JPH0777403A - Angle sensor - Google Patents
Angle sensorInfo
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- JPH0777403A JPH0777403A JP18078494A JP18078494A JPH0777403A JP H0777403 A JPH0777403 A JP H0777403A JP 18078494 A JP18078494 A JP 18078494A JP 18078494 A JP18078494 A JP 18078494A JP H0777403 A JPH0777403 A JP H0777403A
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、静電容量の変化量に
より、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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a contactless electrostatic capacitance type angle sensor for detecting a rotation angle or the like based on the amount of change in electrostatic capacitance.
【０００２】[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。2. Description of the Related Art As a conventional angle sensor for detecting a tilt angle and a rotation angle, for example, an angle sensor for optically detecting an angle or an electric sensor using a potentiometer is used. An angle sensor for detecting an angle is known.
【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。However, the optical angle sensor has a problem that the structure becomes complicated to obtain high accuracy and the manufacturing cost increases, and that the resolution becomes low when the digital type is used. is there.
【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。On the other hand, since the angle sensor using the potentiometer has contact points, there is a problem that the contact is worn by sliding and the measurement accuracy is lowered, and that the life is short.
【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。Further, as another conventional angle sensor,
For example, as in the angle detection device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 61-80002, it is provided with a center electrode arranged at the center of the cylinder and a detection electrode arranged on the inner surface of the cylinder in two equal parts. As two kinds of dielectrics having different dielectric constants, there is an angle sensor in which a gas and a liquid are enclosed in a cylinder.
【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。However, in an angle sensor (angle detection device) using such a liquid, when vibration is applied to the liquid, the liquid surface becomes wavy, which makes it difficult to measure the angle, or the measurement accuracy decreases. There is a problem of doing. In addition, there is a problem that a measurement error occurs due to the hysteresis caused by the viscosity of the liquid.
【０００７】この発明は、上記問題点を解決するもので
あり、小型で、特に複雑な構造を必要とすることなく、
角度を高精度に検出することが可能で、かつ、耐久性に
も優れた角度センサを提供することを目的とする。The present invention solves the above problems and is compact and does not require a particularly complicated structure.
It is an object of the present invention to provide an angle sensor that can detect an angle with high accuracy and that has excellent durability.
【０００８】[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、角度センサ本体に対して
固定的に配設された固定電極と、前記固定電極と接触し
ないように前記固定電極から所定の間隔をおいて配設さ
れ、重力により角度センサ本体の回転位置いかんにかか
わらず一定の位置に保たれる可動電極とを具備し、前記
固定電極と前記可動電極との間に形成される静電容量の
変化量を測定することにより角度を検出する無接触静電
容量式の角度センサにおいて、前記固定電極を、中心角
の合計が１８０°以下で、互に導通しない第１及び第２
の分割電極から構成するとともに、前記可動電極を、そ
の中心角が、前記固定電極を構成する第１及び第２の分
割電極の中心角の合計より小さい形状に構成したことを
特徴としている。In order to achieve the above object, the angle sensor according to the present invention includes a fixed electrode fixedly arranged with respect to the angle sensor main body, and the fixed electrode so as not to come into contact with the fixed electrode. A movable electrode which is disposed at a predetermined distance from the fixed electrode and is kept at a fixed position by gravity regardless of the rotational position of the angle sensor body, and between the fixed electrode and the movable electrode. In a non-contact capacitance type angle sensor for detecting an angle by measuring a change amount of a formed capacitance, the fixed electrode has a total central angle of 180 ° or less and is not electrically connected to each other. And the second
And the movable electrode has a central angle smaller than the sum of the central angles of the first and second divided electrodes forming the fixed electrode.
【０００９】また、前記固定電極を構成する第１の分割
電極の中心角と第２の分割電極の中心角に有意差を持た
せるとともに、前記可動電極の中心角を前記固定電極を
構成する第１及び第２の分割電極の中心角の合計の２／
３にしたことを特徴としている。Further, the central angle of the first divided electrode forming the fixed electrode and the central angle of the second divided electrode are made significantly different from each other, and the central angle of the movable electrode forms the fixed electrode. 2 / of the total of the central angles of the first and second divided electrodes
The feature is that it is set to 3.
