JPS5995421A - 回転変位検出装置 - Google Patents
回転変位検出装置Info
- Publication number
- JPS5995421A JPS5995421A JP57205803A JP20580382A JPS5995421A JP S5995421 A JPS5995421 A JP S5995421A JP 57205803 A JP57205803 A JP 57205803A JP 20580382 A JP20580382 A JP 20580382A JP S5995421 A JPS5995421 A JP S5995421A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrodes
- capacitors
- rotor
- stators
- stator
- 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
- G01D5/24—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 capacitance
- G01D5/241—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 capacitance by relative movement of capacitor electrodes
- G01D5/2412—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 capacitance by relative movement of capacitor electrodes by varying overlap
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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
(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】
な回転変位検出装置に関する。
回転変位検出装置には、回転部と固定部間に摺動部のあ
る接触型と、摺動部のない無接触型とがあるが、このう
ち無接触型は回転に要するトルクが小さいことと、摺動
による磨耗がないことから有利となる場合が多い。
る接触型と、摺動部のない無接触型とがあるが、このう
ち無接触型は回転に要するトルクが小さいことと、摺動
による磨耗がないことから有利となる場合が多い。
現在、無接触型としては磁気的な方式が広く用いられて
おり、これには磁気抵抗素子を用いた方式と磁気平衡方
式とがある。前者は直線範囲が限定され、また出力の温
度ドリフトが大きく、補償が困難である。後者は回転部
と固定部間は無接触であるが、可動磁石と固定された可
飽和鉄心間に回転変位に伴なう磁界が生じ、ために杼ト
ルクで回転変位を検出しようとする場合には被測定系に
外乱を与えることとなって好ましくない。
おり、これには磁気抵抗素子を用いた方式と磁気平衡方
式とがある。前者は直線範囲が限定され、また出力の温
度ドリフトが大きく、補償が困難である。後者は回転部
と固定部間は無接触であるが、可動磁石と固定された可
飽和鉄心間に回転変位に伴なう磁界が生じ、ために杼ト
ルクで回転変位を検出しようとする場合には被測定系に
外乱を与えることとなって好ましくない。
本発明の目的は、直線範囲が広く、無接触にして軽トル
クで、被測定系に外乱を与えることなく、しかも温度変
化に対して安定な出力が得られるｆｆ＞定容量式の回転
変位検出装置を提供することにある。
クで、被測定系に外乱を与えることなく、しかも温度変
化に対して安定な出力が得られるｆｆ＞定容量式の回転
変位検出装置を提供することにある。
以下本発明を実施例図に基いて詳述する。
第１図は本発明に係る回転変位検出装置の概略図であっ
て、図中の符号１，２は各々円形状にして絶縁性材質よ
りなる第１．第２の各ステータを示し、互いに絶縁距離
をおいて平行に固定されている。
て、図中の符号１，２は各々円形状にして絶縁性材質よ
りなる第１．第２の各ステータを示し、互いに絶縁距離
をおいて平行に固定されている。
各ステータの片面には円形が４分割された扇形の電極４
枚が貼られていて、電極３と３１１電極４と４１、電極
５と５１．電極６と６盲の各々が相対向して平行に位置
しており、これら４組の電極により４個のコンデンサが
構成されて℃′・る。
枚が貼られていて、電極３と３１１電極４と４１、電極
５と５１．電極６と６盲の各々が相対向して平行に位置
しており、これら４組の電極により４個のコンデンサが
構成されて℃′・る。
しかも電極３と４、電極５と６、電極３１と６１、電極
４１と５１はそれぞれ接続され、これら４個のコンデン
サによりブリッジ回路が構成されている。また結線部ａ
、ｃには高周波電圧Ｅｉｎが印加されるとともに、結線
部す、ｄ間に生ずる電圧は出力電圧Ｅｏｕｔとして後述
する差動増幅器等へ出力される構造となっており、符号
１９は電源を示す。なお、第１図の結線の理解を容易に
するために、第１図の結線方法を回路図にまとめたもの
が第４図である。１ｏは、軸１１へ中心部１０ａが固着
され、しかも該中心部で２枚の四分円状扇形の頂点がた
がいに連結して、これら２枚の四分円状扇形が前記軸１
１に対し互いに回転対称位置にあるような形をなした高
誘電率性材質のロータで、その軸１１は第１．第２ステ
ータの中心孔８，９（図面では孔９だけ）を貫通してお
り、軸１１の回転に伴ないロータ１ｏは第１、第２のス
テータ間でステータと平行に回転させられるようになっ
ている。なお軸１１は図示していない液面計や流量計等
の浮子の変位で回軸させられる。
４１と５１はそれぞれ接続され、これら４個のコンデン
