JPS63139209A

JPS63139209A - 容量性トランスミッタ

Info

Publication number: JPS63139209A
Application number: JP22118987A
Authority: JP
Inventors: クラウス−ペータ　クルムホルツ; トーマス　ヴァルタ
Original assignee: HENGUSUTORA GmbH
Current assignee: HENGUSUTORA GmbH
Priority date: 1986-09-02
Filing date: 1987-09-02
Publication date: 1988-06-11

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】産業上の利用分野本発明は、相互に離反した位置にある対象物の距離、角
度又はスピードを測定することにより該対象物の制御及
び位置決めを行う容量性リニア又はロータリトランスミ
ッタであって、往復動するスペースを形成するように相
互に向き合って配置された２つのステータによりロータ
リエミッタが形成され、前記対象物に結合されたスピン
ドルに対し回転可能に結合されたロータが該ロータリエ
ミッタの中に回転可能に備えられ、第１のエアギャップ
が一方のステータとロータとの間に形成され、第２のエ
アギャップが他方のステータとロータとの間に形成され
、各ステータとロータとの相互に向き合う面には導電性
のコーティングが施されており、該導電性コーティング
は、エアーギャップと共にキャパシタを形成し、該キャ
パシタのキャパシタンスは前記ロータの回転と共に変化
することを特徴とするトランスミッタに関する。

従来の技術及びその問題点この種のロータリトランスミッタは、例えば米国特許第
４２３８７８１号明細書に開示されている。この公知の
ロータリトランスミッタは、アウトプットシグナルの位
相変化が回転角の関数として決定され、従って複雑な演
算回路を必要とし、そのわりには正確さに欠けるという
、欠点があった。

このロータリド、ランスミッタは、家庭用の消費電力を
読み取るための測定器として使用され、１０桁の数字に
おける判別を目的とし、その数字をアウトプットにおい
てデジタル表示するものであった。

この種のロータリトランスミッタは、高精度の位置測定
、特に機械工具におるエレメントの位置測定、即ち分単
位の角度まで判別することを必要とする位置測定には不
適切であった。前記米国特許第４２３８７８１号明細書
にはカップリングキャパシタの為の正確なサイン関数キ
ャパシタンスグラフについての開示はされていない。こ
れは、回転角にわたる一つのステータのコーティング配
置密度がこの目的にかなうように決められていないから
である。これにより、精度は制限されたものとなる。こ
の他、ロータの上のコーティングは１８０＠の回転角に
沿って延びるようには設けられていないため、このコー
ティングに基づいては、半波長の２つのサイン波シグナ
ルを発することはできなかった。従ってこの点からも、
得られる精度に限界があった。

本発明は、従来のこの種のロータリトランスミッタにお
ける問題点を解決し、高い分解能及び測定制度を有し且
つ回路構成が簡単なロータリトランスミッタを提供する
ことを目的とする。

問題点を解決するための手段本発明の前記目的は、相互に離反した位置にある対象物
の距離、角度又はスピードを測定することにより該対象
物の制御及び位置決めを行う容量性リニア又はロータリ
トランスミッタであって、往復動するスペースを形成す
るように相互に向き合って配置された２つのステータに
よりロータリエミッタが形成され、前記対象物に結合さ
れたスピンドルに対し回転可能に結合されたロータが該
ロータリエミッタの中に回転可能に備えられ、第１のエ
アギャップが一方のステータとロータとの間に形成され
、第２のエアギャップが他方のステータとロータとの間
に形成され、各ステータとロータとの相互に向き合う面
には導電性のコーティングが施されており、該導電性コ
ーティングは、エアーギャップと共にキャパシタを形成
し、該キャパシタのキャパシタンスは前記ロータの回転
と共に変化し、該コーティングは少くとも二つの同心状
の環状エリアを形成し、一方のエリアは概略測定システ
ムの為の測定トラックを形成し、他方のエリアは精密測
定シスムチの測定トラックを形成しており、精密測定シ
ステムのコーチイン殆ヨ前記ロータ及びステータの環状
トラックにおける３６０’の範囲に亘って周期的に配置
された断片により形成されており、概略測定システムの
コーティングは３６０”の範囲に亘って周期的に形成さ
れており、前記ロータ及びステータの相互に向き合うコ
ーティングにより形成されるカップリングキャパシタン
スは、前記スピンドルの回転角に対応して部分的にサイ
ン関数的に変化し、往復動するように移動せしめられ部
分的にサイン波を符号を逆にして描くようにキャパシタ
ンスのグラフを付加することにより、３６０＠／ｎ、の
周期で純粋なサインカーブを描くキャパシタンスのグラ
フが得られるべくされており、ここででｎ、は、正の整
数であり、特定測定トラックのベア極数（ｐｏｌｅ　ｐ
ａｉｒ　ｎｕｍｂｅｒ）を示しており、ｉは測定トラッ
クの数を表していることを特徴とするトランスミッタに
より達成される。

本発明の一つの特徴は、それ自身公知の概略測定用トラ
ックに対し精密測定用トラックを付加し、概略測定用ト
ラックとの結合の元に回転角の測定を高精度且つ高分解
能をもって行うことにある。

本発明によれば、公知の概略測定用トラックに精密測定
用トラックを付加することにより、優れた性能のロータ
リトランスミッタが提供される。

これは、かかる構造に基づいて誤差の補正メカニズムが
作用す束からであり、例えば、統計的なスカラ量の誤差
及び局部的な欠陥を平均化により適正化し、二つのステ
ータディスク又はプレートに対するロータディスクの傾
斜に関し基本的に自動的なバランス化を行うことによる
。

この種の不正値（スカラ量的な誤差、局部的な欠陥及び
傾斜に伴う偏差）は、米国特許第２４３８７８１号明細
書記載のロータリトランスミッタにおける精度を実質的
に損なうものであつたが、本発明によれば、この種の不
正値は補正され解消される。

本発明の好ましい実施態様によれば、スピンドルは２個
のボールベアリングによってケーシング内に回転可能に
取り付けられる。ロータとしての円形ディスク又はプレ
ートはボスを介して前記スピンドルに固定的に結合され
る。

ロータは２つのステータディスクの間においてこれに平
行に設けられ、２個のステータディスクはケーシングに
固定的に結合され、ロータとはエアーギャップを隔てて
分離されている。

ロータ及びステータは絶縁性のベース材料を備えている
。ロータ及びステータの面には部分的に導電性のトラッ
クパターンが設けられている。２つのステータの導電性
トラックパターンは導線又はこれに類するものにより電
子的システム、例えばｒｓＭＤＪボード上に配置された
ようなもの、に接続されている。

以下、３デイスクシステムについて述べるステータ、ロ
ータ、ステータという順の配置がステータ及びロータに
ついてなされている。測定のためのエアーギャップは一
つのステータとロータとの間に形成されている。分離（
ｄｅｃｏｕｐ）ｉｎｇ）のためのエアーギャップはロー
タと他方のステータとの間に形成されている。同心状の
環状エリア（この例では２個）は、３個のディスク全部
について異なる半径をもって設けられており、これ等に
は適宜の導電、性トラックが配設されている。

これらのエリアは測定用トラックを形成しており、この
例では概略測定用トラックと精密測定用トラックとなっ
ている。各測定用トラックは、電子的トラック測定シス
テムと協働して測定システムを構成する。

特に精密測定用トラックのパターンにあっては３６０°
を分割する周期的パターンとされ、概略測定用トラック
にあっては３６０°に関して設けられている。

一般的に、ｉ番目のトラックは、３６０Ｇ／ｎ、の測定
レンジを有し、ここでｎ、は正の整数であり、トラック
の極の対の数（ｐｏｌｅ　ｐａｉｒｎｕｍｂｅｒ）を示
す。このため、各々についての配置角度は３６０’／ｎ
−に分割され、対応づけられする。

