JPH0760098B2 - Position sensor - Google Patents

Position sensor

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JPH0760098B2
JPH0760098B2 JP3289988A JP3289988A JPH0760098B2 JP H0760098 B2 JPH0760098 B2 JP H0760098B2 JP 3289988 A JP3289988 A JP 3289988A JP 3289988 A JP3289988 A JP 3289988A JP H0760098 B2 JPH0760098 B2 JP H0760098B2
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JP
Japan
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coil
field
sensor
magnetic field
coils
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JP3289988A
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JPH01209319A (en
Inventor
次治 細谷
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Nihon Kohden Corp
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Nihon Kohden Corp
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Publication date
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、フィールドコイルからの磁界が測定対象物の
移動量に対応して変化するのをセンサコイルに電気信号
として検出させるように成った位置センサに関するもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention is configured to cause a sensor coil to detect as an electric signal that a magnetic field from a field coil changes in accordance with a moving amount of an object to be measured. It relates to a position sensor.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

この種の位置センサとしては、一次巻線に対する二次巻
線の結合度を可動鉄片の変位量に対応して変化させるこ
とにより、対応する振幅の交流信号をセンサコイルとし
ての二次巻線に誘起させるようになった差動トランスが
周知である。
In this type of position sensor, by changing the degree of coupling of the secondary winding to the primary winding in accordance with the displacement of the movable iron piece, an AC signal of the corresponding amplitude is applied to the secondary winding as a sensor coil. Differential transformers that are adapted to induce induction are well known.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

このような差動トランスは、位置センサとして広く用い
られているが、鉄心を用いるために、交流信号の周波数
を高くできず、したがって小形化も難しく、また原理的
に振幅を変位量として検出するために、フィールドコイ
ルとしての一次巻線への入力信号の振幅が変動すると、
そのまま検出誤差につながる欠点があった。
Although such a differential transformer is widely used as a position sensor, since the frequency of the AC signal cannot be increased because the iron core is used, it is difficult to miniaturize it, and in principle, the amplitude is detected as the displacement amount. Therefore, if the amplitude of the input signal to the primary winding as a field coil fluctuates,
There was a drawback that led to a detection error.

よって、本発明は、測定対象物の移動位置を位相変化と
して検出できる位置センサを提供することを目的とす
る。
Therefore, an object of the present invention is to provide a position sensor that can detect the moving position of a measurement target as a phase change.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は、この目的を達成するために、第1図に示すよ
うに、フィールドコイル1、2を両側に離間させて配置
し、これらのフィールドコイル間を結ぶ線Aに沿って相
対的に移動するセンサコイル3を間挿し、一方のフィー
ルドコイル1に、sinωtに対応する強さの磁界を線A
に向けて発生させ、他方のフィールドコイル2にcosω
tに対応する強さの磁界を線Aに向けて発生させ、セン
サコイル3に、双方の合成磁界を検出させることによ
り、センサコイル3の移動距離に応じて位相θが変化す
るsin(ωt+θ)に対応する電圧信号を誘起させるよ
うにした。
In order to achieve this object, the present invention arranges the field coils 1 and 2 on both sides so as to be spaced apart from each other and relatively moves along a line A connecting these field coils, as shown in FIG. Sensor coil 3 is inserted, and a magnetic field having a strength corresponding to sin ωt is applied to one of the field coils 1 by the line A.
To the other side, and cosω to the other field coil 2.
By generating a magnetic field having a strength corresponding to t toward the line A and causing the sensor coil 3 to detect the combined magnetic field of both, the phase θ changes according to the moving distance of the sensor coil sin (ωt + θ) The voltage signal corresponding to is induced.

〔作用〕[Action]

フィールドコイル1、2により発生される互の位相が90
゜ずれたそれぞれ磁界の強さが最大HOの交流磁界は、線
A上をその一方からの距離lが変化するのに応じて、即
ちフィールドコイル1、2に対する接近・離反に応じて
強さ増減するように変化する次の合成磁界Hをセンサコ
イル3に発生させる。
The mutual phases generated by the field coils 1 and 2 are 90.
AC magnetic field DEG maximum H O each intensity of the magnetic field, depending on the line A to change the distance l from the one, namely the strength depending on the approach to and separate from for the field coils 1 The sensor coil 3 is caused to generate the next combined magnetic field H that changes so as to increase or decrease.

つまり、l→大にすると、f(l)→小、f′(l)→
大となり、θ→大となる。
That is, if l → large, f (l) → small, f ′ (l) →
Larger, θ → larger.

これにより、センサコイル3には前記Hに対応する交流
磁束φが誘起され、距離lに応じて位相θが変化する次
の如き電圧信号Eが誘起される。
As a result, the AC magnetic flux φ corresponding to the H is induced in the sensor coil 3, and the following voltage signal E in which the phase θ changes according to the distance 1 is induced.

〔発明の実施例〕 第2図は、本発明の一実施例による位置センサを示す。 Embodiment of the Invention FIG. 2 shows a position sensor according to an embodiment of the present invention.

同図において、距離Lだけ離間した平均半径rのリング
状同心巻のフィールドコイル11、12が中心軸Bを中心に
同軸状に平均距離Lだけ離間して配置されている。これ
らのフィールドコイル11、12間には、同様に中心軸Bを
中心としてこの軸に沿って測定対象物と連動してスライ
ド可能で、かつより大きな内径のリング状同心巻のセン
サコイル13が間挿されている。
In the drawing, ring-shaped concentric field coils 11 and 12 having an average radius r and separated by a distance L are arranged coaxially around a central axis B by an average distance L. Between these field coils 11 and 12, there is a ring-shaped concentric winding sensor coil 13 which is similarly slidable around the central axis B along with this object in conjunction with the measurement object and has a larger inner diameter. Has been inserted.

