JPS63233302A - Displacement sensor - Google Patents
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は変位センサに関する。[Detailed description of the invention] (Industrial application field) The present invention relates to a displacement sensor.
(従来の技術)
従来、コイルの中央透孔にスラスト方向へ移動する磁性
体により変位量を自励式にリアクタンス(周波数)変化
等として測定する方法が知られている。その−例として
特開昭61−172011号公報にて開示される技術が
有る。これはコイルとダイアフラムを有する変位センサ
であり、コイル内を摺動する磁性体をダイアフラムに取
り付けたものであり、磁性体の端面をコイルの端面より
外側に位置させた変位センサであり、ダイアフラムに連
結された磁性体がダイアフラムの変位に伴ってコイルへ
接離動する際のコイルのリアクタンス(周波数)の変化
をダイアフラム(圧力)の変位量として測定するもので
ある。(Prior Art) Conventionally, there has been known a method of measuring the amount of displacement as a change in reactance (frequency) or the like in a self-excited manner using a magnetic body moving in the thrust direction through a central hole of a coil. As an example, there is a technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 172011/1983. This is a displacement sensor that has a coil and a diaphragm, and a magnetic body that slides inside the coil is attached to the diaphragm.The end face of the magnetic body is located outside the end face of the coil. The change in the reactance (frequency) of the coil when the connected magnetic body moves toward and away from the coil in accordance with the displacement of the diaphragm is measured as the amount of displacement of the diaphragm (pressure).
(発明が解決しようとする問題点)
しかしながら、上記の変位センサには次のような問題点
が有る。(Problems to be Solved by the Invention) However, the above displacement sensor has the following problems.
コイル端面の外方から磁性体の対向する端面を接近させ
ると、両者の距離がOに近づくに従いコイルのリアクタ
ンスが急激に変化し、コイルの中央透孔内に磁性体の端
部が進入するとリアクタンスの大きな変化が得られない
。従ってダイアフラム等の変位体の変位量をコイルのリ
アクタンス変化として得られるのは、磁性体の端面が対
向するコイルの端面に近接した位置から磁性体の端面が
コイルの中央透孔に進入するまでの範囲に限られる。つ
まり変位ストロークが極めて限られた範囲内となるので
、大きなストロークの変位量の測定はできないという問
題点が有る。When the opposite end faces of the magnetic body are brought close to each other from the outside of the coil end face, the reactance of the coil changes rapidly as the distance between the two approaches O, and when the end of the magnetic body enters the central hole of the coil, the reactance changes. It is not possible to obtain a large change in Therefore, the amount of displacement of a displaceable body such as a diaphragm can be obtained as a change in coil reactance from a position where the end face of the magnetic body is close to the end face of the opposing coil until the end face of the magnetic body enters the central through hole of the coil. limited to a range. In other words, since the displacement stroke is within an extremely limited range, there is a problem in that it is not possible to measure the amount of displacement over a large stroke.
また、磁性体のストロークとコイルのリアクタンスの変
化特性は曲線的(2次曲線)に変化するのでリアクタン
ス変化を変位量に換算するためには容量の大きな高価な
マイコンが必要となる等の経済的な問題点も有る。In addition, since the stroke of the magnetic material and the change characteristics of the reactance of the coil change in a curved manner (quadratic curve), converting the change in reactance into the amount of displacement requires an expensive microcomputer with a large capacity. There are also some problems.
従って、本発明は磁性体のストロークが長く、且つ有効
測定範囲も長く、さらに磁性体のストロークはコイルの
リアクタンスの変化特性を任意に設定し得る安価な変位
センサを提供することを目的とする。Therefore, an object of the present invention is to provide an inexpensive displacement sensor in which the stroke of the magnetic body is long and the effective measurement range is also long, and furthermore, the stroke of the magnetic body can arbitrarily set the changing characteristics of the reactance of the coil.