トラックの組み合わせにより、一方のトラック（概略測
定用トラック）の大きな測定用範囲と他方のトラック（
精密測定用トラック）の精密な測定分解能とを結合する
ことができ、これにより高精度の分解能及び広範な測定
範囲を備えた変換器が得られる。

一方のステータとロータとの相互に向き合い且つ測定用
エアーギャップにより相互に離反せしめるられた面に設
けられた導電性トラックパターン（コーティング）はキ
ャパシタグリッドのキャパシタコーティングであり、そ
のキャパシタンスの値は、回転角によって決められる（
測定キャパシタシステム）。ロータと他方のステータと
の相互に向き合う面に設けられた導電性トラックパター
ンはキャパシタを形成し、そのキャパシタンスの値は理
想的には回転角によっては全く影響を受けず、従ってこ
のキャパシタは分離（ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ）機能を奏
するということができ、この分離状態を形成するエアー
ギャップは分離（ｄｅｃｏｕｐｌ　ｉｎｇ）エアーギャ
ップと称される。

少くとも合計・４「種類」のコーティングが測定キャパ
シタシステムを形成する。同じ「種類」のコーティング
は同じ面に設けられ、測定トラックが設けられたリング
のセンターに関して３６０’／　ｎ　、に分離されて配
置されており、各々は同じように作用する。一方のステ
ータの同じ「種類」のコーティングは、貫通接触部材及
び後面の接続部を介して電気的シグナルを受けるように
接続されており、ロータのコーティングは貫通接続部材
により該ロータを貫通して各々延びており、各々の「種
類」に応じて半径方向にセクションを形成するように分
離（ｄｅｃｏｕｐｌｅ）され、同じ「種類」のロータの
各コーティングからのシグナルは相互に結合され、他方
のステータにおける分離（ｄｅｃｏｕｐｌ　ｉｎｇ）作
用の後に電子的に評価される。

同じ形状を有した４種類のコーティングは、一方のステ
ータ上において３６０’　　　　　　　　　３６０” ｊＸ＋ｋＸ− ４Ｘｎ　　・ｔ　　　　　　　　　ｎｌ（ｋは整数、各種類についてｊ　（１〜４迄の数）は「
角度ゼロの地点」を基準とする。

で表わされる角度間隔をおいて配置される。

ロータ上には２つの「種類」ρのコーティングが配置さ
れ、その位置は、３６０’　　　　　　３６０’ ！２Ｘ　　　　　　　＋ｋＸ　− ２Ｘｎ・１”ｉにより、ロータに固定された角度ゼロの位置を基準とし
て決められる。

前記一方のステータの各ｒ種類」のコーティングはロー
タの他の「種類」のコーティングと共にカップリングキ
ャパシタンスを形成し、該キャパシタンスはスピンドル
の回転移動量に伴ってサイン関数的に変化する。

３６０　’　／　ｎ−ｔのサイクルの純粋にサイン関数
的なキャパシタンスの変化は、サイン関数的なキャパシ
タンス変化に対し逆符号を付した数個の往復動的な移動
の付加により形成される。

これ等の往復動的な移動はパターンの配置の移動により
得られ、符号の変換と付加は電子的に行われる。

部分的なサイン関数的キャパシタンス変化は、コーティ
ングに基づき決められる形状によって形成される。これ
等の形状はコーティングのオーバーラツプエリアが回転
による位置変化に伴って部分的にサイン関数的に変化す
るように決められる。

この形状決定に関しては無数の可能性が考えられる。実
際的な例として選ばれるのは前記一方のステータのコー
ティングが、決められた角度範囲においてｄＡ（θ）−一定で表わされる配置密度を有したものとされ、一方、ロー
タのコーティングの配置密度としては、決められた角度
範囲においてｄＡ（θ）−ｓｉｎ（ｎｉＸθ）で表わされる配置密度を適要することができ、この場合
、好ましい角度幅は１８０″／ｎｉとされる。

これとは逆の形で、ロータの配置密度を一定とし、ステ
ータの配置密度をサイン関数的変化とすることも可能で
ある。更に、双方のコーティングがサイン関数的に変化
するものとすることもできる。

影響力を相互に相殺する補足的エリア（影響力のオーバ
ーラツプ面又は重合面）が更に付加され又は減じられて
もよい。

前記一方のステータの４種類のコーティングは電気的シ
グナルにより励起される。これ等のシグナルは、１、　Ｕ１＊　ＵＯｍｏｄ　ｘ　ｓｉｎ　（ｒ＋、　ｘ
　Ｏ）２、ｌＪ２　冨ｕ。ｍａｄ　ｘ　ｃｏｓ　＜ｎ、
　ｘφ）３、Ｕ３”Ｕｏ　ｍａｄ　ｘ　（−ｓｉｎ　（
ｎ、　ｘΦ））４、Ｕ　　−υｍａｄ　ｘ　（−ｃｏｓ
　（ｎ、　ｘ　４））（Ｕｏは変調電圧、φは電気角）で表わされる。

ロータの２種類のコーティングは、前記他方のステータ
についての分離（ｄｅｃｏｕｐＨｎｇ）の後、逆位相の
プリアンプに接続される。そのアウトプットシグナルは
復調される。容量性カップリングシステムを経て形成さ
れる以下のシグナル、１、　ｃｏｓ　（ｎ、　ｘ　θ）２、−　ｓｉｎ　（ｎ：　ｘθ）３、−　ｃｏｓ　（ｎ、　ｘ　ｅｌ）４、　ｓｉｎ　（ｎ、　ｘθ）は、このアウトプットシグナルに分配される（任意に選
択されたワイヤ接続レイアウトの場合）。

従って、 υｏｕｔ　ｓ　　Ｕｏｍｏｄｘｓｉｎ　（ｎｉ　ｘ□）
　ｘｃｏｓ　（ｎ１ｘθ）＋　Ｕｏｍｏｄ　ｘ　ｃｏｓ
　（ｎ、　ｘφ）　ｘ　（−ｓｉｎ　（ｎ１ｘ　ｅｌ十
〇ｍａｄ　ｘ　（−ｓｉｎ　（ｎｊｘφ））　ｘ　（−
ｃｏｓ　（ｎｊｘθ））となる。

復調及び変換により、 υｏｕｔ　”　　υ。ｄｅｍｏｄ　Ｘ　　　　　’（１
／２　ｓｉｎ　ｎ、　（φ　−θ）　＋　１／２　ｓｉ
ｎ　ｎｌ（φ峠θ）−１／２　ｓｉｎ　ｎｌ（θ−Φ）
　−１／２　ｓｉｎ　ｎｌ（φ＋θ）＋　１／２　ｓｉ
ｎ　ｎ、　（φ　−ｅ）　＋　１／２　ｓｆｎ　ｎ、　
（φ十θ）−１／２　　ｓｉｎ　　ｎ、　　イθ　　−
φ）　　−１／２　　ｓｉｎ　　ｎ、　　（φ　÷　θ
））５υ。ｄｅｍｏｄ　ｘ　２　ｘ　ｓｉｎ　ｎ、　　
（＄　−９１が得られる。

結果としてアウトプットシグナルは機械角と電気角との
差をｎ１倍したもののサインの値を乗じまたちの（更に定数を乗じる）となる。このシグナルはφ
を適切に変化させることによりゼロに調節され得る。こ
の場合 θ；φ となる。

