JPS60225023A - 角度センサ - Google Patents
角度センサInfo
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- JPS60225023A JPS60225023A JP8121184A JP8121184A JPS60225023A JP S60225023 A JPS60225023 A JP S60225023A JP 8121184 A JP8121184 A JP 8121184A JP 8121184 A JP8121184 A JP 8121184A JP S60225023 A JPS60225023 A JP S60225023A
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- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 abstract 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 206010037660 Pyrexia Diseases 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
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
- G01D5/26—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 characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—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 characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—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 characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
-
- G—PHYSICS
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- 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
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- G01D5/26—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 characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
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- Physics & Mathematics (AREA)
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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】
し発明の技術分野〕
この発明は、回動角を比較的広い範囲にわたり直線性良
く、かつ温度の影響を受けずに検出する角度センサに関
するものである。
く、かつ温度の影響を受けずに検出する角度センサに関
するものである。
従来、回動角を検出する方法として被測定体の回動角に
対応してポテンショメータの軸を回動させ、その時のポ
テンショメータの抵抗値変化から回動角を検出するもの
が一般的であった。しかし、この方法ではポテンショメ
ータに摺動摩擦があるため、ポテンショメータに加わる
トルクが不妊なものは誤差が大きくなる欠点を有してい
た。例えば、振子の回動角を測定することによって傾斜
角を検出するものでは前記の誤差を軽減するため、振子
の回転モーメントを十分大きくし々ければならず、この
上うな４のは小形に構成することが困難なうえ、必要な
応答特性を得ることも困難でおった。また、ポテンショ
メータを用いる方法の他の欠点として摩耗のための寿命
が短かかった。
対応してポテンショメータの軸を回動させ、その時のポ
テンショメータの抵抗値変化から回動角を検出するもの
が一般的であった。しかし、この方法ではポテンショメ
ータに摺動摩擦があるため、ポテンショメータに加わる
トルクが不妊なものは誤差が大きくなる欠点を有してい
た。例えば、振子の回動角を測定することによって傾斜
