JPH0631362Y2 - 寸法測定装置 - Google Patents
寸法測定装置Info
- Publication number
- JPH0631362Y2 JPH0631362Y2 JP16385688U JP16385688U JPH0631362Y2 JP H0631362 Y2 JPH0631362 Y2 JP H0631362Y2 JP 16385688 U JP16385688 U JP 16385688U JP 16385688 U JP16385688 U JP 16385688U JP H0631362 Y2 JPH0631362 Y2 JP H0631362Y2
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- circuit
- coils
- sine wave
- displacement
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
本考案は、穴の内径、円柱状物体の外径等の寸法を測定
する寸法測定装置の故障検出に関する。
する寸法測定装置の故障検出に関する。
従来、第４図に示したように、コアCRの変位に応じて各
々インピーダンスが増減する直列接続された一対のコイ
ルCL1,CL2から成る検出部３１と、正弦波を発生させ検
出部３１のコイルCL1の一端に印加する正弦波発振回路
３２と、この正弦波発振回路３２にて発生された正弦波
を位相反転して検出部３１のコイルCL2の一端に印加す
る位相反転回路３３と、検出部３１の一対のコイルCL1,
CL2の接続点からの出力信号を増幅するＡＣ増幅回路３
４と、同期整流回路３５と、平滑回路３６と、調整電圧
加算回路３７とから成る寸法測定装置がある。ここで、
一対のコイルの内、一方のコイルCL1のインピーダンス
をＺ１、他方のコイルCL2のインピーダンスをＺ２とす
る。これらのインピーダンスＺ1,Ｚ２はコアCRの変位ｘ
に応じて増減する。そして、検出部３１のコアCRが一対
のコイルCL1,CL2の中間位置に在る時、インピーダンス
Ｚ1,Ｚ２の値は等しくその値をＺ０とする。正弦波発振
回路３２からの出力Emsinωｔは一方のコイルCL1に印加
され、又、正弦波発振回路３２からの出力Emsinωｔは
位相反転回路３３により位相が反転されて−Emsinωｔ
となり他方のコイルCL2に印加される。そして、検出部
３１のコアCRが一対のコイルCL1,CL2の中間位置から移
動され、インピーダンスZ1がZ0−ΔＺ、インピーダンス
Z2がZ0＋ΔＺになると、検出部３１の出力信号Ｅｃは、 Ｅｃ ＝〔(Z0+ΔZ)/{(Z0-ΔZ)+(Z0+ΔZ)}〕 ・２Emsinωｔ−Emsinωｔ ＝（ΔZ/Z0)Emsinωｔ……(1) となる。 従って、この出力信号を増幅した後、同期整流し、平滑
化し、零点調整電圧を加算すれば検出部３１のコアCRが
一対のコイルCL1,CL2の中間位置に在る時を変位ｘ＝０
として変位ｘに比例したＤＣ電圧が得られる。
々インピーダンスが増減する直列接続された一対のコイ
ルCL1,CL2から成る検出部３１と、正弦波を発生させ検
出部３１のコイルCL1の一端に印加する正弦波発振回路
３２と、この正弦波発振回路３２にて発生された正弦波
を位相反転して検出部３１のコイルCL2の一端に印加す
る位相反転回路３３と、検出部３１の一対のコイルCL1,
CL2の接続点からの出力信号を増幅するＡＣ増幅回路３
４と、同期整流回路３５と、平滑回路３６と、調整電圧
加算回路３７とから成る寸法測定装置がある。ここで、
一対のコイルの内、一方のコイルCL1のインピーダンス
をＺ１、他方のコイルCL2のインピーダンスをＺ２とす
る。これらのインピーダンスＺ1,Ｚ２はコアCRの変位ｘ
に応じて増減する。そして、検出部３１のコアCRが一対
のコイルCL1,CL2の中間位置に在る時、インピーダンス
Ｚ1,Ｚ２の値は等しくその値をＺ０とする。正弦波発振
回路３２からの出力Emsinωｔは一方のコイルCL1に印加
され、又、正弦波発振回路３２からの出力Emsinωｔは
位相反転回路３３により位相が反転されて−Emsinωｔ
となり他方のコイルCL2に印加される。そして、検出部
３１のコアCRが一対のコイルCL1,CL2の中間位置から移
動され、インピーダンスZ1がZ0−ΔＺ、インピーダンス
Z2がZ0＋ΔＺになると、検出部３１の出力信号Ｅｃは、 Ｅｃ ＝〔(Z0+ΔZ)/{(Z0-ΔZ)+(Z0+ΔZ)}〕 ・２Emsinωｔ−Emsinωｔ ＝（ΔZ/Z0)Emsinωｔ……(1) となる。 従って、この出力信号を増幅した後、同期整流し、平滑
化し、零点調整電圧を加算すれば検出部３１のコアCRが
一対のコイルCL1,CL2の中間位置に在る時を変位ｘ＝０
として変位ｘに比例したＤＣ電圧が得られる。
上記回路構成の寸法測定装置においては、第４図におけ
る検出部３１の配線のラインＡで断線が起こった場合や
ラインＢ−Ｃで短絡が起こった場合には、上記検出部３
１の出力信号はEc＝０となるため、正常時の検出部３１
のコアCRが一対のコイルCL1,CL2の中間位置（ｘ＝０）
に在る時或いはコアCRが一対のコイルCL1,CL2内から外
