JPH09311009A - 位置センサ - Google Patents
位置センサInfo
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- JPH09311009A JPH09311009A JP12808996A JP12808996A JPH09311009A JP H09311009 A JPH09311009 A JP H09311009A JP 12808996 A JP12808996 A JP 12808996A JP 12808996 A JP12808996 A JP 12808996A JP H09311009 A JPH09311009 A JP H09311009A
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Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 位置検出対象の位置に応じて複数の容量を可
変し、複数の容量に応じて位置検出対象の位置を検出す
る位置センサに関し、耐久性に優れ安価で正確な位置セ
ンサを提供することを目的とする。 【解決手段】 シャフト２１を中心に半円形をなす第１
及び第２の固定電極２３，２４と、半円形をなしシャフ
ト２１に保持され、第１及び第２の固定電極２３，２４
とで共通化され、それぞれの間に静電容量を生成する可
動電極２２と、第１の固定電極２３と第２の固定電極２
４との間に形成され、コモン電位に設定されたガード電
極２５とより構成される
変し、複数の容量に応じて位置検出対象の位置を検出す
る位置センサに関し、耐久性に優れ安価で正確な位置セ
ンサを提供することを目的とする。 【解決手段】 シャフト２１を中心に半円形をなす第１
及び第２の固定電極２３，２４と、半円形をなしシャフ
ト２１に保持され、第１及び第２の固定電極２３，２４
とで共通化され、それぞれの間に静電容量を生成する可
動電極２２と、第１の固定電極２３と第２の固定電極２
４との間に形成され、コモン電位に設定されたガード電
極２５とより構成される
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は位置センサに係り、
特に、位置検出対象の位置に応じて複数の容量を可変
し、複数の容量に応じて位置検出対象の位置を検出する
位置センサに関する。
特に、位置検出対象の位置に応じて複数の容量を可変
し、複数の容量に応じて位置検出対象の位置を検出する
位置センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、位置検出対象の回転角度や直線位
置等を検出する位置センサとしては摺動抵抗式ポテンシ
ョメータや差動トランスなどがある。図１０に摺動抵抗
式ポテンショメータの概略構成図を示す。
置等を検出する位置センサとしては摺動抵抗式ポテンシ
ョメータや差動トランスなどがある。図１０に摺動抵抗
式ポテンショメータの概略構成図を示す。
【０００３】摺動抵抗式ポテンショメータ１は、線抵抗
２と、線抵抗２に対して矢印Ｄ方向に摺動自在の設けら
れた接点３を設け、位置検出対象の位置に応じて接点３
の位置を変位させ、接点３の位置を線抵抗２に印加され
る電圧Ｖの分圧電圧Ｖ1 、Ｖ2 を求めることにより検出
する。
２と、線抵抗２に対して矢印Ｄ方向に摺動自在の設けら
れた接点３を設け、位置検出対象の位置に応じて接点３
の位置を変位させ、接点３の位置を線抵抗２に印加され
る電圧Ｖの分圧電圧Ｖ1 、Ｖ2 を求めることにより検出
する。
【０００４】図１１に差動トランスの概略構成図を示
す。差動トランス１１は、主に駆動コイル１２、検出コ
イル１３、１４、コア１５から構成され、コア１５を位
置検出対象の位置に応じて矢印Ｅ方向に変位させ、コア
１５の位置に応じて駆動コイル１３から検出コイル１３
及び検出コイル１４に供給する磁束を変化させることに
より検出コイル１３、１４に発生する信号に応じてコア
１５の位置を検出し、位置検出対象の位置を検出する。
す。差動トランス１１は、主に駆動コイル１２、検出コ
イル１３、１４、コア１５から構成され、コア１５を位
置検出対象の位置に応じて矢印Ｅ方向に変位させ、コア
１５の位置に応じて駆動コイル１３から検出コイル１３
及び検出コイル１４に供給する磁束を変化させることに
より検出コイル１３、１４に発生する信号に応じてコア
１５の位置を検出し、位置検出対象の位置を検出する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、従来の位置
センサである摺動抵抗式ポテンショメータは、抵抗膜に
電極を摺動させる構成であるため、摩耗による故障が生
じやすく、耐摩耗性を向上させると高価になる等の問題
点があった。
センサである摺動抵抗式ポテンショメータは、抵抗膜に
電極を摺動させる構成であるため、摩耗による故障が生
じやすく、耐摩耗性を向上させると高価になる等の問題
点があった。
【０００６】また、差動トランスは、非接触なので摩耗
による故障はないが、構造が複雑なため、高価となり、
また、コイルがあるため小型化が困難である等の問題点
があった。本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、
耐久性に優れ安価で正確な位置センサを提供することを
目的とする。
による故障はないが、構造が複雑なため、高価となり、
また、コイルがあるため小型化が困難である等の問題点
があった。本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、
耐久性に優れ安価で正確な位置センサを提供することを
目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１は、位
置検出対象に結合されて該位置検出対象の位置に応じて
容量が可変する複数の可変容量を有する位置センサであ
って、前記複数の可変容量のうち電位が可変する電極間
に一定電位に保持されたガード電極を設けたことを特徴
とする。
置検出対象に結合されて該位置検出対象の位置に応じて
容量が可変する複数の可変容量を有する位置センサであ
って、前記複数の可変容量のうち電位が可変する電極間
に一定電位に保持されたガード電極を設けたことを特徴
とする。
【０００８】請求項１によれば、複数の可変容量のうち
電位が可変する電極間に一定電位に保持されたガード電
極を設けることにより、複数の可変容量のうち一つの電
極の電位が変動した場合でも隣接する他の電極との間に
一定電位のガード電極が存在するため、他の電極の電位
を変動させてしまうことがなく、容量が正確に保持で
き、位置検出を正確に行える。
電位が可変する電極間に一定電位に保持されたガード電
極を設けることにより、複数の可変容量のうち一つの電
極の電位が変動した場合でも隣接する他の電極との間に
一定電位のガード電極が存在するため、他の電極の電位
を変動させてしまうことがなく、容量が正確に保持で
き、位置検出を正確に行える。
【０００９】請求項２は、位置検出対象に結合されて該
位置検出対象の位置に応じて容量が可変する複数の可変
容量を有する位置センサであって、前記複数の可変容量
