JPH11101605A - ポテンショメータを用いた角度検出装置 - Google Patents
ポテンショメータを用いた角度検出装置Info
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- JPH11101605A JPH11101605A JP27798997A JP27798997A JPH11101605A JP H11101605 A JPH11101605 A JP H11101605A JP 27798997 A JP27798997 A JP 27798997A JP 27798997 A JP27798997 A JP 27798997A JP H11101605 A JPH11101605 A JP H11101605A
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、３６０度以上回転する機構，例え
ば監視テレビカメラ用電動雲台等の回転角度を検出する
ことができる，簡単な構造で安価な角度検出装置の実現
を目的とする。 【解決手段】 本発明に成る回転角度検出装置は，同心
円状または同軸上に設けられた２個の環状抵抗体と，２
個の環状抵抗体のそれぞれと接触して導通し，かつ互い
に角度位相差を有する位置に配置された２個の摺動子を
用いる方法，または１個の環状抵抗体に接触して導通
し，かつ互いに角度位相差を有する位置に配置された２
個の摺動子を用いて，前記環状抵抗体には環状抵抗体に
導通した状態で設けられ，一定の第１の電位にされる第
１の電極と，環状抵抗体に導通した状態で設けられ，第
１の電極から１８０度の位置に配置され，前記第１の電
位と異なる第２の電位にされる第２の電極を備え，第１
と第２電極間に電圧を印可したときの，前記２個の摺動
子の電位を検出する検出手段と，検出電圧から回転角度
を求める手段を備えている。
ば監視テレビカメラ用電動雲台等の回転角度を検出する
ことができる，簡単な構造で安価な角度検出装置の実現
を目的とする。 【解決手段】 本発明に成る回転角度検出装置は，同心
円状または同軸上に設けられた２個の環状抵抗体と，２
個の環状抵抗体のそれぞれと接触して導通し，かつ互い
に角度位相差を有する位置に配置された２個の摺動子を
用いる方法，または１個の環状抵抗体に接触して導通
し，かつ互いに角度位相差を有する位置に配置された２
個の摺動子を用いて，前記環状抵抗体には環状抵抗体に
導通した状態で設けられ，一定の第１の電位にされる第
１の電極と，環状抵抗体に導通した状態で設けられ，第
１の電極から１８０度の位置に配置され，前記第１の電
位と異なる第２の電位にされる第２の電極を備え，第１
と第２電極間に電圧を印可したときの，前記２個の摺動
子の電位を検出する検出手段と，検出電圧から回転角度
を求める手段を備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、３６０度以上回転
する機構，例えば監視テレビカメラ用電動雲台等の回転
角度を検出することができる，角度検出装置に関するも
のである。
する機構，例えば監視テレビカメラ用電動雲台等の回転
角度を検出することができる，角度検出装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】抵抗体を用いたポテンショメータは低価
格であり，出力も直流電圧で取り出せるので後の信号処
理も簡単なので，回転角度の検出器としてよく使われ
る。しかし普通の一回転型のポテンショメータは，円環
状に形成した抵抗体に対して，始点と終点に相当する部
分に端末端子を設けるため，抵抗体が分断されるので，
機械的に連続的に回転させることはできても，電気的に
角度を検出することができない部分が一部分発生する。
螺旋状に形成した抵抗体をワイパーが摺動する構造の多
回転型のポテンショメータは，回転角度３６０度以上の
角度検出が可能になるが，抵抗体の終端がすなわち機械
的な終端でもあるので，一方向に機械的に連続回転させ
ることはできず，機械的に回転可能な回転角の範囲で往
復運動させるような使い方しかできない。このような角
度検出装置を，例えば監視テレビカメラの電動雲台に使
用すると，一部分使用できない角度範囲を生じたり，連
続的に一方向に回転させることができない等の不都合を
生じて，使いにくい装置となってしまう問題がある。
格であり，出力も直流電圧で取り出せるので後の信号処
理も簡単なので，回転角度の検出器としてよく使われ
る。しかし普通の一回転型のポテンショメータは，円環
状に形成した抵抗体に対して，始点と終点に相当する部
分に端末端子を設けるため，抵抗体が分断されるので，
