JPH10246607A - 変位検出装置 - Google Patents

変位検出装置

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JPH10246607A
JPH10246607A JP4935897A JP4935897A JPH10246607A JP H10246607 A JPH10246607 A JP H10246607A JP 4935897 A JP4935897 A JP 4935897A JP 4935897 A JP4935897 A JP 4935897A JP H10246607 A JPH10246607 A JP H10246607A
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JP
Japan
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displacement
circuit
electromotive forces
sum
voltage
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Application number
JP4935897A
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English (en)
Inventor
Masahiro Yamada
昌啓 山田
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複雑なアナログ量の割算を行うことなく、高
精度に変位を検出することができる変位検出装置を提供
する。 【解決手段】 変位検出装置24の発振回路33からの
交流電圧は、可変利得増幅回路35によって増幅されて
RVDT20の励磁巻線21を励磁する。RVDT20
の第1および第2検出巻線22,23は、電磁誘導によ
って可動コア36の角変位量に応じた第1および第2起
電力A,Bを発生する。各起電力A,Bは、直流に変換
され、可動コア36の角変位量に応じた起電力の差(A
−B)が減算回路29によって算出されて電圧として出
力される。起電力の和(A+B)と基準電圧Sとは減算
回路31によって比較され、その差(A+B)−Sは増
幅回路34によって増幅されて前記可変利得増幅回路3
5を制御し、起電力の和(A+B)が基準電圧Sに等し
くなるように発振器33からの交流電圧を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、差動変圧器の出力
を角度または位置に比例した量に変換して、回転変位ま
たは直線変位の変位量を検出する変位検出装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】図3は、直線形差動変圧器(以下、LV
DTと略記する)1およびこのLVDT1によって直線
変位による変位量を検出する従来の変位検出装置2の構
成を示すブロック図である。LVDT1は、変位検出装
置2からの交流電圧によって励磁される1次巻線である
励磁巻線3と、互いに直列に接続された2つの2次巻線
である第1および第2検出巻線4,5と、前記第1およ
び第2検出巻線4,5と励磁巻線3との間の磁力線を結
合し、直線変位自在の可動コア6とから構成される。変
位検出装置2は、発振器7および増幅回路8を有し、発
振器7によって発生された正弦波の電圧は、増幅回路8
によって増幅されて励磁巻線3を励磁する。励磁巻線3
が励磁されると、2次巻線である第1および第2検出巻
線4,5が、可動コア6の変位量に比例した電圧である
第1起電力および第2起電力を発生する。
【0003】第1および第2検出巻線4,5に発生した
交流起電力は、変位検出装置2の第1整流回路9および
第2整流回路11に入力され、交流から直流に整流さ
れ、次に第1および第2平滑回路10,12に入力され
て交流成分がさらに取り除かれて、直流の第1および第
2起電力A,Bが得られる。
【0004】変位検出装置2は、これらの第1起電力A
および第2起電力Bの差(A−B)から可動コア6の変
位量を測定する。この際、可動コア6の変位量と出力電
圧との関係の直線性を向上するために、第1および第2
起電力の差(A−B)を第1および第2起電力の和(A
+B)で割る必要がある。したがって、第1および第2
起電力A,Bは、変位検出装置2の除算回路13に入力
され、(A−B)/(A+B)のアナログ量の割算が行
われ、除算回路9からの直流成分は増幅回路14によっ
て増幅されて変位検出装置2から可動コア6の変位量が
電圧として出力される。また除算回路13の駆動電圧と
しては一般に+/−両電源、たとえば+15V/−15
Vの駆動電源が用いられ、可動コア6の変位量が0の場
合には第1および第2起電力の差(A−B)が0である
ので、変位量出力は0Vとなる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の変位
検出装置2では、除算回路13でアナログ量の割算を行
うので回路構成が非常に複雑となり、製造コストが高く
なるという問題が生じる。また検出精度を高くしようと
すると回路定数の微調整が必要になりさらにコストが高
くなるという問題が生じる。また変位検出装置2を広い
温度範囲で高精度に使用するためには、除算回路13の
温度補償を行う必要があるが、除算回路13は複雑な構
成であるので、温度補償が難しく、温度補償を行うとさ
らに回路が複雑になるという問題が生じる。
【0006】したがって本発明の目的は、複雑なアナロ
グ量の割算を行うことなく高精度に変位を検出すること
ができる変位検出装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、交流電圧を発
生する発振手段と、発振手段からの交流電圧を、利得を
可変に増幅して差動変圧手段の1次巻線である励磁巻線
を励磁する可変利得増幅手段とを有し、差動変圧手段の
2つの2次巻線である第1検出巻線および第2検出巻線
の起電力の差によって、励磁巻線と第1および第2検出
巻線との間の磁力線を結合する可動コアの変位を検出
し、第1検出巻線および第2検出巻線の起電力の和が予
め定める一定の値となるように前記可変利得増幅手段の
利得を制御することを特徴とする変位検出装置である。
【0008】本発明に従えば、発振手段から発生された
交流電圧は、可変利得増幅手段によって増幅されて差動
変圧手段の1次巻線である励磁巻線を励磁する。励磁巻
線が励磁されると、差動変圧手段の可動コアの変位に応
じて2次巻線である第1および第2検出巻線に電磁誘導
によって起電力が発生する。これらの第1および第2検
出巻線の起電力の差は、可動コアの変位量に比例するの
で、起電力の差によって可動コアの変位が検出される。
各起電力の和は予め定める一定の値となるように前記可
変利得増幅手段を制御する。たとえば、各起電力の和が
予め定める一定の値より大きい場合には、前記可変利得
増幅手段の利得を下げ、励磁巻線によって電磁誘導され
る第1および第2検出巻線の起電力を下げ、逆に各起電
力の和が予め定める一定の値より小さい場合には可変利
得増幅手段の利得を上げて起電力の和を上げる。このよ
うにして第1および第2検出巻線の起電力の和が予め定
める一定の値となるように制御する。従来の変位検出装
置では、可動コアの変位量と起電力の差の直線性を向上
させるために、第1および第2検出巻線の起電力の和で
起電力の差を割っていたが、本発明では上述のように起
動力の和が予め定める一定の値となるように制御するこ
