JPH0989516A - 位置検出装置用付加装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 センサ部と制御部を接続するケーブルが長く
なった場合でも、センサ部と制御部を変更することな
く、安価な汎用ケーブルを使って信号レベルの減衰や外
部雑音の悪影響を受けることなく長距離伝送を行えるよ
うにする。 【解決手段】 位置センサ１は検出対象物の絶体位置を
検出することのできる誘導型の位相シフト型アブソリュ
ート位置センサであり、センサ側アダブタ２から正弦波
信号ｓｉｎωｔ及び余弦波信号ｃｏｓωｔによって励磁
され、その結果、検出対象物の回転位置又は直線位置に
対応しただけ電気的位相角度の位相シフトした信号Ｙ＝
ｓｉｎ（ωｔ＋φ）をセンサ側アダブタ２及び変換器側
アダブタ３を介して位置変換器４に出力するものであ
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、磁気抵抗変化を出
力交流信号の電気的位相角の変化として出力する位相シ
フト方式の位置センサ部と、この位置センサ部に励磁用
の交流信号を供給すると共に位置センサ部からの出力交
流信号に基づいて絶対位置データを生成する位置変換部
との間を長距離ケーブルで接続した位置検出装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、磁気エンコーダやレゾルバなどに
代表される磁気式の位置検出装置は、センサ部と、この
センサ部に電気信号を供給したり、センサ部からの電気
的検出信号を種々処理する制御部と、両者の間を接続す
るケーブルとから構成されるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】制御部からセンサ部に
供給される電気信号や逆にセンサ部から制御部に供給さ
れる電気的検出信号はセンサ信号の特性に適合した専用
ケーブルを介して伝送されるが、専用ケーブルは一般ケ
ーブルに比べて高価であり、伝送経路が長い場合にはケ
ーブルに要する費用が嵩むという問題点があった。ま
た、専用ケーブルを使用する場合であっても、伝送経路
が長い場合には信号レベルが減衰し、外部雑音の影響を
受け易くなるなどの問題があった。

【０００４】本発明は、従来のセンサ部と制御部になん
ら手を加えることなく、センサ部と制御部を接続するケ
ーブルとして安価な汎用ケーブルを使用することができ
る位置検出装置用付加装置を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る位置検出装
置用付加装置は、位相のずれた複数の交流信号によって
励磁される第１及び第２の巻線部と、この巻線部に対し
て相対的に変位可能に設けられ、前記巻線部との間で磁
気回路を形成し、前記巻線部との間の相対的位置関係に
応じて前記磁気回路の磁気抵抗に変化を与える部材とを
有し、前記巻線部が前記交流信号によって励磁されるこ
とによって前記相対的位置関係に対応した電気的位相ず
れを持った出力交流信号を発生する位相シフト型の位置
センサと、前記複数の交流信号のいずれか１つを出力
し、前記出力交流信号を取り込み、それに基づいて前記
部材の絶対位置データを出力する位置変換器とからなる
位置検出装置と組合わせて使用する付加装置であって、
前記位置変換器から出力される交流信号を２系統に分割
し、その１の系統の交流信号については電力増幅された
ものを、他の系統の交流信号については振幅反転及び電
力増幅されたものを、第１及び第２のケーブルを介して
差動信号のかたちでセンサ側に伝送し、前記位置センサ
側から第３及び第４のケーブルを介して伝送されてきた
２系統の交流信号を差動で増幅・処理することによって
生成された出力交流信号を前記位置変換器側に出力する
変換器側アダプタと、前記第１及び第２のケーブルを介
して伝送されてきた２系統の交流信号を差動で増幅・処
理し、これによって生成された交流信号を少なくとも２
系統に分割し、その１の系統の交流信号をそのまま前記
第１の巻線部の励磁用とし、他の系統の交流信号を位相
シフトしたものを前記第２の巻線部の励磁用として前記
位置センサに供給し、前記位置センサからの出力交流信
号を２系統に分割し、一方の交流信号については電力増
幅されたものを、他の系統の交流信号については振幅反
転及び電力増幅されたものを、前記第３及び第４のケー
ブルを介して差動信号のかたちで前記変換器側アダプタ
へ伝送するセンサ側アダプタとを備えたものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。図１は本発明の位置検出装置用付加
装置を含む位置検出装置の全体システムの構成を示す図
である。位置センサ１は検出対象物の絶対位置を検出す
ることのできる誘導型の位相シフト型アブソリュート位
置センサであり、センサ側アダプタ２からの正弦波信号
ｓｉｎωｔ及び余弦波信号ｃｏｓωｔによって励磁さ
れ、その結果、検出対象物の回転位置又は直線位置に対
応しただけ電気的位相角度の位相シフトした信号Ｙ＝ｓ
ｉｎ（ωｔ＋φ）をセンサ側アダプタ２及び変換器側ア
ダプタ３を介して位置変換器４に出力するものである。
この位相シフト型アブソリュート位置センサには回転型
と直線型とがあり、それぞれの制御対象となる機械など
の構造に応じたものが適宜取り付けられる。

