JPH06331303A - Detection of quantity of displacement of core - Google Patents

Detection of quantity of displacement of core

Info

Publication number
JPH06331303A
JPH06331303A JP12429393A JP12429393A JPH06331303A JP H06331303 A JPH06331303 A JP H06331303A JP 12429393 A JP12429393 A JP 12429393A JP 12429393 A JP12429393 A JP 12429393A JP H06331303 A JPH06331303 A JP H06331303A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
output
core
displacement
circuit
coil
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
Application number
JP12429393A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Yonezawa
猛 米澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
I T W IND KK
Original Assignee
I T W IND KK
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by I T W IND KK filed Critical I T W IND KK
Priority to JP12429393A priority Critical patent/JPH06331303A/en
Publication of JPH06331303A publication Critical patent/JPH06331303A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To prevent the generation of an error due to the fluctuations of voltage by applying AC voltages having the same cycle and difference in phase to respective primary coils and detecting the quantity of displacement of a core on the basis of the phase change quantity of the output of a secondary coil accompanying the displacement of the core. CONSTITUTION:The output of a quartz oscillator 18 is divided in frequency by a frequency divider 19 and two square waves having 90 deg. phase difference are formed by a phase converter 20. One square wave is converted to a sin wave by a first active filter 21 to be inputted to a first coil 12 while the other square wave is converted to a cos wave by a second active filter 22 to be inputted to a second coil 13. The output of a detector 10, that is, the output of a secondary coil 16 (third coil 14) is binarized by a binarizing circuit 24 to be inputted to an AND circuit 25. The output from the phase converter 20 is inputted to the AND circuit 25 and the output of the AND circuit 25 is inputted to a counter 26. When the AND output is in an ON(high) state, the counter 26 counts the number of the output pulses of the quartz oscillator 18 and the count value is linearly corrected by a linear correction circuit 27 to be outputted as the quantity of displacement of the core 11.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、1次コイルと、2次コ
イルと、これら1次及び2次コイル内に挿入されたコア
とを有する検出器におけるコア変位量検出方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a core displacement amount detecting method in a detector having a primary coil, a secondary coil, and cores inserted in these primary and secondary coils.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば太さ、伸び、圧力、荷重、トル
ク、加速度等の各種物理量を測定する装置に内蔵される
検出器として従来から差動トランスが知られている(特
公昭39ー3154号公報、特公昭50ー22904号
公報参照)。この差動トランスは、原理的には、図6に
等価回路で示すように、1次コイル1と、2つの2次コ
イル2、3と、これらコイル1〜3内に挿入されたコア
4とで構成され、1次コイル1に一定の交流電圧Epを
加えて、コア4の変位に伴う2次コイル2の起電力Es
1と2次コイル3の起電力Es2との電位差Esを2次
電圧として取り出し、この2次電圧Esによりコア4の
変位量を検出するようになっている。
2. Description of the Related Art For example, a differential transformer has been known as a detector incorporated in a device for measuring various physical quantities such as thickness, elongation, pressure, load, torque and acceleration (Japanese Patent Publication No. 39-3154). Gazette, Japanese Patent Publication No. 50-22904). In principle, this differential transformer has a primary coil 1, two secondary coils 2 and 3, and a core 4 inserted in these coils 1 to 3, as shown by an equivalent circuit in FIG. And a constant AC voltage Ep is applied to the primary coil 1 to generate an electromotive force Es of the secondary coil 2 due to the displacement of the core 4.
The potential difference Es between the electromotive force Es2 of the primary coil 3 and the secondary coil 3 is taken out as a secondary voltage, and the amount of displacement of the core 4 is detected by the secondary voltage Es.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従来の差動トランスに
あっては、コア4の変位量を2次電圧Esで検出するも
のであるため、ノイズ、温度等に基づく回路の電圧の変
化は、そのまま2次電圧Esに誤差として表れていた。
同様に、差動トランスと、この差動トランスからの出力
を受けて各種物理量を測定する計測回路とを接続するケ
ーブルによる電圧降下は、そのまま2次電圧Esに誤差
を生じさせる要因となっていた。
In the conventional differential transformer, since the displacement amount of the core 4 is detected by the secondary voltage Es, the change in the voltage of the circuit due to noise, temperature, etc. As it is, it appears as an error in the secondary voltage Es.
Similarly, the voltage drop due to the cable that connects the differential transformer and the measurement circuit that receives the output from the differential transformer and measures various physical quantities is a factor that causes an error in the secondary voltage Es as it is. .

