JPH08226826A - 磁気式位置センサ - Google Patents

磁気式位置センサ

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JPH08226826A
JPH08226826A JP7034072A JP3407295A JPH08226826A JP H08226826 A JPH08226826 A JP H08226826A JP 7034072 A JP7034072 A JP 7034072A JP 3407295 A JP3407295 A JP 3407295A JP H08226826 A JPH08226826 A JP H08226826A
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JP
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magnetic
signal
exciting
position sensor
coil
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JP7034072A
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Tetsuro Muraji
哲朗 連
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Mikuni Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 少なくとも1つの励磁コイル(5)と、少な
くとも2つの磁気検知素子(6a,6b)と、励磁コイ
ル(5)に鎖交して磁気検知素子(6a、6b)を通過
する磁束を通過させ、かつ被検知可動部材の可変位置に
応じた磁気抵抗を有する磁路形成手段とからなる磁気式
位置センサにおいて、励磁コイル(5)を励磁手段(1
3)によって励磁して、少なくとも1つの前記磁気検知
素子(6a、6b)に生じる出力信号(c)の瞬時値の
大きさ又は励磁コイル(5)に流れる励磁電流の瞬時値
の大きさが所定レベル以上であるとき判別手段(15)
はセンサの出力が有効である旨の有効信号を発する。 【効果】 本発明の磁気式位置センサによれば、誤検出
をすることなく被検知可動部材の正確な位置の検出が可
能となると共に、消費電力の削減が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、直線移動あるいは回転
移動する被検知可動部材の位置を検出できる磁気式位置
センサに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、かかる磁気式位置センサとして、
自動車等のスロットル開度を検出するスロットルポジシ
ョンセンサ(Throttle Position Senser)が知られてい
る。一例を示すと、例えば、特公昭55−13286に
開示されているものがある。これらは、可動磁心と固定
磁心とが3つの対向部で結合し、2つの閉回路を構成し
ている。可動磁心の変位により対向部面積が変化し、各
閉磁路の磁気抵抗による各コイルのインダクタンス変化
を検出して、可動磁心の位置を検出するものである。ま
た、特公昭55−13286に開示されているセンサの
検出回路は、可動磁心の位置を表すアナログ信号を常時
出力する構成であり、消費電力が大となると共に、かか
るアナログ信号が有効であるか否かの判断が行われてい
ないため、環境変動のある場合、経時変動のある場合、
外部ノイズがある場合、及び電源投入時等には、正しい
可動磁心の位置を得ることができず誤検出してしまうと
いう問題があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の問題点
等に鑑み、本願発明の目的とするところは、誤検出を防
止して正確な被検知可動部材の位置を得ることが可能
で、かつ消費電力の少ない磁気式位置センサを提供する
ことにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の磁気式位置セン
サは、少なくとも1つの励磁コイルと、少なくとも2つ
の磁気検知素子と、前記励磁コイルに鎖交して前記磁気
検知素子を通過する磁束を通過させ、かつ被検知可動部
材の可変位置に応じた磁気抵抗を有する磁路形成手段
と、前記励磁コイルを励磁する励磁手段と、少なくとも
1つの前記磁気検知素子の出力電圧の瞬時値の大きさ又
は励磁コイルに流れる励磁電流の瞬時値の大きさが所定
レベル以上であるとき有効信号を発する判別手段とを有
することを特徴とする。
【0005】
【作用】上記した構成の磁気式位置センサにおいては、
少なくとも1つの励磁コイルと、少なくとも2つの磁気
検知素子と、前記励磁コイルに鎖交して前記磁気検知素
子を通過する磁束を通過させ、かつ被検知可動部材の可
変位置に応じた磁気抵抗を有する磁路形成手段とからな
る磁気式位置センサにおいて、励磁電圧又は磁気検知素
子による検出出力の瞬時値の大きさが所定レベル以上で
ある時に、センサの出力が有効である旨の有効信号を発
するのである。
【0006】
【実施例】以下、本願発明に係わる磁気式位置センサの
構造を示す1実施例を第1図に示す。本図に示される磁
気式位置センサは、回動移動における回転角を検出し直
線的な出力特性を得るものである。同図の磁気式位置セ
ンサは、固定磁性部材1と、可動磁性部材3と、励磁コ
イル5と、及び検出コイル6とからなる。
【0007】先ず、固定磁性部材1は、円弧状の部材1
aと、円弧状の部材1aの両脚部間に架設された棒状の
部材1bと、棒状の部材bにその一端が固着した棒状の
部材1cとからなる。そして、円環状の部材1bと棒状
の部材1bとは環状部を形成し、棒状の部材1cはかか
る環状部の環内に配置されている。尚、円弧状の部材1
a、棒状の部材1b,及び1cは一体に成形されること
も考えられる。そして、棒状の部材1cには励磁コイル
5が、円弧状の部材1aには一対の検出コイル6a,6
bが夫々巻回配置されている。
【0008】一方、可動磁性部材3は、回動シャフト2
にネジ等の結合手段4により結合されており、回動シャ
フト2に担持されて、可動磁性部材3の半径方向の端面
は円弧状の部材1aの内周壁1aaに沿って回動運動を
行う。棒状の部材1cの他端は可動磁性部材3の回転中
心部と当設若しくは所定距離だけ離間している。また、
円弧状の部材1aの曲率半径よりも可動磁性部材3の回
動半径は小さく設定され、それら曲率の中心と回動の中
心とは一致している。
【0009】以上のような構成から成る磁気式位置セン
サによれば、励磁コイル5を図示しない交流電源にて交
流励磁すると励磁コイル5からでた磁束は、可動磁性部
材3を通り、可動磁性部材3と円弧状の部材1aとのギ
ャップを通過して円弧状の部材1aに入り、2つの磁束
に分岐され検出コイル6a、6bを夫々経由し、棒状の
部材1bを通り、再び励磁コイル5に戻り2つの閉磁路
を形成する。この磁束の方向は励磁電流の方向に応じて
変化する。このように2分された閉磁路において、検出
コイル6a、6bに発生する出力電圧又は電流を検出す
れば可動磁性部材3の位置すなわち回転角度を検出する
ことができる。
【0010】また、本実施例に係る磁気式位置センサの
具体的応用については、回動シャフトを例えば内燃機関
のスロットルバルブに連結することにより、スロットル
ポジションセンサを得ることができる。以上の実施例等
に係る磁気式位置センサは、さらに、自動工作機械、自
動搬送機械等における位置検出手段としても用いること
ができ、工場の自動化(FA)等においても好ましく適
用できるものである。
【0011】次に、上記した磁気式位置センサの動作原
理を図2の概念図に基づいて説明する。図1と同等部分
は同一符号を付し、同一部材の説明は省略する。図2に
おいて、磁束の流れを矢印で表す。励磁コイル5を図示
しない交流電源にて励磁すると磁束が発せられる。励磁
コイル5から発せられた磁束はギャップ7、可動磁性部
材3、及びギャップ8を通過して 円弧状の部材1aに
入り磁束は2つに分岐され、検出コイル6a、6bを夫
々経由し、棒状の部材1bを通り、コイル5に再び戻
り、2つの閉磁路S1及びS2が夫々形成される。
【0012】この時、2つの閉磁路S1及びS2を通る
磁束の大きさは、可動磁性部材3の位置に応じて変化す
