JPH10300512A - 位置センサ - Google Patents
位置センサInfo
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- JPH10300512A JPH10300512A JP10459297A JP10459297A JPH10300512A JP H10300512 A JPH10300512 A JP H10300512A JP 10459297 A JP10459297 A JP 10459297A JP 10459297 A JP10459297 A JP 10459297A JP H10300512 A JPH10300512 A JP H10300512A
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- JP
- Japan
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- electrode
- electrodes
- holding plate
- dielectric
- electrode holding
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 長時間の使用によっても位置検出特性に変化
を生じない位置センサを提供することである。 【解決手段】 複数の電極の間に検出体１４と共に変位
する誘電体１６を有し、前記複数の電極の少なくとも一
方の電極は、前記誘電体の変位位置によって前記誘電体
と対向する前記一方の電極の面積が互いに異なるように
分割されてなる２つのコンデンサと、前記２つのコンデ
ンサの容量差を電圧変化に変換して検出するスイッチド
キャパシタ回路と、前記電圧変化に基づき前記検出体の
位置を検出する検出手段とを備えることを特徴とする。
を生じない位置センサを提供することである。 【解決手段】 複数の電極の間に検出体１４と共に変位
する誘電体１６を有し、前記複数の電極の少なくとも一
方の電極は、前記誘電体の変位位置によって前記誘電体
と対向する前記一方の電極の面積が互いに異なるように
分割されてなる２つのコンデンサと、前記２つのコンデ
ンサの容量差を電圧変化に変換して検出するスイッチド
キャパシタ回路と、前記電圧変化に基づき前記検出体の
位置を検出する検出手段とを備えることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、回転および直線
移動により変化する検出体の位置を検出する位置センサ
に関するものである。
移動により変化する検出体の位置を検出する位置センサ
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、回転および直線移動により変化す
る位置を検出する位置センサとして、特開平８−２９１
１３号公報に開示されている抵抗摺動式の位置センサが
存在する。この抵抗摺動式の位置センサは、印刷された
抵抗体とこの抵抗体上を摺動するブラシと呼ばれる電極
部材から構成される摺動抵抗器を備え、抵抗体上をブラ
シが位置の変化に応じて接触移動することにより、抵抗
変化あるいは抵抗体に供給された電圧の電圧変化を検出
し位置検出を行うものである。
る位置を検出する位置センサとして、特開平８−２９１
１３号公報に開示されている抵抗摺動式の位置センサが
存在する。この抵抗摺動式の位置センサは、印刷された
抵抗体とこの抵抗体上を摺動するブラシと呼ばれる電極
部材から構成される摺動抵抗器を備え、抵抗体上をブラ
シが位置の変化に応じて接触移動することにより、抵抗
変化あるいは抵抗体に供給された電圧の電圧変化を検出
し位置検出を行うものである。
【０００３】この種の位置センサは、例えば、自動車の
シフトレバーの位置、エンジンのスロットル位置、アク
セルまたはブレーキの操作位置、自動車のサスペンショ
ン位置等の検出に用いられている。
シフトレバーの位置、エンジンのスロットル位置、アク
セルまたはブレーキの操作位置、自動車のサスペンショ
ン位置等の検出に用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
