KR820001104B1 - Displaced position detecting device - Google Patents

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KR820001104B1
KR820001104B1 KR7803702A KR780003702A KR820001104B1 KR 820001104 B1 KR820001104 B1 KR 820001104B1 KR 7803702 A KR7803702 A KR 7803702A KR 780003702 A KR780003702 A KR 780003702A KR 820001104 B1 KR820001104 B1 KR 820001104B1
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KR
South Korea
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receiving means
magnetostriction
signal
excitation
circuit
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KR7803702A
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Korean (ko)
Inventor
도시쯔구 우에다
라세이기
마사노리 노구치
Original Assignee
요꼬가와 쇼오조오
가부시기 가이샤 요꼬가와 덴기 세이사꾸쇼
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Publication date
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/16Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring distance of clearance between spaced objects

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Abstract

The device detects a displaced position by generating an ultrasonic signal in a magnetostrictive wire and measuring the propagation time of the signal generated. The device includes an exciting device to generate an ultrasonic signal in a magnetostrictive wire, and receivers to receive the ultrasonic signal generated in the magnetostrictive wire by the exciting device. A device changes the distance between the exciting device and each of the two receivers in accordance with a mechanical displacement. A circuit produces a signal representative to the time periods required for the generated ultrasonic signal to reach two receivers.

Description

변위 위치 변환 장치Displacement position conversion device

제1도는 본 발명의 실시예 1을 표시하는 구성 블록도.1 is a block diagram showing Embodiment 1 of the present invention.

제2도는 제1도 장치의 동작 파형도.2 is an operational waveform diagram of the first FIG. Device.

제3도-제5도는 본 발명의 다른 실시예 1을 표시하는 구성도.3 to 5 are schematic diagrams showing another embodiment 1 of the present invention.

제6도 및 제7도는 본 발명 장치의 응용예를 표시하는 구성도.6 and 7 are configuration diagrams showing an application example of the apparatus of the present invention.

제8도는 본 발명 장치를 자동 평형계기에 있어서의 위치 귀환 수단에 적용 하였을 경우의 1예를 표시하는 구성도.Fig. 8 is a configuration diagram showing an example in which the present invention is applied to a position return means in an automatic balance meter.

제9도는 그 전기 회로도.9 is an electrical circuit diagram thereof.

제10도, 제11도, 제13도 및 제14도는 본 발명 장치에 사용되는 여진 수단의 몇개의 예를 표시하는 구성도.10, 11, 13 and 14 are diagrams showing some examples of excitation means used in the apparatus of the present invention.

제12도는 제11도의 동작 원리도.12 is a principle of operation of FIG.

제15도는 본 발명의 다른 실시예를 표시하는 구성 블록도.Fig. 15 is a block diagram showing another embodiment of the present invention.

제16도는 그의 구성 단공도.Fig. 16 is his construction monograph.

제17도는 그의 동작 파형도.17 is an operational waveform diagram thereof.

제18도, 제20도는 본 발명 장치에 사용되는 연산회로의 1예를 표시하는 접속도.18 and 20 are connection diagrams showing an example of an arithmetic circuit used in the apparatus of the present invention.

제19도는 제18도 장치의 동작 파형도.19 is an operational waveform diagram of an apparatus of FIG. 18;

제21도는 제20도의 회로에 있어서의 변위와 출력전압의 관계를 표시하는 선도.21 is a diagram showing the relationship between the displacement and the output voltage in the circuit of FIG.

제22도는 본 발명에 관한 장치를 자동 평형계기에 적용 하였을 경우의 구성 블록도.Fig. 22 is a block diagram of a case where the apparatus according to the present invention is applied to an automatic balance meter.

본 발명은, 새로운 원리에 의하여 기계적인 변위 위치를 전기 신호로 변환하는 변위 위치 변환 장치에 관한 것으로써 자왜선내(磁歪線)를 전파하는 신호의 전파시간을 이용하여, 기계적 변위위치를 검출 하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a displacement position converting apparatus for converting a mechanical displacement position into an electrical signal according to a new principle, and using the propagation time of a signal propagating in a magnetostriction line to detect a mechanical displacement position. Relates to a device.

본 발명에 관한 장치는, 자동 평형계기의 위치 귀환 수단 레벨계, 차압전송기등에 사용하면 효과적이다.The apparatus according to the present invention is effective when used in the position return means level meter of the automatic balance meter, the differential pressure transmitter and the like.

예컨대, 자동 평형 계기의 위치 귀환 수단으로서 사용하고 있는 변위 위치변환장치를 포텐설메타에 사용한것, 회전 각도에 의하여 생기는 자기적 불평형을 전기신호로 변환 하는 인덕센(lnduction), 포텐설메터, 프럭스 브릿지(Flux bridge), 변위자기 변조기등에 사용한 것이 있다.For example, the displacement position shifting device used as a position return means of an automatic balancing instrument is used for the potentiometer, and the inductance, potentiometer, and program for converting the magnetic unbalance caused by the rotation angle into an electrical signal. Some are used in Lux bridges, displacement magnetic modulators, and the like.

그러나 포텐설메터에 권선형의 것을 사용한 것은, 그 권선수에 따라 분해 방법이 규제되고, 또접동부러쉬(Brush)와 권선 저항체 사이의 마찰 열에 의하여 열기전력이 발생하고 이것이 노이즈(Noise)로서 나타난다.However, the use of the winding type in the potentiometer is regulated in accordance with the number of windings, and the thermoelectric power is generated by frictional heat between the sliding brush and the winding resistor, which appears as noise.

또한 마찰에 의한 수명등이 문제가 있다.In addition, there are problems such as life due to friction.

인덕션 포텐셜 메터, 프럭스 부릿지, 변위자기 변조기 등에 있어서는 기계적 접촉부를 갖지 않는 다는 이점은 있으나 구조가 복잡하고 고가로 되는 결점이 있다.Induction potential meters, flux bridges, displacement magnetic modulators, etc. have the advantage that they do not have mechanical contacts, but they are complex and expensive.

본 발명의 목적은 구조가 간단하고 또한 값이 싼종류의 변위 위치 변환 장치를 실현하려는 것이다.An object of the present invention is to realize a displacement position converting device of a simple structure and a low cost.

또한 본발명의 다른 목적은 주위 온도등의 영향을 받지 않고, 검출 정도가 높은 이 종류의 장치를 실현 하려는 것이다.In addition, another object of the present invention is to realize this kind of device having a high degree of detection without being affected by ambient temperature.

본 발명의 바람직한 실시예의 의하면, 자왜선내에 왜파신호를 발생 시키는 여진 수단과 이 자왜선에 결합하고 자왜선내에 발생한 초음파 신호를 수신하는 제1수신 수단 제2수신 수단과, 여진 수단과 제1수신 수단 및 제2수신 수단과의 거리를 기계적 범위에 대응하여 변화시키는 수단과, 여진수단에 의하여 자왜선내에 발생한 신호가 제1수신 수단 및 제2수신 수단에 도달하기까지의 시간에 관련하는 2개의 신호를 이용하여 기계적 변위에 대응하는 신호를 얻는 회로 수단을 갖추고 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, an excitation means for generating a distortion wave signal in the magnetostriction, first receiving means for receiving an ultrasonic signal generated in the magnetostriction coupled to the magnetostriction, second reception means, excitation means and the first reception means Means for changing the distance between the means and the second receiving means corresponding to the mechanical range, and two relating to the time until the signal generated in the magnetostriction by the excitation means reaches the first receiving means and the second receiving means. A circuit means is provided which uses a signal to obtain a signal corresponding to a mechanical displacement.

