JPH0559213U - 可変コンデンサタイプのポテンショメータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 検出誤差の経年変化が少なく、信頼性にすぐ
れたポテンショメータを得る。 【構成】 固定保持された固定金属板１３と、この固定
金属板と対向して配設されるとともに回転自在な回転金
属板１４と、これら両金属板間の静電容量を検出する静
電容量検出手段とからポテンショメータが構成され、静
電容量検出手段により検出された静電容量の変化から回
転金属板の回転角が検出される。なお、回転金属板１３
の回転に応じて固定金属板と回転金属板との対向面積が
変化し、この変化により両金属板間の静電容量が変化す
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、回転角検出対象となる軸等に接続され、この回転軸等の回転角を検 出するポテンショメータに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来のポテンショメータは、回転角検出対象となる回転軸等に接続した接触片 をその回転に応じて抵抗線上で接触させながら移動させ、このときの抵抗値の変 化を検出して回転角を検出するように構成されていた。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、このようなポテンショメータの場合には、接触片と抵抗線との 接触抵抗が長期間の使用により変化し、検出誤差が大きくなるという問題や、ポ テンショメータに衝撃が加わったときに接触片が折損するという問題などがあり 、信頼性に問題があった。 本考案はこのようなことから、検出誤差の経年変化が少なく、信頼性にすぐれ たポテンショメータを提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

このような目的達成のため、本考案においては、固定保持された固定金属板と 、この固定金属板と対向して配設されるとともに回転自在な回転金属板と、これ ら両金属板間の静電容量を検出する静電容量検出手段とからポテンショメータが 構成され、静電容量検出手段により検出された静電容量の変化から回転金属板の 回転角が検出される。なお、回転金属板の回転に応じて固定金属板と回転金属板 との対向面積もしくは対向距離が変化するようになっており、この変化により両 金属板間の静電容量が変化する。

【０００５】

【作用】 このような構成のポテンショメータは回転金属板を回転角検出対象物に接続し て取り付けられる。回転角検出対象物が回転すると回転金属板もこれと一緒に回 転されるため、両金属板の対向面積もしくは対向距離が変化して静電容量が変化 するため、これが静電容量検出手段により検出されて回転軸の回転角が算出され る。 ここで、両金属板は対向配設されているだけで互いに非接触である。このため 、長期間の使用に伴う経年変化がなく、また、外部から衝撃が加わった場合でも 両金属板が衝突して損傷するようなおそれがない。

【０００６】

【実施例】

以下、図面を参照して本考案の好ましい実施例について説明する。 本考案に係るコンデンサタイプのポテンショメータを構成するコンデンサ装置 の第１実施例を図１および図２に示している。このコンデンサ装置１０は、絶縁 オイル１２を封入したケース１１内に、２枚の金属板１３，１４を対向するよう に配設して構成される。一方の金属板１３はケース１１に固設されている（これ を固定金属板１３と称する）。他方の金属板１４はケース１１を貫通して回転自 在に配設された回転軸１５の先端に取り付けられ、回転軸１５とともに回転自在 となっている（これを回転金属板１４と称する）。

【０００７】 両金属板１３，１４はともに、図２に示すようにほぼ半円状に形成されており 、上下に所定距離をおいて対向している。このため、両金属板１３，１４にそれ ぞれライン１３ａ，１４ａを介して接続される端子１７，１６間に電圧を印加す ると、両金属板１３，１４がコンデンサとして作用し、電力が蓄積される。この 蓄積電力（もしくは静電容量）の大きさは、両金属板１３，１４の対向距離ｄお よび対向面積（平面図において両金属板１３，１４が重なる部分の面積）に対応 する。 ここで、本例においては、対向距離ｄは常に一定である。しかしながら、両金 属板１３，１４は半円状であるため、その対向面積は回転金属板１４の回転に応 じて変化する。このため、コンデンサ装置１０内に蓄積される電力（静電容量） は回転金属板１４の回転角に応じて変化する。すなわち、このコンデンサ装置１ ０は、図１（Ｂ）に示すように、両端子１６，１７間に設けられた可変コンデン サを構成する。

【０００８】 回転金属板１４の回転角と静電容量との関係は予め求めておくことができるた め、この静電容量を検出すれば、回転金属板１４の回転角を求めることができる 。このため、回転金属板１４が取り付けられた回転軸１５を、回転角検出対象物 に取り付け、端子１６，１７間の静電容量を求めれば、回転角検出対象物の回転 角を求めることができる。すなわち、このコンデンサ装置１０を用いてポテンシ ョメータを構成することができる。

【０００９】 そこで、このコンデンサ装置１０を用いたポテンショメータについて、図３を 参照して説明する。 まず、上記コンデンサ装置１０は、ＣＲ型もしくはＬＣ型発振回路１用のコン デンサとして用いられる。このため、発振回路１からの発振周波数ｆはコンデン サ装置１０の静電容量に応じて定まり、回転金属板１４の回転角が変化すれば発 振周波数ｆも変化する。 例えば、ＣＲ型発振回路の場合では、発振周波数ｆは、 ｆ＝１／（２πＣＲ） ・・・（１） Ｃ：コンデンサ装置１０の静電容量 Ｒ：発振回路内部抵抗 となる。 このため、発振周波数ｆを求めれば、コンデンサ装置１０の静電容量Ｃを求め ることができる。

