JPH06137807A - 非接触ポテンショメータ - Google Patents
非接触ポテンショメータInfo
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- JPH06137807A JPH06137807A JP6107592A JP6107592A JPH06137807A JP H06137807 A JPH06137807 A JP H06137807A JP 6107592 A JP6107592 A JP 6107592A JP 6107592 A JP6107592 A JP 6107592A JP H06137807 A JPH06137807 A JP H06137807A
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- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 35
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 11
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 13
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 8
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 7
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】長寿命で、しかも広い温度範囲で使用できる非
接触ポテンショメータを提供する。 【構成】導電体からなる複数個の電極を対向して配置し
て二個以上直列に接続された平行板コンデンサを形成
し、各平行板コンデンサ内に導電体からなる可動板を両
側の電極と間隔を開けかつ電極と略平行に配置し、これ
らの可動板を互いに電気的に絶縁しかつ回転中心に対す
る位相関係をずらして回転軸に取り付けたので、検出部
が非接触で構成されて長寿命となり、かつ電極に接触し
ない範囲で可動板に傾斜やガタが発生したとしても容量
は影響されず一定となるため、構造が簡単となる。さら
には差動コンデンサを形成させることで理論的に温度変
化の影響が相殺され、広い温度範囲での使用が可能であ
る。
接触ポテンショメータを提供する。 【構成】導電体からなる複数個の電極を対向して配置し
て二個以上直列に接続された平行板コンデンサを形成
し、各平行板コンデンサ内に導電体からなる可動板を両
側の電極と間隔を開けかつ電極と略平行に配置し、これ
らの可動板を互いに電気的に絶縁しかつ回転中心に対す
る位相関係をずらして回転軸に取り付けたので、検出部
が非接触で構成されて長寿命となり、かつ電極に接触し
ない範囲で可動板に傾斜やガタが発生したとしても容量
は影響されず一定となるため、構造が簡単となる。さら
には差動コンデンサを形成させることで理論的に温度変
化の影響が相殺され、広い温度範囲での使用が可能であ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、回転変位を電気的に検
出する非接触ポテンショメータに関する。
出する非接触ポテンショメータに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ポテンショメータとしては、抵抗
線や抵抗素子を利用した接触式や磁気抵抗素子を利用し
た非接触式のものが知られている。このようなポテンシ
ョメータには、図６に示す接触式のもの、および図７に
示す非接触式のものがある。
線や抵抗素子を利用した接触式や磁気抵抗素子を利用し
た非接触式のものが知られている。このようなポテンシ
ョメータには、図６に示す接触式のもの、および図７に
示す非接触式のものがある。
【０００３】図６に示す接触式のポテンショメータは、
軸受で支持され回転を伝達する伝達軸１と、伝達軸１に
取り付けられた回転板２と、回転板２に取り付けられた
検出のためのブラシ３と、ブラシ３によって摺動される
抵抗体４とからなるものであって、ブラシ３の接触する
位置によって得られる端子間抵抗により回転変位量を検
出する。なお、符号５、６、７は端子である。
軸受で支持され回転を伝達する伝達軸１と、伝達軸１に
取り付けられた回転板２と、回転板２に取り付けられた
検出のためのブラシ３と、ブラシ３によって摺動される