る。例えば、可動磁性部材3が検出コイル6b側に回転
すれば検出コイル6bに鎖交する磁束の大きさが増加
し、その分検出コイル6aに鎖交する磁束の大きさが減
少する。一方、可動磁性部材3が検出コイル6a側に回
転すれば、上記現象と逆の現象が生じることになる。
【0013】従って、かかる検出コイル6a、6bの起
電力を検出することにより、固定磁性部材1に対する可
動磁性部材3の位置すなわち回転角を求めることができ
る。以下、この検出原理を図2の概念図に基づいて詳述
する。可動磁性部材3の回動中心Oから円弧状の部材1
aに対し垂下した線と円弧状の部材1aとが交差する点
をCとする。O−C線と可動磁性部材3との為す角をα
(ここで、αの単位をラジアンとする)とする。円弧状
の部材1a及び棒状の部材1bにおいて磁束が通る全経
路長を2Lとし、棒状の部材1c、可動磁性部材3の長
さをL1、L2とし、可動磁性部材3の回動半径をrと
し、磁束の通過する断面積を全てSとし、棒状の部材1
c、可動磁性部材3の磁界の強さをH0、H3とし、ギャ
ップ7、8の磁界の強さをH7、H8とし、ギャップ7、
8の長さをL7、L8とし、閉磁路S1、S2の磁界の強
さを夫々H1、H2とし、励磁コイル5で発生する起磁力
をNiとするとアンペアの周積分の定理より閉磁路S
1、S2には、それぞれ下記数式1、数式2の関係があ
る。
【0014】
【数1】H0・L1+H7・L7+H3・L2+H8・L8+H
1(L+r・α)=Ni
【0015】
【数2】H0・L1+H7・L7+H3・L2+H8・L8+H
2(L−r・α)=Ni 上記数式1及び2において、共通項を削除するために、
(上記数式1)−(上記数式2)なる演算をなし、その
結果をαについてまとめると下記数式3の関係が導き出
される。
【0016】
【数3】 ここでH2+H1=const(constは定数)とすると下記数
式4が導出される。
【0017】
【数4】 検出コイル5a、5bに生じる交流電圧V1及びV2は、
H1及びH2に比例するので下記数式5が導かれる。
【0018】
【数5】 ここで、上記数式5をαについて整理すると、下記数式
6が導かれる。
【0019】
【数6】 α=(2L/r・const)・(V2−const/2) 上記数式3より明かな如くV1及びV2を検出することで
磁路部材5の回転角を得ることができる。さらに、(V
1+V2)を一定に制御できれば、可動磁性部材3の回
転角は上記数式3より明かな如くV2のみで正確に表す
ことができる。
【0020】次に、第3図に、上記図1の磁気式位置セ
ンサの励磁コイル5を励磁して、検出コイル6a及び6
bに生じる交流電圧に基づいて、可動磁性部材3の位置
を表す位置信号を得る位置信号発生回路の実施例を示す
ブロック図である。図3の位置信号発生回路は、励磁回
路13、加算回路14、判別回路15、A/D変換器1
6、及びコントローラ18から構成されている。
【0021】次に、かかる位置信号発生回路の動作を説
明する。先ず、コントローラ18は図4(A)に示され
るような指令信号を励磁回路13に発する。励磁回路1
3は指令信号がトリガとなって、図4(B)に示される
ような矩形波の励磁パルスを発生して、励磁コイル5を
交流励磁する。かかる交流励磁された励磁コイル5から
は磁束が発せられることにより検出コイル6a,6bに
は夫々交流電圧が誘起される。かかる検出コイル6aお
よび6bに誘起された交流電圧は加算回路14に入力
し、加算されて、図4(C)に示されるような加算値信
号となる。次に、判別回路15には加算回路13の加算
値信号及び基準電圧Vrefが夫々入力される。かかる判
別回路15は加算値信号の瞬時値の大きさが基準電圧V
ref以上の時、すなわち図4(C)に示されるように、
励磁パルスに対して加算値信号が立ち上がっている時
に、図4(D)に示されるような論理値「1」の有効信
号を生成し、コントローラ18に供給する。また、検出
コイル6aに誘起される交流電圧は、図4(E)の如き
波形となっており、位置信号を得るためのセンサ出力と
してA/D変換器16に供給され、A/D変換される。
コントローラ18は、有効信号のエッジ(立ち上がり若
しくは立ち下がり)を捕らえ、その時のセンサ出力をA
/D変換器から読取り、図1の可動磁性部材3の位置を
示す位置信号を得る。
【0022】上記した位置信号発生回路では検出コイル
6aからの出力に基づいて位置信号を得ることとしてい
るが、検出コイル6a及び6bの少なくとも一方の出力
を位置信号を得るためのセンサ出力とすれば良い。尚、
上記した励磁パルスには矩形波を用いたが、正弦波を用
いても良い。また励磁コイル5に流れる励磁電流に直流
成分が含まれていても良い。
【0023】かかる構成の位置信号発生回路において
は、検出コイル6a及び6bに誘起される交流電圧の加
算値の瞬時値の大きさが所定レベルである時に有効信号
のエッジにより、2つの加算値が一定(V1+V2=co
nst)と判断し、この時の交流電圧を表す値をセンサの
位置信号としているので、被検知可動部材の正確な位置
の検出が可能となる。また、有効信号の存在時のみ位置
信号による被検知可動部材の角度位置を検出することに
しているので消費電力を削減することが可能となる。
【0024】また、図5に示すように、図1の磁気式位
置センサの検出コイル6bと接地間に検出コイル6aを
連結して、かかる直列接続されたコイル6a及び6bの
両端間電圧を検出することにより、コイル6a及び6b
に誘起される交流電圧の加算値を得る構成とすると加算
回路が不要となりコストの削減が可能である。
【0025】次に、図6、図8、図10、及び図11に
図3の励磁回路12の具体例を示す。図6に示す具体例
では、図3の励磁回路12は単安定マルチバイブレータ
から成る。図6の単安定マルチバイブレータは、オペア
ンプ等からなるコンパレータOP1,OP2、コンデン
サC1〜C3、抵抗R1〜R5、RSフリップフロップ
20及び増幅器Bとから構成されている。
【0026】次にかかる図6に示される回路の基本動作
を説明する。図6の単安定マルチバイブレータにおいて
は、図3のコントローラ18から発せられる指令信号が
入力される前には、放電トランジスタT1はONとなっ
ており、コンンデンサC1の電圧VCは0Vに保たれて
いる。そして、“L”の指令信号のパルスが入力すると
RSフリップフロップ19はセットされ、Q出力は”
H”となりバッファBを介し、励磁パルスが発せられ
る。この時、放電トランジスタT1はOFFとなりコン
デンサC1は充電を開始し、電圧VCCを充電する。コン
パレータOP1は、コンデンサの電圧VCと基準電圧Vr
efとを比較し、コンデンサ電圧VCがVrefに達したらR
S−フリップフロップ20をリセットし、Q出力は”
L”となる。そして、再び、放電トランジスタT1がO
Nとなってコンデンサは放電する。
【0027】ここで、励磁パルスのパルス幅は、コンデ
ンサC1と抵抗R1の時定数によって定まる。また、基
準電圧Vrefは抵抗R2乃至R4により定まる。また、
RS−フリップフロップ20には外部リセット端子Rが
備えられており、かかる外部リセット端子Rのリセット
入力を”L”とすると他のR及びS端子の入力に拘ら
ず、RS−フリップフロップ20はリセットされ、Q出
力は”L”となり励磁パルスの発振が停止する。図3の
判別回路15の出力を外部リセット入力端子に接続し
て、有効信号が供給された場合に、励磁パルスの発振を
停止する構成とすれば、有効なセンサ出力が得られた後
は、励磁パルスの発振が停止する故、不必要な電力消費
を節約することができる。図7は有効信号により励磁パ
ルスの発振を停止する時の各信号の波形を示すものであ
る。図6において、先ず、図7(C)の如き励磁パルス
が発せられると、図7(A)の如き加算値信号が得ら
れ、かかる加算値信号が所定値Vref以上の時に図7
(B)の如き有効信号が生成され、かかる有効信号の立
ち上がり時に図7(C)に示されるように励磁パルスの
発振を停止する。
【0028】図8の具体例では、図3の励磁回路13は
無安定マルチバイブレータからなる。同図の無安定マル
チバイブレータ回路の基本構成は図6の単安定マルチバ
イブレータとほぼ同様であり、同等部分は同一符号を付
し、かかる部分の説明は省略する。図8の無安定マルチ
バイブレータはコンデンサC1の充電と放電を自動的に
繰り返して励磁パルスを発振する。コンパレータOP1
は、コンデンサC1の電圧VCが例えば電源電圧VCCの
2/3まで上昇したら、RS−フリップフロップ20を
