【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、比較的狭い範囲を移動する物体の位置を検出するのに適した変位センサと、この変位センサを使用して構成した圧力測定器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の変位センサとしては特許文献１に記載されているようなものがある。これは、交流電圧を印加したコイルに導体を近づけたとき、その距離によって異なるインピーダンス変化をコイルに生じることを利用するものである。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２７１２０４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載の変位センサは、非接触という利点があるものの、被測定物の材質や体積によって検出精度が左右されるうえ、電子回路構成が複雑となる欠点があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の変位センサは、絶縁材料からなり長手方向の中心軸１２に沿って貫通孔１１ａを有する筒体１１と、筒体１１に螺旋状に巻回された一次コイル１３と、筒体１１の貫通孔１１ａに少なくとも一部を挿入した磁性体棒１４と、磁性体棒１４に螺旋状に巻回された二次コイル１５と、筒体１１と磁性体棒１４を連結するスプリング１６とを備え、磁性体棒１４を筒体１１の中心軸１２に沿って所定の範囲、移動可能にした構成を特徴とする。
【０００６】
また本発明は、この変位センサ１０と、変位センサ１０の一次コイル１３にパルス状の電圧を供給するパルス発生部２１と、変位センサ１０の二次コイル１５に発生した電圧を整流する整流部２２と、整流後の直流電圧レベルをデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部２３と、このデジタルデータを演算処理する演算部２４を備えた圧力測定器の構成を特徴とする。
【０００７】
【実施例】
図１及び図２は、本発明の変位センサ１０の一実施例を示すものである。絶縁材料からなる筒体１１は、長手方向の中心軸１２に沿った貫通孔１１ａを備えている。筒体１１の外側には一次コイル１３を螺旋状に巻き付けてある。磁性体棒１４が筒体１１の貫通孔１１ａを貫通しており、この磁性体棒１４に二次コイル１５を螺旋状に巻回してある。
【０００８】
コイル状のスプリング１６が、その両端をそれぞれ絶縁性のホルダー１７、１８を介して筒体１１の一端と磁性体棒１４の一端に固定して取付けてある。一次コイル１３と二次コイル１５はスプリング１６の内側に位置している。図示は省略してあるが、ホルダー１７に設けられた電極に一次コイル１３の両端末を接続し、ホルダー１８に設けられた電極に二次コイル１５の両端末を接続してある。
【０００９】
一方のホルダー１８を固定したとき、図１に矢印で示す方向の圧力が他方のホルダー１７に加わると、この圧力の大きさに応じてスプリング１６が収縮する。このとき、二次コイル１５と一体となった磁性体棒１４及びホルダー１７は、圧力に応じた距離を中心軸１２に沿って移動し、一次コイル１３と二次コイル１５の相対的な位置が変化する。
【００１０】
この変位センサ１０を検出部に使用した圧力測定器の構成例を図３にブロック図で示す。変位センサ１０は二つのホルダー１７、１８のうちの一方が固定され、他方が測定対象物体に直接または間接的に接触する接触子とされる。以下はホルダー１８を固定し、ホルダー１７側を接触子とした例で説明する。
【００１１】
変位センサ１０の一次コイル１３にはパルス発生部２１からパルス状の電圧が印加される。すると、磁性体棒１４に巻かれた二次コイル１５には電磁誘導作用によってパルス状の電圧が発生する。二次コイル１５が磁性体棒１４と共に移動すると、一次コイル１３と二次コイル１５間の電磁結合度が変わり、二次コイル１５に誘起される電圧が変化する。
【００１２】
したがって、ホルダー１７に圧力が作用したときの二次コイル１５の電圧を測定することで、二次コイル１５が巻かれた磁性体棒１４の位置を検出し、その移動距離を圧力に変換して、ホルダー１７に加わる圧力を測定できる。二次コイル１５に発生した電圧は整流部２２で整流され、このときの直流電圧レベルがＡ／Ｄ変換部２３でデジタルデータに変換される。このデータを演算部２４で圧力に変換して、その値を表示部に出力する。変位センサ１０で検出した圧力、すなわちホルダー１７及び磁性体棒１４に加えられた圧力が表示部２５に数値等で表示されることになる。
【００１３】
【発明の効果】
本発明の変位センサは、筒体と磁性体棒を連結するスプリングのバネ定数を選択することによって広い測定レンジに対応できる利点がある。また、一次巻線と二次巻線の全長を延ばすことにより測定ストロークを拡大でき、検出精度を上げることが可能である。構造が簡単で製造が容易であり、小型でコンパクトな圧力測定器を構成できる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の変位センサの一実施例を示す正面図
【図２】同変位センサの一部を拡大して示す正面断面図
【図３】本発明の圧力測定器の構成例を示すブロック図
【符号の説明】
４ ワイヤ
１０ 変位センサ
１１ 筒体
１２ 中心軸
１４ 磁性体棒
１３ 一次コイル
１５ 二次コイル
１６ スプリング[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a displacement sensor suitable for detecting the position of an object moving in a relatively narrow range, and a pressure measuring instrument configured using the displacement sensor.