位置センサは接触式であるため長時間の使用によりブラ
シ及び抵抗体が摩耗し位置検出特性に変化を生じるとい
う問題があった。
位置センサは接触式であるため長時間の使用によりブラ
シ及び抵抗体が摩耗し位置検出特性に変化を生じるとい
う問題があった。
【０００５】この発明の課題は、長時間の使用によって
も位置検出特性に変化を生じない位置センサを提供する
ことである。
も位置検出特性に変化を生じない位置センサを提供する
ことである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の位置セン
サは、複数の電極の間に検出体と共に変位する誘電体を
有し、前記複数の電極の少なくとも一方の電極は、前記
誘電体の変位位置によって前記誘電体と対向する前記一
方の電極の面積が互いに異なるように分割されてなる２
つのコンデンサと、前記２つのコンデンサの容量差を電
圧変化に変換して検出するスイッチドキャパシタ回路
と、前記電圧変化に基づき前記検出体の位置を検出する
検出手段とを備えることを特徴とする。
サは、複数の電極の間に検出体と共に変位する誘電体を
有し、前記複数の電極の少なくとも一方の電極は、前記
誘電体の変位位置によって前記誘電体と対向する前記一
方の電極の面積が互いに異なるように分割されてなる２
つのコンデンサと、前記２つのコンデンサの容量差を電
圧変化に変換して検出するスイッチドキャパシタ回路
と、前記電圧変化に基づき前記検出体の位置を検出する
検出手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】この請求項１記載の位置センサは、複数の
電極間の誘導体の変位位置に基づき２つのコンデンサの
容量差をスイッチドキャパシタ回路により電圧変化に変
換して、この電圧変化により検出体の変位位置を検出す
る。この位置センサにおいては、複数の電極と誘導体が
非接触であるため、長時間の使用によっても位置検出特
性に変化を生じることがない。
電極間の誘導体の変位位置に基づき２つのコンデンサの
容量差をスイッチドキャパシタ回路により電圧変化に変
換して、この電圧変化により検出体の変位位置を検出す
る。この位置センサにおいては、複数の電極と誘導体が
非接触であるため、長時間の使用によっても位置検出特
性に変化を生じることがない。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、図１〜図４を参照してこの
発明の第１の実施の形態にかかる回転角度検出装置につ
いて説明する。
発明の第１の実施の形態にかかる回転角度検出装置につ
いて説明する。
【０００９】この回転角度検出装置２は、図１及び図２
に示すように、電極Ｅ１及びＥ２を保持する扇形状をし
た第１の電極保持板１０、電極Ｅ３を保持する扇形状を
した第２の電極保持板１２及び回動軸（検出体）１４に
固定され回動軸１４と共に回動する誘電体１６を備えて
構成されている。
に示すように、電極Ｅ１及びＥ２を保持する扇形状をし
た第１の電極保持板１０、電極Ｅ３を保持する扇形状を
した第２の電極保持板１２及び回動軸（検出体）１４に
固定され回動軸１４と共に回動する誘電体１６を備えて
構成されている。
【００１０】第１の電極保持板１０には、その誘電体１
６に対抗する面に電極Ｅ１及びＥ２が保持されている。
ここで電極Ｅ１及びＥ２は、それぞれ円弧形状を有する
電極を分割して形成されたものであり、電極の一端即ち
電極の幅の広い側から他端に向けて次第に電極の幅が狭
くなるように形成されている。そして電極Ｅ１の幅の広
い側と電極Ｅ２の幅の狭い側が向き合うように配置され
ている。
６に対抗する面に電極Ｅ１及びＥ２が保持されている。
ここで電極Ｅ１及びＥ２は、それぞれ円弧形状を有する
電極を分割して形成されたものであり、電極の一端即ち
電極の幅の広い側から他端に向けて次第に電極の幅が狭
くなるように形成されている。そして電極Ｅ１の幅の広
い側と電極Ｅ２の幅の狭い側が向き合うように配置され
ている。
【００１１】第２の電極保持板１２には、その誘電体１
６に対抗する面の電極Ｅ１及びＥ２に対向する位置に電
極Ｅ３が保持されている。ここで電極Ｅ３は円弧形状、
