CN105308418B - 感应型位置检测装置 - Google Patents

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Abstract

线圈部(10)包含：1次线圈(11)，其由交流信号励磁；以及2次线圈(12～15)，其配置为产生由该1次线圈引起的感应输出。由电感要素和电容器构成的自激振荡电路(20)将所述1次线圈(11)作为用于进行自激振荡的电感要素而组装于其电路内。目标部(1)配置为，与检测对象位置相应地使与线圈部(10)之间的相对位置进行位移，包含磁响应部件，该磁响应部件构成为，与该相对位置相应地使2次线圈(12～15)的电感变化。对2次线圈(12～15)的输出信号的振幅电平进行提取，基于此获得检测对象的位置数据。

Description

感应型位置检测装置
技术领域
本发明涉及一种感应型位置检测装置，其由将励磁用的1次线圈作为自激振荡电路的电感要素组装而成的结构构成，并且涉及一种感应型位置检测装置，其中，由在印刷基板上形成为螺旋状的扁平线圈构成1次线圈及2次线圈，该感应型位置检测装置利用将由扁平线圈构成的1次线圈作为自激振荡电路的电感要素组装而成的结构构成，该感应型位置检测装置能够在微小位移检测装置、直线位置检测装置、旋转位置检测装置、斜率检测装置等任意类型的位置检测中进行应用。
背景技术
关于将线圈(电感要素)作为检测要素而进行使用的位置检测装置，当前已知各种类型的位置检测装置。在该多种位置检测装置中，通过专用地具备用于线圈励磁的交流信号源，将从该交流信号源产生的交流信号施加于线圈，从而对该线圈进行交流励磁。在当前公知的感应型位置检测装置中，例如存在下述专利文献1及2所示的装置，以具有1次线圈和2次线圈、利用交流信号对1次线圈进行励磁、在2次线圈中感应出与其相应的2次输出信号的方式而构成，与相应于检测对象位置而进行位移的磁响应部件(例如铁或者铜等)相对于线圈的相对位移相应地，使2次线圈的电感变化，产生与位置相应的输出信号。在该情况下，将振荡电路与线圈独立地设置，该振荡电路用于振荡出交流信号，该交流信号用于对1次线圈进行励磁。对此，还已知下述接近传感器，即，通过利用LC振荡电路的原理，将作为检测要素的线圈作为自激振荡电路的电感要素而组装，从而不需要专用的励磁用交流信号源(例如专利文献3)。由于该种自激振荡型的接近传感器不需要设置专用的励磁用交流信号源，因此能够对装置结构进行小型化，因而是有利的。但是，现有的自激振荡型的接近传感器由对与检测对象的接近相应的振荡频率的变动进行检测的结构构成，因此需要频率辨别电路。另外，现有的自激振荡型的接近传感器是适合于对振荡频率的变动进行检测的结构，但并非是能够基于振荡输出信号的振幅电平而对检测对象的位置进行检测的结构。
另一方面，如果从其他角度研究装置结构的小型化这一课题，则存在将印刷基板上配置为螺旋状的小扁平线圈作为检测要素进行使用的方法，作为一个例子，能够举出专利文献2中示出的例子。在使用了上述扁平线圈的位置检测装置中，由于与通常的圆筒线圈相比，1个线圈的匝数相当少，因此难以得到足以进行检测的磁通，因此在专利文献4中进行了多层状地设置扁平线圈的改进。
专利文献1：日本特开平9－53909号公报
专利文献2：日本特开平10－153402号公报
专利文献3：日本特开平10－173437号公报
专利文献4：日本特开2010－122012号公报
发明内容
本发明的主要目的在于，在使用了1次及2次线圈的感应型位置检测装置中，推进整体装置结构的简化及小型化。附加目的在于，通过将印刷基板上形成为螺旋状的扁平线圈作为检测要素进行使用，从而采用更简化的结构，以及在该情况下，使得能够对经常不足的磁通进行补充。
本发明所涉及的感应型位置检测装置具有：线圈部，其包含1次线圈以及2次线圈，该1次线圈由交流信号励磁，该2次线圈配置为，产生由所述1次线圈得到的感应输出；自激振荡电路，其由所述线圈部所包含的所述1次线圈、和电容器构成，该自激振荡电路将所述1次线圈作为用于进行自激振荡的电感要素而组装；目标部，其以与检测对象位置相应地使与所述线圈部之间的相对位置进行位移的方式配置，由磁响应部件构成，该磁响应部件以与该相对位置相应地使所述线圈部内的所述2次线圈的电感变化的方式构成；以及输出电路，其基于所述2次线圈的输出信号的振幅电平，对所述检测对象的位置数据进行输出。
