JPH04172218A - 回転角センサ - Google Patents
回転角センサInfo
- Publication number
- JPH04172218A JPH04172218A JP29913790A JP29913790A JPH04172218A JP H04172218 A JPH04172218 A JP H04172218A JP 29913790 A JP29913790 A JP 29913790A JP 29913790 A JP29913790 A JP 29913790A JP H04172218 A JPH04172218 A JP H04172218A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- disk
- rotating
- capacitance
- fixed disk
- plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 8
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 235000011915 haggis Nutrition 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (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、静電容量の変化量によって回転角を検出する
回転角センサに関するものである。
回転角センサに関するものである。
〔従来の技術）
従来のこの種の静電容量型回転角センサの構造としては
例えば第４図に示す如くき構造のものであって円形の固
定平行極板Ａと、半円形状に形状されかつ同一平面状に
組合せられている固定平行極板Ｂ、Ｃと、この固定平行
棒板Ｂ。
例えば第４図に示す如くき構造のものであって円形の固
定平行極板Ａと、半円形状に形状されかつ同一平面状に
組合せられている固定平行極板Ｂ、Ｃと、この固定平行
棒板Ｂ。
Ｃと固定平行棒板Ａとの間に平行に位置される回転円板
りとの組合せからなり、しかもこの回転円板りは、図面
において斜線で示す半円部が導体部であり残りの手内部
分は、絶縁体部で形成されているものである。
りとの組合せからなり、しかもこの回転円板りは、図面
において斜線で示す半円部が導体部であり残りの手内部
分は、絶縁体部で形成されているものである。
そして固定される極板ＡとＢ、Ｃに対し、回転円板りが
回転されることによりコンデンサを形成する各極板間に
ある半円状導体部と絶縁体部との面積が差動的に変化す
ることを活用して、回転角度の検出を行なうものである
。
回転されることによりコンデンサを形成する各極板間に
ある半円状導体部と絶縁体部との面積が差動的に変化す
ることを活用して、回転角度の検出を行なうものである
。
因みにその静電容量型回転角センサの動作原理を第５図
乃至第７図に基いて説明すると、回転円板りの回転角度
に対する極板Ａと８間、Ａと０間それぞれの静電容量は
っぎのようである。
乃至第７図に基いて説明すると、回転円板りの回転角度
に対する極板Ａと８間、Ａと０間それぞれの静電容量は
っぎのようである。
いま、第５図のように回転円板りが極板Ｂ。
Ｃに対して、角度θ冨０の位置からθまで回転したとす
る。そのときの極板間の静電容量は、第６図のように、
極板間に導体がある場合の容量Ｃ０と絶縁体がある部分
の容量ｃ ｏｌが並列に接続された状態になってその容
量はＣ０＋Ｃ０°になる。
る。そのときの極板間の静電容量は、第６図のように、
極板間に導体がある場合の容量Ｃ０と絶縁体がある部分
の容量ｃ ｏｌが並列に接続された状態になってその容
量はＣ０＋Ｃ０°になる。
ここで回転円板りの厚さをｄ５極板ＡとＤｌＢとＤそれ
ぞれの間隔をｄ、、 ｄ２、またｄｏ”ｄ＋＋ｄ２とす
れば容量Ｃ８およびＣ０°は Ｃｏ ＝ＣＡ−ａｏ／（ｄ＋＋ ｄ２）ｃ、１．εｒ
・ａｏ’／（ｄ ＋ ｄ＋十ｄｉ） ・””’ （１
）ただし、 εＡ ：空気の屈電率 Ｃ１，空気・絶縁体・空気の三層複合体の銹電率 ａｏ：回転板の導体がある部分の極板面積ａ０° ：回
転板の絶縁体がある部分の極板面積 となり、さらに極板Ｂ、Ｃそれぞれの面積をａとすれば
、円板の回転角θのときの極板Ｂに対するａｏ、ａｏｏ
は ａｏ・ａｌｌ−（θ／π）） ａｏｏ・ａ（θ／π） ・・・・・・・・・
・（２）これに対して、極板Ｃ側では（２）式のａｏ＋
ａＯ゛の関係が反対になる。したがって（１）式に（
２）式を代入して、円板の回転角θに対する極板Ａと８
間の容量Ｃ１（θ）と極板Ａと０間の容量Ｃ２（θ）を
求めると、 ＣＩ（θ）＝ｃｏ十Ｃ０゜ ＝−にθ＋Ｃ８゜ ・・・・・・・・・
・・・（３）Ｃ２（θ）＝００十Ｃ０゜ ＝にθ＋Ｃ２０・・・・・・・・・・・・（４）ただし
、 ｋ＝−［（εＡ／ｄＯ）−（ε、／ （ｄ＋ｄｏ） ）