제1도는 본 발명의 1실시예를 표시하는 구성 블록도로서, 그림에 있어서 1은 예컨대 Ni-SPANC Ni등의 자왜재료를 선상의로 하여 구성 되고 기계적 진동이 전달 되지 않게 지지된 자왜선 이고,FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a magnetostrictive wire composed of a magnetostrictive material such as Ni-SPANC Ni, etc., and supported so that mechanical vibration is not transmitted.

2는 자왜선 1의 한쪽의 가장자리에 배치한 제1의 수신수단이고, 3은 자왜선 1의 다른쪽의 가장자리에 배치한 제2의 수신 수단이고, 4는 자왜선 1을 사이에 하여 제1의 수신 수단과 제2의 수신수단과의 사이에 배치된 자왜선 1내의 초음파 신호를 발생 시키는 여진 수신이다. 이실시예에서 제1의 수신수단, 제2의 수신 수단 및 여진수단의 어느 것이나 자왜선에 권회 시킬수있는 코일(Coil)로 구성한 예를 표시하는 것이다.2 is a first receiving means arranged on one edge of the magnetostriction 1, 3 is a second receiving means arranged on the other edge of the magnetostriction 1, and 4 is a first receiving means interposed between the magnetostriction 1s. The excitation reception generates an ultrasonic signal in the magnetostriction 1 disposed between the receiving means and the second receiving means. In this embodiment, any one of the first receiving means, the second receiving means, and the excitation means is shown as an example composed of a coil which can be wound around the magnetostriction line.

5는 기계적 변위가 주어지고, 이 기계적 변위에 대응하여 이동하는 가동부(可動部)를 총괄하여 표시한 것이며,5 denotes the overall movement of a movable part given a mechanical displacement and moving in response to the mechanical displacement,

이 실시예에서는 가동부 5에 여진수단 4가 취착되어 있다.In this embodiment, the excitation means 4 is attached to the movable portion 5.

OS는 여진펄스(pulse) 발생기이고, 이 출력펄스 PE는 여진수단 4에 인가(印加)되는 후에 설명하는 플립플롭(flip-flop)회로 FF1, FF2의 셋트(Set) 단자 S에 인가되어 있다.The OS is an excitation pulse generator, and this output pulse PE is applied to the set terminal S of the flip-flop circuits FF 1 and FF 2 described later after being applied to the excitation means 4. have.

OP1, OP2는 어느 것이나 비교 증폭기이고, OP1는 제1수신 수단 2에서의 검출신호 e1를 입력으로 하고, 이 검출신호 e1와 설정전압 Es를 비교하고, e1>Es일때 그 편차를 증폭하여 플립 플롭(flip-flop)회로 FF1의 리셋트(reset)단자 R에 인가한다. 또한, OP2는 제2수신수단 3에서의 검출신호 e2를 입력으로 하고, 이 검출신호 e2와 설정전압 Es를 비교하고, e2>Es인때 그 편차를 증폭하여, 플립플롭회로 FF2의 리셋트단자 R에 인가한다.OP 1, OP 2 are Any of a comparison amplifier, OP 1 is the first to enter a detection signal e 1 in the receiving means 2, and the detection signal compares the e 1 and the set voltage Es, and e 1> Es when the The deviation is amplified and applied to the reset terminal R of the flip-flop circuit FF 1 . In addition, OP 2 is a second receiving means and to the input of the detection signal e 2 of 3, compared to the detection signal e 2 and the set voltage Es and, e 2> and when the Es amplifies the deviation, and the flip-flop circuit FF Apply to reset terminal R of 2 .

CK는 플립플롭회로 FF1, FF2에서 얻어지는 시간폭 신호 PW1, PW2를 입력으로 하는 연산회로 이다.CK is an arithmetic circuit for inputting the time width signals PW 1 and PW 2 obtained from the flip-flop circuits FF 1 and FF 2 .

이와 같이 구성한 장치의 동작을 다음 제2도를 참조 하면서 설명 하면, 먼저 처음에는 여진 펄스 발생기 OS에서 제2a도에 표시와 같이 여진 펄스 PE를 여진 수단 4에 인가한다.The operation of the device configured as described above will be described with reference to FIG. 2 below. First, the excitation pulse PE is first applied to the excitation means 4 as shown in FIG. 2A in the excitation pulse generator OS.

여진 수단 4에 여진 펄스가 인가되면, 쥬울(Joule)효과에 의하여 자왜선 1내부에 왜파신호(초음파신호)가 발생하고, 이것이 자왜선 1의 양단으로 향하여 전달 한다.When an excitation pulse is applied to the excitation means 4, a distortion wave signal (ultrasound signal) is generated inside the magnetostriction 1 by the Joule effect, which is transmitted toward both ends of the magnetostriction 1.

이 초음파 신호는, 드디어 자왜선 1의 양단에 설치 되어 있는 제1의 수신 수단 2 및 제2의 수신수단 3에 도달한다.This ultrasonic signal finally reaches the first receiving means 2 and the second receiving means 3 provided at both ends of the magnetostriction 1.

이 실시예에서는 각 수신수단이 코일로 구성 되어 있고, 자왜선 1내를 초음파신호가 통과할 때, 소위빌라리(Villari)효과에 의하여 이들의 수신 수단 2,3에 펄스의 전압신호 e1,e2가 제2b도 및 제2c도에 표시와 같이 발생한다.In this embodiment, each receiving means is constituted by a coil, and when the ultrasonic signal passes through the magnetostriction 1 , the voltage signals e 1 , pulses are transmitted to the receiving means 2 and 3 by the so-called Villari effect. e 2 occurs as shown in Figs. 2b and 2c.

이제, 여진펄스 PE를 여진수단 4에 인가하는 동시에 자왜선 1내에 초음파 신호가 발생하는 것으로 하면, 이초음파신호가 여진 수단 4의 위치에서 자왜선 1내를 전파하고, 각 수신수단 2 및 3으로 도달하기 까지의 시간 t1및 t2는 (1)식 및 (2)식으로 표시할 수 있다.Now, when the excitation pulse PE is applied to the excitation means 4 and an ultrasonic signal is generated in the magnetostriction 1, the ultrasonic signal propagates in the magnetostriction 1 at the position of the excitation means 4, and then to each of the reception means 2 and 3. The times t 1 and t 2 to reach can be expressed by the formulas (1) and (2).

Figure kpo00001
Figure kpo00001

다만, vs : 자왜선 1내를 초음파 신호가 전반하는 속도.However, vs: speed at which the ultrasonic signal propagates through the magnetostriction 1.

11: 여진 수단 4(가동부 5와 제1수신수단 2의 거리1 1 : Excitation means 4 (distance of movable part 5 and first receiving means 2

12: 여진수단 4와 제2수신수단 3과의 거리.1 2 : distance between aftershock means 4 and second receiving means 3.

여진 펄스 PE는, 여진 수단 4에 인가되는 동시에 플립 플롭회로 FF1, FF2의 셋트단자 S에 각각인가되어 있고, 각플립 플롭회로 FF1, FF2를 제2d도, 제2e도에 표시와 같이 셋트 상태로 한다.Excitation pulse PE is, excitation means 4 is at the same time also the flip-flop circuit FF 1, and are respectively applied to the set terminal S of the FF 2, for each flip-flop circuit FF 1, FF 2 second 2d are on, display of claim 2e also with Set it together.

