JPH0727506A - 角度センサ - Google Patents
角度センサInfo
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- JPH0727506A JPH0727506A JP19551993A JP19551993A JPH0727506A JP H0727506 A JPH0727506 A JP H0727506A JP 19551993 A JP19551993 A JP 19551993A JP 19551993 A JP19551993 A JP 19551993A JP H0727506 A JPH0727506 A JP H0727506A
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- JP
- Japan
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- electrodes
- change
- electrode
- angle sensor
- angle
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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)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 角度を精度よく、しかも確実に検出すること
が可能で、かつ、耐久性、信頼性に優れた角度センサを
提供する。 【構成】 可動電極３の両側に、互に導通しない第１及
び第２の分割電極１ａ，１ｂ及び２ａ，２ｂから構成さ
れた固定電極１，２を所定の間隔をおいて配設するとと
もに、可動電極３の両側の各固定電極１，２を構成する
第１の分割電極１ａ，２ａ、及び各固定電極１，２を構
成する第２の分割電極１ｂ，２ｂをそれぞれ電気的に接
続することにより構成された静電容量の変化を取り出す
変化量抽出手段Ａと、変化量抽出手段Ａによって取り出
された静電容量の変化を電気信号に変換する変換手段６
とを組み合わせて用いる。
が可能で、かつ、耐久性、信頼性に優れた角度センサを
提供する。 【構成】 可動電極３の両側に、互に導通しない第１及
び第２の分割電極１ａ，１ｂ及び２ａ，２ｂから構成さ
れた固定電極１，２を所定の間隔をおいて配設するとと
もに、可動電極３の両側の各固定電極１，２を構成する
第１の分割電極１ａ，２ａ、及び各固定電極１，２を構
成する第２の分割電極１ｂ，２ｂをそれぞれ電気的に接
続することにより構成された静電容量の変化を取り出す
変化量抽出手段Ａと、変化量抽出手段Ａによって取り出
された静電容量の変化を電気信号に変換する変換手段６
とを組み合わせて用いる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、静電容量の変化量に
基づいて、傾斜角や回転角度などを検出する無接触静電
容量式の角度センサに関する。
基づいて、傾斜角や回転角度などを検出する無接触静電
容量式の角度センサに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】傾斜角
度や回転角度を検出するための従来の角度センサとして
は、例えば、光学的に角度を検出する角度センサや、ポ
テンショメータを使用して電気的に角度を検出する角度
センサなどが知られている。
度や回転角度を検出するための従来の角度センサとして
は、例えば、光学的に角度を検出する角度センサや、ポ
テンショメータを使用して電気的に角度を検出する角度
センサなどが知られている。
【０００３】しかし、光学的な角度センサは、高い精度
を得ようとすると構造が複雑になり、製造コストが増大
するという問題点があり、また、デジタル式にすると分
解能が低下するという問題点がある。
を得ようとすると構造が複雑になり、製造コストが増大
するという問題点があり、また、デジタル式にすると分
解能が低下するという問題点がある。
【０００４】一方、ポテンショメータを使用した角度セ
ンサは、有接点であるため、摺動によってコンタクトが
摩耗し、測定精度が低下するという問題点があり、ま
た、寿命が短いという問題点がある。
ンサは、有接点であるため、摺動によってコンタクトが
摩耗し、測定精度が低下するという問題点があり、ま
た、寿命が短いという問題点がある。
【０００５】さらに、従来の他の角度センサとしては、
例えば、特開昭６１−８０００２号公報に開示された角
度検出装置のように、円筒の中心に配置された中心電極
と、円筒の内面に２等分して配設された検出電極とを備
え、誘電率の異なる２種の誘電体として、円筒内に気体
及び液体を封入してなる角度センサがある。
例えば、特開昭６１−８０００２号公報に開示された角
度検出装置のように、円筒の中心に配置された中心電極
と、円筒の内面に２等分して配設された検出電極とを備
え、誘電率の異なる２種の誘電体として、円筒内に気体
及び液体を封入してなる角度センサがある。