【００１０】さらに、前記固定電極を構成する第１の分
割電極の中心角と第２の分割電極の中心角の比を１：２
にしたことを特徴としている。Further, the ratio of the central angle of the first divided electrode and the central angle of the second divided electrode forming the fixed electrode is 1: 2.
It is characterized by having done.
【００１１】さらに、前記固定電極を構成する第１の分
割電極の中心角と第２の分割電極の中心角に有意差を持
たせるとともに、前記可動電極の中心角を前記固定電極
を構成する第１及び第２の分割電極の中心角の小さい方
の中心角の２倍にしたことを特徴としている。Further, the central angle of the first divided electrode forming the fixed electrode and the central angle of the second divided electrode are made significantly different from each other, and the central angle of the movable electrode forms the fixed electrode. It is characterized in that the central angle of the smaller one of the first and second divided electrodes is twice the central angle.
【００１２】以下に、この発明の角度センサにおける、
固定電極と可動電極の構造及び両者の位置関係につい
て、図２を参照しつつ説明する。Below, in the angle sensor of the present invention,
The structure of the fixed electrode and the movable electrode and the positional relationship between the two will be described with reference to FIG.
【００１３】図２（ａ）に示すように、可動電極３の中
心角をα、固定電極１を構成する分割電極１ａ，１ｂの
中心角β1，β2（β1＜β2とする）の合計（合計中心
角）をβとすると、可動電極３の左側の一辺が、固定電
極１ｂの左側の一辺に一致したとき、固定電極１を構成
する分割電極１ａと分割電極１ｂとの間に形成される静
電容量Ｃは最小になる。一方、図２(ｂ)に示すように、
固定電極１を構成する分割電極１ａ，１ｂの境界部（ギ
ャップ）が可動電極３の中心線３ａと重なる位置にきた
ときに、形成される静電容量Ｃは最大になるが、測定す
べき角度がα／２を越えると、静電容量Ｃは小さくな
る。したがって、測定限界となる傾斜角θは、 θ＝α／２ となる。As shown in FIG. 2 (a), the central angle of the movable electrode 3 is α, and the central angles β 1 and β 2 of the divided electrodes 1a and 1b constituting the fixed electrode 1 (β 1 <β 2 ) Let β be the total (total central angle) of the movable electrode 3 and the one side on the left side of the movable electrode 3 coincides with the one side on the left side of the fixed electrode 1b, between the divided electrodes 1a and 1b forming the fixed electrode 1. The formed capacitance C is minimized. On the other hand, as shown in FIG.
When the boundary (gap) between the divided electrodes 1a and 1b forming the fixed electrode 1 reaches the position where the boundary line (gap) overlaps with the center line 3a of the movable electrode 3, the capacitance C formed becomes maximum, but the angle to be measured When exceeds α / 2, the capacitance C becomes small. Therefore, the inclination angle θ at the measurement limit is θ = α / 2.
【００１４】次に、可動電極３の中心角αと、固定電極
１の合計中心角βと、固定電極１を構成する分割電極１
ａ，１ｂのそれぞれの中心角β1，β2との関係について
説明する。静電容量Ｃが最小から最大まで可変し、この
範囲内での角度を検出するとして、可動電極３と固定電
極１の電極面積を有効に使うには、静電容量Ｃが最小の
ときは、可動電極３の中心角αと分割電極１ｂの中心角
β2が同じ大きさになる。したがって、 α＝β2 ……(1) となる。また、静電容量Ｃが最大のときは、可動電極３
の中心角の１／２と分割電極１ａの中心角が同じにな
る。したがって、 （１／２）α＝β1 ……(2) となる。したがって、式(1)及び(2)から、 α＝（２／３）β となる。Next, the central angle α of the movable electrode 3, the total central angle β of the fixed electrode 1, and the divided electrode 1 constituting the fixed electrode 1.
