JPS5814003A - 角度センサ - Google Patents
角度センサInfo
- Publication number
- JPS5814003A JPS5814003A JP11254981A JP11254981A JPS5814003A JP S5814003 A JPS5814003 A JP S5814003A JP 11254981 A JP11254981 A JP 11254981A JP 11254981 A JP11254981 A JP 11254981A JP S5814003 A JPS5814003 A JP S5814003A
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- JP
- Japan
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- angle
- magnetic body
- angle sensor
- spring
- tension
- Prior art date
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/20—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
- G01D5/2006—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the self-induction of one or more coils
- G01D5/2033—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the self-induction of one or more coils controlling the saturation of a magnetic circuit by means of a movable element, e.g. a magnet
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- 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】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は回動角度を電気信号に変換する角度センサに関
する。
する。
角度センサの一般的なものはポテンショメータおよびロ
ータリーエンコーダであるが、ポテンショメータは抵抗
被膜の摩耗やスライダアームの接触不良を生じやすく、
たとえば車上搭載などの振動が多い用途においては高い
信頼性をおくことができない。フォトセンサを用いるロ
ータリーエンコーダでは可動接触部がないので摩耗など
のトラブルは生じないがフォトセンサの支持基板が振動
に弱い。また信号処理がかなり複雑である。要約すると
従来の角度センサは、振動、衝撃等を受けやすい用途に
おいては耐久性が低い、センサの入出力信号処理が複雑
で信号ラインにノイズが乗りやすい等の問題がある。
ータリーエンコーダであるが、ポテンショメータは抵抗
被膜の摩耗やスライダアームの接触不良を生じやすく、
たとえば車上搭載などの振動が多い用途においては高い
信頼性をおくことができない。フォトセンサを用いるロ
ータリーエンコーダでは可動接触部がないので摩耗など
のトラブルは生じないがフォトセンサの支持基板が振動
に弱い。また信号処理がかなり複雑である。要約すると
従来の角度センサは、振動、衝撃等を受けやすい用途に
おいては耐久性が低い、センサの入出力信号処理が複雑
で信号ラインにノイズが乗りやすい等の問題がある。
本発明の第１の目的は耐久性が高い角度センサを提供す
ることであり、第２の目的はセンサ入出力処理が比較的
に簡単な角度センサを提供することであり、第３の目的
は機械的な構造および信号処理回路が単純な角度センサ
を提供することである。
ることであり、第２の目的はセンサ入出力処理が比較的
に簡単な角度センサを提供することであり、第３の目的
