JPH04231804A - 容量式位置発信器 - Google Patents
容量式位置発信器Info
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- JPH04231804A JPH04231804A JP3117099A JP11709991A JPH04231804A JP H04231804 A JPH04231804 A JP H04231804A JP 3117099 A JP3117099 A JP 3117099A JP 11709991 A JP11709991 A JP 11709991A JP H04231804 A JPH04231804 A JP H04231804A
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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
- G01D5/24—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 capacitance
- G01D5/241—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 capacitance by relative movement of capacitor electrodes
- G01D5/2412—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 capacitance by relative movement of capacitor electrodes by varying overlap
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- Power Engineering (AREA)
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- 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)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば内燃機関におけ
る絞り弁位置を検出するための角度センサのような、容
量式位置発信器に関する。
る絞り弁位置を検出するための角度センサのような、容
量式位置発信器に関する。
【０００２】
【従来技術】この技術の多くの領域において必要とされ
ることは、装置のエレメントの位置を、この位置に依存
してこの装置の所定の作動パラメータに影響を与える目
的で、検出することである。
ることは、装置のエレメントの位置を、この位置に依存
してこの装置の所定の作動パラメータに影響を与える目
的で、検出することである。
【０００３】自動車技術において特に必要とされること
は、絞り弁位置を求めることである。この絞り弁位置は
、必要な作動パラメータ（例えば点火時点、噴射持続時
間等）の準備処理の目的で、内燃機関を作動する制御装
置へ導びかれる。
は、絞り弁位置を求めることである。この絞り弁位置は
、必要な作動パラメータ（例えば点火時点、噴射持続時
間等）の準備処理の目的で、内燃機関を作動する制御装
置へ導びかれる。
【０００４】絞り弁位置をポテンショメータを用いて求
めることは公知である。しかしこの解決手段は、摩もう
発生にもとづいて十分には許容されない欠点を有する。 車輌技術においては著しく大きい温度変化および大きい
振動荷重の特別の問題が生じ、これに対して抵抗ポテン
ショメータは長時間にわたり十分信頼はできない。
めることは公知である。しかしこの解決手段は、摩もう
発生にもとづいて十分には許容されない欠点を有する。 車輌技術においては著しく大きい温度変化および大きい
振動荷重の特別の問題が生じ、これに対して抵抗ポテン
ショメータは長時間にわたり十分信頼はできない。
【０００５】米国特許第４６４４５７０号に誘導式位置
発信器が示されている。この発信器は基板上にコイル装
置を有し、このコイル装置に対する相対位置において位
置に依存するうず電流の方式の扇形のエレメントと、こ
のコイル装置が共働する。その結果、この扇形エレメン
トは、コイル装置の一方のコイルの重なりが行なわれる
量と同じ量だけ、他方のコイルを重なりから解除する。 このコイル装置は評価電子装置と接続されている。この
コイル装置の個々の電流路が磁界の相応の“非均一性”
を生じさせ、これにより非直線性が生ずる。
発信器が示されている。この発信器は基板上にコイル装
置を有し、このコイル装置に対する相対位置において位
置に依存するうず電流の方式の扇形のエレメントと、こ
のコイル装置が共働する。その結果、この扇形エレメン
トは、コイル装置の一方のコイルの重なりが行なわれる
量と同じ量だけ、他方のコイルを重なりから解除する。 このコイル装置は評価電子装置と接続されている。この
コイル装置の個々の電流路が磁界の相応の“非均一性”
を生じさせ、これにより非直線性が生ずる。
【０００６】
【発明の効果】これに比較して本発明による、請求項１
の特徴部分に示された位置発振器は、測定結果が大きい
再現性を有する測定結果および直線性を与え、ならびに
温度変化および振動荷重に依存しない利点を有する。冒
頭に述べた公知の位置発信器に比較して、本発明の位置
発信器は容量方式で動作する。この目的で、位置に依存
して容量値の変化するコンデンサ装置が設けられている
。このコンデンサ装置は２つの相対的に運動可能な部材
を有し、この場合、これらの両方の部材の相対位置は位
置に依存する。両方の部材のうちの一方の部材が複数個
の電極を有するようにし、それらの電極のうちの第１の
電極が第１の交流電圧により作動されるようにし、第２
の電極が前記第１の交流電圧とは逆位相の第２の交流電
圧により作動されるようにし、第３の電極に第３の交流
電圧が加えられるようにし、該第３の交流電圧はその大
きさおよびその位相により、前記の第１，第２の電極か
ら共通に、他方の部材の対向電極へ誘起される電圧を値
“０”へ相殺するようにし、この場合、基準値に対する
第３の交流電圧の大きさおよび位相が、前記の運動する
部材の相対位置を表わす尺度であるようにされている。 第１のおよび第２の電極は、それぞれこれらに加えられ
た交流電圧により、電界を発生する。この電界が対向電
極に誘起電圧を生ぜさせる。第１のおよび第２の交流電
圧は固定的に設けられている。第３の交流電圧は位置に
依存して影響を与えられる。その結果、これを用いて、
第１，第２および第３の電極から共通に対向電極へ誘起
された電圧が値“０”を取るような状態を形成すること
ができる。選択的に、同じく本発明の動作方式で動作す
る変形実施により、値“０”ではなく別の所定値を取る
ように構成することも可能である。両方の電極を有する
部材と対向電極を有する部材とは、互いに無接触で動作
するため、摩もう現象が生じない。第１および第２電極
の、対向電極に対する相対位置に依存して、コンデンサ
の作用面積の大小が形成される。この場合、一方の電極
に所属する作用面積が増加または減少されると、その分
だけ、他方の電極に所属する作用面積が減少または増加
される。第３の電極は対向電極と常に均一に共働する、
即ち電界により定められる結合が位置には依存されない
。このことは例えば次のようにして達成される、即ち本
発明による位置発信器の位置領域全体にわたり、第３電
極と対向電極との間の作用面積が同じ大きさとなるよう
にして、即ち第３の電極が常に全面積にわたり対向電極
によりおおわれるようにして、達成される。
の特徴部分に示された位置発振器は、測定結果が大きい
再現性を有する測定結果および直線性を与え、ならびに
温度変化および振動荷重に依存しない利点を有する。冒
頭に述べた公知の位置発信器に比較して、本発明の位置
発信器は容量方式で動作する。この目的で、位置に依存
して容量値の変化するコンデンサ装置が設けられている
。このコンデンサ装置は２つの相対的に運動可能な部材
を有し、この場合、これらの両方の部材の相対位置は位
置に依存する。両方の部材のうちの一方の部材が複数個
の電極を有するようにし、それらの電極のうちの第１の
電極が第１の交流電圧により作動されるようにし、第２
の電極が前記第１の交流電圧とは逆位相の第２の交流電
圧により作動されるようにし、第３の電極に第３の交流
電圧が加えられるようにし、該第３の交流電圧はその大
きさおよびその位相により、前記の第１，第２の電極か
ら共通に、他方の部材の対向電極へ誘起される電圧を値
“０”へ相殺するようにし、この場合、基準値に対する
第３の交流電圧の大きさおよび位相が、前記の運動する
部材の相対位置を表わす尺度であるようにされている。 第１のおよび第２の電極は、それぞれこれらに加えられ
た交流電圧により、電界を発生する。この電界が対向電
