JPH09105687A - センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 単純な構成で中立点の自動補正ができるとと
もに、被検出体の状態を高感度、高精度に検出すること
ができるセンサを提供する。 【解決手段】 コイルからなるセンサ素子２と、センサ
素子２のコイルを駆動する駆動信号発生手段３と、駆動
信号制御手段５、センサ信号検出手段６を備え検出手段
４とから構成するセンサ１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、装置に搭載して
中立位置を自動的に設定することができるセンサに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のセンサ、例えば車両の電動パワー
ステアリング装置に搭載してドライバの操舵トルクを検
出する操舵トルクセンサは、本願出願人が実開昭６１−
１４３０３９号公報に開示したように、電動パワーステ
アリング装置の入力軸と出力軸がトーションバーにより
連結される連結部の周囲に配置され、ハンドル操作によ
って発生する操舵トルクを入出力軸の相対的な回転角度
差に伴って入出力軸方向に変位するように設けられた筒
状の可動鉄芯（コア）と、ステアリングコラムの内壁に
固着された１次コイルおよび２つの２次コイルからなる
差動変成器とから構成される。

【０００３】このように構成された操舵トルクセンサ
は、ハンドルに作用する操舵トルクを可動鉄芯（コア）
の入出力軸方向の変位に変換し、この変位に対応して差
動変成器の２つの２次コイルに差動的に発生する電気的
信号により検出するよう構成されている。

【０００４】２つの２次コイルはインダクタンスが等し
くなるようコイル巻数が設定され、ハンドルが中立位置
にある場合には可動鉄芯（コア）の位置も２つの２次コ
イルから等距離になるよう配置され、１次コイルを交流
駆動信号（例えば、正弦波信号）で駆動して２つの２次
コイルに誘起する電気的信号の差動出力が０となるよう
設定される。

【０００５】なお、操舵トルクは、それぞれ操舵トルク
の大きさを差動出力の絶対値（信号レベル）、操舵トル
クの方向を差動出力の極性で検出するよう構成されてい
る。

【０００６】一方、実開昭６１−１４３０３９号公報に
開示されているように、製造ばらつきに伴う操舵トルク
センサの中立点（零点）位置のずれ補正は、差動変成器
が固着されたステアリングコラムを軸方向に移動させ、
２つの２次コイルと可動鉄芯（コア）の相対位置を調節
することにより、２つの２次コイルに誘起する電気的信
号の差動出力が０となるように設定される。

【０００７】なお、操舵トルクセンサの中立点（零点）
は、レベルシフト回路（例えば、２.５Ｖを仮想接地点
とした＋５Ｖ単一電源駆動の差動増幅器）を用いて２.
５Ｖで検出し、一方、左方向トルクは２.５Ｖを下回る
値、右トルクは２.５Ｖを超える値で検出するよう構成
される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】センサ、例えば操舵ト
ルクセンサの中立点（零点）がずれている場合には、ハ
ンドルを操作して左右方向に同じ操舵トルクを加えて
も、電動パワーステアリング装置の補助操舵力は一方が
大きく、他方が小さくなって補助操舵力にアンバランス
が生じて操舵フィーリングの劣化を招く課題がある。

【０００９】図１５に操舵トルクセンサの操舵トルク−
センサ検出値の特性図を示す。図１５において、Ｇ１
（実線表示）は中立点が操舵トルクＴ（＝０）に補正さ
れた操舵トルクセンサの特性を示し、Ｇ２（破線表示）
は中立点が操舵トルクＴ（＝Ｔａ）にずれた操舵トルク
センサの特性を示す。なお、操舵トルクセンサの中立点
（零点）とは、操舵トルクセンサのセンサ検出値がセン
タ値Ｖ_Cとなる状態を表す。

【００１０】Ｇ１特性はセンサ検出値がセンタ値Ｖ_Cに
なる操舵トルクＴは０に設定されているが、Ｇ２特性で
はセンサ検出値がセンタ値Ｖ_Cとなる操舵トルクＴが右
方向にＴａだけずれた状態にある。

【００１１】したがって、Ｇ１特性を有する操舵トルク
センサを搭載した電動パワーステアリング装置では、左
右同じ大きさの操舵トルクＴに対してセンサ検出値のセ
ンタ値Ｖ_Cからの偏差（絶対値）は等しくなり、ステア
リング系に作用する補助操舵力は左右方向共に等しくな
ってバランスされるが、Ｇ２特性を有する操舵トルクセ
ンサを搭載した電動パワーステアリング装置では、操舵
トルクセンサの中立点がずれているため、操舵トルクＴ
が０でセンサ検出値がセンタ値Ｖ_Cを下回るＶ_A値となっ
て左方向の操舵補助力が既に作用した状態にあり、この
状態はセンサ検出値がセンタ値Ｖ_Cになる右方向の操舵
トルクＴ（＝Ｔａ）まで継続する。

【００１２】このように、Ｇ２特性を有する操舵トルク
センサを搭載した電動パワーステアリング装置は、右方
向のハンドル操作をする場合には操舵トルクＴａまでは
手動の操舵力と反対方向の操舵補助力が作用してハンド
ルが重く、左方向のハンドル操作をする場合には最初
（操舵トルクＴ＝０）から手動の操舵力と同じ方向の比
較的大きな操舵補助力が作用してハンドルが軽く、左右
の操舵特性がアンバランスとなって操舵フィーリングが
低下する課題がある。

【００１３】一般に、センサの中立点（零点）補正は、
センサ単体で行う方法と、装置にセンサを搭載した状態
で行う方法が想定されるが、以下の課題がある。センサ
単体で行う方法では、装置に搭載する前に個別にセンサ
の中立点（零点）補正を行うため、調整のための測定器
やチェッカ等の準備のための費用が発生し、調整作業に
多くの時間が必要となって製品のコストアップを招く課
題がある。また、中立点（零点）補正を行ったセンサを
装置に搭載する場合に、中立点（零点）がずれる恐れも
ある。

【００１４】一方、装置にセンサを搭載した状態で行う
方法は、例えば図１５に示す操舵トルクセンサのセンタ
値Ｖ_Cからずれたセンサ検出値Ｖ_Aを装置の制御系でセン
タ値として処理可能なので、操舵トルクＴに対応した左
右の操舵特性はバランスして操舵フィーリングの低下を
防止することができるが、左方向の操舵トルクＴがＴｂ
を超える（Ｔ＞Ｔｂ）と、センサ検出値が飽和してハン
ドル操作左方向の操舵補助力が一定値に制限されてしま
う課題がある。

【００１５】また、装置にセンサを搭載した状態で行う
方法は、本願出願人が特開平２−２４９７６２号公報に
開示したようなフェールセーフを目的とした駆動方向判
別回路を備え、操舵トルクセンサのセンサ検出値に基づ
いた電動機の駆動方向信号と、メイン演算ユニットから
の電動機の駆動方向信号との論理積信号で電動機の駆動
／停止を制御する電動式かじ取り装置（電動パワーステ
アリング装置）に中立点（零点）のずれた操舵トルクセ
ンサを搭載することを想定した場合には、メイン演算ユ
ニットは図１５に示す操舵トルクセンサの中立点（零
点）のずれ（センサ検出値Ｖ_A）をセンタ値として補正
し、左右方向の操舵トルクＴに対応した駆動方向信号を
出力するが、駆動方向判別回路はセンサ検出値から電動
機の駆動方向信号を決定し、操舵トルクＴが右方向Ｔａ
までは左方向の駆動方向信号を発生するため、論理積信
号により電動機が停止制御されて右方向の操舵トルク０
からＴａまでは電動機が駆動されず、操舵補助力が発生
しない課題がある。

【００１６】なお、操舵トルクセンサに限らず他のセン
サについても、センサの中立点（零点）がずれている場
合、および中立点補正には同様な上記のような課題があ
る。

【００１７】この発明はこのような課題を解決するため
なされたもので、その目的は単純な構成で中立点の自動
補正ができるとともに、被検出体の状態を高感度、高精
度に検出することができるセンサを提供することにあ
る。

【００１８】また、中立点補正を自動的に行うセンサを
適用した電動パワーステアリング装置の操舵トルクセン
サを提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
この発明に係るセンサの検出手段は、被検出体が中立状
態の時の検出信号に基づいて駆動信号発生手段が発生す
る駆動信号を設定する駆動信号制御手段を備えたことを
特徴とする。

【００２０】この発明に係るセンサは、被検出体が中立
状態の時の検出信号に基づいて駆動信号発生手段が発生
する駆動信号を設定する駆動信号制御手段を備えたの
で、駆動信号を調節して検出信号をセンサの中立状態に
自動設定することができる。

【００２１】また、この発明に係るセンサの駆動信号制
御手段は、前記被検出体が中立状態にある時の検出信号
の基準値を記憶する基準値記憶手段と、被検出体が中立
状態にある時の検出信号と基準値との偏差に基づいて駆
動信号発生手段に設定信号を供給するとともに、偏差が
０の場合の設定信号を保存する設定手段と、を備えたこ
とを特徴とする。

【００２２】この発明に係るセンサは、駆動信号制御手
段にセンサ中立状態の検出信号の基準値を記憶する基準
値記憶手段と、被検出体が中立状態にある時の検出信号
と基準値との偏差に基づいて駆動信号発生手段に設定信
号を供給するとともに、偏差が０の場合の設定信号を保
存する設定手段と、を備えたので、設定信号を常に保持
してセンサの中立点を自動的に補正することができる。

【００２３】さらに、この発明に係るセンサは、１次コ
イルと２次コイルとからなる変成器と、１次コイルを正
弦波駆動信号で駆動する正弦波駆動信号発生手段と、２
次コイルに誘起するセンサ信号に基づいて被検出体の状
態を検出して検出信号を出力する検出手段と、からなる
センサにおいて、検出手段は、被検出体が中立状態の時
の検出信号に基づいて正弦波駆動信号発生手段が発生す
る正弦波駆動信号の周波数を設定する駆動信号制御手段
を備えたことを特徴とする。

【００２４】この発明に係るセンサの検出手段は、被検
出体が中立状態の時の検出信号に基づいて正弦波駆動信
号発生手段が発生する正弦波駆動信号の周波数を設定す
る駆動信号制御手段を備えたので、正弦波駆動信号の周
波数を自動的に調整し、検出信号を基準値に合せ込ん
で、検出コイル１個のセンサの中立点を補正することが
できる。

【００２５】また、この発明に係るセンサの差動変成器
は、２つの２次コイルをそれぞれ異なる巻数で形成する
とともに、検出手段は、被検出体が中立状態の時の検出
信号に基づいて正弦波駆動信号発生手段が発生する正弦
波駆動信号の周波数を設定する駆動信号制御手段を備え
たことを特徴とする。

【００２６】この発明に係るセンサは、２つの２次コイ
ルをそれぞれ異なる巻数で形成した差動変成器を備えた
ので、差動出力の検出信号を有限値で検出することがで
きる。また、検出手段に、被検出体が中立状態の時の検
出信号に基づいて正弦波駆動信号発生手段が発生する正
弦波駆動信号の周波数を設定する駆動信号制御手段を備
えたので、正弦波駆動信号の周波数を調節して有限値の
検出信号をセンサ中立点の基準値に一致させることがで
きる。

