JP3477277B2 - Magnetic position sensor - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、可動な被検出体の相対
的位置を磁気的に検出する磁気式位置センサに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic position sensor for magnetically detecting the relative position of a movable object to be detected.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来、この種の磁気式位置センサとし
て、自動車等のスロットル開度を検出するスロットルポ
ジションセンサ（Throttle Position Senser）が知られ
ている。一例を示すと、特公昭５５−１３２８６号公報
に開示されているものがある。これは、可動磁心と固定
磁心とが磁気的に結合して２つの閉磁路を構成し、各閉
磁路に検出コイルを設けている。そして可動磁心の変位
に伴う各閉磁路の磁気抵抗変化により、各検出コイルの
起電力を検出して、可動磁心の相対的位置を検出してい
る。2. Description of the Related Art Conventionally, as a magnetic position sensor of this type, a throttle position sensor (Throttle Position Sensor) for detecting a throttle opening of an automobile or the like has been known. As an example, there is one disclosed in Japanese Patent Publication No. 55-13286. In this, the movable magnetic core and the fixed magnetic core are magnetically coupled to each other to form two closed magnetic paths, and a detection coil is provided in each closed magnetic path. Then, the electromotive force of each detection coil is detected by the change in the magnetic resistance of each closed magnetic circuit due to the displacement of the movable magnetic core, and the relative position of the movable magnetic core is detected.

【０００３】この公報に開示されているセンサの検出回
路は、可動磁心の位置を表す位置信号を常時アナログで
出力する構成であり、消費電力が大となると共に、かか
る位置信号が有効であるか否かの判断が行われていない
ため、動作環境が変化した場合や、経時変化がある場
合、外部ノイズがある場合及び電源投入時等において
は、正しい可動磁心の位置を得ることができず誤検出し
てしまう、という問題があった。The detection circuit of the sensor disclosed in this publication has a structure in which a position signal representing the position of the movable magnetic core is constantly output in analog form, which consumes a large amount of power and is the position signal effective? Since it has not been determined whether or not the operating environment has changed, has changed over time, has external noise, or has been powered on, etc. There was a problem that it would be detected.

【０００４】さらに位置信号を後段の信号処理系に伝送
ないし供給するに当たっては、その信号処理系との整合
性をもうまくとらないと、誤差の大きい位置信号を信号
処理系に与えてしまう恐れもある。Further, in transmitting or supplying the position signal to the signal processing system in the subsequent stage, if the consistency with the signal processing system is not good, the position signal having a large error may be given to the signal processing system. is there.

【０００５】[0005]

【本発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、上
述した点に鑑み、誤検出を防止して正確な被検出体の相
対的位置を検知することが可能であり、また消費電力の
少ない磁気式位置センサを提供することを目的とする。
本発明はまた、信号処理系との整合性を良好にとること
の可能な磁気式位置センサを提供することを目的として
いる。In view of the above-mentioned problems, the present invention can prevent erroneous detection, detect an accurate relative position of an object to be detected, and consumes less power. An object is to provide a magnetic position sensor.
Another object of the present invention is to provide a magnetic position sensor which can be well matched with a signal processing system.

【０００６】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明による磁気式位置
センサは、可動な被検出体の相対的位置を検出する磁気
式位置センサであって、少なくとも１つの励磁コイル
と、第１及び第２の検出コイルと、前記励磁コイルに鎖
交して前記第１及び第２の検出コイルの各々に前記被検
出体の相対的位置に応じた起電力を生じさせる磁束を通
過せしめる磁路を形成する磁路形成手段と、励磁指令信
号に応じて前記励磁コイルに励磁信号を供給する励磁手
段と、前記検出コイルの少なくとも一方の検出出力から
位置信号を得る位置信号生成手段と、前記検出コイルの
双方の検出出力の加算レベルが基準レベルに達したこと
を判定して有効信号を発生する判別手段と、前記有効信
号に応答して前記励磁信号の変化率を低下させてそのレ
ベル変化を安定させる安定化手段と、前記励磁指令信号
を間歇的に生成する一方、前記有効信号に応答して、前
記位置信号を取り込む制御手段と、を含むことを特徴と
している。SUMMARY OF THE INVENTION A magnetic position sensor according to the present invention is a magnetic position sensor for detecting the relative position of a movable object to be detected, the magnetic position sensor including at least one exciting coil and first and second exciting coils. to the formation and detection coil, a magnetic path allowed to pass through the magnetic flux generating an electromotive force in response to the relative position of the detection object in each of said interlinked to the exciting coil first and second detection coils Magnetic path forming means and excitation command signal
Signal is supplied to the exciting coil in accordance with the signal, position signal generating means for obtaining a position signal from the detection output of at least one of the detecting coils, and the added level of the detection outputs of both of the detecting coils is the reference. and discriminating means for generating a valid signal to determine when the level is reached, stabilized for stable the record <br/> level change by reducing the rate of change of the excitation signal in response to the enable signal Means and the excitation command signal
Is generated intermittently, while in response to the valid signal,
And a control means for fetching the position signal .

【０００７】[0007]

【作用】本発明の磁気式位置センサによれば、被検出体
の相対的位置に応じた起電力を発生する第１及び第２の
検出コイルの少なくとも一方の検出出力から位置信号が
得られるとともに、当該検出コイルの双方の検出出力の
加算レベルが基準レベルにあることが判別される。この
判別により、得られた位置信号が有効なものか否かが検
知される。そして、この判別がなされるのに応答して励
磁コイルに供給する励磁信号レベルが安定化せしめられ
る。According to the magnetic position sensor of the present invention, the position signal is obtained from the detection output of at least one of the first and second detection coils that generate the electromotive force according to the relative position of the object to be detected. , It is determined that the added level of both detection outputs of the detection coil is at the reference level. By this determination, it is detected whether the obtained position signal is valid. Then, in response to this determination, the level of the excitation signal supplied to the excitation coil is stabilized.

【０００８】[0008]

【実施例】以下、図面を参照しつつ本発明を詳細に説明
する。図１は、本発明による一実施例の磁気式位置セン
サの本体構造を示す平面図であり、図２は、そのＡ−Ａ
断面を示している。これらの図によって示される磁気式
位置センサは、被検出体の回動における回転角を検出し
直線的な出力特性を得るものである。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view showing a main body structure of a magnetic position sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG.
The cross section is shown. The magnetic position sensor shown by these figures is for obtaining a linear output characteristic by detecting a rotation angle in the rotation of the object to be detected.

【０００９】図１及び図２において、磁気式位置センサ
は、細かいドットが付されて図示される固定磁性部材１
と、可動磁性部材３と、励磁コイル５と、検出コイル６
ａ，６ｂとからなる。固定磁性部材１は、Ｕ字状の磁性
部材１ａと、Ｕ字状磁性部材１ａの両脚部を接合する直
線状の磁性部材１ｂと、直線状磁性部材１ｂのＵ字状磁
性部材１ａに対向する側の中央部に一端が固着し他端が
回動シャフト２の回動軸寄りに直線状に延びる突出磁性
部材１ｃとを有する。In FIGS. 1 and 2, the magnetic type position sensor has a fixed magnetic member 1 shown with fine dots.
, Movable magnetic member 3, exciting coil 5, and detecting coil 6
It consists of a and 6b. The fixed magnetic member 1 faces the U-shaped magnetic member 1a, the linear magnetic member 1b that joins both legs of the U-shaped magnetic member 1a, and the U-shaped magnetic member 1a of the linear magnetic member 1b. One end is fixed to the central portion on the side, and the other end has a protruding magnetic member 1c that linearly extends toward the rotation axis of the rotation shaft 2.

【００１０】被検出体もしくは移動体であるシャフト２
は、回転軸ａを中心に回動する。シャフト２は長手磁性
部材３の一端部に結合手段としてのネジ４によって固着
されており、長手磁性部材３は、シャフト２とともに回
転軸ａを中心に回動自在である。Ｕ字状磁性部材１ａ
は、長手磁性部材３の周りに配され、回転軸ａを中心と
しかつ長手磁性部材３の他端から回転軸ａまでの距離よ
りも長い半径にて円弧を描く内表面を有し、かかる内表
面と長手磁性部材２の他端面とは非接触である。長手磁
性部材３の一端部は、回転軸ａを中心とする円環状であ
り、突出磁性部材１ｃの延在端部は、この円環状一端部
に対向しかつ対応した形状を有し、長手磁性部材３の一
端部と突出磁性部材１ｃとも非接触である。なお、磁性
部材１ａ，１ｂ及び１ｃからなる構造を一体的に形成し
ても良い。The shaft 2 which is the object to be detected or the moving object
Rotates about the rotation axis a. The shaft 2 is fixed to one end of the longitudinal magnetic member 3 by a screw 4 as a coupling means, and the longitudinal magnetic member 3 is rotatable around the rotation axis a together with the shaft 2. U-shaped magnetic member 1a
Has an inner surface which is arranged around the longitudinal magnetic member 3 and which has an arc centered on the rotation axis a and having a radius longer than the distance from the other end of the longitudinal magnetic member 3 to the rotation axis a. The surface and the other end surface of the longitudinal magnetic member 2 are not in contact with each other. One end of the longitudinal magnetic member 3 has an annular shape centered on the rotation axis a, and the extending end of the protruding magnetic member 1c has a shape facing and corresponding to the annular one end. The one end of the member 3 and the protruding magnetic member 1c are also not in contact with each other. The structure composed of the magnetic members 1a, 1b and 1c may be integrally formed.

