KR920010309B1

KR920010309B1 - Distortion detecting apparatus

Info

Publication number: KR920010309B1
Application number: KR1019890016440A
Authority: KR
Inventors: 요시히꼬 우쓰이
Original assignee: 미쯔비시 덴끼 가부시기가이샤; 시끼 모리야
Priority date: 1988-12-06
Filing date: 1989-11-14
Publication date: 1992-11-26
Also published as: KR900010376A

Abstract

내용 없음.No content.

Description

Distortion Detector

제1도는 본원 발명의 제1실시예의 장치의 구성도.1 is a block diagram of an apparatus of a first embodiment of the present invention.

제2도는 종래장치의 구성도.2 is a block diagram of a conventional apparatus.

제3도는 다른 종래장치의 구성도.3 is a block diagram of another conventional apparatus.

제4도는 제3도에 도시한 다른 종래장치에 관한 것으로, (a) 는 회로도. (b)는 구동전류도. (c)는 자성층의 B-H 커브의 동작역도. (d)는 플러스의 와란자계가 가해진 경우의 동작역도. (e)는 마이너스의 회란자계가 가해진 경우의 동작역도.4 is related to another conventional apparatus shown in FIG. 3, and (a) is a circuit diagram. (b) is a drive current diagram. (c) is the operating power of the B-H curve of the magnetic layer. (d) shows the operating power when a positive Waran magnetic field is applied. (e) is the operating power when negative perturbation field is applied.

제5도 및 제6도는 제1실시예에 의한 교류구동회로의 회로도 및 그 동작파형도.5 and 6 are circuit diagrams and operational waveform diagrams of an AC drive circuit according to the first embodiment.

제7도 및 제12도는 제1실시예에 의한 차동증폭 및 가산회로의 2개의 실시예의 회로도.7 and 12 are circuit diagrams of two embodiments of the differential amplification and addition circuits according to the first embodiment.

제8도 및 제9도는 제1실시예에 의한 위상검파회로의 회로도 및 그 동작파형도.8 and 9 are circuit diagrams and operational waveform diagrams of the phase detection circuit according to the first embodiment.

제10a,b도는 제1실시예장치의 통상시 및 외란자계인가시의 B-H 커브동작역을 나타낸 도면.10A and 10B show the B-H curve operating ranges in the normal operation and the disturbance magnetic field application of the first embodiment.

제11도는 제1실시예 장치의 구동주파수와 오프셋변동의 관계도.11 is a relationship diagram of driving frequency and offset variation in the device of the first embodiment.

제13도는 본원 발명의 제2실시예 장치의 구성도.13 is a block diagram of a device of a second embodiment of the present invention.

제14도는 제1실시예 장치의 과제에 대한 설명도.14 is an explanatory diagram of problems of the first embodiment device.

제15도는 제2실시예 장치의 동작파형도.Fig. 15 is an operational waveform diagram of a device of a second embodiment.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

1 : 수동축 2a, 2b : 자성층1: Passive shaft 2a, 2b: Magnetic layer

3a, 3b : 검출코일 4 : 중간전위출력단자3a, 3b: detection coil 4: intermediate potential output terminal

5a, 5b : 차동증폭회로 6 : 가산회로5a, 5b: differential amplifier circuit 6: addition circuit

7 : 교류구동회로 8a, 8b : 위상검파회로7: AC drive circuit 8a, 8b: phase detection circuit

11 : 차동증폭회로11: differential amplifier circuit

본원 발명은 왜곡에 의해 투자율(透磁率)이 증감 반대방향으로 변화하는 2개의 검출용 자성층의 투자율변화를 검출하고, 이 변화로부터 왜곡량을 검출하는 왜곡검출장치에 관한 것이다.The present invention relates to a distortion detection apparatus which detects a change in the magnetic permeability of two magnetic layers for detection in which the magnetic permeability changes in the opposite direction to the increase and decrease due to the distortion, and detects the amount of distortion from the change.

