JPH095188A - 変位検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 変位体の変位量が少ない場合でも、分解能を
低下させることなく変位量を検出できる変位検出装置を
提供する。 【解決手段】 可変コイル６８は、磁気コイル５８と、
外力によって変位する変位体により変位されて磁気コイ
ル５８に対して接離動する磁性コア６０とから構成され
る。ＬＣ共振回路１０は、可変コイル６８を具備する。
発振器１４はＬＣ共振回路１０に所定の周波数の連続波
を供給する。検出回路２２はＬＣ共振回路１０を介して
出力される連続波の振幅に基づいて変位体の変位量を検
出する。この構成によれば、磁性コア６０の変位量が少
なく、可変コイル６８のインダクタンスの変化量も少な
い場合でも、インダクタンスの変化量に対する連続波の
振幅の変化量の割合を大きくすることができ、分解能を
低下させることなく変位量を検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は変位検出装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の変位検出装置について図８と図９
を用いて説明する。なお、一例として変位体の変位量に
基づいて圧力を検出する圧力検出装置５０について説明
する。この圧力検出装置５０は、例えば洗濯機や食器洗
い器等の給水時の水位検出に利用されるものである。こ
の圧力検出装置５０は図８に示すように、基台５２と蓋
体５４との間で周縁部分が挟持された変位体としてのダ
イヤフラム５６と、基台５２に設けられた磁気コイル５
８と、フェライト等の磁性体で形成されたコア６０と、
ダイヤフラム５６を元の位置に戻すように常時付勢する
復旧バネ６１と、ＬＣ発振回路６２と、蓋体５４に設け
られた受圧口６４を有している。そして受圧口６４は被
圧力測定部分（不図示）と管体（不図示）により連通さ
れている。なお、コア６０はダイヤフラム５６の非受圧
側に設けられた受圧台６６に固定され、ダイヤフラム５
６の変位に応じて磁気コイル５８に近づいたり遠ざかっ
たり接離動する。また、コア６０と磁気コイル５８とは
ＬＣ発振回路６２の可変コイル６８を形成する。なお、
７０はＬＣ発振回路６２を構成するコンデンサ７０であ
り、そのキャパシタンスは一定である。

【０００３】この構成により、被圧力測定部分の圧力が
変化すると、その圧力を受けてダイヤフラム５６も変位
し、コア６０が磁気コイル５８に対して接離動するの
で、ダイヤフラム５６の変位量に応じて可変コイル６８
のインダクタンスも変化する。従って、下記式(1) で表
されるＬＣ発振回路６２の出力信号（検出信号に相当す
る）の発振周波数Ｆも変化するので、この出力信号の発
振周波数Ｆを不図示の検出回路で測定し、演算処理する
ことでダイヤフラム５６の変位量、さらには被圧力測定
部分の圧力を検出することが可能となる。 Ｆ＝１／（２π√（ＬＣ））---- (1) Ｌ：可変コイルのインダクタンス Ｃ：コンデンサのキャパシタンス

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の変位検出装置には次の様な課題が有る。この変位検
出装置は、気体圧の変化をダイヤフラムを介してコアの
変位に変換し、このコアの変位量に応じてインダクタン
スが変化する磁気コイルを構成要素とするＬＣ発振器の
発振周波数（検出信号）の変化に基づき、コアの変位
量、さらには気体圧の変化を測定するものである。しか
し、上記式(1) に示されるようにＬＣ発振器の検出信号
としての発振周波数はインダクタンスのルートに反比例
する。このため、コアの変位量に対して発振周波数の変
化量が少なくなり、分解能が低下する。また特に、気体
圧が上がりダイヤフラムの変位量が大きい領域において
は、ダイヤフラムが復旧バネから受ける力も大きくなる
ことから気体圧の変化に対するダイヤフラムの変位量の
変化率が抑制される。よって、インダクタンスの変化率
も減少して周波数の変化率が一層低下することにより、
さらに分解能が低下するという課題がある。従って、本
発明は上記課題を解決すべくなされ、その目的とすると
ころは、コアの変位量が少なく、インダクタンスの変化
量も少ない場合でも、インダクタンスの変化量に対する
検出信号の変化量を大きくでき、分解能を低下させるこ
となく変位量を検出できる変位検出装置を提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため次の構成を備える。すなわち、外力の変化に応
じて変位する変位体と、磁気コイルと、前記変位体の変
位に応じて前記磁気コイルに対して接離動する磁性コア
と、前記磁気コイルおよび前記磁性コアを用いて構成さ
れるＬＣ共振回路と、該ＬＣ共振回路に所定の周波数の
連続波を供給する発振器と、前記ＬＣ共振回路を介して
出力される連続波の振幅に基づいて前記変位体の変位量
を検出する検出回路とを具備することを特徴とする。こ
の構成によれば、磁性コアの変位量が少なく、インダク
タンスの変化量も少ない場合でも、インダクタンスの変
化量に対する連続波の振幅の変化量の割合を大きくする
ことができ、分解能を低下させることなく変位量を検出
できる。また変位そのものの検出も確実に行える。