φが分離した又は低い値ｃｃｉｉｓｃｒｅｅｔ　ｖａｌ
ｕｅｓ　）のみを取る場合はかかる値に対してＵｏｌ、
はゼロに制御され、他の場合にはθの偏差を示す。

サイン関数はゼロ付近においては略々直線状となるので
、この種の制御は安定的となる。サイクル毎に表われる
２つのゼロ点の内一方のみが制御において安定的となる
。

制御の精度、及びこれに伴う分解能は、極の対の数（ｐ
ｏｌ’ｅ　ｐａｉｒ　ｎｕｍｂｅｒ）　ｎ−と共に直線
的に上昇するが、φの値はｎ、−１の場合にのみ明確と
なる。これはより高い極の対の数の場合に３６０°の範
囲の機会角内においてｎ、の値が正ｌ確に安定的なゼロ点にあるときは不明確な値が生じるか
らである。従って絶対的レベルでのトランスミッタの操
作の際にはｎ、＝１の状態でトラフりが使用される。

各測定トラックに対してトラック評価のための電気シス
テム、即ち例えば３６０°／ｎ−の範囲内においてａ、
ビットの分解能を有した位置決定のためのシステムが要
求される。これ等のトラックの評価の時間経過は、測定
結果をロジックシグナルコンビネーションシステムにお
ける全測定結果と合わせるロジックコントロールシステ
ム（この場合にはマスタータイミング）により決定され
る。

トラックの評価は、ある種のキャパシタンス測定ブリッ
ジとして構成されるコントロールループにおいて行われ
る。この場合に、「電気角」は常に機械角に対応するよ
うにされる。この電気角はａ、ビットをも、ってカウン
タ内にストアされる。

キャパシタンス測定ブリッジの前述の励起電圧はＵｌ”
　ｕ。ｍａｄ　ｘ　ｓｉｎ　（ｎ、　ｘ　Ｚ、　ｘ　３
６０’　／２ａｉ）１１２！　Ｕｏｎｏｄ　ｘ　ｃｏｓ
　（ｎ１ｘ　Ｚ、　ｘＴ６０”　／２ａｉ）１１３　”
　ｕｏｍａｄ　Ｘ　Ｆ　Ｓｌｎ　（ｎｔ　Ｘ　ＸＩＸ　
３６０’／２ａｉ）ＩＩ４ｍ　ＩＪｏｍａｄ　ｘ　（−
ｃｏｓ　（ｎ、　ｘ　２．　ｘ　３６０°／２’ｉ））
で表され、そのカウンタがＺ、を示すときに該ブ゛リッ
ジから引き出される。周波数ｆ、を有する鋸波状の電圧
が、この場合の変調電圧として選択される。トラックか
ら分離されたプッシュプルジグ°ナルはｒＦＥＴＪ型の
高抵抗プリアンプに供給され、復調され、ストアされた
電気角に対し機械角の偏差を含んだものとされる。これ
は、必要なコントロール性能を有したコントロールアン
プに供給される。変調電圧の１サイクルの後、Ｚ、が増
加、減少又は不変のいずれとなるべきかに関する。

「ウィンド（ｗｉｎｄｏｗ）　Ｊコンパレータによって
決定がなされる。結果のコントロール周波数又はとット
変換周波数の最大値は、従ってｆ、となる。

測定値が、例えば最大回転数として６０００ｒｐｍ（１
００Ｈｚに相当）である場合は、変調周波数は少くとも
、ｆ−＝ｎ、ｘ２　　ｔＸ１００Ｈｚ（精密測定トラックにおいててはｎ１＝１６、ａ、＝６
であり、従ってｆｉ≧１０２．４ｋＨｚ）とする必要が
ある。

トラック評価操作の全てのコントロールシグナルは、発
信器からカウンタ及びゲート回路を経て送られる。

キャパシタンスブリッジの為の変調周波数とは別に、復
調シグナル、［ラッチＪ　　（ｌａｔｃｈ　）シグナル
及びクロックもしくはタイミングシグナルが存する。「
ラッチ」シグナルは各測定周期の測定結果のスキャニン
グ及び保存を目的とし、クロック若しくはタイミングシ
グナルは電気角の増加又は減少に関与する。各トラック
の復調周波数がこの目的のために一方が他方の２乗の値
をとるというように異なっている場合には、鋸刃状波形
についてはトラックのシグナル移送が阻止される。

シグナルを合体（ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ　）させる場
合には、測定結果の最も低い値のビットは精密測定用ト
ラック（又はｎ、より大きいトラック）から直接とられ
る。より高い値のビットは２つのトラック（数個のトラ
ックがある場合にはこれ等のうちの２個のトラック）の
測定値を合体させたものによって得られる。特に、両ト
ラックのオーバーラツプのエリアが現出することからこ
のような状態が生じる。即ちこのオーバーラツプエリア
に対して両トラックは一つの測定値又は「ビット」を与
える。これ等は理想的には同一であるべきであるが、二
つのトラック間でのゼロ点の移動、測定誤差及び概略測
定用トラックの制御の片寄りに起因して一方が他方と異
なることがある。これ等の相違はこれ等が最大許容値よ
り小さい値である限りにおいてオーバーラツプエリアに
おいて発見され、より高い値をとる残存するビットは減
少又は増加の方向に適切に補正みれる。

ある実施例によれば、二つのトラックは各々のゼロ点を
、増加及び減少させる代わりに、より高い値のビットを
増加の方向にのみ変化させ又は一定に保つことにより回
路を簡略化するように配慮された配置とされる。

測定操作を二つの副次的システムに分割するという基本
的観点に立って二つのエラーメカニズムを調べる必要が
ある。エラーを生じる第１の可能性は、シグナルを合体
させる際のエラーである。

この場合は、概略測定用トラックの測定エラーは、シグ
ナルを合体させる際の許容範囲を越えたものとなり、概
略測定値の誤った補正が行われるというようにして生じ
る。このエラーの発生は最も低い値のビットを、何倍に
もするというような測定値の急激な変化を生じるので、
この種の欠陥は防止されねばならない。このような事態
は、測定レンジを適切に分割することにより防止される
。

他の全てのエラーは測定における分解能に関する不正確
さに起因して生じる。採用される基本的原理の観点から
は精密測定用トラック（２以上のトラックがある場合に
は最も高い分解能を有するトラック）におけるエラーの
みを考慮すればよい。

このため、このトラックは最も半径の大きいものとされ
る。

このトランスミッタの原理に従えば、ある種の自己補正
機能が備えられる。

コード用ディスクの偏心が極めて重大な影響を与えると
いうことは、高精度の光学的トランスミッタにおいては
当然のことである。スケール（ｓｃａｌｅ　）の一点に
おいてのみ測定が行われるので、偏心量ｄＥは最大、Ｅｄ６）−− の測定誤差を生じる。

前述の原理に従えば、測定はスケール（ｓｃａｌｅ　）
全体に亘って同時に行われ、異なる地点（コーティング
）における偏心は正負の異なる符号をともなって示され
、偏心による影響はこれにより殆んど解消される。

元から存在する欠陥、エツチングによる欠陥に起因する
全体又は部分的なエラーは複数の測定点を用いることに
より充分に解消される。精密測定用トラフは多数の測定
点を有し、これ等は最終的な精度を決定づけるので、こ
の充分なエラーの解消は特に満足な状態を与える。

この方法は、またロータ又はステータの傾斜による影響
を比較的受は難い。前記一方のステータからの測定シグ
ナルはロータの各絶縁コーティング部分に与えられ、更
に他方のステータと結合せしめられるので、独立した複
数のエリアを参照することが可能となる。ロータが前記
一方のステータに対して一つの点で接近すると、他方の
ステータからの距離は同時に増加することとなり、シグ
ナルのカップリング作用及びこの測定エリアの全測定エ
リアに対する寄与は殆んど一定に保たれる。