6(問題点を解決するための手段)
すなわち、コイルと、コイルの透孔内スラスト方向へ移
動可能な磁性体で形成されたプランジャ。6 (Means for solving the problem) That is, a plunger formed of a coil and a magnetic material movable in the thrust direction within the through-hole of the coil.
とを具備し、前記コイルもしくはプランジャをダイアフ
ラムやフロート等の被測定物の変位量を検知するための
変位体と連結し、コイルのリアクタンス変化により変位
体の変位量を測定する変位センサにおいて、前記プラン
ジャは端部が、前記透孔内壁に近接し・且つ先細に形成
された部分を1箇所以上有することを特徴とする。In a displacement sensor, the coil or plunger is connected to a displacement body for detecting the displacement of a measured object such as a diaphragm or a float, and the displacement of the displacement body is measured by a reactance change of the coil. The plunger is characterized in that its end portion has one or more tapered portions close to the inner wall of the through hole.
(作用) 作用を図面と共に説明する。(effect) The operation will be explained with reference to the drawings.
容器10内の液体12の量が変化して液面の高さが変化
すると、磁性体で形成されたプランジャ16はコイル1
8の透孔20a内を上昇する。するとコイル18におけ
るリアクタンスはプランジャ16の移動により変化する
。この時リアクタンスの変化特性はプランジャ16にテ
ーパ面22a、22b、22c、22d・・・を設けた
ためにリニアな特性を有する。従って、リアクタンス(
周波数)の変化量を変位体であるフロー)14の変位量
つまり液面の変位量として測定することができる。When the amount of liquid 12 in the container 10 changes and the height of the liquid changes, the plunger 16 formed of a magnetic material moves the coil 1
8 through the through hole 20a. The reactance in the coil 18 then changes as the plunger 16 moves. At this time, the reactance change characteristic has a linear characteristic because the plunger 16 is provided with the tapered surfaces 22a, 22b, 22c, 22d, . . . . Therefore, the reactance (
The amount of change in the frequency) can be measured as the amount of displacement of the flow 14 which is the displacement body, that is, the amount of displacement of the liquid level.
(実施例)
以下、本発明の好適な実施例について添付図面と共に詳
述する。(Embodiments) Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
まず構成について説明する。First, the configuration will be explained.
第1図には液面センサを示す。FIG. 1 shows a liquid level sensor.
10は容器であり、内部に被測定物である液体12が入
っている。A container 10 contains a liquid 12 as an object to be measured.
14は変位体であるフロートであり、ポリアセタール等
の樹脂の剛性体で形成され、液体12に浮く。A float 14 is a displacement body, is made of a rigid resin such as polyacetal, and floats on the liquid 12.
16はプランジャであり、磁性材料で形成されており、
下端は前記フロート14の上面に固定されている。プラ
ンジャ16の先端の平面形状は第1図(b)のように十
文字状に形成されており、央の透孔20a内壁とのクリ
アランスは用途等によって異り、摺接するものから十分
なりリアランスを有するものまで含まれる。プランジャ
16にはAに示す長さのテーパ面22a、22b、22
C122d、22e、22f、22g、22hが適宜な
角度で形成され、4箇所先細の峰24a、24b、24
c、24dが形成されている。16 is a plunger made of magnetic material,
The lower end is fixed to the upper surface of the float 14. The planar shape of the tip of the plunger 16 is formed in a cross shape as shown in FIG. 1(b), and the clearance with the inner wall of the central through hole 20a varies depending on the application, etc., and there is a sufficient clearance for sliding contact. Even things are included. The plunger 16 has tapered surfaces 22a, 22b, 22 having the length shown in A.
C122d, 22e, 22f, 22g, 22h are formed at appropriate angles, and four tapered peaks 24a, 24b, 24
c, 24d are formed.
なおテーパ面22 a 122 b% 22 c 12
2 d −。Note that the tapered surface 22 a 122 b% 22 c 12
2 d-.
