JPH0249364Y2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0249364Y2 JPH0249364Y2 JP1981130318U JP13031881U JPH0249364Y2 JP H0249364 Y2 JPH0249364 Y2 JP H0249364Y2 JP 1981130318 U JP1981130318 U JP 1981130318U JP 13031881 U JP13031881 U JP 13031881U JP H0249364 Y2 JPH0249364 Y2 JP H0249364Y2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- coils
- circuit
- primary
- piston
- 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
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Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Actuator (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
この考案はシリンダのストローク位置検出装置
に関する。[Detailed Description of the Invention] This invention relates to a cylinder stroke position detection device.
従来のストローク位置検出装置は、第1図a乃
至dに示すようなものがあつた。第1図aは、シ
リンダ1のピストンロツド2にゴムローラ3を接
触させ、ピストンロツド2の直線運動を回転運動
に変換して回転検出器4でこれを検出するように
したものである。同図bはピストンロツド2に回
転検出器4を固定し、ピストンロツド2の直線運
動をゴムローラ3によつて回転運動に変換し、回
転検出器4で検出するようにしたものである。同
図cはピストンロツド2の直線運動を電磁式また
は光学式のリニアスケール5によつてそのまま読
み取るようにしたものである。同図dはシリンダ
1の内部に超音波トランスジユーサ6を臨ませ、
これによりピストン7の位置も検出するようにし
たものである。上述のような従来の装置は、いず
れも機械的接触が有つたり、あるいは検出器が複
雑であつたり、あるいはシリンダに格別の加工を
施さねばならない等の問題があつた。 Conventional stroke position detection devices include those shown in FIGS. 1a to 1d. In FIG. 1A, a rubber roller 3 is brought into contact with a piston rod 2 of a cylinder 1, and the linear motion of the piston rod 2 is converted into rotational motion, which is detected by a rotation detector 4. In FIG. 1B, a rotation detector 4 is fixed to the piston rod 2, and the linear motion of the piston rod 2 is converted into rotational motion by a rubber roller 3, which is detected by the rotation detector 4. Figure c shows the linear motion of the piston rod 2 being read as it is by an electromagnetic or optical linear scale 5. Figure d shows the ultrasonic transducer 6 facing inside the cylinder 1,
This allows the position of the piston 7 to be detected as well. The above-mentioned conventional devices all have problems such as mechanical contact, complicated detectors, or special machining of the cylinder.
この考案は上述の点に鑑みてなされたもので、
非接触でありかつシリンダに格別の加工を施す必
要のない、簡便なシリンダストローク位置検出装
置を提供しようとするものである。この目的の達
成のために、この考案に係るストローク位置検出
装置は、シリンダチユーブの透磁率が小さく、ピ
ストンの透磁率が大きなシリンダにおいて、軸方
向にずれた位置で前記シリンダチユーブの外周に
夫々巻回された複数の1次コイルと、これら1次
コイルによる励磁に対応する出力信号を取り出す
ための取り出し手段と、前記1次コイルを互いに
位相のずれた交流信号によつて別々に励磁するこ
とにより、前記複数の1次コイルが配置された範
囲の全長にわたる前記ピストンの直線位置に応じ
て該交流信号を移相した出力信号を前記取り出し
手段に生ぜしめる第1の回路と、前記励磁用交流
信号に対する前記取り出し手段の出力信号の位相
ずれをデイジタルで検出する第2の回路とを具え
ることを特徴とするものであり、この位相ずれを
検出デイジタル情報が前記1次コイルが配置され
た範囲での連続的なシリンダストローク位置を示
す情報であるものである。 This idea was made in view of the above points,
The object of the present invention is to provide a simple cylinder stroke position detection device that is non-contact and does not require any special processing on the cylinder. In order to achieve this object, the stroke position detection device according to the present invention is provided in a cylinder where the cylinder tube has a low magnetic permeability and the piston has a high magnetic permeability, and each winding is wound around the outer periphery of the cylinder tube at a position shifted in the axial direction. A plurality of rotated primary coils, a take-out means for taking out an output signal corresponding to the excitation by these primary coils, and a means for separately exciting the primary coils with alternating current signals whose phases are shifted from each other. , a first circuit that generates in the extraction means an output signal whose phase is shifted from the AC signal according to the linear position of the piston over the entire length of the range in which the plurality of primary coils are arranged; and the excitation AC signal. and a second circuit for digitally detecting a phase shift of the output signal of the output signal of the extraction means, and the digital information detected by the phase shift is detected in the range where the primary coil is arranged. This is information indicating continuous cylinder stroke positions.