機械的に連続的に回転させることはできても，電気的に
角度を検出することができない部分が一部分発生する。
螺旋状に形成した抵抗体をワイパーが摺動する構造の多
回転型のポテンショメータは，回転角度３６０度以上の
角度検出が可能になるが，抵抗体の終端がすなわち機械
的な終端でもあるので，一方向に機械的に連続回転させ
ることはできず，機械的に回転可能な回転角の範囲で往
復運動させるような使い方しかできない。このような角
度検出装置を，例えば監視テレビカメラの電動雲台に使
用すると，一部分使用できない角度範囲を生じたり，連
続的に一方向に回転させることができない等の不都合を
生じて，使いにくい装置となってしまう問題がある。
【０００３】このような不都合を解決する手段として，
特開平８ー１１４４１０号あるいは特開平８ー１１４４
０９号公報に開示されている技術がある。図５は特開平
８ー１１４４１０号公報に開示された内容の基本構成を
示す各々平面図と側面図であり，同心円状の設けられた
３個の環状抵抗体５６，５８，６０を使用し，それぞれ
の環状抵抗体に第１の電極を互いに１２０度の角度で設
け，第１の電極から１８０度の位置にそれぞれ第２の電
極を設けて電圧を印可し，３個の環状抵抗体のそれぞれ
と接触して導通する３個の第１の摺動子を設けている。
また第１の摺動子の信号を取り出すため，３個の環状導
体を用いて，それに接触して導通する３個の第２の摺動
子とでスリップリングを形成し，各々３個の第１の摺動
子と接続して検出信号取り出し用端子としている。
特開平８ー１１４４１０号あるいは特開平８ー１１４４
０９号公報に開示されている技術がある。図５は特開平
８ー１１４４１０号公報に開示された内容の基本構成を
示す各々平面図と側面図であり，同心円状の設けられた
３個の環状抵抗体５６，５８，６０を使用し，それぞれ
の環状抵抗体に第１の電極を互いに１２０度の角度で設
け，第１の電極から１８０度の位置にそれぞれ第２の電
極を設けて電圧を印可し，３個の環状抵抗体のそれぞれ
と接触して導通する３個の第１の摺動子を設けている。
また第１の摺動子の信号を取り出すため，３個の環状導
体を用いて，それに接触して導通する３個の第２の摺動
子とでスリップリングを形成し，各々３個の第１の摺動
子と接続して検出信号取り出し用端子としている。
【０００４】図６は特開平８ー１１４４０９号公報に開
示された内容の基本構成を示す平面図と側面図であり，
１個の環状抵抗体５６に対して第１の電極６８と，回転
中心Ｏに対して第１の電極６８が設けられた位置から１
８０度の位置に第２の電極７２を設けて電圧を印可し，
環状抵抗体５６と接触して導通する３個の第１の摺動子
を，回転中心に対して互いに１２０度の角度で配置して
いる。また第１の摺動子の信号を取り出すため，３個の
環状導体を用いて，それに接触して導通する３個の第２
の摺動子とでスリップリングを形成し，各々３個の第１
の摺動子と接続して検出信号取り出し用端子としてい
る。いずれもホームポジションサーチを行うことなく３
６０度以上の回転角度を検出することが可能な，電動雲
台の回転角度検出装置を提供することを目的としてい
る。また両者とも，３個の検出用摺動子のうちから１つ
を選択する選択手段と，選択された摺動子の電位に基づ
いて回転角度を検出する角度検出手段を備えている。
示された内容の基本構成を示す平面図と側面図であり，
１個の環状抵抗体５６に対して第１の電極６８と，回転
中心Ｏに対して第１の電極６８が設けられた位置から１
８０度の位置に第２の電極７２を設けて電圧を印可し，
環状抵抗体５６と接触して導通する３個の第１の摺動子
を，回転中心に対して互いに１２０度の角度で配置して
いる。また第１の摺動子の信号を取り出すため，３個の
環状導体を用いて，それに接触して導通する３個の第２
の摺動子とでスリップリングを形成し，各々３個の第１
の摺動子と接続して検出信号取り出し用端子としてい
る。いずれもホームポジションサーチを行うことなく３
６０度以上の回転角度を検出することが可能な，電動雲
台の回転角度検出装置を提供することを目的としてい
る。また両者とも，３個の検出用摺動子のうちから１つ
を選択する選択手段と，選択された摺動子の電位に基づ
いて回転角度を検出する角度検出手段を備えている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述の如き従来の構成
は、基本的に３組のポテンショメータを用いた構成のた
め，構成部品の数が多く複雑であり，検出精度をよくす
るためには精度の高い部品を数多く使用し，かつ組み合
わせ精度も高めなければならず高価になる。例えば特開
平８ー１１４４１０号では３個の環状抵抗体と３個の環