］π Ｃ＋ｏ＝ （εａ・ａ／ｄ） 十ＣＡＢ’Ｃ２０＝
（６ｒ’ａ／（ｄ＋ｄ。）） ＋ ＣＡＣ’となる。
ぞれの間隔をｄ、、 ｄ２、またｄｏ”ｄ＋＋ｄ２とす
れば容量Ｃ８およびＣ０°は Ｃｏ ＝ＣＡ−ａｏ／（ｄ＋＋ ｄ２）ｃ、１．εｒ
・ａｏ’／（ｄ ＋ ｄ＋十ｄｉ） ・””’ （１
）ただし、 εＡ ：空気の屈電率 Ｃ１，空気・絶縁体・空気の三層複合体の銹電率 ａｏ：回転板の導体がある部分の極板面積ａ０° ：回
転板の絶縁体がある部分の極板面積 となり、さらに極板Ｂ、Ｃそれぞれの面積をａとすれば
、円板の回転角θのときの極板Ｂに対するａｏ、ａｏｏ
は ａｏ・ａｌｌ−（θ／π）） ａｏｏ・ａ（θ／π） ・・・・・・・・・
・（２）これに対して、極板Ｃ側では（２）式のａｏ＋
ａＯ゛の関係が反対になる。したがって（１）式に（
２）式を代入して、円板の回転角θに対する極板Ａと８
間の容量Ｃ１（θ）と極板Ａと０間の容量Ｃ２（θ）を
求めると、 ＣＩ（θ）＝ｃｏ十Ｃ０゜ ＝−にθ＋Ｃ８゜ ・・・・・・・・・
・・・（３）Ｃ２（θ）＝００十Ｃ０゜ ＝にθ＋Ｃ２０・・・・・・・・・・・・（４）ただし
、 ｋ＝−［（εＡ／ｄＯ）−（ε、／ （ｄ＋ｄｏ） ）
］π Ｃ＋ｏ＝ （εａ・ａ／ｄ） 十ＣＡＢ’Ｃ２０＝
（６ｒ’ａ／（ｄ＋ｄ。）） ＋ ＣＡＣ’となる。
容量Ｃ１（θ）、Ｃ２（θ）の大きさは、円板の回転角
θに対して直線性をもって変化し、その和Ｃ１（θ）＋
Ｃ２（θ）＝Ｃ８゜十Ｃ２゜子一定となり、差動関係に
ある。ここでｃＡＢｏおよびＣＡＢｏは、極板ＡとＢ、
Ａと０間の浮遊容量である。
θに対して直線性をもって変化し、その和Ｃ１（θ）＋
Ｃ２（θ）＝Ｃ８゜十Ｃ２゜子一定となり、差動関係に
ある。ここでｃＡＢｏおよびＣＡＢｏは、極板ＡとＢ、
Ａと０間の浮遊容量である。
しかしながら、このような動作原理による静電容量の変
化によって回転体の回転角を検出するものであるが、こ
の各電極間の静電容量値を第７図で示す如く図示した場
合、その等価回路は′ｓ８図に示す如くなる。
化によって回転体の回転角を検出するものであるが、こ
の各電極間の静電容量値を第７図で示す如く図示した場
合、その等価回路は′ｓ８図に示す如くなる。
この等価回路で明らかなように、Ｃ３＋Ｃ３＝一定であ
り、Ｃ１，Ｃ６の変動が小さいので（電極間距離が長い
ため）、回転変化による静電容量変動はＣ２、Ｃ４の変
化と考えられる。ここで、回転導体の傾きやうねりによ
りＣ２、Ｃ４が変化しりニアリティが悪化したり、又極
端な場合、回転導体と電極の一部でも接触した場合、接
触部分の静電容量が無くなるため出力が急変するという
問題点があった。
り、Ｃ１，Ｃ６の変動が小さいので（電極間距離が長い
ため）、回転変化による静電容量変動はＣ２、Ｃ４の変
化と考えられる。ここで、回転導体の傾きやうねりによ
りＣ２、Ｃ４が変化しりニアリティが悪化したり、又極
端な場合、回転導体と電極の一部でも接触した場合、接
触部分の静電容量が無くなるため出力が急変するという
問題点があった。
この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、回転円板の半円部を強８電体材料で形成して
、固定円板との静電容量を差動的に検出するようにして
、動作する回転円板の傾きやうねりによるリニアリティ
誤差を改善して検出精度を高めることができる回転角セ
ンサを提供することにある。
たもので、回転円板の半円部を強８電体材料で形成して
、固定円板との静電容量を差動的に検出するようにして
、動作する回転円板の傾きやうねりによるリニアリティ
誤差を改善して検出精度を高めることができる回転角セ
ンサを提供することにある。
以下に本発明を第１図乃至第３図に示す実施例に基いて
詳細に説明する。
詳細に説明する。
１は回転軸であってこの回転軸１には、半円形をした回
転半円板２が固定されている。この回転半円板２の材質
は強誘電体材料で形成されている。３及び４は従来例で
示したと同様の一対の極板すなわち、第１の導電性固定
円板及び第２の導電性固定円板であフて、第２の導電性
固定円板４は、直径方向の絶縁体４ａによって半円形状
の第１部分４ｂと第２の部分４ｃとからなっている、第
２図及び第３図は、本実施例における上記構成の回転半
円板２と極板間及び一対の極板相互間の静電容量とその
等価回路を示す。
転半円板２が固定されている。この回転半円板２の材質
は強誘電体材料で形成されている。３及び４は従来例で
示したと同様の一対の極板すなわち、第１の導電性固定
円板及び第２の導電性固定円板であフて、第２の導電性
固定円板４は、直径方向の絶縁体４ａによって半円形状
の第１部分４ｂと第２の部分４ｃとからなっている、第
２図及び第３図は、本実施例における上記構成の回転半
円板２と極板間及び一対の極板相互間の静電容量とその
等価回路を示す。
次にその作用について述べると、極板３と４ｂとの間の
静電容量値ＣＡＢは、 （１）式において、回転半円板２は、強誘電体でｄ＝距