ピストンの透磁率がシリンダチユーブの透磁率
よりも大きいため、1次コイルに対するピストン
の直線位置に応じて、各1次コイルを通る磁路に
おける磁気抵抗が変化し、その磁気抵抗に応じた
出力が取り出し手段に誘導される。そして、第1
の回路により複数の1次コイルが互いに位相のず
れた交流信号によつて別々に励磁されることによ
り、取り出し手段により取り出される出力信号は
ピストンの直線位置に応じて該交流信号を移相し
たものとなる。この移相量は、複数の1次コイル
が配置された範囲の全長にわたつて、ピストンの
直線位置に応じて、各1次コイルを通る磁路にお
ける磁気抵抗が変化することにより、該1次コイ
ルが配置された範囲の全長にわたつて連続的に変
化する。従つて、第2の回路により、励磁用交流
信号に対するこの取り出し手段の出力信号の位相
ずれをデイジタルで検出すれば、これにより、1
次コイルが配置された範囲での連続的なストロー
ク位置を示す情報をデイジタル情報にて得ること
ができる。 Since the magnetic permeability of the piston is greater than that of the cylinder tube, the magnetic resistance in the magnetic path passing through each primary coil changes depending on the linear position of the piston with respect to the primary coil, and the output according to the magnetic resistance changes. guided to the extraction means. And the first
A plurality of primary coils are separately excited by alternating current signals that are out of phase with each other through the circuit, so that the output signal taken out by the take-out means is a phase-shifted version of the alternating current signal according to the linear position of the piston. becomes. This amount of phase shift is determined by the fact that the magnetic resistance in the magnetic path passing through each primary coil changes depending on the linear position of the piston over the entire length of the range where multiple primary coils are arranged. It changes continuously over the entire length of the range where the coil is placed. Therefore, if the second circuit digitally detects the phase shift of the output signal of this extraction means with respect to the excitation AC signal, then 1
Information indicating continuous stroke positions in the range where the next coil is arranged can be obtained as digital information.
従つて、この考案によれば、広いストローク範
囲での連続的なストローク位置をデイジタル情報
にて検出することができ、これによりシリンダ制
御において広い用途を新規に提供することができ
る、例えば任意のストローク中間位置を検出して
中間位置停止制御を行うことやその他の新しい制
御分野を切り開くことができる、という優れた効
果を期待することができる。 Therefore, according to this invention, it is possible to detect continuous stroke positions in a wide stroke range using digital information, thereby providing a wide range of new applications in cylinder control. It is possible to expect excellent effects such as detecting an intermediate position and performing intermediate position stop control and opening up other new control fields.
以下で説明する実施例との対応を示すと、複数
の1次コイルは第1図及び第4図のコイル11及
び13に対応し、取り出し手段は第2図の2次コ
イル12又は第4図のコイル11又は13に対応
し、第1の回路は第3図の発振器15、カウンタ
16、フリツプフロツプ17,18,19、ロー
パスフイルタ20,21、アンプ22,23から
なる回路の部分に対応し、第2の回路は第3図の
アンプ24、極性判別回路25、立ち上がり検出
回路26、バツフアレジスタ27からなる回路の
部分に対応する。 To show the correspondence with the embodiments described below, the plurality of primary coils correspond to the coils 11 and 13 in FIGS. 1 and 4, and the extraction means corresponds to the secondary coil 12 in FIG. 2 or the coils 13 in FIG. The first circuit corresponds to the circuit portion consisting of the oscillator 15, the counter 16, the flip-flops 17, 18, 19, the low-pass filters 20, 21, and the amplifiers 22, 23 in FIG. The second circuit corresponds to the circuit portion consisting of the amplifier 24, polarity discrimination circuit 25, rise detection circuit 26, and buffer register 27 shown in FIG.
以下添付図面を参照してこの考案の実施例を詳
細に説明しよう。 Embodiments of this invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
第2図はシリンダチユーブ10の外周に3個の
コイル11,12,13を巻回した例を示すもの
で、コイル11と13は1次コイル、12は2次
コイルである。軸方向にずれた位置で配置された
1次コイル11及び13は互いに位相のずれた交
流信号Isinωt及びIcosωtによつて別々に励磁され
る。この例の場合、2次コイル12は2つの1次
コイル11,13の間に位置している。ここで、
1次及び2次コイル11,12,13の巻き幅
a,b,c並びにコイルピツチd,eは、ピスト
ン14の幅fと測定範囲等を考慮して任意に設計
することができる。シリンダチユーブ10の透磁
率よりもピストン14の秀磁率の方がはるかに大
きいものにこの考案を適用する。好ましくはシリ
ンダチユーブ10は非磁性体、ピストン14を磁
性体とするのがよい。そうすると、ピストン14
の偏位に応じてコイル11,12,13の結合係
数が変化することになる。しかも、差動トランス
の原理から明らかなように、図示のピストン14
の位置を零位置とすると、1次コイル11と2次
コイル12との結合係数と1次コイル13と2次
コイル12との結合係数とは差動的に変化する。 FIG. 2 shows an example in which three coils 11, 12, and 13 are wound around the outer periphery of the cylinder tube 10, where the coils 11 and 13 are primary coils, and 12 is a secondary coil. The primary coils 11 and 13, which are arranged at positions shifted in the axial direction, are separately excited by alternating current signals Isinωt and Icosωt whose phases are shifted from each other. In this example, the secondary coil 12 is located between the two primary coils 11 and 13. here,
The winding widths a, b, c and coil pitches d, e of the primary and secondary coils 11, 12, 13 can be arbitrarily designed in consideration of the width f of the piston 14, the measurement range, etc. This idea is applied to a device where the magnetic permeability of the piston 14 is much greater than the magnetic permeability of the cylinder tube 10. Preferably, the cylinder tube 10 is made of a non-magnetic material and the piston 14 is made of a magnetic material. Then, piston 14
The coupling coefficients of the coils 11, 12, and 13 change according to the deviation of. Moreover, as is clear from the principle of a differential transformer, the illustrated piston 14
When the position is set as the zero position, the coupling coefficient between the primary coil 11 and the secondary coil 12 and the coupling coefficient between the primary coil 13 and the secondary coil 12 change differentially.