状導体を使用し，合計６個の摺動子を使用しなければな
らず，かつ３個の環状導体の電極間の角度を正確に１２
０度に配置する必要がある。また特開平８ー１１４４０
９号では環状抵抗体を１個に減じた効果はあるが，３個
の摺動子と３個の環状導体を使用しなければならず，か
つ３個の摺動子は１２０度間隔で正確に取り付けなけれ
ばならず，まだ高価な構成である。
は、基本的に３組のポテンショメータを用いた構成のた
め，構成部品の数が多く複雑であり，検出精度をよくす
るためには精度の高い部品を数多く使用し，かつ組み合
わせ精度も高めなければならず高価になる。例えば特開
平８ー１１４４１０号では３個の環状抵抗体と３個の環
状導体を使用し，合計６個の摺動子を使用しなければな
らず，かつ３個の環状導体の電極間の角度を正確に１２
０度に配置する必要がある。また特開平８ー１１４４０
９号では環状抵抗体を１個に減じた効果はあるが，３個
の摺動子と３個の環状導体を使用しなければならず，か
つ３個の摺動子は１２０度間隔で正確に取り付けなけれ
ばならず，まだ高価な構成である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に成るポテンショ
メータを用いた位置検出装置は，基本要素であるポテン
ショメータの数を２組に減らして，構造を簡単にした位
置検出装置を実現することにある。
メータを用いた位置検出装置は，基本要素であるポテン
ショメータの数を２組に減らして，構造を簡単にした位
置検出装置を実現することにある。
【０００７】本発明においては、同心円状または同軸上
に設けられた２個の環状抵抗体と，該２個の環状抵抗体
に導通した状態でそれぞれ設けられ，一定の第１の電位
にされる２個の第１の電極と，前記２個の環状抵抗体に
導通した状態でそれぞれ設けられ，それぞれ第１の電極
から１８０度の位置に配置され，前記第１の電位と異な
る第２の電位にされる２個の第２の電極と，前記２個の
環状抵抗体のそれぞれと接触して導通し，かつ互いに角
度位相差を有する位置に配置され回転軸に固定された２
個の摺動子と，該２個の摺動子の電位を検出する検出手
段を備えた角度検出装置を構成して位置検出装置を実現
する。
に設けられた２個の環状抵抗体と，該２個の環状抵抗体
に導通した状態でそれぞれ設けられ，一定の第１の電位
にされる２個の第１の電極と，前記２個の環状抵抗体に
導通した状態でそれぞれ設けられ，それぞれ第１の電極
から１８０度の位置に配置され，前記第１の電位と異な
る第２の電位にされる２個の第２の電極と，前記２個の
環状抵抗体のそれぞれと接触して導通し，かつ互いに角
度位相差を有する位置に配置され回転軸に固定された２
個の摺動子と，該２個の摺動子の電位を検出する検出手
段を備えた角度検出装置を構成して位置検出装置を実現
する。
【０００８】又、２個の環状抵抗体を用いる代わりに，
１個の環状抵抗体に対して２個の摺動子を配置すること
によって,同じ動作をさせることが可能である。すなわ
ち１個の環状抵抗体と，該環状抵抗体に導通した状態で
設けられ，一定の第１の電位にされる第１の電極と，前
記環状抵抗体に導通した状態で設けられ，前記第１の電
極から１８０度の位置に配置され，前記第１の電位と異
なる第２の電位にされる第２の電極と，前記環状抵抗体
と接触して導通し，かつ互いに角度位相差を有する位置
に配置され回転軸に固定された２個の摺動子と，該２個
の摺動子の電位を検出する検出手段を備えた角度検出装
置を構成し位置検出装置を実現する。このように構成す
ると環状抵抗体を１個設けるので構成が簡単で容積が小
さく又価格も安価にできる。
１個の環状抵抗体に対して２個の摺動子を配置すること
によって,同じ動作をさせることが可能である。すなわ
ち１個の環状抵抗体と，該環状抵抗体に導通した状態で
設けられ，一定の第１の電位にされる第１の電極と，前
記環状抵抗体に導通した状態で設けられ，前記第１の電
極から１８０度の位置に配置され，前記第１の電位と異
なる第２の電位にされる第２の電極と，前記環状抵抗体
と接触して導通し，かつ互いに角度位相差を有する位置
に配置され回転軸に固定された２個の摺動子と，該２個
の摺動子の電位を検出する検出手段を備えた角度検出装
置を構成し位置検出装置を実現する。このように構成す
ると環状抵抗体を１個設けるので構成が簡単で容積が小
さく又価格も安価にできる。
【０００９】前記２個の摺動子の電位と，定められた基
準値との大小関係ならびに，２個の摺動子の電位相互の
大小関係に基づいて，摺動子が環状抵抗体のどの位置に
あるかを判断する手段と，その判断結果によって定まる
摺動子の回転角度と電位の関係から，回転角度を求める
手段を備えた角度検出装置を構成し位置検出装置を実現
する。