【０００６】しかし、このような液体を用いた角度セン
サ（角度検出装置）においては、液体に振動が加わる
と、液面が波立って角度の測定が困難になったり、測定
精度が低下したりするという問題点がある。また、液体
の粘度に起因するヒステリシスにより測定誤差が生じる
という問題点がある。
サ（角度検出装置）においては、液体に振動が加わる
と、液面が波立って角度の測定が困難になったり、測定
精度が低下したりするという問題点がある。また、液体
の粘度に起因するヒステリシスにより測定誤差が生じる
という問題点がある。
【０００７】この発明は、上記問題点を解決するもので
あり、角度を精度よく、確実に検出することが可能で、
かつ、耐久性、信頼性に優れた角度センサを提供するこ
とを目的とする。
あり、角度を精度よく、確実に検出することが可能で、
かつ、耐久性、信頼性に優れた角度センサを提供するこ
とを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の角度センサは、可動電極の両側に、互に
導通しない第１及び第２の分割電極から構成された固定
電極を所定の間隔をおいて配設するとともに、可動電極
の両側の各固定電極を構成する第１の分割電極、及び各
固定電極を構成する第２の分割電極をそれぞれ電気的に
接続することにより構成された静電容量の変化を取り出
す変化量抽出手段と、前記変化量抽出手段によって取り
出された静電容量の変化を電気信号に変換する変換手段
とを具備することを特徴とする。
に、この発明の角度センサは、可動電極の両側に、互に
導通しない第１及び第２の分割電極から構成された固定
電極を所定の間隔をおいて配設するとともに、可動電極
の両側の各固定電極を構成する第１の分割電極、及び各
固定電極を構成する第２の分割電極をそれぞれ電気的に
接続することにより構成された静電容量の変化を取り出
す変化量抽出手段と、前記変化量抽出手段によって取り
出された静電容量の変化を電気信号に変換する変換手段
とを具備することを特徴とする。
【０００９】また、前記変換手段が、電圧への変換手
段、周波数への変換手段、パルスへの変換手段、電流へ
の変換手段のうちのいずれか１種であることを特徴とす
る。
段、周波数への変換手段、パルスへの変換手段、電流へ
の変換手段のうちのいずれか１種であることを特徴とす
る。
【００１０】
【作用】この発明の角度センサにおいては、可動電極の
両側に、互に導通しない第１及び第２の分割電極から構
成された固定電極を接触しないように配設するととも
に、可動電極の両側の各固定電極を構成する第１の分割
電極、及び第２の分割電極をそれぞれ電気的に接続する
ことにより構成された静電容量の変化を取り出す変化量
抽出手段（無接触式の変化量抽出手段）と、前記変化量
抽出手段によって取り出された静電容量の変化を電気信
号に変換する変換手段とが組み合わされているため、静
電容量の変化を扱いやすい任意の電気信号に変換して取
り扱うことが可能になり、しかも、静電容量の変化を直
接電気信号に変換することにより、接続ケーブルなどに
よる回路引き回しによるインダクタンスや浮遊容量など
の影響を小さく抑えることが可能になるため、角度を精
度よく、確実に検出することができるようになる。ま
た、無接触式で摩耗部（コンタクト部）がなく、耐久性
と電気的特性がコンタクト部の寿命や接触状態に依存す
ることがないため、耐久性及び信頼性を向上させること
が可能になる。
両側に、互に導通しない第１及び第２の分割電極から構
成された固定電極を接触しないように配設するととも
に、可動電極の両側の各固定電極を構成する第１の分割
電極、及び第２の分割電極をそれぞれ電気的に接続する
ことにより構成された静電容量の変化を取り出す変化量
抽出手段（無接触式の変化量抽出手段）と、前記変化量
抽出手段によって取り出された静電容量の変化を電気信
号に変換する変換手段とが組み合わされているため、静
電容量の変化を扱いやすい任意の電気信号に変換して取
り扱うことが可能になり、しかも、静電容量の変化を直
接電気信号に変換することにより、接続ケーブルなどに
よる回路引き回しによるインダクタンスや浮遊容量など
の影響を小さく抑えることが可能になるため、角度を精
度よく、確実に検出することができるようになる。ま
た、無接触式で摩耗部（コンタクト部）がなく、耐久性
と電気的特性がコンタクト部の寿命や接触状態に依存す
ることがないため、耐久性及び信頼性を向上させること
が可能になる。
【００１１】
【実施例】以下、この発明の実施例を図に基づいて説明
する。図１は、この発明の一実施例にかかる角度センサ
を示す斜視図である。
する。図１は、この発明の一実施例にかかる角度センサ
を示す斜視図である。
【００１２】この実施例の角度センサにおいては、図１
に示すように、互に対向するように配設された第１の固
定電極１と第２の固定電極２の間に、固定電極１，２と
接触しないように可動電極３が挿入されている。そし
て、この可動電極３は、例えば絶縁体からなるシャフト
４によりその軸心に垂直に支持、固定されており、固定