[0002]
[Prior art]
As a conventional displacement sensor, there is one as described in Patent Document 1. This utilizes the fact that when a conductor is brought close to a coil to which an AC voltage is applied, a different impedance change occurs in the coil depending on the distance.
[0003]
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-271204
[Problems to be solved by the invention]
Although the displacement sensor described in Patent Document 1 has an advantage of non-contact, there are disadvantages that the detection accuracy depends on the material and volume of the object to be measured, and the electronic circuit configuration is complicated.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The displacement sensor of the present invention includes a cylindrical body 11 made of an insulating material and having a through hole 11a along a longitudinal central axis 12; a primary coil 13 spirally wound around the cylindrical body 11; A magnetic rod 14 having at least a portion inserted into the through hole 11a, a secondary coil 15 wound spirally around the magnetic rod 14, and a spring 16 connecting the cylinder 11 and the magnetic rod 14 are provided. The magnetic rod 14 is configured to be movable within a predetermined range along the central axis 12 of the cylindrical body 11.
[0006]
The present invention also includes the displacement sensor 10, a pulse generator 21 that supplies a pulsed voltage to the primary coil 13 of the displacement sensor 10, and a rectifier 22 that rectifies the voltage generated in the secondary coil 15 of the displacement sensor 10. And a configuration of a pressure measuring device including an A / D converter 23 that converts the DC voltage level after rectification into digital data, and an arithmetic unit 24 that performs arithmetic processing on the digital data.
[0007]
【Example】
1 and 2 show an embodiment of a displacement sensor 10 of the present invention. The cylinder 11 made of an insulating material includes a through hole 11a along the central axis 12 in the longitudinal direction. A primary coil 13 is spirally wound around the outer side of the cylindrical body 11. A magnetic rod 14 passes through the through hole 11a of the cylindrical body 11, and a secondary coil 15 is spirally wound around the magnetic rod 14.
[0008]
Coiled springs 16 are attached with both ends fixed to one end of the cylinder 11 and one end of the magnetic rod 14 via insulating holders 17 and 18, respectively. The primary coil 13 and the secondary coil 15 are located inside the spring 16. Although not shown, both ends of the primary coil 13 are connected to the electrodes provided on the holder 17, and both ends of the secondary coil 15 are connected to the electrodes provided on the holder 18.
[0009]
When one holder 18 is fixed and the pressure in the direction indicated by the arrow in FIG. 1 is applied to the other holder 17, the spring 16 contracts in accordance with the magnitude of this pressure. At this time, the magnetic rod 14 and the holder 17 integrated with the secondary coil 15 move along the central axis 12 by a distance corresponding to the pressure, and the relative positions of the primary coil 13 and the secondary coil 15 are changed. Change.
[0010]
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of a pressure measuring device using the displacement sensor 10 as a detection unit. In the displacement sensor 10, one of the two holders 17 and 18 is fixed, and the other is a contact that directly or indirectly contacts the measurement target object. In the following description, the holder 18 is fixed and the holder 17 side is a contact.
[0011]
A pulse voltage is applied from the pulse generator 21 to the primary coil 13 of the displacement sensor 10. Then, a pulsed voltage is generated in the secondary coil 15 wound around the magnetic rod 14 by electromagnetic induction. When the secondary coil 15 moves together with the magnetic rod 14, the degree of electromagnetic coupling between the primary coil 13 and the secondary coil 15 changes, and the voltage induced in the secondary coil 15 changes.
[0012]
Therefore, by measuring the voltage of the secondary coil 15 when pressure is applied to the holder 17, the position of the magnetic rod 14 around which the secondary coil 15 is wound is detected, and the moving distance is converted into pressure. The pressure applied to the holder 17 can be measured. The voltage generated in the secondary coil 15 is rectified by the rectifier 22, and the DC voltage level at this time is converted into digital data by the A / D converter 23. This data is converted into pressure by the calculation unit 24 and the value is output to the display unit. The pressure detected by the displacement sensor 10, that is, the pressure applied to the holder 17 and the magnetic rod 14 is displayed on the display unit 25 with a numerical value or the like.
[0013]
【The invention's effect】
The displacement sensor of the present invention has an advantage that it can cope with a wide measurement range by selecting the spring constant of the spring connecting the cylinder and the magnetic rod. Further, by extending the total length of the primary winding and the secondary winding, the measurement stroke can be expanded and the detection accuracy can be increased. The structure is simple and easy to manufacture, and there is an effect that a compact and compact pressure measuring device can be constructed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing an embodiment of a displacement sensor of the present invention. FIG. 2 is a front sectional view showing a part of the displacement sensor in an enlarged manner. FIG. 3 shows a configuration example of a pressure measuring device of the present invention. Block diagram [Explanation of symbols]
4 Wire 10 Displacement sensor 11 Cylindrical body 12 Center shaft 14 Magnetic rod 13 Primary coil 15 Secondary coil 16 Spring