【0004】そこで、本発明の目的は、差動トランスの
ような1次及び2次コイル内に挿入されたコアを有する
検出器において、電圧変動による誤差の発生を防止する
ようにしたコア変位量検出方法を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a detector having a core inserted in the primary and secondary coils, such as a differential transformer, in order to prevent an error due to voltage fluctuation from occurring. It is to provide a detection method.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】かかる技術的課題を達成
すべく、本発明にあっては、前記1次コイルの夫々に同
一周期で且つ位相の異なる交流電圧を加え、前記コアの
変位に伴う前記2次コイルの出力の位相変化量に基づい
て前記コアの変位量を検出するようにしたことを構成上
の特徴とする。
In order to achieve the above technical object, according to the present invention, AC voltages having the same period and different phases are applied to each of the primary coils, which accompanies the displacement of the core. The structural feature is that the displacement amount of the core is detected based on the phase change amount of the output of the secondary coil.

【0006】[0006]

【作用】1次コイルに、例えば90°の位相差があるs
in波、cos波を加えたとして、本発明の作用を説明
する。sin波、cos波を加えた1次コイルと、2次
コイルとの間には、コアの変位に伴ってインピーダンス
に変化が生じる。この2次コイルの電圧Vは次式で表す
ことができる。
The primary coil has a phase difference of 90 °, for example.
The operation of the present invention will be described assuming that an in wave and a cos wave are added. Between the primary coil to which the sine wave and the cos wave are added and the secondary coil, the impedance changes according to the displacement of the core. The voltage V of the secondary coil can be expressed by the following equation.

【0007】 V=(K−a)・sin(wT)+(K+a)・cos(wT) =Z・sin(wt+x) ここに、Kは検出器の透磁効率であり、aはコアの変位
に伴う透磁効率の変化である。上記の式から理解される
ように、2次コイルの電位Vは2次コイルの出力電圧の
位相変化量xであり、したがってコアの変位量は2次コ
イルの出力の位相変化量xとして検出することが可能で
ある。換言すれば、2次コイルの出力の位相変化量xを
知ることにより、コアの変位量を検出することが可能で
ある。そして、従来のように2次コイルの出力の電圧に
よるのではなく、位相変化でコアの変位量を検出するも
のであるため、コアの変位量の検出において電圧変動に
よる影響を受けることはない。
V = (K−a) · sin (wT) + (K + a) · cos (wT) = Z · sin (wt + x) where K is the magnetic permeability of the detector, and a is the displacement of the core. It is a change in magnetic permeability efficiency due to. As understood from the above equation, the potential V of the secondary coil is the phase change amount x of the output voltage of the secondary coil, and therefore the displacement amount of the core is detected as the phase change amount x of the output of the secondary coil. It is possible. In other words, the displacement amount of the core can be detected by knowing the phase change amount x of the output of the secondary coil. Further, since the displacement amount of the core is detected by the phase change, not by the voltage of the output of the secondary coil as in the conventional case, there is no influence by the voltage fluctuation in the detection of the displacement amount of the core.

【0008】また、本発明に用いる検出器は、従来の差
動トランスと同一の基本構成を備えているため、差動ト
ランスをそのまま流用して、本発明を構成することが可
能である。
Further, since the detector used in the present invention has the same basic structure as that of the conventional differential transformer, the present invention can be constructed by using the differential transformer as it is.

【0009】[0009]

【実施例】以下に、本発明の実施例を添付した図面に基
づいて説明する。第1実施例(図1乃至図3) 図1において、符号10は変位検出器で、検出器10
は、ミクロンオーダの検出精度を要求する自動車用タイ
ヤのバランス測定機(図示せず)に設置される。検出器
10は、コア11の回りに配置された3つのコイル12
〜14を備えた従来の6線式差動トランスと同一の機械
的構成を有する。ここに、1次コイル15は2つの第
1、第2コイル12、13で構成され、2次コイル16
は1つの第3コイル14で構成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. First Embodiment (FIGS. 1 to 3) In FIG. 1, reference numeral 10 is a displacement detector.
Is installed in a balance measuring machine (not shown) for automobile tires, which requires micron-order detection accuracy. The detector 10 comprises three coils 12 arranged around a core 11.
It has the same mechanical structure as the conventional 6-wire type differential transformer including .about. Here, the primary coil 15 is composed of two first and second coils 12 and 13, and a secondary coil 16
Is composed of one third coil 14.