電極１，２に対して回転可能に保持されている。また、
シャフト４は、本体の小型化に対応した、例えばピボッ
ト軸受などの小さなトルクで滑らかに回転する小型の軸
受（図示せず）により回転可能に支持されている。
に示すように、互に対向するように配設された第１の固
定電極１と第２の固定電極２の間に、固定電極１，２と
接触しないように可動電極３が挿入されている。そし
て、この可動電極３は、例えば絶縁体からなるシャフト
４によりその軸心に垂直に支持、固定されており、固定
電極１，２に対して回転可能に保持されている。また、
シャフト４は、本体の小型化に対応した、例えばピボッ
ト軸受などの小さなトルクで滑らかに回転する小型の軸
受（図示せず）により回転可能に支持されている。
【００１３】なお、可動電極３をシャフト４に取り付け
る方法としては、例えば、シャフト４に溝を形成し、そ
の溝に可動電極３の一部をはめ込む方法や、インサート
モールドにより可動電極とシャフトを一体に成形する方
法などを用いることができる。
る方法としては、例えば、シャフト４に溝を形成し、そ
の溝に可動電極３の一部をはめ込む方法や、インサート
モールドにより可動電極とシャフトを一体に成形する方
法などを用いることができる。
【００１４】そして、可動電極３の中心角α、及び固定
電極１，２を構成する分割電極１ａ，１ｂ及び２ａ，２
ｂの中心角β1，β2は、それぞれ、 α ≒ ９０゜ β1 ≒ ４５゜ β2 ≒ １３５゜ に構成されている。
電極１，２を構成する分割電極１ａ，１ｂ及び２ａ，２
ｂの中心角β1，β2は、それぞれ、 α ≒ ９０゜ β1 ≒ ４５゜ β2 ≒ １３５゜ に構成されている。
【００１５】すなわち、第１の固定電極１は、合計中心
角βが約１８０°の、互に導通しない第１及び第２の略
扇形の分割電極１ａ，１ｂから構成されており、第２の
固定電極２も同様に、合計中心角βが約１８０°の、互
に導通しない第１及び第２の略扇形の分割電極２ａ，２
ｂから構成されている。そして、第１の分割電極１ａ，
２ａは、その中心角β1が約４５°、第２の分割電極１
ｂ，２ｂはその中心角β2が約１３５°になるように構
成されている。
角βが約１８０°の、互に導通しない第１及び第２の略
扇形の分割電極１ａ，１ｂから構成されており、第２の
固定電極２も同様に、合計中心角βが約１８０°の、互
に導通しない第１及び第２の略扇形の分割電極２ａ，２
ｂから構成されている。そして、第１の分割電極１ａ，
２ａは、その中心角β1が約４５°、第２の分割電極１
ｂ，２ｂはその中心角β2が約１３５°になるように構
成されている。
【００１６】また、この実施例の角度センサにおいて
は、可動電極３は、その中心角αが約９０°の扇形の形
状に構成されており、角度センサ本体の回転位置いかん
にかかわらず重力によって一定の位置に保たれる。
は、可動電極３は、その中心角αが約９０°の扇形の形
状に構成されており、角度センサ本体の回転位置いかん
にかかわらず重力によって一定の位置に保たれる。
【００１７】また、第１及び第２の固定電極１，２を構
成する第１の分割電極１ａと２ａ、及び第２の分割電極
１ｂと２ｂはそれぞれ電気的に接続されており、さら
に、第１及び第２の分割電極（１ａ，２ａ），（１ｂ，
２ｂ）はそれぞれ、例えばリード線などの接続手段５に
より、静電容量の変化を、他の電気信号に変換する変換
手段６に接続されている。なお、変換手段６としては、
電圧への変換手段、周波数への変換手段、パルスへの変
換手段、電流への変換手段などを用いることが可能であ
り、その他の信号に変換する変換手段を用いることも可
能である。また、各変換手段の具体的な構成には特別の
制約はなく、公知の種々の変換手段を任意に選択して用
いることが可能である。
成する第１の分割電極１ａと２ａ、及び第２の分割電極
１ｂと２ｂはそれぞれ電気的に接続されており、さら
に、第１及び第２の分割電極（１ａ，２ａ），（１ｂ，
２ｂ）はそれぞれ、例えばリード線などの接続手段５に
より、静電容量の変化を、他の電気信号に変換する変換
手段６に接続されている。なお、変換手段６としては、
電圧への変換手段、周波数への変換手段、パルスへの変
換手段、電流への変換手段などを用いることが可能であ
り、その他の信号に変換する変換手段を用いることも可
能である。また、各変換手段の具体的な構成には特別の
制約はなく、公知の種々の変換手段を任意に選択して用
いることが可能である。
【００１８】上記実施例の角度センサにおいては、無接
触式の変化量抽出手段Ａと、変化量抽出手段Ａによって
取り出された静電容量の変化を電気信号に変換する変換
手段６とを組み合わせて用いているため、静電容量の変
化を扱いやすい電気信号に変換して取り扱うことが可能
になり、角度を精度よく、しかも確実に検出することが
できるようになるとともに、無接触式で摩耗部（コンタ
クト部）がないため、耐久性及び信頼性を向上させるこ
とが可能になる。
触式の変化量抽出手段Ａと、変化量抽出手段Ａによって
取り出された静電容量の変化を電気信号に変換する変換
手段６とを組み合わせて用いているため、静電容量の変