【０００７】図２は位置センサ１が回転型の場合の詳細
構成を示す図である。この回転位置センサは誘導型の位
相シフト型回転位置センサからなるアブソリュート型の
回転位置センサである。尚、この回転位置センサの詳細
については特開昭５７−７０４０６号公報又は特開昭５
８−１０６６９１号公報にて公知なので、ここでは簡単
に説明する。

【０００８】この回転回転位置センサは、複数の極Ａ〜
Ｄが円周方向に所定間隔（一例として９０度）で設けら
れたステータ５ａと、各極Ａ〜Ｄによって囲まれたステ
ータ５ａの空間内に挿入されたロータ５ｂとを備えてい
る。ロータ５ｂは、検出対象となるモータ等の回転軸に
結合されており、その回転軸の角度（回転位置）に応じ
て各極Ａ〜Ｄのリラクタンスを変化させる形状及び材質
からなり、一例として偏心円筒形で構成されている。ス
テータ５ａの各極Ａ〜Ｄには、１次コイル１ａ〜１ｄ及
び２次コイル２ａ〜２ｄがそれぞれ巻き回されている。
そして、対向する２つの極Ａと極Ｃの第１の対及び極Ｂ
と極Ｄの第２の対は差動的に動作するようにコイルが巻
き回され、かつ差動的なリラクタンス変化が生じるよう
に構成されている。

【０００９】第１の極の対Ａ及びＣに巻かれている１次
コイル１ａ及び１ｃは、正弦信号ｓｉｎωｔで励磁さ
れ、第２の極の対Ｂ及びＤに巻かれている１次コイル１
ｂ及び１ｃは余弦信号ｃｏｓωｔで励磁されている。そ
の結果、２次コイル２ａ〜２ｄからは、それらの合成出
力信号Ｙが得られる。この合成出力信号Ｙは、基準信号
となる１次交流信号（１次コイルの励磁信号）ｓｉｎω
ｔ又はｃｏｓωｔに対して、ロータ５ｂの回転角度θに
応じた電気的位相角度だけ位相シフトした信号Ｙ＝ｓｉ
ｎ（ωｔ＋φ）である。

【００１０】図３は図２のような誘導型の位相シフト型
回転位置センサを用いる場合における位置変換器４の詳
細構成を示す図である。図３の位置変換器４は、１次交
流信号ｓｉｎωｔを発生する基準信号発生部と、センサ
側アダプタ２及び変換器側アダプタ３を介して入力され
る合成出力信号Ｙ＝ｓｉｎ（ωｔ＋φ）と１次交流信号
ｓｉｎωｔとの電気的位相ずれφを測定し、ロータ５ｂ
の絶対位置データ（デジタル位置信号Ｄｘ）を算出する
位相差検出部とから構成される。

【００１１】基準信号発生部はクロック発振器９Ａ、同
期カウンタ９Ｂ、ＲＯＭ９３、Ｄ／Ａ変換器９４及びア
ンプ９５からなり、位相差検出部はアンプ９６、ゼロク
ロス回路９７及びラッチ回路９８からなる。

【００１２】クロック発振器９Ａは高速のクロック信号
を発生するものであり、このクロック信号に基づいて他
の回路は動作するようになっている。同期カウンタ９Ｂ
はクロック発振器９Ａのクロック信号をカウントし、そ
のカウント値をアドレス信号としてＲＯＭ９３及びラッ
チ回路９８に出力する。ＲＯＭ９３は基準交流信号に対
応した振幅データを記憶しており、同期カウンタ９Ｂか
らのアドレス信号（カウント値）に応じて基準交流信号
ｓｉｎωｔの振幅データを発生する。