のうち電位が可変する電極間で一方の電極が充放電中に
は他方の電極を一定電位に保持することを特徴とする。
位置検出対象の位置に応じて容量が可変する複数の可変
容量を有する位置センサであって、前記複数の可変容量
のうち電位が可変する電極間で一方の電極が充放電中に
は他方の電極を一定電位に保持することを特徴とする。
【００１０】請求項２によれば、複数の可変容量のうち
電位が可変する電極間で一方の電極が充放電中には他方
の電極を一定電位に保持することにより、互いの電極の
電位の変動を受けることなく、充放電を行うことができ
るため、複数の可変容量からその時の容量に応じた電荷
を得ることができ、正確な容量を測定でき、従って、正
確な位置検出が可能となる。
電位が可変する電極間で一方の電極が充放電中には他方
の電極を一定電位に保持することにより、互いの電極の
電位の変動を受けることなく、充放電を行うことができ
るため、複数の可変容量からその時の容量に応じた電荷
を得ることができ、正確な容量を測定でき、従って、正
確な位置検出が可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１乃至図３に本発明の第１実施
例の構成図を示す。図１はＣ−Ｃ’断面図、図２はＡ−
Ａ’断面図、図３はＢ−Ｂ’断面図を示す。本実施例の
位置センサ２０は、主に、位置検出対象と結合され位置
検出対象の位置に応じて回動されるシャフト２１、シャ
フト２１に固定され容量を可変する可動電極２２、可動
電極２２に対向して設けられ可動電極２２との対向面積
に応じた静電容量を得る第１及び第２の固定電極２３，
２４、第１の固定電極２３と第２の固定電極２４との間
に接続されたガード電極２５、可動電極２２、第１及び
第２の固定電極２３，２４、ガード電極２５が接続さ
れ、位置を検出する計測回路が形成された回路基板２６
より構成される。
例の構成図を示す。図１はＣ−Ｃ’断面図、図２はＡ−
Ａ’断面図、図３はＢ−Ｂ’断面図を示す。本実施例の
位置センサ２０は、主に、位置検出対象と結合され位置
検出対象の位置に応じて回動されるシャフト２１、シャ
フト２１に固定され容量を可変する可動電極２２、可動
電極２２に対向して設けられ可動電極２２との対向面積
に応じた静電容量を得る第１及び第２の固定電極２３，
２４、第１の固定電極２３と第２の固定電極２４との間
に接続されたガード電極２５、可動電極２２、第１及び
第２の固定電極２３，２４、ガード電極２５が接続さ
れ、位置を検出する計測回路が形成された回路基板２６
より構成される。
【００１２】シャフト２１は、金属を小径部分２１ａと
大径部分２１ｂとによる段部２１ｃを有する棒状体に成
形してなる。シャフト２１の小径部分２１ａはブッシュ
２７に回転自在に挿入され、大径部分２１ｂが位置検出
対象に結合される。ブッシュ２７は、金属を鍔部２７ａ
を有する円筒状に形成してなり、中心穴２７ｂにシャフ
ト２１の小径部分２１ａが挿入され、鍔部２７ａにより
プレート２８に位置決めされる。ブッシュ２７は、中心
穴２７ｂの周囲でシャフト２１の大径部分２１ｂの端面
を支持して、シャフト２１をブッシュ２７に対して位置
決めする。
大径部分２１ｂとによる段部２１ｃを有する棒状体に成
形してなる。シャフト２１の小径部分２１ａはブッシュ
２７に回転自在に挿入され、大径部分２１ｂが位置検出
対象に結合される。ブッシュ２７は、金属を鍔部２７ａ
を有する円筒状に形成してなり、中心穴２７ｂにシャフ
ト２１の小径部分２１ａが挿入され、鍔部２７ａにより
プレート２８に位置決めされる。ブッシュ２７は、中心
穴２７ｂの周囲でシャフト２１の大径部分２１ｂの端面
を支持して、シャフト２１をブッシュ２７に対して位置
決めする。
【００１３】プレート２８は、金属板を略正方形に成形
し、中心部に保持穴２８ａを形成してなる。プレート２
８の保持穴２８ａには、ブッシュ２７が圧入固定され
る。このとき、保持穴２８ａの周囲にブッシュ２７の鍔
部２７ａが突き当たりプレート２８にブッシュ２７が位
置決めされる。
し、中心部に保持穴２８ａを形成してなる。プレート２
８の保持穴２８ａには、ブッシュ２７が圧入固定され
る。このとき、保持穴２８ａの周囲にブッシュ２７の鍔
部２７ａが突き当たりプレート２８にブッシュ２７が位
置決めされる。
【００１４】プレート２８は、四隅で支柱２９，３０，
３１，３２により保持される。支柱２９，３０，３１，
３２は、金属よりなり、それぞれ３つの部材２９ａ，２
９ｂ，２９ｃ、３０ａ，３０ｂ，３０ｃ、３１ａ，３１
ｂ，３１ｃ、３２ａ，３２ｂ，３２ｃより構成されてい
る。部材２９ａ，３０ａ，３１ａ，３２ａは一端がプレ
ート２８に固定され、他端が第１及び第２の固定電極２
３，２４、ガード電極２５が形成された第１のプリント
配線板３３に接続される。
３１，３２により保持される。支柱２９，３０，３１，
３２は、金属よりなり、それぞれ３つの部材２９ａ，２
９ｂ，２９ｃ、３０ａ，３０ｂ，３０ｃ、３１ａ，３１
ｂ，３１ｃ、３２ａ，３２ｂ，３２ｃより構成されてい
る。部材２９ａ，３０ａ，３１ａ，３２ａは一端がプレ
ート２８に固定され、他端が第１及び第２の固定電極２
３，２４、ガード電極２５が形成された第１のプリント
配線板３３に接続される。
【００１５】第１のプリント配線板３３は、プレート２
８とほぼ同じ形状をなし、その四隅に支柱２９，３０，
３１，３２を構成する部材２９ａ，３０ａ，３１ａ，３
２ａの一端が固定される。第１のプリント配線板３３の
中心部にはシャフト２１を貫通させるための貫通穴３３
ａが形成されており、貫通穴３３ａを中心として半円状
に第１の固定電極２３、第１の固定電極２３の残りの半
円として第２の固定電極２４がプリントされている。第
１の固定電極２３と第２の固定電極２４とは互いに絶縁
されており、第１の固定電極２３と第２の固定電極２４
との間にはガード電極２５が第１及び第２の固定電極２
３，２４とは絶縁状態で形成されている。
８とほぼ同じ形状をなし、その四隅に支柱２９，３０，
３１，３２を構成する部材２９ａ，３０ａ，３１ａ，３
２ａの一端が固定される。第１のプリント配線板３３の
中心部にはシャフト２１を貫通させるための貫通穴３３
ａが形成されており、貫通穴３３ａを中心として半円状
に第１の固定電極２３、第１の固定電極２３の残りの半
円として第２の固定電極２４がプリントされている。第
１の固定電極２３と第２の固定電極２４とは互いに絶縁
されており、第１の固定電極２３と第２の固定電極２４
との間にはガード電極２５が第１及び第２の固定電極２
３，２４とは絶縁状態で形成されている。
【００１６】支柱２９，３０，３１，３２を構成する部
材２９ａ，３０ａ，３１ａ，３２ａは第１のプリント配
線板３３を介して支柱２９，３０，３１，３２を構成す
る部材２９ｂ，３０ｂ，３１ｂ，３２ｂに接続される。
部材２９ｂ，３０ｂ，３１ｂ，３２ｂは、一端が第１の
プリント配線板３３に固定され、他端が第２のプリント
配線板３４に固定される。
材２９ａ，３０ａ，３１ａ，３２ａは第１のプリント配
線板３３を介して支柱２９，３０，３１，３２を構成す
る部材２９ｂ，３０ｂ，３１ｂ，３２ｂに接続される。
部材２９ｂ，３０ｂ，３１ｂ，３２ｂは、一端が第１の
プリント配線板３３に固定され、他端が第２のプリント
配線板３４に固定される。