【０００６】また、前記ＬＣ共振回路を介して出力され
る連続波を整流し、平滑する整流回路を設け、前記検出
回路は前記整流回路から出力される直流電圧に基づいて
前記変位量を検出する構成とすれば、検出回路を簡単な
回路構成で実現することができる。

【０００７】具体的には、前記ＬＣ共振回路の共振周波
数は、前記磁性コアの接離動に伴って前記所定の周波数
以上の周波数範囲内で変化するよう設定する。一例とし
てＬＣ共振回路を直列共振回路とすると、変位体の変位
量が大きくなるに従って共振回路からの出力電圧レベル
の増加の度合いが大きくなる。よって、分解能を低下さ
せることなく変位量を検出できる。また、前記外力を流
体圧とし、前記検出回路は、検出した前記変位量から前
記流体圧を検出するようにすれば、流体圧の検出も行え
る。流体圧を検出する場合には、前記変位体に流体圧の
変化に応じて変位するダイヤフラムを使用し、前記検出
回路は、検出した前記変位量から前記流体圧を検出する
構成とすればよい。この場合には、ダイヤフラムを初期
位置に戻すように通常変位検出装置に設けられている復
旧バネから受ける圧力によって、ダイヤフラムの変位量
の変化率が抑制される流体圧が高い領域でも、ダイヤフ
ラムの変位量が大きくなるに従って共振回路からの出力
電圧レベルの増加の度合いが大きくなるので、直線性の
よい圧力検出が行える。また、前記外力を重量とし、前
記検出回路は、検出した前記変位量から前記重量を検出
するようにすれば、物体の重量の検出も可能となる。ま
た、磁気コイルおよび外力の変化に応じて前記磁気コイ
ルに対して接離動する磁性コアを含むＬＣ共振回路と、
該ＬＣ共振回路に所定の周波数の連続波を供給する発振
器と、前記ＬＣ共振回路を介して出力される連続波の振
幅に基づいて前記磁性コアの変位量を検出する検出回路
とを具備する構成とすることで、変位体がなく磁性コア
が直接外力で変位する場合にも応用が可能であり、磁性
コア自体の変位量を検出できる。

【０００８】

【作用】作用について説明する。外力の変化に応じて変
位体が変位すると、それに伴い磁性コアが磁気コイルに
対して接離動する。これにより、磁気コイルのインダク
タンスが変化し、ＬＣ共振回路の共振周波数（共振点と
もいう）が変化する。従って、発振器から供給され、Ｌ
Ｃ共振回路を介して出力される検出信号としての連続波
の振幅もインピーダンスの変化に応じて変化するので、
検出回路において当該振幅に基づいて変位体の変位量の
変化を検出できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る変位検出装置
の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明す
る。 （第１の実施の形態）まず、変位検出装置を流体圧の圧
力検出装置として使用する場合の構成について説明す
る。なお、一例として気体圧を検出する場合について説
明するが、液体圧でも同様にして検出できる。圧力検出
装置の機械的な構造は従来例で説明した圧力検出装置５
０と同じであり、気体圧の変化に応じて変位するダイヤ
フラム５６と、磁気コイル５８と、ダイヤフラム５６の
変位に応じて磁気コイル５８に対して接離動する磁性コ
ア６０とを有している。