【００１３】Ｄ／Ａ変換器９４はＲＯＭ９３からのデジ
タルの振幅データをアナログ信号に変換してアンプ９５
に出力する。アンプ９５はＤ／Ａ変換器９４からのアナ
ログ信号を増幅し、それを基準交流信号ｓｉｎωｔとし
て変換器側アダプタ３に出力する。同期カウンタ９Ｂの
分周数をＬとすると、そのＬカウント分が基準交流信号
の最大位相角２πラジアン（３６０度）に相当する。す
なわち、同期カウンタ９Ｂの１カウント値は２π／Ｌラ
ジアンの位相角を示すことになる。

【００１４】アンプ９６はセンサ側アダプタ２及び変換
器側アダプタ３を介して入力される位置センサ１の２次
コイル２ａ〜２ｄに誘起された２次電圧の合成値（合成
出力信号）Ｙ＝ｓｉｎ（ωｔ＋φ）を増幅して、ゼロク
ロス回路９７に出力する。ゼロクロス回路９７はこの合
成値Ｙ＝ｓｉｎωｔに基づいて負電圧から正電圧へのゼ
ロクロス点を検出し、検出信号をラッチ回路９８に出力
する。

【００１５】ラッチ回路９８は基準交流信号の立上りの
クロック信号にてスタートした同期カウンタのカウント
値をゼロクロス回路９７の検出信号の出力時点（ゼロク
ロス点）でラッチする。従って、ラッチ回路９８にラッ
チされた値はちょうど基準交流信号と合成２次出力Ｙ＝
ｓｉｎ（ωｔ＋φ）との間の位相差（位相ずれ量）とな
る。この位相差がデジタルの絶対位置信号Ｄｘである。

【００１６】すなわち、位置センサ１の２次コイル２ａ
〜２ｄに誘起された２次電圧の合成値（合成出力信号）
Ｙ＝ｓｉｎ（ωｔ＋φ）は、ゼロクロス回路９７に与え
られる。ゼロクロス回路９７は合成出力信号Ｙの電気位
相角がゼロのタイミングに同期してラッチパルスをラッ
チ回路９８に出力する。従って、ラッチ回路９８はラッ
チパルスの立ち上がり応じて同期カウンタ９Ｂのカウン
ト値をラッチすることになる。同期カウンタ９Ｂのカウ
ント値が一巡する期間と正弦波信号ｓｉｎωｔの１周期
とを同期させる。すると、ラッチ回路９８には基準交流
信号ｓｉｎωｔと合成出力信号Ｙ＝ｓｉｎ（ωｔ＋φ）
との位相差φに対応するカウント値がラッチされること
となる。従って、ラッチされた値がデジタル位置信号Ｄ
ｘとして出力される。尚、ラッチパルスはタイミングパ
ルスとして適宜利用してもよい。

【００１７】変換器側アダプタ３は位置変換器４から出
力される基準交流信号ｓｉｎωｔを２系統に分割し、そ
れを２本のケーブル５１及び５２を介してセンサ側アダ
プタ２に出力するための電圧増幅回路３１、電力増幅回
路３２、位相反転回路３３、電圧増幅回路３４及び電力
増幅回路３５を有する。分割された基準交流信号ｓｉｎ
ωｔの一方は電圧増幅回路３１及び電力増幅回路３２を
介して長距離ケーブル５１に出力される。すなわち、電
圧増幅回路３１は分割された一方の系統の基準交流信号
ｓｉｎωｔをＫ倍に増幅し、増幅された基準交流信号Ｋ
ｓｉｎωｔを電力増幅回路３２に出力する。電力増幅回
路３２は電圧増幅回路３１で増幅された基準交流信号Ｋ
ｓｉｎωｔを電力増幅して長距離ケーブル５１を介して
センサ側アダプタ２に伝送する。

