JPH1163910A - 位置センサ - Google Patents
位置センサInfo
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- JPH1163910A JPH1163910A JP22265897A JP22265897A JPH1163910A JP H1163910 A JPH1163910 A JP H1163910A JP 22265897 A JP22265897 A JP 22265897A JP 22265897 A JP22265897 A JP 22265897A JP H1163910 A JPH1163910 A JP H1163910A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coil
- movable
- coil portion
- electromotive force
- position sensor
- Prior art date
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】この発明は、小形・軽量化を実現したうえで、
信頼性の高い高精度な測定を実現し得るようにすること
にある。 【解決手段】固定部10に第1及び第2のコイル部1
2,13を配設して、可動部11に第3のコイル部17
を対向して配置し、第1のコイル部12に定常的に電流
を供給することにより、可動部11が固定部10に対し
て移動されると、その移動に連動して第1のコイル部1
2からの磁束が変化され、その電磁誘導により第3のコ
イル部17に起電力が発生されて、第2のコイル部13
に電磁誘導による起電力が発生され、この起電力を検出
することにより、可動部11の位置の変化を測定するよ
うに構成したものである。
信頼性の高い高精度な測定を実現し得るようにすること
にある。 【解決手段】固定部10に第1及び第2のコイル部1
2,13を配設して、可動部11に第3のコイル部17
を対向して配置し、第1のコイル部12に定常的に電流
を供給することにより、可動部11が固定部10に対し
て移動されると、その移動に連動して第1のコイル部1
2からの磁束が変化され、その電磁誘導により第3のコ
イル部17に起電力が発生されて、第2のコイル部13
に電磁誘導による起電力が発生され、この起電力を検出
することにより、可動部11の位置の変化を測定するよ
うに構成したものである。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば人工衛星
等の宇宙飛行体に搭載される搭載機器の可動部等の位置
の変位、あるいは位置の変位量を測定するのに用いられ
る位置センサに関する。
等の宇宙飛行体に搭載される搭載機器の可動部等の位置
の変位、あるいは位置の変位量を測定するのに用いられ
る位置センサに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、位置センサとしては、エンコーダ
を用いて光学的に変位量を検出する光学方式や、マイク
ロスイッチを用いた機械方式が知られている。ところ
が、上記位置センサにあっては、前者の光学方式では、
高精度な測定が可能であるが、その構成が非常に複雑
で、大掛かりとなり、大形となるという問題を有する。
を用いて光学的に変位量を検出する光学方式や、マイク
ロスイッチを用いた機械方式が知られている。ところ
が、上記位置センサにあっては、前者の光学方式では、
高精度な測定が可能であるが、その構成が非常に複雑
で、大掛かりとなり、大形となるという問題を有する。
【0003】また、後者の機械方式では、比較的構成が
簡単であるが、その構造上、使用範囲(適用範囲)に制
約を受けると共に、その取付けに高精度な精度が要求さ
れるために、その組付け作業が非常に面倒であるという
問題を有する。なお、係る位置センサの問題は、宇宙開
発の分野に限ることなく、地上における測定センサの分
野においても同様である。
簡単であるが、その構造上、使用範囲(適用範囲)に制
約を受けると共に、その取付けに高精度な精度が要求さ
れるために、その組付け作業が非常に面倒であるという
問題を有する。なお、係る位置センサの問題は、宇宙開
発の分野に限ることなく、地上における測定センサの分