は機械的な構造および信号処理回路が単純な角度センサ
を提供することである。
上記目的を達成するために本発明においては、角度を機
械的なストロークに変換し、バネクッションを介して軟
磁性体に該ストロークに対応した張力を印加し、軟磁性
体に巻回した電気コイルのインピーダンスを電圧に変換
する構成とする。
械的なストロークに変換し、バネクッションを介して軟
磁性体に該ストロークに対応した張力を印加し、軟磁性
体に巻回した電気コイルのインピーダンスを電圧に変換
する構成とする。
本発明の好ましい実施例においては、軟磁性体をアモー
ファス（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ：非晶質）磁性体とする
。アモーファス磁性体は、液相金属を急冷して作らざる
を得ないため薄板であり、しかも磁気的には強磁性であ
って透磁率および飽和磁化が大きく、保持力が小さく、
機械的には破断強さがきわめて高く、弾力性および復元
性に優れる。このようなアモーファス磁性体は張力変化
に対する磁気特性変化が大きく本発明の角度センサにき
わめて好都合であり、電気的な信号処理が簡単になり、
機械的には製造が簡単となり、耐振、耐衝撃性および反
復再現性が高い。
ファス（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ：非晶質）磁性体とする
。アモーファス磁性体は、液相金属を急冷して作らざる
を得ないため薄板であり、しかも磁気的には強磁性であ
って透磁率および飽和磁化が大きく、保持力が小さく、
機械的には破断強さがきわめて高く、弾力性および復元
性に優れる。このようなアモーファス磁性体は張力変化
に対する磁気特性変化が大きく本発明の角度センサにき
わめて好都合であり、電気的な信号処理が簡単になり、
機械的には製造が簡単となり、耐振、耐衝撃性および反
復再現性が高い。
第１図に本発明の一実施例を示す。第１図において１が
角度検出軸でありその脚部に雄ねじ１ａが形成されてい
る。雄ねじ１ａは雌ねじ部材２に螺合している。雌ねじ
部材２は、その脚２ａが固定ガイド３の溝で直線動自在
に案内されており、この案内により雌ねじ部材２は回転
しえない。脚２ａの先端部には半円弧状に曲がっている
板ばね４の一端が固着されている。板ばね４の他端は回
動アーム５の先端に、一枚のアモーファス磁性体６と共
に固着されている。アーム５はピン７でケーシング８に
枢着されている。
角度検出軸でありその脚部に雄ねじ１ａが形成されてい
る。雄ねじ１ａは雌ねじ部材２に螺合している。雌ねじ
部材２は、その脚２ａが固定ガイド３の溝で直線動自在
に案内されており、この案内により雌ねじ部材２は回転
しえない。脚２ａの先端部には半円弧状に曲がっている
板ばね４の一端が固着されている。板ばね４の他端は回
動アーム５の先端に、一枚のアモーファス磁性体６と共
に固着されている。アーム５はピン７でケーシング８に
枢着されている。
アモーファス磁性体６はコイルボビン９のスリット状の
穴を貫通し他端において雄ねじ棒１０の脚１０ａの先端
に固着されている。脚］Ｏａは固定ガイド１１の溝で直
線動自在に案内されており、この案内により雄ねじ棒１
０は回動しえない。雄ねじ棒１０に雌ねじ１２が螺合し
ている。コイルボビン９には電気コイル１３ （１３ａ
、 １３ｂ）’が巻回されている。
穴を貫通し他端において雄ねじ棒１０の脚１０ａの先端
に固着されている。脚］Ｏａは固定ガイド１１の溝で直
線動自在に案内されており、この案内により雄ねじ棒１
０は回動しえない。雄ねじ棒１０に雌ねじ１２が螺合し
ている。コイルボビン９には電気コイル１３ （１３ａ
、 １３ｂ）’が巻回されている。
以上の構成により、角度検出軸１がねじ込み方向に回転
すると、雌ねじ部材２が軸１に近付く方向に引き上げら
れ板ばね４が引き」−げられ、これにより板ばね４がア
ーム５を時計方向に回動しようとする力が強くなり、ア
モーファス磁性体６の張力が増大する。角度検出軸１の
ゆるめ方向の回転では、雌ねじ部材２が板ばね４の力で
下降し、アモーファス磁性体６の張力が小さくなる。雌
ねじ１２は張力調整用のねじであり、この締め込みでア