サによりブリッジ回路が構成されている。また結線部ａ
、ｃには高周波電圧Ｅｉｎが印加されるとともに、結線
部す、ｄ間に生ずる電圧は出力電圧Ｅｏｕｔとして後述
する差動増幅器等へ出力される構造となっており、符号
１９は電源を示す。なお、第１図の結線の理解を容易に
するために、第１図の結線方法を回路図にまとめたもの
が第４図である。１ｏは、軸１１へ中心部１０ａが固着
され、しかも該中心部で２枚の四分円状扇形の頂点がた
がいに連結して、これら２枚の四分円状扇形が前記軸１
１に対し互いに回転対称位置にあるような形をなした高
誘電率性材質のロータで、その軸１１は第１．第２ステ
ータの中心孔８，９（図面では孔９だけ）を貫通してお
り、軸１１の回転に伴ないロータ１ｏは第１、第２のス
テータ間でステータと平行に回転させられるようになっ
ている。なお軸１１は図示していない液面計や流量計等
の浮子の変位で回軸させられる。
第５図は本発明に係る回転変位検出装置に実際に用いら
れる回路構成の一例を示１−もので、同図の符号１２は
、発振器１３の動作電源用定電圧回路であり、発振器１
３からの出力電圧は、前述したロータとステータで構成
されるプリクジ回路の結線部ａ、ｃに入力電圧Ｅｉｎと
して入力される。１４は差動増幅器であって、前記ブリ
ッジ回路の結線部す、ｄ間に生ずる出方電圧Ｅｏｕｔを
増幅する役割を果す。１５は検波回路で、前記差動増幅
器１４から出力される電圧を検波濾波して直流電圧に変
換し、この直流電圧を電流変換回路１６へ出力する。こ
の電流変換回路１６は、入力電圧を該電圧に応じた電流
信号（例えば４〜２０ｍＡ ）に変換する機能をもって
おり、端子１７．１８間に定電流的に出力電流を流す働
きをする。このようにしてロータの回転角は電流信号（
例えば４〜２０ｍＡ）として出力される。
れる回路構成の一例を示１−もので、同図の符号１２は
、発振器１３の動作電源用定電圧回路であり、発振器１
３からの出力電圧は、前述したロータとステータで構成
されるプリクジ回路の結線部ａ、ｃに入力電圧Ｅｉｎと
して入力される。１４は差動増幅器であって、前記ブリ
ッジ回路の結線部す、ｄ間に生ずる出方電圧Ｅｏｕｔを
増幅する役割を果す。１５は検波回路で、前記差動増幅
器１４から出力される電圧を検波濾波して直流電圧に変
換し、この直流電圧を電流変換回路１６へ出力する。こ
の電流変換回路１６は、入力電圧を該電圧に応じた電流
信号（例えば４〜２０ｍＡ ）に変換する機能をもって
おり、端子１７．１８間に定電流的に出力電流を流す働
きをする。このようにしてロータの回転角は電流信号（
例えば４〜２０ｍＡ）として出力される。
以上本発明に係る回転変位検出装置の構造を述べてきた
が、次にその作用効果を述べる。
が、次にその作用効果を述べる。
いま電ｔｆＩ３．３’ 、電極４．４’ 、電極５．５
１ 、電極６，６嘗より構成される各コンデンサーの静
電容量をＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４とすると、ロータ１０
か第２図に示す位置にあるとき、各電極面３１１４１．
５１．６１、に占めるロータ１００面積は均等に分配さ
れるので、各静電容量Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４は等しく
、その値をいとすれば Ｃ１−Ｃ２＝Ｃ３ニＣ４＝ Ｃｏ １８１．−
（１）となる。
１ 、電極６，６嘗より構成される各コンデンサーの静
電容量をＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４とすると、ロータ１０
か第２図に示す位置にあるとき、各電極面３１１４１．
５１．６１、に占めるロータ１００面積は均等に分配さ
れるので、各静電容量Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４は等しく
、その値をいとすれば Ｃ１−Ｃ２＝Ｃ３ニＣ４＝ Ｃｏ １８１．−
（１）となる。
一方、ロータ１０が第３図に示すように、第２図の位置
から角度θだけ回転したとき、電極面４１．６１に占め
るロータ１０の面積は第２図の位置にあったときと比較
してＫＯだけ増加し、逆に電極面３１．５１に占めるロ
ータ１０の面精はＫＯだけ減少する。ただし、ここでＫ
は定数である。またロータ１０の誘電率が空気に対して
充分大きな場合には、各電極間の静電容量Ｃ１、Ｃ２、
Ｃ（、Ｃ４は各電極間に挾まれるロータの面積に比例す
るので、 となる。ただし、ここで８はロータの寸法及びロータの
誘電率で定まる定数である。
から角度θだけ回転したとき、電極面４１．６１に占め
るロータ１０の面積は第２図の位置にあったときと比較
してＫＯだけ増加し、逆に電極面３１．５１に占めるロ
ータ１０の面精はＫＯだけ減少する。ただし、ここでＫ
は定数である。またロータ１０の誘電率が空気に対して
充分大きな場合には、各電極間の静電容量Ｃ１、Ｃ２、
Ｃ（、Ｃ４は各電極間に挾まれるロータの面積に比例す
るので、 となる。ただし、ここで８はロータの寸法及びロータの
誘電率で定まる定数である。
ところで、各コンデンサーは前述したようにブリッジ回
路を構成し、結線部ａ、ｃには高周波電圧Ｅｉｎが印加
されているので、高周波電圧Ｅｉｎの振巾をＥ、周波数
をｆとすると、結線部す、ｄから出力される出力電圧Ｅ
ｏｕｔは次式のようになる。
路を構成し、結線部ａ、ｃには高周波電圧Ｅｉｎが印加
されているので、高周波電圧Ｅｉｎの振巾をＥ、周波数
をｆとすると、結線部す、ｄから出力される出力電圧Ｅ
ｏｕｔは次式のようになる。
（３）の式Ｋ（２）式を代入して整理するとεＥ
Ｅｏｕｔ＝−・θ ・・・・・・（４）となり、
したがって、この（４）式から、出力電圧Ｅｏｕｔはロ
ータの回転角θに比例して得られることがわかる。
したがって、この（４）式から、出力電圧Ｅｏｕｔはロ