【００１７】第２のプリント配線板３４は、プレート２
８及び第１のプリント配線板３３とほぼ同一の形状をな
し、その四隅に部材２９ｂ，３０ｂ，３１ｂ，３２ｂが
固定される。第２のプリント配線板３４には、貫通穴３
４ａを中心として半円状に第１の固定電極２３、第１の
固定電極２３の残りの半円として第２の固定電極２４が
プリントされており、第１のプリント配線板３３と同様
に第１固定電極２３と第２の固定電極２４との間にはガ
ード電極２５が形成されている。なお、第１のプリント
配線板３３と第２のプリント配線板３４とは、第１のプ
リント配線板３３の第１及び及び第２の固定電極２３，
２４、ガード電極２５が形成された面と第２のプリント
配線板３４の第１及び及び第２の固定電極２３，２４、
ガード電極２５が形成された面とが対向し、かつ、第１
及び及び第２の固定電極２３，２４、ガード電極２５の
パターンが互いに対向するように配置される。
８及び第１のプリント配線板３３とほぼ同一の形状をな
し、その四隅に部材２９ｂ，３０ｂ，３１ｂ，３２ｂが
固定される。第２のプリント配線板３４には、貫通穴３
４ａを中心として半円状に第１の固定電極２３、第１の
固定電極２３の残りの半円として第２の固定電極２４が
プリントされており、第１のプリント配線板３３と同様
に第１固定電極２３と第２の固定電極２４との間にはガ
ード電極２５が形成されている。なお、第１のプリント
配線板３３と第２のプリント配線板３４とは、第１のプ
リント配線板３３の第１及び及び第２の固定電極２３，
２４、ガード電極２５が形成された面と第２のプリント
配線板３４の第１及び及び第２の固定電極２３，２４、
ガード電極２５が形成された面とが対向し、かつ、第１
及び及び第２の固定電極２３，２４、ガード電極２５の
パターンが互いに対向するように配置される。
【００１８】また、第１のプリント配線板３３と第２の
プリント配線板３４とは、第１のプリント配線板３３の
第１及び第２の固定電極２３，２４とガード電極２５、
及び、第２のプリント配線板３４の第１及び第２の固定
電極２３，２４とガード電極２５が互いに接続されるよ
うに第１のフレキシブルプリント配線板３５により接続
されている。さらに、第１のプリント配線板３３は、第
２のフレキシブル配線板３６により計測回路が形成され
た回路基板２６に接続され、第１及び第２の固定電極２
３，２４とガード電極２５とを回路基板２６に接続す
る。
プリント配線板３４とは、第１のプリント配線板３３の
第１及び第２の固定電極２３，２４とガード電極２５、
及び、第２のプリント配線板３４の第１及び第２の固定
電極２３，２４とガード電極２５が互いに接続されるよ
うに第１のフレキシブルプリント配線板３５により接続
されている。さらに、第１のプリント配線板３３は、第
２のフレキシブル配線板３６により計測回路が形成され
た回路基板２６に接続され、第１及び第２の固定電極２
３，２４とガード電極２５とを回路基板２６に接続す
る。
【００１９】支柱２９，３０，３１，３２を構成する部
材２９ｂ，３０ｂ，３１ｂ，３２ｂは、第２のプリント
配線板３４を介して支柱２９，３０，３１，３２を構成
する部材２９ｃ，３０ｃ，３１ｃ，３２ｃに接続され
る。部材２９ｃ，３０ｃ，３１ｃ，３２ｃは、一端が第
２のプリント配線板３４の四隅に固定され、他端は計測
回路が形成された回路基板２６に固定される。支柱２
９，３０，３１，３２は、部材２９ａ，２９ｂ，２９
ｃ、３０ａ，３０ｂ，３０ｃ、３１ａ，３１ｂ，３１
ｃ、３２ａ，３２ｂ，３２ｃで連続しており、プレート
２８、第１及び第２のプリント配線板３３，３４、回路
基板２６を電気的に接続している。
材２９ｂ，３０ｂ，３１ｂ，３２ｂは、第２のプリント
配線板３４を介して支柱２９，３０，３１，３２を構成
する部材２９ｃ，３０ｃ，３１ｃ，３２ｃに接続され
る。部材２９ｃ，３０ｃ，３１ｃ，３２ｃは、一端が第
２のプリント配線板３４の四隅に固定され、他端は計測
回路が形成された回路基板２６に固定される。支柱２
９，３０，３１，３２は、部材２９ａ，２９ｂ，２９
ｃ、３０ａ，３０ｂ，３０ｃ、３１ａ，３１ｂ，３１
ｃ、３２ａ，３２ｂ，３２ｃで連続しており、プレート
２８、第１及び第２のプリント配線板３３，３４、回路
基板２６を電気的に接続している。
【００２０】可動電極２２は、金属板を略半円形に形成
してなり、その中心部には取付穴２２ａが形成されてお
り、この取付穴２２ａにはシャフト２１の小径部２１ａ
が挿入される。シャフト２１の小径部分２１ａには金属
製のリング３７，３８が圧入固定される。可動電極２２
は、このリング３７，３８により挟持されて、シャフト
２１に保持される。
してなり、その中心部には取付穴２２ａが形成されてお
り、この取付穴２２ａにはシャフト２１の小径部２１ａ
が挿入される。シャフト２１の小径部分２１ａには金属
製のリング３７，３８が圧入固定される。可動電極２２
は、このリング３７，３８により挟持されて、シャフト
２１に保持される。
【００２１】このとき、可動電極２２は第１のプリント
配線板３３と第２のプリント配線板３４との間に、第１
及び第２のプリント配線板３３，３４に形成された第１
及び第２の固定電極２３，２４、ガード電極２５とは接
触しないように配置される。このとき、リング３７とプ
レート２８との間にはバネ３９が圧縮された状態で配設
される。バネ３９は、リング３７とプレート２８との間
で矢印Ａ方向に延びてシャフト２１を矢印Ａ１方向に押
圧する。シャフト２１は、バネ３９により矢印Ａ１方向
に押圧されて、段部２１ｃで大径部分２１ｂの端部がブ
ッシュ２７の周囲に押しつけられ、プレート２８に対し
て確実に位置決めされ、可動電極２２が第１のプリント
配線板３３と第２のプリント配線板３４との間に、第１
及び第２のプリント配線板３３，３４に形成された第１
及び第２の固定電極２３，２４、ガード電極２５とは接
触しないように確実に配置される。
配線板３３と第２のプリント配線板３４との間に、第１
及び第２のプリント配線板３３，３４に形成された第１
及び第２の固定電極２３，２４、ガード電極２５とは接
触しないように配置される。このとき、リング３７とプ
レート２８との間にはバネ３９が圧縮された状態で配設
される。バネ３９は、リング３７とプレート２８との間
で矢印Ａ方向に延びてシャフト２１を矢印Ａ１方向に押
圧する。シャフト２１は、バネ３９により矢印Ａ１方向
に押圧されて、段部２１ｃで大径部分２１ｂの端部がブ
ッシュ２７の周囲に押しつけられ、プレート２８に対し
て確実に位置決めされ、可動電極２２が第１のプリント
配線板３３と第２のプリント配線板３４との間に、第１
及び第２のプリント配線板３３，３４に形成された第１
及び第２の固定電極２３，２４、ガード電極２５とは接
触しないように確実に配置される。
【００２２】なお、可動電極２２は、リング３７及びバ
ネ３９を介してプレート２８に接続されている。プレー
ト２８は、支柱２９，３０，３１，３２を介して回路基
板２６に接続され、コモン電位に接続されている。この
ため、可動電極２２はコモン電位に保持されている。ま
た、第１及び第２のプリント配線板２３，２４に形成さ
れたガード電極２５は支柱２９，３０，３１，３２に接
続され、可動電極２２と同様にコモン電位に保持されて
いる。