22e、22f、22g、22hは必ずしも直線のテー
パ面でなくとも、曲線もしくは段階状に形成してもよい
し、角度も任意でよい。22e, 22f, 22g, and 22h do not necessarily have to be linear tapered surfaces, but may be formed in curved or stepwise shapes, and may have arbitrary angles.
また、第1図(b)に示す先端面の中央に孔や凹部を形
成してもよい。Alternatively, a hole or a recess may be formed in the center of the tip surface shown in FIG. 1(b).
18はコイルであり、フレーム26内に固定されている
。コイル18はボビン28に導線を巻いたものであるが
、場合によってはボビン28を必要としない。18 is a coil, which is fixed within the frame 26. The coil 18 is formed by winding a conductive wire around a bobbin 28, but the bobbin 28 may not be necessary depending on the case.
フレーム26のフランジ30下面にはコイル18の透孔
20aと同径(プランジャ16が進入可能な径)の透孔
20bが穿設されており、容器10内部と連絡している
。なお液体12が容器10内に存在しない場合、プラン
ジャ16の上端は若干コイル18の透孔20a内に進入
している。A through hole 20b having the same diameter as the through hole 20a of the coil 18 (a diameter through which the plunger 16 can enter) is bored in the lower surface of the flange 30 of the frame 26, and communicates with the inside of the container 10. Note that when the liquid 12 is not present in the container 10, the upper end of the plunger 16 slightly enters the through hole 20a of the coil 18.
32は押圧体であり、フI/−A26の上部に螺着され
ることによりコイル18をフレーム26内底面に押接固
定している。Reference numeral 32 denotes a pressing member, which is screwed onto the upper part of the frame I/-A 26 to press and fix the coil 18 to the inner bottom surface of the frame 26.
なお、コイル18には不図示の発振回路が接続されてい
る。Note that an oscillation circuit (not shown) is connected to the coil 18.
本発明に係る変位センサの一実施例である液面センサは
上述の如く構成される。A liquid level sensor, which is an embodiment of the displacement sensor according to the present invention, is constructed as described above.
次に動作について述べる。Next, we will discuss the operation.
液体12が容器10内に注入されると、フロート14が
上昇し、それに伴いプランジャ16も上昇する。この時
コイル18には予め通電されておりコイル18には磁束
が発生しているので、磁性体であるプランジャ16がコ
イル1日に接近すると磁束が増えコイル18のリアクタ
ンスが変化する。この時プランジャ16は上端に向かっ
て先細に4箇所の峰24 a、 24 b、 24 c
、24dが形成されているので、コイル18下端面に対
応するプランジャ16の断面積は徐々に増加する(プラ
ンジャ16の上昇に比例する)。When the liquid 12 is injected into the container 10, the float 14 rises, and the plunger 16 also rises accordingly. At this time, the coil 18 is energized in advance and magnetic flux is generated in the coil 18, so when the plunger 16, which is a magnetic body, approaches the coil 1, the magnetic flux increases and the reactance of the coil 18 changes. At this time, the plunger 16 has four peaks 24 a, 24 b, and 24 c tapering toward the upper end.
, 24d, the cross-sectional area of the plunger 16 corresponding to the lower end surface of the coil 18 gradually increases (proportional to the rise of the plunger 16).
コイル18のリアクタンスが変化すると、コイル18に
接続された発振回路の発振周波数の変化はリアクタンス
の変化と比例するので、プランジャ16の上昇量(変位
量)を発振回路の周波数の変化として測定することがで
きる。測定結果の表示はマイコンを用いて演算処理させ
、適宜な表示方法で表示すればよい。When the reactance of the coil 18 changes, the change in the oscillation frequency of the oscillation circuit connected to the coil 18 is proportional to the change in reactance, so the amount of rise (displacement) of the plunger 16 can be measured as a change in the frequency of the oscillation circuit. Can be done. The measurement results may be displayed using a microcomputer for arithmetic processing and an appropriate display method.