へ出た時の出力信号であるEc＝０と区別できない（一対
のコイルCL1,CL2に対するコアCRの変位ｘを示した第３
図(a)及びその変位ｘに対するアナログ出力の変化を示
した第３図(c)参照）。従って、上記回路構成の寸法測
定装置においては、検出部３１の配線における断線や短
絡故障を検出できないという問題があった。 本考案は、上記の課題を解決するために成されたもので
あり、その目的とするところは、寸法測定装置の検出部
における配線の断線検出、更には、短絡検出を機械的構
成の変更なしで、簡単な回路を追加するのみにて可能と
した寸法測定装置を提供することである。
る検出部３１の配線のラインＡで断線が起こった場合や
ラインＢ−Ｃで短絡が起こった場合には、上記検出部３
１の出力信号はEc＝０となるため、正常時の検出部３１
のコアCRが一対のコイルCL1,CL2の中間位置（ｘ＝０）
に在る時或いはコアCRが一対のコイルCL1,CL2内から外
へ出た時の出力信号であるEc＝０と区別できない（一対
のコイルCL1,CL2に対するコアCRの変位ｘを示した第３
図(a)及びその変位ｘに対するアナログ出力の変化を示
した第３図(c)参照）。従って、上記回路構成の寸法測
定装置においては、検出部３１の配線における断線や短
絡故障を検出できないという問題があった。 本考案は、上記の課題を解決するために成されたもので
あり、その目的とするところは、寸法測定装置の検出部
における配線の断線検出、更には、短絡検出を機械的構
成の変更なしで、簡単な回路を追加するのみにて可能と
した寸法測定装置を提供することである。
上記課題を解決するための考案の構成は、コアの変位に
応じて各々インピーダンスが増幅する直列接続された一
対のコイルから成る検出部と、正弦波を発生させ前記検
出部の一対のコイルの一端に印加する正弦波発振回路
と、前記正弦波発振回路にて発生された正弦波を位相反
転して前記検出部の一対のコイルの他端に印加する位相
反転回路と、前記検出部の一対のコイルの接続点からの
出力信号を増幅する増幅回路とから成る寸法測定装置に
おいて、変位に応じて振幅の変化する交流波形の前記出
力信号が変位検出領域において、常に、正又は負何れか
一方の電位となるようなオフセット電圧を前記正弦波に
加算して前記コイルの一方に印加する電圧印加回路と、
前記増幅回路にて増幅された前記検出部の出力信号の絶
対値のピーク値を保持するピーク値保持回路と、前記ピ
ーク値保持回路にてピーク値保持された信号が予め設定
された一定範囲に存在するか否かを判定し、一定範囲に
存在しない時には、警報信号を出力する判定回路とを備
えたことを特徴とする。
応じて各々インピーダンスが増幅する直列接続された一
対のコイルから成る検出部と、正弦波を発生させ前記検
出部の一対のコイルの一端に印加する正弦波発振回路
と、前記正弦波発振回路にて発生された正弦波を位相反
転して前記検出部の一対のコイルの他端に印加する位相
反転回路と、前記検出部の一対のコイルの接続点からの
出力信号を増幅する増幅回路とから成る寸法測定装置に
おいて、変位に応じて振幅の変化する交流波形の前記出
力信号が変位検出領域において、常に、正又は負何れか
一方の電位となるようなオフセット電圧を前記正弦波に
加算して前記コイルの一方に印加する電圧印加回路と、
前記増幅回路にて増幅された前記検出部の出力信号の絶
対値のピーク値を保持するピーク値保持回路と、前記ピ
ーク値保持回路にてピーク値保持された信号が予め設定
された一定範囲に存在するか否かを判定し、一定範囲に
存在しない時には、警報信号を出力する判定回路とを備
えたことを特徴とする。
正弦波発振回路は検出部の一対のコイルの一端に正弦波
発振回路にて発生された正弦波を印加し、位相反転回路
は上記正弦波を位相反転し、上記コイルの他端に印加す
る。又、電圧印加回路は変位検出領域において、変位に
応じた出力信号が常に、正又は負の何れか一方の電位と
なるようなオフセット電圧を正弦波に加算してコイルの
一方に印加する。従って、オフセット電圧が印加される
ことにより、その分だけ一対のコイルの端子間の直流電
圧が増加する。その端子間の直流電圧はその時の両コイ
ルのインピーダンス比に分圧されて出力信号に直流成分
として加算される。その結果、出力信号は変位による変
動を無視すれば1/2オフセット電圧を中心とする変位に
比例した振幅の交流波形となる。従って、出力信号の絶
対値のピーク値は1/2オフセット電圧より大きく、1/2オ
フセット電圧＋変位検出可能最大変位時の振幅より小さ
くなる。従って、ピーク値が０や上記範囲に存在しない
ならば、異常と判定することができる。このピーク値を
検出するために、検出部からの出力信号は増幅回路にて
増幅されピーク値保持回路に入力され、その絶対値のピ
ーク値を保持され、判定回路に入力される。判定回路に
おいては、そのピーク値が予め設定された一定範囲に存
在するか否かが判定され、一定範囲に存在しない時には
警報信号が出力されるので、検出部の配線で断線或いは
短絡が起こったことが分かる。尚、変位は、検出部から
の出力信号を増幅回路にて増幅し、その増幅された出力
信号の直流成分をＤＣカット回路にて除去して、同期整
流回路、平滑回路及び調整電圧加算回路を介することに
より得られたアナログ信号から求めることができる。
