JPS5979114A - Detector for absolute line position - Google Patents

Detector for absolute line position

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JPS5979114A
JPS5979114A JP18886582A JP18886582A JPS5979114A JP S5979114 A JPS5979114 A JP S5979114A JP 18886582 A JP18886582 A JP 18886582A JP 18886582 A JP18886582 A JP 18886582A JP S5979114 A JPS5979114 A JP S5979114A
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linear
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signal
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渉 清水
Yuji Matsuki
裕二 松木
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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

PURPOSE:To detect absolute line positions in a wide range, by combining the integral of the number of cycles of a detection output signal of a detection object for an origin and current output signals. CONSTITUTION:Plural detecting parts S1 and S2 which generate electric output signals in prescribed cycles corresponding to mechanical displacement quantities different from each other with respect to the mechanical linear displacement of the detection object and an operating means COM which uses the difference of cycle between detecting parts and output signals of respective detecting parts to obtain the number of cycles from the origin of the detection object to the current position with respect to prescribed one of detecting parts S are provided. The absolute position of the detection object is specified by the combination between the integral of the attained number of cycles and the output signal of the prescribed detecting part S.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はアブソリュートで検出し得る範囲を拡大した
アブソリュート直線位置検出装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an absolute linear position detection device that expands the absolute detection range.

検出対象の機械的直線位置を電気信号に変換する直線位
置検出器(もしくはトランスジューサ)には、公知のも
のとして差動l・ランスがあり、捷だ本出願人による現
在出願中のものとして実願昭56−22075号に開示
されたものがある。これらの欠点としては、測定可能範
囲が比較的狭い範囲に制限されてしまうという点にある
。そこで、実願昭57−32 ]、 27号明1%Ij
l書においては1次コイル及び2次コイルから成るピッ
クアンプ部分に対して相対的に動くコア部分において複
数個のコアを所定間隔で設け、測定可能範囲を拡大J−
るようにすることが提案されている。しかし、同先行出
願に開示きれたものにおいては、測定可能範囲は拡大さ
れるか、個々のコア1周朋内での直線位置しか検出でき
ず、アブソリュ−1・で検出し得る範囲が拡大をれたわ
けではなかった。
A well-known linear position detector (or transducer) that converts the mechanical linear position of an object to be detected into an electrical signal is a differential lance, which is currently being applied for by the present applicant. There is one disclosed in No. 56-22075. The disadvantage of these methods is that the measurable range is limited to a relatively narrow range. Therefore, Jitsugan Sho 57-32], No. 27 Mei 1% Ij
In book 1, multiple cores are provided at predetermined intervals in the core part that moves relative to the pick amplifier part consisting of the primary coil and secondary coil to expand the measurable range.
It is proposed that the However, in the prior application, the measurable range is expanded or only the linear position within one circumference of each core can be detected, and the range that can be detected by Absolute 1 is expanded. It wasn't that I was disappointed.

この発明は上述の点に鑑みて′fr、−gれたもので、
広範囲にわたってアフソリュ−1・直線位置を検出1〜
得る装置を提供しようとするものである。この発明によ
れば、機械的直線位置の変fヒに対して所定の周期で出
力信号を発生する複数の検出部が設けられ、これらの各
検出部の1周期か夫々異なる機械的変位量に対応するよ
うにをれる。その結果、検出対象たる直線位置に関ゆて
各検出部の出力信号の値に所定のずれが生じ、このずれ
を演碧することにより検出対象の原点にズ」する前記検
出部の中の所定の1つの出力信号の周期数が求捷り、こ
の周1tJ]数の整数部と該検出部の現出力信号(1周
+01内の値)との、阻合せにより、検出対象のアブソ
リュート位置が特定てれる。
This invention has been developed in view of the above points,
Detection of AFSOLU-1/linear position over a wide range 1~
The aim is to provide a device that can obtain the desired results. According to this invention, a plurality of detecting sections are provided which generate output signals at a predetermined cycle in response to a change in mechanical linear position, and each detecting section generates an output signal at a predetermined period or depending on a different amount of mechanical displacement. You will be asked to respond accordingly. As a result, a predetermined deviation occurs in the value of the output signal of each detection unit with respect to the linear position of the detection target, and by calculating this deviation, a predetermined deviation in the value of the output signal of the detection unit that moves to the origin of the detection target occurs. The absolute position of the detection target is determined by matching the integer part of this cycle 1tJ] with the current output signal of the detection unit (value within 1 cycle + 01). I can be identified.

以下添イ」図面を参照してこの発明の実施例を詳細に説
明しよう。
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

最も単純な例として2個のリニアセンサを用いる例につ
き第1図を参照して原理的に説明する。
As the simplest example, an example using two linear sensors will be explained in principle with reference to FIG.

