JPH0574924B2 - - Google Patents

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JPH0574924B2
JPH0574924B2 JP14299485A JP14299485A JPH0574924B2 JP H0574924 B2 JPH0574924 B2 JP H0574924B2 JP 14299485 A JP14299485 A JP 14299485A JP 14299485 A JP14299485 A JP 14299485A JP H0574924 B2 JPH0574924 B2 JP H0574924B2
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resistor
potentiometer
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Toshikazu Onda
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Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 A 産業上の利用分野 本発明はポテンシヨメータ、特に連続回転形の
ポテンシヨメータに関する。
B 発明の概要 本発明は円状に形成した抵抗体の一部を切欠し
た抵抗体を設け、この抵抗体の中心位置に接触子
を回転可能に配設し、且つ抵抗体上に接触子の一
端を摺動させて該接触子の他端と抵抗体の一端と
の間の抵抗値に基づいて回転角度を得るポテンシ
ヨメータにおいて、 円状に形成した抵抗体の一部を切欠するととも
に互いの切欠位置が異なるように配設された第1
および第2の抵抗体と、これら第1および第2の
抵抗体の中心位置に連動回転可能に各々配設され
るとともに第1および第2の抵抗体上を各々摺動
する第1および第2の接触子と、前記第1の抵抗
体の一端と第2の抵抗体の一端との間に接続され
た第3の抵抗体と、前記第1の抵抗体の他端と第
2の抵抗体の他端との間に接続された第4の抵抗
体とを備え、前記第1および第2の接触子の一端
どうしを一括接続することにより、 外部装置を用いること無く簡単な構成にて、抵
抗体の切欠部によつて生じる回転角度検出不定領
域を無くし、回転角度検出の信頼性向上を図つた
ものである。
C 従来の技術 回転形ポテンシヨメータは、回転角度と出力抵
抗値とが比例する可変抵抗器であり、操作機器の
ダイヤルつまみ(ボリウム)やモータの回転角度
の検出、ラツク、ピニオンギアとの組合せで直線
的な位置の検出などに広く使用されている。中で
も連続回転形のポテンシヨメータはポテンシヨメ
タ自体が機械的に連続に回転するもので、これを
例えばモータなど、連続回転する恐れのある機器
と結合して使用する時にも無理なく連続回転に追
従する。連続回転形以外の一般的な回転形ポテン
シヨメータの場合は、それ自体に機械的な停止位
置が存在し、外部の例えばモータなどがこれを無
理に回転させようとすれば場合によつてはポテン
シヨメータが破壊してしまう危険性があるため
に、そのようなところでは連続回転形のポテンシ
ヨメータが利用される。
ここで第7図に一般的な連続回転形ポテンシヨ
メータの一例を示す。第7図において1は、円状
に形成されるとともに一部に間隙を有し、且つ均
一な抵抗値を有する抵抗体である。この抵抗体1
は両端は端子a,cに各々接続されている。2は
抵抗体1の中心位置に連続回転可能に配設された
接触子である。この接触子2の一端は抵抗体1上
を摺動するとともに、他端は端子bに接続されて
いる。このように構成されたポテンシヨメータは
接触子2の回転に応じて、抵抗体1の端部から接
触子2と抵抗体1の接点までの間の抵抗値が変化
する。このため端子a−c間に基準電圧を印加
し、例えば端子a−b間の電位差を検出すること
によつて回転角度を検出することができる。
D 発明が解決しようとする問題点 上記のように構成されたポテンシヨメータにお
いて抵抗体1は原理的に円周上に連続的に配置す
ることができず、抵抗体1の図示両端間の如くわ
ずかながら抵抗体のない部分が存在する。このた
