JPH1068637A - 検出パラメータ変化に比例したデジタル信号出力トランスジューサ - Google Patents
検出パラメータ変化に比例したデジタル信号出力トランスジューサInfo
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- JPH1068637A JPH1068637A JP9113071A JP11307197A JPH1068637A JP H1068637 A JPH1068637 A JP H1068637A JP 9113071 A JP9113071 A JP 9113071A JP 11307197 A JP11307197 A JP 11307197A JP H1068637 A JPH1068637 A JP H1068637A
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
- G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
- G01L1/225—Measuring circuits therefor
- G01L1/2256—Measuring circuits therefor involving digital counting
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 物理的パラメータに応答し、直接デジタル出
力を発生する正確なトランスジューサを提供すること 【解決手段】 ２つの位相シフトされたサイン状励起電
圧を別個の直列接続された抵抗器の対（２４、２５また
は２６、２８）に印加し、各対の抵抗器の間の接続点の
電圧を加算器（３３）でベクトル加算し、パルス幅変調
された矩形波信号に変換し、ベクトル加算された信号の
顕著な事象の発生（例えば電圧値がゼロ等となる時の時
間点すなわちゼロクロス点）等と励起電圧の同様な顕著
事象の発生との間の時間差をカウンター（３６）でカウ
ントし、検出された物理的パラメータの変化に比例した
デジタル出力信号を発生する。
力を発生する正確なトランスジューサを提供すること 【解決手段】 ２つの位相シフトされたサイン状励起電
圧を別個の直列接続された抵抗器の対（２４、２５また
は２６、２８）に印加し、各対の抵抗器の間の接続点の
電圧を加算器（３３）でベクトル加算し、パルス幅変調
された矩形波信号に変換し、ベクトル加算された信号の
顕著な事象の発生（例えば電圧値がゼロ等となる時の時
間点すなわちゼロクロス点）等と励起電圧の同様な顕著
事象の発生との間の時間差をカウンター（３６）でカウ
ントし、検出された物理的パラメータの変化に比例した
デジタル出力信号を発生する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般的にはトランス
ジューサの分野に関し、より詳細には、検出された物理
的パラメータの変化に応答してデジタル出力信号を発生
するようになっている、改良されたトランスジューサお
よびかかるトランスジューサを作動させるための改良さ
れた方法に関する。
ジューサの分野に関し、より詳細には、検出された物理
的パラメータの変化に応答してデジタル出力信号を発生
するようになっている、改良されたトランスジューサお
よびかかるトランスジューサを作動させるための改良さ
れた方法に関する。
【０００２】
【従来技術】可動部材の位置を検出し、その位置を決定
するためのデバイスは多数存在している。例えばリニア
可変差動トランス（ＬＶＤＴ）は一般に、一次コイルを
有し、このコイルは中間可動コア部材を介して２つの二
次コイルすなわち出力コイルに誘導結合されている。駆
動コイルには交流電流が供給され、被駆動コイル内に誘
導された電流はコア部材の相対的位置を示し、被駆動コ
イルの出力信号は駆動信号のアナログ値となっている。
最近のデジタル制御技術ではこのアナログ信号は、使用
前にデジタル等価信号となるようにまず変換しなければ
ならない。
するためのデバイスは多数存在している。例えばリニア
可変差動トランス（ＬＶＤＴ）は一般に、一次コイルを
有し、このコイルは中間可動コア部材を介して２つの二
次コイルすなわち出力コイルに誘導結合されている。駆
動コイルには交流電流が供給され、被駆動コイル内に誘
導された電流はコア部材の相対的位置を示し、被駆動コ
イルの出力信号は駆動信号のアナログ値となっている。
最近のデジタル制御技術ではこのアナログ信号は、使用
前にデジタル等価信号となるようにまず変換しなければ
ならない。
【０００３】その他のタイプのデバイスとしてはレゾル
バーのような位相可変出力信号デバイスがある。これら
デバイスは相対的な位相のずれが示す遅延時間をカウン
トすることにより、直接デジタル出力信号を発生でき
る、魅力のある可能性を提供するものである。この出力
される時間カウントは本来デジタル値である。
バーのような位相可変出力信号デバイスがある。これら
デバイスは相対的な位相のずれが示す遅延時間をカウン
トすることにより、直接デジタル出力信号を発生でき
る、魅力のある可能性を提供するものである。この出力
される時間カウントは本来デジタル値である。
【０００４】最近、反転ＬＶＤＴをダブルにしたリニア
可変位相トランスジューサ（ＬＶＰＴ）が開発された。
このトランスジューサは、構造的な観点からは大部分が
従来どおりのＬＶＤＴであり、反転作動するように見え
る。より詳細に説明すれば、同じ波形であるが互いに９
０度位相のずれた２つの別の励起信号が２つの別のコイ
ルに供給され、これらコイルの出力はコアの位置を介し
て出力コイルに結合されるようになっている。この出力
コイルは位相が９０度ずれた２つの入力の加算ベクトル