The relationship between the central angles β 1 and β 2 of a and 1b will be described. In order to effectively use the electrode areas of the movable electrode 3 and the fixed electrode 1 assuming that the electrostatic capacitance C varies from the minimum to the maximum and the angle within this range is detected, when the electrostatic capacitance C is the minimum, The central angle α of the movable electrode 3 and the central angle β 2 of the divided electrode 1b have the same size. Therefore, α = β 2 (1). When the electrostatic capacitance C is maximum, the movable electrode 3
1/2 of the central angle of the divided electrode 1a is the same as the central angle of the divided electrode 1a. Therefore, (1/2) α = β 1 (2) Therefore, from equations (1) and (2), α = (2/3) β.
【００１５】したがって、例えば、合計中心角β＝１８
０°のとき、α＝１２０°となり、β1及びβ2は、β1
＝６０°，β2＝１２０°となる。Therefore, for example, the total central angle β = 18
At 0 °, α = 120 °, and β 1 and β 2 are β 1
= 60 ° and β 2 = 120 °.
【００１６】但し、実際には、固定電極１を構成する分
割電極１ａ，１ｂ間の微小なギャップの角度γを考慮し
て、α，β1，β2は上述した角度より小さくする必要が
ある。また、上述の可動電極３の中心角αと固定電極１
の中心角β，β1，β2の関係は、可動電極３と固定電極
１の電極面積を有効に使うためのものであって、これに
制限されるものではない。However, in actuality, considering the angle γ of the minute gap between the divided electrodes 1a and 1b constituting the fixed electrode 1, α, β 1 and β 2 need to be smaller than the above-mentioned angles. . Further, the central angle α of the movable electrode 3 and the fixed electrode 1 described above
The relationship between the central angles β, β 1 , and β 2 of is to effectively use the electrode areas of the movable electrode 3 and the fixed electrode 1, and is not limited to this.
【００１７】[0017]
【作用】この発明の角度センサは、上述のように、可動
電極と対向するように配設された固定電極が、中心角の
合計が１８０°以下で、互に導通しない第１及び第２の
分割電極から構成されているとともに、可動電極も、そ
の中心角が、前記固定電極を構成する第１及び第２の分
割電極の中心角の合計より小さい形状に構成されている
ため、角度センサ全体としての小型化（低背化）を図る
ことが可能になる。According to the angle sensor of the present invention, as described above, the fixed electrode arranged so as to face the movable electrode has a total center angle of 180 ° or less and does not conduct to each other. Since the movable electrode also has a central angle smaller than the sum of the central angles of the first and second divided electrodes forming the fixed electrode, the movable electrode also has a central angle smaller than that of the movable electrode. As a result, it is possible to achieve miniaturization (lower profile).
【００１８】さらに、固定電極を構成する第１の分割電
極の中心角と第２の分割電極の中心角に有意差を持たせ
るとともに、前記可動電極の中心角を前記固定電極を構
成する第１及び第２の分割電極の中心角の合計の２／３
にすることにより、可動電極と固定電極の電極面積を有
効に使うことが可能になり、測定精度を確保しつつ、効
率よく小型化を図ることができるようになる。Further, the central angle of the first divided electrode forming the fixed electrode and the central angle of the second divided electrode are made significantly different from each other, and the central angle of the movable electrode constitutes the fixed electrode. And 2/3 of the sum of the central angles of the second divided electrodes
By so doing, it is possible to effectively use the electrode areas of the movable electrode and the fixed electrode, and it is possible to efficiently reduce the size while ensuring the measurement accuracy.
【００１９】また、固定電極を構成する第１の分割電極
の中心角と第２の分割電極の中心角の比を１：２にする
ことにより、さらには、固定電極を構成する第１の分割
電極の中心角と第２の分割電極の中心角に有意差を持た
せるとともに、前記可動電極の中心角を前記固定電極を
構成する第１及び第２の分割電極の中心角の小さい方の
中心角の２倍にすることにより、可動電極と固定電極の
電極面積を有効に使うことが可能になり、測定精度を確
保しつつ、効率よく小型化を図ることができるようにな
る。Further, by setting the ratio of the central angle of the first divided electrode which constitutes the fixed electrode to the central angle of the second divided electrode to 1: 2, further, the first divided electrode which constitutes the fixed electrode. The central angle of the electrode and the central angle of the second divided electrode have a significant difference, and the central angle of the movable electrode is the center of the smaller central angle of the first and second divided electrodes forming the fixed electrode. By doubling the angle, it is possible to effectively use the electrode areas of the movable electrode and the fixed electrode, and it is possible to efficiently reduce the size while ensuring the measurement accuracy.