根据本发明，由于能够将1次线圈作为在自激振荡电路内进行自激振荡的电感要素而组装，因此能够使励磁用振荡电路的结构简化。另外，由于是使用1次线圈和2次线圈的感应型检测装置，因此与仅由1次线圈构成的可变阻抗类型的检测装置相比，能够高效地提取出输出电平，能够进行高精度的位置检测。
另外，如果将自激振荡电路的振荡频率设定为高频频带(例如几百kHz左右或者大于或等于该值)，则在对振荡输出信号进行整流而得到的直流电压信号中，能够使振幅电平的变动幅度(动态范围)较大。由此，根据本发明，能够通过不依赖于频率辨别、而使用整流电路等的简单的振幅电平辨别实现位置检测。
作为一个例子，使用由在印刷基板上配置为螺旋状的扁平线圈构成的结构而作为前述1次及2次线圈即可。即，根据本发明，由于能够使输出增益较大，因此通过将在印刷基板上配置为螺旋状的扁平线圈作为1次及2次线圈进行使用，从而采用更简化的结构，以及在该情况下，使得能够对经常不足的磁通进行补充，因而是优选的。特别地，由于是使用1次线圈和2次线圈的感应型检测装置，因此与仅由1次线圈构成的可变阻抗类型的检测装置相比，能够高效地提取出输出电平，适合于使用扁平线圈。
作为一个例子，前述2次线圈包含至少1对2次线圈，该1对2次线圈中的各线圈以规定的间隔分离而配置，前述目标部以该1对2次线圈中的各线圈的电感变化彼此表示相反特性的方式构成，也可以对所述1对2次线圈的输出信号差动地进行合成，以形成1个输出信号的方式构成。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施例所涉及的感应型位置检测装置的电路结构例的电路图。
图2是表示本发明的一个实施例所涉及的感应型位置检测装置中的1个2次线圈和目标部之间的关系的一个例子的略图。
图3是表示图1所示的自激振荡电路的一个例子的电路图。
图4是表示将本发明的感应型位置检测装置作为旋转位置检测装置而构成的一个例子的图，(a)是轴向剖视略图，(b)是转子部的正视图，(c)是包含传感器基板在内的定子部的透视正视图，(d)是简略表示传感器基板的一部分的放大剖视图。
图5是表示图4中的转子部及定子部的几个结构要素的斜视图，(a)是对转子部中的磁响应部件的图案进行提取并表示的斜视图，(b)是表示定子部中的配置了1次线圈的扁平线圈层的斜视图，(c)是表示定子部中的配置了2次线圈的扁平线圈层的斜视图。
图6是表示图5(b)所示的1次线圈配置的变形例的斜视图。
图7是表示本发明的一个实施例所涉及的感应型位置检测装置的其他电路结构例的电路图。
图8是表示本发明所涉及的感应型位置检测装置的另一个电路结构例的电路图。
图9是表示将本发明的感应型位置检测装置作为旋转位置检测装置而构成的其他实施例的图。
图10是表示将本发明的感应型位置检测装置作为直线位置检测装置而构成的实施例的图。
具体实施方式
图1是表示本发明的一个实施例所涉及的感应型位置检测装置的电路结构例的电路图。在图1中，线圈部10包含：1次线圈11，其由交流信号sinωt进行励磁；以及4个2次线圈12～15，其以产生由前述1次线圈11得到的感应输出的方式配置。1次线圈11作为可变电感要素而组装于自激振荡电路20内，以不仅有助于自激振荡、还与其自身所产生的交流磁场相应地在2次线圈12～15中产生感应电压的方式配置。各线圈11～15例如由在印刷基板上形成为螺旋状的扁平线圈构成。上述扁平线圈有助于装置结构的小型化。在该情况下，各扁平线圈11～15可以构成为，由将重叠排列为多层状的多个扁平线圈部分进行串联连接而得到的结构构成。由此，能够提高电感。此外，不限于扁平线圈，也可以由绕组型的线圈构成各线圈11～15。