を含む。かかるＬＶＰＴの情報についてはニューモコー
ポレーションの一事業部である、米国ミシガン州49001
、カラマズー、2220パルマアベニューのＮＷＬコント
ロールシステムズのある文献に示されている。米国特許
第4,134,065 号、同第4,297,698 号および同第4,282,48
5 号には、この基本デバイスの更なる詳細および改良点
が示され、記載されている。
可変位相トランスジューサ（ＬＶＰＴ）が開発された。
このトランスジューサは、構造的な観点からは大部分が
従来どおりのＬＶＤＴであり、反転作動するように見え
る。より詳細に説明すれば、同じ波形であるが互いに９
０度位相のずれた２つの別の励起信号が２つの別のコイ
ルに供給され、これらコイルの出力はコアの位置を介し
て出力コイルに結合されるようになっている。この出力
コイルは位相が９０度ずれた２つの入力の加算ベクトル
を含む。かかるＬＶＰＴの情報についてはニューモコー
ポレーションの一事業部である、米国ミシガン州49001
、カラマズー、2220パルマアベニューのＮＷＬコント
ロールシステムズのある文献に示されている。米国特許
第4,134,065 号、同第4,297,698 号および同第4,282,48
5 号には、この基本デバイスの更なる詳細および改良点
が示され、記載されている。
【０００５】アナログひずみゲージは何年もの間広く使
用されてきたが、半導体式ひずみゲージの信頼性および
性能も多くのクリティカルな検出用としても使用できる
ような点まで高まってきた。
用されてきたが、半導体式ひずみゲージの信頼性および
性能も多くのクリティカルな検出用としても使用できる
ような点まで高まってきた。
【０００６】上記のように、多くのクローズドループの
制御システムは性質がデジタル的である。システム部品
がアナログ出力信号を発生する場合、この信号を制御方
式で統合化できるようにする前に、まずこの信号をデジ
タル等価信号に変換しなければならない。この目的を達
成するには、種々のタイプのアナログ−デジタルコンバ
ータが利用できるが、これらコンバータは別の処理工程
および別の不要な出費が必要となる。
制御システムは性質がデジタル的である。システム部品
がアナログ出力信号を発生する場合、この信号を制御方
式で統合化できるようにする前に、まずこの信号をデジ
タル等価信号に変換しなければならない。この目的を達
成するには、種々のタイプのアナログ−デジタルコンバ
ータが利用できるが、これらコンバータは別の処理工程
および別の不要な出費が必要となる。
【０００７】従って、物理的パラメータに感度良く応答
し、直接デジタル出力を発生する正確なトランスジュー
サを提供することが一般に好ましい。
し、直接デジタル出力を発生する正確なトランスジュー
サを提供することが一般に好ましい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の一般
的な課題は、検出された物理的パラメータの変化を表示
するための改良されたトランスジューサを提供すること
にある。別の課題は、位相可変形抵抗性トランスジュー
サを提供することにある。別の課題は、デジタル出力信
号を発生する改良されたトランスジューサを提供するこ
とにある。更に別の課題は、トランスジューサを作動さ
せる改良された方法を提供することにある。更に別の課
題は、デジタル出力信号を発生するよう、トランスジュ
ーサを作動させる改良された方法を提供することにあ
る。
的な課題は、検出された物理的パラメータの変化を表示
するための改良されたトランスジューサを提供すること
にある。別の課題は、位相可変形抵抗性トランスジュー
サを提供することにある。別の課題は、デジタル出力信
号を発生する改良されたトランスジューサを提供するこ
とにある。更に別の課題は、トランスジューサを作動さ
せる改良された方法を提供することにある。更に別の課
題は、デジタル出力信号を発生するよう、トランスジュ
ーサを作動させる改良された方法を提供することにあ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】よって本発明は、広義に
は改良された位相可変抵抗性トランスジューサおよびこ
れを作動させるための方法を提供するものである。
は改良された位相可変抵抗性トランスジューサおよびこ
れを作動させるための方法を提供するものである。
【００１０】ここに開示した実施例の対応する部品、部
分または表面に対する括弧付きの参照番号は、単に発明
を説明するものであり、発明を限定するものではなく、
本発明のトランスジューサ２３は検出された物理的パラ
メータの変化に比例したデジタル出力信号を発生するよ
うになっている。改良されたトランスジューサは広義に
は、直列接続された抵抗器２４、２５の第１の対と、直
列接続された抵抗器２６、２８の第２の対とを備え、前
記抵抗器のうちの少なくとも１つの電気抵抗が検出され
た物理的パラメータの変化に応答して可変であり、前記
第１の対の両端に特定の周波数で第１の励起交流電圧を
印加するための第１の励起手段３１と、前記第２の対の
両端に前記周波数で第２の励起交流電圧を印加するため
の第２の励起手段３２とを備え、前記第１および第２励
起電圧が同一波形（すなわち、一般的な波形および周波
数に関し）であるが、互いに一定の位相角（φ）だけ位
相がずれており、更に第１の対の抵抗器の間の点に生じ
る電圧と第２の対の抵抗器の間の点に生じる電圧とをベ
クトル加算し、ベクトル加算された出力信号を発生させ
るための加算手段３３と、前記ベクトル加算された信号
の波形の顕著な事象の発生（波形がゼロ点に達するか、
ゼロ点と交差する点）と前記励起電圧の同様な波形の顕
著な事象の発生との間の時間差を作動的にカウントする