이 종류의 종래장치로서는 예를 들면 일본국 특개소 59(1984)-188968호에 기재된 것이 있으며, 이것을 제2도에 도시한다. 도면에 있어서, (1)은 외력이 인가되는 수동축, (2a), (2b)는 수동축(1)상에 형성된 자성층이고, 자성층(2a)는 +45°의 자기이방성(磁氣異方性)을 가지며, 자성층(2b)는 -45°의 자기이방성을 가지고 있다. (3a), (3b) 는 자성층(2a), (2b)의 주의에 간격을 두고 각각 독립해서 감겨진 검출코일, (10)은 자성층(2a), (2b)의 주위에 공통으로 감겨진 여자(勵磁)코일, (11)은 여자코일(10)에 접속된 여자용 전원, (12a), (12b)는 검출코일(3a), (3b)의 출력을 평활하는 평활회로, (13)은 평활회로(12a), (12b)의 출력을 차동 증폭하는 차동증폭회로, (14)는 출력단자이다.As a conventional apparatus of this kind, there is one described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 59 (1984) -188968, which is shown in FIG. In the figure, reference numeral 1 denotes a passive shaft to which an external force is applied, and 2a and 2b are magnetic layers formed on the passive shaft 1, and the magnetic layer 2a is + 45 ° magnetic anisotropy. And the magnetic layer 2b has magnetic anisotropy of -45 °. (3a) and (3b) are the detection coils wound independently of each other at the attention of the magnetic layers 2a and 2b, and 10 is the excitation commonly wound around the magnetic layers 2a and 2b. (Iii) Coils (11) are excitation power supplies connected to the excitation coil (10), (12a) and (12b) are smoothing circuits for smoothing the outputs of the detection coils (3a) and (3b), (13) Is a differential amplifier circuit for differentially amplifying the outputs of the smoothing circuits 12a and 12b, and 14 is an output terminal.

상기 구성에 있어서, 전원(11)에 의해 구동된 여자코일(10)은 자속을 발생하고, 이 자속은 자성층(2a), (2b)에 통류(通流)한다. 수동축(1)은 인가응력에 따라 왜곡을 발생하고, 자성층(2a), (2b)는 이 왜곡에 따라 투자율이 반대방향으로 변화한다. 따라서, 여자코일(10)과 검출코일(3a), (3b)간의 상호 인덕턴스가 변화하고, 이 변화를 평활회로(12a), (12b), 차동증폭회로(13) 및 출력단자(14)를 통해서 출력한다.In the above configuration, the excitation coil 10 driven by the power source 11 generates magnetic flux, and the magnetic flux flows through the magnetic layers 2a and 2b. The passive shaft 1 generates distortion in accordance with the applied stress, and the magnetic layers 2a and 2b change in permeability in the opposite direction according to this distortion. Accordingly, the mutual inductance between the excitation coil 10 and the detection coils 3a and 3b changes, and this change is applied to the smoothing circuits 12a, 12b, the differential amplifier circuit 13 and the output terminal 14. Output through

또, 제3도는 일본국 특개소 59(1984)-166828호 공보에 기재된 종래장치를 나타내며, (16)은 검출코일(3a), (3b)를 포함하는 멀티바이브레이터회로와 콘덴서(17)로 이루어진 자왜(磁歪)검출회로이며, 멀티바이브레이터회로는 검출코일(3a), (3b)외에 콘덴서 (18), (19), 저항(20)-(23), 가변저항(24), 트랜지스터(25), (26)에 의해 구성된다. (27a), (27b) 는 출력단자이다. 검출코일 (3a), (3b)는 여자전원에 접속되어서 검출자계구동도 겸한다. 검출코일 (3a), (3b)는 자성층 (2a), (2b)의 왜곡에 의한 투자율변화를 자기인덕턴스의 변화로서 검출하고, 자왜검출회로(16)로서는 이인덕턴스변화를 발진파형의 듀티비변화 또는 주파수변화로서 검출하고, 왜곡량출력으로 한다.3 shows a conventional apparatus described in Japanese Patent Laid-Open No. 59 (1984) -166828, and (16) includes a multivibrator circuit including a detection coils 3a and 3b and a capacitor 17. It is a magnetostriction detection circuit, and the multivibrator circuit includes capacitors 18, 19, resistors 20-23, variable resistors 24, transistors 25 in addition to the detection coils 3a, 3b. , (26). (27a) and (27b) are output terminals. The detection coils 3a and 3b are connected to an excitation power supply, which also serves as a detection magnetic field. The detection coils 3a and 3b detect changes in magnetic permeability due to distortion of the magnetic layers 2a and 2b as changes in magnetic inductance, and the magnetic inductance detection circuit 16 changes this inductance change in the duty ratio of the oscillation waveform. Alternatively, the signal is detected as a frequency change and the distortion amount is output.

그러나, 제2도에 도시한 종래장치에서는 검출코일(3a), (3b)와 여자코일(10)의 2코일을 필요로하여, 코일제작공정에 시간이 걸리고, 또 배선작업에도 시간이 걸렸다.However, in the conventional apparatus shown in FIG. 2, two coils of the detection coils 3a, 3b and the excitation coil 10 are required, and the coil manufacturing process takes time, and the wiring work also takes time.