ここで、各1次コイル11,13は位相のずれ
た交流信号Isinωt,Icosωtによつて夫々励磁され
ているので、ピストン14の位置lに応じて該交
流信号sinωtを位相変調した信号Ksin(ωt−φ)
が2次コイル12から得られる。この原理につい
ては実開昭57−135917号公報に詳述されているの
で、以下では簡単に説明する。 Here, since the primary coils 11 and 13 are excited by the phase-shifted AC signals Isinωt and Icosωt, respectively, the signal Ksin(ωt −φ)
is obtained from the secondary coil 12. This principle is described in detail in Japanese Utility Model Application Publication No. 135917/1983, and will be briefly explained below.
1次コイルと2次コイルの結合係数xは
x=l/k(但し、lはピストン14の位置、k
は定数)で表わせる。このxを用いて2次コイル
12の出力信号Yを表わすと、
Y=I(1−x)sinωt−I(1+x)cosωt
となる。この式を
なる関数を用いて書換えると
Y=Ksin(ωt−φ)
となる。従つて、2次コイル12の出力信号は基
準の励磁用交流信号Isinωtよりもφだけ位相がず
れた信号であり、この位相ずれφは上記式に示す
ようにxの関数であり、xはピストン14の位置
lの関数である。従つて、この位相ずれφを測定
すればピストン14の位置lを求めるとができ
る。 The coupling coefficient x between the primary coil and the secondary coil can be expressed as x=l/k (where l is the position of the piston 14 and k is a constant). When the output signal Y of the secondary coil 12 is expressed using this x, it becomes Y=I(1-x) sinωt-I(1+x)cosωt. This formula When rewritten using the function, Y=Ksin(ωt−φ). Therefore, the output signal of the secondary coil 12 is a signal whose phase is shifted by φ from the reference excitation AC signal Isinωt, and this phase shift φ is a function of x as shown in the above equation, where x is a function of the piston. 14 as a function of position l. Therefore, by measuring this phase shift φ, the position l of the piston 14 can be determined.
励磁用交流信号Isinωt,Icosωtを1次コイル1
1,13に印加するための回路及び2次コイル1
2の出力信号Ksin(ωt−φ)と基準信号Isinωtと
の位相ずれφを検出する回路の一例を第3図に示
す。 The excitation AC signals Isinωt and Icosωt are sent to the primary coil 1.
1, 13 and secondary coil 1
FIG. 3 shows an example of a circuit for detecting the phase shift φ between the output signal Ksin (ωt−φ) of No. 2 and the reference signal Isinωt.
カウンタ16はモジユロM進であり(Mは任意
の整数)、発振器15から与えられる高速のクロ
ツクパルスCPを逐次カウントする。このカウン
タ16のM/4進分周段出力がDフリツプフロツプ
17のC端子に入力される。Dフリツプフロツプ
17,18,19は夫々の出力がD入力端子に
入力されており、C端子に入力されたパルス信号
を1/2分周する。Dフリツプフロツプ17のQ出
力がDフリツプフロツプ18のC端子に入力さ
れ、Dフリツプフロツプ17の出力がDフリツ
プフロツプ19のC端子に入力されている。フリ
ツプフロツプ17からはクロツクパルスCPをM/2
分周した矩形波信号が出力され、フリツプフロツ
プ18,19からはクロツクパルスCPをM分周
したデユーテイ50%の矩形波信号が90度の位相ず
れを保つて出力される。このフリツプフロツプ1
8,19の各出力信号をローパスフイルタ20,
21及びアンプ22,23に加えることにより、
余弦波信号Icosωt及び正弦波信号Isinωtが得られ
る。これらの信号Icosωt,Isinωtは前述の通り1
次コイル13及び11に夫々印加される。これら
の信号Isinωt,Icosωtの周波数はクロツクパルス
CPをM分周したものに相当する。従つて、カウ
ンタ16の1カウントは2π/Mなる位相角に対応す
る。 The counter 16 is a modulo M-adic (M is an arbitrary integer) and sequentially counts the high-speed clock pulses CP given from the oscillator 15. The output of the M/quaternary frequency division stage of the counter 16 is input to the C terminal of the D flip-flop 17. The outputs of the D flip-flops 17, 18, and 19 are input to the D input terminal, and the frequency of the pulse signal input to the C terminal is divided into 1/2. The Q output of the D flip-flop 17 is input to the C terminal of the D flip-flop 18, and the output of the D flip-flop 17 is input to the C terminal of the D flip-flop 19. Flip-flop 17 outputs a square wave signal obtained by dividing the clock pulse CP by M/2, and flip-flops 18 and 19 output a 50% duty square wave signal obtained by dividing the clock pulse CP by M, maintaining a 90 degree phase shift. be done. This flip-flop 1
Each output signal of 8 and 19 is passed through a low pass filter 20,
21 and amplifiers 22 and 23,
A cosine wave signal Icosωt and a sine wave signal Isinωt are obtained. These signals Icosωt and Isinωt are 1 as mentioned above.
The voltage is applied to the secondary coils 13 and 11, respectively. The frequency of these signals Isinωt and Icosωt is the clock pulse
It corresponds to CP divided by M. Therefore, one count of the counter 16 corresponds to a phase angle of 2π/M.