ータの回転角θに比例して得られることがわかる。
このように本発明の回転変位検出極に；、は、得られる
出力電圧が回転角に対しリニアに検出することができ、
また検出は無接触型にして静電容量式であるので、回転
部に要するトルクが小さくてすみ、被測定系に外乱を与
えることもなければ、温度変化に対して出力がドリフト
することもなく、回転角を的確に捉えて、それを回転角
信号として出力できる。
出力電圧が回転角に対しリニアに検出することができ、
また検出は無接触型にして静電容量式であるので、回転
部に要するトルクが小さくてすみ、被測定系に外乱を与
えることもなければ、温度変化に対して出力がドリフト
することもなく、回転角を的確に捉えて、それを回転角
信号として出力できる。
第１図は本発明に係る回転変位検出装置の概略図、第２
図はロータが各電極面に均等に占められている状態を示
す図、第３図はロータが第２図の位置からθだけ回転し
たときの状態を示す図、第４図は第１図の結線方法を回
路図にまとめた図、第５図は本発明の回転変位検出装置
に用いられる実計の回路構成の一例を示す図である。 図中 １．２ ステータ ３，４，５．６ 電 極８．
９ 中心孔 １０ ロータ１１ 軸
１２ 定電圧回路１３ 発振器 １４
差動増幅器１５ 検波回路 １６ 電流変換回
路出願人 東京計装株式会社 代理人 弁理士 前 １）渭 美
図はロータが各電極面に均等に占められている状態を示
す図、第３図はロータが第２図の位置からθだけ回転し
たときの状態を示す図、第４図は第１図の結線方法を回
路図にまとめた図、第５図は本発明の回転変位検出装置
に用いられる実計の回路構成の一例を示す図である。 図中 １．２ ステータ ３，４，５．６ 電 極８．
９ 中心孔 １０ ロータ１１ 軸
１２ 定電圧回路１３ 発振器 １４
差動増幅器１５ 検波回路 １６ 電流変換回
路出願人 東京計装株式会社 代理人 弁理士 前 １）渭 美
Claims (1)
- 相対する面に４半分円の電極が４枚円周方向に配設され
た不動な第１．第２のステータと、少なくとも一方のス
テータの中心孔を貫通する回転軸へ中心部を固嵌して、
第１．第２の両ステータ間に位置し、かつ２枚１対の扇
形部が対称になっている絶縁性ロータとを備えて、第１
と第２のステータの相対する電極で４個のコンデンサを
構成し、かつ４個のコンデンサにてブリッジ回路を構成
して、ロータの回転に伴ないブリッジ回路が不平衡電圧
を出力する回転変位検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57205803A JPS5995421A (ja) | 1982-11-22 | 1982-11-22 | 回転変位検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57205803A JPS5995421A (ja) | 1982-11-22 | 1982-11-22 | 回転変位検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5995421A true JPS5995421A (ja) | 1984-06-01 |
Family
ID=16512938
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57205803A Pending JPS5995421A (ja) | 1982-11-22 | 1982-11-22 | 回転変位検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5995421A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03506072A (ja) * | 1988-07-20 | 1991-12-26 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 距離および／または角度変化の無接触検出用測定装置 |
| JP2003519373A (ja) * | 1999-12-30 | 2003-06-17 | ジーエスアイ・ルモニクス，インコーポレイテッド | 検流計位置検出器 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56101515A (en) * | 1980-01-18 | 1981-08-14 | Mitsutoyo Mfg Co Ltd | Length measurement signal detector |
-
1982
- 1982-11-22 JP JP57205803A patent/JPS5995421A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56101515A (en) * | 1980-01-18 | 1981-08-14 | Mitsutoyo Mfg Co Ltd | Length measurement signal detector |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03506072A (ja) * | 1988-07-20 | 1991-12-26 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | 距離および／または角度変化の無接触検出用測定装置 |
| JP2003519373A (ja) * | 1999-12-30 | 2003-06-17 | ジーエスアイ・ルモニクス，インコーポレイテッド | 検流計位置検出器 |
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