如图2(a)简略所示，在感应型位置检测装置中，作为另1个位置检测要素，以能够相对于线圈部10的各2次线圈12～15而相对地进行位移的方式设置有目标部1。目标部1以与未图示的检测对象物的位移相应地进行位移、相对于线圈部10的2次线圈12～15的相对位置发生变化的方式配置，另外，由磁响应部件(所谓磁响应部件，是指以最大范围的含义，对磁体或导电体等对磁性即磁通进行响应而使阻抗/磁阻发生变化的材料进行定义的用语)构成，该磁响应部件的形状构成为，以与该相对位置相应地使各2次线圈12～15的电感变化。作为一个例子，构成目标部1的磁响应部件是诸如铜或者铝的非磁性良导电体。另外，作为构成目标部3的磁响应部件的形状，例如是与目标部1相对于各2次线圈12～15的相对位置的变化相应地，使目标部1相对于线圈的相对面积及间隙中的至少一个发生变化的形状即可。此外，关于检测对象位置的运动方式，针对直线位移、旋转位移、摆动位移、倾斜(圆弧状位移)等，不论何种运动方式，均能够应用本发明。关于目标部1的形状或者机械结构或构造，在感应型或者可变磁阻型的位置检测装置等中，也可以设为公知的任何形状、结构、构造。
图2(b)是表示与目标部1相对于1个2次线圈12的相对位置(直线位置x或旋转位置θ)对应的该2次线圈12的电感L的变化的一个例子的图形。在本图中，示出电感L的变化为线性特性的例子，但不限于此，能够设为任意的非线性特性(例如后述的正弦特性或者余弦特性等)。
图3表示将1次线圈11作为自激振荡用电感要素而组装而成的自激振荡电路20的一个例子。自激振荡电路20是由并联LC电路21和放大器22构成的电容三点式(Colpitts)振荡电路。并联LC电路21由作为感应用的励磁线圈起作用的前述1次线圈11、和电容器23、24构成。放大器22包含作为放大元件的晶体管25、电源－集电极间的电阻26、发射极－接地间的电阻27、基极电压设定用的电阻28、29。此外，放大元件不限于晶体管，也可以使用FET或者运算放大器等任意的反转放大元件。并联LC电路21的一个电容器23和线圈11的连接点的信号向放大器22的输入端子IN(基极输入)输入，放大器22的输出端子OUT(集电极输出)向并联LC电路21的另一个电容器24和线圈11的连接点输入。在本例中，能够从放大器22的输入端子IN(基极输入)中提取出振荡输出信号。此外，自激振荡电路20的基本结构不限于图示的电容三点式振荡电路，也可以是哈特莱(Hartley)型振荡电路。
优选将自激振荡电路20的共振频率设定在高频频带(例如大于或等于几百kHz)。如果以上述方式设定为高共振频率，则在利用整流电路对与1次线圈的高励磁频率相应地感应出的2次线圈输出信号进行直流电压变换的情况下，能够确保充分的增益，因而是有利的。特别地，在使用形成于印刷基板上的扁平线圈的情况下，由于不能得到较多的匝数，因此通过将励磁频率设定得较高，从而极其有利于确保增益。
在图1的例子中，线圈部10内的4个2次线圈12～15以对应于目标部1的相对位置(旋转位置θ)，分别表示正的正弦特性+sinθ、负的正弦特性－sinθ、正的余弦特性+cosθ、负的余弦特性－cosθ的电感变化的方式配置。即，如果假设2次线圈12的电感变化的周期特性为下述A(θ)所示的正的正弦函数特性，则与此相对，其他各2次线圈13～15的电感变化的周期特性以成为下述B(θ)～D(θ)所示的关系的方式，以规定间隔依次错开而配置。
A(θ)＝P0+Psinθ (2次线圈12)
B(θ)＝P0+Pcosθ (2次线圈14)
C(θ)＝P0－Psinθ (2次线圈13)
D(θ)＝P0－Pcosθ (2次线圈15)
在这里，P0是电感变化的振动的中点，P是振动的振幅，由于即使将P视为1而省略也不影响说明，因此在以下的说明中将其省略。
在本发明中，线圈部中的各2次线圈12～15以各2个线圈12～15彼此形成多个对的方式组合。形成对的2个线圈以各自相对于检测对象位置的电感变化彼此显示出反相特性的方式确定。即，+sin特性(正的正弦相)的线圈12和－sin特性(负的正弦相)的线圈13形成1对，+cos特性(正的余弦相)的线圈14和－cos特性(负的余弦相)的线圈15形成1对。
正弦特性的1对彼此相反特性的2次线圈12、13差动连接，其差动合成输出信号向放大器30输入，能够求出两者之差为A(θ)－C(θ)＝+2sinθsinωt。以上述方式，能够得到进行了温度补偿后的正弦特性的检测输出信号。另外，余弦特性的1对彼此相反特性的2次线圈14、15差动连接，其差动合成输出信号向放大器31输入，能够求出两者之差为D(θ)－B(θ)＝－2cosθsinωt。以上述方式，能够得到进行了温度补偿后的余弦特性的检测输出信号。
