KR920003636B1 - 변위 측정기 - Google Patents

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KR920003636B1
KR920003636B1 KR1019880009362A KR880009362A KR920003636B1 KR 920003636 B1 KR920003636 B1 KR 920003636B1 KR 1019880009362 A KR1019880009362 A KR 1019880009362A KR 880009362 A KR880009362 A KR 880009362A KR 920003636 B1 KR920003636 B1 KR 920003636B1
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기이찌로오 시미즈
도시하루 오꾸야마
요시오 와까쓰기
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만 디자인 가부시기가이샤
다까하시 시로오
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Abstract

내용 없음.

Description

변위 측정기
제 1 도는 종래의 변위측정기의 외관도.
제 2 도는 종래의 변위측정기의 개략 구성을 표시한 블록도.
제 3 도는 본 발명의 변위측정기의 구성을 표시한 블록도.
제 4 도는 본 발명의 변위측정기의 외관도.
제 5 도는 제 3 도에 도시한 발진기에 있어서 코일과 코어부재의 위치관계 표시도.
제 6 도는 제 3 도에 도시한 실시예에 있어서, 접촉자의 이동량과 발진기의 주파수차와의 관계 표시도.
제 7 도는 제 3 도에 도시한 전압승압회로의 상세회로도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
12 : 코어부재 13 : 접촉자
15 : 표시기 16 : 발진기
21, 22a, 22b : 코일 25 : 카운터
26 : 연산제어부 28 : 배터리
29 : 전압승압회로 30 : 전압안정화회로
본 발명은 피측정물체에 접촉하는 접촉자의 이동량을 발진기의 발진주파수의 변화량에서 산출하는 변위측정기에 관한 것으로, 특히 각 전자구성부재에 구동전압을 공급하는 배터리의 수명을 연장할 수 있는 변위측정기에 관한 것이다.
피측정물체의 매우 작은 이동거리를 예를들면 0.1mm단위 또는 0.01mm 단위까지 정확하게 측정할 수 있는 휴대형의 변위측정기의 하나로서, 제 1 도에 도시한 바와 같은 다이얼 게이지가 공지된 바 있다. 이러한, 다이얼게이지로 대표되는 변위측정기(1)중에는 접촉자(2)의 기준위치에서의 이동거리를 표시부(3)에 디지탈 표시하는 것이 있다. 또한, 접촉자(2)의 이동거리를 전기신호로 변환하는 수단으로서, 발진기를 내장하여 그 발진주파수의 변화량을 검출하는 것이 있다. 즉, 접촉자(2)를 지지하는 측에 코어부재를 설치하고, 이 코어부재를 권회하도록 한쌍의 코일을 배선한다. 그리고 각 코일을 사용하여 콜피츠형의 발진기를 구성하고, 접촉자(2)에 연동하는 코어부재가 상기 한쌍의 코일내를 이동하므로서 생기는 발진기의 발진주파수(f)의 변화량에서 코어부재의 이동거리, 즉 접촉자(2)의 이동거리를 디지탈적으로 산출한다. 그리고, 산출결과를 표시기(3)에 디지탈 표시한다.
제 2 도는, 이러한 변위측정기(1)내의 각 전자구성부재를 표시한 블록도이다. 상기 접촉자(2)에 연결된 코어부재가 삽입된 코일을 가진 예를들어 콜피츠형의 발진기(4)의 발진주파수(f)는 카운터(5)에서 카운트된다. 카운터(5)에서 카운트된 발진주파수(f)는 다음의 마이크로컴퓨터등으로 구성된 연산부(6)에 입력된다. 연산부(6)는 입력된 주파수(f)의 변화량에서 접촉자(2)의 이동량을 산출한다. 산출된 이동량은 표시기(3)에 디지탈 표시된다.
또한, 변위측정기(1)의 함체내에는 상기 각 전자구성부재(4, 5, 6 및 3)에 대하여 구동전압(VD)을 공급하기 위한 배터리(7)가 수납되어 있고, 예를들면 도시한 바와 같이 이 배터리(7)의 초기전압이 3.3V정도(규정전압 VB=3.0V)의 값이라면, 이 배터리(7)의 출력전압(V0)을 전압승압회로(8)에서 4-6V로 승압한후, 전압안정화회로(9)로서 예를들면 3.6V정도의 구동전압(V0) 까지 강압한다. 그리고 이 전압안정화회로(9)에서 항상 일정 전압으로 제어된 구동전압(VD)을 상기 발진기(4), 카운터(5), 연산부(6) 및 표시기(3)에 공급하고 있다.
