JPH0534133A

JPH0534133A - 位置検出装置

Info

Publication number: JPH0534133A
Application number: JP18800091A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Yokogawa; 芳夫横川
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1991-07-29
Filing date: 1991-07-29
Publication date: 1993-02-09
Anticipated expiration: 2015-07-10
Also published as: JP3060618B2

Abstract

(57)【要約】【目的】占有するスペースが狭い位置検出装置を提供す
ること。【構成】磁歪体２にそれぞれ巻着される送信コイル３と
受信コイル４と、これら両コイル３、４で形成される発
振回路５と、発振回路５の発振周波数を測定して両コイ
ル３、４間の相対距離を認識する距離認識回路６とで構
成される。磁歪体２と送信コイル３と受信コイル４とで
遅延線路を形成しているので、移動体１が移動すると、
両コイル間の信号伝播遅延時間が変わり、発振回路５の
発振周波数が変化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ペンレコーダー等の
移動体の位置を検出する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ペンレコーダー等の移動体（ペ
ン、針など）の位置を検出する場合、もっぱら慴動抵抗
によるポテンショメータを利用してきた。このポテンシ
ョメータを図５に則して説明すると、慴動抵抗２０は、
抵抗体２１と抵抗体２１に接触して移動する慴動片２２
とで構成されている。そして、抵抗体２１は移動体２３
の移動位置に沿って設置されており、また慴動片２２は
移動体２３と連動して移動するよう移動体２３に連結さ
れている。なお、抵抗体２１の抵抗値は距離に比例する
ので、図５において抵抗体２１の左端ａと慴動片の位置
ｃの間の抵抗値をＲ ₁とし、抵抗体２１の右端ｂと慴動
片の位置ｃの間の抵抗値をＲ₂とすると、Ｒ ₁，Ｒ₂は
それぞれａｃ間の距離とｃｂ間の距離に比例する。ま
た、抵抗体のａｂ間には所定の電流Ｉが流されている。

【０００３】以上の構成においてｃｂ間の電圧Ｅ_c（＝
Ｉ×Ｒ₂）を求めれば、抵抗値Ｒ₂がｃｂ間の距離に比
例することから、移動体の位置（ｃｂ間の距離）を求め
ることが出来る。つまり、移動体の位置で電圧値Ｅ_cを
求めれば移動体２３の位置を検出できることになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
装置の場合、移動体の駆動装置と慴動抵抗を近接して設
けなければならず、また慴動抵抗の小型化が困難なの
で、装置全体として広いスペースを必要とするという問
題がある。また、移動体の位置で検出する電圧はアナロ
グ量であるので、その後の取扱が不便であるという問題
もある。

【０００５】この発明はかかる問題点を解決するもので
あって、広いスペースを専有することのない位置検出装
置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明は、移動体の移動場所に沿って設置される
磁歪体と、この磁歪体の一端に巻着される送信用コイル
と、前記移動体に設置され、前記磁歪体に沿って移動体
と共に移動する受信用コイルと、この受信用コイルと前
記送信用コイルを含む発振回路と、この発振回路の発振
周波数から送信用コイルと受信用コイルの相対距離を認
識する距離認識回路とで構成されている。

【０００７】

【作用】本発明はＪｏｕｌｅ効果とＶｉｌｌａｒｉ効果
を利用して、磁歪体を超音波の遅延線路として機能させ
ているので、まずこの点から説明する。送信用コイルに
パルス電流（図２のａ参照）を流すと、送信用コイルの
位置にはパルス磁界が発生する。すると、Ｊｏｕｌｅ効
果によって磁歪体に機械歪みが発生して超音波パルスが
磁歪体中を伝播する（図２のｂ参照）。この超音波パル
スは一定時間後、受信用コイルの位置に伝播するが、こ
のときＶｉｌｌａｒｉ効果によって、受信用コイルには
パルス電圧が発生する（図２のｃ参照）。以上説明した
ように、送信用コイルに電流が流れてから一定時間後
に、受信用コイルに電圧が発生するのであるから、送信
用コイルと受信用コイルの間の磁歪体はパルス電圧の遅
延線路として機能することになる。

【０００８】この発明は、上記磁歪体による遅延線路を
利用したものである。すなわち、本発明に係る発振回路
が遅延線路を利用しており、受信用コイルの受信電圧を
入力側に正帰還することで発振回路を構成している。そ
のため、この発振回路の発振周波数は、送信用コイルと
受信用コイル間の超音波の伝播遅延時間に比例する。そ
して、この伝播遅延時間は送信用コイルと受信用コイル
の距離に比例する。そこで、距離認識回路は、発振回路
の発振周波数を測定して、所定の演算によって送信用コ
イルと受信用コイルの相対距離を求めている。

【０００９】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示すブロック図で
ある。この装置は、移動体１と、移動体１の移動位置に
沿って設けられる磁歪体たる純ニッケル細管２と、ニッ
ケル細管２の一端に巻着される送信用コイル３と、移動
体１に設けられ、ニッケル細管２に巻着される受信用コ
イル４と、送信用コイル３と受信用コイル４を含む発振
回路５と、発振回路５の発振周波数から送信用コイル３
と受信用コイル４の相対距離を認識する距離認識回路６
とで構成されている。