め接触子2は機械的に連続回転するが、電気的に
は不連続になつてしまう。すなわち接触子2が抵
抗体のない部分にきたときは例えば端子a−b間
は開放状態となつて抵抗値は無限大となる。この
ため接触子2が抵抗体のない部分にきたとき、端
子a−b間の電位差は、不定となつてしまう。従
つてポテンシヨメータの出力に基づいて制御を行
なうシステムにおいては、制御不能の事態に陥い
る等の問題が生じる。
そこで一般的には以下のような方法でポテンシ
ヨメータを使用していた。
(1) 接触子を抵抗体のある範囲でのみ摺動してポ
テンシヨメータを使用する方法。
(2) 同様なポテンシヨメータを2個設けて互いに
連動させて使用し、一方の不連続領域を他方で
カバーする方法。
このうち上記(1)項の方法は、機械的には連続的
に回転するという利点を生かせない面と、やはり
不連続領域になつてしまう危険性が存在する面と
が不利である。また上記(2)項の方法は、例えば一
方のポテンシヨメータを主とし、これが不連続領
域に来ることを認識する手段と、これによつて出
力を他方に切り換えるための手段とが2つのポテ
ンシヨメータ以外に必要である面があり、ポテン
シヨメータの信頼性が悪くなることなども含めて
考えると不利である。また、これらの機能を上位
の例えばコンピユータなどで行うとすれば、その
ための機構は不要であるが2つのポテンシヨメー
タの出力を伝送するための手段が別途必要とな
り、ケーブル本数が多くなる等の問題がある。
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、外
部装置を用いること無く簡単な構成によつて回転
角度検出不定領域を無くし、回転角度検出の信頼
性向上を図つたポテンシヨメータを提供すること
を目的としている。
E 問題点を解決するための手段 本発明は、円状に形成した抵抗体の一部を切欠
するとともに互いの切欠位置が異なるように配設
された第1および第2の抵抗体と、これら第1お
よび第2の抵抗体の中心位置に連動回転可能に
各々配設されるとともに第1および第2の抵抗体
上を各々摺動する第1および第2の接触子と、前
記第1の抵抗体の一端と第2の抵抗体の一端との
間に接続された第3の抵抗体と、前記第1の抵抗
体の他端と第2の抵抗体の他端との間に接続され
た第4の抵抗体とを備え、前記第1および第2の
接触子の一端どうしを一括接続したことを特徴と
している。
F 作用 上記のように構成されたポテンシヨメータにお
いて第1および第2の抵抗体の切欠部の位置は互
いに異なり、且つ第1および第2の抵抗体どうし
は第3および第4の抵抗体によつて接続されてい
るので、回転角度検出不定領域は無くなり、しか
も0°〜360°の全ての範囲で角度に比例した出力が
得られる。
G 実施例 以下、図面を参照しながら本発明の一実施例を
説明する。第1図において10は円状に形成され
るとともに一部に間隙を有し、且つ均一な抵抗値
を有する第1の抵抗体である。20は円状に形成
されるとともに均一な抵抗値を有する第2の抵抗
体であり、第1の抵抗体10の間隙部とは異なる
位置に間隙部が設けられている。第1の抵抗体1
0の中心位置には該抵抗体10上を摺動する接触
子5aが連続回転可能に配設されている。第2の
抵抗体20の中心位置には、該抵抗体20上を前
記接触子5aに連動して摺動する接触子5bが連
続回転可能に配設されている。第2の抵抗体20
の一端は端子c′に接続されるとともに、第3の抵
抗体3を介して第1の抵抗体10の一端に接続さ
れている。第1の抵抗体10の他端は端子a′に接
続されるとともに、第4の抵抗体4を介して第2
の抵抗体20の他端に接続されている。前記接触
子5a,5bは一端は一括して端子b′に接続され
ている。上記のように構成されたポテンシヨメー
タにおいて、接触子5a,5bは互いに連動して
連続回転を行ない、端子a′−c′間に基準電圧Eを
印加したときの端子a′−b′間の電位差Vによつて
回転角度θを認識することができる。第1図のポ
テンシヨメータは抵抗体10の両端が形成する間
隙部の位置(抵抗体10の存在しない位置)と抵
抗体20の両端が形成する間隙部の位置(抵抗体
20の存在しない位置)を異なるように配設して
いるので、接触子5a,5bが両方とも抵抗体1