【0010】同図において、符号18は高周波水晶発振
器で、水晶発振器18の出力は、分周器19で分周され
た後に位相変換器20で90°の位相差をもつ2つの方
形波が形成される。一の方形波は第1アクティブフィル
タ21でsin波に変換されて第1コイル12に入力さ
れ、他の方形波は第2アクティブフィルタ22でcos
波に変換されて第2コイル13に入力される。
In the figure, reference numeral 18 is a high-frequency crystal oscillator, and the output of the crystal oscillator 18 is divided by a frequency divider 19 and then two square waves having a phase difference of 90 ° are formed by a phase converter 20. To be done. The one square wave is converted into a sin wave by the first active filter 21 and input to the first coil 12, and the other square wave is cos by the second active filter 22.
It is converted into a wave and input to the second coil 13.

【0011】検出器10の出力、つまり2次コイル16
(第3コイル14)の出力は、2値化回路24で2値化
された後にAND回路25に入力される。AND回路2
5には、また位相変換器20からの出力が入力され、A
ND回路25の出力はカウンタ26に入力される。カウ
ンタ26では、AND出力がON(ハイ)にある間、水
晶発振器18の出力パルス数をカウントし、このカウン
ト値は、リニア補正回路27でリニア補正を加えた後
に、コア11の変位量を表す値として出力される。
The output of the detector 10, that is, the secondary coil 16
The output of the (third coil 14) is binarized by the binarization circuit 24 and then input to the AND circuit 25. AND circuit 2
The output from the phase converter 20 is also input to 5, and A
The output of the ND circuit 25 is input to the counter 26. The counter 26 counts the number of output pulses of the crystal oscillator 18 while the AND output is ON (high), and this count value represents the amount of displacement of the core 11 after the linear correction is performed by the linear correction circuit 27. It is output as a value.

【0012】上記の構成において、コア11が中心位置
から変位したとき、コア変位量は、前述したように、位
相変化量xつまり、AND出力のON(ハイ)状態の長
短となって表れ、これをカウンタ26で水晶発振器18
の出力パルス数に基づいて数値化される。以上の状態を
図2に示してある。図2には、発振器18の出力、2値
化回路24の出力、AND出力を表してある。
In the above structure, when the core 11 is displaced from the center position, the amount of core displacement, as described above, appears as the phase change amount x, that is, the length of the ON (high) state of the AND output. Counter 26 with crystal oscillator 18
It is quantified based on the number of output pulses of. The above state is shown in FIG. FIG. 2 shows the output of the oscillator 18, the output of the binarization circuit 24, and the AND output.

【0013】上記の実施例によれば、同一の高周波発振
器18で検出器10の駆動及び位相変化量の検出を行う
ようにしてあるため、周波数変動に伴う誤差は、極めて
微小である。また、AND出力は、図3に示すように、
完全なリニア特性を示さないが、これにリニア補正回路
27でリニア補正を加えるようにしてあるため、コア1
1の変位量にリニアに対応した出力を得ることができ
る。第2実施例(図4、図5) 第2実施例の説明において、上記第1実施例と同一の要
素には同一の参照符号を付すことにより適宜その説明を
省略する。
According to the above embodiment, since the same high frequency oscillator 18 drives the detector 10 and detects the amount of phase change, the error caused by the frequency fluctuation is extremely small. Further, the AND output is, as shown in FIG.
Although it does not show perfect linear characteristics, the linear correction circuit 27 applies linear correction to this, so the core 1
An output linearly corresponding to the displacement amount of 1 can be obtained. Second Embodiment (FIGS. 4 and 5) In the description of the second embodiment, the same elements as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be appropriately omitted.

【0014】図4において、発振器18は、ここでは、
その周波数が20MHとされ、発振器18からの出力はカ
ウンター30に入力される。カウンター30では、発振
器18の出力をカウントし、このカウント値は第1、第
2のROM31、32のアドレス側に入力される。第
1、第2ROM31、32には、夫々、sin波の時々
刻々の瞬時値データが書き込まれており、第1ROM3
1のsin波データと第2ROM32のsin波データ
とは位相が異なっている。ここでは、これらデータ間の
位相差を155°〜165°に設定してある。これは、
20MHの発振器18を使用している関係から高分解能を
得るのに、最適であることが実験により分かったことに
よる。
In FIG. 4, the oscillator 18 is
The frequency is set to 20 MHz, and the output from the oscillator 18 is input to the counter 30. The counter 30 counts the output of the oscillator 18, and the count value is input to the address side of the first and second ROMs 31 and 32. In the first and second ROMs 31 and 32, instantaneous value data of sin waves are written respectively, and the first ROM 3
The sin wave data of 1 and the sin wave data of the second ROM 32 have different phases. Here, the phase difference between these data is set to 155 ° to 165 °. this is,
This is because it has been experimentally found that it is optimum for obtaining high resolution from the relation using the 20 MH oscillator 18.