ステータの片寄りはエアーギャップを変化せしめるが、
他のものは一定に保たれ、全体への影響は減少する。

補間作用の精度は、発生せしめられるサイン及びコサイ
ンのネットワークの波形及びゼロ点により影響される。

これらの必要性は、分解能の評価回路に比べて、最も精
密な測定のためのトラックの極の対の数ｎ、により減じ
られる。

一方において漂遊容量（ｓｔｒａｙ　ｃａｐａｃｉｔａ
ｎｃｅ　）及び他方において電気的漏洩の影響はバラン
ス化され（均等化され）、プッシュプル励起作用の適用
により抑制される。

変調周波数は、既に知られている妨害周波数領域又はス
ペクトルに対してトランスミッタがその被感応性を高め
るように選ばれることができる。

自己バランス化測定ブリッジにより、動揺する増幅ファ
クタは効果を奏しない状態におかれる。

これは、変化するのが心合わせ又は整合（ａｌｌｇｎｍ
ｅｎｔ　）の感度のみであるからであり、この感度は適
切な制御性能の場合には重大性（１一挙動、Ｉ−ｂｅｈ
ｖｉｏｕｒ）を失うからである。

これにも拘らず僅かな誤差が生じる場合には、引き続く
測定によりこの誤差は補正される。これはこのシステム
が絶対的な測定システムだからである。

絶対的な角度トランスミッタは、しばしば位置コントロ
ールシステムにおいて用いられる。このようなコントロ
ール回路のダイナミック操作の改良のために、位置とは
無関係に速度の変動が場合により検出される。

従来このような場合にはしばしば第２のトランスミッタ
エレメント、即ちタコゼネレーターが必要とされｆｏし
かし、位置シグナルから微分により速度データが引き出
される。この場合に用いられるトランスミッタはこの種
の速度シグナルを提供するものが多い。このため、適宜
の周波数−電圧コンバータに対して電子的カウンターを
動作させるためのクロックシグナルが与えられる。トラ
ンスミッタが一つの方向へ最大の回転速度で回転する場
合には、カウンタシグナルは各測定インターバルの間最
大電圧を発生させる。逆方向への回転の際には、アウト
プット電圧の極性は方向データの評価により反転させら
れる。全体的な結果は、ｖ−Ｑに対するＵ−０を含む直
線的なＵ　（ｖ）となる。光学的又は誘電性トランスミ
ッタに比較して、アウトプットシグナルに重ね合わされ
た復調された変調周波数の残余部分は、より容易にフィ
ルターにかけられ、測定システムの広いバンド幅により
ダイナミックは改善される。

実施例以下、本発明の実施例を添付図面と共に説明する。

第１図に示すように、ステータ（１）とステータ（２）
との間のギャップには、ロータ（３）が回転可能に配設
されている。ロータ（３）はベアリングを介してケーシ
ング（図示せず）内で回転可能に支持されており、更に
スピンドル（４）に対し回転可能に結合されている。ス
ピンドル（４）は、ケーシングから外へ延び、被測定物
に対し回転可能に結合されている。

この実施例においては、ステータ（１）、（２）及びロ
ータ（３）は円形のディスク又はプレートの形態とされ
ている。ステータ及びロータの外周はこの点に関しては
重要ではない。本発明において重要であるのは、後述す
るコーティングがこれらのステータ（１）、（２）及び
ロータ（３）上に環状に形成さ“れていることである。

−或いは、本発明における他の実施例においてはロータ
リトランスミツターの形態ではなくリニアトランスミツ
ターとして構成することもできる。

このためには、ロータ（３）はケーシング内で軸線方向
に移動可能なエレメントとなるように動作を直線的に案
内され、同様に直線的に移動する被測定物に対し自由端
を結合される。

第１図の例について更に説明すると、ロータ（３）の厚
さは「ａ」で示され、ｒｄＪは、相互に向き合う２個の
ステータ間のギャップからロータ（３）の厚さを引いた
長さを示している。

以下に述べる電気的計測回路は、例えばケーシング内に
おいてステータ（２）の右側に配置することができ、ケ
ーシングの蓋（図示せず）により覆われる。

ケーシングは、測定個所の状況に応じて密封型のものと
することができる。更に第１図は、ロータ（３）が一定
の傾斜状態となりうろことも示している。この傾斜状態
は第１図においては拡大して示されているが、このよう
なかなりの傾斜状態であっても完全な測定が保証される
。

第１図に示す状態においては、ある点においてステータ
（１）からのエアーギャップはｄ／２＋Δ となり、ロータ（３）に関してこれとは反対側のステー
タ（２）からのエアーギャップはｄ／２−Δ となることは明らかである。

第１図に基づいて測定原理を説明すると、１つのエアー
ギャップ例えばエアーギャップ（５）がステータ（１）
とロータ（３）との間の測定ギャップとされ、ロータ（
３）とステータ（２）との間のエアーギャップ（６）が
分離又はデカップリング（ｄｅｃｏｕｐｌ　ｉｎｇ）ギ
ャップとされる。これらの測定ギャップ及びデカップリ
ングギャップの概念については後（己説明する。

第１図に示す例においてはその測定原理上、測定ギャッ
プ領域において相互に向き合うステータ（１）とロータ
（３）との面には導電性トラックパターン（コーティン
グ）が形成されており、キャパシタコーティング又はキ
ャパシタネットワークの「プレート」はステータ（１）
とロータ（３）との間のギャップ（５）により離反せし
められ、そのキャパシタンスの値は回転角に依存する。

（測定キャパシタシステム）。

ロータ（３）とステータ（２）との相互に向き合う面の
導電性トラックパターン（コーティング）はキャパシタ
を形成しており、そのキャパシタンスは理論的には回転
角によっては全く影響されない。従ってこれは単なる非
カップリング作用をなすに過ぎず、従ってギャップ（６
）はデカップリングギャップ又は分離ギャップと称され
る。

第２図に示す実施例においては、ロータ（３）は一方の
面にコーティング（１３）を備え、他方の面にコーティ
ング（１４）を備えている。

これらのコーティング（１３）、（１４）は以下に説明
する電気的接続手段により接続されている。

コーティング（１３）に対してギャップ（５）による分
離下に向き合うステータ（１）にはコーティングセクシ
ョン（７）〜（１０）が設けられている。これらのコー
ティングセクション（７）〜（１０）は相互に電気的に
絶縁されている。

各コーティングセクション（７）〜（１０）はその一端
部に導体（７ａ）−（１０ａ）を備え、これらの導体は
オシレータ（１５）のアウトプットを形成している。オ
シレータの（１５）のインプットは、レギュレータ（１
７）から発せられ導線（１６）を経てアウトプットシグ
ナルとして導かれるコントロールシグナルである。レギ
ュレータ（１７）のインプットは、導体（１１ａ）、（
１２ａ）により形成されており、これらの導体はステー
タ（２）のコーティングセクション（１１）、（１２）
に各々接続されている。

ステータ（２）はギャップ（６）（デカップリングギャ
ップ）を経てキャパシタンスを伴って対向面、即ちロー
タ（３）のコーティング（１４）と協働するようにされ
ている。

オシレータ（１５）は自走（ｆｒｅｅ−ｒｕｎｎｉｎｇ
　）オシレータであり、カウンタとして作用し、加算又
は減算をなし、コントロールシグナルがオシレータ（１
５）のインプットに到達することによりカウンタ動作が
停止せしめられる。その後は、サイン、コサイン、マイ
ナス−サイン及びマイナス−コサインの、測定周波数に
応じて振幅変調された信号波が、相互に平行して提供さ
れるふたつの測定値に対応してその出力側から発せられ
、この変調された信号がギャップ（５）、（６）を横切
って伝達される。