リセットして放電する。かかる放電時には、コンパレー
タOP2がVCを監視しており、VCが例えばVCCの1/
3まで下降したら、RS−フリップフロップ20をセッ
トして充電に切り替える。これを繰り返して励磁パルス
を繰り返し発振する。図9は、かかる単安定マルチバイ
ブレータを図3の励磁回路13に用いた場合に、図3の
位置信号発生回路に生じる要部信号の波形例を示す波形
図であり、図9(A)の如き励磁パルスが図8の無安定
マルチバイブレータから発せられると、例えば、図9
(B)、(C)、及び(D)の如き加算値信号、有効信
号、及びセンサ出力が夫々生じることになる。この場
合、コントローラからの読取り指令信号は不要で定期的
にセンサ側から有効信号と位置信号が送出される。
【0029】図10の具体例においては、図3の励磁回
路13は車に搭載された点火コイルドライバ回路からな
る。本発明に係る磁気式位置センサを車に搭載する場合
には、点火コイルを駆動する回路を励磁手段として用い
ることができる。図10は、点火プラグを作動させる点
火コイルドライバ22によって励磁コイル5を励磁する
回路を示す。同図において、励磁コイル5は点火コイル
23と並列に接続されている。点火コイルドライバ22
から発せられる励磁パルスにより励磁コイル5を励磁す
るものである。励磁コイル5は点火コイル23に比べて
インピーダンスが大きい故、点火コイルには影響を与え
ないのである。
【0030】図11の具体例では、図3の励磁回路13
は車に搭載されたインジェクタドライバ回路からなる。
本発明に係る磁気式位置センサを車に搭載する場合に
は、インジェクタを駆動する回路を励磁手段として用い
ることができる。図11は、インジェクタ26を駆動す
る信号によって励磁コイル5を励磁する回路を示す。同
図においては、励磁コイル5はインジェクタ26に並列
に接続されており、インジェクタドライバ25から発せ
られる励磁パルスにより励磁コイル5を励磁するもので
ある。。尚、励磁コイル5はインジェクタ26に比べて
インピーダンスが大きい故、インジェクタ26には影響
を与えない。
【0031】尚、同様に、例えばEGR弁(排気ガス還
流弁)等のソレノイド弁の励磁手段によって励磁コイル
5を励磁しても良い。また、図12及び図13は判別回
路15の具体的な構成を示す電気回路図である。図12
の具体例では、図3の判別回路15はコンパレータから
成る。
【0032】図12のオペアンプ等からなるコンパレー
タOP3の正相入力端子には、図3の加算値信号が、逆
相入力端子には基準電圧Vrefが夫々入力する。そし
て、コンパレータOP3は加算値信号が基準電圧vref
以上のとき論理値「1」を有効信号として生成する。図
13の具体例では、図3の判別回路15はウインドコン
パレータから成る。
【0033】図13のウインドコンパレータにおいて
は、図3の加算値信号がオペアンプ等からなるコンパレ
ータOP4の正相入力端子及びオペアンプ等からなるコ
ンパレータOP5の逆相入力端子に、基準電圧Vref1
がコンパレータOP4の逆相入力端子に、基準電圧Vre
f2がコンパレータOP5の正相入力端子に夫々入力す
る。ここで、基準電圧はVref1<Vref2なる関係があ
る。かかるウインドコンパレータは、図14に示される
ように、加算信号信号がVref1とVref2との範囲内に
あるとき、論理値「1」を有効信号として生成する。
【0034】ところで、図3の判別回路15は、加算値
信号の瞬時値の大きさが所定レベル以上のとき有効信号
を生成する構成であるが、励磁コイル5に流れる励磁電
流の瞬時値の大きさが所定レベル以上である場合も、セ
ンサの出力が安定していると判断することが出来る。図
15は、励磁コイル5に流れる励磁電流の瞬時値の大き
さが所定レベル以上にある時に有効信号を発する判別回
路を示す。図15の判別回路において、励磁コイル5と
接地間には電流検出用の抵抗R8が接続されている。励
磁コイル5は励磁回路13から発せられる図16(C)
の如き励磁パルスにより励磁されると励磁コイル5に励
磁電流が流れる。抵抗R8はかかる励磁電流を検出して
対応する例えば図16(A)に示されるような電圧Vi
に変換し、オペアンプ等からなるコンパレータOP6の
同相入力端子に供給する。コンパレータOP6の逆相入
力端子には基準電圧Vrefが供給される。コンパレータ
はOP6は電圧Viの瞬時値が基準電圧Vref以上のとき
に図16(B)に示されるような有効信号を生成する。
【0035】また、サンプルホールド回路で、図3のセ
ンサ出力を図3の有効信号に応じてサンプルホールド
し、かかるサンプルホールドした信号を位置信号として
も良い。図17は、センサ出力を有効信号に応じてサン
プルホールドし、かかるサンプルホールドした信号をセ
ンサの位置信号とするサンプルホールド回路を示す。
【0036】図17のサンプルホールド回路は、サンプ
ラ27、ホールドコンデンサC4、オペアンプ等からな
るコンパレータOP7より構成されている。かかるサン
プルホールド回路は、例えば図18(A)に示されるよ
うなセンサ出力を、図18(B)のような有効信号に応
じてサンプルホールドし、図18(C)の如きサンプル
ホールドした信号即ち位置信号を生成するものである。
詳述すると、有効信号が存在中はサンプラ27を閉成
し、消滅後はサンプラ27を開成する。ここで、サンプ
ラ27の閉成時には、センサ出力がコンデンサC4に充
電されかつ保持される。コンデンサC4には、サンプラ
27の閉成時のサンプラ27の抵抗Rとホールドコンデ
ンサC4との積、即ち、R・C4の時定数で充電され、
サンプラ27が開成されるとコンデンサC4の充電電圧
が保持されることになり、図18(C)に示されるよう
なサンプルホールドした信号即ち位置信号が生成され
る。かかる構成とすると、図18(C)に示されるよう
に、有効信号の不存在時においても、位置信号が出力さ
れることになり常時、位置信号を得ることができる。
尚、上記したサンプルホールド回路において、図13で
示したウインドコンパレータで生成される有効信号を用
いれば、ホールド出力の有効期間が長くなる。
【0037】次に、図3のコントローラ18が検出コイ
ル6a及び6bの出力より、直接、位置信号を得る方法
について説明する。図19は、コントローラ18が位置
信号を生成する手順を示すフローチャートである。図1
9において、図示しないメインルーチンから位置信号生
成ルーチンに移行すると、コントローラ18は、先ず、
検出コイル6a及び6bに生じる交流電圧を夫々電圧デ
ータV1及びV2として読み込む(ステップ1)。次
に、読み込んだV1とV2との加算を為し加算値V3を
得る(ステップ2)。そして加算値V3が所定値a以上
か否か判断し、所定値a以上であれば次のステップ4に
移行し、所定値aよりも小さければ、ステップ1に戻り
再度V1及びV2を読み込み、加算値V3が所定値a以
上となるまで同じルーチンを繰り返す。一方、ステップ
4では、V1/(V1+V2)なる演算を為し位置信号
αを得て、当該サブルーチンを終了しメインルーチンに
移行する。
【0038】さて、以下に示される図20、図21及び
図23の磁気式センサにおいても、上記図3〜図19で
示した位置信号の生成方法と同様の原理で、被可動検知
部材の位置検出が可能である。図20は、図1で示され
た磁気式位置センサにおいて、検出コイルの替わりにホ
ール素子を用いた磁気式位置センサを示すものである。
【0039】図1のセンサと同等部分には同一符号を付
し、かかる部分の説明は省略する。図20の磁気式位置
センサは、円弧上の部材1a内に一対のホール素子30
a、30bが配置されている。同図において、励磁コイ
ル5を図示しない励磁回路で励磁し、固定磁性部材1内
に発生する磁束をホール素子30a、30bで検出し、
可動磁性部材1の位置を得るものである。図1の磁気式
位置センサと検出原理は同じであり、また、位置信号も
同様の方法で得ることが出来る。このとき、励磁前のセ
ンサ出力は、ホール素子のオフセット電圧であり、検出
電圧からこのオフセット電圧を補正して、より正確な位
置情報を得ることができる。
【0040】図21に示される磁気式位置センサは、検
出コイル及び励磁コイルを2つ具備し、固定磁性部材に
移動可能に支持された短絡コイルを有する構成である。
図1のセンサと同等部分には同一符号を付し、かかる部
分の説明は省略する。同図において、固定磁性部材1は
均質、対称形である。また、一対の励磁コイル5a、5
