JPS6161602B2 - - Google Patents
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- JPS6161602B2 JPS6161602B2 JP55135541A JP13554180A JPS6161602B2 JP S6161602 B2 JPS6161602 B2 JP S6161602B2 JP 55135541 A JP55135541 A JP 55135541A JP 13554180 A JP13554180 A JP 13554180A JP S6161602 B2 JPS6161602 B2 JP S6161602B2
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- Japan
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- core
- coils
- electric coils
- displacement
- negative pressure
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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
- G01D5/20—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 inductance, e.g. by a movable armature
- G01D5/2006—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 inductance, e.g. by a movable armature by influencing the self-induction of one or more coils
- G01D5/2013—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 inductance, e.g. by a movable armature by influencing the self-induction of one or more coils by a movable ferromagnetic element, e.g. a core
Landscapes
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は測定対象物の変位量を電気的に検出す
る変位センサに関する。
る変位センサに関する。
従来一般周知なるこの種の装置は、第１図に示
す如く交流電源１により所定の交流電圧が印加さ
れる１次側電気コイル２と、同一な２個の２次側
電気コイル３，４とにて差動トランスを構成し、
３つのコイル２，３，４内に測定対象物（図示
略）と連結したコア５を挿通すると、コア５によ
つて励磁され、２次側のコイル３，４には起電圧
が誘起される。このときコア５がコイル３とコイ
ル４との第１図示上下方向対称の中立位置にあれ
ば２次側のコイル３，４の起電圧は等しく２次側
コイルの出力e0は原理的にはゼロとなる。そし
て、コア５が測定対象物の変位によりコア５が中
立位置から各コイルの軸方向即ち第１図矢印方向
へ変位すればその変位に応じてインダクタンス変
化が起こり、そのコア５の変位に応じた起電圧が
２次側コイルの出力e0に生ずる。この２次側コイ
ルの出力e0を測定対象物の変位量として検出して
いたが、交流電源が必要なこと及びこの出力e0は
交流電圧であることから、マイコンなどとの整合
がとりにくいことから、自動車等に塔載すること
は不都合であり、更にはコアが中立位置にあると
きにも２次側コイルの出力e0は実際にはゼロとな
らず残留出力が出てしまい、この残留出力を消失
するための回路も特別に必要となり、複雑化する
等の欠点を有する。
す如く交流電源１により所定の交流電圧が印加さ
れる１次側電気コイル２と、同一な２個の２次側
電気コイル３，４とにて差動トランスを構成し、
３つのコイル２，３，４内に測定対象物（図示
略）と連結したコア５を挿通すると、コア５によ
つて励磁され、２次側のコイル３，４には起電圧
が誘起される。このときコア５がコイル３とコイ
ル４との第１図示上下方向対称の中立位置にあれ
ば２次側のコイル３，４の起電圧は等しく２次側
コイルの出力e0は原理的にはゼロとなる。そし
て、コア５が測定対象物の変位によりコア５が中
立位置から各コイルの軸方向即ち第１図矢印方向
へ変位すればその変位に応じてインダクタンス変
化が起こり、そのコア５の変位に応じた起電圧が
２次側コイルの出力e0に生ずる。この２次側コイ
ルの出力e0を測定対象物の変位量として検出して
いたが、交流電源が必要なこと及びこの出力e0は