【００１８】分割された基準交流信号ｓｉｎωｔの他方
は位相反転回路３３、電圧増幅回路３４及び電力増幅回
路３５を介して長距離ケーブル５２に出力される。すな
わち、位相反転回路３３は分割された他方の系統の基準
交流信号ｓｉｎωｔの位相を１８０度反転、すなわち基
準交流信号ｓｉｎωｔの振幅を反転し、振幅反転された
基準交流信号−ｓｉｎωｔを電圧増幅回路に出力する。
電圧増幅回路３３は位相反転された基準交流信号−ｓｉ
ｎωｔをＫ倍に増幅し、増幅された基準交流信号−Ｋｓ
ｉｎωｔを電力増幅回路３５に出力する。電力増幅回路
３５は電圧増幅回路３４で増幅された基準交流信号−Ｋ
ｓｉｎωｔを電力増幅して長距離ケーブル５２を介して
センサ側アダプタ２に伝送する。

【００１９】長距離ケーブル５１及び５２は基準交流信
号Ｋｓｉｎωｔと位相反転（振幅反転）された基準交流
信号−Ｋｓｉｎωｔの２つの信号で差動的に駆動される
ことになる。

【００２０】センサ側アダプタ２は変換器側アダプタ３
から送られてきた基準交流信号Ｋｓｉｎωｔと位相反転
された基準交流信号−Ｋｓｉｎωｔとを２系統に分割し
て処理する。すなわち、一方の系統の基準交流信号Ｋｓ
ｉｎωｔ及び−Ｋｓｉｎωｔは整流平滑回路２１に取り
込まれる。整流平滑回路２１はダイオードブリッジ回路
と平滑回路と中点電位生成回路とから構成され、取り込
んだ基準交流信号Ｋｓｉｎωｔ及び−Ｋｓｉｎωｔをダ
イオードブリッジ回路によって整流し、それを平滑回路
によって平滑化し、得られた直流電圧の中点の電位を中
点電位生成回路で生成し、その中点の電位をセンサ側ア
ダプタの回路動作の基準電位としてセンサ側アダプタ２
内の各素子に供給する。センサ側アダプタ２内の各素子
はこの電源によって動作するのでセンサ側アダプタに外
部から電源を供給する必要はない。

【００２１】他方の系統の基準交流信号Ｋｓｉｎωｔ及
び−Ｋｓｉｎωｔは減衰器２２に取り込まれる。減衰器
２２は基準交流信号Ｋｓｉｎωｔ及び−Ｋｓｉｎωｔを
２系統のまま適当な大きさ（Ｋ分の１）に減衰し、差動
増幅回路２３に出力する。差動増幅回路２３は減衰器２
２によって減衰された基準交流信号ｓｉｎωｔと−ｓｉ
ｎωｔとの差動を取り、その差動増幅された信号２ｓｉ
ｎωｔを出力回路２４及び移相回路２５に出力する。

【００２２】出力回路２４は差動増幅回路２３からの差
動増幅信号２ｓｉｎωｔに基づいて図２の回転位置セン
サ１の１次コイル１ａ及び１ｃを駆動する。移相回路２
５は差動増幅回路２３からの差動増幅信号２ｓｉｎωｔ
の位相を９０度遅らせて、差動増幅信号２ｓｉｎωｔを
２ｃｏｓωｔに変換し、それを出力回路２６に出力す
る。出力回路２６は位相回路２５からの２ｃｏｓωｔに
基づいて図２の回転位置センサ１の１次コイル１ｂ及び
１ｄを駆動する。

【００２３】変化器側アダプタ３及びセンサ側アダプタ
２をこのような構成とすることにより、変換器側アダプ
タ３からセンサ側アダプタ２には１つの基準交流信号ｓ
ｉｎωｔだけを伝送すればよく、接続に必要なケーブル
の本数を減らすことができる。

【００２４】また、センサ側アダプタ２は位置センサ１
から出力される合成出力信号Ｙ＝ｓｉｎ（ωｔ＋φ）を
２系統に分割して２本のケーブル５３及び５４を介して
変換器側アダプタ３に出力するための電圧増幅回路２
７、電力増幅回路２８、位相反転回路２９、電圧増幅回
路２Ａ及び電力増幅回路２Ｂを有する。分割された合成
出力信号ｓｉｎ（ωｔ＋φ）の一方は電圧増幅回路２７
及び電力増幅回路２８を介して長距離ケーブル５３に出
力される。すなわち、電圧増幅回路２７は分割された合
成出力信号ｓｉｎ（ωｔ＋φ）の一方をＫ倍に増幅し、
増幅された合成出力信号Ｋｓｉｎ（ωｔ＋φ）を電力増
幅回路２８に出力する。電力増幅回路２８は電圧増幅回
路２７で増幅された合成出力信号Ｋｓｉｎ（ωｔ＋φ）
を電力増幅して長距離ケーブル５３を介して変換器側ア
ダプタ３に伝送する。