ようになっているカウンター３６とを備え、よって前記
時間差のカウントが前記検出された物理的パラメータの
変化に比例したデジタル出力信号となる。
分または表面に対する括弧付きの参照番号は、単に発明
を説明するものであり、発明を限定するものではなく、
本発明のトランスジューサ２３は検出された物理的パラ
メータの変化に比例したデジタル出力信号を発生するよ
うになっている。改良されたトランスジューサは広義に
は、直列接続された抵抗器２４、２５の第１の対と、直
列接続された抵抗器２６、２８の第２の対とを備え、前
記抵抗器のうちの少なくとも１つの電気抵抗が検出され
た物理的パラメータの変化に応答して可変であり、前記
第１の対の両端に特定の周波数で第１の励起交流電圧を
印加するための第１の励起手段３１と、前記第２の対の
両端に前記周波数で第２の励起交流電圧を印加するため
の第２の励起手段３２とを備え、前記第１および第２励
起電圧が同一波形（すなわち、一般的な波形および周波
数に関し）であるが、互いに一定の位相角（φ）だけ位
相がずれており、更に第１の対の抵抗器の間の点に生じ
る電圧と第２の対の抵抗器の間の点に生じる電圧とをベ
クトル加算し、ベクトル加算された出力信号を発生させ
るための加算手段３３と、前記ベクトル加算された信号
の波形の顕著な事象の発生（波形がゼロ点に達するか、
ゼロ点と交差する点）と前記励起電圧の同様な波形の顕
著な事象の発生との間の時間差を作動的にカウントする
ようになっているカウンター３６とを備え、よって前記
時間差のカウントが前記検出された物理的パラメータの
変化に比例したデジタル出力信号となる。
【００１１】好ましい実施例では、本発明の装置は、ベ
クトル加算された出力信号の位相角といずれかの励起電
圧の位相角とを比較し、パルス幅変調された矩形波出力
信号を励起周波数で発生するための比較器３５を更に含
む。
クトル加算された出力信号の位相角といずれかの励起電
圧の位相角とを比較し、パルス幅変調された矩形波出力
信号を励起周波数で発生するための比較器３５を更に含
む。
【００１２】別の特徴によれば、本発明は、直列接続さ
れた抵抗器の第１の対を設ける工程と、直列接続された
抵抗器の第２の対を設ける工程と、前記抵抗器のうちの
少なくとも１つの電気抵抗が、検出された物理的パラメ
ータの変化に応答して可変となるように、前記抵抗器を
配置する工程と、前記第１の対の両端に特定の周波数で
第１の励起交流電圧を印加する工程と、前記第２の対の
両端に前記周波数で第２の励起交流電圧を印加する工程
とを備え、前記第１および第２励起電圧が同一波形（す
なわち、一般な波形および周波数に関し）であるが、互
いに一定の位相角（φ）だけ位相がずれており、更に第
１の対の抵抗器の間の点に生じる電圧と第２の対の抵抗
器の間の点に生じる電圧とをベクトル加算し、ベクトル
加算された出力信号を発生させるための工程と、前記ベ
クトル加算された信号の波形の顕著な事象の発生と前記
励起電圧の同様な波形の顕著な事象の発生（例えば、ゼ
ロ点交差）との間の時間差をカウントする工程とを備
え、よって前記前記検出された物理的パラメータの変化
に比例したデジタル出力信号を発生する、検出された物
理的パラメータの変化に比例したデジタル出力信号を発
生するための改良された方法を提供するものである。
れた抵抗器の第１の対を設ける工程と、直列接続された
抵抗器の第２の対を設ける工程と、前記抵抗器のうちの
少なくとも１つの電気抵抗が、検出された物理的パラメ
ータの変化に応答して可変となるように、前記抵抗器を
配置する工程と、前記第１の対の両端に特定の周波数で
第１の励起交流電圧を印加する工程と、前記第２の対の
両端に前記周波数で第２の励起交流電圧を印加する工程
とを備え、前記第１および第２励起電圧が同一波形（す
なわち、一般な波形および周波数に関し）であるが、互
いに一定の位相角（φ）だけ位相がずれており、更に第
１の対の抵抗器の間の点に生じる電圧と第２の対の抵抗
器の間の点に生じる電圧とをベクトル加算し、ベクトル
加算された出力信号を発生させるための工程と、前記ベ
クトル加算された信号の波形の顕著な事象の発生と前記
励起電圧の同様な波形の顕著な事象の発生（例えば、ゼ
ロ点交差）との間の時間差をカウントする工程とを備
え、よって前記前記検出された物理的パラメータの変化
に比例したデジタル出力信号を発生する、検出された物
理的パラメータの変化に比例したデジタル出力信号を発
生するための改良された方法を提供するものである。
【００１３】この方法は、ベクトル加算された出力信号
の位相角といずれかの励起電圧の位相角とを比較し、パ
ルス幅変調された矩形波出力信号を励起周波数で発生す
るための別の工程を更に含むことができ、この励起波形
はサイン波、その誘導波（例えばコサイン波）、三角
波、ノコギリ波、またはその他の繰り返し波形でもよ
く、第１電圧と第２電圧とは９０度またはその他の角度
だけ位相がずれてもよい。
の位相角といずれかの励起電圧の位相角とを比較し、パ
ルス幅変調された矩形波出力信号を励起周波数で発生す
るための別の工程を更に含むことができ、この励起波形
はサイン波、その誘導波（例えばコサイン波）、三角
波、ノコギリ波、またはその他の繰り返し波形でもよ
く、第１電圧と第２電圧とは９０度またはその他の角度
だけ位相がずれてもよい。
【００１４】これまでの説明および次の説明、更に図面
および特許請求の範囲から、上記およびそれ以外の課題
および利点が明らかとなろう。
および特許請求の範囲から、上記およびそれ以外の課題
および利点が明らかとなろう。
【００１５】
【発明の実施の形態】まず最初に、同一参照番号はいく
つかの図面において一貫して同じ構造的な要素、部分ま
たは表面を表示するものであり、かかる要素、部分また
は表面は詳細な説明が重要な部分となっている明細書全
