JPS6114519A - Detecting device of number of revolution, speed etc. - Google Patents

Detecting device of number of revolution, speed etc.

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JPS6114519A
JPS6114519A JP13621984A JP13621984A JPS6114519A JP S6114519 A JPS6114519 A JP S6114519A JP 13621984 A JP13621984 A JP 13621984A JP 13621984 A JP13621984 A JP 13621984A JP S6114519 A JPS6114519 A JP S6114519A
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JP
Japan
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light
coil
intensity
voltage
optical waveguide
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Pending
Application number
JP13621984A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaharu Matano
俣野 正治
Junichi Takagi
高木 潤一
Shiro Ogata
司郎 緒方
Naohisa Inoue
直久 井上
Maki Yamashita
山下 牧
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omron Corp
Original Assignee
Tateisi Electronics Co
Omron Tateisi Electronics Co
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Filing date
Publication date
Application filed by Tateisi Electronics Co, Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Tateisi Electronics Co
Priority to JP13621984A priority Critical patent/JPS6114519A/en
Publication of JPS6114519A publication Critical patent/JPS6114519A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To enable to perform the measurement having high reliability even under electromagnetic noise by providing a magnetic flux generating part on a rotary body, detecting the movement of the magnetic flux generating part and modulating the intensity of the light with the detecting output thereof. CONSTITUTION:A permanent magnet 11 is buried on the periphery of a circular disk 10 and when the circular disk 10 is rotated, a voltage is caused on a coil 30 and the voltage thereof is impressed on between electrodes 31, 32. A Mach- Zehnder type light wave guide 25 is consisted of a light wave guide path part 23 for input, two branched light wave guide path parts 21, 22 and light wave guide path part 24 for output, and the light of which intensity is modulated according to the voltage impressed on between electrodes 31, 32 is converted into electrical signal by a photoelectric converting element 43. The electrical signal thereof is transmitted to a level discriminating circuit 45 via a low pass filter 44, further is inputted into a counter 46 as a square wave signal and at the same time the detecting signal showing the number of revolutions of the circular disk 10 is obtd. from the counter 46.

Description

【発明の詳細な説明】 発  明  の  背  景 〔発明の技術分野〕 この発明は、回転体の回転数、回転速度、角速度2、角
度位置、定まった経過上を周期的に移動する物体の速度
、周期、位置、その他の物体の速度などを光信号を利用
して検出する装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] Background of the Invention [Technical Field of the Invention] This invention relates to the rotational speed, rotational speed, angular velocity 2, angular position of a rotating body, and the velocity of an object that periodically moves on a fixed course. , relates to a device that detects the period, position, speed of other objects, etc. using optical signals.

〔従来技術の説明〕[Description of prior art]

光伝送は電磁気雑音の影響を受けないというすぐれた特
長をもっているので、電磁気雑音の多い環境下でのデー
タの伝送に適している。光ファイバを用いると低損失の
光データ伝送が可能であるから、比較的長距離のデータ
伝送も行なえる。光伝送されるべきデータが何らかの測
定データ、たとえば回転数などの場合には、光の形態で
測定または検出を行ない、そのまま光ファイバを通して
測定データを光伝送することが好ましい。ここに、光セ
ンサ、光フアイバーセンサといわれるものの利用価値が
ある。光センサによる検出と光フアイバ伝送とを組合せ
ることにより、電磁気雑音の多い環境下であっても信頼
性の高い測定と長距離伝送とが可能となり、光を利用し
た遠隔計測システムができあがる。
Optical transmission has the excellent feature of not being affected by electromagnetic noise, so it is suitable for data transmission in environments with a lot of electromagnetic noise. Since optical fibers allow optical data transmission with low loss, data transmission over relatively long distances can also be performed. When the data to be optically transmitted is some kind of measurement data, such as the number of rotations, it is preferable to perform the measurement or detection in the form of light and then optically transmit the measurement data as it is through an optical fiber. This is where the use of optical sensors and optical fiber sensors comes into play. Combining optical sensor detection and optical fiber transmission enables highly reliable measurement and long-distance transmission even in environments with a lot of electromagnetic noise, creating a remote measurement system that uses light.

さて、回転数、回転速度、角速度等を測定するための代
表的な光センサに、不透明回転板の周辺の一部に穴をあ
けておき、この穴を両側からのぞむ位置に1対の光ファ
イバを対向させたものがある。光源からの光が一方の光
ファイバから出射され、他方の光ファイバに入射する。
Now, in a typical optical sensor for measuring rotational speed, rotational speed, angular velocity, etc., a hole is drilled in a part of the periphery of the opaque rotary plate, and a pair of optical fibers are inserted into the hole from both sides. There is something that is opposite. Light from a light source is emitted from one optical fiber and enters the other optical fiber.

回転板が回転することにより穴が光ファイバの位置に至
ると光がこの穴を通過し、その他の部分が光ファイバと
対向しているときには光は遮断される。したがって、上
記他方の光ファイバには回転板の回転に応じたオン/オ
フ光信号が得られる。
As the rotating plate rotates, when the hole reaches the position of the optical fiber, light passes through this hole, and when the other portion faces the optical fiber, the light is blocked. Therefore, an on/off optical signal corresponding to the rotation of the rotating plate is obtained in the other optical fiber.