野においても同様である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の位置センサでは、構成が複雑で、大形となるもので
あったり、使用範囲に制約があり、その組付け作業が非
常に面倒であるという問題を有する。
来の位置センサでは、構成が複雑で、大形となるもので
あったり、使用範囲に制約があり、その組付け作業が非
常に面倒であるという問題を有する。
【0005】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、構成簡易にして、小形・軽量化を実現し得、且つ
信頼性の高い高精度な測定を実現し得るようにした位置
センサを提供することを目的とする。
ので、構成簡易にして、小形・軽量化を実現し得、且つ
信頼性の高い高精度な測定を実現し得るようにした位置
センサを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明は、固定部に設
けられ、電流が供給される第1のコイル部と、前記固定
部に対して移動自在に対向配置される可動部に前記第1
のコイル部に対向して設けられ、前記第1のコイル部と
磁気結合される第2のコイル部と、前記固定部に前記第
2のコイル部に対向して設けられ、前記第2のコイル部
と磁気結合される第3のコイル部と、この第3のコイル
部で発生する起電力に応動して前記可動部の位置の変化
を検出する検出手段とを備えて位置センサを構成した。
けられ、電流が供給される第1のコイル部と、前記固定
部に対して移動自在に対向配置される可動部に前記第1
のコイル部に対向して設けられ、前記第1のコイル部と
磁気結合される第2のコイル部と、前記固定部に前記第
2のコイル部に対向して設けられ、前記第2のコイル部
と磁気結合される第3のコイル部と、この第3のコイル
部で発生する起電力に応動して前記可動部の位置の変化
を検出する検出手段とを備えて位置センサを構成した。
【0007】また、この発明は、固定部に対して移動自
在に対向配置される可動部に設けられ、電流が供給され
る第1のコイル部と、前記固定部に前記可動部の第1の
コイル部に対向して設けられ、前記第1のコイル部と磁
気結合される第2のコイル部と、前記可動部に前記第2
のコイル部に対向して設けられ、前記第2のコイル部と
磁気結合される第3のコイル部と、この第3のコイル部
で発生する起電力に応動して前記可動部の位置の変化を
検出する検出手段とを備えて位置センサを構成した。
在に対向配置される可動部に設けられ、電流が供給され
る第1のコイル部と、前記固定部に前記可動部の第1の
コイル部に対向して設けられ、前記第1のコイル部と磁
気結合される第2のコイル部と、前記可動部に前記第2
のコイル部に対向して設けられ、前記第2のコイル部と
磁気結合される第3のコイル部と、この第3のコイル部
で発生する起電力に応動して前記可動部の位置の変化を
検出する検出手段とを備えて位置センサを構成した。
【0008】上記構成によれば、第1のコイル部は、定
常的に電流が供給されて定常的に磁束を発生しており、
可動部が固定部に対して移動されると、第1のコイル部
を通過する磁束が変化され、その電磁誘導により第3の
コイル部に起電力が発生されて電流が流れ、これに対応
した電磁誘導により第2のコイル部に起電力が発生され
ることにより、この起電力が検出手段で検出され、可動
部の位置の変化が測定される。
常的に電流が供給されて定常的に磁束を発生しており、
可動部が固定部に対して移動されると、第1のコイル部
を通過する磁束が変化され、その電磁誘導により第3の
コイル部に起電力が発生されて電流が流れ、これに対応
した電磁誘導により第2のコイル部に起電力が発生され
ることにより、この起電力が検出手段で検出され、可動
部の位置の変化が測定される。
【0009】さらに、この発明は、第1乃至第3のコイ
ル部を、第1及び第2のコイル部の相互インダクタンス
が前記可動部の位置に対応して変化するように配置し
て、前記検出手段が前記第2のコイル部で発生した信号
電圧に基づいて前記可動部の位置の変位量を検出するよ
うに構成した。
ル部を、第1及び第2のコイル部の相互インダクタンス
が前記可動部の位置に対応して変化するように配置し
て、前記検出手段が前記第2のコイル部で発生した信号
電圧に基づいて前記可動部の位置の変位量を検出するよ
うに構成した。