또한 여진펄스 PE를 주고나서 t1, t2후에 제1수신수단 2, 제2수신수단 3에 의하여 얻어진 펄스의 전압신호 e1, e2는 비교증폭기 OP1, OP2를 사이로 하여 플립 플롭회로 FF1, FF2의 리셋트 단자에 각각 인가되고, 이들을 제2c도, 제2d도에 표시와 같이 리셋트상태로 한다.In addition, the voltage signals e 1 and e 2 of the pulses obtained by the first receiving means 2 and the second receiving means 3 after t 1 and t 2 after the excitation pulse PE are supplied are provided with a flip-flop circuit between the comparison amplifiers OP 1 and OP 2 . FF 1, applied respectively to the reset terminal of the FF 2 and, to reset them to the state as shown in the Figure 2c, Figure 2d claim.

따라서 플립 플롭회로 FF1, FF2의 출력단에서, 제2d도, 제2e도에 표시와 같이 11, 12에 비례하는 시간폭 t1, t2를 가진 시간폭 신호 PW1, PW2가 얻어진다.Therefore, at the output terminals of the flip-flop circuits FF 1 and FF 2 , the time width signals PW 1 and PW 2 with time widths t 1 and t 2 proportional to 1 1 and 1 2 as shown in FIGS. 2d and 2e are represented. Obtained.

연산회로 CK는 각플립 플롭회로 FF1, FF2예컨대 시간폭 t1, t2를 검출하여 (3)식의 연산을 행하므로서 여진 수단 4, 즉 가동부 5의 변위위치 x에 관련한 신호 Eo를 출력 단자 OUT에서 얻을 수 있다.The calculation circuit CK detects the angle flip-flop circuits FF 1 , FF 2, for example, the time widths t 1 , t 2 and calculates the equation (3) so that the signal E o associated with the excitation means 4, i.e., the displacement position x of the movable part 5, is obtained. Can be obtained from output terminal OUT.

Figure kpo00002
Figure kpo00002

다만 x = 11-12 Just x = 1 1 -1 2

(3)식에 있어서, 11+12는 제1의 수신수단 2와 제2의 수신수단 3과의 거리이고, 가동부 5의 변위위치 x에 불구하고 일정한 값이므로, 출력신호 E0는, 변위위치 x에 정확하게 비례한 것으로 된다.In the formula (3), 1 1 + 1 2 is the distance between the first receiving means 2 and the second receiving means 3, and is a constant value despite the displacement position x of the movable part 5, so that the output signal E 0 is It becomes exactly proportional to the displacement position x.

또한, 연산회로 CK를 디지탈 연산회로로 구성 하면, 출력신호 E0를 디지탈 신호로, 또는 아날로그회로로 구성하면 E0를 아나로그신호로 용이하게 얻어진다.In addition, when the calculation circuit CK is configured by the digital calculation circuit, the output signal E 0 is easily obtained by the digital signal, or by the analog circuit, the E 0 is easily obtained by the analog signal.

이와 같이 하여 얻어진 진가동부 5의 위치 x에 관련하는 신호 E0는, 자왜선 1내의 초음파 신호의 전반속도 Vs의 영향을 받지 않고, 또 기계적 접촉부를 개의치 않고 얻어진다는 장점을 가지고 있다.The signal E 0 associated with the position x of the true moving part 5 thus obtained is advantageously obtained without being affected by the propagation velocity Vs of the ultrasonic signal in the magnetostriction 1 and regardless of the mechanical contact portion.

또한 연산회로 CS에 있어서,(4)식과 같은 여난을 행하게 하여도 좋다.In addition, in the calculation circuit CS, it may be allowed to perform the same poor as in the expression (4).

이 경우, 출력신호 E0는, 초음파신호의 전반속도 Vs의 영향을 받으므로, 자왜선 1에 온도 등에 의하여 전반속도가 과히 변화하지 않는 재료, 예컨대 Ni-SPANC를 사용하는 것이 바람직하다.In this case, since the output signal E 0 is affected by the propagation velocity Vs of the ultrasonic signal, it is preferable to use a material for which the propagation velocity does not change excessively due to temperature or the like, for example, Ni-SPANC.

Figure kpo00003
Figure kpo00003

이와 같이 구성한 장치는, 자왜선 1내에 초음파 신호를 발생 시키기 위한 여진 수단 4를 2개의 수신수단 2와 3의 사이에 배치한 점에 특징의 하나가 있으므로, 이와 같이 배치 시키므로서 초음파 신호가 여진 수단 2에서 좌우 동일한 조건으로 전반 하는 것으로 되고, t1-t2를 연산 하므로서 여진수단 4에 여진펄스 PE를 인가 하고 나서 자왜선 1내에 실제로 초음파 신호가 발생하기 까지의 시간 지연등에 의한 오차를 용이하게 제거할 수 있는 효과가 있다.The device configured in this way has one of the features in that the excitation means 4 for generating the ultrasonic signal in the magnetostriction 1 is arranged between the two receiving means 2 and 3, and thus the ultrasonic signal is excited by the arrangement. It is to propagate on the same condition from 2 to left and right, and by calculating t 1 -t 2 , it is easy to error by time delay from applying excitation pulse PE to excitation means 4 and then actually generating ultrasonic signal in magnetostriction 1. It can be removed.

즉, 이 시간지연을

Figure kpo00004
로 하면, 예컨대 (4)식은 E0=(t1+
Figure kpo00005
)-(t2+
Figure kpo00006
)=t1-t2로 되어
Figure kpo00007
의 영향이 없어진다.In other words, this time delay
Figure kpo00004
For example, the expression (4) is represented by E 0 = (t 1 +
Figure kpo00005
)-(t 2 +
Figure kpo00006
) = t 1 -t 2
Figure kpo00007
The influence is gone.

또한 제1도의 장치에 있어서는, 제1수신 수단 2, 제2수신 수단 3을 어느 것이나 자왜선 1에 고정할 수 있으므로, 이들의 수단을 실드케이스(Sealed Case) 등에 수납 하므로서, 외부에서의 노이즈(Noise) 등의 영향을 없게할 수 있는 효과가 있다.In addition, in the apparatus of FIG. 1, since both the first receiving means 2 and the second receiving means 3 can be fixed to the magnetostriction line 1, these means are housed in a sealed case or the like, so that the external noise ( It is effective to eliminate the effects of noise.

제3도, 제4도 및 제5도는 본 발명의 다른 실시예를 표시 하는 구성도 이고, 제3도의 실시예 장치는, 자왜선 1을 가동부 5에 결합하고, 여진수단 4을 자왜선 1을 사이에하여 제1의 수신 수단 2과 제2의 수신 수단 3과의 사이에 끼워지고, 자왜선 1과 여진수단 4가 상대적으로 이동할 수 있게 배치한 것이다.3, 4, and 5 are schematic diagrams showing another embodiment of the present invention. The embodiment device of FIG. 3 combines the magnetostrictive line 1 to the movable part 5, and the excitation means 4 to the magnetostrictive line 1. It is interposed between the 1st receiving means 2 and the 2nd receiving means 3, and is arrange | positioned so that the magnetostriction line 1 and the excitation means 4 can move relatively.

또한 제1의 수신 수단 2와 제2의 수신수단 3은, 어느 것이나 자왜선 1의 양단 부근에 고정되어 있다.In addition, both the 1st receiving means 2 and the 2nd receiving means 3 are being fixed in the vicinity of the both ends of the magnetostriction 1. As shown in FIG.

