JPS6258444B2 - - Google Patents

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JPS6258444B2
JPS6258444B2 JP18369280A JP18369280A JPS6258444B2 JP S6258444 B2 JPS6258444 B2 JP S6258444B2 JP 18369280 A JP18369280 A JP 18369280A JP 18369280 A JP18369280 A JP 18369280A JP S6258444 B2 JPS6258444 B2 JP S6258444B2
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JP
Japan
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transformer
output
secondary windings
winding
magnetic poles
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JP18369280A
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JPS57108620A (en
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Wataru Shimizu
Katsumi Teramoto
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SG KK
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SG KK
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING 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
    • G01D5/00Mechanical 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
    • G01D5/12Mechanical 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
    • G01D5/14Mechanical 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
    • G01D5/20Mechanical 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
    • G01D5/2006Mechanical 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
    • G01D5/2013Mechanical 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

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は1次巻線と2次巻線を具えるトラン
ス型変位検出器のリツプル除去方式に関する。
トランス型変位検出器において問題となる現象
の1つに整流後の出力信号に含まれるリツプルが
ある。これは平滑フイルタによつてある程度まで
平滑化することが可能ではあるが、それだけでは
十分ではなく、できるだけリツプルは少ないこと
が望ましい。特に、マイクロシンあるいはその他
の回転変位検出用差動トランス型検出器のよう
に、巻線が鉄心に巻かれているものにあつてはキ
ヤリア周波数をあまり高くすることができないの
で、リツプルが大きくあらわれ、検出精度に悪影
響を及ぼす。
この発明は上述の点に鑑みてなされたもので、
トランス型変位検出器においてリツプルをできる
だけ少くすることを目的とする。この目的は、検
出すべき変位に対応して同じレベルの出力を生じ
る複数組の2次巻線を具え、各組に対応する1次
巻線を夫々位相のずれた交流信号によつて励磁
し、各組の整流出力を合成することにより達成さ
れる。位相のずれた交流信号によつて励磁される
ことにより、各組の出力信号は互いに位相のずれ
た交流成分を含むことになり、かつ夫々が同じピ
ークレベルをもつ。従つて、それらの整流出力を
合成することにより、或る組の整流出力において
リツプルが生じている部分は別の組の整流出力の
信号成分によつて補完されることになり、全体と
してリツプルが除去され(または著しく減少さ
れ)、しかも変位に対応する検出レベルが損なわ
れることはない。
以下添付図面を参照してこの発明の一実施例を
詳細に説明しよう。
第1図は回転変位検出用の差動トランス型変位
検出器においてこの発明を実施した一例を示すも
ので、その径方向の断面を示す。ステータ(鉄
心)10は円筒の内側に向つて突出した8個の磁
極A,B,C,D,A′,B′,C′,D′を円周方向
に等間隔で(45度の間隔で)具えている。各極A
〜D′には1次巻線1A〜1D′と2次巻線2A〜
2D′が夫々巻かれている。或る瞬間における各
巻線1A〜1D′,2A〜2D′に対応する磁束の
方向が矢印に示す向きになるように夫々が巻かれ
ている。ステータ10の内部には断面楕円形状の
ロータ(鉄心)20が配されており、このロータ
20の回転位置(角度)に対応する出力が2次巻
線2A〜2D′から得られる。
この実施例ではロータ20の回転角度θに対応
して2種類の出力を得るようにしている。その一
方の出力(正弦関数sin2θの特性をもつもの)の
ために、磁極A,C,A′,C′が関与し、他方の
出力(余弦関数cos2θの特性をもつもの)のため
に、磁極B,D,B′,D′が関与する。正弦関数
(sin2θ)の特性の出力を得るための磁極グルー
プA〜C′において、磁極AとCが1組を成し、
A′とC′が別の組を成す。他方の磁極グループB
〜D′においては磁極BとDが組を成し、B′、と
D′、が別の組を成す。各組における磁極同士の
間ではその出力が差動的に変化するようになつて
いる。すなわち、2次巻線2Aと2C、2Bと2
D、2A′と2C′、2B′と2D′が夫々差動接続さ
れている。
ロータ20が楕円形状をしているため、各磁極
A〜D′とロータ20との間で生じるパーミアン
スPA〜PD,PA′〜PD′(添字は磁極を示す)は
回転角度θに対して下記のようになる。
但し、P0、P1は定数である。
従つて、グループA〜C′における2組の磁極
AとC及びA′とC′は同じ特性を示し、その差動
出力(A―C)と(A′―C)は同レベルとなる
ことがわかる。同様に、グループB〜D′におけ
る2組の磁極BとD及びB′とD′も同じ特性を示
し、その差動出力(B―D)と(B′―D′)は同
じレベルとなる。
回転角度θに対して同レベルの出力を生じる各
組の1次巻線を夫々位相のずれた交流信号によつ
て励磁する。例えば、第2図に示すように、位相
が90度ずれた2つの交流信号IsinωtとIcosωt
を発振源3及び4から夫々発振し、一方の組の1
次巻線1A及び1Cを正弦信号Isinωによつて励
磁し、他方の組の1次巻線1A′及び1C′を余弦
信号Icosωtによつて励磁する。別グループ1
B,1D,1B′,1D′に関しても同様に図示の
ように異なる信号Isinωt、Icosωtで夫々励磁
する。
2次巻線2A〜2D′の各組の差動出力(A―
C)、(A′―C′)、(B―C)、(B′―C′)は整流

