JPS589018A - 変位速度検出装置 - Google Patents
変位速度検出装置Info
- Publication number
- JPS589018A JPS589018A JP10698681A JP10698681A JPS589018A JP S589018 A JPS589018 A JP S589018A JP 10698681 A JP10698681 A JP 10698681A JP 10698681 A JP10698681 A JP 10698681A JP S589018 A JPS589018 A JP S589018A
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- JP
- Japan
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- core
- speed
- voltage
- displacement
- differential transformer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- 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
- G01D5/22—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 differentially influencing two coils
- G01D5/225—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 differentially influencing two coils by influencing the mutual induction between the two coils
- G01D5/2258—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 differentially influencing two coils by influencing the mutual induction between the two coils by a movable ferromagnetic element, e.g. core
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (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、１個の検出装置によって変位と速度の２種の
機械量を電気信号として同時に検出するのに好適な変位
速度検出！ｄｌｌに関するものである。
機械量を電気信号として同時に検出するのに好適な変位
速度検出！ｄｌｌに関するものである。
従来、１個の検出器で変位と速度を同時に検出する方法
としては、変位信号を電気的に微分して速ｆｔ−取シ出
しているが、近似的な電気的微分回路による方法である
ため、低速度の場合は使用できず被測定体の速Ｉｆ範囲
に制約される欠点があっ友、また他の公知例としては、
差動トランスの１次コイルに交流電圧と直流電圧を重畳
した電圧を励磁する方法がある。この方法では２次コイ
ルに誘起されるコアの変位電圧信号と速度電圧信号のう
ち、速度電圧信号の電圧レベルが微弱であるため、増幅
度を大きくする必要がある。このため、速度出力信号に
差動トランスが拾う電源ノイズが重畳し一従米の町動線
輪形の速度検出器に比べて８／Ｎ特性が悪くなる欠点が
あった。このため、サーボ系の特性を改善するために、
その速！信号をサーボ系のフィードバック補償要素に適
用する場合、被制御体が低速度で動作するときには、フ
ィードバック補償の効果が少なかった。また大きな速度
信号ｆ：得る次めに、差動トランスの１次コイルに大き
な直流電圧を励磁する方法があるが、１次コイルに流れ
る電流が飽和することによって、２次コイルには、コア
の変位と速度に対応した電圧が誘起されなくなるととも
に、１次コイルが過熱すゐ問題があシ耐久性に劣る欠点
があった。
としては、変位信号を電気的に微分して速ｆｔ−取シ出
しているが、近似的な電気的微分回路による方法である
ため、低速度の場合は使用できず被測定体の速Ｉｆ範囲
に制約される欠点があっ友、また他の公知例としては、
差動トランスの１次コイルに交流電圧と直流電圧を重畳
した電圧を励磁する方法がある。この方法では２次コイ
ルに誘起されるコアの変位電圧信号と速度電圧信号のう
ち、速度電圧信号の電圧レベルが微弱であるため、増幅
度を大きくする必要がある。このため、速度出力信号に
差動トランスが拾う電源ノイズが重畳し一従米の町動線
