106 constitute optical angular displacement detection means that transmits light via a mirror 109 attached to the surface of the center block of the floating body 103. Note that the light emitting element 105 is mounted on the light emitting element holder 107.
A light guide section 107a is formed to guide light from the mirror of the floating body 103 at the tip of this guide section 107a.
A mask 110 having the same slit 110a as the mask 110 covering the mask 109 is attached. Note that this optical transmission is performed through the outer tube 102, so
The entire outer cylinder 102 or a corresponding portion thereof is provided as a transparent body.

119.120は、一対のヨークであり、上記磁気特性
を有する浮体103を一定位置(図示する姿勢の位置)
で定着させるための磁界作用を及ぼすように一対に設け
られ、これらの一端119a。
Reference numerals 119 and 120 denote a pair of yokes, which hold the floating body 103 having the above-mentioned magnetic properties at a certain position (the position of the attitude shown in the figure).
One end 119a of these is provided in a pair so as to exert a magnetic field effect for fixing.

120aは図示の如く外筒102の直径方向に離間対向
して設けられている。またこれらのヨーク119.12
0の他端の間にはヨーク 121が設けられていると共
に、該ヨーク 121には電磁コイル122が外装嵌合
して組付けられている。これらの構成によりヨーク 1
19,120,121および浮体103からなる磁気回
路が構成され、電磁コイル122の作り出す磁力により
浮体103に磁気的な力を与える。
120a are provided facing each other and spaced from each other in the diametrical direction of the outer cylinder 102, as shown in the figure. Also these yokes 119.12
A yoke 121 is provided between the other ends of the yoke 1, and an electromagnetic coil 122 is externally fitted and assembled to the yoke 121. With these configurations, yoke 1
19, 120, 121 and the floating body 103, a magnetic circuit is constructed, and the magnetic force generated by the electromagnetic coil 122 applies a magnetic force to the floating body 103.

尚上記した浮体103の回転自在の保持は次のようにし
て行なわれている。すなわち浮体103の中央ブロック
には第11図の断面図で示している上下に貫通の回転軸
111が設けられ、その上下端にはそれぞれ外向きに先
端が尖鋭なピボット 112が圧入されている。一方前
記した浮体保持体114のコ字形の上下腕の先端には互
いに内向きに対向してピボット軸受け113が設けられ
、上記ピボット 112の尖鋭な先端がこのピボット軸
受け 113に嵌合することで浮体の保持がされる。
The floating body 103 described above is held rotatably in the following manner. That is, the central block of the floating body 103 is provided with a rotating shaft 111 penetrating the upper and lower sides as shown in the cross-sectional view of FIG. 11, and pivots 112 having sharp tips pointing outward are press-fitted into the upper and lower ends of the rotary shaft 111, respectively. On the other hand, pivot bearings 113 are provided at the tips of the U-shaped upper and lower arms of the floating body holder 114 so as to face each other inwardly. is maintained.

115は外筒の上蓋であり、シリコン接着剤等を用いる
公知の技術により外筒2にシール接着されている。11
6はゴムパツキンであり押え板117と上蓋115の間
にサンドインチされビス等により固定されている。
Reference numeral 115 denotes an upper lid of the outer cylinder, which is sealed and bonded to the outer cylinder 2 by a known technique using silicone adhesive or the like. 11
Reference numeral 6 denotes a rubber gasket, which is sandwiched between the presser plate 117 and the upper lid 115 and fixed with screws or the like.

以上の構成において、浮体103はいずれの姿勢におい
ても重力の影響による回転モーメントが発生することな
く、またピボット軸に実質的に負荷が作用しないように
、上述の如く軸1038回りの回転バランスおよび(夜
体内での浮力バランスがそれぞれとられたものとして構
成される。
In the above configuration, the floating body 103 maintains a rotational balance around the axis 1038 and ( It is constructed so that the buoyancy balance within the night body is maintained.

かかる構成においては、外筒が回転軸103a回りに回
転しても液体内部は慣性により勅かないので、浮遊状態
にある浮体103は回転せず、したがって外筒102と
浮体103は回転軸1038回りに相対的に回転するこ
とになる。これが相対角変位を検出する木装置の原理で
あり、これらの相対的な角変位は、上記発光素子105
、受光素子106を用いた光学的検知手段で検出できる
In this configuration, even if the outer cylinder rotates around the rotation axis 103a, the inside of the liquid does not move due to inertia, so the floating body 103 does not rotate, and therefore the outer cylinder 102 and the floating body 103 rotate around the rotation axis 1038. It will rotate relatively. This is the principle of the wooden device that detects relative angular displacements, and these relative angular displacements are detected by the light emitting element 105.
, can be detected by optical detection means using the light receiving element 106.

なお実際には外筒102の壁面の影響で封入された液体
内部に流れが生じこれが浮体103に力を及ぼし粘性力
として作用するが、その影響は、壁面から浮体103ま
での距離、液体の粘性等を考慮して選択することにより
可及的に小さくすることか可能である。
In reality, a flow occurs inside the sealed liquid due to the influence of the wall surface of the outer cylinder 102, which exerts a force on the floating body 103 and acts as a viscous force, but this effect depends on the distance from the wall surface to the floating body 103, and the viscosity of the liquid. It is possible to make the size as small as possible by taking the following factors into consideration when making a selection.

以上の構成を有する装置における角変位の検出は次のよ
うに行なわれる。
Angular displacement detection in the apparatus having the above configuration is performed as follows.

まず発光素子105から発せられた光は、光導部107
aを通り浮体103に照射され、ここでミラー 109
により反射されて受光素子106に至る。そして上述し
ているように、先導部1(17aの先端部および浮体1
03のミラー109の上にはマスク 110,110が
配置されているため、上記光の伝送の際に光はこれらマ
スク 110,110のスリット 1lOa、110a
により略平行光となり、受光素子106の上にはボケの
ない像が形成されることになる。
First, the light emitted from the light emitting element 105 is transmitted to the light guide section 107.
It passes through a and is irradiated onto the floating body 103, where the mirror 109
The light is reflected by the light receiving element 106. As mentioned above, the leading part 1 (the tip of the floating body 1
Since masks 110, 110 are arranged on the mirror 109 of 03, the light passes through the slits 1lOa, 110a of these masks 110, 110 during the transmission of the above-mentioned light.
As a result, the light becomes substantially parallel light, and an unblurred image is formed on the light receiving element 106.

モして外筒 102、発光素子105、受光素子106
はいずれも基台lotの上に固定されているものであっ
て一体に運動するので、外筒102と浮体 103の間
で相対的な角変位運動が生ずると、該変位に応じた量だ
け受光素子106の上のスリット像は移動することにな
る。したがって受光した光の位置によって出力の変化す
る光電変換素子である該受光素子106の出力は該スリ
ット像の位置変位に比例した出力となり、該出力を情報
として外筒102の角変位を検出することができる。
Outer cylinder 102, light emitting element 105, light receiving element 106
Both are fixed on the base lot and move together, so when a relative angular displacement movement occurs between the outer cylinder 102 and the floating body 103, the light is received by an amount corresponding to the displacement. The slit image on element 106 will move. Therefore, the output of the light receiving element 106, which is a photoelectric conversion element whose output changes depending on the position of the received light, is an output proportional to the positional displacement of the slit image, and the angular displacement of the outer tube 102 can be detected using this output as information. I can do it.

