JPH06137807A - Noncontact type potentiometer - Google Patents
Noncontact type potentiometerInfo
- Publication number
- JPH06137807A JPH06137807A JP6107592A JP6107592A JPH06137807A JP H06137807 A JPH06137807 A JP H06137807A JP 6107592 A JP6107592 A JP 6107592A JP 6107592 A JP6107592 A JP 6107592A JP H06137807 A JPH06137807 A JP H06137807A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- potentiometer
- electrodes
- movable
- parallel
- 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
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 35
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 11
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 13
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 8
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 7
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、回転変位を電気的に検
出する非接触ポテンショメータに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-contact potentiometer for electrically detecting rotational displacement.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、ポテンショメータとしては、抵抗
線や抵抗素子を利用した接触式や磁気抵抗素子を利用し
た非接触式のものが知られている。このようなポテンシ
ョメータには、図6に示す接触式のもの、および図7に
示す非接触式のものがある。2. Description of the Related Art Conventionally, as a potentiometer, a contact type using a resistance wire or a resistance element or a non-contact type using a magnetoresistive element has been known. Such potentiometers include the contact type shown in FIG. 6 and the non-contact type shown in FIG.
【0003】図6に示す接触式のポテンショメータは、
軸受で支持され回転を伝達する伝達軸1と、伝達軸1に
取り付けられた回転板2と、回転板2に取り付けられた
検出のためのブラシ3と、ブラシ3によって摺動される
抵抗体4とからなるものであって、ブラシ3の接触する
位置によって得られる端子間抵抗により回転変位量を検
出する。なお、符号5、6、7は端子である。The contact type potentiometer shown in FIG.
A transmission shaft 1 supported by bearings for transmitting rotation, a rotary plate 2 attached to the transmission shaft 1, a brush 3 for detection attached to the rotary plate 2, and a resistor 4 slid by the brush 3. And the rotational displacement amount is detected by the resistance between terminals obtained by the contact position of the brush 3. Reference numerals 5, 6, and 7 are terminals.
【0004】図7に示す非接触式のポテンショメータ
は、軸受で支持され回転を伝達する伝達軸8と、伝達軸
8に固着された永久磁石9と、伝達軸8を中心として対
称に配置された二個の磁気抵抗素子10、11とからな
るものであって、永久磁石9の磁界強度変化により素子
の抵抗値が増減することを利用し、それぞれの素子間抵
抗の差をとることにより回転変位量を検出する。なお、
符号12、13、14は端子である。The non-contact potentiometer shown in FIG. 7 has a transmission shaft 8 supported by bearings for transmitting rotation, a permanent magnet 9 fixed to the transmission shaft 8, and symmetrically arranged about the transmission shaft 8. It is composed of two magnetoresistive elements 10 and 11, and by utilizing the fact that the resistance value of the element increases and decreases due to the change of the magnetic field strength of the permanent magnet 9, the rotational displacement is obtained by taking the difference between the resistances of the elements. Detect the amount. In addition,
Reference numerals 12, 13, and 14 are terminals.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図6に
示す接触式ではブラシと抵抗体が接触し摩耗が発生する
ため、寿命に問題があった。一方、図7に示す磁気抵抗
素子を利用した非接触式では、永久磁石の磁気特性の経
時変化のため、素子に加わる磁界が弱まり、特性が劣化
してしまう。さらには素子は半導体であるため、温度特
性が悪く、広い温度範囲で使用する場合は、温度補償を
付加しなくてはならない問題があった。However, in the contact type shown in FIG. 6, the brush and the resistor come into contact with each other and wear occurs, so that there is a problem in service life. On the other hand, in the non-contact type using the magnetoresistive element shown in FIG. 7, the magnetic characteristic applied to the element is weakened due to the change over time of the magnetic characteristic of the permanent magnet, and the characteristic is deteriorated. Furthermore, since the element is a semiconductor, it has poor temperature characteristics, and there is a problem that temperature compensation must be added when used in a wide temperature range.