【００１１】突出磁性部材１ｃには励磁用のコイル５が
巻回され、Ｕ字状磁性部材１ａの両脚部には、それぞれ
検出用のコイル６ａ及び６ｂが巻回される。励磁コイル
５は、後述する励磁回路により励磁される。これにより
励磁コイル５が起磁力を発すると、図１に点線で示され
るような形の磁束が分布する。ここで誘起された磁束は
検出コイル６ａ，６ｂと鎖交するが、検出コイル６ａ，
６ｂに鎖交する磁束の磁束密度は、長手磁性部材３の位
置に応じて変化する。この様子を示したものが図３に示
される。An exciting coil 5 is wound around the protruding magnetic member 1c, and detection coils 6a and 6b are wound around both legs of the U-shaped magnetic member 1a. The exciting coil 5 is excited by an exciting circuit described later. As a result, when the exciting coil 5 generates a magnetomotive force, magnetic flux having a shape shown by a dotted line in FIG. 1 is distributed. The magnetic flux induced here interlinks with the detection coils 6a and 6b.
The magnetic flux density of the magnetic flux interlinking with 6b changes depending on the position of the longitudinal magnetic member 3. This is shown in FIG.

【００１２】つまり検出コイル６ａに鎖交する磁束の磁
路Ｐａの長さと検出コイル６ｂに鎖交する磁束の磁路Ｐ
ｂの長さとが、長手磁性部材３のＵ字状磁性部材１ａへ
の対向位置により相補的に変わり、各磁路の抵抗成分が
変化した分検出コイルに鎖交する磁束密度が変わるので
ある。検出コイル６ａ，６ｂは、鎖交する磁束の変化率
の大きさに応じた起電力を発生するので、検出コイル６
ａ，６ｂの起電力すなわち出力電圧または電流から長手
磁性部材３すなわちシャフト２の位置（相対的角度）を
検知することができる。That is, the length of the magnetic path Pa of the magnetic flux interlinking the detection coil 6a and the magnetic path P of the magnetic flux interlinking the detection coil 6b.
The length b is changed complementarily depending on the position of the longitudinal magnetic member 3 facing the U-shaped magnetic member 1a, and the magnetic flux density linked to the detection coil is changed by the change in the resistance component of each magnetic path. Since the detection coils 6a and 6b generate an electromotive force according to the magnitude of the change rate of the interlinking magnetic flux, the detection coils 6a and 6b
The position (relative angle) of the longitudinal magnetic member 3, that is, the shaft 2 can be detected from the electromotive force of a, 6b, that is, the output voltage or current.

【００１３】この磁気式位置センサは、回動シャフト２
を例えば内燃機関のスロットルバルブに連結してスロッ
トルポジションセンサの機能を担うことができる。ま
た、自動工作機械、自動搬送機械等における位置検出手
段としても用いることができ、工場の自動化（ＦＡ）等
においても好適である。次に、この磁気式位置センサの
動作原理を図３を参照してもう少し詳しく説明する。This magnetic type position sensor has a rotary shaft 2
Can be connected to, for example, a throttle valve of an internal combustion engine to function as a throttle position sensor. Further, it can be used also as a position detecting means in an automatic machine tool, an automatic carrying machine, etc., and is also suitable for factory automation (FA) and the like. Next, the operating principle of this magnetic position sensor will be described in more detail with reference to FIG.

【００１４】図３において、可動磁性部材３の回動中心
ａを通る角度基準線ｌ0 と、回動中心ａ及び可動磁性部
材３のＵ字状磁性部材１ａへの対向面中央位置を結ぶ線
ｌ1とのなす角がα［ｒａｄ］である場合、アンペアの
周積分の定理より閉磁路Ｐａ，Ｐｂに対応して、次の各
式が成立する。In FIG. 3, an angle reference line l0 passing through the rotation center a of the movable magnetic member 3 and a line l1 connecting the rotation center a and the center position of the movable magnetic member 3 facing the U-shaped magnetic member 1a. When the angle formed by and is α [rad], the following equations are established corresponding to the closed magnetic paths Pa and Pb according to the Ampere's circumferential integration theorem.

【００１５】[0015]

【数１】 Ｈ0・Ｌ1＋Ｈ7・Ｌ7＋Ｈ3・Ｌ2＋Ｈ8・Ｌ8＋Ｈ1（Ｌ＋ｒ・α）＝Ｎi …（１）[Equation 1] H0 ・ L1 + H7 ・ L7 + H3 ・ L2 + H8 ・ L8 + H1 (L + r ・ α) = Ni (1)

【００１６】[0016]

【数２】 Ｈ0・Ｌ1＋Ｈ7・Ｌ7＋Ｈ3・Ｌ2＋Ｈ8・Ｌ8＋Ｈ2（Ｌ−ｒ・α）＝Ｎi …（２） 但し、ＬはＵ字状磁性部材１ａと直線状磁性部材１ｂと
により形成される全磁路の半分の長さ、Ｌ1 は突出磁性
部材１ｃにより形成される磁路長、Ｌ2 は可動磁性部材
３により形成される磁路長、ｒは可動磁性部材３の回動
半径すなわち回動中心ａから可動磁性部材３のＵ字状磁
性部材１ａへの対向面までの距離、Ｓは全ての磁路の等
価断面積、Ｈ0 ，Ｈ3 は突出磁性部材１ｃ，可動磁性部
材３の磁界の強さ、Ｈ7 ，Ｈ8 はギャップ７，８の磁界
の強さ、Ｌ7 ，Ｌ8 はギャップ７、８の長さ、Ｈ1 ，Ｈ
2 は閉磁路Ｐａ，Ｐｂの磁界の強さ、Ｎi は励磁コイル
５で発生する起磁力である。[Formula 2] H0 · L1 + H7 · L7 + H3 · L2 + H8 · L8 + H2 (L-r · α) = Ni (2) where L is the entire magnetic path formed by the U-shaped magnetic member 1a and the linear magnetic member 1b L1 is the magnetic path length formed by the protruding magnetic member 1c, L2 is the magnetic path length formed by the movable magnetic member 3, and r is the turning radius of the movable magnetic member 3, that is, the turning center a. The distance to the surface of the movable magnetic member 3 facing the U-shaped magnetic member 1a, S is the equivalent cross-sectional area of all magnetic paths, H0 and H3 are the magnetic field strengths of the protruding magnetic member 1c and the movable magnetic member 3, and H7. , H8 are the magnetic field strengths of the gaps 7 and 8, L7 and L8 are the lengths of the gaps 7 and 8, and H1 and H
2 is the magnetic field strength of the closed magnetic paths Pa and Pb, and Ni is the magnetomotive force generated in the exciting coil 5.

【００１７】上記式（１）及び（２）において、共通項
を削除するために、式（１）−式（２）なる演算をな
し、その結果をαについてまとめると、In the above equations (1) and (2), in order to remove the common term, the equations (1)-(2) are calculated, and the results are summarized as follows:

【００１８】[0018]

【数３】 α＝（Ｌ／ｒ）・（Ｈ2−Ｈ1）／（Ｈ2＋Ｈ1） …（３） となる。ここでＨ2 ＋Ｈ1 ＝const （const は定数）と
すると、次の式（４）が導かれる。## EQU3 ## α = (L / r)  (H2-H1) / (H2 + H1) (3) Here, assuming that H2 + H1 = const (const is a constant), the following equation (4) is derived.

【００１９】[0019]

【数４】 Ｈ2＝（ｒ・const・α）／２Ｌ＋const／２ …（４） 検出コイル６ａ，６ｂに生じる電圧Ｖ1 及びＶ2 は、Ｈ
1 及びＨ2 に比例するので、## EQU00004 ## H2 = (r.const..alpha.) / 2L + const / 2 (4) The voltages V1 and V2 generated in the detection coils 6a and 6b are H
Since it is proportional to 1 and H2,

【００２０】[0020]

【数５】 Ｖ2＝（ｒ・const・α）／２Ｌ＋const／２ …（５） である。ここで、式（５）をαについて整理すると、次
のようになる。[Equation 5] V2 = (r · const · α) / 2L + const / 2 (5) Here, rearranging equation (5) with respect to α is as follows.