以上の構成で形成された角変位検出装置を考えると、浮
体103は外部からの力を受けていない状態であるため
に、浮体103の姿勢を規制することがてきないから、
そのままでは受光素子106の測定範囲内にスリット像
が位置するという保証がないことになるが、例えば上述
した電磁コイル122を用いて浮体に弱い磁界作用を及
ぼし、この磁界作用により浮体103を第10図に示し
た定常状態の位置に定置させる力を与えバネ力として作
用させることができる。
Considering the angular displacement detection device formed with the above configuration, since the floating body 103 is not receiving any external force, the attitude of the floating body 103 cannot be regulated.
As it is, there is no guarantee that the slit image will be located within the measurement range of the light receiving element 106, but for example, by applying a weak magnetic field to the floating body using the electromagnetic coil 122 described above, this magnetic field action will cause the floating body 103 to be placed in the tenth position. A force can be applied as a spring force to fix the device in the steady state position shown in the figure.

この磁界作用により浮体に及ぼされるバネ力は、原理的
には浮体103を外筒102に対して一定の姿勢に維持
させる(つまり一体に移動させる)力であるから、その
バネ力が強いと外筒102と浮体103は一体となって
運動してしまい目的とする角変位のための相対角変位が
生じないという問題を招くか、磁界作用が液体の慣性に
対し十分小さけれは、比較的低い周波数の角変位にも応
答できるように構成できる。
The spring force exerted on the floating body by the action of this magnetic field is, in principle, a force that maintains the floating body 103 in a constant attitude with respect to the outer cylinder 102 (that is, moves the floating body 103 as one), so if the spring force is strong, the floating body The cylinder 102 and the floating body 103 move together, causing the problem that the relative angular displacement for the desired angular displacement does not occur, or if the magnetic field action is sufficiently small relative to the inertia of the liquid, the frequency is relatively low. It can also be configured to respond to angular displacement.

[発明が解決しようとする課題] ところで、前述の説明かられかるように、本装置の性能
や大きさは封入する液体によって大きく影響を受けるも
のである。その為、液体に課せられる制約はきびしく、
具体的には光透過性、低粘性、高比重な7夜体を用いる
ことが求められる。
[Problems to be Solved by the Invention] By the way, as can be seen from the above explanation, the performance and size of the present device are greatly affected by the liquid sealed therein. Therefore, the restrictions placed on liquids are severe.
Specifically, it is required to use a heptadium that has light transparency, low viscosity, and high specific gravity.

例えば光透過性は没・受光を用いた光での位置検出を行
なうために不可欠である。また液体の粘性は、原理的に
は外筒壁面との作用で外筒102と浮体103とを一体
に動かす方向に粘性力を及ぼすためこの粘性か大きいと
精度劣化を招く。したがって液体の粘性か小さく粘性力
も小さい液体を用いることか精度向上につながる。
For example, optical transparency is essential for position detection using light using absorption and reception. Furthermore, the viscosity of the liquid theoretically exerts a viscous force in the direction of moving the outer cylinder 102 and the floating body 103 together due to its action with the outer cylinder wall surface, so if this viscosity is large, accuracy will deteriorate. Therefore, using a liquid with low viscosity and low viscous force will improve accuracy.

またこのことは、同精度を維持する目的下では装置の小
型化に有益である。すなわち液体の粘性が小さい分、外
筒102の壁面と浮体103のギャップを小さくできる
のでコンパクト化を図れるからである。比重に関しては
、本装置が慣性を用いた検出装置であるから、慣性が大
きい程精度が向上することは当然であり、他方同精度維
持の目的では液体の比重が大きくなった分装置のコンパ
クト化を可能とすることは容易に理解できよう。
This is also useful for downsizing the device for the purpose of maintaining the same accuracy. In other words, since the viscosity of the liquid is low, the gap between the wall surface of the outer cylinder 102 and the floating body 103 can be made small, so that the device can be made more compact. Regarding specific gravity, since this device is a detection device that uses inertia, it is natural that the accuracy improves as the inertia increases.On the other hand, in order to maintain the same accuracy, it is necessary to make the device more compact as the specific gravity of the liquid increases. It is easy to understand that this is possible.

以上は、上述した装置に用いられる7夜体に求められる
主な物性であり、実際にこの様な制約に適合する比較的
良好な物性をもった液体として、例えばフッ素系の不活
性液体等があげられる。しかしながら、上記の主な物性
を満足する液体は、その粘性か温度により大きく変化し
てしまい、低温になる程指数関数的に粘性が高くなると
いう性質のあるものか多い。従ってこのような液体を用
いると、高温下では液体の粘性が低くなって角変位検出
装置の特性は共振周波数近辺にて振動的になり出力が大
きくなってしまうし、逆に低温下では液体の粘性が高く
なって角変位検出装置の特性は低周波数側での出力か低
下し、位相進みか大きくなる現象が生し、結局低温から
高温の広い温度範囲に渡って高い測定精度を求めること
は困難であるという問題があった。
The above are the main physical properties required of the 7-night body used in the above-mentioned device, and in reality, liquids with relatively good physical properties that meet these constraints include, for example, fluorine-based inert liquids. can give. However, the viscosity of liquids that satisfy the above-mentioned main physical properties varies greatly depending on the temperature, and many liquids have the property that the viscosity increases exponentially as the temperature decreases. Therefore, if such a liquid is used, the viscosity of the liquid will be low at high temperatures, and the characteristics of the angular displacement detection device will become oscillatory near the resonance frequency, resulting in a large output. As the viscosity increases, the output of the angular displacement detection device decreases on the low frequency side, and the phase lead increases.As a result, it is difficult to obtain high measurement accuracy over a wide temperature range from low to high temperatures. The problem was that it was difficult.

本発明は以上のような従来技術の問題点を解消し、広い
温度範囲に渡って安定、かつ高精度な測定を実現できる
角変位検出装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an angular displacement detection device that solves the problems of the prior art as described above and can realize stable and highly accurate measurement over a wide temperature range.

また本発明の別の目的は、液体を7夜体に封入して用い
る型の角変位検出装置において、用しする液体の選択の
自由を拡大できるようにするところにある。
Another object of the present invention is to provide an angular displacement detecting device of the type in which a liquid is sealed in a body, and to allow greater freedom in selecting the liquid to be used.