【0006】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、長寿命で、しかも広い温度範囲で使用できる非接
触ポテンショメータを提供することを目的としている。The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a non-contact potentiometer which has a long life and can be used in a wide temperature range.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明の非接触ポテンシ
ョメータは、導電体からなる複数個の電極が対向して配
置されて二個以上直列に接続された平行板コンデンサが
形成され、各平行板コンデンサ内に導電体からなる可動
板が両側の電極と間隔を開けかつ電極と略平行に配置さ
れ、これらの可動板が互いに電気的に絶縁されかつ回転
中心に対する位相関係をずらして回転軸に取り付けられ
ているものである。In the non-contact potentiometer of the present invention, a plurality of electrodes made of a conductor are arranged to face each other to form a parallel plate capacitor in which two or more electrodes are connected in series. A movable plate made of a conductor is placed in parallel with the electrodes on both sides of the capacitor in parallel with the electrodes, and these movable plates are electrically insulated from each other and attached to the rotating shaft with a phase relationship shifted with respect to the center of rotation. It is what has been.
【0008】[0008]
【作用】一対の電極からなる平行板コンデンサの間に導
電体からなる可動板を挿入すると、可動板の両側の電極
との間に二個の直列に接続された平行板コンデンサが形
成される。これは電極間の距離LがL−t(但しtは可
動板の板厚)まで小さくなった一個のコンデンサと容量
が等しい。このようなコンデンサの可動板が挿入された
部分の電極間の容量Cは、その部分の電極の面積をSと
すると、 C=ε0 ・S/(L−t) であり、面積Sが回転軸の回転に応じて一定に変化する
ことにより、コンデンサの容量が回転角に応じてリニア
に変化する。When the movable plate made of a conductor is inserted between the parallel plate capacitors made of a pair of electrodes, two parallel plate capacitors connected in series are formed between the electrodes on both sides of the movable plate. This is equivalent in capacitance to one capacitor in which the distance L between the electrodes is reduced to L-t (where t is the thickness of the movable plate). The capacitance C between the electrodes in the portion where the movable plate of such a capacitor is inserted is C = ε 0 · S / (Lt) where S is the area of the electrode in that portion, and the area S is By constantly changing according to the rotation of the shaft, the capacitance of the capacitor changes linearly according to the rotation angle.
【0009】本発明の非接触ポテンショメータにおいて
は、伝達軸の回転により可動板と電極と対向する面積が
一定に変化し、それにより電極間の見掛け上の距離が変
化するため、各平行板コンデンサの容量がそれぞれ回転
角に応じてリニアに変化する。このため、これらの平行
板コンデンサで構成される差動コンデンサによって求ま
る出力(電位)も回転角に応じて変化することから、回
転軸の回転変位量が検出される。In the non-contact potentiometer of the present invention, the area of the movable plate facing the electrodes is constantly changed by the rotation of the transmission shaft, which changes the apparent distance between the electrodes. Each capacity changes linearly according to the rotation angle. Therefore, the output (potential) obtained by the differential capacitor formed by these parallel plate capacitors also changes according to the rotation angle, so that the rotational displacement amount of the rotary shaft is detected.
【0010】例えば、直列に接続された二個の平行板コ
ンデンサの容量C1 ,C2 はそれぞれ回転角に応じてリ
ニアに変化し、これらの平行板コンデンサで構成される
差動コンデンサによって求まる出力(二つの平行板コン
デンサの間の電位)が C1 /(C1 +C2 )あるいはC2 /(C1 +C2 ) となり、回転角に応じて変化することから、回転軸の回
転変位量が検出される。For example, the capacitances C 1 and C 2 of two parallel plate capacitors connected in series change linearly according to the rotation angle, and the output obtained by the differential capacitor composed of these parallel plate capacitors. (Potential between two parallel plate capacitors) becomes C 1 / (C 1 + C 2 ) or C 2 / (C 1 + C 2 ) and changes according to the rotation angle. To be detected.
【0011】[0011]
【実施例】以下、本発明の第1実施例の非接触ポテンシ
ョメータを図1および図3を参照して説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A non-contact potentiometer according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
【0012】この実施例の非接触ポテンショメータは、
図1に示すような差動コンデンサCを主要構成としてい
る。この差動コンデンサCは、導電体からなり同一面積
を持つ電極板15、16、17(電極)がそれぞれ対向
して二個の平行板コンデンサが直列に接続された構成と
され、電極板15、16間および電極板16、17間に
それぞれ導電体からなる可動板19、20が電極板1
5、16、17とほぼ平行に配置され、かつそれぞれの
可動板19、20が、回転を伝達する伝達軸18(回転
軸)に絶縁体21、22を介して該伝達軸18に対して
位相差π(180°)で取り付けられ、電極板15、1
6、17の可動板19、20と対向した部分の面積が回
転により一定に変化するようになっている。また、電極
板15、17からは入力端子23、24が引き出され、
電極板16からは出力端子25が引き出されている。The non-contact potentiometer of this embodiment is
The differential capacitor C as shown in FIG. 1 is the main component. The differential capacitor C has a structure in which electrode plates 15, 16, 17 (electrodes) made of a conductor and having the same area are opposed to each other, and two parallel plate capacitors are connected in series. The movable plates 19 and 20 made of a conductor are provided between the electrode plates 16 and 17 and between the electrode plates 16 and 17, respectively.
