JPH078770U - 差動コイル型回転検出器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 差動コイル型回転検出器の温度ドリフトや経
時ドリフトを除去し回転パルス出力の安定化を図る。 【構成】 差動コイル型回転検出器はギヤ１と一対のコ
ア２，３との組み合わせからなる。ギヤ１は磁性体から
なり検出対象となる回転軸に取り付けられている。一対
のコア２，３には各々コイル５，６が巻回されている。
一方のコア２及びギヤ１の歯７により形成される磁気回
路の磁気抵抗と、他方のコア３及びギヤ１の歯７により
形成される磁気回路の磁気抵抗とが、ギヤ１の回転に伴
ない差動的に変化する。発振回路１０は、直列に結線し
た一対のコイル５，６の両端に交番電圧Φ，Φ^- を印加
する。ＡＣアンプ１１は一対のコイル５，６の中点Ｍか
ら出力されたＡＣ信号を増幅する。同期整流回路１２は
増幅されたＡＣ信号を交番電圧Φに同期して整流平滑化
し、ＤＣ信号に変換する。比較回路１３はＤＣ信号をＡ
Ｃアンプ１１の中点電位と比較する事により矩形波のパ
ルス出力Ｒを生成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は差動コイル型回転検出器に関する。より詳しくは、一対のコイルから 出力された信号の電気的な処理技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】

図５を参照して、従来の差動コイル型回転検出器の磁気回路構成を簡潔に説明 する。差動コイル型回転検出器は磁性体からなるギヤ１と一対のコア２，３との 組み合わせからなる。ギヤ１は検出対象となる回転軸４に取り付けられている。 回転軸４としては、例えば電車の車輪軸等が挙げられる。一対のコア２，３には 各々コイル５，６が巻回されている。一方のコア２及びギヤ１の歯７により形成 される磁気回路の磁気抵抗と、他方のコア３及びギヤ１の歯７により形成される 磁気回路の磁気抵抗とが、ギヤ１の回転に伴ない差動的に変化する。かかる構成 において、各コア２，３に巻回したコイル５，６のインダクタンスを差動比較す る事により、回転するギヤ１の歯７の移動に対応したパルス出力が得られる。

【０００３】 図６は、図５に示した磁気回路構成に接続される従来の電気回路構成の一例を 示すブロック図である。一方のコイル５には抵抗１０１が接続されている。他方 のコイル６にも抵抗１０２が接続されている。両コイル５，６には発振回路１０ ３が接続されている。コイル５と抵抗１０１の接続点１０４は整流回路１０５を 介して差動増幅回路１０６の一方の入力端子に接続されている。コイル６と抵抗 １０２の接続点１０７は整流回路１０８を介して差動増幅回路１０６の他方の入 力端子に接続されている。差動増幅回路１０６は比較回路１０９に接続されてい る。これら差動増幅回路１０６、比較回路１０９は基準電圧発生回路１１０から 所定の基準電圧の供給を受ける。かかる構成において、一対のコイル５，６には 発振回路１０３から同一の交番電圧が印加される。接続点１０４からの出力は整 流回路１０５により整流平滑化される。同様に接続点１０７からの出力も整流回 路１０８により整流平滑化される。一対の整流平滑化された信号は所定の基準電 圧を中点として差動増幅される。差動増幅された信号は比較回路１０９により所 定の基準電圧と比較され、矩形波のパルス出力が得られる。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

上述した従来の電気回路構成では、各コイル５，６から差動増幅回路１０６ま での信号ラインが２系統に分かれている。又、差動増幅回路１０６は整流回路１ ０５，１０８により整流平滑化された信号を直流増幅している。従って、図６に 示した電気回路を伝達する信号は各回路要素のドリフトの影響を受け易いという 欠点がある。即ち、コイル５，６と直列に接続された抵抗１０１，１０２の抵抗 値や、差動増幅回路１０６のオフセット等、温度ドリフトや経時ドリフトの影響 を受け、回転検出に誤差が生じるという課題がある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