しかしながら、このような光センサにおいては、上記一
方の光ファイバから出射される光は広がりをもっている
のでそのほんの一部のみが上記他方の光ファイバに入射
するにすきず、得られる光検出信号の強度が低いという
欠点がある。この欠点を解消するためには、上記一方の
光ファイバから出射される光をレンズを用いて収束させ
ることが必要となる。レンズが必要であるからその分だ
け構成が複雑となり、また厳密な光軸合せが必要となる
。その上に、振動等によって光軸のずれが発生する可能
性が大きい。
However, in such an optical sensor, since the light emitted from one of the optical fibers is spread out, only a small portion of the light enters the other optical fiber, which reduces the intensity of the resulting photodetection signal. It has the disadvantage of being low. In order to eliminate this drawback, it is necessary to converge the light emitted from one of the optical fibers using a lens. Since a lens is required, the configuration becomes more complicated and strict optical axis alignment is required. In addition, there is a high possibility that the optical axis will shift due to vibration or the like.

発  明  の  概  要 〔発明の目的〕 この発明は、電磁気雑音下であっても信頼性の高い測定
と低損失長距離伝送が可能であるという光利用測定の特
長をそのまま活かし、しかも光軸合せというめんどうな
作業が不要であり、光軸ずれによる測定不能という事態
が発生することのない回転数、速度等の検出装置を提供
することを目的とする。
Summary of the Invention [Object of the Invention] This invention utilizes the features of optical measurement, which enable highly reliable measurement and low-loss long-distance transmission even under electromagnetic noise. It is an object of the present invention to provide a detection device for detecting rotational speed, speed, etc., which does not require such troublesome work and does not cause a situation in which measurement cannot be performed due to optical axis deviation.

〔発明の構成、作用および効果〕[Structure, operation, and effects of the invention]

この発明による回転数、速度等の検出装置は、相対的に
移動する一方の物体たとえば回転体に設けられた磁束発
生部、たとえば永久磁石、他方の物体たとえば固定部材
に固定され、磁束発野 生薪が相対的にその近傍を通過することにより起電力を
発生する素子、たとえばコイル発生した起電力が印加さ
れることにより光源から導かれた光の強度を変調する素
子、および変調された光強度の変化から移動物体の移動
に関する情報たとえば回転数、速度データなどを作成す
る手段を備えていることを特徴とする。
The detection device for detecting the number of rotations, speed, etc. according to the present invention is fixed to one relatively moving object, such as a magnetic flux generating part, such as a permanent magnet, provided on a rotating body, and the other object, such as a fixed member, to generate magnetic flux. An element that generates an electromotive force when a coil passes relatively close to it, such as an element that modulates the intensity of light guided from a light source by applying an electromotive force generated by a coil, and an element that modulates the intensity of light guided from a light source by applying an electromotive force generated by a coil. The present invention is characterized in that it includes means for creating information regarding the movement of a moving object, such as rotation speed and speed data, from changes.

磁束発生部が起電力発生素子の近傍を通過するごとに、
光源から導かれた光の強度が変調される、たとえば強度
が増大または減少させられる。したがって、一定時間に
おける光強度変調回数を計数することにより、または2
つの光強度変調間の時間間隔を計時することにより、移
動物体の回転数や速度のデータを得ることができる。
Every time the magnetic flux generator passes near the electromotive force generating element,
The intensity of the light directed from the light source is modulated, eg, the intensity is increased or decreased. Therefore, by counting the number of light intensity modulations in a certain period of time, or
By measuring the time interval between two light intensity modulations, data on the rotational speed and speed of a moving object can be obtained.

光源からの光は光ファイバにより光強度変調素子に導か
れ、この素子の出力光(強度変調された光)は光ファイ
バにより情報作成手段に送られる。光ファイバと光強度
変調素子とは公知の光コネクタ等により容易に接続され
るから、従来のようにレンズを用いた光軸合わせ等は不
要であり、もちろん光軸がずれるという心配もない。
Light from a light source is guided to a light intensity modulating element through an optical fiber, and output light (intensity modulated light) from this element is sent to an information generating means through an optical fiber. Since the optical fiber and the light intensity modulation element are easily connected by a known optical connector or the like, there is no need to align the optical axis using a lens as in the past, and there is of course no fear that the optical axis will shift.

従来の磁気応用回転数センサには、永久磁石が周辺に固
定された回転板、またはそれ自体の周辺部が着磁された
回転板を有するものがある。
Some conventional magnetic rotation speed sensors have a rotating plate around which a permanent magnet is fixed, or a rotating plate whose periphery is magnetized.

この回転数センサは、回転板の磁気に応答する磁電変換
素子を用いて回転数を表わす電気的な信号を取出すもの
である。この発明によると、このような従来の磁気応用
回転数センサの回転板をそのまま利用して光ファイバを
用いた光測定、伝送システムに容易に改造することがで
きる。
This rotational speed sensor uses a magnetoelectric conversion element that responds to the magnetism of a rotating plate to extract an electrical signal representing the rotational speed. According to the present invention, the rotary plate of such a conventional magnetic rotation speed sensor can be used as is and easily modified into an optical measurement and transmission system using an optical fiber.

実施例の説明 〔回転数検出装置の構成〕 第1図において、回転数を検出すべき軸、たとえばモー
タの出力軸またはそれに連結された軸(図示略)に円盤
OQがその中心において固定され、円盤側はこの軸と一
体に回転する。この円盤GO+の周辺には1つの永久磁
石(11)が埋込まれている。円盤側の回転にともなっ
て円運動する磁石(1υの軌跡上の任意の点において、
この点に至った磁石(m線(’11 a )で示す)に
その近傍で対向するようにコイル■が配置され、かつ適
当な固定部材によりその位置に固定されている。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS [Structure of rotational speed detection device] In FIG. 1, a disk OQ is fixed at the center of a shaft whose rotational speed is to be detected, for example, an output shaft of a motor or a shaft connected thereto (not shown), The disk side rotates together with this axis. One permanent magnet (11) is embedded around this disk GO+. A magnet that moves circularly as the disc side rotates (at any point on the trajectory of 1υ,
A coil (2) is arranged so as to face the magnet (indicated by the m line ('11 a )) that has reached this point in the vicinity thereof, and is fixed at that position by a suitable fixing member.