抵抗体４とからなるものであって、ブラシ３の接触する
位置によって得られる端子間抵抗により回転変位量を検
出する。なお、符号５、６、７は端子である。
【０００４】図７に示す非接触式のポテンショメータ
は、軸受で支持され回転を伝達する伝達軸８と、伝達軸
８に固着された永久磁石９と、伝達軸８を中心として対
称に配置された二個の磁気抵抗素子１０、１１とからな
るものであって、永久磁石９の磁界強度変化により素子
の抵抗値が増減することを利用し、それぞれの素子間抵
抗の差をとることにより回転変位量を検出する。なお、
符号１２、１３、１４は端子である。
は、軸受で支持され回転を伝達する伝達軸８と、伝達軸
８に固着された永久磁石９と、伝達軸８を中心として対
称に配置された二個の磁気抵抗素子１０、１１とからな
るものであって、永久磁石９の磁界強度変化により素子
の抵抗値が増減することを利用し、それぞれの素子間抵
抗の差をとることにより回転変位量を検出する。なお、
符号１２、１３、１４は端子である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６に
示す接触式ではブラシと抵抗体が接触し摩耗が発生する
ため、寿命に問題があった。一方、図７に示す磁気抵抗
素子を利用した非接触式では、永久磁石の磁気特性の経
時変化のため、素子に加わる磁界が弱まり、特性が劣化
してしまう。さらには素子は半導体であるため、温度特
性が悪く、広い温度範囲で使用する場合は、温度補償を
付加しなくてはならない問題があった。
示す接触式ではブラシと抵抗体が接触し摩耗が発生する
ため、寿命に問題があった。一方、図７に示す磁気抵抗
素子を利用した非接触式では、永久磁石の磁気特性の経
時変化のため、素子に加わる磁界が弱まり、特性が劣化
してしまう。さらには素子は半導体であるため、温度特
性が悪く、広い温度範囲で使用する場合は、温度補償を
付加しなくてはならない問題があった。
【０００６】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、長寿命で、しかも広い温度範囲で使用できる非接
触ポテンショメータを提供することを目的としている。
ので、長寿命で、しかも広い温度範囲で使用できる非接
触ポテンショメータを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の非接触ポテンシ
ョメータは、導電体からなる複数個の電極が対向して配
置されて二個以上直列に接続された平行板コンデンサが
形成され、各平行板コンデンサ内に導電体からなる可動
板が両側の電極と間隔を開けかつ電極と略平行に配置さ
れ、これらの可動板が互いに電気的に絶縁されかつ回転
中心に対する位相関係をずらして回転軸に取り付けられ
ているものである。
ョメータは、導電体からなる複数個の電極が対向して配
置されて二個以上直列に接続された平行板コンデンサが
形成され、各平行板コンデンサ内に導電体からなる可動
板が両側の電極と間隔を開けかつ電極と略平行に配置さ
れ、これらの可動板が互いに電気的に絶縁されかつ回転
中心に対する位相関係をずらして回転軸に取り付けられ
ているものである。
【０００８】
【作用】一対の電極からなる平行板コンデンサの間に導
電体からなる可動板を挿入すると、可動板の両側の電極
との間に二個の直列に接続された平行板コンデンサが形
成される。これは電極間の距離ＬがＬ−ｔ（但しｔは可
動板の板厚）まで小さくなった一個のコンデンサと容量
が等しい。このようなコンデンサの可動板が挿入された
部分の電極間の容量Ｃは、その部分の電極の面積をＳと
すると、 Ｃ＝ε0 ・Ｓ／（Ｌ−ｔ） であり、面積Ｓが回転軸の回転に応じて一定に変化する
ことにより、コンデンサの容量が回転角に応じてリニア
に変化する。
電体からなる可動板を挿入すると、可動板の両側の電極
との間に二個の直列に接続された平行板コンデンサが形
成される。これは電極間の距離ＬがＬ−ｔ（但しｔは可
動板の板厚）まで小さくなった一個のコンデンサと容量
が等しい。このようなコンデンサの可動板が挿入された
部分の電極間の容量Ｃは、その部分の電極の面積をＳと
すると、 Ｃ＝ε0 ・Ｓ／（Ｌ−ｔ） であり、面積Ｓが回転軸の回転に応じて一定に変化する
ことにより、コンデンサの容量が回転角に応じてリニア
に変化する。
【０００９】本発明の非接触ポテンショメータにおいて
は、伝達軸の回転により可動板と電極と対向する面積が
一定に変化し、それにより電極間の見掛け上の距離が変
