JPH0743105A - 位置検出装置 - Google Patents
位置検出装置Info
- Publication number
- JPH0743105A JPH0743105A JP19046193A JP19046193A JPH0743105A JP H0743105 A JPH0743105 A JP H0743105A JP 19046193 A JP19046193 A JP 19046193A JP 19046193 A JP19046193 A JP 19046193A JP H0743105 A JPH0743105 A JP H0743105A
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- JP
- Japan
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- coils
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- voltage
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- Pending
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】インピーダンスの変化で位置検出を行うこと
で、温度変化の影響のない位置検出装置を作成する。 【構成】２つ以上のコイルを直列に接続し、全コイルに
交流電圧を印加し、コイルの接続点で起電力を読み取
り、結果としてコイルのインピーダンスの変化をコイル
にかかる電圧をもとに読み取ることで、コアの位置変化
を読み取る構成とした。
で、温度変化の影響のない位置検出装置を作成する。 【構成】２つ以上のコイルを直列に接続し、全コイルに
交流電圧を印加し、コイルの接続点で起電力を読み取
り、結果としてコイルのインピーダンスの変化をコイル
にかかる電圧をもとに読み取ることで、コアの位置変化
を読み取る構成とした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、位置検出装置、例えば
油圧機器等のスプールを動かして油圧を制御するバルブ
におけるスプールの位置検出を行う位置検出装置や、精
密な位置検出を要する精密機器の位置検出装置等に利用
できるものである。
油圧機器等のスプールを動かして油圧を制御するバルブ
におけるスプールの位置検出を行う位置検出装置や、精
密な位置検出を要する精密機器の位置検出装置等に利用
できるものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、位置検出装置には差動トランス
式の位置センサがある。差動トランス式の位置センサは
電磁誘導を利用したものであり、図４、図５に示すよう
に１次コイルＰと２次コイルＳ１、Ｓ２からなってい
る。図４はこの差動トランス式の位置検出装置のセンサ
部であり、コイルボビン９には入力コイルＰと出力コイ
ルＳ１、Ｓ２とが巻かれ、コイルボビン９の中心には測
定対象物に接続されたコア３が、Ｘ方向に移動可能に設
置されている。この差動トランス式の位置検出装置の回
路図を図５に示し、以下に、その動作を説明する。図５
の位置検出装置は、１次コイルＰに一定交流電圧入力Ｅ
ｐを加え、２次コイルＳ１、Ｓ２に生じた誘導起電力Ｅ
ｓ１、Ｅｓ２の差電圧Ｅｓを２次電圧出力として取り出
す構成である。そして、具体的には磁性体のコア３が＋
Ｘ方向に移動すると誘導起電力Ｅｓ１が誘導起電力Ｅｓ
２より大きくなるので出力電圧Ｅｓは増大する。一方、
磁性体のコア３が−Ｘ方向に移動すると、誘導起電力Ｅ
ｓ１が誘導起電力Ｅｓ２より小さくなるので出力電圧Ｅ
ｓは小さくなる。このように出力電圧Ｅｓはコア３の移
動方向とコイルとコアの相対的位置関係に比例するもの
である。尚、印加する交流電圧は感度や応答性を得るた
めに２００〜５０００Ｈｚ程度の励磁周波数が用いられ
る構成となっていた。
式の位置センサがある。差動トランス式の位置センサは
電磁誘導を利用したものであり、図４、図５に示すよう
に１次コイルＰと２次コイルＳ１、Ｓ２からなってい
る。図４はこの差動トランス式の位置検出装置のセンサ
部であり、コイルボビン９には入力コイルＰと出力コイ
ルＳ１、Ｓ２とが巻かれ、コイルボビン９の中心には測
定対象物に接続されたコア３が、Ｘ方向に移動可能に設
置されている。この差動トランス式の位置検出装置の回
路図を図５に示し、以下に、その動作を説明する。図５