この原理についての詳細は第４図についての説明におい
て行うこととする。

レギュレータ（１７）はレシーバとしての作用をなし、
入力側にある導体（１、ｌａ）及び（１，２、ａ）を経
てコーティングセクション（１１）（１２）から伝達さ
れる測定信号を復調し、コントロールシグナルを発する
。このコントロールシグナルは導線（１６）を経てオシ
レータ（１５）のインプット側に到達する。

第３図は回路全体をブロック図で示している。

このブロック図においてはふたつの実質上独立したブロ
ック（１８）及び（１９）が示されており、夫々独立し
て構成され相互に異なる周波数で作動する。簡単のため
、ブロック（１８）及び（１９）の一方についてのみ説
明することとする。他方のブロックは同様に作動する。

第２図に示すオシレータ（１５）はカウンタ（２０）を
備えており、該カウンタのアウトプット（２１）は、“
例えば６本に分岐したケーブルにより導かれて、論理演
算（ｌｏｇｉｃ　ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ　）システム
に導かれ、該システムは１０ビットのデータ並列（ｄａ
ｔａ−ｐａｒａｌｌｅｌ　）アウトプットに作用し制御
する。

アウトプット（２１）のビット状態に応じて、導線（２
２）、（２３）には該アウトプットから発せられたシグ
ナルが付与され、ブロック（２４）、（２５）に供給さ
れる。ブロック（２４）、（２５）は、導線（２２）、
（２３）により供給されるシグナルに応じてサインシグ
ナル又はコサインシグナルを発する。

例えば角度Ｏａという信号がカウンタ（２０）からバイ
ナリモード（ｂｉｎａｒｙ　瓢ｏｄｅ　）でアウトプッ
ト（２］）に送られると、ある特定の状態が形成される
。この状態は第２図において［状態（ｓｔａ’ｔｅ　）
　Ｊで示されており、角度に応じて導線（７ａ）から（
１０ａ）において第２図図示の状態が形成される。

このとき導体（７ａ）及び（９ａ）においては交番電圧
が振幅ゼロとなり、振幅の最大値は導体（８ａ）及び（
１０ａ）に表われる。これらの２つの導体におけるシグ
ナルは相互に補足し合うものである。

この結果ブロック（２４）のアウトプット（２６）には
サインシグナルが表われ、コサインシグナルはブロック
（２５）のアウトプット（２７）に表われる。アウトプ
ット（２６）及び（２７）双方は各場合においてマルチ
プレクサ（２８）、（２９）に接続され、これらのマル
チプレクサ（２８）、（２９）は２つのアウトプット用
導線（３０）、（３１）を各々備え、該導線は駆動部（
ｄｒｉｖｅｒ）に接続され、各駆動部は導体（７ａ）か
ら（１０ａ）を経てコーティングセクション（７）〜（
１０）に作用する。

これらのシグナルは次に、キャパシタンスを伴ってギャ
ップ（・５）を経てロータ（３）のコーティング（１３
）に伝達される。一方、デカップリングギャップ（６）
に関しては、コーティング（１４）がコーティングセク
ション（１１）、（１２）に向き合う面に形成されてお
り、コーティングセクション（１１）、（１２）にはキ
ャパシタンスを伴ったカップリングが形成されており、
デマルチプレクサ（３３）を経て接続されたブロック（
３４）には差動増幅器が備えられ、２つのの測定値相互
間でのプッシュプルモードから単一の測定シグナルを発
し、該シグナルはエラーシグナルとしてレギュレータに
送られる。

エラーシグナルが一定の閾値以下である場合は、これを
受けるように接続されたブロック（３５）、（３６）は
、カウンタ（２０）がそのときのカウント数を保持する
ように制御される。レギュレータからの出力が前記閾値
を越える場合は、プロッり（３５）、（３６）は、カウ
ンタ（２０）が１ステツプの加算をするように該シグナ
ルに基づいて制御される。レギュレータからのアウトプ
ットが一定の下限値を越える場合は、カウンタ（２０）
が１ステツプの減算をなすようにされる。

デマルチプレクサ（３３）のアウトプットとじて送られ
るふたつのエラーシグナルは、ブロック（３４）（減算
器）において一方から他方を減算をするように処理され
、レギュレータに影響を及ぼさないゼロシグナルが理想
状態の場合に発せられる。この場合にレギュレータは安
定しインブッ）　（３７）、（３８）を経たカウンタ（
２０）に対し同等変化を生ぜしめない。デマルチプレク
サ（３３）の２つのアウトプットの間に差が生じた場合
はブロック（３４）（減算器）から発せられるシグナル
はゼロではなく、レギュレータに対し前述の如く作用す
る。

この場合、回路全体におけるタイミングはオシレータ（
４１）によって付与される。コントロール（３９）のイ
ンプット（４０）には、例えばＭＳＢの様なカウンタ（
２０）からのより高いビット数のシグナルが送られる。

コントロール（３９）は、導線（４２）を経てオシレー
タ（４１）からマスタータイミングシグナルを最初に受
は取る。より高いビット数のシグナルをインプット（４
０）に供給するのは、サイ゛ン、コサイン、マイナスサ
イン及びマイナスコサインのシグナルを前述の状態とす
るためである。

これに関しては、ブロック（２４）において三角波のポ
ジティブシグナルが形成され、このシグナルは引き続く
エレメントによりサイン波シグナルに変形される。一方
ブロック（２５）においては、引き続くエレメントによ
りコサイン波シグナルが形成される。

これらの波形は、エラーシグナルの性質及び大きさに関
係になく形成される。

本発明によれば、減算器及びレギュレータを備えたブロ
ック（３４）から、ワイヤ（４３）を経て周波数−速度
コンバータ（４４）に対し速度シグナルが分離（ｄｅｃ
ｏｕｐｌｅ）される。この速度シグナルは被測定物の回
転速度を得るに当たっての補足的な情報として利用され
る。

カウンタ（２０）及び（２０ａ）の６ビツト振幅のアウ
トプットから論理演算システム（４５）にバイナリアウ
トプットシグナルが発せられる。

このシグナルは１０−ビット振幅の並列アウトプット（
４６）に送られ、該アウトプットは回転角のアナログ量
を１０−シグナルとして検出し更に処理することを可能
にする。

論理演算システム（４５）においては、ブロック（１８
）に対応する精密測定システムのシグナル、及びブロッ
ク（１９）に対応する概略測定システムのシグナルが合
体され、２ビツトが分離され、２つのシグナルシステム
が完全に重ね合わされる。この機能に関する詳細は第１
３図及び第１４図を参照して゛説明される。

第４図及び第５図は、本発明に係る回転角トランスミッ
タの実際的な例の詳細を示している。第４図は回転角ト
ランスミッタを前方から見た状態を示し、第５図は後方
から見た状態を示している。

ステータ（１）の前面には４つの螺旋状導電性トラック
（４７）から（５０）が示されており、これらの導電性
トラックの始点又は隣接点は周部に略々等間隔に設けら
れており、相互に分離している導電性トラック（４７）
から（５０）は、相互に正確に一定の間隔で且つ相互に
接しないように螺旋状に形成されている。

これ等の導電性トラックは、ステータ（１）の裏面に位
置するコーティングセクション（７）〜（１０）（第５
図参照）を、後述する貫通接続部を経て接続するために
設けられている。即ち数字７で示されている全てのコー
ティングセクションは、螺旋状導電性トラック、例えば
導電性トラック（４７）、により相互に接続され、同様
に他のコーティングセクションを相互に接続されるので
ある。このため、コーティングセクション（７）〜（１
０）はコーティング（５５）として示される構造をその
一部に有する。

前述の如（ロータ（３）に対し回転可能に結合されたス
ピンドル（４）は、ステータ（１）の中央部開口（５１
）を貫通する。

細長い導電性ストリップの形態をなす個々のコーティン
グ（５２）は精密測定システムの一部をなし、第４図に
示すロータ（３）の面の外周部に相互に平行に且つ間隔
をおいて配置されている。