極に誘起電圧を生ぜさせる。第１のおよび第２の交流電
圧は固定的に設けられている。第３の交流電圧は位置に
依存して影響を与えられる。その結果、これを用いて、
第１，第２および第３の電極から共通に対向電極へ誘起
された電圧が値“０”を取るような状態を形成すること
ができる。選択的に、同じく本発明の動作方式で動作す
る変形実施により、値“０”ではなく別の所定値を取る
ように構成することも可能である。両方の電極を有する
部材と対向電極を有する部材とは、互いに無接触で動作
するため、摩もう現象が生じない。第１および第２電極
の、対向電極に対する相対位置に依存して、コンデンサ
の作用面積の大小が形成される。この場合、一方の電極
に所属する作用面積が増加または減少されると、その分
だけ、他方の電極に所属する作用面積が減少または増加
される。第３の電極は対向電極と常に均一に共働する、
即ち電界により定められる結合が位置には依存されない
。このことは例えば次のようにして達成される、即ち本
発明による位置発信器の位置領域全体にわたり、第３電
極と対向電極との間の作用面積が同じ大きさとなるよう
にして、即ち第３の電極が常に全面積にわたり対向電極
によりおおわれるようにして、達成される。
【０００７】そのため前述の様に、対向電極は次のよう
に構成されている、即ち測定領域全体において第３の電
極が常に全面にわたり対応の、対向電極の等しい大きさ
の部材に対向するように、対向電極が構成されている。 これにより第３の電極と対向電極との間に、位置に依存
しない結合が実現される。
に構成されている、即ち測定領域全体において第３の電
極が常に全面にわたり対応の、対向電極の等しい大きさ
の部材に対向するように、対向電極が構成されている。 これにより第３の電極と対向電極との間に、位置に依存
しない結合が実現される。
【０００８】さらに付言すべきことは、対向電極が第１
のおよび第２の電極に次の部分で対向するようにし、即
ち位置変化の場合に、第１の電極と対向電極に関する作
用面積が、第２の電極と対向電極との間の作用面積が増
加（減少）した分だけ、減少（増加）するように対向す
る。そのため、第１のおよび第２の電極により誘起され
る電圧が部材の相対位置に依存する。コンデンサ装置の
電界の均一化の目的で他方の部材の上に、用いられる第
４の電極が設けられている。この第４の電極は所定の電
位へ例えばアースへ置かれ、これにより所定の電界分布
のために寄与する。
のおよび第２の電極に次の部分で対向するようにし、即
ち位置変化の場合に、第１の電極と対向電極に関する作
用面積が、第２の電極と対向電極との間の作用面積が増
加（減少）した分だけ、減少（増加）するように対向す
る。そのため、第１のおよび第２の電極により誘起され
る電圧が部材の相対位置に依存する。コンデンサ装置の
電界の均一化の目的で他方の部材の上に、用いられる第
４の電極が設けられている。この第４の電極は所定の電
位へ例えばアースへ置かれ、これにより所定の電界分布
のために寄与する。
【０００９】本発明によればこの位置発信器は角度位置
の検出の目的で用いられる。コンデンサ装置の両方の部
材が円形の、互いに平行のディスクから構成されており
、これらのディスクのうちの一方が固定子を形成し、他
方がディスクの中心を回転する回転子を形成する。第１
，第２および第３の電極は例えばそれぞれ、約１２０°
の扇の形状を有する。１２０°の角度は完全には得られ
ない、何故ならば個々の電極は、これらを互いに絶縁す
る目的で、相互に間隔を設けなければならないからであ
る。このコンデンサ装置は被着されるプリント配線板を
用いて簡単に実現できる。このプリント配線板は電極装
置に相応するエッチング層を有し、この場合、配線板の
基板が、それぞれの電極のための支持体を形成する。 電極は有利に配線板の導体シートにより実現される。対
向電極は例えば約２４０°の扇の形状を有する。この対
向電極はコンデンサ装置の他方の部材に設けられている
。他方の部材において残される、約１２０°の扇体が第
４の電極を形成する。この第４の電極はコンデンサ装置
の均一化（電界制御）のために用いられる。
の検出の目的で用いられる。コンデンサ装置の両方の部
材が円形の、互いに平行のディスクから構成されており
、これらのディスクのうちの一方が固定子を形成し、他
方がディスクの中心を回転する回転子を形成する。第１
，第２および第３の電極は例えばそれぞれ、約１２０°
の扇の形状を有する。１２０°の角度は完全には得られ
ない、何故ならば個々の電極は、これらを互いに絶縁す
る目的で、相互に間隔を設けなければならないからであ
る。このコンデンサ装置は被着されるプリント配線板を
用いて簡単に実現できる。このプリント配線板は電極装
置に相応するエッチング層を有し、この場合、配線板の
基板が、それぞれの電極のための支持体を形成する。 電極は有利に配線板の導体シートにより実現される。対
向電極は例えば約２４０°の扇の形状を有する。この対
向電極はコンデンサ装置の他方の部材に設けられている
。他方の部材において残される、約１２０°の扇体が第
４の電極を形成する。この第４の電極はコンデンサ装置
の均一化（電界制御）のために用いられる。
【００１０】電極と対向電極との間の、位置に依存する
間隔変化を生ぜされるおそれのある機械的な許容誤差を
補償する目的で、電極および対向電極が、互いにずらさ
れた電極区間へ分割されている。このことは次のことを
意味する、即ちその都度に共働する電極区間が１つの個
所に同心的に設けられるのではなく、装置全体にわたり
存在するようにし、この場合、組となる区間がそれぞれ
互いに電気接続されている。そのため、位置変化の場合
に誘電体の、許容誤差に基因する変化があっても実質的
に測定品質の低下を生ぜさせない。何故ならば生ずる結
果（間隔減少、間隔増加）が互いに相殺するからである
。電極区間がリング区間面として構成されている。
間隔変化を生ぜされるおそれのある機械的な許容誤差を
補償する目的で、電極および対向電極が、互いにずらさ
れた電極区間へ分割されている。このことは次のことを
意味する、即ちその都度に共働する電極区間が１つの個
所に同心的に設けられるのではなく、装置全体にわたり
存在するようにし、この場合、組となる区間がそれぞれ
互いに電気接続されている。そのため、位置変化の場合
に誘電体の、許容誤差に基因する変化があっても実質的
に測定品質の低下を生ぜさせない。何故ならば生ずる結
果（間隔減少、間隔増加）が互いに相殺するからである
。電極区間がリング区間面として構成されている。
【００１１】位置の測定の目的で、回路装置が設けられ
ており、これはコンデンサ装置の当該の状態を検出して
これから測定結果を導出する。この装置は次のように構
成されている、即ち対向電極がフレキシブルな電気線路
を介して回路装置と接続されている。この線路は、可動
の対向電極の電位をこの回路装置へ評価の目的で導びく
ために必要とされる。
ており、これはコンデンサ装置の当該の状態を検出して
これから測定結果を導出する。この装置は次のように構
成されている、即ち対向電極がフレキシブルな電気線路
を介して回路装置と接続されている。この線路は、可動
の対向電極の電位をこの回路装置へ評価の目的で導びく
ために必要とされる。
【００１２】しかし選択的に次の構成も可能である、即
ち一方の部材が、位置に依存することなく対向電極と共
働する第５の電極を有し、この共働の場合、対向電極に
より第５の電極へ誘起される電圧が、対向電極の電荷状
態に対する尺度となるようにしたのである。その結果、
コンデンサの、対向電極を有する、部材が電気接続部を
必要としなくなる。有利に、第１，第２，第３および第
５の電極が固定子に位置固定的に配置され、他方、対向
電極ならびに第４の電極が可動のエレメント（回転子）
において構成されている。
ち一方の部材が、位置に依存することなく対向電極と共
働する第５の電極を有し、この共働の場合、対向電極に
より第５の電極へ誘起される電圧が、対向電極の電荷状
態に対する尺度となるようにしたのである。その結果、
コンデンサの、対向電極を有する、部材が電気接続部を
必要としなくなる。有利に、第１，第２，第３および第
５の電極が固定子に位置固定的に配置され、他方、対向
電極ならびに第４の電極が可動のエレメント（回転子）
において構成されている。
【００１３】本発明の構成によれば、第５の電極が中心
に置かれた円形面として構成されている。この第５の電
極に、例えば前述の約２４０°の扇体を有する対向電極
の相応の区間が対向している。この場合、付加的に中央
領域に前述の扇面に関連づけられる別の扇面が設けられ
ている。この別の扇面は、第５の電極と同じ半径を有し
さらに両方の半径方向へ走行する、約２４０°の扇の縁
の間に設けられている。
に置かれた円形面として構成されている。この第５の電
極に、例えば前述の約２４０°の扇体を有する対向電極
の相応の区間が対向している。この場合、付加的に中央
領域に前述の扇面に関連づけられる別の扇面が設けられ