輪形の速度検出器に比べて８／Ｎ特性が悪くなる欠点が
あった。このため、サーボ系の特性を改善するために、
その速！信号をサーボ系のフィードバック補償要素に適
用する場合、被制御体が低速度で動作するときには、フ
ィードバック補償の効果が少なかった。また大きな速度
信号ｆ：得る次めに、差動トランスの１次コイルに大き
な直流電圧を励磁する方法があるが、１次コイルに流れ
る電流が飽和することによって、２次コイルには、コア
の変位と速度に対応した電圧が誘起されなくなるととも
に、１次コイルが過熱すゐ問題があシ耐久性に劣る欠点
があった。
本発明は、上述の点ｋかんがみなされたもので、差動ト
ランスのコアを強磁性体の磁石にすることによって、１
次コイルが過熱することを防止し、コアの変位信号の他
に、従来の変位速度検出装置に比べて速度信号を大きな
レベルで検出することができる変位速度検出装置を提供
することを目的とする。
ランスのコアを強磁性体の磁石にすることによって、１
次コイルが過熱することを防止し、コアの変位信号の他
に、従来の変位速度検出装置に比べて速度信号を大きな
レベルで検出することができる変位速度検出装置を提供
することを目的とする。
本発明は上記の目的を達成するために、差動トランスの
１次コイルを交流励磁するとともに、磁性体のコアを磁
化することによってコアの変位量と同時に速度量をも検
出するようにしたものであり、Ｓ／Ｎ４！ｉ性、速度利
得、耐久性及び低速度の検出にも感度に優れ、しかも汎
琳性に富むものである。
１次コイルを交流励磁するとともに、磁性体のコアを磁
化することによってコアの変位量と同時に速度量をも検
出するようにしたものであり、Ｓ／Ｎ４！ｉ性、速度利
得、耐久性及び低速度の検出にも感度に優れ、しかも汎
琳性に富むものである。
以下、本発明の一実施例を第１図および第２図を参照し
て説明する。＃！１図において、１は差動トランス５０
１次コイル、２および３は２次コイル、４ｒｉコアであ
る。差動トランス５の１次コイル１には電圧源７によシ
高周波の交流電圧を励磁する。一方、コア４は被測定体
に接続されておシ、しかも強磁性体の磁石で構成されて
いる。この構成によυ、差動トランス５０２次コイル２
．３には１次コイル１へ印加された交流電圧によって生
ずる磁束変化による逆起電力と、磁化されたコア４が動
作することによってコア４が発生する一定の磁束は２次
コイル２．３においては変化するために逆起電力が発生
する。
て説明する。＃！１図において、１は差動トランス５０
１次コイル、２および３は２次コイル、４ｒｉコアであ
る。差動トランス５の１次コイル１には電圧源７によシ
高周波の交流電圧を励磁する。一方、コア４は被測定体
に接続されておシ、しかも強磁性体の磁石で構成されて
いる。この構成によυ、差動トランス５０２次コイル２
．３には１次コイル１へ印加された交流電圧によって生
ずる磁束変化による逆起電力と、磁化されたコア４が動
作することによってコア４が発生する一定の磁束は２次
コイル２．３においては変化するために逆起電力が発生
する。
次に上述した作用を更に詳しく説明する。いま、第１図
に示される差動トランス５に誘起される２次誘起電圧を
定性的に解析し、変位速度検出装置の動作原理を述べる
。差動トランス５０１次コイル１に交流の励磁電圧を印
加したとき、１次コイル１に流れる電流１は次のように
なる。
に示される差動トランス５に誘起される２次誘起電圧を
定性的に解析し、変位速度検出装置の動作原理を述べる
。差動トランス５０１次コイル１に交流の励磁電圧を印
加したとき、１次コイル１に流れる電流１は次のように
なる。
ｉ−ｉ 、Ｂｉｎω１ ・・拳・・・・・
・・・・・・・（１）コア４が中立位置からＸ変化した
場合に、コア４が２次コイル２の中に挿入された長さ１
１ と、２次コイル３の中に挿入された長さ１１とは次
のようになる。
・・・・・・・（１）コア４が中立位置からＸ変化した
場合に、コア４が２次コイル２の中に挿入された長さ１
１ と、２次コイル３の中に挿入された長さ１１とは次
のようになる。
但し、ｔはコア４の全長、”Ｆｉ２次コベコイル２両コ
イル間の間隔 磁化されたコア４によって生ずる磁束密度のうち、２次
コイル２．３に直交する成分ｔ−Ｂ、とじ、２次コイル
２及び３のコイル巻数を同一のｎ％また２次コイル２，
３のコイル径を同一のｄとすると、２次コイル２．３に
生じる誘導起電圧ＣＩ。
イル間の間隔 磁化されたコア４によって生ずる磁束密度のうち、２次
コイル２．３に直交する成分ｔ−Ｂ、とじ、２次コイル
２及び３のコイル巻数を同一のｎ％また２次コイル２，
３のコイル径を同一のｄとすると、２次コイル２．３に
生じる誘導起電圧ＣＩ。
ｅ、は次のようになる。