【００１０】続いて、磁気コイル５８と磁性コア６０と
で構成される可変コイル６８のインダクタンスの変化に
基づきダイヤフラム５６が受ける気体圧の変化を検出す
る検出部分の回路構成について図１を説明する。１０
は、上記可変コイル６８とコンデンサ１２を用いて構成
されたＬＣ共振回路である。一例としてＬＣ共振回路１
０は直列共振回路に形成されて、コンデンサ１２はグラ
ンドに接続されている。１４はＬＣ共振回路１０に所定
の周波数の連続波を供給する発振器であり、ＬＣ共振回
路１０の可変コイル６８に接続されている。一例とし
て、連続波は正弦波で構成されるが、矩形波などであっ
てもよい。通常は後述する検出回路内にあるマイクロコ
ンピュータ用クロックや、マイクロコンピュータの汎用
出力ポートからプログラムで矩形波を出力させる構成と
しても良い。また、発振器１４は連続波を常時出力して
いても良いし、また消費電力の低減を考慮し、検出する
場合にのみ連続波を出力させるようにしても良い。１６
はダイオード１８と平滑用コンデンサ２０とで構成され
る整流回路であり、ダイオード１８のアノード端子はＬ
Ｃ共振回路１０の可変コイル６８とコンデンサ１２の中
点に接続されている。

【００１１】２２は検出回路であり、平滑用コンデンサ
２０の両端間の検出信号としての直流電圧に基づいてダ
イヤフラム５６の変位量、さらには当該変位量に基づい
てダイヤフラム５６が受ける気体圧を検出する機能を有
する。具体的には検出回路２２は、アナログ値である平
滑用コンデンサ２０の両端間の電圧値をディジタル値に
変換するＡ／Ｄ変換器（不図示）、当該ディジタル値を
ダイヤフラム５６の変位量に変換する変換パラメータが
記憶された変位量変換テーブル（不図示）、ダイヤフラ
ム５６の変位量を気体圧に変換する変換パラメータが記
憶された圧力変換テーブル（不図示）、圧力変換テーブ
ルから出力された気体圧を取り込み、外部に気体圧デー
タとして出力するマイクロコンピュータ（不図示）とを
有している。なお、各変換テーブルはマイクロコンピュ
ータと別体に設ける構成としても良いし、マイクロコン
ピュータ内の記憶部に記憶させ、マイクロコンピュータ
がデータの変換を行うようにしても良い。またマイクロ
コンピュータにより、発振器１４からの連続波の出力を
制御する構成としても良い。

【００１２】次に、圧力検出装置の動作について説明す
る。最初に、発振器１４からは周波数が一定（Ｆｉ）
で、振幅レベルも一定（Ｖｉ）の連続波（一例として正
弦波）が出力され、ＬＣ共振回路１０に入力されている
とする。ここで整流回路１６から出力される電圧Ｖｏの
一般式は下記式(2) となる。 Ｖｏ＝Ｖｉ／｜１−ω² ＬＣ｜---- (2) ω＝２πＦ Ｆ：共振回路に入力される連続波の周波数 Ｌ：可変コイルのインダクタンス Ｃ：コンデンサのキャパシタンス なお、上記式(2) は回路に使用される電子部品は理想的
なものであるとし、コイルやコンデンサには直列抵抗成
分がなく、またダイオードの順方向電圧低下もないとす
る。この式(2) を周波数Ｆを横軸、電圧Ｖｏを縦軸とし
てグラフに表すと図２のようになり、可変コイル６８の
インダクタンスＬが変化すると共振周波数Ｆｏ（前記式
(1) と同様）が変わり、グラフがシフトする。具体的に
はインダクタンスＬが次第に大きくなると、共振周波数
Ｆｏは次第に低くなり、グラフは図２中の左側へシフト
する。なお、気体圧が初期値（例えば零）であってダイ
ヤフラム５６も初期位置にある際のグラフは図２中のａ
（一点鎖線）であり、その時のＬＣ共振回路１０の共振
周波数はＦｏ１、連続波の周波数がＦｉの場合の電圧Ｖ
ｏはＶｏ１であるとする。