따라서 이 장치에서는, 가동부 5의 기계적 변위에 대응하여, 자왜선 1, 제1수신수단 2 및 제2수신수단 3이 화살표 a,b방향으로 이동하고, 여진 수단 4와 제1수신수단 2와의 거리 11및 여진수단 4와 제2수신수단 3과의 거리 12가 같이 기계적 변위에 관련하여 변환한다.Therefore, in this apparatus, in response to the mechanical displacement of the movable part 5, the magnetostriction line 1, the first receiving means 2 and the second receiving means 3 move in the directions of the arrows a, b, and the distance between the excitation means 4 and the first receiving means 2 The distance 1 2 between the 1 1 and the excitation means 4 and the second receiving means 3 likewise translates in relation to the mechanical displacement.

전기적 회로 수단은, 제1도 장치와 같으며, 이와 같이 구성한 장치는 기계적 변위가 예컨대, 차압 이나 압력에 대응하게 되는 미소변위인 경우에 유효하다.The electrical circuit means is the same as that of the first FIG. Device, and the device thus constructed is effective in the case where the mechanical displacement is a micro displacement, for example, corresponding to the differential pressure or the pressure.

제4도의 실시예 장치는, 여진수단 4을 자왜선 1의 거리중앙에 고정배치 시키는 동시에, 제1수신 수단 2와 제2수신수단 3을 각각 가동부 5에 결합시켜 기계적 변위에 대응하여 제1수신 수단 2와 제2수신수단 3이 자왜선 1에 잇따라 이동할 수 있게 구성한 것이다.In the embodiment of FIG. 4, the excitation means 4 is fixedly arranged at the center of the distance of the magnetostriction 1, and the first receiving means 2 and the second receiving means 3 are respectively coupled to the movable portion 5 to correspond to the mechanical displacement, thereby receiving the first reception. The means 2 and the second receiving means 3 are configured to move along the magnetostriction 1.

제5도의 실시예장치는, 여진 수단 4을 자왜선 1의 거리 중앙에 고정 배치시켜, 제1수신 수단 2을 기계적 변위에 대응하여 자왜선 1에 잇따라 이동할 수 있게 배치하는 동시에, 제2수신수단 3을 자왜선 1의 다른 쪽의 일단에 고정 배치한 것이다.In the embodiment of Fig. 5, the excitation means 4 is fixedly arranged at the center of the distance of the magnetostriction 1, and the first receiving means 2 is arranged so as to be able to move along the magnetostriction 1 in response to the mechanical displacement, and the second receiving means 3 is fixedly placed at one end of the other side of magnetostriction 1.

따라서, 여진 수단 4와 제1수신 수단 2와의 사이의 거리는 기계적 변위에 대응하여 변화하는데 대하여 여진 수단4와 제2수신수단 3과의 사이의 거리는 일정하게 유지되어 있다. 그러므로, 도시와 같이 거리 1,x을 결정하는 것으로 하면, 플립 플롭회로 FF1에서 얻어지는 신호의 시간폭 t1은 (5)식으로 표시되고, 또 플립 플롭회로 FF2에서 얻어지는 신호의 시간폭 t2은 (6)식으로 각각 표시된다.Therefore, while the distance between the excitation means 4 and the first receiving means 2 changes in correspondence with the mechanical displacement, the distance between the excitation means 4 and the second receiving means 3 is kept constant. Therefore, as shown in the figure, when the distance 1, x is determined, the time width t1 of the signal obtained by the flip-flop circuit FF 1 is expressed by the equation (5), and the time width t 2 of the signal obtained by the flip-flop circuit FF 2 is represented. Are respectively represented by (6).

Figure kpo00008
Figure kpo00008

Figure kpo00009
Figure kpo00009

연산 회로 CR는, 이들의 신호를 입력으로 하고, 예컨대 다음과 같은 연산을 행하므로서 기계적 변위위치 x에 관련하는 신호 E0를 얻을 수 있다.The arithmetic circuit CR takes these signals as inputs, and for example, can perform the following calculation to obtain a signal E 0 related to the mechanical displacement position x.

Figure kpo00010
Figure kpo00010

또한, 이 실시예에서는 연산 회로 CK를, 플립 플롭회로 FF1, FF2에서의 신호에 의하여 그 개쇄가 제어되는 게이트(Gate)회로 GA1, GA2이 게이트 회로 GA1,GA2를 사이에 하여 인가되는 클럭펄스(Clock Pulse) CLK를 계수 하는 카운터 Cu1, Cu2및 이들 카운터 Cu1, Cu2에서의 디지탈 신호를 입력으로 하는 마이크로 프로세서(Micro Processor)μp로 구성한 것이다.Further, in the present example, the operation circuit CK, the flip-flop circuit FF 1, between the stranded the control gate (Gate) circuit GA 1, GA 2 The gate circuit GA 1, GA 2 is by a signal from the FF 2 And a counter Cu 1 , Cu 2 that counts a clock pulse CLK applied thereto, and a microprocessor μp that takes in digital signals from these counters Cu 1 , Cu 2 .

마이크로 프로세서 μp 는, (6)식과 같은 연산을 행하는 외에, 예컨대 라이너 라이저(Linearizer) 때문에 연산이나 그밖의 보정연산을 필요에 따라 행할 수 있게 하여도 좋다.The microprocessor μp may not only perform an operation as shown in Eq. (6) but may also perform an operation or other correction operation as necessary because of, for example, a liner riser.

연산 결과는 마이크로 프로세서μp에서 디지탈신호로 혹은 D/A변환기(도시하지 않음)를 사이에 하여 아나로그신호로 각각 얻을 수 있다. 제6도 및 제7도는 본 발명 장치의 응용예를 표시하는 구성도이고, 제6도는 레벨계(lavel meter)에 적용하였을 경우이고, 여진 수단 4는 가동부인 프로우트(float) 5에 결합 되어 있고, 탱크 6내의 액면변위에 대응하여 자왜선 1에 잇따라 상하할 수 있게 되어 있다.The calculation result can be obtained as a digital signal in a microprocessor μp or as an analog signal through a D / A converter (not shown), respectively. 6 and 7 are diagrams showing the application of the device of the present invention, and FIG. 6 is a case where it is applied to a level meter, and the excitation means 4 is coupled to float 5, which is a movable part. In response to the liquid level displacement in the tank 6, it is possible to move up and down along the magnetostriction 1.

제7도는 차압변환기에 적용 하였을 경우 이고, 다이아프램(Diaphragm) 51,52를 잇는 연결봉을 자왜선 1로 구성하고, 이 자왜선 1의 양단에 제1수신 수단 2와 제2수신수단 3을 고정 배치하고, 또한 여진수단 4을 제1수신 수단 2와 제2수신수단 3에 끼워지게 보디 8에 고정한 것이다.7 shows the case where the differential pressure transducer is applied, the connecting rod connecting diaphragms 51 and 52 is composed of magnetostriction 1, and the first receiving means 2 and the second receiving means 3 are fixed to both ends of the magnetostrictive wire 1. The excitation means 4 is fixed to the body 8 so as to be fitted to the first receiving means 2 and the second receiving means 3.

다이아그램 51,52은 그 양측에 형성된 방(房) 71,72로 도입되는 압력의 차에 따라 변위하고, 자왜선1,제1수신 수단 2와 제2수신수단 3이 같이 변위한다.The diagrams 51 and 52 are displaced according to the pressure difference introduced into the rooms 71 and 72 formed on both sides thereof, and the magnetostrictive line 1, the first receiving means 2 and the second receiving means 3 displace together.