角を検出するものでは前記の誤差を軽減するため、振子
の回転モーメントを十分大きくし々ければならず、この
上うな４のは小形に構成することが困難なうえ、必要な
応答特性を得ることも困難でおった。また、ポテンショ
メータを用いる方法の他の欠点として摩耗のための寿命
が短かかった。
これらの欠点を除くには回動角を非接触で検出する必要
がちり、そのため磁場を用いたり、光を用いたりする方
法が提案嘔れている。
がちり、そのため磁場を用いたり、光を用いたりする方
法が提案嘔れている。
磁場を用いる方法は、磁気抵抗素子やホール素子等の磁
気に感応するセンサと磁石とを用いて構成きれるが、外
部に磁場のある様な環境で使用する場合、外部磁場によ
って測定値が影響を受け誤差の原因になるので、場合に
よっては磁気シールドを施こす必要がある。
気に感応するセンサと磁石とを用いて構成きれるが、外
部に磁場のある様な環境で使用する場合、外部磁場によ
って測定値が影響を受け誤差の原因になるので、場合に
よっては磁気シールドを施こす必要がある。
一方、光を用いる場合は、外光の影響を受けないように
３ａ元するだけで良く、これは磁気シールドよりもはる
かに容易である。従って外乱の影響を避けるためには磁
場を用いるよりも光を用いる方が有利である。
３ａ元するだけで良く、これは磁気シールドよりもはる
かに容易である。従って外乱の影響を避けるためには磁
場を用いるよりも光を用いる方が有利である。
光を用いる方法で最もシンプルなものは、第１図に示す
ように、発光面および受光面を対向略せ、それぞれの光
軸が一致する状態で発光素子としての発光ダイオード１
と受光素子としてのフォトトランジスタ２とを図示しな
い筐体に取付け、こ０対向窓間を支軸３に取付けられた
遮光板４が回動するようにしたものがある。この上りに
すれば支軸３の回動角に応じてフォトトランジスタ２に
到達する光量が変化するため、第２図に示すように、回
動角に応じた信号を得ることができる。しかし、一般に
フォトトランジスタの受光面は小さく、回動角の僅かな
変化で第２図に示すように入射光が完全に遁ぎられた範
囲Ａの状態から、全く遮ぎられない範囲Ｂの状態に移り
、出力が飽和してしまう。このためリニヤ領域は範囲Ｃ
で示す非常に狭い部分しか得られない。受光面の大きな
フォトトランジスタを使用すれば、ある程度リニヤ領域
を拡大できるが、このようなフォトトランジスタは特殊
なものであるからコストが高く経済性が悪くなる。また
、受光面は無制限に大きくすることはできないので、リ
ニヤ領域は５〜６度の範囲しか確保できなかった。
ように、発光面および受光面を対向略せ、それぞれの光
軸が一致する状態で発光素子としての発光ダイオード１
と受光素子としてのフォトトランジスタ２とを図示しな
い筐体に取付け、こ０対向窓間を支軸３に取付けられた
遮光板４が回動するようにしたものがある。この上りに
すれば支軸３の回動角に応じてフォトトランジスタ２に
到達する光量が変化するため、第２図に示すように、回
動角に応じた信号を得ることができる。しかし、一般に
フォトトランジスタの受光面は小さく、回動角の僅かな
変化で第２図に示すように入射光が完全に遁ぎられた範
囲Ａの状態から、全く遮ぎられない範囲Ｂの状態に移り
、出力が飽和してしまう。このためリニヤ領域は範囲Ｃ
で示す非常に狭い部分しか得られない。受光面の大きな
フォトトランジスタを使用すれば、ある程度リニヤ領域
を拡大できるが、このようなフォトトランジスタは特殊
なものであるからコストが高く経済性が悪くなる。また
、受光面は無制限に大きくすることはできないので、リ
ニヤ領域は５〜６度の範囲しか確保できなかった。
リニヤ領域を拡大するには形状、大きさを比較的自由に
設計できる光導電セルを受光素子として用いることで解
決できる。第３図はこの例であり、５は光導電セルであ
り、遮光板４が無い時、発光ダイオード１は光導電セル
５の受光面を均一照度で照明するようになっている。光
導電セル５は第４図に示すように、基板６上にＣｄＳ等
の光導電特性を示す光導電膜７を杉成し、その上に電極
膜９ａ＋８ｂを形成したもので、斜線で示す光導電膜７
の露出した部分（感光部）に光を照射すると、光の強さ
に応じて電極間の抵抗値が減少する。このように構成す
ると、光導電セル５に流れる電流は第５図に示すように
、支軸３の回動角に対し比較的広い範囲で比例関係とな
り、広いリニヤ領域が得られる。
設計できる光導電セルを受光素子として用いることで解
決できる。第３図はこの例であり、５は光導電セルであ
り、遮光板４が無い時、発光ダイオード１は光導電セル
５の受光面を均一照度で照明するようになっている。光
導電セル５は第４図に示すように、基板６上にＣｄＳ等
の光導電特性を示す光導電膜７を杉成し、その上に電極