5, 16 and 17 are arranged substantially parallel to each other, and respective movable plates 19 and 20 are positioned with respect to the transmission shaft 18 (rotation shaft) transmitting the rotation via insulators 21 and 22. Attached with a phase difference of π (180 °), electrode plates 15, 1
Areas of the portions of the parts 6 and 17 facing the movable plates 19 and 20 are constantly changed by rotation. In addition, the input terminals 23 and 24 are drawn out from the electrode plates 15 and 17,
An output terminal 25 is drawn out from the electrode plate 16.
【0013】この差動コンデンサCは、図2に示すよう
に、入力端子23、24に交流電源Dが接続され、かつ
出力端子25にアンプAおよび整流回路Sに接続されて
検出回路に組み込まれ、非接触ポテンショメータを構成
している。As shown in FIG. 2, the differential capacitor C has an input terminal 23, 24 connected to an AC power supply D, and an output terminal 25 connected to an amplifier A and a rectifier circuit S to be incorporated in a detection circuit. , Constitutes a non-contact potentiometer.
【0014】この非接触ポテンショメータでは、伝達軸
18の回転により、電極板15、16と可動板19の対
向する面積および電極板16、17と可動板20の対向
する面積が回転角に応じてリニアに変化し、電極板1
5、16で構成される平行板コンデンサの容量および電
極板16、17で構成される平行板コンデンサの容量も
回転角に応じてリニアに変化することから、これらの平
行板コンデンサで構成される差動コンデンサCによって
求まる出力(電極板16に接続された出力端子25の電
位)が例えば図3のグラフに表されるような出力特性で
回転角に応じて変化することから、伝達軸18の回転変
位量が検出される。In this non-contact potentiometer, the rotation of the transmission shaft 18 causes the areas where the electrode plates 15 and 16 and the movable plate 19 face each other and the areas where the electrode plates 16 and 17 and the movable plate 20 face each other to be linear according to the rotation angle. Change to the electrode plate 1
Since the capacity of the parallel plate capacitors composed of 5 and 16 and the capacity of the parallel plate capacitors composed of the electrode plates 16 and 17 also change linearly according to the rotation angle, the difference composed of these parallel plate capacitors is Since the output (potential of the output terminal 25 connected to the electrode plate 16) obtained by the dynamic capacitor C changes according to the rotation angle with the output characteristics shown in the graph of FIG. 3, for example, the rotation of the transmission shaft 18 The displacement amount is detected.
【0015】次に、本発明の第2実施例の非接触ポテン
ショメータを図4および図5を参照して説明する。Next, a non-contact potentiometer according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
【0016】この実施例の非接触ポテンショメータは、
図4および図5に示すような差動コンデンサCを主要構
成としている。この差動コンデンサCは、絶縁体からな
る基板26、27、28がスペーサ33を介して間隔を
あけて配置され、基板27の両面およびこれらの面と対
向する基板26、28の面に導電体からなる電極層2
9、30、31、32(電極)が半円形状に形成され基
板26、27の間および基板27、28の間にそれぞれ
導電体からなる略半円形状の可動板19、20が電極層
29、30、31、32と空間をあけて対向して配置さ
れることにより、直列に接続された二個の平行板コンデ
ンサの容量が変化し得るように構成されている。それぞ
れの可動板19、20は、図4に示すように伝達軸18
の回転中心に対してπ(180°)の位相関係となる位
置に絶縁体21、22を介して固定され、伝達軸18
は、図5に示すように軸受34、35に支持されてい
る。また、電極層29、32からは入力端子23、24
が引き出され、電極層30、31は互いに導通され出力
端子25が引き出されている。The non-contact potentiometer of this embodiment is
The main structure is a differential capacitor C as shown in FIGS. 4 and 5. In this differential capacitor C, substrates 26, 27, 28 made of an insulator are arranged with a space therebetween via a spacer 33, and conductors are provided on both surfaces of the substrate 27 and the surfaces of the substrates 26, 28 facing these surfaces. Electrode layer 2
9, 30, 31, 32 (electrodes) are formed in a semi-circular shape, and the movable plates 19, 20 in a substantially semi-circular shape made of a conductor are formed between the substrates 26, 27 and the substrates 27, 28, and the electrode layer 29 is formed in the movable plate 19, 20. , 30, 31, 32 are arranged to face each other with a space, so that the capacitances of the two parallel plate capacitors connected in series can be changed. Each of the movable plates 19 and 20 has a transmission shaft 18 as shown in FIG.