上述の実施例でプランジヤニ6は峰24a、24b、2
4c、24dを4箇所形成したが、例えばプランジャ1
6を斜め方向に切断した形状や、峰が2箇所、3箇所等
でもよく、プランジャ16の下端断面は必ずしも円形で
ある必要はない(例、角柱)。In the above embodiment, the plunger roll 6 has peaks 24a, 24b, 2
4c and 24d were formed at four locations, but for example, plunger 1
6 may be cut diagonally, or the plunger 16 may have two or three peaks, and the lower end cross section of the plunger 16 does not necessarily have to be circular (for example, a prismatic shape).
以上、本発明に好適な実施例について説明したが、本発
明は上述の実施例に限定されるのではなく、例えば変位
体はフロートではなくダイアフラム等にして圧力変化を
測定することもできるし、また変位体と一体に変位する
のはプランジャではなく、プランジャは固定しておき、
コイルを変位体と一体に変位させてもよい等、発明の精
神を逸脱しない範囲でさらに多くの改変を施し得るのは
もちろんである。Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments; for example, the displacement body may be a diaphragm or the like instead of a float to measure pressure changes, Also, it is not the plunger that is displaced together with the displacement body, but the plunger is fixed,
Of course, many further modifications can be made without departing from the spirit of the invention, such as allowing the coil to be displaced integrally with the displacement body.
(発明の効果)
本発明に係る変位センサを用いると・プランジャのスト
ロークと測定される発振周波数の関係は第2図に示すよ
うにほぼ直線的な特性を示す(第3図は従来の変位セン
サの特性を示す)。従って第2図と第3図の比較から従
来は4mmのプランジャストロークに対し周波数変化は
3KHzであったが、本発明に係る変位センサでは41
のストロークに対し9Kllzの周波数変化を得られた
ので従来と比べ3倍の分解能を有するセンサを実現する
ことができ精度の高い測定が可能となる。(Effects of the Invention) When the displacement sensor according to the present invention is used, the relationship between the stroke of the plunger and the measured oscillation frequency exhibits a nearly linear characteristic as shown in Figure 2 (Figure 3 shows the relationship between the stroke of the plunger and the measured oscillation frequency). ). Therefore, from a comparison between Figures 2 and 3, the frequency change was 3kHz for a plunger stroke of 4mm in the conventional system, but in the displacement sensor according to the present invention, the frequency change was 41kHz.
Since we were able to obtain a frequency change of 9 Kllz for a stroke of , it is possible to realize a sensor with three times the resolution compared to the conventional one, making it possible to perform highly accurate measurements.
また、発振周波数が直線的な特性を有しているので、プ
ランジャの先細の峰の長さを長くしてストロークが長く
、且つ測定有効範囲が長い変位セ:ンサを実現すること
ができる。変化特性が直線性プランジャを先細にするた
めに形成したテーパ面の角度、形状を変化させることに
よりリアクタンス(周波数)の変化特性を任意に設定す
ることも可能となる。Further, since the oscillation frequency has a linear characteristic, it is possible to increase the length of the tapered peak of the plunger to realize a displacement sensor with a long stroke and a long effective measurement range. Change characteristics are linear By changing the angle and shape of the tapered surface formed to make the plunger tapered, it is also possible to arbitrarily set the change characteristics of reactance (frequency).
さらに、従来の変位センサと異なり、予めプランジャの
先端をコイルの中央通孔内に進入させておけるのでセン
サの小型化も可能となる等、技術的、経済的に著効を奏
する。Further, unlike conventional displacement sensors, the tip of the plunger can be inserted into the central through hole of the coil in advance, which makes it possible to downsize the sensor, which is technically and economically advantageous.
