TW528852B

TW528852B - Position detector

Info

Publication number: TW528852B
Application number: TW091108321A
Authority: TW
Inventors: Naomasa Oshie; Seiji Toda
Original assignee: Levex Corp
Priority date: 2001-04-23
Filing date: 2002-04-23
Publication date: 2003-04-21
Also published as: US20030179003A1; KR100886281B1; CN100392356C; JP4189872B2; KR20040015104A; CA2445689C; EP1382938A1; CN1503896A; WO2002088636A1; DE60216263D1; EP1382938B1; JP2003014493A; US7046018B2; CA2445689A1; DE60216263T2; EP1382938A4

Description

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【發明所屬之技術領域】本發明係關於位置檢測器，、，特性優良之位置檢測器及相料〃為砰細而言，是關於溫度性的位置檢測器。、位置變化具有優良輸出直線【習知之技術】很久以來，已經存在具備化而使重疊部的面積變化 2根據被檢測物的位置變容，將電容的充電電壓聯電路進行充放電的電比r-電脏：：輸出為低位準時使電容放電的反轉輸出的 ⑺的νΛ」則物的位置變化作為連續振盪動作的周期 (τ)的變化進订檢測的位置檢測器。【發明所欲解決之問題】於藉由線圈的電阻值等的 ’因而有溫度特性劣的問上述習知之位置檢測器中，由溫度變動會使周期（Τ)產生變化題。此外，上述習知之位置檢測器中，由於與被檢測物位置的變化呈反比例會使周期（τ)產生變化，因而有輸出直性劣的問題。 '

在此，本發明之目的在於，提供一種溫度特性優良之位置檢測器及相對位置變化具有優良輸出直線性的位置檢測器。、【解決問題之手段】第1觀點中，本發明提供一種位置檢測器（丨〇〇 )，係為具

91108321.ptd 第4頁 528852 五、發明說明（2) 備配置為根據被檢测物的位置變化，化的線圈⑴及導電體（2)，與且=)的面積 ⑷，通過線圈⑴及電阻⑷的串聯電路:聯J接之電阻容（4)，將電容（4)的充電仃充放電的電準時對電容⑷充電、nt '且於輸出為高位出的比較器(5)，將被檢測物的位置Ϊ化作A遠的周期⑺的變化進行檢測的位置檢測：，八特徵為··設定線圈（〗） ' 阻值、電容⑷的電容量及比較器(5H:阻⑷的電，比較器⑸的臨限值中至少一個值的變二變化達到極小值、且在假設溫度成為極小值使巧期⑺的線m期係受電容⑷的充放電的時定數所支配，當際是’本發明之發明者在進行實驗之 y 某種組合的條件下，隨著將電阻（6)的電阻值從0Ω開始增大時，周期⑴漸漸變短，而於某一 =〗、值’ Ik後周期（τ)再漸漸變長的事項。雖無法正確解、、、釋周期(T)具有極小值的特性的理由，但是，料與因線圈⑴的逆起電力的電壓振動及充放電流的位= 充放電流的超越有關者。在此’上述第1觀點的位置檢測器（1 0 0 )中，設定線圈的電阻值、電阻（6)的電阻值、電容（4)的電容量及比杈裔（5)的臨限值，以便使對於線圈（丨）的電阻值、電阻 91108321.ptd 第5頁 528852 五、發明說明（3) (6)的電阻值、電容（4)的電容量及比較器（5)的臨限值中至少一個值的變化的周期（T)的變化，在使用溫度成為極小值。藉此，在包括假定溫度（例如25)的溫度範圍（例如-25。(：〜75 °C)内即使溫度發生變動，也可將周期（τ)的變化抑制在小範圍。 ·- 又’在將導電體（2)插入線圈（1)的情況，藉由從線圈 (1)產生的磁束，於導電體（2)的表面產生渦電流，此成為一種損失，從而使線圈（1)的電感減少。另一方面，在將磁性體（3)插入線圈（1)的情況，使磁性體（3)進行將從線圈（1)產生的磁束集中的工作，藉以使線 _ 圈（1 )的電感增加。、此外，在導電體（2)及磁性體（3)的情況，由哪一影響強者的特性來決定增加或減少線圈（丨）的電感。此外，只要使用空心線圈、非磁性體的導電體（2 )作為線圈（1)’即可不受周圍的直流磁性的影響，由於可將線圈（1)小型化，因而幾乎也不受交流磁場的影響。、此外’由於對線圈（1)供應脈衝狀的電壓，因此即使使用電感小的線圈也可獲得充分的輸出，使線圈（丨）小型化成為可能。第2觀點中’本發明提供一種位置檢測器（2 〇〇 &、 φ 0 0 b )，其特彳政為·具備配置為根據被檢測物的位置變化而使重疊部（P)的面積變化的線圈（丨）及導電體（2)或磁性體（3) ’與線圈（1)串聯連接之電阻（6)，通過線圈（1)及電阻（6)的串聯電路進行充放電的電容（4)，將電容的充

528852 五、發明說明（4) 二入二反為轉輸出的比較器(5)，及將連續振- 最後的時間點？乍t期⑴開始時至接近於周期⑴的止的時間寬⑴的Λ (5)的輸出反轉至高位準時為 _ k 變化進行檢測。物、的位置變的化電旦感成L:二重疊部面積的變化量亦#、被檢測的周期⑴愈進行變化。但是’連續振盡動作周期（τ)命二成比例。也就是說，連續振盪動作的性劣。被檢測物的位置變化量成反比例，因而其直線士此，上述第2觀點的位置檢測器（2〇〇a、2 物的位置變化在從周期⑺開始時至接近於二 m時，’作為比較器⑸的輸出反轉至高：二) …十、、日寸間見（t)的變化進行檢測。如後述之，該時間寬垂、被檢測物的位置變化量成比例。而且，由於藉由定 :路（5 0 a、5 0 b )將連續振盪動作的周期（τ)限制為一 =而時間寬（t)的矩形波的實效值與被檢測物的位置 ’文化量成比例，從而形成良好的直線性。第3觀點中，本發明提供一種位置檢測器（2〇〇&、 20〇5)，係於上述構成之位置檢測器（2〇〇a、2〇〇b)中，其特欲為：設定線圈（1)的電阻值、電阻（6)的電阻值、電容 )的電谷量及比較器（5 )的臨限值，以便對於線圈（丨）的電阻值、電阻（6)的電阻值、電容（4)的電容量及比較器 (5)的臨限值中至少一個值的變化，使時間寬（t)的變化達

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五、發明說明（5) 到極小值、且在假設溫度成為極小值。

“由於時間寬（t)係受電容（4)的充放電的時定數所支配，當線圈（1)與電阻（6)的電阻值增大時，當然可考慮到時間寬（t)也會變長。但是，本發明之發明者在進行實驗之際，確認到在某種組合的條件下，隨著將電阻（6)的電阻值從Ο Ω開始增大時，時間寬（t)漸漸變短，而於某一點成為極小值，隨後時間寬（t)再漸漸變長的事項。雖無法正確解釋時間寬（t )具有極小值的特性的理由，但是，卻可推斷為與因線圈（1)的逆起電力的電壓振動及充放電流的位相或充放電流的超越有關者。〜在此，上述第3觀點的位置檢測器（2〇〇a、2〇〇b)中，設 =線圈（1)的電阻值、電阻（6)的電阻值、電容的電容 ΐ及比較器（5)的臨限值，以便使對於線圈（丨）的電阻值、電阻（6)的電阻值、電容（4)的電容量及比較器（5)的臨限值中至少一個，的變化的時間寬（t)的變化，在使用溫度成為極小值。藉此，在包括假定溫度（例如2 5 t)的溫度範圍（例如-25 °C〜75。〇内即使溫度發生變動，也可將時間寬（t)的變化抑制在小範圍。

、第4觀點中，本發明提供一種位置檢測器，係於上述構成之位置檢測器中，其特徵為：於上述比較器（5 )的臨限值具有磁滞。上述第4觀點的位置檢測器中，藉由於上述比較器（5)的臨限值設置磁滯，可穩定振盪。第5觀點中，本發明提供一種位置檢測器（2〇〇〇、

528852 五、發明說明（6) 其特徵為：具備配置為根據被檢測物的位晋的而使重豐部（P)的面積變化的線 f艾化阻(6)的串聯電路進行充放電的電容⑷ ）及電二壓作為輪入、且於臨限值時具有磁滯的：：(』)的充 ί :及將連續振盪動作的周期⑴限制為- “ ：Ϊ (a)，將被檢測物的位置變化作為電容（4) π =的時間寬(t，)或放電期間的時間寬(t，，=