磁石ODは円盤側の周面に設けることも可能である。こ
の場合にも、コイル圓はこの磁石(11)から発生する
磁束とできるだけ多く鎖交するような配置で固定される
。永久磁石(11)を円盤側に設ける代わりに、円盤0
01それ自体を強磁性体で形成しまたは円盤α0)の周
囲に強磁性リングをはめ込み、この強磁性体に着磁する
ようにしてもよい0 光強度変調素子は、電気光学効果を有する結晶、たとえ
ばL I N b Oa結晶基板■上に形成されたマツ
ハツエンダ型光導波路(ハ)を含んでいる。
The magnet OD can also be provided on the circumferential surface of the disk. In this case as well, the coil circle is fixed in such a manner that it interlinks as much as possible with the magnetic flux generated from the magnet (11). Instead of providing the permanent magnet (11) on the disk side, the disk 0
01 The light intensity modulation element may be made of a ferromagnetic material, or a ferromagnetic ring may be fitted around the disk α0), and the ferromagnetic material may be magnetized. For example, it includes a Matsuhatsu Enda type optical waveguide (c) formed on a L I N b Oa crystal substrate (c).

このマツハツエンダ型光導波路(ハ)は、入力用光導波
路部分囚)、この光導波路部分@から等しし)角度で分
岐した2つの分岐光導波路部分(21)(イ)およびこ
れらの光導波路部分(2]l□□□が合流する出力用光
導波路部分(2句から構成されている。分岐光導波路部
分C11@上にそれらの一部がそれぞれ力)かるように
1対の電極(31)■が基板■上に形成されている。コ
イル■の両端はこれらの電極01)(至)にそれぞれ接
続されており、コイル(至)に誘起された電圧がこれら
の電極(311□□□間番こ印方目される。
This Matsuhatsu Enda type optical waveguide (c) consists of an input optical waveguide part (2), two branched optical waveguide parts (21) (a) branched from this optical waveguide part at an equal angle), and these optical waveguide parts. (2) Output optical waveguide part where l □ □ ■ is formed on the substrate ■.Both ends of the coil ■ are connected to these electrodes 01) (to), respectively, and the voltage induced in the coil (to) is applied between these electrodes (311□□□). It is marked by a number of marks.

光導波路(至)はたとえば基板■内にTiを熱波するこ
とにより形成され、電極01)(イ)はAI!を蒸着す
ることによりつくられる。
The optical waveguide (to) is formed, for example, by heating Ti in the substrate (2), and the electrode (01) (A) is made of AI! It is made by vapor-depositing.

図示しない光源からの光が光ファイバ(41)を通ら出
力される一般に強度変調された光は同じように適当な光
結合器を介して光ファイバ142に導かれる。光ファイ
バ(42の光信号は光電変換素子(43)によって電気
信号に変換される。この電気信号(a)は低域通過フィ
ルタ(個を経てレベル弁別回路(45)に送られ(信号
(b) ) 、さらにパルスないしは方形波信号(C)
としてカウンタ(46)に入力する。
Light from a light source (not shown) is generally output through an optical fiber (41), and the intensity-modulated light is similarly guided to the optical fiber 142 via a suitable optical coupler. The optical signal of the optical fiber (42) is converted into an electrical signal by the photoelectric conversion element (43). This electrical signal (a) is sent to the level discriminator circuit (45) via the low-pass filter (signal (b)). ) ), and also a pulse or square wave signal (C)
is input into the counter (46) as follows.

カウンタ(46)からは円盤口O)の回転数を表わす検
出信号が得られる。
A detection signal representing the number of rotations of the disk opening O) is obtained from the counter (46).

〔永久磁石とコイルとの関係〕[Relationship between permanent magnet and coil]

円盤aωが1回転すると磁石(11)はコイル田の近傍
を1回通過する。このとき、磁石01)から発生する磁
束はコイル■と鎖交し、かつ鎖交する磁束数(密度)は
時間とともに変化するので、ミ磁誘導作用によりコイル
0■には起電力Vが発生する。この起電力■は次式で与
えられる。
When the disk aω rotates once, the magnet (11) passes near the coil field once. At this time, the magnetic flux generated from magnet 01) interlinks with coil ■, and the number (density) of the interlinked magnetic flux changes with time, so an electromotive force V is generated in coil 0■ due to mimagnetic induction. . This electromotive force ■ is given by the following equation.

ここでn。はコイルの巻回数、Φはコイルと鎖交する磁
束数である。
Here n. is the number of turns of the coil, and Φ is the number of magnetic fluxes interlinking with the coil.

第2図および第3図に磁石(11)とコイル(30)の
大きさの関係が示されている。これらの図においては磁
石01)のコイル+30)と対向する面(以下、磁石の
面という)およびコイル(2))がともに円形で示され
ているが、これらが方形その他の形状の場合にも以下の
議論は同じようにあてはまる。
The relationship between the sizes of the magnet (11) and the coil (30) is shown in FIGS. 2 and 3. In these figures, the surface of magnet 01) facing the coil +30) (hereinafter referred to as the magnet surface) and the coil (2)) are both shown as circular, but they may also be rectangular or other shapes. The following discussion applies equally.

第2図(A)は磁石(11)の面の径がコイル(ト)の
径よりも小さい場合、第2図中)は磁石ODの面の径が
コ図は磁石(11)の面の径とコイル■の径とがほぼ等
しい場合である。
Figure 2 (A) shows that the diameter of the surface of the magnet (11) is smaller than the diameter of the coil (G); This is a case where the diameter and the diameter of the coil (2) are approximately equal.