【００２０】また、この発明の角度センサは、無接触式
で摩耗部（コンタクト部）がないため、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
なく、耐久性及び信頼性を向上させることが可能にな
る。さらに、可動電極と固定電極の位置関係が角度に対
応して連続的に変化するため、分解能が高く、微小な角
度の変化を精度よく検出することができる。Further, since the angle sensor of the present invention is a non-contact type and has no wear portion (contact portion), the durability and electrical characteristics do not depend on the life or contact state of the contact portion, and It becomes possible to improve reliability. Furthermore, since the positional relationship between the movable electrode and the fixed electrode continuously changes depending on the angle, the resolution is high and a minute change in the angle can be accurately detected.
【００２１】[0021]
【実施例】以下、この発明の実施例を図に基づいて説明
する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２２】図１は、この発明の一実施例にかかる角度
センサＡの要部を示す図であり、（ａ）は斜視図、
（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。FIG. 1 is a view showing a main part of an angle sensor A according to an embodiment of the present invention, (a) is a perspective view,
(B) is a side view and (c) is a front view.
【００２３】この実施例の角度センサＡにおいては、図
１（ａ），（ｂ），（ｃ）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、絶縁体
からなるシャフト４によりシャフト４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。In the angle sensor A of this embodiment, as shown in FIGS. 1 (a), 1 (b) and 1 (c), the first fixed electrode 1 and the second fixed electrode 1 arranged so as to face each other. Fixed electrode 2
Between the movable electrodes 3 so as not to come into contact with the fixed electrodes 1 and 2.
Has been inserted. The movable electrode 3 is supported and fixed perpendicularly to the axis of the shaft 4 by a shaft 4 made of an insulator, and is rotatably held with respect to the fixed electrodes 1 and 2. The shaft 4 is rotatably supported by a small bearing (not shown), such as a pivot bearing, that smoothly rotates with a small torque, which corresponds to the downsizing of the main body.
【００２４】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。As a method for attaching the movable electrode 3 to the shaft 4, for example, a groove is formed in the shaft 4 and a part of the movable electrode 3 is fitted in the groove, or the movable electrode and the shaft are integrated by insert molding. It is possible to use a method of molding into
【００２５】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、上述したような関係になるよう
に、それぞれ、 α ≒ １２０゜ β1 ≒ ６０゜ β2 ≒ １２０゜ に構成されている。Then, the central angle α of the movable electrode 3 and the divided electrodes 1a, 1b and 2a, 2 constituting the fixed electrodes 1, 2.
The central angles β 1 and β 2 of b are respectively set to α ≈ 120 ° β 1 ≈ 60 ° β 2 ≈ 120 ° so as to have the above-mentioned relationship.
【００２６】すなわち、上記第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２
ａ，２ｂ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６０°、第２の分割
電極１ｂ，２ｂはその中心角β2が約１２０°になるよ
うに構成されている。That is, the first fixed electrode 1 has a total central angle β of about 180 ° and does not conduct to each other.
Of the divided electrodes 1a and 1b in a substantially fan shape, and the second fixed electrode 2 similarly has a total central angle β of about 180 °.
First and second substantially fan-shaped divided electrodes 2 which are not electrically connected to each other
It is composed of a and 2b. The first divided electrodes 1a and 2a are configured such that the central angle β 1 thereof is about 60 °, and the second divided electrodes 1b and 2b have the central angle β 2 of about 120 °.
【００２７】また、この実施例の角度センサＡにおいて
は、可動電極３は、その中心角αが約１２０°の扇形の
形状に構成されており、角度センサＡ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（中心線３ａが
鉛直になる位置）に保たれる。Further, in the angle sensor A of this embodiment, the movable electrode 3 is formed in a fan shape having a central angle α of about 120 °, and irrespective of the rotation position of the angle sensor A, the gravity force is applied. Is kept at a constant position (position where the center line 3a is vertical).