더우기, 전압승압회로(8) 및 전압안정화회로(9)를 사용하는 이유는 배터리(7)의 출력전압(V0)은 배터리(7)를 교환한 시점에서는 초기 전압 3.3V를 표시하지만, 이 변위측정기(1)를 장시간 사용하면, 각 전자구성부재에 있어서의 전력소비에 수반하여, 출력전압(V0)이 저하하기 때문이다. 더우기, 변위측정기로서 높은 측정 정밀도를 유지하기 위하여서는 발진기(4)의 발진주파수(f)는 높은 주파수 안정성이 요구되므로서, 이 발진기(4)에 공급하는 구동전압(VD)도 고도의 안정성이 요구된다.
더우기 배터리(7)의 규격전압(VB)이 각 전자구성부재의 구동전압(VD)보다 충분하게 높은 전압치라면, 전압승압회로(8)는 필요가 없다.
또한, 제조비를 저감시키기 위하여 전원스위치를 설치하지 않고 배터리(7)를 배터리 홀더에 장착하면, 그 시점에서 상기 각 전자구성부재(4, 5, 6 및 3)에 구동전압(VD)이 공급되는 것도 생각할 수 있다. 그러나 전술한 바와 같이 배터리(7)의 출력전압(V0)을 전압승압회로(8) 및 전압안정화회로(9)로서 3.6V등의 일정전압으로 고친후에 구동전압(VD)으로 하여 각 전자구성부재에 공급하도록 된 변위측정기에 있어서도 다음과 같이 문제가 있었다. 즉, 직류전압을 강압하여 안정된 구동전압(VD)을 얻기 위하여 전압안정화회로(9)를 사용할 필요가 있지만, 이 전압안정화회로(9)내에 있어서의 전력소비량은 각 전자구성부재에 대하여 공급하는 구동전압(VD)의 각 전류치의 합계 전류치에 상당한다. 따라서, 이 전압안정화회로(9)에서 구동전압(VD)을 공급하는 전자구성부재의 수가 많아지면, 전압안정화회로(9)의 소비전력량도 커지게 된다. 그 결과, 배터리(7)의 수명이 짧게 되는 문제가 생긴다.
특히, 제 2 도에 도시한 바와 같이 배터리(7)의 출력전압(V0)을 전압승압회로(8)에서 일단 승압한후, 전압안정화회로(9)에서 일정 전압까지 강압하도록 된 변위측정기에 있어서는 전압승압회로(8)의 소비전력이 크므로서 배터리 수명이 더욱 단축되는 문제가 생긴다.
본 발명은 이러한 실정을 감안하여 발명된 것이고, 그 목적하는 바는, 발진기만이 전압안정화 회로를 통하여 구동전압을 공급하므로서, 전압안정화회로에 있어서의 전력소비를 최소한으로 억제할 수 있고, 높은 측정밀도를 유지하면서 배터리의 수명을 대폭으로 연장할 수 있는 변위측정기를 제공하고져 하는 것이다.
본 발명은 피측정물체에 접촉하는 접촉자에 연결된 코어부재가 내부에 삽입된 코일을 가진 발진기와, 이 발진기의 발진주파수를 카운트하는 카운트와, 코어부재가 코일내를 이동하므로서 발생하는 발진기의 발진주파수의 변화량에서 접촉자의 이동거리를 산출하는 연산제어부와, 이 연산제어부에서 산출된 이동거리를 표시하는 표시기와, 각 전자구성부재에 구동전압을 공급하는 배터리와를 구비한 변위측정기에 있어서, 배터리의 발진기로의 전압공급로에 이 발진기에 공급하는 구동전압을 일정치로 유지하는 전압안정화회로를 설치함과 동시에, 발진기를 제외하는 각 전자구성부재에는 배터리의 출력전압을 구동전압으로 공급하도록 한 것이다.
이와 같이 구성된 변위측정기라면 배터리의 출력전압은 카운터, 연산제어부, 표시기등에는 구동전압으로서 공급된다. 일방 발진기에는 상기 배터리의 출력전압이 전압안정화회로에서 항상 정전압으로 제어된 상태로 공급된다.