機械的直線変位に対して所定の周期で電気的出力信号を
発生するリニアセンサ81.S2としては、例えば実願
昭57−32127号明細書に示されたような複数のコ
アを所定間隔で設けたものを利用する。一方のセンサS
1の出力信号の1周期(こ相当する検出対象の機械的変
位量をPl とし、他方のセ/すS2の出力信号の1周
期に相当する検出対象の機械的変位量全P2とする。こ
の発明では、各センサの出力信号の1周期に相当する検
出対象の機械的変位量を夫々異ならせることを特徴とし
ているため、PI\P2 でめる。各センサS1、S2
は各周期毎の機械的直線変位P1 、P2の範囲内では
アブソリュート位置(1周期内での(目対的なアブソリ
ュート位置)検出が可能である。
A linear sensor 81 that generates an electrical output signal at a predetermined period in response to a mechanical linear displacement. As S2, a structure in which a plurality of cores are provided at predetermined intervals as shown in, for example, the specification of Utility Model Application No. 57-32127 is used. One sensor S
The amount of mechanical displacement of the detection target corresponding to one period of the output signal of one cell S2 is Pl, and the total amount of mechanical displacement of the detection object corresponding to one period of the output signal of the other cell S2 is P2. The invention is characterized in that the amount of mechanical displacement of the detection target corresponding to one period of the output signal of each sensor is made different, so it can be expressed as PI\P2.Each sensor S1, S2
It is possible to detect the absolute position (within one cycle (objective absolute position)) within the range of mechanical linear displacements P1 and P2 for each cycle.

各センサでは1周期分の出力信号として、SlがN、、
S2がN2なる値を発生するものとする。
In each sensor, Sl is N, as an output signal for one cycle,
Assume that S2 generates a value of N2.

すなわち、ディジタル型の場合、センサS1が1周期を
N1分割した精度でアフソリュート出力信号を発生し、
S2が1周ル1をN2分割した精度でアブソリュート出
力信号全発生ずる。
In other words, in the case of a digital type, sensor S1 generates an afsolute output signal with an accuracy of one period divided by N1,
S2 generates all absolute output signals with an accuracy of dividing one round by N2.

つまり、検出対象の・凌械的変位量がP、のときセンサ
S1はその1周期分の出力侶−号つ寸りl襄大出力N、
を出力し、P2のときセンサS2はその1周期分の出カ
イ苫号つ捷り最大出力N2を出力する。検出対象の原点
からの機械的変位量かJ)I  もしくは22以上とな
ったとき、センサSl、S2単独では、それらの出力信
号が原点から何周期目なのかが判からす、アブソリュー
ト位置は検出てきない。しかし、下8己のよう(こセン
サ81.S2の出力信号を組合せて利用すれはアブソリ
ュート位置が判明する。
In other words, when the mechanical displacement of the object to be detected is P, the sensor S1 outputs an output for one cycle,
At P2, the sensor S2 outputs the maximum output N2 for one period. When the amount of mechanical displacement of the object to be detected from the origin is J)I or 22 or more, the sensors Sl and S2 alone can determine how many cycles from the origin their output signals are, and the absolute position is detected. I can't come. However, if the output signals of this sensor 81.S2 are used in combination as shown in the image below, the absolute position can be determined.

る定数で表わすことができ、同じくセンサS2のこて、
検出対象か原点(原点ではセッサSl、S2の出力が共
に0である)からP1移動したときについて考えると、
センサS、の出力ばN1であり丁度1周1υ1分である
。また、セッサ82の出力は対してセンサSl、S2か
ら得られる出力信号の値をり、、1つ、で表わすと、ア
ブソリュ−1・位置PlのときはD +  、 D 2
は次のようになる。
Similarly, the iron of sensor S2,
Considering the case where the detection target moves P1 from the origin (at the origin, outputs of sensor Sl and S2 are both 0),
The output of the sensor S is N1, which is exactly 1υ1 minutes per revolution. In addition, the output of the sensor 82 is the value of the output signal obtained from the sensors Sl and S2, and when expressed as one, D + , D 2 at absolute 1 position Pl.
becomes as follows.

D、=N。D,=N.

このことより、センサS1の1周期分の直線変位P1に
つき、圃センサS1,82間の出カイ言号の値は下目己
の変化分(定数)に従って順次ずれていくことが明らか
である。ここでD1□=0.−」つ。
From this, it is clear that for each period of linear displacement P1 of sensor S1, the value of the output signal between field sensors S1 and 82 shifts sequentially according to the change (constant) in the lower part. Here D1□=0. -”tsu.

とする。shall be.

従って1.演算装置COM ;とおいて、検出対象の現
位置に対応する各セッサSl 、S2の出力の差[D1
□二り、−D2Jを求め、これを上記(2)式の定数に
よって丁記のように割算ずれば、センサS1の現出力信
号D1が原点から数えて何周u目(Cx)のものである
のかということか判明する。
Therefore 1. The arithmetic unit COM ; calculates the difference [D1
□Second, -D2J is calculated and divided by the constant in equation (2) above as shown below, then the current output signal D1 of sensor S1 is at what number u-th (Cx), counting from the origin. It turns out that it is.