【００２１】[0021]

【数６】 α＝｛２Ｌ／（ｒ・const）｝・（Ｖ2−const／２） …（６） 上記式（３）より明かな如くＨ1 及びＨ2 すなわちＶ1
及びＶ2 を検出することで磁路部材５の回転角αを得る
ことができる。式（３）を書き直せば、[Equation 6] α = {2L / (r · const)} · (V2−const / 2) (6) As is clear from the above equation (3), H1 and H2, that is, V1
By detecting V2 and V2, the rotation angle α of the magnetic path member 5 can be obtained. If we rewrite equation (3),

【００２２】[0022]

【数７】 α＝（Ｌ／ｒ）・（Ｖ2−Ｖ1）／（Ｖ2＋Ｖ1） …（７） である。すなわち（Ｌ／ｒ）は定数であるので、（Ｖ1
＋Ｖ2 ）を一定に制御できれば、可動磁性部材３の回転
角αは、（Ｖ2 −Ｖ1 ）により一義的に求められること
となる。従ってこの場合、（Ｖ2 −Ｖ1 ）または（Ｖ1
−Ｖ2 ）、つまり両検出コイルの出力電圧の差は回転角
αを表す位置信号の値として扱われる。また、（Ｖ1 ＋
Ｖ2 ）を一定に制御できれば、可動磁性部材３の回転角
αは、式（６）より明かな如くＶ2 のみでも正確に表す
ことができる。以下ではこの趣旨の下、検出コイルの出
力電圧Ｖ1 ，Ｖ2 から回転角αを求めるための系につい
て説明する。## EQU7 ## α = (L / r)  (V2-V1) / (V2 + V1) (7) That is, (L / r) is a constant, so (V1
If + V2) can be controlled to be constant, the rotation angle α of the movable magnetic member 3 can be uniquely obtained by (V2-V1). Therefore, in this case, (V2-V1) or (V1
-V2), that is, the difference between the output voltages of the two detection coils is treated as the value of the position signal representing the rotation angle α. Also, (V1 +
If V2) can be controlled to be constant, the rotation angle α of the movable magnetic member 3 can be accurately represented by V2 alone, as is clear from the equation (6). In the following, a system for obtaining the rotation angle α from the output voltages V1 and V2 of the detection coil will be described for this purpose.

【００２３】図４は、図１及び図２の磁気式位置センサ
の励磁コイル５を励磁して、検出コイル６ａ及び６ｂの
起電力から、可動磁性部材３の位置を表す位置信号を得
る位置信号発生及び励磁制御回路の一例を示している。
図４において、コントローラ１８は、図示せぬタイミン
グ生成系からの励磁制御信号をベース入力とするＮＰＮ
型トランジスタＱ1 を有し、このトランジスタＱ1 は、
エミッタが接地されコレクタがそのままコントローラ１
８の端子に導かれている。このトランジスタＱ1 のオー
プンコレクタは、励磁回路１３において抵抗値Ｒ1 を有
する抵抗器１３１の一端と接続され、その抵抗器１３１
の一端は＋５Ｖの電源により抵抗値Ｒ2 を有する抵抗器
１３２を通じて給電される。抵抗器１３１の他端は、ト
ランジスタＱ2 のベースに接続されるとともに充放電用
コンデンサＣ1 を介して接地される。トランジスタＱ2
のコレクタは＋５Ｖの電源により給電され、そのエミッ
タは励磁コイル５の一端に接続される。励磁コイル５の
他端は接地され、励磁コイル５の一端がダイオードＤ1
のカソードに他端がダイオードＤ2 のアノードに接続さ
れる。FIG. 4 is a position signal for obtaining a position signal representing the position of the movable magnetic member 3 from the electromotive force of the detection coils 6a and 6b by exciting the exciting coil 5 of the magnetic position sensor shown in FIGS. An example of a generation and excitation control circuit is shown.
In FIG. 4, the controller 18 is an NPN whose base input is an excitation control signal from a timing generation system (not shown).
Has a transistor Q1 which is
The emitter is grounded and the collector is as it is. Controller 1
It is led to the terminal of 8. The open collector of the transistor Q1 is connected to one end of a resistor 131 having a resistance value R1 in the excitation circuit 13, and the resistor 131
One end of is supplied from a + 5V power source through a resistor 132 having a resistance value R2. The other end of the resistor 131 is connected to the base of the transistor Q2 and is also grounded via the charging / discharging capacitor C1. Transistor Q2
Is fed by a + 5V power source, and its emitter is connected to one end of the exciting coil 5. The other end of the exciting coil 5 is grounded, and one end of the exciting coil 5 is a diode D1.
The other end is connected to the anode of the diode D2.

【００２４】励磁回路１３からの励磁信号により励磁コ
イル５が励磁されると、検出コイル６ａ，６ｂの両端間
には電圧Ｖ1 ，Ｖ2 が発生するが、正レベルの励磁信号
に対して発生する起電力の負極を示す検出コイル６ａ，
６ｂの端子（負極性端子）が共通接続される。すなわち
検出コイル６ａ，６ｂは、差動巻の構成となっている。
正レベルの励磁信号に対して発生する起電力の正極を示
す検出コイル６ａの端子（正極性端子）は、コントロー
ラ１８に内蔵するＡ／Ｄ変換器１６の入力端に接続さ
れ、正レベルの励磁信号に対して発生する起電力の正極
を示す検出コイル６ｂの端子（正極性端子）は、判別回
路１５において抵抗値Ｒ3 ，Ｒ4 を有する抵抗器１５
１，１５２による＋５Ｖの分圧点と接続される。分圧点
からは基準電圧Ｖref が印加される。図４では、正極性
端子に「＋」が、負極性端子に「−」が付記されてい
る。このような両検出コイルの接続により、検出コイル
６ａの正極性端子にはＶ1 −Ｖ2 成分を含みかつ該成分
が基準電圧だけレベルシフトされたＶ1 −Ｖ2 ＋Ｖref
の電位すなわち位置信号が現れることとなる。従って、
かかる接続は差信号出力手段もしくは位置信号生成手段
に相当する。このような手段としては、検出コイルの差
動巻構成に限らず、別個に設けた減算器を使っても良い
が、差動巻構成の方が簡単である。また、各検出コイル
の出力電圧Ｖ1 及びＶ2 は、正レベルの励磁パルスに対
して負の値を示す。When the exciting coil 5 is excited by the exciting signal from the exciting circuit 13, the voltages V1 and V2 are generated between both ends of the detecting coils 6a and 6b, but they are generated with respect to the positive level exciting signal. Detection coil 6a showing the negative pole of power,
The terminals 6b (negative terminals) are commonly connected. That is, the detection coils 6a and 6b have a differential winding configuration.
The terminal (positive terminal) of the detection coil 6a, which indicates the positive electrode of the electromotive force generated with respect to the positive level excitation signal, is connected to the input terminal of the A / D converter 16 built in the controller 18, and the positive level excitation is performed. The terminal (positive terminal) of the detection coil 6b indicating the positive electrode of the electromotive force generated with respect to the signal is a resistor 15 having resistance values R3 and R4 in the discrimination circuit 15.
It is connected to the + 5V voltage dividing point by 1,152. The reference voltage Vref is applied from the voltage dividing point. In FIG. 4, “+” is added to the positive terminal and “−” is added to the negative terminal. Due to the connection of both detection coils, the positive terminal of the detection coil 6a contains V1 -V2 component and the component is level-shifted by the reference voltage V1 -V2 + Vref.
That is, the potential of, that is, the position signal appears. Therefore,
Such connection corresponds to difference signal output means or position signal generation means. Such means is not limited to the differential winding structure of the detection coil, and a subtractor provided separately may be used, but the differential winding structure is simpler. Further, the output voltages V1 and V2 of each detection coil show a negative value with respect to the positive level excitation pulse.