発振回路にて発生された正弦波を印加し、位相反転回路
は上記正弦波を位相反転し、上記コイルの他端に印加す
る。又、電圧印加回路は変位検出領域において、変位に
応じた出力信号が常に、正又は負の何れか一方の電位と
なるようなオフセット電圧を正弦波に加算してコイルの
一方に印加する。従って、オフセット電圧が印加される
ことにより、その分だけ一対のコイルの端子間の直流電
圧が増加する。その端子間の直流電圧はその時の両コイ
ルのインピーダンス比に分圧されて出力信号に直流成分
として加算される。その結果、出力信号は変位による変
動を無視すれば1/2オフセット電圧を中心とする変位に
比例した振幅の交流波形となる。従って、出力信号の絶
対値のピーク値は1/2オフセット電圧より大きく、1/2オ
フセット電圧＋変位検出可能最大変位時の振幅より小さ
くなる。従って、ピーク値が０や上記範囲に存在しない
ならば、異常と判定することができる。このピーク値を
検出するために、検出部からの出力信号は増幅回路にて
増幅されピーク値保持回路に入力され、その絶対値のピ
ーク値を保持され、判定回路に入力される。判定回路に
おいては、そのピーク値が予め設定された一定範囲に存
在するか否かが判定され、一定範囲に存在しない時には
警報信号が出力されるので、検出部の配線で断線或いは
短絡が起こったことが分かる。尚、変位は、検出部から
の出力信号を増幅回路にて増幅し、その増幅された出力
信号の直流成分をＤＣカット回路にて除去して、同期整
流回路、平滑回路及び調整電圧加算回路を介することに
より得られたアナログ信号から求めることができる。
以下、本考案を具体的な実施例に基づいて説明する。 第１図は本考案の寸法測定装置の電気的構成を示したブ
ロックダイヤグラムである。 寸法測定装置の検出部１１はコアCRとその変位に応じて
各々インピーダンスが増減する一対のコイルCL1,CL2と
から構成される。検出部１１のコイルCL1の一端には、
正弦波を発生させ印加する正弦波発振回路１２が接続さ
れている。又、検出部１１のコイルCL2の一端には、正
弦波発振回路１２にて発生された正弦波を位相反転する
位相反転回路１３、電圧印加回路として上記位相反転さ
れた正弦波にオフセット電圧を加算して印加する加算回
路１４が接続されている。そして、検出部１１の一対の
コイルCL1,CL2の接続点には、その検出部１１からの出
力信号を増幅する増幅回路としてＡＣ増幅回路１５が接
続されている。そのＡＣ増幅回路１５にて増幅された出
力信号には交流成分と直流成分とから成り、その直流成
分を除去して交流成分のみとするＤＣカット回路１６が
後段に接続されている。更に、ＤＣカット回路１６から
後段には、交流成分のみとなった出力信号を同期整流す
る同期整流回路１７と、その整流された出力信号を平滑
化する平滑回路１８と、その平滑化された出力信号に零
点調整電圧を加算する調整電圧加算回路１９とが接続さ
れている。又、ＡＣ増幅回路１５には、その増幅された
出力信号の絶対値のピーク値を保持するピーク値保持回
路２０が接続されている。その後段には判定回路として
上記ピーク値と予め設定された上限値とを比較してピー
ク値が上限値より大きい時には信号を出力する上限値比
較回路２１と、上記ピーク値と予め設定された下限値と
を比較してピーク値が下限値より小さい時には信号を出
力する下限値比較回路２２と、それらの後段には上限値
比較回路２１或いは下限値比較回路２２の何れか一方よ
り信号が出力された時には断線或いは短絡の警報信号を
出力するＯＲ回路２３が接続されている。 次に、その作用について寸法測定装置の検出部１１にお
ける一対のコイルCL1,CL2に対するコアCRの変位ｘを示
した第３図(a)、その変位ｘに対するコイルCL1,CL2のイ
ンピーダンスの変化を示した第３図(b)及びその変位ｘ
に対するアナログ出力の変化を示した第３図(c)を参照
して説明する。 検出部１１の一方のコイルCL1のインピーダンスを
Ｚ１、他方のコイルCL2のインピーダンスをＺ２とす
る。検出部１１のコアCRが一対のコイルCL1,CL2の中間
位置（変位ｘ＝０）に在る時、インピーダンスZ1,Ｚ２
の値は等しくその値をＺ０とする。 正弦波発振回路１２からの出力Emsinωｔは一方のコイ
ルCL1に電圧Ｅ１として印加される。又、正弦波発振回
路１２からの出力Emsinωｔは位相反転回路１３により
−Emsinωｔとなり、更に、加算回路１４によりオフセ
ット電圧−Ｖoffが加算されて−Emsinωｔ−Ｖoffとな
り他方のコイルCL2に電圧Ｅ２として印加される。 ここで、検出部１１のコアCRが一対のコイルCL1,CL2の
中間位置から移動され、インピーダンスZ1がZ0−ΔＺ、
インピーダンスZ2がZ0＋ΔＺになると、検出部１１の出
力電圧Ｅｃは、 Ｅｃ ＝Ｚ２（Ｅ１−Ｅ２）／（Ｚ１＋Ｚ２）＋Ｅ２ ＝（ΔＺ/Z0)Emsinωｔ −（1/2）｛１−（ΔＺ/Z0)}Voff……(2) となる。 従って、この出力をＡＣ増幅回路１５の増幅率Ａ１にて
増幅すると、 A1Ec ＝A1(ΔＺ/Z0)Emsinωｔ −（A1/２）｛１−（ΔＺ/Z0)}Voff……(3) となる。 但し、(3)式の第２項におけるΔＺ／Ｚ０は直流電圧に