交流電圧であることから、マイコンなどとの整合
がとりにくいことから、自動車等に塔載すること
は不都合であり、更にはコアが中立位置にあると
きにも２次側コイルの出力e0は実際にはゼロとな
らず残留出力が出てしまい、この残留出力を消失
するための回路も特別に必要となり、複雑化する
等の欠点を有する。
そこで、本発明は前述の欠点を解消すべく、交
流電源を不要として直流電源で動作し、又測定対
象物の変位に応じた信号も直流電圧で得ることが
でき、又、残留出力を消ぜしめず、そして電気コ
イルも２個で足りることができ、自動車用に用い
るには極めて好適な変位センサの提供を目的とす
る。
流電源を不要として直流電源で動作し、又測定対
象物の変位に応じた信号も直流電圧で得ることが
でき、又、残留出力を消ぜしめず、そして電気コ
イルも２個で足りることができ、自動車用に用い
るには極めて好適な変位センサの提供を目的とす
る。
次に本発明装置の一実施例を第２〜３図に基づ
いて説明する。
いて説明する。
第２図は本発明装置の電気回路図であり、１１
は測定対象物（図示略）に連結され同一なる２個
の電気コイル１２，１３内をそのコイル１２，１
３の軸方向即ち第２図矢印方向へ変位可能に挿通
された軟磁性体のコアである。コイル１２，１３
は検出回路２６に接続される。検出回路２６のト
ランジスタ１４，１５、各トランジスタ１４，１
５のベースに接続された各バイアス抵抗１６，１
７、各抵抗１６，１７に並列接続された波形整形
用のコンデンサ１８，１９、そして発振素子なる
コイル１２，１３とにて発振回路２７なる無安定
マルチバイブレータが構成されている。そしてマ
ルチバイブレータの両出力即ちトランジスタ１
４，１５のエミツタ側はゼロ点調整用の可変抵抗
２０及び平滑用コンデンサ２１，２２をそれぞれ
介して接地される。そしてそのトランジスタ１
４，１５のエミツタ側に接続された端子２３，２
４が検出出力端子であり、端子２３，２４間には
コア１１の変位に応じた直流電圧が生ずる。２５
は直流電源である。コア１１が第２図示の如く上
下対称なる中立に位置にあるときは両コイル１
２，１３の磁気特性は等しく、従つて正負半サイ
クルの励磁電流は等しいことからこの励磁電流を
差動的に検出する検出回路２６の出力端子２３，
２４間の電圧ＥDEはゼロである。次にコア１１が
第２図矢印方向へ変位すると、コイル１２とコイ
ル１３のインダクタンスに差が生じそのために励
磁電流にも差が生じて発振回路２７の発振出力の
周期も変化し、検出回路２６の出力端子２３，２
４間にはコア１１の矢印方向の変位に応じて正の
電圧が生ずる。又コア１１が第２図の反矢印方向
に変位すれば、出力端子２３，２４間にはそのコ
ア１１の反矢印方向の変位に応じて負電圧が生ず
る。
は測定対象物（図示略）に連結され同一なる２個
の電気コイル１２，１３内をそのコイル１２，１
３の軸方向即ち第２図矢印方向へ変位可能に挿通
された軟磁性体のコアである。コイル１２，１３
は検出回路２６に接続される。検出回路２６のト
ランジスタ１４，１５、各トランジスタ１４，１
５のベースに接続された各バイアス抵抗１６，１
７、各抵抗１６，１７に並列接続された波形整形
用のコンデンサ１８，１９、そして発振素子なる
コイル１２，１３とにて発振回路２７なる無安定
マルチバイブレータが構成されている。そしてマ
ルチバイブレータの両出力即ちトランジスタ１
４，１５のエミツタ側はゼロ点調整用の可変抵抗
２０及び平滑用コンデンサ２１，２２をそれぞれ
介して接地される。そしてそのトランジスタ１
４，１５のエミツタ側に接続された端子２３，２
４が検出出力端子であり、端子２３，２４間には
コア１１の変位に応じた直流電圧が生ずる。２５
は直流電源である。コア１１が第２図示の如く上
下対称なる中立に位置にあるときは両コイル１
２，１３の磁気特性は等しく、従つて正負半サイ
クルの励磁電流は等しいことからこの励磁電流を
差動的に検出する検出回路２６の出力端子２３，
２４間の電圧ＥDEはゼロである。次にコア１１が
第２図矢印方向へ変位すると、コイル１２とコイ
ル１３のインダクタンスに差が生じそのために励
磁電流にも差が生じて発振回路２７の発振出力の
周期も変化し、検出回路２６の出力端子２３，２
４間にはコア１１の矢印方向の変位に応じて正の
電圧が生ずる。又コア１１が第２図の反矢印方向
に変位すれば、出力端子２３，２４間にはそのコ
ア１１の反矢印方向の変位に応じて負電圧が生ず
る。
次に、本発明の実施例を第３図にて説明する。
線径0.25mmの銅線を200回巻き、長さが５cmでそ
の内径が６mmにそれぞれ形成したコイル１２と１
３とを１cm離間して一直線上に配置し、そのコイ
ル１２とコイル１３には幅５mm、長さ11cm、厚み
が0.05mmである鉄とニツケルとを50％づつ含有し
た薄板状の非晶質金属軟磁性体を６枚積層して形
成されたコア１１を挿通し、そして直流電源２５
の電源電圧を6Vにして丁度コア１５がコイル１