【００２７】さらに、この発明に係るセンサを用いたト
ルクセンサは、入出力軸間を弾性体で連結し、入出力軸
間の相対回転により変位するコアと、１次コイルおよび
２つの２次コイルからなる差動変成器と、１次コイルを
正弦波駆動信号で駆動する正弦波駆動信号発生手段と、
コアの変位に対応し、それぞれ巻数の異なる２つの２次
コイルに誘起するセンサ信号の偏差に基づいてコアの変
位を検出して検出信号を出力するトルク検出手段とから
なり、このトルク検出手段に、コアが中立状態の時の検
出信号に基づいて正弦波駆動信号発生手段が発生する正
弦波駆動信号を設定する駆動信号制御手段を備え、トル
クセンサの中立状態を設定することを特徴とする。

【００２８】この発明に係るセンサを用いたトルクセン
サは、トルク検出手段に、コアが中立状態の時の検出信
号に基づいて正弦波駆動信号発生手段が発生する正弦波
駆動信号を設定する駆動信号制御手段を備えたので、正
弦波駆動信号の周波数を調節して検出信号をセンサ中立
点の基準値に一致させることができる。

【００２９】また、この発明に係るセンサは、コイルお
よび抵抗器からなる積分要素と、この積分要素をパルス
駆動信号で駆動する矩形波駆動信号発生手段と、積分要
素のステップ応答のセンサ信号に基づいて被検出体の状
態を検出して検出信号を出力する検出手段と、からなる
センサにおいて、検出手段は、被検出体が中立状態の時
の検出信号に基づいて矩形波駆動信号発生手段が発生す
るパルス駆動信号のデューティサイクルまたは周期を設
定する駆動信号制御手段を備えたことを特徴とする。

【００３０】この発明に係るセンサの検出手段は、被検
出体が中立状態の時の検出信号に基づいて矩形波駆動信
号発生手段が発生するパルス駆動信号のデューティサイ
クルまたは周期を設定する駆動信号制御手段を備えたの
で、パルス駆動信号のデューティサイクルまたは周期を
自動的に調整し、検出信号を基準値に合せ込んで、積分
要素１個のセンサの中立点を補正することができる。

【００３１】さらに、この発明に係るセンサのブリッジ
回路は、２つのコイルをそれぞれ異なる巻数で形成する
とともに、検出手段は、被検出体が中立状態の時の検出
信号に基づいて矩形波駆動信号発生手段が発生するパル
ス駆動信号のデューティサイクルまたは周期を設定する
駆動信号制御手段を備えたことを特徴とする。

【００３２】この発明に係るセンサは、２つのコイルを
それぞれ異なる巻数で形成するブリッジ回路を備えたの
で、ブリッジ回路からの差動出力の検出信号を有限値で
検出することができる。また、検出手段に、被検出体が
中立状態の時の検出信号に基づいて矩形波駆動信号発生
手段が発生するパルス駆動信号のデューティサイクルま
たは周期を設定する駆動信号制御手段を備えたので、パ
ルス駆動信号のデューティサイクルまたは周期を調節し
て有限値の検出信号をセンサ中立点の基準値に一致させ
ることができる。

【００３３】また、この発明に係るセンサを用いたトル
クセンサは、入出力軸間を弾性体で連結し、入出力軸間
の相対回転により変位するコアと、２組のコイルおよび
抵抗器の積分要素を備えたブリッジ回路と、このブリッ
ジ回路をパルス駆動信号で駆動する矩形波駆動信号発生
手段と、コアの変位に対応し、それぞれの積分要素から
出力されるセンサ信号の偏差に基づいてコアの変位を検
出して検出信号を出力するトルク検出手段とからなり、
トルク検出手段に、コアが中立状態の時の検出信号に基
づいて矩形波駆動信号発生手段が発生するパルス駆動信
号のデューティサイクルまたは周期を設定する駆動信号
制御手段を備え、トルクセンサの中立状態を設定するこ
とを特徴とする。

【００３４】この発明に係るセンサを用いたトルクセン
サは、トルク検出手段に、コアが中立状態の時の検出信
号に基づいて矩形波駆動信号発生手段が発生するパルス
駆動信号を設定する駆動信号制御手段を備えたので、パ
ルス駆動信号のデューティサイクルまたは周期を調節し
て検出信号をセンサ中立点の基準値に一致させることが
できる。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を添
付図面に基づいて説明する。なお、本発明は、被検出体
が中立状態にある場合のセンサの中立点補正を、センサ
が検出した検出信号に基づいてセンサを駆動する正弦波
駆動信号の周波数、パルス駆動信号のデューティサイク
ルまたは周期を自動的に調節し、検出信号レベルが予め
設定した基準値と等しくなる場合の設定信号を記憶して
おき、この設定信号に基づいて常にセンサを駆動するこ
とにより、中立点に補正されたセンサで被検出体の任意
の状態を検出するものである。

【００３６】図１はこの発明に係るセンサの基本機能ブ
ロック構成図である。図１において、センサ１は、コイ
ルからなるセンサ素子２と、センサ素子２のコイルを駆
動する駆動信号発生手段３と、検出手段４とから構成
し、センサ素子（コイル）２を駆動信号Ｖ_Iで駆動し、
被検出体９の状態に対応したセンサ素子（コイル）２の
インダクタンスの変化をセンサ信号Ｖ_Oで出力し、検出
手段４はこのセンサ信号Ｖ_Oを検出信号Ｖ_Dに変換して出
力する。

【００３７】また、センサ１は、装置に搭載された最初
の設定で、被検出体９が中立状態にある場合の検出手段
４の検出信号Ｖ_Dと基準値Ｖ_Kとの偏差（Ｖ_D−Ｖ_K）に基
づいて設定信号Ｄ_Sを駆動信号発生手段３に出力し、設
定信号Ｄ_Sに対応した正弦波駆動信号Ｖ_Iの周波数、また
はパルス（矩形波）駆動信号Ｖ_Iのデューティサイクル
または周期を自動的に調節し、検出信号Ｖ_Dが基準値Ｖ_K
と一致してセンサ１の中立点補正がなされた設定信号Ｄ
_Sをメモリに記憶しておき、以後この設定信号Ｄ_Sに対応
した駆動信号Ｖ_Iでセンサ素子２を駆動し、被検出体９
の変化に応じた検出信号Ｖ_Dを出力して被検出体９の任
意状態を検出する。

【００３８】センサ素子２は、１次コイルと２次コイル
を有する変成器、またはコイル（インダクタンスＬ）お
よび抵抗器（抵抗値Ｒ）からなる１個または２個の積分
要素、および１次コイルと２次コイルの間、または積分
要素のコイル近傍に配置した可動鉄芯（コア）で構成
し、駆動信号発生手段３から供給される駆動信号Ｖ_Iで
駆動され、被検出体９の状態に対応した可動鉄芯（コ
ア）の変位に応じたセンサ信号Ｖ_Oを検出手段４に提供
する。

【００３９】例えば、正弦波駆動信号Ｖ_Iで変成器の１
次コイルを駆動した場合には、２次コイルに誘起する正
弦波電圧がセンサ信号Ｖ_Oとして出力され、一方パルス
（矩形波）駆動信号Ｖ_Iで積分要素を駆動した場合に
は、積分要素の時定数で決定される過渡応答電圧がセン
サ信号Ｖ_Oとして出力される。

【００４０】駆動信号発生手段３は、検出手段４を構成
するマイクロプロセッサの一部で構成し、例えば基準ク
ロックを分周して任意の周波数のクロック信号を発生す
る分周手段、任意の周波数のクロック信号から階段状の
近似正弦波を発生するＤＡＣ（Ｄ／Ａコンバータ）、近
似正弦波の高調波成分を減衰させて所望の歪減衰量の正
弦波信号を発生するＬＰＦ（ローパスフィルタ）を備
え、正弦波駆動信号Ｖ_Iを発生する。

【００４１】また、駆動信号発生手段３は、例えば基準
クロックを分周して任意の周波数のクロック信号を発生
する分周手段、デューティサイクル変更手段または周期
変更手段を備え、所定のデューティサイクルまたは周期
のパルス駆動信号Ｖ_Iを発生する。

【００４２】なお、駆動信号発生手段３は、周波数制御
手段、デューティサイクル制御手段または周期制御手段
を備え、設定手段８から供給される設定信号Ｄ_Sに基づ
いて検出手段４の検出信号Ｖ_Dがセンサ１の中立点とな
るよう、例えば正弦波駆動信号Ｖ_Iの周波数を設定した
り、パルス駆動信号Ｖ_Iのデューティサイクルまたは周
期を設定する。

【００４３】設定信号Ｄ_Sが、例えば２進化符号で形成
され、この２進化符号で周波数制御手段、デューティサ
イクル制御手段または周期制御手段を制御し、所望の周
波数、デューティサイクルまたは周期が設定されるよう
構成する。

【００４４】検出手段４はマイクロプロセッサを基本に
各種演算機能、処理機能、メモリで構成し、駆動信号制
御手段５、センサ信号検出手段６を備え、センサ信号Ｖ
_Oを対応する検出信号Ｖ_Dに変換して出力するとともに、
センサ１が装置に搭載されて最初に行うセンサの中立点
設定時に、被検出体９の中立状態に対応した検出信号Ｖ
_Dと、被検出体９が中立状態でセンサ１の中立点に対応
して予め実験値や設計値で設定した基準値Ｖ_Kとの偏差
電圧ΔＶ（＝Ｖ_D−Ｖ_K）を演算し、偏差電圧ΔＶに対応
した設定信号Ｄ_Sを駆動信号発生手段３に出力し、駆動
信号発生手段３の周波数、デューティサイクルまたは周
期を変更した駆動信号Ｖ_Iでセンサ素子３が駆動されて
発生する検出信号Ｖ_Dにより偏差電圧ΔＶ（＝Ｖ_D−
Ｖ_K）が０の設定信号Ｄ_Sを電気的に書換え可能なＥＥＰ
ＲＯＭ等のメモリに保存する。

【００４５】なお、一旦偏差電圧ΔＶ（＝Ｖ_D−Ｖ_K）が
０に設定された以降、ＥＥＰＲＯＭ等のメモリに保存さ
れた偏差電圧ΔＶ（＝Ｖ_D−Ｖ_K）が０の設定信号Ｄ
_Sは、センサ１が搭載された装置の電源がオフ状態でも
保存を継続し、装置の電源がオンする毎に常時、ＥＥＰ
ＲＯＭ等のメモリに保存された偏差電圧ΔＶ（＝Ｖ_D−
Ｖ_K）が０の設定信号Ｄ_Sを駆動信号発生手段３に供給す
るよう駆動信号制御手段５が制御される。

【００４６】センサ信号検出手段６は、センサ素子２を
変成器で構成し、駆動信号Ｖ_Iが正弦波信号の場合に
は、正弦波のセンサ信号Ｖ_Oをディジタル信号に変換す
るＡ／Ｄ変換器、Ａ／Ｄ変換器からの出力を所定時間Ｔ
_Kで平均値を演算する平均値演算手段およびセンサの中
立点に対応したセンサ信号Ｖ_Oを直流駆動電源（例え
ば、５Ｖ）の中点電位（２.５Ｖ）で検出する、中点電
位（２.５Ｖ）を仮想接地点とした単一電源（例えば、
５Ｖ）駆動の差動増幅器で構成し、センサの中立点を
２.５Ｖの検出信号Ｖ_Dで検出するよう設定する。