の位置検出装置は、１次コイルＰに一定交流電圧入力Ｅ
ｐを加え、２次コイルＳ１、Ｓ２に生じた誘導起電力Ｅ
ｓ１、Ｅｓ２の差電圧Ｅｓを２次電圧出力として取り出
す構成である。そして、具体的には磁性体のコア３が＋
Ｘ方向に移動すると誘導起電力Ｅｓ１が誘導起電力Ｅｓ
２より大きくなるので出力電圧Ｅｓは増大する。一方、
磁性体のコア３が−Ｘ方向に移動すると、誘導起電力Ｅ
ｓ１が誘導起電力Ｅｓ２より小さくなるので出力電圧Ｅ
ｓは小さくなる。このように出力電圧Ｅｓはコア３の移
動方向とコイルとコアの相対的位置関係に比例するもの
である。尚、印加する交流電圧は感度や応答性を得るた
めに２００〜５０００Ｈｚ程度の励磁周波数が用いられ
る構成となっていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】以上の従来の差動トラ
ンスの位置検出装置では、たとえ１次側の電圧が一定で
あっても温度差によって生じる誤差に関しては補償が難
しく、温度補償回路が複雑な回路となり、コストアップ
になるという問題点があった。また、電磁誘導の効率を
上げる必要があり、磁気回路の効率を上げるために磁気
の漏れない構造が要求されるので、コイルの形状が任意
に選べない問題点や、電磁誘導の効率を上げるために、
コイルの巻数を多くすることが必要であり、コイルの重
量が大きくなったり、製作に時間がかかるという問題点
があり、これらの問題点もコストアップにつながり、量
産には適していないという問題をかかえていた。
ンスの位置検出装置では、たとえ１次側の電圧が一定で
あっても温度差によって生じる誤差に関しては補償が難
しく、温度補償回路が複雑な回路となり、コストアップ
になるという問題点があった。また、電磁誘導の効率を
上げる必要があり、磁気回路の効率を上げるために磁気
の漏れない構造が要求されるので、コイルの形状が任意
に選べない問題点や、電磁誘導の効率を上げるために、
コイルの巻数を多くすることが必要であり、コイルの重
量が大きくなったり、製作に時間がかかるという問題点
があり、これらの問題点もコストアップにつながり、量
産には適していないという問題をかかえていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本願発明では電磁誘導による出力を計測するので
はなく、コイルのインピーダンスの比を、コイルにかか
っている電圧を計測することで検出する。この構成でコ
イルの設計や構成が簡略化でき、コストを抑えることが
できた。例えば２つのコイルを直列に接続し、磁性体を
その中心に配置し、磁性体が動いても２つのコイルのイ
ンピーダンスの和が一定に保たれる構造にする。また、
コイルの方が動く構造にしてもよい。そして、直列に接
続したコイルを交流電圧で励磁し、コイルの出力電圧を
計測してそのインピーダンスを間接的に測定する。その
コイルの出力電圧を検出回路に通して出力を得る。
めに、本願発明では電磁誘導による出力を計測するので
はなく、コイルのインピーダンスの比を、コイルにかか
っている電圧を計測することで検出する。この構成でコ
イルの設計や構成が簡略化でき、コストを抑えることが
できた。例えば２つのコイルを直列に接続し、磁性体を
その中心に配置し、磁性体が動いても２つのコイルのイ
ンピーダンスの和が一定に保たれる構造にする。また、
コイルの方が動く構造にしてもよい。そして、直列に接
続したコイルを交流電圧で励磁し、コイルの出力電圧を
計測してそのインピーダンスを間接的に測定する。その
コイルの出力電圧を検出回路に通して出力を得る。
【０００５】
【作用】交流電圧によって励磁したコイルは、コイルの
巻線に応じた抵抗の他にコイルのインダクタンスを持
つ。コアが移動しても２つのコイルのトータルインピー
ダンスが一定に保たれるように２つのコイルが設置され
ているとき、これらのコイルのインダクタンスは、コア
の位置変化により透磁率が変化することによって変わ
る。従って、コイルのインピーダンスはコアの位置変化
によって変わる。即ち、高い透磁率を持つ磁性体のコア
の位置がコイル中で変化するので、コイル全体に交流電
圧をかけると、２つのコイルの接続点での電位はコアの
位置変化から生じるコイルのインピーダンスの変化に応
じて変化する。この電位を計測することで測定対象物の
位置変化が読み取れる。
巻線に応じた抵抗の他にコイルのインダクタンスを持
つ。コアが移動しても２つのコイルのトータルインピー
ダンスが一定に保たれるように２つのコイルが設置され
ているとき、これらのコイルのインダクタンスは、コア