即ち電極Ｅ１とＥ２を合わせた形状を有している。
６に対抗する面の電極Ｅ１及びＥ２に対向する位置に電
極Ｅ３が保持されている。ここで電極Ｅ３は円弧形状、
即ち電極Ｅ１とＥ２を合わせた形状を有している。
【００１２】誘電体１６は所定の厚さを有する矩形の部
材であり、第１の電極保持板１０と第２の電極保持板１
２との間に第１の電極保持板１０に保持されている電極
Ｅ１，Ｅ２及び第２の電極保持板１２に保持されている
電極Ｅ３のそれぞれと一定間隔で対向するように配置さ
れている。
材であり、第１の電極保持板１０と第２の電極保持板１
２との間に第１の電極保持板１０に保持されている電極
Ｅ１，Ｅ２及び第２の電極保持板１２に保持されている
電極Ｅ３のそれぞれと一定間隔で対向するように配置さ
れている。
【００１３】ここで、第１の電極保持板１０の電極Ｅ１
と第２の電極保持板１２の電極Ｅ３により可変コンデン
サＣ１が、第１の電極保持板１０の電極Ｅ２と第２の電
極保持板１２の電極Ｅ３により可変コンデンサＣ２が形
成されている。
と第２の電極保持板１２の電極Ｅ３により可変コンデン
サＣ１が、第１の電極保持板１０の電極Ｅ２と第２の電
極保持板１２の電極Ｅ３により可変コンデンサＣ２が形
成されている。
【００１４】図３は、可変コンデンサＣ１と可変コンデ
ンサＣ２の容量の差を測定するためのスイッチドキャパ
シタ回路の回路図である。このスイッチドキャパシタ回
路は、電荷差検出回路３０及びサンプルホールド回路３
２により構成されている。電荷差検出回路３０は、可変
コンデンサＣ１と可変コンデンサＣ２とに蓄積された電
荷の差分の電荷をコンデンサＣ３に蓄積する回路であ
る。即ち、可変コンデンサＣ１を構成する電極Ｅ１はス
イッチＳ２を介して＋Ｖ又はＧＮＤに接続される。ま
た、可変コンデンサＣ２を構成する電極Ｅ２はスイッチ
Ｓ１を介して＋Ｖ又はＧＮＤに接続される。
ンサＣ２の容量の差を測定するためのスイッチドキャパ
シタ回路の回路図である。このスイッチドキャパシタ回
路は、電荷差検出回路３０及びサンプルホールド回路３
２により構成されている。電荷差検出回路３０は、可変
コンデンサＣ１と可変コンデンサＣ２とに蓄積された電
荷の差分の電荷をコンデンサＣ３に蓄積する回路であ
る。即ち、可変コンデンサＣ１を構成する電極Ｅ１はス
イッチＳ２を介して＋Ｖ又はＧＮＤに接続される。ま
た、可変コンデンサＣ２を構成する電極Ｅ２はスイッチ
Ｓ１を介して＋Ｖ又はＧＮＤに接続される。
【００１５】さらに、電極Ｅ３は、オペアンプＡ１の反
転入力端子に接続されており、電極Ｅ３とオペアンプＡ
１の出力側との間には、コンデンサＣ３及びスイッチＳ
３が並列に接続されている。なお、オペアンプＡ１の非
反転入力端子は、ＧＮＤに接続されている。
転入力端子に接続されており、電極Ｅ３とオペアンプＡ
１の出力側との間には、コンデンサＣ３及びスイッチＳ
３が並列に接続されている。なお、オペアンプＡ１の非
反転入力端子は、ＧＮＤに接続されている。
【００１６】サンプルホールド回路３２は、電荷差検出
回路３０のコンデンサＣ３に蓄積されている電荷量に対
応して出力される電圧を保持するための回路である。即
ち、スイッチＳ４の出力側がオペアンプＡ２の非反転入
力端子に接続され、このオペアンプＡ２の出力側が反転
入力端子に接続されている。また、スイッチＳ４の出力
側がコンデンサＣ４を介してＧＮＤに接続されている。
回路３０のコンデンサＣ３に蓄積されている電荷量に対
応して出力される電圧を保持するための回路である。即
ち、スイッチＳ４の出力側がオペアンプＡ２の非反転入
力端子に接続され、このオペアンプＡ２の出力側が反転
入力端子に接続されている。また、スイッチＳ４の出力
側がコンデンサＣ４を介してＧＮＤに接続されている。
【００１７】次に、この回転角度検出装置２における回
転角度の検出について説明する。まず、図３に示す回路
のスイッチＳ１，Ｓ２をＧＮＤに接続すると共に、スイ
ッチＳ３をＯＮとして可変コンデンサＣ１，Ｃ２及びコ
ンデンサＣ３の電荷を放電させて初期化を行う。
転角度の検出について説明する。まず、図３に示す回路
のスイッチＳ１，Ｓ２をＧＮＤに接続すると共に、スイ
ッチＳ３をＯＮとして可変コンデンサＣ１，Ｃ２及びコ