とによって、起電力の和を起電力の差で割ったのと同じ
効果を得ることができる。したがって起電力の差を起電
力の和で割るための複雑な回路を必要としないので、変
位検出装置は簡単な構成となり小形化および低コスト化
が図られ、さらに低コストで精度を向上することができ
る。また構成が簡単なことから温度補償も容易に行うこ
とができる。
【0009】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の一形態で
ある回転形作動変圧器(以下、RVDTと略記する)2
0によって角変位の変位量を検出する変位検出装置24
の構成を示すブロック図である。RVDT20は、たと
えば油圧機器のバルブ開度またはポンプ傾転の角変位量
の検出など、一般産業用の角変位の検出に用いられる。
RVDT20は、変位検出装置24によって励磁される
1次巻線である励磁巻線21と、互いに直列に接続され
た2つの2次巻線である第1および第2検出巻線22,
23と、励磁巻線21と第1および第2検出巻線22,
23の磁力線を結合する可動コア36とから構成され、
可動コア36は半円弧状に形成され、角変位自在に支持
される。
【0010】励磁巻線21が励磁されると、第1および
第2検出巻線22,23が電磁誘導によって可動コア3
6の角変位量に比例した電圧である第1および第2起電
力A,Bが発生し、これらの起電力の差(A−B)によ
って変位検出装置24で可動コア36の角変位量が検出
される。なお、可動コア36の初期位置では各起電力
A,Bが等しく、起電力の差(A−B)は0Vとなる。
【0011】励磁巻線21は、発振回路33によって発
生した正弦波の交流電圧が可変利得増幅回路35によっ
て増幅されて励磁される。発振回路33は、たとえば三
角波または矩形波を発生するマルチバイブレータ、およ
びこの三角波または矩形波を低域フィルタに通して擬似
正弦波を得るよう構成される。
【0012】第1および第2検出巻線22,23に発生
した各交流起電力は、それぞれ変位検出装置24の第1
整流回路25および第2整流回路27に入力され、交流
から直流に整流され、次に第1および第2平滑回路2
6,28に入力されて交流成分がさらに取り除かれて、
直流の第1および第2起電力A,Bが得られる。これら
の第1および第2起電力A,Bは、それぞれ減算回路2
9に入力されて起電力の差(A−B)が得られる。これ
らの各起電力の差(A−B)は可動コア36の角変位に
比例するので、増幅回路32によって起電力の差(A−
B)が増幅されて可動コア36の角変位に比例した変位
量が変位検出装置24から電圧として出力される。
【0013】また第1および第2起電力A,Bは、それ
ぞれ加算回路30によって加算され、各起電力の和(A
+B)は、予め定める一定の値、たとえば1Vの基準電
圧Sを発生する基準電圧発生回路37と減算回路31で
減算されて比較される。この各起電力の和(A+B)と
基準電圧Sとの差(A+B)−Sが増幅回路34で増幅
され、増幅された各起電力の和(A+B)と基準電圧S
との差(A+B)−Sに応じて可変利得増幅回路35の
利得は制御される。たとえば起電力の和(A+B)が基
準電圧Sより大きければ、発振回路33の交流電圧を増
幅する可変利得増幅回路35の利得を小さくし、RVD
T20の2次側の巻線である第1および第2検出巻線2
2,23の起電力の和(A+B)を小さくさせる。逆に
起電力の和(A+B)が基準電圧Sより小さければ、可
変利得増幅回路35の利得を大きくし、起電力の和(A
+B)を大きくさせる。このように制御することによっ
て、変位検出装置24は起電力の和(A+B)の値が予
め定める一定の値である基準電圧Sに等しくなるよう
に、いわゆるフィードバック制御を行う。
【0014】このように変位検出装置24は、起電力の
和(A+B)が一定となるように制御されるので、起電
力の差(A−B)を起電力の和(A+B)で割ったのと
同じ効果が得られる。すなわち、(A−B)/(A+
B)といった複雑なアナログ量の割算を行うことなく、
可動コア36の変位量と出力電圧との良好な直線性が得
られる。このように回路構成が簡単となるので、部品点
数が少なくなり、温度補償も容易に行うことができる。
また(A−B)/(A+B)のアナログ量の割算を高精
度で行うため、一般的に+15V/−15Vの両電源が
必要であるが、本発明では起電力の差(A−B)および
起電力の和(A+B)の演算を行うだけなので、たとえ
ば+5Vのみの単一電源で高精度にアナログ量の演算を
行うことができる。
【0015】図2は、本発明の実施の他の形態であるL
VDT40によって直線変位の変位量を検出する変位検
出装置24の構成を示すブロック図である。本形態の変
位検出装置24は、LVDT40の直線変位を検出し、
LVDT40は、たとえばシリンダの直線変位などの検
出に用いられる。なお、図1に示される変位検出装置2
4と同様の構成には同一の参照符号を付し、説明を省略
する。
【0016】LVDT40の1次巻線である励磁巻線4
1は、変位検出装置24からの増幅された交流電圧によ
って励磁する。LVDT40の可動コア44は、1次巻
線である励磁巻線41と、直列に接続された2つの2次
巻線である第1および第2検出巻線42,43との間の
磁力線を結合し、直線変位自在に設けられる。第1およ
び第2検出巻線42,43は、励磁巻線41による電磁
誘導によって電圧である第1および第2起電力A,Bを
発生する。各起電力の差(A−B)は、可動コア44の
直線変位に比例するので、変位検出装置24は、これら
の起電力の差(A−B)によって可動コア44の直線変
位を検出し、電圧として出力する。なお可動コア44の
中心位置では、第1および第2検出巻線42,43のそ
れぞれの起電力A,Bが等しくなるので、起電力の差
(A−B)は0Vとなる。
【0017】LVDT40から変位検出装置24に入力
された起電力A,Bは、図1の変位検出装置24と同様
にアナログ量の割算を行うことなく、可動コア44の直
線変位に比例した電圧を出力する。このように変位検出
装置24は、LVDT40による直線変位であっても複
雑なアナログ量の割算を行うことなく高精度に直線変位
を検出することが可能である。
【0018】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、第1およ
び第2検出巻線の起電力の和が予め定める一定の値とな
るように、励磁巻線を励磁する交流電圧を増幅する可変
利得増幅手段を制御するので、第1および第2検出巻線
の起電力の差を起電力の和で割ることなく、正確に可動
コアの変位を検出することができる。これによって変位
検出装置の構成が簡単となり製造コストが低減し、さら
に温度補償も容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態であるRVDT20によ
って角変位の変位量を検出する変位検出装置24の構成
を示すブロック図である。
【図2】本発明の実施の他の形態であるLVDT40に
よって直線変位の変位量を検出する変位検出装置24の
構成を示すブロック図である。
【図3】LVDT1およびこのLVDT1によって直線
変位の変位量を検出する従来の変位検出装置2の構成を
示すブロック図である。
【符号の説明】
20 RVDT(回転形差動変圧器) 21,41 励磁巻線 22,42 第1検出巻線 23,43 第2検出巻線 24 変位検出装置 29,31 減算回路 30 加算回路 32,34 増幅回路 33 発振回路 35 可変利得増幅回路 36,44 可動コア 37 基準電圧発生回路 40 LVDT(直線形差動変圧器) A 第1起電力 B 第2起電力 S 基準電圧

