JPS63308514A - 静電容量検出ポテンショメ−タ - Google Patents

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、ロボットのアームの回転角度、トラクターの
掘削部の傾斜角度、車両のロール角などの検出に利用で
きる静電容量検出ポテンショメータに関するものである
。

（従来の技術） 従来より、ロボットのアームの回転角度は接触型ポテン
ショメータで検出するものが知られている。この種のポ
テンショメータは長期間の使用によって接点部分が摩耗
し、動作寿命が短く、そして摩擦摺動によりノイズが発
生する問題があった。

そこで、磁気抵抗素子を利用した無接触型のポテンショ
メータが提案されている。このポテンショメータには、
磁界を加えると電気抵抗が変化する磁気抵抗素子を二個
直列に並べそのすぐ近くで永久磁石を移動させて出力の
変化を得る方式のものがある。

（発明が解決しようとする問題点） 上記無接触型のポテンショメータによると、素子の移動
度のバラツキや磁石の磁束密度のバラツキ、素子と磁石
の構造的なギャップのバラツキなどで、総括的な磁気抵
抗効果は個々に異なり、センサとして出力感度にバラツ
キが出て、信頼性に欠ける問題がある。そして抵抗素材
を利用するものであるから、温度変化により出力電圧は
大きく変化し、出力電圧の温度ドリフトが接触型のもの
より大きい問題がある。

本発明の目的は、出力感度にバラツキがなく、出力電圧
の温度ドリフトが大きくなるのを防止することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、静電容量信号発生部（１）と、静電容量信号
発生部からの出力信号を検出する第一および第二検出部
（２＞、（２ａ）と、各検出部で検出した出力信号の差
を演算する演算部（３）とを具備しているものである。

静電容量信号発生部（１）は、二枚の固定電極板（４）
、（５）を所定間隙を置いて対向して設けてあると共に
、両固定電極板間に各固定電極板とは無接触状態で回転
電極板（６）を配設したものであって、上記一方の固定
電極板（４）の回転電極板に対向する面に互いに絶縁関
係にある第一および第二の送信電極部（７）、（７ａ）
を回転電極板の外周部に沿ってそれぞれ設け、上記回転
電極板には上記各送信電極部に対向可能の位置に受信電
極部（９）を設け、両固定電極板のいずれか一方には第
一および第二の出力電極部（８）、（８ａ）を設けてい
る。

第一および第二検出部（２）、（２ａ）は、第一および
第二の出力電極部（８）、（８ａ、）からの各出力信号
を検出するものである。

（実施例） 以下本発明の詳細な説明する。

第１図に示すように、本発明は、静電容量信号発生部１
と、これに接続している出力信号を検出する第一検出部
２および第二検出部２ａと、両検出部が接続している演
算部３とを備えている。

静電容量信号発生部１の具体的構成を説明すると、これ
は第２図に示すように所定間隙を置いて上下に対向して
設けている上固定電極板４および下固定電極板５と、両
固定電極板間に各固定電極板の対向面から離して配設し
た回転電極板６とからなる。両固定電極板４，５および
回転電極板６は、第３〜５図に示すようにいずれもプラ
スチック板材で円形状に形成しである。

上固定電極板４の中心部には第２，３図に示すように回
転軸用の孔４ａを貫通してあり、下面に半円形状の銅箔
で構成した第一送信電極部７と第二送信電極部７ａとを
下面を二分するように貼着してあり、送信電極部は互い
に絶縁状態にある。

また第２，４図に示すように下固定電極板５の上面にも
半円形状の銅箔で構成した出力電極部８゜８ａを固定電
極板中央部で離して貼着してあり、出力電極部８は送信
電極部７に、出力電極部８ａは送信電極部７ａにそれぞ
れ対向している。

また回転電極板６は、第２，５図に示すように、これと
一体の回転軸６ａを中心として回転自在である。回転軸
６ａは上固定電極板４の中心孔４ａを貫通している。回
転電極板６の上下両面の右片側半分は、半円形状の銅箔
からなる受信電極部９で覆っである。このため、回転電
極板６は回転しても、常に上記各送信電極部７，７ａお
よび出力電極部８，８ａと対向可能である。したがって
、上下両固定電極板４，５間に入力電圧を印加して、回
転電極板６を回転させると、回転変位量に応じた電圧を
取り出すことができ、静電容量信号が出力できる。