準値との大小関係ならびに，２個の摺動子の電位相互の
大小関係に基づいて，摺動子が環状抵抗体のどの位置に
あるかを判断する手段と，その判断結果によって定まる
摺動子の回転角度と電位の関係から，回転角度を求める
手段を備えた角度検出装置を構成し位置検出装置を実現
する。
【００１０】前記２個の摺動子の角度位相差の設計値と
実際値の差によって，角度検出値に生じる誤差を小さく
するため，角度位相差の実測値を用いて変更あるいは補
正可能に構成した角度検出装置を構成し誤差の少ない位
置検出装置を実現する。
実際値の差によって，角度検出値に生じる誤差を小さく
するため，角度位相差の実測値を用いて変更あるいは補
正可能に構成した角度検出装置を構成し誤差の少ない位
置検出装置を実現する。
【００１１】
【作用】上述の如き構成においては、環状抵抗体は１８
０度間隔で第１および第２の電極を有している。第１の
電極と第２の電極間に電圧を印可すると，環状抵抗体の
各部分は，その位置に応じた電位となる。１個の環状抵
抗体と１個の摺動子の組み合わせの場合，１回転中に同
じ電位が２ヶ所発生するので１個の摺動子の電位から回
転角度を特定することはできないが，同心円状または同
軸上に配置された２組の環状抵抗体と摺動子の組み合わ
せを使用して，あるいは１個の環状抵抗体に対して２個
の摺動子を配置して，２個の摺動子を互いに角度位相差
を持たせて配置しているので，２個の摺動子の電位は互
いに角度位相差を有する２相出力となり，それぞれの電
位と互いの位相関係から摺動子の回転角度を特定するこ
とが可能となる。
０度間隔で第１および第２の電極を有している。第１の
電極と第２の電極間に電圧を印可すると，環状抵抗体の
各部分は，その位置に応じた電位となる。１個の環状抵
抗体と１個の摺動子の組み合わせの場合，１回転中に同
じ電位が２ヶ所発生するので１個の摺動子の電位から回
転角度を特定することはできないが，同心円状または同
軸上に配置された２組の環状抵抗体と摺動子の組み合わ
せを使用して，あるいは１個の環状抵抗体に対して２個
の摺動子を配置して，２個の摺動子を互いに角度位相差
を持たせて配置しているので，２個の摺動子の電位は互
いに角度位相差を有する２相出力となり，それぞれの電
位と互いの位相関係から摺動子の回転角度を特定するこ
とが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下図面によって本発明の実施例
を説明する。図１は本発明になる第１の実施例を示す。
単位角度当たりの抵抗値が角度位置により一定の２個の
環状抵抗体５６と５８が同軸状に配置されており，第１
の電極６８ａと６８ｂがそれぞれ環状抵抗体の５６と５
８に導通接続されており，該第１の電極６８ａと６８ｂ
から回転角にして１８０度の位置に，第２の電極７２ａ
と７２ｂがそれぞれ環状抵抗体に導通接続されている。
環状抵抗体５６の摺動子８４ａと，５８の摺動子８４ｂ
は共通の回転軸１０に機械的に固定されているが，環状
抵抗体に対する回転角度をずらして角度位相差を持たせ
て有る。たとえば摺動子８４ａが図示のごとく角度θの
位置にあるとき，摺動子８４ｂは角度θ−φの位置すな
わち角度位相差φが与えられている。摺動子に角度位相
差を持たせる方法は，摺動子を同じ角度で回転軸１０に
取り付けて，環状抵抗体の電極位置を互いに角度φだけ
ずらすことによっても，当然実現できる。また図１は環
状抵抗体を同軸状に配置した例であるが，２個の環状抵
抗体を同一平面上に同心状に配置しても，全く同じ動作
を実現できる。各摺動子８４ａと８４ｂの検出電圧は、
前記摺動子８４ａと８４ｂに固着された環状導体６２と
６４に対して摺動接触する第２の摺動子８４ｄと８４ｅ
を介して接続端子７６および７８から取り出すことがで
きる。
を説明する。図１は本発明になる第１の実施例を示す。
単位角度当たりの抵抗値が角度位置により一定の２個の
環状抵抗体５６と５８が同軸状に配置されており，第１
の電極６８ａと６８ｂがそれぞれ環状抵抗体の５６と５
８に導通接続されており，該第１の電極６８ａと６８ｂ
から回転角にして１８０度の位置に，第２の電極７２ａ
と７２ｂがそれぞれ環状抵抗体に導通接続されている。
環状抵抗体５６の摺動子８４ａと，５８の摺動子８４ｂ
は共通の回転軸１０に機械的に固定されているが，環状
抵抗体に対する回転角度をずらして角度位相差を持たせ
て有る。たとえば摺動子８４ａが図示のごとく角度θの
位置にあるとき，摺動子８４ｂは角度θ−φの位置すな
わち角度位相差φが与えられている。摺動子に角度位相
差を持たせる方法は，摺動子を同じ角度で回転軸１０に
取り付けて，環状抵抗体の電極位置を互いに角度φだけ
ずらすことによっても，当然実現できる。また図１は環