膜９ａ＋８ｂを形成したもので、斜線で示す光導電膜７
の露出した部分（感光部）に光を照射すると、光の強さ
に応じて電極間の抵抗値が減少する。このように構成す
ると、光導電セル５に流れる電流は第５図に示すように
、支軸３の回動角に対し比較的広い範囲で比例関係とな
り、広いリニヤ領域が得られる。
しかしながら、一般に光ｓｔセルは環境温度に上ってそ
の特性に影響を受けるので、光導電セルを用いた角度セ
ンサは温度特性を有し、温度が変化すると正確な角度検
出ができないという欠点を有していた。
の特性に影響を受けるので、光導電セルを用いた角度セ
ンサは温度特性を有し、温度が変化すると正確な角度検
出ができないという欠点を有していた。
したがってこの発明の目的は、リニヤ領域が広く、しか
も環境温度によって検出精度が変化しない角度センサを
提供することにある。
も環境温度によって検出精度が変化しない角度センサを
提供することにある。
このような目的を達成するためＫこの発明は、２個の感
光部を有する光導電セルを用い、この光導電セルに照射
される光の一部を遮光板がその回動角に応じて遮るよう
にし、一方のセルの遮光面積が増加する時、他方のセル
の遮光面積が減少するような構造とし、２個の光導電セ
ルを温度変化に対して抵抗値変化が打消し合うように接
続したものである。以下、実施例を示す図面を用いてこ
の発明の詳細な説明する。
光部を有する光導電セルを用い、この光導電セルに照射
される光の一部を遮光板がその回動角に応じて遮るよう
にし、一方のセルの遮光面積が増加する時、他方のセル
の遮光面積が減少するような構造とし、２個の光導電セ
ルを温度変化に対して抵抗値変化が打消し合うように接
続したものである。以下、実施例を示す図面を用いてこ
の発明の詳細な説明する。
し実施例〕
第６囚はこの発明の一実施例を示す正面図であり、第３
図と同一部分は同記号を用いている。図において、９は
光導電セル、１０は角度２φをもつ扇形の遮光板である
。光導電セル９は第４図に示す光導電セル５と同様にし
て構成されており、第７図に示すように基板１１上に電
極１２ａ 、 １２ｂ。
図と同一部分は同記号を用いている。図において、９は
光導電セル、１０は角度２φをもつ扇形の遮光板である
。光導電セル９は第４図に示す光導電セル５と同様にし
て構成されており、第７図に示すように基板１１上に電
極１２ａ 、 １２ｂ。
１２ｃが設けられ、電極１２ａ ＋ １２ｃ間および電
極１２ｂ 、 １２ｃ閣のそれぞれ斜線で示す部分に光
導電性を有する感光部１３ａ 、 １３ｂが設けられて
いる。
極１２ｂ 、 １２ｃ閣のそれぞれ斜線で示す部分に光
導電性を有する感光部１３ａ 、 １３ｂが設けられて
いる。
すなわち、この光導電セル９は電極１２ａ 、 １２ｂ
間に感光部１３ａ 、 １３ｂが直列に接続され、それ
らが半円形の切欠き１４に対して対象に配設された構成
になっている。また、第６図には図示していないが、紙
面手前側に例えば発光ダイオードで構成された発光素子
が設けられてお９、この発光素子は遮光板１０が無い時
は光導電セル９を均一に照射するようになっている。遮
光板１０を支える支軸３は切欠き１４の中央付近に設け
られているので、遮光板１０が回動すると、光導電セル
９の一方の感光部は遮光量が増加するが、他方の感光部
は遮光量が減少するようになっている。
間に感光部１３ａ 、 １３ｂが直列に接続され、それ
らが半円形の切欠き１４に対して対象に配設された構成
になっている。また、第６図には図示していないが、紙
面手前側に例えば発光ダイオードで構成された発光素子
が設けられてお９、この発光素子は遮光板１０が無い時
は光導電セル９を均一に照射するようになっている。遮
光板１０を支える支軸３は切欠き１４の中央付近に設け
られているので、遮光板１０が回動すると、光導電セル
９の一方の感光部は遮光量が増加するが、他方の感光部
は遮光量が減少するようになっている。
第８図は、このようにして構成した光導電セル９を用い
て構成したセンサの回路図であり、１５ａ。
て構成したセンサの回路図であり、１５ａ。
１５ｂは例えは発光ダイオード、１６は電源、１７は抵
抗である。
抗である。
このように構成されたセンサの動作は次の通りである。
感光部１３ａ 、 １３ｂに均一な強さしを有する光を
照射した時、光の強さＬｏにおける感光部１３ａ 、
１３ｂの導電率をλ。とじ、またｒを定数とすると、温
度’ｒｏにおける単位角度あたりの導電率λは次のよう
に表わされる。
照射した時、光の強さＬｏにおける感光部１３ａ 、
１３ｂの導電率をλ。とじ、またｒを定数とすると、温
度’ｒｏにおける単位角度あたりの導電率λは次のよう
に表わされる。
また、温度Ｔにおける単位角度あたりの導電率λは次の