ている。この別の扇面は、第５の電極と同じ半径を有し
さらに両方の半径方向へ走行する、約２４０°の扇の縁
の間に設けられている。
【００１４】評価の目的でこの回路装置は、例えば演算
増幅器として構成されている増幅器を有する。対向電極
と第３の電極との間に形成される容量が、増幅器の例え
ば演算増幅器の帰還結合路に設けられる。
増幅器として構成されている増幅器を有する。対向電極
と第３の電極との間に形成される容量が、増幅器の例え
ば演算増幅器の帰還結合路に設けられる。
【００１５】本発明によれば、対向電極の電圧がまたは
第５の電極の誘起電圧が同期整流器により整流され、所
期の値“０”から生じた偏差が積分器として動作する増
幅器により積分されるようにし、さらにこの積分結果を
表わす電圧が、同期インバータにより再び交流電圧へ変
換されるようにし、該交流電圧が第３の電極へ導びかれ
る第３の交流電圧を形成するように構成されている。こ
の場合、積分器の出力電圧が位置に対する尺度を表わす
。
第５の電極の誘起電圧が同期整流器により整流され、所
期の値“０”から生じた偏差が積分器として動作する増
幅器により積分されるようにし、さらにこの積分結果を
表わす電圧が、同期インバータにより再び交流電圧へ変
換されるようにし、該交流電圧が第３の電極へ導びかれ
る第３の交流電圧を形成するように構成されている。こ
の場合、積分器の出力電圧が位置に対する尺度を表わす
。
【００１６】
【実施例】図１は、コンデンサ装置２を有する容量式位
置発信器１を示す。この容量式位置発信器１は角度セン
サとして構成されている、即ちこの発信器は回転角度位
置を求める目的で設計されている。例えばこの発信器は
、自動車技術において、内燃機関の絞り弁位置を求める
目的で用いられる。
置発信器１を示す。この容量式位置発信器１は角度セン
サとして構成されている、即ちこの発信器は回転角度位
置を求める目的で設計されている。例えばこの発信器は
、自動車技術において、内燃機関の絞り弁位置を求める
目的で用いられる。
【００１７】コンデンサ装置２は、互いに相対的に運動
する２つの部材３および４を有する。この場合、一方の
部材３は固定子５を構成し、他方の部材４は回転子６を
構成する。
する２つの部材３および４を有する。この場合、一方の
部材３は固定子５を構成し、他方の部材４は回転子６を
構成する。
【００１８】固定子５および回転子６の構造が図２に示
されている。この図２は、ボールベヤリング９を支持す
るケーシングフランジ８を備えた箱形ケーシング７を示
す。このボールベヤリング９は軸１０を支承する。軸の
自由端は内燃機関の絞り弁と結合されている（図示され
ていない）。ケーシング７の内部にある軸１０の端部は
、回転子６と共に回転可能に固定されている。回転子６
は円形のディスク１１から構成されている。このディス
クの円の中心点は、軸１０の長手軸線１２′と心合わせ
されている。ディスク１１は、このディスク１１の一方
の側に設けられている電極装置１２のための支持体基板
を構成している。ディスク１１と並行にもう一つのディ
スク１３が設けられており、これは−ディスク１１と同
様に−円形の輪郭を有し、さらに−ディスク１１とは異
なり−ケーシング７と固定的に結合されている；これに
より固定子５が構成される。一方の固定子プレート１４
を構成するディスク１３は中央の開口１５を有し、この
開口は回転子６の接触ピン１６により貫通される。ディ
スク１３の一方の側面にも電極装置１７が設けられてお
り、この電極装置は電極装置１２と共働する。
されている。この図２は、ボールベヤリング９を支持す
るケーシングフランジ８を備えた箱形ケーシング７を示
す。このボールベヤリング９は軸１０を支承する。軸の
自由端は内燃機関の絞り弁と結合されている（図示され
ていない）。ケーシング７の内部にある軸１０の端部は
、回転子６と共に回転可能に固定されている。回転子６
は円形のディスク１１から構成されている。このディス
クの円の中心点は、軸１０の長手軸線１２′と心合わせ
されている。ディスク１１は、このディスク１１の一方
の側に設けられている電極装置１２のための支持体基板
を構成している。ディスク１１と並行にもう一つのディ
スク１３が設けられており、これは−ディスク１１と同
様に−円形の輪郭を有し、さらに−ディスク１１とは異
なり−ケーシング７と固定的に結合されている；これに
より固定子５が構成される。一方の固定子プレート１４
を構成するディスク１３は中央の開口１５を有し、この
開口は回転子６の接触ピン１６により貫通される。ディ
スク１３の一方の側面にも電極装置１７が設けられてお
り、この電極装置は電極装置１２と共働する。
【００１９】ケーシング７はさらにプレート１８を有す
る。このプレートはプリント回路として構成されており
さらに回路装置の部品を有する。接触ピン１６にフレキ
シブルな電気用ばね接触体が設けられている。このばね
接触体はプレート１８の回路装置へ導びかれている。選
択的に、接触ピン１６と回路装置との間に、フレキシブ
ルな導線を走行させることもできる。頂部側でケーシン
グ７はカバー２０により閉鎖されている。
る。このプレートはプリント回路として構成されており
さらに回路装置の部品を有する。接触ピン１６にフレキ
シブルな電気用ばね接触体が設けられている。このばね
接触体はプレート１８の回路装置へ導びかれている。選
択的に、接触ピン１６と回路装置との間に、フレキシブ
ルな導線を走行させることもできる。頂部側でケーシン
グ７はカバー２０により閉鎖されている。
【００２０】電極装置１２と１７の構成は図１に示され
ている。固定子５のディスク１３の上に、第１の電極２
１、第２の電極２２および第３の電極２３が形成されて
いる。３つの電極２１，２２，２３は扇形の形状を有す
るが、しかし切欠１５のため完全な扇形とは異なる。固
定子５は例えば導電性のシートの設けられたプレートで
あり、この場合この導電性のシートが電極２１，２２，
２３を構成する。これらの電極は例えばエッチング技術
により製作される；これらの電極は、半径方向に延在す
る絶縁領域２４により、互いに分離されている。これら
の絶縁領域２４により、各々の電極２１，２２，２３は
約１２０°の扇角度を有する。
ている。固定子５のディスク１３の上に、第１の電極２
１、第２の電極２２および第３の電極２３が形成されて
いる。３つの電極２１，２２，２３は扇形の形状を有す
るが、しかし切欠１５のため完全な扇形とは異なる。固
定子５は例えば導電性のシートの設けられたプレートで
あり、この場合この導電性のシートが電極２１，２２，
２３を構成する。これらの電極は例えばエッチング技術
により製作される；これらの電極は、半径方向に延在す
る絶縁領域２４により、互いに分離されている。これら
の絶縁領域２４により、各々の電極２１，２２，２３は
約１２０°の扇角度を有する。
【００２１】コンデンサ装置２の回転子６は、図１には
見やすくする目的で固定子５と並んで示されているが、
実際の状態においては固定子５に平行のかつ心合わせの
なされた位置に設けられている。コンデンサ装置は約２
４０°の扇形の対向電極２５を有する。対向電極２５の
外縁２６は、絶縁領域２７により分離された電極帯状体
２８により、囲まれている。この帯状体は、約１２０°
の実質的に扇形の形状を有する第４の電極２９の中へ、
一体となる様に移行する。
見やすくする目的で固定子５と並んで示されているが、
実際の状態においては固定子５に平行のかつ心合わせの
なされた位置に設けられている。コンデンサ装置は約２
４０°の扇形の対向電極２５を有する。対向電極２５の
外縁２６は、絶縁領域２７により分離された電極帯状体
２８により、囲まれている。この帯状体は、約１２０°
の実質的に扇形の形状を有する第４の電極２９の中へ、
一体となる様に移行する。
【００２２】回転子６は、固定子５に対して、＋／−６
０°の回転角度だけ旋回可能である（測定領域）。この
場合、図１に“０”位置が示されており、この“０”位
置において対向電極２５はそれぞれ第１のおよび第２の
電極２１，２２の面の半分をおおう。第３の電極２３は
対向電極２５により全面にわたりおおわれる。この場合
このことは前記の角度領域（＋／−６０°）の各々の位
置において行なわれる。
０°の回転角度だけ旋回可能である（測定領域）。この
場合、図１に“０”位置が示されており、この“０”位
置において対向電極２５はそれぞれ第１のおよび第２の
電極２１，２２の面の半分をおおう。第３の電極２３は
対向電極２５により全面にわたりおおわれる。この場合
このことは前記の角度領域（＋／−６０°）の各々の位
置において行なわれる。
【００２３】図１に示された回路装置は発振器３０を有
する。この発振器はその両方の出力側３１，３２に交流
電圧ｕ１およびｕ２を供給する。電圧ｕ１は第１の交流
電圧を形成し、これは第１の電極２１へ加えられる。電
圧ｕ２は第２の交流電圧を形成し、これは第２の電極２