【００２８】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）はそれぞれ出力端子５（図１（ａ））に電気的に
接続されている。Further, the first divided electrodes 1a and 2a and the second divided electrodes 1b and 2b forming the first and second fixed electrodes 1 and 2 are electrically connected to each other, and further, 1 and second split electrodes (1a, 2a), (1b,
2b) are each electrically connected to the output terminal 5 (FIG. 1A).
【００２９】なお、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は、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。なお、この場合、可動電極３は、シャフト４と一体
に成形することも可能である。As the material forming the first and second fixed electrodes 1 and 2 and the movable electrode 3, various conductive materials such as metal can be used, and
It is also possible to form electrodes by applying metal plating to the surface of an insulating material such as resin to give conductivity. In this case, the movable electrode 3 can be formed integrally with the shaft 4.
【００３０】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。The distance between the first and second fixed electrodes 1 and 2 can be kept constant by using a spacer or the like, and the fixed electrodes 1 and 2 can be adjusted by adjusting the dimension thereof.
It is also possible to adjust the interval of.
【００３１】なお、上記の各構成部材を、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
（図示せず）に収納することにより、浮遊容量の影響を
防止することができる。The influence of stray capacitance can be prevented by accommodating the above-mentioned components in a case (not shown) made of a conductive material and configured to be grounded.
【００３２】上記実施例の角度センサＡにおいては、可
動電極３の両面側に配設された各固定電極１，２の合計
中心角βが約１８０°、可動電極３の中心角αが約１２
０°になるように構成されているため、例えば、固定電
極を円形に構成した場合（すなわち、合計中心角を約３
６０°にした場合）に比べて、角度センサ全体としての
小型化（低背化）を図ることができる。In the angle sensor A of the above embodiment, the total central angle β of the fixed electrodes 1 and 2 arranged on both sides of the movable electrode 3 is about 180 °, and the central angle α of the movable electrode 3 is about 12.
Since it is configured to be 0 °, for example, when the fixed electrode is configured in a circular shape (that is, the total central angle is about 3
In comparison with the case of 60 °), the angle sensor as a whole can be downsized (reduced in height).
【００３３】なお、上記実施例では、互に対向するよう
に配設された２つの固定電極の間に可動電極を配設した
角度センサを例にとって説明したが、一つの固定電極を
用い、これと対向する位置に可動電極を配設するように
構成することも可能であり、その場合にも、上記実施例
の角度センサの場合と同様の効果を得ることができる。In the above embodiment, the angle sensor in which the movable electrode is arranged between the two fixed electrodes arranged so as to face each other has been described as an example, but one fixed electrode is used. It is also possible to arrange the movable electrode at a position opposed to, and even in that case, the same effect as in the case of the angle sensor of the above embodiment can be obtained.
【００３４】また、角度センサＡは、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
させることができるとともに、可動電極３と固定電極
１，２の位置関係が角度に対応して連続的に変化するた
め、分解能が高く、微小な角度の変化を精度よく検出す
ることができる。Further, since the angle sensor A is a non-contact type and has no wear portion (contact portion), the durability and reliability can be improved, and the positional relationship between the movable electrode 3 and the fixed electrodes 1 and 2 can be improved. Since the angle changes continuously according to the angle, the resolution is high and a minute change in the angle can be accurately detected.
【００３５】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。The present invention is not limited to the above embodiments in other respects, and various applications and modifications can be made within the scope of the invention.
【００３６】[0036]
【発明の効果】上述のように、この発明の角度センサ
は、固定電極を、中心角の合計が１８０°以下で、互に
導通しない第１及び第２の分割電極から構成するととも
に、可動電極を、その中心角が、固定電極を構成する第
１及び第２の分割電極の中心角の合計より小さい形状に
構成しているので、角度センサ全体としての小型化（低
背化）を図ることが可能になる。As described above, in the angle sensor according to the present invention, the fixed electrode is composed of the first and second divided electrodes which have a total central angle of 180 ° or less and are not electrically connected to each other, and the movable electrode. Has a central angle smaller than the sum of the central angles of the first and second divided electrodes that form the fixed electrode, so that the angle sensor as a whole can be made smaller (lower in height). Will be possible.
