JPH0348718A - 反射静電界角度レゾルバ - Google Patents
反射静電界角度レゾルバInfo
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- JPH0348718A JPH0348718A JP2134260A JP13426090A JPH0348718A JP H0348718 A JPH0348718 A JP H0348718A JP 2134260 A JP2134260 A JP 2134260A JP 13426090 A JP13426090 A JP 13426090A JP H0348718 A JPH0348718 A JP H0348718A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/24—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance
- G01D5/241—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance by relative movement of capacitor electrodes
- G01D5/2412—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance by relative movement of capacitor electrodes by varying overlap
- G01D5/2415—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance by relative movement of capacitor electrodes by varying overlap adapted for encoders
Landscapes
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、静電式位置センサに関し、特定すると反射電
界検出法を合体したブラシレス角度レゾルバに関する。
界検出法を合体したブラシレス角度レゾルバに関する。
［従来技術、発明の課題］
多数の従来形式の角度レゾルバ（分解器）が、角度位置
を指示し得る出力信号を発生するために静電技術を利用
している。ＡＣおよびＤＣ励起を含む種々のセンサが開
発されてきた。静電式角度レゾルバは、本質的に２枚の
可変的に賦型された金属板より成り、その一方の坂が固
定であり、他方の坂が、画板間において露出される板表
面積を変化させるように一方の板と対向して回転され、
可変コンデンサを形成する。静電荷源が固定板に接続さ
れており、固定板から可動板により収集される静電荷が
、結合コンデンサにより固定板に反射される。固定板に
反射後、信号が電子的に分析され、固定板に関する回転
板の位置が確認される。この種の装置の例は、Ｗｅｆｔ
に賦与された米国特許筒４，０９２．５７９号、Ｆｌｅ
ｔｃｈｅｒ等に賦与された米国特許筒４．０４０．０４
１号、Ｉｍａｉに賦与された米国特許筒４，４３５，７
０２号、Ｆａｒｒａｎｄに賦与された米国特許筒３，９
６１，３１８号、Ｔａｎａｋａ等に賦与された米国特許
筒４，４１８，３４８号、およびＶｅｒｃｅｌｌｏｔｔ
ｉ等に賦与された米国特許筒４，２３８．７８１号に示
されている。
を指示し得る出力信号を発生するために静電技術を利用
している。ＡＣおよびＤＣ励起を含む種々のセンサが開
発されてきた。静電式角度レゾルバは、本質的に２枚の
可変的に賦型された金属板より成り、その一方の坂が固
定であり、他方の坂が、画板間において露出される板表
面積を変化させるように一方の板と対向して回転され、
可変コンデンサを形成する。静電荷源が固定板に接続さ
れており、固定板から可動板により収集される静電荷が
、結合コンデンサにより固定板に反射される。固定板に
反射後、信号が電子的に分析され、固定板に関する回転
板の位置が確認される。この種の装置の例は、Ｗｅｆｔ
に賦与された米国特許筒４，０９２．５７９号、Ｆｌｅ
ｔｃｈｅｒ等に賦与された米国特許筒４．０４０．０４
１号、Ｉｍａｉに賦与された米国特許筒４，４３５，７
０２号、Ｆａｒｒａｎｄに賦与された米国特許筒３，９
６１，３１８号、Ｔａｎａｋａ等に賦与された米国特許
筒４，４１８，３４８号、およびＶｅｒｃｅｌｌｏｔｔ
ｉ等に賦与された米国特許筒４，２３８．７８１号に示
されている。
普通、従来形式の角度レゾルバの出力信号は、結合コン
デンサによりロータからステータに結合される。結合コ
ンデンサは、普通対向するディスク形状電極の形式を採
る装置のステータおよびロータ部材上で整列、整合され
た平行板より形成される。
デンサによりロータからステータに結合される。結合コ
ンデンサは、普通対向するディスク形状電極の形式を採
る装置のステータおよびロータ部材上で整列、整合され
た平行板より形成される。
［発明の課題］
従来技術のセンサに関する固有の問題は、ロータおよび
ステータの結合コンデンサ電極板に影響を及ぼす漂遊容
量に起因する信号強度の損失である。静電式角度レゾル
バの応用が、近（の金属物体に近接しての設置を要求す
るとき、漂遊容量に起因する問題が一層重要となる。加
えて、特定の応用に起因して角度レゾルバに課される大
きさやスペースの制約のため、装置に対して利用可能な
スペースが制限される場合、追加の問題が生起しよう。
ステータの結合コンデンサ電極板に影響を及ぼす漂遊容