【００１０】ここで、発振回路５は、送信用コイル３に
電圧を出力する増幅回路５_-1と、受信用コイル４の電圧
を受けこの電圧を増幅回路５_-1に正帰還させる正帰還回
路５ _-2で構成されている。ニッケル細管２の終端部
２_-1，２_-2には、それぞれ粘弾性材料が巻かれ無反射端
となっており、また送信用コイル３と受信用コイル４に
はそれぞれバイアス用磁石３_-1，４_-1が設けられてい
る。尚、移動体１の下部には、ボールネジ７が貫通して
おり、ボールネジ７の端部に設けられるモータ８の回転
により移動体１がボールネジ７に沿って動く構成になっ
ている。

【００１１】次に、ニッケル細管２は、超音波に対する
遅延線路であることを説明する。ニッケル細管２は磁歪
体であるので、送信用コイル３に電流を流して磁界を変
化させると応力が発生する（Ｊｏｕｌｅ効果）。そし
て、この応力は超音波の波動となってニッケル細管２を
伝播し、受信用コイル４の位置まで伝わると、受信用コ
イル４の鎖交磁束を変化させて受信用コイル４に電圧を
発生させる（Ｖｉｌｌａｒｉ効果）。ここで超音波がニ
ッケル細管２を伝播する速度は、ヤング率／密度のルー
ト値に比例し、約４７５０ｍ/Sであるので、このニッケ
ル細管２は超音波に対する遅延線路として作用する。つ
まり、ニッケル細管２の送信用コイル３から受信用コイ
ル４までの距離をＬｍとすると、このニッケル細管２は
Ｌ／４７５０ｓの遅延時間を生じさせる遅延線路とな
る。

【００１２】以上のように遅延線路として動作するニッ
ケル細管２は、送信用コイル３と受信用コイル４と組み
合わされて発振回路５を構成している。従って、発振回
路５は、送信用コイル２と受信用コイル３との相対距離
に比例した周波数のパルスを発振することになる。そこ
で、制御回路６は、この発振周波数を測定して、その周
波数から送信用コイル２と受信用コイル３との相対距離
を求める。

【００１３】図３は遅延線路を用いた発振回路を更に具
体的に例示したものである。この発振回路は、トランジ
スタ３１と遅延線路３２とで構成されており、電源電圧
Ｅとトランジスタ３１のコレクタ端子３１_-1の間には負
荷抵抗３３が接続され、また、コレクタ端子３１_-1とベ
ース端子３１_-2の間には遅延線路３２とベース抵抗３４
が接続されている。送信用コイル３と受信用コイル４
は、遅延線路が等価的に図３の構成となるよう接続す
る。

【００１４】図３の回路は、トランジスタ３１の増幅出
力ｅ_oが遅延線路３２を介してベース端子３１_-2に正帰
還されるので発振回路を形成している。そして、発振周
波数は１／（２×Ｔ_d）である。なお、Ｔ_dは遅延回路
での遅延時間（Ｌ／４７５０ｓ）である。図４は遅延線
路を用いた別の発振回路を例示したものであり、ＮＡＮ
Ｄゲート３５の入出力端子間に遅延線路３６を接続して
発振回路を構成している。そして、遅延線路の一端は抵
抗３７を介してアースに接続されると共に、別のＮＡＮ
Ｄゲート３８に接続されている。なお、送信用コイル３
と受信用コイル４は、遅延線路が等価的に図４の構成と
なるよう接続する。

【００１５】以上の構成による図４の回路では１／（２
×Ｔ_d＋ｔ_pd）の周波数のパルスを発振する。なお、こ
こでＴ_dは遅延回路での遅延時間（Ｌ／４７５０ｓ）で
あり、ｔ_pdはＮＡＮＤゲート素子の動作遅延時間であ
る。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、この位置検出装置
では、慴動抵抗より十分小さいニッケル細管を使用して
いるので装置全体がコンパクトであり、広い設置スペー
スを必要とすることがない。また、移動体の位置を周波
数に変換しているので、その後の取扱が便利であるとい
う利点もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すブロック図である。

【図２】磁歪体を超音波が伝播する状態を示す図形であ
る。

【図３】本発明を構成する発振回路の一実施例である。

【図４】本発明を構成する発振回路の別の一実施例であ
る。

【図５】従来の装置の一部を示す概略図である。

【符号の説明】

１移動体２磁歪体３送信用コイル４受信用コイル５発振回路６距離認識回路

Claims

【特許請求の範囲】【請求項１】駆動装置によって移動する移動体の位置を
検出する装置であって、移動体の移動位置に沿って設置される磁歪体と、この磁
歪体の一端に巻着される送信用コイルと、前記移動体に
設置され、前記磁歪体に沿って移動体と共に移動する受
信用コイルと、この受信用コイルと前記送信用コイルを
含む発振回路と、この発振回路の発振周波数から送信用
コイルと受信用コイルの相対距離を認識する距離認識回
路とで構成される位置検出装置。