【００２５】両検出コイルの共通接続点と検出コイル６
ｂの正極性端子との間には、抵抗値Ｒ5 ，Ｒ6 を有する
抵抗器１５３，１５４が直列接続される。抵抗器１５３
及び１５４の共通接続点は、比較器１５０の非反転入力
端子に導かれる。位置信号線と接地点との間にはそれぞ
れ直列接続された抵抗値Ｒ7 ，Ｒ8 及びＲ9 を有する抵
抗器１５５，１５６，１５７による分圧回路が形成され
る。抵抗器１５６及び１５７の共通接続点は、比較器１
５０の反転入力端子に導かれる。比較器１５０の非反転
入力端子と出力端子とは抵抗値Ｒ10を有する抵抗器１５
８により接続される。比較器１５０は、抵抗器１５６及
び１５７の共通接続点電位と抵抗器１５３及び１５４の
共通接続点から導かれた信号線電位とを比較し、前者が
後者よりも大きいことを判別すると低レベルの有効信号
を発生しＡ／Ｄ変換器１６に供給する。Common connection point of both detection coils and detection coil 6
Resistors 153 and 154 having resistance values R5 and R6 are connected in series with the positive terminal of b. Resistor 153
And 154 are connected to the non-inverting input terminal of the comparator 150. A voltage divider circuit is formed between the position signal line and the ground point by resistors 155, 156 and 157 having resistance values R7, R8 and R9 connected in series. The common connection point of the resistors 156 and 157 is the comparator 1
50 to the inverting input terminal. The non-inverting input terminal and the output terminal of the comparator 150 have a resistor 15 having a resistance value R10.
Connected by 8. The comparator 150 compares the common connection point potential of the resistors 156 and 157 with the signal line potential derived from the common connection point of the resistors 153 and 154, and when it is determined that the former is larger than the latter, the comparator 150 has a low level. A valid signal is generated and supplied to the A / D converter 16.

【００２６】Ａ／Ｄ変換器１６のアナログ入力端には、
検出コイル６ａの正極性端子からの位置信号が入力さ
れ、この位置信号を有効信号に応答してサンプルホール
ドし、保持した電圧レベルに対応するディジタル信号を
コントローラ１８内の信号処理系に転送する。コントロ
ーラ１８は、有効信号に基づくその内部生成の所定タイ
ミングにてこの転送されたディジタル信号を位置データ
すなわち回転角データとして取り込む。At the analog input terminal of the A / D converter 16,
A position signal is input from the positive terminal of the detection coil 6a, the position signal is sampled and held in response to the valid signal, and the digital signal corresponding to the held voltage level is transferred to the signal processing system in the controller 18. The controller 18 takes in the transferred digital signal as position data, that is, rotation angle data at a predetermined timing of its internal generation based on the effective signal.

【００２７】判別回路１５からの有効信号は、抵抗値Ｒ
20を有する抵抗器１００を通じてトランジスタＱ1 のオ
ープンコレクタ出力信号線（すなわち抵抗器１３１の一
端に）に供給される。この抵抗器１００を含む信号系
は、コンデンサＣ1 への充電電流を分流する分流回路で
あり、正レベル励磁信号供給中において励磁回路１３に
対する励磁制御を操作するために設けられている。この
励磁制御の操作は、つまり有効信号に応答し励磁コイル
へ供給される励磁信号のレベルを安定化させることであ
り、当該分流回路は安定化手段を担う。The valid signal from the discrimination circuit 15 is the resistance value R.
It is supplied to the open collector output signal line of transistor Q1 (ie to one end of resistor 131) through resistor 100 having 20. The signal system including the resistor 100 is a shunt circuit for shunting the charging current to the capacitor C1 and is provided for operating the excitation control for the excitation circuit 13 during the supply of the positive level excitation signal. The operation of this excitation control is to stabilize the level of the excitation signal supplied to the excitation coil in response to the valid signal, and the shunt circuit functions as a stabilizing means.

【００２８】続いてこの位置信号発生及び励磁制御回路
の動作を図５を参照しつつ説明する。先ず、比較器１５
０の反転入力端子に印加される電圧ＶA 及び非反転入力
端子に印加される電圧ＶB は、Next, the operation of the position signal generation and excitation control circuit will be described with reference to FIG. First, the comparator 15
The voltage VA applied to the inverting input terminal of 0 and the voltage VB applied to the non-inverting input terminal are

【００２９】[0029]

【数８】 ＶA ＝（Ｖ1−Ｖ2＋Ｖref）・｛Ｒ9 ／（Ｒ7＋Ｒ8）＋Ｒ9｝ …（１０）[Equation 8]   VA = (V1-V2 + Vref). {R9 / (R7 + R8) + R9} (10)

【００３０】[0030]

【数９】 ＶB ＝Ｖref＋Ｖ1・Ｒ6 ／（Ｒ5＋Ｒ6） …（１１） と書くことができる。時刻ｔ1 〜ｔ2 において、図５の
（ａ）に示されるようにタイミング生成系からの励磁制
御信号のレベルが立ち下がり低レベルとなると、この励
磁制御信号をベース入力とするコントローラ１８内蔵の
トランジスタＱ1 はオフとなり、励磁回路１３における
コンデンサＣ1 は、抵抗器１３２，１３１を介して＋５
Ｖ電源によるチャージを開始する。このチャージによっ
てコンデンサＣ1 の両端間電圧は上昇し、トランジスタ
Ｑ2 を駆動して励磁コイル５への電流すなわち励磁信号
のレベルを図５の（ｂ）に示されるように増加させる。[Equation 9] VB = Vref + V1.R6 / (R5 + R6) (11) can be written. At time t1 to t2, when the level of the excitation control signal from the timing generation system falls and becomes a low level as shown in FIG. 5 (a), the transistor Q1 built in the controller 18 which uses this excitation control signal as a base input. Is turned off, and the capacitor C1 in the excitation circuit 13 is +5 via the resistors 132 and 131.
Start charging by V power supply. This charge raises the voltage across the capacitor C1 and drives the transistor Q2 to increase the current to the exciting coil 5, that is, the level of the exciting signal, as shown in FIG. 5 (b).

【００３１】時刻ｔ1 前では励磁信号の非発生状態にあ
り、励磁コイル５が励磁されていない。この状態では、
図５の（ｃ）及び（ｄ）に示されるように、各検出コイ
ルの出力電圧Ｖ1 ，Ｖ2 は、Ｖ1 ＝Ｖ2 ＝０であり、電
圧ＶA はＶref・｛Ｒ9 ／（Ｒ7＋Ｒ8）＋Ｒ9｝である。
またこのとき図５の（ｅ）に示される如き位置信号の値
も０であり、電圧ＶB は、Ｖrefとなる。故にＶA ＜ＶB
であるので比較器１５０の出力信号は、図５の（ｆ）
に示されるように高レベルを示すこととなる。Before time t1, the excitation signal is not generated and the excitation coil 5 is not excited. In this state,
As shown in FIGS. 5C and 5D, the output voltages V1 and V2 of the respective detection coils are V1 = V2 = 0, and the voltage VA is Vref.multidot. {R9 / (R7 + R8) + R9}. .
At this time, the value of the position signal as shown in (e) of FIG. 5 is also 0, and the voltage VB becomes Vref. Therefore VA <VB
Therefore, the output signal of the comparator 150 is (f) in FIG.
Will show a high level as shown in.

【００３２】この状態から時刻ｔ1 において図５の
（ｂ）に示されるように励磁信号が立ち上がると、両検
出コイルはそれぞれ起電力の発生を開始し、時刻ｔ2 に
おいてＶA ＝ＶB となると、上記（１０）式及び（１
１）式に基づき、From this state, when the excitation signal rises at time t1 as shown in FIG. 5B, both detection coils start to generate electromotive force, and when VA = VB at time t2, the above ( Equation (10) and (1
Based on equation 1)

【００３３】[0033]

【数１０】 Ｖ1 ＋Ｖ2 ＝−Ｖref＝一定 …（１２） となる。さらに検出コイルの起電力が増加すると、ＶA
＞ＶB となり、ＶA ＝ＶB となった時点を境に比較器１
５０の出力信号は低レベルへと立ち下がることとなる。
従って比較器１５０の立ち下がりエッジは、Ｖ1 ＋Ｖ2
＝一定となることを判別ないしは検知したタイミングに
相当する。## EQU10 ## V1 + V2 = -Vref = constant (12) When the electromotive force of the detection coil further increases, VA
> VB, and VA = VB when the comparator 1
The output signal of 50 will fall to a low level.
Therefore, the falling edge of the comparator 150 is V1 + V2
= It corresponds to the timing at which it is determined or detected that it becomes constant.

【００３４】比較器１５０からのこの低レベルの出力信
号は、抵抗器１００を通じ、励磁回路１３におけるコン
デンサＣ1 の電荷のチャージ速度を低下させる。これに
よりコンデンサＣ1 の両端間電圧は、それまでの上昇が
ほぼ停止され、（ｂ）の所定期間すなわち時刻ｔ2 ない
しｔ3 の期間に示されるように励磁コイル５への励磁信
号のレベルが安定する。そしてＶ1 ，Ｖ2 及び位置信号
も、同期間の（ｃ）ないし（ｅ）に示されるように安定
したレベルないしは極めて緩やかに増減するレベルを示
すこととなる。This low level output signal from the comparator 150 reduces the charge rate of the charge of the capacitor C1 in the excitation circuit 13 through the resistor 100. As a result, the voltage across the capacitor C1 is almost stopped from rising until then, and the level of the exciting signal to the exciting coil 5 is stabilized as shown in the predetermined period (b), that is, the period from t2 to t3. The V1 and V2 and the position signal also show a stable level as shown in (c) to (e) during the synchronization or a level that increases and decreases extremely slowly.