【００３７】さらに、固定電極を構成する第１の分割電
極の中心角と第２の分割電極の中心角に有意差を持たせ
るとともに、前記可動電極の中心角を前記固定電極を構
成する第１及び第２の分割電極の中心角の合計の２／３
にすることにより、可動電極と固定電極の電極面積を有
効に使うことが可能になり、測定精度を確保しつつ、効
率よく小型化を図ることができる。Further, the central angle of the first divided electrode forming the fixed electrode and the central angle of the second divided electrode are made significantly different from each other, and the central angle of the movable electrode is set to the first divided angle forming the fixed electrode. And 2/3 of the sum of the central angles of the second divided electrodes
By so doing, it is possible to effectively use the electrode areas of the movable electrode and the fixed electrode, and it is possible to efficiently reduce the size while ensuring the measurement accuracy.
【００３８】また、固定電極を構成する第１の分割電極
の中心角と第２の分割電極の中心角の比を１：２にする
ことにより、さらには、固定電極を構成する第１の分割
電極の中心角と第２の分割電極の中心角に有意差を持た
せるとともに、前記可動電極の中心角を前記固定電極を
構成する第１及び第２の分割電極の中心角の小さい方の
中心角の２倍にすることにより、可動電極と固定電極の
電極面積を有効に使うことが可能になり、測定精度を確
保しつつ、効率よく小型化を図ることができる。Further, by setting the ratio of the central angle of the first divided electrode forming the fixed electrode to the central angle of the second divided electrode to 1: 2, further, the first divided electrode forming the fixed electrode is formed. The central angle of the electrode and the central angle of the second divided electrode have a significant difference, and the central angle of the movable electrode is the center of the smaller central angle of the first and second divided electrodes forming the fixed electrode. By doubling the angle, the electrode areas of the movable electrode and the fixed electrode can be effectively used, and the size can be efficiently reduced while ensuring the measurement accuracy.
【００３９】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
向上させることができる。さらに、固定電極と可動電極
の面積が小さくなるため、浮遊容量の影響を抑えて測定
精度を向上させることができる。In addition, a non-contact type wear part (contact part)
Since the durability and the electrical characteristics do not depend on the life of the contact portion or the contact state, durability and reliability can be improved. Further, since the areas of the fixed electrode and the movable electrode are small, it is possible to suppress the influence of the stray capacitance and improve the measurement accuracy.
【００４０】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。Further, since it is a capacitance type angle sensor using an air layer, it is possible to obtain stable characteristics which are hardly influenced by the ambient temperature. Furthermore, since the mechanism for detecting the angle and the mechanism for generating the capacitance change are one mechanism, the sensitivity and reproducibility can be improved. Moreover, the structure is simple and the productivity is excellent.
【図１】この発明の一実施例にかかる角度センサの要部
を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図、
（ｃ）は正面図である。FIG. 1 is a diagram showing a main part of an angle sensor according to an embodiment of the present invention, (a) is a perspective view, (b) is a side view,
(C) is a front view.
【図２】(ａ)，(ｂ)は、この発明の一実施例にかかる角
度センサを構成する可動電極と固定電極の構造及び両者
の位置関係を示す平面図である。2 (a) and 2 (b) are plan views showing a structure of a movable electrode and a fixed electrode which constitute an angle sensor according to an embodiment of the present invention and a positional relationship between them.