２へ導びかれる。図３の上の両方のダイヤグラムに、振
幅の大きさの等しい交流電圧ｕ１およびｕ２の時間経過
が示されている。この場合、互いに逆位相の経過を有す
る方形波が、それぞれ用いられる。交流電圧ｕ１および
ｕ２の最大値はＵＢで示されている。
する。この発振器はその両方の出力側３１，３２に交流
電圧ｕ１およびｕ２を供給する。電圧ｕ１は第１の交流
電圧を形成し、これは第１の電極２１へ加えられる。電
圧ｕ２は第２の交流電圧を形成し、これは第２の電極２
２へ導びかれる。図３の上の両方のダイヤグラムに、振
幅の大きさの等しい交流電圧ｕ１およびｕ２の時間経過
が示されている。この場合、互いに逆位相の経過を有す
る方形波が、それぞれ用いられる。交流電圧ｕ１および
ｕ２の最大値はＵＢで示されている。
【００２４】図１の回路装置はさらに、演算増幅器とし
て構成されている増幅器３３を有する。増幅器３３のプ
ラス入力側はアース３４へ接続されている。マイナス入
力側は対向電極２５へ接続されている。増幅器３３の出
力側３５は第３の電極２３へならびにスイッチ３６へ導
びかれている。このスイッチは第２の交流電圧ｕ２と同
期して操作される。増幅器３３のマイナス入力側と出力
側３５との間の帰還結合分岐に、抵抗３８と３９との直
列接続体から成るＲＣ回路網３７が接続されている。抵
抗の共通の接続点からコンデンサ４０がはじまってアー
ス３４へ接続されている。
て構成されている増幅器３３を有する。増幅器３３のプ
ラス入力側はアース３４へ接続されている。マイナス入
力側は対向電極２５へ接続されている。増幅器３３の出
力側３５は第３の電極２３へならびにスイッチ３６へ導
びかれている。このスイッチは第２の交流電圧ｕ２と同
期して操作される。増幅器３３のマイナス入力側と出力
側３５との間の帰還結合分岐に、抵抗３８と３９との直
列接続体から成るＲＣ回路網３７が接続されている。抵
抗の共通の接続点からコンデンサ４０がはじまってアー
ス３４へ接続されている。
【００２５】スイッチ３６は抵抗へ導びかれ、この抵抗
は演算増幅器４１のプラス入力側へ導びかれている。プ
ラス入力側はさらにコンデンサ４２を介してアース３４
と接続されている。演算増幅器４１の出力側４２′は、
抵抗４３と４４との直列接続体に接続されている。この
場合、抵抗４３はポテンショメータとして構成されてお
り、その摺動子は演算増幅器４１のマイナス入力側へ導
びかれている。抵抗４４はアース３４へ接続されている
。出力側４２′に、固定子５と回転子６との間の相対位
置に相応する測定信号が供給される。
は演算増幅器４１のプラス入力側へ導びかれている。プ
ラス入力側はさらにコンデンサ４２を介してアース３４
と接続されている。演算増幅器４１の出力側４２′は、
抵抗４３と４４との直列接続体に接続されている。この
場合、抵抗４３はポテンショメータとして構成されてお
り、その摺動子は演算増幅器４１のマイナス入力側へ導
びかれている。抵抗４４はアース３４へ接続されている
。出力側４２′に、固定子５と回転子６との間の相対位
置に相応する測定信号が供給される。
【００２６】コンデンサ装置２に基いて、全部で５つの
プレートコンデンサが形成される。これらを次に示す。
プレートコンデンサが形成される。これらを次に示す。
【００２７】Ｃ１ 電極２１と対向電極２５との
重なり合いにより形成される。
重なり合いにより形成される。
【００２８】Ｃ２ 電極２２と対向電極２５との
重なり合いにより形成される。
重なり合いにより形成される。
【００２９】ＣＲ 電極２３と対向電極２５との
重なり合いにより形成される。
重なり合いにより形成される。
【００３０】さらに、電極２１と電極２９との間になら
びに電極２２と電極２９との間に、２つのディスクコン
デンサが形成される。これらの両方のディスクコンデン
サは、電界の均一化をおよび発振器３０のための等しい
負荷容量を形成する。
びに電極２２と電極２９との間に、２つのディスクコン
デンサが形成される。これらの両方のディスクコンデン
サは、電界の均一化をおよび発振器３０のための等しい
負荷容量を形成する。
【００３１】容量Ｃ１およびＣ２は、それらの面の可変
の重なり合い（対向電極との）にもとづいて、角度範囲
−６０°＜α＜＋６０°において、角度αに直線的に依
存する。この場合、次の式が適用される： Ｃ１
＝０．５・ε・Ａ／ｄ（１＋α／６０°）
［１］ Ｃ２＝０．５・ε・Ａ／ｄ（１−α／６
０°） ［２］この場合、εは空隙における
誘電定数であり、さらにｄにより電極間の空隙の幅が示
され、Ａによりそれぞれ形成されるコンデンサの作用面
積が示される。
の重なり合い（対向電極との）にもとづいて、角度範囲
−６０°＜α＜＋６０°において、角度αに直線的に依
存する。この場合、次の式が適用される： Ｃ１
＝０．５・ε・Ａ／ｄ（１＋α／６０°）
［１］ Ｃ２＝０．５・ε・Ａ／ｄ（１−α／６
０°） ［２］この場合、εは空隙における
誘電定数であり、さらにｄにより電極間の空隙の幅が示
され、Ａによりそれぞれ形成されるコンデンサの作用面
積が示される。
【００３２】第３の電極２３は角度位置に依存すること
なく、常に対向電極２５により全面にわたりおおわれる
。そのため、容量ＣＲは所定の範囲においては回転角度
αに依存しない。この場合、次の式が適用される：
ＣＲ＝ε・Ａ／ｄ
［３］両方の容量
Ｃ１とＣ２との差を作ると次の式が得られる： Ｃ１−Ｃ２＝（ε・Ａ・α）／（ｄ・６０°）
［４］この値はαに比例して変化し、かつ
量ε，Ａおよびｄの量にも依存する値を有する。これら
の量は外部の影響（湿度の影響、熱膨脹、機械的な許容
誤差等）に依存する。その結果、これらの量の回避でき
ない変化により、測定エラーが生ずる。
なく、常に対向電極２５により全面にわたりおおわれる
。そのため、容量ＣＲは所定の範囲においては回転角度
αに依存しない。この場合、次の式が適用される：
ＣＲ＝ε・Ａ／ｄ
［３］両方の容量
Ｃ１とＣ２との差を作ると次の式が得られる： Ｃ１−Ｃ２＝（ε・Ａ・α）／（ｄ・６０°）
［４］この値はαに比例して変化し、かつ
量ε，Ａおよびｄの量にも依存する値を有する。これら
の量は外部の影響（湿度の影響、熱膨脹、機械的な許容
誤差等）に依存する。その結果、これらの量の回避でき
ない変化により、測定エラーが生ずる。
【００３３】そのため本発明によれば付加的なコンデン
サＣＲが設けられている。比（Ｃ１−Ｃ２）／ＣＲを作
ると、式［４］と［３］から次の式が得られる。
サＣＲが設けられている。比（Ｃ１−Ｃ２）／ＣＲを作
ると、式［４］と［３］から次の式が得られる。
【００３４】
Ｃ（α）＝（Ｃ１−Ｃ２）／ＣＲ＝α／６０°
［５］この式に示されている様にＣ（α）
はε，Ａおよびｄには依存しない。この式は、ＣＲに並
列の寄生の回路容量がＣＲよりも小さい限り、良好な近
似で実際に適用される。
［５］この式に示されている様にＣ（α）
はε，Ａおよびｄには依存しない。この式は、ＣＲに並
列の寄生の回路容量がＣＲよりも小さい限り、良好な近
似で実際に適用される。
【００３５】図１に示された回路装置は前記の比Ｃ（α
）をアナログの直流電圧へ変換する。この直流電圧は演
算増幅器４１の出力側４２′に現われて角度位置に対す
る尺度を表わす。この回路装置に示されている様に、容
量ＣＲは増幅器３３の帰還結合分岐に設けられている。 増幅器３３は大きい電圧増幅度を有するためこの帰還結
合分岐は次の事象を作動する。即ち対向電極２５に加わ
る交流電圧−これは電極２１，２２および２３における
電圧からの誘導作用により発生される−が実質的に値“
０”を取るように作動させる。そのため対向電極２５と
ケーシング部分または回転子６の裏側のアース電極との
間に形成されている容量は、測定結果に対して大きな影
響を与えない。
）をアナログの直流電圧へ変換する。この直流電圧は演
算増幅器４１の出力側４２′に現われて角度位置に対す
る尺度を表わす。この回路装置に示されている様に、容
量ＣＲは増幅器３３の帰還結合分岐に設けられている。 増幅器３３は大きい電圧増幅度を有するためこの帰還結
合分岐は次の事象を作動する。即ち対向電極２５に加わ
る交流電圧−これは電極２１，２２および２３における
電圧からの誘導作用により発生される−が実質的に値“
０”を取るように作動させる。そのため対向電極２５と
ケーシング部分または回転子６の裏側のアース電極との
間に形成されている容量は、測定結果に対して大きな影
響を与えない。
【００３６】負帰還接続された増幅器３３に対して次の
式が適用される： −ｕＲ＝Ｃ１／ＣＲ・ｕ１＋Ｃ２／ＣＲ・ｕ２
［６］この場合、ｕＲ，ｕ１およびｕ２は
電圧ｕＲ，ｕ１およびｕ２の方形波の交流電圧成分であ
る。この場合、次の式が適用される： ｕ１＝−ｕ２
［７］式
［７］，式［５］および式［６］から次の式が導出され
る： ｕＲ／ｕ２＝（Ｃ１−Ｃ２）／ＣＲ＝ｃ（α）
＝α／６０° ［８］直流電圧帰還結合（回路網
３７）および、増幅器３３のプラス入力側とアース３４