自激振荡电路20的振荡输出信号向比较器36输入，变换为方形波。这是为了对励磁交流信号的规定相位(例如0度或180度)进行检测。比较器36的输出作为采样和触发信号而向开关整流电路32、33输入，在该开关整流电路32、33中对从放大器30、31输出的位置检测交流输出信号+sinθsinωt、－cosθsinωt的振幅值进行采样并保持。由此，进行位置检测交流输出信号+sinθsinωt、－cosθsinωt的整流，能够得到与检测位置θ相应的直流电压+sinθ、－cosθ。开关整流电路32、33的各输出，由增益及偏置调整电路34、35进行增益调整，并且对所期望的偏置电压进行加法运算(或者减法运算)而进行偏置调整，从而得到位置检测直流电压信号Vsin、Vcos。即，从增益及偏置调整电路34输出的位置检测直流电压信号Vsin是与检测对象位置θ相应地表示正弦特性+sinθ变化的直流电压信号，从增益及偏置调整电路35输出的位置检测直流电压信号Vcos是与检测位置θ相应地表示余弦特性－cosθ变化的直流电压信号。如果检测对象位置θ的变化范围在π/2弧度的范围内，则能够利用2个位置检测直流电压信号Vsin、Vcos中的仅任意一个，对检测对象位置θ进行确定。如果检测对象位置θ的变化范围在2π弧度的范围内，则能够通过2个位置检测直流电压信号Vsin、Vcos的组合，绝对地确定出检测对象位置θ。能够将该位置检测直流电压信号Vsin、Vcos保持模拟信号不变或者变换为数字值而进行使用。这些放大器30、31、开关整流电路32、33、增益及偏置调整电路34、35等电路对2次线圈12～15的输出信号的振幅电平进行提取，作为将该振幅电平作为检测对象的位置数据而进行输出的输出电路起作用。
图4是表示将本发明的感应型位置检测装置作为旋转位置检测装置而构成的一个例子的图，特别地，在本例中示出作为多旋转感应型位置检测装置而构成的结构，该多旋转感应型位置检测装置能够检测出经过多次旋转的绝对位置。(a)是其轴向剖视略图。第1旋转位置检测装置50配置于被赋予检测对象的旋转位移的主旋转轴40，第2旋转位置检测装置60配置于在未图示的传感器壳体中可自由旋转地被轴支撑的辅助轴41。第1及第2旋转位置检测装置50及60分别是按照本发明的理念而构成的感应型旋转位置检测装置。
第1旋转位置检测装置50具有转子部51和定子部52。转子部51固定于主旋转轴40上，与主旋转轴40一起进行旋转。定子部52组装于传感器基板70内，传感器基板70固定于未图示的传感器壳体上。图4(b)是从传感器基板70(即定子部52)侧对转子部51进行观察的正视图。齿轮51a沿转子部51的圆周形成，在转子部51的与传感器基板70(即定子部52)相对的表面形成有磁响应部件51b(例如诸如铜或铝的非磁性导电体或铁等磁体)的图案。该磁响应部件51b作为前述目标部1起作用。作为一个例子，磁响应部件51b的图案构成为，主旋转轴40每旋转1周，表示4个周期的正弦函数特性变化。此外，图5(a)对磁响应部件51b的图案进行提取而以斜视图表示。
图4(c)是利用透视图法，对组装于传感器基板70上的定子部52进行表示的正视图。图4(d)是概略表示由多层基板构成的传感器基板70的一部分的放大剖视图。传感器基板70由6层的扁平线圈层71～76构成。各扁平线圈层71～76之间由绝缘层隔开。在定子部52中，对应于转子部51的磁响应部件51b的整周，设置有1个1次线圈11A。1次线圈11A对应于图1中的1次线圈11。具体地说，1次线圈11A用的扁平线圈(印刷线圈)在2个扁平线圈层71、72中以共通的配置分别形成为螺旋状，两个扁平线圈(印刷线圈)串联连接，构成1个1次线圈11A，组装于图3所示的自激振荡电路20内(作为1次线圈11)。此外，图5(b)仅对扁平线圈层71进行提取而以斜视图表示。