【００４７】なお、センサ素子２が中立点から一方の変
化を検出した場合には中点電位（２.５Ｖ）を超える検
出信号Ｖ_D（Ｖ_D＞２.５Ｖ）で検出し、センサ素子２が
中立点から反対方向の変化を検出した場合には中点電位
（２.５Ｖ）を下回る検出信号Ｖ_D（Ｖ_D＜２.５Ｖ）で検
出する。

【００４８】また、センサ信号検出手段６は、センサ素
子２を積分要素で構成し、駆動信号Ｖ_Iがパルス（矩形
波）信号の場合には、センサの中立点に対応したパルス
応答の過渡応答電圧波形のセンサ信号Ｖ_Oを直流駆動電
源（例えば、５Ｖ）の中点電位（２.５Ｖ）で検出す
る、中点電位（２.５Ｖ）を仮想接地点とした単一電源
（例えば、５Ｖ）駆動の差動増幅器で構成し、センサの
中立点を２.５Ｖの検出信号Ｖ_Dで検出するよう設定す
る。この場合、駆動信号Ｖ_Iのパルス信号の波高値を直
流駆動電源（例えば、５Ｖ）に一致させてもよい。

【００４９】基準値記憶手段７はＲＯＭ等のメモリで構
成し、予め実験値または設計値から求めたセンサ素子２
の中立点に対応した検出信号Ｖ_D（例えば、センサ信号
検出手段６の直流駆動電源５Ｖの中点電位２.５Ｖ）を
基準値Ｖ_Kとして記憶し、この基準値Ｖ_Kを設定手段８に
供給する。

【００５０】設定手段８は、偏差演算手段または比較手
段、設定値記憶手段等を備え、センサ信号検出手段６か
ら供給される検出信号Ｖ_Dと、基準値記憶手段７から供
給される基準値Ｖ_Kとを比較して偏差電圧ΔＶ（＝Ｖ_D−
Ｖ_K）を演算し、偏差電圧ΔＶに対応した設定信号Ｄ_Sを
駆動信号発生手段３に供給する。

【００５１】また、設定手段８は、偏差電圧ΔＶ（＝Ｖ
_D−Ｖ_K）が０（ΔＶ＝０）の場合に対応した設定信号Ｄ
_Sを電気的に書換え可能な、例えばＥＥＰＲＯＭで構成
した設定値記憶手段に記憶して保存し、これ以降の検出
信号Ｖ_Dおよび基準値Ｖ_Kの入力を禁止してセンサ１に電
源が投入された場合には常に、設定値記憶手段から偏差
電圧ΔＶ（＝Ｖ_D−Ｖ_K）が０に対応した設定信号Ｄ_Sを
駆動信号発生手段３に供給する。

【００５２】図２にこの発明に係る設定手段の実施の形
態要部ブロック構成図を示す。図２において、設定手段
８は、ソフト制御の偏差演算機能８Ａ、アクセス手段８
Ｂ、設定値記憶手段８Ｃを備える。

【００５３】偏差演算機能８Ａは、センサ信号検出手段
６から供給される検出信号Ｖ_Dと、基準値記憶手段７か
ら供給される基準値Ｖ_Kとの偏差ΔＶ（＝Ｖ_D−Ｖ_K）を
演算し、偏差電圧ΔＶ（＝Ｖ_D−Ｖ_K）をアクセス手段８
Ｂに供給する。

【００５４】アクセス手段８ＢはＲＯＭ等のメモリおよ
びデータの書込み／読出し可能な駆動手段を備え、偏差
演算機能８Ａから供給される偏差電圧ΔＶ（＝Ｖ_D−
Ｖ_K）に対応した設定信号Ｄ_Sのデータテーブルを予めＲ
ＯＭ等のメモリに設定しておき、偏差電圧ΔＶに対応し
た設定信号Ｄ_Sを読み出して駆動信号発生手段３に提供
する。

【００５５】また、アクセス手段８Ｂは偏差電圧ΔＶが
０に対応した設定信号Ｄ_Sを読み出した場合には、設定
信号Ｄ_Sを読み出して駆動信号発生手段３に提供すると
ともに、この設定信号Ｄ_Sを設定値記憶手段８Ｃに書き
込むよう電気的に制御する。さらに、アクセス手段８Ｂ
は偏差電圧ΔＶが０に対応した設定信号Ｄ_Sを設定値記
憶手段８Ｃに書込み制御した以降は、検出手段４に駆動
電源が投入された場合には常に、偏差電圧ΔＶ（＝Ｖ_D
−Ｖ_K）の取込みを禁止し、設定値記憶手段８Ｃに記憶
されている偏差電圧ΔＶ（＝Ｖ_D−Ｖ_K）が０に対応した
設定信号Ｄ_Sを読み出して駆動信号発生手段３に提供す
る。

【００５６】設定値記憶手段８Ｃは、電気的に書換え可
能なＥＥＰＲＯＭ等のメモリで構成し、アクセス手段８
Ｂの書込み制御によって偏差電圧ΔＶ（＝Ｖ_D−Ｖ_K）が
０に対応した設定信号Ｄ_Sを記憶するとともに、記憶し
た設定信号Ｄ_Sを駆動電源がオフ状態でも保存し、駆動
電源がオン状態には常にアクセス手段８Ｂの読み出し制
御によって記憶した設定信号Ｄ_Sを出力する。

【００５７】このように、この発明に係るセンサは、被
検出体が中立状態の時の検出信号に基づいて駆動信号発
生手段が発生する駆動信号を設定する駆動信号制御手段
を備えたので、駆動信号を調節して検出信号をセンサの
中立状態に自動設定することができる。

【００５８】また、この発明に係るセンサは、駆動信号
制御手段にセンサ中立状態の時の検出信号の基準値を記
憶する基準値記憶手段と、被検出体が中立状態にある時
の検出信号と基準値との偏差に基づいて駆動信号発生手
段に設定信号を供給するとともに、偏差が０の場合の設
定信号を保存する設定手段と、を備えたので、設定信号
を常に保持してセンサの中立点を自動的に補正すること
ができる。

【００５９】なお、本願の実施の形態では、駆動信号発
生手段３や検出手段４をマイクロプロセッサの一部で構
成したが、マイクロプロセッサと独立したゲート回路や
アナログ回路で構成してもよい。

【００６０】また、駆動信号発生手段３および検出手段
４をセンサ１に含めた構成にしたが、駆動信号発生手段
３、または検出手段４の一部または全てをセンサ１が搭
載される装置の制御手段に構成することもできる。

【００６１】次に、図１のセンサ１の具体的な実施の形
態について説明する。図３はセンサ素子を１次コイルと
１個の２次コイルを有する変成器で構成したセンサの要
部ブロック構成図である。なお、本実施の形態は、図１
の駆動信号発生手段３に正弦波駆動信号発生手段１３を
用い、正弦波駆動信号Ｖ_Iで変成器１２の１次コイルを
駆動するものである。

【００６２】図３において、センサ１１は、変成器１
２、正弦波駆動信号発生手段１３、検出手段１４を備え
る。変成器１２は、１次コイル１２Ａ、２次コイル１２
Ｂ、および１次コイル１２Ａと２次コイル１２Ｂの間に
配置され、被検出体９（図１に図示）の状態に対応して
変位（変位量Ｘ）する可動鉄芯（コア）１８から構成
し、正弦波駆動信号発生手段１３から供給される正弦波
駆動信号Ｖ_Iで１次コイル１２Ａを駆動し、２次コイル
に誘起するセンサ信号Ｖ_Oを検出手段１４に供給する。

【００６３】被検出体９の状態は、対応して変位する可
動鉄芯（コア）１８によって２次コイル１２Ｂのインダ
クタンス変化に伴うセンサ信号Ｖ_Oで検出することがで
きる。

【００６４】正弦波駆動信号発生手段１３は、例えば図
１で説明したような基準クロックを分周して任意の周波
数のクロック信号を発生する分周手段、任意の周波数の
クロック信号から階段状の近似正弦波を発生するＤＡＣ
（Ｄ／Ａコンバータ）、近似正弦波の高調波成分を減衰
させて所望の歪減衰量の正弦波信号を発生するＬＰＦ
（ローパスフィルタ）を備えたディジタル処理の正弦波
発生器、またはアナログ回路で構成した正弦波発振器で
構成し、ディジタル処理の正弦波発生器の場合には周波
数を決定するクロック信号の分周手段、アナログ回路の
正弦波発振器の場合には周波数切替手段を備え、検出手
段１４から供給される設定信号Ｄ_Sの制御により、分周
数を設定したり周波数切替手段を切り替えて設定信号Ｄ
_Sに対応した周波数の正弦波駆動信号Ｖ_Iを変成器１２に
供給する。

【００６５】検出手段１４は、Ａ／Ｄ変換器１５、検出
信号設定手段１６、駆動信号制御手段１７を備える。Ａ
／Ｄ変換器１５は２次コイルに誘起した正弦波のセンサ
信号Ｖ_Oを図示しない所定の時間毎にディジタル値に変
換し、センサ信号Ｖ_Oの周波数に比例した数のディジタ
ル値を発生させ、ディジタル信号Ｖ_ADを検出信号設定手
段１６に提供する。

【００６６】検出信号設定手段１６は、平均値演算手
段、単一電源（例えば、５Ｖ）駆動の差動増幅器等を備
え、Ａ／Ｄ変換器１５から供給されるディジタル信号Ｖ
_ADを所定時間Ｔ_K毎に加算処理し、加算処理した値を所
定時間Ｔ_Kで平均値を演算した後、この平均値信号を単
一電源（例えば、５Ｖ）駆動の差動増幅器に供給し、中
点電位（２.５Ｖ）をセンサ１１の中立点とし、可動鉄
芯（コア）１６が中立点から一方へ変化した場合には中
点電位（２.５Ｖ）を超える検出信号Ｖ_D（Ｖ_D＞２.５
Ｖ）で検出し、可動鉄芯（コア）１８が中立点から反対
方向の変化を検出した場合には中点電位（２.５Ｖ）を
下回る検出信号Ｖ_D（Ｖ_D＜２.５Ｖ）で検出するよう構
成する。

【００６７】このように、Ａ／Ｄ変換器１５でセンサ信
号Ｖ_Oを正弦波の周波数に比例した数のディジタル値の
ディジタル信号Ｖ_ADに変換し、このディジタル信号Ｖ_AD
を検出信号設定手段１６で所定時間Ｔ_Kの平均値で検出
するので、平均値は周波数が低ければ小さい値となり、
周波数が高ければ大きな値となってセンサ信号Ｖ_Oの周
波数に比例した平均値を検出することができる。

【００６８】また、検出信号設定手段１６は、中点電位
（２.５Ｖ）をセンサ１１の中立点とした単一電源（例
えば、５Ｖ）駆動の差動増幅器を備えたので、中点電位
（２.５Ｖ）を基準としてセンサ１１で検出したセンサ
信号Ｖ_Oから方向と大きさを有する検出信号Ｖ_Dを得るこ
とができる。