ネ３９を介してプレート２８に接続されている。プレー
ト２８は、支柱２９，３０，３１，３２を介して回路基
板２６に接続され、コモン電位に接続されている。この
ため、可動電極２２はコモン電位に保持されている。ま
た、第１及び第２のプリント配線板２３，２４に形成さ
れたガード電極２５は支柱２９，３０，３１，３２に接
続され、可動電極２２と同様にコモン電位に保持されて
いる。
【００２３】以上により、第１の固定電極２３と可動電
極２２との間に第１の静電容量Ｃaが形成され、第２の
固定電極２４と可動電極２２との間に第２の静電容量Ｃ
b が形成される。次に、図と共に容量の可変動作につい
て説明する。
極２２との間に第１の静電容量Ｃaが形成され、第２の
固定電極２４と可動電極２２との間に第２の静電容量Ｃ
b が形成される。次に、図と共に容量の可変動作につい
て説明する。
【００２４】図４に本発明の第１実施例の可動容量部の
動作説明図を示す。シャフト２１を回転させることによ
り可動電極２２が回動し、可動電極２２が回動すると、
可動電極２２，第１の固定電極２３，第２の固定電極２
４は、半円形をなすため、第１の静電容量Ｃa を構成す
る可動電極２２と第１の固定電極２３との対向面積Ｓ1
及び第２の静電容量Ｃb を構成する可動電極２２と第２
の固定電極２４との対向面積Ｓ2 が変化する。
動作説明図を示す。シャフト２１を回転させることによ
り可動電極２２が回動し、可動電極２２が回動すると、
可動電極２２，第１の固定電極２３，第２の固定電極２
４は、半円形をなすため、第１の静電容量Ｃa を構成す
る可動電極２２と第１の固定電極２３との対向面積Ｓ1
及び第２の静電容量Ｃb を構成する可動電極２２と第２
の固定電極２４との対向面積Ｓ2 が変化する。
【００２５】ここで、対向面積Ｓ1 ，Ｓ2 は、可動電極
２２が第１及び第２の固定電極２３，２４に対して図４
（Ａ）に示す位置にある時には、面積Ｓ1 ＝面積Ｓ2 と
なる。また、シャフト２１を矢印Ｂ１方向に角度θ1 だ
け回転させると、可動電極２２が図４（Ｂ）に示す位置
になると、面積Ｓ1 が増加し、面積Ｓ2 が減少する。さ
らに、シャフト２１を矢印Ｂ１方向に角度θ2 （90°）
だけ回転させ、可動電極２２が図４（Ｃ）に示す位置に
なると、面積Ｓ1 が最大となり、面積Ｓ2 がゼロとな
る。
２２が第１及び第２の固定電極２３，２４に対して図４
（Ａ）に示す位置にある時には、面積Ｓ1 ＝面積Ｓ2 と
なる。また、シャフト２１を矢印Ｂ１方向に角度θ1 だ
け回転させると、可動電極２２が図４（Ｂ）に示す位置
になると、面積Ｓ1 が増加し、面積Ｓ2 が減少する。さ
らに、シャフト２１を矢印Ｂ１方向に角度θ2 （90°）
だけ回転させ、可動電極２２が図４（Ｃ）に示す位置に
なると、面積Ｓ1 が最大となり、面積Ｓ2 がゼロとな
る。
【００２６】一般に、平行平板コンデンサの静電容量Ｃ
は、電極の面積をＳ、電極間の距離をｄとすると、近似
的に
は、電極の面積をＳ、電極間の距離をｄとすると、近似
的に
【００２７】
【数１】
【００２８】ただし、εは誘電率で, 電極間の媒体が空
気の場合、ε＝ε0 ＝8.8542×10-11 ［C 2 N -1m -2］
である。このため、図４に示すようにシャフト２１を回
転させ、可動電極２２を回転させることにより、可動電
極２２と第１の固定電極２３との静電容量及び可動電極
２２と第２の固定電極２４との静電容量を可変できるこ
とになる。
気の場合、ε＝ε0 ＝8.8542×10-11 ［C 2 N -1m -2］
である。このため、図４に示すようにシャフト２１を回
転させ、可動電極２２を回転させることにより、可動電
極２２と第１の固定電極２３との静電容量及び可動電極
２２と第２の固定電極２４との静電容量を可変できるこ
とになる。
【００２９】いま、第１及び第２の固定電極２３，２４
の半径をｒ1 、中心穴の半径をｒ0、可動電極２２と第
１の固定電極２２，可動電極２２と第２の固定電極２４
との間隔を全てｄ、可動電極２２と第１の固定電極２３
及び第２の固定電極２４との対数をｎ、シャフト２１の
回転角をθとして、可変電極２２と第１の固定電極２３
との間の第１の静電容量Ｃa 、可動電極２２と第２の固
定電極２４との間の第２の静電容量Ｃb を求めると、
の半径をｒ1 、中心穴の半径をｒ0、可動電極２２と第
１の固定電極２２，可動電極２２と第２の固定電極２４
との間隔を全てｄ、可動電極２２と第１の固定電極２３
及び第２の固定電極２４との対数をｎ、シャフト２１の
回転角をθとして、可変電極２２と第１の固定電極２３
との間の第１の静電容量Ｃa 、可動電極２２と第２の固
定電極２４との間の第２の静電容量Ｃb を求めると、
【００３０】
【数２】
【００３１】以上の式（１）及び（２）により求められ
る第１及び第２の静電容量Ｃa ，Ｃ b は回路基板２６に
接続されている。回路基板２６では式（１）及び（２）
により求められた第１及び第２の静電容量Ｃa ，Ｃb の
比からシャフト２１の回転位置を検出する。
る第１及び第２の静電容量Ｃa ，Ｃ b は回路基板２６に
接続されている。回路基板２６では式（１）及び（２）
により求められた第１及び第２の静電容量Ｃa ，Ｃb の
比からシャフト２１の回転位置を検出する。
【００３２】式（１），（２）より
【００３３】
【数３】
【００３４】で表せる。従って、式（４）から第１の可
変容量２２ａとなる可変電極２４と第１の固定電極２５
との静電容量Ｃa と第２の可変容量２２ｂとなる可変容
量２４と第２の固定電極２６との静電容量Ｃb との和
は、シャフト２７の角度θによらず一定となることがわ
かる。
変容量２２ａとなる可変電極２４と第１の固定電極２５
との静電容量Ｃa と第２の可変容量２２ｂとなる可変容
量２４と第２の固定電極２６との静電容量Ｃb との和
は、シャフト２７の角度θによらず一定となることがわ
かる。
【００３５】ここで、式（１），（２）及び式（４），
（５）は、静電容量Ｃa ，Ｃb 及び（Ｃa −Ｃb ）が間
隔ｄ、半径ｒ0 ，ｒ1 の関数であることを示しており、
温度変化などによりこれらの値が変化すれば静電容量Ｃ
a ，Ｃb も変化することを示している。
（５）は、静電容量Ｃa ，Ｃb 及び（Ｃa −Ｃb ）が間
隔ｄ、半径ｒ0 ，ｒ1 の関数であることを示しており、
温度変化などによりこれらの値が変化すれば静電容量Ｃ
a ，Ｃb も変化することを示している。
【００３６】しかしながら、式（１），（２）及び式
（４），（５）から、
（４），（５）から、
【００３７】
【数４】
【００３８】式（６），（７），（８）は、容量比Ｃa
／（Ｃa ＋Ｃb ），Ｃb ／（Ｃa ＋Ｃb ），（Ｃa −Ｃ
b ）／（Ｃa ＋Ｃb ）が回転角度-180°≦θ≦0 °及び
0°≦θ≦180 °の範囲でそれぞれ角度θに比例してお
り、これらの容量比がθのみの関数であって間隔ｄ、半
径ｒ0 ，ｒ1 等の形状のパラメータに依存することな
く、シャフト２１の回転角θを検出できる。
／（Ｃa ＋Ｃb ），Ｃb ／（Ｃa ＋Ｃb ），（Ｃa −Ｃ
b ）／（Ｃa ＋Ｃb ）が回転角度-180°≦θ≦0 °及び
0°≦θ≦180 °の範囲でそれぞれ角度θに比例してお
り、これらの容量比がθのみの関数であって間隔ｄ、半