在定子部52中，对应于转子部51的磁响应部件51b，在其圆周方向的90度范围内，4个2次线圈12A、13A、14A、15A以等间隔(以22.5度的间隔)依次排列。这些2次线圈12A、13A、14A、15A对应于图1中的2次线圈12～15。具体地说，4个2次线圈12A、13A、14A、15A用的扁平线圈(印刷线圈)在4个扁平线圈层73、74、75、76中以共通的配置分别形成为螺旋状，共通的扁平线圈(印刷线圈)彼此串联连接，分别构成各个2次线圈12A、13A、14A、15A。此外，图5(c)仅对扁平线圈层73进行提取而以斜视图表示。
而且，在定子部52中，通过与由上述扁平线圈构成的4个2次线圈12A、13A、14A、15A的组(set)相同的结构构成的2次线圈组，对应于转子部51的磁响应部件51b，在其圆周方向的剩余的270度范围内排列有3组。因此，设置合计4组的2次线圈12A、13A、14A、15A。在上述4组中，将相对于转子部51的磁响应部件51b的位移而表示相同的电感变化特性的2次线圈(扁平线圈)彼此串联连接，其结果，与图1同样地，构成为得到4个2次线圈12～15的输出信号。即，2次线圈12A的合成输出信号相当于图1中的2次线圈12的输出信号，2次线圈13A的合成输出信号相当于图1中的2次线圈13的输出信号，2次线圈14A的合成输出信号相当于图1中的2次线圈14的输出信号，2次线圈15A的合成输出信号相当于图1中的2次线圈15的输出信号。
因此，能够将由与图3相同的结构构成的检测用电路应用于具有上述转子部51和定子部52的上述第1旋转位置检测装置50中。在该情况下，能够得到的位置检测直流电压信号Vsin、Vcos在作为检测对象的主旋转轴40每旋转1周时表示4个周期的变化。即，关于主旋转轴40的90度的旋转范围，位置检测直流电压信号Vsin、Vcos表示绝对的位置检测值。
在图4中，第2旋转位置检测装置60也具有转子部61和定子部62。转子部61固定于辅助轴41上而可旋转。定子部62与前述定子部52同样地，组装于前述传感器基板70内。如图4(b)所示，齿轮61a沿转子部61的圆周形成，在转子部61的与传感器基板70(即定子部62)相对的表面形成有磁响应部件61b(例如诸如铜或铝的非磁性导电体或者铁等磁体)的图案。该磁响应部件61b作为前述目标部1起作用。作为一个例子，磁响应部件61b的图案以辅助轴41每旋转1周而表示2个周期的正弦函数特性变化的方式构成。转子部61的齿轮61a与前述第1旋转位置检测装置50的前述转子部51的前述齿轮51a啮合，前述主旋转轴40的旋转增速传递至辅助轴41。这些主旋转轴40、齿轮51a、61a、辅助轴41的组合相当于传递单元，该传递单元将检测对象的旋转位移以不同的传递比向第1及第2旋转位置检测装置50、60进行传递。此外，图5(a)对磁响应部件61b的图案进行提取而以斜视图表示。
如图4(c)及图5(b)所示，在定子部62中，对应于转子部61的磁响应部件61b的整周，设置有1个1次线圈11B。1次线圈11B对应于图1中的1次线圈11。具体地说，1次线圈11B用的扁平线圈(印刷线圈)在2个扁平线圈层71、72中以共通的配置分别形成，两个扁平线圈(印刷线圈)串联连接，构成1个1次线圈11B，组装于图3所示的自激振荡电路20内(作为1次线圈11)。此外，当然，图3所示的自激振荡电路20及其他检测用电路分别具备各个第1及第2旋转位置检测装置50、60。
如图4(c)及图5(c)所示，在定子部62中，对应于转子部61的磁响应部件61b，在其圆周方向的180度范围内，4个2次线圈12B、13B、14B、15B以等间隔(以45度的间隔)依次排列。这些2次线圈12B、13B、14B、15B对应于图1中的2次线圈12～15。具体地说，4个2次线圈12B、13B、14B、15B用的扁平线圈(印刷线圈)在4个扁平线圈层73、74、75、76中以共通的配置分别形成，共通的扁平线圈(印刷线圈)彼此串联连接，分别构成各个2次线圈12B、13B、14B、15B。