제8도는 본 발명의 변위 위치 변환 장치를 자동평형 계기에 있어서 위치 귀환 수단에 적용 하였을 경우의 실시예 1을 표시하는 구성 설명도 이고, 여기에서는 기록계에 적용 하였을 경우를 예시한다.FIG. 8 is a configuration explanatory diagram showing Example 1 in the case where the displacement position converting apparatus of the present invention is applied to a position return means in an automatic balancing instrument, and here is a case where it is applied to a recorder.

그림에 있어서, 7은 계기의 전면에 배치된 눈금판, 70은 눈금판 7과 평행하게 배치시킨 가이드 레일(Guide rail)이며, 5는 가이드 레일 6에 잇따라 이동 하는 가동부이고, 지침 50, 기록펜 53, 지지완 54, 가이드 레일 70에 유착시킨 지지부 55 및 후에 기술하는 위치 귀환 수단 9의 여진수단 4로 되어 있다.In the figure, 7 is a scale plate disposed at the front of the instrument, 70 is a guide rail disposed in parallel with the scale plate 7, 5 is a movable portion that moves along the guide rail 6, instructions 50, recording pen 53, And an excitation means 4 of the support portion 55 and the support portion 55 bonded to the guide rail 70 and the position return means 9 described later.

71은 보지부 55에 취부된 조사이고, 푸리(Pulley) 72,73를 사이에 하여 평형전동기 74에 연결되어 있는 구동 푸리 75에 현가 되어 있다.71 is the irradiation attached to the holding part 55, and is suspended by the drive-pull 75 connected to the balance motor 74 via Pulley 72,73.

8은 화살표 a방향으로 조출 되는 기록지이며, 위치 귀환 수단 9에 있어서, 자왜선 1은, 가이드 레일 70과 거의 평행하게 배치되어 있다. 여진 수단 4는 가동부 5와 같이 이동하고 자왜선 1에 초음파신호를 발생시키며, 자왜선 1의 양단에는 각각 초음파 신호의 수신 수단 2와 3이 고정 배치되어 있다.8 is a recording sheet fed in the direction of arrow a, and in the position return means 9, the magnetostriction 1 is arrange | positioned substantially in parallel with the guide rail 70. FIG. The excitation means 4 moves together with the movable portion 5 and generates an ultrasonic signal at the magnetostriction 1, and receiving means 2 and 3 for ultrasonic signal are fixedly arranged at both ends of the magnetostriction 1, respectively.

이들의 수신 수단에는 예컨대 코일, 압전소자가 사용되며, 여진수단 4는 예컨대 코일이고, 자왜선 1에 결합하고, 이 자왜선을 사이에 하여 제1의 수신수단과 제2의 수신 수단에 낀상태이고, 가동부 3과 같이 이동될 수 있다.A coil and a piezoelectric element are used for these receiving means, for example, and the excitation means 4 is a coil, for example, couple | bonded with the magnetostriction line 1, and the state caught between the 1st receiving means and the 2nd receiving means across this magnetostriction line. It can be moved as the movable part 3.

제9도는 제8도에 표시한 장치의 1예를 표시하는 전기회로도 이며,9 is an electric circuit diagram showing an example of the apparatus shown in FIG.

그림에 있어서, Ei는 측정 기록 해야할 입력신호, AM는 입력신호 Ei와 연산회로 CK에선의 귀로신호 Ef와의 편차 ε를 입력으로 하는 증폭기이고, 편차 ε에 따라 평형 전동기 74를 구성한다.In the figure, Ei is an input signal to be measured and recorded, AM is an amplifier that inputs the deviation ε between the input signal Ei and the return signal Ef from the calculation circuit CK, and forms a balanced motor 74 according to the deviation ε.

평형 전동기 74가 구동되면, 조사 71를 사이에 하여 가동부 5가 가이드 레일에 잇따라 이동하고, 여기에 따라 여진수단 4가 자왜선 1에 잇따라 이동한다.When the balanced electric motor 74 is driven, the movable portion 5 moves one after another on the guide rails, and the excitation means 4 moves one after the magnetostriction 1 with the irradiation 71 therebetween.

연산회로 CK에서 얻어진 가동부 5 위치 X에 관련 하는 귀환신호 Ef는, 편차감출회로 EA에 주어지고, 증폴기 AM, 평형전동기 74를 포함하는 루프(loop)는, Ef=Ei로 되게 가동부 5를 이동하고, 거기서 자동 평형한다. 따라서 가동부 5, 즉 기록펜 53을 입력신호 Ei에 정확하게 추종시킬 수 있고, 그 기록위치에서 입력신호 Ei의 크기를 알수 있다.The feedback signal Ef related to the movable part 5 position X obtained by the arithmetic circuit CK is given to the deviation detecting circuit EA, and the loop including the dilator AM and the balance motor 74 moves the movable part 5 so that Ef = Ei. And auto balance there. Therefore, the movable portion 5, that is, the recording pen 53 can be accurately followed the input signal Ei, and the magnitude of the input signal Ei can be known at the recording position.

제10도, 제11도, 제13도 및 제14도는 본 발명장치에 사용되는 여진 수단의 몇 가지의 예를 표시하는 구성도이며, 제10도의 예에서는, 여진 수단 4를 자왜선 1이 1차 권선으로서의 작용을 하고, 또한 자왜선 1에 잇따라 자유롭게 이동 가능하게한 도나스(Dough nut)상의 철심(鐵心)을 가진 트랜스(Transformer)40과 이트랜스 40의 2차 권선에 발생한 신호가 인가되어, 자왜선 1에 결합하는 여진 코일 41로 구성한 것이다.10, 11, 13, and 14 are diagrams showing some examples of the excitation means used in the apparatus of the present invention. In the example of FIG. The signal generated in the secondary winding of the transformer 40 and the transformer 40 having an iron core on a donut which acted as a secondary winding and was free to move along the magnetostriction 1 was applied. The excitation coil 41 is coupled to the magnetostriction 1.

그리고 여진 펄스 발생기 OS에서의 여진 펄스신호 PE를 자왜선 1에 공급할 수 있게 되어 있고, 자왜선 1에 여진 펄스를 공급하면, 이것이 트랜스 40를 사이에 하여 자왜선 1의 코일 41이 존재하는 위치에 초음파 신호를 발생시킬 수 있다.The excitation pulse signal PE from the excitation pulse generator OS can be supplied to the magnetostriction 1, and when the excitation pulse is supplied to the magnetostriction 1, it is positioned at the position where the coil 41 of the magnetostriction 1 exists between the transformers 40. It can generate an ultrasonic signal.

또한 이 실시예에서는, 비교 증폭기 OP1, OP2의 출력측에 게이트회로G1, G2를 설치하고, 단안정 멀티바이브 레이타(Multi-Vibraitot)회로 MM1, MM2의 출력신호에 의하여 여진 펄스 신호 PE가 공급되고 나서 일정한 시간 τ12만큼 게이트 회로 G1,G2를 닫으므로서, 여진 펄스 신호를 공급하고 나서 τ12사이에 생기는 노이즈(Noise)를 효과적으로 여기에서 저지시킬 수 있게 되어 있다.In this embodiment, the gate circuits G 1 and G 2 are provided on the output sides of the comparison amplifiers OP 1 and OP 2 , and are excited by the output signals of the monostable multi-vibrator circuits MM 1 and MM 2 . By closing the gate circuits G 1 and G 2 for a fixed time τ 1 , τ 2 after the pulse signal PE is supplied, the noise generated between τ 1 and τ 2 after supplying the excitation pulse signal is effectively I can stop it.