２とコイル１３とに対称なる位置即ちコア１５の
両端がコイル１２及びコイル１３何れからも突出
しない中立位置を基点として、コア１５がコイル
１２から突出する方向にＸ〔mm〕の変位とこのコ
イル１２，１３を検出回路２６に接続して端子２
３，２４間に生ずる電圧ＥDCとの関係は第３図に
示すグラフの実線にて示される。このグラフによ
れば変位量Ｘが０〜40mmの範囲で直線性の優れた
出力が得られることが分る。また同様にコア１５
の長さだけを１cm短かくしたものを同様な条件に
てコア１５の変位量Ｘと電圧ＥDCとの関係は第３
図に示すグラフの破線にて示される。このグラフ
によれば、変位量Ｘが０〜30mmの範囲で直線性の
優れた出力が得られることが分る。
線径0.25mmの銅線を200回巻き、長さが５cmでそ
の内径が６mmにそれぞれ形成したコイル１２と１
３とを１cm離間して一直線上に配置し、そのコイ
ル１２とコイル１３には幅５mm、長さ11cm、厚み
が0.05mmである鉄とニツケルとを50％づつ含有し
た薄板状の非晶質金属軟磁性体を６枚積層して形
成されたコア１１を挿通し、そして直流電源２５
の電源電圧を6Vにして丁度コア１５がコイル１
２とコイル１３とに対称なる位置即ちコア１５の
両端がコイル１２及びコイル１３何れからも突出
しない中立位置を基点として、コア１５がコイル
１２から突出する方向にＸ〔mm〕の変位とこのコ
イル１２，１３を検出回路２６に接続して端子２
３，２４間に生ずる電圧ＥDCとの関係は第３図に
示すグラフの実線にて示される。このグラフによ
れば変位量Ｘが０〜40mmの範囲で直線性の優れた
出力が得られることが分る。また同様にコア１５
の長さだけを１cm短かくしたものを同様な条件に
てコア１５の変位量Ｘと電圧ＥDCとの関係は第３
図に示すグラフの破線にて示される。このグラフ
によれば、変位量Ｘが０〜30mmの範囲で直線性の
優れた出力が得られることが分る。
次に本発明を負圧を検出するセンサに応用した
例を第４〜５図に基づいて説明する。
例を第４〜５図に基づいて説明する。
負圧を導入する負圧ポート３１を有する第１ハ
ウジング３２と大気を導入する大気ポート３３を
有する第２ハウジング３４とはダイアフラム３５
の外縁部を挾着して接合されている。両ハウジン
グ３２，３４内はダイアフラム３５を境にして図
示左側の室３６は負圧が導入される負圧室として
形成され、又右側の室３７は常時大気が導入され
る大気室として形成される。ダイアフラム３５に
はスプリング３８にて第４図右方へ付勢された可
動部材３９が固着されている。可動部材３９の右
端部即ち大気室３７内に露呈した円柱状のホルダ
部３９ａの外周には薄板状の非晶質金属軟磁性体
を第５図に示す如く適宜に巻回して層状としたコ
ア１１がその左側部をホルダ部３９ａの溝３９ｂ
内に係止し、又その右側部はホルダ部３９ａの右
測面に螺着する抜止部材４０の溝４０ａ内に係止
されて装着される。
ウジング３２と大気を導入する大気ポート３３を
有する第２ハウジング３４とはダイアフラム３５
の外縁部を挾着して接合されている。両ハウジン
グ３２，３４内はダイアフラム３５を境にして図
示左側の室３６は負圧が導入される負圧室として
形成され、又右側の室３７は常時大気が導入され
る大気室として形成される。ダイアフラム３５に
はスプリング３８にて第４図右方へ付勢された可
動部材３９が固着されている。可動部材３９の右
端部即ち大気室３７内に露呈した円柱状のホルダ
部３９ａの外周には薄板状の非晶質金属軟磁性体
を第５図に示す如く適宜に巻回して層状としたコ
ア１１がその左側部をホルダ部３９ａの溝３９ｂ
内に係止し、又その右側部はホルダ部３９ａの右
測面に螺着する抜止部材４０の溝４０ａ内に係止
されて装着される。
そして、大気室３７内には第２図に示したコイ
ル１２，１３がボビン４１に巻回されて図示の如
く配置されて両コイル１２，１３内にコア１１が
挿通されている。このボビン４１がハウジング３
４に装着されたストツパリング４２にて係止され
てコイル１２，１３の軸方向変位を防止してい
る。負圧室３６に負圧が導入されていないときに
は負圧室３６は大気室３７と同時に大気圧である
ことから、負圧室３６と大気室３７との間には圧
力差はないことから、ダイアフラム１５及び可動
部材３９はスプリング３８の付勢により図示右方
へ変位する。この負圧室３６が大気圧であるとき
には、可動部材３９のホルダ部３９ａに装着した
コア１１が左右に配置された両コイル１２，１３
に対して左右対称なる中立位置に調整保持するた
めに、可動部材３９の左側にはハウジング３２に
螺着された調整スクリユ４３と係合する係合部３
９ｃが配設されて可動部材３９の軸方向右方への
変位を規制して、このスクリユ４３によりコア１
１は中立位置に調整される。４４，４５，４６，
４７はコイル１２，１３へのリード線であり、第
２図示の検出回路２６にコイル１２，１３を電気
