JPH04236301A - 変位検出器 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は変位する部材の位置を検
出する為に用いられる変位検出器に関し、詳しくは、上
記変位部材の位置に対応する直流信号が得られるように
した変位検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】検出コイルと、検出コイルに対し変位自
在で、その変位に伴なって上記検出コイルのインダクタ
ンスを変化させるようにした変位体とを備える。上記イ
ンダクタンスの変化に対応した直流信号を得る為に図４
の如き検出回路を構成する。図４において、３１はブリ
ッジ回路で、抵抗３２〜３４と上記検出コイル７ｆとか
ら成り、３５はその出力端である。１６ｆは交流信号源
、３６は差動増幅回路、１７ｆは同期検波回路で、１８
ｆは被検波信号入力端、１９ｆは同期信号入力端、２０
ｆは出力端である。２１ｆは平滑回路、２６ｆは出力端
子である。

【０００３】このような変位検出器においては、上記検
出コイル７ｆのインダクタンスが上記変位体の変位に伴
なって変化することにより、上記ブリッジ回路３１の出
力端３５の出力信号は図５の様に変化する。その出力信
号は差動増幅回路３６によって増幅され、例えば図６（
Ａ）の（イ）の如き被検波信号として同期検波回路１７
ｆの被検波信号入力端１８ｆに与えられる。その信号は
同期検波回路１７ｆで検波されて同図（ロ）の如き直流
信号として出力され、更に平滑回路２１ｆで平滑されて
出力端２６ｆからは同図（ハ）の如き滑らかな直流信号
となって出力される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この従来の変位検出器
では、ブリッジ回路３１の出力電圧が０Ｖとなることが
ある。同期検波回路１７ｆは同期信号が０Ｖとなると検
波を行えなくなる為、図４から明らかなように同期信号
を交流信号源１６ｆから得るようにしている。すると上
記の様な動作が行われる場合、ブリッジ回路３１には検
出コイル７ｆが入っている為、ブリッジ回路３１から増
幅回路３６を経て被検波信号入力端１８ｆに入力される
被検波信号と上記同期信号とに位相差が生じ、同期検波
回路１７ｆの出力信号が図６の（Ｂ）の様になってしま
う。しかもその位相差は上記インダクタンスの変化に伴
って大小変化する。 その為出力端子２６ｆに得られる信号は、図６の（Ｃ）
の如くインダクタンスＬの変化に対し非直線の関係で変
化する信号となってしまう。この為、上記変位体の変位
に対し例え上記インダクタンスが直線の関係で変化して
も、上記変位体の変位に対し上記出力信号は非直線の関
係で変化する信号となり、その信号を利用する場合に不
便であるという問題点があった。それ故、上記変位に対
し得られる直流信号の関係が直線となるものの出現が要
望されていた。

【０００５】本願発明は上記従来技術の問題点（技術的
課題）を解決する為になされたもので、変位体である短
絡環が変位した場合、その変位に対し直線的な関係で増
減する直流信号が得られるようにした変位検出器を提供
することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為に
、本願発明における変位検出器は、一対の平行な腕部を
有するコアには、上記両腕部に相互に逆極性となる磁束
を与える為の検出コイルを付設し、上記腕部の少なくと
も一方には、腕部における磁束の通過を遮断する為の良
導電材料製の短絡環を周設すると共に、該短絡環は腕部
に沿ってその長手方向に変位可能に構成し、一方、上記
検出コイルには該検出コイルのインダクタンスを電圧信
号として検出する為の検出用抵抗と、検出コイル励磁用
の交流信号を与えるための交流信号源とを夫々接続し、
上記検出用抵抗には同期検波回路における被検波信号入
力端と同期信号入力端とを、それらに共に検出用抵抗に
よる検出信号が与えられるよう接続して、上記短絡環の
変位に伴い上記磁束数が変化して上記検出コイルのイン
ダクタンスが変化し、そのインダクタンスの変化により
上記検出用抵抗による検出信号の電圧が変化し、上記同
期検波回路の出力端に上記検出信号の電圧の変化に伴っ
て増減する直流信号が得られるようにしたものである。

【０００７】

【作用】短絡環がコアの腕部に沿って変位すると、一対
の腕部において両者間に磁束の分布できる範囲が上記変
位に対し直線的な関係で変化する。その結果検出コイル
のインダクタンスが対応して直線的な関係で変化する。 そのような検出コイルのインダクタンスの変化により検
出用抵抗による検出信号の電圧が変化する。その検出信
号は被検波信号として同期検波回路に与えられる。上記
検出信号は又同期信号としても同期検波回路に与えられ
る。従って同期検波回路に与えられる両信号には位相差
がなく、上記被検波信号は同期のズレ無く正しく検波さ
れる。上記の様な動作が行われる結果、同期検波回路の
出力端からは短絡環の変位に対し直線的な関係で増減す
る直流信号が得られる。