bは円弧上の部材1bの両脚部に夫々巻回配置されてい
る。そして、一対の検出コイル6a、6bは円弧上の部
材1aの励磁コイル5a、5bに隣接する位置に夫々巻
回配置されている。さらに、短絡コイル31は、円弧上
の部材1aに沿って移動自在に、円弧状の部材1aによ
り支持されている。
【0041】かかる構成の磁気式位置センサは、先ず、
トランスと同じ原理で、励磁コイル6a及び6bを励磁
回路13により励磁すると、検出コイル6a及び6bに
は夫々起電力が生じる。また、短絡コイル31にも起電
力が生じ、短絡電流が流れて反起磁束が発生し、かかる
反起磁束は検出コイルに影響を与えることになる。そし
て、検出コイル6a及び6bに夫々発生する電圧V1、
V2に差を生じる。固定磁性部材1の中心位置を基準に
電圧差(V1−V2)を求めると、短絡コイル31の位
置変化に対し、図22の如き直線的な出力特性を示す。
【0042】図23は、直線移動をなす磁気式位置セン
サの断面図を示すものである。また、図24は図23の
磁気式位置センサの電気的等価回路を示すものである。
図23に示される磁気式位置センサは、ポビン33と、
ポビンの突出部33aを介して突出部33aと突出部3
3b,33c間に夫々巻回配置された励磁コイル5a、
5bと、励磁コイル5a、5bに夫々重ねて巻回された
検出コイル6a、6bと、ポビンに遊挿されている軸3
2、軸32に沿って移動自在に、軸32に支持されてい
るコア34とからなる。
【0043】かかる構成の磁気式位置センサは、作動ト
ランスの原理を利用したものである。先ず、励磁コイル
5a、5bは、図示しない励磁回路で交流励磁されると
磁束を発し、それにより検出コイル6a、6bには起電
力が生じる。その際、検出コイル6a、6bに生じる起
電力V1、V2は、コアの位置に応じて変化する。ここ
で、図22の磁気式位置センサと同様に、センサの中心
位置を基準として、V1−V2なる演算をすることによ
りコア34の位置を検出することができる。
【0044】さて、前記した図1、図20、図21及び
図23の磁気式位置センサは、被検出体の位置に対して
直線的な出力特性を得るものであるが、以下に示される
図25,図32,図34、図36,及び図38の磁気式
位置センサは、被検出体が所定位置にあること即ちスイ
ッチ出力を得るものである。かかるスイッチ出力を得る
磁気式位置センサにおいても上記図3〜図19で示した
位置信号の生成方法と同様の原理で、被検知可動部材の
位置検出が可能である。
【0045】ここで、図25、図32、図34、被検出
体が直線移動を行う実施例を示し、図36および図38
は回転移動を行うセンサの実施例を示す。図25はスイ
ッチ出力を得る磁気式位置センサの第1の実施例は示
す。図25の磁気式位置センサにおいて、先ず、固定磁
性部材1は長尺方向に延在した底面部1aと、底面部1
aに対して直交する方向に突設された突設部1b乃至1
dとから構成されており、E字型の形状をなしている。
可動磁性部材3は、突設部1b〜1dの自由端面1b1
〜1d1から所定距離だけ離間して略平行に対向配置さ
れている。そして、検出コイル6a、励磁コイル5、及
び検出コイル6bは突設部1b,1c,1dに夫々巻回
配置されている。
【0046】同図においては、突設部1bと1cとの間
隔が、突設部1cと1dとのそれよりも大きくなってい
るが、等間隔としても良い。可動磁性部材3は図示しな
い支持部材により支持されて、図示しない所定の駆動手
段により、長尺方向(矢印M方向)に亘って直線移動可
能である。また、可動磁性部材3の長さxは、突設部1
bと1cの側面間の距離L1より大きくなっている。
【0047】次に、かかる磁気式位置検出スイッチの検
出原理について説明する。先ず、突設部1cに巻回配置
された励磁コイル5は励磁回路12よって励磁されて磁
束を発する。かかる磁束は、可動磁性部材3に入り、2
つに分岐した後、突出部1b、1cを夫々通過した後、
底面部1aを通り、突出部1cに再び戻り、2つの閉磁
路S1、S2(同図において2点鎖線で示す)を夫々を
形成する。この時、2つの閉磁路S1及びS2を通る磁
束の大きさは、可動磁性部材3の位置に応じて変化す
る。例えば、同図において可動磁性部材3が突設部1b
側に移動すれば検出コイル6aに鎖交する磁束の大きさ
が増加し、その分検出コイル6bに鎖交する磁束の大き
さが減少する。一方、可動磁性部材3が突設部6b側に
移動すれば、上記現象と逆の現象が生じることになる。
そして、可動磁性部材3と固定磁性部材1との相対位置
に応じた起電力がコイル6a、6bに生じる。
【0048】ここで、可動磁性部材1の基準点Oからの
移動距離Δaとコイル6a及び6bに夫々生じる起電力
Va、Vbとの関係は図18に示される如くになり、検
出コイルの起電力を検出して、可動磁性部材3が所定位
置にあることを知ることが出来る。図27は、図25の
磁気式位置センサのセンサ出力を得る為の検出回路であ
る。
【0049】図25の磁気式位置センサの励磁コイル5
を励磁すると磁束が発せられ、かかる磁束により検出コ
イル6a,6bには起電力が誘起される。図27は、か
かる起電力からセンサ出力を得る検出回路を示す。同検
出回路は、オペアンプ等からなるコンパレータOP8、
互いに直列に接続された検出コイル6a,6b、互いに
直列に接続された抵抗R9,R10とからなる。
【0050】また、図28及び図29は、図27の検出
回路の要部信号波形を示す波形図である。更に、図28
は、図25の磁気式位置センサにおいて、可動磁性部材
1が図示されている位置よりも1b側に移動し、突設部
1b及び1cの自由端面1b1と1c1と対向する位置に
あるとき、即ち検出コイル6aが、閉磁路内にある時の
波形を表している。
【0051】図29は、可動磁性部材3が図示されてい
る位置よりも突設部1d側に移動し、突設部1c及び1
dの自由端面1d1及び1d1と対向する位置にある時、
即ち検出コイル6bが閉磁路内にある時の波形を示すも
のである。図27の位置信号発生回路は、オペアンプ等
からなるコンパレータOP8、互いに直列に接続された
検出コイル6a,6b、互いに直列に接続された抵抗R
9,R10とからなる。
【0052】同検出回路において、先ず、図25の励磁
回路13から図28及び図29(A)に示すような励磁
パルスが発せられると、図28及び図29の(B),
(C)に示されるような加算値信号および検出コイルの
出力電圧が生じる。コンパレータOP8の正相入力端子
には、検出コイル6aの出力電圧が入力し、逆相入力端
子にはコイル6a及び6bに生じる電圧が加算された加
算値信号を抵抗R9及びR10で分圧して得られる基準
電圧Vrefが入力する。
【0053】コンパレータOP8は検出コイルの出力電
圧が基準電圧vref以上の時、図28(D)に示されよ
うな論理値「1」信号をセンサ出力として生成する。
尚、かかる構成の検出回路によれば、励磁コイル5を励
磁する励磁パルスの大きさが変動してもセンサ出力は、
その影響を受けにくい。例えば、励磁パルスが小となっ
た場合には、コイル6aの出力電圧と検出コイルa及び
6bの出力電圧の加算値の減少する比率は等しくなる
故、センサ出力に、検出誤差が生じないことになる。
【0054】そして、図30は図25の磁気式位置セン
サの位置信号を得る位置検出回路の実施例を示す。図2
5の磁気式位置センサの励磁コイル5を励磁すると磁束
が発せられ、かかる磁束により検出コイル6a,6bに
は起電力が誘起される。図30、かかる起電力から位置
信号を得る電気回路図を示すものである。同図の位置検
出回路は、直列に接続された検出コイル6a及び6b
と、ダイオードD3,D4と、抵抗R11〜13と、コ
ンデンサC5,C6と、オペアンプ等からなるコンパレ
ータOP9、10と、D型フリップフロップ35とから
なる。
【0055】さらに、図31は、図25の可動磁性部材
3が図示されている位置よりも1b側に移動し、突設部
1b及び1cの自由端面1bb及び1ccと対向する位
置にあるとき、即ち検出コイル6aが、閉磁路内にある
時の波形を特に表すものである。次に、図30の位置信
号発生回路の基本動作を説明する。先ず、図の励磁回路
13から図31(A)の如き励磁パルスが発せられる
と、検出コイル6a及び6bが生じることになる。検出
コイル6aには例えば図31(C)に示されるような出
力電圧を生じる。6aの出力電圧はダイオードD4によ
り整流され、抵抗R12とコンデンサC6とにより構成
されるフィルタを介した後に図4(E)の如き信号