【0015】第1、第2ROM31、32からのデジタ
ル信号は、夫々、第1、第2D/A変換器33、34に
入力されてアナログ化され、増幅器35、36で増幅し
た後、夫々、第1、第2コイル12、13に入力され
る。検出器10の出力、つまり2次コイル16(第3コ
イル14)の出力は、第1実施例と同様に、2値化回路
24で2値化され、この2値化信号S1つまり矩形波が
中心検出器38に入力される。
The digital signals from the first and second ROMs 31 and 32 are input to the first and second D / A converters 33 and 34, respectively, converted into analog signals, amplified by the amplifiers 35 and 36, and then, respectively. It is input to the first and second coils 12 and 13. The output of the detector 10, that is, the output of the secondary coil 16 (third coil 14) is binarized by the binarization circuit 24 as in the first embodiment, and the binarized signal S1, that is, the rectangular wave is generated. It is input to the center detector 38.

【0016】中心検出器38では、上記2値化信号の立
上がりと立下がりとの中点を検出して、この中点を表す
パルス信号S2(中点パルス信号という)をフリップフ
ロップ(F/F)回路39に送出する。他方、カウンタ
ー30からの例えば最上位アドレス値(MBS)が
『1』になる毎にクロックパルスS3として360°毎
にF/F回路39に入力される。このF/F回路39で
は、クロックパルスによって『ON(ハイ)』状態を生
成してこれを保持し、上記中点パルス信号によって反転
した『OFF(ロー)』状態を生成する。
The center detector 38 detects the midpoint between the rising edge and the falling edge of the binarized signal and outputs a pulse signal S2 (referred to as a midpoint pulse signal) representing the midpoint to a flip-flop (F / F). ) Send to circuit 39. On the other hand, for example, each time the highest address value (MBS) from the counter 30 becomes "1", it is input to the F / F circuit 39 as a clock pulse S3 every 360 °. The F / F circuit 39 generates an "ON (high)" state by the clock pulse and holds it, and generates an "OFF (low)" state which is inverted by the midpoint pulse signal.

【0017】F/F回路39で生成された信号S5はカ
ウンター40に入力され、F/F回路39の出力S5が
『ON』状態にある間、発振器18の出力パルス数をカ
ウントし、このカウント値S6は、第1実施例と同様
に、リニア補正回路27で補正を加えた後にコア11の
変位量を表す値として出力される。以上の状態を図5に
示してある。
The signal S5 generated by the F / F circuit 39 is input to the counter 40, and while the output S5 of the F / F circuit 39 is in the "ON" state, the number of output pulses of the oscillator 18 is counted. Similar to the first embodiment, the value S6 is output as a value representing the amount of displacement of the core 11 after being corrected by the linear correction circuit 27. The above state is shown in FIG.

【0018】この実施例によれば、1次コイル12、1
3側で一旦デジタル化が行われるため、安定した波形を
1次コイル12、13に供給することができ、歪み或い
は位相変化の無い安定した検出器にすることができる。
また、1次コイル12、13に供給するsin波の位相
差を大きく設定してあるため、F/F回路の『ON』出
力時間を大きくすることが可能となり、20MHの発振器
18を使用したにも係わらず、充分な分解能を確保する
ことができる。
According to this embodiment, the primary coils 12, 1
Since digitalization is performed once on the 3 side, a stable waveform can be supplied to the primary coils 12 and 13, and a stable detector without distortion or phase change can be obtained.
In addition, since the phase difference of the sin wave supplied to the primary coils 12 and 13 is set to a large value, it is possible to increase the “ON” output time of the F / F circuit, and it is possible to use the oscillator 18 of 20 MH. Nevertheless, sufficient resolution can be secured.

【0019】[0019]

【効果】以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、コアの変位を位相の変化でとらえるようにしてある
ため、電圧変動による誤差を生じることはない。また、
従来の差動トランスと機械的構成が同一であるため、こ
れをそのまま流用することができる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, the displacement of the core is detected by the change of the phase, so that the error due to the voltage fluctuation does not occur. Also,
Since the mechanical structure is the same as the conventional differential transformer, it can be used as it is.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】第1実施例にかかるコア変位量検出装置の等価
回路図。
FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of a core displacement amount detecting device according to a first embodiment.