【００６９】駆動信号制御手段１７は図１と同様な基準
値記憶手段と設定手段を備え、被検出体９が中立状態の
時の検出信号Ｖ_Dと、センサ１１の中立点に対応した基
準値Ｖ_Kとの偏差電圧ΔＶを演算し、この偏差電圧ΔＶ
に対応した設定信号Ｄ_Sを設定手段から正弦波駆動信号
発生手段１３に供給し、検出信号Ｖ_Dを基準値Ｖ_Kに合せ
込んで偏差電圧ΔＶが０となるような周波数の正弦波駆
動信号Ｖ_Iを発生するよう制御する。

【００７０】図４にこの発明に係る偏差電圧ΔＶと駆動
信号Ｖ_Iの周波数の特性図を示す。例えば、被検出体が
中立状態の場合に、駆動信号制御手段１７の偏差電圧Δ
ＶがΔＶ₊（対応する正弦波駆動信号Ｖ_Iの周波数はｆ_O
＋Δｆ）とすると、駆動信号制御手段１７から出力され
る設定信号Ｄ_Sは正弦波駆動信号発生手段１３から発生
する正弦波駆動信号Ｖ_Iの周波数（ｆ_O＋Δｆ）を減少さ
せ、偏差電圧ΔＶを次第に減少させ、最終的に周波数ｆ
_Oで偏差電圧ΔＶが０となるよう設定する。

【００７１】一方、被検出体が中立状態の場合に、駆動
信号制御手段１７の偏差電圧ΔＶがΔＶ_-（対応する正
弦波駆動信号Ｖ_Iの周波数はｆ_O−Δｆ）とすると、設定
信号Ｄ_Sは正弦波駆動信号発生手段１３から発生する正
弦波駆動信号Ｖ_Iの周波数（ｆ_O−Δｆ）を増加させ、偏
差電圧ΔＶを次第に増加させ、最終的に周波数ｆ_Oで偏
差電圧ΔＶが０となるよう設定する。

【００７２】偏差電圧ΔＶが０になると、正弦波駆動信
号発生手段１３はこの状態の設定信号Ｄ_Sを電気的に書
換え可能なＥＥＰＲＯＭ等のメモリに記憶させ、以降は
この設定信号Ｄ_Sのみを常時出力し、正弦波駆動信号発
生手段１３から被検出体が中立状態の場合にセンサ１１
の中点補正がされた周波数ｆ_Oの正弦波駆動信号Ｖ_Iを変
成器１２に供給するよう構成する。

【００７３】図５は中点補正の過程を示す正弦波駆動信
号（Ｖ_I）と検出信号（Ｖ_D）の説明図である。（ａ）図
に正弦波駆動信号（Ｖ_I）波形図、（ｂ）図に検出信号
（Ｖ_D）波形図を示す。最初、被検出体が中立状態にあ
り、正弦波駆動信号Ｖ_Iが比較的低い周波数（図４のｆ_O
−Δｆに対応）の正弦波駆動信号Ｖ_I1が出力され、この
正弦波駆動信号Ｖ_I1に対応して検出されるセンサ１１の
中立点の検出信号Ｖ_DがＶ_D1とすると、駆動信号制御手
段１３は検出信号Ｖ_D1と基準値Ｖ_Kの偏差ΔＶ（＝Ｖ_D1
−Ｖ_K）を演算し、偏差電圧ΔＶ（＝Ｖ_D1−Ｖ_K）に基づ
いて設定信号Ｄ_Sを出力し、正弦波駆動信号Ｖ_Iの周波数
を増加する。

【００７４】正弦波駆動信号Ｖ_Iの周波数が増加するに
つれて、検出信号Ｖ_Dも次第に増加し、駆動新制御手段
１３は正弦波駆動信号Ｖ_Iの周波数がさらに増加するよ
うな設定信号Ｄ_Sを出力し、周波数ｆ_Oの正弦波駆動信号
Ｖ_IKで検出信号Ｖ_DK（＝基準値Ｖ_K）となり、センサ１
１の中立点を自動的に設定することができる。

【００７５】なお、センサ１１の中立点設定は、センサ
１１を装置に搭載して行う初めての検査、例えば製品検
査時または製品の出荷検査時に行い、以降はセンサ１１
を保守する場合を除いて行わない。

【００７６】しかし、被検出体が中立状態にある時を検
出してその度毎にセンサの中立点設定を行うようにして
もよい。この場合には、経年変化に伴うセンサの中立点
のずれを自動的に補正することができる。

【００７７】また、Ａ／Ｄ変換器１５に代えてセンサ信
号Ｖ_Oを直流に変換する整流回路を採用するとともに、
検出信号設定手段１６に中点電位（２.５Ｖ）をセンサ
１１の中立点とした単一電源（例えば、５Ｖ）駆動の差
動増幅器を採用したアナログ回路のみで構成してもよ
い。

【００７８】このように、この発明に係るセンサの検出
手段は、被検出体が中立状態の検出信号に基づいて正弦
波駆動信号発生手段が発生する正弦波駆動信号の周波数
を設定する駆動信号制御手段を備えたので、正弦波駆動
信号の周波数を自動的に調整し、検出信号を基準値に合
せ込んで、検出コイル１個のセンサの中立点を補正する
ことができる。

【００７９】図６はセンサ素子を１次コイルと２個の２
次コイルを有する変成器で構成したセンサの要部ブロッ
ク構成図である。なお、本実施の形態は、図１の駆動信
号発生手段３に正弦波駆動信号発生手段１３を用い、正
弦波駆動信号Ｖ_Iで変成器２２の１次コイルを駆動し、
巻数の異なる２個の２次コイルにそれぞれ誘起する電圧
の偏差のセンサ信号に基づいて被検出体の状態を検出す
るものである。

【００８０】図６において、センサ２１は、変成器（差
動変成器）２２、正弦波駆動信号発生手段１３、検出手
段１４を備える。なお、正弦波駆動信号発生手段１３お
よび検出手段１４は、図３に示すものと同一構成、同一
作用を有するので説明を省略する。

【００８１】差動変成器を構成する変成器２２は、１次
コイル２２Ａ、２次コイル２２Ｂ、２次コイル２２Ｃ、
および１次コイル２２Ａと２次コイル２２Ｂ、２２Ｃの
間に配置され、被検出体９（図１に図示）の状態に対応
して変位（変位量Ｘ）する可動鉄芯（コア）２８から構
成し、正弦波駆動信号発生手段１３から供給される正弦
波駆動信号Ｖ_Iで１次コイル２２Ａを駆動する。

【００８２】２次コイル２２Ｂと２次コイル２２Ｃは、
それぞれ異なる巻数で形成し、正弦波駆動信号Ｖ_Iで駆
動される１次コイル２２Ａから誘起される誘起電圧
Ｖ_S1、Ｖ_{S 2}が異なる値で出力されるよう構成する。

【００８３】また、２次コイル２２Ｂの誘起電圧Ｖ_S1と
２次コイル２２Ｃの誘起電圧Ｖ_S2は互いに逆極性となる
ようコイルの巻方向を設定して差動変成器を形成し、変
成器２２のセンサ信号Ｖ_Oは誘起電圧Ｖ_S1と誘起電圧−
Ｖ_S2の偏差（Ｖ_S1＋Ｖ_S2）の有限値で検出するよう構成
する。

【００８４】被検出体が中立状態の時のセンサ２１の中
立点設定は、変成器２２の正弦波のセンサ信号Ｖ_OをＡ
／Ｄ変換器１５でセンサ信号Ｖ_Oの周波数に比例した数
のディジタル値Ｖ_ADに変換し、検出信号設定手段１６で
複数のディジタル値Ｖ_ADの所定時間Ｔ_Kでの平均値を演
算した後、この平均値信号を単一電源（例えば、５Ｖ）
駆動の差動増幅器に供給し、中点電位（２.５Ｖ）をセ
ンサ２１の中立点とした有限値の検出信号Ｖ_Dを出力
し、駆動信号制御手段１７で検出信号Ｖ_Dと、検出信号
Ｖ_Dが中点電位（２.５Ｖ）に等しくなる基準値Ｖ_Kとの
偏差電圧ΔＶに基づいて設定信号Ｄ_Sを出力し、正弦波
駆動信号発生手段１３の正弦波駆動信号Ｖ_Iの周波数を
調節して有限値の検出信号Ｖ_Dが基準値Ｖ_Kとなる（偏差
電圧ΔＶ＝０）よう制御する。

【００８５】このように、この発明に係るセンサは、２
つの２次コイルをそれぞれ異なる巻数で形成した差動変
成器を備えたので、差動出力の検出信号を有限値で検出
することができる。また、検出手段に、被検出体が中立
状態の時の検出信号に基づいて正弦波駆動信号発生手段
が発生する正弦波駆動信号の周波数を設定する駆動信号
制御手段を備えたので、正弦波駆動信号の周波数を調節
して有限値の検出信号をセンサ中立点の基準値に一致さ
せることができる。

【００８６】図７はセンサ素子をコイルと抵抗器からな
る積分要素で構成したセンサの要部ブロック構成図であ
る。なお、本実施の形態は、図１の駆動信号発生手段３
に矩形波駆動信号発生手段３３を用い、矩形波（パル
ス）駆動信号Ｖ_Iで積分要素３２を駆動するものであ
る。

【００８７】図７において、積分要素３２は、検出コイ
ル３２Ａと抵抗器３２Ｂの直列回路、および検出コイル
３２Ａの近傍に配置され、被検出体９（図１に図示）の
状態に対応して変位（変位量Ｘ）する可動鉄芯（コア）
３８から構成し、矩形波駆動信号発生手段３３から供給
される矩形波（パルス）駆動信号Ｖ_Iで検出コイル３２
Ａと抵抗器３２Ｂの直列回路を駆動し、抵抗器３２Ｂの
両端から出力される過渡応答電圧（例えば、矩形波の立
下り電圧のステップ応答）を検出してセンサ信号Ｖ_Oを
検出手段３４に供給する。

【００８８】図８に矩形波駆動信号（Ｖ_I）と積分要素
の過渡応答電圧の関係図を示す。図８において、矩形波
駆動信号Ｖ_IはＬレベル（０Ｖ）の時間がＴ_D、Ｈレベル
（Ｖ_I＝５Ｖ）の時間が（Ｔ−Ｔ_D）の周期Ｔの矩形波
（パルス）信号であり、被検出体が中立状態にある場合
に、矩形波駆動信号Ｖ_IのＬレベル（矩形波の立下りパ
ルス）に駆動された積分要素３２のセンサ信号（過渡応
答電圧）Ｖ_Oは、時間Ｔ_Dで基準値Ｖ_K（＝２.５Ｖ）より
も小さな値Ｖ_O1にある状態を示す。

【００８９】この状態で、積分要素３２は検出コイル３
２ＡのインダクタンスをＬ、抵抗器３２Ｂの抵抗値をＲ
とすると、時間Ｔ_Dにおけるセンサ信号Ｖ_Iの過渡応答電
圧Ｖ_O1は数１で表される。