第一送信電極部７および第二送信電極部７ａは、第１図
に示すように発振器１０に接続している。

この発振器は第一および第二検出部２，２ａとも接続し
ている。また第一検出部２には上記下固定電極板５の出
力電極部８が接続し、第二検出部２ａには出力電極部８
ａが接続し、各検出部において、対応する出力電極部８
，８ａからの出力信号を検出する。

各検出部２，２ａは演算部３と接続しており、各検出部
で検出した出力信号の差を演算して出力する。

−６＝ 作用について説明する。

第２図示の状態において、回転電極板６の受信電極部９
全面が上固定電極板４の送信電極部７と対向しており、
この位置から時計方向に所定角度回転して停止したとす
ると、送信電極部７と受信電極部９との対向面積が次第
に狭くなるから、静電容量が減り、反対に送信電極部７
ａと受信電極部９との対向面積が次第に広くなるために
静電容量が増えて、これに対応して各出力電極部８，８
ａから出力される静電容量信号はそれぞれ検出部２．２
ａに入力され、発振器１０から入力されている信号との
所定の組み合せにより回転電極板６０回転変位量を検出
し、各検出部からの出力信号を演算部３に入力し、演算
部は出力信号の差を演算して、出力し、図示していない
が、例えば固定コイル内の二つのコイルに流れる電流の
比を変化させて、表示部のメータ針を動作させて、その
角度を表示する。

第６図に本発明の回路図を示す。この例において、水晶
発信器１０からの信号は一方において、ＥＯＲ（エキス
クルーシブオア）回路２１および２１ａに入力し、他方
で送信電極部７，７ａに入力され、回転電極板６０時計
方向の所定角度の回転に伴って、送信電極部７と出力電
極部８とが構成する一方のコンデンサ１１の静電容量は
減り、送信電極部７ａと出力電極部８ａとが構成する他
方のコンデンサ１１ａのそれが増えて、各静電容量出力
信号がＥＯＲ回路２１および２１ａに水晶発振器１０か
ら直接入るパルスより遅れて入力されて、出力信号は積
分回路２２，２２８で積分されて、演算増幅器（オペア
ンプ）３１で、出力の差を演算して回転角度を測定する
。

この回路構成を用いると、構造が簡単で小型化を図るこ
とができる。

静電容量発生部１１の構成において、上側では出力電極
部８，８ａを下固定電極板５に設けたが、これを上固定
電極板４の下面に設けてもよい。この場合、下固定電極
板上面全面を電極部としてもよく、この電極部はアース
電極となる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、回転電極板は固定
電極板に対して無接触状態で回転できるから、出力感度
にバラツキがなく、出力電圧の温度ドリフトが大きくな
るのを防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す説明図、第２図は静電
容量発生部の断面図、 第３図は第２図Ｉ−ＩＩＩ線断面図、 第４図は第２図ＩＶ　−ＩＶ線断面図、第５図は第２図
ｖ−ｖ線断面図、 第６図は回路図である。 １・・・静電容量発生部、 ２・・・第一検出部、　　２ａ・・・第二検出部、３・
・・演算部、　　　　４，５・・・固定電極板、６・・
・回転電極板、　　７・・・第一送信電極部、７ａ・・
・第二送信電極部、 ８・・・第一出力電極部、８ａ・・・第二出力電極部、
９・・・受信電極部。 以上 第１図 １：静電容量発生部 ２：第一検出部　　　２ａ：第二検出部３：演算部　　
　　　４，５：固定電極板６：回転電極板　　　７：第
一送信電極部７ａ：第二送信電極部 ８：第一出力電極部　８ａ：第二出力電極部９コ受信電
極部 第２図 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 二枚の固定電極板（４）、（５）を所定間隙を置いて対
   向して設けてあると共に、両固定電極板間に各固定電極
   板とは無接触状態で回転電極板（６）を配設してあり、
   上記一方の固定電極板の回転電極板に対向する面に互い
   に絶縁関係にある第一および第二の送信電極部（７）、
   （７ａ）を回転電極板の外周部に沿つてそれぞれ設け、
   上記回転電極板には上記各送信電極部に対向可能の位置
   に受信電極部（９）を設け、両固定電極板のいずれか一
   方には第一および第二の出力電極部（８）、（８ａ）を
   設けている静電容量信号発生部（１）と、 第一および第二の出力電極部（８）、（８ａ）からの各
   出力信号を検出する第一および第二検出部（２）、（２
   ａ）と、 各検出部で検出した出力信号の差を演算する演算部（３
   ）と を具備する静電容量検出ポテンショメータ。