【００１０】 発振回路１の発振周波数ｆは、サンプリング回路２において、サンプリング周 波数発生器３により設定されるサンプリング時間毎に検出され、その検出信号は Ａ／Ｄ変換器４において変換された後、演算器５で演算され、各サンプリング時 間毎の平均発振周波数ｆが求められる。さらにこの平均発振周波数ｆに基づいて 、上記式（１）からコンデンサ装置１０の静電容量および回転金属板１４の回転 各が演算される。 これにより、回転金属板１４が繋がれた回転角検出対象物の回転角が検出され る。すなわち、上記発振回路１から演算器５に至る回路によりコンデンサタイプ のポテンショメータが構成される。

【００１１】 なお、本例では、このポテンショメータは高所作業車におけるブームの旋回角 検出用に用いられており、回転金属板１４が取り付けられた回転軸１５はブーム 旋回軸に繋がれる。このため、このポテンショメータによりブームの旋回角が検 出され、この検出旋回角信号は演算器５からモーメントリミッタ６に出力される 。そして、モーメントリミッタ６はこの検出旋回角に基づいてモーメント規制を 行うようになっている。

【００１２】 次に、図４を参照してコンデンサ装置の第２実施例について説明する。 このコンデンサ装置２０は、絶縁オイル２２を封入したケース２１内に、固定 金属板２３および回転金属板２４を配設して構成される。固定金属板１３はケー ス１１に固設され、回転金属板２４はケース２１を貫通するとともにこれに螺合 して配設された回転軸２５の先端に取り付けられている。このため、回転金属板 ２４が回転軸２５とともに回転されると、これらが回転に応じて軸方向（回転金 属板２４が固定金属板２３に近づいたり、これから遠ざかったりする方向）に移 動する。

【００１３】 両金属板２３，２４はともに円盤状であり、上下に所定距離をおいて対向して いる。このため、本例のコンデンサ装置２０の場合には、両金属板２３，２４の 対向面積は常に一定であるが、その対向距離ｄは回転金属板２４の回転に応じて 変化し、コンデンサ装置２０の静電容量は回転金属板２４の回転角に応じて変化 する。すなわち、このコンデンサ装置２０も、図１（Ｂ）に示すような可変コン デンサを構成する。 よって、図３におけるコンデンサ装置１０に変えてこのコンデンサ装置２０を 配設しても、上記と同様のポテンショメータを構成することができる。

【００１４】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案によれば、固定保持された固定金属板と、この固 定金属板と対向して配設されるとともに回転自在な回転金属板と、これら両金属 板間の静電容量を検出する静電容量検出手段とからポテンショメータが構成され 、回転金属板の回転に応じて固定金属板と回転金属板との対向面積もしくは対向 距離が変化するようになっており、静電容量検出手段により検出された静電容量 の変化から回転金属板の回転角が検出される。 この場合において、固定金属板と回転金属板とは所定距離をおいて離れており 、互いに接触することがない。このため、長期間使用した場合でも経年変化が生 じることがなく、互いに非接触であるため、外部から衝撃が加わったような場合 でも、両金属板が衝突してこれらが損傷することが少ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るポテンショメータを構成するコン
デンサ装置を示す正面断面図および概略図である。

【図２】上記コンデンサ装置を示す平面断面図である。

【図３】本考案に係るポテンショメータの構成を示すブ
ロック図である。

【図４】本考案に係るポテンショメータを構成するコン
デンサ装置の異なる例を示す正面断面図である。

【符号の説明】

１ 発振回路 ６ モーメントリミッタ １０，２０ コンデンサ装置 １３，２３ 固定金属板 １４，２４ 回転金属板

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定保持された固定金属板と、回転自在
   に支持されるとともに前記固定金属板と対向して配設さ
   れた回転金属板と、前記両金属板間の静電容量を検出す
   る静電容量検出手段とからなり、この静電容量検出手段
   により検出された前記静電容量の変化から前記回転金属
   板の回転角を検出するようにした可変コンデンサタイプ
   のポテンショメータであって、 前記回転金属板の回転に応じて前記固定金属板と前記回
   転金属板との対向面積が変化するようになっていること
   を特徴とする可変コンデンサタイプのポテンショメー
   タ。
2. 【請求項２】 固定保持された固定金属板と、回転自在
   に支持されるとともに前記固定金属板と対向して配設さ
   れた回転金属板と、前記両金属板間の静電容量を検出す
   る静電容量検出手段とからなり、この静電容量検出手段
   により検出された前記静電容量の変化から前記回転金属
   板の回転角を検出するようになった可変コンデンサタイ
   プのポテンショメータであって、 前記回転金属板の回転に応じて前記固定金属板と前記回
   転金属板との対向距離が変化するようになっていること
   を特徴とする可変コンデンサタイプのポテンショメー
   タ。