【００９０】

【数１】Ｖ_O1＝Ｖ_I＊ｅ^-（Ｒ／Ｌ）Ｔ_D

【００９１】数１で表される過渡応答電圧Ｖ_O1をセンサ
３１の中立点に相当する基準値Ｖ_Kに設定するには、矩
形波駆動信号Ｖ_Iの周期Ｔを変えずにデューティサイク
ルを変化させてＬレベル（０Ｖ）の時間Ｔ_DをΔＴだけ
短くしてＴ_A（＝Ｔ_D−ΔＴ）とし、時間Ｔ_Aにおける過
渡応答電圧Ｖ_O2が基準値Ｖ_Kと等しく（Ｖ_O2＝Ｖ_K）なる
よう矩形波駆動信号Ｖ_Iのデューティサイクルを設定す
る。なお、時間Ｔ_Aは数２から算出する。

【００９２】

【数２】Ｖ_O2＝Ｖ_K＝Ｖ_I＊ｅ^-（Ｒ／Ｌ）Ｔ_A

【００９３】同様にして、被検出体が中立状態にあり、
矩形波駆動信号Ｖ_Iに駆動された積分要素３２のセンサ
信号（過渡応答電圧）Ｖ_Oが、時間Ｔ_Dで基準値Ｖ_K（＝
２.５Ｖ）よりも大きな値Ｖ_O1の場合には、矩形波駆動
信号Ｖ_Iの周期Ｔを変えずにデューティサイクルを変化
させてＬレベル（０Ｖ）の時間Ｔ_Dを長く設定すること
により、センサ３１の中立点を基準値Ｖ_Kに設定するこ
とができる。

【００９４】被検出体が中立状態から変化すると、被検
出体の変化量および変化の方向に対応して可動鉄芯３６
がＸ方向に変位するので、検出コイル３２Ａのインダク
タンスＬが変化して過渡応答特性も変化し、センサ信号
Ｖ_Oがセンサ中立点（Ｖ_Oが２.５Ｖ）を中心にして増減
するため、センサ信号Ｖ_Oの増加方向および減少方向で
被検出体の中立状態からの変化方向を検出し、センサ信
号Ｖ_Oの増加量および減少量で被検出体の中立状態から
の変化量を検出する。

【００９５】また、センサ３１の中立点を設定する別の
方法としては、デューティサイクルを変更せず、矩形波
駆動信号Ｖ_Iの周期を変更することもできる。例えば、
図８において、過渡応答電圧Ｖ_O1を基準値Ｖ_Kに設定す
る場合には、矩形波駆動信号Ｖ_Iの周期Ｔを短く設定
し、Ｌレベル（０Ｖ）の短くなった時間Ｔ_Dで過渡応答
電圧Ｖ_O2を基準値Ｖ_Kに一致させるよう構成する。

【００９６】なお、矩形波駆動信号Ｖ_Iのデューティサ
イクルまたは周期の設定は、図７に示す検出手段３４か
ら供給される設定信号Ｄ_Sに基づいて矩形波駆動信号発
生手段３３により行われる。

【００９７】図７において、検出手段３４は過渡電圧検
出手段３５、検出信号設定手段３６、駆動信号制御手段
３７を備える。なお、過渡電圧検出手段３５および検出
信号設定手段３６は、図１に示すセンサ信号検出手段６
を構成する。過渡電圧検出手段３５は、例えばボトムホ
ールド回路で構成し、積分要素３２から出力されるセン
サ信号Ｖ_Oの最小値（ボトム値）である過渡応答電圧Ｖ
_O1を保持し、ボトム信号Ｖ_O1を検出信号設定手段３６に
供給する。

【００９８】検出信号設定手段３６は中点電位（２.５
Ｖ）を仮想接地点とした単一電源（例えば、５Ｖ）駆動
の差動増幅器等を備え、過渡電圧検出手段３５から供給
されるボトム信号Ｖ_O1を、中点電位（２.５Ｖ）をセン
サ３１の中立点とし、可動鉄芯（コア）３８が中立点か
ら一方へ変化した場合には中点電位（２.５Ｖ）を超え
る検出信号Ｖ_D（Ｖ_D＞２.５Ｖ）で検出し、可動鉄芯
（コア）３８が中立点から反対方向の変化を検出した場
合には中点電位（２.５Ｖ）を下回る検出信号Ｖ_D（Ｖ_D
＜２.５Ｖ）で検出する。

【００９９】駆動信号制御手段３７は、図１に示す基準
値記憶手段７と設定手段８を備えた駆動信号制御手段５
と同様に構成し、被検出体が中立状態にある場合の検出
信号設定手段３６から供給される検出信号Ｖ_Dと基準値
Ｖ_Kの偏差ΔＶを演算し、偏差電圧ΔＶ（＝Ｖ_D−Ｖ_K）
に対応し、矩形波駆動信号Ｖ_Iのデューティサイクルま
たは周期を設定する設定信号Ｄ_S（例えば、２進化符
号）を矩形波駆動信号発生手段３３に提供する。

【０１００】矩形波駆動信号発生手段３３は、基準クロ
ックを分周して所定周波数のパルス信号（矩形波信号）
を発生する矩形波発生手段、パルス波形のデューティサ
イクルを選択するデューティサイクル選択手段を備え、
駆動信号制御手段３７から供給される設定信号Ｄ_Sに基
づいてデューティサイクル選択手段がデューティサイク
ルを設定し、矩形波発生手段から設定したデューティサ
イクルの矩形波駆動信号Ｖ_Iを積分要素３２に供給す
る。

【０１０１】または、デューティサイクル選択手段に代
えてパルス波形の周期を選択する周期選択手段を備え、
駆動信号制御手段３７から供給される設定信号Ｄ_Sに基
づいて周期選択手段が周期を設定し、矩形波発生手段か
ら設定した周期の矩形波駆動信号Ｖ_Iを積分要素３２に
供給する。

【０１０２】矩形波駆動信号発生手段３３から偏差電圧
ΔＶ（＝Ｖ_D−Ｖ_K）に対応して設定されたデューティサ
イクルまたは周期の矩形波駆動信号Ｖ_Iで積分要素３２
を駆動する過程を繰返し、偏差電圧ΔＶが０（Ｖ_D＝
Ｖ_K）となると、偏差電圧ΔＶが０に対応した設定信号
Ｄ_Sが書換え可能なＥＥＰＲＯＭ等のメモリに保持さ
れ、矩形波駆動信号発生手段３３は常に偏差電圧ΔＶが
０に対応した設定信号Ｄ_Sにより設定された固定値のデ
ューティサイクルまたは周期の矩形波駆動信号Ｖ_Iで積
分要素３２を駆動する。

【０１０３】なお、偏差電圧ΔＶが０になると、駆動信
号制御手段３７は検出信号Ｖ_Dの取込みを禁止し、検出
信号Ｖ_Dと基準値Ｖ_Kの偏差ΔＶの演算も停止してＥＥＰ
ＲＯＭ等のメモリに保持された偏差電圧ΔＶが０に対応
した設定信号Ｄ_Sを矩形波駆動信号発生手段３３に供給
し続ける。

【０１０４】このように、この発明に係るセンサの検出
手段は、被検出体が中立状態の時の検出信号に基づいて
矩形波駆動信号発生手段が発生するパルス駆動信号のデ
ューティサイクルまたは周期を設定する駆動信号制御手
段を備えたので、パルス（矩形波）駆動信号のデューテ
ィサイクルまたは周期を自動的に調整し、検出信号を基
準値に合せ込んで、積分要素１個のセンサの中立点を補
正することができる。

【０１０５】図９はセンサ素子をコイルと抵抗器で形成
した２組の積分要素からなるブリッジ回路構成したセン
サの要部ブロック構成図である。なお、本実施の形態
は、図１の駆動信号発生手段３に矩形波駆動信号発生手
段３３を用い、矩形波（パルス）駆動信号Ｖ_Iで２個の
積分要素で構成されたブリッジ回路４２を駆動するもの
である。

【０１０６】図９において、図１に示すセンサ素子を構
成するブリッジ回路４２は、検出コイル４２Ａと抵抗器
４２Ｃが直列接続された積分要素と、検出コイル４２Ｂ
と抵抗器４２Ｄが直列接続された積分要素とを並列接続
したブリッジ回路、および検出コイル４２Ａおよび検出
コイル４２Ｂの近傍に配置され、被検出体９（図１に図
示）の状態に対応して変位（変位量Ｘ）する可動鉄芯
（コア）４６から構成し、矩形波駆動信号発生手段３３
から供給される矩形波（パルス）駆動信号Ｖ_Iでブリッ
ジ回路４２を駆動し、それぞれ抵抗器４２Ｄおよび抵抗
器４２Ｃの両端から出力される過渡応答電圧Ｖ_X、Ｖ
_Y（例えば、矩形波の立下り電圧のステップ応答）の偏
差（Ｖ_X−Ｖ_Y）検出してセンサ信号Ｖ_O（＝Ｖ_X−Ｖ_Y）
を検出手段４４に供給する。

【０１０７】また、検出コイル４２Ａと検出コイル４２
Ｂの巻線数を異なるように形成し、被検出体が中立状態
にある場合のブリッジ回路４２で検出する過渡応答電圧
Ｖ_X、Ｖ_Yを異なる値となるよう設定し、センサ信号Ｖ_O
（＝Ｖ_X−Ｖ_Y）を０ではない有限値となるようにする。

【０１０８】本実施の形態では、検出コイル４２Ａより
も検出コイル４２Ｂの巻線数を大きく形成した例を示
し、検出コイル４２ＡのインダクタンスＬ１より検出コ
イル４２ＢのインダクタンスＬ２が大きい（Ｌ２＞Ｌ
１）ため、矩形波駆動信号Ｖ_Iの立下り電圧に対するス
テップ応答は、時定数（τ_X＝Ｌ２／Ｒ）の長い過渡応
答電圧Ｖ_Xが時定数（τ_Y＝Ｌ１／Ｒ）の短い過渡応答電
圧Ｖ_Yよりも大きな値（Ｖ_X＞Ｖ_Y）で検出できる。ま
た、被検出体が最大の変化をしても、常にセンサ信号Ｖ
_O（＝Ｖ_X−Ｖ_Y）が正の値になるよう検出コイル４２Ｂ
の巻線数を大きく形成する。

【０１０９】図１０に矩形波駆動信号（Ｖ_I）の矩形波
の立下り電圧に対するセンサ信号（Ｖ_O）のステップ応
答特性図を示す。図１０において、矩形波駆動信号Ｖ_I
はＬレベル（０Ｖ）の時間がＴ_D、Ｈレベル（Ｖ_I＝５
Ｖ）の時間が（Ｔ−Ｔ_D）の周期Ｔの矩形波（パルス）
信号であり、被検出体が中立状態にある場合に、矩形波
駆動信号Ｖ_Iに駆動されたブリッジ回路４２のセンサ信
号Ｖ_O（＝Ｖ_X−Ｖ_Y）は、時間Ｔ_DにおいてＶ_O1（＝Ｖ_X1
−Ｖ_Y1）で検出される。