対するインピーダンスである。直流分のΔＺは、直流抵
抗の変化分であるが、直流抵抗は、コアCRの変位に依存
しては変化しない。よって、(3)式の第２項におけるΔ
Ｚ／Ｚ０は零である。 従って、 A1Ec ＝A1(ΔＺ/Z0)Emsinωｔ−（A1/2)Voff……(3-1) ここで、交流波形の出力電圧A1Ecが電位ｘ、つまり、イ
ンピーダンス変化量ΔＺによらず、常に、正又は負の電
位となるようにオフセット電圧Ｖoffの大きさが決定さ
れる。 即ち、(3-1)式の第１項は−｜A1(ΔZmax./Z0)Em｜〜｜A
1(ΔZmax./Z0)Em｜の範囲の値をとる。よって、Ｖoffの
正値、負値にかからわず、上述した範囲で変化する(3-
1)式の第１項が、コアCRの変位と周波数とにかかわらず
−（１／２）｜Ｖoff｜〜（１／２）｜Ｖoff｜の範囲の
値をとるならば、A1Ecは、常に、それぞれ、負値、正値
をとる。 即ち、Ｖoffは次式を満たすように設定される。｜（ΔZ
max./Z0)Em｜≦(1/2)｜Ｖoff｜ ＜(1/2)Em……(4) を満足するように選択される。但し、ΔZmax.は変位検
出範囲におけるコイルのインピーダンス変化の最大値で
ある。又、｜Ｖoff｜／２＜Em／２の条件は、下記に示
す条件より得られる。 しかし、検出精度を向上させるには、出力信号を取り出
すラインＡの電位は０Ｖ付近が望ましく、オフセット電
圧｜Ｖoff｜はなるべく小さい方が良い。 従って、 ｜Ｖoff｜ ＝２｜（ΔZmax./Z0)Em｜＋Δ（微小量） に設定されており、又、（ΔZmax./Z0)≪１より、Em≫
｜Ｖoff｜に設定される。 この出力電圧をＤＣカット回路１６に入力すると、その
出力としては直流成分（A1／２）｛１−（ΔＺ/Z0)}V
offが除去され、A1(ΔＺ/Z0)Emsinωｔのみとなる。そ
の出力電圧を同期整流回路１７にて同期整流し、平滑回
路１８にて平滑化すると、平滑化後の出力はインピーダ
ンスの変化量ΔＺ、即ち、変位ｘに比例する値となる。
その出力電圧値に調整電圧加算回路１９にて、コアCRが
一対のコイルCL1,CL2の中間位置に在る時、アナログ出
力が零となるような零点調整電圧を加算することにより
変位ｘに比例したＤＣ電圧が得られる。尚、この寸法測
定装置の実際的な変位検出可能範囲としては、上記イン
ピーダンスZ1,Ｚ２がコアCRの変位ｘに伴って正負同量
変化する範囲であって、コアCRの変位ｘとアナログ出力
との間に厳密な直線性のある範囲とされ、変位で言え
ば、例えば、コイルCL1,CL2及びコアCRの各々の長さを
等しく２ａとすると、−(a/３０）＜ｘ＜(a/３０）の零
点の極近辺の範囲に限定されている。 一方、ＡＣ増幅回路１５にて増幅された出力はピーク値
保持回路２０に入力される。このピーク値保持回路２０
では、ＡＣ増幅回路１５にて増幅された電圧の絶対値の
ピーク値(A1Ec)max.が保持される。即ち、ピーク値(A1E
c)max.は(3)式における｜sinωｔ｜＝１の時となり、次
式で表される。 (A1Ec)max. ＝|A1(ΔZ/Z0)Em −(A1/2)｛１−（ΔZ/Z0)}Voff|……(5) そして、 (3-1)式を導いたのと同様な理由により、直流成分であ
る（ΔZ/Z0)は零と近似できるから、 (A1Ec)max. ＝|A1(ΔZ/Z0)Em-(A1/2)Voff|……(5-1) ΔZ/Z0は最小値は０、最大値はΔZmax./Z0である。 従って、 (A1/2)|Voff|≦(A1Ec)max. ≦A1|（ΔZmax./Z0)Em| +(A1/2)|Voff|……(6) (4)式の関係から、｜（ΔZmax./Z0)Em|の最大値は(1/2)
|Voff|であるので、 (A1/2)|Voff|≦(A1Ec)max. ≦A1|Voff|……(7) となる。従って、(A1Ec)max.が(7)式を満足する範囲に
存在する時、寸法測定装置は正常であり、(7)式を満足
しない時、寸法測定装置は異常を判定することができ
る。 このピーク値保持回路２０から出力される電圧値である
(A1Ec)max.は上限値比較回路２１及び下限値比較回路２
２に入力される。上限値比較回路２１では、上記入力電
圧値(A1Ec)max.と予め設定された比較値である上限値Ｖ
Ｕとが比較される。又、下限値比較回路２２では、上記
入力電圧値(A1Ec)max.と予め設定された比較値である下
限値ＶＬとが比較される。 ここで、上限値ＶＵ及び下限値ＶＬは、 VU≒A1|Voff|,VL≒(A1/4)|Voff|と設定することによ
り、(7)式を満足するか否かの判定が可能となる。 次に、第１図に示された検出部１１のラインA,B,Cの断
線或いは短絡に対する警報信号を出力するための上限値
比較回路２１或いは下限値比較回路２２における比較判
定のモードについて第２図を参照して詳述する。 第２図は左から順に、断線或いは短絡の分類とその内
容、その時の検出部１１の出力電圧Ｅｃ、その出力電圧
Ｅｃに対するピーク値保持回路２０の出力電圧ＥＰ〔＝
(A1Ec)max.〕、その出力電圧ＥＰが比較される比較判定
値が示されている。上記出力電圧ＥＰに対して上限値比
較回路２１の上限値ＶＵ或いは下限値比較回路２２の下
限値ＶＬの何れかの値を比較判定値として、ＥＰとＶＵ