第4図は、磁石(11)の面の径とコイル00)の径と
が大巾に異なる場合(第2図)におけるコイルびコイル
艶に発生する起電力Vを示している。
FIG. 4 shows the electromotive force V generated in the coil and the coil gloss when the diameter of the surface of the magnet (11) and the diameter of the coil 00 differ by a large width (FIG. 2).

磁石(11)とコイル(7)が接近するときおよび遠ざ
かるときに鎖交磁束数Φが変化し、磁石(11)がコイ
ル鰻面内に含まれている間(第2図(A))およびコイ
ル(30)が磁石(11)の面内に含まれている間(第
2図の))には、鎖交磁束数Φはほぼ一定に保たれる。
The flux linkage number Φ changes when the magnet (11) and the coil (7) approach and move away, and while the magnet (11) is contained within the coil surface (Fig. 2 (A)) and While the coil (30) is contained within the plane of the magnet (11) (as shown in FIG. 2), the flux linkage number Φ remains approximately constant.

したがって、コイル(30)には、両者が接近するとき
および遠ざかるときの2回、正、負の起電力■が時間的
にいくらか離れた位置で発生する。
Therefore, positive and negative electromotive forces (2) are generated in the coil (30) twice, at positions somewhat apart in time, when they approach each other and when they move away from each other.

第5図は、磁石(11)の面の径とコイル■の径とがほ
ぼ等しい場合(第3図)における鎖交磁束でいる。この
場合には、磁石(11)とコイル■とは接近するとただ
ちに離れていってしまうから、鎖交磁石Φが一定である
時間はほぼ零であり、コイル■には正、負の起電力Vが
時間的に続けて発生する。
FIG. 5 shows the magnetic flux linkage when the diameter of the surface of the magnet (11) and the diameter of the coil (2) are approximately equal (FIG. 3). In this case, since the magnet (11) and the coil (2) immediately separate when they approach each other, the time during which the linkage magnet Φ remains constant is almost zero, and the positive and negative electromotive force V is applied to the coil (2). occur continuously over time.

以下の説明では、第3図に示されるように磁石(II)
の面の径とコイル■の径とがほぼ等しいということを前
提として話を進める。というのは、この方が第2図に示
されるような磁石(II)とコイル■との関係の場合よ
りも説明が簡単になるからである。しかしながら、この
発明は、第2図、第3図のいずれの場合にも適用可能で
ある。
In the following explanation, as shown in FIG.
The discussion will proceed on the assumption that the diameter of the surface of and the diameter of the coil ■ are approximately equal. This is because this is easier to explain than the relationship between the magnet (II) and the coil (2) as shown in FIG. However, the present invention is applicable to either the case of FIG. 2 or FIG. 3.

〔光強度変調素子における印加電圧と光強度との関係〕[Relationship between applied voltage and light intensity in the light intensity modulation element]

第1図において、マツハツエンダ型光導波路(ロ)の入
力用光導波路部分(23)を伝播する光は2つの分岐光
導波路部分en@に等しく分波してこれらの光導波路部
分(社)(財)を進み、出力用光導波路部分(21Jに
おいて合波される。2つの分岐先導波路部分t21) 
Eの長さJl、J2(破線で示すように分岐点から合流
点までの長さ)が等しい場合には、分岐光導波路部分t
211 (22)を伝播する2つの光は、1つの光から
分岐されたものであるから、出力月光導波路部分+24
]で合波するときに位相が一致している。したがって、
伝播損失を考慮しなければ、出力用光導波路部分(至)
で得られる光の強度は入力用光導波路部分(23jにお
けるそれに等しい。一般的にいうと、分岐光導波路部分
(21)のりを伝播してきた2つの光が出力用光導波路
部分(ハ)テ合波するときにそれらの位相差が2mπ(
mは0および整数)であれば、出力用光導波路(財)か
らはマツハツエンダ型光導波路(至)に入力した光と同
じ強度(これを最大強度I m a Xという)の光が
得られる。2つの光の位相差が2mπということを、分
岐光導波路部分an@の長さの差Δl=l 1−J 2
で表わすと、次のように表現される。
In Fig. 1, the light propagating through the input optical waveguide section (23) of the Matsuhatsu Enda type optical waveguide (b) is split equally into two branch optical waveguide sections en ), and the output optical waveguide part (combined at 21J. Two branch leading waveguide parts t21)
If the lengths Jl and J2 of E (the length from the branch point to the confluence point as shown by the broken line) are equal, the branched optical waveguide portion t
Since the two lights propagating through 211 (22) are branched from one light, the output moonlight waveguide portion +24
] The phases match when multiplexing. therefore,
If propagation loss is not considered, the output optical waveguide section (towards)
The intensity of the light obtained at the input optical waveguide section (23j) is equal to that at the input optical waveguide section (23j).Generally speaking, the two lights that have propagated through the branch optical waveguide section (21) are combined at the output optical waveguide section (c). When the waves wave, the phase difference between them is 2mπ (
If m is 0 or an integer), light with the same intensity as the light input to the Matsuhatsu Enda type optical waveguide (this is referred to as maximum intensity I m a X) can be obtained from the output optical waveguide. The phase difference between the two lights is 2mπ, which means that the difference in length of the branched optical waveguide part an@ is Δl=l 1−J 2
It is expressed as follows.

Δl=0.五      ・・・(2)ここでnは先導
波路の屈折率、λ。は真空中での光の波長である。
Δl=0. 5...(2) Here, n is the refractive index of the leading wavepath, λ. is the wavelength of light in a vacuum.

分岐光導波路部分(21)(2)の長さの差Δlが次の
関係にある場合には、これらの光導波路部分(2]l(
ハ)を伝播してきた光は出力用光導波路部分(支))で
合波するときにその位相差が(’2m+1)πとなる。
If the difference in length Δl between the branched optical waveguide portions (21) and (2) has the following relationship, then these optical waveguide portions (2]l(
When the light propagated in c) is combined in the output optical waveguide section (branch), the phase difference becomes ('2m+1)π.