量に起因する信号強度の損失である。静電式角度レゾル
バの応用が、近（の金属物体に近接しての設置を要求す
るとき、漂遊容量に起因する問題が一層重要となる。加
えて、特定の応用に起因して角度レゾルバに課される大
きさやスペースの制約のため、装置に対して利用可能な
スペースが制限される場合、追加の問題が生起しよう。
ロータ対ステータの結合コンデンサを排除した角度レゾ
ルバの設計は、たいていの応用におけるし／ゾルバの原
容量の最高５０％までのスペースの節約をもたらす。
ルバの設計は、たいていの応用におけるし／ゾルバの原
容量の最高５０％までのスペースの節約をもたらす。
［課題を解決するための手段」
本発明に従う代表的実施例である改良された静電式角度
レゾルバは、少なくとも１つの電荷源と、該電荷源に接
続され、パターン化された静電界を発生するステータと
、ステータの静電界内に配置され、ロータ電圧基準に接
続されたロータと、電荷源からステータ手段への電流を
測定し、ステータから発するパターン化静電界内におり
るロータの位置を指示し得るｄＱ／ｄｔ信号を発生する
ための回路とを備える。
レゾルバは、少なくとも１つの電荷源と、該電荷源に接
続され、パターン化された静電界を発生するステータと
、ステータの静電界内に配置され、ロータ電圧基準に接
続されたロータと、電荷源からステータ手段への電流を
測定し、ステータから発するパターン化静電界内におり
るロータの位置を指示し得るｄＱ／ｄｔ信号を発生する
ための回路とを備える。
本発明の１つの目的は、改良された静電式角度レゾルバ
を提供することである。
を提供することである。
本発明の特定の目的は、結合コンデンサがロータ信号を
ステータに帰結合する必要性を排除した角度Ｌ／ゾルバ
を提供することである。
ステータに帰結合する必要性を排除した角度Ｌ／ゾルバ
を提供することである。
本発明の他の目的は、利用可能な代替装置に比較して相
当寸法が減ぜられた角度レゾルバを提供することである
。
当寸法が減ぜられた角度レゾルバを提供することである
。
本発明の他の特定の目的は５レゾルバ近傍にある金属物
体によって影響を受けない角度し・ゾルバを提供するこ
とである。
体によって影響を受けない角度し・ゾルバを提供するこ
とである。
本発明のこれらおよびその他の目的および利点は、以下
の説明から明らかとなろう。
の説明から明らかとなろう。
［実施例］
本発明の原理の理解を促進する目的で、以下図面に例示
される実施例を参照して説明する。
される実施例を参照して説明する。
第１図を参照すると、角度レゾルバ１０の概略線図が図
示されているが、該図は、ステータ１４に関するロータ
１２の位置を概念的に描いている。ロータ１２の表面Ｘ
およびステータ１４の表面Ｙは、導電性電極を含んでお
り、そして該電極は静電的に相互作用して、コンデンサ
を形成する。ロータ１２は回転シャフト１６に堅固に取
り（τｔ ＆ｊられている。ステータ１４は、シャフト
１８により固定位置に保持され、そして該シャフト１８
は端部Ａで係止されている。ロータおよびステータが銅
被覆ファイバガラス回路板を使用して構成される従来技
術の静電式角度分解器の代表的実施例においては、表面
ＸおよびＹは互いに近接して配置され、それらの間のエ
アギャップは約０．０２０ないし０．０５０インチであ
る。
示されているが、該図は、ステータ１４に関するロータ
１２の位置を概念的に描いている。ロータ１２の表面Ｘ
およびステータ１４の表面Ｙは、導電性電極を含んでお
り、そして該電極は静電的に相互作用して、コンデンサ
を形成する。ロータ１２は回転シャフト１６に堅固に取
り（τｔ ＆ｊられている。ステータ１４は、シャフト
１８により固定位置に保持され、そして該シャフト１８
は端部Ａで係止されている。ロータおよびステータが銅
被覆ファイバガラス回路板を使用して構成される従来技
術の静電式角度分解器の代表的実施例においては、表面
ＸおよびＹは互いに近接して配置され、それらの間のエ
アギャップは約０．０２０ないし０．０５０インチであ
る。
第２Ａおよび第２Ｂ図を参照すると、このし１には、従
来技術の角度レゾルバのロータ］２およびステータ１４
の正面図がそれぞれ示されている。
来技術の角度レゾルバのロータ］２およびステータ１４
の正面図がそれぞれ示されている。
第２Ａ図のロータ１２は、導電性箔の表面内に腐食パタ
ーンを有する導電性箔被覆回路板２２上に構成されてい
る。ロータの結合コンデンづ表面２０およびロータ羽根
２１は、図示される金属パターンを形成するように導電
性箔を腐食除去することによって形成される。同様に、
第２Ｂ図には、従来技術のステータが、負の指部材２７
に接続された負リング電極２６、正の指部材に接続され
た正リング電極２８、および結合コンデンサ表面３０を
有するものとして示されており、そしてこれらは、すべ
て、ステータ１４の回路板２４の導電性箔内に腐食形成
されたものである。従来技術の装置の動作に関する詳細
な情報は、ｒＩｍｐｒｏｖｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａ
ｔｉｃ Ｐｏ５ｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｎｇ Ａｎｇｌ
ｅ Ｒｅｓ。
ーンを有する導電性箔被覆回路板２２上に構成されてい
る。ロータの結合コンデンづ表面２０およびロータ羽根
２１は、図示される金属パターンを形成するように導電
性箔を腐食除去することによって形成される。同様に、