【００２５】分割された合成出力信号ｓｉｎ（ωｔ＋
φ）の他方は位相反転回路２９、電圧増幅回路２Ａ及び
電力増幅回路２Ｂを介して長距離ケーブル５４に出力さ
れる。すなわち、位相反転回路２９は分割された合成出
力信号ｓｉｎ（ωｔ＋φ）の他方の位相を１８０度反
転、すなわち合成出力信号ｓｉｎ（ωｔ＋φ）の振幅を
反転し、振幅反転された合成出力信号−ｓｉｎ（ωｔ＋
φ）を電圧増幅回路に出力する。電圧増幅回路２９は位
相反転された合成出力信号−ｓｉｎ（ωｔ＋φ）をＫ’
倍に増幅し、増幅された合成出力信号−Ｋ’ｓｉｎ（ω
ｔ＋φ）を電力増幅回路２Ｂに出力する。電力増幅回路
２Ｂは電圧増幅回路２Ａで増幅された合成出力信号−
Ｋ’ｓｉｎ（ωｔ＋φ）の電力を増幅して長距離ケーブ
ル５４を介して変換器側アダプタ３に伝送する。

【００２６】長距離ケーブル５３及び５４は合成出力信
号Ｋ’ｓｉｎ（ωｔ＋φ）と位相反転された合成出力信
号−Ｋ’ｓｉｎ（ωｔ＋φ）の２つの信号で差動的に駆
動されることになる。

【００２７】変換器側アダプタ３はセンサ側アダプタ２
から送られてきた合成出力信号Ｋ’ｓｉｎ（ωｔ＋φ）
と位相反転された合成出力信号−Ｋ’ｓｉｎ（ωｔ＋
φ）とを減衰器３６に取り込む。減衰器３６は合成出力
信号Ｋ’ｓｉｎ（ωｔ＋φ）及び−Ｋ’ｓｉｎ（ωｔ＋
φ）を２系統のまま適当な大きさ（Ｋ’分の１）に減衰
し、差動増幅回路３７に出力する。差動増幅回路３７は
減衰器３６によって減衰された合成出力信号ｓｉｎ（ω
ｔ＋φ）と−ｓｉｎ（ωｔ＋φ）との差動を取り、その
差動増幅された信号２ｓｉｎ（ωｔ＋φ）を位置変換器
４のアンプ９６に出力する。

【００２８】このように、位置センサ１で検出された合
成出力信号Ｙ＝ｓｉｎ（ωｔ＋φ）をセンサ側アダプタ
２で電力増幅して大振幅の信号として長距離ケーブル５
３及び５４を介して伝送しているので、非常に長距離
（例えばケーブル長で２００ｍ以上）の伝送が可能とな
る。また両アダプタの接続用ケーブルとして特殊なケー
ブルを必要としないので、ケーブルのコストを低減する
ことができる。また、センサ側アダプタは外部電源を必
要としない。また、長距離ケーブル５１及び５２の伝送
信号、長距離ケーブル５３及び５４の伝送信号が共に振
幅反転されたものであり、受信側ではその振幅反転され
た両信号を差動増幅している関係上、外部ノイズは差動
増幅によって除去されるので、ノイズの少ない信号伝送
を行うことが可能となる。

【００２９】図４は位置センサ１が直線型の場合の詳細
構成を示す図である。この直線位置センサは誘導型の位
相シフト型直線位置センサからなるアブソリュート型の
位置センサである。