状抵抗体を同軸状に配置した例であるが，２個の環状抵
抗体を同一平面上に同心状に配置しても，全く同じ動作
を実現できる。各摺動子８４ａと８４ｂの検出電圧は、
前記摺動子８４ａと８４ｂに固着された環状導体６２と
６４に対して摺動接触する第２の摺動子８４ｄと８４ｅ
を介して接続端子７６および７８から取り出すことがで
きる。
【００１３】２個の環状抵抗体の第１の電極同志と第２
の電極同志は接続して，両者間に電圧例えばＶrefを印
可する。このとき，第１の摺動子８４ａの検出電圧を
ｘ，８４ｂの検出電圧をｙとして，前述の角度位相差φ
が０より大きく９０度以下の場合について，摺動子の検
出電圧と回転角度θの関係を求めると図３のようにな
る。 検出電圧Ｘあるはｙ単独では，同じ検出電圧に対
して二つのθの値が対応するので，一つのθを特定する
ことができないが，位相差φのある二つの関数ｘおよび
ｙを利用すれば，ｘ，ｙの値から一つのθを特定するこ
とが以下のように可能である。
の電極同志は接続して，両者間に電圧例えばＶrefを印
可する。このとき，第１の摺動子８４ａの検出電圧を
ｘ，８４ｂの検出電圧をｙとして，前述の角度位相差φ
が０より大きく９０度以下の場合について，摺動子の検
出電圧と回転角度θの関係を求めると図３のようにな
る。 検出電圧Ｘあるはｙ単独では，同じ検出電圧に対
して二つのθの値が対応するので，一つのθを特定する
ことができないが，位相差φのある二つの関数ｘおよび
ｙを利用すれば，ｘ，ｙの値から一つのθを特定するこ
とが以下のように可能である。
【００１４】図２は本発明による第２の実施例を示す。
１個の環状抵抗体５６があり，環状抵抗体５６に導通し
た状態で第１電極６８が設けられ，第１の電極から回転
角度１８０度の位置に，環状抵抗体５６に導通した状態
で第２電極７２が配置されている。環状抵抗体５６に接
触摺動する２個の摺動子８４ａと８４ｂは回転角度差φ
の位置に配置して回転軸１０に固定されている。各摺動
子の検出電圧は環状導体６２と６４に対して摺動接触す
る第２の摺動子８４ｄと８４ｅを介して接続端子７６お
よび７８から取り出すことができる。このように構成す
ると環状抵抗体を１個設けるのでその容積は小さく価格
も安価にできる。
１個の環状抵抗体５６があり，環状抵抗体５６に導通し
た状態で第１電極６８が設けられ，第１の電極から回転
角度１８０度の位置に，環状抵抗体５６に導通した状態
で第２電極７２が配置されている。環状抵抗体５６に接
触摺動する２個の摺動子８４ａと８４ｂは回転角度差φ
の位置に配置して回転軸１０に固定されている。各摺動
子の検出電圧は環状導体６２と６４に対して摺動接触す
る第２の摺動子８４ｄと８４ｅを介して接続端子７６お
よび７８から取り出すことができる。このように構成す
ると環状抵抗体を１個設けるのでその容積は小さく価格
も安価にできる。
【００１５】環状抵抗体５６の第１の電極と第２の電極
間に電圧例えばＶrefを印可する。前述の第１の実施例
と同様に，第１の摺動子８４ａの検出電圧をｘ，８４ｂ
の検出電圧をｙとして，前述の角度位相差φが０より大
きく９０度以下の場合について，摺動子の検出電圧と回
転角度θの関係を求めると図３のようになる。検出電圧
Ｘあるはｙ単独では，同じ検出電圧に対して二つのθの
値が対応するので，一つのθを特定することができない
が，位相差φのある二つの関数ｘおよびｙを利用すれ
ば，ｘ，ｙの値から一つのθを特定することが以下のよ
うに可能である。
間に電圧例えばＶrefを印可する。前述の第１の実施例
と同様に，第１の摺動子８４ａの検出電圧をｘ，８４ｂ
の検出電圧をｙとして，前述の角度位相差φが０より大
きく９０度以下の場合について，摺動子の検出電圧と回
転角度θの関係を求めると図３のようになる。検出電圧
Ｘあるはｙ単独では，同じ検出電圧に対して二つのθの
値が対応するので，一つのθを特定することができない
が，位相差φのある二つの関数ｘおよびｙを利用すれ
ば，ｘ，ｙの値から一つのθを特定することが以下のよ
うに可能である。
【００１６】θを特定する方法の一例を表１と図３を用
いて説明する。図３において摺動子８４ａの検出電圧ｘ
と摺動子８４ｂの検出電圧ｙが等しい値となる二つの電
圧レベルをそれぞれα，βとすると，α、βの値は下記
の式１および式２の値となる。 α＝Ｖref・φ／９０ （１） β＝Ｖref（１８０−φ／２） （２）
いて説明する。図３において摺動子８４ａの検出電圧ｘ
と摺動子８４ｂの検出電圧ｙが等しい値となる二つの電
圧レベルをそれぞれα，βとすると，α、βの値は下記
の式１および式２の値となる。 α＝Ｖref・φ／９０ （１） β＝Ｖref（１８０−φ／２） （２）
【表１】
