JPH05312863A - 誘導センサのインダクタンス測定方法 - Google Patents

誘導センサのインダクタンス測定方法

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JPH05312863A
JPH05312863A JP4257092A JP25709292A JPH05312863A JP H05312863 A JPH05312863 A JP H05312863A JP 4257092 A JP4257092 A JP 4257092A JP 25709292 A JP25709292 A JP 25709292A JP H05312863 A JPH05312863 A JP H05312863A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 変位を精確に測定する誘導センサの簡単かつ
安価なインダクタンス測定方法を提供する。 【構成】 変位測定用の誘導センサは,コイル1と,こ
のコイル1に対して変位可能な磁心と,変位に関係する
コイル1のインダクタンスを計算する電子装置とをもつ
ている。電子装置はマイクロコンピユータ3を含み,こ
のマイクロコンピユータ3がコイル1を電圧パルスで付
勢し,生ずる付勢電流から時間測定により,磁心の変位
に関係するインダクタンスの大きさを決定する。その際
マイクロコンピユータ3により制御される電子開閉器1
8の電流制限の開始まで,コイル1の付勢時間が計算さ
れる。電流制限の開始後,付勢電流はマイクロコンピユ
ータ3により遮断される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,コイル,このコイルに
対して変位可能な磁心,変位に関係するコイルのそのつ
どのインダクタンスを計算する電子装置を有し,電子装
置がマイクロコンピユータを含み,このマイクロコンピ
ユータがコイルを電圧パルスで付勢し,生ずる付勢電流
から時間測定により磁心の変位に関係するコイルのイン
ダクタンスの大きさを決定する,特に変位を測定する誘
導センサのインダクタンス測定方法に関する。
【0002】このようなセンサでは,磁心の変位により
コイルのインダクタンスが変化される。電子装置により
この変化が検出されて,変位に換算される。
【0003】
【従来の技術】このためコイルを共振回路の周波数決定
素子として使用するのが普通である(ドイツ連邦共和国
特許出願公開第2046336号明細書)。インダクタ
ンスが変化すると,共振回路が離調する。それにより生
ずる周波数変化が計算され,対応する変位信号に変換さ
れる。
【0004】この手段の欠点は,必要な発振器の能動素
子が温度に関係し,それにより特に大きい温度変動では
測定値が不精確になることである。更に周波数とインダ
クタンス又は磁心の変位との関係f=1/2π(L・
C)1/2が直線的でなく,それにより場合によつては
補正回路が必要になる。
【0005】ドイツ連邦共和国特許出願公開第3223
307号明細書から圧力に関係して変化するインダクタ
ンスの測定回路が公知で,インダクタンスの巻線への電
圧の印加時点と生ずる電流の所定レベルまでの増大との
間の時間が測定される。インダクタンスの付勢及び計算
(時間測定)はマイクロコンピユータにより行われる。
マイクロコンピユータは固定周波数で変化する極性の電
圧パルスでインダクタンスを付勢する。インダクタンス
の磁心は飽和するまで使用される非晶質材料から成つて
いる。この公知の測定回路では,交流電圧による付勢に
よつて,高周波障害が生ずる。飽和範囲に達するまでの
付勢により,個別測定値が得られるまでに比較的長い時
間がかかる。更に飽和範囲における緩慢な電流増大によ
り,測定が比較的不精碓になる。
【0006】ドイツ連邦共和国特許出願公開第2852
637号明細書から誘導センサ用計算回路が公知であ
り,計算すべきインダクタンスに,発振器により発生さ
れる一定周期の方形波電圧が供給される。低下する電圧
の零通過点までインダクタンスの付勢時間が測定され
て,インダクタンスの尺度となる。この計算回路の欠点
は,大きい値のインダクタンスも測定できるためには,
方形波電圧の周期を比較的長く設定せねばならないこと
である。それにより方形波電圧は,小さいインダクタン
スの測定の際よく利用されないことになる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の基礎になつて
いる課題は,上記の欠点が回避されるように,最初にあ
げた種類のセンサを構成することである。さらに電子装