[課題を解決するための手段及び作用コ上記目的を実現
する本発明の角変位装置の特徴は、液体を封入した室と
、この室内において定の軸回りに回転自在に支持され、
かつ液体と実質的に同比重の永久磁石からなる浮体と、
上記室外の一定位置に固定配置されて該浮体との間で磁
気吸引力が作用する磁性体と、上記−定位置から回転変
位した浮体の室との相対的な回転角度ズレを検出する光
学的検出手段と、上記浮体を回転させる磁力を正逆方向
に選択的に付与てきるように設けられた磁力発生手段と
、上記7夜体の温度を検出した情報を出力する温度検出
手段と、この温度検出手段の出力に基づき該液体の温度
に依存した粘性の増減に応じて上記磁力発生手段による
磁力発生及び磁力強さを変化させる磁力制御手段を設け
たという構成をなすところにある。
[Means and Effects for Solving the Problems] The angular displacement device of the present invention that achieves the above objects is characterized by having a chamber filled with liquid, supported rotatably around a predetermined axis within this chamber,
and a floating body made of a permanent magnet having substantially the same specific gravity as the liquid;
An optical device that detects a relative rotational angle deviation between a magnetic body that is fixedly placed at a fixed position outside the room and exerts a magnetic attraction force between it and the floating body, and a chamber of the floating body that is rotationally displaced from the fixed position. a detection means, a magnetic force generation means provided to selectively apply a magnetic force for rotating the floating body in the forward and reverse directions, a temperature detection means for outputting information on the detected temperature of the body; The magnetic force control means is provided for changing the magnetic force generation and magnetic force strength by the magnetic force generating means in accordance with the temperature-dependent increase/decrease in viscosity of the liquid based on the output of the temperature detecting means.

上記構成において、磁力制御手段は、浮体と室との相対
的な回転角度ズレが生じた時に磁力を発生するように制
御され、また特に浮体に対する7夜体の粘性による回転
抵抗について予め粘性の基準値を定めておき、これから
温度変化で増減変化した分を磁力作用て補償するように
構成するものを代表的に例示できる。これによって温度
変化により生じる液体の粘性変化に起因する粘性力の増
減を、磁力作用の可変で相殺できるため、広い温度範囲
に渡る高い測定精度を維持てきる。
In the above configuration, the magnetic force control means is controlled to generate magnetic force when a relative rotational angle deviation occurs between the floating body and the chamber, and in particular, the magnetic force control means is controlled to generate a magnetic force when a relative rotational angle deviation occurs between the floating body and the chamber, and in particular, the rotational resistance due to the viscosity of the seven night body with respect to the floating body is determined in advance based on the viscosity standard. A typical example is one in which a value is determined and the increase or decrease due to temperature change is compensated for by magnetic force. As a result, increases and decreases in viscous force due to changes in liquid viscosity caused by temperature changes can be offset by variable magnetic force, allowing high measurement accuracy to be maintained over a wide temperature range.

[実 施 例] 以下本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。[Example] The present invention will be described below based on embodiments shown in the drawings.

第1図〜第4図は本発明の第1の実施例を示しており、
これらの図に於て、1は装置を構成する各部品を取付け
る地板、2は内部に浮体3および液体4を封入した室を
もつ外筒である。
1 to 4 show a first embodiment of the present invention,
In these figures, 1 is a base plate on which each component constituting the device is attached, and 2 is an outer cylinder having a chamber in which a floating body 3 and a liquid 4 are sealed.

3は浮体であり、I+b3b回りに回転自在に浮体保持
体5により保持されている。そしてこの浮体3、突起3
aにはスリッ状の反射面が形成されている。またこの浮
体3は永久磁石から成る材料にて構成されていて上記軸
3b方向方に着磁されている。なおこの浮体3は、軸3
b回りの回転バランスおよび浮体バランスがそれぞれと
られたものとして構成されている。
3 is a floating body, which is held by a floating body holder 5 so as to be rotatable around I+b3b. And this floating body 3, protrusion 3
A slit-like reflective surface is formed on a. The floating body 3 is made of a material made of a permanent magnet, and is magnetized in the direction of the axis 3b. Note that this floating body 3 has a shaft 3
The structure is such that the rotational balance around b and the floating body are balanced.

前述した、浮体3は液体4と同比重の永久磁石材料にて
構成されるが、これは例えば次の様にして製作すること
ができる。
The floating body 3 mentioned above is made of a permanent magnetic material having the same specific gravity as the liquid 4, and can be manufactured, for example, as follows.

すなわち液体として前述のフッ素系の不活性7夜体を用
いた場合を例にすれば、プラスチック材をベースにフィ
ラーとして永久磁石材料(例えばフェライト等)の微粉
を含有させてその含有率を調整(例えば、体積含有率8
%前後)して液体の比重1.8と同程度の比重にする。
In other words, if we use the above-mentioned fluorine-based inert 7-night body as the liquid, we can adjust the content by adding fine powder of a permanent magnet material (such as ferrite) as a filler to a plastic material as a base. For example, volume content 8
%) to make the specific gravity approximately the same as the liquid's specific gravity of 1.8.

かかる材料にて浮体3を成形した後(又は、同時に)前
記軸3b方向に着磁することで浮体3を永久磁石とする
ことができる。
After the floating body 3 is molded from such a material (or at the same time) by magnetizing it in the direction of the axis 3b, the floating body 3 can be made into a permanent magnet.

5は上述した浮体保持体であって、後述のピボット軸受
13を介して浮体3を保持した状態で外筒2に固定され
ている。6は地板1に図示の如く取付けられたコの字形
状のヨークで、浮体3とともに閉磁路を形成する。
Reference numeral 5 denotes the above-mentioned floating body holder, which is fixed to the outer cylinder 2 while holding the floating body 3 via a pivot bearing 13, which will be described later. Reference numeral 6 denotes a U-shaped yoke attached to the main plate 1 as shown in the figure, and forms a closed magnetic path together with the floating body 3.

7は巻線コイルであり、浮体3とヨーク6の間の位置に
配置されて外筒2に対し固定されている。8は通電によ
り光を発生する発光素子(IRED)であり地板1に取
付けられている。9は受光する光の位置によって出力の
変化する受光素子(pso)であり、地板1に取付けら
れている。そして、これら発光素子8および受光素子9
が、上記浮体3の反射面3aを介して光を伝送する方式
の光学的な角変位検出の手段を構成している。
Reference numeral 7 denotes a winding coil, which is arranged between the floating body 3 and the yoke 6 and fixed to the outer cylinder 2. Reference numeral 8 denotes a light emitting element (IRED) that generates light when energized, and is attached to the base plate 1. Reference numeral 9 denotes a light receiving element (PSO) whose output changes depending on the position of the received light, and is attached to the base plate 1. These light emitting elements 8 and light receiving elements 9
constitutes an optical angular displacement detection means that transmits light via the reflecting surface 3a of the floating body 3.

なお、10は発光素子8の前面に配置されたマスクであ
り、光を透過するスリット穴10aを有している。また
11は外筒2に取付けられたストッパ一部材であり、定
められた範囲外に浮体3が回転しないように回転限界位
置を定めるために設けられている。
Note that 10 is a mask placed in front of the light emitting element 8, and has a slit hole 10a through which light passes. Further, reference numeral 11 denotes a stopper member attached to the outer cylinder 2, and is provided to determine a rotation limit position so that the floating body 3 does not rotate outside a predetermined range.