제11도의 예는 여진 수단 4을 그 자체가 자왜선 1과 교차 하게한 영구자석으로한 것이다. 또한 여진펄스발생기 OS에서의 여진 펄스를 자왜선 1에 공급할 수 있게 한 것이며, 여진 펄스 신호 PE가 자왜선 1에 흐르면, 제12도에 표시와 같이 이 여진펄스 전류에 의한 자계 F1와 영구자석 4개 자계 F2의 상호작용에 의하여 자계분포의 바란스(Balance)가 흩어지고, 영구자석 4이 존재하는 위치에서 자왜선 1내에 초음파 신호가 발생한다.In the example of FIG. 11, aftershock means 4 is itself a permanent magnet which intersects the magnetostriction 1. In addition, the excitation pulse from the excitation pulse generator OS can be supplied to the magnetostriction 1. When the excitation pulse signal PE flows on the magnetostriction 1, as shown in FIG. 12, the magnetic field F 1 and the permanent magnet by the excitation pulse current are shown. Due to the interaction of the four magnetic fields F 2 , the balance of the magnetic field distribution is dispersed, and an ultrasonic signal is generated in the magnetostriction 1 at the position where the permanent magnet 4 is present.

제13도의 예는, 여진 수단 4은 제10도와 같이 구성한 것이나, 여진 펄스 신호 PE를 자왜선 1에 공급하는 수단을 달리한 것이다. 즉, 자왜선 1은 도체 10에 의하여 전기적인 페루프를 구성하고 도체 10가 2차권선으로서의 작용을 하는 전류 트랜스(carrent trans former) CT를 사이에 하여 여진펄스 발생기 OS에서 여진펄스를 여진 수단 4에 공급할 수 있게한 것이다.In the example of FIG. 13, the excitation means 4 is comprised as FIG. 10, but the means which supplies the excitation pulse signal PE to the magnetostriction 1 differs. That is, the magnetostrictive line 1 constitutes an electric Perup by the conductor 10, and the excitation pulse is excited by the excitation pulse generator OS 4 through a current trans former CT in which the conductor 10 functions as a secondary winding. To be able to supply.

또한 여기에서는 자왜선 1에는, 수신 코일 2,3의 부분에는 여진펄스 PE가 흐르지 않게 자왜선 1의 단면에서 약간 떨어진 위치에서 여진펄스를 공급할 수 있게 되어 있다.Here, the excitation pulse can be supplied to the magnetostriction 1 at a position slightly away from the cross section of the magnetostriction 1 such that the excitation pulse PE does not flow to the portions of the receiving coils 2 and 3.

제14도의 예는 가동부 5혹은 여진수단 4을 구동하기 위한 조사를 도전재료로서 구성하는 동시에 이 조사 71가 2차 코일로서의 역할을 하고, 또한 조사가 자유롭게 이동 가능하게한 철심을 가지는 전류 트란스 CT를 사이에 하여 펄스 발생기 OS에서의 여진펄스 PE를 여진수단 4에 공급하여 있다.In the example of FIG. 14, the current trans CT having the iron core which constitutes the irradiation for driving the movable part 5 or the excitation means 4 as a conductive material and which this irradiation 71 serves as a secondary coil and which the irradiation can move freely is shown. The excitation pulse PE in the pulse generator OS is supplied to the excitation means 4 in between.

여진 수단 4은 이 조사에 전기적으로 접되어, 조사 70를 사이에 하여 여진펄스가 주어진다.The excitation means 4 is electrically in contact with this irradiation, and an aftershock pulse is given between the irradiation 70.

제10도, 제11도 제13도 및 제14도에서 표시와 같이 여진수단 4을 구성 하므로서, 여진펄스를 공급하기 위한 리이드선를 특별히 필요로 하지않는 것이므로, 구성이 간단하게 되는 외에리이드서의 폐로등에 의한 단선사고를 없앨 수 있는 효과가 있다.As shown in Figs. 10 and 11 and 13 and 14, the excitation means 4 is constituted as shown in the figure, so that the lead wire for supplying the excitation pulses is not particularly necessary, so that the configuration is simplified, and the closing of the guide is not possible. It is effective to eliminate the disconnection caused by the back.

제15도는 본 발명 장치의 다른 구성 블록도 이며, 이 실시예에서는 자왜선 1의 일단 11을 자왜선 1내에 발생한 초음파 신호가 반사할 수 있게 구성하는 동시에, 자왜선 1의 타단측에, 제1수신 수단과 제2수신 수단과의 양쪽의 역할을 하는 수신수단 20을 설치한 것이다.FIG. 15 is another block diagram of the device of the present invention. In this embodiment, one end 11 of the magnetostriction 1 is configured to reflect the ultrasonic signal generated in the magnetostriction 1, and at the other end of the magnetostriction 1, The receiving means 20 serving as both of the receiving means and the second receiving means is provided.

여진수단 5은 여기에서는 제10도에 표시한 것을 적용 하였을 경우이니 다른것에도 적용할 수 있다.Excitation means 5 is applicable here, as the case shown in FIG. 10 applies.

제16도는 제15도에 표시한 장치에 있어서, 자왜선 1, 수송수단 20, 여진수단 4의 단면 구성도 이고, 자오선 1은 여기에서는 중공의 파이프로 구성되고, 그 양단에 있어서, 예컨대 고무, 프라스틱 등의 진동 감쇄재료 IS에 의하여 외구 B0에 저지되어 있다.FIG. 16 is a cross-sectional configuration diagram of the magnetostriction line 1, the transportation means 20, and the excitation means 4 in the apparatus shown in FIG. 15, wherein the meridian 1 is composed of a hollow pipe, and at both ends thereof, for example, rubber, Vibration damping material IS, such as plastic, is impeded by outer port B 0 .

여기에 따라 외구 B0에서의 기계적 진동이 자왜선 1에 직접 전달되지 않게되어 있다.This prevents mechanical vibrations in the outer sphere B 0 from being transmitted directly to the magnetostriction 1.

수신 수단 20은 자왜선 1이 관통 하는 보빈 22, 여기서 권회된 수신 코일 21, 코일 21의 양단면에 배치된 실드판 24 및 실드판이 상호간을 연결하고 이들의 실드판 24과 같이 코일 21의 케이스(Case)를 구성하고 있는 영구자석 23으로 된다.Receiving means 20 is a bobbin 22 through which the magnetostriction 1 penetrates, the receiving coil 21 wound here, the shield plate 24 disposed on both ends of the coil 21 and the shield plate connect to each other, and the case of the coil 21 like the shield plate 24 ( The permanent magnet 23 constitutes a case.

영구자석 23은 자왜선 1에 적당한 크기의 직류 자계를 줌으로써, 검출감도를 증대할 수 있는 역할을 하고 있다.The permanent magnet 23 plays a role of increasing the detection sensitivity by giving the magnetostriction 1 a DC magnetic field of a suitable size.

여진 수단 4는 보빈 42, 여기에 권회된 여진코일 41, 실드판 44, 영구자석 43 및 트란스 40를 수납한 케이스 45로 구성되어 있다.The aftershock means 4 is comprised with the bobbin 42, the aftershock coil 41 wound up, the shield plate 44, the permanent magnet 43, and the case 45 which housed the trans | transmission 40 here.

트란스 40과 이 케이스 45를 제외한 부분은, 수신 수단 20과 거의 같이 구성되어 있고, 영구자석 43은 자왜선 1에 효율이 좋게 초음파 신호를 발생시키는 역할을하고 있다.The part except the trans | transmission 40 and this case 45 is comprised substantially similarly to the receiving means 20, and the permanent magnet 43 plays the role which produces | generates the ultrasonic signal efficiently to the magnetostriction 1.