2次コイル12の出力信号Ksin(ωt−φ)はア
ンプ24を介して極性別回路25に与えられる。
この回路25は交流信号Ksin(ωt−φ)の正、負
極性に対応して“1”、“0”の矩形波信号を出力
する。立上り検出回路6は回路25の出力が
“1”に立上るときすなわち出力交流信号Ksin
(ωt−φ)がゼロ位相のとき短パルスを出力す
る。この回路26の出力パルスはバツフアレジス
タ27のロード制御入力に与えられる。レジスタ
27のデータ入力にはカウンタ16のカウント内
容が与えられている。カウンタ16のモジユロ数
Mは交流信号Isinωtの1周期に対応しているた
め、該正弦波信号Isinωtがゼロ位相のときカウン
タ6の全ビツトが“0”となるように設計でき
る。従つて、立上り検出回路26の出力パルスに
よつてカウンタ16のカウント内容をレジスタ2
7にロードすようにすれば、位相ずれφに相当す
るデイジタルデータD〓を該レジスタ27に記憶
するとができる。 The output signal Ksin (ωt−φ) of the secondary coil 12 is applied to a polarity switching circuit 25 via an amplifier 24.
This circuit 25 outputs a rectangular wave signal of "1" or "0" corresponding to the positive or negative polarity of the alternating current signal Ksin (ωt-φ). The rising edge detection circuit 6 detects when the output of the circuit 25 rises to "1", that is, the output AC signal Ksin
A short pulse is output when (ωt−φ) is zero phase. The output pulse of this circuit 26 is applied to a load control input of a buffer register 27. The count contents of the counter 16 are given to the data input of the register 27. Since the modulo number M of the counter 16 corresponds to one cycle of the alternating current signal Isinωt, it can be designed so that all bits of the counter 6 become "0" when the sine wave signal Isinωt has zero phase. Therefore, the count contents of the counter 16 are stored in the register 2 by the output pulse of the rising edge detection circuit 26.
7, digital data D〓 corresponding to the phase shift φ can be stored in the register 27.
第4図はシリンダチユーブ10の外周に1次コ
イル11及び13のみを巻回し、2次コイル12
を省略した例を示す。1次コイル11及び13に
は上述と同様に正弦波信号と余弦波信号が別々に
印加される。ピストン14の偏位に応じてコイル
11及び13のインピーダンスが差動的に変化す
るので、コイル11及び13を定電流(または定
電圧)で励磁すればこのインピーダンス変化に応
じた電圧変化(または電流変化)が該コイル1
1,13に生じる。そこで、このコイル11及び
13の電圧変化(または電流変化)をピツクアツ
プすれば、ピストン14の偏位(直線位置)に応
じた信号を得ることができる。例えば、コイル1
1及び13を定電流信号Isinωt,Icosωtで夫々励
磁した場合は、
E=K1cos(ωt−φ1)
なる位相ずれの生じた電圧変化Eがコイル11ま
たは13に生じる。ここで、位相ずれφ1はピス
トン14の直線位置の関数となることが既に確か
められている。この詳細な解析は実公昭62−
45129号公報に示されているので、本明細書では
省略する。 FIG. 4 shows that only the primary coils 11 and 13 are wound around the outer circumference of the cylinder tube 10, and the secondary coil 12 is wound around the outer circumference of the cylinder tube 10.
Here is an example where is omitted. A sine wave signal and a cosine wave signal are separately applied to the primary coils 11 and 13 as described above. The impedance of the coils 11 and 13 changes differentially depending on the displacement of the piston 14, so if the coils 11 and 13 are excited with a constant current (or constant voltage), a voltage change (or current) will occur in accordance with this impedance change. change) is the coil 1
Occurs on 1 and 13. Therefore, by picking up the voltage changes (or current changes) of the coils 11 and 13, a signal corresponding to the displacement (linear position) of the piston 14 can be obtained. For example, coil 1
When coils 1 and 13 are excited by constant current signals Isinωt and Icosωt, respectively, a voltage change E with a phase shift of E=K 1 cos(ωt−φ 1 ) occurs in the coil 11 or 13. Here, it has already been confirmed that the phase shift φ 1 is a function of the linear position of the piston 14. This detailed analysis is
Since it is disclosed in Japanese Patent No. 45129, it will be omitted in this specification.
また、コイル11及び13を定電圧で励磁した
場合は、両コイルに生じる電流変化を加算合成す
ると、上述と同様の位相ずれの生じた交流信号が
得られる。この点の解析も上記先願明細書に示さ
れているのでここでは詳述しない。 Further, when the coils 11 and 13 are excited with a constant voltage, by adding and combining the current changes occurring in both coils, an alternating current signal with a phase shift similar to that described above is obtained. The analysis of this point is also shown in the above-mentioned specification of the prior application, so it will not be discussed in detail here.
第4図のコイル11及び13を定電流または定
電圧で励磁した結果得た上述のような位相ずれ
φ1を含む出力交流信号を第3図のような回路で
処理することにより位相ずれφ1すなわちピスト
ン14の直線位置に対応したデイジタルデータを
得ることができる。 By processing the output AC signal containing the above-mentioned phase shift φ 1 obtained as a result of exciting the coils 11 and 13 in FIG. 4 with a constant current or constant voltage in the circuit shown in FIG. 3, the phase shift φ 1 That is, digital data corresponding to the linear position of the piston 14 can be obtained.
