JPH0229166B2 - Kakudohenkanki - Google Patents
KakudohenkankiInfo
- Publication number
- JPH0229166B2 JPH0229166B2 JP23091582A JP23091582A JPH0229166B2 JP H0229166 B2 JPH0229166 B2 JP H0229166B2 JP 23091582 A JP23091582 A JP 23091582A JP 23091582 A JP23091582 A JP 23091582A JP H0229166 B2 JPH0229166 B2 JP H0229166B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit
- hall element
- phase difference
- input
- output
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は角度変換器に関するものである。
更に詳述すれば、角度変位をホールエレメント
を利用して電気信号として出力する角度変換器に
関するものである。
を利用して電気信号として出力する角度変換器に
関するものである。
第１図は従来より一般に使用されているホール
エレメントを利用した角度変換器の原理説明図で
ある。
エレメントを利用した角度変換器の原理説明図で
ある。
図において１はＳ極、Ｎ極を有する永久磁石よ
りなる磁気回路である。２は磁気回路１の磁界内
に配置されたホールエレメントで、紙面に垂直な
軸０を中心に、入力角θに応じて回転する。
りなる磁気回路である。２は磁気回路１の磁界内
に配置されたホールエレメントで、紙面に垂直な
軸０を中心に、入力角θに応じて回転する。
以上の構成において、入力角θに応じて、ホー
ルエレメント２がθ角度回転すると、ホールエレ
メント２に生ずる電圧Vθは V〓＝KBI sinθ (1) ここで Ｋ：ホール素子の積感度（入力電流１ｍＡ、磁気
密度1kGあたりの出力電圧ｍＶ） Ｂ：磁束密度、 Ｉ：ホール駆動電流 θ：入力角度 となる。
ルエレメント２がθ角度回転すると、ホールエレ
メント２に生ずる電圧Vθは V〓＝KBI sinθ (1) ここで Ｋ：ホール素子の積感度（入力電流１ｍＡ、磁気
密度1kGあたりの出力電圧ｍＶ） Ｂ：磁束密度、 Ｉ：ホール駆動電流 θ：入力角度 となる。
この結果、出力電圧V〓は、入力角度θの正弦
に比例する。
に比例する。
しかしながら一般には、入力角度θに比例した
出力が必要とされるので、出力をリニアライズす
るか、微小角度を測定可能範囲としなければなら
ない。
出力が必要とされるので、出力をリニアライズす
るか、微小角度を測定可能範囲としなければなら
ない。
この場合、必然的に、直線性特性等に悪影響が
生じ、良好な特性が得られない問題点を有する。
生じ、良好な特性が得られない問題点を有する。
本発明は、この問題点を解決するものである。
本発明の目的は、回転変位が加えられる入力軸
を中心にして互いに直交して配置された二個のホ
ールエレメントと、ホールエレメントに共通の磁
束密度が加えられ入力回転角に対応して軸を中心
に磁束の方向がホールエレメントに対して相対的
に回転するように構成された磁気回路と、ホール
エレメントに互いに90度の位相差を有する電圧を
それぞれのエレメントに加える電源回路と、二個
のホールエレメントの出力電圧を加算する加算回
路と、加算回路の出力と電源回路の出力の一方と
の位相差を検出する位相差検出手段とを具備して
なる角度変換器を構成して、入力角度に直接比例
した出力電圧が得られるようにしたので、直線性
特性が良好であり、入力角度が０〜360度と広い
測定可能範囲が得られる角度変換器を提供するに
ある。
を中心にして互いに直交して配置された二個のホ
ールエレメントと、ホールエレメントに共通の磁
束密度が加えられ入力回転角に対応して軸を中心
に磁束の方向がホールエレメントに対して相対的
に回転するように構成された磁気回路と、ホール
エレメントに互いに90度の位相差を有する電圧を
それぞれのエレメントに加える電源回路と、二個
のホールエレメントの出力電圧を加算する加算回
路と、加算回路の出力と電源回路の出力の一方と
の位相差を検出する位相差検出手段とを具備して
なる角度変換器を構成して、入力角度に直接比例
した出力電圧が得られるようにしたので、直線性
特性が良好であり、入力角度が０〜360度と広い
測定可能範囲が得られる角度変換器を提供するに
ある。
第２図は、本発明の一実施例の構成説明図であ
る。
る。
図において、１ａは磁気回路で、永久磁石１
１，１２とヨーク１３よりなる。永久磁石１１，
１２はコの字状のヨーク１３の両端に取付けら
れ、永久磁石１１と１２間に磁界が生ずるように
配置されている。３，４はホールエレメントで、
永久磁石１１と１２との間に配置され、軸０を中
心にして互いに直交して配置され、軸０には入力
回転変位θが入力される。而して、ホールエレメ
ント３，４には、ほぼ等しい磁束密度Ｂが加わ
る。第３図に、第２図の電気回路のブロツク図を
示す。５はホールエレメント３，４を交流駆動す
る発振回路で、ホールエレメント３を駆動すると
共に、ホールエレメント４に位相器６を介して、
90度位相のずれた交流電圧を加える。７はホール
エレメント３，４の出力を加算する加算回路で、