上述した従来の技術の課題を解決する為以下の手段を講じた。即ち、本考案に かかる差動コイル型回転検出器は、基本的な構成として検出対象となる回転軸に 取り付けられた磁性体からなるギヤと、各々コイルが巻回された一対のコアとの 組み合わせからなる。この組み合わせは、一方のコア及び該ギヤの歯により形成 される磁気回路の磁気抵抗と、他方のコア及び該ギヤの歯により形成される磁気 回路の磁気抵抗とが、該ギヤの回転に伴ない差動的に変化する様に配置されてい る。各コアに巻回したコイルのインダクタンスを差動比較する事により、回転す るギヤの歯の移動に対応したパルス出力を得るものである。かかる構成において 、本差動コイル型回転検出器は、電気回路構成として発振回路と、ＡＣアンプと 、同期整流回路と比較回路とを備えている。発振回路は直列に結線した一対のコ イルの両端に交番電圧を印加する。ＡＣアンプは該一対のコイルの中点から出力 されたＡＣ信号を増幅する。該同期整流回路は、増幅されたＡＣ信号を該交番電 圧に同期して直流平滑化し、ＤＣ信号に変換する。該比較回路はＤＣ信号を前記 ＡＣアンプの中点電位と比較して矩形波のパルス出力を生成する。好ましくは、 前記発振回路は矩形波の交番電圧を直列接続された一対のコイルに印加する。

【０００６】

【作用】

本考案にかかる差動コイル型回転検出器では、一対のコイルは直列接続されて おり、その両端に発振回路から駆動用の交番電圧が印加される。本考案の特徴事 項として、直列接続された一対のコイルの中点から直接ＡＣ信号を取り出してい る。このＡＣ信号はギヤの回転に伴なって振幅が変化する。さらに、このＡＣ信 号はＡＣアンプで交流増幅される。交流増幅されたＡＣ信号は同期整流された後 交流増幅時の基準電圧と比較され矩形波のパルス出力に変換される。従って、こ の電気回路構成では一対のコイルの中点から出力端子まで信号経路は１系統であ り、２系統に比べ個々の回路要素の特性のばらつきの影響を受けにくい。又、従 来と異なりコイルからの出力は直流増幅ではなく交流増幅されている。従って、 オフセットの影響を受けずドリフトの少ない安定した回転パルス出力が得られる 。

【０００７】

【実施例】

以下図面を参照して本考案の好適な実施例を詳細に説明する。図１は、本考案 にかかる差動コイル型回転検出器の基本的な構成を示すブロック図である。図示 する様に、本回転検出器は磁気回路部と電気回路部から構成されている。磁気回 路部はギヤ１と一対のコア２，３との組み合わせからなる。ギヤ１は磁性体から なり、検出対象となる回転軸（図示せず）に取り付けられている。一方のコア２ にはコイル５が巻回されている。他方のコア３にもコイル６が巻回されている。 これら一対のコイル５，６は中点Ｍを介して互いに直列結線されている。ギヤ１ の周端部には円周方向に沿って所定のピッチＰで歯７が形成されている。一方、 コア２は歯７の配列ピッチＰの整数倍に等しい間隔で形成された一対の磁極を有 している。同様に、他方のコア３も同一の間隔で一対の磁極を有している。なお 、本例では一対の磁極の間隔は歯７の配列ピッチＰと等しくなる様に設定してい る。これらの磁極はギヤ１の歯７に対して所定のエアギャップを介して対向配置 されている。一対のコア２，３は歯７の配列ピッチＰに関し、互いに半位相だけ ずれている。即ち、図示する様に一方のコア２の磁極が歯７の頂部に整合する時 、他方のコア３の磁極は歯７の谷部９に整合する。かかる配置構成により、一方 のコア２及び歯７により形成される磁気回路の磁気抵抗と、他方のコア３及びギ ヤの歯７により形成される磁気回路の磁気抵抗とが、ギヤ１の回転に伴ない差動 的に変化する。

【０００８】 次に、電気回路部は発振回路１０と、ＡＣアンプ１１と、同期整流回路１２と 、比較回路１３と、基準電圧発生回路１４とから構成されている。発振回路１０ は直列に結線した一対のコイルの内、コイル６側の端子に交番電圧Φを印加し、 コイル５側の端子にΦと１８０°位相の異なる交番電圧Φ^- を印加する。発振回 路１０の発振周波数はギヤ１の回転数に比べて十分高く設定されている。本例で は、発振回路１０は矩形波の交番電圧を発生する。矩形波を採用する事により、 電気回路部の構成が単純化される。なお、場合によってはサイン波や三角波等の 交番電圧を採用しても良い。ＡＣアンプ１１は一対のコイル５，６の中点Ｍから 出力されたＡＣ信号を増幅する。同期整流回路１２は増幅されたＡＣ信号を該交 番電圧Φに同期して整流平滑化しＤＣ信号に変換する。比較回路１３はＤＣ信号 をＡＣアンプ１１の中点電位と比較して矩形波のパルス出力Ｒを生成する。基準 電圧発生回路１４はＡＣアンプ１１及び比較回路１３に所定の基準電圧Ｖ０を供 給する。この基準電圧Ｖ０はＡＣアンプ１１の中点電位を規定するものである。