【0010】上記構成によれば、第1のコイル部に対し
て、電流を所定の特性で供給することにより、可動部が
固定部に対して移動されると、その可動部の変位量に応
じた振幅の信号電圧が第2のコイル部から検出手段に入
力される。ここで、検出手段は、信号電圧に基づいて第
1及び第2のコイル部の相互インダクタンスを算出して
可動部の位置の変位量を求める。
て、電流を所定の特性で供給することにより、可動部が
固定部に対して移動されると、その可動部の変位量に応
じた振幅の信号電圧が第2のコイル部から検出手段に入
力される。ここで、検出手段は、信号電圧に基づいて第
1及び第2のコイル部の相互インダクタンスを算出して
可動部の位置の変位量を求める。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図面を参照して詳細に説明する。図1はこの発明
の一実施の形態に係る位置センサを示すもので、固定部
10には、被測定体である可動部11が矢印x方向に移
動自在に組付けられる。固定部10には、第1及び第2
のコイル部12,13が設けられる。このうち、第1の
コイル部12には、コイル電源14が接続され、コイル
電源14より直流電流(IA )が供給される。そして、
第2のコイル部13には、電圧検出器15が接続され、
この電圧検出器15の出力端には、演算処理部16が接
続される。
いて、図面を参照して詳細に説明する。図1はこの発明
の一実施の形態に係る位置センサを示すもので、固定部
10には、被測定体である可動部11が矢印x方向に移
動自在に組付けられる。固定部10には、第1及び第2
のコイル部12,13が設けられる。このうち、第1の
コイル部12には、コイル電源14が接続され、コイル
電源14より直流電流(IA )が供給される。そして、
第2のコイル部13には、電圧検出器15が接続され、
この電圧検出器15の出力端には、演算処理部16が接
続される。
【0012】他方、可動部11には、第3のコイル部1
7が固定部の第1及び第2のコイル部12,13に対応
して配設される。上記第1乃至第3のコイル部12,1
3,17は、例えばフレキシブル基板上に図2に示すよ
うにその感度方向が可動部11の移動方向(矢印x方
向)に対応して矩形状に形成され、その第1のコイル部
12が、その幅寸法をwとして、第3のコイル部17に
含まれる状態をx=0となるようにそれぞれ固定部10
及び可動部11に組付けられる。そして、これら第1及
び第2のコイル部12,13は、相互インダクタンスM
AB(x)(第1及び第3のコイル部12,17の相互イ
ンダクタンスMAC、第2及び第3のコイル部13,17
の相互インダクタンスMBC、第1乃至第3のコイル部1
2,13,17の自己インダクタンスとインピーダンス
により決定)が可動部の矢印x方向の位置により変化す
るように設定される。
7が固定部の第1及び第2のコイル部12,13に対応
して配設される。上記第1乃至第3のコイル部12,1
3,17は、例えばフレキシブル基板上に図2に示すよ
うにその感度方向が可動部11の移動方向(矢印x方
向)に対応して矩形状に形成され、その第1のコイル部
12が、その幅寸法をwとして、第3のコイル部17に
含まれる状態をx=0となるようにそれぞれ固定部10
及び可動部11に組付けられる。そして、これら第1及
び第2のコイル部12,13は、相互インダクタンスM
AB(x)(第1及び第3のコイル部12,17の相互イ
ンダクタンスMAC、第2及び第3のコイル部13,17
の相互インダクタンスMBC、第1乃至第3のコイル部1
2,13,17の自己インダクタンスとインピーダンス
により決定)が可動部の矢印x方向の位置により変化す
るように設定される。
【0013】上記構成において、可動部11の位置の変
化を測定する場合には、第1のコイル部12には、コイ
ル電源14より直流電流IA が定常的に供給される。そ
して、可動部11が固定部10に対して位置が変化され
ると、第1のコイル部12は、第3のコイル部17を通
過する磁束が変化されて、その電磁誘導により第3のコ
イル部17に起電力が発生され、該第3のコイル部17
に電流が流れる。これにより、第3のコイル部17に
は、起電力に対応した磁束が発生されて、電磁結合によ
り第2のコイル部13に起電力VB が発生される。この
第2のコイル部13で発生した発生起電力VB は、電圧