化するため、各平行板コンデンサの容量がそれぞれ回転
角に応じてリニアに変化する。このため、これらの平行
板コンデンサで構成される差動コンデンサによって求ま
る出力（電位）も回転角に応じて変化することから、回
転軸の回転変位量が検出される。
は、伝達軸の回転により可動板と電極と対向する面積が
一定に変化し、それにより電極間の見掛け上の距離が変
化するため、各平行板コンデンサの容量がそれぞれ回転
角に応じてリニアに変化する。このため、これらの平行
板コンデンサで構成される差動コンデンサによって求ま
る出力（電位）も回転角に応じて変化することから、回
転軸の回転変位量が検出される。
【００１０】例えば、直列に接続された二個の平行板コ
ンデンサの容量Ｃ1 ，Ｃ2 はそれぞれ回転角に応じてリ
ニアに変化し、これらの平行板コンデンサで構成される
差動コンデンサによって求まる出力（二つの平行板コン
デンサの間の電位）が Ｃ1 ／（Ｃ1 ＋Ｃ2 ）あるいはＣ2 ／（Ｃ1 ＋Ｃ2 ） となり、回転角に応じて変化することから、回転軸の回
転変位量が検出される。
ンデンサの容量Ｃ1 ，Ｃ2 はそれぞれ回転角に応じてリ
ニアに変化し、これらの平行板コンデンサで構成される
差動コンデンサによって求まる出力（二つの平行板コン
デンサの間の電位）が Ｃ1 ／（Ｃ1 ＋Ｃ2 ）あるいはＣ2 ／（Ｃ1 ＋Ｃ2 ） となり、回転角に応じて変化することから、回転軸の回
転変位量が検出される。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の第１実施例の非接触ポテンシ
ョメータを図１および図３を参照して説明する。
ョメータを図１および図３を参照して説明する。
【００１２】この実施例の非接触ポテンショメータは、
図１に示すような差動コンデンサＣを主要構成としてい
る。この差動コンデンサＣは、導電体からなり同一面積
を持つ電極板１５、１６、１７（電極）がそれぞれ対向
して二個の平行板コンデンサが直列に接続された構成と
され、電極板１５、１６間および電極板１６、１７間に
それぞれ導電体からなる可動板１９、２０が電極板１
５、１６、１７とほぼ平行に配置され、かつそれぞれの
可動板１９、２０が、回転を伝達する伝達軸１８（回転
軸）に絶縁体２１、２２を介して該伝達軸１８に対して
位相差π（１８０°）で取り付けられ、電極板１５、１
６、１７の可動板１９、２０と対向した部分の面積が回
転により一定に変化するようになっている。また、電極
板１５、１７からは入力端子２３、２４が引き出され、
電極板１６からは出力端子２５が引き出されている。
図１に示すような差動コンデンサＣを主要構成としてい
る。この差動コンデンサＣは、導電体からなり同一面積
を持つ電極板１５、１６、１７（電極）がそれぞれ対向
して二個の平行板コンデンサが直列に接続された構成と
され、電極板１５、１６間および電極板１６、１７間に
それぞれ導電体からなる可動板１９、２０が電極板１
５、１６、１７とほぼ平行に配置され、かつそれぞれの
可動板１９、２０が、回転を伝達する伝達軸１８（回転
軸）に絶縁体２１、２２を介して該伝達軸１８に対して
位相差π（１８０°）で取り付けられ、電極板１５、１
６、１７の可動板１９、２０と対向した部分の面積が回
転により一定に変化するようになっている。また、電極
板１５、１７からは入力端子２３、２４が引き出され、
電極板１６からは出力端子２５が引き出されている。
【００１３】この差動コンデンサＣは、図２に示すよう
に、入力端子２３、２４に交流電源Ｄが接続され、かつ
出力端子２５にアンプＡおよび整流回路Ｓに接続されて
検出回路に組み込まれ、非接触ポテンショメータを構成
している。
に、入力端子２３、２４に交流電源Ｄが接続され、かつ
出力端子２５にアンプＡおよび整流回路Ｓに接続されて
検出回路に組み込まれ、非接触ポテンショメータを構成
している。
【００１４】この非接触ポテンショメータでは、伝達軸
１８の回転により、電極板１５、１６と可動板１９の対
向する面積および電極板１６、１７と可動板２０の対向
する面積が回転角に応じてリニアに変化し、電極板１
５、１６で構成される平行板コンデンサの容量および電
極板１６、１７で構成される平行板コンデンサの容量も
回転角に応じてリニアに変化することから、これらの平
行板コンデンサで構成される差動コンデンサＣによって
求まる出力（電極板１６に接続された出力端子２５の電
位）が例えば図３のグラフに表されるような出力特性で