第2図及び第4図の例では、測定範囲はコイル
11,12,13の寸法によつて限界づけられて
しまう。そこで、測定範囲を長くとるには第5図
のように複数のコイルグループCG1,CG.2,
CG3……を軸方向に順次配置すればよい。個々
のコイルグループCG1,CG2,CG3……は第
2図と同様に2個の1次コイル11,13とその
間に挟まれた1個の2次コイル12とを夫々含ん
でおり、各々の1次コイル11,13は正弦波信
号Isinωtと余弦波信号Icosωtによつて夫々励磁さ
れる。従つて、各グループCG1,CG2,CG3
……の2次コイル12からはピストン14の位置
lXに応じた位相ずれφ1,φ2,φ3……の生じた信号
Y1=K1sin(ωt−φ1),Y2=K2sin(ωt−φ2),Y3
=K3sin(ωt−φ3)が夫々得られる。各コイルグ
ループCG1,CG2,CG3……の間隔gは、第
6図に示すように、各コイルグループCG1,CG
2,CG3……の測定範囲L1,L2,L3……を絶切
れることなくつないでいくことができる間隔とす
る。ピストン14の位置lXがコイルグループCG
1の測定範囲L1に有るときはこのコイルグルー
プCG1の2次コイル12の出力信号Y1を選択
し、その位相ずれφ1を測定する。lXがコイルグル
ープCG2に有るときは該グルーープCG2の2次
コイル出力信号Y2を選択し、その位相ずれφ2を
測定する。lXがコイルグループCG3に有るとき
は該グループCG3の2次コイル出力信号Y3を選
択し、その位相ずれφ3を測定する。このように
すれば、第6図に示すように、広い範囲にわたつ
てピストン14の位置lXを示す位相ずれφ1,φ2,
φ3のデータが得られる。ピストン14の位置lXに
応じて各コイルグループCG1〜CG3の出力信号
Y1〜Y3を選択する回路の一例を第7図及び第8
図に示す。同図において第3図と同一符号は同一
回路を示す。また、ゼロクロス検出回路28,2
9,30,31は第3図の極性判別回路25と立
上り検出回路26の部分に相当する。 In the example of FIGS. 2 and 4, the measurement range is limited by the dimensions of the coils 11, 12, 13. Therefore, in order to extend the measurement range, multiple coil groups CG1, CG.2,
CG3... may be arranged sequentially in the axial direction. The individual coil groups CG1, CG2, CG3... each include two primary coils 11, 13 and one secondary coil 12 sandwiched between them, as shown in FIG. The secondary coils 11 and 13 are excited by a sine wave signal Isinωt and a cosine wave signal Icosωt, respectively. Therefore, each group CG1, CG2, CG3
The position of the piston 14 from the secondary coil 12 of...
l Signals with phase shifts φ 1 , φ 2 , φ 3 ... according to X
Y 1 = K 1 sin (ωt-φ 1 ), Y 2 = K 2 sin (ωt-φ 2 ), Y 3
=K 3 sin(ωt−φ 3 ) are obtained, respectively. The interval g between each coil group CG1, CG2, CG3... is as shown in Figure 6.
2. The interval shall be such that the measurement ranges L 1 , L 2 , L 3 ... of CG3... can be connected without interruption. Piston 14 position l X is coil group CG
1, the output signal Y 1 of the secondary coil 12 of this coil group CG1 is selected and its phase shift φ 1 is measured. l When X is in the coil group CG2, select the secondary coil output signal Y2 of the group CG2 and measure its phase shift φ2 . l When X is in coil group CG3, select secondary coil output signal Y3 of group CG3 and measure its phase shift φ3 . In this way, as shown in FIG. 6, the phase shifts φ 1 , φ 2 ,
Data for φ3 is obtained. Output signals of each coil group CG1 to CG3 according to the position lX of the piston 14
An example of the circuit for selecting Y 1 to Y 3 is shown in Figures 7 and 8.
As shown in the figure. In this figure, the same symbols as in FIG. 3 indicate the same circuits. Additionally, zero cross detection circuits 28, 2
9, 30, and 31 correspond to the polarity discrimination circuit 25 and the rising edge detection circuit 26 in FIG.
第7図において、各コイルグループCG1〜CG
3の2次コイル出力信号Y1,Y2,Y3はアンプ3
2,33,34を介して最大値検出回路35に入
力されると共にアナログゲート36,37,38
に夫々入力される。最大値検出回路35は各信号
Y1,Y2,Y3の中でレベルが最も高いものを検出
し、検出したものに対応するグループ選択信号
(D1,D2,D3のうち1つ)を“1”にする。
ピストン14が測定範囲内に位置しているコイル
グループの2次出力レベルが最も高いので、この
回路35から出力されるグループ選択信号D1,
D2,D3は現在ピストン14がどのグループ
CG1〜CG3に位置しているかを示している。こ
のグループ選択信号D1〜D3によつてアナログ
ゲート36〜38を制御し、現在ピストン14が
位置しているグループの出力信号(Y1〜Y3のう
ち1つ)を選択してゼロクロス検出回路28に与
え、この信号(Y1〜Y3)のゼロ位相に対応して
レジスタ27にカウンタ16の出力をロードす
る。レジスタ27に記憶された位相ずれφ1また
はφ2またはφ3を示すデータD〓は各グループ内に
おけるピストン14の相対的位置を示しており、
グループ選択信号D1〜D3はピストン14の位
置するグループ番号を示している。従つて、デー
タD〓と信号D1〜D3の組合せによりピストン
14の絶対位置lXが示される。 In Figure 7, each coil group CG1 to CG
3 secondary coil output signals Y 1 , Y 2 , Y 3 are output from amplifier 3.