Cx −D 12÷1’J + ” P 2 ” 2 
” ”’ l    、、、 (:3)2 上記(3)式によって求めた周期、孜Czの整故部とセ
ンサS1の出力信号D1とを組合せることにより(すな
わち(3)式によって求めたCxの小数−ftlsまた
は余りを切捨て、Dlを小数部として用いる)、位相シ
フト型直線位置検出器によってセンサ81、S2を構成
した一例を第2図に示す。まず、セッサS1について説
明すると、セッサS1は、ケーシング4−1内に所定の
配置で収納された1次コイル及び2次コイルと、これら
のコイル内に直線移動可能に挿入された長尺のコア部2
−1とを含んでいる。コア部2−1は、軸方間に所定間
隔で配された複数個のコア3−1と、各コア6−1の間
に設けられたスペーサ5−1と、これらコア6−1及び
スペーサ5−1の周囲を蓋ったスリーブ6−1とを含ん
でいる。コア6−1は磁性体、スペーサ5−1は空気そ
の他の非磁性体である。
Cx −D 12÷1'J + "P2"2
” ”' l ,,, (:3)2 The period obtained by the above equation (3), the period obtained by combining the regular part of the Cz and the output signal D1 of the sensor S1 (that is, the period obtained by the equation (3) FIG. 2 shows an example in which the sensors 81 and S2 are configured by phase shift type linear position detectors. First, to explain about the processor S1, the processor S1 includes a primary coil and a secondary coil housed in a predetermined arrangement in a casing 4-1, and a long core inserted into these coils so as to be linearly movable. Part 2
-1. The core part 2-1 includes a plurality of cores 3-1 arranged at predetermined intervals in the axial direction, a spacer 5-1 provided between each core 6-1, and these cores 6-1 and the spacer. It includes a sleeve 6-1 that covers the periphery of the sleeve 5-1. The core 6-1 is made of a magnetic material, and the spacer 5-1 is made of air or other non-magnetic material.

このコア部2−1は、検出対象として外部から与はの敢
)の円筒形状であり、スペーサ5−1の長きはコア6−
1の長さにほぼ等しい。従って、コア6−1の配列にお
ける1ピッチ分の距離は「Pl」である。この実施列に
おいて、コイルは4つの相で動作するように設けられて
いる。これらの相を便宜上A 、 B 、 C、Dなる
符号を用いて区別する。
This core part 2-1 has a cylindrical shape (not applied from the outside as a detection target), and the length of the spacer 5-1 is the length of the core part 6-1.
approximately equal to the length of 1. Therefore, the distance for one pitch in the arrangement of the cores 6-1 is "Pl". In this implementation, the coils are arranged to operate in four phases. For convenience, these phases are distinguished using the symbols A, B, C, and D.

コア6−1の位置に応じて各相A−Dに生じるリラクタ
ンスが90度づつずれるようになっており、例えばA相
をコサイン相とすると、B相はサイン化、C相はマイナ
スコサイン相、C相はマイナスサイン化、となるように
なっている。
The reluctance generated in each phase A-D is shifted by 90 degrees depending on the position of the core 6-1. For example, if phase A is a cosine phase, phase B is a sine phase, phase C is a minus cosine phase, The C phase is set to have a negative sign.

第2図においては、各相A−D毎に個別に1次コイル7
.8,9,10及び2次コイル11゜12.13,14
が設けられている。各相A−Dの2次コイル11〜14
ニーj:各々に対応する1次コである。第2図の?lJ
では、A相のコイル7.11とC相のコイル9,16と
が1隣合って設けられており、B相のコイル8,12と
C相のコイル10.14も隣合って設けられている。捷
た、A相と「  +去 B相またはC相とC相のコイルの間隔はP、 (n  
、4 」(1〕は任意の自然数)である。
In FIG. 2, the primary coil 7 is individually set for each phase A-D.
.. 8, 9, 10 and secondary coil 11゜12.13, 14
is provided. Secondary coils 11 to 14 of each phase A-D
Knee j: This is the primary knee corresponding to each. Figure 2? lJ
In this case, an A-phase coil 7.11 and a C-phase coil 9, 16 are provided adjacent to each other, and a B-phase coil 8, 12 and a C-phase coil 10.14 are also provided adjacent to each other. There is. The distance between the coils of phase A and phase B or phase C and phase C is P, (n
, 4'' (1! is any natural number).

また、セッサ1における各相A−Dのコイルの配置は第
1図に示すものに限定されない。すなわち、コア部2−
1の直線変位に応じて各相A−D  −における磁気回
路のリラクタンスが変化し、しかもそのリラクタンス変
化の位相は各相mに90度づつずれる(従って人相とC
相とでは180度ずれ、B相とC相とでもjso+iず
れる)ようになっているため、そのようなリラクタンス
変化をもたらすものでありさえすればよい。
Further, the arrangement of the coils of each phase A to D in the processor 1 is not limited to that shown in FIG. That is, the core part 2-
The reluctance of the magnetic circuit in each phase A-D- changes according to the linear displacement of 1, and the phase of the reluctance change shifts by 90 degrees for each phase m (therefore, the phase of the human face and C
The phase is shifted by 180 degrees, and the phase B and phase C are also shifted by jso+i), so it is only necessary to use a material that brings about such a reluctance change.