モーファス磁性体６の張力が太き（なり、ゆるめで張力
が小さくなる。
すると、雌ねじ部材２が軸１に近付く方向に引き上げら
れ板ばね４が引き」−げられ、これにより板ばね４がア
ーム５を時計方向に回動しようとする力が強くなり、ア
モーファス磁性体６の張力が増大する。角度検出軸１の
ゆるめ方向の回転では、雌ねじ部材２が板ばね４の力で
下降し、アモーファス磁性体６の張力が小さくなる。雌
ねじ１２は張力調整用のねじであり、この締め込みでア
モーファス磁性体６の張力が太き（なり、ゆるめで張力
が小さくなる。
アモーファス磁性体６の張力が低いときは、第３ａ図に
示すように磁性体６の飽和磁束密度Ｂは小さいが、張力
が高いときは第３ｂ図に示すように飽和磁束密度Ｂは大
きい。
示すように磁性体６の飽和磁束密度Ｂは小さいが、張力
が高いときは第３ｂ図に示すように飽和磁束密度Ｂは大
きい。
第２図に電気コイル１３ （１３ａ、 １３ｂ）に接続
された電気回路の構成を示す。第２図において１４はス
イッチング回路であり、これは、２分割された電気コイ
ルの一方１３ａに接続されたオープンコレクタタイプの
インバータＩＮＩ、電気コイルの他方１３ｂに接続され
たオープンコレクタタイプのインバータＩＮ２およびＩ
Ｎ３で構成されている。電気コイル１３ａ、１３ｂの他
端は共通接続されて平滑化回路１５と共に、限流抵抗Ｒ
２を介して定電圧Ｖｃｃラインに接続されている。イン
バータＩＮＩおよびＩＮ２には、この実施例では、５０
ＫＨｚのデユーティが５０％のパルスが印加される。該
パルスの高レベル「１」区間ではインバータＩＮＩが導
通して電気コイル１３ａの一端をアースに接続するが、
インバータＩＮ２が導通しＩＮ３が非導通となるのでも
う１個の電気コイル１３ｂの一端は開放である。
された電気回路の構成を示す。第２図において１４はス
イッチング回路であり、これは、２分割された電気コイ
ルの一方１３ａに接続されたオープンコレクタタイプの
インバータＩＮＩ、電気コイルの他方１３ｂに接続され
たオープンコレクタタイプのインバータＩＮ２およびＩ
Ｎ３で構成されている。電気コイル１３ａ、１３ｂの他
端は共通接続されて平滑化回路１５と共に、限流抵抗Ｒ
２を介して定電圧Ｖｃｃラインに接続されている。イン
バータＩＮＩおよびＩＮ２には、この実施例では、５０
ＫＨｚのデユーティが５０％のパルスが印加される。該
パルスの高レベル「１」区間ではインバータＩＮＩが導
通して電気コイル１３ａの一端をアースに接続するが、
インバータＩＮ２が導通しＩＮ３が非導通となるのでも
う１個の電気コイル１３ｂの一端は開放である。
それ故人力パルスの高レベル「１」ではコイル１３ａに
電流が流れるが、コイル１３ｂには電流は流れない。入
力パルスの低レベル「０」区間ではこの逆となり、コイ
ル１３ａには電流が流れず、コイル１３１〕に電流が流
れる。このように、コイル１３ａと１３１〕が交互に導
通する。コイルＪ３ａおよび１３１〕は、通電レベルが
飽和磁束密度相当値に達するまでは高いインピーダンス
を示すが、飽和磁束密度相当値を越すと低いインピーダ
ンスを示す。したがって、アモーファス磁性体６の張力
が小さいときは飽和磁束密度が小さく（第３ａ図）、電
気コイル１３ａ。
電流が流れるが、コイル１３ｂには電流は流れない。入
力パルスの低レベル「０」区間ではこの逆となり、コイ
ル１３ａには電流が流れず、コイル１３１〕に電流が流
れる。このように、コイル１３ａと１３１〕が交互に導
通する。コイルＪ３ａおよび１３１〕は、通電レベルが
飽和磁束密度相当値に達するまでは高いインピーダンス
を示すが、飽和磁束密度相当値を越すと低いインピーダ
ンスを示す。したがって、アモーファス磁性体６の張力
が小さいときは飽和磁束密度が小さく（第３ａ図）、電
気コイル１３ａ。
１３１〕の電圧ｄは低いが、張力が大きいとき（第３ｂ
図）は電気コイル１３ａ、１３ｂの電圧ｄは高い。
図）は電気コイル１３ａ、１３ｂの電圧ｄは高い。
これらの電圧はインバータＩＮＫ、ＩＮ３のオンオフに
同期してパルス状に現われる。コイル１３ａ。
同期してパルス状に現われる。コイル１３ａ。
１３ｂに現われる電圧ｄは平滑化回路１５で平滑化され