（３）式、（４）式における第１項はコア４の速成電圧
に対応し、磁化されたコア４が生ずる磁束密度の大鰺さ
によって定まる。このとき、２次コイル２゜３に誘起す
る速度電圧は各々大きさは等しく逆位相である。また、
第２項はコア４の変位電圧に対応し、それは１次コイル
１への交流励磁電流１によって生じることがわかる。そ
こで、変位電圧を求めるために、２次コイル２．３の出
力電圧”１ ｅｅｌｔ−第２図に示すようにホロワ１０
．ｌｉｔ介して、同期整流回路１２．１３で個々に同期
整流し、その同期後の両信号を減算器１４で減算するこ
とによ！ｌ、（３１、（４）式の速度電圧成分は除去さ
れ、第２項の変位電圧成分のみをとシ出すことができる
。この変位電圧成分ｅ４は次のようになる。
に対応し、磁化されたコア４が生ずる磁束密度の大鰺さ
によって定まる。このとき、２次コイル２゜３に誘起す
る速度電圧は各々大きさは等しく逆位相である。また、
第２項はコア４の変位電圧に対応し、それは１次コイル
１への交流励磁電流１によって生じることがわかる。そ
こで、変位電圧を求めるために、２次コイル２．３の出
力電圧”１ ｅｅｌｔ−第２図に示すようにホロワ１０
．ｌｉｔ介して、同期整流回路１２．１３で個々に同期
整流し、その同期後の両信号を減算器１４で減算するこ
とによ！ｌ、（３１、（４）式の速度電圧成分は除去さ
れ、第２項の変位電圧成分のみをとシ出すことができる
。この変位電圧成分ｅ４は次のようになる。
上式の変位電圧信号ｅ４を低域濾・波器１５に通し、増
幅器１６で増幅することによって変位の直流電圧１！！
号として検出することができる。
幅器１６で増幅することによって変位の直流電圧１！！
号として検出することができる。
−万％ （３１，（４１式に示した２次コイル２．３の
出力電圧ｅ、とＣ１とを減算器１７で減算した後、交流
の励磁周波数ω′ｔ−遮断する低域ａ波器１８に通し、
増幅器内で増−することによって速度電圧信号ｅ、を次
のように直流電圧として検出することができる。
出力電圧ｅ、とＣ１とを減算器１７で減算した後、交流
の励磁周波数ω′ｔ−遮断する低域ａ波器１８に通し、
増幅器内で増−することによって速度電圧信号ｅ、を次
のように直流電圧として検出することができる。
式（６１のように、コア４の速度電圧信号は、２次コイ
ル２．３のコイル径、巻線の数、磁束密度によって求ま
る。コア４の材質として、強磁性体のものを使えば、大
きな磁束密に′ｔ−得ることができ、コア４が低速度で
動作する場合においても、速度電圧信号を十分検知でき
る大きさでとシだすことができる。
ル２．３のコイル径、巻線の数、磁束密度によって求ま
る。コア４の材質として、強磁性体のものを使えば、大
きな磁束密に′ｔ−得ることができ、コア４が低速度で
動作する場合においても、速度電圧信号を十分検知でき
る大きさでとシだすことができる。
なお、速度信号は、２次コイル２．３のいずれか一方の
信号を用いてもよく、この場合には、２次コイルの片側
の信号を低域濾波器に通すことによって、速度電圧信号
をとシだすことができる。
信号を用いてもよく、この場合には、２次コイルの片側
の信号を低域濾波器に通すことによって、速度電圧信号
をとシだすことができる。
曲記のように、差動トランスの１次コイルに交流電圧を
励磁し、強磁性体からなる磁石のコア４を用いれば、２
次コイル２，３に誘起する各電気信号を演算処理するこ
とによって、コア４の変位信号ならびに速度信号を十分
の大きさで検出することができる。
励磁し、強磁性体からなる磁石のコア４を用いれば、２
次コイル２，３に誘起する各電気信号を演算処理するこ
とによって、コア４の変位信号ならびに速度信号を十分
の大きさで検出することができる。
以上のように構成したことによシ、１個の装置によって
変位を微分することなく変位と速度の２種の機械量を同
時に電気信号として検出することができ、脣に変位と速
度との出力信号のうち、速度出力信号は強磁性体の磁石
からなるコアを用いることによって、磁束密度が大とな
り大きな値でとシだすことができる。これによシ、速度
信号波形のＳ／Ｎ特性を大幅に向上させることがで診る
。
変位を微分することなく変位と速度の２種の機械量を同
時に電気信号として検出することができ、脣に変位と速
度との出力信号のうち、速度出力信号は強磁性体の磁石
からなるコアを用いることによって、磁束密度が大とな
り大きな値でとシだすことができる。これによシ、速度
信号波形のＳ／Ｎ特性を大幅に向上させることがで診る
。
また、従来の変位速度検出装置においては、速度信号を
得るために、１次コイルに直流電圧を励磁する方法をと
っているが、１次コイルが過熱するため耐久性に劣るこ
と、１次コイルへの過大電流によって、１次コイルの電
流が飽和し、２次コイルに誘起されるコアの変位及び速