而且，在定子部62中，通过与由上述扁平线圈构成的4个2次线圈12B、13B、14B、15B的组同样的结构构成的2次线圈组，对应于转子部61的磁响应部件61b，在其圆周方向的剩余的180度范围内排列有1组。因此，设置有合计2组的2次线圈12B、13B、14B、15B。在上述2组中，将相对于转子部61的磁响应部件61b的位移而表示相同的电感变化特性的2次线圈(扁平线圈)彼此串联连接，其结果，与图1同样地，构成为得到4个2次线圈12～15的输出信号。即，2次线圈12B的合成输出信号相当于图1中的2次线圈12的输出信号，2次线圈13B的合成输出信号相当于图1中的2次线圈13的输出信号，2次线圈14B的合成输出信号相当于图1中的2次线圈14的输出信号，2次线圈15B的合成输出信号相当于图1中的2次线圈15的输出信号。
因此，能够将由与图3相同的结构构成的检测用电路应用于具有前述转子部61和定子部62的上述第2旋转位置检测装置60中。在该情况下，能够得到的位置检测直流电压信号Vsin、Vcos在辅助轴41每旋转1周时表示2个周期的变化，但相对于主旋转轴40每旋转1周，齿轮51a、61a的齿轮比以考虑到的非整数的周期数进行变化。
例如，相对于第1旋转位置检测装置50的检测值变化的与1个周期相对应的范围(即，通过第1旋转位置检测装置50能够进行绝对位置检测的最大值、即主旋转轴40的90度的变化范围)，以第2旋转位置检测装置60示出小于1个周期的检测值的方式，对齿轮51a、61a的齿轮比等进行设定。例如，如果将第1旋转位置检测装置50相对于主旋转轴40的90度变化的最大检测值设为“D”，则以第2旋转位置检测装置60相对于主旋转轴40的90度变化的检测值成为“D－1”(为了便于说明，以数字值进行表示)等有些不同的值的方式进行设定。由此，第1旋转位置检测装置50的检测值和第2旋转位置检测装置60的检测值的差值或者比值表示第1旋转位置检测装置50的检测值的周期数，能够进行经过多次旋转(详细地说，超过第1旋转位置检测装置50的1个周期范围)的绝对位置检测。
在图1的实施例中，也可以与各2次线圈12～15相对应地分别设置1次线圈11，将上述多个1次线圈11串联连接，以作为自激振荡电路20内的电感要素而进行组装的方式进行变形。在该情况下，图5(b)所示的1次线圈用的扁平线圈层71(及72)如图6所示进行变更。即，在第1旋转位置检测装置50中，以与16个2次线圈12A～15A相对应的配置而设置16个1次线圈11A，这些1次线圈11A串联连接，作为自激振荡电路20内的电感要素11而组装。另外，在第2旋转位置检测装置60中，以与8个2次线圈12B～15B相对应的配置而设置8个1次线圈11B，这些1次线圈11B串联连接，作为自激振荡电路20内的电感要素11而组装。
图7是表示本发明所涉及的感应型位置检测装置的其他电路结构例的电路图。在该实施例中，1次线圈11与上述变形例同样地，对应于各2次线圈12～15而分别设置，将上述多个1次线圈11串联连接，作为自激振荡电路20内的电感要素(11)而组装。各2次线圈12～15的输出分别输入至整流电路37a～37d中，能够得到与各自的振幅成分+sinθ、－sinθ、－cosθ、+cosθ相对应的直流电压。各整流电路37a～37d的输出分别输入至增益及偏置调整电路38a～38d中，进行增益调整，并且对所期望的偏置电压进行加法运算(或者减法运算)而进行偏置调整。从增益及偏置调整电路38a、38b输出的正弦特性的振幅成分+sinθ、－sinθ的直流电压在差动放大器39a处进行差动合成，得到进行了温度补偿后的正弦特性的位置检测直流电压信号Vsin。另外，从增益及偏置调整电路38c、38d输出的余弦特性的振幅成分－cosθ、+cosθ的直流电压在差动放大器39b处进行差动合成，得到进行了温度补偿后的余弦特性的位置检测直流电压信号Vcos。按照该图7的实施例，在构成如前述图4所示的多旋转感应型位置检测装置的情况下，图5(b)所示的1次线圈用的扁平线圈层71(及72)如图6所示进行变更。不对图5(c)所示的2次线圈用的扁平线圈层73(及74～76)进行变更。此外，图7所示的整流电路37a～37d、增益及偏置调整电路38a～38d、差动放大器39a、39b的结构如图1所示，还能够应用于在各2次线圈12～15中共通地使用1个1次线圈11的情况。