向上記した浮体3の回転自在の保持は次のようにして行
なわれている。すなわち浮体3の中心には第1図へ−へ
の断面図である第2図で示すように上下に先端が尖鋭な
ピボット12が圧入され、一方前記の浮体保持5のコ字
形の上下腕の先端には互いに内向きに対向してピボット
軸受13が設けられ、上記ピボット12の尖鋭な先端が
ピボット軸受け13の凹部に嵌合することで浮体の保持
がされる。
The floating body 3 described above is held rotatably in the following manner. That is, as shown in FIG. 2, which is a cross-sectional view taken from FIG. 1 to FIG. Pivot bearings 13 are provided at the tips facing each other inwardly, and the sharp tips of the pivots 12 fit into the recesses of the pivot bearings 13 to hold the floating body.

14は外筒の上蓋であり、シリコン接着剤等を用いた公
知の技術により外筒2内に液体を封入すべくシール接着
されている。
Reference numeral 14 denotes an upper lid of the outer cylinder, which is sealed and bonded to seal the liquid in the outer cylinder 2 by a known technique using silicone adhesive or the like.

なお、浮体3はいずれの姿勢においても重力の影響によ
る回転モーメントが発生することなく、またピボット軸
に実質的に偏心負荷が作用しないように回転軸3b回り
に対し対称形状に設けられ、更に液体4と同比重の材料
にて構成される。ここで上記回転モーメント等がないと
いうのは埋憇的状態を言うが、実際には測定精度上の許
容範囲内に構成すればよく、形状誤差分は比重差分たけ
しかアンバランスとして作用しないので実質的には十分
小さく、慣性に対する摩擦のSN比が極めて良好な装置
を構成できることは容易に理解できよう。
The floating body 3 is provided in a symmetrical shape around the rotation axis 3b so that no rotational moment is generated due to the influence of gravity in any posture, and no eccentric load is applied to the pivot axis. Constructed of material with the same specific gravity as 4. Here, the above-mentioned absence of rotational moment etc. is a hypothetical condition, but in reality, it is sufficient to configure it within the allowable range in terms of measurement accuracy, and the shape error only acts as an unbalance due to the specific gravity difference, so in reality It is easy to understand that it is possible to construct a device that is sufficiently small in terms of the friction and has an extremely good S/N ratio of friction to inertia.

以上の構成による作用を説明すると、いま外筒2が回転
軸38回りに回転したとすると、内部の液体4は慣性に
より絶対空間に対し静止しているので、浮遊状態にある
浮体3は回転しない。したがって外筒2と浮体3は回転
軸3a回りに相対的に回転することになる。これらの相
対的な角変位は、上記発光素子8、受光素子9を用いた
光学的検知手段で検出される。
To explain the effect of the above configuration, if the outer cylinder 2 is now rotated around the rotation axis 38, the liquid 4 inside is stationary with respect to absolute space due to inertia, so the floating body 3 in a floating state does not rotate. . Therefore, the outer cylinder 2 and the floating body 3 rotate relative to each other around the rotation axis 3a. These relative angular displacements are detected by optical detection means using the light emitting element 8 and light receiving element 9.

すなわち、発光素子8から発せられた光は、マスク10
のスリット穴10aを通過し浮体3に照射され、ここで
突起3aのスリット状反射面により反射されて受光素子
9に至る。なお上記光の伝送の際には光はスリット穴1
0aとスリット状反射面とにより略平行光となり、受光
素子9の上にはボケのない像が形成される。
That is, the light emitted from the light emitting element 8 is transmitted through the mask 10.
The light passes through the slit hole 10a and is irradiated onto the floating body 3, where it is reflected by the slit-shaped reflective surface of the protrusion 3a and reaches the light receiving element 9. In addition, when transmitting the light mentioned above, the light passes through the slit hole 1.
0a and the slit-shaped reflective surface, the light becomes substantially parallel light, and an unblurred image is formed on the light receiving element 9.

モして外筒2、発光素子8、受光素子9はいずれも地板
1に固定されているものであって一体に運動するので、
外筒2と浮体3の間で上述の如く相対的な角変位運動が
生ずると、該変位に応じた量だけ受光素子9上のスリッ
ト像は移動する。したがって受光した光の位置によって
出力の変化する光電変換素子である該受光素子8の出力
は、該スリット像の位置変位に比例した出力となり、該
出力を情報として外筒2の角変位を検出することができ
る。
Since the outer cylinder 2, the light emitting element 8, and the light receiving element 9 are all fixed to the base plate 1 and move together,
When a relative angular displacement movement occurs between the outer cylinder 2 and the floating body 3 as described above, the slit image on the light receiving element 9 moves by an amount corresponding to the displacement. Therefore, the output of the light receiving element 8, which is a photoelectric conversion element whose output changes depending on the position of the received light, is an output proportional to the positional displacement of the slit image, and the angular displacement of the outer cylinder 2 is detected using this output as information. be able to.

第4図は第1図B−B線の断面図を示し、浮体3とヨー
ク6と巻線コイル7の関係を表した断面図である。図の
ごとく浮体3は軸3a方向に着磁されており、この実施
例では上側がNa、下側がS極に着磁されている。Ni
から出た磁力線はコの字型のヨークを通りS極に入ると
いう閉磁路を構成し、この磁路内に配置された巻線コイ
ル7に図の様に紙面裏側から表側へ電流を流せばフレミ
ングの左手の方則に従って該巻線コイル7は矢印f方向
に力を受ける。ところが、該巻線コイル7は外筒2に対
し固定関係に設けられているので動くことができずに、
その反作用である矢印F方向の力によって浮体3が駆動
されることになる。この力は巻線コイル7に疏す電流に
比例し、力の方向も電流を上記とは逆に流せば逆方向に
働くことは言うまでもないことである。すなわち本実施
例の構成に於ては6u力作用により浮体を自在に正逆両
方向に駆動することが可能である。
FIG. 4 is a sectional view taken along the line B--B in FIG. As shown in the figure, the floating body 3 is magnetized in the direction of the axis 3a, and in this embodiment, the upper side is magnetized with Na and the lower side is magnetized with S pole. Ni
The lines of magnetic force coming out of the U-shaped yoke pass through the U-shaped yoke and enter the S pole, forming a closed magnetic path.If a current is passed through the winding coil 7 placed in this magnetic path from the back side of the page to the front side as shown in the figure, According to Fleming's left-hand rule, the winding coil 7 receives a force in the direction of arrow f. However, since the winding coil 7 is provided in a fixed relationship with the outer cylinder 2, it cannot move.
The floating body 3 is driven by the reaction force in the direction of arrow F. It goes without saying that this force is proportional to the current applied to the winding coil 7, and that the force acts in the opposite direction if the current is passed in the opposite direction to that described above. That is, in the configuration of this embodiment, it is possible to freely drive the floating body in both forward and reverse directions by the action of 6u force.