(i)となり、コンパレータOP10の同相入力端子に
入力される。
【0056】一方、検出コイル1a及び1bの出力電圧
が加算されて得られる図31(B)の如き加算値信号
は、ダイーオードD3で整流された後、抵抗R11とコ
ンデンサC5により構成されるフィルタを介し図31
(D)の如き信号(h)となり、信号(h)の一方は、
コンパレータOP9の正相入力端子に入力し、他方は、
抵抗R13及びR15で分圧されて基準電圧Vref2と
なり、コンパレータOP10の逆相入力端子に入力す
る。
【0057】コンパレータ10は入力電圧(i)が基準
電圧Vref2以上の場合に、図31(G)に示されるよ
うな論理値「1」となるセンサ信号を生成し、かかるセ
ンサ出力はD型フリップ35のD端子に供給される。一
方、コンパレータ9は信号(h)が基準電圧Vref1以
上の時に、図31(F)に示されるような論理値「1」
を有効信号として生成し、かかる有効信号は、D型フリ
ップフロップ35のCk端子に供給される。
【0058】D型フリップフロップ35は有効信号の立
ち下がり時におけるセンサ出力の論理値をラッチし、Q
端子から、図31(H)の如きラッチした信号即ち位置
信号を生成し、ホールドする。尚、予めいずれの検出コ
イルに出力が生じるのか解っているようなスイッチ出力
を得る磁気式位置センサを使用する場合には、いずれか
1つの検出コイルの出力を見れば良いので、1つの検出
コイルのみの出力が所定レベル以上の時に有効信号を発
する構成とすることができる。従って、かかる場合、2
以上の検出コイルの出力の加算値が所定レベル以上の時
に有効信号を発する構成とする必要はないのである。
【0059】図32は、スイッチ出力を得る磁気式位置
センサの第2の実施例を示す。図25の磁気式位置セン
サと同等部分には同一符号が付し、かかる部分の説明は
省略する。図32の磁気式位置センサにおいては、固定
磁性部材1は長尺方向に延在した底面部1aと、底面部
1aに対して直交する方向に等間隔に突設された4つの
突設部1b乃至1eとから構成されている。可動磁性部
材3は、突設部1b〜1eの自由端面1bb〜1eeか
ら所定距離だけ離間して略平行に対向配置されている。
そして、励磁コイル5及び検出コイル6a〜6cが突設
部1b〜1eに夫々巻回配置されている。
【0060】可動磁性部材3は図示しない支持部材によ
り支持されて、図示しない所定の駆動手段により、長尺
方向(矢印M方向)に亘って直線移動可能である。ま
た、可動磁性部材3の長さは、底面部1aの長さと略等
しくなっている。次に、かかる磁気式位置センサの検出
原理について説明する。先ず、同図において、突設部1
bに巻回配置された励磁コイル5は励磁回路13よって
励磁されると磁束を発する。かかる磁束は、可動磁性部
材3に入り、突出部1cを通過した後、底面部1aを通
り、突出部1bに再び戻り、閉磁路を形成し、コイル6
aには起電力が発生する。
【0061】また、可動磁性部材3が図示した位置より
も突設部1d側に移動して、突設部6bの自由端面とも
対向する場合には、コイル5から発生られた磁束は、可
動磁性部材3で二つに分岐し、一方の磁束は突設部1c
に入り、他方の磁束は突設部1dに入り、両磁束は再び
突設部1bにもどり、2つの閉磁路が形成され、コイル
6a及び6bに起電力が発生する。
【0062】さらに、可動磁性部材3が突設部1e側に
移動して、突設部1eの端面とも対向する場合には、3
つの閉磁路が形成され、検出コイル6a、6b,及び6
cに夫々起電力が発生することになる。ここで、可動磁
性部材3の任意の基準点Oからの移動距離Δaとコイル
6a乃至6cに夫々生じる起電力Va乃至Vcとの関係
は図33に示される如くになり、検出コイルの起電力を
検出して、可動磁性部材3が所定位置にあることを検出
することができる。
【0063】そして、図34は図32の磁気式位置セン
サの位置信号を得る位置信号生成回路の実施例を示す。
図34の磁気式位置センサの励磁コイル5を励磁すると
磁束が発せられ、かかる磁束により検出コイルには起電
力が誘起される。図34はかかる起電力から位置信号を
得る位置信号生成回路を示すものである。図34の位置
信号発生回路は、加算回路14、オペアンプ等からなる
コンパレータOP15〜18、D型フリップフロップ3
6〜38、及び抵抗R11〜14、定電源Vccとから構
成されている。
【0064】先ず、同位置信号発生回路において、検出
コイル6a乃至6cに生じる電圧は夫々加算回路14に
供給される。加算回路14はこれら電圧を加算して得ら
れる加算値信号をコンパレータOP18の正相入力端子
に供給する。また、コンパレータOP18の逆相入力端
子には、基準電圧Vref1が入力される。コンパレータ
OP18は加算値信号が基準値レベルVref1以上の場
合には論理値「1」信号を有効信号としてD型フリップ
フロップ36〜38のそれぞれのCK端子に供給する。
【0065】一方、コンパレータOP15〜17の正相
入力端子には、検出コイル6a乃至6bに生じる電圧が
それぞれ供給され、逆相入力端子には、基準電圧Vref
2が供給される。コンパレータOP15〜OP17のそ
れぞれは、入力電圧が基準電圧Vref2以上の時、論理
値「1」をセンサ出力1〜3として生成し、生成し、D
型フリップフロップ36〜37のそれぞれのD端子に供
給する。D型フリップフロップ36〜38は、有効信号
の立ち下がり時におけるセンサ出力1〜3の論理値をラ
ッチし、Q端子からかかるラッチした信号即ち位置信号
1〜3を夫々出力する。
【0066】図35は、スイッチ出力を得る磁気式位置
センサの第3の実施例を示す。図25の磁気式位置セン
サと同等部分には同一符号が付し、かかる部分の説明は
省略する。図35の磁気式位置センサにおいては、固定
磁性部材1は、長尺方向に延在した底面部1aと、底辺
部1aに対して直交する方向に等間隔で突設された突設
部1b〜1gとからなる固定磁性部材1と、突設部1b
〜1dの端面1bb〜1ggと所定距離離間して略平行
に対向配置された可動磁性部材3と、突設部1b〜1g
に夫々巻回配置されたコイル6a〜6fと、底面部1a
の相隣る突設部間に巻回配置されたコイル5a〜5e
と、から構成されている。
【0067】可動磁性部材3は図示しない支持部材によ
り支持されて、図示しない所定の駆動手段により、長尺
方向(矢印M方向)に亘って往復動可動である。可動磁
性部材3の長さは、相隣ると突設部の側面間の距離Lと
等しくなっている。尚、かかる実施例では、可動磁性部
材3の長さ、距離Lが等しくなっているが可動磁性部材
3の長さは距離L以上であれば良い。
【0068】同図において、先ず、コイル5a〜5eは
励磁回路13から発せられる励磁パルスによって励磁さ
れて磁束を発する。かかる磁束は、可動磁性部材3とそ
の自由端面において対向する2つの突設部とにより閉磁
路を形成し、かかる両突設部に巻回配置され2つのコイ
ルに起電力が生じることになる。先ず、コイル5a〜5
eは励磁回路12から発せられる励磁パルスによって励
磁されて磁束を発する。同図においては、励磁コイル5
cから発せられた磁束は、突設部1dを通り、可動磁性
部材3を経て、突設部1eに入り、再び励磁コイル5c
に戻り、1つの閉磁路が形成され、検出コイル6c及び
6dには起電力が発生する。可動磁性部材の移動位置に
応じて相隣る突設部間には1つの閉磁路が形成され、か
かる突設部に巻回配置された一対のコイルに生じる起電
力を検出して可動磁性部材3が所定位置にあることを検
出するのである。
【0069】可動磁性部材3の基準位置Oに対する移動
位置Δaとコイル6a乃至6fに夫々生じる起電力Va
乃至Vfとの関係は図36に示される如くになり、検出
コイル6a〜6fの起電力を検出して、可動磁性部材3
が所定位置にあることを知ることができる。図37は、
スイッチ出力を得る磁気式位置センサの第4の実施例を
示す。
【0070】図37のセンサは被検出体が回動運動を行
うものである。図37に示される磁気式位置センサは、
固定磁性部材1と、可動磁性部材3と、検出コイル6
a,6bと、及び励磁コイル5とから構成されている。
固定磁性部材1は、円弧状の部材1aと、円弧状の固定
磁性部材部1aの両脚部間に架設された棒状の材部1b
と、円弧状の部材1aの円周内壁1aaに突設された突
設部1a1、1a2、1a3と、からなる。円弧状の部材
1aと棒状の部材1bとは環状部を形成しており、突設
部1a1,1a2、1a3は、かかる環内に配置されてい