径ｒ0 ，ｒ1 等の形状のパラメータに依存することな
く、シャフト２１の回転角θを検出できる。
【００３９】なお、シャフト２７の回転角度θに応じて
容量を可変する構成とされているが、これに限るもので
はなく、直線上の位置に応じて容量を可変する構成も考
えられる。図５乃至図７に本発明の第２実施例の構成図
を示す。図５はＣ−Ｃ’断面図、図６はＡ−Ａ’断面
図、図７はＢ−Ｂ’断面図を示す。同図中、図１乃至図
３と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略す
る。
容量を可変する構成とされているが、これに限るもので
はなく、直線上の位置に応じて容量を可変する構成も考
えられる。図５乃至図７に本発明の第２実施例の構成図
を示す。図５はＣ−Ｃ’断面図、図６はＡ−Ａ’断面
図、図７はＢ−Ｂ’断面図を示す。同図中、図１乃至図
３と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略す
る。
【００４０】本実施例の位置センサ４１は、連動する２
つの位置センサを内蔵した構成とされており、固定電極
を金属板より構成している。位置センサ４１は、第１乃
至第４の可動電極４２，４３，４４，４５、第１乃至第
４の固定電極４６，４７，４８，４９より構成されてい
る。本実施例の位置センサ４１は、第１乃至第４の可動
電極４２，４３，４４，４５及び第１乃至第４の固定電
極４６，４７，４８，４９を包囲するように支持体５０
ａ及び５０ｂで収納した構成とされている。
つの位置センサを内蔵した構成とされており、固定電極
を金属板より構成している。位置センサ４１は、第１乃
至第４の可動電極４２，４３，４４，４５、第１乃至第
４の固定電極４６，４７，４８，４９より構成されてい
る。本実施例の位置センサ４１は、第１乃至第４の可動
電極４２，４３，４４，４５及び第１乃至第４の固定電
極４６，４７，４８，４９を包囲するように支持体５０
ａ及び５０ｂで収納した構成とされている。
【００４１】支持体５０ａ及び５０ｂは、半円筒状の絶
縁物よりなり、一端にプレート２８が固定され、他端に
回路基板５１が固定される。第１乃至第４の可動電極４
２〜４５は金属製のリング５２〜５６に挟持されてシャ
フト２１に保持されており、第１乃至第４の可動電極４
２〜４５は第１乃至第４の固定電極４６〜４９の間に絶
縁状態で配置されるように保持されている。
縁物よりなり、一端にプレート２８が固定され、他端に
回路基板５１が固定される。第１乃至第４の可動電極４
２〜４５は金属製のリング５２〜５６に挟持されてシャ
フト２１に保持されており、第１乃至第４の可動電極４
２〜４５は第１乃至第４の固定電極４６〜４９の間に絶
縁状態で配置されるように保持されている。
【００４２】また、第１乃至第２の可動電極４２〜４５
は、リング５２〜５６及びバネ３９を介してプレート２
８に接続され、さらに、プレート２８は図示しないリー
ド線を介して回路基板５１に接続され、コモン電位に保
持されている。一方、第１乃至第４の固定電極４６〜４
９は、脚部５７，５８，５９，６０及び支持体５０ａ，
５０ｂに形成された小孔内に挿通されたリード線６１，
６２，６３，６４を介して回路基板５１に接続されてい
る。
は、リング５２〜５６及びバネ３９を介してプレート２
８に接続され、さらに、プレート２８は図示しないリー
ド線を介して回路基板５１に接続され、コモン電位に保
持されている。一方、第１乃至第４の固定電極４６〜４
９は、脚部５７，５８，５９，６０及び支持体５０ａ，
５０ｂに形成された小孔内に挿通されたリード線６１，
６２，６３，６４を介して回路基板５１に接続されてい
る。
【００４３】第１乃至第４の可動電極４２〜４５及び第
１乃至第４の固定電極４６〜４９は、半円形状をなし、
第１の可動電極４２と第２の可動電極４３が矢印Ｃ方向
に互いに重ね合わされ、第３の可動電極４４と第４の可
動電極４５とが矢印Ｃ方向に互いに重ね合わされ、第１
及び第２の可動電極４２，４３と第３及び第４の可動電
極４４，４５とは１８０°の位相差を持って取り付けら
れている。
１乃至第４の固定電極４６〜４９は、半円形状をなし、
第１の可動電極４２と第２の可動電極４３が矢印Ｃ方向
に互いに重ね合わされ、第３の可動電極４４と第４の可
動電極４５とが矢印Ｃ方向に互いに重ね合わされ、第１
及び第２の可動電極４２，４３と第３及び第４の可動電
極４４，４５とは１８０°の位相差を持って取り付けら
れている。
【００４４】第１の固定電極４６と第２の固定電極４７
とは、矢印Ｄ方向に併設され、第３の固定電極４８と第
４の固定電極４９とが矢印Ｄ方向に併設されている。第
１の固定電極４６及び第２の固定電極４７が第１の可動
電極４２と第２の可動電極４３との間に挿入され、第３
の固定電極４８及び第４の固定電極４９が第３の可動電
極４４と第４の可動電極４５との間に挿入される。
とは、矢印Ｄ方向に併設され、第３の固定電極４８と第
４の固定電極４９とが矢印Ｄ方向に併設されている。第
１の固定電極４６及び第２の固定電極４７が第１の可動
電極４２と第２の可動電極４３との間に挿入され、第３
の固定電極４８及び第４の固定電極４９が第３の可動電
極４４と第４の可動電極４５との間に挿入される。
【００４５】第１及び第２の可動電極４２，４３と第１
の固定電極４６により第１の静電容量Ｃa1が生成され、
第１及び第２の可動電極４２，４３と第２の固定電極４
７により第２の静電容量Ｃb1が生成され、また、第３及
び第４の可動電極４４，４５と第３の固定電極４８によ
り第３の静電容量Ｃa2が生成され、第３及び第４の可動
電極４４，４５と第４の固定電極４９により第４の静電
容量Ｃb2が生成される。
の固定電極４６により第１の静電容量Ｃa1が生成され、
第１及び第２の可動電極４２，４３と第２の固定電極４
７により第２の静電容量Ｃb1が生成され、また、第３及
び第４の可動電極４４，４５と第３の固定電極４８によ
り第３の静電容量Ｃa2が生成され、第３及び第４の可動
電極４４，４５と第４の固定電極４９により第４の静電
容量Ｃb2が生成される。
【００４６】シャフト２１が回転し、第１の静電容量が
増加すると、第２及び第３の静電容量が減少し、第４の
静電容量が増加する。また、第１の静電容量が減少する
と、第２及び第３の静電容量が増加し、第４の静電容量
が減少する。本実施例の構成によれば、第１及び第２の
可動電極４２，４３と第３及び第４の可動電極４４，４
５とはシャフト２１を軸として位相を１８０°ずらせて
設置されているので、第１及び第２の固定電極４６，４
７及び第３及び第４の固定電極４８，４９はコモン電位
に保持された第２又は第４の可動電極４３，４５により
常に遮断されるため、第１及び第２の固定電極４６，４
７の電位の変動が第３及び第４の固定電極４８，４９に
影響することがない。
増加すると、第２及び第３の静電容量が減少し、第４の
静電容量が増加する。また、第１の静電容量が減少する
と、第２及び第３の静電容量が増加し、第４の静電容量
が減少する。本実施例の構成によれば、第１及び第２の
可動電極４２，４３と第３及び第４の可動電極４４，４
５とはシャフト２１を軸として位相を１８０°ずらせて
設置されているので、第１及び第２の固定電極４６，４
７及び第３及び第４の固定電極４８，４９はコモン電位