图8是表示本发明所涉及的感应型位置检测装置的另一个电路结构例的电路图。图8表示相对于图1的变更例。即，在图8的实施例中，与图1同样地，1次线圈11仅设置1个，作为自激振荡电路20内的电感要素(11)而组装。关于各2次线圈12～15，也与图1同样地，彼此相反特性的2个2次线圈差动连接。正弦特性的1对彼此相反特性的2次线圈12、13差动连接，其差动合成输出信号向整流电路44输入，能够求出对两者之差A(θ)－C(θ)＝+2sinθsinωt进行整流而得到的直流电压。这样，能够得到进行了温度补偿后的正弦特性的检测输出信号。另外，余弦特性的1对彼此相反特性的2次线圈14、15差动连接，其差动合成输出信号向整流电路45输入，能够求出对两者之差D(θ)－B(θ)＝－2cosθsinωt进行整流而得到的直流电压。这样，能够得到进行了温度补偿后的余弦特性的检测输出信号。各整流电路44、45的输出分别输入至增益及偏置调整电路46、47中进行增益调整，并且对所期望的偏置电压进行加法运算(或者减法运算)而进行偏置调整。从增益及偏置调整电路46得到正弦特性的位置检测直流电压信号Vsin。另外，从增益及偏置调整电路47得到余弦特性的位置检测直流电压信号Vcos。
图9是表示将本发明的感应型位置检测装置作为旋转位置检测装置而构成的其他实施例的图，(a)表示1次线圈用基板55，在该基板55上印刷配线出1个1次线圈11。与上述各实施例同样地，1次线圈11在自激振荡电路20内作为电感要素(11)而组装。(b)示出目标用基板53，在该基板53上印刷配线出由诸如铜或者铝的非磁性良导电体构成的、弯曲或者弯折的线状的目标图案54。(c)示出2次线圈用基板56，在该基板56上印刷配线出多个2次线圈12～15。作为一个例子，在其圆周方向的72度(5等分)的范围内，4个2次线圈12C、13C、14C、15C以等间隔(以18度的间隔)依次排列。这些2次线圈12C、13C、14C、15C对应于图1或图8等中的2次线圈12～15，分别对应于正的正弦特性+sinθ、正的余弦特性+cosθ、负的正弦特性－sinθ、负的余弦特性－cosθ。(d)是表示对各基板53、55、56进行组装而构成感应型旋转位置检测装置的状态的侧视图。即，目标用基板53安装于旋转轴40上而构成转子部，与检测对象的旋转相伴而与旋转轴40一起进行旋转。1次线圈用基板55和2次线圈用基板56构成定子部，将目标用基板53可旋转地配置于该基板55和56之间。
而且，在2次线圈用基板56中，由与上述4个2次线圈12C、13C、14C、15C的组相同的结构构成的2次线圈组，在圆周方向的剩余的288度的范围内以等间隔排列有4组。因此，以等间隔设置有合计5组的2次线圈12C、13C、14C、15C。目标图案54以下述方式形成，即，每旋转1周(360度)，对应于5组(N组)2次线圈12C、13C、14C、15C的排列周期(1/5＝1/N旋转)，表示每旋转1周则显示出5个周期(N个周期)的变化特性的这种曲线状的变化。由非磁性良导电体构成的目标图案54形成闭合环路，与由1次线圈11所产生的交流磁场相应地流过感应电流。2次线圈12C、13C、14C、15C与相应于该目标图案54的感应电流而产生的磁场进行耦合，感应电流在该2次线圈12C、13C、14C、15C中流动。关于各2次线圈12C、13C、14C、15C相对于目标图案54的耦合度，由于该目标图案54的弯折形状(由于作用于各线圈的磁通量与其位置相应地变化)，而与检测对象位置相应地变化。目标图案54的曲线形状的5个周期(N个周期)的变化，导致相对于各2次线圈12C、13C、14C、15C而与旋转位置相应的磁耦合变化(感应电流变化)。由此，能够从各2次线圈12C、13C、14C、15C得到与旋转位置相应的检测信号。
图10是表示将本发明的感应型位置检测装置作为直线位置检测装置而构成的其他实施例的图，包含在基板上印刷配线出的1个1次线圈11及4个2次线圈12～15、和由在目标基板上印刷配线出的非磁性良导电体构成的、弯曲或者弯折的线状的目标图案58，构成为目标基板相对于线圈基板能够相对地进行直线位移。与上述各实施例同样地，1次线圈11在自激振荡电路20内作为电感要素(11)而组装。