【図2】第1実施例におけるコア変位量検出の作用を説
明する各種出力を経時的に示す図。
FIG. 2 is a diagram showing various outputs with time for explaining the operation of detecting a core displacement amount in the first embodiment.

【図3】第1実施例におけるリニア補正を加える前の出
力特性を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing output characteristics before linear correction is applied in the first embodiment.

【図4】第2実施例にかかるコア変位量検出装置の等価
回路図。
FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the core displacement amount detecting device according to the second embodiment.

【図5】第2実施例における各種出力を経時的に示す
図。
FIG. 5 is a diagram showing various outputs with time in the second embodiment.

【図6】従来の差動トランスの等価回路図。FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of a conventional differential transformer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 変位検出器 11 コア 15 1次コイル 16 2次コイル 18 高周波水晶発振器 20 位相変換器 26 カウンタ 10 Displacement Detector 11 Core 15 Primary Coil 16 Secondary Coil 18 High Frequency Crystal Oscillator 20 Phase Converter 26 Counter

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも2つの1次コイルと、2次コ
イルと、これら1次及び2次コイル内に挿入されたコア
とを有する検出器であって、 前記1次コイルの夫々に同一周期で且つ位相の異なる交
流電圧を加え、前記コアの変位に伴う前記2次コイルの
出力の位相変化量に基づいて前記コアの変位量を検出す
る、ことを特徴とするコア変位量検出方法。
1. A detector having at least two primary coils, a secondary coil, and a core inserted in the primary and secondary coils, wherein each of the primary coils has the same cycle. Further, a core displacement amount detecting method is characterized in that the displacement amount of the core is detected based on the phase change amount of the output of the secondary coil due to the displacement of the core by applying AC voltages having different phases.
JP12429393A 1993-05-26 1993-05-26 Detection of quantity of displacement of core Pending JPH06331303A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12429393A JPH06331303A (en) 1993-05-26 1993-05-26 Detection of quantity of displacement of core

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12429393A JPH06331303A (en) 1993-05-26 1993-05-26 Detection of quantity of displacement of core

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06331303A true JPH06331303A (en) 1994-12-02

Family

ID=14881753

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP12429393A Pending JPH06331303A (en) 1993-05-26 1993-05-26 Detection of quantity of displacement of core

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH06331303A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4852666B1 (en) * 2011-03-04 2012-01-11 株式会社マコメ研究所 Displacement sensor
JP2016165984A (en) * 2015-03-10 2016-09-15 株式会社ショーワ Stroke sensor system

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4852666B1 (en) * 2011-03-04 2012-01-11 株式会社マコメ研究所 Displacement sensor
JP2012185032A (en) * 2011-03-04 2012-09-27 Makome Kenkyusho:Kk Displacement sensor
JP2016165984A (en) * 2015-03-10 2016-09-15 株式会社ショーワ Stroke sensor system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0235750B1 (en) Apparatus for magnetically detecting position or speed of moving body
US4246497A (en) Phase measuring circuit
CN1004174B (en) Differential capacitance detector
JPH0477853B2 (en)
JP2006084400A (en) Capacitance type physical quantity detector
US5608318A (en) Inductive sensor circuit with coil resistance compensation
US4165483A (en) Capacitive pick-off circuit
JPH08278336A (en) Electrostatic sensor device
EP0311947B1 (en) Count error detecting device for count type measuring instruments
JP2972552B2 (en) Detection circuit and detection method for capacitive sensor
JPH06331303A (en) Detection of quantity of displacement of core
CA1088344A (en) Digital torque meter
US4390864A (en) Analog to digital converter without zero drift
US4183242A (en) Digital torque meter with reverse rotation and vibration data correction
JP3581883B2 (en) Physical quantity sensor
JPH1183575A (en) Electromagnetic flowmeter
JP2000258211A (en) Electromagnetic flowmeter
JPS6211113A (en) Position detector
JP2000338207A (en) Driving circuit of magnetic impedance effect element
JP2804186B2 (en) Strain measuring device
JPH06258127A (en) Capacitance type level meter
JPH0445110B2 (en)
SU1384969A1 (en) Force-measuring device
JP2002340612A (en) Failure detecting method of differential transformer and device therefor
JP2006047194A (en) Digital position detector