【００１３】この状態から、気体圧が次第に上昇し始め
ると、それに伴ってダイヤフラム５６も変位を開始して
図８中の上方へ移動し、磁性コア６０が磁気コイル５８
へ次第に接近する。これにより可変コイル６８のインダ
クタンスＬも次第に大きくなり、一方ＬＣ共振回路１０
の共振周波数Ｆｏは次第に低くなるから図２中のグラフ
はａの位置から左方向へ移動する。例えば、グラフがａ
からｂ（二点鎖線）に移動したとすると共振周波数はＦ
ｏ２となり、連続波の周波数がＦｉの場合の電圧Ｖｏは
Ｖｏ１からＶｏ２に上昇する（気体圧、インダクタンス
Ｌ、共振周波数Ｆｏ、Ｖｏの相関関係は図４を参照）。
よって、検出回路２２において整流回路１６から出力さ
れる直流電圧Ｖｏのレベルを検出することによって、気
体圧を求めることができる。なお、ＬＣ共振回路１０か
ら出力される信号の電圧レベルが共振作用により大きす
ぎる場合には、ＬＣ共振回路１０に適宜に直列抵抗を挿
入することで電圧レベルの調整が行える。

【００１４】ここで、従来例で述べたようにダイヤフラ
ム５６が復旧バネ６１から受ける力は、ダイヤフラム５
６の変位量が大きくなればなるほど大きくなる。このた
め図３に示すように特に気体圧が大きな領域において
は、ダイヤフラム５６の変位量（＝磁性コア６０の変位
量）の変化率が頭打ちとなる特性を有し、直線性のよい
圧力検出ができなかった。しかし、本発明における圧力
検出装置では、電圧Ｖｏのグラフは図２に示すように特
に共振周波数Ｆｏ（図２のＦｏ１、Ｆｏ２）以下の領域
では、変化率の増加の度合いが大きくなる特性を有して
いるため、図３の特性を図２の特性により補正すること
ができる。よって、ダイヤフラム５６の変位量が大きな
領域、つまり気体圧が高い領域においても直線性のよい
圧力検出が可能である。また、ＬＣ共振回路１０を用い
ているために、インダクタンスＬの変化量に対する電圧
Ｖｏの変化量を大きくすることが可能であり、高分解能
な圧力検出が行える。また、整流回路１６から出力され
る電圧Ｖｏのレベルを入力電圧レベルＶｉ以上にするこ
とも可能であり、後段での処理を容易にできる。

【００１５】（第２の実施の形態）本実施の形態でも、
変位検出装置を圧力検出装置として使用する場合につい
て説明する。圧力検出装置は第１の実施の形態の圧力検
出装置１０と略同じ構成を有し、ＬＣ共振回路１０が並
列共振回路に形成されている点と、それに伴って検出回
路２２に内蔵されているマイクロコンピュータが圧力を
求める際に使用する変換パラメータや変換テーブルとが
異なっているのみである。具体的なＬＣ共振回路１０の
構成は、可変コイル６８にコンデンサ２４が並列に接続
されて共振回路を構成し、その共振回路が整流回路１６
との間に直列に配され、抵抗２６で終端されている。

【００１６】ＬＣ共振回路１０が図５に示すような並列
共振回路で形成された際の周波数Ｆと電圧Ｖｏとの関係
をグラフとして表すと図６のようになる。つまり、可変
コイル６８のインダクタンスＬが変化することで共振周
波数Ｆｏが変わり、グラフがシフトする。具体的には、
インダクタンスＬが次第に大きくなると、共振周波数Ｆ
ｏは次第に低くなり、グラフは図６中の左側へシフトす
る。なお、気体圧が初期値（例えば零）であってダイヤ
フラム５６も初期位置にある際のグラフは図６中のａ
（一点鎖線）であり、その時のＬＣ共振回路１０の共振
周波数はＦｏ１、また周波数がＦｉの場合の電圧Ｖｏは
Ｖｏ１であるとする。