【００３５】時刻ｔ3 では、Ｖ1 ＋Ｖ2 の値が−Ｖref
より若干高い値−Ｖref ´（副基準レベル）に達する。
そうすると比較器１５０は、（ｆ）に示されるように出
力信号を立ち上げ、高レベルの有効信号の出力を開始す
る。これにより励磁回路１３においては、コンデンサＣ
1 の電荷のチャージの抑制動作が解除され積極的なチャ
ージ動作が再開されるが、このとき既にコンデンサＣ1
のチャージは飽和状態に近づいており、時刻ｔ3 〜ｔ4
の期間においては励磁コイル５への励磁信号は比較的緩
やかに最終値へと変化する。そしてＶ1 ，Ｖ2 及び位置
信号も、同期間の（ｃ）ないし（ｅ）に示されるように
安定したレベルないしは極めて緩やかに増減するレベル
を示すこととなる。時刻ｔ3 における閾電圧Ｖref ´
は、比較器１５０に付随して設けられたヒステリシス抵
抗１５８による。すなわち比較器１５０は、Ｖ1 ＋Ｖ2
の絶対値が上昇方向にあるときはそれが基準電圧Ｖref
を越えた第１の時点で低レベル出力に切り換え、下降方
向にあるときは当該第１の時点における基準電圧Ｖref
よりも僅かに小さいＶref ´を下回った時点で高レベル
出力へと戻るヒステリシスな特性を有する。At time t3, the value of V1 + V2 is -Vref.
A slightly higher value -Vref '(sub-reference level) is reached.
Then, the comparator 150 raises the output signal as shown in (f) and starts outputting the high-level valid signal. As a result, in the excitation circuit 13, the capacitor C
The charge suppressing operation of the charge of 1 is canceled and the positive charging operation is restarted. At this time, the capacitor C1 has already been discharged.
Charge is approaching saturation and time t3 to t4
In the period of, the exciting signal to the exciting coil 5 changes to the final value relatively gently. The V1 and V2 and the position signal also show a stable level as shown in (c) to (e) during the synchronization or a level that increases and decreases extremely slowly. Threshold voltage Vref 'at time t3
Is due to the hysteresis resistor 158 provided in association with the comparator 150. That is, the comparator 150 has V1 + V2
When the absolute value of is in the rising direction, it is the reference voltage Vref
The output is switched to the low level output at the first time point that exceeds the reference voltage, and when it is in the descending direction, the reference voltage Vref at the first time point.
It has a hysteresis characteristic of returning to a high level output when it falls below Vref 'which is slightly smaller than the above.

【００３６】コントローラ１８においては、Ａ／Ｄ変換
器１６が、時刻ｔ3 での有効信号の立ち上がりエッジを
サンプルタイミングとして用い、有効信号が低レベルか
ら高レベルに変化する瞬間に、つまり（１２）式が成立
してＶ1 ＋Ｖ2 ＝一定となったときに、Ｖ1 −Ｖ2 の瞬
時値を適切なまたは有効な位置信号の値としてディジタ
ル変換し、信号処理系に転送する。信号処理系はこの転
送されたディジタル値を有効信号に基づくその内部生成
の所定タイミングにて読み込み、先の式（７）に準ずる
演算を行って、回転角αを求める。Ａ／Ｄ変換器１６の
位置信号を取り込む様子が（ｅ）と（ｆ）に示されてい
る。In the controller 18, the A / D converter 16 uses the rising edge of the effective signal at time t3 as the sample timing, and at the moment when the effective signal changes from the low level to the high level, that is, the equation (12). When V1 + V2 = constant is established and V1 + V2 = constant, the instantaneous value of V1-V2 is digitally converted as an appropriate or effective position signal value and transferred to the signal processing system. The signal processing system reads the transferred digital value at a predetermined timing of its internal generation based on the effective signal and performs a calculation according to the above equation (7) to obtain the rotation angle α. The state in which the position signal of the A / D converter 16 is taken in is shown in (e) and (f).

【００３７】Ａ／Ｄ変換器１６が有効信号の立ち上がり
エッジ対して素早く動作を行う理想的なものである場合
は、ポイントｅ1 が示すレベルの位置信号が信号処理系
に取り込まれるが、実際上、Ａ／Ｄ変換器１６は有効信
号の立ち上がりエッジに対して少し遅れてサンプルホー
ルド動作を行うので、ポイントｅ2 が示すレベルの位置
信号が信号処理系に取り込まれる。ところが本実施例に
おいては、抵抗器１００を通じた有効信号によりコンデ
ンサＣ1 のチャージ動作を抑制せしめ、励磁回路１３の
励磁制御に対し、検出コイルの出力電圧の和の絶対値｜
Ｖ1 ＋Ｖ2 ｜が基準電圧Ｖref に達してから暫くの間位
置信号のレベルが安定するよう割り込み操作しているこ
とにより、ポイントｅ2 が示すレベルはポイントｅ1 が
示すレベルとさほど変わらず、Ａ／Ｄ変換器１６は、｜
Ｖ1 ＋Ｖ2 ｜が基準電圧Ｖref であるときの位置信号の
レベルをほぼ正確にサンプルホールドすることができる
こととなる。If the A / D converter 16 is ideal for quick operation with respect to the rising edge of the effective signal, the position signal at the level indicated by the point e1 is taken into the signal processing system. Since the A / D converter 16 performs the sample hold operation with a slight delay with respect to the rising edge of the effective signal, the position signal at the level indicated by the point e2 is taken into the signal processing system. However, in the present embodiment, the charging operation of the capacitor C1 is suppressed by the effective signal through the resistor 100, and the absolute value of the sum of the output voltages of the detection coils for the excitation control of the excitation circuit 13 |
Since the interrupt operation is performed so that the level of the position signal becomes stable for a while after V1 + V2 | reaches the reference voltage Vref, the level indicated by the point e2 does not change much from the level indicated by the point e1 and A / D conversion is performed. Vessel 16 is
The level of the position signal when V1 + V2 | is the reference voltage Vref can be sampled and held almost accurately.

【００３８】これに対しコンデンサＣ1 のチャージ動作
の抑制を行わない場合、すなわち図４における抵抗器１
００を含む分流回路を比較器１５０の出力端とトランジ
スタＱ1 のコレクタ出力信号線との間に形成しなかった
場合は、図６に示されるような動作波形となる。図６
は、比較器１５０がヒステリシス特性を持たないものと
して描かれている。On the other hand, when the charging operation of the capacitor C1 is not suppressed, that is, the resistor 1 in FIG.
When the shunt circuit including 00 is not formed between the output end of the comparator 150 and the collector output signal line of the transistor Q1, the operation waveform is as shown in FIG. Figure 6
Are drawn as the comparator 150 does not have a hysteresis characteristic.

【００３９】図６において、励磁信号の（ｂ）は、図５
と異なり、励磁制御信号の（ａ）の立ち下がりから立ち
上がりまでの期間において一様に最大値へと増加ないし
収束する。検出電圧の（ｃ），（ｄ）及び位置信号の
（ｅ）はこれに応じて変化することとなるが、有効信号
（ｆ）の立ち上がりは、図５よりもだいぶ遅れ、しかも
位置信号（ｅ）のレベル変化が大きい所に現れる。従っ
てポイントｅ2 が示すレベルはポイントｅ1 が示すレベ
ルと相当の差が見られ、Ａ／Ｄ変換器１６がサンプルホ
ールドする位置信号レベルに、比較的顕著な誤差を含む
こととなる。In FIG. 6, the excitation signal (b) is shown in FIG.
Unlike the above, the excitation control signal (a) uniformly increases or converges to the maximum value during the period from the falling edge to the rising edge. The detection voltages (c) and (d) and the position signal (e) change accordingly, but the rising edge of the effective signal (f) is much later than in FIG. 5, and the position signal (e) ) Appears in the place where the level change is large. Therefore, the level indicated by the point e2 has a considerable difference from the level indicated by the point e1, and the position signal level sampled and held by the A / D converter 16 includes a relatively significant error.