한편, 제3도에 도시한 종래장치에서는 상기 결점은 해소되지만, 자계구동과 투자율검출을 동일회로내에서 행하고 있기 때문에 발진 주파수나 전류치등의 파라미터조정이 곤란하였다. 또, 원리상 자성층 (2a), (2b)의 B-H 커브상의 제1상한밖에 사용할 수 없기 때문에 B-H 커브의 마이너루프상에서 동작하고, 외란자장(外亂磁場)에 의해 동작점이 간단히 이동하게 되어, 감도가 낮고 외란자장에 약하다는 과제가 있었다. 이 점에 대해 제4도에 의해서 더욱 상세하게 설명한다. 제4a도는 멀티바이브레이터회로의 주요구성을 나타내며, 검출코일(3a), (3b)는 일단 전원 Vcc에 접속되고, 타단은 트랜지스터(25), (26) 및 저항(22), (23)을 통해서 접지되어 있으며, 트랜지스터(25), (26)은 스위칭소자로서 사용되고 있다. 따라서, 트랜지스터(25), (26)의 콜렉터전류¹C1,¹C2는 제4b도에 도시한 바와같이 한방향으로만 흐르고,¹C1,¹C2는 검출코일(3a), (3b)에도 흐르므로, 제4c도에 도시한 자성층 (2a), (2b)의 B-H 커브에서는 마이너루프의 굵은 선부분 ″가″가 동작역이 된다. H_a는 동작자계역이다. 여기서 외란자게 H_d〉0이자성층 (2a), (2b)에 인가되면 제4d도에 도시한 바와같이 원점에서 +방향으로 H_d만큼 어긋나 H_a의 범위 (굵은 선 ″나″)에서 동작하고, H_d〈0 이 인가되면 제4e도에 도시한 바와 같이 H_a의 범위(굵은선 ″다″)의 마이너루프로 동작한다. 이와같이 외란자장에 의해 동작점이 크게 이동하므로 투자율도 크게 변동하여, 감도의 저하, 오프셋의 변동이 발생하였다.On the other hand, in the conventional apparatus shown in Fig. 3, the above-mentioned drawback is eliminated, but since the magnetic field driving and permeability detection are performed in the same circuit, it is difficult to adjust parameters such as the oscillation frequency and the current value. In addition, since only the first upper limit on the BH curves of the magnetic layers 2a and 2b can be used in principle, it operates on the minor loop of the BH curve, and the operating point is easily moved by the disturbance magnetic field, resulting in sensitivity. Was low and weak in disturbance field. This point will be described in more detail with reference to FIG. 4. 4A shows the main configuration of the multivibrator circuit, where the detection coils 3a and 3b are connected to the power supply Vcc once, and the other ends are connected through the transistors 25, 26 and resistors 22, 23. The grounds are used, and the transistors 25 and 26 are used as switching elements. Therefore, the collector currents ¹ C1 and ¹ C2 of the transistors 25 and 26 flow in only one direction as shown in FIG. 4B, and ¹ C1 and ¹ C2 also flow in the detection coils 3a and 3b. In the BH curves of the magnetic layers 2a and 2b shown in FIG. 4C, the thick line portion ″ ga ″ of the minor loop becomes the operating range. H _a is the working magnetic field. Wherein operating in a disturbance to sleep H _d> 0 and a layer (2a), (2b) when the first 4d is also a + direction H _d as deviated range of H _a (thick line "I") from the origin, as shown in application to If H _d < 0 is applied, it operates as a minor loop in the range of H _a (bold line ″ _d ") as shown in FIG. As the operating point moves largely by the disturbance magnetic field as described above, the permeability also varies greatly, resulting in a decrease in sensitivity and a change in offset.

본원 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 검출코일의 구동파라미터를 큰 자유도로 변화시킬 수 있고, 특성을 개선할 수 있는 동시에 내외란자장성(耐外亂場性)이 높은 왜곡검출장치를 얻는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is possible to change the driving parameters of the detection coil with a large degree of freedom, improve the characteristics, and at the same time have a high internal and external disturbance magnetic field distortion detection device. The purpose is to get.

본원 발명에 관한 왜곡검출장치는 검출코일의 양단에 교류전압을 인가하는 교류구동회로와, 검출코일의 중간전위와 양단의 전위와의 전위차를 각각 검출하는 한쌍의 차동증폭회로와, 각 차동증폭회로의 출력을 가산하는 가산회로와, 가산회로의 출력을 구동신호와 동기하여 검파하는 위상검파회로를 구비한 것이다.The distortion detector according to the present invention includes an AC drive circuit for applying AC voltage to both ends of the detection coil, a pair of differential amplifier circuits for detecting the potential difference between the intermediate potential of the detection coil and the potential at both ends, and each differential amplifier circuit. And a phase detecting circuit for detecting the output of the adding circuit in synchronism with the drive signal.

또, 다른 발명에 관한 왜곡검출장치는 상기 구성에 대하여, 교류구동회로의 구동주파수를 7.5-25 ㎑의 범위내로 한 것이다.The distortion detection device according to another aspect of the invention has the drive frequency of the AC drive circuit in the range of 7.5-25 kHz.