【００１７】次に、気体圧が上昇を開始した際の圧力検
出装置の動作について説明する。気体圧が次第に上昇し
始めると、それに伴ってダイヤフラム５６も変位を開始
して、磁性コア６０が磁気コイル５８側へ次第に移動す
る。これにより可変コイル６８のインダクタンスＬも次
第に大きくなり、一方ＬＣ共振回路１０の共振周波数は
次第に低くなるから図６中のグラフは左方向へ移動す
る。例えば、グラフがａからｂ（二点鎖線）に移動した
とすると共振周波数はＦｏ２となり、電圧ＶｏはＶｏ１
からＶｏ２に低下する（相関関係は図７を参照）。よっ
て、検出回路２２において整流回路１６から出力される
直流電圧Ｖｏのレベルを検出することによって、気体圧
を求めることができる。

【００１８】ここで、第１の実施の形態で説明したのと
同様に、本発明における圧力検出装置では、電圧Ｖｏの
グラフは図６に示すように特に共振周波数Ｆｏ（図６の
Ｆｏ１、Ｆｏ２）以下の領域では、変化率の増加の度合
いが大きくなる特性を有しているため、図３の特性を図
６の特性により補正することができ、ダイヤフラム５６
の変位量が大きな領域、つまり気体圧が高い領域におい
ても直線性のよい圧力検出が可能である。また、ＬＣ共
振回路１０を用いているために、インダクタンスＬの変
化量に対する電圧Ｖｏの変化量を大きくすることが可能
であり、高分解能な圧力検出が行える。また、図６に示
すグラフの使用領域の設定によっては、整流回路１６か
ら出力される電圧Ｖｏのレベルを入力電圧レベルＶｉ以
上にすることも可能であり、検出回路２２の回路構成を
簡略化することもできる等、第１の実施の形態と同様の
効果を奏する。

【００１９】また、上述した実施の形態では、図２や図
６に示すように、ＬＣ共振回路１０の可変コイル６８の
インダクタンスＬが変化した際に、常に周波数Ｆと電圧
Ｖｏの関係を示すグラフの共振周波数Ｆｏが、発振器１
４から出力される連続波の周波数Ｆｉ以上となるように
ＬＣ共振回路１０の可変コイル６８やコンデンサ１２、
２４の値、さらには連続波の周波数Ｆｉを設定したが、
逆に常に共振周波数Ｆｏが、発振器１４から出力される
連続波の周波数Ｆｉ以下となるようにＬＣ共振回路１０
の可変コイル６８やコンデンサ１２、２４の値、さらに
必要であれば連続波の周波数Ｆｉを設定して使用するよ
うにしても良い。

【００２０】（第３の実施の形態）まず、本実施の形態
では、変位検出装置を感震器として使用する場合につい
て説明する。感震器２８は例えば暖房機器などに使用さ
れており、地震等の際の暖房機器の震動や傾斜を検出
し、暖房機器の動作を停止させる元信号を発生する。具
体的な一例を図１０を用いて説明する。なお、第１の実
施の形態と略同様にＬＣ共振回路１０と、発振器１４
と、整流回路１６と、検出回路２２とを有しており、同
じ構成にについては同じ符号を付し、説明は省略する。
最初に構成について説明するが、第３の実施の形態の特
徴点は、磁性コア６０を変位させる変位体が感震球であ
る点であり、マイクロコンピュータではその感震球の変
位から、震動の有無や震動の大きさを検出する点にあ
る。それに伴って検出回路２２内の上記第１、第２の実
施の形態での圧力変換テーブルは感震球の変位量を震動
の大きさに変換する変換パラメータが記憶された震動変
換テーブル（不図示）となっている。３０は磁気遮蔽材
で形成されたケースである。３２はケース３０の内周面
に形成され、中央部分が凹んだロート状の受け台であ
る。その中央部分の最下位部分には透孔３４が設けられ
ている。３６は感震球であり、受け台３２の上面に移動
自在に載置されている。なお、感震球３６の直径は透孔
３４の直径より大径に形成されている。この実施の形態
においては、感震球３６が変位体を構成する。また、ケ
ース３０内部には、ケース３０の底面と受け台３２との
間に磁気コイル５８が設けられている。そして磁性コア
６０が配された磁気コイル５８の中央部分は受け台３２
の透孔３４から臨む位置にある。磁性コア６０はバネ３
８によりケース３０の底面の上方に支持され、磁性コア
６０の上部が常時は透孔３４から上方へ突出する構成と
なっている。なお、バネ３８の弾性力は感震球３６の重
量が加わった際には縮むように設定されているので、通
常は重力により受け台３２の透孔３４を閉塞する位置に
移動している感震球３６により下方に押された状態とな
っている。