この場合には、逆位相の2つの光が重ね合わされること
になるから、出力用光導波路(財)に得られる光の強度
は0になる。
In this case, since two lights of opposite phases are superimposed, the intensity of the light obtained in the output optical waveguide becomes 0.

さて、L I N b Oaは電気光学効果をもつ結晶
であるから、電界が印加されるとその屈折率が変化する
。たとえば、2カツトL I N b Oaの場合には
、電極(311国への電圧印加によって光導波路部分(
2]1(2)の屈折率は次のように変化する。
Now, since L I N b Oa is a crystal with an electro-optic effect, its refractive index changes when an electric field is applied. For example, in the case of a two-cut L I N b Oa, the optical waveguide portion (
2] The refractive index of 1(2) changes as follows.

n  =  n  + −n  @r   @E1  
    2 6   a3   K13、K33・K2
200.(4) n2 = 0−Tne ここで、K2は2方向の電界の強さ、noは異常光線屈
折率、K33は電気光学定数である。
n = n + −n @r @E1
2 6 a3 K13, K33/K2
200. (4) n2 = 0-Tne Here, K2 is the strength of the electric field in two directions, no is the extraordinary ray refractive index, and K33 is the electro-optical constant.

今 第(4)式からも明らかなように、電極131)■間に
電圧が印加されると、分岐光導波路部分Q11■の一方
で屈折率が増大し、他方で屈折率が減少する。屈折率が
変化すると、先導波路部分Q]1@を伝播する光の速度
が変化するから、これらの光が出力月光導波路部分(財
)で合波されるときの位相差が変化する。たとえば、分
岐光導波路部分(21)(2)の長さが第(2)式を満
足する場合には、分岐光導波路部分(211■を伝播す
る光が合波するときの位相差は、電極(31)(支)に
電圧が印加されていなければ2mπであって強度I m
 a xの光が光導波路部分(財)に得られるが、電極
(311@への電圧印加によって、もしこれらの光の位
相差が(2m+1)πになったとすれば、先導波路部分
(財)に得られる光の強度は0となる。分岐光導波路部
分(2]1(2)を伝播する2つの光の位相差をπだけ
変化させるのに要する電圧を半波長電圧v、rという。
As is clear from equation (4), when a voltage is applied between the electrodes 131), the refractive index of one side of the branched optical waveguide portion Q112 increases, and the refractive index of the other side decreases. When the refractive index changes, the speed of light propagating through the leading waveguide section Q]1@ changes, so the phase difference when these lights are combined in the output moonlight waveguide section changes. For example, when the lengths of the branched optical waveguide sections (21) and (2) satisfy equation (2), the phase difference when the light propagating through the branched optical waveguide section (211) is combined is (31) If no voltage is applied to (support), it is 2mπ and the intensity I m
Light of a The intensity of the light obtained is 0. The voltages required to change the phase difference of the two lights propagating through the branched optical waveguide section (2) 1 (2) by π are called half-wavelength voltages v, r.

第6図は、分岐光導波路部分C!H2;aの長さの差Δ
lが第(2)式を満たす場合における電極01)(支)
間への印加電圧と出力用光導波路(財)に得られる光の
強度との関係を示している。印加電圧が±2mvfのと
きに最大強度Im&Xの光が得られ、印加電圧が士(2
m+1)V□のときに光の強度は0となる。
FIG. 6 shows the branched optical waveguide section C! H2; Difference in length Δ of a
Electrode 01) (support) when l satisfies formula (2)
It shows the relationship between the voltage applied between the two and the intensity of light obtained at the output optical waveguide. When the applied voltage is ±2 mvf, light with maximum intensity Im&X is obtained;
The intensity of light becomes 0 when m+1)V□.

第7図は、分岐光導波路部分011 @の長さの差Δl
が第(3)式を満足する場合における電極011■間へ
の印加電圧と出力用光導波路(至)に得られる光の強度
との関係を示している。印加電圧が±(2m + 1 
) ■xのときに最大強度I m a xの光が得られ
、印加電圧が±2m V 、のときに光の強度はOとな
る。
FIG. 7 shows the length difference Δl of the branched optical waveguide portion 011 @
It shows the relationship between the voltage applied between the electrodes 011 and the intensity of light obtained in the output optical waveguide (to) when the equation (3) is satisfied. The applied voltage is ±(2m + 1
) ■When x, light of maximum intensity Imax is obtained, and when the applied voltage is ±2 mV, the light intensity becomes O.

第1図のコイル田に発生する電圧Vは、第(1)式から
も分るように、磁石(111の発生磁束数(磁石(11
)の強さ)、コイル(支))の巻回数nc 、および鎖
d Φ 受磁束の変化分□すなわち円盤(10)の回転速度d 
も (回転数)に応じて変化する。鎖交磁束数Φおよび巻回
数n。を一定とすれば、電圧■は回転速度によって変化
し、回転速度が速いほど高い電圧が発生する。
As can be seen from equation (1), the voltage V generated in the coil field in Fig. 1 is determined by the number of magnetic fluxes generated by the magnet (111)
), the number of turns nc of the coil (support)), and the chain d Φ Change in the received magnetic flux □, that is, the rotational speed d of the disk (10)
It also changes depending on the rotation speed. The number of flux linkages Φ and the number of turns n. Assuming that is constant, the voltage (2) changes depending on the rotation speed, and the faster the rotation speed, the higher the voltage generated.

また、分岐光導波路部分(211(22)を伝播する光
の位相差は、電界が印加される光導波路部分の長さすな
わち電極(311(32)の長さによっても変わる。
Further, the phase difference of the light propagating through the branched optical waveguide portion (211 (22)) also changes depending on the length of the optical waveguide portion to which the electric field is applied, that is, the length of the electrode (311 (32)).