ンデンサＣ３の電荷を放電させて初期化を行う。
【００１８】次に、スイッチＳ１を＋Ｖに接続すると共
にスイッチＳ１を−Ｖに接続し、更にスイッチＳ３をＯ
ＦＦにして可変コンデンサＣ１，Ｃ２に電圧を印加す
る。これにより可変コンデ ンサＣ１と可変コンデンサ
Ｃ２とに蓄えられた電荷量の差分の電荷がコンデンサＣ
３に蓄積される。次に、スイッチＳ４をＯＮしてオペア
ンプＡ１からの出力電圧に対応する電荷をコンデンサＣ
４に保持して電圧Ｖｏｕｔの出力を行う。
にスイッチＳ１を−Ｖに接続し、更にスイッチＳ３をＯ
ＦＦにして可変コンデンサＣ１，Ｃ２に電圧を印加す
る。これにより可変コンデ ンサＣ１と可変コンデンサ
Ｃ２とに蓄えられた電荷量の差分の電荷がコンデンサＣ
３に蓄積される。次に、スイッチＳ４をＯＮしてオペア
ンプＡ１からの出力電圧に対応する電荷をコンデンサＣ
４に保持して電圧Ｖｏｕｔの出力を行う。
【００１９】上述の電極Ｅ１とＥ２の分割は、ｒ＝√
（ａθ＋ｂ）の関係をを有しているため（ｒは検出体の
回転中心からの距離、θは回転角度、ａ、ｂは適当な定
数）、誘導体１６の回転に応じて、可変コンデンサＣ１
及びＣ２の静電容量は相補的に変化する。従って、図３
のスイッチキャパシタ回路の出力は、図４に示すように
回転角度θに対して直線的に変化する電圧Ｖｏｕｔとな
る。
（ａθ＋ｂ）の関係をを有しているため（ｒは検出体の
回転中心からの距離、θは回転角度、ａ、ｂは適当な定
数）、誘導体１６の回転に応じて、可変コンデンサＣ１
及びＣ２の静電容量は相補的に変化する。従って、図３
のスイッチキャパシタ回路の出力は、図４に示すように
回転角度θに対して直線的に変化する電圧Ｖｏｕｔとな
る。
【００２０】この第１の実施の形態にかかる回転角度検
出装置２によれば、回動軸１４の回動に伴い出力される
回転角度が電圧Ｖｏｕｔとして出力される。この回転角
度検出装置２においては、電極Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３と誘導
体１６が非接触であるため、長時間の使用によっても電
極Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３及び誘導体１６が摩耗せず、長時間
の使用によっても位置検出特性に変化を生じることがな
く正確に回転角度の検出を行うことができる。
出装置２によれば、回動軸１４の回動に伴い出力される
回転角度が電圧Ｖｏｕｔとして出力される。この回転角
度検出装置２においては、電極Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３と誘導
体１６が非接触であるため、長時間の使用によっても電
極Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３及び誘導体１６が摩耗せず、長時間
の使用によっても位置検出特性に変化を生じることがな
く正確に回転角度の検出を行うことができる。
【００２１】次に、図５及び図６を参照してこの発明の
第２の実施の形態にかかる位置検出装置４の説明を行
う。なお、この第２の実施の形態の説明においては、第
１の実施の形態の回転角度検出装置２の構成に対応する
構成に第１の実施の形態にかかる回転角度検出装置２の
構成に付した符号を付して説明を行う。
第２の実施の形態にかかる位置検出装置４の説明を行
う。なお、この第２の実施の形態の説明においては、第
１の実施の形態の回転角度検出装置２の構成に対応する
構成に第１の実施の形態にかかる回転角度検出装置２の
構成に付した符号を付して説明を行う。
【００２２】この位置検出装置４は、電極Ｅ１及びＥ２
を保持する矩形の第１の電極保持板１０、電極Ｅ３を保
持する矩形の第２の電極保持板１２及び検出体に固定さ
れ、この検出体と共に直線移動する誘電体１６を備えて
構成されている。
を保持する矩形の第１の電極保持板１０、電極Ｅ３を保
持する矩形の第２の電極保持板１２及び検出体に固定さ
れ、この検出体と共に直線移動する誘電体１６を備えて
構成されている。
【００２３】第１の電極保持板１０には、その誘電体１
６に対抗する面に電極Ｅ１及びＥ２が保持されている。