との接続により、ｕＲの直流電圧成分が＝０となる。そ
のため増幅器３３の出力側には方形波の交流電圧ｕＲだ
けが存在する。
式が適用される： −ｕＲ＝Ｃ１／ＣＲ・ｕ１＋Ｃ２／ＣＲ・ｕ２
［６］この場合、ｕＲ，ｕ１およびｕ２は
電圧ｕＲ，ｕ１およびｕ２の方形波の交流電圧成分であ
る。この場合、次の式が適用される： ｕ１＝−ｕ２
［７］式
［７］，式［５］および式［６］から次の式が導出され
る： ｕＲ／ｕ２＝（Ｃ１−Ｃ２）／ＣＲ＝ｃ（α）
＝α／６０° ［８］直流電圧帰還結合（回路網
３７）および、増幅器３３のプラス入力側とアース３４
との接続により、ｕＲの直流電圧成分が＝０となる。そ
のため増幅器３３の出力側には方形波の交流電圧ｕＲだ
けが存在する。
【００３７】この交流電圧ｕＲは、電子スイッチとして
構成されているスイッチ３６を用いて、ｕ２の正の半波
において同期してサンプリングされ、さらにサンプリン
グ値はコンデンサ４２に記憶される。サンプリング値Ｕ
Ｔに対して次の式が適用される： ＵＴ＝０．５ＵＢ α／６０°
［９］この場合、ＵＢで
交流電圧ｕ１，ｕ２の最大値が示されている。
構成されているスイッチ３６を用いて、ｕ２の正の半波
において同期してサンプリングされ、さらにサンプリン
グ値はコンデンサ４２に記憶される。サンプリング値Ｕ
Ｔに対して次の式が適用される： ＵＴ＝０．５ＵＢ α／６０°
［９］この場合、ＵＢで
交流電圧ｕ１，ｕ２の最大値が示されている。
【００３８】コンデンサ４２は演算増幅器４１のプラス
入力側と接続されている。この演算増幅器は、出力側４
２′における出力信号のための負荷となるドライバとし
て用いられる。演算増幅器はさらに抵抗４３を４４を用
いて、その増幅度ｖが可調整に、かつ角度／電圧の変換
を表わす尺度係数が調整可能に、接続されている。出力
側４２′における出力電圧ＵＡに対して次の式が適用さ
れる： ＵＡ＝０．５・ｖ・ＵＢ・α／６０°
［１０］図３の下の両方のダイヤ
グラムは前述の実施例を示す。
入力側と接続されている。この演算増幅器は、出力側４
２′における出力信号のための負荷となるドライバとし
て用いられる。演算増幅器はさらに抵抗４３を４４を用
いて、その増幅度ｖが可調整に、かつ角度／電圧の変換
を表わす尺度係数が調整可能に、接続されている。出力
側４２′における出力電圧ＵＡに対して次の式が適用さ
れる： ＵＡ＝０．５・ｖ・ＵＢ・α／６０°
［１０］図３の下の両方のダイヤ
グラムは前述の実施例を示す。
【００３９】本発明の装置は次の利点を有する：誘電定
数ε，電極寸法の絶対値Ａおよび空隙の幅ｄの、測定結
果への影響が実質的に除去される。そのため製造誤差、
回転子の軸方向の軸受けの遊び、センサにおける熱膨脹
および空気湿度は、許容可能にしか測定結果の中へ干渉
しない。
数ε，電極寸法の絶対値Ａおよび空隙の幅ｄの、測定結
果への影響が実質的に除去される。そのため製造誤差、
回転子の軸方向の軸受けの遊び、センサにおける熱膨脹
および空気湿度は、許容可能にしか測定結果の中へ干渉
しない。
【００４０】図４は別の実施例を示す。これはＣＭＯＳ
ＩＣで実現されており例えば５Ｖの作動電圧で動作
する。この場合、アースに対する電圧が重要である、即
ちアースに対する対称的な作動電圧が供給されない。図
４の構成は多くの点で図１の実施例に相応する。そのた
め後者が参照され、図４には相違点だけが示されている
。 分圧器４５を用いて作動電圧ＵＢが点Ｍに、ここに演算
増幅器３３におけるオフセット用の直流電圧ＵＭ−これ
は作動電圧の約半分に相応する−が供給されるように、
配分される。
ＩＣで実現されており例えば５Ｖの作動電圧で動作
する。この場合、アースに対する電圧が重要である、即
ちアースに対する対称的な作動電圧が供給されない。図
４の構成は多くの点で図１の実施例に相応する。そのた
め後者が参照され、図４には相違点だけが示されている
。 分圧器４５を用いて作動電圧ＵＢが点Ｍに、ここに演算
増幅器３３におけるオフセット用の直流電圧ＵＭ−これ
は作動電圧の約半分に相応する−が供給されるように、
配分される。
【００４１】発振器３０として非安定マルチバイブレー
タが用いられ、その周波数は外部回路４６により定めら
れる。互いに逆位相の方形波の出力電圧ｕ１およびｕ２
のほかに、発振器３０はｕ１，ｕ２の２倍の周波数の方
形波電圧ｕ０を供給する。このことは図５のダイヤグラ
ムに示されている。例えば演算増幅器として構成されて
いる増幅器は、回路網３７により動作点安定化の目的で
直流電圧的に負帰還結合されている。交流電圧負帰還結
合として、コンデンサ装置２の固定子５と回転子６との
間の容量ＣＲが用いられる。増幅器３３の出力側に、（
制限された帯域幅および、増幅器の立上り時間のため近
似的にではあるが）方形波電圧ＵＲが送出される。
タが用いられ、その周波数は外部回路４６により定めら
れる。互いに逆位相の方形波の出力電圧ｕ１およびｕ２
のほかに、発振器３０はｕ１，ｕ２の２倍の周波数の方
形波電圧ｕ０を供給する。このことは図５のダイヤグラ
ムに示されている。例えば演算増幅器として構成されて
いる増幅器は、回路網３７により動作点安定化の目的で
直流電圧的に負帰還結合されている。交流電圧負帰還結
合として、コンデンサ装置２の固定子５と回転子６との
間の容量ＣＲが用いられる。増幅器３３の出力側に、（
制限された帯域幅および、増幅器の立上り時間のため近
似的にではあるが）方形波電圧ＵＲが送出される。
【００４２】値範囲−６０°＜α＜＋６０°における旋
回角度αの場合に、電圧ＵＲ−ＵＭは、ｕ１の負の半波
終り頃では、回転角度αに対する直線的な量となる（図
５を参照）。この時点において次の式が適用される：Ｕ
Ｔ＝ＵＲ ＵＴ−ＵＭ＝ｋ・ＵＢ・α／６０° この場合、ｋ≒０．５である。この電圧ＵＴは演算増幅
器４１のプラス入力側へ供給される。そのため電子スイ
ッチ４７を用いて電圧ＵＲがｕ１の負の半波の第２半部
の間中にサンプリングされて抵抗４１（充電抵抗）を介
して充電コンデンサ４２へ導びかれる。サンプリングは
電子スイッチ４７のスイッチ４８を介して行なわれる。 この電子スイッチはさらに２つの別のスイッチ４９およ
び５０を有する。これらのスイッチは、スイッチ４８を
操作するサンプリングパルスＴをｕ１およびｕ０から形
成する目的で、用いられる。
回角度αの場合に、電圧ＵＲ−ＵＭは、ｕ１の負の半波
終り頃では、回転角度αに対する直線的な量となる（図
５を参照）。この時点において次の式が適用される：Ｕ
Ｔ＝ＵＲ ＵＴ−ＵＭ＝ｋ・ＵＢ・α／６０° この場合、ｋ≒０．５である。この電圧ＵＴは演算増幅
器４１のプラス入力側へ供給される。そのため電子スイ
ッチ４７を用いて電圧ＵＲがｕ１の負の半波の第２半部
の間中にサンプリングされて抵抗４１（充電抵抗）を介
して充電コンデンサ４２へ導びかれる。サンプリングは
電子スイッチ４７のスイッチ４８を介して行なわれる。 この電子スイッチはさらに２つの別のスイッチ４９およ
び５０を有する。これらのスイッチは、スイッチ４８を
操作するサンプリングパルスＴをｕ１およびｕ０から形
成する目的で、用いられる。
【００４３】演算増幅器４１は、その出力側４２′に次
の出力電圧が設定されるように、接続されている。
の出力電圧が設定されるように、接続されている。
【００４４】
ＵＡ＝ｖ（ＵＴ−ＵＭ）＋ＵＭ＝（ｖ・ｋ・ＵＢ）
α／６０°＋ＵＢ／２この場合、増幅係数ｖは分圧器５
１を用いて調整可能である。分圧器５１は抵抗５２，５
３および５４の直列接続体から構成される。この場合、
抵抗５４は点Ｍへ導びかれ、抵抗５２は演算増幅器４１
の出力側４２′へ導びかれる。抵抗５３はポテンショメ
ータとして構成されており、その摺動子は演算増幅器４
１のマイナス入力側と接続されている。製造に起因する
許容誤差はポテンショメータを用いて、位置発信器の特
性曲線の勾配の設定調整により、補正される。
α／６０°＋ＵＢ／２この場合、増幅係数ｖは分圧器５
１を用いて調整可能である。分圧器５１は抵抗５２，５
３および５４の直列接続体から構成される。この場合、
抵抗５４は点Ｍへ導びかれ、抵抗５２は演算増幅器４１
の出力側４２′へ導びかれる。抵抗５３はポテンショメ
ータとして構成されており、その摺動子は演算増幅器４
１のマイナス入力側と接続されている。製造に起因する
許容誤差はポテンショメータを用いて、位置発信器の特
性曲線の勾配の設定調整により、補正される。
【００４５】図１および図４の実施例の場合、固定子５
および回転子６は、それぞれ４０ｍｍの（作用）直径を
有する。空隙ｄ１の値は０．８ｍｍである。発振器３０
の発振周波数ｆは２５ｋＨｚである。前述の勾配の設定
調整後に角度尺度のゼロ点が新たに定められる。その結
果たとえば（新たな）角度α′＝０において、出力電圧
ＵＡが０に等しくなる。このように構成された角度−電
圧変換器の特性曲線は例えば次の式に示される様に作用
する： ＵＡ／ＵＢ＝０．００８α′ この特性曲線は前述の検出装置の場合、角度範囲１０°