【００４０】なお上記した位置信号発生及び励磁制御回
路では、検出コイル６ａの端子から位置信号を得ている
が、検出コイル６ｂから位置信号を得るようにしても良
い。また、検出コイルの出力電圧の差Ｖ1 −Ｖ2 を導出
してこれを位置信号としているが、本発明は、Ｖ1 及び
Ｖ2 のどちらか一方を位置信号として構成される位置信
号発生及び励磁制御回路にも適用可能である。すなわ
ち、既述の如く、（Ｖ1＋Ｖ2 ）を一定に制御できれ
ば、可動磁性部材３の回転角αは、式（６）に基づき、
Ｖ2 によって一義的に算出することができ、またこの式
におけるＶ2 は、Ｖ1 と置換することもできる訳であ
る。In the position signal generation and excitation control circuit described above, the position signal is obtained from the terminal of the detection coil 6a, but the position signal may be obtained from the detection coil 6b. Further, the difference V1 -V2 between the output voltages of the detection coils is derived and used as the position signal. However, the present invention provides a position signal generation and excitation control circuit configured to use either V1 or V2 as the position signal. Is also applicable. That is, as described above, if (V1 + V2) can be controlled to be constant, the rotation angle α of the movable magnetic member 3 is based on the equation (6).
V2 can be uniquely calculated, and V2 in this equation can be replaced with V1.

【００４１】図７は、一方の検出コイルの出力電圧Ｖ1
を位置信号として導出するよう構成された位置信号発生
及び励磁制御回路の例を示しており、図４と同等部分に
は同一の符号が付されている。図７においては、検出コ
イル６ａの負極性端子と検出コイル６ｂの正極性端子が
共通接続され、検出コイル６ａの正極性端子は比較器１
５０の反転入力端子に、検出コイル６ｂの負極性端子は
接地される。すなわち検出コイル６ａ，６ｂは、和動巻
の構成となっている。この接続により、両検出コイルの
共通接続点から検出コイル６ｂの出力電圧Ｖ1 が位置信
号として導出されＡ／Ｄ変換器１６に供給される。ま
た、検出コイル６ａの正極性端子からは、両検出コイル
の出力電圧の和Ｖ1 ＋Ｖ2 を示す加算値信号が導出され
る。従って、かかる接続は和信号出力手段及び位置信号
生成手段に相当する。和信号出力手段としては、検出コ
イルの和動巻構成に限らず、別個に設けた加算器を使っ
ても良いが、和動巻構成の方が簡単である。比較器１５
０の非反転入力端子には、抵抗器１５１及び１５２によ
る＋５Ｖの分圧出力である基準電圧Ｖref が供給され
る。FIG. 7 shows the output voltage V1 of one detection coil.
4 shows an example of a position signal generation and excitation control circuit configured so as to derive as a position signal, and the same parts as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals. In FIG. 7, the negative polarity terminal of the detection coil 6a and the positive polarity terminal of the detection coil 6b are commonly connected, and the positive polarity terminal of the detection coil 6a is the comparator 1
The negative terminal of the detection coil 6b is grounded to the inverting input terminal of 50. That is, the detection coils 6a and 6b have a wading winding structure. By this connection, the output voltage V1 of the detection coil 6b is derived as a position signal from the common connection point of both detection coils and is supplied to the A / D converter 16. Further, from the positive terminal of the detection coil 6a, an addition value signal indicating the sum V1 + V2 of the output voltages of both detection coils is derived. Therefore, such connection corresponds to the sum signal output means and the position signal generation means. The sum signal output means is not limited to the sum motion winding structure of the detection coil, and an adder provided separately may be used, but the sum motion winding structure is simpler. Comparator 15
The reference voltage Vref, which is a + 5V divided voltage output by the resistors 151 and 152, is supplied to the 0 non-inverting input terminal.

【００４２】これにより、比較器１５０は、加算値信号
が基準電圧Ｖref よりも大きい場合に低レベルの有効信
号を発する。この場合でも、有効信号が低レベルへ立ち
下がるエッジがＶ1 ＋Ｖ2 ＝Ｖref（一定）を示してお
り、このエッジタイミングがコントローラ１８の位置信
号取り込みタイミングとなる。同時にＡ／Ｄ変換器１６
にはＶ1 の値を有する位置信号が供給され、Ｖ1 の瞬時
値を適切なまたは有効な位置信号の値としてディジタル
変換し、信号処理系に転送する。信号処理系はこの転送
されたディジタル値を有効信号に基づくその内部生成の
所定タイミングにて読み込み、先の式（６）に準ずる演
算を行って、回転角αを求めるのである。As a result, the comparator 150 outputs a low level effective signal when the added value signal is larger than the reference voltage Vref. Even in this case, the edge where the valid signal falls to the low level indicates V1 + V2 = Vref (constant), and this edge timing becomes the position signal fetch timing of the controller 18. At the same time, the A / D converter 16
Is supplied with a position signal having a value of V1, and the instantaneous value of V1 is digitally converted into an appropriate or effective position signal value and transferred to a signal processing system. The signal processing system reads the transferred digital value at a predetermined timing of its internal generation based on the effective signal and performs a calculation according to the above equation (6) to obtain the rotation angle α.

【００４３】この構成においても、有効信号によって励
磁回路１３の励磁動作が操作され、励磁コイル５の励磁
が安定化されるので、上記図４の構成と同様の作用効果
を奏することができる。本発明はさらに、以下の如き差
動トランスタイプのセンサや直線移動する被検出体の相
対的位置を検知するタイプのセンサにも適用可能であ
る。Also in this configuration, since the exciting operation of the exciting circuit 13 is operated by the valid signal and the excitation of the exciting coil 5 is stabilized, it is possible to obtain the same effect as that of the above-described configuration of FIG. The present invention is also applicable to the following types of differential transformer type sensors and types of sensors that detect the relative position of a linearly moving object to be detected.

【００４４】図８は、短絡コイルを使用した磁気式位置
センサに図４の励磁制御及び位置信号発生系を適用した
例を示しており、図１ないし図４と同等な部分には同一
の符号が付されている。図８において、この磁気式位置
センサは、点ａを中心として描かれる円弧に沿った形の
円弧状部分を有するＵ字状の磁性部材１ａと、Ｕ字状磁
性部材１ａの両脚部を接合する直線状の磁性部材１ｂと
からなる固定磁性部材１´を本体としている。固定磁性
部材１´は、均質であり、また点ａを含む線ｌa に対称
な形を有する。Ｕ字状磁性部材１ａの２つの脚部にはそ
れぞれ、励磁コイル５ａ，５ｂと、検出コイル６ａ，６
ｂとが巻回される。Ｕ字状磁性部材１ａの円弧状部分に
は、短絡コイル４１が配されており、この短絡コイル４
１は、当該円弧状部分に沿って移動自在なようにその円
弧状部分に微小な間隙をもって巻回される。短絡コイル
４１は、図示せぬ機構によって被検出体の変位に応動
し、点ａを中心とする円弧を描くよう移動する。なお、
固定磁性部材１´を一体的に形成しても良い。FIG. 8 shows an example in which the excitation control and position signal generation system of FIG. 4 is applied to a magnetic type position sensor using a short circuit coil. Is attached. In FIG. 8, this magnetic type position sensor joins a U-shaped magnetic member 1a having an arc-shaped portion along an arc drawn around a point a and both legs of the U-shaped magnetic member 1a. A fixed magnetic member 1 ', which is composed of a linear magnetic member 1b, is a main body. The fixed magnetic member 1'is homogeneous and has a symmetrical shape with respect to the line la containing the point a. The two legs of the U-shaped magnetic member 1a are respectively provided with exciting coils 5a and 5b and detecting coils 6a and 6a.
b and are wound. A short-circuit coil 41 is arranged in the arc-shaped portion of the U-shaped magnetic member 1a.
1 is wound around the arcuate portion with a minute gap so as to be movable along the arcuate portion. The short-circuit coil 41 responds to the displacement of the object to be detected by a mechanism (not shown) and moves so as to draw an arc centered on the point a. In addition,
The fixed magnetic member 1'may be integrally formed.

【００４５】このセンサの作用は、差動トランスと同様
の原理に基づく。励磁コイル５ａ及び５ｂが励磁され起
磁力を発すると、検出コイル６ａ，６ｂは起電力を発生
する。これと同時に短絡コイル４１も起電力を発生し、
当該コイルに短絡電流が流れ反起磁力が発生する。この
反起磁力により、励磁コイル５ａ，５ｂにより生起した
磁束に変化をもたらすこととなるが、検出コイル６ａ，
６ｂを通過する磁束は、磁路上における短絡コイル４１
の位置に応じて相補的に増減する。従って、検出コイル
６ａ，６ｂに発生する電圧Ｖ1 ，Ｖ2 も、短絡コイル４
１の相対的位置に応じて相補的に変化することとなる。
そしてこの検出電圧Ｖ1 ，Ｖ2 から、上述した図７まで
の各実施例と同様に、位置信号及び有効信号を得、
（７）式もしくは（６）式に準じた被検出体の位置を表
す値の演算がなされることとなる。The operation of this sensor is based on the same principle as that of the differential transformer. When the exciting coils 5a and 5b are excited to generate a magnetomotive force, the detection coils 6a and 6b generate an electromotive force. At the same time, the short-circuit coil 41 also generates an electromotive force,
A short circuit current flows through the coil and a repulsive force is generated. The repulsive force causes a change in the magnetic flux generated by the exciting coils 5a and 5b.
The magnetic flux passing through 6b is the short-circuit coil 41 on the magnetic path.
Complementarily increases or decreases according to the position of. Therefore, the voltages V1 and V2 generated in the detection coils 6a and 6b are also the short circuit coil 4
It will change complementarily according to the relative position of 1.
Then, from the detected voltages V1 and V2, the position signal and the effective signal are obtained in the same manner as in the above-mentioned embodiments up to FIG.
A value representing the position of the detected object is calculated according to the equation (7) or the equation (6).