る。円弧状の部材1a、突設部1a1〜1a3は、棒状の
部材1b,及び1cは一体に成形されることも考えられ
る。
【0071】そして、円弧状の部材1aの曲率半径より
も可動磁性部材3の回動半径は小さく設定され、それら
曲率の中心と回動の中心とは一致している。可動磁性部
材3は、前記環内に配置され、円形の部材3bと円形の
部材3bに固着された扇形状の部材3aとから構成され
ている。円形の部材3bは図示しない回動シャフトに図
示しないネジ等の結合手段により結合されており、可動
磁性部材3は図示しない回動シャフトに担持されて、扇
状の部材3aの半径方向の端面は円弧状の部材1aの円
周内壁1aaに沿って、突設部1a1〜1a3のの自由
端面1a11〜1a33と被接触に回動運動を行う。
【0072】また、突設部1a1及び1a3には一対の検
出コイル6a、6bが、突設部1a2には励磁コイル
が、夫々巻回配置されている。以上のような構成から成
る磁気式位置センサによれば、励磁コイル5を励磁回路
12にて励磁すると励磁コイル5からでた磁束は、扇状
の部材3aを通り、突設部1a3を経て、円弧状の部材
1aに入り、再びコイル5に戻り1つの閉磁路を形成
し、コイル6bには起電力が生じる。可動磁性部材3b
の回転位置に応じて1つの磁路が形成される場合とされ
ない場合が生じる。可動磁性部材3の回動中心Oと突設
部1a3の一方の側面を結ぶOP線と扇形状の部材3a
とがなす角即ち回転位置Δθと検出コイル6a及び6b
に夫々生じる起電力Va及びVbとの関係は図30に示
される如くなり、可動磁性部材3が所定の回転位置にあ
る時、検出コイル6a、6bのいずれか一方に起電力が
生じることになる。従って、可動磁性部材3が所定位置
にあることを検出コイル6a、6bの一方に生じるに起
電力によって検出することができる。
【0073】図39は、スイッチ出力を得る磁気式位置
センサの第5の実施例を示す。図39のセンサは被検出
体が回動運動を行うものである。図39の磁気式位置セ
ンサにおいては、固定磁性部材1は、円弧状の部材1a
と、円弧状の固定磁性部材部1aの両脚部間に架設され
た棒状の材部1bと、円弧状の部材1aの円周内壁に突
設された突設部1a1、1a2、1a3と、棒状の部材1
bに突設された突設部1b1とからなる。円弧状の部材
1aと棒状の部材1bとは環状部を形成しており、突設
部1a1,1a2、1a3、1b1は、環状部の環内に配置
されている。円弧状の部材1a、突設部1a1〜1a3及
び1b1、棒状の部材1b,及び1cは一体に成形され
ることも考えられる。
【0074】一方、可動磁性部材3は、前記環内に配置
され、円形の部材3bと円形の部材3bに固着された扇
形状の部材3aとから構成されている。円形の部材3b
は図示しない回動シャフトに図示しないネジ等の結合手
段により結合され、可動磁性部材3は図示しない回動シ
ャフトに担持されて、扇状の部材3aの半径方向の端面
は円弧状の部材1aの対向壁1aaに沿って、突設部1
a1〜1a3の自由端面1a11〜1a33と被接触に
回動運動を行う。そして、円弧状の部材1aの曲率の中
心と回動の中心Oとは一致している。また、突設部1a
1〜1a3には検出コイル6a〜6cが、突設部1b1に
は励磁コイル5が、夫々巻回配置されている。
【0075】以上のような構成から成る磁気式位置セン
サによれば、同図において、励磁コイル5を励磁回路1
3にて励磁すると励磁コイル5からでた磁束は、円形の
部材3b及び扇状の部材3aを通り、磁束が2つに分岐
し、一方の磁束は、突設部1a3を経て、円弧状の部材
1aに入り、棒状の部材1bを通過し、再びコイル5に
戻り、他方の磁束は突設部1a2を経て、円弧状の部材
1aに入り、棒状の部材1bを通過し、再びコイル5に
戻り2つの閉磁路が形成され、検出コイル1a3及び1
a2には、起電力が生じることになる。
【0076】また、図40、可動磁性部材3の回動中心
Oと突設部1a3の一方の側面を結ぶOP線と扇形状の
部材3aとがなす角即ち回転位置Δθと検出コイル6a
乃至6cに夫々生じる起電力Va乃至Vbとの関係を示
すものである。従って、可動磁性部材3が所定位置にあ
ることを検出コイル6a、6b、6cの起電力によって
検出することができる。
【0077】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の磁気式位置
センサは、磁気検知素子の検出出力の瞬時値の大きさ又
は励磁コイルの励磁電流の瞬時値の大きさが所定レベル
以上である時に、センサの出力が安定していると又は正
確な位置信号を出力していると判断し、この時の交流電
圧を表す値をセンサの位置信号としているので、誤検出
することなく被検出体の正確な位置を検出するのが可能
となる。更に、有効信号の存在時のみ位置信号による被
検知可動部材の位置を検出することにして、消費電力を
削減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る磁気式位置センサの構成を示す
第1の実施例を示す図であり図4(a)はセンサの正面
図、図4(b)は図4(a)のB−B線からみた断面図
を夫々示す。
【図2】 図1のセンサの検出原理を示す概念図であ
る。
【図3】 図1のセンサの位置信号を得るための位置信
号発生回路の1実施例を示すブロック図である。
【図4】 図3の要部信号波形を示す波形図である。
【図5】 本発明に係る磁気式位置センサの構造を示す
第2の実施例を示す図でありセンサの正面図である。
【図6】 図3の励磁回路の第1の具体例を示す電気回
路図である。
【図7】 図6の要部信号波形を示す波形図である。
【図8】 図3の励磁回路の第2の具体例を示す電気回
路図である。
【図9】 図8の要部信号波形を示す波形図である。
【図10】 図3の励磁回路の第3の具体例を示す電気
回路図である。
【図11】 図3の励磁回路の第4の具体例を示す電気
回路図である。
【図12】 図3の判別回路の第1の具体例を示す電気
回路図である。
【図13】 図3の判別回路の第2の具体例を示す電気
回路図である。
【図14】 図13の回路の出力特性を示す図である。
【図15】 図3の判別回路の他の実施例を示す電気回
路図である。
【図16】 図15の要部信号波形を示す波形図であ
る。
【図17】 図1のセンサの位置信号を得るための位置
信号発生回路の1実施例を示す電気回路図である。
【図18】 図17の要部信号波形を示す波形図であ
る。
【図19】 コントローラによって実行される位置信号
生成の処理手順を説明するためのフローチャート。
【図20】 本発明に係る磁気式位置センサの構造を示
す第2の実施例を示す図でありセンサの正面図を示す。
【図21】 本発明に係る磁気式位置センサの構造を示
す第3の実施例を示す図でありセンサの正面図を示す。
【図22】 図21のセンサの出力特性を示す図であ
る。
【図23】 本発明に係る磁気式位置センサの構造を示
す第4の実施例を示す図でありセンサの断面図を示す。
【図24】 図23のセンサの電気的等価回路を示す図
である。
【図25】 本発明に係る磁気式位置センサの構造を示
す第5の実施例を示す図である。
【図26】 図25のセンサの出力特性を示す図であ
る。
【図27】 図26のセンサからセンサ出力を得るため
の検出回路を示す電気回路図である。
【図28】 図27の要部信号波形を示す波形図であ
る。
【図29】 図27の要部信号波形を示す波形図であ
る。
【図30】 図26のセンサの位置信号を得るための位
置信号発生回路を示す電気回路図である。
【図31】 図30の要部信号波形を示す波形図であ
る。
【図32】 本発明に係る磁気式位置センサの構造を示
す第6の実施例を示す図である。
【図33】 図32のセンサの出力特性を示す図であ
る。
【図34】 図26のセンサの位置信号を得るための位
置信号発生回路を示す電気回路図である。
【図35】 本発明に係る磁気式位置センサの構造を示
す第7の実施例を示す図でありセンサの正面図を示す。
【図36】 図32のセンサの出力特性を示す図であ
る。
【図37】 本発明に係る磁気式位置センサの構造を示
す第8の実施例を示す図でありセンサの正面図である。
【図38】 図32のセンサの出力特性を示す図であ
る。
【図39】 本発明に係る磁気式位置センサの構造を示
す第9の実施例を示す図でありセンサの正面図である。
【図40】 図39のセンサの出力特性を示す図であ
る。
【主要部分の符号の説明】