【００２１】動作について説明する。ケース３０に震動
が加わると、感震球３６が透孔３４を閉塞する初期位置
から受け台３２の斜面に沿って上方向に移動する。この
移動により、縮んだバネ３８が復帰して磁性コア６０を
上方に押動するので、磁性コア６０が磁気コイル５８内
を変位する。第１の実施の形態と同様に、この磁気コア
６０の変位により可変コイル６８のインダクタンスが変
化し、マイクロコンピュータで感震球３６の変位を検出
できる。よって、ケース３０に震動が加わったことの検
出が行える。ＬＣ共振回路１０と発振器１４を用いるこ
とによって、感震球３６の微小な変位でもＬＣ共振回路
１０から出力される連続波の振幅、および振幅の変化を
大きくすることができ、感度のよい震動検出が可能とな
る。

【００２２】（第４の実施の形態）本実施の形態では、
変位検出装置を重量検出装置として使用する場合につい
て説明する。なお、第１の実施の形態と略同様にＬＣ共
振回路１０と、発振器１４と、整流回路１６と、検出回
路２２とを有しており、同じ構成については同じ符号を
付し、説明は省略する。第４の実施の形態の特徴点は、
磁性コア６０が変位体の重量に応じて変位するように構
成されている点である。そして第１、第２の実施の形態
での圧力変換テーブルが、変位体の変位量を重量に変換
する変換パラメータが記憶された重量変換テーブル（不
図示）に形成されている点である。なお、本実施の形態
では変位体の一例として石油ストーブに使用される給油
タンクを用いて説明する。給油タンク４０の重量に応じ
て磁性コア６０を変位させる基本的な一構成を図１１と
図１２に示す。４２は給油タンク４０から石油４３が供
給される予備タンクである。４４は予備タンク４２の給
油口の口縁に設けられた支点である。４６は支点４４で
支持されて予備タンク４２の上面に設けられた板バネで
ある。板バネ４６には給油口に対応して、その上方位置
に透孔３４が設けられ、この透孔３４に給油タンク４０
の注ぎ口が装着可能となっている。この板バネ４６は給
油タンク４０の注ぎ口が透孔３４に装着されると、支点
４４を基準として梃子の原理で給油タンク４０の重量に
応じた量だけ図１２のように反り返る。４８は板バネ４
６の端部に連結されたアームであり、板バネ４６の反り
量に応じて変位し、磁性コア６０を磁気コイル５８に対
して接離動させる。

【００２３】この構成により、給油タンク４０内の油量
の変化は板バネ４６で支持された給油タンク４０の変位
量に変換することができる。そしてさらにこの給油タン
ク４０の変位量を、板バネ４６、アーム４８を介して磁
性コア６０の変位量に変えることができ、可変コイル６
８のインダクタンスの変化に変換できる。よって、第１
の実施の形態と同様に、ＬＣ共振回路１０、発振器１
４、整流回路１６、検出回路２２内の変位量変換テーブ
ル（不図示）、重量変換テーブル（不図示）を用いて検
出回路２２に内蔵されているマイクロコンピュータが給
油タンク４０の変位量、さらには給油タンク４０の重量
を検出することができる。ＬＣ共振回路１０と発振器１
４を用いることによって、給油タンク４０の重量の変化
に伴う給油タンク４０の微小な変位でも、共振回路１４
から出力される連続波の振幅は大きく変化するため、マ
イクロコンピュータにおいて精度、分解能の良い検出が
可能となる。なお、給油タンク４０の重量検出だけでな
く、一般の物体の重量測定器にも同様の構成により、応
用が可能である。