或いはＶＬとの不等号を満足した時は警報信号を出力す
る。 先ず、ラインＡが断線の場合においては、正弦波発振回
路１２及び加算回路１４からの電圧は共に出力されず出
力電圧Ec＝０であるので出力電圧EP＝０となる。従っ
て、下限値比較回路２２において、ＥＰ＜ＶＬとなるの
で、下限値比較回路２２から信号がＯＲ回路２３に出力
され、ＯＲ回路２３から断線或いは短絡が起きていると
いう警報信号が得られる。次に、ラインＢが断線の場合
は、加算回路１４からの電圧がそのまま印加され、出力
電圧Ec＝−Emsinωｔ−Ｖoffとなるので出力電圧EP＝|A
1(-Em-Voff)|となる。従って、上限値比較回路２１にお
いて、ＥＰ＞ＶＵとなり、上限値比較回路２１から信号
がＯＲ回路２３に出力され、ＯＲ回路２３から断線或い
は短絡が起きているという警報信号が得られる。次に、
ラインＣが断線の場合は、正弦波発振回路１２からの電
圧がそのまま印加され、出力電圧Ec＝Emsinωｔとなる
ので出力電圧EP＝|A1Em|となる。ところが、Em≫|Voff|
に設定されているので、上限値比較回路２１において、
ＥＰ＞ＶＵとなり、上限値比較回路２１から信号がＯＲ
回路２３に出力され、ＯＲ回路２３から断線或いは短絡
が起きているという警報信号が得られる。 そして、ラインＡ−Ｂが短絡の場合には、ラインＣが断
線の場合と同様に、正弦波発振回路１２からの電圧がそ
のまま印加され、出力電圧Ec＝Emsinωｔとなるので出
力電圧EP＝|A1Em|となる。同様に、上限値比較回路２１
において、ＥＰ＞ＶＵとなり、上限値比較回路２１から
信号がＯＲ回路２３に出力され、ＯＲ回路２３から断線
或いは短絡が起きているとい警報信号が得られる。次
に、ラインＡ−Ｃが短絡の場合には、ラインＢが断線の
場合と同様に、加算回路１４からの電圧がそのまま印加
され、出力電圧Ec＝−Emsinωｔ−Ｖoffとなるので出力
電圧EP＝|A1(-Em-Voff)|となる。従って、上限値比較回
路２１において、ＥＰ＜ＶＵとなり、上限値比較回路２
１から信号がＯＲ回路２３に出力され、ＯＲ回路２３か
ら断線或いは短絡が起きているという警報信号が得られ
る。次に、ラインＢ−Ｃが短絡の場合には、ラインＡが
断線の場合と同様に、正弦波発振回路１２及び加算回路
１４からの電圧は共に出力されず出力電圧Ec＝０である
ので出力電圧EP＝０となる。従って、下限値比較回路２
２において、ＥＰ＞ＶＬとなるので、下限値比較回路２
２から信号がＯＲ回路２３に出力され、ＯＲ回路２３か
ら断線或いは短絡が起きているという警報信号が得られ
る。 以上、述べたように、従来の機械的構成に加えて、簡単
な回路を追加するのみで寸法測定装置の検出部１１にお
ける配線に断線或いは短絡の何れかが生じていることを
検出できる。 尚、上記実施例では、ラインＣにオフセット電圧として
−Ｖoffを印加したが、＋Ｖoffを印加しても良く、又、
ラインＢに＋Ｖoff或いは−Ｖoffを印加しても良い。
ロックダイヤグラムである。 寸法測定装置の検出部１１はコアCRとその変位に応じて
各々インピーダンスが増減する一対のコイルCL1,CL2と
から構成される。検出部１１のコイルCL1の一端には、
正弦波を発生させ印加する正弦波発振回路１２が接続さ
れている。又、検出部１１のコイルCL2の一端には、正
弦波発振回路１２にて発生された正弦波を位相反転する
位相反転回路１３、電圧印加回路として上記位相反転さ
れた正弦波にオフセット電圧を加算して印加する加算回
路１４が接続されている。そして、検出部１１の一対の
コイルCL1,CL2の接続点には、その検出部１１からの出
力信号を増幅する増幅回路としてＡＣ増幅回路１５が接
続されている。そのＡＣ増幅回路１５にて増幅された出
力信号には交流成分と直流成分とから成り、その直流成
分を除去して交流成分のみとするＤＣカット回路１６が
後段に接続されている。更に、ＤＣカット回路１６から
後段には、交流成分のみとなった出力信号を同期整流す
る同期整流回路１７と、その整流された出力信号を平滑
化する平滑回路１８と、その平滑化された出力信号に零
点調整電圧を加算する調整電圧加算回路１９とが接続さ
れている。又、ＡＣ増幅回路１５には、その増幅された
出力信号の絶対値のピーク値を保持するピーク値保持回
路２０が接続されている。その後段には判定回路として
上記ピーク値と予め設定された上限値とを比較してピー
ク値が上限値より大きい時には信号を出力する上限値比
較回路２１と、上記ピーク値と予め設定された下限値と
を比較してピーク値が下限値より小さい時には信号を出
力する下限値比較回路２２と、それらの後段には上限値
比較回路２１或いは下限値比較回路２２の何れか一方よ
り信号が出力された時には断線或いは短絡の警報信号を
出力するＯＲ回路２３が接続されている。 次に、その作用について寸法測定装置の検出部１１にお
ける一対のコイルCL1,CL2に対するコアCRの変位ｘを示
した第３図(a)、その変位ｘに対するコイルCL1,CL2のイ
ンピーダンスの変化を示した第３図(b)及びその変位ｘ
に対するアナログ出力の変化を示した第３図(c)を参照
して説明する。 検出部１１の一方のコイルCL1のインピーダンスを
