JPH04204207A - 変位検出装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、機械的な変位位置あるいは長さを電気信号に
変換するものであり、特に磁歪線を伝搬する超音波信号
を利用して検出する変位検出装置に関するものである。

従来の技術 従来の変位検出装置を第２図により説明する。

１はマグネットであり、２はこのマグネットの移動軌跡
に沿って配設された磁歪線からなる超音波伝達部材であ
り、この超音波伝達部材２にパルス電流を流す電流出力
部３と、上記超音波伝達部材２の一端に設けた超音波検
出部４と、上記電流出力部３の電流パルスで上昇しはじ
める鋸歯状波発生回路部５と、上記超音波検出部４に接
続された二値化回路６と、上記鋸歯状波発生回路部５の
出力を入力とし、上記超音波検出部４からの信号で記憶
指示されるサンプルホールド回路７とにより構成されて
いる。

次に上言己実施例の動作について説明する。上記実施例
において、今、超音波伝達部材２のＡ点にマグネット１
かあるとする。このとき電流８力部３によりパルス電流
が超音波伝達部材２に印加されると同時に、鋸歯状波発
生回路部５の電圧が上昇を始める。上記超音波伝達部材
２のＡ点ではマグネット１により磁歪を生しており、上
記電流出力部３によりパルス電流が印加されることによ
り、磁歪線である超音波伝達部材２に磁界を生ずるがＡ
点では磁歪の為、ねじりが発生しそのため超音波が発生
する。（一般的にワイプマン（Ｗ　ｉｅｄｅｍａｎｎ　
）効果といわれる。） この超音波は超音波伝達部材２上を音速で伝搬し、超音
波検出部４にパルス電流印加後のｔ秒後に到達し、超音
波検出部４により検出される。同時に二値化回路６でパ
ルス信号に変換され、このパルス信号で、前言己鋸歯状
波発生回路部５の上昇中の電圧値をサンプルホールド回
路７に記憶させる。この動作を繰り返すことにより上８
己すンプルホールド回路７の出力かマグネット１の変位
出力として取り出されるものである。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来の変位検出装置では、超音波の
到達時間を直流電圧に変換する手段にアナログ回路を使
用しており、その回路構成上、温度ドリフトか大きいと
いう欠陥かあり、また変位検出を１個のマグネットで検
出しようとしており、検８手段の持つ温度ドリフトの影
響かそのまま変位検出装置の出力に重畳されるため温度
特性が悪く、例えば自動車用の変位センサに使用しよう
とした場合、出力電圧の温度依存性か悪いため自動車用
部品として搭載することかできないという課題かあった
。

本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、
自動車用部品として搭載できる優れた変位検出装置を提
供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 本発明は上記課題を解決するために、超音波の到達時間
を直流電圧に変換する手段をデジタル信号処理方式とし
、更に変位検出用に加えて、変位範囲検出用のマグネッ
トを設け、変位範囲に対する変位位置の比で変位量を検
出するようにしたものである。

作用 したかって、本発明によれば、超音波の到達時間を直流
電圧に変換する手段をデジタル信号処理方式とし、また
マグネットを、変位検出用に加え変位範囲検出用のもの
を設けることによって、温度依存性のない優れた変位検
出装置を提供することができ、使用温度範囲の極めて広
い自動車用部品としても搭載できるものである。

実施例 本発明の一実施例の変位検出装置を第１図により説明す
る。２１は第１のマグネットであり磁歪線２３に沿って
移動可能のものである。２２は第２のマグネットであり
、磁歪線２３の一端に近接して固定されている。

磁歪線２３のｆｌ！！端には超音波検出部２４か設けら
れており、この超音波検出部２４の出力は二値化回路２
５に接続されている。この二値化回路２５の出力は、第
１のパルスカウンター２６のストップ信号として用いら
れ且つ、パルス判別回路２７に入力され、このパルス判
別回路２７で前記第２のマグネットからの超音波信号を
判別し、第２のパルスカウンター２８のストップ信号と
して用いられる。２９は電流出力部でありε歪線２３に
パルス電流を印加すると同時に、上記第１および第２の
パルスカウンター２６および２８のスタート信号となる
。３０はこの第１および第２のパルスカウンター２６お
よび２８の各々の出力を入力とする演算処理部であり、
３１はこの演算処理部３０の出力を入力とするＤ／Ａコ
ンバーターである。