4个2次线圈12、13、14、15在目标图案58的相对的直线位移方向上以等间隔依次配置，与前述实施例同样地，分别对应于正的正弦特性+sinθ、正的余弦特性+cosθ、负的正弦特性－sinθ、负的余弦特性－cosθ。目标图案58以下述方式形成，即，相对于2次线圈12、13、14、15的1个周期排列长度4k，显示出表示1个周期的变化特性的这种曲线状的变化。此外，将相邻的2次线圈12、13的间隔设为k。目标图案58的周期数不限于1个周期，也可以与检测对象直线位移的范围相应地设定为任意的周期数。作为一个例子，与图9的例子同样地，假设由非磁性良导电体构成的目标图案58以形成闭合环路的方式适当地构成，由此，能够使感应电流与由1次线圈11所产生的交流磁场相应地在目标图案58中流动。2次线圈12、13、14、15与相应于该目标图案58的感应电流而产生的磁场进行耦合，感应电流在该2次线圈12、13、14、15中流动。目标图案58的曲线形状的周期性变化，导致相对于各2次线圈12、13、14、15而与直线位置相应的磁耦合变化(感应电流变化)。由此，能够从各2次线圈12、13、14、15得到与检测对象直线位置相应的检测信号。

Claims (10)

1.一种感应型位置检测装置，其具有：
线圈部，其包含1次线圈以及2次线圈，该1次线圈由交流信号励磁，该2次线圈配置为，产生由所述1次线圈得到的感应输出；
自激振荡电路，其由所述线圈部所包含的所述1次线圈和电容器构成，该自激振荡电路将所述1次线圈作为用于进行自激振荡的电感要素而组装；
目标部，其配置为，与检测对象位置相应地使与所述线圈部之间的相对位置进行位移，由磁响应部件构成，该磁响应部件构成为，与该相对位置相应地使所述线圈部内的所述2次线圈的电感变化；以及
输出电路，其基于所述2次线圈的输出信号的振幅电平，对所述检测对象的位置数据进行输出，
作为所述自激振荡电路，将其振荡频率设定在大于或等于几百kHz的高频频带，
所述2次线圈仅包含2对2次线圈，
基于一个1对2次线圈的合成输出信号，针对检测对象位置而表示正弦函数特性，基于另一个1对2次线圈的合成输出信号，针对检测对象位置而表示余弦函数特性。
2.根据权利要求1所述的位置检测装置，其中，
所述输出电路包含对所述2次线圈的输出信号进行整流的整流电路、以及对所述整流电路的输出直流信号的电平进行偏置调整并且对其增益进行调整的电路。
3.根据权利要求1所述的感应型位置检测装置，其中，
所述1次及2次线圈由在印刷基板上形成为螺旋状的扁平线圈构成。
4.根据权利要求3所述的感应型位置检测装置，其中，
构成1个所述1次或2次线圈的所述扁平线圈，由将重叠排列为多层状的多个扁平线圈部分串联连接而成的结构构成。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的感应型位置检测装置，其中，
所述检测对象在旋转方向上进行位移，作为旋转位置检测装置而构成。
6.一种多旋转感应型位置检测装置，其具有：
第1旋转位置检测装置，其由权利要求1至4中任一项的感应型位置检测装置构成；
第2旋转位置检测装置，其由权利要求1至4中任一项的感应型位置检测装置构成；以及
传递单元，其将所述检测对象的旋转位移以不同的传递比向所述第1及第2旋转位置检测装置进行传递，
通过所述第1及第2旋转位置检测装置的检测输出的组合，能够进行经过多圈旋转的绝对位置检测。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的感应型位置检测装置，其中，
所述检测对象在直线方向上进行位移，作为直线位置检测装置而构成。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的感应型位置检测装置，其中，
所述检测对象以圆弧状进行位移，作为斜率检测装置而构成。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的感应型位置检测装置，其中，
所述目标部的所述磁响应部件形成为由非磁性良导电体构成的弯曲或者弯折的线状。
10.根据权利要求9所述的感应型位置检测装置，其中，
所述形成为线状的所述磁响应部件形成闭合环路，以使得流过由所述1次线圈的磁场产生的感应电流。
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