【０００８】

【実施例】以下本願の実施例を示す図面について説明す
る。図１に示される変位検出器の本体Ａにおいて、１は
ハウジングで、非磁性材料で形成される。２はハウジン
グ１内に備えたコアで、高周波損失が少ない材料例えば
フェライトコアをもって構成される。３，４はコア２に
おける二つの腕部で、間隙５を隔てて平行に配置されて
いる。腕部３は丸棒状に形成され、腕部４は腕部３を取
り囲む円筒状に形成してある。６はそれらの腕部３，４
の各一端相互を機械的並びに磁気的に連結する連結部で
ある。このような形状のコア２はツボ形コアとして知ら
れているものである。平行な二つの腕部を有するもので
あれば他の任意のコア例えばコ字状のコアの利用が可能
である。７は上記コア２に付設した検出コイルで、上記
両腕部３，４に逆極性となる磁束を与え得るよう間隙５
の深部において腕部３に周設してある。次に８は上記腕
部３の周囲を取り囲む短絡環で、上記間隙５内に腕部３
に沿ってその長手方向即ち図１の左右方向への移動を自
在に設けてある。この短絡環８は銅板等の導電性の良い
材料で構成される。コ字状のコアを用いた場合、一方の
腕部の元部或いは連結部に検出コイルを周設し、他方の
腕部に短絡環を周設しても良い。或いは、両方の腕部に
夫々短絡環を周設しそれらが一体に移動するようにして
も良い。次に上記短絡環８を変位させる構成について説
明する。９はガイドピンで、非磁性材料で形成され、ハ
ウジング１に形成されたガイド孔１０に矢印方向への進
退を自在に挿通されている。このガイドピン９はその先
端９ａが被検出体１１に当接させてその位置を検出する
為に用いられる検出部となっており、後端と前記コア２
における腕部３との間にはガイドピン９をハウジングか
ら突出する方向に付勢して、検出部９ａを被検出体１１
に押し付ける為のばね１２が介設してある。１３はガイ
ドピン９に取付けた支持片で、該支持片１３の先端に上
記短絡環８が取付けてある。

【０００９】次に図２に示される変位検出器の検出回路
Ｂについて説明する。１５は検出コイル７のインダクタ
ンスを電圧信号として検出する為の検出用抵抗、１６は
交流信号源で、検出コイル励磁用の交流信号として例え
ば１０ＫＨｚ　の一定周波数で且つ定電圧の正弦波を生
ずる発振回路が用いられる。１７は周知の同期検波回路
で、１８は被検波信号入力端、１９は同期信号入力端、
２０は出力端を夫々示す。２１は周知の平滑回路、２２
はオフセット回路で、可変抵抗２３と抵抗２４とから構
成され、平滑回路２１にオフセット電圧を与えるように
なっている。２５は増幅回路、２６は出力端子である。

【００１０】次に上記変位検出器の動作について説明す
る。先ずコア２と検出コイル７と短絡環８の関連作用に
ついて説明する。短絡環８は前述のような材料で形成し
てある為、検出コイル７に信号源１６からの電圧が加え
られてそれから磁束が発生された場合、その磁束が腕部
３において短絡環８が位置している箇所を通過する事を
阻止する。即ち磁束がそこを通過しようとするとその磁
束に対応する渦電流が短絡環８に生じ、その渦電流によ
って上記通過しようとする磁束と同数で反対向きの磁束
が発生される。この為、磁束は腕部３において短絡環８
が位置している箇所を実質的に通過する事が出来ない。 従って上記検出コイル７によって発生される磁束は、短
絡環８よりも連結部６の側のみを通ることが出来、その
分布は、図１に符号Φで示す矢印のようになる。検出コ
イル７のインダクタンスは周知の如くコアにおける磁束
の通り易さに対応する。従って例えば図３の（Ａ）に示
される如く、検出コイル７のインダクタンスＬは、短絡
環８の変位例えば図１においてｘで示される寸法に対し
て直線的な関係で変化する値となる。

【００１１】上記のような検出器本体Ａにおいて検出部
９ａはばね１２の付勢力によって被検出体１１に当接し
ており、被検出体１１の図１における左右方向への変位
に応じてガイドピン９は左右方向に変位し、短絡環８が
対応して変位する。すると検出コイル７はその変位に対
応してインダクタンスが変化する。