１ｍ）空気中の誘電率くく強誘電体の誘電率であるので
ＣＩ、 Ｃ２，Ｃ４（Ｃ３＝■したがって０６について
も同様なことが言える。したがって強誘電体の静電容量
変動値は無視できる。ここで、極板３−４ｂ、４ｃ間が
平行であり、回転半円板の厚さが一定であれば回転半円
板の傾きゃうねりに対しての出力のリニアリティは確保
される。（例えば、Ｃ２における距＠ｄ、、 Ｃ４にお
ける距離ｄ２とすると、（１，＋（１２＝一定であれば
、ｄｌ及びｄ２が多少変動してもＣ２と０４の直列容量
は６ｓ −となり、一定となる）又、ローｄｌ＋ｄ
２０−疋 り部と極板が接触しても接触部分の距離の問題だけで、
導体の時の様に、接触部分の静電容量値全体が０となる
様な致命的なことはない。
静電容量値ＣＡＢは、 （１）式において、回転半円板２は、強誘電体でｄ＝距
１ｍ）空気中の誘電率くく強誘電体の誘電率であるので
ＣＩ、 Ｃ２，Ｃ４（Ｃ３＝■したがって０６について
も同様なことが言える。したがって強誘電体の静電容量
変動値は無視できる。ここで、極板３−４ｂ、４ｃ間が
平行であり、回転半円板の厚さが一定であれば回転半円
板の傾きゃうねりに対しての出力のリニアリティは確保
される。（例えば、Ｃ２における距＠ｄ、、 Ｃ４にお
ける距離ｄ２とすると、（１，＋（１２＝一定であれば
、ｄｌ及びｄ２が多少変動してもＣ２と０４の直列容量
は６ｓ −となり、一定となる）又、ローｄｌ＋ｄ
２０−疋 り部と極板が接触しても接触部分の距離の問題だけで、
導体の時の様に、接触部分の静電容量値全体が０となる
様な致命的なことはない。
従ってこの実施例によれば、回転角検出時における回転
半円板に傾きやうねり等によるリニアリティ誤差を改善
することができ、また回転半円板２と極板３及び４とが
接触するような不具合が生じても、検出力が急、変する
ような致命的な故障とならないという特長がある。
半円板に傾きやうねり等によるリニアリティ誤差を改善
することができ、また回転半円板２と極板３及び４とが
接触するような不具合が生じても、検出力が急、変する
ような致命的な故障とならないという特長がある。
以上のように本発明は、対向する第１及び第２の導電性
固定円板３．４と、該両固定円板３．４の間に介挿され
た回転半円板２とを備え、前記第２の導電性固定円板４
は直径方向に２分割された第１及び第２部分４ｂ、 ４
ｃからなり、また前記回転半円板２は強畝電偉材料で形
成され、前記第１の導電性固定円板３に対する前記第２
の固定円板の第１及び第２部分４ｂ、 ４ｃの静電容量
を差動的に検出することを特徴とする回転角センサであ
るから、これによれば、回転角検出時における回転半円
板に傾きやうねり等によるリニアリティ誤差を改善する
ことができ、また回転半円板２と極板３及び４とが接触
するような不具合が生じても、検出力が急変するような
致命的な故障とならないという効果が得られる。
固定円板３．４と、該両固定円板３．４の間に介挿され
た回転半円板２とを備え、前記第２の導電性固定円板４
は直径方向に２分割された第１及び第２部分４ｂ、 ４
ｃからなり、また前記回転半円板２は強畝電偉材料で形
成され、前記第１の導電性固定円板３に対する前記第２
の固定円板の第１及び第２部分４ｂ、 ４ｃの静電容量
を差動的に検出することを特徴とする回転角センサであ
るから、これによれば、回転角検出時における回転半円
板に傾きやうねり等によるリニアリティ誤差を改善する
ことができ、また回転半円板２と極板３及び４とが接触
するような不具合が生じても、検出力が急変するような
致命的な故障とならないという効果が得られる。
第１図は本発明よりなる回転角センサの実施例を示した
要部の分解斜視図、第２図はその静電容量測定位置、第
３図はその等価回路図、第４図乃至第８図は従来の説明
図である。 １・・・回転軸 ２・・・回転半円板３・・・
第１の導電性固定円板 ４・・・Ｍ２の導電性固定円板 第１図 第２図 第３図 １Ｉ４図
要部の分解斜視図、第２図はその静電容量測定位置、第
３図はその等価回路図、第４図乃至第８図は従来の説明
図である。 １・・・回転軸 ２・・・回転半円板３・・・
第１の導電性固定円板 ４・・・Ｍ２の導電性固定円板 第１図 第２図 第３図 １Ｉ４図
Claims (1)
- １ 対向する第１及び第２の導電性固定円板（３），（
４）と、該両固定円板（３），（４）の間に介挿された
回転半円板（２）とを備え、前記第２の導電性固定円板
（４）は直径方向に２分割された第１及び第２部分（４
ｂ），（４ｃ）からなり、また前記回転半円板（２）は
強誘電体材料で形成され、前記第１の導電性固定円板（
３）に対する前記第２の固定円板の第１及び第２部分（
４ａ），（４ｂ）の静電容量を差動的に検出することを