第２Ｂ図には、従来技術のステータが、負の指部材２７
に接続された負リング電極２６、正の指部材に接続され
た正リング電極２８、および結合コンデンサ表面３０を
有するものとして示されており、そしてこれらは、すべ
て、ステータ１４の回路板２４の導電性箔内に腐食形成
されたものである。従来技術の装置の動作に関する詳細
な情報は、ｒＩｍｐｒｏｖｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａ
ｔｉｃ Ｐｏ５ｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｎｇ Ａｎｇｌ
ｅ Ｒｅｓ。
１ｖ−ｅｒＪと題するＭ、 Ｒｏｓｓｗｕｒｍ等の１９
８９年４月２５日付米国特許第３４３，０３１号に見出
される。
８９年４月２５日付米国特許第３４３，０３１号に見出
される。
第３Ａ図を参照すると、本発明に従う静電角度レゾルバ
３１の概略線図が図示されている。ロータ羽根６２を有
するロータ６０が示されているが、このロータ羽根６２
は、ステータの正指部材６８および負指部材７２と相互
作用する。ロータ羽根６２と指部材６８および７２との
相互作用は、２つの可変コンデンサＣ＋＋＋ｓおよびＣ
ｚ＊ｓを形成する。ステータ板、すなわち指部材６８お
よび７２は固定ＤＣ電圧に維持されており、＋ｖ０゜が
板６８に、−Ｖｏｃが板７２に供給される。実際には、
電荷源３３および３４は、普通固定電圧源であろう。ロ
ータ６０の羽根６２は、電圧源３５により特定の一定静
電電位に維持される。しかしながら、電圧源３５は排除
してよく、ロータ６０の羽根６２は、接地に直接結合し
てもよく、あるいは容量的に接地に接続し、それにより
ＡＣ信号接地を提供してもよい。
３１の概略線図が図示されている。ロータ羽根６２を有
するロータ６０が示されているが、このロータ羽根６２
は、ステータの正指部材６８および負指部材７２と相互
作用する。ロータ羽根６２と指部材６８および７２との
相互作用は、２つの可変コンデンサＣ＋＋＋ｓおよびＣ
ｚ＊ｓを形成する。ステータ板、すなわち指部材６８お
よび７２は固定ＤＣ電圧に維持されており、＋ｖ０゜が
板６８に、−Ｖｏｃが板７２に供給される。実際には、
電荷源３３および３４は、普通固定電圧源であろう。ロ
ータ６０の羽根６２は、電圧源３５により特定の一定静
電電位に維持される。しかしながら、電圧源３５は排除
してよく、ロータ６０の羽根６２は、接地に直接結合し
てもよく、あるいは容量的に接地に接続し、それにより
ＡＣ信号接地を提供してもよい。
ステータ６４およびロータ６０は、上述の特許出願に開
示されるものと構造が類似である。ただし、従来技術の
ロークーステータ結合コンデンサは、第３Ａ図に示され
る角度レゾルバにおいては完全に除去されていることに
留意されたい。ロータが指部材６８および７２上の正お
よび負電位により発生される静電界（Ｅ）内で回転され
るとき、電荷がステータ指部材から消失、増大される。
示されるものと構造が類似である。ただし、従来技術の
ロークーステータ結合コンデンサは、第３Ａ図に示され
る角度レゾルバにおいては完全に除去されていることに
留意されたい。ロータが指部材６８および７２上の正お
よび負電位により発生される静電界（Ｅ）内で回転され
るとき、電荷がステータ指部材から消失、増大される。
電荷の変動は、ステータ６４に反射されるＥ電界の変化
割合に比例するｄＱ／Ｄｔ電流信号を電極６８および７
２に流入せしめる。ステータＥ電界の変化は、ロータ羽
根の角度位置によって直接影響される。しかして、該ロ
ータ羽根は、ステータＥ電界を通る間一定電圧にある。
割合に比例するｄＱ／Ｄｔ電流信号を電極６８および７
２に流入せしめる。ステータＥ電界の変化は、ロータ羽
根の角度位置によって直接影響される。しかして、該ロ
ータ羽根は、ステータＥ電界を通る間一定電圧にある。
ステータＥ電界（無限遠におけるゼロ電位に基準をお（
）は、ロータ電極すなわち羽根６２がステータ電極すな
わち指部材６８および７２近傍において移動するとき変
化する。可動ロータは、近傍の電界電位の変化のため、
静電界を変化させる。電荷流すなわち電流が生じて、電
極６８および７２を予定された電圧＋ＶＯＣおよび−Ｖ
。Ｃに維持する。この電流が測定され、角度位置を決定
するのに使用される。
）は、ロータ電極すなわち羽根６２がステータ電極すな
わち指部材６８および７２近傍において移動するとき変
化する。可動ロータは、近傍の電界電位の変化のため、
静電界を変化させる。電荷流すなわち電流が生じて、電
極６８および７２を予定された電圧＋ＶＯＣおよび−Ｖ
。Ｃに維持する。この電流が測定され、角度位置を決定
するのに使用される。
反射されるＥ電界の変化はまた、ステーターロータ容量
の変化と考えることができる。ローターステータ間の容
量は、ロータがステータに関して回転するとき変化する
。ｄＣ／ｄｔ （時間に関するステーターロータ間容
量の変化割合）は、ｄＱ／ｄｔ （すなわち電流）を
ステータ板６８および７２に流入流出せしめる。この電
流が、電流に敏感な電子回路によって感知され得る。
の変化と考えることができる。ローターステータ間の容
量は、ロータがステータに関して回転するとき変化する
。ｄＣ／ｄｔ （時間に関するステーターロータ間容
量の変化割合）は、ｄＱ／ｄｔ （すなわち電流）を
ステータ板６８および７２に流入流出せしめる。この電
流が、電流に敏感な電子回路によって感知され得る。
本発明の実施例においては、漂遊容量に起因するロータ
の信号の損失は排除されることにも留意されたい。これ