【００１７】この二つの電圧レベルα，βとｘおよびｙ
の大小関係を利用して，図３および表１に示すように，
θの０から３６０度の範囲をからまでの五つのゾー
ンに分けて考えることができる。すなわち，ｘおよびｙ
の値からθがどのゾーンにあるか判定できるので，表１
に示す各ゾーンに対応するｘおよびｙの関数式を利用し
て，θを特定することができる。例えばゾーンの範囲
では，ｘがαより小さな値となって，一般に直線性が悪
くなるので，この範囲はｙを選択したほうが有利であ
る。この範囲のｙと角度θの関係は下記の式３と４であ
ることがわかっているので，式５からθを求めることが
できる。 ｙ＝Ｋ（φ−θ） （３） Ｋ＝Ｖref／１８０ （４） θ＝（φ−ｙ）／Ｋ （５）
の大小関係を利用して，図３および表１に示すように，
θの０から３６０度の範囲をからまでの五つのゾー
ンに分けて考えることができる。すなわち，ｘおよびｙ
の値からθがどのゾーンにあるか判定できるので，表１
に示す各ゾーンに対応するｘおよびｙの関数式を利用し
て，θを特定することができる。例えばゾーンの範囲
では，ｘがαより小さな値となって，一般に直線性が悪
くなるので，この範囲はｙを選択したほうが有利であ
る。この範囲のｙと角度θの関係は下記の式３と４であ
ることがわかっているので，式５からθを求めることが
できる。 ｙ＝Ｋ（φ−θ） （３） Ｋ＝Ｖref／１８０ （４） θ＝（φ−ｙ）／Ｋ （５）
【００１８】次にゾーンの範囲，すなわちｘがαとβ
の間にあって，ｙがｘより小さい範囲は，ｙがαより小
さい部分を含み，かつｙからθが一義的に定まらないの
で，ここではｘを選択した方が有利であり，θは下記の
式６から容易に求まる。 θ＝ｘ／Ｋ （６）
の間にあって，ｙがｘより小さい範囲は，ｙがαより小
さい部分を含み，かつｙからθが一義的に定まらないの
で，ここではｘを選択した方が有利であり，θは下記の
式６から容易に求まる。 θ＝ｘ／Ｋ （６）
【００１９】ここで説明した電圧レベルや関数の選択方
式は一例であって，絶対的なものではない。位相差を持
った二つの関数の，電圧レベルと位相関係を利用した判
別方法は他にも可能である。例えば，表１は摺動子の角
度位相差φを０より大きく９０度以下の範囲に限って説
明したが，９０度から１８０度の間に設定した場合につ
いても，計算式は変わるが同様の原理を用いてθを求め
ることができる。
式は一例であって，絶対的なものではない。位相差を持
った二つの関数の，電圧レベルと位相関係を利用した判
別方法は他にも可能である。例えば，表１は摺動子の角
度位相差φを０より大きく９０度以下の範囲に限って説
明したが，９０度から１８０度の間に設定した場合につ
いても，計算式は変わるが同様の原理を用いてθを求め
ることができる。
【００２０】図４は前述の２個の摺動子の電位を検出す
る手段と，検出した電位から摺動子が環状抵抗体に対し
てどの位置にあるか判断する手段と，その判断結果によ
って，摺動子の回転角度を求める手段を実現するため
の，検出回路の実施例を示す。このような目的にはアナ
ログ・デジタルコンバータ（以下Ａ／Ｄと呼ぶ）を内蔵
したワンチップマイコンが，性能的にも価格的にも適し
ているので，それを用いて実施例を説明する。摺動子８
４ａと８４ｂの電位ｘとｙは，接続端子７６と７８を介
してマイコン１に取り込まれ，Ａ／Ｄでデジタル信号に
変換される。マイコンのＲＯＭの中には，前述のα，
β，γ，φを設定値としてメモリしておき、又、取り込
まれた電位ｘとｙの値を表１に示したｘの条件、ｙの条
件と参照してゾーンを決定し各ゾーンに対応するθの計
算式を格納しておき，これらの値とデジタル変換された
ｘとｙの値を用いて，表１のルールに従い回転角度θを
求めるようになっている。
る手段と，検出した電位から摺動子が環状抵抗体に対し
てどの位置にあるか判断する手段と，その判断結果によ
って，摺動子の回転角度を求める手段を実現するため
の，検出回路の実施例を示す。このような目的にはアナ
ログ・デジタルコンバータ（以下Ａ／Ｄと呼ぶ）を内蔵
したワンチップマイコンが，性能的にも価格的にも適し
ているので，それを用いて実施例を説明する。摺動子８
４ａと８４ｂの電位ｘとｙは，接続端子７６と７８を介
してマイコン１に取り込まれ，Ａ／Ｄでデジタル信号に
変換される。マイコンのＲＯＭの中には，前述のα，
β，γ，φを設定値としてメモリしておき、又、取り込
まれた電位ｘとｙの値を表１に示したｘの条件、ｙの条
件と参照してゾーンを決定し各ゾーンに対応するθの計
算式を格納しておき，これらの値とデジタル変換された
ｘとｙの値を用いて，表１のルールに従い回転角度θを
求めるようになっている。
【００２１】２個の摺動子の角度位相差φは，設計値と