化を扱いやすい電気信号に変換して取り扱うことが可能
になり、角度を精度よく、しかも確実に検出することが
できるようになるとともに、無接触式で摩耗部（コンタ
クト部）がないため、耐久性及び信頼性を向上させるこ
とが可能になる。
【００１９】なお、上記実施例の角度センサにおいて
は、第１及び第２の固定電極１，２及び可動電極３を構
成する材料として、金属などの導電性を有する種々の材
料を用いることが可能であり、また、樹脂などの絶縁材
料の表面に金属メッキを施して導電性を付与することに
より電極を形成することも可能である。
は、第１及び第２の固定電極１，２及び可動電極３を構
成する材料として、金属などの導電性を有する種々の材
料を用いることが可能であり、また、樹脂などの絶縁材
料の表面に金属メッキを施して導電性を付与することに
より電極を形成することも可能である。
【００２０】また、第１及び第２の固定電極１，２の間
隔は、スペーサなどを用いて一定間隔に保つことが可能
であり、その寸法を調節することにより固定電極１，２
の間隔を調整することも可能である。
隔は、スペーサなどを用いて一定間隔に保つことが可能
であり、その寸法を調節することにより固定電極１，２
の間隔を調整することも可能である。
【００２１】さらに、変化量抽出手段Ａを構成する各構
成部材を、導電材料からなり、アースすることができる
ように構成されたケースに収納することにより、浮遊容
量の影響を防止して、測定精度を向上させることができ
る。
成部材を、導電材料からなり、アースすることができる
ように構成されたケースに収納することにより、浮遊容
量の影響を防止して、測定精度を向上させることができ
る。
【００２２】また、上記実施例では、固定電極１，２と
して、合計中心角βが１８０°以下の電極を用い、可動
電極３として、中心角αが固定電極１，２の合計中心角
βより小さい電極を用いているが、この発明の角度セン
サにおいては、固定電極及び可動電極の具体的形状や構
造に特別の制約はない。
して、合計中心角βが１８０°以下の電極を用い、可動
電極３として、中心角αが固定電極１，２の合計中心角
βより小さい電極を用いているが、この発明の角度セン
サにおいては、固定電極及び可動電極の具体的形状や構
造に特別の制約はない。
【００２３】したがって、例えば、図２に示すように、
固定電極１，２として、略半円状の第１及び第２の分割
電極１ａ，１ｂ及び２ａ，２ｂから構成された略円形の
電極を用い、可動電極３として、略半円状の電極を用い
て変化量抽出手段Ａを構成することも可能である。
固定電極１，２として、略半円状の第１及び第２の分割
電極１ａ，１ｂ及び２ａ，２ｂから構成された略円形の
電極を用い、可動電極３として、略半円状の電極を用い
て変化量抽出手段Ａを構成することも可能である。
【００２４】また、例えば、図３に示すように、固定電
極１，２として、略半円状の第１及び第２の分割電極１
ａ，１ｂ及び２ａ，２ｂから構成された略円形の電極を
用い、可動電極３として、略半円状の分割電極３ａ，３
ｂから構成された略円形の電極を用いて変化量抽出手段
Ａを構成することも可能である。
極１，２として、略半円状の第１及び第２の分割電極１
ａ，１ｂ及び２ａ，２ｂから構成された略円形の電極を
用い、可動電極３として、略半円状の分割電極３ａ，３
ｂから構成された略円形の電極を用いて変化量抽出手段
Ａを構成することも可能である。
【００２５】なお、この発明は、その他の点においても
上記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨の範
囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能で
ある。
上記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨の範
囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能で
ある。
【００２６】
【発明の効果】上述のように、この発明の角度センサ
は、無接触式に静電容量の変化を取り出す変化量抽出手
段と、変化量抽出手段によって取り出された静電容量の
変化を電気信号に変換する変換手段とを組み合わせて用
いているため、静電容量の変化を扱いやすい任意の電気
信号に変換して取り扱うことが可能になり、しかも静電
容量の変化を直接電気信号に変換することが可能である
ため、角度を精度よく確実に検出することができるよう
になるとともに、無接触式で摩耗部（コンタクト部）が
なく、耐久性と電気的特性がコンタクト部の寿命や接触
状態に依存することがないため、耐久性及び信頼性を向
上させることができる。
は、無接触式に静電容量の変化を取り出す変化量抽出手
段と、変化量抽出手段によって取り出された静電容量の
変化を電気信号に変換する変換手段とを組み合わせて用
いているため、静電容量の変化を扱いやすい任意の電気
信号に変換して取り扱うことが可能になり、しかも静電
容量の変化を直接電気信号に変換することが可能である
ため、角度を精度よく確実に検出することができるよう