て安定直流レベルとなる。第４ａ図に低張力のときの各
部の電圧を、第４１〕図に高張力のときの各部の電圧を
示し、第５図に実測データを示す。
て安定直流レベルとなる。第４ａ図に低張力のときの各
部の電圧を、第４１〕図に高張力のときの各部の電圧を
示し、第５図に実測データを示す。
なお、第５図は一例であり、ねじ１２の調整により回転
角度に対する出力（ＯＵＴ）電圧の相関が変化（シフト
）する。
角度に対する出力（ＯＵＴ）電圧の相関が変化（シフト
）する。
第６図に本発明のもう１つの実施例を示す。これにおい
ては板ばね４に変えて引張コイルスプリング１６が用い
られており、このコイルスプリング１６がアーム７に時
計方向の回動力を与える。
ては板ばね４に変えて引張コイルスプリング１６が用い
られており、このコイルスプリング１６がアーム７に時
計方向の回動力を与える。
次に本発明の他の実施例および変形例を説明する。上記
実施例においては、アーム５でアモーファス磁性体６に
引張力を与えるようにしているが、これを省略しうる。
実施例においては、アーム５でアモーファス磁性体６に
引張力を与えるようにしているが、これを省略しうる。
省略するときには、ねじ２゜ばね（４，１６）およびア
モーファス磁性体６を一直線上に配列すればよい。また
」−記実施例では、雌ねじ２とアモーファス磁性体６の
間にばね（４゜１６）を配置しているが、ばねとアモー
ファス磁性体の位置を入れ替えてもよい。角度検出軸の
回転角度をストロークに変換する角度変換手段としては
、前述の雄ねじ１ａと雌ねじ２の組合せの他に、雄ねじ
１０と雌ねじ１２の組合せとしてもよく、また、ピニオ
ンとラックの組合せあるいはクランク機構又はその他の
角度変換手段としてもよい。
モーファス磁性体６を一直線上に配列すればよい。また
」−記実施例では、雌ねじ２とアモーファス磁性体６の
間にばね（４゜１６）を配置しているが、ばねとアモー
ファス磁性体の位置を入れ替えてもよい。角度検出軸の
回転角度をストロークに変換する角度変換手段としては
、前述の雄ねじ１ａと雌ねじ２の組合せの他に、雄ねじ
１０と雌ねじ１２の組合せとしてもよく、また、ピニオ
ンとラックの組合せあるいはクランク機構又はその他の
角度変換手段としてもよい。
以上の通り本発明のセンサは、機械的には簡単かつ耐久
性が高い構造となっており、電気回路も簡単である。
性が高い構造となっており、電気回路も簡単である。
第１図は本発明の一実施例の平面図、第２図はその電気
コイルに接続された電気回路を示す回路図、第３ａ図お
よび第３ｂ図はアモーファス磁性体６の磁気特性を示す
グラフ、第４ａ図および第４ｂ図は第２図に示す電気回
路の各部の信号を示すタイムチャート、第５図は測定デ
ータを示すグラフである。第６図は本発明の他の実施例
を示す平面図である。 １ ：角度検出軸 １ａ：雄ねじ（角度変換手段
）２ ：雌ねじ（角度変換手段）３，１１：ガイ ド４
：板ばね（ばね手段） ５ ニア−ムロ ：アモ
ーファス磁性体 ７ ：ピン８：ケーシング
９：コイルボビン１０：雄ねじ １２：雌ね
じ１３：電気コイル １４ニスイツチング回路
１５：平滑化回路 １６：引張コイルスプリング（
ばね手段）躬１■ 、。７７５０ＫＨｚ ′″）“ ・ ■ ◎ ・、 ｌａ １４ 、 ２ 。 ■ ｑ 第２図 第３８図 ａ Ｏ，１３ｂ） ■ 第３ｂ図
コイルに接続された電気回路を示す回路図、第３ａ図お
よび第３ｂ図はアモーファス磁性体６の磁気特性を示す
グラフ、第４ａ図および第４ｂ図は第２図に示す電気回
路の各部の信号を示すタイムチャート、第５図は測定デ
ータを示すグラフである。第６図は本発明の他の実施例
を示す平面図である。 １ ：角度検出軸 １ａ：雄ねじ（角度変換手段
）２ ：雌ねじ（角度変換手段）３，１１：ガイ ド４
：板ばね（ばね手段） ５ ニア−ムロ ：アモ
ーファス磁性体 ７ ：ピン８：ケーシング
９：コイルボビン１０：雄ねじ １２：雌ね
じ１３：電気コイル １４ニスイツチング回路
１５：平滑化回路 １６：引張コイルスプリング（
ばね手段）躬１■ 、。７７５０ＫＨｚ ′″）“ ・ ■ ◎ ・、 ｌａ １４ 、 ２ 。 ■ ｑ 第２図 第３８図 ａ Ｏ，１３ｂ） ■ 第３ｂ図