【０００９】 次に本差動コイル型回転検出器の動作を詳細に説明する。引き続き図１を参照 して、先ず磁気回路部の動作を説明する。ギヤ１が回転すると、各コア２，３と 、対向する歯７の頂部８及び谷部９との間のエアギャップが変化し、各コア２， ３とギヤ１で形成される磁路のパーミヤンスが変化する。この時、一対のコア２ ，３は対向する歯７の位置に関して互いに逆相になっている為、夫々の磁路のパ ーミヤンスはギヤ１の回転に対して、差動的に変化する。従って、直列に結線さ れた一対のコイル５，６に交番電圧Φ，Φ^- を印加して駆動すると、各コイル５ ，６のインピーダンスはパーミヤンスの変化に伴ない、同様に差動的に変化する 。この時、直列接続されたコイル５，６の中点Ｍにおける電位（中点電位）は、 夫々のコイル５，６のインピーダンスの分圧値で決まる。インピーダンスが等し い時には、中点電位は交番電圧Φの１／２となり一定である。インピーダンスに 差が生じると、その差に比例した振幅で交番電圧Φに等しい周波数のＡＣ信号が 中点Ｍから取り出される。この時、インピーダンスの大小の向き（極性）は、Ａ Ｃ信号と交番電圧Φの位相を比較する事により判別できる。

【００１０】 次に、図２を参照して電気回路部の動作を詳細に説明する。図２の（Ａ），（ Ｂ），（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ）はギヤの回転に伴なって変化する状態を経時的に 表わしたものである。各状態について、増幅されたＡＣ信号の波形、同期処理過 程を模式的に表わした波形、ＤＣ信号波形を示している。（Ａ）の状態は、図１ に示したギヤとコアの配置関係に対応している。即ち、一方のコア２は歯７の頂 部８に整合しており、他方のコア３は歯７の谷部９に整合した状態である。この 時には、一対のコイル５，６のインピーダンス差は最大となっており、ＡＣ信号 の振幅も最大である。なお図２に示したＡＣ信号は交流増幅された後の波形を表 わしており、不要なオフセット等の直流成分は除去されている。本例では、状態 （Ａ）におけるＡＣ信号は交番電圧Φと同位相の関係にある。ＡＣ信号は交番電 圧Φに基いて同期処理される。即ち、ＡＣ信号のピークレベルが順次サンプリン グされる。この後整流平滑化され対応するＤＣ信号が得られる。図示する様に、 このＤＣ信号は中点電位Ｖ０に対して所定の電圧レベルＶＡを有している。

【００１１】 （Ｂ）の状態は、（Ａ）の状態からギヤ１が歯７の整列ピッチＰの約１／８分 だけ時計方向に回転した状態である。この時には一方のコア２の磁極から歯の頂 部８が離れるとともに、他方のコア３の磁極に歯の頂部８が近付いた状態となっ ている。従って、両コイル５，６のインピーダンス差は縮小傾向になり、ＡＣ信 号の振幅も減少する。その結果、対応するＤＣ信号の電圧レベルＶＢは状態（Ａ ）における電圧レベルＶＡに比べ低下している。

【００１２】 （Ｃ）の状態は、（Ｂ）の状態からさらにＰ／８分だけギア１が回転している 。即ち、（Ａ）の状態からＰ／４分だけ進んだ時点である。この時には両コア２ ，３の各磁極は全て頂部８と谷部９の境界と整合している。換言すると、一対の コア２，３はギヤ１の歯７に対して互いに平衡点に位置している。この結果、コ イル５，６のインピーダンス差はなくなり、ＡＣ信号は交番電圧Φの１／２のレ ベルで一定となる。従って、対応するＤＣ信号は中点電位Ｖ０に等しいレベルＶ Ｃを有する。

【００１３】 （Ｄ）の状態はギヤ１がさらにＰ／８分だけ時計方向に回転した時点であり、 再び一対のコイル５，６にインピーダンス差が現われる。但し、前述した（Ｂ） の状態と比べると、インピーダンスの大小の関係（極性）が反対になる。従って 、（Ｄ）の状態におけるＡＣ信号は、交番電圧Φに対して逆極性となっている。 このＡＣ信号に対して同期処理を行なうと、極小のピークレベルがサンプリング される。従って、対応するＤＣ信号は前述した（Ｂ）の状態における電圧レベル ＶＢと等しい大きさで且つ極性が反対の負レベルＶＤになっている。