1 固定磁性部材 3 可動磁性部材 5 励磁コイル 6 検出コイル 2 回動シャフト 13 励磁回路 14 加算回路 15 判別回路 16 A/D変換器 18 コントローラ R 電気抵抗 C コンデンサ OP コンパレータ T トランジスタ 19、20、35、36、37、38 フリップフロッ

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも1つの励磁コイルと、 少なくとも2つの磁気検知素子と、 前記励磁コイルに鎖交して前記磁気検知素子を通過する
    磁束を通過させ、かつ被検知可動部材の可変位置に応じ
    た磁気抵抗を有する磁路形成手段と、 前記励磁コイルを励磁する励磁手段と、 少なくとも1つの前記磁気検知素子の出力信号の瞬時値
    の大きさ又は励磁コイルに流れる励磁電流の瞬時値の大
    きさが所定レベル以上であるとき有効信号を発する判別
    手段と、 を有することを特徴とする磁気式位置センサ。
  2. 【請求項2】 少なくとも1つの励磁コイルと、 少なくとも2つの磁気検知素子と、 前記励磁コイルに鎖交して前記磁気検知素子を通過する
    磁束を通過させ、かつ被検知可動部材の可変位置に応じ
    た磁気抵抗を有する磁路形成手段と、 前記励磁コイルを励磁する励磁手段と、 前記磁気検知素子の出力信号の加算値の瞬時値の大きさ
    が所定レベル以上であるとき有効信号を発する判別手段
    と、 を有することを特徴とする磁気式位置センサ。
  3. 【請求項3】 前記磁気検知素子は検出コイルであるこ
    とを特徴とする請求項1又は2記載の磁気式位置セン
    サ。
  4. 【請求項4】 前記磁気検知素子はホール素子であるこ
    とを特徴とする請求項1又は2記載の磁気式位置セン
    サ。
  5. 【請求項5】 前記磁気検知素子は互いに直列に接続さ
    れており、前記判別手段は、前記磁気検知素子の直列回
    路の両端電圧が所定値以上のとき有効信号を発すること
    を特徴とする請求項2又は3記載の磁気式位置センサ。
  6. 【請求項6】 前記判別手段は、前記瞬時値が所定閾値
    を越えたとき論理“1”信号を前記有効信号として生成
    するコンパレータであることを特徴とする請求項1乃至
    5記載の磁気式位置センサ。
  7. 【請求項7】 前記判別手段は、前記瞬時値が所定範囲
    内にあるとき有効信号を発することを特徴とする請求項
    1乃至6記載の磁気式位置センサ。
  8. 【請求項8】 前記判別手段は、前記瞬時値が所定下限
    閾値以上であって、所定上限閾値以下であるとき論理
    “1”信号を前記有効信号として生成するウインドコン
    パレータであることを特徴とする請求項7記載の磁気式
    位置センサ。
  9. 【請求項9】 前記判別手段は、前記励磁手段が前記励
    磁コイルの励磁を開始してから所定時間経過後に、前記
    有効信号を発することを特徴とする請求項1乃至5記載
    の磁気式位置センサ。
  10. 【請求項10】 前記励磁手段は、前記励磁コイルを交
    流又はパルス状電力によって励磁することを特徴とする
    請求項1乃至9記載の磁気式位置センサ。
  11. 【請求項11】 前記励磁手段は、指令信号に応じて励
    磁パルスを発する単安定マルチバイブレータであること
    を特徴とする請求項1乃至10記載の磁気式位置セン
    サ。
  12. 【請求項12】 前記励磁手段は、励磁パルスを発する
    無安定マルチバイブレータであることを特徴とする請求
    項1乃至10記載の磁気式位置センサ。
  13. 【請求項13】 前記励磁手段は、前記有効信号の発信
    から所定時間後に動作を停止させる手段を有することを
    特徴とする請求項1乃至11記載の磁気式位置センサ。
  14. 【請求項14】 前記励磁手段は、間欠的に励磁される
    ソレノイド素子に生じる電圧を前記励磁コイルに分配す
    る手段であることを特徴とする請求項1乃至10記載の
    磁気式位置センサ。
  15. 【請求項15】 前記有効信号に応じて、前記磁気検知
    素子の少なくとも1つの出力信号に応じた値を有する位
    置信号を生成する位置信号発生手段を有することを特徴
    とする請求項1乃至14記載の磁気式位置センサ。
  16. 【請求項16】 前記位置信号発生手段は、前記位置信
    号を前記有効信号が存在する間、サンプルホールドし、
    得られるサンプル値を前記位置信号として出力するサン
    プルホールド回路を含むことを特徴とする請求項15記
    載の磁気式位置センサ。
  17. 【請求項17】 前記判定手段及び前記位置信号発生手
    段はマイクロプロセッサからなり、前記マイクロプロセ
    ッサは、 前記磁気検知素子の出力信号を検出データとして読み込
    む読込手段と、 前記検出データを加算して加算値を得る加算手段と、 前記加算値が所定値以上であるか否かを判定する比較手
    段と、 前記比較手段が前記加算値が所定値以上であると判定し
    た場合に、前記電圧データを演算して、前記位置信号を
    得る演算手段と、を含むことを特徴とする請求項15又
    は16記載の磁気式位置センサ。
  18. 【請求項18】 前記磁路形成手段は、 前記励磁コイルと前記検出コイルが巻回された固定磁性
    部材と、 前記固定磁性部材の少なくとも一部に対して非接触で所
    定範囲に亘って相対的に移動自在であって前記固定磁性
    部材と共に少なくとも1つの閉磁路を形成する可動磁性
    部材と、からなることを特徴とする請求項3記載の磁気
    式位置センサ。
  19. 【請求項19】 前記磁路形成手段は、 前記励磁コイル及び前記検出コイルが巻回された中空ポ
    ビンと、 前記ポビンの軸方向に移動自在に挿置された可動コア
    と、からなることを特徴とする請求項3記載の磁気式セ
    ンサ。
  20. 【請求項20】 前記固定磁性部材は、環状部を形成す
    る部材と、前記環状部の環内に配置され前記環状部を形
    成する部材に一端が固設した棒状部材とからなり、 前記可動磁性部材は、前記固定磁性部材の環内に配置さ
    れ、前記棒状部材の他端の近傍の回転中心軸の回りに回
    動自在であり、 前記環状部を形成する部材は、前記可動磁性部材の先端
    の回動軌跡に沿って延在しており、 前記検出コイルは、前記環状部を形成する部材の前記可
    動磁性部材を挟む位置に夫々巻回配置されており、 前記励磁コイルは、前記棒状部材に巻回配置されている
    ことを特徴とする請求項18に記載の磁気式位置セン
    サ。
  21. 【請求項21】 前記固定磁性部材は、前記可動磁性部
    材の移動経路に沿って突設された少なくとも3つの突設
    部を有し、 前記検出コイル及び前記励磁コイルは、前記突設部に夫
    々巻回配置されていることを特徴とする請求項18に記
    載の磁気式位置センサ。
  22. 【請求項22】 前記固定磁性部材は、長尺方向に延在
    した底面部と、前記底面部に対して直交する方向に突設
    された少なくとも3つの突設部とからなり、 前記可動磁性部材は、前記少なくとも3つの突設部の自
    由端面と所定距離離間して略平行に対向配置され、前記
    長尺方向に移動可能であり、 前記検出コイルは前記少なくとも3つの突設部に夫々巻
    回配置されており前記励磁コイルは前記底面部の相隣る
    突設部に挟まれる位置に夫々巻回配置されていることを
    特徴とする請求項18に記載の磁気式位置センサ。
  23. 【請求項23】 前記位置信号発生手段は、前記検知素
    子の出力信号の加算値の分圧信号と前記磁気検知素子の
    出力信号との比較信号を前記位置信号として生成するコ
    ンパレータを含むことを請求項21又は22記載の磁気
    式位置センサ。
  24. 【請求項24】 前記位置信号発生手段は、前記位置信
    号を前記有効信号の存在する間、得られるラッチ信号を
    位置信号として出力するD型フリップフロップを含むこ
    とを特徴とする請求項21乃至23記載の磁気式位置セ
    ンサ。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006311689A (ja) * 2005-04-27 2006-11-09 Toyota Industries Corp Dc/dcコンバータ