の位置変化により透磁率が変化することによって変わ
る。従って、コイルのインピーダンスはコアの位置変化
によって変わる。即ち、高い透磁率を持つ磁性体のコア
の位置がコイル中で変化するので、コイル全体に交流電
圧をかけると、２つのコイルの接続点での電位はコアの
位置変化から生じるコイルのインピーダンスの変化に応
じて変化する。この電位を計測することで測定対象物の
位置変化が読み取れる。
【０００６】また、２つのコイルのインピーダンスをＺ
１、Ｚ２とし、コイル全体にかかる電圧をＥとすると、
２つのコイルの接続点の出力電圧Ｖ（以下コイルの出力
電圧と呼ぶ）は、 Ｖ＝Ｅ・Ｚ１／（Ｚ１＋Ｚ２） （１） となる。従って、コイルの出力電圧Ｖは２つのコイルの
インピーダンスの比になる。ところで、これらの２つの
コイルは同じ温度特性を持つので、２つのコイルのイン
ピーダンスＺ１、Ｚ２が同じ比率だけ変化しても、コイ
ルの出力電圧Ｖは一定となる。このことから、温度が変
化してもコイルの出力電圧は一定となる。このコイルの
出力電圧は検出回路に入力する。従って、検出回路の出
力は、温度の変化に対して影響しないようになる。
１、Ｚ２とし、コイル全体にかかる電圧をＥとすると、
２つのコイルの接続点の出力電圧Ｖ（以下コイルの出力
電圧と呼ぶ）は、 Ｖ＝Ｅ・Ｚ１／（Ｚ１＋Ｚ２） （１） となる。従って、コイルの出力電圧Ｖは２つのコイルの
インピーダンスの比になる。ところで、これらの２つの
コイルは同じ温度特性を持つので、２つのコイルのイン
ピーダンスＺ１、Ｚ２が同じ比率だけ変化しても、コイ
ルの出力電圧Ｖは一定となる。このことから、温度が変
化してもコイルの出力電圧は一定となる。このコイルの
出力電圧は検出回路に入力する。従って、検出回路の出
力は、温度の変化に対して影響しないようになる。
【０００７】
【実施例】図１、図２を用いて本願発明の位置検出装置
の一実施例を説明する。本実施例は２つのコイルを用い
た例である。
の一実施例を説明する。本実施例は２つのコイルを用い
た例である。
【０００８】図１は本発明の位置検出装置のセンサ部の
一実施例の断面図であり、油圧機器のスプールの位置を
検出するストロークセンサである。１は位置検出装置の
センサ部即ち、ストロークセンサであり、２はコイルボ
ビン９に巻かれたコイル、３は磁性体で構成されたコア
で、シャフト４を介してスプール８に接続され、スプー
ル８の動きを検出するようになっている。また、コイル
を励磁する発振回路と検出回路は、内蔵回路５としてケ
ース６内部に設置されている。ところで本実施例では、
磁性体で構成されたコアはコイルの中心部に配置した構
成としたが、磁性体はコイルの外部に配置してもよい。
一実施例の断面図であり、油圧機器のスプールの位置を
検出するストロークセンサである。１は位置検出装置の
センサ部即ち、ストロークセンサであり、２はコイルボ
ビン９に巻かれたコイル、３は磁性体で構成されたコア
で、シャフト４を介してスプール８に接続され、スプー
ル８の動きを検出するようになっている。また、コイル
を励磁する発振回路と検出回路は、内蔵回路５としてケ
ース６内部に設置されている。ところで本実施例では、
磁性体で構成されたコアはコイルの中心部に配置した構
成としたが、磁性体はコイルの外部に配置してもよい。
【０００９】図２は本発明の位置検出装置のブロック図
である。発信回路１０で発信された出力はコイル２の端
子１に入力され端子２には上記コイルの出力電圧Ｖが生
じている。この電圧は検出回路１１に入力され、検出回
路１１では検出回路の出力が所望の出力特性となるよう
に、出力電圧Ｖの振幅と平均値、即ちゲインとオフセッ
トを調節している。これらの発信回路１０と検出回路１
１とで内蔵回路５を構成していて、検出回路１１の出力
は、例えば図示しない位置表示装置ないしは位置制御回
路に接続されている。
である。発信回路１０で発信された出力はコイル２の端
子１に入力され端子２には上記コイルの出力電圧Ｖが生
じている。この電圧は検出回路１１に入力され、検出回
路１１では検出回路の出力が所望の出力特性となるよう
に、出力電圧Ｖの振幅と平均値、即ちゲインとオフセッ
トを調節している。これらの発信回路１０と検出回路１
１とで内蔵回路５を構成していて、検出回路１１の出力
は、例えば図示しない位置表示装置ないしは位置制御回
路に接続されている。
【００１０】ここで、図３によって本願発明の位置検出
装置の動作を説明する。励磁電圧をかけた状態で、図３
ｂのようにコア３が２つのコイルＳ１、Ｓ２の中心に位