Claims (7)
- （１）角度検出軸の回転角度をス）ローフに変換する角
度変換手段、ばね手段、磁性体、磁性体に巻回された電
気コイル、および電気コイルに脈動電圧を印加し電気コ
イルのインピーダンスを電圧に変換する電気回路を備え
、磁性体の一端にばね手段の一端を結合し、磁性体の他
端とばね手段の他端の一方を角度変換手段に結合し他方
を固着手段に結合した角度センサ。 - （２）角度変換手段を雄ねじと雌ねじの組合せとした前
記特許請求の範囲第（１）項記載の角度センサ。 - （３）磁性体はアモーファス磁性体である前記特許請求
の範囲第（１）項記載の角度センサ。 - （４）ばね手段は板はねである前記特許請求の範囲第（
１）項記載の角度センサ。 - （５） ばね手段はコイルスプリングである前記特許
請求の範囲第（１）項記載の角度センサ。 - （６）固着手段を、雄ねじと雌ねじを含むねじ調整機構
とした前記特許請求の範囲第（１）項記載の角度センサ
。 - （７）電気回路は、電気コイルの２分割の一方を通電す
るとき他方を非通電とし、他方を通電するとき一方を非
通電とするスイッチング手段、および電気フィルと並列
に接続された平滑化回路で構成した前記特許請求の範囲
第１）項記載の角度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11254981A JPS5814003A (ja) | 1981-07-17 | 1981-07-17 | 角度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11254981A JPS5814003A (ja) | 1981-07-17 | 1981-07-17 | 角度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5814003A true JPS5814003A (ja) | 1983-01-26 |
Family
ID=14589433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11254981A Pending JPS5814003A (ja) | 1981-07-17 | 1981-07-17 | 角度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5814003A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6133302U (ja) * | 1984-07-31 | 1986-02-28 | スタンレー電気株式会社 | 前照灯用非同軸マルチリフレクタ− |
| JPS6231303U (ja) * | 1985-07-15 | 1987-02-25 | ||
| JPS6231304U (ja) * | 1985-07-15 | 1987-02-25 | ||
| JPS6258502A (ja) * | 1985-08-10 | 1987-03-14 | スタンレー電気株式会社 | ヘツドランプ用複合反射鏡 |
-
1981
- 1981-07-17 JP JP11254981A patent/JPS5814003A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6133302U (ja) * | 1984-07-31 | 1986-02-28 | スタンレー電気株式会社 | 前照灯用非同軸マルチリフレクタ− |
| JPS6231303U (ja) * | 1985-07-15 | 1987-02-25 | ||
| JPS6231304U (ja) * | 1985-07-15 | 1987-02-25 | ||
| JPS6258502A (ja) * | 1985-08-10 | 1987-03-14 | スタンレー電気株式会社 | ヘツドランプ用複合反射鏡 |
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