特徴とする回転角センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29913790A JPH04172218A (ja) | 1990-11-05 | 1990-11-05 | 回転角センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29913790A JPH04172218A (ja) | 1990-11-05 | 1990-11-05 | 回転角センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04172218A true JPH04172218A (ja) | 1992-06-19 |
Family
ID=17868602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29913790A Pending JPH04172218A (ja) | 1990-11-05 | 1990-11-05 | 回転角センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04172218A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4414529A1 (de) * | 1993-04-26 | 1994-10-27 | Murata Manufacturing Co | Drehwinkelsensor vom Kapazitätstyp |
-
1990
- 1990-11-05 JP JP29913790A patent/JPH04172218A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4414529A1 (de) * | 1993-04-26 | 1994-10-27 | Murata Manufacturing Co | Drehwinkelsensor vom Kapazitätstyp |
| US5657006A (en) * | 1993-04-26 | 1997-08-12 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Capacitance type rotation angle sensor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5225785A (en) | Apparatus for sensing the thickness of a moving sheet of film | |
| JP3556949B2 (ja) | ポテンショメータ | |
| US5657006A (en) | Capacitance type rotation angle sensor | |
| JPH04290979A (ja) | 磁気センサ、磁気センサを持つ位置検出装置および磁気センサを利用したトルク検出装置、モータ制御装置、あるいはこのトルク検出装置を有する電動パワーステアリング装置 | |
| US5212452A (en) | Rotatable capacitance sensor | |
| US6550150B1 (en) | Surveying instrument incorporating a magnetic incremental rotary encoder | |
| US5974880A (en) | Capacitance acceleration sensor | |
| JP2586406B2 (ja) | 静電容量型加速度センサ | |
| US6411107B1 (en) | Capacitance type sensor | |
| JPH04172218A (ja) | 回転角センサ | |
| JP2001124589A (ja) | 磁気式エンコーダを搭載した測量機 | |
| JPH06129802A (ja) | フィルムの厚さを測定するための装置 | |
| JP3127707B2 (ja) | 無接触静電容量式センサ | |
| JPH08210873A (ja) | 可変コンデンサ及びこれを用いた回転角度検出装置 | |
| JP3171014B2 (ja) | 角度センサ | |
| JP3248307B2 (ja) | 角度センサ | |
| JPH04174320A (ja) | 回転角センサ | |
| JPH0495743A (ja) | 静電容量式差圧検出器 | |
| JP3022671B2 (ja) | 変位センサ | |
| JPH0412416Y2 (ja) | ||
| JP3010092B2 (ja) | 変位計 | |
| JPS59216012A (ja) | 静電容量式傾斜センサ | |
| JPS5953485B2 (ja) | 傾斜センサ− | |
| JPH0429374Y2 (ja) | ||
| JPH0624733Y2 (ja) | 位相弁別式静電容量検出器 |