第8図および第9図は、第1図の構成において円盤叫が
回転し磁石(11)がコイル工の近傍を通過するときに
出力用光導波路部分(2つに得られる光の強度を時間軸
に関して示したものである。
Figures 8 and 9 show the intensity of the light obtained in the output optical waveguide section (two) over time when the disc rotates and the magnet (11) passes near the coil in the configuration shown in Figure 1. This is shown in relation to the axis.

第8図は、電極S1)m間への印加重圧0のときに2つ
の分岐光導波路部分(21)(2)を伝播する光が合波
するときの位相差が2mπとなる構成(第(2)式、第
6図に対応)、第9図は電極(311m間への印加電圧
0のときに上記2つの光の位相差が(2m+1)πとな
る構成(第(3)式、第7図に対応)の場合である。第
8図の波形は、第9図の波形を光強度0とImazとの
間で反転したものと同形であるから、第9図についての
み説明する。
FIG. 8 shows a configuration (the (th 2), corresponds to Figure 6), and Figure 9 shows a configuration (Equation (3), 7).The waveform in FIG. 8 is the same as the waveform in FIG. 9 inverted between light intensity 0 and Imaz, so only FIG. 9 will be described.

上述のように磁石(11)がコイル(301の近傍を通
過するときに、コイル(期には正、負の電圧が続いて発
生し、これらの電圧の絶対値は等しい。また、第7図に
示されているように、光強度は印加電圧Oを中心として
正、負電圧に対して対称であり、印加電圧Vが±V7c
のとき光強度は最大値を示す。したがって、コイル00
)の発生電圧Vの絶対値がV7r未満の場合には、光強
度には時間軸上でわずかにずれた2つのピークが現ゎれ
、かつこのピーク値は最大強度Imaxには達しない(
第9図(8)、実線)。そして、電圧Vの絶対値がV、
のときに、光強度のピーク値はコイル■の発生電圧Vの
絶対値がV、を志え往 ると、光強度波形のピーク部分にへこみが外しより小さ
くなるからである(第7図参照)。
As mentioned above, when the magnet (11) passes near the coil (301), positive and negative voltages are generated successively in the coil (301), and the absolute values of these voltages are equal. As shown in , the light intensity is symmetrical with respect to positive and negative voltages with the applied voltage O as the center, and the applied voltage V is ±V7c.
The light intensity reaches its maximum value when . Therefore, coil 00
) is less than V7r, two peaks slightly shifted on the time axis appear in the light intensity, and these peak values do not reach the maximum intensity Imax (
Figure 9 (8), solid line). Then, the absolute value of the voltage V is V,
This is because when the peak value of the light intensity is determined to be the absolute value of the voltage V generated by the coil Ⅰ, the dent in the peak portion of the light intensity waveform becomes smaller than when it is removed (see Figure 7). ).

電圧Vの絶対値が2■□になると、上述のへこみは強度
Oまで下降するので、光強度波形には実質的に4つのピ
ークが生じる(第9図(C))。
When the absolute value of the voltage V becomes 2■□, the above-mentioned depression decreases to the intensity O, so that the light intensity waveform substantially has four peaks (FIG. 9(C)).

電圧■の絶対値がさらに高くなると、光強度にはさらに
多くのパルス状波形が生じるのは容易に理解できよう。
It is easy to understand that as the absolute value of the voltage ■ becomes higher, more pulse-like waveforms occur in the light intensity.

〔回転数検出装置の作用〕[Operation of rotation speed detection device]

低域通過フィルタ(4Φの出力信号(b)およびレベル
弁別回路(45)の出力信号(c)を示している。同図
へ)は円盤(101の回転数が小さい場合、同図(B)
は同図(8)よりも回転数が大きい場合、同図(C)は
回転数がさらに大きい場合である。これらの図はいずれ
も、マツハツエンダ型先導波路(5)の分岐先導波路部
分Q1)@の長さの差が第(3)式を満足する条件下に
おけるものである(第7図、第9図に対応)。
The low-pass filter (shows the output signal (b) of 4Φ and the output signal (c) of the level discrimination circuit (45), see the same figure) is a disk (see figure (B)) when the rotation speed of 101 is small.
(8) in the same figure shows a case where the rotational speed is higher, and (C) in the same figure shows a case where the rotational speed is even higher. These figures are all under the condition that the difference in length of the branched leading waveguide portion Q1)@ of the Matsuha Tsuenda type leading waveguide (5) satisfies formula (3) (Figs. 7 and 9). ).

光電変換素子(431の出力信号(−)の波形は、マツ
ハツエンダ型光導波路■の出力用先導波路部分(241
に得られる光の強度と同形である。よく知られているよ
うに、素子(43)の構成によっては信号波形が反転す
る場合もある。上述したように、ル 磁石(11)の発生磁束、コイル(30)の巻回数Nを
一定とすれば、コイル(1)に発生する電圧は円盤aC
の回転数に依存し、回転数が大きくなれば電圧も高くな
る。第10図(4)は発生電圧■の絶対値がVいよりも
低い場合、同図(B)はv9にほぼ等しい場合、同図0
は2■、にほぼ等しい場合に対応している(第9図参照
)。
The waveform of the output signal (-) of the photoelectric conversion element (431) is the waveform of the output signal (-) of the photoelectric conversion element (431).
is the same as the intensity of light obtained in As is well known, the signal waveform may be inverted depending on the configuration of the element (43). As mentioned above, if the magnetic flux generated by the magnet (11) and the number of turns N of the coil (30) are constant, the voltage generated in the coil (1) is equal to
The voltage depends on the number of rotations, and the higher the number of rotations, the higher the voltage. Figure 10 (4) shows when the absolute value of the generated voltage ■ is lower than V, and Figure 10 (B) shows that when it is almost equal to v9, the same figure shows 0.
This corresponds to the case where 2■ is approximately equal to (see Fig. 9).