ように表わされる。
ように表わされる。
ここで、ｆ （Ｔ） 、 ｈ （Ｔ）は光導電セルのパ
ラメータλ。、ｒの温度特性を表わしており、ｇ （Ｔ
）は光源の温！特性を表わしており、いずれも例えば次
のような関数形で近似することができる。
ラメータλ。、ｒの温度特性を表わしており、ｇ （Ｔ
）は光源の温！特性を表わしており、いずれも例えば次
のような関数形で近似することができる。
１＋ａ、（Ｔ Ｔｏ）＋ａ２（Ｔ−Ｔｏ＞ 十 ｍ・・
（３）但し、ａｌ＋ａ２ ・・・・・は定数である・光
導電セル９における感光部１３ａ 、 １３ｂＩ７）％
性が等しく、またそれらに照射される元の強さおよび温
度特性も等しいとすると、感光部１３ａ 、 １３ｂの
抵抗値の逆数Ａａ Ｉ Ａｂは次の様に表わせる。
（３）但し、ａｌ＋ａ２ ・・・・・は定数である・光
導電セル９における感光部１３ａ 、 １３ｂＩ７）％
性が等しく、またそれらに照射される元の強さおよび温
度特性も等しいとすると、感光部１３ａ 、 １３ｂの
抵抗値の逆数Ａａ Ｉ Ａｂは次の様に表わせる。
、４ａ−（φ０−φ−θ）λ ・・・・・（４）Ａｂ＝
（φ０−φ十〇）λ １・・・（５）但し、φ０は光導
電セル９の縦方向中心線から感光部１３ａ 、 １３ｂ
の末端までの角度、φは遮光板１０の縦方向中心線から
末端までの角度、θは遮光板１０の振れ角である。
（φ０−φ十〇）λ １・・・（５）但し、φ０は光導
電セル９の縦方向中心線から感光部１３ａ 、 １３ｂ
の末端までの角度、φは遮光板１０の縦方向中心線から
末端までの角度、θは遮光板１０の振れ角である。
第８図に示すように接続された回路において、電極１２
ｃの電位■ｏは次のように表わせる。
ｃの電位■ｏは次のように表わせる。
（６）式によると電極１２ｃの電位ＶＯは遮光板１０の
振れ角θに比例し、温度の変化に対して影響を受けない
ので、温度変化に対して安定な電圧を得ることができる
。実際のものは光導電セル９の特性の不拘−嘔や、発光
素子１５ａ 、 １５ｂの特性のバラツキ１光の強さの
不均一さ等により、若干の温度特性が発生するが、その
程度は従来のように１個の感光部を有する光導電セルに
較べて遥かに小さくガる。
振れ角θに比例し、温度の変化に対して影響を受けない
ので、温度変化に対して安定な電圧を得ることができる
。実際のものは光導電セル９の特性の不拘−嘔や、発光
素子１５ａ 、 １５ｂの特性のバラツキ１光の強さの
不均一さ等により、若干の温度特性が発生するが、その
程度は従来のように１個の感光部を有する光導電セルに
較べて遥かに小さくガる。
第９図は他の接続方法を示す回路図であり、光導電セル
９の感光部１３ａ 、 １３ｂが抵抗１８ａ 、 １８
ｂとともにホイートストンブリッジを構成しており、こ
の場合も電極１２ａ 、 １２ｂ間の電位は温度の影響
を受けない。
９の感光部１３ａ 、 １３ｂが抵抗１８ａ 、 １８
ｂとともにホイートストンブリッジを構成しており、こ
の場合も電極１２ａ 、 １２ｂ間の電位は温度の影響
を受けない。
以上説明したようにこの発明に係る角度センサは、特性
の等しい２つの感光部を有する光導電セルを用い、この
光導電セルの感光部は温度変化に対してその抵抗値変化
を打消すように接続したので、環境温度によって検出精
度が変化しないという効果を有する。
の等しい２つの感光部を有する光導電セルを用い、この
光導電セルの感光部は温度変化に対してその抵抗値変化
を打消すように接続したので、環境温度によって検出精
度が変化しないという効果を有する。
第１図は従来の角度センサを示す斜視図、第２図はその
角度センサの特性を示すグラフ、第３図は受光部に光導
電素子を用いた従来の角度センサを示す斜視図、第４図
は第３図の角度センサに用いられている光導電素子を示
す正面図、第５図は第３図に示す角度センサの特性を示
すグラフ、第６図はこの発明に係る角度センサの一実施
例を示す正面図、第７図は第６図に示す角度センサに用
いられている光導電素子を示す正面図、第８図はこの発
明に係る角度センサの電気回路の一例を示す回路図、第
９図は電気回路の他の実施例を示す回路図である。 ３・・Φ・支軸、４，１０・Φ・・遮光板、５゜９参ｍ
ｍｍ光導電セル、６，１１・・・・基板、１２ａ〜１２
ｃ ｅ ｅ ＊ ＊電極、１３ａ 、 １３ｂ ｍ ｍ
ａ ＊感光部、１４ｅｓ＊＊切欠き、１５ａ 、 １
５ｂｅ ａ ｅ ｍ発光素子、１６−−−−電源、１７
、１８ａ 、 １８ｂ・・・・抵抗。 特許出願人 ジェコー株式会社 代理人 山川政樹（ほか２名） 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図
角度センサの特性を示すグラフ、第３図は受光部に光導
電素子を用いた従来の角度センサを示す斜視図、第４図