置するとき、２つのコイルのインピーダンスはＺ１＝Ｚ
２となり、コイルの出力電圧は、励磁電圧の丁度１／２
になる。図３ａのようにコア３が−Ｘ方向に移動したと
き、２つのコイルＳ１、Ｓ２のインピーダンスＺ１、Ｚ
２は、Ｚ１＞Ｚ２となり、Ｓ１にかかる電圧がＳ２にか
かる電圧より大きくなるのでコイルの出力電圧は図３ｂ
のときよりも小さくなる。逆に、コア３が＋Ｘ方向に移
動したとき、２つのコイルのインピーダンスＺ１、Ｚ２
は、Ｚ１＜Ｚ２となり、Ｓ２にかかる電圧がＳ１にかか
る電圧より大きくなるので、コイルの出力電圧は図３ｂ
のときよりも大きくなる。このように、コアが移動した
場合、移動量に比例したコイルの出力電圧を得ることが
できる。更に、温度が変化しても、２つのコイルが同じ
温度特性を持つので式（１）よりＺ１、Ｚ２が同じ比率
だけ変化してもコイルの出力電圧は変化せず、このコイ
ルの出力電圧を入力する検出回路の出力も周囲温度に無
関係な安定した出力となる。
装置の動作を説明する。励磁電圧をかけた状態で、図３
ｂのようにコア３が２つのコイルＳ１、Ｓ２の中心に位
置するとき、２つのコイルのインピーダンスはＺ１＝Ｚ
２となり、コイルの出力電圧は、励磁電圧の丁度１／２
になる。図３ａのようにコア３が−Ｘ方向に移動したと
き、２つのコイルＳ１、Ｓ２のインピーダンスＺ１、Ｚ
２は、Ｚ１＞Ｚ２となり、Ｓ１にかかる電圧がＳ２にか
かる電圧より大きくなるのでコイルの出力電圧は図３ｂ
のときよりも小さくなる。逆に、コア３が＋Ｘ方向に移
動したとき、２つのコイルのインピーダンスＺ１、Ｚ２
は、Ｚ１＜Ｚ２となり、Ｓ２にかかる電圧がＳ１にかか
る電圧より大きくなるので、コイルの出力電圧は図３ｂ
のときよりも大きくなる。このように、コアが移動した
場合、移動量に比例したコイルの出力電圧を得ることが
できる。更に、温度が変化しても、２つのコイルが同じ
温度特性を持つので式（１）よりＺ１、Ｚ２が同じ比率
だけ変化してもコイルの出力電圧は変化せず、このコイ
ルの出力電圧を入力する検出回路の出力も周囲温度に無
関係な安定した出力となる。
【００１１】なお、図６はコイルの巻方の変形実施例で
ある。図６ａはコイル１の巻き数をコイル２の巻き数よ
りも多くした例であり、図６ｂは２つのコイル１、２を
はすかいに重ねて巻いた例である。このようにコイルの
巻方は実施例に限られたものではなく、コイルの巻方は
設計的事項であり、各種の巻方が考えられる。図６ａの
巻き方ではコイル１の巻き数に対してコイル２の巻き数
の方が少ないので、Ｘ軸方向の＋Ｘ方向のコアの移動に
対する感度より、−Ｘ方向のコアの移動に対する感度の
方が高くなる。また、図６ｂの巻き方ではコイルがコン
パクトになるという特徴がある。
ある。図６ａはコイル１の巻き数をコイル２の巻き数よ
りも多くした例であり、図６ｂは２つのコイル１、２を
はすかいに重ねて巻いた例である。このようにコイルの
巻方は実施例に限られたものではなく、コイルの巻方は
設計的事項であり、各種の巻方が考えられる。図６ａの
巻き方ではコイル１の巻き数に対してコイル２の巻き数
の方が少ないので、Ｘ軸方向の＋Ｘ方向のコアの移動に
対する感度より、−Ｘ方向のコアの移動に対する感度の
方が高くなる。また、図６ｂの巻き方ではコイルがコン
パクトになるという特徴がある。
【００１２】
【発明の効果】本発明による位置検出装置では、インピ
ーダンスの変化を検出することによって位置検出を行っ
ているので、従来の差動トランス式のものに比べて、コ
イルの巻数を格段に少なく作成でき、コストを抑えるこ
とが可能となり、磁気回路をコンパクトに作成すること
ができる。
ーダンスの変化を検出することによって位置検出を行っ
ているので、従来の差動トランス式のものに比べて、コ
イルの巻数を格段に少なく作成でき、コストを抑えるこ
とが可能となり、磁気回路をコンパクトに作成すること
ができる。
【００１３】また、出力電圧が複数のコイルのインピー
ダンスの比に比例しているので、温度によるインピーダ
ンスの変動があっても、出力電圧は一定となり、安定し
た出力が得られるという顕著な効果を有する。
ダンスの比に比例しているので、温度によるインピーダ
ンスの変動があっても、出力電圧は一定となり、安定し
た出力が得られるという顕著な効果を有する。
【図１】本発明の位置検出装置のセンサ部
【図２】本発明の位置検出装置のブロック図
【図３】本発明の位置検出装置のセンサ部の動作説明図
【図４】従来例の位置検出装置のセンサ部
【図５】従来例の位置検出装置の回路図
【図６】本発明の位置検出装置のセンサコイルの変形実
施例