になるとともに、無接触式で摩耗部（コンタクト部）が
なく、耐久性と電気的特性がコンタクト部の寿命や接触
状態に依存することがないため、耐久性及び信頼性を向
上させることができる。
【００２７】また、空気層を利用した静電容量式の角度
センサであるため、周囲の温度の影響を受けにくく安定
した特性を得ることが可能になる。さらに、角度を検出
する機構と容量変化を発生させる機構が一つの機構であ
るため、感度及び再現性を向上させることができる。ま
た、構造が簡単で生産性にも優れている。
センサであるため、周囲の温度の影響を受けにくく安定
した特性を得ることが可能になる。さらに、角度を検出
する機構と容量変化を発生させる機構が一つの機構であ
るため、感度及び再現性を向上させることができる。ま
た、構造が簡単で生産性にも優れている。
【図１】この発明の一実施例にかかる角度センサを示す
斜視図である。
斜視図である。
【図２】この発明の他の実施例にかかる角度センサを示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図３】この発明のさらに他の実施例にかかる角度セン
サを示す斜視図である。
サを示す斜視図である。
１，２ 第１及び第２の固定電極 １ａ，２ａ 固定電極を構成する第１の分割電極 １ｂ，２ｂ 固定電極を構成する第２の分割電極 ３ 可動電極 ４ シャフト ５ 接続手段 ６ 変換手段 Ａ 変化量抽出手段 α 可動電極の中心角 β 固定電極の合計中心角 β1 固定電極を構成する第１の分割電極の
中心角 β2 固定電極を構成する第２の分割電極の
中心角
中心角 β2 固定電極を構成する第２の分割電極の
中心角
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥西 弘武 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 (72)発明者 山内 公則 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内
Claims (2)
- 【請求項１】 可動電極の両側に、互に導通しない第１
及び第２の分割電極から構成された固定電極を所定の間
隔をおいて配設するとともに、可動電極の両側の各固定
電極を構成する第１の分割電極、及び各固定電極を構成
する第２の分割電極をそれぞれ電気的に接続することに
より構成された静電容量の変化を取り出す変化量抽出手
段と、 前記変化量抽出手段によって取り出された静電容量の変
化を電気信号に変換する変換手段とを具備することを特
徴とする角度センサ。 - 【請求項２】 前記変換手段が、電圧への変換手段、周
波数への変換手段、パルスへの変換手段、電流への変換
手段のうちのいずれか１種であることを特徴とする請求
項１記載の角度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19551993A JPH0727506A (ja) | 1993-07-12 | 1993-07-12 | 角度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19551993A JPH0727506A (ja) | 1993-07-12 | 1993-07-12 | 角度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0727506A true JPH0727506A (ja) | 1995-01-27 |
Family
ID=16342440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19551993A Withdrawn JPH0727506A (ja) | 1993-07-12 | 1993-07-12 | 角度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0727506A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013158242A (ja) * | 2012-01-31 | 2013-08-15 | Samsung Electronics Co Ltd | スリップ・スティック方式の圧電駆動装置 |
-
1993
- 1993-07-12 JP JP19551993A patent/JPH0727506A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013158242A (ja) * | 2012-01-31 | 2013-08-15 | Samsung Electronics Co Ltd | スリップ・スティック方式の圧電駆動装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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