【０１１０】時間Ｔ_Dのセンサ信号Ｖ_O1（＝Ｖ_X1−
Ｖ_Y1）がセンサ４１の中立点の基準値Ｖ_Kよりも大きく
（Ｖ_O1＞Ｖ_K）、センサ信号Ｖ_O1をセンサ４１の中立点
の基準値Ｖ_Kに設定するには、矩形波駆動信号Ｖ_Iの周期
Ｔを変えずにデューティサイクルを変化させてＬレベル
（０Ｖ）の時間Ｔ_DをΔＴだけ短くしてＴ_B（＝Ｔ_D−Δ
Ｔ）とし、時間Ｔ_Bにおけるセンサ信号Ｖ_O2（＝Ｖ_X2−
Ｖ_Y2）が基準値Ｖ_Kとなるよう矩形波駆動信号Ｖ_Iのデュ
ーティサイクルを設定する。

【０１１１】同様に、被検出体が中立状態にあり、矩形
波駆動信号Ｖ_Iに駆動されたブリッジ回路４２のセンサ
信号Ｖ_O1（＝Ｖ_X1−Ｖ_Y1）が基準値Ｖ_Kよりも小さい場
合には、矩形波駆動信号Ｖ_Iの周期Ｔを変えずにデュー
ティサイクルを変化させてＬレベル（０Ｖ）の時間Ｔ_D
を長く設定することにより、センサ４１の中立点を基準
値Ｖ_Kに設定することができる。

【０１１２】被検出体が中立状態から変化すると、被検
出体の変化量および変化の方向に対応して可動鉄芯４６
がＸ方向に変位するので、検出コイル４２Ａおよび検出
コイル４２ＢのそれぞれのインダクタンスＬ１、Ｌ２が
互いに反対方向に増減して過渡応答電圧Ｖ_X、Ｖ_Yの特性
も変化し、センサ信号Ｖ_Oがセンサの中立点（基準値
Ｖ_K）を中心にして増減するため、センサ信号Ｖ_Oの値か
ら被検出手段の変化方向および変化量を検出することが
できる。

【０１１３】また、センサ４１の中立点を設定する別の
方法としては、矩形波駆動信号Ｖ_Iのデューティサイク
ルを変更せず、矩形波駆動信号Ｖ_Iの周期Ｔを変更する
こともできる。例えば、図９において、矩形波駆動信号
Ｖ_Iの周期Ｔを短く設定し、Ｌレベル（０Ｖ）の短くな
った時間Ｔ_Dでセンサ信号Ｖ_O2（＝Ｖ_X2−Ｖ_Y2）が基準
値Ｖ_Kと一致するよう構成する。

【０１１４】なお、矩形波駆動信号Ｖ_Iのデューティサ
イクルまたは周期の設定は、図９に示す検出手段４４か
ら供給される設定信号Ｄ_Sに基づいて矩形波駆動信号発
生手段を制御することにより実行する。

【０１１５】図９において、検出手段４４は、過渡電圧
検出手段４５、検出信号設定手段３６、駆動信号制御手
段３７を備える。なお、検出手段４４は、過渡電圧検出
手段４５の一部を除き、図７に示す検出手段３４と同一
構成、同一作用を有するので詳細な説明は省略する。

【０１１６】過渡電圧検出手段４５は、過渡応答電圧Ｖ
_Xおよび過渡応答電圧Ｖ_Yのそれぞれの最小値（ボトム
値）を保持する２個のボトムホール回路、過渡応答電圧
Ｖ_XとＶ_Yの偏差を演算する偏差演算手段を備え、矩形波
立上り時点（時間Ｔ_D）の最小値（ボトム値）Ｖ_X1およ
びＶ_Y1を検出して保持し、ボトム値Ｖ_X1とＶ_Y1の偏差を
演算してセンサ信号Ｖ_O1（＝Ｖ_X1−Ｖ_Y1）を検出信号設
定手段３６に供給する。

【０１１７】センサ信号Ｖ_O1（＝Ｖ_X1−Ｖ_Y1）は、セン
サ中点の場合（Ｖ_O1＝Ｖ_K）に検出信号Ｖ_Dが検出信号設
定手段３６の中点電位（２.５Ｖ）になるようレベルシ
フトまたは増幅され、中点電位（２.５Ｖ）を仮想接地
点とした単一電源（例えば、５Ｖ）駆動の差動増幅器を
介し、中点電位（２.５Ｖ）を被検出体の中立状態、中
点電位（２.５Ｖ）を超える値を被検出体の一方への変
化、中点電位（２.５Ｖ）を下回る値を被検出体の他方
への変化として検出信号Ｖ_Dが出力される。

【０１１８】被検出体が中立状態にある場合、駆動信号
制御手段３７で検出信号Ｖ_Dと基準値Ｖ_Kの偏差が演算さ
れ、偏差電圧ΔＶ（＝Ｖ_D−Ｖ_K）に対応した設定信号Ｄ
_S（例えば、２進化符号）が矩形波駆動信号発生手段３
３に供給され、偏差電圧ΔＶが０となるようにデューテ
ィサイクルまたは周期が調整された矩形波駆動信号Ｖ_I
が出力される。なお、偏差電圧ΔＶが０となって被検出
体の中立状態にセンサ４１の中点が設定されると、デュ
ーティサイクルまたは周期の調整は禁止され、これ以降
は常に一定のデューティサイクルまたは周期の矩形波駆
動信号Ｖ_Iでセンサ４１が駆動される。

【０１１９】このように、この発明に係るセンサは、２
つの検出コイルをそれぞれ異なる巻数で形成するブリッ
ジ回路を備えたので、ブリッジ回路からの差動出力の検
出信号を有限値で検出することができる。また、検出手
段に、被検出体が中立状態の時の検出信号に基づいて矩
形波駆動信号発生手段が発生するパルス（矩形波）駆動
信号のデューティサイクルまたは周期を設定する駆動信
号制御手段を備えたので、パルス駆動信号のデューティ
サイクルまたは周期を調節して有限値の検出信号をセン
サ中立点の基準値に一致させることができる。

【０１２０】次に、図６に示す差動変成器を正弦波駆動
信号で駆動したセンサを用いたトルクセンサ、および図
９に示すブリッジを矩形波駆動信号で駆動したセンサを
用いたトルクセンサについて説明する。

【０１２１】図１１は差動変成器を正弦波駆動信号で駆
動したセンサを用いたトルクセンサの要部ブロック構成
図である。なお、本実施の形態は差動変成器からのセン
サ信号をＡＣ／ＤＣ変換手段で直流に変換するものであ
る。図１１において、トルクセンサ５１は、センサ手段
５２、正弦波駆動信号発生手段５３、検出手段５４から
構成する。

【０１２２】センサ手段５２は、入力軸５７、出力軸５
８、入力軸５７および出力軸５８を連結する図示しない
弾性体からなるトーションバー、および変位センサを形
成し、１次コイル（図示せず）、２次コイル５２Ｂ、５
２Ｃ、コア５６からなる差動変成器を備える。なお、差
動変成器の２次コイル５２Ｂと２次コイル５２Ｃは、そ
れぞれ異なる巻数で形成し、入力軸５７と出力軸５８間
にトルク（Ｔ）が作用しない中立状態（コア５６の中立
位置）でコイル５２Ｂと２次コイル５２Ｃに誘起する誘
起電圧（センサ信号）Ｖ_S1、Ｖ_S2が異なるよう設定す
る。

【０１２３】入力軸５７と出力軸５８間にトルク（Ｔ）
が作用すると、トーションバーにトルク（Ｔ）に比例し
た捩れ角（θ_T）が生じる。この捩れ角（θ_T）は、両シ
ャフトに結合されたピンとコア４４に設けられたスパイ
ラル溝および縦溝（いずれも図示せず）の作用により、
入出力軸方向のコア５６の変位（ｘ_T）に変換される。

【０１２４】コア５６の変位（ｘ_T）は、既に説明した
差動変成器の２次コイル５２Ｂ、５２Ｃのインダクタン
ス変化（ΔＬ_T）として検出され、１次コイルを駆動す
る正弦波駆動信号Ｖ_Iが２次コイル５２Ｂ、５２Ｃに誘
起されてそれぞれ正弦波のセンサ信号Ｖ_S1、Ｖ_S2を出力
する。

【０１２５】正弦波駆動信号発生手段５３は図６に示す
正弦波駆動信号発生手段１３と同様に構成し、所定周波
数の正弦波駆動信号Ｖ_Iでセンサ手段５２の１次コイル
を駆動する。また、正弦波駆動信号発生手段５３は検出
手段５４から供給される設定信号Ｄ_Sに基づいて正弦波
駆動信号Ｖ_Iの周波数を変更する。

【０１２６】検出手段５４は、アナログの整流および平
滑回路からなるＡＣ／ＤＣ変換手段５５Ａ、５５Ｂを備
え、正弦波電圧のセンサ信号Ｖ_S1、Ｖ_S2をそれぞれ直流
電圧に変換し、変換した直流電圧の偏差電圧Ｖ_DCを検出
信号設定手段１６に供給する点のみが図６の検出手段１
４と異なる。

【０１２７】図１２にトルクセンサの差動変成器とＡＣ
／ＤＣ変換器の基本構成図を示す。図１２において、ト
ルク（Ｔ）が作用してない状態では、一次コイル５２Ａ
とそれぞれ２次コイル５２Ｂ、５２Ｃの巻線数に対応し
た誘起電圧（正弦波センサ信号）Ｖ_S1、Ｖ_S2が２次コイ
ル５２Ｂ、５２Ｃに発生する。

【０１２８】ＡＣ／ＤＣ変換手段５５Ａは半波整流器を
形成するダイオードと、平滑回路を形成するコンデンサ
とで構成し、２次コイル５２Ｂに誘起された正弦波のセ
ンサ信号Ｖ_S1を直流電圧に変換し、同様に、ＡＣ／ＤＣ
変換手段５５Ｂは２次コイル５２Ｃに誘起された正弦波
のセンサ信号Ｖ_S2を直流電圧に変換してＡＣ／ＤＣ変換
手段５５Ａの直流出力とＡＣ／ＤＣ変換手段５５Ｂの直
流出力との有限値の直流電圧の偏差電圧Ｖ_DCを出力す
る。

【０１２９】有限値の偏差電圧Ｖ_DCは、単一電源（例え
ば、５Ｖ）駆動の差動増幅器に供給され、中点電位
（２.５Ｖ）をトルクセンサ５１の中立点とした有限値
の検出信号Ｖ_Dとして出力され、駆動信号制御手段１７
で検出信号Ｖ_Dと、検出信号Ｖ_Dが中点電位（２.５Ｖ）
に等しくなる基準値Ｖ_Kとの偏差電圧ΔＶに基づいて設
定信号Ｄ_Sを出力し、正弦波駆動信号発生手段５３の正
弦波駆動信号Ｖ_Iの周波数を調節して有限値の検出信号
Ｖ_Dが基準値Ｖ_Kとなる（偏差電圧ΔＶ＝０）よう制御す
る。

【０１３０】このように、この発明に係るセンサを用い
たトルクセンサは、入出力軸間を弾性体で連結し、入出
力軸間の相対回転により変位するコアと、１次コイルお
よび２つの２次コイルからなる差動変成器と、１次コイ
ルを正弦波駆動信号で駆動する正弦波駆動信号発生手段
と、コアの変位に対応し、それぞれ巻数の異なる２つの
２次コイルに誘起するセンサ信号の偏差に基づいてコア
の変位を検出して検出信号を出力するトルク検出手段と
からなり、このトルク検出手段に、コアが中立状態の時
の検出信号に基づいて正弦波駆動信号発生手段が発生す
る正弦波駆動信号を設定する駆動信号制御手段を備えた
ので、正弦波駆動信号の周波数を調節して検出信号をセ
ンサ中立点の基準値に一致させることができる。