この場合は、両出力の差が演算される。８は位相
差検出手段で、この場合は、コンパレーター８
１，８２、フリツプフロツプ回路８３、平滑回路
８４よりなる。加算回路７の出力は、コンパレー
ター８１を介してフリツプフロツプ回路８３の
SET側に接続され、発振回路５の出力が、コン
パレーター８２を介してフリツプフロツプ回路８
３のRESET側に接続されている。フリツプフロ
ツプ回路８３の側は平滑回路８４を介して出力
端子９に接続されている。
１，１２とヨーク１３よりなる。永久磁石１１，
１２はコの字状のヨーク１３の両端に取付けら
れ、永久磁石１１と１２間に磁界が生ずるように
配置されている。３，４はホールエレメントで、
永久磁石１１と１２との間に配置され、軸０を中
心にして互いに直交して配置され、軸０には入力
回転変位θが入力される。而して、ホールエレメ
ント３，４には、ほぼ等しい磁束密度Ｂが加わ
る。第３図に、第２図の電気回路のブロツク図を
示す。５はホールエレメント３，４を交流駆動す
る発振回路で、ホールエレメント３を駆動すると
共に、ホールエレメント４に位相器６を介して、
90度位相のずれた交流電圧を加える。７はホール
エレメント３，４の出力を加算する加算回路で、
この場合は、両出力の差が演算される。８は位相
差検出手段で、この場合は、コンパレーター８
１，８２、フリツプフロツプ回路８３、平滑回路
８４よりなる。加算回路７の出力は、コンパレー
ター８１を介してフリツプフロツプ回路８３の
SET側に接続され、発振回路５の出力が、コン
パレーター８２を介してフリツプフロツプ回路８
３のRESET側に接続されている。フリツプフロ
ツプ回路８３の側は平滑回路８４を介して出力
端子９に接続されている。
以上の構成において、発振回路５からホールエ
レメント３にV1＝Vsinωtの電圧を加え、I1sinωt
の電流を流す。ホールエレメント４には移相器６
を通した電圧V11＝Vcosωtを加えてI2cosωtの電
流を流す。入力軸０への入力角θがθ＝０のと
き、第４図に示す如く、ホールエレメント３が磁
束を直角に受けるものとすれば、ホールエレメン
ト４は平行な磁束を受ける。入力軸０に入力角θ
が与えられると、ホールエレメント３，４に加わ
る磁束密度は、磁気回路中央付近の磁束密度をＢ
とすれば、それぞれBcosθ，Bsinθとなる。ホー
ルエレメント３，４の積感度をK1、K2とすれば、
ホールエレメント３，４の出力電圧V2、V3は V2＝K1I1Bsinωt・cosθ＝K1I1B｛１／２sin（ωt＋θ
）＋１／２sin（ωt−θ）｝(2) V3＝K2I2Bcosωt・sinθ＝K2I2B｛１／２sin（ωt＋θ
）−１／２sin（ωt−θ）｝(3) となる。加算回路７により、出力V2とV3の差を
取ると、K1I1B＝K2I2Bとすると、両出力の差V4
は V4＝K1I1Bsin（ωt−θ） (4) となる。V4とV1電圧の波形を第５図Ａに示す。
レメント３にV1＝Vsinωtの電圧を加え、I1sinωt
の電流を流す。ホールエレメント４には移相器６
を通した電圧V11＝Vcosωtを加えてI2cosωtの電
流を流す。入力軸０への入力角θがθ＝０のと
き、第４図に示す如く、ホールエレメント３が磁
束を直角に受けるものとすれば、ホールエレメン
ト４は平行な磁束を受ける。入力軸０に入力角θ
が与えられると、ホールエレメント３，４に加わ
る磁束密度は、磁気回路中央付近の磁束密度をＢ
とすれば、それぞれBcosθ，Bsinθとなる。ホー
ルエレメント３，４の積感度をK1、K2とすれば、
ホールエレメント３，４の出力電圧V2、V3は V2＝K1I1Bsinωt・cosθ＝K1I1B｛１／２sin（ωt＋θ
）＋１／２sin（ωt−θ）｝(2) V3＝K2I2Bcosωt・sinθ＝K2I2B｛１／２sin（ωt＋θ
）−１／２sin（ωt−θ）｝(3) となる。加算回路７により、出力V2とV3の差を
取ると、K1I1B＝K2I2Bとすると、両出力の差V4
は V4＝K1I1Bsin（ωt−θ） (4) となる。V4とV1電圧の波形を第５図Ａに示す。
V4電圧をコンパレータ８１を通すと第５図Ｃ
の如き波形が得られ、一方、V1電圧はコンパレ
ータ８２を通すと第５図Ｂに示す如き波形が得ら
れる。コンパレーター８１，８２の出力をフリツ
プフロツプ回路８３に加えると、側の出力は第
５図ｄの如き波形となる。この出力を平滑回路８
４を通して直流出力Voを得ることができる。直
流出力Voは次式に示す如くなる。
の如き波形が得られ、一方、V1電圧はコンパレ
ータ８２を通すと第５図Ｂに示す如き波形が得ら
れる。コンパレーター８１，８２の出力をフリツ
プフロツプ回路８３に加えると、側の出力は第
５図ｄの如き波形となる。この出力を平滑回路８
４を通して直流出力Voを得ることができる。直
流出力Voは次式に示す如くなる。
Vo＝T1／ＴVs＝θ／ω／2π／ωVs＝θ／2πVs (5)
ここで
Ｔ：周期
T1：パルス幅
Vs：振幅
したがつて、入力角度θに比例した出力電圧
Voが得られる。
Voが得られる。
この結果、入力角度は比例的に出力電圧に変
換することができる。而も、入力角度が位相差の
測定に変換されるため、原理的に非直線性がな
い。発振周波数ωの変動は測定精度に影響を与
えない。入力角度θは０〜360度の範囲で測定
可能で、大きな入力スパンを採用することができ
る。
換することができる。而も、入力角度が位相差の