2, 33, 34 to the maximum value detection circuit 35, and analog gates 36, 37, 38.
are input respectively. The maximum value detection circuit 35 detects each signal.
The one with the highest level among Y 1 , Y 2 , and Y 3 is detected, and the group selection signal (one of D1, D2, and D3) corresponding to the detected signal is set to "1".
Since the secondary output level of the coil group in which the piston 14 is located within the measurement range is the highest, the group selection signal D1, which is output from this circuit 35,
D2 and D3 are currently in which group is the piston 14?
It shows whether it is located in CG1 to CG3. The analog gates 36 to 38 are controlled by the group selection signals D1 to D3, and the output signal (one of Y1 to Y3 ) of the group in which the piston 14 is currently located is selected, and the output signal is sent to the zero cross detection circuit 28. and loads the output of the counter 16 into the register 27 in response to the zero phase of this signal (Y 1 to Y 3 ). Data D〓 indicating the phase shift φ 1 or φ 2 or φ 3 stored in the register 27 indicates the relative position of the piston 14 within each group,
Group selection signals D1 to D3 indicate the group number in which the piston 14 is located. Therefore, the absolute position lX of the piston 14 is indicated by the combination of the data D and the signals D1 to D3.
第8図は、ピストン14が各コイルグループ
CG1〜CG3の測定範囲L1〜L3に位置している場
合はそれぞれの出力信号Y1〜Y3の位相ずれφ1〜
φ3が0゜乃至90゜の範囲でのみ生じることに鑑みて
位相ずれφ1〜φ3が0°乃至90°の範囲に入つている
信号(Y1〜Y3のうち1つ)のみを選択するよう
にしたものである。16AはM/4進カウンタ、1
6Bはバイナリ4進カウンタである。この4進カ
ウンタ16Bのバイナリ2ビツト出力が正弦波余
弦波形成回路39,40,41に夫々90度づつ順
次位相のずれた2組の信号sinωtとsin(ωt+90゜)、
sin(ωt+90゜)とsin(ωt+180゜)、sin(ωt+180
゜)
とsin(ωt+270゜)が各回路39,40,41から
出力される。これらの信号はアンプ群42を介し
て各コイルグループCG1,CG2,CG3の1次
コイルに夫々印加される。従つて、各コイルグル
ープCG1〜CG3の1次コイルは順次90度づつ位
相のずれた交流信号によつて夫々励磁される。そ
の結果、各コイルグループCG1〜CG3の出力信
号Y1,Y2,Y3におけるωt=0のタイミングが90
度づつ順次ずれることになる。 FIG. 8 shows that the piston 14 is connected to each coil group.
When CG1 to CG3 are located in the measurement range L1 to L3 , the phase shift of each output signal Y1 to Y3 is φ1 to
Considering that φ 3 occurs only in the range of 0° to 90°, only the signal (one of Y 1 to Y 3 ) whose phase shift φ 1 to φ 3 is within the range of 0° to 90° is selected. This is something you can choose from. 16A is an M/4-base counter, and 16B is a binary 4-base counter. The binary 2-bit output of the quaternary counter 16B is sent to the sine wave and cosine wave forming circuits 39, 40, and 41, respectively, to generate two sets of signals sinωt and sin(ωt+90°) whose phases are sequentially shifted by 90 degrees, respectively.
sin(ωt+90°), sin(ωt+180°), sin(ωt+180°)
゜)
and sin(ωt+270°) are output from each circuit 39, 40, 41. These signals are applied to the primary coils of each coil group CG1, CG2, CG3 via the amplifier group 42, respectively. Therefore, the primary coils of each coil group CG1 to CG3 are sequentially excited by alternating current signals whose phases are shifted by 90 degrees. As a result, the timing of ωt=0 in the output signals Y 1 , Y 2 , Y 3 of each coil group CG1 to CG3 is 90
It will be shifted sequentially by degrees.
4進カウンタ16Bの出力はデコード回路42
でデコードされる。このデコード出力M0,M
1,M2,M3は位相角タイミングにして夫々90
度の間隔で生するものである。例えば信号M0は
コイルグループCG1の出力信号Y1の位相ずれφ1
が0゜乃至90゜の範囲にあるとき“1”となり、信
号M1はCG2の出力信号Y2の位相ずれφ2が0゜乃
至90゜の範囲にあるとき“1”となり、信号M2
はCG3の出力信号Y3の位相ずれφ3が0°乃至90°の
範囲にあるとき“1”となる。その理由は前述の
通り、各信号Y1〜Y3のωt=0のタイミングが90
度づつ順次ずれているためである。この信号M
0,M1,M2は各出力信号Y1,Y2,Y3をマス
キングするための信号としてアンド回路43,4
4,45に各別に入力される。アンド回路43,
44,45の他の入力には各出力信号Y1,Y2,
Y3に対応するゼロクロス検出回路29,30,
31の出力が加えられる。 The output of the quaternary counter 16B is sent to the decoding circuit 42.
decoded with This decode output M0, M
1, M2, M3 are each 90 in phase angle timing.