【０１３１】図１３は積分要素のブリッジ回路を矩形波
駆動信号で駆動したセンサを用いたトルクセンサの要部
ブロック構成図である。なお、本実施の形態はブリッジ
回路からのセンサ信号（過渡応答電圧）をボトムホール
ド回路で検出するものである。

【０１３２】図１３において、トルクセンサ６１は、セ
ンサ手段６２と、トルク検出手段６７とから構成する。
なお、トルク検出手段６７には、矩形波駆動信号発生手
段７３を含む構成とする。

【０１３３】トルクセンサ６１は、入力軸６３、出力軸
６４、入力軸６３および出力軸６４を連結する図示しな
い弾性体で形成したトーションバー、変位センサを形成
する検出コイル６６Ａ、検出コイル６６Ｂ、コア６５、
および検出コイル６６Ａ、６６Ｂのそれぞれと積分要素
を形成する図示しない基準抵抗器を備える。なお、検出
コイル６６Ａと検出コイル６６Ｂは、それぞれ異なる巻
数で形成し、入力軸６３と出力軸６４間にトルク（Ｔ）
が作用しない中立状態（コア６５の中立位置）でセンサ
手段６２から出力される過渡応答電圧のセンサ信号
Ｖ_X、Ｖ_Yが異なる値になるよう設定する。

【０１３４】入力軸６３と出力軸６４にトルク（Ｔ）が
作用すると、トーションバーにトルク（Ｔ）に比例した
捩れ角（θ_T）が生じる。この捩れ角（θ_T）は、入出力
軸に結合されたピンとコア４４に設けられたスパイラル
溝および縦溝（いずれも図示せず）の作用により、入出
力軸方向のコア６５の変位（ｘ_T）に変換される。

【０１３５】コア６５の変位（ｘ_T）は、既に説明した
検出コイル６６Ａ、検出コイル６６Ｂのインダクタンス
変化（ΔＬ_T）として検出され、インダクタンス変化
（ΔＬ_T）は検出コイル６６Ａ、検出コイル６６Ｂおよ
び２個の基準抵抗で構成されるブリッジ回路に印加され
る矩形波駆動信号Ｖ_Iの過渡応答電圧（センサ信号）
Ｖ_X、Ｖ_Yとして検出する。

【０１３６】トルク検出手段６７は、センサ手段６２に
矩形波駆動信号Ｖ_Iを供給する矩形波駆動信号発生手段
７３、センサ手段６２で検出した過渡応答電圧としての
センサ信号Ｖ_X、Ｖ_Yに含まれるスイッチングノイズ（Ｎ
_S）を除去する１次のＣＲローパスフィルタ（ＬＰＦ）
６８Ａおよび６８Ｂ、過渡応答電圧Ｖ_X、Ｖ_Yのボトム電
圧Ｖ_T2、Ｖ_T1を保持して出力するボトムホールド回路６
９Ａおよび６９Ｂ、ボトム電圧Ｖ_T2とボトム電圧Ｖ_T1と
の偏差（Ｖ_T2−Ｖ_T1）を演算してゲインＧ１だけ増幅
し、偏差電圧Ｖｂを出力する差動増幅器７０、偏差電圧
Ｖｂを反転させ、基準電圧（例えば、２.５Ｖ）だけシ
フトさせたトルク検出電圧Ｖ_Tを検出する反転増幅器７
１、トルク検出電圧Ｖ_Tと基準値Ｖ_Kの偏差に基づいてデ
ューティサイクルまたは周期を設定する設定信号Ｄ_Sを
矩形波駆動信号発生手段７３に供給する駆動信号制御手
段７２を備える。

【０１３７】矩形波駆動信号発生手段７３は、クロック
発生器７３Ａおよび出力回路７３Ｂを備え、駆動信号制
御手段７２から供給される設定信号Ｄ_Sに基づいてデュ
ーティサイクルまたは周期を変更した矩形波駆動信号Ｖ
_Iでセンサ手段６２を駆動する。

【０１３８】駆動信号制御手段７２は、図９に示す駆動
信号制御手段３７と同様にセンサ手段６２のコア６５が
中立状態にある場合、トルク検出電圧Ｖ_Tと基準値Ｖ_Kの
偏差を演算し、偏差電圧ΔＶ（＝Ｖ_D−Ｖ_K）に対応した
設定信号Ｄ_S（例えば、２進化符号）を矩形波駆動信号
発生手段７３に供給し、偏差電圧ΔＶが０となるように
デューティサイクルまたは周期が調整された矩形波駆動
信号Ｖ_Iが出力されるよう制御する。

【０１３９】なお、偏差電圧ΔＶが０となってコア６５
の中立状態にトルクセンサ６１の中点が設定されると、
デューティサイクルまたは周期の調整は禁止され、これ
以降は常に一定のデューティサイクルまたは周期の矩形
波駆動信号Ｖ_Iでトルクセンサ６１が駆動される。

【０１４０】このように、この発明に係るセンサを用い
たトルクセンサは、入出力軸間を弾性体で連結し、入出
力軸間の相対回転により変位するコアと、２組のコイル
および抵抗器の積分要素を備えたブリッジ回路と、この
ブリッジ回路をパルス駆動信号で駆動する矩形波駆動信
号発生手段と、コアの変位に対応し、それぞれの積分要
素から出力されるセンサ信号の偏差に基づいてコアの変
位を検出して検出信号を出力するトルク検出手段とから
なり、トルク検出手段に、コアが中立状態の時の検出信
号に基づいて矩形波駆動信号発生手段が発生するパルス
（矩形波）駆動信号のデューティサイクルまたは周期を
設定する駆動信号制御手段を備えたので、パルス駆動信
号のデューティサイクルまたは周期を調節して検出信号
をセンサ中立点の基準値に一致させることができる。

【０１４１】図１４にトルク検出手段の機能ブロックの
波形を示す。（ａ）図は矩形波駆動信号発生手段７３の
矩形波駆動信号Ｖ_I波形、（ｂ）図はセンサ手段６２の
ブリッジ回路で検出した過渡応答電圧（センサ信号）Ｖ
_X、Ｖ_Y波形であり、矩形波駆動信号Ｖ_Iの立下りおよび
立上りに矩形波駆動信号発生手段７３の出力回路７３Ｂ
（例えば、スイッチング・トランジスタ）のスイッチン
グノイズＮ_Sが含まれる。

【０１４２】（ｃ）図はローパスフィルタ（ＬＰＦ）６
８Ａ、６８Ｂを通過したセンサ信号Ｖａ（Ｖ_X、Ｖ_Y）波
形であり、スイッチングノイズＮ_Sが除去される。
（ｄ）図にボトム電圧Ｖ_T1およびボトム電圧Ｖ_T2波形を
示し、（ｅ）図はボトム電圧Ｖ_T2とボトム電圧Ｖ_T1の偏
差（Ｖ_T2−Ｖ_T1）をゲインＧ１だけ増幅した偏差電圧Ｖ
ｂ波形を示す。

【０１４３】（ｆ）図は偏差電圧Ｖｂを反転させ基準電
圧（例えば、２.５Ｖ）だけシフトさせたトルク検出電
圧Ｖ_T波形であり、トルク（Ｔ）が０の場合にはトルク
検出電圧Ｖ_Tが基準電圧（２.５Ｖ）で、トルク（Ｔ）の
方向と大きさに対応してリニアに変化する。

【０１４４】なお、実施例ではトルク検出手段６７をア
ナログ回路で構成したが、ディジタル回路で構成するこ
ともできる。また、マイクロプロセッサを用いて演算、
判定等の処理をソフト対応で構成することもできる。

【０１４５】

【発明の効果】このように、この発明に係るセンサは、
被検出体が中立状態の時の検出信号に基づいて駆動信号
発生手段が発生する駆動信号を設定する駆動信号制御手
段を備え、駆動信号を調節して検出信号をセンサの中立
状態に自動設定することができるので、制御系の調整の
みの単純な構成で、被検出体が中立状態におけるセンサ
の中立点の自動調整を装置に搭載した状態で実行するこ
とができる。

【０１４６】また、この発明に係るセンサの駆動信号制
御手段は、中立状態の時の検出信号の基準値を記憶する
基準値記憶手段と、被検出体が中立状態にある時の検出
信号と基準値との偏差に基づいて駆動信号発生手段に設
定信号を供給するとともに、偏差が０の場合の設定信号
を保存する設定手段とを備え、設定信号を常に保持して
センサの中立点を自動的に補正することができるので、
中立点が補正された検出精度の高いセンサを実現するこ
とができる。

【０１４７】さらに、この発明に係るセンサは、１次コ
イルと２次コイルとからなる変成器と、１次コイルを正
弦波駆動信号で駆動する正弦波駆動信号発生手段と、２
次コイルに誘起するセンサ信号に基づいて被検出体の状
態を検出して検出信号を出力する検出手段と、からなる
センサにおいて、検出手段は、被検出体が中立状態の時
の検出信号に基づいて正弦波駆動信号発生手段が発生す
る正弦波駆動信号の周波数を設定する駆動信号制御手段
を備え、正弦波駆動信号の周波数を自動的に調整し、検
出信号を基準値に合せ込んで、検出コイル１個のセンサ
の中立点を補正することができるので、被検出体の状態
を正確に検出することができる。

【０１４８】また、この発明に係るセンサの差動変成器
は、２つの２次コイルをそれぞれ異なる巻数で形成する
とともに、検出手段は、被検出体が中立状態の時の検出
信号に基づいて正弦波駆動信号発生手段が発生する正弦
波駆動信号の周波数を設定する駆動信号制御手段を備
え、差動出力の検出信号を有限値で検出することができ
るので、被検出体の状態を高感度に検出することができ
る。なお、正弦波駆動信号の周波数を調節して有限値の
検出信号をセンサ中立点の基準値に一致させることがで
きるので、被検出体の状態を高精度に検出することがで
きる。

【０１４９】さらに、この発明に係るセンサを用いたト
ルクセンサは、入出力軸間を弾性体で連結し、入出力軸
間の相対回転により変位するコアと、１次コイルおよび
２つの２次コイルからなる差動変成器と、１次コイルを
正弦波駆動信号で駆動する正弦波駆動信号発生手段と、
コアの変位に対応し、それぞれ巻数の異なる２つの２次
コイルに誘起するセンサ信号の偏差に基づいてコアの変
位を検出して検出信号を出力するトルク検出手段とから
なり、このトルク検出手段に、コアが中立状態の時の検
出信号に基づいて正弦波駆動信号発生手段が発生する正
弦波駆動信号を設定する駆動信号制御手段を備え、正弦
波駆動信号の周波数を調節して検出信号をセンサ中立点
の基準値に一致させることができ、トルクセンサが搭載
される装置（例えば、電動パワーステアリング装置）の
中立状態におけるトルクセンサの中立点を自動で調整す
ることができるとともに、装置に発生するトルクを高感
度および高精度に検出することができる。

