JPH0419491B2 - - Google Patents

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JPH0419491B2
JPH0419491B2 JP56113437A JP11343781A JPH0419491B2 JP H0419491 B2 JPH0419491 B2 JP H0419491B2 JP 56113437 A JP56113437 A JP 56113437A JP 11343781 A JP11343781 A JP 11343781A JP H0419491 B2 JPH0419491 B2 JP H0419491B2
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JP
Japan
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circuit
output
transducer
electromagnetic
magnetic flux
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JP56113437A
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Barinton Sumisu Jerarudo
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ZF International UK Ltd
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Lucas Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0419491B2 publication Critical patent/JPH0419491B2/ja
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/20—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
    • G01D5/2006—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the self-induction of one or more coils
    • G01D5/2013—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the self-induction of one or more coils by a movable ferromagnetic element, e.g. a core

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Switches That Are Operated By Magnetic Or Electric Fields (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、磁気フラツクス源と、前記源に接続
されており、前記源の近傍の磁気物質の相対移動
部材の移動に応動して出力信号を発生するように
前記源に結合されているピツク・アツプ巻線とを
備えた可変リラクタンス・トランスデユーサとし
て知られている電磁トランスデユーサに関するも
のである。相対移動部材の周囲又は端部に於て、
磁気回路のリラクタンスは、そのエアーギヤツプ
が相対移動部材の歯部又は他の突出部により（一
部又は全部が）ブリツジされているか否かによつ
て変化するように（歯部又は他の部材で）形成さ
れている。
上記したトランスデユーサに於て、ピツクアツ
プ巻線の出力信号の大きさはトランスデユーサに
対する相対移動部材の移動速度に依存しており、
このことは、この種のトランスデユーサを、相対
移動部材が正確な角度位置にあることを検出する
ために使用することを困難にする。
従つて本発明は正確な角度位置検出が容易にで
きるトランスデユーサを提供することを目的とす
る。
本発明の１つの構成によれば、磁束発生源と、
該磁束発生源の磁気回路に含まれる相対移動が可
能な磁性部材の動作に反応して電気信号を発生す
るように前記磁束発生源と磁気結合されたピツク
アツプ巻線とを含むトランスデユーサと、 前記ピツクアツプ巻線に接続され、前記ピツク
アツプ巻線の出力の積分値に従つた連続出力信号
を出力するアクテイブ積分回路と、前記積分回路
の出力端子における出力電圧と基準電圧値とを比
較するように接続された電圧コンパレータとを含
む識別回路と、 前記積分回路の出力端子における出力を変化さ
せて、該出力の正と負の振幅が前記基準電圧値に