Ｚ１、他方のコイルCL2のインピーダンスをＺ２とす
る。検出部１１のコアCRが一対のコイルCL1,CL2の中間
位置（変位ｘ＝０）に在る時、インピーダンスZ1,Ｚ２
の値は等しくその値をＺ０とする。 正弦波発振回路１２からの出力Emsinωｔは一方のコイ
ルCL1に電圧Ｅ１として印加される。又、正弦波発振回
路１２からの出力Emsinωｔは位相反転回路１３により
−Emsinωｔとなり、更に、加算回路１４によりオフセ
ット電圧−Ｖoffが加算されて−Emsinωｔ−Ｖoffとな
り他方のコイルCL2に電圧Ｅ２として印加される。 ここで、検出部１１のコアCRが一対のコイルCL1,CL2の
中間位置から移動され、インピーダンスZ1がZ0−ΔＺ、
インピーダンスZ2がZ0＋ΔＺになると、検出部１１の出
力電圧Ｅｃは、 Ｅｃ ＝Ｚ２（Ｅ１−Ｅ２）／（Ｚ１＋Ｚ２）＋Ｅ２ ＝（ΔＺ/Z0)Emsinωｔ −（1/2）｛１−（ΔＺ/Z0)}Voff……(2) となる。 従って、この出力をＡＣ増幅回路１５の増幅率Ａ１にて
増幅すると、 A1Ec ＝A1(ΔＺ/Z0)Emsinωｔ −（A1/２）｛１−（ΔＺ/Z0)}Voff……(3) となる。 但し、(3)式の第２項におけるΔＺ／Ｚ０は直流電圧に
対するインピーダンスである。直流分のΔＺは、直流抵
抗の変化分であるが、直流抵抗は、コアCRの変位に依存
しては変化しない。よって、(3)式の第２項におけるΔ
Ｚ／Ｚ０は零である。 従って、 A1Ec ＝A1(ΔＺ/Z0)Emsinωｔ−（A1/2)Voff……(3-1) ここで、交流波形の出力電圧A1Ecが電位ｘ、つまり、イ
ンピーダンス変化量ΔＺによらず、常に、正又は負の電
位となるようにオフセット電圧Ｖoffの大きさが決定さ
れる。 即ち、(3-1)式の第１項は−｜A1(ΔZmax./Z0)Em｜〜｜A
1(ΔZmax./Z0)Em｜の範囲の値をとる。よって、Ｖoffの
正値、負値にかからわず、上述した範囲で変化する(3-
1)式の第１項が、コアCRの変位と周波数とにかかわらず
−（１／２）｜Ｖoff｜〜（１／２）｜Ｖoff｜の範囲の
値をとるならば、A1Ecは、常に、それぞれ、負値、正値
をとる。 即ち、Ｖoffは次式を満たすように設定される。｜（ΔZ
max./Z0)Em｜≦(1/2)｜Ｖoff｜ ＜(1/2)Em……(4) を満足するように選択される。但し、ΔZmax.は変位検
出範囲におけるコイルのインピーダンス変化の最大値で
ある。又、｜Ｖoff｜／２＜Em／２の条件は、下記に示
す条件より得られる。 しかし、検出精度を向上させるには、出力信号を取り出
すラインＡの電位は０Ｖ付近が望ましく、オフセット電
圧｜Ｖoff｜はなるべく小さい方が良い。 従って、 ｜Ｖoff｜ ＝２｜（ΔZmax./Z0)Em｜＋Δ（微小量） に設定されており、又、（ΔZmax./Z0)≪１より、Em≫
｜Ｖoff｜に設定される。 この出力電圧をＤＣカット回路１６に入力すると、その
出力としては直流成分（A1／２）｛１−（ΔＺ/Z0)}V
offが除去され、A1(ΔＺ/Z0)Emsinωｔのみとなる。そ
の出力電圧を同期整流回路１７にて同期整流し、平滑回
路１８にて平滑化すると、平滑化後の出力はインピーダ
ンスの変化量ΔＺ、即ち、変位ｘに比例する値となる。
その出力電圧値に調整電圧加算回路１９にて、コアCRが
一対のコイルCL1,CL2の中間位置に在る時、アナログ出
力が零となるような零点調整電圧を加算することにより
変位ｘに比例したＤＣ電圧が得られる。尚、この寸法測
定装置の実際的な変位検出可能範囲としては、上記イン
ピーダンスZ1,Ｚ２がコアCRの変位ｘに伴って正負同量
変化する範囲であって、コアCRの変位ｘとアナログ出力
との間に厳密な直線性のある範囲とされ、変位で言え
ば、例えば、コイルCL1,CL2及びコアCRの各々の長さを
等しく２ａとすると、−(a/３０）＜ｘ＜(a/３０）の零
点の極近辺の範囲に限定されている。 一方、ＡＣ増幅回路１５にて増幅された出力はピーク値
保持回路２０に入力される。このピーク値保持回路２０
では、ＡＣ増幅回路１５にて増幅された電圧の絶対値の
ピーク値(A1Ec)max.が保持される。即ち、ピーク値(A1E
c)max.は(3)式における｜sinωｔ｜＝１の時となり、次
式で表される。 (A1Ec)max. ＝|A1(ΔZ/Z0)Em −(A1/2)｛１−（ΔZ/Z0)}Voff|……(5) そして、 (3-1)式を導いたのと同様な理由により、直流成分であ
る（ΔZ/Z0)は零と近似できるから、 (A1Ec)max. ＝|A1(ΔZ/Z0)Em-(A1/2)Voff|……(5-1) ΔZ/Z0は最小値は０、最大値はΔZmax./Z0である。 従って、 (A1/2)|Voff|≦(A1Ec)max. ≦A1|（ΔZmax./Z0)Em| +(A1/2)|Voff|……(6) (4)式の関係から、｜（ΔZmax./Z0)Em|の最大値は(1/2)
|Voff|であるので、 (A1/2)|Voff|≦(A1Ec)max. ≦A1|Voff|……(7) となる。従って、(A1Ec)max.が(7)式を満足する範囲に
存在する時、寸法測定装置は正常であり、(7)式を満足
しない時、寸法測定装置は異常を判定することができ