【００４６】（Ｖ1 ＋Ｖ2 ）が一定の下での短絡コイル
４１の位置と（Ｖ1 −Ｖ2 ）の値との関係は、図９に示
される。これによれば、検出コイル６ａ，６ｂの出力電
圧の差は、短絡コイル４１の移動量に対して直線的な特
性を示すことが分かる。図１０は、直線移動する被検出
体の位置検知をなす磁気式位置センサの断面を示してお
り、図９と同等な部分には同一の符号が付されている。The relationship between the position of the short-circuit coil 41 and the value of (V1-V2) when (V1 + V2) is constant is shown in FIG. According to this, it is understood that the difference between the output voltages of the detection coils 6a and 6b shows a linear characteristic with respect to the movement amount of the short-circuit coil 41. FIG. 10 shows a cross section of a magnetic type position sensor for detecting the position of a detection object that moves in a straight line, and the same parts as those in FIG. 9 are designated by the same reference numerals.

【００４７】図１０において、この磁気式位置センサ
は、長手ボビン５０を有する。ボビン５０は、内側が中
空になっており、外側には両端近傍に太めの突出部５
１，５２を、突出部５１，５２の間の略中央に細めの突
出部５３を有する。ボビン５０には、一端突出部５１と
中央突出部５３との間に亘り励磁コイル５ａが巻回さ
れ、中央突出部５３と他端突出部５２との間に亘り励磁
コイル５ｂが巻回される。さらに励磁コイル５ａに重な
って検出コイル６ａが、励磁コイル５ｂに重なって検出
コイル６ｂがそれぞれ巻回される。ボビン５０の中空部
にはコア６０が遊挿されており、コア６０はシャフト６
１に支持されシャフト６１の矢印が示す直線移動に応動
し、ボビン５０内を移動自在となっている。In FIG. 10, the magnetic position sensor has a longitudinal bobbin 50. The bobbin 50 has a hollow inside and a thicker protruding portion 5 near both ends on the outside.
1, 52 has a thin protruding portion 53 approximately at the center between the protruding portions 51, 52. On the bobbin 50, the exciting coil 5a is wound between the one end protruding portion 51 and the central protruding portion 53, and the exciting coil 5b is wound between the central protruding portion 53 and the other end protruding portion 52. . Further, the detection coil 6a is wound on the exciting coil 5a, and the detection coil 6b is wound on the exciting coil 5b. A core 60 is loosely inserted in the hollow portion of the bobbin 50, and the core 60 is a shaft 6
The bobbin 50 is supported by No. 1 and is movable in the bobbin 50 in response to the linear movement of the shaft 61 indicated by the arrow.

【００４８】このセンサの作用も、差動トランスと同様
の原理に基づく。励磁コイル５ａ及び５ｂが励磁され起
磁力を発すると、検出コイル６ａ，６ｂは起電力を発生
する。その際、検出コイル６ａ，６ｂに発生する電圧Ｖ
1 ，Ｖ2は、コア６０の相対的位置に応じて中央線ｌb
を基準に相補的に変化することとなる。そしてこの検出
電圧Ｖ1 ，Ｖ2 から、上述した図７までの各実施例と同
様に、位置信号及び有効信号を得、（７）式もしくは
（６）式に準じた被検出体の位置を表す値の演算がなさ
れることとなる。なお、このセンサに図４の励磁制御及
び位置信号発生系を適用して得られる等価回路は、図１
１のように書くことができる。The operation of this sensor is also based on the same principle as that of the differential transformer. When the exciting coils 5a and 5b are excited to generate a magnetomotive force, the detection coils 6a and 6b generate an electromotive force. At that time, the voltage V generated in the detection coils 6a and 6b
1, V2 are center lines lb depending on the relative position of the core 60.
Will change in a complementary manner. Then, from the detected voltages V1 and V2, a position signal and a valid signal are obtained in the same manner as in the above-described embodiments up to FIG. 7, and a value representing the position of the detected object according to the equation (7) or (6). Will be calculated. An equivalent circuit obtained by applying the excitation control and position signal generation system of FIG. 4 to this sensor is shown in FIG.
Can be written as 1.

【００４９】なお、これまで説明した位置信号発生及び
励磁制御回路においては、１つの正レベル励磁信号の発
生態様について説明したが、励磁制御信号の（ａ）は所
定の繰り返し周期で低レベルとなるようにしても良い
し、必要なときにのみ低レベルとして被検出体の位置を
得るようにしても良い。かかる構成の位置信号発生及び
励磁制御回路においては、有効信号の立ち上がりエッジ
から、検出コイル６ａ及び６ｂに誘起される電圧の加算
値の瞬時値の大きさが所定レベル（Ｖ1 ＋Ｖ2 ＝const
）を示したものと判断している。そして、この時の位
置信号を信号処理系に伝送している。これにより当該信
号処理系では上記式（６）もしくは（７）式のような演
算が行われ、被検知可動部材３の正確な回転角αが求め
られる。また、有効信号のエッジ発生時のみ位置信号に
よる被検知可動部材３の回転角を検出することにしてい
るので消費電力を削減することが可能となる。In the position signal generation and excitation control circuit described above, the generation mode of one positive level excitation signal has been described, but the excitation control signal (a) becomes low level in a predetermined repetition cycle. Alternatively, the position of the detected object may be obtained at a low level only when necessary. In the position signal generation and excitation control circuit having such a configuration, the magnitude of the instantaneous value of the added value of the voltages induced in the detection coils 6a and 6b from the rising edge of the effective signal is a predetermined level (V1 + V2 = const
). Then, the position signal at this time is transmitted to the signal processing system. As a result, the signal processing system performs the calculation as in the above equation (6) or (7), and the accurate rotation angle α of the detected movable member 3 is obtained. Further, since the rotation angle of the detected movable member 3 is detected by the position signal only when the edge of the effective signal is generated, it is possible to reduce the power consumption.

【００５０】また、有効信号の立ち上がりエッジ後の暫
くは位置信号のレベルが安定するよう励磁制御を操作し
ているので、Ａ／Ｄ変換器１６の位置信号に対するサン
プルホールド動作すなわち位置信号の取込動作が有効信
号の立ち上がりエッジから多少遅れても大きな誤差なく
有効な位置信号を取り込むことができる。なお上述では
有効信号の立ち上がりエッジに応答して位置信号の取込
動作を行っているが、有効信号の立ち下がりエッジに応
答して位置信号の取込動作を行うようにしても良い。こ
の場合にも、有効信号の立ち下がりエッジ後の暫くは位
置信号のレベルが安定するよう励磁制御が操作されるの
で、上述と同様の作用効果を得ることができる。かくし
て位置信号が供給されるコントローラ１８側（信号処理
系）との整合性のとれた位置信号の出力をなすことがで
きる。Since the excitation control is operated for a while after the rising edge of the effective signal so that the level of the position signal is stable, the sample hold operation for the position signal of the A / D converter 16, that is, the acquisition of the position signal is performed. Even if the operation is slightly delayed from the rising edge of the effective signal, the effective position signal can be captured without a large error. Although the position signal capturing operation is performed in response to the rising edge of the valid signal in the above description, the position signal capturing operation may be performed in response to the falling edge of the valid signal. Also in this case, the excitation control is operated for a while after the falling edge of the effective signal so that the level of the position signal is stabilized, and therefore the same effect as the above can be obtained. Thus, it is possible to output a position signal that is consistent with the controller 18 side (signal processing system) to which the position signal is supplied.