一方、ロータ（３）の内部に配置されたコーティング（
５３）は、概略測定システムの一部をなす。

コーティング（５２）、（５３）の配置及び形状の性質
及び役割は、前に述べた通りであり、その数学的な機能
も前述の通りである。

これ等のコーティングは、相互に向き合うコーティング
のオー゛バーラップエリア、例えばロータ（３）のコー
ティング（５２）とステータ（１）のコーティングセク
ション（７）〜（１０）からなるコーティング（５５）
とのエリアが、回転に伴う移動によって各部分ごとにシ
ヌソイド的に変化するように形成されている。これに関
しては無数の形態が考えられる。実際的な例として選ば
れる形態は、ステータ（１）のコーティング（５５）を
形成するコーティングセクション（７）〜（１０）が、
配置されるべき角度範囲に関し一定の密度とされ、例え
ばロータ（３）のコーティング（５２）についてはサイ
ン波形に相当する配置密度とされる。

第４図に示すように、ステータ（２）の一方の面には同
心状の導電性環状トラックが設けられ、デカップリング
ギャップ（６）の一部を形成する４つのエレメントが好
ましい形態で存在している。

第５図に示すように、ステータ（１）の外周寄りの面に
は精密なトラックが円形をなすように配置されてコーテ
ィング（５５）が形成されており、ステータ（１）の内
周側の面には周方向に均一な広がりをもって概略測定の
ためのトラックが配置されてコーティング（５６）を形
成している。

前述の如く一定の形成密度で配置されたコーティング（
５５）の形状は、好ましくは４×１６のコーティング（
５５）とされ、精密測定用トラックを形成し、４つのコ
ーティング（５６）は概略測定用のトラックを形成する
。

環状の状態に配置されたコーティング（５７）、（５８
）は相互に半径方向に位置をずらせて設けられており、
ロータ（３）の後面において精密測定用トラック（５２
）に対応する領域に設けられている。これに関しては、
ロータ（３）の前面に設けられたコーティング（５２）
の半径方向長さが、２つのコーティング（５７）、（５
８）によりなる半径方向長さに一致することが重要であ
り、これにより、ロ、−タ前面において隣り合う２つの
コーティング（５２）が相反する極性を常に有すると考
えられ、各極性にあるコーティング（５２）はコーティ
ング（５８）又はコーティング（５７）の何れにかに対
応した位置とされるのである。コーティング（５２）の
うち極性を同じくするエレメントはコーティング（５８
）の一つのエレメントに接続され、コーティング（５２
）のうち反対の極性を有するエレメント（コーティング
（５２）の第２のエレメント）は、コーティング（５７
）の各一つのエレメントに接続されている。

ロータ（３）の後面における環状コーティング（５９）
は、該ロータ（３）の前面における概略測定用トラック
を形成するコーティング（５３）（第４図参照）に対応
するように配置されている。

第４図１と示すステータ（２）の一方の面における環状
トラック（５４）は、第５図に示す後面における接触ト
ラック（６０）に接続されており、該接触トラック（６
０）は適切な接触子を経て電子的測定システムに接続さ
れる。

接触トラック（６０）における２つの導体は、概略測定
システムの導体（１１）、（１２）又は精密測定システ
ムの導体（１１ａ）　　（１２ａ）を形成する。

第６図はステータ（１）の環状のセクターを示しており
、前面及び後面に位置せしめられたコーティング（５５
）はコーティングセクション（７：〜（１０）及び導体
トラック（４７）〜（５０）を備え、該トラック（４７
）〜（５０）は特定のコーティングセクションを接続し
ている。

このため、接続部材（６１）が適宜の形態で配置される
。例えば、導体トラック（４７）は接続部材（６１）に
よりコーティングセクション（７：に接続され、導体ト
ラック（４８）はコーティングセクション（８）に接続
され、導体トラック（４９）はコーティングセクション
（９）に、導体トラック（５”０）はコーティングセク
ション（１０）に接続される。

ステータ（１）の環状セクターの半径方向内方の面にお
いては、概略測定用トラックとして設けられたコーティ
ング（５６）が環状セクターの形態をなし、貫通する接
続部材（６１）を経てターミナルに接続され、ワイヤへ
の接続が可能とされている。

第７図は同様にロータ（３）のセクターを示しており、
精密測定用トラックとして設けられたコーティング（５
８）及び（５７）は、共に破線で表示されており、貫通
接続部材（６１）を経て反対側の面のコーティング（６
２）に対し前述と同様に各々接続されている。

同様に、ロータ（３）の概略測定用トラックとして設け
られた三日月形のコーティング（５３）は、貫通接続部
材を経てロータ（３）の反対側の面の環状コーティング
（５９）に接続されている。

第８ａ図はステータ（１）のコーティング（５６）を平
面に展開した状態を示している。第８ａ図及び第８ｂ図
は、概略測定用トラック及び精密測定用トラックのため
のコーティングを各々展開した状態を示している。ステ
ータ（１）の精密測定用トラックのコーティング（５５
）におけるコーティングセクション（７）〜（１０）は
、説明のために図に含まれている。説明を簡略にするた
めに、概略測定用トラックのコーティング（５６）の機
能についてのみ説明することとする。精密測定用トラッ
クのコーティング（５５）についてはこれと同様の説明
が適用され得る。

第８ｂ図は、ロータ（３）の概略測定用トラックの三日
月形コーティング（５３）を直線状に展開した状態を示
している。第８Ｃ図は、面エレメント（Ｅｌ）及び（Ｅ
２）の二つから差を得るための回路の位置を示しており
、この減算器のアウトプットにおいてシグナル（Ｓ）が
得られる。第８ｄ図はエラーシグナルの表示形式を示し
ており、このシグナルは電気角及び機械角に基づいて発
せられる。

コーティング（５６）の四角形状のコーティングセクシ
ョン（７）〜（１０）の間の間隔は、説明の簡略化のた
めに第８ａ図においては示されていない。

第８ｂ図において斜線を施した領域は測定範囲に相当す
る領域を示している。図示の実施例では、第８ａ図及び
第８ｂ図におけるコーティング（５３）、及び（５６）
が任意に選択されたものとして対照的に示されている。

第８ｂ図において上側の位置に斜線を施して示された（
−Ｅ２）のコーティングが逆の極性を得るように測定回
路が選ばれると、このコーティングは下側へ折り返され
た状態となり、破線で示されたカーブを描き理論状のサ
インカーブの一部となる。

１単位のサイン波がこのように形成され、全体の連続的
な（安定な）サイン波形はこれ等のコーティングの連続
的な結合により得られる。

例えば、シグナル（Ｅｌ）はコーティング（９）、（８
）、（７）のシグナルを合わせた領域であり、このコー
ティングのシグナルの積分は電圧（Ｅｌ）となり、これ
に基づきエラーシグナルが第８ｄ図の形式で発せられる
。このシグナルは、前に説明したように電気角及び機械
角を表示する機能をなす。

第８ｄ図におけるオフセットは、測定の開度わることの
ない第１の量を示すデータであり、スピンドルやケーシ
ング収容物の該ケーシングに対する固定状態を示すのに
適用される。

第９図は、第３図について説明した回路に対応するコン
トロールシステムの回路を示している。

この回路図は簡略化されたブロックをもって示されてお
り、第３図に現われた各部分は第９図にも現われており
第゛３図についてした説明は第９図におけるこれ等の部
分についても適用される。