的周期(τ):/里A 周期（τ)金就是說，連續振盪動作的 “⑴”被檢測物的位置變化量成反比例，因而其直線的、士 f此，上述第5觀點的位置檢測器（2〇〇c、20Od)中，蔣物的位置變化作為電容（4)的充電期間的時間寬、之，’電Ϊ間的時間寬（r’）的變化進行檢測。如後述且忒日寸，寬（t)與被檢測物的位置變化量成比例。而阳制Ϊ t藉由定時電路（5〇a)將連續振盪動作的周期（T) 一定，因而時間寬（t，、t”）的矩形波的實效值與被二的位置變化量成比例，從而形成良好的直線性。成1觀點八中’本發明提供一種位置檢測器，係於上述構 α)、位置檢測、器中，其特徵為：在被檢測物配設上述線圈或上述導電體（2 )、或磁性體（3 )，以便於被檢測物 _ 第9頁 W326\2d-\9l-〇7\911〇8321 r 528852 五、發明說明（7) 直線移$時’在上述線圈（丨）的外徑側或内徑側中之任一側使重疊面積變化。上述第6觀點的位置檢測器中，在線圈（丨）的外徑側使重疊面積變化的情況，可使用有心線圈。另一方面，在線圈 (1)的，彳至側使重疊面積變化的情況，可使用空心線圈。第7觀點中，本發明提供一種位置檢測器，係於上述構成之位置檢測器中，其特徵為：在被檢測物配設上述線圈 (1 )、或上述導電體（2 )、或磁性體（3 )，以便於被檢測物

直線移動時’在上述線圈（丨）的外徑側及内徑側的兩側使重疊面積變化。 ^述第7觀點的位置檢測器中，可獲得更大的輸出。。點中，本發明提供一種位置檢測器，係於上述構 ίίίΐ檢測器中’其特徵為：被檢測物為旋轉轴(⑷ 姑^ ^ #軸（14)配設渦卷狀的導電體（15)或磁性體（16) έ 重疊面^變^置線圈（17)以便於上述旋轉軸（⑷旋轉時<

的；ΪΓ:二的置位置檢測器中，如成Γ:置點檢V Λ發明// 一種位置檢測器，係於上述力乂 < m罝檢測裔中，其转播 · 於該旋轉軸(14)配設渦卷狀的導為的板，同時，配置-對線圈;^電或磁性體旋ϊΓί二疊面積變化、且呈挾持上述板狀軸(. 4第9觀點的位置檢測器中，由於藉由-對線圈挾

528852 五、發明說明（8) 導電體（15)或磁性體（16)的板，的旋轉軸（14)的軸方向位置變動的變動。第1 0觀點中，本發明提供—種成之位置檢測器中，其特徵為：於該旋轉軸（1 4 )隔開間隙同相位或磁性體（16)的一對相同形狀的間隙間配置線圈（1 7 )，以便於上疊面積變化。上述第1 0觀點的位置檢測器中性體（16)的一對板間隙間配置線負載的旋轉軸（1 4)的軸方向位置輸出的變動。第11觀點中，本發明提供一種成之位置檢測器中，其特徵為：相對於該旋轉軸d 4)呈點對稱分 (1 5 )或磁性體（丨6 )的板，同時， (1 7) ’以便於上述旋轉軸（1 4 )旋上述第11觀點的位置檢測器中呈點對稱配置一對線圈（1 7 )，因旋轉轴（1 4)的半徑方向位置變動出的變動。第1 2觀點中，本發明提供一種成之位置檢測器中，其特徵為：因而抵消了藉由軸向負載的影響。據此可抑制輸出位置檢測器，係於上述構被檢測物為旋轉軸（1 4 )，配設渦卷狀的導電體（丨5 ) 板，同時，於上述一對板述旋轉軸（1 4 )旋轉時使重 ’由於在導電體（15)或磁圈’因而抵消了藉由軸向變動的影響。據此可抑制位置檢測器，係於上述構被檢測物為旋轉轴（1 4 )，半配設渦卷狀的導電體呈點對稱配置一對線圈轉時使重疊面積變化。 ’由於相對於旋轉軸（1 4) 而抵消了藉由徑向負載的的影響。據此，可抑制輸位置檢測器，係於上述構被檢測物為旋轉軸（1 4)，

528852 五、發明說明（9) 相對於該旋轉軸（1 4 )呈點對稱分半配設渦卷狀的導電體 (1 5 )或磁性體（1 6)的板，同時，於上述旋轉軸（丨4 )旋轉時使重疊面積變化、且呈挾持上述板狀配置一對線圈（丨7)、再與此呈點對稱配置另一對線圈（1 7 )。上述第1 2觀點的位置檢測器中，由於呈挾持導電體（丨5) 或磁性體（16)的板狀配置一對線圈（17)，與此點對稱配置另一個線圈（17)，因而抵消了藉由軸向負載的旋轉軸（14) 的軸方向位置變動及藉由徑向負載的旋轉軸（14)的半徑方向位置變動的影響兩方。據此可抑制輸出的變動。、第1 3觀點中，本發明提供一種位置檢測器，係於上述構成之位置檢測器中，其特徵為：被檢測物為旋轉軸（丨4)，相對於該旋轉軸（1 4 )呈點對稱分半隔開間隙同相位配設渦卷狀的導電體（15)或磁性體（16)的一對相同形狀的板，同時，於上述一對板的間隙間呈點對稱配置一對線圈（17)，以便於上述旋轉轴（1 4 )旋轉時使重疊面積變化。上述第1 3觀點的位置檢測器中，由於將線圈（1 7 )配導電體（1 5 )或磁性體（1 6 )的一對板的間隙間，又，盥對稱配置另一個線圈（17)，因而抵消了藉由軸向負載旌轉軸（14)的軸方向位置變動及藉由徑向負載的旋轉的半徑方向位置變動的影響兩方。據此可抑制輸 ) 動。文第1 4觀點中，本發明提供成之位置檢測器中，其特徵具有磁性體的有心線圈。一種位置檢測器，係於上述構為：上述線圈（1 1 )係為於磁芯

91108321.ptd 第12頁 528852 五、發明說明（10) — 十上述第14觀點的位置檢測器中，藉由設為將磁性體作為芯部2有心線圈，即使形狀變小也可增大線圈（11)的電感，從而可增大輸出。此外，也可將線圈（11)放入由不鏽鋼等製作的厚壁的内壓容器内進行利用。【發明之實施形態】以下’參照圖式所示之實施形態詳細地說明本發明。又’本發明並未由此所限定。 (第1實施形態）圖1為顯不第1實施形態之位置檢測器（丨〇〇)的結構圖。該位置檢測器（1 〇〇)係由變位檢測部（3 〇)、脈衝輸出部 (40)、電壓變換部（60)及輸出變換部（7〇)所構成。變位檢測部（3 0 )係由線圈（1)、導電體（2)或磁性體（3) 所構成。導電體（2 )或磁性體（3 )係相對線圈（1)配置，以便使與線圈（1)的重疊部的長度（p)響應被檢測物位置的變化而變化。線圈（1 )係為將外徑0 · 〇 7 1 mm的漆包銅線，以内徑 2· 3mm、長度22mm共繞卷4層、卷數1 240圈者。此外，線圈 (1 )係放入例如内徑3mm、外徑3. 8mm的不鏽鋼保護管内。導電體（2 )或磁性體（3 )係為如内徑4 · 5 mm、外徑6. 5mm的 I呂管。脈衝輸出部（4 0 )係由電容（4 )、比較器（5 )及電阻（6 )所構成。電容（4 )係為例如1 5 0 0 0 pF。電阻（6 )係為例如6 0 Ω 。