対し夫々同一のレベル関係になるように該積分回
路の入力に可変バイアス電流を供給する可変バイ
アス回路とから構成され、 更に、前記可変バイアス回路が、前記積分器の
出力端子Ｐと直接に接続された該振幅の正および
負のピーク値を検出するためのピーク検出回路
と、前記夫々のピーク値信号が夫々の入力抵抗を
介して入力され、かつ前記積分器の入力に供給す
るバイアス電流を前記ピーク値信号を前記レベル
関係に維持するように変化させるボルテージフオ
ロアとして動作するオペレーシヨナル・アンプと
を備えていることを特徴とする。
本発明のもう１つの構成によれば、磁束発生源
と、該磁束発生源の磁気回路に含まれる相対移動
が可能な磁性部材の動作に反応して電気信号を発
生するように前記磁束発生源と磁気結合されたピ
ツクアツプ巻線とを含むトランスデユーサと、 前記ピツクアツプ巻線に接続され、前記ピツク
アツプ巻線の出力の積分値に従つた連続出力信号
を出力するアクテイブ積分回路と、前記積分回路
の出力端子における出力電圧と基準電圧値とを比
較するように接続された電圧コンパレータとを含
む識別回路と、 前記積分回路の出力端子における出力を変化さ
せて、該出力の正と負の振幅が前記基準電圧値に
対し夫々同一のレベル関係になるように該積分回
路の入力に可変バイアス電流を供給する可変バイ
アス回路とから構成され、 前記可変バイアス回路が、積分器出力の一極性
方向の最大偏移が前記制御レベルであるように積
分器出力をある特定の極性方向の制御レベルにド
リフトさせるように接続されているバイアス抵抗
を備えていることを特徴としている。
この様な構成に於ける共通の実施態様として、
前記トランスデユーサの電磁回路が、前記磁束発
生源の両側に実質的に互いに平行になるように一
端が接続された２枚のリムから成るＣ型アツセン
ブリーに依つて形成され、該Ｃ型リムが相対移動
部材の移動方向に対して垂直な平面内で該相対移
動部材の両側に位置するように配置されているこ
とを特徴としている。
また、他の共通の実施態様として、前記２つの
リムが異なる長さであることを特徴としている。
以下添付図面を参照しつつ本発明を詳細に説明
する。
添付図面に於て、トランスデユーサ１０はアル
ニコＶより形成された永久磁石１１及びこの磁石
の両側に各１方の端部が取り付けられ、かつ実質
的に互いに平行に延びる２枚の軟鋼プレートから
なるリム１２，１３によつて形成されるＣ型アツ
センブリーを備えている。
リム１３はリム１２より長く、かつ好適なスプ
ール１５が取付けられており、このスプール上に
はピツクアツプ巻線１４が巻回されている。リム
１３の開放端部はスプールをより強固に保持する
ために該スプールの端縁に沿つて段付けされてい
る。Ｃ型に形成された２つのリムは、これらのＣ
型リムに対するデイスク１６の移動方向と垂直な
平面内に位置するように、回転可能な軟鋼が好適
である磁性体で製作されたデイスク１６の両側に
位置している。
第２図から理解できるように、デイスクの端部
は、４つの四分円を形成するように切断されてお
り、相対する側の１組の半径はもう一方の組のそ
れよりも長い。半径の違いにより、長い方の四分
円の端部はＣ型アツセンブリーのリム間のエアー
ギヤツプ内に平行に位置することができ、短かい
方の四方円はリム１３により形成される長い方の
リムに達しない。
第３図に示すように、巻線１４は、デイスク１
６が回転する毎に交互の極性の電気的パルスを発
生する。すなわち各長い四分円の端部がＣ型アツ
センブリーのギヤツプに侵入するとき１極性方向
のパルスが発生され、またこの端部がギヤツプか
ら出るときに反射極性のパルスが発生される。こ
れらのピーク電圧は速度の増加に連れて増加する
が、その反面持続時間は減少する。
トランスデユーサ１０の巻線１４の一端は基準
電圧VREFが印加された基準電圧レール２０に接
続されており、他端はその出力端子と反転入力端
子がコンデンサＣ１で接続されているオペレーシ
ヨナル・アンプＡ１の反転入力端子に抵抗Ｒ１を
介して接続されている。又オペレーシヨナル・ア
ンプＡ１の非反転入力端子はレール２０に接続さ
れているので、アンプＡ１はアクテイブ積分器と
して動作し、またこれらは積分回路を構成してい
る。アンプＡ１の即ち積分回路の出力端子Ｐは２
つのダイオードＤ１及びＤ２のアノード及びカソ
ードに接続されている。このダイオードＤ１及び
Ｄ２は、他端がレール２０に接続されている２つ
のコンデンサＣ２及びＣ３とそれぞれ接続されて
おりこれらと協働して正及び負のピーク検出回路
を形成している。２つの値の等しい直列接続され
た抵抗Ｒ２及びＲ３はダイオードＤ１のカソード
とダイオードＤ２のアノード間に接続されてお
り、これら抵抗の接続点はボルテージ・フオロア
として動作するオペレーシヨナル・アンプＡ２の
非反転入力端子に接続されている。このアンプＡ