≦α′≦１１０°において最大偏差＋／−０．５％（測
定範囲からの）で維持される。
および回転子６は、それぞれ４０ｍｍの（作用）直径を
有する。空隙ｄ１の値は０．８ｍｍである。発振器３０
の発振周波数ｆは２５ｋＨｚである。前述の勾配の設定
調整後に角度尺度のゼロ点が新たに定められる。その結
果たとえば（新たな）角度α′＝０において、出力電圧
ＵＡが０に等しくなる。このように構成された角度−電
圧変換器の特性曲線は例えば次の式に示される様に作用
する： ＵＡ／ＵＢ＝０．００８α′ この特性曲線は前述の検出装置の場合、角度範囲１０°
≦α′≦１１０°において最大偏差＋／−０．５％（測
定範囲からの）で維持される。
【００４６】図１および図４によるコンデンサ装置の場
合、各々の回転角度αにおいて回転子６および固定子５
が互いに面平行の位置にない時は、測定エラーが生じ得
る。例えば長手軸線１２′に対して正確には垂直でなく
そのため斜めに回転してしまう回転子６は、個々の電極
対に関連する空隙変化により直線性エラーを生ぜさせる
。そのため電極２１，２２，２３および２９ならびに対
向電極２５は、図６に示されているように互いにずらさ
れた電極区間５５へ分割される。各々の電極２１，２２
，２３，２９の個々の電極区間５５および対向電極２５
は、互いに電気接続されている（電気接続線５６）。 図６の実施例において電極２１，２２，２３，２９およ
び対向電極２５は、それぞれ３つの同じ大きさの電極区
間５５へ分割されている。電極区間５５はリング区間面
の形状を有する。図６の実施例における回転子６に示さ
れている様に、その電極は同じ様に分割されている。即
ち対向電極２５は６つの、および第４の電極２９が３つ
の等しい大きさの面へ分割されている。
合、各々の回転角度αにおいて回転子６および固定子５
が互いに面平行の位置にない時は、測定エラーが生じ得
る。例えば長手軸線１２′に対して正確には垂直でなく
そのため斜めに回転してしまう回転子６は、個々の電極
対に関連する空隙変化により直線性エラーを生ぜさせる
。そのため電極２１，２２，２３および２９ならびに対
向電極２５は、図６に示されているように互いにずらさ
れた電極区間５５へ分割される。各々の電極２１，２２
，２３，２９の個々の電極区間５５および対向電極２５
は、互いに電気接続されている（電気接続線５６）。 図６の実施例において電極２１，２２，２３，２９およ
び対向電極２５は、それぞれ３つの同じ大きさの電極区
間５５へ分割されている。電極区間５５はリング区間面
の形状を有する。図６の実施例における回転子６に示さ
れている様に、その電極は同じ様に分割されている。即
ち対向電極２５は６つの、および第４の電極２９が３つ
の等しい大きさの面へ分割されている。
【００４７】図６の装置において固定子５の平面と回転
子６の平面が互いに完全には平行でない時は、このこと
が近似的に、電極区間５５により構成される全部の容量
に対して同様に作用する。測定結果への影響は互いに実
質的に相殺し合う。製造に起因するこのコンデンサ装置
の平行性エラーは、この構成により、測定結果の直線性
へのその作用が十分に低減される。
子６の平面が互いに完全には平行でない時は、このこと
が近似的に、電極区間５５により構成される全部の容量
に対して同様に作用する。測定結果への影響は互いに実
質的に相殺し合う。製造に起因するこのコンデンサ装置
の平行性エラーは、この構成により、測定結果の直線性
へのその作用が十分に低減される。
【００４８】図７に別の実施例が示されている。前述の
実施例において設けられていた同じ部品には、同じ参照
記号が付されている。図１の実施例と異なる点は、第１
，第２および第３電極２１，２２および２３がリング区
間面５７として構成されていることである。この場合、
中央に第５の電極５８が設けられており、これは円形面
５９を構成しさらに対向電極２５と共働する。さらに対
向電極２５は扇形とは次の点が異なる。即ちこの対向電
極は中央で扇面６０の中へ一体的に突出し、さらにその
周縁６１が、円形面５９の周縁６２と合同に設けられて
いる。そのためこの第４の電極２９は部分リングの形状
を有する。
実施例において設けられていた同じ部品には、同じ参照
記号が付されている。図１の実施例と異なる点は、第１
，第２および第３電極２１，２２および２３がリング区
間面５７として構成されていることである。この場合、
中央に第５の電極５８が設けられており、これは円形面
５９を構成しさらに対向電極２５と共働する。さらに対
向電極２５は扇形とは次の点が異なる。即ちこの対向電
極は中央で扇面６０の中へ一体的に突出し、さらにその
周縁６１が、円形面５９の周縁６２と合同に設けられて
いる。そのためこの第４の電極２９は部分リングの形状
を有する。
【００４９】図７に示されている回路装置は、演算増幅
器６４を有するインピーダンス変換器６３を備えている
。演算増幅器６４のプラス入力側は第５の電極５８と接
続されている。この第５電極は抵抗６６と６７とから成
る分圧器６５と接続されている。抵抗６７はその一方の
端子がアース３４へ接続されている。抵抗６６と６７と
の接続点と、演算増幅器６４のマイナス入力側との間に
、コンデンサ６８が接続されている。さらに演算増幅器
６４のマイナス入力側はその出力側と接続されている。 演算増幅器６４の出力側６９はコンデンサ７０を介して
切り換えスイッチ７１へ接続されている。このスイッチ
７１の位置に応じて、抵抗７２または７３を介して、演
算増幅器７２のマイナス入力側へのまたはプラス入力側
への接続が行なわれる。演算増幅器７２のプラス入力側
はアース３４へ接続されている。演算増幅器７２の出力
側７３に出力電圧ＵＡ１が送出される。出力側７３はコ
ンデンサ７４を介して演算増幅器７２のマイナス入力側
と接続されている。さらに出力側７３が、切り換えスイ
ッチ７１と同期して操作される別の切り換えスイッチ７
５の一方の極へ導びかれている。スイッチ７１および７
５の操作は交流電圧ｕ１に依存して行なわれる。 このことは図７において作用接続線７６により行なわれ
る。
器６４を有するインピーダンス変換器６３を備えている
。演算増幅器６４のプラス入力側は第５の電極５８と接
続されている。この第５電極は抵抗６６と６７とから成
る分圧器６５と接続されている。抵抗６７はその一方の
端子がアース３４へ接続されている。抵抗６６と６７と
の接続点と、演算増幅器６４のマイナス入力側との間に
、コンデンサ６８が接続されている。さらに演算増幅器
６４のマイナス入力側はその出力側と接続されている。 演算増幅器６４の出力側６９はコンデンサ７０を介して
切り換えスイッチ７１へ接続されている。このスイッチ
７１の位置に応じて、抵抗７２または７３を介して、演
算増幅器７２のマイナス入力側へのまたはプラス入力側
への接続が行なわれる。演算増幅器７２のプラス入力側
はアース３４へ接続されている。演算増幅器７２の出力
側７３に出力電圧ＵＡ１が送出される。出力側７３はコ
ンデンサ７４を介して演算増幅器７２のマイナス入力側
と接続されている。さらに出力側７３が、切り換えスイ
ッチ７１と同期して操作される別の切り換えスイッチ７
５の一方の極へ導びかれている。スイッチ７１および７
５の操作は交流電圧ｕ１に依存して行なわれる。 このことは図７において作用接続線７６により行なわれ
る。
【００５０】抵抗７７を介して演算増幅器７２の出力側
７３が、別の演算増幅器７８のマイナス入力側へ接続さ
れている。演算増幅器７８のプラス入力側はアース３４
へ置かれている。演算増幅器７８のマイナス入力側と出
力側７９との間に、抵抗８１′とポテンショメータ８２
との直列接続体が設けられている。出力側７９に出力電
圧ＵＡ２が送出される。この出力側はさらに切り換えス
イッチ７５の別の端子へ導びかれている。この切り換え
スイッチの共通極は第３の電極と接続されている。
７３が、別の演算増幅器７８のマイナス入力側へ接続さ
れている。演算増幅器７８のプラス入力側はアース３４
へ置かれている。演算増幅器７８のマイナス入力側と出
力側７９との間に、抵抗８１′とポテンショメータ８２
との直列接続体が設けられている。出力側７９に出力電
圧ＵＡ２が送出される。この出力側はさらに切り換えス
イッチ７５の別の端子へ導びかれている。この切り換え
スイッチの共通極は第３の電極と接続されている。
【００５１】図７の回路装置は次の機能を有する：交流
電圧ｕ１およびｕ２により電極２１および２２は交流電
圧Ｕｉを対向電極２５へ誘起する。この電圧Ｕｉは、電
極２１および２２と対向電極２５との重なり合いが変化
するため、旋回角度αに依存する。電圧Ｕｉはさらに第
５の電極５８へ、Ｕｉに比例する交流電圧ｕＷを誘起す
る。演算増幅器６４はそのブートストラップ接続により
、コンデンサ装置により構成される電圧源に対するイン
ピーダンス変換器６３として用いられる。この電圧源は
大きい容量性の内部インピーダンスを有する。後続の電
子切り換えスイッチ（切り換えスイッチ７１）は交流電