\\326\2d-\91-07\91108321.ptd 第13頁 528852 五、發明說明（11) 電容的一極連接於比較器（5)的輸入側，而另一極則連接於0V(伏）或接地。電阻（6)被串聯連接於變位檢測部 (30)麦位檢测部（3 0 )與電阻（6)的串聯連接電路一端連接於比較器（5)的輸入側。此外，變位檢測部（3 0)與電阻 (6)的，。聯連接電路另一端連接於比較器（5)的輸出側。比車乂器（5)係為反轉輸出的比較器，當輸入低1壓上=時，直至達到上升時臨限值（VthH)為止輸出高 =準，而當上升至高於上升時臨限值（VthH)時則輸出低位準。此外，輸入電壓從高電壓側下降時，直至達到下降時臨限值（VthL)為止輸出低位準，而當下降至低於下降時臨限值（VthL)時則輸出高位準。 =壓變換部（60)係由將比較器（5)的輸出電壓（S2)的上升知及下降鳊的兩端作為激發（trg)，輸出時間寬“）的矩形波⑷的單激發電路⑴）；及輸出與時間寬⑴的矩形波單位時間的面積成比例的電壓的平滑濾波電路冓成。該種構成作為頻率-電壓變換電路已為公知技術。 j =換部(70)輸出響應電壓變換部(6〇)的輸出電壓的 :口：流、或是、判定電壓變換部(6〇)的輸出電壓預定的臨限值，藉以產生開關輪出。其次，詳細說明位置檢測器（〗〇〇 )的動作。如二。圖2广部所不’比較器(5)的輸出電壓(S2)為高位準期間，由線圈⑴、電阻(6)及電容⑷所決定的時定數，從比較器⑸的輸出端子向電容⑷充電。因此，比較器麵 91108321.ptd 第14頁 528852 五、發明說明（12) (5)的輸入電壓（si)從低電壓上升。直至比較器（5)的輸入電壓（S1)達到上升時臨限值 =hH)為止’比較器⑴的輸出電壓⑻）一直維持在高位平〇一如圖2之b部所示，當比較器（5)的輪入電壓（S1)上升至升時臨限值（VthH)時，比較器（5)的輸出電壓（s2) 低位準(ov或接地）。比較器(5)的輸出電壓(s2)為 ^’由線圈⑴、電阻⑷及電容⑷所決定的時疋數，使電容（4)向比較器（5)的輸出端子放電。 ^至比較器（5)的輸入電壓（S1 )達到下降時臨限值準\ L)為止，比較器（5)的輸出電壓（S2) —直維持在低位 =圖2之c部所不’即使比較器（5 )的輸出電壓（)反轉 1兩位準，比較器（5)的輸入電壓（S1)仍不會立即下降，而在超越後才開始下降。器⑸的輸入電壓(S1)下降至低於下降時臨限值 )Ν·，比較器（5)的輸出電壓（S2)反轉為高位準，返振盪述動作。藉由反覆進行上述動作，可連續不斷地進行條^ ，以上升時臨限值（VthH) >下降時臨限值（VthL)的充比較器（5)的臨限值（VthH、VthL)設置磁滯，只要保圖2所示之電位差Λν，即可穩定進行振盘。的條=在以上升時臨限值（VthH) =下降時臨限值（VthL) 汆件即使於比較器（5)的臨限值（VthH、VthL)不設置磁

\\326\2d- 第15頁 528852 五、發明說明（13) 滯的情況’只藉由線圈（1 )的逆起電力的超越，仍可維持振盪。在變位檢測部（30)中，當響應被檢測物的位置變化，線圈（1)與導電體（2)或磁性體（3)的重疊部的長度發生變化’則線圈（1 )的電感也隨之變化。於疋，如圖3之貫線所示，線圈（丨）的電感小時則周期 (Ό變短，如圖3之虛線所示，線圈（1)的電感大時 (T)變長。乃如圖3所示，電壓變換部（6〇)的單激發電路（61)係配合比較器（5)的輸出電壓（S2)的反轉時間點，時間寬（t)的矩形波（m)。风八有疋杏=變換部（60)的平㈣波電路（62)取得矩形波（貝效值，並將該實效值作為輸出電壓。如圖3之實線所示，線圈（1)的電感小且周期 :於二間寬⑴的矩形波(m)的每一單位時率南，因而輸出電壓增大。土取：P貝手、 ⑴相長反之虛線所示，線圈⑴的電感大且周期 (”長广’由於時間寬⑴的矩形波(m)的每 „ 生成頻率降低，因而輸出電壓減小。早4夺間的 2，只要從輸出變換部(70)輸出響應的輸出電壓的電壓或電流，即可獲得复換°卩（60) 檢測信號。 .’、破檢測物位置的另一方面，只要判定電壓變換部（6〇) 值尚或低，產生開關輸出’ #可獲得：^壓比臨限只不相對臨限值相當 528852 五、發明說明（14) 位置的被檢測物位於哪一側的判定信號。圖4為固定線圈⑴、電容⑷以及比較器⑴的臨限值 (VthH、VthL)，僅使電阻（6)的電阻值變化的情況的波形圖。圖中之實線顯示電阻⑹的電阻值小時，而 == 且值大時。如此，當電阻(6)的電阻值增大， j此’若藉由溫度變動使得線圈（1)或電阻（ K暴= !(τ)也產生變動’造成位置檢測的誤差因此舄要有補償溫度。周期（Τ)由於受電容（4 )的充放電的時可以想像當線圈（丨）或電阻（6 )的電阻 j，因而 ⑴也隨之變長。總而言之，可想像/至曰大日然周期示的特性。！成為如圖5 (a)所但是，本發明之發明者在進行實驗之際，於圖5U)所示的特性，還會出現圖5(b)所不僅限是說，可確認到在某種組合的條件著：：性。也就 Ω開始增大時，周期⑴漸漸變短，而/者一將電阻值從0 值，隨後周期（T )再漸漸變長的事項。’、點成為極小雖無法正確解釋周期（τ)具有極小值是，卻可推斷為與因線圈⑴的逆起電^的理由，但 2流的位相有關。或是，可推斷為2:壓振動及充有關。 /、圖2之c部所示超越在此，在位置檢測器（100)中，與使用溫度範圍的

\\326\2d-\91-07\9110832l.ptd 第17頁 528852

線圈（l)的電阻值、電阻（6)的成，如圖5(b)所示（r。）或略（r〇^。㈣配的電阻值’使之藉此，即使線圈（；1 )的溫度發動’也可將周期⑴的變化抑圍该電阻值發生變 :口：二圏⑴的溫度發生變動，不僅電阻值發生變傲化等的圈⑴的靜電容量或線圈⑴本身形狀的 ί的化，因而，(r〇)並非為對於溫度補 ?的取有效的電阻值，然而，使周期⑴變化的最大要因近似電阻值、且對於溫度補償最有效的電阻值並不會偏離 (ro)太多。在利用具有外徑3mm的線圈（1)、鋁管之導電體（2)、 50mm的檢測距離（p的最大值）的位置檢測器（1〇〇)之際，可獲得對於使線圈（1)從25 °C變化為75 °C時的每1 °C的變化量的全變化量（ful 1 scale)的比例成為3〇〜50ppm的結果。又，所謂3 0 ppm的大小由於與铭管、線圈（1 )本身的熱膨脹係數為相同程度，因而在3Oppm以下的計測極為困難。根據第1實施形態的位置檢測器（1 〇〇 )，可獲得如下的效果。 •由於不需要勵磁線圈及差動型的2個檢測線圈，而僅利用1個線圈（1 )即可，因而可適用於小型化、且小型裝置及設置空間少的地方。 •可獲得與變位量呈反比例的輸出電壓。 •即使不使用差動型的2個檢測線圈也可進行溫度補

\\326\2d-\91-07\91108321.ptd 第18頁 528852 五、發明說明（16) 仏’因而不受溫度變化的影響。的ί從上述中係調整線圈Π )的電阻值與電阻（6)的電阻值 (t)V座值進行溫度補償，但是，一般也可對於成為使周期臨限x射Γ度變化的要素的電容⑷的容量或比較器⑸的容2武（thH、VthL)等值的變化，求得周期（T)成為極小為；ί =(VthH、V侃)等的值，來選擇在假定溫度成

Vthi\ ^的電谷（4)的容量或比較器（5)的臨限值（VthH、信等值。但是，實際應用上，僅調整電阻（6 )的電阻實j而將其他條件固定之方法不僅作業簡單而且最為確 (第2實施形態）债士 K施幵乂恶中，輸出與變位量成比例的輸出電壓。順 ϋ之，第1實施形態中，輸出電壓係與變位量呈反比例0 圖6為顯示第2實施形態之位置檢測器（2〇〇a)的結構圖 ° (40^位ΐ 1測器（2〇〇a)係由變位檢測部（30)、脈衝輸出部定日守電路（5 0 a )、電壓變換部（6 0)以及輸出變換部 (7 0 )所構成。 M i位檢測部（30)係由線圈（1)、導電體（2)或磁性體（3) 所構成。導電體（2)或磁性體（3)係相對線圈（1)配置，以便使與線圈（1 )的重疊部的長度p響應被檢測物位置的變化而變化0 528852 五、發明說明（17) 線圈（1)係為將外徑0· 071 mm的漆包銅線，以内徑 2· 3mm、長度22mm共繞卷4層、卷數丨24〇圈者。此外，線圈（1)係放入例如内徑3mm、外徑3· 8mm的不鏽鋼保護管内0 導電體（2)或磁性體（3)係為如内徑4 5mm、外徑6 5mm的鋁管。脈衝輸出部（40)係由電容（4)、比較器（5)及電阻（6)所構成。電容（4)係為例w 1 50 00pF。電阻（6)係為例如“ 電容（4)的一極連接於比較器（5)的輸入側，而另一極則連接於ον(伏）或接地。電阻（6)被串聯連接於線圈（ι)。線圈⑴與電阻⑷的串聯連接電路—端連接於比較器（5)的輸入侧。此外，比較器（5)的輸出側連接於定時電路（5h) 比較器⑸係為反轉輸出的比較器，#輸入電壓（si)從并ΐ至達到上升時臨限值(vthH)為止輸出高準此外面於上升時臨限值(vthH)時則輸出低位臨限值（mL)為止輪出低位準，而 ^ ^ 限值（VthL)時則輸出高位準。 ’ ^下&心

528852

五、發明說明（18) 阻（6 )的串聯連接電路另一端。電壓變換部（60)係由當振盪器（51)輸出的時脈（CK)為高位f時將輸出設定為高位準、同時、在比較器（5 )的輸出電壓（S2)的上升端將輸出設定為低位準，也就是說，將從輸出從時脈（CK)的上升端直至時脈（CK)成為低位準後的比較器（5)的輸出電壓（S2)的上升端為止的時間寬（t)的矩形波（m)輸出的正反器（63);及將與矩形波（m)的每一單位時間的面積成比例的電壓輸出的平滑濾波電路（62)所構成。

忒種構成如後述之，係作為頻率—電壓變換電路進工作。 f出變換部（70 )輸出響應電壓變換部（6〇 )的輸出電壓的電壓^電流、或是、判定電壓變換部（6〇)的輸出電壓是高於還是低於預定的臨限值，藉以產生開關輸出。其次’詳細說明位置檢測器（ 20 0 a)的動作。如圖7所示，定時電路（5〇a)的振盪器（51)，係振盪周期 (τ)的時脈（ck)。在該時脈（CK)的上升端，正反器（52)的輸出（S4)亦即緩衝器（54)的輸出信號（S3)成為高位準。

如圖7之&部所示，緩衝器（54)的輸出信號（S3)為高位準期間，由線圈（1)、電阻（6)及電容（4)所決定的時定數，從緩衝器（54)的輸出端子向電容（4)充電。因此，比較器 (5)的輸入電壓（S1)從低電壓上升。如圖7之b部所示，當比較器（5)的輸入電壓（S1)上升至比杈裔（5)的輸出電壓（S2)直至比較器（5)的輸入電壓 (si)達到上升時臨限值（vthH)為止，一直維持在高位準。

528852 五、發明說明（19) 高於上升時臨限值（VthH)時，比較器（5)的輸出電壓（^) 反轉為低位準（〇V或接地）。於是，正反器（52)的輸出（s4) 亦即緩衝器（54)的輸出信號（S3)成為低位準。級衝裔（54)的輸出信號（S3)為低位準期間，由線圈（1) 和電阻（6)及電容（4)所決定的時定數，使電容（4)向緩衝器（5 4 )的輸出端子放電。比較器（5)的輸出電壓（S2)直至比較器（5)的輸入電壓 (S1 )達到下降日寸g品限值（v丨^ l )為止，一直維持在低位準。又、，如圖7之c部所示，即使緩衝器（54)的輸出電壓（s3) 反轉為低位準，比較器（5 )的輸入電壓（s丨）仍不會立即下降’而需·在超越後才開始下降。 =比較器（5)的輸入電壓（S1)下降至低於下降時臨限值 (L)時，比較器（5)的輸出電壓（S2)反轉為高位準。當 =較器（5)的輸出電壓（S2)為高位準的狀態來到時脈田士升端，正反器（52)的輸出（Q)、亦即緩衝器（54) 三2彳。號（S3)成為尚位準，返回上述動作。藉由反覆進订上述動作，可連續不斷地進行振盪。 ^此，以上升時臨限值（VthH)>下降比較器⑸的臨限值(VthH、VthL)設置磁二；充：？保圖”斤示之電位差即可穩定進行振盈。的停；即i二r時臨限值(vthH)=下降時臨限值(觸滯：二：ΐ:器⑸的臨限值(nhH、以以)不設置磁振盪7 稭由線圈（1)的逆起電力的超越，仍可維持

528852 五、發明說明（20) 在變位檢測部（30)中，當響應被檢圈⑴與導電體⑴或磁性體(3)的重叠部長度二線化，則線圈⑴的電感也隨之變化。於是，#圖8== 不，線圈⑴的電感小時則電容⑷的充放電時定數H 如圖8之虛線所示，線圈⑴的電感大電時定數變長。丁只』电谷的充放而振盈器(51)的時脈(CK)限制充電開始時間，因 =期⑴為固定。另—方面，若從日因電壓（S2)的上升端為止的時間寬⑴著眼，如圖8之實線所 ::線，)的電感小時則時間寬⑴變短，如圖8之虛友線斤所不，線圈（1)的電感大時則時間寬（t)變長。 =圖8所示，電壓變換部（6〇)的正反器（63)生成且有 ^線圈⑴的電感的時間寬⑴的一定周期（=

Cm) 〇队實：：變ΐ :(二)的平滑濾波電路(62)取得矩形波⑷的貫效值，並將戎貫效值作為輸出電壓。如圖8之實線所示，線團η、時，輸出電壓變小。圈⑴的電感小、且時間寬⑴短广:反地’如圖^之虛線所示，線圈⑴的電感大、且時間 ICt)長時，輸出電壓變大。 2 =，只要從輸出變換部（70)輸出響應電壓變換部（6〇) 户:;電壓的電壓或電&，即可獲得顯示被檢測物位置的檢測k號。方面/、要判疋電壓變換部（6 0 )的輸出電壓比臨限

91108321.ptd 第23頁 528852 五、發明說明（21) 值高或低，產生開關輸出，即可獲得顯示相對臨限值相當位置的被檢測物位於哪一側的判定信號。圖9為固定線圈（1)、電容（4)以及比較器（5)的臨限值 (VthH、VthL)，僅使電阻（6)的電阻值變化的情況的波形圖。圖中之實線顯示電阻（6 )的電阻值小時，而虛 + 電阻⑷的電阻值大時。如此，f電阻⑷的電二、頁大不則時間寬（t)變長。曰據此’若藉由溫度變動使得線圈（1 )或電阻（6 )的電阻值變動’則時間寬（t)也產生變動，造成位置檢測的誤因此需要有補償溫度。、 ° 時間寬（t )由於受電容（4 )的充放電的時定數所支配，因而可以想像當線圈（1)或電阻（6)的電阻值 $沙 1 U Q a )所不白勺特性。但是 ^ 1 0 ( a ) ^ ^ ^ ^ 限 ⑻所不的特性，還會出現圖1〇(b 就疋況，可確認到在某種組合的條件 T生也 0 Ω開始增大時，時間寬⑴漸漸變a，而；：電阻值從小值，隨後時間寬（t)再漸漸變長的事、某—點成為極雖無正確之使時間寬（t)成為且右 '枯由，但是，㉝可推斷為與因線、圈⑴=的特性的理動及充放電流的位相有關。（）的逆起電力的電壓振示超越有關。或是，可推是，可推斷為與圖7之c部所推斷4與電容（4)的充放電的時定

528852 五、發明說明（22) 數的周期⑴的相互干涉有關。線圈（υ的電H檢測器（ 200a)中，調整與使用溫度範圍的成電阻⑹的電阻值相配的電阻值，使之成，如圖10⑻所示（ro)或略（r〇)。值使之動4 I f線圈（1)的溫度發生變動，該電阻值發生變動也可將時間寬⑴的變化抑制在小範圍。文 (1)又的，-使卢電:A成為(r〇)或略(r〇)的理由，是因為當線圈 ,' /JBL ^ 變動，不僅電阻值發生變動，而且還引起 ::乂的靜電容量或線圈⑴本身形狀的變化等的各式各阻信欠妙，因而，（r〇)並非為對於溫度補償的最有效的電阻值，然而，使時間寬（t)變化的最大要因近似電阻值、而對於溫度補償最有效的電阻值並不會偏離（r〇)太多。在利用具有外徑3mm的線圈（1 )、鋁管之導電體（2 )、 5 0mm的檢測距離（p的最大值）的位置檢測器（2 〇〇 &)之際， $獲得對於使線圈（〇從25。(：變化為75 t時的每1它的變化量的全變化量（full scale)的比例成為30〜5〇ρριη的結果。又，所謂30ppra的大小由於與鋁管、線圈（1)本身的熱膨脹係數為相同程度’因而在3 〇 p p m以下的計測極為困難。 ” 根據第2實施形態的位置檢測器（2〇〇a)，可獲得如下的效果。 •由於不需要勵磁線圈及差動型的2個檢測線圈，而僅利用1個線圈（1)即可，因而可適用於小型化、且小型裝置及設置空間少的地方。 ~ 528852 五、發明說明（23) •可獲得與變位量呈反比例的輸出電壓，因而在檢測直線方向位置時，對於有直線性要求的情況極為有利。 •即使不使用差動型的2個檢測線圈也可進行溫度補償，因而不受溫度變化的影響。

又，上述中係調整線圈（1)的電阻值與電阻（6 )的電阻值的合併值進行溫度補償，但是，一般也可對於成為使時間寬（t)發生溫度變化的要素的電容（4)的容量或比較器的臨限值（VthH、VthL)等值的變化，求得時間寬（t)成為極小容量或臨限值（VthH、VthL)等的值，來選擇在假定溫度成為該值的電容（4)的容量或比較器（5)的臨限值 (VthH、VthL)等值。此外，由於藉由從電容（4)的充放電的哪一位置開始下一周期（T)，連續振盪的狀態也產生變化’因而也可調整時脈（CK )的周期（T )來進行溫度補償。此外，由於藉由將施加於線圈（1 )的電壓波形形成端部陡哨脈衝或端部鈍形脈衝，連續振盪的狀態也產生變化，因而也可調整施加於線圈（1 )的電壓波形來進行溫度補償。但是，實際應用上，僅調整電阻（6 )的電阻值，而將其他條件固定之方法不僅作業簡單而且最為確實。 (第3實施形態）

第3實施形態中，即使藉由線圈（1 )、電阻（6)及電容（4) 所決定的時定數比振盪器（51)的時脈（CK)的周期（T)顯著要小的情況，也輸出充分的電壓。如此之情況，係藉由尺寸上的限制，在線圈（1 )的電感變小時產生。順便言之，如此之情況，第2實施形態中，輸出電壓變小。

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圖11為顯不第3實施形態之位置檢測器（2〇〇b)的結構 έ士 ί位置檢測器（2〇〇b)係由除定時電路（5〇b)以外，其餘、"—1與第2實施形態的位置檢測器（2 0 0 a )相同。 ^時電路（50b)係由振盪器（51)、正反器（52)、與電路」:緩衝器（54)及計數電路（56)所構成。、日守電路（5〇b)的緩衝器（54)的輸出連接於線圈（1)金雷阻（6)的串聯連接電路另一端。電位=ί部(6〇)係由當正反器(52)的輸出信號(⑷為高電：ίΐ輸出設定為高位準、同時、在比較器⑸的輪出 (S2)的上升端將輸出設定為低位準，也就是說，將 7 =仏號（S4)的上升端直至輸出信號（S4)成為低位準後ς 二5)的輸出電壓（S2)的上升端為止的時間寬（〇二 =波u)輪出的正反器（63);及將與矩形波（m)的每— 日寸間的面積成比例的電壓輸出的平滑濾波電路（62)所 2作該種構成如後述之，係作為頻率—電壓變換電路進行其次，詳細說明位置檢測器（2 〇〇 b)的動作。作為初期狀態，設定比較器（5)的輸出信號（S2)為古準。此外，設定正反器（52)的輸出信號（S4)為低位準力。< 定計數電路（56)的計數值為「〇」，「3」輸出信號（2 低位準。 )馬如圖12所示，定時電路50b的振盪器（51)將周期脈（CK)振盪。在該時脈（CK)的上升端使正反器（52)的

\\326\2d-\91-07\91108321.ptd 第27頁 528852 五、發明說明（25) (S4)成為高位準。電器⑸的輸出信號（S2)成為高㈣，則與 :路(53)的輸出、亦即緩衝器(54)的輪出信號⑽高位 :『12=部所示，緩衝器(⑷的輸出信號( =期^由線圈⑴、電阻⑷及電容⑷所決定的時定較写(m1^54)的輸出端子向電容⑷充電。因此，比乂 °()的輸入電壓（S1)從低電壓上升。 =⑸的輸出電壓(S2)直至比較器⑸的輸入電壓 (1)達到上升時臨限值（vthH)為止，一直維持在高位準。如圖12之b部所示，當比較器（5)的輸入電壓（S1)上升至，二t升時臨限值（vthH)時，比較器（5)的輸出電壓（S2) ^轉為低位準（ov或接地）。於是，計數電路（56)對比較器 (/)的輸出電壓（S2)下降端進行計數，使計數值為「计數電路（56)的「3」輸出信號（S5)則維持在低位準。此夕H電Ϊ(53)的輸出、亦即緩衝器(54)的輸出信號⑻) 成為低位準。緩衝器（54)的輸出信號（S3)為低位準期間，由線圈 (1)電阻（6)及電容（4)所決定的時定數，使電容（4)向衝器（5 4)的輪出端子放電。比較器（5)的輸出電壓（S2)直至比較器（5)的輸入電壓 (si)達到下降時臨限值（vthL)為止，一直維持在低位準。又，如圖12之c部所示，即使緩衝器（54)的輸出電壓 (S3)反轉為低位準，比較器（5)的輸入電壓（S1)仍不會立

91108321.ptd 第28頁 528852 五、發明說明（26) 即下降，而需在超越後才開始下降。又，如圖12之d部所示，當比較器（5)的輸入降至低於下降時臨限值（VthL)砗 ...Λ 下 (⑻反轉為高位準。路=3):輸出電Λ (54)的輸出信號（S3)成為高位準。、雨’亦即級衝窃 = 為高位準期間，由線圈 :輸::二)… 升，而丄== 輸升入咖^ 升部所示，當比較器⑸的輸入電壓(si)上 (:2)=:=限值(vthH)時’比較器⑸的輸出電壓輸出電壓端：是數：路(56)對比較器(5)的雷5^hRWA「下降鳊進仃计數，使計數值為「2」。計數斑電路3):二輸出信號(S5)則維持在低位準。此外’ 低位準）的輪出、亦即緩衝器（54)的輪出信號⑽成為 ⑴緩、衝電器出信號(S3)為低位準期間，晃阻（6 )及電容（4)所決定的時 + 衝器（54)的輸出端子放電。使電谷（4)向緩心=二的時輸：電壓(S2)直至比較器⑴的輸入電壓又二It限值Ο為止’―直維持在低位準。之2部所示，當比較器⑸的輪入電壓（S1)下

9Π08321.ptd 第29頁 528852

(=::。寺：限值(vthL)時，比較器⑸的輸出電壓是’與電路(53)的輸出亦即緩衝器 (54)的輸出#號（S3)成為高位準。緩衝器⑸）的輸出信號（S3)為高位準期㈤，由線圈的浐屮：阻;2及電容⑷所決定的時定數，從緩衝器(54) 的輸出知子向電容（4)充電。 =古如圖12之h部所示，當比較器⑸的輸人電壓（S1)上

ί t升時臨限值（VthH)時，比較器（5)的輸出電壓為低位準。於是，計數電路（56)對比較器（5)的輸出電壓(S2)下降端進行計數，使計數值為「3」。藉此計數電路（56)的「3」輸出信號（S5)反轉為高位準。在β亥3」輸出k號（S5)的上升端此外，使正反琴（52)的輸出信號（S4)反轉為低位準。於是，計數電路&6)被清除，计數值為「〇」。藉此，計數電路（56)的「3」輸出號（S5)返回為低位準。另一方面，與電路（53)的輸出亦即緩衝器（54)的輸出信號（S 3 )成為低位準。 ° 緩衝器（54)的輸出信號（S3)為低位準期間，由線圈 (1)、電阻（6)及電容（4)所決定的時定數，使電容（4)向緩衝器（54)的輸出端子放電。比較器（5)的輸出電壓（S2)直至比較器（5)的輸入電壓 (S1)達到下降時臨限值（ythL)為止，一直維持在低位準。又，如圖12之i部所示，當比較器（5)的輸入電壓（S1)下降至低於下降時臨限值（VthL)時，比較器（5)的輸出電壓

528852 528852 五發明說明（28) (S2)反轉為高位準。胃 (S4)為低位準，蛊仁疋，由於正反器（52)的輪出信號出信號（S3)維持在扭路（53)的輸出、亦即緩衝器（54)的輪 (54)的輸出端子放電-。位準。據此，電容（4)繼續向緩衝器輸出(S4):S:;時脈(⑴的上升端時，正反器(52)的動作，可連續不斷ί，返回上述動作。藉由反覆進行上述 j遝π不畸地進行振盪。在此，以上斗R士條件於比較琴限值（VthH) >下降時臨限值（VthL)之充分確保㈣所示限=H、VthL”…滯^ 但H ，之電位差AV，即可穩定進行振盪。的格=p &以上升時臨限值（VthH)=下降時臨限值（VthL) 冰的卜13使於比較器（5)的臨限值（vthH、vthL)不設置磁 :p況’只藉由線圈（1)的逆起電力的超越，仍可振盈。 ★圖12所不，電壓變換部（6〇)的正反器（63)的輸出 =)，輸出從正反器（52)的輸出信號（S4)的上升端至輸出。k(S4)成為低位準後的比較器的輸出電壓（S2)的上升端為止的時間寬（t)的矩形波（m)。在麦位檢測部（3 〇 )中，當響應被檢測物的位置變化，線圈（1)與導電體（2)或磁性體（3)的重疊部長度（p)發生變化則線圈（1 )的電感也隨之變化。於是，線圈（丨）的電感小時則電容（4)的充放電時定數變短，線圈（〇的電感大時則電容（4)的充放電時定數變長。但是’由振盪器（5 1)的時脈（CK )限制充電開始時間，因

528852 五、發明說明（29) 而周期（T)為固定。另一方面線圈（1 )的電感小時則變短，長0 ，矩形波（m)的時間寬（t)在而在線圈（1 )的電感大時則變杏：壓變換部(6〇)的平滑濾波電路(62)取得矩形波(m)的二二值’並將該實效值作為輸出電壓。據此，、線圈⑴的圃/小、且時間寬（t)短時，輸出電壓變小。相反地，線圈(1)的電感A、且時間寬⑴長時，輸出電壓變大。 ϋ，只要從輸出變換部（70)輸出響應壓…或電流’即可獲得顯示被檢測物= 值壓的=電壓比臨限位置的被檢測物位於哪一側的判相對缸限值相當在上述位置檢測器（ 200b)中，第ϋ 檢測器（ma)相同，若藉由溫度變動置 ⑻的電阻值變動，則時間寬⑴圈(乂或電阻測的誤差。因此需要有補償溫度。 k成位置檢時間寬⑴由於受電容⑷的充放電的時而可以想I當線圈⑴或電阻（6)的電阻值支== 間寬（t)也隨之變長。總而言之，可想曰寺，虽然時 1 〇 (a)所示的特性。于彳成為如圖但是，本發明之發明者在進行實驗之際，於圖10(a)所示的特性，還會出現圖1〇(b J斷出不僅限就是說，可確認到在某種組合的條不的特性。也 ^著將電阻值從

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ο Ω開始牦大時，時間寬⑴漸漸變短小值，隨後時間寬⑴再漸漸變長的事項。、某-點成為極雖無法正確解釋時間甯（η 但是，卻可推斷為盘因:圈特性的理由，充放雷泣66办士、次圈的延起電力的電壓振動及所干恝：右_ 關。或是’可推斷為與圖1 2之c部、e部所不超越有關。或是，可推齡兔 ^ » pirrrr^ λ, 了推斷為與電谷（4)的充放電的時疋數及時脈（CK)的周期（τ)的相互干涉有關。上位Λ檢測器(2°0b)中，調整與使用 >显度範圍的、:（）的電阻值、電阻(6)的電阻值相配的電阻值，使之成為如圖10(b)所示（ro)或略（Γ0)。藉此，即使線圈（1)的溫度發生變動，該電阻值發生變動，也可將時間寬（t)的變化抑制在小範圍。又，使電阻值成為（ro)或略（r〇)的理由，是因為當線圈 (1)的溫度發生變動，不僅電阻值發生變動，而且還引起線圈（1 )的靜電容量或線圈（1 )本身形狀的變化等的各式各樣的變化，因而，（ro)並非為對於溫度補償的最有效的電阻值，然而，使時間寬（t)變化的最大要因近似電阻值、

而對於溫度補償最有效的電阻值並不會偏離（ro)太多。

在利用具有外徑3mm的線圈（1)、鋁管之導電體（2)、 5 0mm的檢測距離（p的最大值）的位置檢測器（2〇〇b)之際，可獲得對於使線圈（1)從25 °C變化為75 °C時的每1 °C的變化量的全變化量（full scale)的比例成為30〜5 〇ρριη的結果。又，所謂30ppm的大小由於與鋁管、線圈（1)本身的熱膨脹係數為相同程度，因而在3〇ppm以下的計測極為困

91108321.ptd 第33頁 528852 五、發明說明（31) 難。根據第3實施形態的位置檢測器（ 20 0b)，可獲得如下的效果。 •由於不需要勵磁線圈及差動型的2個檢測線圈，而僅利用1個線圈（1)即可，因而可適用於小型化、且小型裝置及設置空間少的地方。 •可獲得與變位量呈反比例的輸出電壓，因而在檢测直線方向位置時，對於有直線性要求的情況極為有利。 •即使不使用差動型的2個檢測線圈也可進行溫度補償，因而不受溫度變化的影響。 •藉由尺寸上的限制，在線圈（1 )的電感小時也可輸出充分電壓。又’上述中係调整線圈（1)的電阻值與電阻（6)的電阻值的合併值進行溫度補償，但是，一般也可對於成為使時間寬（t)發生溫度變化的要素的電容（4)的容量或比較器（5) 的臨限值（VthH、VthL)等值的變化，求得時間寬（t)成為極小容量或臨限值（VthH、VthL)等的值，來選擇在假定溫度成為遠值的電容（4)的容量或比較器（5)的臨限值 (VthH、VthL)等值。此外，由於藉由從電容㈠）的充放電的哪一位置開始下一周期（T)，連續振盪的狀態也產生變化，因而也:調整時脈（CK)的周期（τ)來進行溫度補償。此外，由於藉由將施加於線圈（丨）的電壓波形形成端部陡峭脈衝或端部鈍形脈衝，連續振盪的狀態也產生變化，因而也可調整施加於線圈（1)的電壓波形來進行溫度補償。

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五、發明說明（32) 但是，實際應用上，僅調整電阻（6 )的電阻值，而將其他條件固定之方法不僅作業簡單而且最為確實。 (第4實施形態）如圖13所示，也可為利用將導電體（12)或磁性體（13)插入線圈（11)的内徑側，來檢測直線方向的位置的構成。如此之構成，在欲減小被檢測物的導電體（丨 (13)的體積或重量的情況有效。 / (第5實施形態）

如圖14所示，也可為利用將導電體（12)或磁性體蓋上線圈（11)的外徑側，來檢測直線方向的位置的構成。如此之構成中，可更為容易利用保護容器保護線圈（丨丄的外周部，使製造更為簡單化。若出示具體例子，係利用線圈（11)的外徑〇 9mm、檢測距離2 0匪者來確認動作。又，對於輸出仍有餘地，可更為此外，利用將線圈（11)收納於外徑5mm、壁厚〇· 5随的不鏽鋼耐壓容器内者來確認動作。此對於應用於油壓非常合適。 /守

又，利用將具磁性體磁芯 7mm、壁厚1 mm的不鏽鋼耐壓不鏽鋼耐壓容器可承受1〇〇〇題地用於一般的油壓裝置中的有心線圈（11 )收納於外徑容器内者來確認動作。由於該大氣壓以上，因而可無任何問 (第6實施形態）如圖15所示，也可為利用將導電體（12)或磁性體（1㈧插

91108321.ptd 第35頁 528852 五、發明說明（33) 入及覆被於線圈（1 1 )的内徑側與外徑侧的兩側，來檢測直線方向的位置的構成。如此之構成中，由於可取得大輸出，因而對於欲細分分解能時非常有效。 (第7實施形態）圖1 6顯示檢測旋轉方向的位置的情況的構成。將渦卷狀的導電體（1 5)或磁性體（1 6)的板固定於旋轉軸 (1 4 )，同時，配置線圈（1 7)以便使重疊部（p)的面積響應旋轉軸（1 4)的旋轉進行變化。

在如此之構成中，可檢測最大為270。的旋轉角。作為用途例，可想像到空氣壓或油壓驅動的旋轉激勵器或旋轉螺線管的旋轉角度檢測。 (第8實施形態）如圖17 (1 6 )的板便使重疊所示，也可為將渦卷狀的導電體（15)或磁性體固定於旋轉軸U4)，同時，配置一對線圈（17)r 且將一對在如此方向位置 (17)中一位置變動向負載引 (第9實施如圖1 8 部（P)的面積響應旋轉軸（14)的旋轉進行變化，線圈（1 7)串聯連接的構成。之構成中，PP使承受軸向負載、旋轉轴（14)的与發生變動，導電體(15)或磁

方的距離減小’而與另-方的距離則增大Ϊ 的影響相互抵消。攄此^ j曰大使4 起的㈣㈣。康匕可抑制旋轉轴（14)受肩形態）所不’也可為將同形狀的形狀的渦卷狀導電體（15)或；

91108321.ptd 第36頁 528852 五、發明說明（34) 性體（1 6 )的板以同相位隔開間隙固定於旋轉軸（1 4 )，同時，配置線圈（1 7)以便使重疊部（p )的面積響應旋轉軸 (1 4 )的旋轉進行變化的構成。在如此之構成中，即使承受軸向負載、旋轉軸（1 4)的轴方向位置發生變動，線圈（17)與一對導電體（15)或磁性體 (1 6 )中一方的距離減小，而與另一方的距離則增大，使得位置變動的影響相互抵消。據此，可抑制旋轉軸（丨4 )受轴向負載引起的輸出變動。 (第1 0實施形態）

如圖1 9所示，也可為將具有點對稱之渦卷形狀的導電體 (1 5 )或磁性體（1 6 )的板固定於旋轉轴（1 4 )，同時，呈點對稱配置一對線圈（1 7)以便使重疊部（p )的面積響應旋轉轴 (1 4 )的旋轉進行變化，且將一對線圈（丨7 )串聯連接的構成0 在如此之構成中，即使承受徑向負載、旋轉轴（丨4 )的半徑方向位置發生變動，導電體（15)或磁性體（16)與一對線圈（17)中方的重豐部（p)的面積減小，而與另一方的重豐部（P)的面積則增大，使得位置變動的影響相互抵消。此外’如此之構成對於旋轉軸（1 4)的旋轉角度小時非常有用。 (第11實施形態）如圖2 0所不，也可為將具有點對稱之渦卷形狀的導電 (15)或磁性體（16)的板固定於旋轉軸（14)，同時，呈點訝

91108321.ptd 據此’可抑制旋轉軸（丨4)受徑向負載引起的輸出變動。第37頁 528852 五、發明說明（35) ----- 稱且挾持導電體（1 5)或磁性體（16)的板狀配置一 (17)以便使重疊部（p)的面積響應旋轉軸（14)的旋轉變化’且將所有線圈（丨7)串聯連接的構成。仃在如此之構成中，即使承受軸向負載、旋轉軸（14 方向位置發生變動，導電體（15)或磁性體（16)與挾^ 體（15)或磁性體（16)的板的一對線圈（17)中一方的距離小、，而與另一方的距離則增大，使得位置變動的影響相互 2消。據此，可抑制旋轉軸（14)受軸向負載引起的輸出動。此外，即使承受徑向負載、旋轉軸（14)的半徑方置發生變動，導電體（15)或磁性體（16)與點對稱配置2一對線17)中一方的重疊部（p)的面積減小，而與另一方白勺重噓部（p )的面積增大，使得位置變動的影響相互抵消。據此，可抑制旋轉軸（14)受徑向負載引起的輸出變 (第1 2實施形態）如圖21所示，也可為將具 (15)或磁性體（16)的一對板同時，呈點對稱且挾持導電狀配置一對線圈（丨7)以便使 (1 4)的旋轉進行變化，且將成0 有點對稱之渦卷形狀導電體隔開間隙固定於旋轉軸（丨4)，體（1 5 )或磁性體（1 6 )的一對板重疊部（Ρ)的面積響應旋轉軸一對線圈（17)串聯連接的構在如此之構成中，即使承受軸向負載、旋轉軸（14)的軸 ^向，置發生變動，線圈（17)與一對導電體（15)或磁性體 (16)中一方的距離減小，而與另一方的距離則增大，使得

528852 五、發明說明（36) 位置變動的景彡響相互抵消。據此，可抑制旋轉軸（1 4 )受軸向負載引起的輪出變動。此外，即使承受徑向負載、旋轉轴（14)的半桉方向位置發生變動，導電體（15)或磁性體 (16)與點對稱配置的一對線圈（17)中一方的重疊部（p)的面積減小’而與另一方的重疊部（p )的面積增大，使得位置變動的影響相互抵消。據此，可抑制旋轉軸（i 4)受徑向負載引起的輸出變動。 (第1 3實施形態）圖2 2為檢測空氣壓或油壓汽缸的檢測活塞桿（1 8)的位置用的構成例。於往返移動於汽缸筒（24)内的活塞桿（1 8)開設孔，將導電體（19)或磁性體（2〇)的管子固定於孔内部（若活塞桿 (18)本身為導電體或磁性體，只要開設孔即可）。然後，將收納於耐壓容器（21)的線圈（22)固定於汽缸頭（23)。此時’收納於耐壓容器（21)的線圈（2 2)係配置為插入導電體 (1 9 )或磁性體（2 〇 )的管子内部狀。例如’汽缸筒（24 )的内徑為4mm、活塞桿（1 8)的直徑為 2mm、開設於活塞桿（18)的孔内徑為lmin、耐壓容器（21)的外徑為〇, 9mm。 (第1 4實施形態）圖23為顯示第14實施形態的位置檢測器（2〇〇c)的構成圖0 該位置檢測器（2 0 0 c)係為第2實施形態之變形者，將定時電路（50a)的正反器（52)的輸出信號（S4)輸入電壓變換

91108321.ptd 第39頁 528852 五、發明說明（37) 部（60c)，由電壓變換部（60c)的平滑濾波電路（62)取得輸出信號（S 4 )的貫效值’並將該貫效值作為輪出電壓。電壓變換部（60c)的輸出電壓與圖8所示輪出信號（S4)的時間寬（t’）成比例。該時間寬（t’）係為電容（4)的^電其月間的時間寬’與線圈（1 )的電感變化量亦即被檢測物的位置變化量成比例，具有良好的直線性。 (第1 5實施形態）圖Z 4為顯示第圖該位置檢測器（200d)係為第2實施形態之變形者，將比較器（5)的輸出信號（S2)輸入電壓變換部（6〇d)，由緣換部（60d)的反相器電路（64)反轉輸出信號（S2)， / 遽、i ί=2)取得實效值，並將該實效值作為輸出電壓月。電堡變換部（6〇d)的輸出電壓與圖8所示n 2)的放電期間的時間寬，與線圈((: 檢測物的位置變化量成比例，具有良好的=里亦即被 (第16實施形態） ”有良好的直線性。也了為由電子計數器計測周期（T )或日车P彳* a、^ ）或時間寬(t”），輸出二J)/時間見⑴或時間寬【發明之效果】十測值成比例的電壓的構成。

I)據二發要明T ⑺可提升相對位置變化的：出電；線二升溫度特性。 \\326\2d-\91-07\9nog32i.

Ptd 第40頁 528852 五、發明說明（38) (3 )為了施加脈衝狀的電壓於線圈，藉由該高頻成分，即使使用電感小的線圈。也可適宜利用渦電流。據此，可將線圈小型化。此外，可利用邏輯元件，容易成為I C化。相對於此，於施加正弦波電壓於線圈的情況，在電感小的線圈中需要有200kHz〜500kHz的高頻。但是，為了使如此之高頻正弦波動作，必須要利用高性能的運算放大器。【元件編號之說明】 CK 時脈 Q 輸出

51 輸入電壓 52 輸出電壓 53 輸出信號 54 輸出 T 周期

VthH 上升時臨限值 VthL 下降時臨限值 m 矩形波 ρ 重疊部

t 時間寬 t’ 時間寬 t ” 時間寬 1 線圈 2 導電體 3 磁性體

\\326\2d-\91-07\91108321.ptd 第41頁 528852

五、發明說明（39) 4 電容 5 比較器 6 電阻 10 磁性體 11 線圈 12 導電體 13 磁性體 14 旋轉軸 15 導電體 16 磁性體 17 線圈 18 活塞桿 19 導電體 20 磁性體 21 耐壓容器 22 線圈 23 汽缸頭 24 汽缸筒 30 變位檢測部 40 脈衝輸出部 5 0a 定時電路 50b 定時電路 51 振盪器 52 正反器 \\326\2d-\91-07\91108321.ptd 第42頁 528852

五、發明說明（40) 53 與電路 54 緩衝器 56 計數電路 60 電壓變換部 60c 電壓變換部 60d 電壓變換部 61 單激發電路 62 平滑濾波電路 63 正反器 64 反相器電路 70 TO 出變換部 100 位置檢測器 20 0a 位置檢測器 20 0b 位置檢測器 20 0c 位置檢測器 20 0d 位置檢測器 \\326\2d-\91-07\91108321.ptd 第43頁 528852 圖式簡單說明圖1為第1實施形態之位置檢測器的構成圖。圖2為顯示第1實施形態之位置檢測器的比較器的輸入電壓及輪出電壓的波形圖。圖3為由電感的大小來比較第1實施形態之位置檢測器的各部波形的波形圖。圖4為由電阻的大小來比較第1實施形態之位置檢測器的各部波形的波形圖。圖5 (a )、（ b)為顯示第1實施形態之位置檢測器的電阻的電阻值與周期T的關係的曲線圖。圖6為第2實施形態之位置檢測器的構成圖。圖7為顯示第2實施形態之位置檢測器的各部波形的波形圖8為由電感的大小來比較第2實施形態之位置檢測器各部波形的波形圖。 ' 、器的圖9為由電阻的大小來比較第2實施形態之位罟仏、n, a λ 此罝檢測各部波形的波形圖。的圖10(a)、（b)為顯示第2實施形態之位置檢測器電阻值與時間寬t的關係的曲線圖。 ° 、電阻圖11為第3實施形態之位置檢測器的構成圖。

圖1 2為顯示第3實施形態之位置檢測器的各形圖。 °波形的波的剖面圖。的剖面圖。的剖面圖。圖1 3為顯示第4實施形態之變位檢測部圖1 4為顯示第5實施形態之變位檢測部圖1 5為顯示第6實施形態之變位檢測部

^628852 圖式簡單說明圖1 6 (a)、（ b)為顯示第7實施形態之變位檢測部的剖面圖。圖1 7 (a )、（ b)為顯示第8實施形態之變位檢測部的剖面圖。圖1 8 (a )、（ b)為顯示第9實施形態之變位檢測部的剖面圖。圖1 9 (a )、（ b)為顯示第1 0實施形態之變位檢測部的剖面圖。圖20(a)、（b)為顯示第11實施形態之變位檢測部的剖面圖。圖2 1 (a )、（ b)為顯示第1 2實施形態之變位檢測部的剖面圖。圖2 2為顯示第1 3實施形態之變位檢測部的剖面圖。圖2 3為第1 4實施形態之位置檢測器的構成圖。圖24為第1 5實施形態之位置檢測器的構成圖。

91108321.ptd 第45頁

Claims

528852 六、申請專利範圍 1 · 一種位置檢測器（丨〇〇 )，係為具備配置為根據被檢測的位置變化而使重疊部（p)的面積變化的線圈（丨）及導電 7(2)或磁性體（3)，與線圈（1)串聯連接之電阻（6)，通過雷圈（1 )及電阻（6 )的串聯電路進行充放電的電容（4 )，將，容（4)的充電電壓作為輸入、且於輸出為高位準時對電 :(4)充i電、而於輸出為低位準時使電容（4)放電的反轉輸的比較器（5 )，將被檢測物的位置變化作為連續振盪動炎的周期（T)的變化進行檢測的位置檢測器（丨〇〇 )，其特徵設定線圈⑴的電阻值、電阻（6)的電阻值、電容⑷ 2容量及比較器（5)的臨限值，以便對於線圈（1)的電阻值、電阻（6)的電阻值、雷交从中—曰的阳枯由$ , 電奋（4)的電容量及比較器（5)的 :限”至f 一個值的變化，使周期⑴的變化達到極小值且在叙设溫度成為極小值。 2·種位置檢測器（2〇〇a、20 0 b)，其特徵為：具備配置為根據被檢測物的位置面積變化的線圈（1)及導雷鲈# a 文里且σ|5(ρ)的串聯連接之雷：或磁性體(3)，與線圈(1 甲％”連接之電阻(6)，通過線圈⑴及電阻⑻ 進行充放電的電容（4)，將雷究串聯電路反轉輸出的比較：5，；】匕4久充電電壓作為輸入$ 口1 ) 及將連續振盪動作的周细r τ、 ί ί ί ΐα)?Λ(5〇& '50b) ^ ^ ^ ^ i t J 行檢測。反轉ι位準^止的時間寬⑴的變㈣

528852 六、申請專利範圍 3.如申請專利範圍第2項之位置檢測器（2〇其中，設定線圈（1 )的電阻值、電阻f Μ ; (4 )的電容量及比較器（5 )的臨限值，电谷電阻值、電阻(6)的電阻值、電容(4)的電= 到極小值、且在假設溫度成為極小值^間寬⑴的變化達使上述 4 ·如申請專利範圍第1項之位置檢測器，盆比較器（5 )的臨限值具有磁滯。的’ /、中使上述 5 ·如申請專利範圍第2項之位置檢測器，i 比較器（5)的臨限值具有磁滯。 @ T 使上述 6·如申請專利範圍第3項之位置檢測器，i 比較器（5 )的臨限值具有磁滞。 ” T 7. —種位置檢測器（ 20 0c、2〇〇d)，其特徵為·· 具備配置為根據被檢測物的位置變化 :# 面積變化的線圈（1)及導電胃（2) 4 豐邛（P)的串聯連接之電阻⑷，通圈2 =體⑺，•線圈⑴ ^ ^(4) ^(4)} ^ 且於臨限值時具有磁滯的反轉輸出的=作為輸入、檢測物的位置變化作為電容七以將被或放電期：的時間寬的變化進行檢：。的日'間寬(t，） 8 ·如申睛專利範圍第1至7 一中，在被檢測物配設上述綠、、之位置檢測器，其磁性體（3)，以便於被檢測、或上述導電體（2)、或被檢挪物直線移動時，在上述線圈⑴ 528852 六、申請專利範圍的外徑側或内徑側中之任一側使重疊面積變化。 9·如申請專利範圍第1至7項中任一項之位置檢測器，其中，在被檢測物配設上述線圈（丨）、或上述導電體（2 )、或磁性體（3 )’以便於被檢測物直線移動時，在上述線圈（1) 的外徑側及内徑側的兩側使重疊面積變化。 I 〇·如申請專利範圍第1至7項中任一項之位置檢測器，其中’被檢測物為旋轉軸（丨4 )，於該旋轉軸4 )配設渦卷狀的導電體（1 5 )或磁性體（丨6 )的板，同時，配置線圈（1 7 ) 以便於上述旋轉軸（丨4 )旋轉時使重疊面積變化。 II ·如申請專利範圍第1至7項中任一項之位置檢測器，其中’被檢測物為旋轉軸（丨4 )，於該旋轉軸（丨4)配設渦卷狀的導電體（1 5)、或磁性體（1 6)的板，同時，配置一對線圈（1 7)’以便於上述旋轉軸（丨4)旋轉時使重疊面積變化、且呈挾持上述板狀。 1 2·如申請專利範圍第1至7項中任一項之位置檢測器，其中’被檢測物為旋轉& (丨4)，於該旋轉軸（丨4)隔開間隙同相位配5又渦卷狀的導電體（丨5)或磁性體（1 6)的一對相同形狀的板，同時，於上述一對板間隙間配置線圈（丨7 )，以便於上述旋轉軸（1 4)旋轉時使重疊面積變化。直·'申明專利範圍第1至7項中任一項之位置檢測器， L被檢測物為旋轉軸（14)，相對於該旋轉轴（I4)呈點眭冉:半配5又渦卷狀的導電體（1 5)或磁性體（1 6)的板，同上鐘=對稱配置—對線圈（17)，以便於上述旋轉轴（14) 旋轉時使重疊面積變化。

91108321.ptd 第48頁 528852 六、申請專利範圍 1 4.如申請專利範圍第1至7項中任一項之位置檢測器，其中，被檢測物為旋轉軸（1 4 )，相對於該旋轉軸（1 4)呈點對稱分半配設渦卷狀的導電體（1 5 )或磁性體（1 6 )的板，同時，於上述旋轉軸（1 4)旋轉時使重疊面積變化、且呈挾持上述板狀配置一對線圈（1 7 )、再與此呈點對稱配置另一對線圈（1 7 )。 1 5 ·如申請專利範圍第1至7 j 其中，被檢測物為旋轉軸（1 4 ) 對稱分半隔開間隙同相位配設體（1 6 )的一對相同形狀的板，間呈點對稱配置一對線圈（1 7) 轉時使重疊面積變化。 16·如申請專利範圍第1至7 ) 其中，上述線圈（1)係為於磁ί ί中任一項之位置檢測器， ’相對於該旋轉軸（1 4 )呈點满卷狀的導電體（1 5 )或磁性同時，於上述一對板的間隙，以便於上述旋轉軸（1 4)旋 I中任一項之位置檢測器，具有磁性體的有心線圈。

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