次に上記実施例の動作について説明する。上記実施例に
おいて、移動可能な第１のマグネット２１か任意の位置
Ａにあるとする。磁歪線２３に電流出力部２９よりパル
ス電流か印加され、磁歪線２３に磁界を生ずるかＡ点で
はマグネット２１により磁歪を生じており、機械的ねじ
りが発生してそのため超音波が発生する。

この超音波は磁歪線２３上を音速で伝搬し、超音波検出
部２４にパルス電流印加後のｔ１秒後に到達する。同し
く、固定された第２のマグネ、ト２２からも超音波か発
生し超音波検出部２４にパルス電流印加後のｔ２秒後に
到達する。上記第１のパルスカウンター２６と第２のパ
ルスカウンタ２８は、上記電流出力部２９よりパルス電
流が印加されると同時にこの信号をスタート信号として
パルスカウントを開始している。このときのカウントア
ツプ用クロックパルスは、第１および第２のパルスカウ
ンター２６．２８に供給されているものである（図示せ
ず）。

上記第１のマグネット２１からの超音波信号は超音波検
出部２４を経て二値化回路２５で二値化され、第１のパ
ルスカウンター２６のパルスカウントを停止させるスト
ップ信号となり、第２のマグネット２２からの超音波信
号は超音波検出部２４と二値化回路２５を経てパルス判
別回路２７で判別され、上記第２のパルスカウンター２
８のパルスカウントを停止させるストップ信号となる。

このようにしてストップされた第１および第２のパルス
カウンター２６．２８のそれぞれのデータは超音波検出
部２４から第１および第２のマグネット２１．２２まで
の距離の情報であり、Ａ点の位置は全長Ｘ　ｊ　（／　
ｊ　２で求めることができることから第１および第２の
パルスカウンターのデータの比を演算処理部３０で求め
、このデータをＤ／Ａコンバータ３１でアナログ出力に
変換することにより第１のマグネット２１の位置を電圧
に変換することができる。今までの一連の動作を周期的
に繰り返し行うことにより、この出力の値は定期的に更
新されるものであり、第１のマグネット２１がＢ点に移
動しても、その移動中の位置の変化やＢ点の位置の電圧
が出力されるのは言うまでもないことである。

このように、上記実施例によれば、移動可能な第１のマ
グネット２１の位置検出を固定された第２のマグネット
２２との位置の比で検出しようとするものであり、且つ
、デジタル信号処理で検出しようとすることで、アナロ
グ回路処理に比へて温度ドリフトに対する影響を受けに
くいものである。

発明の効果 本発明は上記実施例に明らかなように、移動可能な第１
のマグネットの位置検出を固定された第２のマグネット
との位置の比で検出するものであり、更にデジタル信号
処理で検出するため温度変化に対する影響の受けにくい
ものであり、更に、第１．第２のカウントアツプ用クロ
ックパルスの周期が変動しても、位置検出は第１のマグ
ネットと第２のマグネットの位置の比で検出するので検
出精度に同等影響を受けることのないものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である変位検出装置のブロッ
ク図、第２図は従来の変位検出装置のブロック図である
。 ２１・・・・・・第１のマグネット、２２・・・・・・
第２のマグネット、２３・・・・・・磁歪線、２４・・
・・・・超音波検出部、２５・・・・・・二値化回路、
２６・・・・・・第１のパルスカウンター、２７・・・
・・パルス判別回路、２８・・・・・・第２のパルスカ
ウンター、２９・・・・・・電流出力部、３０・・・・
・・演算処理部、３１・・・・・・Ｄ／Ａコンバーター
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 磁歪線と、この磁歪線にパルス電流を流す電流出力部と
   、前記磁歪線に沿って移動可能な第１のマグネットと、
   前記磁歪線の一端に近接固定された第２のマグネットと
   、磁歪線の他端に設けた超音波検出部と、この超音波検
   出部に接続される二値化回路と、この二値化回路からの
   出力される前記第１のマグネットからの超音波信号でス
   トップし、前記電流出力部の電流パルスでスタートする
   第１のパルスカウンターと、前記二値化回路の出力に接
   続されるパルス判別回路と、このパルス判別回路から出
   力される前記第２のマグネットからの超音波信号でスト
   ップし、前記電流出力部の電流パルスでスタートする第
   ２のパルスカウンターと、この第２のパルスカウンター
   の値と、前記第１のパルスカウンターの値の比で、前記
   第１のマグネットの位置情報を演算する演算回路部と、
   この演算回路部の出力を入力とするＤ／Ａコンバータか
   らなり、このＤ／Ａコンバーターの出力を出力信号とす
   ることを特徴とする変位検出装置。