第2図における1次コイル7〜10及び2次コイル11
〜14の結線形式は例えば第3図のようにする。第3図
は、A相とC相の1次コイル7及び9を正弦信号比ωt
によって互いに逆相で励磁し、2次コイル11及び16
の出力を同相で加算するようにした結線形式を示すもの
である。B相とD相も上述と同様に、1次コイル8 、
10を余弦信号部ωtで逆相励磁し、2次コイル12 
、14の出力を同相加算する。
Primary coils 7 to 10 and secondary coil 11 in Fig. 2
-14 are connected as shown in FIG. 3, for example. Figure 3 shows the primary coils 7 and 9 of the A phase and C phase at a sine signal ratio ωt.
The secondary coils 11 and 16 are excited in opposite phases to each other by
This shows a wiring format in which the outputs of the two are added in phase. Similarly to the above, the B phase and D phase also have the primary coil 8,
10 is excited in reverse phase by the cosine signal part ωt, and the secondary coil 12
, 14 are added in phase.

第、3図の結線形式は要するに次のように表現できる。In short, the wiring format shown in FIGS. 3 and 3 can be expressed as follows.

ずなわち、リラクタンス変化が180度ずれた2つの相
(AとCあるいはBとD)を互いに逆相で動作させ、か
つ、リラクタンス変化が90度ずれた2つの対(AとC
の対とBとDの対)の一方を正弦信号sInωtによっ
て励磁し、他方を余弦信号部ωtによって励磁する。換
言すれば、2つの対(AとCの対及びBとDの対)は、
そのリラクタンス変化の位相が90度ずれた2つの差動
l・ランスと同じものであり、そのリラクタンス変化の
(立札ずれに応じた電気的位相ずれを有する2種類の交
流信号(sinωt、cosωt)・:こよって各々を
個別に励磁するのである。A、C相の対とB。
That is, two phases (A and C or B and D) whose reluctance changes are shifted by 180 degrees are operated in opposite phases, and two pairs whose reluctance changes are shifted by 90 degrees (A and C) are operated in opposite phases.
and the pair B and D), one is excited by the sine signal sInωt, and the other is excited by the cosine signal part ωt. In other words, the two pairs (the pair A and C and the pair B and D) are
It is the same as two differential lances whose reluctance changes are out of phase by 90 degrees. :Thus, each is excited individually.A, C phase pair and B.

D相の対の2次コイル出力を加算したものがセンサS1
の2次側出力信号¥1となる。この出力信号¥1は、コ
ア部2−1の直、線位置)と応じた位相角φ、たけ基準
゛交流信号’Csinωtまたは邸ωt)を位相シフト
したものとなる。その理由は、各相A〜Dのリラクタン
スが90度づつずれており、かつ一方の対(A、C)と
他方の対(B、D)の励磁信号の電気的位相が90度ず
れているためである。この点を略式で示すと次の通りで
ある。
The sum of the secondary coil outputs of the D-phase pair is sensor S1.
The secondary side output signal becomes ¥1. This output signal ¥1 is obtained by shifting the phase of the reference AC signal 'Csinωt or ωt) by a phase angle φ corresponding to the straight line position of the core portion 2-1. The reason for this is that the reluctance of each phase A to D is shifted by 90 degrees, and the electrical phases of the excitation signals of one pair (A, C) and the other pair (B, D) are shifted by 90 degrees. It's for a reason. This point can be expressed briefly as follows.

すなわち、コア部2−1の直線位置に対応する位相をφ
1とすると、直線位・置に応じたりラフタンス変化の関
数は、A相がωSφ1、B相がsinφ1、C相が一匪
φI、D相が−sinφ、なる略式で示すことができる
。人相とC相を正弦信号sinωtによって互いに逆相
で動作させ、かつB相とD相を余弦信号部ωtによって
互いに逆相で動作させ、その結果生じた2次コイル出力
を加算的に合成するので、出力信号Y、は次のような略
式で実質的に表現することができる。
That is, the phase corresponding to the linear position of the core part 2-1 is φ
1, the function of the change in roughtance depending on the linear position can be expressed as follows: A phase is ωSφ1, B phase is sinφ1, C phase is 1匪φI, and D phase is −sinφ. The human phase and C phase are operated in opposite phases to each other by a sine signal sin ωt, and the B phase and D phase are operated in opposite phases to each other by a cosine signal part ωt, and the resulting secondary coil outputs are additively combined. Therefore, the output signal Y can be substantially expressed in the following informal formula.

Y 1= sinωtcosφ1−(sinωtcos
φ、)+邸ωし翁φ、−(−旬ωt sinφ1 )”
= 2 sinωtcosφ1+2cosωt sin
φ。
Y 1= sinωtcosφ1−(sinωtcos
φ, ) + residence ω and old man φ, - (-jun ωt sinφ1 )”
= 2 sin ωt cos φ1 + 2 cos ωt sin
φ.

= 2 sin (ωt+φ、) 上記式で便宜的に「2」と示された係数を諸種の条件に
応じて定まる定数にで置換えると、Y、= Ks+n(
ωt+φ1 ) と表現できる。ここで、リラクタンス変化の位相φ、は
コア部2−1゛の直線位置Xに所定の比例係数(捷たは
関数)に従って比例しているので、出力信号¥1におけ
る基準信号sinωt(または邸ωt)からの[立札ず
れφ、を測定することにより直線位#Xを検出すること
ができる。ただし、位相ずれ量φ1が全角2πのとき、
直線位置又は前述の距離P((コア6−1の1ピンチ長
)に相当する。
= 2 sin (ωt+φ,) If the coefficient indicated as “2” in the above formula is replaced with a constant determined according to various conditions, Y, = Ks+n(
It can be expressed as ωt+φ1). Here, the phase φ of the reluctance change is proportional to the linear position ), it is possible to detect the straight position #X by measuring the [standing deviation φ]. However, when the phase shift amount φ1 is full width 2π,
Corresponds to the linear position or the above-mentioned distance P ((one pinch length of the core 6-1).