US7328616B2 (en) 2003-10-13 2008-02-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Digital angular velocity detection device
JP2009544010A (ja) * 2006-07-10 2009-12-10 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 可撓性誘導センサ

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999011999A1 (en) * 1996-03-05 1999-03-11 Harri Saario Method and apparatus for measuring rotation motion
DE19741367C1 (de) * 1997-09-19 1999-02-25 Siemens Ag Elektrischer Schalter
US6301795B1 (en) * 1998-09-11 2001-10-16 Honeywell Inc. Tilt sensor using magnet and magnetic sensor
JP4189872B2 (ja) * 2001-04-23 2008-12-03 株式会社リベックス 位置検出器
DE10303363A1 (de) * 2003-01-29 2004-08-19 Robert Bosch Gmbh Sensoranordnung
FR2851538B1 (fr) * 2003-02-21 2006-04-28 Bosch Gmbh Robert Maitre-cylindre de vehicule automobile avec dispositif de detection d'actionnement d'un systeme de freinage
JP4397681B2 (ja) * 2003-12-03 2010-01-13 株式会社ワコム 位置指示器及び位置検出装置
US8710828B1 (en) * 2005-11-02 2014-04-29 David Meisel Actuators and moveable elements with position sensing
FR2913937B1 (fr) * 2007-03-22 2009-05-01 Bosch Gmbh Robert Procede et servomoteur destines a detecter le freinage d'un vehicule et procede de fabrication d'un tel servomoteur
US9170086B1 (en) * 2009-12-07 2015-10-27 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Inductive position sensor
DE102013224409B4 (de) 2013-11-28 2022-12-22 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung und verfahren zur erfassung einer position eines positionsgebers
US10746616B2 (en) * 2016-07-12 2020-08-18 Azbil Corporation Transfer apparatus
CN114915173A (zh) * 2021-02-08 2022-08-16 台达电子工业股份有限公司 柔切式电源转换器

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3178696A (en) * 1962-12-21 1965-04-13 Claflin Associates Position transducers
JPS559818A (en) 1978-07-05 1980-01-24 Haruo Suzuki Method and device for sealing up both ends of synthetic resin sack* and synthetic resin sack sealed up by said method and device
DE2830469A1 (de) 1978-07-11 1980-01-24 Bayer Ag Herstellung von l-desoxy-nojirimycin und n-substituierten derivaten
JPS60155570U (ja) * 1984-03-26 1985-10-16 株式会社瑞穂製作所 移動量検出装置
DE3602107C2 (de) * 1986-01-24 1996-05-30 Bosch Gmbh Robert Schaltungsanordnung mit Differentialtransformator
US5327030A (en) * 1987-11-13 1994-07-05 Analog Devices, Inc. Decoder and monolithic integrated circuit incorporating same
DE3803293A1 (de) * 1988-02-04 1989-08-17 Turck Werner Kg Magnetisch betaetigter analoger elektrischer wegaufnehmer fuer geradlinige bewegungen
US5252919A (en) * 1990-03-04 1993-10-12 Macome Corporation Apparatus producing trapezoidal waveforms from a pair of magnetic sensors for detecting the rotating angle of an object
DE4114574A1 (de) * 1991-05-04 1992-11-05 Bosch Gmbh Robert Winkelaufnehmer zur beruehrungsfreien bestimmung der drehung einer welle
JPH0526610A (ja) 1991-07-24 1993-02-02 Nippondenso Co Ltd スロツトルポジシヨンセンサ
FR2688586B1 (fr) * 1992-03-13 1995-11-03 Jaeger Capteur de position et application a la mesure de l'angle du papillon d'un carburateur.

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7328616B2 (en) 2003-10-13 2008-02-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Digital angular velocity detection device
JP2006311689A (ja) * 2005-04-27 2006-11-09 Toyota Industries Corp Dc/dcコンバータ
JP2009544010A (ja) * 2006-07-10 2009-12-10 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 可撓性誘導センサ

Also Published As

Publication number Publication date
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EP0729011A1 (en) 1996-08-28
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EP0729011B1 (en) 1998-04-29

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