It is something that occurs at intervals of degrees. For example, the signal M0 is the phase shift φ 1 of the output signal Y 1 of the coil group CG1.
is in the range of 0° to 90°, the signal M1 becomes “1” when the phase shift φ 2 of the output signal Y 2 of CG2 is in the range of 0° to 90°, and the signal M2 becomes “1”.
becomes "1" when the phase shift φ 3 of the output signal Y 3 of the CG 3 is in the range of 0° to 90°. The reason for this is as mentioned above, the timing of ωt=0 for each signal Y 1 to Y 3 is 90
This is because they are sequentially shifted by degrees. This signal M
0, M1, M2 are signals for masking each output signal Y 1 , Y 2 , Y 3 and are connected to AND circuits 43 and 4.
4 and 45 are input separately. AND circuit 43,
The other inputs of 44 and 45 have respective output signals Y 1 , Y 2 ,
Zero cross detection circuit 29, 30, corresponding to Y 3
31 outputs are added.
ゼロクロス検出回路29,30,31の出力パ
ルスが0゜乃至90゜の範囲で生じるもの(すなわち
位相ずれφ1,φ2,φ3が0゜乃至90゜の範囲にあるも
の)は、ピストン14の現在位置に対応する単一
のグループ(CG1〜CG3のうち1つ)に対応す
るものだけである。従つて、その単一のグループ
に対応するゼロクロス検出回路(29〜31のう
ち1つ)の出力パルスだけが専らアンド回路(4
3〜45のうち1つ)を通過してオア回路46を
経由し、レジスタ27のロード制御入力に与えら
れる。こうして、ピストン14の現在位置に対応
するコイルグループによつて検出した相対的位置
を示すデータD〓がレジスタ27にラツチされる。
他方、各アンド回路43,44,45の出力M
0′,M1′,M2′はホールド回路47に与えら
れホールドされる。これらの信号M0′,M1′,
M2′をホールドしたものがグループ選択信号D
1,D2,D3となる。 If the output pulses of the zero cross detection circuits 29, 30, 31 occur in the range of 0° to 90° (that is, the phase shifts φ 1 , φ 2 , φ 3 are in the range of 0° to 90°), the piston 14 There are only those that correspond to a single group (one of CG1 to CG3) corresponding to the current position of . Therefore, only the output pulse of the zero cross detection circuit (one of 29 to 31) corresponding to that single group is exclusively sent to the AND circuit (4).
3 to 45), passes through the OR circuit 46, and is applied to the load control input of the register 27. In this way, data D〓 indicating the relative position detected by the coil group corresponding to the current position of the piston 14 is latched in the register 27.
On the other hand, the output M of each AND circuit 43, 44, 45
0', M1', and M2' are applied to a hold circuit 47 and held. These signals M0', M1',
The one that holds M2' is the group selection signal D.
1, D2, D3.
尚、第4図のように2個のコイルから成るコイ
ルグループを複数設けるようにしてもよいのは勿
論である。 Of course, a plurality of coil groups each consisting of two coils may be provided as shown in FIG. 4.
以上説明したようにこの考案によれば、単にシ
リングチユーブの外周にコイルを巻装するだけで
よいので、特別な加工が不要であり、かつ非接触
であるため故障のおそれもない、という効果を奏
する。また、位相ずれをデイジタル的に計数する
ので検出分解能も高くとれるという効果もある。 As explained above, according to this invention, it is sufficient to simply wind the coil around the outer circumference of the shilling tube, so there is no need for special processing, and since it is non-contact, there is no risk of failure. play. Furthermore, since the phase shift is counted digitally, there is also the effect that the detection resolution can be high.
第1図a乃至dは従来のシリンダストローク検
出装置を示す図、第2図はこの考案の一実施例を
示す側断面図、第3図は同実施例における電気的
回路部分の一例を示すブロツク図、第4図はこの
考案の別の実施例を示す側断面図、第5図はこの
考案の更に別の実施例を示す側断面図、第6図は
同実施例の検出動作を示すグラフ、第7図は同実
施例における電気的回路部分の一例を示すブロツ
ク図、第8図は同電気回路部分の別の例を示すブ
ロツク図、である。
10……シリンダチユーブ、14……ピスト
ン、11,13……1次コイル、12……2次コ
イル、15,16,17,18,19,20,2
1,22,23……励磁用交流信号を発生するた
めの回路群、15,16,24,25,26,2
7……位相ずれをデイジタル的に検出するための
回路群。
Figures 1a to d are views showing a conventional cylinder stroke detection device, Figure 2 is a side sectional view showing an embodiment of this invention, and Figure 3 is a block diagram showing an example of the electrical circuit portion of the same embodiment. 4 is a side sectional view showing another embodiment of this invention, FIG. 5 is a side sectional view showing still another embodiment of this invention, and FIG. 6 is a graph showing the detection operation of the same embodiment. , FIG. 7 is a block diagram showing one example of the electric circuit portion in the same embodiment, and FIG. 8 is a block diagram showing another example of the same electric circuit portion. 10...Cylinder tube, 14...Piston, 11, 13...Primary coil, 12...Secondary coil, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 2
1, 22, 23...Circuit group for generating an excitation AC signal, 15, 16, 24, 25, 26, 2
7...Circuit group for digitally detecting phase shift.