또, 본원 발명에 관한 왜곡검출장치는 검출코일의 출력을 교류 구동회로의 플러스방향 구동타이밍과 동기한 위상검파신호에 의해 위상검파하는 제1의 위상검파회로와, 검출코일의 출력을 교류구동회로의 마이너스 방향 구동타이밍과 동기한 위상검파신호에 의해 위상검파하는 제2의 위상검파회로와, 제1 및 제2의 위상검파회로의 출력을 차동증폭하는 차동증폭회로를 설치한 것이다.In addition, the distortion detection device according to the present invention comprises a first phase detection circuit which phase-detects the output of the detection coil by a phase detection signal synchronized with the positive direction drive timing of the AC drive circuit, and the output of the detection coil by an AC drive circuit. A second phase detection circuit for phase detection by a phase detection signal synchronized with the negative direction driving timing of? And a differential amplifier circuit for differentially amplifying the outputs of the first and second phase detection circuits are provided.

본원 발명에 있어서는 검출코일의 여자구동을 위한 회로가 투자율 변화검출을 위한 회로와 별도로 배설되고, 여자구동과 투자율검출이 전혀 다른 동작으로 행해진다. 그 때문에 검출코일의 구동주파수, 전류가 비교적 자유로이 설정되며, 또 구동전압이 교류이기 때문에 외란자장에 의한 특성변화가 감소한다.In the present invention, a circuit for excitation driving of the detection coil is provided separately from a circuit for detecting permeability change, and excitation driving and permeability detection are performed in completely different operations. As a result, the driving frequency and current of the detection coil are set relatively freely, and since the driving voltage is AC, the characteristic change caused by the disturbance magnetic field is reduced.

또, 검출코일의출력은 교류구동회로의 플러스 마이너스 방향의 구동타이밍에 동기한 각 위상검파신호에 의해 각각 위상검파되고, 검파후의 신호는 차동증폭회로에 의해 차동증폭된다.The output of the detection coil is phase-detected by each phase detection signal synchronized with the drive timing in the positive and negative directions of the AC drive circuit, and the signal after detection is differentially amplified by the differential amplifier circuit.

이하, 본원 발명의 제1실시예를 도면과 함께 설명한다. 제1도는 이 실시예에 의한 왜곡검출장치의 구성을 나타내며, (3a), (3b)는 자성층(2a), (2b)의 주위에 각각 독립해서 감겨진 검출코일, (4)는 직렬로 접속된 검출코일(3a), (3b)의 중간전위의 출력단자, (7)은 검출코일(3a), (3b)의 양단에 교류전압을 인가하는 교류구동회로, (5a), (5b)는 중간전위출력단자(4)의 전압을 기준으로 하여 검출코일(3a), (3b)의 양단에 교류전압을 인가하는 교류구동회로, (5a), (5b)는 중간전위출력단자(4)의 전압을 기준으로 하여 검출코일(3a), (3b)의 양단의 전압의 전위차를 검출하는 차동증폭회로, (6)은 차동증폭회로(5a), (5b)의 출력을 가산하는 가산회로, (8)은 교류구동회로(7)로부터의 위상검파신호에 의거하여 가산회로(6)의 출력을 위상검파하는 위상검파회로, (9)는 위상검파회로(8)의 출력의 맥류신호(脈流信號)를 평활증폭하는 A^C-DC 변환회로, (15)는 출력단자이다.Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with the drawings. 1 shows the configuration of the distortion detection apparatus according to this embodiment, wherein (3a) and (3b) are detection coils wound independently around the magnetic layers 2a and 2b, and (4) are connected in series. The output terminals of the intermediate potentials of the detected coils 3a and 3b, 7 are AC drive circuits for applying an AC voltage to both ends of the detection coils 3a and 3b, and 5a and 5b. AC driving circuit for applying AC voltage to both ends of the detection coils 3a and 3b based on the voltage of the intermediate potential output terminal 4, and 5a and 5b are the A differential amplifier circuit for detecting the potential difference between the voltages of the detection coils 3a and 3b on the basis of the voltage; 8 is a phase detection circuit for phase detection of the output of the addition circuit 6 based on the phase detection signal from the AC drive circuit 7, and 9 is a pulse current signal of the output of the phase detection circuit 8. a -DC ^C conversion for smoothing the amplified信號) To, 15 is an output terminal.