検出部15に入力され、ここに演算処理部16が可動部
11の位置の変化を検出する。
化を測定する場合には、第1のコイル部12には、コイ
ル電源14より直流電流IA が定常的に供給される。そ
して、可動部11が固定部10に対して位置が変化され
ると、第1のコイル部12は、第3のコイル部17を通
過する磁束が変化されて、その電磁誘導により第3のコ
イル部17に起電力が発生され、該第3のコイル部17
に電流が流れる。これにより、第3のコイル部17に
は、起電力に対応した磁束が発生されて、電磁結合によ
り第2のコイル部13に起電力VB が発生される。この
第2のコイル部13で発生した発生起電力VB は、電圧
検出部15に入力され、ここに演算処理部16が可動部
11の位置の変化を検出する。
【0014】ここで、起電力VB は、第1及び第3のコ
イル部12,17の相互インダクタンスをMAC、第2及
び第3のコイル部13,17の相互インダクタンスをM
BC、第3のコイル部17の自己インダクタンスをLC と
して、MBCが変化せず、第2のコイル部13に流れる電
流が無視できるとすると、 VB =(MBC・IA /LC )×(dMAC/dt) の式で表される。
イル部12,17の相互インダクタンスをMAC、第2及
び第3のコイル部13,17の相互インダクタンスをM
BC、第3のコイル部17の自己インダクタンスをLC と
して、MBCが変化せず、第2のコイル部13に流れる電
流が無視できるとすると、 VB =(MBC・IA /LC )×(dMAC/dt) の式で表される。
【0015】また、可動部11の位置の変位量を検出す
る場合には、コイル電源14より第1のコイル部12に
電流IA を所定の特性で変化させて供給する。そして、
可動部11が固定部10に対して矢印x方向に移動され
ると、第1のコイル部12は、可動部11の位置に対応
して磁束が変化され、その電磁誘導により第3のコイル
部17に起電力を発生させ、該第3のコイル部17で発
生する磁束によるが電磁誘導により、第2のコイル部1
3が可動部11の位置に対応した振幅の信号電圧VB を
発生して電圧検出器15に出力する。電圧検出器15
は、信号電圧VBを検出して演算処理部16に出力す
る。
る場合には、コイル電源14より第1のコイル部12に
電流IA を所定の特性で変化させて供給する。そして、
可動部11が固定部10に対して矢印x方向に移動され
ると、第1のコイル部12は、可動部11の位置に対応
して磁束が変化され、その電磁誘導により第3のコイル
部17に起電力を発生させ、該第3のコイル部17で発
生する磁束によるが電磁誘導により、第2のコイル部1
3が可動部11の位置に対応した振幅の信号電圧VB を
発生して電圧検出器15に出力する。電圧検出器15
は、信号電圧VBを検出して演算処理部16に出力す
る。
【0016】ここで、演算処理部16は、信号電圧VB
に基づいて、第2のコイル部に流れる電流を無視できる
ものとして、 VB =(−MAB(x))dIA /dt の演算を実行して、MAB(x)を算出し、第1のコイル
部12の矢印x方向の幅寸法をw(図2参照)、比例定
数をaとして、 MAB(x)=a|w−x| (|x|≦w) MAB(x)=0 (|x|>w) の式に基づいて近似的に可動部の変位量を算出する。
に基づいて、第2のコイル部に流れる電流を無視できる
ものとして、 VB =(−MAB(x))dIA /dt の演算を実行して、MAB(x)を算出し、第1のコイル
部12の矢印x方向の幅寸法をw(図2参照)、比例定
数をaとして、 MAB(x)=a|w−x| (|x|≦w) MAB(x)=0 (|x|>w) の式に基づいて近似的に可動部の変位量を算出する。
【0017】このように、上記位置センサは、固定部1
0に第1及び第2のコイル部12,13を配設して、可
動部11に第3のコイル部17を対向して配置し、第1
のコイル部12に定常的に電流を供給することにより、
可動部11が固定部10に対して移動されると、その移
動に連動して第1のコイル部12からの磁束が変化さ
れ、その電磁誘導により第3のコイル部17に起電力が
発生されて、第2のコイル部13に電磁誘導による起電
力が発生され、この起電力を検出することにより、可動
部11の位置の変化を測定するように構成した。
0に第1及び第2のコイル部12,13を配設して、可
動部11に第3のコイル部17を対向して配置し、第1