ここで電極Ｅ１及びＥ２は、矩形の電極を分割して形成
したものであり、それぞれの電極は三角形状を有してい
る。そして電極Ｅ１の幅の広い側と電極Ｅ２の幅の狭い
側が向き合うように配置されている。
６に対抗する面に電極Ｅ１及びＥ２が保持されている。
ここで電極Ｅ１及びＥ２は、矩形の電極を分割して形成
したものであり、それぞれの電極は三角形状を有してい
る。そして電極Ｅ１の幅の広い側と電極Ｅ２の幅の狭い
側が向き合うように配置されている。
【００２４】第２の電極保持板１２には、その誘電体１
６に対抗する面の電極Ｅ１及びＥ２に対向する位置に電
極Ｅ３が保持されている。ここで電極Ｅ３は、矩形状、
即ち電極Ｅ１とＥ２を合わせた形状を有している。
６に対抗する面の電極Ｅ１及びＥ２に対向する位置に電
極Ｅ３が保持されている。ここで電極Ｅ３は、矩形状、
即ち電極Ｅ１とＥ２を合わせた形状を有している。
【００２５】誘電体１６は所定の厚さを有する矩形の部
材であり、第１の電極保持板１０と第２の電極保持板１
２との間に第１の電極保持板１０に保持されている電極
Ｅ１，Ｅ２及び第２の電極保持板１２に保持されている
電極Ｅ３のそれぞれと一定間隔で対向するように配置さ
れている。
材であり、第１の電極保持板１０と第２の電極保持板１
２との間に第１の電極保持板１０に保持されている電極
Ｅ１，Ｅ２及び第２の電極保持板１２に保持されている
電極Ｅ３のそれぞれと一定間隔で対向するように配置さ
れている。
【００２６】ここで、第１の電極保持板１０の電極Ｅ１
と第２の電極保持板１２の電極Ｅ３により可変コンデン
サＣ１が、第１の電極保持板１０の電極Ｅ２と第２の電
極保持板１２の電極Ｅ３により可変コンデンサＣ２が形
成されている。
と第２の電極保持板１２の電極Ｅ３により可変コンデン
サＣ１が、第１の電極保持板１０の電極Ｅ２と第２の電
極保持板１２の電極Ｅ３により可変コンデンサＣ２が形
成されている。
【００２７】この位置検出装置４においては、第１の実
施の形態の図３に示す回路と同一の回路を用いることに
より、誘導体１６の平行移動にともなって直線的に変化
する出力電圧Ｖｏｕｔを得ることができ、この出力電圧
Ｖｏｕｔに基づいて検出体の位置を検出することができ
る。
施の形態の図３に示す回路と同一の回路を用いることに
より、誘導体１６の平行移動にともなって直線的に変化
する出力電圧Ｖｏｕｔを得ることができ、この出力電圧
Ｖｏｕｔに基づいて検出体の位置を検出することができ
る。
【００２８】この第２の実施の形態にかかる位置検出装
置４においても、電極Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３と誘導体１６が
非接触であるため、長時間の使用によっても電極Ｅ１，
Ｅ２，Ｅ３及び誘導体１６が摩耗せず、長時間の使用に
よっても位置検出特性に変化を生じることがなく正確に
位置検出を行うことができる。
置４においても、電極Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３と誘導体１６が
非接触であるため、長時間の使用によっても電極Ｅ１，
Ｅ２，Ｅ３及び誘導体１６が摩耗せず、長時間の使用に
よっても位置検出特性に変化を生じることがなく正確に
位置検出を行うことができる。
【００２９】
【発明の効果】この請求項１記載の発明によれば、複数
の電極間の誘導体の変位位置に基づき検出体の位置を検
出することができる。また、この位置センサにおいて
は、電極と誘導体が非接触であるため、長時間の使用に
よっても位置検出特性に変化を生じることがなく、正確
に位置検出を行うことができる。
の電極間の誘導体の変位位置に基づき検出体の位置を検
出することができる。また、この位置センサにおいて
は、電極と誘導体が非接触であるため、長時間の使用に
よっても位置検出特性に変化を生じることがなく、正確
に位置検出を行うことができる。
【図１】第１の実施の形態にかかる位置センサの電極Ｅ
１，Ｅ２及び誘電体１６を示す図である。
１，Ｅ２及び誘電体１６を示す図である。
【図２】第１の実施の形態にかかる位置センサの電極Ｅ
１，Ｅ２，Ｅ３及び誘電体１６の部分の断面図である。