【００３０】この直線位置センサは、図２の回転位置セ
ンサと同じ原理、すなわち位相シフト方式によって直線
位置を検出するものであり、コイルアッセンブリ６４
と、ロッド６０の一部分に特殊加工の施された磁気目盛
り部６Ｓとから構成される。コイルアッセンブリ６４
は、ロッド６０の軸方向に所定間隔をもって配置された
４個の１次コイル１ａ，１ｃ，１ｂ，１ｄと、これに対
応して設けられた２次コイル２ａ，２ｃ，２ｂ，２ｄと
からなる。コイルアッセンブリ６４は、その内部に形成
される円筒空間がロッド６０と同心となるようにシリン
ダブロック６７内に固定されている。

【００３１】ロッド６０は鉄等の磁性体で構成され、軸
受け６８，６９によって保持されている。このロッド６
０は、軸方向に交互に設けられた所定幅のリング状の非
磁性体部６６を外周上に有する。この磁性体部６５と非
磁性体部６６との繰り返しパターンによってロッド６０
の外周表面には磁気目盛り部６Ｓが形成される。この磁
性体部６５と非磁性体部６６とはコイルアッセンブリ６
４によって形成された磁気回路に対して磁気抵抗の変化
を与えるような構成になっていればどのような材質のも
ので構成してもよい。例えば、非磁性体部６６を非磁性
体又は空気等で構成してもよい。また、鉄製のロッド６
０にレーザ焼き付けを行うことにより、磁気的性質を変
化させることにより、互いに透磁率の異なる磁性体部６
５と非磁性体部６６とを交互に形成するようにしてもよ
い。

【００３２】一例として一つのコイル長を「Ｐ／２」
（Ｐは任意の数）とすると、磁性体部６５と非磁性体部
６６の交互配列における１ピッチ分の間隔は「Ｐ」であ
る。その場合、例えば、磁性体部６５と非磁性体部６６
の長さは等しく「Ｐ／２」であってもよいし、また、必
ずしも等しくなくてもよい。本実施の形態において、コ
イルアッセンブリ６４は４つの相で動作するように構成
されいる。図面上では、これらの相に便宜上Ａ，Ｃ，
Ｂ，Ｄの符号が付されている。

【００３３】ロッド６０とコイルアッセンブリ６４との
位置関係は、ロッド６０の磁性体部６５の位置に応じて
コイルアッセンブリ６４の各相Ａ〜Ｄに生じるリラクタ
ンスが９０度ずつずれるようになっている。例えば、Ａ
相をコサイン（ｃｏｓ）相とすると、Ｃ相はマイナスコ
サイン（−ｃｏｓ）相、Ｂ相はサイン（ｓｉｎ）相、Ｄ
相はマイナスサイン（−ｓｉｎ）相となるように構成さ
れている。

【００３４】図４の実施の形態では、各相Ａ〜Ｄ毎に個
別に１次コイル１ａ，１ｃ，１ｂ，１ｄ及び２次コイル
２ａ，２ｃ，２ｂ，２ｄがそれぞれ設けられている。各
相Ａ〜Ｄの２次コイル２ａ，２ｃ，２ｂ，２ｄはそれぞ
れに対応する１次コイル１ａ，１ｃ，１ｂ，１ｄの外側
に巻かれている。

【００３５】各１次コイル１ａ，１ｃ，１ｂ，１ｄ及び
２次コイル２ａ，２ｃ，２ｂ，２ｄの長さは、前述のよ
うに「Ｐ／２」である。図４の例では、Ａ相のコイル１
ａ，２ａとＣ相のコイル１ｃ，２ｃとが隣合って設けら
れており、Ｂ相のコイル１ｂ，２ｂとＤ相のコイル１
ｄ，２ｄも隣合って設けられている。また、Ａ相とＢ相
又はＣ相とＤ相のコイル間隔は「Ｐ（ｎ±１／４）」
（ｎは任意の自然数）である。

【００３６】この構成によって、ロッド６０が軸受け６
８，６９を滑ることによって、ロッド６０とコイルアッ
センブリ６４との間の相対的な位置関係に直線変位が生
じて、各相Ａ〜Ｄにおける磁気回路のリラクタンスが距
離「Ｐ」を一周期として周期的に変化し、しかもそのリ
ラクタンス変化の位相が各相Ａ〜Ｄ毎に９０度ずつずれ
るようにすることができる。従って、Ａ相とＣ相は１８
０度ずれ、Ｂ相とＤ相も１８０度ずれる。