置が簡単かつ安価に構成されるようにする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
本発明によれば,マイクロコンピユータにより駆動可能
な電流制限電子開閉器により,特定の時点にコイルを電
源に接続し,電流制限の開始までのコイルの充電時間を
マイクロコンピユータにより計算して,変位に関係する
量に換算し,マイクロコンピユータにより規定される時
間後,マイクロコンピユータにより電子開閉器を再び遮
断し,マイクロコンピユータにより選ばれる特定の時点
にのみ測定を行う。
【0009】
【実施例】図1に概略的に示すセンサの機械的部分はコ
イル1を含み,例えば鉄からなる可動磁心2が測定すべ
き変位に応じてこのコイル1へ押込まれる。磁心2の可
能な変位は約2cmである。レバーを介して測定すべき
部材を枢着して,大きくされた変位を測定することもで
きる。
【0010】図2には計算電子装置がブロツク線図とし
て示されている。電流制限電子開開器18を介して供給
電圧Uがコイル1へ与えられる。電子開閉器18は入
力レベル変換器17を介してマイクロコンピユータ3の
出力端15により制御される。この制御パルスは時点t
から時点tまで続く(図3のa)。コイル1には電
圧U=Uがかかる(図3のb)。
【0011】コイル電流iが固定値例えば45mAに
達すると,この電流が電子開閉器18により制限または
保持される。この時間(t−t)中にコイル1にお
ける電圧低下はまだオーム抵抗によつてのみ決定され,
無視できるほど小さい。続いてt−tのコイル電流
が遮断される。時点tはマイクロコンピユータ3によ
り規定される。その際生ずる電圧は遮断制眼器19によ
り危険でない値例えば45Vに制限され,時点tにお
ける電圧Uの消失は,出力レベル変換器20における
レベル変換後マイクロコンピユータ3へ与えられる。こ
れにより時間測定プログラムの動作が終了せしめられ,
コイルのインダクタンスに比例する測定結果t−t
が数値として別の処理のために準備される。
【0012】現在の測定過程を終了して次の測定過程を
準備するために,マイクロコンピユータが出力信号した
がつてUおよびiを遮断する。コイル1の遮断エネ
ルギーは遮断制限器19により短時間に無害な電圧ピー
クで吸収される。
【0013】図4には,電流制限電子開閉器18,コイ
ル1および遮断制限器19をもつ図2の回路の左の部分
が詳細に示されている。電流制眼電子開閉器18は制御
電圧源T2,R2,R3,P4と電圧で制御される電流
源T1,T3,R1,D1とから成つている。
【0014】電流源は接続点K3とK1との間に存在す
る制御電圧を比例する出力電流iに変換する。調整ト
うンジスタT1は制御電圧の抵折R1にかかる電圧に追
従する。トランジスタT3は電流増幅器として役立つ。
ダイオードD1は過電圧に対する保護を行う。
【0015】制御電圧源は供給電圧Uから比較電圧U
K2−K1を取出す。この比較電圧から上記の制御電圧
K3−K1が取出され,これは次の3つの状態をもつ
ている。 a)遮断 マイクロコンピユータ3の出力端15は値0をもち,入
力レベル変換器17により接続点K4を接続点K1の電
位にする。したがつてトランジスタT2は接続点K3を
接続点K2に対して遮断し,制御電圧は零である。その
結果トランジスタT1およびT3は不導通になる。 b)浮動 出力端15は値1をもち,入力レベル変換器17を介し
て接続点K4を接地電位にする。それにより抵抗R1,
トランジスタT1のエミツターベース回路および抵抗R
2を通つて小さい電流が流れて,トランジスタT1およ
びT3を完全に導通させる。コイル1の自己インダクタ
ンス(図3参照)のため,電流iしたがつてU
K5−K1が零から,また電圧UK3−K1が約0.6
Vから所定の傾斜で増大し,トランジスタT2は電圧U
K2−K1によりバイアスされてまず不導通になる。こ
の状態で接続点K3の電位が接続点K5の電位と共に浮
動する。 c)制限 出力端15が引続き値1をもつ。状態b)の通過後電流
は,トランジスタT2にかかるバイアス電圧がこれ
を不導通にするにはもはや不充分な大きさになる。トラ
ンジスタT2が今や導通することによつて,接続点K3
から抵抗R2を経て接続点K4へ流れる電流はもはやト
ランジスタT1だけからは供給されなくなる。これは,
トランジスタT1およひT3がもはや完全に導通せしめ
られず,電圧UK5−K1が比較電圧UK2−K1と精
確に同じになる程度だけ導通せしめられることを意味す
る。それによりコイル電流iが値iLM=1/R1・
K1−K2に制限される。