すなわち、信号Y、における電気的位相ずれ量φ1によ
れば、距離P1の範囲内での相対的な直線位置が検出で
きるのである。
That is, according to the electrical phase shift amount φ1 in the signal Y, the relative linear position within the range of the distance P1 can be detected.

センサS2はSlと同一構成であるが、コア部2−2に
おけるコア6−2及びスペーサ4−2の間隔P2がPl
とは異なっている。センサ°S1とS2のコア部2−1
.2−2は連結部材12で連結され、検出対象の直線変
位Xにj芯じて一緒(・こ直線移動する。そして、コア
部2−2の直線位置Xに応じた′電気的位相ずれφ2を
含む又原信号Y2= K sin (ωt+φ2 )が
センサS2の2次イ則から得られる。ただし、この位相
ずれ量φ2が2πのときの直線変位Xはコア6−2の1
ピンチ長P2に相当する。
The sensor S2 has the same configuration as Sl, but the distance P2 between the core 6-2 and the spacer 4-2 in the core part 2-2 is Pl.
It is different from Core part 2-1 of sensor °S1 and S2
.. 2-2 are connected by a connecting member 12, and move in a straight line with the center of the linear displacement X of the object to be detected. Also, the original signal Y2=K sin (ωt+φ2) is obtained from the quadratic A law of the sensor S2.However, when this phase shift amount φ2 is 2π, the linear displacement X is 1 of the core 6-2.
This corresponds to the pinch length P2.

両センサS1.S2の2次側出力信号Y、、Y2を第4
図に示す」:つな位相差検出回路37−1゜67−2に
与えることにより、各ピンチ長PlyP2に対応する機
械的直線変位を1周期とする周期的な電気的出力信号D
1 、D2を得ることができる。
Both sensors S1. The secondary side output signals Y, , Y2 of S2 are
By applying it to the phase difference detection circuits 37-1 and 67-2 shown in the figure, a periodic electrical output signal D having one cycle of mechanical linear displacement corresponding to each pinch length PlyP2 is generated.
1, D2 can be obtained.

第4図において、発振部62は基準の正弦信号5石ωt
と余弦信号部ωtを発生する回路、位相差検出回路67
−1は上記位相ずれφ、を、67−2はφ2を夫々測定
するための回路である。クロノり発振器66から発振さ
れたクロフクパルスCPがカウンタ60でカウントされ
る。カウンタ60U fllえばモジュロMであり、そ
のカウント値がレルスPcが敗り出きれ、7分周用のフ
リップフロップ340)C入力に与えられる。このフリ
ップフロップ64のQ出力から出たパルスPbがフリッ
プフロンプロ5に加わり、Q出力から出たパルスPaが
フリップフロンプロ6に加わり、こねら65及び66の
出力がローパスフィルタ21,22及び増幅器23.2
4を経由して、余弦信号前ωt と正弦信号sinωt
が得られ、センサSl、S2に入力される。カウンタ6
0におけるMカウントがこれら基準信号部ωt、sin
ωtの2πラジアン分の位相角に相当する。すなわち、
カウンタ60の1力2π− ラント値はハ「フジアンの位相角を示している。
In FIG. 4, the oscillator 62 has a reference sine signal of five times ωt.
and a phase difference detection circuit 67, which generates the cosine signal part ωt.
-1 is a circuit for measuring the phase shift φ, and 67-2 is a circuit for measuring φ2. The clock pulse CP oscillated from the chronograph oscillator 66 is counted by the counter 60. The counter 60U is modulo M, and its count value is applied to the input of a flip-flop 340) for dividing the frequency by 7 when the frequency Pc is exceeded. The pulse Pb output from the Q output of this flip-flop 64 is applied to the flip-flop processor 5, the pulse Pa output from the Q output is applied to the flip-flop processor 6, and the outputs of the connectors 65 and 66 are applied to the low-pass filters 21, 22 and the amplifier. 23.2
4, cosine signal preωt and sine signal sinωt
is obtained and input to the sensors Sl and S2. counter 6
M counts at 0 are these reference signal parts ωt, sin
This corresponds to a phase angle of 2π radians of ωt. That is,
The 2π-runt value of the counter 60 indicates the phase angle of the Fujian.

回路ろ7−1において、センサS1の出力信号Y、は増
幅器25を介してコンパレータ26に加わり、該信号Y
の正・負極性に応じた方形波信号が該コンパレーク26
から出力される。このコンパレータ26の出力信号の立
上りに応答して立上り検出回路28からパルスTsが出
力され、 このパルスでSに応じてカウンタ60のカウ
ント値をレジスタ61にロードする。その結果、位相ず
れφ、に応じたディジタJし値D1がレジスタ61に取
り込捷れる。
In the circuit 7-1, the output signal Y of the sensor S1 is applied to the comparator 26 via the amplifier 25, and the signal Y
A square wave signal corresponding to the positive/negative polarity of the comparator 26
is output from. In response to the rise of the output signal of the comparator 26, the rise detection circuit 28 outputs a pulse Ts, which loads the count value of the counter 60 into the register 61 in accordance with S. As a result, a digital value D1 corresponding to the phase shift φ is taken into the register 61.