２の出力端子は抵抗Ｒ４と介してアンプＡ１の反
転入力端子に接続され前記ピーク検出回路を含め
てこれらは可変バイアス回路を形成している。電
圧コンパレータＡ３の反転入力端子は抵抗Ｒ５を
介してアンプＡ１の出力端子Ｐに接続されてお
り、非反転入力端子は抵抗Ｒ６を介してレール２
０に接続され、従つて上記積分回路とこの電圧コ
ンパレータで実質的に識別回路を構成している。
ピーク検出器、抵抗Ｒ２，Ｒ３，アンプＡ２及
び抵抗Ｒ４からなる可変バイアス回路の効果は、
積分器Ａ１の反転入力端子に、積分器出力の対向
する振幅の正および負のピーク値信号の電圧が基
準電圧値VREFに対して同一に維持されるよう
に、可変バイアス電流を供給すること、すなわ
ち、積分回路出力が基準電圧に対して対称に維持
されるようにすることである。巻線１４からのパ
ルスの振幅および時間は速度により変化するが、
積分器の出力はボルテージフオロアとして動作す
るアンプＡ２を通過することにより、“ゼローク
ロツシング”のタイミングが一定に維持される。
上記した可変バイアスはこれらのゼロークロツ
シングが速度に関係なく常にデイスク１６の一定
位置で発生することを保証し、このことは同時に
本発明における実質的な効果と言える。
また、上記した如きデイスク１６の両側に実質
的に平行に延びる長短２本のリムとその接合部に
永久磁石を介装したＣ型アツセンブリーをトラン
スデユーサに用いることにより、通常のトランス
デユーサを使用するよりも有利となる。すなわち
トランスデユーサのコアのギヤツプが一方側又は
デイスクの端部に向つて傾斜しており、軸の横方
向変位の因となるデイスクの軸の摩耗およびデイ
スクの偏心又は傾斜は実質的に問題とはならなく
なる。更に、Ｃ型リムの長さのちがいによるギヤ
ツプの傾斜はその間に嵌入するデイスク１６の突
出周縁部の作用半径方向距離を長く利用する事が
可能であり磁気回路のリタクタンスの変化をより
安定的に大きくするものであり、このことは同時
に出力信号のピークを増大させて捕捉を容易にす
る。また、図から判るようにピツクアツプ巻線１
４をデイスク外周上に出来るだけ近付けて高い起
電力を得る意味において好都合である。
第２図から理解できるように、トランスデユー
サ１０の大きさはデイスク１６の直径に関連して
かなり小さい。このことは巻線１４からのパルス
発生時間は隣接する無信号スペース時間と比較し
て極めて短いので、デイスクが特定位置を通過し
た時により大きな振幅のパルスが出力され、同時
に検出精度を大幅に向上させることができる。
上記した実施例に於て、可変バイアス回路は２
つのピーク検出器を用いている。これとは異なり
平均化回路を用いることもできる。上記いずれの
場合に於ても、積分器の時定数は変化間の最大ピ
リオドと比較して長く（例えば２倍）なければな
らない。
上記した実施例に於て、相対移動部材は、実際
は、回転部材に取り付けられたデイスク１６であ
り、その回転は例えば、このようなトランスデユ
ーサがイグニツシヨン・タイミング・システムに
使用されているエンジンのシヤフトから検出され
る。
しかし本発明は、直線上の変位を検出する場合
にも適用することができ、この場合には移動部材
はエアーギヤツプ内に突出している歯を備えた軟
鋼ストリツプとすることができる。
この回路は又、両極性のピーク値が設定許容値
内でない時出力を停止させる手段を備えることが
できる。このことにより始動を行ない、不正確な
タイミング出力が発生されることを防止すること
ができる。
これらと異なる実施例として第４図に示した装
置は、積分器としてオペレーシヨナル・アンプＡ
１１を備えており、このアンプＡ１１の非比反転
入力端子は実質的にはアース電位である基準電圧
レール２０（VREF）に接続されており、反転入
力端子は直列接続された抵抗Ｒ１１及びピツクア
ツプ巻線１４を介して基準電圧レールに及びコン
デンサＣ１１を介してその出力端子に接続されて
積分回路を構成している。バイアス抵抗Ｒ１２は
アンプＡ１１の反転入力端子と正給電線とを接続
しており、ダイオードＤ１１のアノードは、アン
プＡ１１の反転入力端子に及びカソードはアンプ
Ａ１１の出力端子に接続されている。
抵抗Ｒ１２の値は抵抗Ｒ１１の値よりはるかに
大きく選ばれており、アンプＡ１１の“見かけ上
のアース”へ十分電流を供給してアンプの入力バ
イアス電流を超え、よつてアンプ１１の出力が負
の方向にドリフトするように設計されている。こ
のダイオードＤ１１は、アンプＡ１１の出力がア
ースレールレベル以下に大きく下がらないように
この負の方向へのドリフトを制限している。この
結果、コイル１４が交互に負方向及び正方向パル
スを発生している時、出力波形はアンプＡ１１の
出力の下限リミツトレベルの出力トラフ
（trough）で安定し、正レベルのピークはほぼパ
ルスの周波数に依存することとなる。