は、ロータ電位がシステム接地に関して固定状態に留ま
るからである。全出力感知がステータへの電流を監視す
ることによって遂行されるから、ロータ情報をステータ
上またはステータ近傍に配置した非回転ピックアップに
送るための別個の手段はもはや必要とされないことに留
意されたい。結合コンデンサが除去されたから、レゾル
バの容量は５０％はど低減できる。信号情報はロータか
らステータに送給されないないから、ロータ遮蔽または
保護のため電力をロータに送給する技術は実施される要
がな（、ロータ保護技術のための電子装置は必要とされ
ない。
の信号の損失は排除されることにも留意されたい。これ
は、ロータ電位がシステム接地に関して固定状態に留ま
るからである。全出力感知がステータへの電流を監視す
ることによって遂行されるから、ロータ情報をステータ
上またはステータ近傍に配置した非回転ピックアップに
送るための別個の手段はもはや必要とされないことに留
意されたい。結合コンデンサが除去されたから、レゾル
バの容量は５０％はど低減できる。信号情報はロータか
らステータに送給されないないから、ロータ遮蔽または
保護のため電力をロータに送給する技術は実施される要
がな（、ロータ保護技術のための電子装置は必要とされ
ない。
第３Ｂ図を参照すると、本発明に従う改良された角度レ
ゾルバ３１の概略線図が示されている。
ゾルバ３１の概略線図が示されている。
基準電圧＋Ｖ＋＋ｔｒが、増幅器Ｕ１の正入力に供給さ
れている。増幅器Ｕ１の出力は、信号を信号路４０（以
下信号４０として言及される）を経て抵抗Ｒ１に接続さ
れる。Ｕｌの出力は、コンデンサＣ１を経て抵抗Ｒ４に
容量結合される。抵抗Ｒ４の他のリードは、抵抗Ｒ５お
よび増幅器Ｕ３の正入力に接続される。抵抗Ｕ５は、Ｕ
３の正入力からのバイアス電流に対して接地へのバイア
ス路を提供し、そしてＲ３，Ｒ４およびＲ６との関連に
おいて、作動増幅器Ｕ３の利得を決定する。抵抗Ｒ１の
他のリードは、増幅器Ｕ１の負人力に帰還接続されてお
り、かつ正ステータリング電極６６および指部材６８に
も接続されている。負の基準電圧Ｖ ＋ｔｔｒが増幅器
Ｕ２の正人力に供給される。
れている。増幅器Ｕ１の出力は、信号を信号路４０（以
下信号４０として言及される）を経て抵抗Ｒ１に接続さ
れる。Ｕｌの出力は、コンデンサＣ１を経て抵抗Ｒ４に
容量結合される。抵抗Ｒ４の他のリードは、抵抗Ｒ５お
よび増幅器Ｕ３の正入力に接続される。抵抗Ｕ５は、Ｕ
３の正入力からのバイアス電流に対して接地へのバイア
ス路を提供し、そしてＲ３，Ｒ４およびＲ６との関連に
おいて、作動増幅器Ｕ３の利得を決定する。抵抗Ｒ１の
他のリードは、増幅器Ｕ１の負人力に帰還接続されてお
り、かつ正ステータリング電極６６および指部材６８に
も接続されている。負の基準電圧Ｖ ＋ｔｔｒが増幅器
Ｕ２の正人力に供給される。
増幅器Ｕ２の出力は、信号路４２（信号４２）を経て抵
抗Ｒ２に接続される。抵抗Ｒ２の他のリードは、リング
電極７０を介して負のステータ指部材に、また増幅器Ｕ
２の負入力に接続される。信帰路４２すなわち信号４２
は、コンデンサＣ２を経て抵抗Ｒ３に容量結合される。
抗Ｒ２に接続される。抵抗Ｒ２の他のリードは、リング
電極７０を介して負のステータ指部材に、また増幅器Ｕ
２の負入力に接続される。信帰路４２すなわち信号４２
は、コンデンサＣ２を経て抵抗Ｒ３に容量結合される。
抵抗Ｒ３の他のり一ドは、増幅器Ｕ３の負入力に接続さ
れ、また・帰還抵抗Ｒ６に接続される。Ｕ３の出力は、
Ｒ６の他のリードに接続され、また回路■。の出力電圧
を供給する。指部材６８および７２に対向するロータ羽
根を持つロータ６０が示されている。ロータ羽根６２は
、接地に接続されている。ロータ６０の回転運動は、指
部材６８および７２とロータ羽根６２より形成されるコ
ンデンサをして、容量を変更せしめ、指部材６８および
７２に静電的影響を及ぼす。指部材６８および７２を一
定電圧に維持するため、増幅器Ｕ１およびＣ２により、
それぞれ抵抗Ｒ１およびＲ２を介してステータ６４にさ
らに詳しく言うと電極６６および７０に電流が供給され
る。抵抗Ｒ１およびＲ２中の電流は、電圧降下■１およ
び■２を生じ、そしてこの電圧はそれぞれ差動増幅器Ｕ
３に供給される。Ｒ１およびＲ２の代表的値は５００
にΩである。コンデンサＣ１およびＣ２は、普通０．１
７Ｊ、Ｆ、そして抵抗Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５およびＲ６は、
普通！００にΩである。 Ｌ Ｍ ｌ ５５３として指
示される演算増幅器（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｅｍ１ｃｏ
ｎｄｕｃｔｏｒ製）が、増幅器Ｕｌ。
れ、また・帰還抵抗Ｒ６に接続される。Ｕ３の出力は、
Ｒ６の他のリードに接続され、また回路■。の出力電圧
を供給する。指部材６８および７２に対向するロータ羽
根を持つロータ６０が示されている。ロータ羽根６２は
、接地に接続されている。ロータ６０の回転運動は、指
部材６８および７２とロータ羽根６２より形成されるコ
ンデンサをして、容量を変更せしめ、指部材６８および
７２に静電的影響を及ぼす。指部材６８および７２を一
定電圧に維持するため、増幅器Ｕ１およびＣ２により、
それぞれ抵抗Ｒ１およびＲ２を介してステータ６４にさ
らに詳しく言うと電極６６および７０に電流が供給され
る。抵抗Ｒ１およびＲ２中の電流は、電圧降下■１およ
び■２を生じ、そしてこの電圧はそれぞれ差動増幅器Ｕ