일반적으로 발진기등의 아날로그 회로소자로 형성된 전자구성부재는 구동전압이 변동되면, 출력특성도 변동하지만, 카운터, 연산제어부, 표시기등의 디지탈신호처리를 하는 디지탈 회로소자로 형성된 전자구성부재는 구종전압의 전압치가 소정범위를 벗어나지 아니하는 한 디지탈 특성에 변화가 없다. 따라서, 배터리에서 직접 구동전압을 공급한다 하여도 발진기를 제외한 각 전자구성부재의 출력특성이 열화되는 일은 없다. 그러므로, 전압안정화회로의 전력소비를 억제할 수 있다.
이하 본 발명의 일실시예를 도면에 따라 설명한다.
제 4 도는 실시예의 변위측정기를 표시한 외관도이다. 대략 직방체 형태로 형성된 함체(11)의 하면에 가이드축(12)을 개재하여 접촉자(13)가 함체(11)에 대하여 상하로 이동 가능하게 설치되어 있다. 또한 함체(11)의 전면에는 모드전환이나 영점조정등의 각종 기능키(14) 및 액정표시소자로 형성된 표시기(15)가 설치되어 있다.
이 표시기(15)에는 측정된 접촉자(13)의 이동거리를 6자리로 표시하는 수자표시부(15A)와 측정된 이동거리가 유효범위의 하측으로 벗어나고 있는 것을 표시하는 ◀마아크, 유효범위의 상측으로 벗어나고 있음을 표시하는 ▶마아크, 배터리가 허용전압을 하회하고 있음을 표시하는 BAT 마아크등의 각종 마아크 표시부(15b)등이 형성되어 있다.
제 3 도는 변위측정기의 개략 구성을 표시하는 블록도이다. 도면중(16)은 주지구성의 콜피츠형의 발진기이고, 트랜지스터(17)의 베이스와 에미터간에 콘덴서(18, 19), 저항(20)이 접속되고, 더우기 트랜지스터(17)의 베이스에 일차코일(21)의 일단이 접속되고, 이 일차 코일(21)의 타단과 상기 저항(20)과의 사이에는 2차코일(22a)과 스위치(23a)의 회로와 2차코일(22b)과 스위치(23b)과 스위치(23b)의 회로가 병렬로 연결되어 있다. 상기 2차코일(22a, 22b)은 동일한 임피던스차를 가지고 있고, 일차코일(21)과 각 2차코일(22a, 22b)과의 위치관계는 제 3 도에 도시한 바와 같이 일차코일(21)의 상하에 2차코일(22a, 22b)이 배설된 관계이다. 각 코일(21, 22a 및 22b)의 중심에 접촉자(13)의 축에 설치된 코어부재(24)가 삽입되고, 상기축은 스프링을 통하여 함체(11)내 천정에 고정되어있었다. 따라서 접촉자(13)를 상방에 이동시키면 코어부재(24)는 2차코일(22b) 방향에 이동하고, 일차코일(21)과 2차코일(22b)간의 결합이 밀접하게 된다. 따라서 접촉자(13)를 상방에 이동시키면 코어부재(24)는 2차코일(22a)방향에 이동하고, 일차코일(21)과 2차코일(22a)간의 결합이 밀접하게 된다. 한편 접촉자(13)를 하방에 이동시키면 코어부재(24)는 2차코일(22b) 방향에 이동하고, 일차코일(21)과 2 차코일(22b)간의 결합이 밀법하게 된다. 따라서, 코어부재(24)가 일차코일(21)의 중심위치(기준위치)에 위치한 상태에 있어서, 스위치(23a)만을 닫았을 경우 이 콜피츠형의 발진기(16)의 발진주파수(fA)와 스위치(23b)만을 닫은 상태에서 발지주파수(fB)와는 일치하지만, 코어부재(24)가 어느 일방 방향에 이동하면 각 발진주파수(fA, fB)간에 차이가 발생하고, 그 주파수(△f(=fA-fB)가 코어부재(24)의 상기 기준위치에서의 이동거리(D)에 대응한 값이 된다. 이 주파수(△f)와 이동거리(D)간의 관계는 예를들면 제 6 도에 도시한 바와 같이 대략 직선관계가 된다.