なお、以上の構成において、浮体3とヨーク6の作る閉
6n気回路について考えると、従来例においては非常に
透磁率の高いものとされていた浮体そのものが、本実施
例では永久磁石を形成しており、それ故に上記閉磁気回
路の磁気的抵抗は格段に小さくなる。従って、従来はそ
の磁気的抵抗に打ち勝って磁界を形成するべく電磁コイ
ルに大きな電流を流さねばならなかったか、本実施例に
於ては永久磁石の作る磁界内に配置されたコイルによっ
て電子駆動力により浮体を駆動するという構成であるの
で、その電気−磁気の変換効率は格段に向上し省エネル
ギー型の装置を構成できる利点がある。
In addition, in the above configuration, considering the closed 6n air circuit created by the floating body 3 and the yoke 6, the floating body itself, which was considered to have extremely high magnetic permeability in the conventional example, forms a permanent magnet in this example. Therefore, the magnetic resistance of the closed magnetic circuit is significantly reduced. Therefore, in the past, a large current had to be passed through the electromagnetic coil in order to overcome the magnetic resistance and form a magnetic field. Since the structure is such that the floating body is driven by the floating body, the electric-magnetic conversion efficiency is greatly improved, and there is an advantage that an energy-saving device can be constructed.

次に、本発明の制御を行なう全体回路について、第5図
を用いて説明する。
Next, the overall circuit for controlling the present invention will be explained with reference to FIG.

第5図Aの回路部分は、外筒2に対して浮体3が相対的
に回転した位置を検出する上述の光学的な検出手段のた
めの位置検出回路を示している。すなわち発光素子8か
ら発せられた赤外光か浮体3で反射され、位置検出用の
受光素子9でこれを受光して角変位を検出する基本構成
である。
The circuit portion in FIG. 5A shows a position detection circuit for the above-mentioned optical detection means for detecting the relative rotated position of the floating body 3 with respect to the outer cylinder 2. That is, the basic configuration is such that infrared light emitted from the light emitting element 8 is reflected by the floating body 3, and is received by the light receiving element 9 for position detection to detect angular displacement.

以下にこれを具体的に説明すると、まず受光素子9で発
生した光電流1a、lbは、既知の通り受光素子9へ入
射する赤外光の重心位置に応じて分疏され、それぞれO
Pアンプ30、抵抗31、コンデンサー32で構成され
る電流−電圧変換回路、及びOPアンプ33、抵抗34
、コンデンサー35で構成される電流−電圧変換回路で
電圧Va、 Vbに変換される。次にVa、 Vbの出
力は、OPアンプ36、抵抗37.38.39.40で
構成される差勅増巾器へ人力され、Va−Vbの出力と
され、他方OPアンプ41、抵抗42.43.44で構
成される加算増巾器へも人力されてVa+Vbの出力と
なる。このVa+Vbの出力は抵抗46を介してOPア
ンプ45の反転入力端子へ接続されているので、OPア
ンプ45、フィードバック抵抗47、電流値検出用抵抗
49、トランジスター50にて構成される定電流タイプ
の1REDドライバ一回路は、Va十Vbの出力に応じ
て発光素子8への通電電流を可変させ、結果としてVa
+Vbの出力がOPアンプ45の非反転入力端子に接続
されている基準電圧KVCに等しくなるように、負帰還
の制御か為される。
To explain this in detail below, first, the photocurrents 1a and lb generated in the light receiving element 9 are divided according to the position of the center of gravity of the infrared light incident on the light receiving element 9, as is known.
A current-voltage conversion circuit composed of a P amplifier 30, a resistor 31, and a capacitor 32, an OP amplifier 33, and a resistor 34
, and is converted into voltages Va and Vb by a current-voltage conversion circuit composed of a capacitor 35. Next, the outputs of Va and Vb are inputted to a differential amplifier consisting of an OP amplifier 36 and resistors 37, 38, 39, 40, and outputted as Va-Vb. The signal is also input to the summing amplifier composed of 43 and 44, resulting in an output of Va+Vb. Since the output of Va+Vb is connected to the inverting input terminal of the OP amplifier 45 via the resistor 46, a constant current type circuit consisting of the OP amplifier 45, the feedback resistor 47, the current value detection resistor 49, and the transistor 50 is connected. The 1RED driver circuit varies the current flowing to the light emitting element 8 according to the output of Va + Vb, and as a result, Va
Negative feedback control is performed so that the output of +Vb becomes equal to the reference voltage KVC connected to the non-inverting input terminal of the OP amplifier 45.

尚、コンデンサー48はこの帰還系が発振しないように
する為の、位相補償用コンデンサーであり、抵抗47と
の組み合わせによって全体の帯域を決定している。
The capacitor 48 is a phase compensation capacitor to prevent this feedback system from oscillating, and in combination with the resistor 47 determines the overall band.

以上の様に、本例では受光素子9で発生する光電流を常
に一定に保つようにしているので、受光素子9の2つの
出力の差信号Va−Vbは、温度等の変化や素子のばら
つき等の影響を受けずに、常に正しく外筒2と浮体3の
相対位置を検出することができる。
As described above, in this example, the photocurrent generated in the light receiving element 9 is always kept constant, so the difference signal Va-Vb between the two outputs of the light receiving element 9 is determined by changes in temperature etc. and variations in the element. The relative position of the outer cylinder 2 and the floating body 3 can always be detected correctly without being affected by such factors.

次に第5図Bの回路の部分を説明すると、これはセンサ
ーとしてのパラメーターを決定するための演算回路を構
成している。すなわちOPアンプ36の出力Va−Vb
は、コンデンサー59、抵抗60、OPアンプ58て構
成される微分回路へ人力され、ここでセンサーからの相
対速度の出力が得られる。そしてこの出力はゲイン設定
用抵抗57を介してOPアンプ55の反転入力端子に接
続される。なおOPアンプ55にはフィードバック抵抗
56が接続されており、この抵抗を正の温度係数を持つ
感温抵抗で構成することで温度が上昇すると回路ゲイン
を大きく温度が低下すると回路ゲインを小さくするよう
にしている。
Next, the part of the circuit shown in FIG. 5B will be explained. This constitutes an arithmetic circuit for determining the parameters of the sensor. That is, the output Va-Vb of the OP amplifier 36
is input to a differentiating circuit composed of a capacitor 59, a resistor 60, and an OP amplifier 58, where the relative speed output from the sensor is obtained. This output is connected to the inverting input terminal of the OP amplifier 55 via the gain setting resistor 57. Note that a feedback resistor 56 is connected to the OP amplifier 55, and by configuring this resistor with a temperature-sensitive resistor with a positive temperature coefficient, the circuit gain is increased when the temperature rises, and is decreased when the temperature decreases. I have to.

第5図Cの回路部分を説明すると、これは実際に巻線コ
イル7を駆動する為のドライバー回路部分をなしている
Explaining the circuit portion of FIG. 5C, this constitutes a driver circuit portion for actually driving the winding coil 7.