Is fixed at a position having a phase relationship of π (180 °) with respect to the rotation center of
Are supported by bearings 34 and 35 as shown in FIG. In addition, the input layers 23 and 24 are connected to the electrode layers 29 and 32.
, The electrode layers 30 and 31 are electrically connected to each other, and the output terminal 25 is drawn out.
【0017】そして、この差動コンデンサCは、第1実
施例で示した図2のような検出回路に組み込まれ、非接
触ポテンショメータを構成している。The differential capacitor C is incorporated in the detection circuit shown in FIG. 2 shown in the first embodiment to form a non-contact potentiometer.
【0018】なお、これらの実施例では、二つの可動体
の位相差を180°としたが、これは位相差180°の
時が理論上検出範囲最大となるからである。しかし、本
発明では、位相差が必ずしも180°でなくても良く、
位相差があれば回転変位量が検出できる。In these embodiments, the phase difference between the two movable bodies is set to 180 ° because the detection range theoretically becomes maximum when the phase difference is 180 °. However, in the present invention, the phase difference does not necessarily have to be 180 °,
If there is a phase difference, the amount of rotational displacement can be detected.
【0019】また、これらの実施例では、二個の平行板
コンデンサを直列に接続した構成としたが、本発明で
は、三個以上の複数の平行板コンデンサを直列に接続し
た構成としても良く、その場合にも回転変位量が検出で
きる。Further, in these embodiments, two parallel plate capacitors are connected in series, but in the present invention, three or more parallel plate capacitors may be connected in series. Even in that case, the rotational displacement amount can be detected.
【0020】[0020]
【発明の効果】本発明の非接触ポテンショメータによれ
ば、導電体からなる複数個の電極を対向して配置して二
個以上直列に接続された平行板コンデンサを形成し、各
平行板コンデンサ内に導電体からなる可動板を両側の電
極と間隔を開けかつ電極と略平行に配置し、これらの可
動板を互いに電気的に絶縁しかつ回転中心に対する位相
関係をずらして回転軸に取り付けたので、検出部が非接
触で構成されて長寿命となり、かつ電極に接触しない範
囲で可動板に傾斜やガタが発生したとしても容量は影響
されず一定となるため、構造が簡単となる。さらには差
動コンデンサを形成させることで理論的に温度変化の影
響が相殺され、広い温度範囲での使用が可能である。According to the non-contact potentiometer of the present invention, a plurality of electrodes made of a conductor are arranged to face each other to form two or more parallel plate capacitors connected in series. Since a movable plate made of a conductor is spaced apart from the electrodes on both sides and arranged substantially parallel to the electrodes, the movable plates are electrically insulated from each other and attached to the rotary shaft with a phase relationship shifted with respect to the rotation center. The detector is configured to be non-contact for a long life, and the capacity is not affected even if the movable plate is tilted or rattles in a range where it does not contact the electrodes, so that the structure is simple. Further, by forming a differential capacitor, the effect of temperature change is theoretically canceled out, and it can be used in a wide temperature range.
【図1】本発明の第1実施例の非接触ポテンショメータ
の主要部の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a main part of a non-contact potentiometer according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の非接触ポテンショメータの検出回路の
一例を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a detection circuit of the non-contact potentiometer of the present invention.
【図3】本発明の非接触ポテンショメータの出力特性の
一例を表すグラフである。FIG. 3 is a graph showing an example of output characteristics of the non-contact potentiometer of the present invention.
【図4】本発明の第2実施例の非接触ポテンショメータ
の主要部の斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of a main part of a non-contact potentiometer according to a second embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第2実施例の非接触ポテンショメータ
の断面図である。FIG. 5 is a sectional view of a non-contact potentiometer according to a second embodiment of the present invention.
【図6】従来の接触式のポテンショメータの原理図であ
る。FIG. 6 is a principle diagram of a conventional contact type potentiometer.
【図7】従来の非接触ポテンショメータの原理図であ
る。FIG. 7 is a principle diagram of a conventional non-contact potentiometer.