３に供給される。Ｒ１およびＲ２の代表的値は５００
にΩである。コンデンサＣ１およびＣ２は、普通０．１
７Ｊ、Ｆ、そして抵抗Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５およびＲ６は、
普通！００にΩである。 Ｌ Ｍ ｌ ５５３として指
示される演算増幅器（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｅｍ１ｃｏ
ｎｄｕｃｔｏｒ製）が、増幅器Ｕｌ。
Ｃ２およびＵ３として使用できる。
増幅器Ｕ１およびＣ２は閉鎖ループフィードバックモー
ドで接続されており、ステータの＋および一指部材電圧
がそれぞれ帰還接続され、→−Ｖ＋＋ｔｒおよび−■□
、電圧に比較される。電流がＵｌからステータの正の仮
６８に流れるとき、電圧■Ｉは、ステータの正の仮を基
ｒ！Ａ電圧に維持するに必要な程度に変化する。Ｕｌは
、正のステータ指部材６８に対して電流を増減する。抵
抗Ｒ１は、増電流または減電流を電圧ｖ１において容易
に処理される変化に変換する。信号４０に現われる正の
出力電圧信号は、Ｖ４（１＝ＲＩ （ｄＱ＋／ｄｔ）＋
Ｖ＊Ｅｐの如（計算される。ここで、ｑ、は、ステータ
の正指部材６８上の電荷である。
ドで接続されており、ステータの＋および一指部材電圧
がそれぞれ帰還接続され、→−Ｖ＋＋ｔｒおよび−■□
、電圧に比較される。電流がＵｌからステータの正の仮
６８に流れるとき、電圧■Ｉは、ステータの正の仮を基
ｒ！Ａ電圧に維持するに必要な程度に変化する。Ｕｌは
、正のステータ指部材６８に対して電流を増減する。抵
抗Ｒ１は、増電流または減電流を電圧ｖ１において容易
に処理される変化に変換する。信号４０に現われる正の
出力電圧信号は、Ｖ４（１＝ＲＩ （ｄＱ＋／ｄｔ）＋
Ｖ＊Ｅｐの如（計算される。ここで、ｑ、は、ステータ
の正指部材６８上の電荷である。
同様に、増幅器Ｕ２は、ステータの負指部材７２を負の
基準電圧−Ｖ＋＋ｇｒに維持するに必要とされる電荷を
増減する。電荷の変化率が増幅器Ｕ１またはＣ２の電圧
および周波数限界内にある限り、ステータ指部材６８お
よび７２は、一定基準ＤＣ電圧に維持される。かくして
、この装置に対して選択される演算増幅器の利得帯域幅
は、角度レゾルバの電圧および周波数要件に鑑みて選択
されるべきである。
基準電圧−Ｖ＋＋ｇｒに維持するに必要とされる電荷を
増減する。電荷の変化率が増幅器Ｕ１またはＣ２の電圧
および周波数限界内にある限り、ステータ指部材６８お
よび７２は、一定基準ＤＣ電圧に維持される。かくして
、この装置に対して選択される演算増幅器の利得帯域幅
は、角度レゾルバの電圧および周波数要件に鑑みて選択
されるべきである。
ロータ６０のステータ６４に関する角度位置の変化また
は偏差は、信号４０および信号４２の電圧間の差を測定
することによって感知される。
は偏差は、信号４０および信号４２の電圧間の差を測定
することによって感知される。
ＩＪ ３は作動増幅器として作用し、その利得は、Ｒ６
対Ｒ３の比およびＲ６対Ｒ４の比により決定される。も
しもＲ３およびＲ４の値が等しく、Ｒ５およびＲ６の値
が等しいと、最終出力電圧Ｖ。は下式で与えられる。す
なわち、 ６ Ｖ、＝ −（Ｖ、。−■４□ ） ３ 回転部材の角変位が測定されねばならない代表的応用に
おいては、技術的に周知の回路が出力信号■。に結合さ
れる。この種の回路においては、普通、ｖｏに発生され
る正弦波に似た信号を方形波に変換する。続いて、方形
波は論理回路の入力に供給され、そして低レベルから高
レベルへの方形波信号の転換を係数することによって、
回転角が決定される。しかして、上記の転換は、ロータ
のステータに関する一定角度変位に対応する。
対Ｒ３の比およびＲ６対Ｒ４の比により決定される。も
しもＲ３およびＲ４の値が等しく、Ｒ５およびＲ６の値
が等しいと、最終出力電圧Ｖ。は下式で与えられる。す
なわち、 ６ Ｖ、＝ −（Ｖ、。−■４□ ） ３ 回転部材の角変位が測定されねばならない代表的応用に
おいては、技術的に周知の回路が出力信号■。に結合さ
れる。この種の回路においては、普通、ｖｏに発生され
る正弦波に似た信号を方形波に変換する。続いて、方形
波は論理回路の入力に供給され、そして低レベルから高
レベルへの方形波信号の転換を係数することによって、
回転角が決定される。しかして、上記の転換は、ロータ
のステータに関する一定角度変位に対応する。
本実施例の２つの重要な特徴は、当技術に精通したもの
には明らかなはずで２ある。第１は、ステータ指部材は
一定ＤＣ電圧に維持されるから、電圧の変化に起因する
ステータからの電荷の損失／利得は排除される。開示さ
れた実施例は、ロータ角度位置変化が漂遊容量の影響を
受けない結果として電荷流の正確な測定を保証する。第
２は、ステータおよびロータの寸法が、従来技術に必要
な結合コンデンサの除去によって減ぜられることである
。必要とされる寸法の低減は、角度レゾルバ装置に対す
る全スペースの節約をもたらす。
には明らかなはずで２ある。第１は、ステータ指部材は
一定ＤＣ電圧に維持されるから、電圧の変化に起因する
ステータからの電荷の損失／利得は排除される。開示さ
れた実施例は、ロータ角度位置変化が漂遊容量の影響を
受けない結果として電荷流の正確な測定を保証する。第
２は、ステータおよびロータの寸法が、従来技術に必要
な結合コンデンサの除去によって減ぜられることである
。必要とされる寸法の低減は、角度レゾルバ装置に対す
る全スペースの節約をもたらす。