【００１２】一方検出回路Ｂにおいては検出コイル７と
検出用抵抗１５とが分圧回路を構成しており、検出コイ
ル７のインダクタンスは検出用抵抗１５によってその両
端間に生ずる電圧信号として検出される。該インダクタ
ンスと検出信号との関係は例えば図３の（Ｂ）に示され
る通りである。上記検出信号は図３の（Ｃ）における（
イ）の如く被検波信号として同期検波回路１７の被検波
信号入力端１８に入力される。同図においては上記検出
信号が大中小の場合の例が夫々ａ，ｂ，ｃで示される。 又上記検出信号は同期信号入力端１９にも同様に入力さ
れる。同期検波回路１７は同期信号によって被検波信号
を同期検波し、図３の（Ｃ）における（ロ）の如き直流
信号を出力する。その出力信号は平滑回路２１によって
図３の（Ｃ）における（ハ）の如く滑らかな直流に平滑
される。この場合、平滑回路２１にはオフセット回路２
２からオフセット電圧が与えられる。従って平滑回路２
１から出力される信号は、図３の（Ｃ）における（ニ）
に示されるように、前記検出信号の大中小の変化に対応
して０を跨いで正負に電圧が変化する信号となる。その
信号は増幅回路２５で増幅されて図３の（Ｃ）における
（ホ）の如き信号となり、出力端子２６から出力される
。上記の様に動作が行われる場合、前述の如く検出コイ
ル７のインダクタンスは短絡環８の変位ｘに対応して直
線的な関係で変化し、検出用抵抗１５による検出信号の
電圧は上記インダクタンスの変化に対し直線的な関係で
変化する。又同期検波回路１７においては常に被検波信
号と同期信号との位相ズレ無く検波が行われる為、その
被検波信号と検波された出力信号との直線性は良好であ
る。従って、同期検波回路１７の出力端２０に得られる
信号は短絡環８の変位ｘに対して直線的な関係で増減す
る信号となる。それに対応して、上記出力端子２６に得
られる出力信号も短絡環８の変位ｘに対して例えば図３
の（Ｄ）に示される如く直線的な関係で増減する信号と
なる。

【００１３】

【発明の効果】以上のように本願発明にあっては、短絡
環８が腕部３に沿って変位した場合、その変位により検
出コイル７のインダクタンスが変化し、その変化に伴っ
て変化する検出用抵抗１５の検出信号を同期検波回路１
７で検波するから、その同期検波回路１７の出力端２０
から上記変位に対応した直流信号を得られるは勿論のこ
と、

【００１４】上記直流信号を得る場合、上記短絡環
８の変位に対し上記検出コイル７のインダクタンスＬが
直線的に変化し、しかも上記同期検波回路１７において
は、被検波信号のみならず同期信号としても上記検出用
抵抗１５の検出信号を入力している為に検出信号をその
値の大小に拘らず位相差無く検波できるから、上記直流
信号としては上記短絡環８の変位に対し直線的な関係で
増減する直流信号を得ることができ、前記従来の要望を
満たすことのできる有用性がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】変位検出器の本体の縦断面図。

【図２】変位検出器の検出回路を示す回路図。

【図３】検出回路の動作説明用のグラフ及び波形図。

【図４】従来の検出回路を示す回路図。

【図５】図４の回路におけるブリッジ回路の出力信号を
示す波形図。

【図６】図４の回路の動作説明用の波形図及びグラフ。

【符号の説明】

２　　コア ３，４　　腕部 ７　　検出コイル ８　　短絡環 １５　　検出用抵抗 １６　　交流信号源 １７　　同期検波回路 １８　　被検波信号入力端 １９　　同期信号入力端

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　一対の平行な腕部を有するコアには、
   上記両腕部に相互に逆極性となる磁束を与える為の検出
   コイルを付設し、上記腕部の少なくとも一方には、腕部
   における磁束の通過を遮断する為の良導電材料製の短絡
   環を周設すると共に、該短絡環は腕部に沿ってその長手
   方向に変位可能に構成し、一方、上記検出コイルには該
   検出コイルのインダクタンスを電圧信号として検出する
   為の検出用抵抗と、検出コイル励磁用の交流信号を与え
   るための交流信号源とを夫々接続し、上記検出用抵抗に
   は同期検波回路における被検波信号入力端と同期信号入
   力端とを、それらに共に検出用抵抗による検出信号が与
   えられるよう接続して、上記短絡環の変位に伴い上記磁
   束数が変化して上記検出コイルのインダクタンスが変化
   し、そのインダクタンスの変化により上記検出用抵抗に
   よる検出信号の電圧が変化し、上記同期検波回路の出力
   端に上記検出信号の電圧の変化に伴って増減する直流信
   号が得られるようにしたことを特徴とする変位検出器。