第10図(6)〜働の信号(a)を比較しても分るよう
に、円盤aαの回転数が大きくなると、磁石(11)が
コイル■の近傍を通過する時間Tが短くなるとともに、
1回の通過において発生するパルス状成分の数が多くな
る。したがって、回転数が)A 大きくなるほど信号(&)には高次の奪調波成分がより
多く含まれるようになる。
As can be seen by comparing Fig. 10 (6) to the working signal (a), as the rotation speed of the disk aα increases, the time T for the magnet (11) to pass near the coil ■ becomes shorter. ,
The number of pulse-like components generated in one pass increases. Therefore, as the number of revolutions )A increases, the signal (&) contains more high-order harmonic components.

低域通過フィルタ(441は、この検出装置における回
転数検知範囲内の最も低い回転数に対応する信号(a)
に含まれる2つのピークをもつ信号成分に対して1つの
ピークを持つような周波数成分を通過させる程度にその
通過帯域が定められている。したがって、回転数がいか
なる値の場合にも、信号(b)中には円盤00)の1回
転に対してに設定されたしきい値(8)によってレベル
弁別され、波形整形される(信号(C))。
Low pass filter (441 is a signal (a) corresponding to the lowest rotation speed within the rotation speed detection range of this detection device)
The pass band is determined to such an extent that a frequency component having one peak is passed for a signal component having two peaks included in the signal component. Therefore, no matter what the rotational speed is, the signal (b) is level-discriminated and waveform-shaped by the threshold value (8) set for one revolution of the disk 00). C)).

カウンタ(蛾は、信号(a)に含まれるパルスの間隔(
パルス間隔P、)を計時、または一定時間ctl’Hi
こおけるパルス数を計数するものである。
The counter (the moth is the interval between pulses contained in the signal (a) (
Pulse interval P,) is measured or a certain period of time ctl'Hi
This is to count the number of pulses in the pulse.

これらの計時結果または計数結果は円盤oO1の回転数
、回転速度または角速度を表わしている。
These timing results or counting results represent the rotational speed, rotational speed, or angular velocity of the disk oO1.

〔変形例〕                    
  。
[Modified example]
.

上記実施例では、円盤001に1個の永久磁石Qllが
設けられているが、複数個の永久磁石を等角度間隔で設
けるようにすると、回転速度、角速度検出の精度が高ま
る。また、円盤αQの特定の角度位置を検出する場合に
は、複数個の永久磁石を等角度間隔ではなく、配置状態
が検出信号(たとえばレベル弁別回路(451の出力信
号(C))に現われるような特定の配置状態とする。ま
た、特定の磁石の強さを他の磁石よりも強くしておいて
、光電変換素子(0)の出力信号(、)に現われる波形
の相違によって特定の角度位置を検出するようにしても
よい。
In the above embodiment, one permanent magnet Qll is provided on the disk 001, but if a plurality of permanent magnets are provided at equal angular intervals, the accuracy of rotational speed and angular velocity detection will be improved. In addition, when detecting a specific angular position of the disk αQ, it is necessary to arrange the plurality of permanent magnets not at equal angular intervals, but in such a way that the arrangement state appears in the detection signal (for example, the output signal (C) of the level discrimination circuit (451)). In addition, the strength of a specific magnet is made stronger than other magnets, and a specific angular position is determined by the difference in the waveform appearing in the output signal (, ) of the photoelectric conversion element (0). may be detected.

基板嬢は電界の印加によってその屈折率が変化する電気
光学効果をもつものであればいかなるものでもよい。し
たがって、光導波路もTiの熱拡散以外の基板の種類に
応じた種々の技術、材料により作製できる。電極(31
1mは電圧印加によって光導波路部分の屈折率を変化さ
せるものであるから、基板の性質に応じて種々の形状、
配置状態をとりうる。たとえば、電極C(11(イ)を
一方の分岐光導波路部分を挾むように配置してもよい。
The substrate may be any material as long as it has an electro-optical effect in which its refractive index changes upon application of an electric field. Therefore, the optical waveguide can also be fabricated using various techniques and materials depending on the type of substrate other than thermal diffusion of Ti. Electrode (31
1m changes the refractive index of the optical waveguide section by applying voltage, so it can be used in various shapes or shapes depending on the properties of the substrate.
It can take a placement state. For example, the electrodes C (11(a)) may be arranged to sandwich one branched optical waveguide portion.

また、電極の一方をアースすることも可す 能である。電極AI!以外にたとえばTi等の材料で実
現できる。
It is also possible to ground one of the electrodes. Electrode AI! For example, it can be realized using other materials such as Ti.

電界が印加されることにより光強度を変調する素子とし
ては、上述のマツハツエンダ型先導波路を利用したもの
以外に、たとえば光導波路間の方向性結合器を利用した
もの、特願昭57−86178号(特開昭58−202
40.6号公報)の導波形光ビーム・スプリッタを利用
したものなどを挙げることができる。
Elements that modulate light intensity by applying an electric field include, in addition to those using the above-mentioned Matsuhatsu Enda type leading waveguide, devices that use, for example, a directional coupler between optical waveguides, such as those using Japanese Patent Application No. 57-86178. (Unexamined Japanese Patent Publication No. 58-202
40.6) which utilizes a waveguide optical beam splitter.

この発明は、回転体の回転番こ関する物理量のみならず
、定まった2次元または3次元経路上を周期的に往復動
する物体の移動に関する物理量の測定にも適用できる。
The present invention can be applied not only to the measurement of physical quantities related to the rotation speed of a rotating body, but also to the measurement of physical quantities related to the movement of an object that periodically reciprocates on a fixed two-dimensional or three-dimensional path.