アンプＡ１１の出力は、ダイオードＤ１２及び
コンデンサＣ１２から構成されるピークホールド
回路に接続されており、ダイオードＤ１２のアノ
ードはアンプＡ１１の出力端子に及びカソードは
コンデンサＣ１２を介してアースレール２０に接
続されている。２つの直列接続された抵抗Ｒ１３
及び１４はコンデンサＣ１２と並列接続されてお
り、これらの直列接続された抵抗の接続点は電圧
コンパレータとして動作するオペレーシヨナル・
アンプＡ１２の非反転入力端子に接続されてい
る。アンプＡ１１の即ち積分回路の出力端子Ｐか
ら得られる出力はアンプＡ１２の反転入力端子に
直接接続されており、アンプＡ１２のフイードバ
ツク抵抗Ｒ１５はアンプＡ１２の出力端子と非反
転入力端子間に接続されてわずかの正帰還をかけ
られており、アンプＡ１２の２つの出力状態間の
スイツチング動作を向上させている。
抵抗Ｒ１３及びＲ１４の値は、これらの接続点
の基準電圧が、巻線１４からのパルスのピークが
発生した時の出力端子Ｐの電圧と一致するように
選ばれている。もしこれらの電圧が対称ならば、
パルスが発生された時のアンプＡ１１の出力はそ
のピーク値の半分である。従つて抵抗Ｒ１３及び
Ｒ１４の値は等しい。しかし、仮りにパルス電圧
がピークに達するまでに要する時間が、電圧がゼ
ロにもどるまでの時間よりも長い場合（これはト
ランスデユーサをある構成にすることにより生ず
る）は、パルスのピークの時の瞬間のアンプＡ１
１の出力はそのピーク値の半分以上であり、この
場合抵抗Ｒ１４は抵抗Ｒ１３の値より大きく選ば
れねばならない。
アンプＡ１１の出力の変化率は、パルスのピー
スが発生した時いちばん大きく、これらのピーク
の時アンプＡ１２のスイツチングが発生するよう
に抵抗Ｒ１３，Ｒ１４の値を設定することによ
り、ノイズの発生による不正確な動作が発生する
危険を最小とすることができる。
図示したアンプの型はスプリツト・レール型の
電源を必要とするが、アンプＡ１１は単一電源で
かつアースリターン型のものを使用することもで
きる。この場合、ダイオードＤ１１は除去するこ
とができる。というのは、アンプの構成はその出
力がアースレール電圧より下がることはないから
である。アンプＡ１１の出力を制限することによ
りアンプＡ１１の出力段の飽和を防ぐことができ
る。
以上説明したように、本発明は上記した如き可
変バイアス回路により積分回路の出力端子Ｐにお
ける出力信号の正および負の振幅のピーク値を基
準電圧値に対して入力信号の振幅変動にかかわら
づ夫々同一レベル関係に常に制御しており、この
ことはデイスク１６の外周突出部分のトランスデ
ユーサ１０への入出時間に正確に対応する正およ
び負のピーク信号がコンパレータＡ３あるいはＡ
１２に提供される事となり、その結果デイスク１
６の正確な角度位置の検出が行えるという効果を
生ずるものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は関連する弁別回路の電子回路ダイヤグ
ラムと結合したトランスデユーサの概略断面図で
あり、第２図は、トランスデユーサと相対移動部
材間の関係を示す縮少した断面図であり、第３図
は第１図の３つの点Ａ，Ｂ，Ｃにおける出力信号
波形を示したものであり、第４図は識別回路の関
連する他の発明による実施例の電子回路ダイヤグ
ラムである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 磁束発生源１１と、該磁束発生源の磁気回路
    に含まれる相対移動が可能な磁性部材１６の動作
    に反応して電気信号を発生するように前記磁束発
    生源と磁気結合されたピツクアツプ巻線１４とを
    含むトランスデユーサ１０と、 前記ピツクアツプ巻線１４に接続され、前記ピ
    ツクアツプ巻線１４の出力の積分値に従つた連続
    出力信号を出力するアクテイブ積分回路Ａ１，
    R1，C1と、前記積分回路の出力端子Ｐにおける
    出力電圧と基準電圧値VREFとを比較するように
    接続された電圧コンパレータＡ３とを含む識別回
    路と、 前記積分回路の出力端子Ｐにおける出力を変化
    させて、該出力の正と負の振幅が前記基準電圧値
    に対し夫々同一のレベル関係になるように該積分
    回路の入力に可変バイアス電流を供給する可変バ
    イアス回路とから構成され、 更に、前記可変バイアス回路が、前記積分器の
    出力端子Ｐと直接に接続された該振幅の正および
    負のピーク値を検出するためのピーク検出回路
    D1，D2，C2，C3と、前記夫々のピーク値信号が
    夫々の入力抵抗R2，R3を介して入力され、かつ
    前記積分器の入力に供給するバイアス電流を前記
    ピーク値信号を前記レベル関係に維持するように
    変化させるボルテージフオロアとして動作するオ