図示の如くこの回路は閉じたコントロールシステムであ
り、励起後は、真の測定値に向かって収束をし、測定の
経過に伴ってその値に向かう。

第１０図から第１２図は、概略測定用トラックのシグナ
ルが精密測定用トラックのシグナルと合体されて絶対的
な値として高い分解能のシグナルがどのようにして得ら
れるかを概略的に示している。

第１０図は、概略測定用トラックのポインター（６３）
、が絶対的な値として、但し正確さ及び分解能に於ては
低度の角度を如何にして表示するかを示している第１２図ば角度の測定値についてより高い分解能を有す
るがその測定値に多義性を有する他のシステムについて
示している。第１１図は、現実に生じた角度が第１０図
及び第１２図における測定値又はポインターに基づいて
決定されている状態を示している。第１０図おける不正
確さ及び第１２図おける多義性はこのようにして排除さ
れ、角度の測定値が、第１０図の場合における利点即ち
絶対的値の表示、及び第１２図の場合の利点即ち正確さ
の双方から、これ等測々の場合の欠点を伴うことなく得
られる。

第１３図は、概略測定用トラックと精密測定用トラック
のシグナルの収束を示しており、一般的には更に他のシ
グナルが、例えば中間的な分解能のトラックその他のト
ラックから供給されてもよいことを示している。

この図は、６ビツトの幅（ａ■ｐＨｔｕｄｅ　）を有し
第３図に示す導線（６５）に接続された精密測定用トラ
ックのアウトプットが、同じく６ビツトの幅に係る概略
測定用トラックからの導線（６６）に接続され、両シグ
ナルは論理演算システム（４５）において合体され、１
０ビット振幅のアウトプットデータとしてデジタル測定
回路に供給されることを示している。論理演算システム
における６ビツトの幅のこれ等の２つのチャンネルにつ
いてのコンビネーションは次のように生じる。

精密測定用トラックの６ビツトは、デジタルアウトプッ
トシグナルにおける最も低い値の６ビツトとして直接取
り扱われる。概略測定用トラックの最も高い値の４ビツ
トは以下に詳述する全体くコンビネーション）の機能に
より、１だけ減じられ又は増加せしめられ、或いは一定
に保たれ、デジタルアウトプットシグナルのより大きな
値のより高い４ビツトを形成する。精密測定用トラック
の最も高い値の２ビツトと概略測定用トラックの最も低
い値の２ビツトとは、オーバーラツプしたエリアとなる
。これ等は略々等しく、またシグナルの最も大きい値の
前述のビットが一定であるか否かについての結論をこれ
らから引き出すことを可能にする。

この作用に基づき、概略測定用トラック及び精密測定用
トラックの各々におけるイレギュラビットのトランジシ
ョンの場合にアウトプットシグナルがジャンプしないこ
とが保証される。これに関しては、二つのトラック、即
ち概略測定用トラックと精密測定用トラックとが相互に
位相を変換せしめられ、概略測定用トラックの最も大き
な値の４ビツトが増加又は一定のいずれかとされるよう
に特別の手段が取られる。これにより、全加算器の代わ
りに切り替え式増分器（ｉｎｃｒｅｍｅｎｔｏｒ　）さ
えあればよいことになるので、この実施例における電子
的な複雑さが減少する。

各バイトのコンビネーションは、第１４図にオーバーラ
ツプのエリアをもって示されている。

ｍ　が精密測定用トラックの全幅であり、ｍ２が概略測
定用トラック又はより概略的な測定用トラックの全幅で
あれば、ｋ　　、ｋ　　はオーバーラッブのエリアを示
し、これは、論理演算システムがこの範囲で励起されこ
のエリアにおけるビットの移行がアウトブ・ットに到達
しないことを保証するというように、論理演算システム
に対して影響を与える。

アウトプットターム（ｔｅｒｍ）の全幅（ａｍｐｌ　１
ｔｕｄｅ）に対する各トラックの幅（ａｌｌｌｌ）ｌｉ
ｔｕｄｅ　）の減少は明らかであり、システムのアウト
プットシグナルの幅はｍｌ　十ｍ２−に１，２で表わされる。

この式は、全部でｎトラックがあることを一般的に示し
ており、この実施例においては例として２トラツク以下
のものが示されている。

例えば、ｍ　として６ビツト幅の分解能、ｍ２として６
ビツト幅の分解能を有する場合は、オーバーラツプエリ
アが２ビツトの領域にあるために、全体として１０ビツ
トの分解能が得られる。

この分解能に関する原理又はコンビネーションに関する
原理は、付加的なトラックにも当てはまる。

第１５図はロータの概略的な平面図を示しており、図示
の例では充分な線形性が得られるならば分解能に対する
角度による影響をなくし得るという利点が得られる。

ロータの他の面の材料と誘電率が異なる絶縁材料によっ
てコーティングが形成されている場合、絶縁材料の上に
金属面としてコーティングを施す必要はなく、一方他の
実施例においては同じキャパシタンス変調を与える絶縁
材料が使用される。

これは、下層をなす嵩高いエレメントを有したロータの
コーティングが、異なる誘電率を有する材料で満たされ
るための空間を形成していることを意味する。これは、
これ等の空間が隣り合う嵩高いエレメントとは異なる誘
電率を有していることを意味する。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示すもので、第１図はロータトラ
ンスミッタの一部を示す縦断面図、第２図はその回路構
成の概略を示すブロック図、第３図は回路構成の詳細を
示すブロック図、第４図はロータリトランスミッタを前
方から見た斜視図、第５図は後方から見た斜視図、第６
図はステータの一部を示す正面図、第７図はロータの一
部を示す正面図、第８図はコーティングセクションの配
置及びその作用の説明図、第９図は第２図とは異なる回
路構成のブロック図、第１０図から第１２図は角度表示
の手段の説明図、第１３図は論理演算システムの説明図
、第１４図はデジタルアウトプットシグナルの説明図、
第１５図はロータ電極を概略的に示す正面図である。（１）、（２）・・・・・・ステータ（３）・・・・・・ロータ（４）・・・・・・スピンドル（５）、（６）・・・・・・エアーギャップ（７）、（
８）、（９）、（１０）・・・・・・コーティングセク
ション（１３）、（１４）・・・・・・コーティング（１７）
・・・・・・レギュレータ（２０）・・・・・・カウンタ（４４）・・・・・・周波数−速度コンバータ（４５）
　・−・−論理演算（Ｉｏｇｌｃ　ｏｍｂｉｎａｔｉｏ
ｎ）システム（４７）、（４８）、（４９）、（５０）・・・・・・
導電性トラック（５２）、（５３）、（５５）（５７）、（５８）・・
・・・・コーティング（５９）・・・・・・環状コーティング（６０）・・・
・・・接触トラック（６１）・・・・・・貫通接触部材（６３）・・・・・・ポインタ（以　上）ｉｒ−（二ｔシｒｉ４ＪｊＥｉｊ′：ｉ　５