이 발진기(16)의 각 발진주파수(fA, fB)는 콘덴서(18, 19) 중간점에 접속된 트랜지스터(17)의 에미터 단자에서 인출되어서 카운터(25)에서 카운트 된다. 그리고 디지탈(fA, fB)로 변환되어서 다음 연산제어부(26)에 입력된다. 이 연산제어부(26)는 예를들면 마이크로 컴퓨터로 구성되어 있고, 각종 입출력포트, ROM, RAM등을 내장하고 있다. 그리고 이 연산제어부(26)는 일정시간마다 타이머(27)에서 입력되는 인터럽트(interrupt)신호에 응답하여 발진기(16)의 각 스위치(23a, 23b)를 교호로 개폐함과 함께, 카운터(25)에서 입력된 각 발진주파수(fA, fB)에서 주파수차(△f(=fA-fB)를 산출하여 기억부에 기억되어 있는 제 6 도에 도시한 특성을 표시한 관계식(D=f(△f))을 사용하여 상기 접촉자(13)의 기준위치에서 이동거리(D)를 산출한다. 그리고 표시기(15)에 표시한다.
더우기 함체(11)내에는 예를들어 약 3.3V의 초기전압(규격전압 VB=3.0V)을 가진 배터리(28), 이 배터리(28)의 출력전압(V0)을 예로 들어 2배로 승압하는 전압승압회로(29), 이 전압승압회로(29)의 출력전압(V1)을 예로들면, 3.6V 일정전압으로 변환하는 전압안정회로(30)가 포함되어 있다. 그리고 전압안정화회로(30)에서 출력된 3.6V 일정전압은 발진기(16)에 있어서의 트랜지스터(17)의 콜렉터 단자에 구동전압(VB)으로 하여 인가된다.
더우기 배터리(28)의 출력전압(V0)은 라인(40)을 통하여 상기 카운터(25), 연산제어부(26), 표시부(15)의 전원단자에 구동전압(VD)로서 직접 인가되어 있다.
직류전압을 승압하는 전압승압회로(29)로서는 여러가지 회로가 개발된바 있지만, 본 실시예에 있어서는 전력소비가 적다고 생각되는 제 7 도에 도시한 콘덴서 펌프형의 회로구성을 채용하고 있다. 즉 이 전압승압회로(29)는, 한쌍의 콘덴서(31a, 31b)의 접속상태를 전환하는 한쌍의 연동접점(32a, 32b, 33a 및 33b)과, 각 연동접점(32a-33b)을 일정주파수로 전환하는 신호를 송출하는 발진회로(34) 및 인버터(35), 다이오드(36)등으로 구성되어 있다.
이러한 전압승압회로(29)에 있어서, 콘덴서(31a)는 다이오드(36)를 개재하여 배터리(28)의 출력전압(V0)으로 항상 충전되어 있다. 그리고 발진회로(34)에서 출력되는 교류신호(+) 기간에 있어서는 접점(33a, 33b)이 닫혀서 접점(32a, 32b)이 개방하고 있다. 따라서, 콘덴서(31b)의 접점(33a, 33b)을 통하여 배터리(28)의 출력전압(V0)으로 충전된다. 그리고 발진회로(34)에서 출력되는 교류신호가(-)에 전환하면, 접점(33a, 33b)이 개방하여 접점(32a, 32b)이 닫힌다. 그순간 콘덴서(31b)의 접지단자에 배터리(28)의 (+)전위가 인가되므로 이 콘덴서(31b)에 충전되어 있는 전하는 콘덴서(31a)에 유입되게 되어, 콘덴서(31a)의 단자전압, 즉 이 전압 승압회로(29)의 출력전압(V1)은 배터리(28)의 출력전압(V0)의 대략 2배가 된다. 이와 같이 구성된 변위측정기에 있어서, 새로운 배터리(28)를 배터리 홀더에 장착한 시점에서는, 배터리(28)의 출력전압(V0)은 약 3.3V의 초기전압이 된다. 따라서, 카운트(25) 마이크로컴퓨터등으로 구성된 연산제어부(26) 및 액정표시소자로 형성된 표시기(15)에는 3.3V의 구동전압(VD)이 인가된다. 일방 배터리(28)의 출력전압(V0)는 전압승압회로(29)에 의해 대략 2배에 승압되어, 전압 안정화회로(30)에 입력된다. 그리고 이 전압안정화회로(30)로서, 일정전압 3.6V로 강압된후, 구동전압(VD)으로 발진기(16)에 인가된다. 상기 카운터(25), 연산제어부(26), 표시부(15)에 있어서의 구동전압(VD)의 허용범위가 4.0-2.8V정도이므로 발진기(16), 카운터(25), 연산제어부2(6) 및 표시기(15)는 정상으로 동작한다.
더우기, 배터리(28)를 장착하여 일정기간이 경과하여, 배터리(28)의 출력전압(V0)이 예를들어 3.0V정도까지 저하하면, 카운트(25), 연산제어부(26), 표시기(15)에 대한 구동전압(VD)도 3.0V정도로 저하되지만 전술한 바와 같이 이 정도의 전압강하에서는 디지탈 소자로 형성된 상기 각 전자구성부재(25, 26 및 15)는 오동작하는 일없이 정상동작을 유지한다.