すなわち、OPアンプ51、トランジスタ52゜53、
電流検出用抵抗54によってプッシュプルタイプの定電
流回路か構成され、第5図の矢印で示したX、Yのいず
れの方向に対しても電流を流すことがでる。よってOP
アンプ51の非反転入刃端子に印加されたOPアンプ5
5の出力電圧に比例した電流が、巻線コイル7に通電さ
れる。
That is, the OP amplifier 51, the transistors 52, 53,
A push-pull type constant current circuit is configured by the current detection resistor 54, and current can flow in either the X or Y directions indicated by the arrows in FIG. Therefore OP
OP amplifier 5 applied to the non-inverting blade terminal of amplifier 51
A current proportional to the output voltage of 5 is applied to the winding coil 7.

以上のような回路構成によれば、外筒2と浮体3の相対
位置信号Va−Vbの微分値に比例した電流を巻線コイ
ル7へ通電することによって、前述したように浮体3と
ヨーク6で構成される閉磁路内でフレミングの左手の法
則に基づく力が発生し、この力は当然巻線コイル7の電
流値に比例することから、外筒2と浮体3の相対速度に
比例した力を発生することになる。
According to the circuit configuration as described above, by supplying a current proportional to the differential value of the relative position signal Va-Vb between the outer cylinder 2 and the floating body 3 to the winding coil 7, the floating body 3 and the yoke 6 are connected as described above. A force based on Fleming's left-hand rule is generated in the closed magnetic circuit composed of will occur.

次に、本発明のセンサーとしての特性を、第6図に示し
た周波数上の伝達特性を用いて説明する。入力としての
角変位信号であるI (S)は外筒2の絶対空間に対す
る変位を示したものであり、又、本発明センサーによっ
て検出される出力角変位O(S)は、浮体3の絶対空間
に対する変位R(S)  と人力角変位r (S)の相
対関係から検出される九。
Next, the characteristics of the sensor of the present invention will be explained using the frequency transfer characteristics shown in FIG. The angular displacement signal I (S) as an input indicates the displacement of the outer cylinder 2 with respect to the absolute space, and the output angular displacement O (S) detected by the sensor of the present invention is the absolute displacement of the floating body 3. 9 detected from the relative relationship between displacement R(S) with respect to space and manual angular displacement r(S).

0(S)  =I (S)  −R(S)      
・・・(1)の式で表わされる。
0(S) =I(S) −R(S)
...It is expressed by the formula (1).

又、この出力角変位は外筒2と浮体3の相対角変位であ
り、従来例で説明したように外筒2に封入された液体に
よって、外筒2と浮体3の相対速度に比例した粘性力η
SO(S)が発生する。一方、ヨーク6の巾が浮体3の
移動方向に対して無限大に広ければ、本来巻線コイル7
への通電を行わない状態では磁力によるばね力は発生し
ない筈であるが、実際にはヨークの巾が有限であること
から、従来例で説明した様に、その力は微弱ながらばね
力KO(S)も働く。更に本実施例では、前述した方法
によって外筒2と浮体3の相対変位の微分値に比例した
電流を巻線コイル7に通電して力を発生させることによ
り、新たな粘性力を加えることができる。ここで、コイ
ル通電による粘性力1uSO(S)は元の粘性力ηSO
(S)  と同一方向に働き、コイル通電のゲインを可
変させることにより任意の粘性力を発生することが可能
となる。
Also, this output angular displacement is the relative angular displacement between the outer cylinder 2 and the floating body 3, and as explained in the conventional example, the liquid sealed in the outer cylinder 2 causes a viscosity proportional to the relative velocity between the outer cylinder 2 and the floating body 3. force η
SO(S) occurs. On the other hand, if the width of the yoke 6 is infinitely wide in the moving direction of the floating body 3, the winding coil 7
No spring force should be generated due to magnetic force when no current is applied to the yoke, but in reality the width of the yoke is finite, so as explained in the conventional example, although the force is weak, the spring force KO ( S) also works. Furthermore, in this embodiment, a new viscous force can be applied by applying a current proportional to the differential value of the relative displacement between the outer cylinder 2 and the floating body 3 to the winding coil 7 to generate force using the method described above. can. Here, the viscous force 1uSO(S) due to coil energization is the original viscous force ηSO
(S) acts in the same direction, and by varying the gain of coil energization, it is possible to generate any viscous force.

以上の力が、浮体3に働く力と考えると外筒3内の液体
の慣性モーメントJを使って、純体空間に対する浮体の
角変位R(S)を表現すると の式で表わされる。
Considering the above force as a force acting on the floating body 3, it can be expressed by an equation that uses the moment of inertia J of the liquid in the outer cylinder 3 to express the angular displacement R(S) of the floating body with respect to the pure body space.

(1) 、 (2)式を使って、本発明の伝達特性を表
わすと の式となる。
Using equations (1) and (2), the transfer characteristic of the present invention is expressed as follows.

(3)式は2次のバイパスフィルターの特性を示してお
り、粘性力を電気的にコントロールすれば、液体の粘度
が温度によって変化した場合ても、温度に応じてコイル
通電のゲインを可変させてやれば、常に周波数特性を一
定に保つことがてきる。
Equation (3) shows the characteristics of a second-order bypass filter, and if the viscous force is electrically controlled, even if the viscosity of the liquid changes depending on the temperature, the gain of the coil energization can be varied according to the temperature. By doing so, you can always keep the frequency characteristics constant.

[実施例2] 第7図は本発明の第2の実施例を示すものであり、第7
図のA及びCの回路部分は、第5図と全く同様であるた
め説明は省略する。
[Example 2] FIG. 7 shows a second example of the present invention.
Since the circuit portions A and C in the figure are completely the same as those in FIG. 5, their explanation will be omitted.

Bの回路部分はセンサーとしてのパラメータを決定する
為の演算回路であり、OPアンプ36の出力Va−Vb
はコンデンサー59を介してOPアンプ58の非反転入
力端子へ入力される。ここでOPアンプ58、コンデン
サー59、抵抗60で構成される回路は、その容量値C
3抵抗値R波数に対しては、微分回路として動作する。
The circuit part B is an arithmetic circuit for determining parameters as a sensor, and the output Va-Vb of the OP amplifier 36
is input to the non-inverting input terminal of the OP amplifier 58 via the capacitor 59. Here, the circuit composed of the OP amplifier 58, the capacitor 59, and the resistor 60 has a capacitance value C
For three resistance values R wave numbers, it operates as a differentiating circuit.

次にOPアンプ58の出力は、ゲイン設定用のMO5抵
抗63を介してOPアンプ61の反転入力端子に接続さ
れOPアンプ61にはフィードバック抵抗64が接続さ
れていることから、反転増巾器が構成される。
Next, the output of the OP amplifier 58 is connected to the inverting input terminal of the OP amplifier 61 via the MO5 resistor 63 for gain setting, and since the feedback resistor 64 is connected to the OP amplifier 61, an inverting amplifier is connected. configured.