もう一方の回路67−2も回路67−1と同一構成であ
り、センサS2の2次出力信号¥2を増幅器68を介し
てコンパレーク69に入力し、立上り検出回路40を介
してレジスタ41を制御し、位相ずれφ2に応じたディ
ジクル値D1をカウンタ60からレジスタ41に取り込
む。尚、位相差検出回路ろ7−1を1個だけとし、レジ
スタ61.41のみ各センサSl 、S2に対応して設
け、位相差検出回路を時分割的に利用するようにしても
よい。
The other circuit 67-2 has the same configuration as the circuit 67-1, and inputs the secondary output signal ¥2 of the sensor S2 to the comparator 69 via the amplifier 68, and controls the register 41 via the rising edge detection circuit 40. Then, the digital value D1 corresponding to the phase shift φ2 is taken into the register 41 from the counter 60. Incidentally, it is also possible to use only one phase difference detection circuit 7-1, provide only one register 61.41 corresponding to each sensor Sl, S2, and use the phase difference detection circuit in a time-division manner.

以上のようにして求めた両センサS1.S2の出力信号
り1.D2を前述の通り演算COM(第1図)に供給し
、前記第(3)式に従って演算を行なう。但し、第4図
のように位相差検出回路67−1.67−2を構成した
場合、N、=N2となり、これをNで表わすと、第(3
)式は となる。勿論、N1\N2であっても差しつがえない。
Both sensors S1. determined as above. Output signal of S21. D2 is supplied to the calculation COM (FIG. 1) as described above, and calculation is performed according to equation (3). However, when the phase difference detection circuit 67-1, 67-2 is configured as shown in FIG.
) is the formula. Of course, there is no problem even if it is N1\N2.

尚、第2図の例において、 1〕2−Pにaとすると、 カD、2 =1J、−02に対応している。ここで、φ
I−φ2.(つまりL)+2に対応する位相値)の最大
1直2π(つまりIJ、−D2の1周期)はすXの1直
xMAXは X慧、= P、 、! P→工)  ・・・(5)この
(5)式が2個のセンサS1 、S2を用いたときの最
大アブソリュート検出可能範囲を示している。
Incidentally, in the example of FIG. 2, if 1]2-P is a, it corresponds to D,2 =1J, -02. Here, φ
I-φ2. (That is, the phase value corresponding to L) +2) is the maximum of 1 straight 2π (that is, 1 period of IJ, -D2) is 1 straight of X MAX is Xhui, = P, ,! (P → engineering) ... (5) This equation (5) shows the maximum absolute detectable range when two sensors S1 and S2 are used.

例えばP1=10mm、a=]mrnのとき、XTVI
AXはrlloJとなり、センサ81単独のアブソリュ
ート検出苛能範囲P、 (10mm )O) 11倍(
110皿)の範囲までアブンリュート検出範囲が拡大さ
れることがわかる。
For example, when P1=10mm, a=]mrn, XTVI
AX is rlloJ, and the absolute detection capability range of sensor 81 alone is P, (10mm)O) 11 times (
It can be seen that the abunlute detection range is expanded to a range of 110 dishes).

このアブソリュ−1・検出可能範囲を更に拡大するには
、センサの数を更に増加すればよい。1夕1えば第3の
センサS3を更に設け、(幾械的変位附P3(イ旦し、
P3\P1\P2)を1周ル]とする出力信号D3を直
線変位Xに応じて出力するようにする。
In order to further expand this Absolute 1 detectable range, the number of sensors may be further increased. For example, a third sensor S3 is further provided (with geometrical displacement P3),
P3\P1\P2) for one round] is outputted according to the linear displacement X.

の周期がrD+  D2Jの周期よりも長くなるように
し、rDl−D3Jにもとづき「D、−D2Jの同州い
る・ことが可能である。
By making the period of rD+D2J longer than the period of rD+D2J, it is possible to have the same state of ``D, -D2J'' based on rDl-D3J.

ところで、単純に前記(3)式または(4)式だけで周
jυLnCxk求めると、セッサS1.S2−の検出分
解1j比に起因する誤差が生じることがある。これは、
理論上r 、D 、 −D 2 Jはり、、I)2の変
化に伴って連続的に変化する数ではあるが、実際はrD
l−I〕2」の変化はステップ状であり、かつDlとD
2の変化ステップも非同期であることによる。これによ
る誤差をなくすためには、セッサs1の出力D 1の周
jυ」が切換わる前後の所定の範囲においてrD、−D
2Jの値に所定数値を加算もしくは減算してやればよい
By the way, if the circumference jυLnCxk is simply calculated using the above equation (3) or (4), the setter S1. An error may occur due to the detection decomposition 1j ratio of S2-. this is,
Theoretically, it is a number that changes continuously with changes in r, D, -D 2 J beams, , I)2, but in reality rD
l-I]2'' is step-like, and Dl and D
This is because the second change step is also asynchronous. In order to eliminate the error caused by this, rD, -D in a predetermined range before and after the output D1 of the processor s1 is switched.
What is necessary is to add or subtract a predetermined numerical value to the value of 2J.