또한, 전압승압회로(29)의 출력전압(V1)에 3.6V이하로 저하하지 않는한, 즉 배터리(28)의 출력전압(V0)이 1.8V이하로 저하하지 아니하는 한, 전압안정회로(30)의 역할에 의하여 발진기(16)에 공급되는 구동전압(VN)은 3.6V의 일정 전압을 유지한다.
더우기, 배터리(28)의 출력전압(V0)이 예를들어 한계전압인 2.8V이하로 저하되어 카운트(25), 연산제어(26). 표시기(15)등에 있어서 오동작이 반발하기 시작하면, 표시기(15)의 BAT 마크가 점등된다.
이와 같이 구성된 변위측정기라면, 구동전압(VD)이 상시 일정전압(3.6V)을 정확하게 유지할 필요가 있는 발진기(16)의 전압공급로에 전압승압회로(29) 및 전압안정화회로(30)를 설치하는 것만으로 좋다. 그리고 카운터(25), 연산제어부(26), 표시기(15)등의 구동전압(VD)이 상시 일정전압을 정확하게 유지할 필요가 없는 전자구성부재에 대한 전압 공급로에는 아무것도 개재되어 있지 아니한다. 따라서 전압안정회로(30)의 출력전류량을 제 1 도에 도시한 종래의 변위측정기에 있어서의 출력전류량에 비교하여 대폭으로 저감할 수 있다. 이와 관련하여, 발진기(16)만의 경우에 있어 출력전류치는 약 200㎂정도이다. 따라서, 전압안정화(30)에 있어서의 소비전력을 최소한으로 억제할 수 있으므로 배터리(28)의 수명을 대폭으로 연장할 수 있다.
더우기, 본발명은 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 배터리(28)의 초기전압(VB)이 각 전자구성 부재의 구동전압(VD)의 허용범위(4.0-2.8V)내에 있어서 발진기(16)에 있어서의 일정전압(예를들면 3.6V)보다 상회할 경우는 전압승압최로(29)를 생략하여도 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 변위측정기에 의하면 아날로그 회로소자로 형성된 발진기에만 전압안정회로를 개재하여 배터리에서 구동전압을 공급하고, 타의 디지탈 회로소자로 형성된 각 전자회로 구성부재에는 배터리에서 직접 구동전압을 공급하고 있다. 따라서, 전압안정화회로에 있어서의 전력소비를 억제할 수 있어 고도의 측정 정밀도를 유지하면서 배터리의 수명을 대폭으로 연장할 수 있다.

Claims (1)

  1. 피측정물체에 접촉하는 접촉자(13)와 ; 상기 접촉자와 연결된 코어부재(12)와, 이 코어부재(12)에 권회된 코일(21, 22a, 22b)이 있고, 상기 접촉자(13)의 이동에 응답하여 코어부재(12)가 상기 코일내를 이동하므로서 상기 이동거리에 상당한 발진주파수를 출력하는 발진기(16)와 ; 상기 발진기(16)의 발진주파수를 카운트하고, 상기 발진주파수를 표시하는 카운트신호를 출력하는 카운터(25)와 ; 상기 카운터(25)에서의 카운트치에 기준하여, 상기 접촉자(13)의 이동거리를 산출하는 연산제어부(26)와 ; 상기 연산제어부(26)에 의하여 산출된 이동거리를 표시하는 표시기(15)와 ; 상기 발전기(16), 카운터(25), 연산제어부(26) 및 표시기(15)에 구동전압을 공급하는 배터리(28)를 구비한 변위측정기에 있어서, 상기 배터리(28)와 상기 발진기(16)의 사이에 접속되고, 상기 배터리(28)에서의 구동전압을 안정화하고, 일정의 안정화 전압을 상기 발진기(16)에 공급하는 전압 안정화수단(29, 30)과 상기 카운터(25), 연산제어부(26) 및 표시기(15)에 대하여 상기 배터리(28)에서의 구동전압을 직접 공급하는 수단(40)과를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 변위측정기.
KR1019880009362A 1987-07-30 1988-07-25 변위 측정기 KR920003636B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62-117097 1987-07-30
JP??87-117097 1987-07-30
JP1987117097U JPS6421306U (ko) 1987-07-30 1987-07-30

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