る。 このピーク値保持回路２０から出力される電圧値である
(A1Ec)max.は上限値比較回路２１及び下限値比較回路２
２に入力される。上限値比較回路２１では、上記入力電
圧値(A1Ec)max.と予め設定された比較値である上限値Ｖ
Ｕとが比較される。又、下限値比較回路２２では、上記
入力電圧値(A1Ec)max.と予め設定された比較値である下
限値ＶＬとが比較される。 ここで、上限値ＶＵ及び下限値ＶＬは、 VU≒A1|Voff|,VL≒(A1/4)|Voff|と設定することによ
り、(7)式を満足するか否かの判定が可能となる。 次に、第１図に示された検出部１１のラインA,B,Cの断
線或いは短絡に対する警報信号を出力するための上限値
比較回路２１或いは下限値比較回路２２における比較判
定のモードについて第２図を参照して詳述する。 第２図は左から順に、断線或いは短絡の分類とその内
容、その時の検出部１１の出力電圧Ｅｃ、その出力電圧
Ｅｃに対するピーク値保持回路２０の出力電圧ＥＰ〔＝
(A1Ec)max.〕、その出力電圧ＥＰが比較される比較判定
値が示されている。上記出力電圧ＥＰに対して上限値比
較回路２１の上限値ＶＵ或いは下限値比較回路２２の下
限値ＶＬの何れかの値を比較判定値として、ＥＰとＶＵ
或いはＶＬとの不等号を満足した時は警報信号を出力す
る。 先ず、ラインＡが断線の場合においては、正弦波発振回
路１２及び加算回路１４からの電圧は共に出力されず出
力電圧Ec＝０であるので出力電圧EP＝０となる。従っ
て、下限値比較回路２２において、ＥＰ＜ＶＬとなるの
で、下限値比較回路２２から信号がＯＲ回路２３に出力
され、ＯＲ回路２３から断線或いは短絡が起きていると
いう警報信号が得られる。次に、ラインＢが断線の場合
は、加算回路１４からの電圧がそのまま印加され、出力
電圧Ec＝−Emsinωｔ−Ｖoffとなるので出力電圧EP＝|A
1(-Em-Voff)|となる。従って、上限値比較回路２１にお
いて、ＥＰ＞ＶＵとなり、上限値比較回路２１から信号
がＯＲ回路２３に出力され、ＯＲ回路２３から断線或い
は短絡が起きているという警報信号が得られる。次に、
ラインＣが断線の場合は、正弦波発振回路１２からの電
圧がそのまま印加され、出力電圧Ec＝Emsinωｔとなる
ので出力電圧EP＝|A1Em|となる。ところが、Em≫|Voff|
に設定されているので、上限値比較回路２１において、
ＥＰ＞ＶＵとなり、上限値比較回路２１から信号がＯＲ
回路２３に出力され、ＯＲ回路２３から断線或いは短絡
が起きているという警報信号が得られる。 そして、ラインＡ−Ｂが短絡の場合には、ラインＣが断
線の場合と同様に、正弦波発振回路１２からの電圧がそ
のまま印加され、出力電圧Ec＝Emsinωｔとなるので出
力電圧EP＝|A1Em|となる。同様に、上限値比較回路２１
において、ＥＰ＞ＶＵとなり、上限値比較回路２１から
信号がＯＲ回路２３に出力され、ＯＲ回路２３から断線
或いは短絡が起きているとい警報信号が得られる。次
に、ラインＡ−Ｃが短絡の場合には、ラインＢが断線の
場合と同様に、加算回路１４からの電圧がそのまま印加
され、出力電圧Ec＝−Emsinωｔ−Ｖoffとなるので出力
電圧EP＝|A1(-Em-Voff)|となる。従って、上限値比較回
路２１において、ＥＰ＜ＶＵとなり、上限値比較回路２
１から信号がＯＲ回路２３に出力され、ＯＲ回路２３か
ら断線或いは短絡が起きているという警報信号が得られ
る。次に、ラインＢ−Ｃが短絡の場合には、ラインＡが
断線の場合と同様に、正弦波発振回路１２及び加算回路
１４からの電圧は共に出力されず出力電圧Ec＝０である
ので出力電圧EP＝０となる。従って、下限値比較回路２
２において、ＥＰ＞ＶＬとなるので、下限値比較回路２
２から信号がＯＲ回路２３に出力され、ＯＲ回路２３か
ら断線或いは短絡が起きているという警報信号が得られ
る。 以上、述べたように、従来の機械的構成に加えて、簡単
な回路を追加するのみで寸法測定装置の検出部１１にお
ける配線に断線或いは短絡の何れかが生じていることを
検出できる。 尚、上記実施例では、ラインＣにオフセット電圧として
−Ｖoffを印加したが、＋Ｖoffを印加しても良く、又、
ラインＢに＋Ｖoff或いは−Ｖoffを印加しても良い。
本考案は、変位に応じて振幅の変化する交流波形の前記
出力信号が変位検出領域において、常に、正又は負何れ
か一方の電位となるようなオフセット電圧を前記正弦波
に加算して前記コイルの一方に印加する電圧印加回路
と、前記増幅回路にて増幅された前記検出部の出力信号
の絶対値のピーク値を保持するピーク値保持回路と、前
記ピーク値保持回路にてピーク値保持された信号が予め
設定された一定範囲に存在するか否かを判定し、一定範
囲に存在しない時には、警報信号を出力する判定回路と
を備えているので、通常のアナログ出力に加えて、検出
部における配線の断線或いは短絡の何れかの発生におい
ても、判定回路からの警報信号の有無により知ることが
できるという効果を有する。
出力信号が変位検出領域において、常に、正又は負何れ
か一方の電位となるようなオフセット電圧を前記正弦波
に加算して前記コイルの一方に印加する電圧印加回路
と、前記増幅回路にて増幅された前記検出部の出力信号