回転角に応じて変化することから、伝達軸１８の回転変
位量が検出される。
１８の回転により、電極板１５、１６と可動板１９の対
向する面積および電極板１６、１７と可動板２０の対向
する面積が回転角に応じてリニアに変化し、電極板１
５、１６で構成される平行板コンデンサの容量および電
極板１６、１７で構成される平行板コンデンサの容量も
回転角に応じてリニアに変化することから、これらの平
行板コンデンサで構成される差動コンデンサＣによって
求まる出力（電極板１６に接続された出力端子２５の電
位）が例えば図３のグラフに表されるような出力特性で
回転角に応じて変化することから、伝達軸１８の回転変
位量が検出される。
【００１５】次に、本発明の第２実施例の非接触ポテン
ショメータを図４および図５を参照して説明する。
ショメータを図４および図５を参照して説明する。
【００１６】この実施例の非接触ポテンショメータは、
図４および図５に示すような差動コンデンサＣを主要構
成としている。この差動コンデンサＣは、絶縁体からな
る基板２６、２７、２８がスペーサ３３を介して間隔を
あけて配置され、基板２７の両面およびこれらの面と対
向する基板２６、２８の面に導電体からなる電極層２
９、３０、３１、３２（電極）が半円形状に形成され基
板２６、２７の間および基板２７、２８の間にそれぞれ
導電体からなる略半円形状の可動板１９、２０が電極層
２９、３０、３１、３２と空間をあけて対向して配置さ
れることにより、直列に接続された二個の平行板コンデ
ンサの容量が変化し得るように構成されている。それぞ
れの可動板１９、２０は、図４に示すように伝達軸１８
の回転中心に対してπ（１８０°）の位相関係となる位
置に絶縁体２１、２２を介して固定され、伝達軸１８
は、図５に示すように軸受３４、３５に支持されてい
る。また、電極層２９、３２からは入力端子２３、２４
が引き出され、電極層３０、３１は互いに導通され出力
端子２５が引き出されている。
図４および図５に示すような差動コンデンサＣを主要構
成としている。この差動コンデンサＣは、絶縁体からな
る基板２６、２７、２８がスペーサ３３を介して間隔を
あけて配置され、基板２７の両面およびこれらの面と対
向する基板２６、２８の面に導電体からなる電極層２
９、３０、３１、３２（電極）が半円形状に形成され基
板２６、２７の間および基板２７、２８の間にそれぞれ
導電体からなる略半円形状の可動板１９、２０が電極層
２９、３０、３１、３２と空間をあけて対向して配置さ
れることにより、直列に接続された二個の平行板コンデ
ンサの容量が変化し得るように構成されている。それぞ
れの可動板１９、２０は、図４に示すように伝達軸１８
の回転中心に対してπ（１８０°）の位相関係となる位
置に絶縁体２１、２２を介して固定され、伝達軸１８
は、図５に示すように軸受３４、３５に支持されてい
る。また、電極層２９、３２からは入力端子２３、２４
が引き出され、電極層３０、３１は互いに導通され出力
端子２５が引き出されている。
【００１７】そして、この差動コンデンサＣは、第１実
施例で示した図２のような検出回路に組み込まれ、非接
触ポテンショメータを構成している。
施例で示した図２のような検出回路に組み込まれ、非接
触ポテンショメータを構成している。
【００１８】なお、これらの実施例では、二つの可動体
の位相差を１８０°としたが、これは位相差１８０°の
時が理論上検出範囲最大となるからである。しかし、本
発明では、位相差が必ずしも１８０°でなくても良く、
位相差があれば回転変位量が検出できる。
の位相差を１８０°としたが、これは位相差１８０°の
時が理論上検出範囲最大となるからである。しかし、本
発明では、位相差が必ずしも１８０°でなくても良く、
位相差があれば回転変位量が検出できる。
【００１９】また、これらの実施例では、二個の平行板
コンデンサを直列に接続した構成としたが、本発明で
は、三個以上の複数の平行板コンデンサを直列に接続し
た構成としても良く、その場合にも回転変位量が検出で
きる。
コンデンサを直列に接続した構成としたが、本発明で
は、三個以上の複数の平行板コンデンサを直列に接続し
た構成としても良く、その場合にも回転変位量が検出で
きる。
【００２０】
【発明の効果】本発明の非接触ポテンショメータによれ
ば、導電体からなる複数個の電極を対向して配置して二
個以上直列に接続された平行板コンデンサを形成し、各
平行板コンデンサ内に導電体からなる可動板を両側の電