제15도의 장치에 있어서, 여진수단 4의 위치이고, 자왜선 1내에서 발생한 초음파 신호를, 처음에는 그 양단으로 향하여 전파한다.In the apparatus of FIG. 15, the ultrasonic signal generated at the excitation means 4 and propagated toward both ends is initially propagated.

여진코일 41에서 좌측으로 전파한 신호가 수신코일 20의 위치로 도달하면, 이 수신 코일 20에는 제17b도의 e1의 표시와 같은 신호가 검출된다.When the signal propagated to the left side from the excitation coil 41 reaches the position of the receiving coil 20, the receiving coil 20 detects a signal such as the display of e 1 in FIG. 17B.

여진 코일 41에서 우측으로 전파한 신호는, 단면 11에서 반사하고, 자왜선 1을 다시 되돌아 수신 코일 20에 도달하고, 수신코일 20에 의하여 제17b도의 e1에 표시와 같이 검출된다. 여진 코일 41에서 수신코일 20로 직접 전파하여 오는 신호 e1과, 단면 11에서 반사하여 전파 하여온 신호 e2와는, 여기에서는 도시하는 바와 같이 서로 극성을 달리하고 있으나, 단면 11의 조건에 따라서는 동극성으로 하는 것도 가능하다.The signal propagated from the excitation coil 41 to the right side is reflected at the cross section 11, returns to the magnetostriction 1 again, reaches the receiving coil 20, and is detected by the receiving coil 20 as indicated by e 1 in FIG. 17B. The signals e 1 propagated directly from the excitation coil 41 to the receiving coil 20 and the signals e 2 reflected and propagated in the cross section 11 have different polarities as shown here, but depending on the conditions of the cross section 11, It is also possible to make it polar.

제17a도의 PE에 표시와 같이 여진펄스를 인가하고 나서 수신코일 20로 신호 e1가 검출되기 까지의 시간 t1은, 여진코일 41과 수신 코일 20과의 거리 11에 대응하여, 신호 e2가 검출되기 까지의 시간 t2은, 여진코일 41과 단면 11까지의 거리 12와 단면 11과 수신 코일 20과의 거리 11,12(일정)의 합계 11+12+12에 대응하고 있다.The time t 1 until the signal e 1 is detected by the receiving coil 20 after applying the excitation pulse to the PE of FIG. 17a corresponds to the distance 1 1 between the excitation coil 41 and the receiving coil 20, and the signal e 2. The time t 2 until is detected is a total of 1 1 +1 2 +1 2 of the distance 1 2 between the excitation coil 41 and the end face 11 and the distance 1 1 , 1 2 (constant) between the end face 11 and the receiving coil 20. It corresponds.

비교 증폭기 op1는 수신코일 20에서의 신호중 최초로 검출되는 정극성 수신신호 e1를 선택하고 플립 플롭회로 FF1를 리셋트상태로 한다. 위와 같이, 비교 증폭기 op2는 수신코일 20에서의 신호중 부극성 수신기e2를 선택하고, 플립 플롭회로 FF2를 리셋트 상태로 하고 연산회로 CK는 (3)식과 같이 연산을 행한다.The comparison amplifier op1 selects the first positive reception signal e 1 detected among the signals in the reception coil 20 and resets the flip flop circuit FF 1 to the reset state. As described above, the comparison amplifier op 2 selects the negative receiver e 2 of the signals in the receiving coil 20, sets the flip-flop circuit FF 2 to the reset state, and the calculation circuit CK calculates as shown in Equation (3).

이와 같이 구성한 장치에 의하면, 하나의 수신 코일이고, 전파속도 VS의 영향을 받지 않고 가동부 5의 변의 위치 x에 정확하게 비례한 신호를 얻을 수 있다는 장점이 있다.According to the device configured as described above, there is an advantage that one receiving coil can obtain a signal that is exactly proportional to the position x of the side of the movable part 5 without being affected by the propagation speed VS.

제18도, 제20도는 본 발명 장치에 사용되는 연산회로 CK의 1예를 표시하는 접속도이고, 어느 것이나 아나로그 회로로 구성한 경우의 것이다. 제18도에 있어서 스윗치 SW1, SW2는 각 플립 플롭회로에서의 시간폭 신호 PW1, PW2에 의하여 도통하며, 콘덴서 C1, 연산증폭기 op3를 포함하여 구성되는 적분기 INT는, 저항R1, 스윗치 SW1를 사이에 하여 인가되는 기준 전원 전압+es와 저항 R1, 스윗치 SW2를 사이에 하여 인가되는 기준전원 전압 -es를 각각 적분한다.FIG. 18 and FIG. 20 are connection diagrams showing an example of the calculation circuit CK used in the apparatus of the present invention. In FIG. 18, the switches SW 1 and SW 2 are conducted by the time-width signals PW 1 and PW 2 in each flip-flop circuit, and the integrator INT including the capacitor C 1 and the operational amplifier op 3 is the resistor R. 1 , the reference power supply voltage + es applied across the switch SW 1 and the reference power supply voltage -es applied across the resistor R1 and the switch SW 2 are respectively integrated.

이제 기준 전원 전압 +es와 -es의 절대치를 같게 한다면, 스윗치 SW1, SW2가 같이 도통하고 있는 기간은 +es, -es가 같이 저항 R1, 스윗치 SW1, SW2를 사이에 하여 적분기 INT의 입력단에 인가시키므로, 그 출력 전압 E1의 제9e도에 표시와 같이 영의 상태가 유지된다.Now, if the absolute values of the reference supply voltages + es and -es are the same, the period during which the switches SW 1 and SW 2 are conducting together is the integrator with the resistors R 1 , switches SW 1 and SW 2 together. Since it is applied to the input terminal of INT, the zero state is maintained as shown in FIG. 9E of the output voltage E 1 .

어느 것인가의 스윗치 SW1또는 SW2만이 도통하고 있는 상태(여기에서는 스윗치 SW2가 도통하고 있는 상태)에서는, 어느 것인가 한쪽의 극성의 기준 전원 전압 es가 저항 R1을 사이에 하여 적분기 INT로 인가된다.In a state in which only one switch SW 1 or SW 2 is conducting (here, the switch SW2 is conducting), either of the polarity reference power supply voltage es is applied to the integrator INT across the resistor R1.

따라서, 적분기 INT의 출력전압 E1은 (7)식으로 표시할 수 있다.Therefore, the output voltage E 1 of the integrator INT can be expressed by (7).

Figure kpo00011
Figure kpo00011

(7)식에 있어서, C1및 R1은 콘덴서의 용량 및 저항의 값으로서 일정한 값이며, 또 Es도 일정한 값이다.In the formula (7), C 1 and R 1 are constant values as the capacitance and the resistance of the capacitor, and Es is also a constant value.

따라서, t2경과후에 있어서의 적분기 INT의 출력전압 E1은, t-t2즉 11-12에 대응한 것으로 된다.Therefore, the output voltage E 1 of the integrator INT after t 2 passes corresponds to tt 2, that is, 1 1-1 2 .

이와 같이하여 얻어진 가동부 5의 위치에 관련하는신호 EI는, 모노 멀리(Mono multi) 회로 M1에서 얻어지는 제19f도에 표시와 같은 샘플링펄스 SP에 의하여 샘프링되고, 샘플 회로 SH의 출력단 OUT에서 제19g도에 표시와 같이 출력된다.The signal E I related to the position of the movable section 5 thus obtained is sampled by the sampling pulse SP as shown in FIG. 19f obtained from the mono multi circuit M 1 , and at the output terminal OUT of the sample circuit SH. It is output as shown in FIG. 19G.