圧ｕ１と同期して切り換えられて（同期整流器）、イン
ピーダンス変換器６３の出力側を、積分器８１として動
作する演算増幅器７２の入力側と接続する。この装置は
、積分器８１が半波の間中だけ、同じく同期性の交流電
圧ｕＷと接続されるように、構成されている。正の角度
αの場合は積分器８１は歩進的に負の方向へ作動し、負
の角度αの場合は正の方向へ作動する。積分器８１の出
力電圧（電圧ＵＡ１）は、反転段８２を構成する演算増
幅器７８を用いて反転される。そのため次の式が適用さ
れる： ＵＡ２＝−ＵＡ１ 同期切り換えスイッチ７５を用いて、同期性の方形波交
流電圧ｕＲが形成される。この電圧の振幅は値ＵＡ１に
相応し、その位相はｕＷの位相とは逆である。電圧ｕＲ
は第３の電極２３へ加えられる。この電極は対向電極へ
、もとの交流電圧Ｕｉを相殺する電圧を誘起する。即ち
ここに帰還結合が存在する、換言すればｉ調整器を有す
る調整回路が形成されている。積分器８１は、交流電圧
ｕＷ＝０までしたがってＵｉ＝０まで、動作する。直流
電圧ＵＡ１は調整過程の終了後は旋回角度αを示す量と
なる。この装置は、図１および図４の実施例に比較して
、回路装置への接続（接触ピン、電気線路１９）が必要
とされない利点を有する。
電圧ｕ１およびｕ２により電極２１および２２は交流電
圧Ｕｉを対向電極２５へ誘起する。この電圧Ｕｉは、電
極２１および２２と対向電極２５との重なり合いが変化
するため、旋回角度αに依存する。電圧Ｕｉはさらに第
５の電極５８へ、Ｕｉに比例する交流電圧ｕＷを誘起す
る。演算増幅器６４はそのブートストラップ接続により
、コンデンサ装置により構成される電圧源に対するイン
ピーダンス変換器６３として用いられる。この電圧源は
大きい容量性の内部インピーダンスを有する。後続の電
子切り換えスイッチ（切り換えスイッチ７１）は交流電
圧ｕ１と同期して切り換えられて（同期整流器）、イン
ピーダンス変換器６３の出力側を、積分器８１として動
作する演算増幅器７２の入力側と接続する。この装置は
、積分器８１が半波の間中だけ、同じく同期性の交流電
圧ｕＷと接続されるように、構成されている。正の角度
αの場合は積分器８１は歩進的に負の方向へ作動し、負
の角度αの場合は正の方向へ作動する。積分器８１の出
力電圧（電圧ＵＡ１）は、反転段８２を構成する演算増
幅器７８を用いて反転される。そのため次の式が適用さ
れる： ＵＡ２＝−ＵＡ１ 同期切り換えスイッチ７５を用いて、同期性の方形波交
流電圧ｕＲが形成される。この電圧の振幅は値ＵＡ１に
相応し、その位相はｕＷの位相とは逆である。電圧ｕＲ
は第３の電極２３へ加えられる。この電極は対向電極へ
、もとの交流電圧Ｕｉを相殺する電圧を誘起する。即ち
ここに帰還結合が存在する、換言すればｉ調整器を有す
る調整回路が形成されている。積分器８１は、交流電圧
ｕＷ＝０までしたがってＵｉ＝０まで、動作する。直流
電圧ＵＡ１は調整過程の終了後は旋回角度αを示す量と
なる。この装置は、図１および図４の実施例に比較して
、回路装置への接続（接触ピン、電気線路１９）が必要
とされない利点を有する。
【００５２】図８は図７の実施例のコンデンサ装置の構
造を示す。図示されている様に固定子５がおよびプレー
ト１８が切欠を必要としない。
造を示す。図示されている様に固定子５がおよびプレー
ト１８が切欠を必要としない。
【００５３】本発明による容量式位置発信器は、絶縁材
料（例えばプリント配線材料、ガラス、セラミック等）
から成る回転子プレートおよび固定子プレートを有する
。これらのディスクの上に簡単な必ずしも特別に精密に
形成しなくてよい導体ストラクチャが設けられている。 このストラクチャには導電性に関してわずかな要求しか
課せられない。電極ストラクチャを形成する導体ストラ
クチャは、例えば被膜の設けられた基板上にエッチング
技術でまたは導電性のプリントペーストによるスクリー
ンプリントを用いて形成することができる。回転子ディ
スクは、図示されていない実施例によれば、相応に成形
されるシート−これは軸１０に絶縁されて設けられる−
から構成することもできる。誘導式位置発信器に比較し
て容量式位置発振器は次の利点を有する。即ち電極間の
電界が実質的に均一になり、さらにコイルの磁界により
生ずるような非均一性による非直線的（凹凸のある）な
特性が生ずることがない。本発明による構成は著しく簡
単でかつわずかな作動電流しか必要としない。このこと
は例えば著しく低い動作周波数にももとづく。発生する
電界は著しく簡単にしゃへいできる。このことは誘導式
の位置発信器の磁界の場合には当てはまらない。 そのため障害性の放射または干渉のおそれがない。
料（例えばプリント配線材料、ガラス、セラミック等）
から成る回転子プレートおよび固定子プレートを有する
。これらのディスクの上に簡単な必ずしも特別に精密に
形成しなくてよい導体ストラクチャが設けられている。 このストラクチャには導電性に関してわずかな要求しか
課せられない。電極ストラクチャを形成する導体ストラ
クチャは、例えば被膜の設けられた基板上にエッチング
技術でまたは導電性のプリントペーストによるスクリー
ンプリントを用いて形成することができる。回転子ディ
スクは、図示されていない実施例によれば、相応に成形
されるシート−これは軸１０に絶縁されて設けられる−
から構成することもできる。誘導式位置発信器に比較し
て容量式位置発振器は次の利点を有する。即ち電極間の
電界が実質的に均一になり、さらにコイルの磁界により
生ずるような非均一性による非直線的（凹凸のある）な
特性が生ずることがない。本発明による構成は著しく簡
単でかつわずかな作動電流しか必要としない。このこと
は例えば著しく低い動作周波数にももとづく。発生する
電界は著しく簡単にしゃへいできる。このことは誘導式
の位置発信器の磁界の場合には当てはまらない。 そのため障害性の放射または干渉のおそれがない。
【図１】回路装置を有する容量式位置発信器のブロック
図である。
図である。
【図２】図１に示された位置発信器の長手方向断面図で
ある。
ある。
【図３】図１に示された装置の電圧ダイヤグラム図であ
る。
る。
【図４】回路装置を有する容量性位置発信器の別の実施
例のブロック図である。
例のブロック図である。
【図５】図４に示された装置の電圧ダイヤグラムである
。
。
【図６】位置発信器のコンデンサ装置の別の実施例の構
成図である。
成図である。
【図７】容量性位置発信器のさらに別の実施例のブロッ
ク図である。
ク図である。
【図８】図７の位置発信器の長手方向断面図である。
１ 容量式位置発信器
２ コンデンサ装置
３，４ 可動部材
５ 固定子
６ 回転子
７ ケーシング
８ フランジ
９ ボールベヤリング
１０ 軸
１１ 円形ディスク
１２，１７ 電極装置
１３ ディスク
１４，１８ プレート
１５ 中央切欠
１６ 接触ピン
１９ ばね接触部材
２０ カバー
２１，２２，２３，２９ 電極
２４，２７ 絶縁領域
２５ 対向電極
２６ 外縁
２８ 電極帯状体
３０ 発振器
３１，３２，３５ 出力側
３３ 増幅器
３４ アース
３６ スイッチ
３７ ＲＣ回路網
３８，３９，４３，４４ 抵抗
４０ コンデンサ
４１ 演算増幅器
４２ 充電コンデンサ
４７ 電子スイッチ
４８，４９，５０ スイッチ
５１ 分圧器
５２，５３，５４ 抵抗
５５ 電極区間
５７ リング区間面
５８ 電極
５９ 円形面
６０ 円形切欠面
６１，６２ 縁
６３ インピーダンス変換器
６４ 演算増幅器
６５ 分圧器
６６，６７ 抵抗
６８，７０ コンデンサ
６９ 出力側
７１ 切り換えスイッチ
７２，７３ 抵抗
７４ コンデンサ
７５ 切り換えスイッチ
７６ 作用接続線
７７ 抵抗
７８ 演算増幅器
７９ 出力側
８０ 直列接続体
８２ ポテンショメータ
Claims (17)
- 【請求項１】 容量式位置発信器において、位置に依
存して容量値の変化するコンデンサ装置（２）を設け、
該コンデンサ装置は２つの相互に相対的に運動可能な部
材（３，４）を有し、この場合、一方の部材（３）が複
数個の電極（２１，２２，２３，５８）を有するように
し、それらの電極のうちの第１の電極（２１）が第１の
交流電圧（ｕ１）により作動されるようにし、第２の電
極（２２）が前記第１の交流電圧（ｕ１）とは逆位相の
第２の交流電圧（ｕ２）により作動されるようにし、第
３の電極（２３）に第３の交流電圧（ｕＲ）が加えられ
るようにし、該第３の交流電圧はその大きさおよびその
位相により、前記の第１，第２の電極（２１，２２）か
ら共通に、他方の部材（４）の１つの対向電極（２５）
へ誘起される電圧を値“０”へ相殺するようにし、この
場合、基準値に対する第３の交流電圧（ｕＲ）の大きさ
および位相が、前記の運動する部材（３，４）の相対位
置を表わす尺度であるようにしたことを特徴とする容量
式位置発信器。 - 【請求項２】 測定領域全体において第３の電極（２
３）が常に全面にわたり対応の、対向電極（２５）の等
しい大きさの部分に対向するように、対向電極（２５）