제5도는 교류구동회로(7)의 구체적 구성을 나타내며, Q₁-A₄는 트랜지스터, V₀, V₁, V₂는 검출코일(3a), (3b)의 중간전위 및 양단전압, S₁-S₄는 트랜지스터 Q₁-Q₄의 동작의 타이밍신호이며, 타이밍신호 S₁-S₄는 도시하지 않은 작성회로에 의해 작성된다. 제6도는 동작의 타이밍 챠트를 나타내며, S₁, S₂가 L 이고, S₃, S₄가 H 인 경우에는 Q₁, Q₄가 온이고, Q₂, Q₃이 오프로 되고, V₁=Vcc, V₂=0이 된다. 따라서, 검출코일(3a), (3b)에는 플러스방향의 전류가 흐른다. 반대로 S₁, S₂가 H이고, S₃, S₄가 L인 경우에는 V₂=Vcc, V₁=0이 되고, 검출코일(3a), (3b)에는 마이너스방향의 전류가 흐른다.5 shows a specific configuration of the AC drive circuit 7, Q _1- A ₄ are transistors, V ₀ , V ₁ , V ₂ are intermediate potentials and voltages at both ends of the detection coils 3a and 3b, and S _1. -S ₄ is a timing signal of the operation of the transistors Q ₁ -Q ₄ , and the timing signals S ₁ -S ₄ are created by a production circuit not shown. FIG. 6 shows the timing chart of the operation. When S ₁ and S ₂ are L and S ₃ and S ₄ are H, Q ₁ and Q ₄ are on, Q ₂ and Q ₃ are off and V ₁ = Vcc, V ₂ = 0. Therefore, a positive current flows through the detection coils 3a and 3b. On the contrary, when S ₁ and S ₂ are H and S ₃ and S ₄ are L, V ₂ = Vcc and V ₁ = 0, and a negative current flows through the detection coils 3a and 3b.

제7도는 차동증폭회로(5a), (5b) 및 가산회로(6)의 구체적 구성을 나타내며, 연산증폭기와 저항에 의해 형성된다. (28)은 출력단자이다.7 shows specific configurations of the differential amplifier circuits 5a, 5b and the addition circuit 6, and is formed by the operational amplifier and the resistor. (28) is an output terminal.

제8도는 위상검파회로(8)의 구성을 나타내며, Q₅는 트랜지스터, (30)은 가산회로(6)의 출력이 입력되는 입력단자, (31)은 출력단자, (32)는 저항이다. 제9도는 그 동작의 타이밍차트를 나타낸다. (a)는 위상검파신호의 파형을 나타내며, 위상검파신호는 교류구동 회로(7)로부터 트랜지스터 Q₅의 베이스에 입력되고, 이 위상검파 신호는 교류구동회로(7)로부터 출력되는 교류구동신호와 일정한 위상차를 갖는다. (b)는 가산회로(6)의 출력파형을 나타낸다. (c)는 트랜지스터 Q₅의 온오프동작을 나타내며, (d)는 출력단자 (31)로부터의 출력파형을 나타낸다. 트랜지스터 Q₅는 위상검파 신호가 H인 동안은 온이 되고, 가산회로(6)의 출력은 출력단자(31)로부터 출력되지 않는다. 그러나, 위상검파신호가 L 이 되면, 트랜지스터 Q₅는 오프하고, 가산회로(6)의 출력은 그대로 출력단자(31)에서 출력된다. 따라서, 가산회로(6)의 출력중의 노이즈성분이 위상검파회로(8)에 의해 제거된다.8 shows the configuration of the phase detection circuit 8, Q ₅ is a transistor, 30 is an input terminal to which the output of the addition circuit 6 is input, 31 is an output terminal, and 32 is a resistance. 9 shows a timing chart of the operation. (a) shows the waveform of the phase detection signal, and the phase detection signal is input from the AC drive circuit 7 to the base of the transistor Q ₅ , and the phase detection signal is connected to the AC drive signal output from the AC drive circuit 7. It has a constant phase difference. (b) shows the output waveform of the addition circuit 6. (c) shows the on-off operation of the transistor Q ₅ , and (d) shows the output waveform from the output terminal 31. The transistor Q ₅ is turned on while the phase detection signal is H, and the output of the addition circuit 6 is not output from the output terminal 31. However, when the phase detection signal reaches L, the transistor Q ₅ is turned off, and the output of the addition circuit 6 is output from the output terminal 31 as it is. Therefore, the noise component in the output of the addition circuit 6 is removed by the phase detection circuit 8.