施例
１…ストロークセンサ、２…コイル、３…コア、４…シ
ャフト、５…内蔵回路、６…ケース、７…モールド樹
脂、８…スプール、９…コイルボビン、１０…発振回
路、１１…検出回路、Ｐ…入力コイル、Ｓ１，Ｓ２…出
力コイル。
ャフト、５…内蔵回路、６…ケース、７…モールド樹
脂、８…スプール、９…コイルボビン、１０…発振回
路、１１…検出回路、Ｐ…入力コイル、Ｓ１，Ｓ２…出
力コイル。
Claims (1)
- 【請求項１】交流励磁されている直列接続の複数のコイ
ルと、このコイルに移動可能に挿入されている磁性体よ
りなるコアとを有し、この両者間の相対的位置関係か
ら、コイルあるいはコアに連結する測定対象物の位置を
検出する位置検出装置において、コアが移動してもコイ
ルのトータルインピーダンスが一定となるように複数の
コイルとコアを配置し、コイルとコアの相対的位置変化
に伴うインピーダンス変化をコイルの出力電圧から検出
することによって、測定対象物の位置を検出することを
特徴とする位置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19046193A JPH0743105A (ja) | 1993-07-30 | 1993-07-30 | 位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19046193A JPH0743105A (ja) | 1993-07-30 | 1993-07-30 | 位置検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0743105A true JPH0743105A (ja) | 1995-02-10 |
Family
ID=16258507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19046193A Pending JPH0743105A (ja) | 1993-07-30 | 1993-07-30 | 位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0743105A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004069682A (ja) * | 2002-06-10 | 2004-03-04 | Amitec:Kk | 検出用回路を組み込んだ位置検出装置 |
| JP2007192592A (ja) * | 2006-01-17 | 2007-08-02 | Keyence Corp | 接触式変位計 |
| WO2009017196A1 (ja) * | 2007-07-31 | 2009-02-05 | Atsutoshi Goto | 流量制御弁及び流量制御弁用のスプール位置検出装置 |
| JP2015215069A (ja) * | 2014-05-12 | 2015-12-03 | 日本電産トーソク株式会社 | コントロールバルブ装置 |
-
1993
- 1993-07-30 JP JP19046193A patent/JPH0743105A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004069682A (ja) * | 2002-06-10 | 2004-03-04 | Amitec:Kk | 検出用回路を組み込んだ位置検出装置 |
| JP2007192592A (ja) * | 2006-01-17 | 2007-08-02 | Keyence Corp | 接触式変位計 |
| WO2009017196A1 (ja) * | 2007-07-31 | 2009-02-05 | Atsutoshi Goto | 流量制御弁及び流量制御弁用のスプール位置検出装置 |
| US8555918B2 (en) | 2007-07-31 | 2013-10-15 | Amiteq Co., Ltd. | Flow rate control valve and spool position detection device for the flow rate control valve |
| JP2015215069A (ja) * | 2014-05-12 | 2015-12-03 | 日本電産トーソク株式会社 | コントロールバルブ装置 |
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