【００３７】１次コイル１ａ，１ｃ，１ｂ，１ｄ及び２
次コイル２ａ，２ｃ，２ｂ，２ｄの結線形式は図２に示
される回転位置センサの場合と同じにする。図４におい
て、Ａ相とＣ相の１次コイル１ａ及び１ｃは出力回路２
４からの正弦信号ｓｉｎωｔで互いに同相に励磁され、
２次コイル２ａ及び２ｃの出力は逆相で加算されるよう
に結線されている。同様に、Ｂ相とＤ相の１次コイル１
ｂ及び１ｄは出力回路２６からの余弦信号ｃｏｓωｔで
互いに同相に励磁され、２次コイル２ｂ及び２ｄの出力
は逆相で加算されるように結線されている。２次コイル
２ａ，２ｃ，２ｂ，２ｄの出力は最終的に加算され、出
力信号Ｙとしてセンサ側アダプタ２に取り込まれる。

【００３８】この出力信号Ｙは、ロッド６０の磁性体部
６５とコイルアッセンブリ６４との間の相対的な直線位
置に応じた位相角φだけ基準交流信号ｓｉｎωｔを位相
シフトしたものとなる。その理由は、各相Ａ〜Ｄのリラ
クタンスが９０度ずつずれており、かつ一方の対（Ａ，
Ｃ）と他方の対（Ｂ，Ｄ）の励磁信号の電気的位相が９
０度ずれているためである。従って、出力信号ＹはＹ＝
ｋｓｉｎ（ωｔ＋φ）となる。ここで、ｋは定数であ
る。

【００３９】リラクタンス変化の位相φは磁性体部６５
の直線位置に所定の比例係数（又は関数）に従って比例
しているので、出力信号Ｙにおける基準信号ｓｉｎωｔ
からの位相ずれφを測定することにより直線位置を検出
することができる。但し、位相ずれ量φが全角２πのと
き、直線位置は前述の距離Ｐに相当する。すなわち、出
力信号Ｙにおける電気的位相ずれ量φによれば、距離Ｐ
の範囲内でのアブソリュートな直線位置が検出できるの
である。この電気的位相ずれ量φを測定することによっ
て、距離Ｐの範囲内の直線位置を高い分解能で精度よく
割り出すことが可能となる。

【００４０】なお、ロッド６０における磁気目盛り部６
Ｓは磁性体部６５と非磁性体部６６に限らず、磁気抵抗
変化を生ぜしめることのできるその他の材質を用いても
よい。例えば、銅等のように導電率の高い材質と鉄等の
ように導電率の低い材質（非導電体でもよい）との組合
せ（導電率の異なる材質）により磁気目盛り部６Ｓを形
成し、渦電流損に応じた磁気抵抗変化を生ぜしめるよう
にしてもよい。その場合、鉄等のロッド６０の表面に銅
メッキ等により良導電体のパターンを形成するようにし
てもよい。パターンの形状等は磁気抵抗の変化を効率よ
く生ぜしめるものであれば、いかなる形状のものでもよ
い。なお、ロッド６０の直線運動をラックアンドピニオ
ンを用いて回転運動に変換し、そのピニオンの回転位置
を図２の回転位置センサで検出するようにしてもよい。

【００４１】図２又は図４に示すような位相シフト型の
回転位置センサ又は直線位置センサの合成出力信号Ｙ＝
ｓｉｎ（ωｔ＋φ）は絶対的な位相差信号として出力さ
れているので、ノイズの影響を受けにくいという特徴を
有する。また、図２の回転回転位置センサは、一回転の
範囲をアブソリュートに検出するものであるが、このよ
うなアブソリュートセンサを複数個組み合わせることに
よって多回転にわたってアブソリュート位置を検出する
ことができる。なお、上述の実施の形態では、位置セン
サ１が基準交流信号ｓｉｎωｔ及びｃｏｓωｔによって
励磁される場合について説明したが、これは位置センサ
１が２相駆動タイプのものだからである。従って、位置
センサ１が３相駆動タイプの場合には位置センサは基準
交流信号ｓｉｎωｔ、ｓｉｎ（ωｔ＋２π／３）及びｓ
ｉｎ（ωｔ＋４π／３）によって励磁されるので、移相
回路２５を２個設け、基準交流信号ｓｉｎωｔをそれぞ
れの位相角にに応じて適宜位相してやればよい。また、
位置センサがこれ以上の多相で駆動されるタイプの場合
には同様に位相角を位相した信号で励磁してやればよ
い。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、センサ部と制御部を接
続するケーブルが長くなった場合でも、従来のセンサ部
と制御部をなんら変更することなく、安価な汎用ケーブ
ルによって長距離伝送を行うことができ、信号レベルの
減衰や外部雑音の悪影響を受けにくくなるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の位置検出装置用付加装置を含む位置
検出装置の全体システムの構成を示す図である。