第1図は(a)本発明に係る変位ンサを用いた液面セン
サの正面断面図、(b)同変位センサのプランジャの平
面図、第2図は同変位センサのプランジャストロークに
対する発振周波数の関係を示したグラフ、第3図は従来
の変位センサのプランジャストロークに対する発振周波
数の関係を示したグラフである。
14・・・フロート、 16・・・プランジャ、18
・・・コイル、 20a・・・透孔、22a、22b、
22c、22d、22e、 22f。
22g、22h・・・テーパ面、
24a、24b、24c、24d−峰。Figure 1 shows (a) a front sectional view of a liquid level sensor using a displacement sensor according to the present invention, (b) a plan view of a plunger of the displacement sensor, and Figure 2 shows the oscillation frequency of the displacement sensor with respect to the plunger stroke. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the oscillation frequency and the plunger stroke of a conventional displacement sensor. 14...Float, 16...Plunger, 18
...Coil, 20a...Through hole, 22a, 22b,
22c, 22d, 22e, 22f. 22g, 22h...Tapered surface, 24a, 24b, 24c, 24d-peak.
Claims (1)
な磁性体で形成されたプランジャとを具備し、前記コイ
ルもしくはプランジャをダイアフラムやフロート等の被
測定物の変位量を検知するための変位体と連結し、コイ
ルのリアクタンス変化により変位体の変位量を測定する
変位センサにおいて、 前記プランジャは端部が、前記透孔内壁に 近接し、且つ先細に形成された部分を1箇所以上有する
ことを特徴とする変位センサ。[Claims] 1. A coil and a plunger made of a magnetic material that is movable in the thrust direction within the through-hole of the coil, and the coil or plunger is used to adjust the amount of displacement of an object to be measured such as a diaphragm or a float. In a displacement sensor that is connected to a displacement body for detecting the displacement body and measures the amount of displacement of the displacement body based on a reactance change of a coil, the plunger has an end close to the inner wall of the through hole and a tapered portion. A displacement sensor characterized by having one or more locations.
Priority Applications (11)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62067605A JPS63233302A (en) | 1987-03-20 | 1987-03-20 | Displacement sensor |
AT88902550T ATE113354T1 (en) | 1987-03-14 | 1988-03-11 | POSITION SENSOR. |
EP88902550A EP0349642B1 (en) | 1987-03-14 | 1988-03-11 | Displacement sensor |
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KR1019880701414A KR950002533B1 (en) | 1987-03-14 | 1988-03-11 | Solenoid device |
AU14808/88A AU629167B2 (en) | 1987-03-14 | 1988-03-11 | Solenoid device |
PCT/JP1988/000266 WO1988007152A1 (en) | 1987-03-14 | 1988-03-11 | Solenoid device |
US07/415,333 US5046702A (en) | 1987-03-14 | 1988-03-11 | Solenoid device |
US07/661,171 US5313161A (en) | 1987-03-14 | 1991-04-02 | Displacement sensor with a movable element shaped to provide a linear response curve |
AU19308/92A AU648905B2 (en) | 1987-03-14 | 1992-06-29 | A solenoid device |
KR1019940033012A KR950009923B1 (en) | 1987-03-14 | 1994-12-07 | Displacement sensor |
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JP62067605A JPS63233302A (en) | 1987-03-20 | 1987-03-20 | Displacement sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPS63233302A true JPS63233302A (en) | 1988-09-29 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62067605A Pending JPS63233302A (en) | 1987-03-14 | 1987-03-20 | Displacement sensor |
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Country | Link |
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JP (1) | JPS63233302A (en) |
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---|---|---|---|---|
JPS5045305U (en) * | 1973-08-22 | 1975-05-07 | ||
JPS5832114A (en) * | 1981-01-26 | 1983-02-25 | コンチス・エレクトロニツシエ・コントロ−ル・インストルメンテ・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング | Inducing displacement transducer |
-
1987
- 1987-03-20 JP JP62067605A patent/JPS63233302A/en active Pending
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