【００２４】（第５の実施の形態）本実施の形態では、
変位検出装置を加速度検出装置として使用する場合につ
いて説明する。なお、第１の実施の形態や上述した各実
施の形態と同様に、ＬＣ共振回路１０と、発振器１４
と、整流回路１６と、検出回路２２とを有しており、同
じ構成については同じ符号を付し、説明は省略する。本
実施の形態では、磁性コアを変位させる変位体はなく、
磁性コア自体が外力としての慣性力によって変位する場
合の磁性コア自体の変位量を検出し、最終的には加速度
を検出する加速度検出装置への応用例である。相違する
構成は、可変コイル６８（６８ｘ、６８ｙ、６８ｚ）が
Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿って３つ互いに直交するように配
されている点と、各可変コイル６８の交差部分に、磁性
体（磁性コア）６０がバネ３８によって移動自在に支持
されている点、そして３つの可変コイル６８に対応して
ＬＣ共振回路１０と整流回路１６と検出回路２２が３組
設けられている点である。また、各検出回路２２内の上
記第１、第２の実施の形態での圧力変換テーブルが、磁
性コア６０の変位量を加速度に変換する変換パラメータ
が記憶された加速度変換テーブル（不図示）に形成され
ている点である。なお、本実施の形態では磁性コア６０
が変位体に相当する。

【００２５】この構成によれば、加速度検出装置に加速
度が加わるとバネ３８で支持された磁性コア６０が移動
方向とは逆方向に、加速度の大きさに応じて変位する。
そして、この変位に伴って各３つの可変コイル６８のイ
ンダクタンスが変化するので、マイクロコンピュータで
は各可変コイル６８の個々に対応する磁性コア６０の変
位量を検出できると共に、加速度を検出できる。さらに
マイクロコンピュータではこれら各可変コイル６８に対
応した磁性コア６０の移動方向と加速度を合成すること
によって、加速度検出装置全体の移動方向と加速度を演
算して求めることができる。なお、本実施の形態では、
３次元の加速度検出装置を一例として説明したが、２次
元のものも２つの可変コイル６８（６８ｘ、６８ｙ）お
よびそれに対応して２組のＬＣ共振回路１０、整流回路
１６、検出回路２２等を用いることで実現可能である。

【００２６】以上、本発明の好適な実施の形態について
種々述べてきたが、本発明は上述する実施の形態に限定
されるものではなく、検出回路２２に設けられた変位量
変換テーブルと圧力変換テーブル等とを、各変位検出装
置の応用分野に応じて一つの変換テーブルとして持つよ
うにしても良い。水圧や液面に配されたフロートの変位
を検出して液面の高さを検出する液面計にも応用しても
良い等、発明の精神を逸脱しない範囲で多くの改変を施
し得るのはもちろんである。

【００２７】

【発明の効果】本発明に係る変位検出装置を用いると、
従来の変位検出装置と比べてインダクタンスの変化量に
対する検出信号の変化量、つまり連続波の振幅の変化量
の割合を大きくすることができ、分解能を低下させるこ
となく変位体の変位量を検出できる。また、ＬＣ共振回
路を介して出力される連続波を整流し、平滑する整流回
路を設け、検出回路は整流回路から出力される直流電圧
に基づいて変位体の変位量を検出する構成とすれば、周
波数や交流信号の振幅を測定する方法に比べて検出回路
を簡単な回路構成で実現することができる。また、ＬＣ
共振回路の共振周波数は、磁性コアの接離動に伴って所
定の周波数以上の周波数範囲内で変化するよう設定すれ
ば、ダイヤフラム式の圧力検出装置等、変位体としての
ダイヤフラムがバネにより初期位置に戻すように通常付
勢され、このバネから受ける圧力によってダイヤフラム
の変位量の変化率が流体圧の高い領域で抑制されるもの
であっても、ダイヤフラムの変位量が大きくなるに従っ
て共振回路からの出力電圧レベルの増加の度合いが大き
くなるので、直線性のよい変位量の検出が行える。ま
た、変位体を変位させる外力を圧力、重量、加速度にす
ることによって、変位量から外力の大きさ、つまり圧
力、重量、加速度を分解能を低下させることなく検出す
ることも可能となるという著効を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る変位検出装置の第１の実施の形態
の要部構成を示すブロック図

