JPS6067819A - 変位検出器の温度補償装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は変位検出器の温度補償に係り、特に溶接アーク
近傍の高温環境下でも特別な冷却手段を用いなくとも常
温時と変らぬ出力を得るための簡便な温度補償装置に関
するものである。

〔発明の背景〕

従来、金属体の変位を非接触方法で検出するための一方
法として、差動変圧器型の変位検出器がある。これは第
１図に示すような構成となっている。第１図において１
は発振回路であシ、変位検出器２の励磁を行なうもので
ある。変位検出器２と被検出材３との距離りは変位検出
器２の検出コイルに生ずる出力電圧を増幅回路４、整流
回路５および対数変換回路６を用い、比例した値ＥＯと
して得られる。通常変位検出器２は被検出材３の近傍に
設電され、他の回路部とは離されて用いられる。この変
位検出器２を室温の雰囲気で用いるのであれば問題ない
。しかし被検出材３が高温であったり、溶接装置に取付
けられ溶接アークの近傍にて使用される場合、変位検出
器２はかなり高温になる。変位検出器２が高温になると
、変位検出器２を構成する材料の熱特性が原因となって
検出距離りが一定であっても出力電圧Ｅｏが変化してし
まう。七の状況を示したものが第２図である。

第２図において横軸に変位検出器２の温度Ｔをと９、縦
軸に出力電圧Ｅｏの変化量ΔＥｏ　’ｆｃとり、室温を
基準にして表わしたものである。検出体３との距離りが
一定であっても変位検出器２の温度Ｔが高くなれば出力
電圧変化量ΔＥｏ　も大きくなる。したがって、検出距
離りが一定であっても変位検出器２は、あたかも検出距
離りが変化したように検出はれる。このことは精度の＾
い検出を行彦うだめの障害とカリ、欠点となっていた。

この変位検出器２の温度変化に伴う出力電圧Ｅ０の変化
を補正する方法を示したものが第３図である。第３図（
ａ）は差動変圧器型変位検出器の内部構造を示す概略図
であ−る。温度補正の方法として、鉄心８に直接励磁コ
イル９．検出コイル１０゜１１を巻いて構成されている
。これは鉄心８と該コイル９，１０，１１の熱による変
化が比較的少ガく、結果的には出力電圧ＥＯの変化が小
さくなるというものである。この方法では２００Ｕ程度
１での比較的低温の範囲では有効であるが、２００Ｃ以
上の温度になると出力電圧Ｅｏの変化は無視できない程
度に大きくなる。

さらに別な補正方法の例を示したものが第３図（ｂ）で
ある。変位検出器２は鉄心８．励磁コイル９゜検出コイ
ル１０のほかに温度検出素子１２が組み込まれて構成さ
れている。この温度検出素子１２で変位検出器２の温度
を検出し、その結果をもとに出力電圧Ｅｏを補正するも
のである。この方法であれば、かなり正しい補正全行な
うことは可能であるが、変位検出器２の内部に温度検出
素子１２を組込むため該変位検出器２の寸法が太きくな
るという欠点がある。また変位検出器２と制御回路間の
リード線（図示せず）が増加するためその取扱いがわず
られしいという欠点もある。

第３図（Ｃ）は温度補正を行なっている渦電流式変位検
出器１３を示したものである。これは検出コイル１４の
温度変化に伴う出方電圧の変動を相殺するように検出コ
イル１４の端子に温度依存性抵抗１５を接続して構成さ
れることを特徴としている。この方法でＶよ出力電圧補
正を連続的に行なえるという利点はあるが、有効温度補
償範囲はｏｃ〜１８０Ｃに制限されるという欠点がある
。

〔発明の目的〕

本発明は前記従来技術の欠点をなりシ、検出距離が一定
である時、変位検出器の温度が高くなっても常温と変ら
ぬ出力が得られる簡単かつ確実な温度補償装置を提供す
ることにある。

〔発明の概要〕

本発明はコイル自身の抵抗値から変位検出器の温度を検
出し、これをもとにして、変位検出器励磁用の発振器出
力電圧を増減し、この変位検出器の・出力電圧を補正す
るようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明の実施例を図面により説明する。

第４図は本発明のうち、変位検出器２の検出コイル１０
．１１の抵抗値を測定し、発振回路１の出力電圧すなわ
ち変位検出器２の励磁電圧を調整し温度補償を行う実施
例を示すものである。この図において、発振回路１で変
位検出器２を励磁する。変位検出器２の差動接続された
検出コイル１０．１１の出力は増幅回路４．整流回路５
．対数変換回路６．サンプルホールド回路２１を経て電
圧ＥＯとして出力される。この出力電圧Ｅｏは被検出材
３と変位検出器２０間の距離りに応じた直流電圧値とし
て得られる。

変位検出器２の温度を測定するために、タイミング回路
１７によシ開閉器２２，２３，２４゜２５が測定側（第
６図と通力接続）に切換わる。

この時点で発振回路１からの励磁電圧は変位検出器２に
印加されない。そのために出力電圧Ｅ６　もなくなるた
め、該開閉器の切換わる前の出力電圧Ｅｏをサンプルホ
ールド回路２１で保持し続ける。

そのため該開閉器が動作しても出力電圧Ｅｏに変化はな
い。

変化検出器２の検出コイル１０．１１へは定電流回路１
６から定電流の直流電圧が印加さｎる。

該検出コイルは第５図に示したように直流抵抗値Ｒが温
度Ｔにより変化するため、抵抗値検出回路１８の木刀は
抵抗値に相当する電圧値として得られる。抵抗値測定回
路１８の出力と基準電圧発生回路１９との出力電圧を比
較回路２０で比較する。