的に接続する。そして、負圧ポート３１から負圧
室３６に負圧が導入されると、負圧室３６と大気
室３７との両室間には圧力差が生ずることによ
り、ダイアフラム３５及び可動部材３９はその負
圧の程度に応じてスプリング３８の付勢に抗して
第４図示左方へ変位し、コア１１も第４図示の中
立位置から軸方向左方へ変位し、このコア１１の
左方変位に応じてコイル１３のインダクタンス変
化が減少して第２図示の検出回路２６にてコア１
１の左方変位量即ち測定対象なる負圧値に応じた
直流電圧ＥDCが得られるものである。
ル１２，１３がボビン４１に巻回されて図示の如
く配置されて両コイル１２，１３内にコア１１が
挿通されている。このボビン４１がハウジング３
４に装着されたストツパリング４２にて係止され
てコイル１２，１３の軸方向変位を防止してい
る。負圧室３６に負圧が導入されていないときに
は負圧室３６は大気室３７と同時に大気圧である
ことから、負圧室３６と大気室３７との間には圧
力差はないことから、ダイアフラム１５及び可動
部材３９はスプリング３８の付勢により図示右方
へ変位する。この負圧室３６が大気圧であるとき
には、可動部材３９のホルダ部３９ａに装着した
コア１１が左右に配置された両コイル１２，１３
に対して左右対称なる中立位置に調整保持するた
めに、可動部材３９の左側にはハウジング３２に
螺着された調整スクリユ４３と係合する係合部３
９ｃが配設されて可動部材３９の軸方向右方への
変位を規制して、このスクリユ４３によりコア１
１は中立位置に調整される。４４，４５，４６，
４７はコイル１２，１３へのリード線であり、第
２図示の検出回路２６にコイル１２，１３を電気
的に接続する。そして、負圧ポート３１から負圧
室３６に負圧が導入されると、負圧室３６と大気
室３７との両室間には圧力差が生ずることによ
り、ダイアフラム３５及び可動部材３９はその負
圧の程度に応じてスプリング３８の付勢に抗して
第４図示左方へ変位し、コア１１も第４図示の中
立位置から軸方向左方へ変位し、このコア１１の
左方変位に応じてコイル１３のインダクタンス変
化が減少して第２図示の検出回路２６にてコア１
１の左方変位量即ち測定対象なる負圧値に応じた
直流電圧ＥDCが得られるものである。
本発明の応用例として負圧を検出するセンサを
代表して説明したが、本発明は測定対象物の変化
に応じたコアとコイルとの相対変位を直流電圧に
て測定することができるもので、負圧に限らず正
圧，液面レベル駆動部材の変位，加速度及び減速
度，振動，流量，トルク，物体の長さ，温度等を
測定するセンサに応用することができるものであ
る。
代表して説明したが、本発明は測定対象物の変化
に応じたコアとコイルとの相対変位を直流電圧に
て測定することができるもので、負圧に限らず正
圧，液面レベル駆動部材の変位，加速度及び減速
度，振動，流量，トルク，物体の長さ，温度等を
測定するセンサに応用することができるものであ
る。
又、本発明はコイルを固定してコアを変位させ
る場合を説明したが、コアを固定してコイルを測
定対象物の変化に応じてコアの外周を軸方向に変
位させる構成としても同様な効果が得られるもの
である。更に、コアを形成する軟磁性体としては
非晶質金属軟磁性体のほかにパーマロイあるいは
ミユーメタルでも良いが、振動，衝撃等が加わる
自動車等に塔載する場合には、非晶質金属軟磁性
体が好適である。非晶質金属軟磁性体は、液相金
属を急冷して作らざるを得ないため薄板であり、
しかも磁気的には強磁性であつて透磁率及び飽和
磁化は大きく保磁力が小さいもので機械的には破
断強さがきわめて高く、弾力性及び複元性に優
れ、耐振，耐衝撃性が他の軟磁性体に比して優れ
ているものである。
る場合を説明したが、コアを固定してコイルを測
定対象物の変化に応じてコアの外周を軸方向に変
位させる構成としても同様な効果が得られるもの
である。更に、コアを形成する軟磁性体としては
非晶質金属軟磁性体のほかにパーマロイあるいは
ミユーメタルでも良いが、振動，衝撃等が加わる
自動車等に塔載する場合には、非晶質金属軟磁性
体が好適である。非晶質金属軟磁性体は、液相金
属を急冷して作らざるを得ないため薄板であり、
しかも磁気的には強磁性であつて透磁率及び飽和
磁化は大きく保磁力が小さいもので機械的には破
断強さがきわめて高く、弾力性及び複元性に優
れ、耐振，耐衝撃性が他の軟磁性体に比して優れ
ているものである。
以上、説明の如く本発明によれば、測定対象物
の変化に応じたコアとコイルとの両者の軸方向相
対変位を、そのコイルを発振素子とする発振回路
の発振出力の周期変化により生ずる直流電圧にて
検出することから、そのセンサ出力をマイコンに
て処理する場合には、マイコンなどとの整合がと
りやすく又、残留出力もゼロとなり、しかも交流
電源は不要で作動することから、センサとして自
動車に塔載するに際してはきわめて好適であり、
コイルも２個で足りる等の実用上きわめて優れて