    ペレーシヨナル・アンプＡ２とを備えていること
    を特徴とする電磁トランスデユーサ。 ２ 前記トランスデユーサ１０の電磁回路が、前
    記磁束発生源１１の両側に実質的に互いに平行に
    なるように一端が接続された２枚のリム１２，１
    ３から成るＣ型アツセンブリーに依つて形成さ
    れ、該Ｃ型リムが相対移動部材１６の移動方向に
    対して垂直な平面内で該相対移動部材の両側に位
    置するように配置されていることを特徴とする特
    許請求の範囲第１項に記載の電磁トランスデユー
    サ。 ３ 前記２つのリム１２，１３が異なる長さであ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載
    の電磁トランスデユーサ。 ４ 磁束発生源１１と、該磁束発生源の磁気回路
    に含まれる相対移動が可能な磁性部材１６の動作
    に反応して電気信号を発生するように前記磁束発
    生源と磁気結合されたピツクアツプ巻線１４とを
    含むトランスデユーサ１０と、 前記ピツクアツプ巻線１４に接続され、前記ピ
    ツクアツプ巻線１４の出力の積分値に従つた連続
    出力信号を出力するアクテイブ積分回路Ａ１１，
    R11，C11と、前記積分回路の出力端子Ｐにおける
    出力電圧と基準電圧値VREFとを比較するように
    接続された電圧コンパレータA12とを含む識別回
    路と、 前記積分回路の出力端子Ｐにおける出力を変化
    させて、該出力の正と負の振幅が前記基準電圧値
    に対し夫々同一のレベル関係になるように該積分
    回路の入力に可変バイアス電流を供給する可変バ
    イアス回路とから構成され、 前記可変バイアス回路が、積分器出力の一極性
    方向の最大偏移が前記制御レベルであるように積
    分器出力をある特定の極性方向の制御レベルにド
    リフトさせるように接続されているバイアス抵抗
    １２を備えていることを特徴する電磁トランスデ
    ユーサ。 ５ 前記バイアス手段が前記制限レベルを決定す
    るための積分回路Ａ１１の入力と出力とを接続す
    るダイオードD11を備えていることを特徴とする
    特許請求の範囲第４項に記載の電磁トランスデユ
    ーサ。 ６ 前記可変バイアス回路が前記積分回路Ａ１１
    から得られる出力の反対方向への偏移のピークレ
    ベルを保持するように接続されている単一のピー
    ク検出回路D12，C12を備えており、基準電圧レベ
    ルVREFが前記ピーク検出回路に保持された信号
    の予め設定された一部分であることを特徴とする
    特許請求の範囲第４項又は第５項に記載の電磁ト
    ランスデユーサ。 ７ 前記トランスデユーサ１０の電磁回路が、前
    記磁束発生源１１の両側に実質的に互いに平行に
    なるように一端が接続された２枚のリム１２，１
    ３から成るＣ型アツセンブリーに依つて形成さ
    れ、該Ｃ型リムが相対移動部材１６の移動方向に
    対して垂直な平面内で該相対移動部材の両側に位
    置するように配置されていることを特徴とする特
    許請求の範囲第４項に記載の電磁トランスデユー
    サ。 ８ 前記２つのリムは異なる長さであることを特
    徴とする特許請求の範囲第７項に記載の電磁トラ
    ンスデユーサ。
JP56113437A 1980-07-19 1981-07-20 Electromagnetic transducer Granted JPS5750608A (en)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
GB8023676 1980-07-19

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JPS5750608A JPS5750608A (en) 1982-03-25
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JP56113437A Granted JPS5750608A (en) 1980-07-19 1981-07-20 Electromagnetic transducer

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EP (1) EP0046006B1 (ja)
JP (1) JPS5750608A (ja)
DE (1) DE3174392D1 (ja)
ES (1) ES8204903A1 (ja)

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