Claims (1)
ンの透磁率が大きなシリンダにおいて、 軸方向にずれた位置で前記シリンダチユーブ
の外周に夫々巻回された複数の1次コイルと、 これら1次コイルによる励磁に対応する出力
信号を取り出すための取り出し手段と、 前記1次コイルを互いに位相のずれた交流信
号によつて別々に励磁することにより、前記複
数の1次コイルが配置された範囲の全長にわた
る前記ピストンの直線位置に応じて該交流信号
を移相した出力信号を前記取り出し手段に生ぜ
しめる第1の回路と、 前記励磁用交流信号に対する前記取り出し手
段の出力信号の位相ずれをデイジタルで検出す
る第2の回路と を具え、この位相ずれ検出デイジタル情報が
前記1次コイルが配置された範囲での連続的な
シリンダストローク位置を示す情報であるシリ
ンダのストローク位置検出装置。 2 前記取り出し手段は、前記1次コイルに対応
して前記シリンダチユーブの外周に巻回された
2次コイルから成るものである実用新案登録請
求の範囲第1項記載のシリンダのストローク位
置検出装置。 3 前記取り出し手段は、前記1次コイルのイン
ピーダンスに応じた電圧(または電流)信号を
該1次コイルから取り出すものであり、前記第
1の回路は、前記1次コイルを互いに位相のず
れた交流信号によつて夫々定電流(または定電
圧)で励磁することにより前記ピストンの直線
位置に応じた該1次コイルのインピーダンスに
対応する電圧(または電流)信号を該1次コイ
ルに生ぜしめるものである実用新案登録請求の
範囲第1項記載のシリンダのストローク位置検
出装置。 4 前記第1の回路は、互いに90度位相のずれた
2つの交流信号を発生する回路を含み、前記複
数の1次コイルは、前記2つの交流信号によつ
て別々に励磁される2つの隣合う1次コイルか
ら成る組を複数組含むものであり、前記取り出
し手段は、前記1次コイルの各組に対応して前
記シリンダチユーブの外周に夫々巻回された複
数の2次コイルを含むものである実用新案登録
請求の範囲第1項記載のシリンダのストローク
位置検出装置。[Claims for Utility Model Registration] 1. In a cylinder whose cylinder tube has a low magnetic permeability and whose piston has a high magnetic permeability, a plurality of primary coils each wound around the outer periphery of the cylinder tube at axially shifted positions. , an extraction means for extracting an output signal corresponding to excitation by these primary coils; and a plurality of primary coils arranged by separately exciting the primary coils with alternating current signals that are out of phase with each other. a first circuit that generates in the extraction means an output signal that is a phase shift of the alternating current signal according to the linear position of the piston over the entire length of the excitation range; and a second circuit for digitally detecting a shift, the phase shift detection digital information being information indicating continuous cylinder stroke positions in a range in which the primary coil is arranged. 2. The cylinder stroke position detecting device according to claim 1, wherein the take-out means comprises a secondary coil wound around the outer periphery of the cylinder tube in correspondence with the primary coil. 3. The extraction means extracts a voltage (or current) signal from the primary coil according to the impedance of the primary coil, and the first circuit connects the primary coil to an alternating current signal that is out of phase with each other. A voltage (or current) signal corresponding to the impedance of the primary coil according to the linear position of the piston is generated in the primary coil by exciting it with a constant current (or constant voltage) according to the signal. A cylinder stroke position detection device according to claim 1 of a certain utility model registration. 4. The first circuit includes a circuit that generates two alternating current signals that are 90 degrees out of phase with each other, and the plurality of primary coils include two adjacent coils that are separately excited by the two alternating current signals. The cylinder tube includes a plurality of sets of matched primary coils, and the take-out means includes a plurality of secondary coils respectively wound around the outer periphery of the cylinder tube in correspondence with each set of the primary coils. A cylinder stroke position detection device according to claim 1 of the registered utility model claim.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13031881U JPS5836603U (en) | 1981-09-03 | 1981-09-03 | Cylinder stroke position detection device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13031881U JPS5836603U (en) | 1981-09-03 | 1981-09-03 | Cylinder stroke position detection device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5836603U JPS5836603U (en) | 1983-03-10 |
| JPH0249364Y2 true JPH0249364Y2 (en) | 1990-12-26 |
Family
ID=29923950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13031881U Granted JPS5836603U (en) | 1981-09-03 | 1981-09-03 | Cylinder stroke position detection device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5836603U (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7364144B2 (en) * | 2005-04-27 | 2008-04-29 | Bfs Diversified Products, Llc | Sensing and communication system and method |
| JP2010121464A (en) * | 2008-11-17 | 2010-06-03 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Swash plate type piston pump |
| DE102011090048A1 (en) * | 2011-12-28 | 2013-07-04 | Robert Bosch Gmbh | Method for determining a position of a piston in a piston accumulator by resistance measurement and suitably designed piston accumulator |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4897561A (en) * | 1972-03-27 | 1973-12-12 | ||
| JPS5344999B2 (en) * | 1973-06-11 | 1978-12-02 | ||
| JPS56104603U (en) * | 1980-01-16 | 1981-08-15 |
-
1981
- 1981-09-03 JP JP13031881U patent/JPS5836603U/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5836603U (en) | 1983-03-10 |
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