路5〜8で夫々同期整流され、同レベルのもの同
士を並列合成した後平滑フイルタ11及び12に
夫々入力する。各差動出力は次のように表わすこ
とができる。但し、Kは定数である。
一例として、A―C及びA′―C′の波形を第3
図a,bに示す。両者のピークレベルはKsin2θ
であり、同じである。これを全波整流した後並列
合成した波形ACを第3図cに示す。この波形AC
のピークレベルもKsin2θであり、ロータ20の
回転角度θに対応している。第3図cから明らか
なように、単一波形A―CまたはA′―C′を単に
全波整流しただけではリツプル含有率が100%で
あるのに対して、この波形ACのリツプル含有率
は極めて少ない。また、波形ACの脈動数はキヤ
リア周波数ωの4倍であり、単に全波整流をした
だけの場合は2ωであるので、全波整流だけの場
合の2倍となつている。従つて、平滑フイルタ1
1のカツトオフ周波数を従来より高く設定するこ
とができる。これはロータ20が高速回転した場
合に有利となる。すなわち、ロータ20が高速回
転した場合、レベルを決定するsin2θが時間の関
数で高速で変化することになり、平滑フイルタの
カツトオフ周波数が低い場合はこのレベルの時間
的変化にフイルタが応答してしまうことによりレ
ベルが減衰するという不都合が起るが、カツトオ
フ周波数が高ければその心配も少なくなる。
他方のグループの出力B―D、B′―D′及びそ
の合成波形BDに関しても上述と同じことがいえ
る。
以上のように、波形AC及びBDのリツプル含有
率は極めて少ないため、平滑フイルタ11及び1
2では完全に平滑化された信号を得ることができ
る。こうして、平滑フイルタ11及び12から得
られる信号は回転角度θに対応する所定のレベル
を有する直流的信号Ksin2θ、Kcos2θとなる。
これらの信号Ksin2θ、Kcos2θは回転角度θを
示す信号としてそのまま利用してもよいし、図示
しないその後の信号処理によつて両者のリニア領
域を相補的に合成することにより全回転範囲にわ
たつてリニア度の良好な回転角度検出信号を得る
ようにしてもよい。
尚、一方の磁極グループが不要な場合はそれら
の磁極(例えばB,D,B′,D′)をステータ1
0から取除いてもよい。
また、第5図に示すような断面構造をもつ回転
変位検出用の差動トランス型検出器13,14を
第4図に示すように2個(あるいはそれ以上)縦
続的に設けて、一方の検出器13の1次巻線1A
〜1Dを正弦信号Isinωtによつて励磁し、他方
の検出器14の1次巻線1A′〜1D′を余弦信号
Icosωtによつて励磁するようにしてもよい。こ
の場合、各磁極A〜D,A′〜D′は90度の間隔で
設けられており、ロータ15は回転軸16に対し
て偏心して取付けられている。信号の処理回路は
第2図と同様である。但し、前記第(1)式及び第(2)
式のsin2θ、cos2θは第4図の場合sinθ、cosθ
となる。
また、第6図に示すように、直線変位検出用の
差動トランスにも本発明を適用することができ
る。すなわち、直線型差動トランス17,18を
2個(あるいはそれ以上)縦続的に設けて、夫々
のコア21,22が変位Xに対して連動するよう
にする。一方の1次巻線23を正弦信号Isinωt
によつて励磁し、他方の1次巻線24を余弦信号
Icosωtによつて励磁する。そして、夫々の2次
巻線25,26及び27,28の差動出力を整流
回路29,30によつて整流した後、両者を並列
合成すればよい。
第1図における磁極の数あるいは第5図及び第
6図において縦続連結する検出器の数を更に増
し、それに対応して励磁用交流信号の数を増すこ
とも可能である。例えば、同レベルの出力を生じ
る2次巻線の組数を3組とする場合は各組の1次
巻線を励磁する交流信号の位相を夫々60度づつず
らし、4組とする場合は交流信号の位相を夫々45
度づつずらすとよい。また、上記実施例では1組
の2次巻線は差動変化する(差動接続された)2
個の巻線から成るものとしているが、これに限ら
ず、単独の巻線であつてもよい。また、ロータ1
5,20の形状も図示のものに限らず、要するに
位相のずれた交流信号によつて励磁される磁極に
対して同じパーミアンス変化を生ぜしめ、かつ差