のコイル部12に定常的に電流を供給することにより、
可動部11が固定部10に対して移動されると、その移
動に連動して第1のコイル部12からの磁束が変化さ
れ、その電磁誘導により第3のコイル部17に起電力が
発生されて、第2のコイル部13に電磁誘導による起電
力が発生され、この起電力を検出することにより、可動
部11の位置の変化を測定するように構成した。
【0018】また、上記位置センサは、第1乃至第3の
コイル部12,13,17を、その第1及び第2のコイ
ル部12,13の相互インダクタンスが可動部11の位
置に対応して変化するように配置して、第1のコイル部
12に対して電流を所定の特性で供給することにより、
可動部11が固定部10に対して移動されると、第2の
コイル部13が可動部11の司る位置に応じた振幅の信
号電圧が出力されるようにして、この信号電圧に基づい
て第1及び第2のコイル部12,13の相互インダクタ
ンスを算出して可動部11の位置の変位量を求めるよう
に構成した。
コイル部12,13,17を、その第1及び第2のコイ
ル部12,13の相互インダクタンスが可動部11の位
置に対応して変化するように配置して、第1のコイル部
12に対して電流を所定の特性で供給することにより、
可動部11が固定部10に対して移動されると、第2の
コイル部13が可動部11の司る位置に応じた振幅の信
号電圧が出力されるようにして、この信号電圧に基づい
て第1及び第2のコイル部12,13の相互インダクタ
ンスを算出して可動部11の位置の変位量を求めるよう
に構成した。
【0019】これによれば、可動部11側に、単に第3
のコイル部17を配設するだけの構成で、可動部11の
位置の変化が確実に検出されることにより、可及的に小
形・軽量化の促進が図れると共に、簡便な組付け作業が
実現される。また、これによれば、機械的結合部を設け
ることなく、確実な測定が実現されることで、寿命の長
寿命化が実現されると共に、省電力化の促進が図れ、特
に宇宙開発の分野における使用に好適される。
のコイル部17を配設するだけの構成で、可動部11の
位置の変化が確実に検出されることにより、可及的に小
形・軽量化の促進が図れると共に、簡便な組付け作業が
実現される。また、これによれば、機械的結合部を設け
ることなく、確実な測定が実現されることで、寿命の長
寿命化が実現されると共に、省電力化の促進が図れ、特
に宇宙開発の分野における使用に好適される。
【0020】なお、上記実施の形態では、第1乃至第3
のコイル部12,13,17をそれぞれ1個のコイルで
形成した場合で説明したが、これに限ることなく、第1
乃至第3のコイル部12,13,17をそれぞれ複数個
を組合わせて形成ように構成することも可能である。
のコイル部12,13,17をそれぞれ1個のコイルで
形成した場合で説明したが、これに限ることなく、第1
乃至第3のコイル部12,13,17をそれぞれ複数個
を組合わせて形成ように構成することも可能である。
【0021】また、上記実施の形態では、第1及び第2
のコイル部12,13を固定部10に設け、第3のコイ
ル部17を可動部11に設けて構成した場合で説明した
が、これに限ることなく、第1及び第2のコイル部1
2,13を可動部11に設けて、第3のコイル部17を
固定部10に設けるように構成することも可能である。
のコイル部12,13を固定部10に設け、第3のコイ
ル部17を可動部11に設けて構成した場合で説明した
が、これに限ることなく、第1及び第2のコイル部1
2,13を可動部11に設けて、第3のコイル部17を
固定部10に設けるように構成することも可能である。
【0022】さらに、上記実施の形態では、第1乃至第
3のコイル部12,13,17をフレキシブル基板に形
成して固定部10及び可動部11に設けた場合で構成し
たが、これに限ることなく、各種のコイル構造が構成可
能である。よって、この発明は上記実施の形態に限るこ
となく、その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種
々の変形を実施し得ることは勿論のことである。
3のコイル部12,13,17をフレキシブル基板に形
成して固定部10及び可動部11に設けた場合で構成し
たが、これに限ることなく、各種のコイル構造が構成可
能である。よって、この発明は上記実施の形態に限るこ