【0016】トランジスタT1とT2は熱的に結合され
ているので,これらトランジスタT1及びT2のベース
ーエミツタ電圧の温度補償が行なわれる。したがつてi
LMの値は温度に対して安定である。
【0017】遮断制限器19はダイオードD3及びD2
により形成される。ダイオードD3は,電流増大中にコ
イル1及び遮断制限器19にかかる正の電圧がツエナダ
イオードD2にかからないようにする。
【0018】コイル磁界の消失により高い負の遮断電圧
が生ずると,ダイオードD3が導通する。ツエナダイオ
ードD2は今や作用することができる。遮断電圧ピーク
はツエナ電圧(D2)と導通電圧(D3)との和に制限
される。
【0019】制限電圧はコイル電流iの減少速度に影
響を及ぼす。この制限電圧の値は電流を生ずる供給電圧
の4倍の大きさをもつているので,電流の減少は約
4倍の速さで行われる。それにより装置は短時間で新し
い測定のために準備される。
【図面の簡単な説明】
【図1】センサの機械的部分の断面図である。
【図2】計算電子装置のブロツク線図である。
【図3】図2による電子装置の電圧及び電流を時間に関
して示す線図である。
【図4】図2による電流制眼電子開閉器の接続図であ
る。
【符号の説明】
1 コイル 2 磁心 3 マイクロコンピユータ 18 電流制限電子開閉器
フロントページの続き (72)発明者 ゲラルト・ウルブリヒ ドイツ連邦共和国ハノーヴアー81・ザール シユテツテル・シユトラーセ35ツエー (72)発明者 デトレフ・ノイハウス ドイツ連邦共和国ランゲンハーゲン・ハイ ンケンシユトラーセ1

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コイル(1),このコイル(1)に対し
    て変位可能な磁心(2),変位に関係するコイル(1)
    のそのつどのインダクタンスを計算する電子装置を有
    し,電子装置がマイクロコンピユータ(3)を含み,こ
    のマイクロコンピユータ(3)がコイル(1)を電圧パ
    ルスで付勢し,生ずる付勢電流から時間測定により磁心
    (2)の変位に関係するコイル(1)のインダクタンス
    の大きさを決定する方法において, a)マイクロコンピユータ(3)により駆動可能な電流
    制限電子開閉器(18)により,特定の時点(t)に
    コイル(1)を電源(U)に接続し, b)電流制限の開始までのコイル(1)の充電時間をマ
    イクロコンピユータ(3)により計算して,変位に関係
    する量に換算し, c)マイクロコンピユータ(3)により規定される時間
    後,マイクロコンピユータ(3)により電子開閉器(1
    8)を再び遮断し, d)マイクロコンピユータ(3)により選ばれる特定の
    時点にのみ測定を行うことを特徴とする,誘導センサの
    インダクタンス測定方法。
  2. 【請求項2】a)電流制限電子開閉器(18)の制御を
    入力レベル変換器(17)を介して行い, b)マイクロコンピユータ(3)へのコイル(1)の付
    勢時間の伝送を出力レベル変換器(20)を介して行
    い, c)コイル(1)を遮断制限器(19)に接続すること
    を特徴とする,請求項2に記載の方法。
  3. 【請求項3】 電流制限電子開閉器(18)を制御電圧
    源(T2,R2,R3,R4)とその出力側に接続され
    て電圧制御される電流源(T1,T3,R1,D)から
    構成することを特徴とする,請求項2又は3に記載の方
    法。
  4. 【請求項4】 制御電圧源及び電流源がそれぞれトラン
    ジスタ(T1,T2)を含み,これらのトランジスタ
    (T1,T2)を熱的に結合することを特徴とする,請
    求項3に記載の方法。
  5. 【請求項5】 磁心(2)を圧力ダイヤフラムに結合す
    ることを特徴とする,請求項1ないし4の1つに記載の
    方法。
  6. 【請求項6】 マイクロコンピユータ(3)により測定
    値のソフトウエアによる直線化を行うことを特徴とす
    る,請求項1ないし5の1つに記載の方法。
JP4257092A 1983-04-21 1992-08-13 変位測定用誘導センサ Expired - Lifetime JP2657873B2 (ja)

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DE3314440.0 1983-12-05
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