OPアンプ61の出力はドライバー回路部Cに入力され
ており、第1の実施例で述べた様に、ドライバー回路部
CではOPアンプ61の出力に比例した電流を巻線コイ
ル7へ通電することになり、よって本実施例では外筒2
と浮体3の相対変位の微分値、即ち相対速度に比例した
力を発生する。
The output of the OP amplifier 61 is input to the driver circuit section C, and as described in the first embodiment, the driver circuit section C supplies a current proportional to the output of the OP amplifier 61 to the winding coil 7. Therefore, in this embodiment, the outer cylinder 2
and the differential value of the relative displacement of the floating body 3, that is, a force proportional to the relative velocity is generated.

方、温度比例電圧発生回路62の出力は、7品度上昇に
よって出力が高くなり温度低下によって出力が低くなる
正の温度係数を持つもので、この出力はMO5抵抗63
のゲート入力に加えられている。MO5抵抗63はその
ゲートに加えられる電圧によってON抵抗がほぼ対数的
に変化することから、第1の実施例で述べた様にコイル
粘性力ηuso (S)は温度変化に応じて、はぼ対数
的にその力を可変させることができる。
On the other hand, the output of the temperature proportional voltage generation circuit 62 has a positive temperature coefficient such that the output increases as the quality increases and decreases as the temperature decreases.
is added to the gate input. Since the ON resistance of the MO5 resistor 63 changes almost logarithmically depending on the voltage applied to its gate, the coil viscous force ηuso (S) changes almost logarithmically in response to temperature changes, as described in the first embodiment. Its power can be varied.

従って、液体の粘性力が低温で大巾に上昇する場合にお
いても上記のコイル通電による粘性力を加えることによ
って全体の粘性力を温度に係わらずほぼ一定に保つこと
が可能となる。
Therefore, even when the viscous force of the liquid increases significantly at low temperatures, by applying the viscous force by energizing the coil, the overall viscous force can be kept almost constant regardless of the temperature.

[実施例3] 第8図は本発明の第3の実施例を示すものであり、コイ
ル通電による粘性力を温度に応じてデジタル的に可変さ
せるようにした例を示している。第9図はそのフローチ
ャートを示したものである。ここで、Aの検出回路部分
、及びCのドライバー回路部分については、第1、第2
の実施例と同様である。
[Embodiment 3] FIG. 8 shows a third embodiment of the present invention, and shows an example in which the viscous force caused by coil energization is digitally varied in accordance with the temperature. FIG. 9 shows the flowchart. Here, regarding the detection circuit part A and the driver circuit part C, the first and second
This is similar to the embodiment.

Bの回路部分は、本実施例の回路において、デジタル的
にゲインを設定する部分をなしており、センサーからの
変位出力Va−Vbをデジタルデーターに変換するA/
Dコンバーター70.全体の演算及び状態検出を行うC
PU (中央演算回路)71、CPUからのデーターを
基に実際にドライバーを駆動する為のアナログデーター
を出力するD/Aコンバーター72、更に温度を検出す
る為の感温抵抗74及び抵抗73から構成されている。
In the circuit of this embodiment, the circuit section B is a section that digitally sets the gain, and is a circuit section A/B that converts the displacement output Va-Vb from the sensor into digital data.
D converter 70. C that performs overall calculations and state detection
Consists of a PU (central processing circuit) 71, a D/A converter 72 that outputs analog data to actually drive the driver based on data from the CPU, and a temperature-sensitive resistor 74 and a resistor 73 for detecting temperature. has been done.

次に、本実施例の動作を第9図のフローチャートを用い
て説明する。
Next, the operation of this embodiment will be explained using the flowchart shown in FIG.

まず、フロー200ではデジタル的に変位センサーの出
力Va−Vbを微分する為の係数を設定しており、ここ
でTの値はA/D変換を行う為のサンプリング時間の周
期を表し、Cは第5図のコンデンサー59の容量値、R
は抵抗60の抵抗値を表わしている。フロー201では
演算に使用するレジスターW1の値をOにリセットして
いる。次にフロー202ではCPU71からのA/D制
御信号によって^/Dコンバーター70が外筒2と浮体
3の相対変位出力Va−Vb及び感温抵抗による電圧レ
ヘルのA/D変換を開始する。次に、フロー203でへ
/D変換が終了したかどうかを判定し、 A/D変換か
終了した場合には、フロー204でまず変位センサーの
A/Dの結果がCPUレジスターAに転送され、次にフ
ロー205で温度データの出力かCPUレジスターBに
転送される。フロー206では、公知のS−Z変換に伴
う時間軸上での微分演算が行われ、その結果がレジスタ
ーAにセットされる。一方、フロー207では温度デー
ターが記憶されているレジスターBの値によって、メモ
リーデーター220から所定の値がレジスターKに転送
されることになり、温度データーに対応したゲインデー
タがセットされる。次にフロー208ではD/Aコンバ
ーターへ転送する為のデータとして、レジスターAの値
とKの値を乗算した値をレジスターAにセットし、フロ
ー209でレジスターAの値を D/Aコンバーター7
2に転送する。次に、フロー210でCPU71からの
制御信号7によってDハコンバーターが動作を開始し、
フロー211でD/A変換が終了したことを検知した後
、再びフロー202へ戻って上記動作を繰り返す。
First, in flow 200, a coefficient for digitally differentiating the output Va-Vb of the displacement sensor is set, where the value of T represents the period of sampling time for performing A/D conversion, and C is Capacitance value of capacitor 59 in Fig. 5, R
represents the resistance value of the resistor 60. In flow 201, the value of register W1 used for calculation is reset to O. Next, in flow 202, the ^/D converter 70 starts A/D conversion of the relative displacement output Va-Vb between the outer cylinder 2 and the floating body 3 and the voltage level using the temperature-sensitive resistor in response to an A/D control signal from the CPU 71. Next, in flow 203, it is determined whether the A/D conversion has been completed, and if the A/D conversion has been completed, the A/D result of the displacement sensor is first transferred to CPU register A in flow 204, and Next, in flow 205, the output of temperature data is transferred to CPU register B. In flow 206, a differential operation on the time axis accompanying the known SZ transformation is performed, and the result is set in register A. On the other hand, in flow 207, a predetermined value is transferred from memory data 220 to register K depending on the value of register B in which temperature data is stored, and gain data corresponding to the temperature data is set. Next, in flow 208, the value obtained by multiplying the value of register A by the value of K is set in register A as data to be transferred to the D/A converter, and in flow 209, the value of register A is set to D/A converter 7.
Transfer to 2. Next, in flow 210, the D converter starts operating according to the control signal 7 from the CPU 71,
After detecting completion of the D/A conversion in flow 211, the process returns to flow 202 and repeats the above operations.

そして、D/Aコンバーター72の出力は、ドライバー
回路Cの人力部に接続されているので、Dハコンバータ
ーの出力に比例した電流が巻線コイル7へ通電される。
Since the output of the D/A converter 72 is connected to the human power section of the driver circuit C, a current proportional to the output of the D/A converter is applied to the winding coil 7.