1 伝達軸 2 回転板 3 ブラシ 4 抵抗体 5 端子 6 端子 7 端子 8 伝達軸 9 永久磁石 10 磁気抵抗素子 11 磁気抵抗素子 12 端子 13 端子 14 端子 15 電極板(電極) 16 電極板(電極) 17 電極板(電極) 18 伝達軸(回転軸) 19 可動板 20 可動板 21 絶縁体 22 絶縁体 23 入力端子 24 入力端子 25 出力端子 26 基板 27 基板 28 基板 29 電極層(電極) 30 電極層(電極) 31 電極層(電極) 32 電極層(電極) 33 スペーサ 34 軸受 35 軸受 C 差動コンデンサ D 交流電源 A アンプ S 整流回路 1 Transmission Shaft 2 Rotating Plate 3 Brush 4 Resistor 5 Terminal 6 Terminal 7 Terminal 8 Transmission Shaft 9 Permanent Magnet 10 Magnetoresistive Element 11 Magnetoresistive Element 12 Terminal 13 Terminal 14 Terminal 15 Electrode Plate (Electrode) 16 Electrode Plate (Electrode) 17 Electrode plate (electrode) 18 Transmission shaft (rotating shaft) 19 Movable plate 20 Movable plate 21 Insulator 22 Insulator 23 Input terminal 24 Input terminal 25 Output terminal 26 Substrate 27 Substrate 28 Substrate 29 Electrode layer (electrode) 30 Electrode layer (electrode) ) 31 electrode layer (electrode) 32 electrode layer (electrode) 33 spacer 34 bearing 35 bearing C differential capacitor D AC power supply A amplifier S rectifier circuit
Claims (1)
置されて二個以上直列に接続された平行板コンデンサが
形成され、各平行板コンデンサ内に導電体からなる可動
板が両側の電極と間隔を開けかつ電極と略平行に配置さ
れ、これらの可動板が互いに電気的に絶縁されかつ回転
中心に対する位相関係をずらして回転軸に取り付けられ
ている非接触ポテンショメータ。1. A parallel plate capacitor in which a plurality of electrodes made of a conductor are arranged so as to face each other and two or more electrodes are connected in series, and a movable plate made of a conductor is provided on both sides of each parallel plate capacitor. A non-contact potentiometer which is spaced apart from the electrode and arranged substantially parallel to the electrode, and in which the movable plates are electrically insulated from each other and are attached to the rotating shaft with a phase relationship shifted with respect to the center of rotation.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6107592A JPH06137807A (en) | 1992-02-17 | 1992-02-17 | Noncontact type potentiometer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6107592A JPH06137807A (en) | 1992-02-17 | 1992-02-17 | Noncontact type potentiometer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06137807A true JPH06137807A (en) | 1994-05-20 |
Family
ID=13160653
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6107592A Pending JPH06137807A (en) | 1992-02-17 | 1992-02-17 | Noncontact type potentiometer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06137807A (en) |
-
1992
- 1992-02-17 JP JP6107592A patent/JPH06137807A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3556949B2 (en) | Potentiometer | |
US3517282A (en) | Variable capacitance transducer | |
US5657006A (en) | Capacitance type rotation angle sensor | |
KR20060061364A (en) | Capacitive sensor | |
US6449853B1 (en) | Capacitive angle sensor | |
JP2586406B2 (en) | Capacitive acceleration sensor | |
JPH06137807A (en) | Noncontact type potentiometer | |
US4845456A (en) | Magnetic sensor | |
JPH08210873A (en) | Variable capacitor and rotational angle detector using the capacitor | |
JP3127707B2 (en) | Non-contact capacitive sensor | |
US4268889A (en) | Rotary displacement capacitive transducers | |
JPH0412416Y2 (en) | ||
JPH08327310A (en) | Capacitance type angle sensor and angle-detecting device using the sensor | |
WO1997026505A1 (en) | Temperature compensated tilt sensor | |
JP4114272B2 (en) | Displacement sensor | |
JP2015102535A (en) | Capacitive angle sensor | |
JP3022671B2 (en) | Displacement sensor | |
JP3248307B2 (en) | Angle sensor | |
JPH11271092A (en) | Electrostatic capacitance type encoder | |
JPH0530711U (en) | Capacitive angle sensor | |
JPH059603Y2 (en) | ||
JP3171014B2 (en) | Angle sensor | |
JPH0411129Y2 (en) | ||
JPH04172218A (en) | Rotating angle sensor | |
JPH0544962B2 (en) |