【図２】 図１の位置センサが回転型の場合の詳細構成
を示す図である。

【図３】 図２のような誘導型の位相シフト型回転位置
センサを用いる場合における位置変換器の詳細構成を示
す図である。

【図４】 図１の位置センサが直線型の場合の詳細構成
を示す図である。

【符号の説明】

１…位置センサ、２…センサ側アダプタ、３…変換器側
アダプタ、４…位置変換器、２１…整流平滑回路、２
２，３６…減衰器、２３，３７…差動増幅回路、２４，
２６…出力回路、２５…移相回路、２７，２Ａ，３１，
３４…電圧増幅回路、２８，２Ｂ，３２，３５…電力増
幅回路、２９，３３…位相反転回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 位相のずれた複数の交流信号によって励
   磁される第１及び第２の巻線部と、この巻線部に対して
   相対的に変位可能に設けられ、前記巻線部との間で磁気
   回路を形成し、前記巻線部との間の相対的位置関係に応
   じて前記磁気回路の磁気抵抗に変化を与える部材とを有
   し、前記巻線部が前記交流信号によって励磁されること
   によって前記相対的位置関係に対応した電気的位相ずれ
   を持った出力交流信号を発生する位相シフト型の位置セ
   ンサと、前記複数の交流信号のいずれか１つを出力し、
   前記出力交流信号を取り込み、それに基づいて前記部材
   の絶対位置データを出力する位置変換器とからなる位置
   検出装置と組合わせて使用する付加装置であって、 前記位置変換器から出力される交流信号を２系統に分割
   し、その１の系統の交流信号については電力増幅された
   ものを、他の系統の交流信号については振幅反転及び電
   力増幅されたものを、第１及び第２のケーブルを介して
   差動信号のかたちでセンサ側に伝送し、前記位置センサ
   側から第３及び第４のケーブルを介して伝送されてきた
   ２系統の交流信号を差動で増幅・処理することによって
   生成された出力交流信号を前記位置変換器側に出力する
   変換器側アダプタと、 前記第１及び第２のケーブルを介して伝送されてきた２
   系統の交流信号を差動で増幅・処理し、これによって生
   成された交流信号を少なくとも２系統に分割し、その１
   の系統の交流信号をそのまま前記第１の巻線部の励磁用
   とし、他の系統の交流信号を位相シフトしたものを前記
   第２の巻線部の励磁用として前記位置センサに供給し、
   前記位置センサからの出力交流信号を２系統に分割し、
   一方の交流信号については電力増幅されたものを、他の
   系統の交流信号については振幅反転及び電力増幅された
   ものを、前記第３及び第４のケーブルを介して差動信号
   のかたちで前記変換器側アダプタへ伝送するセンサ側ア
   ダプタとを備えたことを特徴とする位置検出装置用付加
   装置。
2. 【請求項２】 前記センサ側アダプタは前記第１及び第
   ２のケーブルを介して伝送されてきた２系統の交流信号
   を整流平滑することによってこのセンサ側アダプタで使
   用する直流電源電圧を生成する整流平滑手段を有するこ
   とを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置用付加装
   置。
3. 【請求項３】 前記センサ側アダプタは前記第１及び第
   ２のケーブルを介して伝送されてきた２系統の交流信号
   を整流平滑することによってこのセンサ側アダプタで使
   用する直流電源電圧を生成する整流平滑手段と、この整
   流平滑手段によって得た直流電圧の中点の電位を生成す
   る手段とを有し、その中点の電位をセンサ側アダプタの
   回路動作の基準電位とすることを特徴とする請求項１に
   記載の位置検出装置用付加装置。