常温における両回路の出力電圧は等しくなるように基準
電圧発生回路１９で調整可能にしてめるため、比較回路
２０からの出力はＯとなる。このような状態でおる時は
発振回路１からの励磁電圧はタイミング回路１７による
開閉器２２，２３゜２４．２５の切換前と同じ励磁電圧
を変位検出器２に印加し続けることｙｃなる。一方温度
Ｔが烏くなると変位検出器２の検出コイル１０．１１の
抵抗値Ｒが犬となり抵抗値検出回路１８への入力電圧値
が犬となり、比較回路２０への入力はそれぞれ異なった
値となる。そのため比較回路２０からの出力信号が生じ
、それに応じて発振回路１から変位検出器２への励磁電
圧は減少するように調整される。そのため、変位検出器
２の温度が高くなシ出力電圧Ｅｏが第２図に示したよう
に変化しても、第６図に示すように励磁電圧を減少させ
れば、見掛上の温度変化による出力電圧変化ΔＥＱは０
となり温度補償が実現できる。

タイミング回路１７による開閉器２２．２３゜２４．２
５の開閉のタイミングは任意でよく、変位検出器２の温
度変化が激しい時には短時間の切換、抵抗測定の動作が
必要であるが、該変位検出器の温紋変化状態が緩やかな
場合は時間を長くしてもよい。実施例では１分間毎に抵
抗値測定を行ない、実質の測定動作時間は０．１秒で行
なった。

また、発振回路１０周波数はｌ０ＫＨｚ〜３０ＫＨｚで
よく、波形も正弦波、矩形波、鋸歯状波。

三角波などでもよいが、本実施例では装置の簡易さから
正弦波全採用した。

さらに変位検出器２は高温雰囲気にさらされるため、構
成部品である鉄心８．各コイル９，１０゜１１なども当
然耐熱性の良好外材料を採用している。

第７図は抵抗値測定回路から、発振回路１の出力電圧を
Ｖ＠整するための具体例を示したものでおる。比較回路
２０からの出力でトランジスタＱを動作させる。これに
よりフォトカブラ２６の発光部が発光する。この発光量
は回路に流れる電流値により増減する。フォトカプラ２
６の二次側は感光により抵抗値が変化するような例えば
ＣｄＳのような材料で構成されている。フォトカフ２２
６０１次側入力電流と二次側出力抵抗の関係を示したも
のが第８図でめる。入力電流が大きくなると（比較回路
２０の出力が大きくなると）二次側出力抵抗は減少する
１このようなフォトカブラ２６を発振回路１の出力側に
並列に接続すれば、変位検出器２への励磁電圧が調整可
能となシ、変位検出器２の温度補償が実現される。

第９図は本実施例によって得られた検出距離り況を示す
ものである。補償後の出力電圧変化ΔＥ。

は補償前に比べ１０％以下とたり、高温度でもきわめて
小さな出力電圧変化ΔＥＯとなる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、変位検出器に特別な温
度検出素子を用いず温度測定が可能であるため、変位検
出器を小屋にすることができる。

また常温から４０００の温度範囲における出力電圧変化
ΔＥｏがきわめて小さいため、被検出材３の温度が変化
する場合の変位測定や高温の場合の変位測定が可能とな
る。てらに溶接装置のように輻射熱がたえず変化したり
、高温ガス、ヒユームに覆われるといった悪環境下での
使用も可能でおるといった効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は変化を非接触で測定する従来技術を説明する構
成図、第２図は従来技術における温度特性を表わす図、
第３図（ａ）〜（Ｃ）←従来法における温度特性の対策
例を示す構成図、第４図は本発明の詳細な説明する構成
図、第５図は変位検出器温度とコイル抵抗値との関係を
示す図、第６図は変位検出器の励磁電圧と出力電圧の関
係を示す図、第７図は温度補償を実施する具体的回路図
、第８図は温度補償に用いるフォトカプラの特性を示す
図、第９図は本発明による温度補償の効果を表わす特性
図である。 １・・・発振回路、２・・・変位検出器、３・・・被検
出材、４・・・増幅回路、５・・・整流回路、６・・・
対数変換回路、８・・・鉄心、９・・・励磁コイル、１
０．１１・・・検出コイル、１６・・・定電流回路、１
７・・・タイミング回路、１８・・・抵抗値検出回路、
１９・・・基準値発生回路、２０・・・比較回路、２１
・・・サンプルホールド回路、２２．２３，２４．２５
・・・開閉器、２６・・・フォト等１凶 竿２目 辱５凶 竿　吐 等′７　区 等８図 入力電も（匙Ａ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、励磁用−次コイル、差動結線された検出用二次コイ
   ルおよび鉄心などから構成され、一端を検出端他方を固
   定端とし、該検出端に金属が接近するとその距離に応じ
   て出力電圧が変化するように構成された差動変圧器型非
   接触変位検出器において、コイル自身の抵抗値から該変
   位検出器の温度′（ｉｌ−枳出し、と７″Ｌヲもとにし
   て該変位検出器励磁用の発振器出力電圧を増減し、該変
   位検出器の出力電圧を補正するとと金％徴とする変位検
   出器の温度補償装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の変位検出器の温度補償
   装置において、コイル抵抗を測定するために変位検出器
   を回路から切離すスイッチのタイミングを任意に設定可
   能としたタイミング回路と、コイル抵抗値を測定し、発
   振器と並列に接続した抵抗変化型フォトカプラを動作さ
   せる抵抗検出回路、基準値発生回路、比較回路と、コイ
   ル抵抗を測定する間スイッチ切換前の出力電圧値を保持
   するだめのサンプルホールド回路とで構成された回路に
   より、該検出器の温度補償を行なうことを％徴とする変
   位検出器の温度補償装置。