体によっても更に記載され、説明できると明瞭に理解す
べきである。特に表示がない場合、図面は明細書ととも
に解釈すべきものであり（例えば部品の配置、取り付け
等）、本発明の詳細な説明全体の一部と見なすべきであ
る。次の詳細な説明で用いるような用語「水平」、「垂
直」、「左」、「右」、「上」および「下」のみなら
ず、それらの形容詞および副詞の派生語（例えば「水平
に」、「右側に」、「上方に」等）は、単に読者が特定
の図面に向いた時の、図示された構造の配置を示すにす
ぎない。特に表示がない場合、「内側に」および「外側
に」なる用語は適当な長手方向軸線または回転軸線に対
する表面の配置を意味するものである。
つかの図面において一貫して同じ構造的な要素、部分ま
たは表面を表示するものであり、かかる要素、部分また
は表面は詳細な説明が重要な部分となっている明細書全
体によっても更に記載され、説明できると明瞭に理解す
べきである。特に表示がない場合、図面は明細書ととも
に解釈すべきものであり（例えば部品の配置、取り付け
等）、本発明の詳細な説明全体の一部と見なすべきであ
る。次の詳細な説明で用いるような用語「水平」、「垂
直」、「左」、「右」、「上」および「下」のみなら
ず、それらの形容詞および副詞の派生語（例えば「水平
に」、「右側に」、「上方に」等）は、単に読者が特定
の図面に向いた時の、図示された構造の配置を示すにす
ぎない。特に表示がない場合、「内側に」および「外側
に」なる用語は適当な長手方向軸線または回転軸線に対
する表面の配置を意味するものである。
【００１６】本発明の改良点を説明するために、従来の
抵抗性トランスジューサの構造および作動を検討するこ
とは有益であると考えられる。
抵抗性トランスジューサの構造および作動を検討するこ
とは有益であると考えられる。
【００１７】従来のトランスジューサ（図１） これまで何年間もアナログ式ひずみゲージトランスジュ
ーサが広く使用されてきたが、位相可変トランスジュー
サをデジタル化できるのと同じように行われる簡単な出
力信号のアナログ−デジタル変換を行うことが望ましい
と考えた者は、誰もいなかったと考えられる。周知の従
来技術を使用する可能な解決方法は、一般には直流源か
ら励起されるひずみゲージブリッジの従来の直流信号出
力で開始し、ブリッジ出力信号と三角形基準信号とを加
算させることにより、従来どおりパルス幅変調波形を発
生し、そのゼロクロス時間をシフトさせる方法が考えら
れる。このパルス幅変調波形はＬＶＰＴ出力をデジタル
化するのと同じように、基準クロックを有するパルス幅
カウンターにより相対的なパルス幅時間をカウントして
デジタル信号に変換できる。
ーサが広く使用されてきたが、位相可変トランスジュー
サをデジタル化できるのと同じように行われる簡単な出
力信号のアナログ−デジタル変換を行うことが望ましい
と考えた者は、誰もいなかったと考えられる。周知の従
来技術を使用する可能な解決方法は、一般には直流源か
ら励起されるひずみゲージブリッジの従来の直流信号出
力で開始し、ブリッジ出力信号と三角形基準信号とを加
算させることにより、従来どおりパルス幅変調波形を発
生し、そのゼロクロス時間をシフトさせる方法が考えら
れる。このパルス幅変調波形はＬＶＰＴ出力をデジタル
化するのと同じように、基準クロックを有するパルス幅
カウンターにより相対的なパルス幅時間をカウントして
デジタル信号に変換できる。
【００１８】図１は全体が番号１０で示された従来の抵
抗性トランスジューサを略図で示すものである。このト
ランスジューサは別々に可変な抵抗器１１、１２、１
３、１４を有するように示されており、これら抵抗はそ
れぞれブリッジ内に作動的に配置されている。電池１５
は、抵抗器１１と１３との間の接続点および抵抗器１２
と１４との間の接続点には直流電圧を加えるようになっ
ている。抵抗器１１と１２の間の接続点は番号１６で表
示されるようアースされており、種々の抵抗器を接続す
る点線はこれら抵抗器を関連させて、すなわち相補的に
変えることを略図で表示している。抵抗器１３と１４と
の間の接続点に生じる直流電圧は正の入力信号として加
算点１８へ供給される。この加算点１８は三角形基準信
号発生器１９からの三角形波も受ける。従って、加算点
に送られた直流信号は供給された三角波形に加えられる
と、関連する波形図に示めされるように公称ゼロクロス
点が時間ｔo から新しい時間ｔs へシフトする。
抗性トランスジューサを略図で示すものである。このト
ランスジューサは別々に可変な抵抗器１１、１２、１
３、１４を有するように示されており、これら抵抗はそ
れぞれブリッジ内に作動的に配置されている。電池１５
は、抵抗器１１と１３との間の接続点および抵抗器１２
と１４との間の接続点には直流電圧を加えるようになっ
ている。抵抗器１１と１２の間の接続点は番号１６で表
示されるようアースされており、種々の抵抗器を接続す
る点線はこれら抵抗器を関連させて、すなわち相補的に
変えることを略図で表示している。抵抗器１３と１４と
の間の接続点に生じる直流電圧は正の入力信号として加
算点１８へ供給される。この加算点１８は三角形基準信
号発生器１９からの三角形波も受ける。従って、加算点
に送られた直流信号は供給された三角波形に加えられる
と、関連する波形図に示めされるように公称ゼロクロス
点が時間ｔo から新しい時間ｔs へシフトする。
【００１９】加算点１８はこうして加算された信号をパ
ルス幅変調器２０へ送り、この変調器は関連する波形図
に示されるように重ねられた波形をパルス幅変調された
矩形波に変換する。この矩形波はパルス幅カウンター２
１へ送られ、カウンターはクロック２２によって決まる
レートで、顕著なる事象（例えばゼロクロス点）との間