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 ３ａ 可動電極の中心線 ４ シャフト ５ 出力端子 Ａ 角度センサ 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 θ 測定限界となる傾斜角1, 1st and 2nd fixed electrode 1a, 2a 1st division electrode 1b, 2b which comprises a fixed electrode 2nd division electrode which comprises a fixed electrode 3 movable electrode 3a center line of movable electrode 4 shaft 5 output Terminal A Angle sensor α Central angle of movable electrode β Total central angle of fixed electrodes β 1 Central angle of first divided electrode that forms fixed electrode β 2 Central angle of second divided electrode that forms fixed electrode θ Measurement limit Angle of inclination
───────────────────────────────────────────────────── 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hirotake Okunishi 26-10 Tenjin, Nagaokakyo-shi, Kyoto Murata Manufacturing Co., Ltd. Murata Manufacturing
Claims (4)
れた固定電極と、前記固定電極と接触しないように前記
固定電極から所定の間隔をおいて配設され、重力により
角度センサ本体の回転位置いかんにかかわらず一定の位
置に保たれる可動電極とを具備し、前記固定電極と前記
可動電極との間に形成される静電容量の変化量を測定す
ることにより角度を検出する無接触静電容量式の角度セ
ンサにおいて、 前記固定電極を、中心角の合計が１８０°以下で、互に
導通しない第１及び第２の分割電極から構成するととも
に、 前記可動電極を、その中心角が、前記固定電極を構成す
る第１及び第２の分割電極の中心角の合計より小さい形
状に構成したことを特徴とする角度センサ。1. A fixed electrode fixedly arranged with respect to the angle sensor body, and a fixed electrode arranged at a predetermined distance from the fixed electrode so as not to come into contact with the fixed electrode. A movable electrode that is kept at a fixed position regardless of the rotational position, and an angle is detected by measuring the amount of change in capacitance formed between the fixed electrode and the movable electrode. In the contact capacitance type angle sensor, the fixed electrode is composed of first and second divided electrodes having a total central angle of 180 ° or less and not electrically connected to each other, and the movable electrode has a central angle However, the angle sensor is configured to have a shape smaller than the sum of the central angles of the first and second divided electrodes forming the fixed electrode.
の中心角と第２の分割電極の中心角に有意差を持たせる
とともに、前記可動電極の中心角を前記固定電極を構成
する第１及び第２の分割電極の中心角の合計の２／３に
したことを特徴とする請求項１記載の角度センサ。2. A center angle of the first divided electrode forming the fixed electrode and a center angle of the second divided electrode are made significantly different from each other, and the center angle of the movable electrode forms the fixed electrode. The angle sensor according to claim 1, wherein the angle is set to ⅔ of the total of the central angles of the first and second divided electrodes.
の中心角と第２の分割電極の中心角の比を１：２にした
ことを特徴とする請求項１または２記載の角度センサ。3. The angle sensor according to claim 1, wherein the ratio of the central angle of the first divided electrode and the central angle of the second divided electrode forming the fixed electrode is set to 1: 2. .
の中心角と第２の分割電極の中心角に有意差を持たせる
とともに、前記可動電極の中心角を前記固定電極を構成
する第１及び第２の分割電極の中心角の小さい方の中心
角の２倍にしたことを特徴とする請求項１，２または３
記載の角度センサ。4. A center angle of the first divided electrode forming the fixed electrode and a center angle of the second divided electrode are made significantly different from each other, and the center angle of the movable electrode forms the fixed electrode. 4. The central angle of the smaller one of the first and second split electrodes is twice the central angle of the smaller one.
The described angle sensor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18078494A JP3171014B2 (en) | 1993-07-12 | 1994-07-08 | Angle sensor |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19551893 | 1993-07-12 | ||
| JP5-195518 | 1993-07-12 | ||
| JP18078494A JP3171014B2 (en) | 1993-07-12 | 1994-07-08 | Angle sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0777403A true JPH0777403A (en) | 1995-03-20 |
| JP3171014B2 JP3171014B2 (en) | 2001-05-28 |
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ID=26500180
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP18078494A Expired - Fee Related JP3171014B2 (en) | 1993-07-12 | 1994-07-08 | Angle sensor |
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|---|---|
| JP (1) | JP3171014B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112444184A (en) * | 2019-09-04 | 2021-03-05 | 三星电机株式会社 | Apparatus for sensing rotation |
-
1994
- 1994-07-08 JP JP18078494A patent/JP3171014B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112444184A (en) * | 2019-09-04 | 2021-03-05 | 三星电机株式会社 | Apparatus for sensing rotation |
| CN112444184B (en) * | 2019-09-04 | 2024-05-24 | 三星电机株式会社 | Apparatus for sensing rotation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3171014B2 (en) | 2001-05-28 |
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