測定に変換されるため、原理的に非直線性がな
い。発振周波数ωの変動は測定精度に影響を与
えない。入力角度θは０〜360度の範囲で測定
可能で、大きな入力スパンを採用することができ
る。
なお、ゼロクロツシング・デテクタでコンパレ
ーター８１，８２を構成すれば発振振幅の変動も
誤差とならないものが得られる。
ーター８１，８２を構成すれば発振振幅の変動も
誤差とならないものが得られる。
なお、前述の実施例においては、位相差検出手
段８として、コンパレーター８１，８２、フリツ
プフロツプ回路８３と平滑回路よりなるとした
が、これに限ることはなく、たとえば、フリツプ
フロツプ回路のかわりにAND回路を設けたもの
でもよく、要するに、位相差が検出できるもので
あればよい。
段８として、コンパレーター８１，８２、フリツ
プフロツプ回路８３と平滑回路よりなるとした
が、これに限ることはなく、たとえば、フリツプ
フロツプ回路のかわりにAND回路を設けたもの
でもよく、要するに、位相差が検出できるもので
あればよい。
以上説明したように、本発明によれば、直線性
特性が良好であり、入力角度が０〜360度と広い
測定可能範囲の得られる角度変換器を実現するこ
とができる。
特性が良好であり、入力角度が０〜360度と広い
測定可能範囲の得られる角度変換器を実現するこ
とができる。
第１図は従来より一般に使用されているホール
エレメントを利用した角度変換器の原理説明図、
第２図は本発明の一実施例の構成説明図、第３図
は第２図実施例の電気回路のブロツク図、第４
図、第５図は第２図実施例の動作説明図である。 １ａ……磁気回路、１１，１２……永久磁石、
１３……ヨーク、３，４……ホールエレメント、
５……発振回路、６……位相器、７……加算回
路、８……位相差検出手段、８１，８２……コン
パレータ、８３……フリツプフロツプ回路、８４
……平滑回路、９……出力端子、０……入力軸、
θ……入力回転変位、Ｂ……磁束密度。
エレメントを利用した角度変換器の原理説明図、
第２図は本発明の一実施例の構成説明図、第３図
は第２図実施例の電気回路のブロツク図、第４
図、第５図は第２図実施例の動作説明図である。 １ａ……磁気回路、１１，１２……永久磁石、
１３……ヨーク、３，４……ホールエレメント、
５……発振回路、６……位相器、７……加算回
路、８……位相差検出手段、８１，８２……コン
パレータ、８３……フリツプフロツプ回路、８４
……平滑回路、９……出力端子、０……入力軸、
θ……入力回転変位、Ｂ……磁束密度。
Claims (1)
- １ 回転変位が加えられる入力軸を中心にして互
いに直交して配置された二個のホールエレメント
と、該ホールエレメントに共通の磁束密度が加え
られ入力回転角に対応して前記入力軸を中心に磁
束の方向が該ホールエレメントに対して相対的に
回転するように構成された磁気回路と、前記ホー
ルエレメントに互いに90度の位相差を有する交流
電圧を前記それぞれのホールエレメントに加える
発振回路と、前記二個のホールエレメントの出力
電圧を加算する加算回路と、該加算回路の出力と
前記電源回路の出力の一方との位相差を検出する
位相差検出手段とを具備してなる角度変換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23091582A JPH0229166B2 (ja) | 1982-12-29 | 1982-12-29 | Kakudohenkanki |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23091582A JPH0229166B2 (ja) | 1982-12-29 | 1982-12-29 | Kakudohenkanki |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59125005A JPS59125005A (ja) | 1984-07-19 |
| JPH0229166B2 true JPH0229166B2 (ja) | 1990-06-28 |
Family
ID=16915273
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23091582A Expired - Lifetime JPH0229166B2 (ja) | 1982-12-29 | 1982-12-29 | Kakudohenkanki |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0229166B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011059103A (ja) * | 2009-08-11 | 2011-03-24 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 回転角度検出装置及び位置検出装置並びにその検出方法 |
-
1982
- 1982-12-29 JP JP23091582A patent/JPH0229166B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59125005A (ja) | 1984-07-19 |
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