다음에, 상기 구성의 동작을 설명한다. 수동축(1)에는 토크등의 외력이 인가되면 자성층 (2a), (2b)에 왜곡이 생기고, 그 투자율은 상호 반대방향으로 변화한다. 한편, 교류구동회로(7)는 제6도에 도시한 바와같은 교류전압, 교류전류를 출력하고, 이 출력을 검출코일 (3a), (3b)의 양단에 인가한다. 검출코일(3a), (3b)는 상기한 자성층(2a), (2b)의 투자율변화를 자기(自己)임피던스의 변화로서 검출하고, 검출코일(3a), (3b)의 개개의 양단간의 출력은 중간전위를 기준전위로서 차동증폭회로(5a), (5b)에 입력되어 차동증폭된다. 차동증폭회로(5a), (5b)의 출력은 가산회로(6)에서 가산된 후, 위상검파회로(8)에 있어서 교류구동회로(7)로부터의 위상검파신호에 의해 위상검파되어 노이즈성분등이 제거된다. 이 위상검파에 의해 맥류로 된 신호를 AC-DC 변환회로(9)에 의해 평활증폭하고, 출력단자(15)로부터 왜곡검출신호로서 출력한다.Next, the operation of the above configuration will be described. When an external force such as torque is applied to the passive shaft 1, distortion occurs in the magnetic layers 2a and 2b, and the magnetic permeability changes in opposite directions. On the other hand, the AC drive circuit 7 outputs an AC voltage and an AC current as shown in FIG. 6, and applies this output to both ends of the detection coils 3a and 3b. The detection coils 3a and 3b detect the above-described changes in the magnetic permeability of the magnetic layers 2a and 2b as a change in magnetic impedance, and output between the respective ends of the detection coils 3a and 3b. Is inputted to the differential amplifier circuits 5a and 5b using the intermediate potential as the reference potential and differentially amplified. The outputs of the differential amplification circuits 5a and 5b are added by the addition circuit 6, and then phase-detected by the phase detection signal from the AC drive circuit 7 in the phase detection circuit 8 to generate noise components. Is removed. This phase detection results in a smooth amplification by the AC-DC conversion circuit 9 and outputs the distortion detection signal from the output terminal 15.

상기 실시예에 있어서는 검출코일(3a), (3b)의 여자구동을 행하는 교류구동회로(7)가 배설되고, 이 여자구동과 자성층(2a), (2b)의 투자율검출이 다른 회로에서 행하여지기 때문에, 주파수나 전류치등의 파라미터조정이 용이해지고, 온도특성이나 드리프트특성의 개선도 용이해졌다. 또, 교류구동회로(7)에 의한 구동 전류를 큰 진폭으로 양방향으로 흐르게할 수 있고, 제10b도에 도시한 바와같이 외란자게 H_d가 인가되어도 동작점이동의 영향이 작아져 투자율의 검출오차도 작아진다.In this embodiment, an AC drive circuit 7 for exciting the detection coils 3a and 3b is provided, and the excitation drive and magnetic permeability detection of the magnetic layers 2a and 2b are performed in different circuits. As a result, parameters such as frequency and current value can be easily adjusted, and temperature and drift characteristics can be easily improved. In addition, it is possible to flow in both directions, the drive current by a AC drive circuit 7, a large amplitude, the 10b also becomes applied even if the operating point is the disturbance to sleep H _d smaller accept impact, as shown on the detection error of the magnetic permeability also Becomes smaller.

제11도는 외란자계를 파라미터로 한 검출코일(3a), (3b)의 구동주파수와 이 실시예 장치의 출력의 오프셋변동과의 관계를 나타낸다. 화살표는 외란자계의 강도의 대소를 표시한다. ″라″는 제3도의 종래장치의 경우이며, 오프셋변동이 10-100% 정도였으나, 이 실시예에서는 특히 주파수 7.5-25 ㎑ 의 범위에서는 대략수% 이내에 억제할 수 있다.11 shows the relationship between the drive frequencies of the detection coils 3a and 3b using the disturbance magnetic field as parameters and the offset variation in the output of the device of this embodiment. The arrow indicates the magnitude of the disturbance magnetic field strength. Is the case of the conventional apparatus of FIG. 3, and the offset variation was about 10-100%, but in this embodiment, it can be suppressed within about several% especially in the range of frequency 7.5-25 kHz.

제12도는 제7도에 도시한 차동증폭회로(5a), (5b) 및 가산회로(6)의 변형예를 나타내며, 이 예에서는 상기 회로를 연산증폭기 OP와 저항 R₁-R₅로 구성하고 있으며, 간단한 구성으로 할 수 있다. 단, 차동증폭율을 α로 했을때 R₂=R₃=R₁/α, R₄=R₅/2α로 한다.FIG. 12 shows a variation of the differential amplifier circuits 5a, 5b and the addition circuit 6 shown in FIG. 7. In this example, the circuit is composed of an operational amplifier OP and resistors R ₁ -R ₅ . It can be made simple. However, when the differential amplification ratio is α, R ₂ = R ₃ = R ₁ / α, R ₄ = R ₅ / 2α.

또한, 상기 실시예에서는 검출코일 (3a), (3b)를 자성층(2a), (2b)에 대하여 개별적으로 감았으나, 공통으로 감도록 해도 된다.In the above embodiment, the detection coils 3a and 3b are individually wound on the magnetic layers 2a and 2b, but may be wound in common.

이하, 본원 발명의 제2실시예를 설명하기 전에 상술한 제1실시예의 문제점에 대해 설명한다.Hereinafter, the problems of the above-described first embodiment will be described before explaining the second embodiment of the present invention.