動変化する磁極に対しては正反対のパーミアンス
変化を生ぜしめるようになつていればよい。
以上説明したようにこの発明によれば、トラン
ス型変位検出器のリツプルを取り除く(ほとんど
支障のない程度に減少する)ことができるので、
精度のよい検出レベルを得ることができるという
利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例に係るトランス型
変位検出器を示す径方向断面図、第2図は同実施
例における1次巻線及び2次巻線に関連する電気
的構成を略示するブロツク図、第3図は第2図の
主要部の波形を示すグラフ、第4図はこの発明の
別の実施例の機械的構成を示す側面略図、第5図
は第4図で使用する検出器の径方向断面図、第6
図はこの発明の更に別の実施例の機械的構成及び
電気的構成を略示する図、である。 1A〜1D,1A′〜1D′,23,24……1
次巻線、2A〜2D,2A′〜2D′,25〜28
……2次巻線、10……ステータ、15,20…
…ロータ、13,14……回転変位検出用差動ト
ランス型検出器、17,18……直線型差動トラ
ンス。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 1次巻線と2次巻線を具えるトランス型変位
    検出器において、検出すべき変位に対応して同レ
    ベルの出力を生じる複数組の2次巻線を具え、各
    組に対応する1次巻線を夫々位相のずれた交流信
    号によつて励磁し、各組の整流出力を合成してリ
    ツプル含有率の少ない直流出力を得るようにした
    トランス型変位検出器のリツプル除去方式。 2 前記2次巻線の各組は、差動変化する1対の
    2次巻線から夫々成るものである特許請求の範囲
    第1項記載のトランス型変位検出器のリツプル除
    去方式。
JP18369280A 1980-12-26 1980-12-26 Removing method for ripple in transformer-type displacement detector Granted JPS57108620A (en)

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JP18369280A JPS57108620A (en) 1980-12-26 1980-12-26 Removing method for ripple in transformer-type displacement detector

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Publication Number Publication Date
JPS57108620A JPS57108620A (en) 1982-07-06
JPS6258444B2 true JPS6258444B2 (ja) 1987-12-05

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JP18369280A Granted JPS57108620A (en) 1980-12-26 1980-12-26 Removing method for ripple in transformer-type displacement detector

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JPH065161B2 (ja) * 1984-08-23 1994-01-19 株式会社エスジー 分離されたステータコアを有する誘導形位置検出器
US4928089A (en) * 1987-12-21 1990-05-22 Pitney Bowes Inc. Hall effect printwheel encoder

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JPS57108620A (en) 1982-07-06

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