に保持された第２又は第４の可動電極４３，４５により
常に遮断されるため、第１及び第２の固定電極４６，４
７の電位の変動が第３及び第４の固定電極４８，４９に
影響することがない。
【００４７】本実施例では第１の固定電極４６と第２の
固定電極４７の間及び第３の固定電極４８と第４の固定
電極４９との間にはガード電極がないため、これらの電
極間の相互影響を以下に述べる回路により除くことがで
きる。図８に本発明の第２実施例の回路基板の回路構成
図を示す。
固定電極４７の間及び第３の固定電極４８と第４の固定
電極４９との間にはガード電極がないため、これらの電
極間の相互影響を以下に述べる回路により除くことがで
きる。図８に本発明の第２実施例の回路基板の回路構成
図を示す。
【００４８】図８に示す回路は第１及び第２の静電容量
Ｃa1，Ｃb1又は第３及び第４の静電容量Ｃa2，Ｃb2のそ
れぞれの処理回路を示す。回路基板５１は、静電容量Ｃ
a ，Ｃb からシャフト２１の回転角度θに応じたデュー
ティー比のパルス信号を出力する回路である。
Ｃa1，Ｃb1又は第３及び第４の静電容量Ｃa2，Ｃb2のそ
れぞれの処理回路を示す。回路基板５１は、静電容量Ｃ
a ，Ｃb からシャフト２１の回転角度θに応じたデュー
ティー比のパルス信号を出力する回路である。
【００４９】第１の静電容量Ｃa には、抵抗Ｒ1a，
Ｒ2a、スイッチＳＷ2aからなる充電回路及びインバータ
ＩＮＶ１、ＡＮＤゲートＧ１、スイッチＳＷ1aからなる
放電回路が接続され、第２の静電容量Ｃb には、抵抗Ｒ
1b，Ｒ2b、スイッチＳＷ2bからなる充電回路及びインバ
ータＩＮＶ２、ＡＮＤゲートＧ２、スイッチＳＷ1bから
なる放電回路が接続される。
Ｒ2a、スイッチＳＷ2aからなる充電回路及びインバータ
ＩＮＶ１、ＡＮＤゲートＧ１、スイッチＳＷ1aからなる
放電回路が接続され、第２の静電容量Ｃb には、抵抗Ｒ
1b，Ｒ2b、スイッチＳＷ2bからなる充電回路及びインバ
ータＩＮＶ２、ＡＮＤゲートＧ２、スイッチＳＷ1bから
なる放電回路が接続される。
【００５０】第１の静電容量Ｃa の電圧Ｂは、コンパレ
ータＣＭＰ１の入力端子に供給される。コンパレータＣ
ＭＰ１は、第１の静電容量Ｃa の電圧Ｂを基準電圧Ｖ
REF と比較して、第１の静電容量Ｃa の電圧Ｂが基準電
圧ＶREF より大きくなったときにハイレベルとなる信号
Ｑ１を出力する。コンパレータＣＭＰ１の非反転出力信
号Ｑ１は充電回路のスイッチＳＷ2aに供給される。スイ
ッチＳＷ2aは、出力信号Ｑ１がローレベルでオンし、第
１の静電容量Ｃa を急速充電する。
ータＣＭＰ１の入力端子に供給される。コンパレータＣ
ＭＰ１は、第１の静電容量Ｃa の電圧Ｂを基準電圧Ｖ
REF と比較して、第１の静電容量Ｃa の電圧Ｂが基準電
圧ＶREF より大きくなったときにハイレベルとなる信号
Ｑ１を出力する。コンパレータＣＭＰ１の非反転出力信
号Ｑ１は充電回路のスイッチＳＷ2aに供給される。スイ
ッチＳＷ2aは、出力信号Ｑ１がローレベルでオンし、第
１の静電容量Ｃa を急速充電する。
【００５１】また、コンパレータＣＭＰ１の非反転出力
信号Ｑ１を反転した反転信号／Ｑ１は、第２の静電容量
Ｃb を放電する放電回路のインバータＩＮＶ１及びＡＮ
ＤゲートＧ１に供給され、第２の静電容量Ｃb の放電制
御を行う。放電回路はコンパレータＣＭＰ１の出力信号
／Ｑの立ち上がりを検出して、スイッチＳＷ1bをオンし
て第２の静電容量Ｃb の放電を行う。第２の静電容量Ｃ
bの電圧ＥはコンパレータＣＭＰ２の入力端子に供給さ
れる。コンパレータＣＭＰ２は、第２の静電容量Ｃb の
電圧Ｅを基準電圧ＶREF と比較して、第２の静電容量Ｃ
b の電圧Ｅが基準電圧ＶREF より大きくなったときにハ
レベルとなる非反転出力信号Ｑ２を出力する。コンパレ
ータＣＭＰ２の非反転出力信号Ｑ２は充電回路のスイッ
チＳＷ2bに供給される。スイッチＳＷ2bは、非反転出力
信号Ｑ２がローレベルでオンとなり、第２の静電容量Ｃ
b を急速充電する。
信号Ｑ１を反転した反転信号／Ｑ１は、第２の静電容量
Ｃb を放電する放電回路のインバータＩＮＶ１及びＡＮ
ＤゲートＧ１に供給され、第２の静電容量Ｃb の放電制
御を行う。放電回路はコンパレータＣＭＰ１の出力信号
／Ｑの立ち上がりを検出して、スイッチＳＷ1bをオンし
て第２の静電容量Ｃb の放電を行う。第２の静電容量Ｃ
bの電圧ＥはコンパレータＣＭＰ２の入力端子に供給さ
れる。コンパレータＣＭＰ２は、第２の静電容量Ｃb の
電圧Ｅを基準電圧ＶREF と比較して、第２の静電容量Ｃ
b の電圧Ｅが基準電圧ＶREF より大きくなったときにハ
レベルとなる非反転出力信号Ｑ２を出力する。コンパレ
ータＣＭＰ２の非反転出力信号Ｑ２は充電回路のスイッ
チＳＷ2bに供給される。スイッチＳＷ2bは、非反転出力
信号Ｑ２がローレベルでオンとなり、第２の静電容量Ｃ
b を急速充電する。
【００５２】また、コンパレータＣＭＰ２の非反転出力
信号Ｑ２を反転した非反転出力信号／Ｑ２は、第１の静
電容量Ｃa を放電する放電回路のインバータＩＮＶ２及
びＡＮＤゲートＧ２に供給され第１の静電容量Ｃa の放
電を制御する。放電回路はコンパレータＣＭＰ２の出力
信号／Ｑの立ち上がりを検出して、スイッチＳＷ1aをオ
ンして第１の静電容量Ｃa の放電を行う。
信号Ｑ２を反転した非反転出力信号／Ｑ２は、第１の静
電容量Ｃa を放電する放電回路のインバータＩＮＶ２及
びＡＮＤゲートＧ２に供給され第１の静電容量Ｃa の放
電を制御する。放電回路はコンパレータＣＭＰ２の出力
信号／Ｑの立ち上がりを検出して、スイッチＳＷ1aをオ
ンして第１の静電容量Ｃa の放電を行う。
【００５３】図９に本発明の第１実施例の回路基板の動
作波形図を示す。図９（ａ）はＡＮＤゲートＧ１の出力
Ａの波形、図９（ｂ）は第１の静電容量Ｃa の電圧Ｂの
波形、図９（ｃ）はコンパレータＣＭＰ１の非反転出力
信号Ｑ１（Ｃ）の波形、図９（ｄ）はコンパレータＣＭ
Ｐ１の反転出力信号／Ｑ１（／Ｃ）の波形、図９（ｅ）
はＡＮＤゲートＧ２の出力Ｄの波形、図９（ｆ）は第２
の静電容量Ｃb の電圧Ｅの波形、図９（ｇ）はコンパレ
ータＣＭＰ２の非反転出力信号Ｑ２（Ｆ）の波形、図９
（ｈ）はコンパレータＣＭＰ２の反転出力信号／Ｑ２
（／Ｆ）の波形を示す。
作波形図を示す。図９（ａ）はＡＮＤゲートＧ１の出力
Ａの波形、図９（ｂ）は第１の静電容量Ｃa の電圧Ｂの
波形、図９（ｃ）はコンパレータＣＭＰ１の非反転出力
信号Ｑ１（Ｃ）の波形、図９（ｄ）はコンパレータＣＭ
Ｐ１の反転出力信号／Ｑ１（／Ｃ）の波形、図９（ｅ）
はＡＮＤゲートＧ２の出力Ｄの波形、図９（ｆ）は第２
の静電容量Ｃb の電圧Ｅの波形、図９（ｇ）はコンパレ
ータＣＭＰ２の非反転出力信号Ｑ２（Ｆ）の波形、図９
（ｈ）はコンパレータＣＭＰ２の反転出力信号／Ｑ２
（／Ｆ）の波形を示す。
【００５４】図９に示すように時刻ｔ１でスイッチＳＷ
1aがオンし、第１の静電容量Ｃa が放電されると、第１
の静電容量Ｃa は抵抗Ｒ1aにより制限された電流により
充電が開始され、第１の静電容量Ｃa の電圧Ｂが徐々に
立ち上がる。このとき、コンパレータＣＭＰ２の非反転
出力信号Ｑ２（Ｆ）は、ハイレベルとなり、スイッチＳ