この実施例は、３つの増幅器を必要とするバイポーラ形
式の実施例を詳細に示しているが、この概念は１つの増
幅器しか必要としないユニポーラの１組のステータ指部
材で実施できることは、当技術に精通したものに容易に
明らかであろう。この簡単化の不利な点は、出力信号の
６ｄＢの減少をもたらし、信号対雑音比すなわちＳ／Ｈ
の減少をもだうすことであろう。
式の実施例を詳細に示しているが、この概念は１つの増
幅器しか必要としないユニポーラの１組のステータ指部
材で実施できることは、当技術に精通したものに容易に
明らかであろう。この簡単化の不利な点は、出力信号の
６ｄＢの減少をもたらし、信号対雑音比すなわちＳ／Ｈ
の減少をもだうすことであろう。
次に第４図を参照すると、ロータ６０の正両立面図が示
されている。代表的構成技術の１例として、羽根６２は
回路板６１の導電性箔中に腐食形成される。第２Ａ図の
従来形式のロータ１２に比較して、ロータ６０は明らか
にスペースの節約を示している。これは、本発明の角度
レゾルバの場合、第２Ａ図のロータ結合面２０がもはや
必要とされないという事実に起因して各羽根６２の長さ
が増大されるからである。かくして、等しい長さの電極
の場合、回路板６１の直径は、第２Ａ図に示されるロー
タを構成するに必要とされる回路板はど大Ｎくする必要
がない。６３で指示される領域は、回路板６１の裸の露
出されたファイバガラスである。
されている。代表的構成技術の１例として、羽根６２は
回路板６１の導電性箔中に腐食形成される。第２Ａ図の
従来形式のロータ１２に比較して、ロータ６０は明らか
にスペースの節約を示している。これは、本発明の角度
レゾルバの場合、第２Ａ図のロータ結合面２０がもはや
必要とされないという事実に起因して各羽根６２の長さ
が増大されるからである。かくして、等しい長さの電極
の場合、回路板６１の直径は、第２Ａ図に示されるロー
タを構成するに必要とされる回路板はど大Ｎくする必要
がない。６３で指示される領域は、回路板６１の裸の露
出されたファイバガラスである。
次に第５図を参照すると、ステータ６４が、第３Ａ図に
示される本発明に従う角度レゾルバと使用するように構
成されるものとして示されている。本発明に従うステー
タ６４に匹敵する第２Ｂ図の従来技術のステータ１４を
参照すると、ロータ６０で実現され上述したところの同
じスペースの節約が、やはり認められる。
示される本発明に従う角度レゾルバと使用するように構
成されるものとして示されている。本発明に従うステー
タ６４に匹敵する第２Ｂ図の従来技術のステータ１４を
参照すると、ロータ６０で実現され上述したところの同
じスペースの節約が、やはり認められる。
代表的構成技術として、ステータ６４は、第３図のコン
デンサＣ１□の一方の板を構成する、リング電極６６お
よび該、リング電極に接続される正の指部材を創成する
ように、回路板製造技術に周知の酸腐食形成法を使用す
ることによって、回路板６５により製造される。同様に
、リング電極７０は、第４図のロータ６０の羽根６２と
ともに第３Ａ図のコンデンサＣ２Ｒ１１を構成する一方
の板である負の指部材７２に接続される。リング電極６
６および７０から突出する突部は、対向する指部材によ
り形成される角度を実質的に２分するように配置される
。かくして、部材６６．６８゜７０および７２は、各リ
ング電極に異なる電位を印加することによってパターン
化静電界を形成する有用な挟み合い部分を有する同心電
極を形成するように結合される。また、第４図のロータ
６０の羽根の数は、指部材６８の数または指部材７２の
数に同一であり、羽根間の角度は指部材間の角度に対応
していることが認められよう。回路板６５上に露出され
る表面領域６７は、腐食工程中に露出された裸の回路板
であり、ステータ６４の電極７０および６６間に絶縁体
を構成する。
デンサＣ１□の一方の板を構成する、リング電極６６お
よび該、リング電極に接続される正の指部材を創成する
ように、回路板製造技術に周知の酸腐食形成法を使用す
ることによって、回路板６５により製造される。同様に
、リング電極７０は、第４図のロータ６０の羽根６２と
ともに第３Ａ図のコンデンサＣ２Ｒ１１を構成する一方
の板である負の指部材７２に接続される。リング電極６
６および７０から突出する突部は、対向する指部材によ
り形成される角度を実質的に２分するように配置される
。かくして、部材６６．６８゜７０および７２は、各リ
ング電極に異なる電位を印加することによってパターン
化静電界を形成する有用な挟み合い部分を有する同心電
極を形成するように結合される。また、第４図のロータ
６０の羽根の数は、指部材６８の数または指部材７２の
数に同一であり、羽根間の角度は指部材間の角度に対応
していることが認められよう。回路板６５上に露出され
る表面領域６７は、腐食工程中に露出された裸の回路板
であり、ステータ６４の電極７０および６６間に絶縁体
を構成する。
第５図のステータ６４および第４図のロータ６０に対す
る代りの製造技術は、ロータおよびステータ基盤物質と
して使用される鋼上磁器基板材料上に金属粒子ペースト
をシルクスクリーニング印刷することである。この技術
は、第４図の電極６２および第５図の電極７２．６８．
７０および６６を形成するのに使用される。銅や銀や金
のような種々の金属粒子を、金属液体ペースト中に使用
できる。ペーストは、所望の電極形状で鋼上磁器材料の
ロータまたはステータ基盤表面上にシルクスクリーニン
グ印刷される。基盤、ついで金属をリフローして金属粒
子を鋼上磁器表面上に接合するため消勢され、それによ