0,20に接触しない状態(不定領域)は避けら
れる。このため第1図のポテンシヨメータの動作
状態は次のとおりとなる。
() 接触子5a,5bが各々抵抗体10,20
に接触している(両方とも不定領域でない)。
() 接触子5aは抵抗体10の間隙位置(不定
領域)にあるが、接触子5bは抵抗体20に接
触している。
() 接触子5bは抵抗体20の間隙位置(不定
領域)にあるが、接触子5aは抵抗体10に接
触している。
次に、上記()、()、()項の各状態の動
作について第2図〜6図の等価回路図とともに説
明する。
まず前記()項の状態における第1図のポテ
ンシヨメータの等価回路は第2図のように示され
る。第2図においてR11は抵抗体10の端子
a′側の端部から接触子5aと抵抗体10の接点ま
での抵抗値、R12は接触子5aと抵抗体10の
接点から抵抗体10の抵抗体3側の端部までの抵
抗値、R3は抵抗体3の抵抗値、R4は抵抗体4
の抵抗値、R21は抵抗体20の抵抗体4側の端
部から接触子5bと抵抗体20の接点までの抵抗
値、R22は接触子5bと抵抗体20の接点から
から抵抗体20の端子c′側と端部までの抵抗値を
各々示している。第2図は第3図の等価回路で示
すことができる。第3図における各抵抗値は次式
で表わされる。
RA=R11、 RB=R3+R12、 RC=R4+R21、 RD=R22、 ……(1) この第3図の回路の端子a′−c′間に基準電圧E
を印加した場合の等価回路は第4図の如く示され
る。このとき抵抗値RA、RB、RC、RDとRX
RYの間には次式の関係がある。
1/RX=1/RA+1/RC、1/RY=1/RB+1/RD}
……(2) また第4図の端子a′−b′間の電位差Vは次式で
示される。
V=E×RX/RX+RY ……(3) 次に(1)式、(2)式をもとに(3)式を展開すると、 V=E×1/1+RB×RD×(RA+RC)/RA×RC×(RB+
RD)=E×1/1+(R3+R12)×R22×(R11+R4+R21
)/(R4+R21)×R11(R22+R3+R12)……(4) となる。ここで、例えば2個のポテンシヨメータ
(抵抗体10,20)の不定領域(抵抗体10,
20の間隙部)を60°とし(つまり有効領域を
300°)、2個のポテンシヨメータ(抵抗体10,
20)を60°ずらして機械的に接続すると仮定す
る。すると、抵抗体10の抵抗値をR1、抵抗体
20の抵抗値をR2とした場合、抵抗値R11,
R21と角度θの関数は、 R11=R1×θ/300°、 R21=R2×θ−60°/300° ……(5) で表わすことができる。更に、R3=R4=r1、R1
=R2=r0、と仮定すれば、 R11=r0×θ/300° R12=r0×(1−θ/300°) R21=r0×θ−60°/300° R22=r0×(−θ−60°/300°) R3=R4=r1 ……(6) で表わせる。
ここで、θ/300°=F、r0=5×r1とすれば(4)式 を、 V=E×1/1+(r1+r0(1−F)(r0(1−F)+
r1)(r0F+r1+r0F−r1)/r0F−(r1+r0F−r1)(r1
+r0(1−F)+r0(1−F)+r1) =E×1/1+r1+r0(1−F)/r0F=E×r0F/r0F
+r1+r0(1−F)=E×5/6F=E×5/6×θ/
300°……(7) と展開することができる。この(7)式より前記
()項の状態(接触子5a,5bが各々抵抗体
10,20に接触している状態)では、各パラメ
ータを選択することにより回転角度θに比例した
出力電位差Vが得られることがわかる。
次に前記()項の状態(接触子5aは抵抗体
10の間隙位置(不定領域)にあるが、接触子5
bは抵抗体20に接触している状態)における第
1図のポテンシヨメータの等価回路は第5図のよ
うに示される。この状態における端子a′−b′間の
出力電位差Vは、V=E×R4+R21/R4+R2であるから この式に前記()項の状態説明と同様に(1)式〜
(6)式およびθ/300°=F、r0=5×r1を代入すれば、 V=E×r1+rF0−r1/r1+r0=E×5/6×θ/3
00° ……(8) となり、前記()項の状態説明で述べた(7)式と
同一の結果が得られる。すなわち(8)式より前記