は第３図の角度センサに用いられている光導電素子を示
す正面図、第５図は第３図に示す角度センサの特性を示
すグラフ、第６図はこの発明に係る角度センサの一実施
例を示す正面図、第７図は第６図に示す角度センサに用
いられている光導電素子を示す正面図、第８図はこの発
明に係る角度センサの電気回路の一例を示す回路図、第
９図は電気回路の他の実施例を示す回路図である。 ３・・Φ・支軸、４，１０・Φ・・遮光板、５゜９参ｍ
ｍｍ光導電セル、６，１１・・・・基板、１２ａ〜１２
ｃ ｅ ｅ ＊ ＊電極、１３ａ 、 １３ｂ ｍ ｍ
ａ ＊感光部、１４ｅｓ＊＊切欠き、１５ａ 、 １
５ｂｅ ａ ｅ ｍ発光素子、１６−−−−電源、１７
、１８ａ 、 １８ｂ・・・・抵抗。 特許出願人 ジェコー株式会社 代理人 山川政樹（ほか２名） 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図
Claims (1)
- 発光素子と、この発光素子によって照射場れる２個の感
光部を有する光導電セルと、支軸に連動して回動じ光導
電セルに照射場れている光を、一方の感光部の遮光量が
増加すると他方の感光部の遮光量が減少する状態で遮光
する遮光板とから構成され、光導電セルは温度変化に対
して抵抗値変化が打ち消し合う状態に接続されているこ
とを特徴とする角度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8121184A JPS60225023A (ja) | 1984-04-24 | 1984-04-24 | 角度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8121184A JPS60225023A (ja) | 1984-04-24 | 1984-04-24 | 角度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60225023A true JPS60225023A (ja) | 1985-11-09 |
Family
ID=13740149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8121184A Pending JPS60225023A (ja) | 1984-04-24 | 1984-04-24 | 角度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60225023A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104567740A (zh) * | 2015-01-08 | 2015-04-29 | 佛山轻子精密测控技术有限公司 | 角位移测量装置及其测量方法 |
| CN104596556A (zh) * | 2015-01-08 | 2015-05-06 | 佛山轻子精密测控技术有限公司 | 一种新型编码器及其测量方法 |
| CN112304252A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-02-02 | 维沃移动通信有限公司 | 折叠角度确定方法、折叠设备及电子设备 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4825762B1 (ja) * | 1970-06-02 | 1973-07-31 |
-
1984
- 1984-04-24 JP JP8121184A patent/JPS60225023A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4825762B1 (ja) * | 1970-06-02 | 1973-07-31 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN104567740A (zh) * | 2015-01-08 | 2015-04-29 | 佛山轻子精密测控技术有限公司 | 角位移测量装置及其测量方法 |
| CN104596556A (zh) * | 2015-01-08 | 2015-05-06 | 佛山轻子精密测控技术有限公司 | 一种新型编码器及其测量方法 |
| CN112304252A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-02-02 | 维沃移动通信有限公司 | 折叠角度确定方法、折叠设备及电子设备 |
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