제14a도는 응력이 작용했을 때의 자성층(2a), (2b)의 B-H 특성을 나타내며, 예를 들면 한쪽의 자성층(2a)의 특성이 +σ이면 다른쪽의 자성층(2^b)의 특성은 -σ로 되고, 이것을 μ-H특성으로 변환하면 제14b도와 같이 된다. 또, 외란자계 H_d가 없을 때와 작용할 때에는 인가자계는 제14c도에 도시한 바와같이 변화한다. 또, 제14d도는 무의란시의 가산회로(6)의 출력파형, 제14e도는 외란자계작용시의 가산회로(6)의 출력파형을 나타내며, I, II는 위상검파타이밍을 나타낸다. 위상검파타이밍 I, II 는 각각 교류구동회로(7)의 순방향구동 또는 역방향구동의 구동타이밍과 동기하고 있으며, 사선부분이 그때의 검파출력이 된다. 제1실시예의 장치에서는 순방향구동 또는 역방향구동의 어느 한쪽 즉 위상검파타이밍 I, II의 어느 한쪽에서 검파하고 있으며, 검파출력은 오차분을 포함한 것이되며, 특히 외란자계에 의해 동작역이 이동하고 있는 경우에는 오차가 커지고, 검출감도 및 내의란 특성이 약화되었다.14A shows the BH characteristics of the magnetic layers 2a and 2b when stress is applied. For example, if the characteristic of one magnetic layer 2a is + σ, the characteristic of the other magnetic layer 2 ^b is-. When σ is converted into the μ-H characteristic, it becomes as in Fig. 14B. In addition, when acting when there is no disturbance magnetic field H _d , the applied magnetic field changes as shown in FIG. 14C. Fig. 14d shows an output waveform of the addition circuit 6 during uninterrupted operation, and Fig. 14e shows an output waveform of the adding circuit 6 during disturbance magnetic field action, and I and II show phase detection timing. The phase detection timings I and II are synchronized with the drive timing of the forward drive or the reverse drive of the AC drive circuit 7, respectively, and the diagonal portion becomes the detection output at that time. In the apparatus of the first embodiment, either the forward drive or the reverse drive detects either of the phase detection timings I and II, and the detection output includes an error portion. The error increased, and the detection sensitivity and disturbance characteristics were weakened.

이하, 본원 발명의 제2실시예를 도면과 함께 설명한다. 제13도에 있어서, (8a), (8b)는 각각 가산회로(6)의 출력을 위상검파하는 제1 및 제2의 위상검파회로이며, 제1의 위상검파회로(8a)는 교류구동회로(7)의 플러스방향 구동타이밍과 동기한 제1의 위상검파신호에 의해 검파하고, 제2의 위상검파회로(8b)는 교류구동회로(7)의 마이너스 방향 구동타이밍과 동기한 제2의 위상검파신호에 의해 검파한다. 회로구성은 제8도에 도시한 것과 같다. (11)은 각 위상검파회로(8a), (8b)의 출력을 차동증폭하는 차동증폭회로이다. 다른 구성은 제1실시예와 같다.Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with the drawings. In Fig. 13, 8a and 8b are first and second phase detection circuits for phase detection of the output of the addition circuit 6, respectively, and the first phase detection circuit 8a is an AC drive circuit. The second phase detection circuit 8b detects by the first phase detection signal synchronized with the positive direction drive timing of (7), and the second phase detection circuit 8b synchronizes with the second direction drive timing of the AC drive circuit 7 in the second phase. Detection is by detection signal. The circuit configuration is as shown in FIG. Reference numeral 11 denotes a differential amplifier circuit for differentially amplifying the outputs of the phase detection circuits 8a and 8b. The other configuration is the same as in the first embodiment.

다음에, 상기 구성의 동작을 제15도의 타이밍챠트에 의하여 설명한다. 교류구동회로(7)는 제15도(a)에 도시한 바와같이 플러스 마이너스 양방향의 구동타이밍으로 구동전압을 출력하고, 가산회로(6)는 제15도(b)에 도시한 바와같이 종래와 마찬가지로 왜곡성분을 출력한다. 제1의 위상검파신호는 교류구동회로(7)에서 플러스구동타이밍에 동기해서 제15도(c)에 도시한 바와같이 출력되며, 제2의 위상검파신호는 교류구동회로(7)에서 마이너스구동 타이밍에 동기해서 제15도(d)에 도시한 바와같이 출력된다.Next, the operation of the above configuration will be described with reference to the timing chart of FIG. The AC drive circuit 7 outputs the drive voltage with positive and negative bidirectional drive timing as shown in Fig. 15A, and the addition circuit 6 is similar to the conventional one as shown in Fig. 15B. Similarly, the distortion component is output. The first phase detection signal is output from the AC drive circuit 7 in synchronism with the positive drive timing as shown in FIG. 15C, and the second phase detection signal is negatively driven by the AC drive circuit 7. In synchronism with the timing, it is output as shown in Fig. 15D.