ｆＫ対応する電圧がひずんでくること、および速度利得
が小さいなどの欠点があった。しかし、本発明によれば
１前述のようにコイルが過熱する要素もなく、速度利得
を大きくとれる効果がある。これによシ、低速度で制御
されるサーボ系の変位及び速ｆフィードバック要素の信
号としても十分使用することができるものである。
得るために、１次コイルに直流電圧を励磁する方法をと
っているが、１次コイルが過熱するため耐久性に劣るこ
と、１次コイルへの過大電流によって、１次コイルの電
流が飽和し、２次コイルに誘起されるコアの変位及び速
ｆＫ対応する電圧がひずんでくること、および速度利得
が小さいなどの欠点があった。しかし、本発明によれば
１前述のようにコイルが過熱する要素もなく、速度利得
を大きくとれる効果がある。これによシ、低速度で制御
されるサーボ系の変位及び速ｆフィードバック要素の信
号としても十分使用することができるものである。
第１図は本発明の装置に用いられる差動トランスの構成
を示す電気回路、第２図は本発明の変位速度検出装置の
一例を示す構成図である。 １・・・１次コイル、２．３・・・２次コイル、４・・
・コア、５・・・差動トランス、１２．１３・・・同期
整流回路、１４・・・減算器、１５・・・低域濾波器、
１６・・・増Ｉｉ器、１７・・・減算器、１８・・・低
域濾波器、１９・・・増幅か。 ￥Ｊ１図
を示す電気回路、第２図は本発明の変位速度検出装置の
一例を示す構成図である。 １・・・１次コイル、２．３・・・２次コイル、４・・
・コア、５・・・差動トランス、１２．１３・・・同期
整流回路、１４・・・減算器、１５・・・低域濾波器、
１６・・・増Ｉｉ器、１７・・・減算器、１８・・・低
域濾波器、１９・・・増幅か。 ￥Ｊ１図
Claims (1)
- １次コイル、２個の２次コイル及びコアよすする差動ト
ランスにおいて、差動トランスの１次コイルにこれを交
流励磁する交流電源Ｙｒ接続し、前記コアを被測定体に
連粒すると共に強磁性体の磁石で構成し、前記２次コイ
ルに、コアの変位量と速度量に応じて２個の２次コイル
側に誘起される変位電圧と速度電圧を同時に検出する回
路を接続したことを特徴とする変位速度検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10698681A JPS589018A (ja) | 1981-07-10 | 1981-07-10 | 変位速度検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10698681A JPS589018A (ja) | 1981-07-10 | 1981-07-10 | 変位速度検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS589018A true JPS589018A (ja) | 1983-01-19 |
Family
ID=14447573
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10698681A Pending JPS589018A (ja) | 1981-07-10 | 1981-07-10 | 変位速度検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS589018A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4879511A (en) * | 1987-08-20 | 1989-11-07 | Liberty Technology Center, Inc. | Flat, multiconductor cable coil device for in situ detecting of axial motion of a generally cylindrical member |
-
1981
- 1981-07-10 JP JP10698681A patent/JPS589018A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4879511A (en) * | 1987-08-20 | 1989-11-07 | Liberty Technology Center, Inc. | Flat, multiconductor cable coil device for in situ detecting of axial motion of a generally cylindrical member |
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