적분기 INT의 콘덴서 C1의 전하는 그후 일정 시간이 경과한 후, 모노멀티회로 M2에서의 리셋트 펄스 RP에 의하여 스윗치 WS3가 닫히고 방정된다. (제19e도, 제19g도 참조). 제20도에 있어서는, 제18도의 회로에 있어서 샘플 홀드회로 SH의 출력전압 E0를 리이드선 F1, 저항 R2, 스윗치 SW1및 스윗치 SW2를 사이에 하여 적분기 INT의 입력단에 주어지게 하는 동시에, 콘덴서 C1의 리셋트 스윗치(Reset switch)를 생략한 것이다.The electric charge of the capacitor C 1 of the integrator INT is set after the predetermined time has elapsed, and the switch WS 3 is closed and determined by the reset pulse RP in the monomulti circuit M 2 . (See FIG. 19e, 19g). In FIG. 20, in the circuit of FIG. 18, the output voltage E 0 of the sample hold circuit SH is given to the input terminal of the integrator INT with the lead wire F 1 , the resistor R 2 , the switch SW 1, and the switch SW 2 . At the same time, the reset switch of the capacitor C 1 is omitted.

이와 같이 구성한 회로에 있어서는 11=12(t1-t2)의 상태에서 11=12로 변화 하였을 경우, 샘플펄스 SP의 주기마다 스텝으로 변화하는 신호가 출력 신호 E0로서 얻어질 수 있고, R1=R11=R12, R2=R21=R22로하면, 수주기를 경과한 후의 정상상태에 있어서는 (8)식과 같이 된다.In the circuit configured as described above, when 1 1 = 1 2 (t 1 -t 2 ) is changed to 1 1 = 1 2 , a signal changing in steps for each period of the sample pulse SP is obtained as the output signal E 0 . If R 1 = R 11 = R 12 , R 2 = R 21 = R 22 , the equation (8) is obtained in the steady state after several cycles.

Figure kpo00012
Figure kpo00012

따라서, 제18도에 표시하는 연산회로에 비하여 제20도의 연산 회로는 초음파 신호의 전파속도 VS의 영향을 받지 않으며, 콘덴서 C1등의 값의 영향을 받지 않는 등의 장점이 있다.Therefore, compared with the calculation circuit shown in FIG. 18, the calculation circuit of FIG. 20 is advantageous in that it is not influenced by the propagation speed VS of the ultrasonic signal and is not affected by the value of the capacitor C 1 or the like.

또한 이 회로에 있어서, 리이드선 F1에 파선에 표시와 같이 저항 R0을 접속하는 동시에 저항 R11, R12,R21, R22및 R0의 저항치를 적당하게 조정 하므로서 가동부의 변위와 출력전압 E0오의 관계를 제21도의 A, B, C, D와 같이 비선형의 관계로 할수 있다.In this circuit, the displacement and output of the movable part are connected by connecting the resistor R 0 to the lead wire F 1 as indicated by the broken line and adjusting the resistance values of the resistors R 11 , R 12 , R 21 , R 22 and R 0 as appropriate. The relationship of the voltage E 0 can be made into a nonlinear relationship such as A, B, C, and D in FIG.

제22도는 본 발명에 관계되는 장치를 자동 평형 계기에 적용 하였을 경우의 구성블록도 이며, 이예에서는, 연산회로 CK에 제20도의 회로를 사용하고 있다.FIG. 22 is a block diagram showing the case where the apparatus according to the present invention is applied to an automatic balancing instrument. In this example, the circuit of FIG. 20 is used for the calculation circuit CK.

이 그림에 있어서, es는 가동부인 지침 50의 영위치(기준위치)를 설정하기 위한 바이어스 신호이고, 평형전동기 74는 E1+eB=E0로 되게 지침 51을 이동 시킨다.In this figure, es is the bias signal to set the zero position (reference position) of the guideline 50, which is the moving part, and the balance motor 74 moves the guideline 51 such that E 1 + e B = E 0 .

또한 이 회로에 있어서 입력신호 E1, 바이스 신호 eB를 연산증폭기 op4의 한쪽의 단자(-)에 각각 저항을 사이에 하여 주어지게 하는 동시에, 이 연산 증폭기 op4의 출력신호로 평형 전동기 74를 구동하게 하여도 좋다. 또한 입력신호 E1혹은 바이어스 신호 eB는 파선에 표시와 같이 저항R3, 스윗치 SW1, SW2를 사이에 하여 적분기 INT의 입력단에 인가하게 하여도 좋다.In this circuit, the input signal E1 and the vise signal e B are provided to each terminal (-) of the operational amplifier op 4 with a resistance therebetween, and the balanced motor 74 is used as the output signal of the operational amplifier op 4 . You may make it drive. Alternatively, the input signal E 1 or the bias signal e B may be applied to the input terminal of the integrator INT with the resistors R 3 , the switches SW 1 , and SW 2 interposed therebetween as indicated by the broken lines.

이들의 경우에 있어서, 연산 증폭기 op4에 일정한 이득을 가져오게 하면, 증폭기 AM를 생략할 수 있다.In these cases, the amplifier AM can be omitted by bringing the op amp op 4 with a constant gain.

또한, 이 회로는 자왜선 1의 일단을 초음파 신호가 반사되게 구성하고, 타단에 제1수신 수단과 제2수신 수단을 겸용시킨 1개의 수신 수단을 설치하는 경우에도 그대로 적용할 수 있고 본 발명 장치는 상기한 각 실시예에 표시한 특징있는 회로 부분을 각각 조합시켜 구성 하여도 좋다.In addition, this circuit can be applied as it is even when one end of the magnetostriction 1 is configured so that an ultrasonic signal is reflected and the other end is provided with one receiving means that combines the first receiving means and the second receiving means. May be configured by combining the characteristic circuit portions shown in the above-described embodiments.

Claims (1)

본문에 상술하고, 도면에 기재한 바와 같이 자왜재료로 구성한 자왜선과, 이 자왜선에 결합하는 제1수신 수단 및 제2수신수단과, 상기 자왜선에 결합하고 이 자왜선을 사이에 하여 상기 제1수신 수단과 제2수신 수단에 끼워서 배치된 여진 수단과, 이 여진수단과 상기 제1수신 수단과의 거리나 또는 상기 여진수단과 상기 제2수신 수단과의 거리를 기계적 변위에 대응하여 변화시키는 수단과, 상기 여진수단에 의하여 상기 자왜선 내에 발생한 신호가 상기 제1수신 수단 및 상기 제2수신 수단에 도달하기 까지의 시간에 관련하는 2종류의 신호를 이용하여 상기 기계적 변위에 대응하는 신호를 얻는 연산회로 수단을 구비한 변위 위치 변환장치.As described above in the text and as shown in the drawings, a magnetostrictive wire made of a magnetostrictive material, a first receiving means and a second receiving means for coupling to the magnetostrictive wire, and a magnetostrictive wire coupled to the magnetostrictive wire and interposed therebetween Change the excitation means arranged in the first receiving means and the second receiving means and the distance between the excitation means and the first receiving means or the distance between the excitation means and the second receiving means corresponding to the mechanical displacement. A signal corresponding to the mechanical displacement using two kinds of signals relating to the time required for causing the signal generated in the magnetostriction line by the excitation means to reach the first receiving means and the second receiving means. Displacement position converting apparatus having a computing circuit means for obtaining a.
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