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流電圧を発生する発振手段と、 発振手段からの交流電圧を、利得を可変に増幅して差動
    変圧手段の1次巻線である励磁巻線を励磁する可変利得
    増幅手段とを有し、 差動変圧手段の2つの2次巻線である第1検出巻線およ
    び第2検出巻線の起電力の差によって、励磁巻線と第1
    および第2検出巻線との間の磁力線を結合する可動コア
    の変位を検出し、第1検出巻線および第2検出巻線の起
    電力の和が予め定める一定の値となるように前記可変利
    得増幅手段の利得を制御することを特徴とする変位検出
    装置。
JP4935897A 1997-03-04 1997-03-04 変位検出装置 Pending JPH10246607A (ja)

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JP4935897A JPH10246607A (ja) 1997-03-04 1997-03-04 変位検出装置

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1309574C (zh) * 2002-07-09 2007-04-11 索尼株式会社 成像设备和其控制方法
JP2008102144A (ja) * 2000-11-30 2008-05-01 Asylum Research Corp 高精度位置測定のための改良された直線型可変差動トランス
JP2010133923A (ja) * 2008-12-04 2010-06-17 Hyundai Motor Co Ltd アクセレレーターポジションセンサー
WO2019022295A1 (ko) * 2017-07-25 2019-01-31 전북대학교산학협력단 각도 변위 측정용 저면적 위상 보정 회로

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