の時間差（すなわちｔs −ｔo ）をカウントする。従っ
て、パルス幅カウンター２１はブリッジの抵抗変化を示
すデジタル出力信号を発生する。
ルス幅変調器２０へ送り、この変調器は関連する波形図
に示されるように重ねられた波形をパルス幅変調された
矩形波に変換する。この矩形波はパルス幅カウンター２
１へ送られ、カウンターはクロック２２によって決まる
レートで、顕著なる事象（例えばゼロクロス点）との間
の時間差（すなわちｔs −ｔo ）をカウントする。従っ
て、パルス幅カウンター２１はブリッジの抵抗変化を示
すデジタル出力信号を発生する。
【００２０】改良されたトランスジューサ（図２） 図２は、全体が番号２３で表示された、改良された位相
可変抵抗性トランスジューサのブロック図である。トラ
ンスジューサ２３は直列接続された抵抗器２４、２５の
第１の対と、直列接続された抵抗器２６、２８の第２の
対を有するように示されている。図示されるように、こ
れら抵抗器の各々は可変であり、物理的に移動可能な部
材に取り付けられたひずみゲージとすることができる。
しかしながら、すべてが可変である必要はなく、 ブリッ
ジのうちの１つの抵抗器だけがパラメータ変化を検出で
きればよい。抵抗器２５および２８の一端はそれぞれ番
号２９および３０で表示されるようにアースに接続され
ている。
可変抵抗性トランスジューサのブロック図である。トラ
ンスジューサ２３は直列接続された抵抗器２４、２５の
第１の対と、直列接続された抵抗器２６、２８の第２の
対を有するように示されている。図示されるように、こ
れら抵抗器の各々は可変であり、物理的に移動可能な部
材に取り付けられたひずみゲージとすることができる。
しかしながら、すべてが可変である必要はなく、 ブリッ
ジのうちの１つの抵抗器だけがパラメータ変化を検出で
きればよい。抵抗器２５および２８の一端はそれぞれ番
号２９および３０で表示されるようにアースに接続され
ている。
【００２１】抵抗器２４、２５の第１の対の両端に特定
の周波数の第１の交流励起電圧を印加するように、第１
の励起手段、例えばサイン波発生器３１が作動的に配置
されている。抵抗器２６、２８の第２の対の両端に同じ
周波数の第２の交流励起電圧を印加するように、第２の
励起手段、例えば第２サイン波発生器３２が作動的に配
置されている。これらサイン波発生器３１および３２
は、同じ関数および周波数の同じ交流波形（例えばサイ
ン波、コサイン波、三角波、ノコギリ波またはゼロクロ
ス点が繰り返される別の交流波形）を連動して発生する
ようになっている。しかしながら、第２励起電圧は既知
の一定の位相角（φ）、例えば９０度だけ第１励起電圧
に対して位相がずれている。抵抗器２６と２８の間の点
に生じる電圧は、加算点３３へ正の入力信号として供給
される。抵抗器２４と２５との間の電圧も加算点３３に
正の入力信号として供給される。この加算点の出力は関
連する波形図が示すようにベクトル加算された出力信号
を発生する。この波形図には２つの等しい信号の合成加
算ベクトル３４および等しくない入力信号の同様な合成
ベクトル３４’およびそれらの関連する位相角φおよび
φ’が示されている。
の周波数の第１の交流励起電圧を印加するように、第１
の励起手段、例えばサイン波発生器３１が作動的に配置
されている。抵抗器２６、２８の第２の対の両端に同じ
周波数の第２の交流励起電圧を印加するように、第２の
励起手段、例えば第２サイン波発生器３２が作動的に配
置されている。これらサイン波発生器３１および３２
は、同じ関数および周波数の同じ交流波形（例えばサイ
ン波、コサイン波、三角波、ノコギリ波またはゼロクロ
ス点が繰り返される別の交流波形）を連動して発生する
ようになっている。しかしながら、第２励起電圧は既知
の一定の位相角（φ）、例えば９０度だけ第１励起電圧
に対して位相がずれている。抵抗器２６と２８の間の点
に生じる電圧は、加算点３３へ正の入力信号として供給
される。抵抗器２４と２５との間の電圧も加算点３３に
正の入力信号として供給される。この加算点の出力は関
連する波形図が示すようにベクトル加算された出力信号
を発生する。この波形図には２つの等しい信号の合成加
算ベクトル３４および等しくない入力信号の同様な合成
ベクトル３４’およびそれらの関連する位相角φおよび
φ’が示されている。
【００２２】加算点３３の出力は位相比較器３５へ送ら
れる。この比較器はベクトル加算された電圧の位相角と
第２サイン波発生器３２の出力からタップ出力されるよ
うに示された基準波形の位相角とを比較し、パルス幅変
調された矩形波出力信号を発生する。この出力信号のパ
ルスの幅はベクトル加算された信号のゼロクロス点と基
準信号のゼロクロス点の時間差に応じて変調される。ま
た、これとは異なり、パルス幅は他のある顕著な事象に
連動した時間差に応じて変調してもよい。次にこのパル
ス幅変調された信号差はパルス幅カウンター３６へ送ら
れ、カウンター３６は基準信号の顕著な事象の発生（す
なわち時間ｔo のゼロクロス点）とベクトル加算された
信号の同様な顕著な事象の発生（すなわち時間ｔs のゼ
ロクロス点）との間の時間差をクロック３８が決定する
レートでカウントする。従って、パルス幅カウンターの
出力信号は検出された物理パラメータの変換に比例した
デジタル出力となる。
れる。この比較器はベクトル加算された電圧の位相角と
第２サイン波発生器３２の出力からタップ出力されるよ
うに示された基準波形の位相角とを比較し、パルス幅変
調された矩形波出力信号を発生する。この出力信号のパ
ルスの幅はベクトル加算された信号のゼロクロス点と基
準信号のゼロクロス点の時間差に応じて変調される。ま
た、これとは異なり、パルス幅は他のある顕著な事象に
連動した時間差に応じて変調してもよい。次にこのパル