してあらかじめ決める値であるが，製作時にずれが発生
することがあり，その結果検出回転角度θに誤差を生じ
る。そこで角度位相差φを実測して，その値をマイコン
に入力すれば，実際のφの値を用いて回転角度θを求め
ることができるので，誤差の少ない検出装置にすること
ができる。図４は，可変抵抗器２を用いてアナログ電圧
値としてφの値をマイコン１に入力できるようにした一
例を示す。もちろんマイコン１のＲＯＭのデータを，φ
の実測値によって書き込み，あるいは書き直しすること
によっても可能である。ＲＯＭに書き換え可能なもの，
たとえばフラッシュメモリ等を使用すれば，より便利な
装置にすることができる。
してあらかじめ決める値であるが，製作時にずれが発生
することがあり，その結果検出回転角度θに誤差を生じ
る。そこで角度位相差φを実測して，その値をマイコン
に入力すれば，実際のφの値を用いて回転角度θを求め
ることができるので，誤差の少ない検出装置にすること
ができる。図４は，可変抵抗器２を用いてアナログ電圧
値としてφの値をマイコン１に入力できるようにした一
例を示す。もちろんマイコン１のＲＯＭのデータを，φ
の実測値によって書き込み，あるいは書き直しすること
によっても可能である。ＲＯＭに書き換え可能なもの，
たとえばフラッシュメモリ等を使用すれば，より便利な
装置にすることができる。
【００２２】
【発明の効果】本発明に成る角度検出装置は，２個の第
１の摺動子が，同心状あるいは同軸状に配置された２個
の環状抵抗体に接触して接触個所の電位を検出する。あ
るいは２個の第１の摺動子が，１個の環状抵抗体に接触
して接触個所の電位を検出する。環状抵抗体は第１の電
極および第２の電極を有しており，第１の電極および第
２の電極は異なる電位にされるため，環状抵抗体の各部
位は，その位置に応じた電位にされている。２個の第１
の摺動子の位置は，互いに角度位相差を与えられている
ため，第１の摺動子を通して環状抵抗体との接触個所の
電位を検出すると，回転角に対して位相差を持った出力
となる。従ってこの検出値から逆に摺動子の環状抵抗体
に対する位置，すなわち回転角度を検出することができ
る。摺動子は３６０度を越えて回転することができるの
で，自由な位置から自由な方向へ回転しても，絶対位置
が検出可能な角度検出装置を得ることができる。
１の摺動子が，同心状あるいは同軸状に配置された２個
の環状抵抗体に接触して接触個所の電位を検出する。あ
るいは２個の第１の摺動子が，１個の環状抵抗体に接触
して接触個所の電位を検出する。環状抵抗体は第１の電
極および第２の電極を有しており，第１の電極および第
２の電極は異なる電位にされるため，環状抵抗体の各部
位は，その位置に応じた電位にされている。２個の第１
の摺動子の位置は，互いに角度位相差を与えられている
ため，第１の摺動子を通して環状抵抗体との接触個所の
電位を検出すると，回転角に対して位相差を持った出力
となる。従ってこの検出値から逆に摺動子の環状抵抗体
に対する位置，すなわち回転角度を検出することができ
る。摺動子は３６０度を越えて回転することができるの
で，自由な位置から自由な方向へ回転しても，絶対位置
が検出可能な角度検出装置を得ることができる。
【図１】本発明に成る角度検出装置の，第１の実施例の
２個の環状抵抗体と２個の検出用摺動子の配置を示す構
成略図である。
２個の環状抵抗体と２個の検出用摺動子の配置を示す構
成略図である。
【図２】本発明に成る角度検出装置の，第２の実施例の
１個の環状抵抗体と２個の検出用摺動子の配置を示す構
成略図である。
１個の環状抵抗体と２個の検出用摺動子の配置を示す構
成略図である。
【図３】本発明に成る位置検出装置の２個の摺動子の検
出電圧と回転角度の関係を示す説明図である。
出電圧と回転角度の関係を示す説明図である。
【図４】本発明に成る位置検出装置の２個の摺動子の検
出電圧から，回転角度を求める回路の１例を示す図であ
る。
出電圧から，回転角度を求める回路の１例を示す図であ
る。
【図５】３個の環状抵抗体と３個の検出用摺動子を用い
た，従来の検出装置の構成を示す要部図面である。
た，従来の検出装置の構成を示す要部図面である。
【図６】１個の環状抵抗体と３個の検出用摺動子を用い
た，従来の検出装置の構成を示す要部図面である。
た，従来の検出装置の構成を示す要部図面である。
１ マイコン， ２ 可変抵抗器， ３ 位相差設定（補正）電圧 １０ 回転軸 ５６ 第１の環状抵抗体， ５８ 第２の環状抵抗体 ６２ 環状導体， ６４ 環状導体 ６８ 第１の電極， ７２ 第２の電極 ７６ 検出信号取り出し用端子， ７８ 検出信号取り出し用端子 ８４ａ、８４ｂ 第１の摺動子 ８４ｄ、８４ｅ 第２の摺動子