【０１５０】また、この発明に係るセンサは、コイルお
よび抵抗器からなる積分要素と、この積分要素をパルス
駆動信号で駆動する矩形波駆動信号発生手段と、積分要
素のステップ応答のセンサ信号に基づいて被検出体の状
態を検出して検出信号を出力する検出手段と、からなる
センサにおいて、検出手段は、被検出体が中立状態の時
の検出信号に基づいて矩形波駆動信号発生手段が発生す
るパルス駆動信号のデューティサイクルまたは周期を設
定する駆動信号制御手段を備え、パルス駆動信号のデュ
ーティサイクルまたは周期を自動的に調整し、検出信号
を基準値に合せ込んで、積分要素１個のセンサの中立点
を補正することができ、単純な構成で被検出体の状態を
正確に検出することができる。

【０１５１】さらに、この発明に係るセンサのブリッジ
回路は、２つのコイルをそれぞれ異なる巻数で形成する
とともに、検出手段は、被検出体が中立状態の時の検出
信号に基づいて矩形波駆動信号発生手段が発生するパル
ス駆動信号のデューティサイクルまたは周期を設定する
駆動信号制御手段を備え、パルス駆動信号のデューティ
サイクルまたは周期を調節して有限値の検出信号をセン
サ中立点の基準値に一致させることができ、被検出体の
状態を高精度に検出することができる。

【０１５２】また、この発明に係るセンサを用いたトル
クセンサは、入出力軸間を弾性体で連結し、入出力軸間
の相対回転により変位するコアと、２組のコイルおよび
抵抗器の積分要素を備えたブリッジ回路と、このブリッ
ジ回路をパルス駆動信号で駆動する矩形波駆動信号発生
手段と、コアの変位に対応し、それぞれの積分要素から
出力されるセンサ信号の偏差に基づいてコアの変位を検
出して検出信号を出力するトルク検出手段とからなり、
トルク検出手段に、コアが中立状態の時の検出信号に基
づいて矩形波駆動信号発生手段が発生するパルス駆動信
号のデューティサイクルまたは周期を設定する駆動信号
制御手段を備え、パルス駆動信号のデューティサイクル
または周期を調節して検出信号をセンサ中立点の基準値
に一致させることができ、トルクセンサが搭載される装
置（例えば、電動パワーステアリング装置）の中立状態
におけるトルクセンサの中立点を自動で調整することが
できるとともに、装置に発生するトルクを高感度および
高精度に検出することができる。

【０１５３】よって、単純な構成で中立点の自動補正が
できるとともに、被検出体の状態を高感度、高精度に検
出することができるセンサを提供する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るセンサの基本機能ブロック構成
図

【図２】この発明に係る設定手段の実施の形態要部ブロ
ック構成図

【図３】センサ素子を１次コイルと１個の２次コイルを
有する変成器で構成したセンサの要部ブロック構成図

【図４】この発明に係る偏差電圧ΔＶと駆動信号Ｖ_Iの
周波数の特性図

【図５】中点補正の過程を示す正弦波駆動信号（Ｖ_I）
と検出電圧（Ｖ_D）の説明図

【図６】センサ素子を１次コイルと２個の２次コイルを
有する変成器で構成したセンサの要部ブロック構成図

【図７】センサ素子をコイルと抵抗器からなる積分要素
で構成したセンサの要部ブロック構成図

【図８】矩形波駆動信号（Ｖ_I）と積分要素の過渡応答
電圧の関係図

【図９】センサ素子をコイルと抵抗器で形成した２組の
積分要素からなるブリッジ回路構成したセンサの要部ブ
ロック構成図

【図１０】矩形波駆動信号（Ｖ_I）の矩形波の立下り電
圧に対するセンサ信号（Ｖ_O）のステップ応答特性図

【図１１】差動変成器を正弦波駆動信号で駆動したセン
サを用いたトルクセンサの要部ブロック構成図

【図１２】トルクセンサの差動変成器とＡＣ／ＤＣ変換
器の基本構成図

【図１３】積分要素のブリッジ回路を矩形波駆動信号で
駆動したセンサを用いたトルクセンサの要部ブロック構
成図

【図１４】トルク検出手段の機能ブロックの波形

【図１５】操舵トルクセンサの操舵トルク−センサ検出
値の特性図

【符号の説明】

１，１１，２１，３１，４１…センサ、２…センサ素
子、３…駆動信号発生手段、４，１４，３４，４４…検
出手段、５，１７，３７，７２…駆動信号制御手段、６
…センサ信号検出手段、７…基準値記憶手段、８…設定
手段、８Ａ…偏差演算機能、８Ｂ…アクセス手段、８Ｃ
…設定値記憶手段、１２，２２…変成器、１３，５３…
正弦波駆動信号発生手段、１５…Ａ／Ｄ変換器、１６，
３６…検出信号設定手段、１８，２８，３８，４６，５
６、６５…可動鉄芯（コア）、３２…積分要素、３３，
７３…矩形波駆動信号発生手段、３５，４５…過渡電圧
検出手段、５１，６７…トルクセンサ、５２，６２…セ
ンサ手段、５５Ａ，５５Ｂ…ＡＣ／ＤＣ変換手段、５
７，６３…入力軸、５８，６４…出力軸、５４，６７…
トルク検出手段、６８Ａ，６８Ｂ…ローパスフィルタ
（ＬＰＦ）、６９Ａ，６９Ｂ…ボトムホールド回路、７
０…差動増幅器、７１…反転増幅器、７３Ａ…クロック
発生器、７３Ｂ…出力回路、Ｄ_S…設定信号、Ｔ…周
期、Ｖ_AD…ディジタル信号、Ｖ_D…検出信号、Ｖ_I…駆動
信号（正弦波駆動信号、矩形波駆動信号）、Ｖ_K…基準
値、Ｖ_O，Ｖ_O1，Ｖ_O2…センサ信号（過渡応答電圧）、
Ｖ_S1，Ｖ_S2…誘起電圧、ΔＶ（＝Ｖ_D−Ｖ_K）…偏差電
圧、Ｖ_X，Ｖ_Y…過渡応答電圧。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 インダクタンスの変化に基づいて被検出
   体の状態に対応したセンサ信号を出力するコイルと、こ
   のコイルを駆動する駆動信号を発生する駆動信号発生手
   段と、センサ信号に基づいて前記被検出体の状態を検出
   して検出信号を出力する検出手段と、からなるセンサに
   おいて、 前記検出手段は、前記被検出体が中立状態の時の検出信
   号に基づいて前記駆動信号発生手段が発生する駆動信号
   を設定する駆動信号制御手段を備えたことを特徴とする
   センサ。
2. 【請求項２】 前記駆動信号制御手段は、前記被検出体
   が中立状態にある時の検出信号の基準値を記憶する基準
   値記憶手段と、前記被検出体が中立状態にある時の検出
   信号と基準値との偏差に基づいて前記駆動信号発生手段
   に設定信号を供給するとともに、偏差が０の場合の設定
   信号を保存する設定手段と、を備えたことを特徴とする
   請求項１記載のセンサ。
3. 【請求項３】 １次コイルと２次コイルとからなる変成
   器と、前記１次コイルを正弦波駆動信号で駆動する正弦
   波駆動信号発生手段と、前記２次コイルに誘起するセン
   サ信号に基づいて被検出体の状態を検出して検出信号を
   出力する検出手段と、からなるセンサにおいて、 前記検出手段は、前記被検出体が中立状態の時の検出信
   号に基づいて前記正弦波駆動信号発生手段が発生する正
   弦波駆動信号の周波数を設定する駆動信号制御手段を備
   えたことを特徴とするセンサ。
4. 【請求項４】 １次コイルおよび２つの２次コイルから
   なる差動変成器と、前記１次コイルを正弦波駆動信号で
   駆動する正弦波駆動信号発生手段と、前記２つの２次コ
   イルのそれぞれに誘起するセンサ信号の偏差に基づいて
   被検出体の状態を検出して検出信号を出力する検出手段
   と、からなるセンサにおいて、 前記差動変成器は、２つの２次コイルをそれぞれ異なる
   巻数で形成するとともに、前記検出手段は、前記被検出
   体が中立状態の時の検出信号に基づいて前記正弦波駆動
   信号発生手段が発生する正弦波駆動信号の周波数を設定
   する駆動信号制御手段を備えたことを特徴とするセン
   サ。
5. 【請求項５】 入出力軸間を弾性体で連結し、前記入出
   力軸間の相対回転により変位するコアと、１次コイルお
   よび２つの２次コイルからなる差動変成器と、前記１次
   コイルを正弦波駆動信号で駆動する正弦波駆動信号発生
   手段と、前記コアの変位に対応し、それぞれ巻数の異な
   る前記２つの２次コイルに誘起するセンサ信号の偏差に
   基づいて前記コアの変位を検出して検出信号を出力する
   トルク検出手段と、を備えたトルクセンサを形成するセ
   ンサにおいて、 前記トルク検出手段は、前記コアが中立状態の時の検出
   信号に基づいて前記正弦波駆動信号発生手段が発生する
   正弦波駆動信号を設定する駆動信号制御手段を備え、前
   記トルクセンサの中立状態を設定することを特徴とする
   センサ。
6. 【請求項６】 コイルおよび抵抗器からなる積分要素
   と、この積分要素をパルス駆動信号で駆動する矩形波駆
   動信号発生手段と、前記積分要素のステップ応答のセン
   サ信号に基づいて被検出体の状態を検出して検出信号を
   出力する検出手段と、からなるセンサにおいて、 前記検出手段は、前記被検出体が中立状態の時の検出信
   号に基づいて前記矩形波駆動信号発生手段が発生するパ
   ルス駆動信号のデューティサイクルまたは周期を設定す
   る駆動信号制御手段を備えたことを特徴とするセンサ。
7. 【請求項７】 ２組のコイルおよび抵抗器の積分要素を
   備えたブリッジ回路と、このブリッジ回路をパルス駆動
   信号で駆動する矩形波駆動信号発生手段と、前記２組の
   積分要素のそれぞれが出力するセンサ信号の偏差に基づ
   いて被検出体の状態を検出して検出信号を出力する検出
   手段と、からなるセンサにおいて、 前記ブリッジ回路は、２つのコイルをそれぞれ異なる巻
   数で形成するとともに、前記検出手段は、前記被検出体
   が中立状態の時の検出信号に基づいて前記矩形波駆動信
   号発生手段が発生するパルス駆動信号のデューティサイ
   クルまたは周期を設定する駆動信号制御手段を備えたこ
   とを特徴とするセンサ。
8. 【請求項８】 入出力軸間を弾性体で連結し、前記入出
   力軸間の相対回転により変位するコアと、２組のコイル
   および抵抗器の積分要素を備えたブリッジ回路と、この
   ブリッジ回路をパルス駆動信号で駆動する矩形波駆動信
   号発生手段と、前記コアの変位に対応し、それぞれの積
   分要素から出力されるセンサ信号の偏差に基づいて前記
   コアの変位を検出して検出信号を出力するトルク検出手
   段と、を備えたトルクセンサを形成するセンサにおい
   て、 前記トルク検出手段は、前記コアが中立状態の時の検出
   信号に基づいて前記矩形波駆動信号発生手段が発生する
   パルス駆動信号のデューティサイクルまたは周期を設定
   する駆動信号制御手段を備え、前記トルクセンサの中立
   状態を設定することを特徴とするセンサ。