()項の状態では回転角度θに比例した出力電
位差Vが得られることがわかる。
次に前記()項の状態(接触子5bは抵抗体
20の間隙位置(不定領域)にあるが、接触子5
aは抵抗体10に接触している)における第1図
のポテンシヨメータの等価回路は第6図のように
示される。この状態における端子a′−b′間の出力
電位差Vは、V=E×R11/R1+R3であるからこの 式に前記()項の状態説明と同様に(1)式〜(6)式
およびθ/300°=F、r0=5×r1を代入すれば、 V=E×r0F/r0+r1=E×5/6×θ/300°……
(9) となり、前記()項の状態説明で述べた(7)式と
同一の結果が得られる。すなわち(9)式より前記
()項の状態では回転角度θに比例した出力電
位差Vが得られることがわかる。
以上の説明から明らかなように抵抗体10,2
0と接触子5a,5bがどのような状態にあつて
も、0°から360°の全ての範囲で回転角度θに比例
した出力電位差が得られる。尚、上記実施例のよ
うに抵抗体10,20の不定領域(間隙部)を
60°、有効領域(抵抗体の存在する領域)を300°
にした場合、その比60°/300°からR3(R4)/R1(R2
)を1/5にす れば良いことがわかる。すなわち、例えばR1=
R2=5KΩ、R3=R4=1KΩに設定する。
H 発明の効果 以上のように本発明によれば次のような効果が
得られる。
(1) 従来のポテンシヨメータの出力には電気的不
定領域が存在したが、本発明のポテンシヨメー
タの出力には不定領域は存在しない。このため
常に特定の出力値が得られる。
(2) 常に特定の出力値が得られるので、ボンテン
シヨメータの出力に基づいて制御を行なう場
合、システムの信頼性が著しく向上する。
(3) 従来の前記不定領域をなくすために外部スト
ツパを付加する等していたが、本発明のポテン
シヨメータによればそのような方法を採用しな
くても良くなつた。このため装置構成は極めて
簡単なものとなる。
(4) 従来、用いられていた不定領域を認識するた
めの外部装置を用いなくても、0°〜860°の全て
の範囲で回転角度に比例した出力が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2
図〜第6図はともに実施例を説明するための等価
回路図、第7図は従来のポテンシヨメータの一例
を示す構成図である。 3……第3の抵抗体、4……第4の抵抗体、1
0……第1の抵抗体、20……第2の抵抗体、5
a,5b……接触子。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 円状に形成した低抗体の一部を切欠するとと
    もに互いの切欠位置が異なるように配設された第
    1および第2の抵抗体と、これら第1および第2
    の抵抗体の中心位置に連動回転可能に各々配設さ
    れるとともに第1および第2の抵抗体上を各々摺
    動する第1および第2の接触子と、前記第1の抵
    抗体の一端と第2の抵抗体の一端との間に接続さ
    れた第3の抵抗体と、前記第1の抵抗体の他端と
    第2の抵抗体の他端との間に接続された第4の抵
    抗体とを備え、前記第1および第2の接触子の一
    端どうしを一括接続したことを特徴とするポテン
    シヨメータ。
JP14299485A 1985-06-28 1985-06-28 ポテンシヨメ−タ Granted JPS622606A (ja)

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JPS622606A JPS622606A (ja) 1987-01-08
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JP2534296Y2 (ja) * 1991-09-18 1997-04-30 日本鋼管株式会社 転炉出鋼口スリーブ交換機

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JPS622606A (ja) 1987-01-08

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