となく、その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種
々の変形を実施し得ることは勿論のことである。
【0023】
【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、構成簡易にして、小形・軽量化を実現し得、且つ信
頼性の高い高精度な測定を実現し得るようにした位置セ
ンサを提供することができる。
ば、構成簡易にして、小形・軽量化を実現し得、且つ信
頼性の高い高精度な測定を実現し得るようにした位置セ
ンサを提供することができる。
【図1】この発明の一実施の形態に係る位置センサを示
した図。
した図。
【図2】図1の第1乃至第3のコイル部の配置構成を示
した図。
した図。
10…固定部。 11…可動部。 12…第1のコイル部。 13…第2のコイル部。 14…コイル電源。 15…電圧検出器。 16…演算処理部。 17…第3のコイル部。
Claims (5)
- 【請求項1】 固定部に設けられ、電流が供給される第
1のコイル部と、 前記固定部に対して移動自在に対向配置される可動部に
前記第1のコイル部に対向して設けられ、前記第1のコ
イル部と磁気結合される第2のコイル部と、 前記固定部に前記第2のコイル部に対向して設けられ、
前記第2のコイル部と磁気結合される第3のコイル部
と、 この第3のコイル部で発生する起電力に応動して前記可
動部の位置の変化を検出する検出手段とを具備したこと
を特徴とする位置センサ。 - 【請求項2】 固定部に対して移動自在に対向配置され
る可動部に設けられ、電流が供給される第1のコイル部
と、 前記固定部に前記可動部の第1のコイル部に対向して設
けられ、前記第1のコイル部と磁気結合される第2のコ
イル部と、 前記可動部に前記第2のコイル部に対向して設けられ、
前記第2のコイル部と磁気結合される第3のコイル部
と、 この第3のコイル部で発生する起電力に応動して前記可
動部の位置の変化を検出する検出手段とを具備したこと
を特徴とする位置センサ。 - 【請求項3】 前記第1乃至第3のコイル部を、第1及
び第2のコイル部の相互インダクタンスが前記可動部の
位置に対応して変化するように配置して、前記検出手段
が前記第2のコイル部で発生した信号電圧に基づいて前
記可動部の位置の変位量を検出することを特徴とする請
求項1又は2記載の位置センサ。 - 【請求項4】 前記検出手段は、第3のコイル部で発生
した起電力に基づいて可動部の位置の変化及び変位量を
検出することを特徴とする請求項3記載の位置センサ。 - 【請求項5】 前記第1乃至第3のコイル部は、それぞ
れ複数のコイルが組合わせ配置されることを請求項1乃
至4のいずれか記載の位置センサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22265897A JPH1163910A (ja) | 1997-08-19 | 1997-08-19 | 位置センサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22265897A JPH1163910A (ja) | 1997-08-19 | 1997-08-19 | 位置センサ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1163910A true JPH1163910A (ja) | 1999-03-05 |
Family
ID=16785907
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22265897A Pending JPH1163910A (ja) | 1997-08-19 | 1997-08-19 | 位置センサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1163910A (ja) |
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1997
- 1997-08-19 JP JP22265897A patent/JPH1163910A/ja active Pending
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