ス幅変調された信号差はパルス幅カウンター３６へ送ら
れ、カウンター３６は基準信号の顕著な事象の発生（す
なわち時間ｔo のゼロクロス点）とベクトル加算された
信号の同様な顕著な事象の発生（すなわち時間ｔs のゼ
ロクロス点）との間の時間差をクロック３８が決定する
レートでカウントする。従って、パルス幅カウンターの
出力信号は検出された物理パラメータの変換に比例した
デジタル出力となる。
【００２３】変形例 本発明では種々の変更、変形を行うことが可能である。
例えば第１および第２励起手段はサイン波発生器として
示されている。しかしながらこれらは三角波発生器また
はノコギリ波発生器とすることも可能である。本発明の
顕著な特徴は、双方の励起手段によって発生される基準
波形を同一とすべきことであるが、一方の波形を他方の
波形に対して既知の位相角だけずらしてもよい。好まし
い実施例では、この位相角は９０度とされている。しか
しながら、必ずしもこの値にする必要はない。換言すれ
ば、位相角は所望するとおり、９０度以外のある角度と
することができる。
例えば第１および第２励起手段はサイン波発生器として
示されている。しかしながらこれらは三角波発生器また
はノコギリ波発生器とすることも可能である。本発明の
顕著な特徴は、双方の励起手段によって発生される基準
波形を同一とすべきことであるが、一方の波形を他方の
波形に対して既知の位相角だけずらしてもよい。好まし
い実施例では、この位相角は９０度とされている。しか
しながら、必ずしもこの値にする必要はない。換言すれ
ば、位相角は所望するとおり、９０度以外のある角度と
することができる。
【００２４】抵抗性ブリッジに対し、図面は４つのすべ
ての抵抗器が可変であることを示している。すべての状
況で、このように可変となるわけではない。しかしなが
ら、抵抗器のうちの少なくとも１つが物理的パラメータ
の変化を検出できることが重要である。物理的パラメー
タは、可能な場合ではひずみでよく、抵抗器の１つまた
はそれ以上を電気的なひずみゲージとすることができ
る。加算点は単に各対の抵抗器の中間で電圧の加算ベク
トルを発生するものとして示されているにすぎない。位
相比較器は基準波形に対する加算ベクトル信号の位相を
検出し、これを決定するようになっている。これに関連
し、基準波形はいずれの励起手段から取り出してもよ
い。ずれの場合においても位相比較器はこれら２つの信
号間の位相角の差を決定し、この差を示すパルス幅変調
された矩形波信号を発生する。次に、加算ベクトルのゼ
ロクロス点と基準信号のゼロクロス点との時間差をカウ
ントし、トランスジューサのデジタル出力を発生する。
ての抵抗器が可変であることを示している。すべての状
況で、このように可変となるわけではない。しかしなが
ら、抵抗器のうちの少なくとも１つが物理的パラメータ
の変化を検出できることが重要である。物理的パラメー
タは、可能な場合ではひずみでよく、抵抗器の１つまた
はそれ以上を電気的なひずみゲージとすることができ
る。加算点は単に各対の抵抗器の中間で電圧の加算ベク
トルを発生するものとして示されているにすぎない。位
相比較器は基準波形に対する加算ベクトル信号の位相を
検出し、これを決定するようになっている。これに関連
し、基準波形はいずれの励起手段から取り出してもよ
い。ずれの場合においても位相比較器はこれら２つの信
号間の位相角の差を決定し、この差を示すパルス幅変調
された矩形波信号を発生する。次に、加算ベクトルのゼ
ロクロス点と基準信号のゼロクロス点との時間差をカウ
ントし、トランスジューサのデジタル出力を発生する。
【００２５】従って、以上で改良されたトランスジュー
サの現時点で好ましい実施例を示し、説明し、いくつか
の変形例について説明したが、当業者であれば特許請求
の範囲に記載し、区別した本発明の要旨から逸脱するこ
となく、更に種々の変形および変更を行うことは容易に
理解できよう。
サの現時点で好ましい実施例を示し、説明し、いくつか
の変形例について説明したが、当業者であれば特許請求
の範囲に記載し、区別した本発明の要旨から逸脱するこ
となく、更に種々の変形および変更を行うことは容易に
理解できよう。
【図１】直流ブリッジ回路を出力電圧と三角形基準電圧
とを加算し、検出した物理的パラメータの変化に応じて
合成波形のゼロクロス点をシフトする従来の定位相抵抗
性トランスジューサの略図である。
とを加算し、検出した物理的パラメータの変化に応じて
合成波形のゼロクロス点をシフトする従来の定位相抵抗
性トランスジューサの略図である。
【図２】改良された位相可変抵抗性トランスジューサの
略図であり、２つの位相シフトされたサイン状励起電圧
を別個の直列接続された抵抗器の対に印加し、各対の抵
抗器の間の接続点の電圧をベクトル加算し、パルス幅変
調された矩形波信号に変換し、ベクトル加算された信号
の顕著な事象の発生（例えば電圧値がゼロ等となる時の
時間点すなわちゼロクロス点）等と励起電圧の同様な顕
著事象の発生との間の時間差をカウントし、デジタル出
力信号を発生することを示す。
略図であり、２つの位相シフトされたサイン状励起電圧
を別個の直列接続された抵抗器の対に印加し、各対の抵
抗器の間の接続点の電圧をベクトル加算し、パルス幅変
調された矩形波信号に変換し、ベクトル加算された信号
の顕著な事象の発生（例えば電圧値がゼロ等となる時の
時間点すなわちゼロクロス点）等と励起電圧の同様な顕
著事象の発生との間の時間差をカウントし、デジタル出
力信号を発生することを示す。
１１、１２、１３、１４ 抵抗器 １５ 電池 １６ アース １８ 加算点 １９ 三角形基準信号発生器 ２０ パルス幅変調器 ２１ カウンター ２２ クロック ２３ トランスジューサ ２４、２５、２６、２８ 抵抗器 ２９、３０ アース ３１、３２ サイン波発生器 ３３ 加算点 ３４ 加算ベクトル ３６ パルス幅カウンター ３８ クロック