極と間隔を開けかつ電極と略平行に配置し、これらの可
動板を互いに電気的に絶縁しかつ回転中心に対する位相
関係をずらして回転軸に取り付けたので、検出部が非接
触で構成されて長寿命となり、かつ電極に接触しない範
囲で可動板に傾斜やガタが発生したとしても容量は影響
されず一定となるため、構造が簡単となる。さらには差
動コンデンサを形成させることで理論的に温度変化の影
響が相殺され、広い温度範囲での使用が可能である。
ば、導電体からなる複数個の電極を対向して配置して二
個以上直列に接続された平行板コンデンサを形成し、各
平行板コンデンサ内に導電体からなる可動板を両側の電
極と間隔を開けかつ電極と略平行に配置し、これらの可
動板を互いに電気的に絶縁しかつ回転中心に対する位相
関係をずらして回転軸に取り付けたので、検出部が非接
触で構成されて長寿命となり、かつ電極に接触しない範
囲で可動板に傾斜やガタが発生したとしても容量は影響
されず一定となるため、構造が簡単となる。さらには差
動コンデンサを形成させることで理論的に温度変化の影
響が相殺され、広い温度範囲での使用が可能である。
【図１】本発明の第１実施例の非接触ポテンショメータ
の主要部の斜視図である。
の主要部の斜視図である。
【図２】本発明の非接触ポテンショメータの検出回路の
一例を示す回路図である。
一例を示す回路図である。
【図３】本発明の非接触ポテンショメータの出力特性の
一例を表すグラフである。
一例を表すグラフである。
【図４】本発明の第２実施例の非接触ポテンショメータ
の主要部の斜視図である。
の主要部の斜視図である。
【図５】本発明の第２実施例の非接触ポテンショメータ
の断面図である。
の断面図である。
【図６】従来の接触式のポテンショメータの原理図であ
る。
る。
【図７】従来の非接触ポテンショメータの原理図であ
る。
る。
１ 伝達軸 ２ 回転板 ３ ブラシ ４ 抵抗体 ５ 端子 ６ 端子 ７ 端子 ８ 伝達軸 ９ 永久磁石 １０ 磁気抵抗素子 １１ 磁気抵抗素子 １２ 端子 １３ 端子 １４ 端子 １５ 電極板（電極） １６ 電極板（電極） １７ 電極板（電極） １８ 伝達軸（回転軸） １９ 可動板 ２０ 可動板 ２１ 絶縁体 ２２ 絶縁体 ２３ 入力端子 ２４ 入力端子 ２５ 出力端子 ２６ 基板 ２７ 基板 ２８ 基板 ２９ 電極層（電極） ３０ 電極層（電極） ３１ 電極層（電極） ３２ 電極層（電極） ３３ スペーサ ３４ 軸受 ３５ 軸受 Ｃ 差動コンデンサ Ｄ 交流電源 Ａ アンプ Ｓ 整流回路
Claims (1)
- 【請求項１】導電体からなる複数個の電極が対向して配
置されて二個以上直列に接続された平行板コンデンサが
形成され、各平行板コンデンサ内に導電体からなる可動
板が両側の電極と間隔を開けかつ電極と略平行に配置さ
れ、これらの可動板が互いに電気的に絶縁されかつ回転
中心に対する位相関係をずらして回転軸に取り付けられ
ている非接触ポテンショメータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6107592A JPH06137807A (ja) | 1992-02-17 | 1992-02-17 | 非接触ポテンショメータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6107592A JPH06137807A (ja) | 1992-02-17 | 1992-02-17 | 非接触ポテンショメータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06137807A true JPH06137807A (ja) | 1994-05-20 |
Family
ID=13160653
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6107592A Pending JPH06137807A (ja) | 1992-02-17 | 1992-02-17 | 非接触ポテンショメータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06137807A (ja) |
-
1992
- 1992-02-17 JP JP6107592A patent/JPH06137807A/ja active Pending
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