위상검파회로(8a), (8b)는 제1 및 제2의 위상검파신호에 따라서 제15도(e), (f)에 도시한 검파출력을 출력한다. 차동증폭회로(11)는 각 위상검파회로(8a), (8b)의 출력을 차동증폭하여 제15도(g)에 도시한 출력을 발생하고, 이 출력을 AC-DC 변환회로(9)에 의해 평활증폭하여 출력단자(15)로부터 왜곡검출신호로서 출력한다.The phase detection circuits 8a and 8b output detection outputs shown in Figs. 15E and 15F in accordance with the first and second phase detection signals. The differential amplifier circuit 11 differentially amplifies the outputs of the phase detection circuits 8a and 8b to generate the output shown in FIG. 15 (g), and outputs the output to the AC-DC converter circuit 9. The signal is smoothly amplified and output from the output terminal 15 as a distortion detection signal.

상기 실시예에서는 교류구동회로(7)의 플러스 마이너스 양방향의 구동타이밍으로 왜곡 출력을 검파하고, 검파후의 출력을 차동증폭하고 있으며, 오차분은 상쇄되어서 왜곡검출정밀도가 향상된다. 특히 왜란자계에 의해 자계동작역이 이동한 경우에 이 이동분의 각 위상 검파출력의 쌍방에 포함되어 있으므로, 차동증폭에 의해 상쇄되고, 내의란특성을 향상시킬 수 있다.In this embodiment, the distortion output is detected by the positive and negative bidirectional driving timing of the AC drive circuit 7, and the output after detection is differentially amplified, and the error is canceled to improve the distortion detection accuracy. In particular, when the magnetic field operating region is shifted by the disturbing magnetic field, it is included in both of the phase detection outputs of the movement, so that it is canceled by the differential amplification and the disturbance characteristic can be improved.

이상과 같이 본원 발명에 의하면, 검출코일의 여자구동과 자성층의 투자율검출을 다른 회로에 의해 행하고 있으므로, 구동 주파수나 구동전류등의 파라미터조정이 용이해지고, 동작특성을 개선할 수 있다. 또, 구동전류를 큰 진폭으로 플러스 마이너스 양 방향으로 흐르게 할 수 있고, 동작자계역이 넓혀져서 외란자계의 영향을 작게할 수 있다.As described above, according to the present invention, the excitation driving of the detection coil and the magnetic permeability detection of the magnetic layer are performed by other circuits, so that parameter adjustment of driving frequency, driving current, etc. can be facilitated, and operation characteristics can be improved. In addition, the driving current can flow in both positive and negative directions with a large amplitude, and the operating magnetic field can be widened to reduce the influence of the disturbance magnetic field.

또, 검출코일의 출력을 교류구동회로의 플러스 마이너스 양방향의 구동타이밍에 동기한 위상검파신호에 의해 위상검파하고, 각 위상검파출력을 차동증폭하고 있으며, 각 위상검파출력에 포함되는 오차분은 제거되고, 왜곡 검출 정밀도가 향상된다. 특히 외란자계에 의한 자계동작역의 이동분도 상쇄되어 내외란특성도 향상된다.The detection coil output is phase-detected by a phase detection signal synchronized with the drive timing in the positive and negative directions of the AC drive circuit, and differentially amplified for each phase detection output, and the errors included in each phase detection output are eliminated. And distortion detection accuracy is improved. In particular, the shift of the magnetic field operating region due to the disturbance magnetic field is canceled out, thereby improving the disturbance characteristics.

Claims

A passive shaft to which an external force is applied, a pair of magnetic layers attached to the passive shaft, and whose magnetic permeability is changed in the opposite direction due to distortion, and a detection coil wound independently or in common at intervals around each magnetic layer, and a detection coil An AC drive circuit for applying AC voltage at both ends of the circuit, a pair of differential amplifier circuits for detecting the potential difference between the intermediate potential of the detection coil and the potential at both ends, an addition circuit for adding the outputs of the respective differential amplifier circuits, and And a phase detection circuit for phase detection of the output by said addition circuit by the phase detection signal produced by an AC drive circuit.

The distortion detection device according to claim 1, wherein the frequency of the applied alternating current of said AC drive circuit is in the range of 7.5-25 kHz.

A passive shaft to which an external force is applied, a magnetic layer attached to the passive shaft and whose permeability changes due to distortion, a detection coil wound around each magnetic layer, an AC drive circuit for applying an AC voltage to the detection coil, and a detection coil The first phase detection circuit performs phase detection by the phase detection signal synchronized with the positive direction drive timing of the AC drive circuit, and the output of the detection coil is output to the phase detection signal synchronized with the negative direction drive timing of the AC drive circuit. And a second amplifier for phase detection by means of phase detection and a differential amplifier for differentially amplifying the outputs of the first and second phase detector circuits.