Ｗ2bはオン状態とされ、第２の静電容量Ｃb の電圧Ｅは
所定の電圧に保持される。第２の静電容量Ｃb は充電状
態であるので、コンパレータＣＭＰ２の非反転出力信号
Ｑ２（Ｆ）はローレベルとされる。
1aがオンし、第１の静電容量Ｃa が放電されると、第１
の静電容量Ｃa は抵抗Ｒ1aにより制限された電流により
充電が開始され、第１の静電容量Ｃa の電圧Ｂが徐々に
立ち上がる。このとき、コンパレータＣＭＰ２の非反転
出力信号Ｑ２（Ｆ）は、ハイレベルとなり、スイッチＳ
Ｗ2bはオン状態とされ、第２の静電容量Ｃb の電圧Ｅは
所定の電圧に保持される。第２の静電容量Ｃb は充電状
態であるので、コンパレータＣＭＰ２の非反転出力信号
Ｑ２（Ｆ）はローレベルとされる。
【００５５】次に、時刻ｔ２で第１の静電容量Ｃa の電
圧Ｂが基準電圧ＶREF に達すると、コンパレータＣＭＰ
１の非反転出力信号Ｑ１（Ｃ）がローレベルとなり、ス
イッチＳＷ2aがオンし、第１の静電容量Ｃa が急速に充
電され、飽和し、第１の静電容量Ｃa の電圧Ｂが一定値
に保持される。
圧Ｂが基準電圧ＶREF に達すると、コンパレータＣＭＰ
１の非反転出力信号Ｑ１（Ｃ）がローレベルとなり、ス
イッチＳＷ2aがオンし、第１の静電容量Ｃa が急速に充
電され、飽和し、第１の静電容量Ｃa の電圧Ｂが一定値
に保持される。
【００５６】また、このとき、コンパレータＣＭＰ１の
反転出力信号／Ｑ（／Ｃ）がローレベルからハイレベル
に反転する。コンパレータＣＭＰ１の反転出力信号／Ｑ
（／Ｃ）がローレベルからハイレベルに反転すると、イ
ンバータＩＮＶ２及びＡＮＤゲートＧ２がこれを検出
し、スイッチＳＷ1bがオンし、第２の静電容量Ｃb が放
電され、コンパレータＣＭＰ２の非反転出力信号Ｑ２
（Ｆ）をハイレベルに反転させる。コンパレータＣＭＰ
２の非反転出力信号Ｑ２（Ｆ）がハイレベルになると、
スイッチＳＷ2bがオフし、抵抗Ｒ1bからの電流だけで充
電が開始される。
反転出力信号／Ｑ（／Ｃ）がローレベルからハイレベル
に反転する。コンパレータＣＭＰ１の反転出力信号／Ｑ
（／Ｃ）がローレベルからハイレベルに反転すると、イ
ンバータＩＮＶ２及びＡＮＤゲートＧ２がこれを検出
し、スイッチＳＷ1bがオンし、第２の静電容量Ｃb が放
電され、コンパレータＣＭＰ２の非反転出力信号Ｑ２
（Ｆ）をハイレベルに反転させる。コンパレータＣＭＰ
２の非反転出力信号Ｑ２（Ｆ）がハイレベルになると、
スイッチＳＷ2bがオフし、抵抗Ｒ1bからの電流だけで充
電が開始される。
【００５７】時刻ｔ３で、第２の静電容量Ｃb の電圧Ｅ
が基準電圧ＶREF に達すると、コンパレータＣＭＰ２の
非反転出力信号Ｑ２（Ｆ）が反転しローレベルとなり、
スイッチＳＷ2bがオンし、第２の静電容量Ｃb を急速に
充電し、第２の静電容量Ｃbの電圧を急速に飽和し、一
定電圧に保持する。
が基準電圧ＶREF に達すると、コンパレータＣＭＰ２の
非反転出力信号Ｑ２（Ｆ）が反転しローレベルとなり、
スイッチＳＷ2bがオンし、第２の静電容量Ｃb を急速に
充電し、第２の静電容量Ｃbの電圧を急速に飽和し、一
定電圧に保持する。
【００５８】このとき、コンパレータＣＭＰ２の反転出
力信号／Ｑ２（／Ｆ）が反転しハイレベルとなり、スイ
ッチＳＷ1aをオンし、第１の静電容量Ｃa を放電し時刻
ｔ１での動作と同様な動作が繰り返される。以上によ
り、コンパレータＣＭＰ２の非反転出力信号Ｑ２（Ｆ）
がローレベルの期間Ｔa は第１の静電容量Ｃa の容量に
応じた時定数で決定され、ハイレベルの期間Ｔb は第２
の静電容量Ｃb の容量に応じた時定数で決定される。従
って、コンパレータＣＭＰ２の非反転出力信号Ｑ２
（Ｆ）のローレベルの期間Ｔa とハイレベルの期間Ｔb
とのデューティー比から、式（６）乃至（８）に示すよ
うにシャフト２１の回転角θを求めることができる。
力信号／Ｑ２（／Ｆ）が反転しハイレベルとなり、スイ
ッチＳＷ1aをオンし、第１の静電容量Ｃa を放電し時刻
ｔ１での動作と同様な動作が繰り返される。以上によ
り、コンパレータＣＭＰ２の非反転出力信号Ｑ２（Ｆ）
がローレベルの期間Ｔa は第１の静電容量Ｃa の容量に
応じた時定数で決定され、ハイレベルの期間Ｔb は第２
の静電容量Ｃb の容量に応じた時定数で決定される。従
って、コンパレータＣＭＰ２の非反転出力信号Ｑ２
（Ｆ）のローレベルの期間Ｔa とハイレベルの期間Ｔb
とのデューティー比から、式（６）乃至（８）に示すよ
うにシャフト２１の回転角θを求めることができる。
【００５９】このとき、第１の静電容量Ｃa が充電中は
第２の静電容量Ｃb の電圧は一定電圧に保持され、逆に
第２の静電容量Ｃb が充電中は第１の静電容量Ｃa の電
圧は一定電圧に保持されるので、第１の静電容量Ｃa と
第２の静電容量Ｃb との相互作用を低減できる。
第２の静電容量Ｃb の電圧は一定電圧に保持され、逆に
第２の静電容量Ｃb が充電中は第１の静電容量Ｃa の電
圧は一定電圧に保持されるので、第１の静電容量Ｃa と
第２の静電容量Ｃb との相互作用を低減できる。
【００６０】従って、正確な位置検出が可能となる。上
記処理回路により第１及び第２の静電容量Ｃa1，Ｃb1に
よるシャフト２１の回転位置、及び、第３及び第４の静
電容量Ｃa2，Ｃb2によるシャフト２１の回転位置がそれ
ぞれに検出され、例えば、第１及び第２の静電容量
Ｃa1，Ｃb1によるシャフト２１の回転位置検出結果と第
３及び第４の静電容量Ｃa2，Ｃb2によるシャフト２１の
回転位置検出結果との平均をシャフト２１の回転位置検
出結果として出力する。
記処理回路により第１及び第２の静電容量Ｃa1，Ｃb1に
よるシャフト２１の回転位置、及び、第３及び第４の静
電容量Ｃa2，Ｃb2によるシャフト２１の回転位置がそれ
ぞれに検出され、例えば、第１及び第２の静電容量
Ｃa1，Ｃb1によるシャフト２１の回転位置検出結果と第
３及び第４の静電容量Ｃa2，Ｃb2によるシャフト２１の
回転位置検出結果との平均をシャフト２１の回転位置検
出結果として出力する。
【００６１】なお、本実施例によれば、第１及び第２の
静電容量Ｃa1，Ｃb1のどちらか一方に不具合が生じた時
には第３及び第４の静電容量Ｃa2，Ｃb2によるシャフト
２１の回転位置検出結果をシャフト２１の回転位置検出
結果とし、第３及び第４の静電容量Ｃa2，Ｃb2のどちら
か一方に不具合が生じた場合には第１及び第２の静電容
量Ｃa1，Ｃb1によるシャフト２１の回転位置検出結果を
シャフト２１の回転位置検出結果とする。このとき、第
１乃至第４の静電容量Ｃa1，Ｃb1，Ｃa2，Ｃb2の不具合
はそれぞれの処理回路の出力を監視することにより検出
できる。例えば、第１乃至第４の静電容量Ｃa1，Ｃb1，
Ｃa2，Ｃb2に不具合がある場合には、処理回路の出力の
出力パルスの１周期が異常に長かったり短かったりする
ため、出力パルスの周期を関しすることにより異常検出
が可能となる。このようにして異常が検出された場合に
は他方の処理回路の出力をシャフト２１の回転位置検出
結果として出力する。
静電容量Ｃa1，Ｃb1のどちらか一方に不具合が生じた時
には第３及び第４の静電容量Ｃa2，Ｃb2によるシャフト
２１の回転位置検出結果をシャフト２１の回転位置検出
結果とし、第３及び第４の静電容量Ｃa2，Ｃb2のどちら