Claims

【特許請求の範囲】

（１）相互に離反した位置にある対象物の距離、角度又
はスピードを測定することにより該対象物の制御及び位
置決めを行う容量性リニア又はロータリトランスミッタ
であって、往復動するスペースを形成するように相互に
向き合って配置された２つのステータによりロータリエ
ミッタが形成され、前記対象物に結合されたスピンドル
に対し回転可能に結合されたロータが該ロータリエミッ
タの中に回転可能に備えられ、第１のエアギャップが一
方のステータとロータとの間に形成され、第２のエアギ
ャップが他方のステータとロータとの間に形成され、各
ステータとロータとの相互に向き合う面には導電性のコ
ーティングが施されており、該導電性コーティングは、
エアーギャップと共にキャパシタを形成し、該キャパシ
タのキャパシタンスは前記ロータの回転と共に変化し、
該コーティングは少くとも二つの同心状の環状エリアを
形成し、一方のエリアは概略測定システムの為の測定ト
ラックを形成し、他方のエリアは精密測定シスムテの測
定トラックを形成しており、精密測定システムのコーテ
ィングは前記ロータ及びステータの環状トラックにおけ
る３６０°の範囲に亘って周期的に配置された断片によ
り形成されており、概略測定システムのコーティングは
３６０°の範囲に亘って周期的に形成されており、前記
ロータ及びステータの相互に向き合うコーティングによ
り形成されるカップリングキャパシタンスは、前記スピ
ンドルの回転角に対応して部分的にサイン関数的に変化
し、往復動するように移動せしめられ部分的にサイン波
を符号を逆にして描くようにキャパシタンスのグラフを
付加することにより、３６０°／ｎ＿ｉの周期で純粋な
サインカーブを描くキャパシタンスのグラフが得られる
べくされており、ここでｎ＿ｉは、正の整数であり、特
定測定トラックのペア極数（ｐｏｌｅ　ｐａｉｒ　ｎｕ
ｍｂｅｒ）を示しており、ｉは測定トラックの数を表し
ていることを特徴とするトランスミッタ。
（２）精密測定用トラックと概略測定用トラックとが存
在する場合に、ステータのコーティング上に各々が輪郭
を有する８つの異なるコーティングセクションが配置さ
れ、これ等のコーティングセクションのｊ（ｊは１から
４迄の数）番目のコーティングが角度ゼロの位置を基準
として他のコーティングセクションに対してｊ×〔３６０°／（４×ｎ＿ｉ）〕＋ｋ×（３６０°／
ｎ＿ｉ）（ｋは付加的な整数）に基づき配置され、ロータにおけ
る二つのコーティングは該ロータにおける角度ゼロの位
置を基準としてｌ番目のコーティングがｌ×〔３６０°／（２×ｎ＿ｉ）〕＋ｋ×（３６０°／
ｎ＿ｉ）で表わされる位置に配置されていることを特徴とする特
許請求の範囲第１項に記載のロータリトランスミッタ。
（３）前記精密測定用トラックのコーティングエリアに
おいて前記ステータの各コーティングセクションは１、Ｕ＿１＝Ｕ＿ｏｍｏｄ×ｓｉｎ（ｎ＿ｉ×φ）２、Ｕ＿２＝Ｕ＿ｏｍｏｄ×ｃｏｓ（ｎ＿ｉ×φ）３、Ｕ＿３＝Ｕ＿ｏｍｏｄ×（−ｓｉｎ（ｎ＿ｉ×φ）
）４、Ｕ＿４＝Ｕ＿ｏｍｏｄ×（−ｃｏｓ（ｎ＿ｉ×φ）
）（Ｕ＿ｏｍｏｄは変調電圧、φは電気角）で表わされるシグナル電圧により励起され、前記ロータ
の２種類のコーティングはステータに対して分離（ｄｅ
ｃｏｕｐｌｉｎｇ）された状態で向き合う位相（ｐｈａ
ｓｅ）においてプリアンプに接続されており、そのアウ
トプットシグナルは復調され、Ｕ＿ｏ＿ｕ＿ｔ＝Ｕ＿ｏ×２×ｓｉｎ　ｎ＿ｉ（θ−φ
）（θは機械角を示し、θ＝φの状態はφの変化によって
生じ、Ｕ＿ｏ＿ｕ＿ｔはφを低い値にする為にゼロにコ
ントロールされ、他の場合にはθの微分値を示す）で表
わされるシグナルグラフを再形成によって現出すること
を特徴とする特許請求の範囲第２項に記載のロータリト
ランスミッタ。
（４）前記各測定トラックが電子的トラック測定システ
ムを備え、該測定システムは３６０°／ｎ＿ｉの周期で
ａ＿ｉビットの分解能をもって位置の決定を行い、電気
角φは機械角θに対応するようにされ、該電気角φはカ
ウンターにおいて或るビットによりストアされているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載のロータリ
トランスミッタ。
（５）前記概略測定システムのデジタルアウトプットが
、論理演算システムにおける前記精密測定システムのデ
ジタルアウトプットと結合され、該論理演算システムの
デジタルアウトプットシグナルは該論理演算システムの
両方のインプットのビット幅の合計に対して少くとも２
ビットを減少せしめられ、前記精密測定システムのアウ
トプットが６ビットの幅である場合に前記論理演算シス
テムのアウトプットシグナルの１０ビット幅内に全ての
ビットが直接取り込まれ、前記概略測定システムのデジ
タルアウトプットの６ビット幅における最も高い値の４
ビットが１ビットだけ増加又は減少され或いは一定に保
たれ、これ等の増減或いは一定値の保持は、前記精密測
定用トラックの最も高い値の２つのビット及び前記概略
測定システムの最も低い２つのビットの間のリンクが特
定の値になるか否かによって決められることを特徴とす
る特許請求の範囲第４項に記載のロータリトランスミッ
タ。
（６）前記ロータ及びステータが絶縁材料で形成され、
前記コーティング及び他の全ての導電性エレメントが導
電性材料で形成され、前記ロータ及びステータの前面及
び後面の間の電気的結合部分が前記絶縁材料を貫通して
延びる接触部材により形成されていることを特徴とする
特許請求の範囲第１項に記載のロータリトランスミッタ
。
（７）前記ステータの一方の面が導電性部材を伴った４
つの螺旋状導電性トラックを備え、該導電性トラックは
、前記ステータの他方の面に設けられ、前記精密用測定
用トラックのコーティングを形成しているコーティング
セクションに対し貫通接触部材を介して接続されており
、該接続は、４つの異なる極性を有したコーティングセ
クションがある場合に、各コーティングセクションに対
してシグナル電圧が付与される形態とされていることを
特徴とする特許請求の範囲第６項に記載のロータリトラ
ンスミッタ。
（８）前記ステータのコーティングにおけるコーティン
グセクションの精密測定用トラックとしての配置密度が
一定であり、前記ロータの前面及びこれに向き合う前記
ステータのコーティングセクションに設けられたコーテ
ィングがサイン関数に対応する配置密度を有し、前記ロ
ータ及びステータにおける相互に向き合うコーティング
のオーバーラップエリアが前記スピンドルの回転に伴っ
てサイン関数的に変化することを特徴とする特許請求の
範囲第７項に記載のロータリトランスミッタ。
（９）前記ロータの後面が、前記精密測定用トラックの
エリア内に相互に半径方向に千鳥状にずれた位置に２つ
の円形リングを備え、該リング上には電気的に絶縁され
たコーティングが配置され、該コーティングの半径方向
の長さは前面に位置するコーティングの半径方向長さと
一致し、該コーティングの相互に等しい極性を有するコ
ーティングセクションは前記前面のコーティングの一つ
のエレメントと結合されており、前記後面のコーティン
グのコーティングセクションにおける逆の極性を有する
各々は前記前面のコーティングにおける他の一つのエレ
メントに結合されていることを特徴とする特許請求の範
囲第７項又は第８項に記載のロータリトランスミッタ。
（１０）前記コーティングが、前記ロータの他方の面の
材料に対して異なる誘電率を有する絶縁材料で形成され
ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
ロータリトランスミッタ。
（１１）前記誘電率が、前記ロータリの他方の面の材料
に対し、より高くされていることを特徴とする特許請求
の範囲第１０項に記載のロータリトランスミッタ。
（１２）前記精密測定用トラックのエリアにおけるロー
タの傾斜及び／又は偏心の誤差を排除するために、相互
に向き合う面（前面）における同じ極性のコーティング
が相互に絶縁され、反対側の面（後面）のコーティング
に各々接続されていることを特徴とする特許請求の範囲
第１項に記載のロータリトランスミッタ。