Claims (17)
- 【請求項１】 直列接続された抵抗器の第１の対と、 直列接続された抵抗器の第２の対とを備え、 前記抵抗器のうちの少なくとも１つの電気抵抗が検出さ
れた物理的パラメータの変化に応答して可変であり、 前記第１の対の両端に特定の周波数で第１の励起交流電
圧を印加するための第１の励起手段と、 前記第２の対の両端に前記周波数で第２の励起交流電圧
を印加するための第２の励起手段とを備え、 前記第１および第２励起電圧が同一波形であるが、互い
に一定の位相角だけ位相がずれており、 更に第１の対の抵抗器の間の点に生じる電圧と第２の対
の抵抗器の間の点に生じる電圧とをベクトル加算し、ベ
クトル加算された出力信号を発生させるための加算手段
と、 前記ベクトル加算された信号の波形の顕著な事象の発生
と前記励起電圧の同様な波形の顕著な事象の発生との間
の時間差を作動的にカウントするようになっているカウ
ンターとを備え、よって前記時間差のカウントが前記検
出された物理的パラメータの変化に比例したデジタル出
力信号となる、検出された物理的パラメータの変化に比
例したデジタル出力信号を発生するためのトランスジュ
ーサ。 - 【請求項２】 前記波形の各々がサイン波である、請求
項１記載のトランスジューサ。 - 【請求項３】 前記第１励起電圧と第２励起電圧との間
の位相角が９０度である、請求項１記載のトランスジュ
ーサ。 - 【請求項４】 前記波形の各々が三角波である、請求項
１記載のトランスジューサ。 - 【請求項５】 前記抵抗器の各々が抵抗可変である、請
求項１記載のトランスジューサ。 - 【請求項６】 少なくとも１つの可変抵抗器がひずみゲ
ージである、請求項１記載のトランスジューサ。 - 【請求項７】 前記励起電圧の振幅が同じである、請求
項１記載のトランスジューサ。 - 【請求項８】 前記顕著な事象が電圧の値がゼロになっ
た時の時間内の点である、請求項１記載のトランスジュ
ーサ。 - 【請求項９】 ベクトル加算された出力信号の位相角と
いずれかの励起電圧の位相角とを比較し、パルス幅変調
された矩形波出力信号を励起周波数で発生するための比
較器を更に含む、請求項１記載のトランスジューサ。 - 【請求項１０】 直列接続された抵抗器の第１の対を設
ける工程と、 直列接続された抵抗器の第２の対を設ける工程と、 前記抵抗器のうちの少なくとも１つの電気抵抗が、検出
された物理的パラメータの変化に応答して可変となるよ
うに、前記抵抗器を配置する工程と、 前記第１の対の両端に特定の周波数で第１の励起交流電
圧を印加する工程と、 前記第２の対の両端に前記周波数で第２の励起交流電圧
を印加する工程とを備え、 前記第１および第２励起電圧が同一波形であるが、互い
に一定の位相角だけ位相がずれており、 更に第１の対の抵抗器の間の点に生じる電圧と第２の対
の抵抗器の間の点に生じる電圧とをベクトル加算し、ベ
クトル加算された出力信号を発生させるための工程と、 前記ベクトル加算された信号の波形の顕著な事象の発生
と前記励起電圧の同様な波形の顕著な事象の発生との間
の時間差をカウントする工程とを備え、よって前記前記
検出された物理的パラメータの変化に比例したデジタル
出力信号を発生する、検出された物理的パラメータの変
化に比例したデジタル出力信号を発生するための方法。 - 【請求項１１】 前記波形の各々がサイン波である、請
求項１０記載の方法。 - 【請求項１２】 前記第１励起電圧と第２励起電圧との
間の位相角が９０度である、請求項１０記載の方法。 - 【請求項１３】 前記波形の各々が三角波である、請求
項１０記載の方法。 - 【請求項１４】 少なくとも１つの可変抵抗器がひずみ
ゲージである、請求項１０記載の方法。 - 【請求項１５】 前記励起電圧の振幅が同じである、請
求項１０記載の方法。 - 【請求項１６】 前記顕著な事象が電圧の値がゼロにな
った時の時間内の点である、請求項１０記載の方法。 - 【請求項１７】 ベクトル加算された出力信号の位相角
といずれかの励起電圧の位相角とを比較し、パルス幅変
調された矩形波出力信号を励起周波数で発生するための
別の工程を更に含む、請求項１０記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/666,925 US5668480A (en) | 1996-06-20 | 1996-06-20 | Variable-phase resistive transducer, and method of operating same |
| US666925 | 1996-06-20 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1068637A true JPH1068637A (ja) | 1998-03-10 |
Family
ID=24676084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9113071A Pending JPH1068637A (ja) | 1996-06-20 | 1997-04-30 | 検出パラメータ変化に比例したデジタル信号出力トランスジューサ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5668480A (ja) |
| JP (1) | JPH1068637A (ja) |
| DE (1) | DE19723662A1 (ja) |