なる効果を奏するものである。
の変化に応じたコアとコイルとの両者の軸方向相
対変位を、そのコイルを発振素子とする発振回路
の発振出力の周期変化により生ずる直流電圧にて
検出することから、そのセンサ出力をマイコンに
て処理する場合には、マイコンなどとの整合がと
りやすく又、残留出力もゼロとなり、しかも交流
電源は不要で作動することから、センサとして自
動車に塔載するに際してはきわめて好適であり、
コイルも２個で足りる等の実用上きわめて優れて
なる効果を奏するものである。
第１図は従来例を示す電気回路図、第２図は本
発明装置の一実施例を示す電気回路図、第３図は
本発明装置における実験測定データを示すグラ
フ、第４図は本発明装置の一応用例を示す断面
図、第５図は本発明におけるコアの取付を示す斜
視図である。 １２，１３……電気コイル、１１……コア、２
７……発振回路、２１，２２……平滑用コンデン
サ。
発明装置の一実施例を示す電気回路図、第３図は
本発明装置における実験測定データを示すグラ
フ、第４図は本発明装置の一応用例を示す断面
図、第５図は本発明におけるコアの取付を示す斜
視図である。 １２，１３……電気コイル、１１……コア、２
７……発振回路、２１，２２……平滑用コンデン
サ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 互いに直列に接続された二個の中空状の電気
コイルと； 該二個の電気コイルの接続点に接続された直流
電源と； 前記二個の電気コイルの他方の端部にそれぞれ
のコレクタ端子が接続されており、スイツチング
素子として動作する二個のトランジスタと； 該二個のトランジスタのエミツタ端子間に接続
された平滑回路と； 前記二個の電気コイルの中に挿通されるととも
に、前記二個の電気コイル内を測定対象物により
相対的に変移する非晶質軟磁性体のコアと；該コ
アと前記二個の電気コイルの相対的な変移により
発振周波数が変化する発振回路と； を備えてなり、前記平滑回路の出力を前記測定対
象物の変移量として検出することを特徴とする変
移センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13554180A JPS5760213A (en) | 1980-09-29 | 1980-09-29 | Displacement sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13554180A JPS5760213A (en) | 1980-09-29 | 1980-09-29 | Displacement sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5760213A JPS5760213A (en) | 1982-04-12 |
| JPS6161602B2 true JPS6161602B2 (ja) | 1986-12-26 |
Family
ID=15154187
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13554180A Granted JPS5760213A (en) | 1980-09-29 | 1980-09-29 | Displacement sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5760213A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6089719A (ja) * | 1983-10-21 | 1985-05-20 | Sharp Corp | 水位検知装置 |
| JPS61172011A (ja) * | 1986-01-22 | 1986-08-02 | Hitachi Ltd | 変位検出器 |
| JPS61172013A (ja) * | 1986-01-22 | 1986-08-02 | Hitachi Ltd | 変位検出器 |
| JPH02275313A (ja) * | 1989-04-18 | 1990-11-09 | Meisei Electric Co Ltd | 変位測定方法及び差動コイル型変位測定装置 |
| BE1004290A3 (fr) * | 1989-07-14 | 1992-10-27 | Humblet Fernand | Dispositif de mesure. |
-
1980
- 1980-09-29 JP JP13554180A patent/JPS5760213A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5760213A (en) | 1982-04-12 |
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