が構成されている請求項１記載の位置発信器。 - 【請求項３】 対向電極（２５）が第１のおよび第２
の電極（２１，２２）に次の部分で対向するようにし、
即ち位置変化の場合に、第１の電極（２１）と対向電極
（２５）に関する作用面積が、第２の電極（２２）と対
向電極（２５）との間の作用面積が増加（減少）した分
だけ、減少（増加）するように対向するようにした請求
項１から２までのいずれか１項記載の位置発信器。 - 【請求項４】 第１のおよび第２の電極（２１，２２
）により誘起される電圧が部材（３，４）の相対位置に
依存するようにした請求項１から３までのいずれか１項
記載の位置発信器。 - 【請求項５】 他方の部材（４）の上に、コンデンサ
装置（２）の電界の均一化の目的に用いられる第４の電
極（２９）が設けられている請求項１から４までのいず
れか１項記載の位置発信器。 - 【請求項６】 部材（３，４）が円形の、互いに平行
のディスク（１１，１３）から構成されており、これら
のディスクのうちの一方が固定子（５）を形成し、他方
がディスク（１１，１３）の中心を回転する回転子（６
）を形成するようにした請求項１から５までのいずれか
１項記載の位置発信器。 - 【請求項７】 第１，第２および第３の電極（２１，
２２，２３）がそれぞれ、約１２０°の扇の形状を有す
るようにした請求項１から６までのいずれか１項記載の
位置発信器。 - 【請求項８】 対向電極（２５）が約２４０°の扇の
形状を有するようにした請求項１から７までのいずれか
１項記載の位置発信器。 - 【請求項９】 他方の部材（４）において残される、
約１２０°の扇体が第４の電極（２９）を形成するよう
にした請求項１から８までのいずれか１項記載の位置発
信器。 - 【請求項１０】 第４の電極（２９）がアース電位へ
置かれるようにした請求項１から９までのいずれか１項
記載の位置発信器。 - 【請求項１１】 電極（２１，２２，２３）および対
向電極（２５）が、互いにずらされた電極区間へ分割さ
れている請求項１から１０までのいずれか１項記載の位
置発信器。 - 【請求項１２】 電極区間（５５）がリング区間面（
５７）として構成されている請求項１から１１までのい
ずれか１項記載の位置発信器。 - 【請求項１３】 対向電極（２５）がフレキシブルな
電気線路（１９）を介して回路装置と接続されている請
求項１から１２までのいずれか１項記載の位置発信器。 - 【請求項１４】 一方の部材（３）が、位置に依存す
ることなく対向電極（２５）と共働する第５の電極（５
８）を有し、この共働の場合、対向電極（２５）により
第５の電極（５８）へ誘起される電圧が、対向電極（２
５）の電荷状態に対する尺度となるようにした請求項１
から１３までのいずれか１項記載の位置発信器。 - 【請求項１５】 第５の電極（５８）が中心に置かれ
た円形面として構成されている請求項１から１４までの
いずれか１項記載の位置発振器。 - 【請求項１６】 対向電極（２５）と第３の電極（２
３）との間に形成される容量が、増幅器（３３）の例え
ば演算増幅器の帰還結合路に設けられるようにした請求
項１から１５までのいずれか１項記載の位置発振器。 - 【請求項１７】 対向電極（２５）の電圧がまたは第
５の電極（５８）の誘起電圧が同期整流器（切り換えス
イッチ７１）により整流され、所期の値“０”から生じ
た偏差が積分器（８１）として動作する増幅器（演算増
幅器７２）により積分されるようにし、さらにこの積分
結果を表わす電圧（ＵＡ１）が、同期インバータ（切り
換えスイッチ７５）により再び交流電圧へ変換されるよ
うにし、該交流電圧が第３の電極（２３）へ導びかれる
第３の交流電圧（ｕＲ）を形成するようにし、この場合
、積分器（８１）の出力電圧（ＵＡ１）が位置に対する
尺度を表わすようにした請求項１から１６までのいずれ
か１項記載の位置発信器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4016434A DE4016434A1 (de) | 1990-05-22 | 1990-05-22 | Kapazitiver stellungsgeber |
| DE4016434.9 | 1990-05-22 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04231804A true JPH04231804A (ja) | 1992-08-20 |
Family
ID=6406935
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3117099A Pending JPH04231804A (ja) | 1990-05-22 | 1991-05-22 | 容量式位置発信器 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5077635A (ja) |
| EP (1) | EP0459118B1 (ja) |
| JP (1) | JPH04231804A (ja) |
| DE (2) | DE4016434A1 (ja) |
Cited By (5)
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| JP2009511902A (ja) * | 2005-10-14 | 2009-03-19 | ヘキサゴン メトロロジー エービー | 電気信号の振幅状態測定方法 |
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Families Citing this family (44)
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|---|---|---|---|---|
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| DE4410918A1 (de) * | 1994-03-29 | 1995-10-05 | R & R Ges Fuer Rationalisierun | Vorrichtung zur kapazitiven Wegmessung und/oder Positionsbestimmung |
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| DE19738836A1 (de) * | 1997-09-05 | 1999-03-11 | Hella Kg Hueck & Co | Induktiver Winkelsensor |
| DE19816810C2 (de) * | 1998-04-16 | 2000-06-08 | Preh Elektro Feinmechanik | Kapazitiver Winkelsensor |
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| US7078915B1 (en) * | 2005-02-22 | 2006-07-18 | Delphi Technologies, Inc | Angular position sensor for rotating components such as steering columns |
| JP4732902B2 (ja) * | 2006-01-18 | 2011-07-27 | セイコーインスツル株式会社 | 湿度センサおよびそれを有する半導体装置 |
| WO2007107562A2 (en) | 2006-03-20 | 2007-09-27 | Novo Nordisk A/S | Contact free reading of cartridge identification codes |
| US8994382B2 (en) | 2006-04-12 | 2015-03-31 | Novo Nordisk A/S | Absolute position determination of movably mounted member in medication delivery device |
| US8049519B2 (en) * | 2006-04-26 | 2011-11-01 | Novo Nordisk A/S | Contact free absolute position determination of a moving element in a medication delivery device |
| CN101641127B (zh) | 2007-03-21 | 2012-11-28 | 诺沃-诺迪斯克有限公司 | 具有容器识别的医药输送系统和用于医药输送系统的容器 |
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