| GB (1) | GB2314417A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009128334A (ja) * | 2007-11-28 | 2009-06-11 | Mitsutoyo Corp | インピーダンス測定装置、及び検出方法 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19722077B4 (de) * | 1997-05-27 | 2006-11-16 | Horiba Automotive Test Systems Gmbh | Trägerfrequenzmeßverfahren |
| EP1189841A4 (en) * | 1999-04-26 | 2007-04-11 | Ferro Corp | CONTINUOUS CALCINATION OF MIXED METAL OXIDES |
| US7071816B2 (en) * | 2003-02-28 | 2006-07-04 | Electronic Controls Company | Audible alert device and method for the manufacture and programming of the same |
| JP4819400B2 (ja) * | 2005-05-26 | 2011-11-24 | 株式会社リコー | クロック生成回路のテスト回路 |
| US8260695B1 (en) * | 2010-07-14 | 2012-09-04 | Steven Rosenberg | Secondary power meter for quarter-cycle power measurement and invoicing method |
| US20160084699A1 (en) * | 2014-09-19 | 2016-03-24 | General Electric Company | Food item scales, methods for calibrating same, and methods for determining the weight of food items |
| GB2545012A (en) * | 2015-12-03 | 2017-06-07 | Prec Varionic Int Ltd | A non-contact sensor |
| CN110595514B (zh) * | 2019-09-24 | 2021-10-01 | 中国电子科技集团公司第四十三研究所 | 一种旋变到数字转换器中相位自适应电路及其控制方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2759149A (en) * | 1951-07-24 | 1956-08-14 | Hart John Alfred Henry | Moisture measuring apparatus |
| US2780778A (en) * | 1952-10-23 | 1957-02-05 | Gen Electric | Phase sensitive strain gage amplifier rectifier circuit |
| US4074186A (en) * | 1975-09-19 | 1978-02-14 | Magnaflux Corporation | Conductivity measuring instrument having linearization means and a digital read-out |
| US4134065A (en) * | 1977-01-12 | 1979-01-09 | Pneumo Corporation | Transducer for directly converting mechanical displacement to phase information |
| IT1088352B (it) * | 1977-10-12 | 1985-06-10 | Magneti Marelli Spa | Rilevatore di spostamenti lineari |
| JPS57135917U (ja) * | 1981-02-20 | 1982-08-25 |
-
1996
- 1996-06-20 US US08/666,925 patent/US5668480A/en not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-04-29 GB GB9708618A patent/GB2314417A/en not_active Withdrawn
- 1997-04-30 JP JP9113071A patent/JPH1068637A/ja active Pending
- 1997-06-05 DE DE19723662A patent/DE19723662A1/de not_active Ceased
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009128334A (ja) * | 2007-11-28 | 2009-06-11 | Mitsutoyo Corp | インピーダンス測定装置、及び検出方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19723662A1 (de) | 1998-01-02 |
| GB2314417A (en) | 1997-12-24 |
| GB9708618D0 (en) | 1997-06-18 |
| US5668480A (en) | 1997-09-16 |
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