従って、本実施例では温度に対するコイル通電のゲイン
を設定するデーターをあらかじめ記憶しておけば、液体
の粘性が変化してもコイル通電による粘性力によって全
体の周波数特性を一定にできる。
Therefore, in this embodiment, if data for setting the gain of coil energization with respect to temperature is stored in advance, even if the viscosity of the liquid changes, the overall frequency characteristics can be kept constant by the viscous force caused by coil energization.

[発明の効果コ 以上説明したように、本発明の角変位検出装置は、セン
サーに含まれる?Fi体の粘性が温度によって大巾に変
化した場合でも、温度に応じてコイル通電による粘性力
を可変させることで、常に特性を一定に保つことができ
るといった効果がある。
[Effects of the Invention] As explained above, is the angular displacement detection device of the present invention included in a sensor? Even if the viscosity of the Fi body changes greatly depending on the temperature, the characteristics can be kept constant at all times by varying the viscous force caused by energizing the coil in accordance with the temperature.

したがって粘性特性に高い温度依存性のある7夜体を用
いた場合にも、広い温度範囲に渡って精度の高い角変位
測定が可能であるという効果がある。
Therefore, even when using a heptad whose viscous properties are highly temperature dependent, there is an effect that highly accurate angular displacement measurement can be performed over a wide temperature range.

また通常はコイルに通電の必要がなく、また液体に対す
る磁力作用を及ぼすための通電電力も小さくてよいなど
、省エネルギーで小型の装置を構成できるという効果も
ある。
In addition, there is usually no need to energize the coil, and only a small amount of energizing power is required to exert a magnetic effect on the liquid, resulting in the advantage that an energy-saving and compact device can be constructed.

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

第1図は本発明よりなる角変位検出装置の一実施例の機
械的な構成部分の構成概略を示した図、第2図は第1図
A−A線の断面図、第3図は第1図B−B線の断面図、
第3図は同一部斜視図、第4図は磁力作用によって浮体
に回転力が作用する状態を説明するための図である。第
5図は実施例1の制御を行なうための制御回路の全体図
、第6図は同実施例装置のセンサーとしての特性を示し
た周波数上の伝達特性図である。 第7図は本発明の実施例2の制御を行なうための制御回
路の全体図である。 第8図は本発明の実施例3の制御を行なうための制御回
路の全体図、第9図は同回路による制御動作を説明する
フローチャートである。 第10図〜第12図は従来例を説明するための図であり
、第10図は角度検出装置の平面概要図、第11図は第
10図の縦断面図、第12図は部品展開図である。 1:地板      2:外筒 3・浮体      3a:よシー 3b:軸     4:液 5:浮体支持体   6:ヨーク 7:巻線コイル   8:受光素子 9:受光素子    10ニスリツト 14、上蓋 化4名 第 図 Δ 第 図 第 図 第 図 第 9 図 第10図 A 第 1 図 190 IQ51) 量り5゜ 第 2 図
FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of mechanical components of an embodiment of the angular displacement detection device according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along the line A-A in FIG. 1, and FIG. Cross-sectional view taken along line B-B in Figure 1.
FIG. 3 is a perspective view of the same part, and FIG. 4 is a diagram for explaining the state in which a rotational force acts on the floating body due to the action of magnetic force. FIG. 5 is an overall diagram of a control circuit for controlling the first embodiment, and FIG. 6 is a frequency transfer characteristic diagram showing the characteristics of the device of the first embodiment as a sensor. FIG. 7 is an overall diagram of a control circuit for controlling a second embodiment of the present invention. FIG. 8 is an overall diagram of a control circuit for controlling a third embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a flowchart illustrating the control operation by the circuit. 10 to 12 are diagrams for explaining a conventional example, in which FIG. 10 is a schematic plan view of the angle detection device, FIG. 11 is a vertical cross-sectional view of FIG. 10, and FIG. 12 is an exploded view of parts. It is. 1: Main plate 2: Outer cylinder 3/floating body 3a: Yoshitaka 3b: Shaft 4: Liquid 5: Floating body support 6: Yoke 7: Winding coil 8: Light receiving element 9: Light receiving element 10 Nisrit 14, upper lid 4th person Figure Δ Figure Figure Figure 9 Figure 10 Figure A 1 Figure 190 IQ51) Scale 5° Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、液体を封入した室と、この室内において一定の軸回
りに回転自在に支持され、かつ液体と実質的に同比重の
永久磁石からなる浮体 と、上記室外の一定位置に固定配置されて該浮体との間
で磁気吸引力が作用する磁性体 と、上記一定位置から回転変位した浮体の室との相対的
な回転角度ズレを検出する光学的検出手段と、上記浮体
を回転させる磁力を正逆方向に選択的に付与できるよう
に設けられた磁力発生手段と、上記液体の温度を検出し
た情報を出力する温度検出手段と、この温度検出手段の
出力に基づき該液体の温度に依存した粘性の増減に応じ
て上記磁力発生手段による磁力発生及び磁力強さを変化
させる磁力制御手段を設けたことを特徴とする角変位検
出装置。 2、請求項1において、磁力制御手段は、浮体と室との
相対的な回転角度ズレが生じた時に磁力を発生するもの
であることを特徴とする角変位検出装置。 3、請求項2において、磁力制御手段は、浮体に対する
液体の粘性による回転抵抗が予め定めた粘性の基準値か
ら温度変化で増減変化した時に、その変化分を磁力作用
で補償する ものであることを特徴とする角変位検出装 置。
[Scope of Claims] 1. A chamber containing a liquid, a floating body rotatably supported around a fixed axis in the chamber and made of a permanent magnet having substantially the same specific gravity as the liquid, and a fixed position outside the chamber. an optical detection means for detecting a relative rotational angle deviation between a magnetic body that is fixedly disposed on and exerts a magnetic attraction force between the floating body and a chamber of the floating body that is rotationally displaced from the fixed position; a magnetic force generating means provided to selectively apply a magnetic force to rotate the liquid in the forward and reverse directions; a temperature detecting means for outputting information on the detected temperature of the liquid; An angular displacement detection device characterized in that it is provided with a magnetic force control means for changing the magnetic force generation and magnetic force strength by the magnetic force generating means in accordance with the temperature-dependent increase and decrease of viscosity. 2. The angular displacement detection device according to claim 1, wherein the magnetic force control means generates magnetic force when a relative rotational angle deviation between the floating body and the chamber occurs. 3. In claim 2, the magnetic force control means is such that when the rotational resistance of the floating body due to the viscosity of the liquid increases or decreases from a predetermined reference value of viscosity due to temperature change, the magnetic force control means compensates for the change by magnetic force action. An angular displacement detection device characterized by:
JP32783289A 1989-12-01 1989-12-18 Angular displacement detector Pending JPH03186702A (en)

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US07/619,904 US5136158A (en) 1989-12-01 1990-11-28 Angular displacement detecting device for floating body with integral magnetic path forming means
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