Claims (4)
- 【請求項１】 同心円状または同軸状に設けられた２個
の環状抵抗体と，該２個の環状抵抗体に導通した状態で
それぞれ設けられ，第１の電位にされる２個の第１の電
極と，前記２個の環状抵抗体に導通した状態でそれぞれ
設けられ，それぞれ第１の電極から１８０度の位置に配
置され，前記第１の電位と異なる第２の電位にされる２
個の第２の電極と，前記２個の環状抵抗体のそれぞれと
接触して導通し，かつ互いに角度位相差を有する位置に
配置されて回転軸に固定された２個の摺動子と，該２個
の摺動子の電位を検出する検出手段と、を備えたことを
特徴とするポテンシヨメータを用いた角度検出装置。 - 【請求項２】 １個の環状抵抗体と，該環状抵抗体に導
通した状態で設けられ，第１の電位にされる第１の電極
と，該環状抵抗体に導通した状態で設けられ，第１の電
極から１８０度の位置に配置され，前記第１の電位と異
なる第２の電位にされる第２の電極と，前記環状抵抗体
と接触して導通し，かつ互いに角度位相差を有する位置
に配置され回転軸に固定された２個の摺動子と，該２個
の摺動子の電位を検出する検出手段と、を備えたことを
特徴とするポテンショメータを用いた角度検出装置。 - 【請求項３】 前記２個の摺動子の電位と，定められた
基準値との大小関係ならびに，該２個の摺動子の電位相
互の大小関係に基づいて，前記摺動子が環状抵抗体のど
の位置にあるかを判断する手段と，その判断結果によっ
て定まる摺動子の回転角度と電位の関係から回転角度を
求める手段とを備えた，ことを特徴とする請求項１また
は２に記載のポテンショメータを用いた角度検出装置。 - 【請求項４】 前記２個の摺動子の角度位相差の値を，
実測値によって変更あるいは補正可能に構成した、こと
を特徴とする請求項３に記載のポテンショメータを用い
た角度検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27798997A JPH11101605A (ja) | 1997-09-26 | 1997-09-26 | ポテンショメータを用いた角度検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27798997A JPH11101605A (ja) | 1997-09-26 | 1997-09-26 | ポテンショメータを用いた角度検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11101605A true JPH11101605A (ja) | 1999-04-13 |
Family
ID=17591085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27798997A Pending JPH11101605A (ja) | 1997-09-26 | 1997-09-26 | ポテンショメータを用いた角度検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11101605A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011139384A (ja) * | 2009-12-29 | 2011-07-14 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 雲台カメラ装置 |
| JP2022501644A (ja) * | 2018-09-20 | 2022-01-06 | 維沃移動通信有限公司Vivo Mobile Communication Co., Ltd. | 角度決定回路、角度決定方法、および折りたたみ式スクリーン端末 |
-
1997
- 1997-09-26 JP JP27798997A patent/JPH11101605A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011139384A (ja) * | 2009-12-29 | 2011-07-14 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 雲台カメラ装置 |
| JP2022501644A (ja) * | 2018-09-20 | 2022-01-06 | 維沃移動通信有限公司Vivo Mobile Communication Co., Ltd. | 角度決定回路、角度決定方法、および折りたたみ式スクリーン端末 |
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