尚、上述ではコア部2−1.2−2を勅がし、コイルを
静止しておくように説明したが、その逆でもよい。
In the above description, the core portions 2-1, 2-2 are pushed down and the coil is kept stationary, but the reverse may be used.

捷だ、第2図では第1のセッサs1に与えられる機械的
変位と第2のセンサs2に与えられる機械的変位は同一
であるが、ギア、ランク、ピニオン等の機械的変速手段
を用いて検出対象の直線変位がセンサS1と82に異な
る伝達比で与えられるようにしてもよい。その場合、例
えばセンサs1とs2のコア3−1,3−2のピンチを
同一とし、検出対象直線変位のセンサS1に対する伝達
比を」上 1とし、センサS2に対する伝達比を   とすれ2 ばよい。捷た、一方のセンサS1に検出対象の変位を直
接−りえ、他方のセッサS2には検出対象の1 変位に同期して所定の比(例えばT7)で変位する動力
源(これはリニア動力源に限らず回転動力源でもよい)
の変位を与えてもよい。また、複数のセンサのずべてか
リニア型センサである必要はなく、回転型センサを用い
てもよい。捷た、リニア型センサも、第2図のような位
相シフト型のものに限らず、同図と同様に複数のコアを
設けて直線位置に応じて周期的なアナログ直流電圧を得
るようにした差動トランス型の一ヒンサ、あるいはイン
クリメンタルパルスをカウンタで計数するとと′により
直線位置に応じた周期的な出力を得るようにしたもの、
などその他の任意のリニアセッサを用いてよい。尚、各
センサの出力にもとつき所定のセンサの出力の周期数(
各コア6−1)に対応する絶対番地)を求めるための演
算式は上述のものに限らず、数学的解析にもとづき任意
に設定し得る。
In Figure 2, the mechanical displacement given to the first sensor s1 and the mechanical displacement given to the second sensor s2 are the same, but it is possible to The linear displacement to be detected may be applied to the sensors S1 and 82 with different transmission ratios. In that case, for example, the pinch of the cores 3-1 and 3-2 of the sensors s1 and s2 may be the same, the transmission ratio of the linear displacement to be detected to the sensor S1 may be 1, and the transmission ratio to the sensor S2 may be 2. . The displacement of the object to be detected is directly transmitted to one sensor S1, and the other sensor S2 is connected to a power source (this is a linear power source) that displaces at a predetermined ratio (for example, T7) in synchronization with the displacement of the object to be detected. )
may be given a displacement of Furthermore, it is not necessary that all of the plurality of sensors be linear sensors, and rotary sensors may be used. The twisted linear type sensor is not limited to the phase shift type as shown in Figure 2, but also has multiple cores as shown in the figure to obtain periodic analog DC voltage according to the linear position. A differential transformer-type hinger, or one that obtains a periodic output according to the linear position by counting the incremental pulses with a counter,
Any other linear processor may be used. Furthermore, based on the output of each sensor, the number of cycles of the output of a given sensor (
The arithmetic expression for determining the absolute address (corresponding to each core 6-1) is not limited to the one described above, but can be arbitrarily set based on mathematical analysis.

以上説明したようにこの発明によれば、夫々異なる。機
械的直線変位量を1周期とする出力・信号を検出対象の
直線変位に応じて発生する複数の検出;・ηISを設け
たので、こ九、らの検出部の1周期分の変位量の相違を
利用した演算によって所定の検出部の出力信号を複数周
期にわたって番地づけすることができ、この周期の番地
と該検出部の出力信号(1周期内の饋)との組合せによ
シ広範囲にわたるアブソリュート直線位置を特定するこ
とができるようになる。しかも、全体の検出分解能は1
周期分の出力信号の分解能に依存するので極めて高分解
能とすることができる。
As explained above, according to the present invention, each is different. Multiple detections that generate an output/signal with one cycle of mechanical linear displacement in response to the linear displacement of the detection target; Since the ηIS is provided, it is possible to detect one cycle of the displacement of these detection parts. The output signal of a predetermined detection unit can be assigned an address over multiple cycles by calculation using the difference, and the combination of the address of this cycle and the output signal (within one cycle) of the detection unit can cover a wide range. It becomes possible to specify the absolute linear position. Moreover, the overall detection resolution is 1
Since it depends on the resolution of the output signal for the period, extremely high resolution can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第2図
はこの発明で使用するセンサ部分の一例を具体的に示す
断面図、第3図は第2図の1次及び2次コイルの結線例
を示す回路図、第4図は第2図の各センサから出力され
る交流信号に含まれる直線変位量に応じた位相ずれを検
出するための回路の一例を示すブロック図、である。 Sl、S2・・・リニアセッサ、COM・・・演算装置
、2−1,2−2・・・コア部、3−1.3−2・・・
コア、5−1.5−2・・・スペーザ、4−1 ・・ケ
ーシング、7.8,9,10・・・1次コイル、11.
12,13.14・・・2次コイル、37−1,37−
2・・・位相差検出回路。 特許出願人  株式会社 ニスジー 代理人 飯塚義仁
Fig. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention, Fig. 2 is a sectional view specifically showing an example of the sensor portion used in the invention, and Fig. 3 is the primary and secondary coils of Fig. 2. FIG. 4 is a block diagram showing an example of a circuit for detecting a phase shift according to the amount of linear displacement included in the AC signal output from each sensor in FIG. 2. . SL, S2... Linear processor, COM... Arithmetic unit, 2-1, 2-2... Core section, 3-1.3-2...
Core, 5-1.5-2... Spacer, 4-1... Casing, 7.8, 9, 10... Primary coil, 11.
12, 13. 14... Secondary coil, 37-1, 37-
2...Phase difference detection circuit. Patent applicant Nisgy Co., Ltd. Agent Yoshihito Iizuka