【００１４】 （Ｅ）は（Ｄ）の状態からさらにギヤ１がＰ／８分だけ時計方向に回転した時 点である。換言すると、最初の（Ａ）の状態からギヤ１はＰ／２分だけ回転して いる。この時には、コア２の磁極が谷部９に整合する一方、コア３の磁極が頂部 ８に整合する。従って、両コイル５，６のインピーダンス差は再び最大になるが 、極性は反対である。従って、対応するＤＣ信号は負極性で最大の絶対レベルＶ Ｅを有する。

【００１５】 図３は、上述した各状態におけるＤＣ信号のレベル変化を経時的に表わしたも のであり、ＤＣ信号は中点電位Ｖ０に対してギヤの回転に応じ周期的に変動する 。即ち、（Ａ）の状態ではＤＣ信号は極大レベルにあり、（Ｂ）の状態では中間 レベルにあり、（Ｃ）の状態では中点電位レベルにあり、（Ｄ）の状態では負極 性の中間レベルにあり、（Ｅ）の場合では極小レベルに到達する。この間、ギヤ はＰ／２分だけ回転する。さらにギヤが回転すると、ＤＣ信号は極小レベルから 上昇を始め再びＰ／２分だけ回転すると極大レベルに至る。比較回路１３はこの 様に周期変動するＤＣ信号を中点電位Ｖ０で比較処理し、矩形波のパルス出力Ｒ を得ている。図示する様に、ギヤが１ピッチＰ回転すると、１個の矩形波パルス が出力される。

【００１６】 最後に図４は、参考として同期整流回路１２の具体例を示す。図示する様に、 同期整流回路１２はアナログスイッチＳＷとコンデンサＣＣとハイインピーダン スのバッファＢＵＦとから構成されている。アナログスイッチＳＷは発振回路１ ０から供給される交番電圧Φに応答して開閉動作し、ＡＣアンプ１１から出力さ れるＡＣ信号を同期的にサンプリングする。サンプリングされた信号はコンデン サＣＣに充電され整流平滑化される。コンデンサＣＣの端子電圧はバッファＢＵ Ｆを介して取り出されＤＣ信号が得られる。

【００１７】

【考案の効果】

以上説明した様に、本考案によれば、一対の差動コイルを直列に結線し、交番 電圧を印加して駆動している。直列接続されたコイルの中点から直接ＡＣ信号を 取り出し、交流増幅、同期整流、比較処理を行ない、ギヤの回転に応答した矩形 波パルス出力を得ている。従来と異なり、信号伝達経路は１系統であり、且つ交 流増幅を行なっている。従って、本考案によればドリフトの少ない安定した回転 パルス出力を得る事ができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案にかかる差動コイル型回転検出器の基本
的な構成を示すブロック図である。

【図２】図１に示した差動コイル型回転検出器の動作説
明図である。

【図３】同じく動作説明図である。

【図４】図１に示した差動コイル型回転検出器に含まれ
る同期整流回路の一例を示すブロック図である。

【図５】従来の差動コイル型回転検出器の一般的な磁気
回路構成を示す模式図である。

【図６】従来の差動コイル型回転検出器の電気回路構成
を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ ギヤ ２ コア ３ コア ４ 回転軸 ５ コイル ６ コイル ７ 歯 ８ 頂部 ９ 谷部 １０ 発振回路 １１ ＡＣアンプ １２ 同期整流回路 １３ 比較回路 １４ 基準電圧発生回路

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 検出対象となる回転軸に取り付けられた
   磁性体からなるギヤと、各々コイルが巻回された一対の
   コアとの組み合わせからなり、 一方のコア及び該ギヤの歯により形成される磁気回路の
   磁気抵抗と、他方のコア及び該ギヤの歯により形成され
   る磁気回路の磁気抵抗とが、該ギヤの回転に伴ない差動
   的に変化する様に配置されており、 各コアに巻回したコイルのインダクタンスを差動比較す
   る事により、回転するギヤの歯の移動に対応したパルス
   出力を得る差動コイル型回転検出器において、 直列に結線した一対のコイルの両端に交番電圧を印加す
   る発振回路と、 該一対のコイルの中点から出力されたＡＣ信号を増幅す
   るＡＣアンプと、 増幅されたＡＣ信号を該交番電圧に同期して整流平滑化
   しＤＣ信号に変換する同期整流回路と、 該ＤＣ信号を前記ＡＣアンプの中点電位と比較して矩形
   波のパルス出力を生成する比較回路とを含む事を特徴と
   する差動コイル型回転検出器。
2. 【請求項２】 前記発振回路は、矩形波の交番電圧を発
   生する事を特徴とする請求項１記載の差動コイル型回転
   検出器。