【図２】図１の発振器からの周波数と整流回路から出力
される電圧との関係を示すグラフ

【図３】磁性コアの変位量と気体圧との関係を示すグラ
フ

【図４】図１の気体圧、インダクタンス、共振周波数、
電圧Ｖｏとの相関関係を示す図表

【図５】本発明に係る変位検出装置の第２の実施の形態
の要部構成（共振回路）を示す回路図

【図６】図５の発振器からの周波数と整流回路から出力
される電圧との関係を示すグラフ

【図７】図５の気体圧、インダクタンス、共振周波数、
電圧Ｖｏとの相関関係を示す図表

【図８】圧力検出装置の一般的な内部構成を示す正面断
面図

【図９】従来の圧力検出装置のＬＣ発振器の一例を示す
回路図

【図１０】本発明に係る変位検出装置を感震器に応用し
た際の変位検出部分の構成を示す説明図

【図１１】本発明に係る変位検出装置を重量検出装置に
応用した際の変位検出部分の構成を示す説明図

【図１２】図１１の給油タンクの重量が増加した場合の
検出部分の動作を示す説明図

【図１３】本発明に係る変位検出装置を加速度検出装置
に応用した際の変位検出部分の構成を示す説明図

【符号の説明】

１０ ＬＣ共振回路 １４ 発振器 ２２ 検出回路 ５８ 磁気コイル ６０ 磁性コア ６８ 可変コイル

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外力の変化に応じて変位する変位体と、 磁気コイルと、 前記変位体の変位に応じて前記磁気コイルに対して接離
   動する磁性コアと、 前記磁気コイルおよび前記磁性コアを用いて構成される
   ＬＣ共振回路と、 該ＬＣ共振回路に所定の周波数の連続波を供給する発振
   器と、 前記ＬＣ共振回路を介して出力される連続波の振幅に基
   づいて前記変位体の変位量を検出する検出回路とを具備
   することを特徴とする変位検出装置。
2. 【請求項２】 前記ＬＣ共振回路を介して出力される連
   続波を整流し、平滑する整流回路を設け、 前記検出回路は前記整流回路から出力される直流電圧に
   基づいて前記変位量を検出することを特徴とする請求項
   １記載の変位検出装置。
3. 【請求項３】 前記ＬＣ共振回路の共振周波数は、前記
   磁性コアの接離動に伴って前記所定の周波数以上の周波
   数範囲内で変化するよう設定されていることを特徴とす
   る請求項１または２記載の変位検出装置。
4. 【請求項４】 前記外力は流体圧であり、 前記検出回路は、検出した前記変位量から前記流体圧を
   検出することを特徴とする請求項１、２または３記載の
   変位検出装置。
5. 【請求項５】 前記変位体は流体圧の変化に応じて変位
   するダイヤフラムであり、 前記検出回路は、検出した前記変位量から前記流体圧を
   検出することを特徴とする請求項４記載の変位検出装
   置。
6. 【請求項６】 前記外力は重量であり、 前記検出回路は、検出した前記変位量から前記重量を検
   出することを特徴とする請求項１、２または３記載の変
   位検出装置。
7. 【請求項７】 磁気コイルおよび外力の変化に応じて前
   記磁気コイルに対して接離動する磁性コアを含むＬＣ共
   振回路と、 該ＬＣ共振回路に所定の周波数の連続波を供給する発振
   器と、 前記ＬＣ共振回路を介して出力される連続波の振幅に基
   づいて前記磁性コアの変位量を検出する検出回路とを具
   備することを特徴とする変位検出装置。