り電極が形成される。
る代りの製造技術は、ロータおよびステータ基盤物質と
して使用される鋼上磁器基板材料上に金属粒子ペースト
をシルクスクリーニング印刷することである。この技術
は、第４図の電極６２および第５図の電極７２．６８．
７０および６６を形成するのに使用される。銅や銀や金
のような種々の金属粒子を、金属液体ペースト中に使用
できる。ペーストは、所望の電極形状で鋼上磁器材料の
ロータまたはステータ基盤表面上にシルクスクリーニン
グ印刷される。基盤、ついで金属をリフローして金属粒
子を鋼上磁器表面上に接合するため消勢され、それによ
り電極が形成される。
第６図を参照すると、本発明に従う改良された角度レゾ
ルバの概略線図が図示されている、電圧入力信号＋Ｖｌ
ｌｔＦおよび−ＶＩＩＥＦの正人力が、増幅器Ｕ１およ
びＵ２の正入力にそれぞれ供給される。
ルバの概略線図が図示されている、電圧入力信号＋Ｖｌ
ｌｔＦおよび−ＶＩＩＥＦの正人力が、増幅器Ｕ１およ
びＵ２の正入力にそれぞれ供給される。
増幅器Ｕ１の出力は、信号４０を抵抗Ｒ１およびコンデ
ンサＣ１に供給する。増幅器Ｕ２の出力は、信号路４２
を経て信号を抵抗Ｒ２およびコンデンサＣ２に供給する
。抵抗Ｒ１の他のリードは、増幅器Ｕｌの負入力に、ま
たステータの負電極６６ｊ５よび指部材に接続される。
ンサＣ１に供給する。増幅器Ｕ２の出力は、信号路４２
を経て信号を抵抗Ｒ２およびコンデンサＣ２に供給する
。抵抗Ｒ１の他のリードは、増幅器Ｕｌの負入力に、ま
たステータの負電極６６ｊ５よび指部材に接続される。
抵抗Ｒ２の他ののリードは、電極７０および指部材７２
と、増幅器Ｕ２の負入力とに接続される。コンデンサＣ
２は抵抗Ｒ３に接続される。抵抗Ｒ３の他のリードは、
増幅器Ｕ３の負入力と抵抗Ｒ６とに接続される。抵抗Ｒ
６の他のリードは、増幅器Ｕ３の出力に接続され、そし
て出力から出力信号Ｖ。が増幅器Ｕ３により供給される
。コンデンサＣ１は抵抗Ｒ４に接続され、そして該抵抗
は増幅器Ｕ３の正入力と抵抗Ｒ５とに接続される。しか
して、該低抗Ｒ５は、増幅器Ｕ３の正入力を接地するバ
イアス路を設定する。第３Ｂ図に図示される角度レゾル
バと第６図に図示される角度レゾルバ間の差は、ロータ
６０のロータ羽根６２に対して接地への容量結合を提供
するコンデンサ８０である。ロータ６０の近傍において
近接接地される金属物体は、コンデンサ８０に置き換わ
る漂遊容量を提供する。それゆえ、ロータを接地へ結合
する漂遊容量がロータ羽根６２に対してＡＣ接地基準を
提供するから、ロータ羽根６２に対して電気的接続をな
す必要性はないであろう。
と、増幅器Ｕ２の負入力とに接続される。コンデンサＣ
２は抵抗Ｒ３に接続される。抵抗Ｒ３の他のリードは、
増幅器Ｕ３の負入力と抵抗Ｒ６とに接続される。抵抗Ｒ
６の他のリードは、増幅器Ｕ３の出力に接続され、そし
て出力から出力信号Ｖ。が増幅器Ｕ３により供給される
。コンデンサＣ１は抵抗Ｒ４に接続され、そして該抵抗
は増幅器Ｕ３の正入力と抵抗Ｒ５とに接続される。しか
して、該低抗Ｒ５は、増幅器Ｕ３の正入力を接地するバ
イアス路を設定する。第３Ｂ図に図示される角度レゾル
バと第６図に図示される角度レゾルバ間の差は、ロータ
６０のロータ羽根６２に対して接地への容量結合を提供
するコンデンサ８０である。ロータ６０の近傍において
近接接地される金属物体は、コンデンサ８０に置き換わ
る漂遊容量を提供する。それゆえ、ロータを接地へ結合
する漂遊容量がロータ羽根６２に対してＡＣ接地基準を
提供するから、ロータ羽根６２に対して電気的接続をな
す必要性はないであろう。
以上本発明を好ましい実施例について説明したが、当技
術に精通したものであれば、本発明の技術思想から逸脱
することなく種々の変化変更をなし得ることは明らかで
あろう。
術に精通したものであれば、本発明の技術思想から逸脱
することなく種々の変化変更をなし得ることは明らかで
あろう。
第１図は代表的静電角度レゾルバの概略線図、第２Ａ図
は従来技術のロータの電極の構成を例示する第１図のロ
ータ表面の正面図、第２Ｂ図は従来形式のステータの金
属電極を示す第１図のステータ表面の正面図、第３Ａ図
は本発明の代表的実施例の概略線図、第３Ｂ図は詳細回
路構成を示す本発明の代表的実施例の概略線図、第４図
は第３Ａ図に示される実施例のロータの金属板部材を示
すロータ表面Ｘの正面図、第５図は第３Ａおよび３Ｂ図
に示される実施例のステータの金属板部材の配置を示す
ステータ表面の正面図、第６図はステータ、接地に容量
結合されるロータおよび付随する回路を示す本発明の他
の実施例を示す概略線図である。 １０： レゾルバ １２： ロータ １４： ステータ １６： 回転シャフト １８： 固定シャフト ３１： レゾルバ ３３．３４＝ 電荷源 ６０： ロータ。 ６２： ロータ羽根 ６３．６７： ６４： ステータ ６８： 正指部材、電極又は板 ７２： 負指部材、電極又は板 表面（又は露出）領域
は従来技術のロータの電極の構成を例示する第１図のロ
ータ表面の正面図、第２Ｂ図は従来形式のステータの金
属電極を示す第１図のステータ表面の正面図、第３Ａ図
は本発明の代表的実施例の概略線図、第３Ｂ図は詳細回
路構成を示す本発明の代表的実施例の概略線図、第４図
は第３Ａ図に示される実施例のロータの金属板部材を示
すロータ表面Ｘの正面図、第５図は第３Ａおよび３Ｂ図
に示される実施例のステータの金属板部材の配置を示す
ステータ表面の正面図、第６図はステータ、接地に容量
結合されるロータおよび付随する回路を示す本発明の他