また、相対的に移動する一方の物体に21個の永久磁石
を設けておけば、この2個の磁石がコイル近傍を通過す
る時間間隔を測定することにより、この物体が周期的に
往復動しなくても、その物体の速度を測定することがで
きる。
In addition, if 21 permanent magnets are installed on one object that moves relatively, the periodic reciprocation of this object can be determined by measuring the time interval during which these two magnets pass near the coil. You can measure the speed of an object without it.

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

第1図は回転数検出装置の一例を示す構成図、第2図お
よび第3図は永久磁石とコイルの大きさ、形状を示す図
、第4図および第5図は、コイルと鎖交する磁束数、そ
の変化およびコイルに発生する起電力を示すグラフであ
り、第4図は第2図に示された永久磁石とコイルによる
もの、第5図は第3図に示された永久磁石とコイルによ
るもの、第6図および第7図はマツハツエンダ型光導波
路に設けられた電極への印加電圧ととの光導波路から得
られる出力光の光強度との関係を示すグラフであり、第
6図は電圧印加が無い場合に光強度が最大となるように
設定された構造におけるもの、第7図は印加電圧が無い
場合に光強度が零となるように設定された構造における
もの、第8図および第9図は永久磁石カニ]イルの近傍
を通過するときにマツハツエンダ型光導波路から得られ
る出力光の光強度を種々の印加電圧に応じて示す波形図
であり、第8図は電圧印加が無い場合に光強度が最大と
なるように設定された構造におけるもの、第9図は電圧
印加が無い場合に光強度が零となるように設定された構
造におけるもの、第10図は第1図に示す各回路の出力
信号波形を示す図であり、同図(A)は回転数が比較的
小さい場合、l〆l同図中)は回転数力坤間程度の場合
、同図(C)は回転数が比較的大きい場合をそれぞれ示
している。 (101・・・円盤、(II)・・・永久磁石、(20
)・・・電気光学結晶基板(光強度変調素子)、(21
1!・・・マ・ンハツエンダ型光導波路の分岐光導波路
部分、(5)・・・マツハツエンダ型光導波路、(30
)・・・コイル、01) o21・・・電極、(43)
・争・光電変換素子、(441・・・低域通過フィルタ
、+45)−・レヘル弁別回路、(46)・e・カウン
タ。 以  上 特許出願人   立石電機株式会社 外4名 比 耕 第2図 い) 印加9厘 第7図 第9図
Figure 1 is a configuration diagram showing an example of a rotation speed detection device, Figures 2 and 3 are diagrams showing the size and shape of the permanent magnet and coil, and Figures 4 and 5 are diagrams showing the size and shape of the permanent magnet and the coil. These are graphs showing the number of magnetic fluxes, their changes, and the electromotive force generated in the coil. Fig. 4 is a graph for the permanent magnet and coil shown in Fig. 2, and Fig. 5 is a graph for the permanent magnet and coil shown in Fig. 3. Figures 6 and 7 are graphs showing the relationship between the voltage applied to the electrodes provided in the Matsuhatsu Enda type optical waveguide and the light intensity of the output light obtained from the optical waveguide. Figure 7 shows the structure in which the light intensity is set to be maximum when no voltage is applied, Figure 8 shows the structure in which the light intensity is set to zero in the absence of applied voltage. FIG. 9 is a waveform diagram showing the optical intensity of the output light obtained from the Matsuhatsu Enda type optical waveguide when it passes near the permanent magnet in accordance with various applied voltages, and FIG. Figure 9 shows the structure in which the light intensity is set to be maximum when no voltage is applied, and Figure 10 shows the structure in which the light intensity is set to zero when no voltage is applied. Fig. 10 shows the output signal waveforms of each circuit shown in Fig. 1 (A) when the rotational speed is relatively small, and (C) when the rotational speed is about the same 1 and 2 respectively show cases where the number of rotations is relatively large. (101... Disk, (II)... Permanent magnet, (20
)... Electro-optic crystal substrate (light intensity modulation element), (21
1! ... Branch optical waveguide portion of Matsuhatsu Enda type optical waveguide, (5) ... Matsuhatsu Enda type optical waveguide, (30
)... Coil, 01) o21... Electrode, (43)
- Photoelectric conversion element, (441...low-pass filter, +45) - - Leher discrimination circuit, (46) - e-counter. Applicants for the above patents: 4 people other than Tateishi Electric Co., Ltd. (Fig. 2) Application of 9 cylinders (Fig. 7) Fig. 9

Claims (1)

【特許請求の範囲】 相対的に移動する物体の一方に設けられた磁束発生部、 他方の物体に設けられ、磁束発生部が相対的にその近傍
を通過することにより起電力を発生する素子、 発生した起電力が印加されることにより光強度を変調す
る素子、 変調された光強度の変化から移動物体の移動に関する情
報を作成する手段、 を備えた回転数、速度等の検出装置。
[Claims] A magnetic flux generating section provided on one of objects that move relatively; an element that generates an electromotive force when the magnetic flux generating section passes relatively close to the other object; A device for detecting rotational speed, speed, etc., comprising: an element that modulates light intensity by applying generated electromotive force; and means for creating information regarding the movement of a moving object from changes in the modulated light intensity.
JP13621984A 1984-06-29 1984-06-29 Detecting device of number of revolution, speed etc. Pending JPS6114519A (en)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58151562A (en) * 1982-03-04 1983-09-08 Fujitsu Ltd Rotation detecting device

Patent Citations (1)

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JPS58151562A (en) * 1982-03-04 1983-09-08 Fujitsu Ltd Rotation detecting device

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