１，Ｅ２，Ｅ３及び誘電体１６の部分の断面図である。
【図３】第１の実施の形態にかかる位置センサの回路図
である。
である。
【図４】第１の実施の形態にかかる位置センサの出力信
号を示す図である。
号を示す図である。
【図５】第２の実施の形態にかかる位置センサを示す図
である。
である。
【図６】第２の実施の形態にかかる位置センサを示す図
である。
である。
【符号の説明】 ２…回転角度検出装置、４…位置検出装置、１０…第１
の電極保持板、１２…第２の電極保持板、１４…回動
軸、１６…誘電体、３０…電荷差検出回路、３２…サン
プルホールド回路、Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３…電極、Ｃ１，Ｃ
２…可変コンデンサ。
の電極保持板、１２…第２の電極保持板、１４…回動
軸、１６…誘電体、３０…電荷差検出回路、３２…サン
プルホールド回路、Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３…電極、Ｃ１，Ｃ
２…可変コンデンサ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 仲保 純一 愛知県丹羽郡大口町大字豊田字野田１番地 株式会社東海理化電機製作所内
Claims (1)
- 【請求項１】 複数の電極の間に検出体と共に変位する
誘電体を有し、前記複数の電極の少なくとも一方の電極
は、前記誘電体の変位位置によって前記誘電体と対向す
る前記一方の電極の面積が互いに異なるように分割され
てなる２つのコンデンサと、 前記２つのコンデンサの容量差を電圧変化に変換して検
出するスイッチドキャパシタ回路と、 前記電圧変化に基づき前記検出体の位置を検出する検出
手段と、 を備えることを特徴とする位置センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10459297A JPH10300512A (ja) | 1997-04-22 | 1997-04-22 | 位置センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10459297A JPH10300512A (ja) | 1997-04-22 | 1997-04-22 | 位置センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10300512A true JPH10300512A (ja) | 1998-11-13 |
Family
ID=14384709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10459297A Pending JPH10300512A (ja) | 1997-04-22 | 1997-04-22 | 位置センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10300512A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006038710A (ja) * | 2004-07-28 | 2006-02-09 | Hiroshima Univ | 曲げ変形センサおよび変形測定装置 |
| JP2016020830A (ja) * | 2014-07-14 | 2016-02-04 | 株式会社デンソー | ドア位置検出装置 |
-
1997
- 1997-04-22 JP JP10459297A patent/JPH10300512A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006038710A (ja) * | 2004-07-28 | 2006-02-09 | Hiroshima Univ | 曲げ変形センサおよび変形測定装置 |
| JP2016020830A (ja) * | 2014-07-14 | 2016-02-04 | 株式会社デンソー | ドア位置検出装置 |
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