の実施例を示す概略線図である。 １０： レゾルバ １２： ロータ １４： ステータ １６： 回転シャフト １８： 固定シャフト ３１： レゾルバ ３３．３４＝ 電荷源 ６０： ロータ。 ６２： ロータ羽根 ６３．６７： ６４： ステータ ６８： 正指部材、電極又は板 ７２： 負指部材、電極又は板 表面（又は露出）領域
Claims (17)
- （１）電荷源と、該電荷源に接続され、パターン化され
た静電界を発生するためのステータと、該ステータの電
界内にあって電位源に接続されるロータと、前記電荷源
からの電流を測定し、前記ステータから発するパターン
化静電界内におけるロータの動きを指示するｄＱ／ｄｔ
を発生するための回路とを備えることを特徴とする静電
角度レゾルバ。 - （２）第１および第２の電荷源を備え、前記ステータが
、第１および第２の同心的指部材電極を具備し、前記第
１電荷源が前記第１電極に接続され、前記第２電荷源が
前記第２電極に接続される特許請求の範囲第１項記載の
静電角度レゾルバ。 - （３）前記第１および第２電荷源が、両者とも演算増幅
回路を含む特許請求の範囲第２項記載の静電角度レゾル
バ。 - （４）前記演算増幅回路が電圧ホロワ形態で配置される
特許請求の範囲第３項記載の静電角度レゾルバ。 - （５）各電圧ホロワ演算増幅回路の出力が、抵抗の第１
のリードに接続され、該抵抗の第２のリードがフィード
バックループおよび前記電極の１つに接続され、前記ｄ
Ｑ／ｄｔ信号が前記各抵抗の両端に現われる電圧から比
例的に誘導される特許請求の範囲第４項記載の静電角度
レゾルバ。 - （６）前記ステータおよび前記ロータが、金属被服印刷
回路板材料上に構成される特許請求の範囲第１項記載の
静電角度レゾルバ。 - （７）前記の指部材同心電極が前記ロータの回転軸線と
整列された第１のリング電極を具備し、該第１リング電
極が、予定された角度増分で該第１リング電極から半径
方向において外方に延びる予定長の電極を具備し、前記
第２の指部材同心電極が前記第１リング電極と同心で該
リング電極から延びる電極の半径よりも大きい第２のリ
ング電極を具備し、該第２リング電極が、前記第１リン
グ電極の金属電極により形成されるスペース中に内方に
該第２リング電極から延びる電極を有している特許請求
の範囲第２項記載の静電角度レゾルバ。 - （８）第１の固定電圧出力信号を供給する第１の回路と
、該第１固定電圧出力信号に結合され、パターン化され
た静電界を発生するためのステータと、前記パターン化
静電界内に位置するロータと、前記ロータの回転に応答
して前記第１回路から前記ステータに流れる電流を監視
するための電流測定手段とを備える回転部材の角度的変
位を測定するための静電角度レゾルバ。 - （９）第２の固定電圧出力信号を前記ステータに供給す
るための第２の回路を備え、前記電流測定手段が、前記
第１および前記第２回路から前記ステータ手段への電流
を監視する特許請求の範囲第８項記載の静電角度レゾル
バ。 - （１０）前記ステータが、前記第１および第２固定電圧
出力信号にそれぞれ結合される第１および第２の電極を
具備する特許請求の範囲第９項記載の静電角度レゾルバ
。 - （１１）前記第１および第２の固定電圧信号が、反対極
性より成る特許請求の範囲第１０項記載の静電角度レゾ
ルバ。 - （１２）前記第１および第２電極が同心リング電極であ
る特許請求の範囲第１０項記載の静電角度レゾルバ。 - （１３）前記同心リング電極が、各々、予定された角度
間隔に位置しかつ相対する同心リング電極に向った半径
方向に延びる半径方法突部を有する特許請求の範囲第１
２項記載の静電角度レゾルバ。 - （１４）前記外部同心リング電極から半径方向内方に延
びる前記突部が、前記内部同心リング電極から半径方向
外方に延びる前記電極突部により形成される角度を実質
的に２分するように、前記半径方向突部が位置付けられ
ている特許請求の範囲第１３項記載の静電角度レゾルバ
。 - （１５）前記ロータが、該ロータの回転軸線から半径方
向に延びる相互接続されたロータ電極を具備し、該ロー
タ電極が前記ロータの回転軸線に垂直な平面において回
転するように配置されている特許請求の範囲第１４項記
載の静電角度レゾルバ。 - （１６）前記ロータ電極が、前記外部同心リング電極の
電極突部と相対し、ついでロータが回転部材の回転に応
じて前記内部同心リング電極の電極突部と相対するよう
な角度で配置されている特許請求の範囲第１５項記載の
静電角度レゾルバ。 - （１７）前記ステータおよび前記ロータが鋼上磁器基板
上に構成され、電極が基板の上部上に形成されている特
許請求の範囲第１項記載の静電角度レゾルバ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/358,651 US5012237A (en) | 1989-05-26 | 1989-05-26 | Reflected electrostatic field angle resolver |
| US358651 | 1989-05-26 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0348718A true JPH0348718A (ja) | 1991-03-01 |
| JPH0769186B2 JPH0769186B2 (ja) | 1995-07-26 |
Family
ID=23410511
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