の絶対値のピーク値を保持するピーク値保持回路と、前
記ピーク値保持回路にてピーク値保持された信号が予め
設定された一定範囲に存在するか否かを判定し、一定範
囲に存在しない時には、警報信号を出力する判定回路と
を備えているので、通常のアナログ出力に加えて、検出
部における配線の断線或いは短絡の何れかの発生におい
ても、判定回路からの警報信号の有無により知ることが
できるという効果を有する。
第１図は本考案の具体的な一実施例に係る寸法測定装置
の電気的構成を示したブロックダイヤグラム。第２図は
同実施例における断線及び短絡に対する寸法測定装置の
検出部の出力信号Ｅｃ、ピーク値保持回路の出力信号Ｅ
Ｐ、その比較判定モードを説明するためのマトリックス
図。第３図(a)は寸法測定装置の検出部における一対の
コイルに対するコアの変位ｘを示した説明図。第３図
(b)は第３図(a)の変位に対する一対のコイルの各々のイ
ンピーダンスの変化を示した説明図。第３図(c)は第３
図(a)の変位に対するアナログ出力の変化を示した説明
図。第４図は従来の寸法測定装置の電気的構成を示した
ブロックダイヤグラムである。 １１……検出部、１４……加算回路 ２０……ピーク値保持回路、２１……上限値比較回路 ２２……下限値比較回路、２３……ＯＲ回路 CL1,CL2……コイル、CR……コア
の電気的構成を示したブロックダイヤグラム。第２図は
同実施例における断線及び短絡に対する寸法測定装置の
検出部の出力信号Ｅｃ、ピーク値保持回路の出力信号Ｅ
Ｐ、その比較判定モードを説明するためのマトリックス
図。第３図(a)は寸法測定装置の検出部における一対の
コイルに対するコアの変位ｘを示した説明図。第３図
(b)は第３図(a)の変位に対する一対のコイルの各々のイ
ンピーダンスの変化を示した説明図。第３図(c)は第３
図(a)の変位に対するアナログ出力の変化を示した説明
図。第４図は従来の寸法測定装置の電気的構成を示した
ブロックダイヤグラムである。 １１……検出部、１４……加算回路 ２０……ピーク値保持回路、２１……上限値比較回路 ２２……下限値比較回路、２３……ＯＲ回路 CL1,CL2……コイル、CR……コア
Claims (1)
- 【請求項１】コアの変位に応じて各々インピーダンスが
増減する直列接続された一対のコイルから成る検出部
と、正弦波を発生させ前記検出部の一対のコイルの一端
に印加する正弦波発振回路と、前記正弦波発振回路にて
発生された正弦波を位相反転して前記検出部の一対のコ
イルの他端に印加する位相反転回路と、前記検出部の一
対のコイルの接続点からの出力信号を増幅する増幅回路
とから成る寸法測定装置において、 変位に応じて振幅の変化する交流波形の前記出力信号が
変位検出領域において、常に、正又は負何れか一方の電
位となるようなオフセット電圧を前記正弦波に加算して
前記コイルの一方に印加する電圧印加回路と、 前記増幅回路にて増幅された前記検出部の出力信号の絶
対値のピーク値を保持するピーク値保持回路と、 前記ピーク値保持回路にてピーク値保持された信号が予
め設定された一定範囲に存在するか否かを判定し、一定
範囲に存在しない時には、警報信号を出力する判定回路
と を備えたことを特徴とする寸法測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16385688U JPH0631362Y2 (ja) | 1988-12-17 | 1988-12-17 | 寸法測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16385688U JPH0631362Y2 (ja) | 1988-12-17 | 1988-12-17 | 寸法測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0283412U JPH0283412U (ja) | 1990-06-28 |
| JPH0631362Y2 true JPH0631362Y2 (ja) | 1994-08-22 |
Family
ID=31448959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16385688U Expired - Fee Related JPH0631362Y2 (ja) | 1988-12-17 | 1988-12-17 | 寸法測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0631362Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007170987A (ja) * | 2005-12-22 | 2007-07-05 | Keyence Corp | 接触式変位計 |
-
1988
- 1988-12-17 JP JP16385688U patent/JPH0631362Y2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0283412U (ja) | 1990-06-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |