JPH01314917A - 非電気的諸量測定用差動インダクタンス変換器のデジタル出力との接続構成 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は非電気的、特に機械的諸量の測定の分野に言及
し、非電気的諸量測定のための差動インダクタンス変換
器のデジタル出力との接続を解決し、特に、コンピュー
タ装備機器への適用を意図している。

〔従来の技術および発明が解決しようとする課題〕非電
気的、特に機械的諸量の測定において、差動インダクタ
ンス変換器がしばしば用いられるが、それは共通の可動
コアを有する一組のコイルから成っている。測定される
量の変化は変換器のコアの位置の変化に変換され、２つ
の変換器の枝のインダクタンスの変化を引き起こす。従
来から公知の差動インダクタンス変換器のデジタル出力
との接続構成は、−２つの変換器の技を単一の正弦波発
振器から供給される交流による交流ブリッジを構成する
ように接続するものである。ブリッジの出力電圧は交流
アンプによって増幅された後に位相検知整流器によって
整流される。必要に応じて濾波した後、得られる直流電
圧は測量すべき量に近似的に比例しており、アナログ−
デジタル変換器によってデジタル形式に変換される。こ
のような公知の接続の欠点は、すべての結合要素に対す
る厳しい要求のために、著しく複雑になることである。

特に要求されることは、歪みの小さいこと、増幅および
位相に関する発振器の安定性、交流アンプの増幅−位相
伝達特性、位相−検知整流器の直線性、並びに使用され
るアナログ−デジタル変換器の精度である。このような
要求は時間および温度に関する安定性への要求によって
さらに強められる。これらの接続構成の複雑さは材料コ
ストを高くし、製造及びデバッグに多大な労力を必要と
し、それはすべての接続回路を正確に設置する必要性か
らも生じる。これらの公知の接続構成の特性は、原理的
に変換器のコアの特質のために生じるブリッジ出力電圧
の高調波歪みによって一部制限され、また、２つの変換
器の枝のインダクタンスの差の相対的な変化は変換器コ
イルの位置に直接比例するという仮定を採用した数学的
モデルによって一部制限され、最後に、公知のような不
平衡なブリッジ結合の非直線性によって一部制限される
。これらの公知の接続構成は妨害信号に対して非常に弱
いこともまた無視できず、その原因は一部には固有の接
続（電気要素のノイズ）であり、一部には供給ケーブル
を介しておよび電磁誘導により外部環境から接続へ侵入
する妨害信号であり、このため実質的には測定量のダイ
ナミックレンジが最大８０デシベルまでに減少すること
になる。

〔課題を解決するための手段および作用〕前述したよう
な従来公知の接続構成の欠点は非電気的諸量測定用差動
インダクタンス変換器を本発明にしたがってデジタル出
力へ接続することによってかなり除去することができ、
その原理は差動インダクタンス変換器の共通端子は発振
器の第１の端子に接続され、差動インダクタンス変換器
の第１の端子は切換スイッチの第１の入力に接続され、
差動インダクタンス変換器の第２の端子は切換スイッチ
の第２の入力に接続されるというものである。該切換ス
イッチの出力は発振器（３）の第２の端子に接続され、
該発振器はその出力を介して制御、評価および指示ブロ
ックの入力に接続され、その出力は切換スイッチの制御
入力に接続される。

本発明の接続構成には次のような利点がある。

（ａ）非常に簡潔であり、製造上および設置期間中に何
らの特別の注意を必要とせず、正確あるいは高価なアナ
ログ要素を必要としない。

（ｂ）コンピュータとの接続に特に適する。

（Ｃ）測定された量を直接発振器の発振周期に変換する
ので外乱効果の影響が最小であり、１００デシベルまで
のダイナミックレンジの測定量を得ることが可能である
。

（ｄ）数学的モデルを適切に選択することで優秀な直線
性を持つ伝達特性が得られ、さらにその程度を適切な近
似により改良することができる。

（ｅ）多重の機械的測定を容易に実現することが可能で
ある。

〔実施例〕

差動インダクタンス変換器１の共通端子５は発振器３の
第１の端子１２に接続されている。差動インダクタンス
変換器１の第１の端子６は切換スイッチ２の第１の入力
８に接続され、同様に差動インダクタンス変換器１の第
２の端子７は切換スイッチ２の第２の入力９に接続され
ている。この切換スイッチ２の出力１１は発振器３の第
２の端子１３に接続されている。この発振器３の出力１
４は制御、評価および指示ブロック４の入力１５に接続
され、その出力１６は切換スイッチ２０制御入力１０に
接続されている。制御、評価および指示ブロック４はマ
イクロプロセッサ回路、例えばＭＯＳ　ＬＳ１　回路の
パッケージとＬＳ−ＴＴＬのパッケージの組み合わせを
用いて実現される。

制御、評価および指示ブロック４は切換スイッチ２によ
り差動インダクタンス変換器１のそれぞれの枝を発振器
３に接続している。切換スイッチ２によって実際に接続
される差動インダクタンス変換器１の枝のインダクタン
スしは発振器３の同調回路の一部を構成し次の公知の関
係式に基づいて発振器３の発振周期Ｔを与える。

Ｔ＝２πｆ璽「　　　　　　　　（１）ここで、Ｃは変
換器１０１つの枝のインダクタンスＬと共に同調回路を
構成する容量である。変換器１の第１の枝が接続される
と、発振器３の発振周期Ｔ、に対して関係式 ％式％（２） が適用され、但し、Ｌは変換器１の第１の枝のインダク
タンスであり、同様に変換器１の第２の枝が接続される
と、発振器３の発振周期Ｔ２に対して関係式 ％式％（３） が適用され、但し、Ｌ２は変換器１の第２の技のインダ
クタンスである。測定Ｍｙと変換器１の枝のインダクタ
ンスＬ１　およびＬ２との関係式は次の様に書くことが
できる。

ｙ＝ｆ　［ｇ（Ｌｌ、Ｌ２）　］　　　　　　　（４）
関数ｇ　（Ｌｌ、　Ｌ２）の適切な近似として、次の様
な関数が使用される。

要求される動的な性質に比べて充分に速く切換スイッチ
２が変換器１０個々の枝を切換るとすれば、式（５）に
式（２）および（３）を代入してのように書くことがで
き、この関数の値は発振器３の熱的あるいは長期の不安
定性によって引き起こされる発振器３の発振周期Ｔ、、
Ｔ２の変動に依存しないであろう、すなわち、変換器１
の不安定性以外のすべての不安定性が補償されたことに
なる。式（６）を使うと式（４）は次の様に書ける。

以下余白 この関数を直線近似したとしても同じ変換器を公知の交
流ブリッジ接続で接続した場合よりも良好な結合伝達特
性となり、さらに例えば多項式を用いて関数（７）を近
似することにより直線性をさらに改善することが可能で
ある。

切換スイッチ２の制御、発振器３の発振周期Ｔ１および
Ｔ２の測定、測定量ｙの計算およびその表示および／ま
たはさらに加える処理は、制御、評価および指示ブロッ
ク４によって提供される。分解能を上げる目的でかつ測
定速度への要求が小さいときは発振器３の発振周期Ｔ、
、Ｔ２を内部的に切換えて周期Ｔ、／、Ｔ２／として適
当な数の発振器ｉ続する振動を得ることも可能である。

本発明に係る非電気的諸量測定のための差動インダクタ
ンス変換器の接続構成は計測、制御および自動化技術に
有用である。

以下余白 〔発明の効果〕 本発明の接続構成には次のような利点がある。

（ａ）非常に簡潔であり、製造上および設置期間中に何
らの特別の注意を必要とせず、正確あるいは高価なアナ
ログ要素を必要としない。

（ｂ）コンピュータとの接続に特に適する。

（Ｃ）測定された量を直接発振器の発振周期に変換する
ので外乱効果の影響が最小であり、１００デシベルまで
のダイナミックレンジの測定量を得ることが可能である
。

（ｄ）数学的モデルを適切に選択することで優（ｅ）多
重の機械的測定を容易に実現することが可能である。

【図面の簡単な説明】

添付図は本発明の非電気的諸量測定用差動インダクタン
ス変換器のデジタル出力との接続構成の例を表わすブロ
ック図である。 図において、 １・・・差動インダクタンス変換器、 ２・・・切換スイッチ、 ３・・・発振器、 ４・・・制御、評価および指示ブロック。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、非電気的諸量測定用差動インダクタンス変換器のデ
   ジタル出力との接続構成において、差動インダクタンス
   変換器（１）の共通端子（５）は発振器（３）の第１の
   端子（１２）に接続され、差動インダクタンス変換器（
   １）の第１の端子（６）は切換スイッチ（２）の第１の
   入力（８）に接続され、差動インダクタンス変換器（１
   ）の第２の端子（７）は切換スイッチ（２）の第２の入
   力（９）に接続され、該切換スイッチ（２）の出力（１
   １）は発振器（３）の第２の端子（１３）に接続され、
   該発振器（３）はその出力（１４）を介して制御、評価
   および指示ブロック（４）の入力（１５）に接続され、
   該制御・評価および指示ブロック（４）の出力（１６）
   は切換スイッチ（２）の制御入力（１０）に接続される
   ことを特徴とする非電気的諸量測定用差動インダクタン
   ス変換器のデジタル出力との接続構成。