か一方に不具合が生じた場合には第１及び第２の静電容
量Ｃa1，Ｃb1によるシャフト２１の回転位置検出結果を
シャフト２１の回転位置検出結果とする。このとき、第
１乃至第４の静電容量Ｃa1，Ｃb1，Ｃa2，Ｃb2の不具合
はそれぞれの処理回路の出力を監視することにより検出
できる。例えば、第１乃至第４の静電容量Ｃa1，Ｃb1，
Ｃa2，Ｃb2に不具合がある場合には、処理回路の出力の
出力パルスの１周期が異常に長かったり短かったりする
ため、出力パルスの周期を関しすることにより異常検出
が可能となる。このようにして異常が検出された場合に
は他方の処理回路の出力をシャフト２１の回転位置検出
結果として出力する。
【００６２】以上により、シャフト２１の回転位置検出
の信頼性を向上できる。
の信頼性を向上できる。
【００６３】
【発明の効果】上述の如く、本発明の請求項１によれ
ば、複数の可変容量のうち電位が可変する電極間に一定
電位に保持されたガード電極を設けることにより、複数
の可変容量のうち一つの電極の電位が変動した場合でも
隣接する他の電極との間に一定電位のガード電極が存在
するため、他の電極の電位を変動させてしまうことがな
く、容量が正確に保持でき、位置検出を正確に行える等
の特長を有する。
ば、複数の可変容量のうち電位が可変する電極間に一定
電位に保持されたガード電極を設けることにより、複数
の可変容量のうち一つの電極の電位が変動した場合でも
隣接する他の電極との間に一定電位のガード電極が存在
するため、他の電極の電位を変動させてしまうことがな
く、容量が正確に保持でき、位置検出を正確に行える等
の特長を有する。
【００６４】請求項２によれば、複数の可変容量のうち
電位が可変する電極間で一方の電極が充放電中には他方
の電極を一定電位に保持することにより、互いの電極の
電位の変動を受けることなく、充放電を行うことができ
るため、複数の可変容量からその時の容量に応じた電荷
を得ることができ、正確な容量を測定でき、従って、正
確な位置検出が可能となる等の特長を有する。
電位が可変する電極間で一方の電極が充放電中には他方
の電極を一定電位に保持することにより、互いの電極の
電位の変動を受けることなく、充放電を行うことができ
るため、複数の可変容量からその時の容量に応じた電荷
を得ることができ、正確な容量を測定でき、従って、正
確な位置検出が可能となる等の特長を有する。
【図１】本発明の第１実施例のＣ−Ｃ’断面図である。
【図２】本発明の第１実施例のＡ−Ａ’断面図である。
【図３】本発明の第１実施例のＢ−Ｂ’断面図である。
【図４】本発明の第１実施例の動作説明図である。
【図５】本発明の第２実施例のＣ−Ｃ’断面図である。
【図６】本発明の第２実施例のＡ−Ａ’断面図である。
【図７】本発明の第２実施例のＢ−Ｂ’断面図である。
【図８】本発明の第２実施例の測定回路の回路構成図で
ある。
ある。
【図９】本発明の第２実施例の計測回路の動作波形図で
ある。
ある。
【図１０】従来の一例の構成図である。
【図１１】従来の他の一例の構成図である。
【符号の説明】 ２０，４１ 位置センサ ２１ シャフト ２２ 可動電極 ２３ 第１の固定電極 ２４ 第２の固定電極 ２５ ガード電極 ２６ 回路基板 ２７ ブッシュ ２８ プレート ２９〜３２ 支柱 ３３ 第１のプリント配線板 ３４ 第２のプリント配線板 ３５ 第１のフレキシブルプリント配線板 ３６ 第２のフレキシブルプリント配線板 ３７，３８ リング ３９ バネ
Claims (2)
- 【請求項１】 位置検出対象に結合されて該位置検出対
象の位置に応じて容量が可変する複数の可変容量を有す
る位置センサであって、 前記複数の可変容量のうち電位が可変する電極間に一定
電位に保持されたガード電極を設けたことを特徴とする
位置センサ。 - 【請求項２】 位置検出対象に結合されて該位置検出対
象の位置に応じて容量が可変する複数の可変容量を有す
る位置センサであって、 前記複数の可変容量のうち電位が可変する電極間で一方
の電極が充放電中には他方の電極を一定電位に保持する
ことを特徴とする位置センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12808996A JPH09311009A (ja) | 1996-05-23 | 1996-05-23 | 位置センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12808996A JPH09311009A (ja) | 1996-05-23 | 1996-05-23 | 位置センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09311009A true JPH09311009A (ja) | 1997-12-02 |
Family
ID=14976138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12808996A Pending JPH09311009A (ja) | 1996-05-23 | 1996-05-23 | 位置センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09311009A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7795898B2 (en) | 2005-01-27 | 2010-09-14 | Fanuc Ltd | Fan having function for detecting fault in the fan |
| JP2016221285A (ja) * | 2015-06-01 | 2016-12-28 | 株式会社アクセル | 動作検出装置、遊技機 |
| CN110440836A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-11-12 | 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 | 一种具备埃米级分辨力水平的石英电容式位移传感器 |
-
1996
- 1996-05-23 JP JP12808996A patent/JPH09311009A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7795898B2 (en) | 2005-01-27 | 2010-09-14 | Fanuc Ltd | Fan having function for detecting fault in the fan |
| JP2016221285A (ja) * | 2015-06-01 | 2016-12-28 | 株式会社アクセル | 動作検出装置、遊技機 |
| CN110440836A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-11-12 | 中国船舶重工集团公司第七0七研究所 | 一种具备埃米级分辨力水平的石英电容式位移传感器 |
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