Claims (1)

【特許請求の範囲】 J 検出対象の機械的直線変位に関して夫々異なる機械
的変位量に対応する所定の周期で電気的出力信号を発生
する複数の検出部と、各検出部間の前記同期の相違並び
に各検出部の前記出力・信号を利用して、前記検出部の
所定の1つに関して前記検出対象の原点から現位置まで
の周期数を求める演算手段とを具え、求めた周期数の整
数部と前記所定の検出部の出力信号との組合せにより前
記検出対象のアブソリュート位置を特定するようにした
アブソリュート直線位置検出装置。 2 前記検出部は、検出対象の直線位置に応じて基準交
流信号を位相シフトした出力を生じる位相シフト型セン
サと、このセンサの出力信号と前記基準交流信号との位
相ずれを測定する回路とを含むものである特許請求の範
囲第1項記載のアブソリュート直線位置検出装置。 3、前記位相シフト型センサは、直線変位方向に所定間
隔でずれて配置烙れた複数の1次コイルと、この1次コ
イルに対応して設けられた2次コイルと、前記1次コイ
ル及び2次コイルに関して相対的に直線変位方向に設け
られ、かつ直線変位方向に所定間隔で設けられた複数個
のコアを含むコア部とを具備し、前記1次コイルの各々
を位相のずれた複数の基準交流信号によって個別に励磁
し、これにより前記基準交流信号を前記コイルに対する
前記コア部の直線位置に応じて位相シフトした出力信号
を前記2次コイルに生せしめるようにしたものである特
許請求の範囲第2項記載のアブソリュート直線位置検出
装置。 4 前記複数の検出部の各々は、夫々異なる機械的変位
量を1周期として周期的な電気的出力信号を生じるもの
であり、これら各々の検出部に検1−1」対象の直線運
動が共通の伝達比で伝達されるようになっている特許請
求の範囲第1項記載のアブソリュ−1・直線位置検出装
置。 5 前記複数の検出部の各々は、夫々同一の機械的f’
M かを1周jυ]として周期的な電気的出力信号を生
じるものであり、これら各々の検出部に検出対象のiび
線運動が異なる伝達比で伝達てれるようにし、その結果
として検出対象の直線変位に関して夫々異なる機械的変
位量全1周期とする出力信吋が各検出部から得られるよ
うにした特許請求の範囲第1項記載のアブソリュ−1・
直線位置検出装置。
[Claims] J. A plurality of detection units that generate electrical output signals at a predetermined period corresponding to different amounts of mechanical displacement with respect to mechanical linear displacement of a detection target, and differences in the synchronization between each detection unit. and an arithmetic means for calculating the number of cycles from the origin of the detection target to the current position with respect to a predetermined one of the detection units, using the output/signal of each detection unit, and an integer part of the determined number of cycles. and an output signal of the predetermined detection section to specify the absolute position of the detection target. 2. The detection unit includes a phase-shift type sensor that generates an output that is a phase-shifted reference AC signal according to the linear position of the detection target, and a circuit that measures the phase shift between the output signal of this sensor and the reference AC signal. An absolute linear position detection device according to claim 1, comprising: 3. The phase shift type sensor includes a plurality of primary coils arranged at predetermined intervals in a linear displacement direction, a secondary coil provided corresponding to the primary coil, and the primary coil and a core portion including a plurality of cores provided in a direction of linear displacement relative to the secondary coil and provided at predetermined intervals in the direction of linear displacement; The secondary coil is individually excited by a reference AC signal, thereby causing the secondary coil to generate an output signal whose phase is shifted from the reference AC signal according to the linear position of the core portion with respect to the coil. The absolute linear position detection device according to item 2. 4. Each of the plurality of detection parts generates a periodic electrical output signal with each period having a different amount of mechanical displacement, and each of these detection parts has a common linear motion of the target (detection 1-1). The Absolute 1 linear position detection device according to claim 1, wherein transmission is performed at a transmission ratio of . 5. Each of the plurality of detection units has the same mechanical f'
It generates a periodic electrical output signal with one rotation of M and jυ], and the i-line motion of the detection target is transmitted to each of these detection units at different transmission ratios, and as a result, the detection target Absolute 1 according to claim 1, wherein an output signal corresponding to a total period of different mechanical displacements with respect to the linear displacement of the sensor is obtained from each detection section.
Linear position detection device.
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