第3図に原理的に示すように、フィールドコイル11から
中心軸B上のl1に相当する位置Pに発生する磁界の強さ
HPは、l1=0の位置に最大HOsinωtの磁界を発生して
いるとすると、次のようになる。
As shown in principle in FIG. 3, the strength of the magnetic field generated from the field coil 11 at the position P corresponding to l 1 on the central axis B.
H P, when that generates a magnetic field of up to H O sin .omega.t the position of l 1 = 0, as follows.

したがって、第2図においてセンサコイル13の位置に発
生するフィールドコイル11、12による磁界H1、H2は、次
のようになる。
Therefore, the magnetic fields H 1 and H 2 generated by the field coils 11 and 12 at the position of the sensor coil 13 in FIG. 2 are as follows.

これにより、センサコイル13におけるH1、H2による合成
磁束に対応して、前述の式(1)及び(2)から明らか
なように、l1の変化に伴い、θが大きくなる正弦波の電
圧信号が発生する。したがって、センサコイル13を固定
された測定対象物の位置が、θを距離に変換することに
より検出される。
As a result, in response to the combined magnetic flux of H 1 and H 2 in the sensor coil 13, as is clear from the above equations (1) and (2), a sinusoidal wave whose θ increases with changes in l 1 A voltage signal is generated. Therefore, the position of the measuring object to which the sensor coil 13 is fixed is detected by converting θ into the distance.

第4図は、この実施例において、L=100、20、及び10m
m並びにr=10mmに対して式(1)、(2)に従い、l1
に対するθの変化曲線を求めたものである。つまり、コ
イル構造に応じて直線性が変化し、また、センサコイル
13の形状によっても直線性が変化するが、いずれにして
もl1に対応してθが変化する。特に、θの直線性が要求
される場合には、中心部分に検出範囲を制限して使用す
ることも考えられる。
FIG. 4 shows that L = 100, 20, and 10 m in this embodiment.
According to the equations (1) and (2) for m and r = 10 mm, l 1
The change curve of θ with respect to is obtained. That is, the linearity changes depending on the coil structure, and the sensor coil
The linearity also changes depending on the shape of 13, but in any case, θ changes corresponding to l 1 . In particular, when the linearity of θ is required, it may be possible to limit the detection range to the central portion for use.

尚、前述の実施例において両種のコイルは、直線ボビン
に巻回したソレノイドにしたり、センサコイルを固定に
して、フィールドコイルを可動にする等、他のコイル構
造も考えられる。直線性を改善するのに、フィールドコ
イルを単なる平坦状でなく曲げる等、形状を調整するこ
とも可能である。
It should be noted that in the above-described embodiment, both types of coils may be solenoids wound around a straight bobbin, or other coil structures such as a sensor coil fixed and a field coil movable. In order to improve the linearity, it is possible to adjust the shape such as bending the field coil instead of simply flattening it.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上、本発明によれば、フィールドコイル間でのセンサ
コイルの相対的距離を、位相角として検出する位置セン
サが実現可能となる。また、敢えて鉄心を用いる必要が
ないので、高周波信号を用いることができるために小形
化も可能であり、プリントコイル等を利用することも可
能になる。
As described above, according to the present invention, it is possible to realize a position sensor that detects a relative distance between sensor coils between field coils as a phase angle. In addition, since it is not necessary to intentionally use the iron core, it is possible to use a high frequency signal, so that the size can be reduced and a printed coil or the like can be used.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の位置センサの構成を示す図、第2図は
本発明の一実施例による位置センサの概略側面図、第3
図は同実施例の原理を説明する図及び第4図は同実施例
の動作を説明する図である。 1、2、11、12……フィールドコイル、 3、13……センサコイル。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a position sensor of the present invention, FIG. 2 is a schematic side view of a position sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 4 is a diagram for explaining the principle of the same embodiment and FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the same embodiment. 1, 2, 11, 12 ... Field coil, 3, 13 ... Sensor coil.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】フィールドコイルを両側に離間させて配置
し、 前記フィールドコイル間に、この間を結ぶ線に沿って前
記フィールドコイルに対して相対的に移動するセンサコ
イルを間挿し、 一方の前記フィールドコイルに、sinωtに対応して強
さが変化する磁界を前記線に向けて発生させ、 他方の前記フィールドコイルに、前記磁界に対して90゜
だけ位相のずれたcosωtに対応して強さが変化する磁
界を同様に前記線に向けて発生させ、 前記センサコイルに、双方の前記磁界を検出させること
により、前記センサコイルの移動距離に応じて位相θが
変化するsin(ωt+θ)に対応する電気信号を誘起さ
せることを特徴とする位置センサ。
1. A field coil is arranged so as to be spaced apart from each other on both sides, and a sensor coil that moves relatively to the field coil along a line connecting the field coils is inserted between the field coils, and one of the field coils is provided. In the coil, a magnetic field whose strength changes corresponding to sin ωt is generated toward the line, and in the other field coil, the strength changes corresponding to cos ωt which is 90 ° out of phase with the magnetic field. Corresponding to sin (ωt + θ) in which the phase θ changes in accordance with the moving distance of the sensor coil by similarly generating a changing magnetic field toward the line and causing the sensor coil to detect both the magnetic fields. A position sensor characterized by inducing an electric signal.
JP3289988A 1988-02-17 1988-02-17 Position sensor Expired - Lifetime JPH0760098B2 (en)

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JPH01209319A JPH01209319A (en) 1989-08-23
JPH0760098B2 true JPH0760098B2 (en) 1995-06-28

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