【００５１】さらに注記すれば、安定化手段としては、
抵抗器１００を含む分流回路に限定されない。また、各
種のセンサを例示したが、本発明はこれらだけに限定さ
れることなく、他の様々なセンサに適用可能である。要
するに本発明は、磁束を流す励磁コイルと、当該磁束に
より被検出体の相対的位置に応じた起電力を発生する第
１及び第２の検出コイルとを有し、これら検出コイルの
少なくとも一方の出力に基づいて位置信号を得るように
したセンサに適用でき、本発明の各構成要素の設計的改
変は可能である。As a further note, as stabilizing means,
It is not limited to the shunt circuit including the resistor 100. Further, although various sensors have been illustrated, the present invention is not limited to these and can be applied to various other sensors. In short, the present invention includes an exciting coil that causes a magnetic flux to flow, and first and second detection coils that generate an electromotive force according to the relative position of the detection target due to the magnetic flux, and at least one of these detection coils. The present invention can be applied to a sensor that obtains a position signal based on the output, and design modification of each component of the present invention is possible.

【００５２】[0052]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の磁気式位
置センサによれば、被検出体の相対的位置に応じた起電
力を発生する第１及び第２の検出コイルの少なくとも一
方の検出出力から位置信号が得られるとともに、当該検
出コイルの双方の検出出力の加算レベルが基準レベルに
あることが判別される。この判別により、得られた位置
信号が有効なものか否かが検知される。そして、この判
別がなされるのに応答して励磁コイルに供給する励磁信
号レベルが安定化せしめられる。As described in detail above, according to the magnetic position sensor of the present invention, at least one of the first and second detection coils for generating an electromotive force according to the relative position of the object to be detected. A position signal is obtained from the detection output, and it is determined that the added level of both detection outputs of the detection coil is at the reference level. By this determination, it is detected whether the obtained position signal is valid. Then, in response to this determination, the level of the excitation signal supplied to the excitation coil is stabilized.

【００５３】従って、誤検出を防止して正確な被検出体
の相対的位置を検知することが可能となる。また、位置
信号が有効なものであるとの検知がなされたときにのみ
信号処理系において位置信号の取込動作を行わせること
のができるので、低消費電力化に寄与することとなる。
さらに、その取込動作の直前においては励磁コイルに対
する励磁レベルが安定するので、信号処理系がその取込
動作の指令発生から取込動作完了までに長い時間を要す
るものであっても、これに合わせてレベル変化の緩やか
な位置信号をその信号処理系に供給することができ、も
って信号処理系との整合性を良好にとることが可能とな
る。信号処理系側においてサンプルホールド機能がない
システムの場合（図４を参照するとＡ／Ｄ変換器１６に
サンプルホールド機能がない場合）は、特に有効であ
る。Therefore, it is possible to prevent erroneous detection and accurately detect the relative position of the object. In addition, since the position signal can be taken in the signal processing system only when the position signal is detected as being valid, the power consumption can be reduced.
Further, since the excitation level to the exciting coil is stabilized immediately before the acquisition operation, even if the signal processing system requires a long time from the generation of the acquisition operation command to the completion of the acquisition operation, In addition, a position signal with a gentle level change can be supplied to the signal processing system, and thus it is possible to achieve good compatibility with the signal processing system. This is particularly effective in the case of a system that does not have a sample hold function on the signal processing system side (when the A / D converter 16 does not have a sample hold function as shown in FIG. 4).

【００５４】さらに本発明は、図４に示された如き抵抗
器１００の接続を追加しただけの感官な構成で実現で
き、製造コストの面でも有利である。Furthermore, the present invention can be realized with a sensitive structure in which the connection of the resistor 100 as shown in FIG. 4 is added, which is advantageous in terms of manufacturing cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明による一実施例の磁気式位置センサの構
造を示す平面図。FIG. 1 is a plan view showing the structure of a magnetic position sensor according to an embodiment of the present invention.

【図２】図１のＡ−Ａ断面図。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.

【図３】図１及びの磁気式位置センサの動作原理を説明
するための図。FIG. 3 is a diagram for explaining the operation principle of the magnetic position sensor of FIGS.

【図４】位置信号発生及び励磁制御回路の構成を示す回
路図。FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of a position signal generation and excitation control circuit.

【図５】図５の各部動作波形を示すタイムチャート。5 is a time chart showing operation waveforms of respective parts of FIG.

【図６】本発明が適用されなかった場合の位置信号発生
及び励磁制御回路の各部動作波形を示すタイムチャー
ト。FIG. 6 is a time chart showing operation waveforms of each part of the position signal generation and excitation control circuit when the present invention is not applied.

【図７】本発明による他の実施例の位置信号及び励磁制
御回路の構成を示す回路図。FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of a position signal and excitation control circuit of another embodiment according to the present invention.

【図８】本発明の他の適用例を説明するための差動トラ
ンスタイプの磁気式位置センサの本体平面図。FIG. 8 is a plan view of a main body of a differential transformer type magnetic position sensor for explaining another application example of the present invention.

【図９】図８の磁気式位置センサから得られる出力特性
を示すグラフ。9 is a graph showing output characteristics obtained from the magnetic position sensor of FIG.

【図１０】本発明のさらに他の適用例を説明するための
差動トランスタイプの磁気式位置センサの本体断面図。FIG. 10 is a sectional view of a main body of a differential transformer type magnetic position sensor for explaining still another application example of the present invention.

【図１１】図１０のセンサの等価回路図。11 is an equivalent circuit diagram of the sensor of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ａ Ｕ字状磁性部材 １ｂ 直線状磁性部材 １ｃ 突出磁性部材 ２ 回動シャフト ３ 可動磁性部材 ４ ネジ ５，５ａ，５ｂ 励磁コイル ６ａ，６ｂ 検出コイル ７，８ ギャップ ａ 回転軸 Ｐａ，Ｐｂ 閉磁路 １３ 励磁回路 １５ 判別回路 １６ Ａ／Ｄ変換器 １８ コントローラ Ｑ1 ，Ｑ2 トランジスタ １３１，１３２，１５１，１５２，１５３，１５４，１
５５，１５６，１５７，１５８，１００ 電気抵抗素子 Ｃ1 コンデンサ Ｄ1 ダイオード １５０ 比較器 ４１ 短絡コイル ５０ ボビン ５１，５２，５３ 突出部 ６０ コア ６１ シャフト1a U-shaped magnetic member 1b Linear magnetic member 1c Protruding magnetic member 2 Rotating shaft 3 Moving magnetic member 4 Screws 5, 5a, 5b Exciting coils 6a, 6b Detecting coils 7, 8 Gap a Rotating axis Pa, Pb Closed magnetic path 13 Excitation circuit 15 Discrimination circuit 16 A / D converter 18 Controller Q1, Q2 Transistors 131, 132, 151, 152, 153, 154, 1
55, 156, 157, 158, 100 Electric resistance element C1 Capacitor D1 Diode 150 Comparator 41 Short circuit coil 50 Bobbin 51, 52, 53 Projection 60 Core 61 Shaft

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 7/00 G01B 7/30 G01D 5/20 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. ⁷ , DB name) G01B 7/00 G01B 7/30 G01D 5/20

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 可動な被検出体の相対的位置を検出する
磁気式位置センサであって、 少なくとも１つの励磁コイルと、 第１及び第２の検出コイルと、 前記励磁コイルに鎖交して前記第１及び第２の検出コイ
ルの各々に前記被検出体の相対的位置に応じた起電力を
生じさせる磁束を通過せしめる磁路を形成する磁路形成
手段と、励磁指令信号に応じて 前記励磁コイルに励磁信号を供給
する励磁手段と、 前記検出コイルの少なくとも一方の検出出力から位置信
号を得る位置信号生成手段と、 前記検出コイルの双方の検出出力の加算レベルが基準レ
ベルに達したことを判定して有効信号を発生する判別手
段と、 前記有効信号に応答して前記励磁信号の変化率を低下さ
せてそのレベル変化を安定させる安定化手段と、 前記励磁指令信号を間歇的に生成する一方、前記有効信
号に応答して、前記位置信号を取り込む制御手段と、を
含む ことを特徴とする磁気式位置センサ。1. A magnetic position sensor for detecting a relative position of a movable object, comprising at least one exciting coil, first and second detecting coils, and interlinking with the exciting coil. Magnetic path forming means for forming a magnetic path through each of the first and second detection coils for passing a magnetic flux that produces an electromotive force according to the relative position of the object to be detected, and the magnetic path forming means according to an excitation command signal. Excitation means for supplying an excitation signal to the excitation coil, position signal generation means for obtaining a position signal from the detection output of at least one of the detection coils, and the addition level of both detection outputs of the detection coils has reached a reference level. and discriminating means for generating a valid signal to determine the reduction of the rate of change of the excitation signal in response to the enable signal
Allowed by a stabilizing means for stable that level changes, while intermittently generating said excitation command signal, the valid signal
Control means for receiving the position signal in response to the signal,
Magnetic position sensor characterized by including . 【請求項２】 前記制御手段は、前記有効信号に応答す
るサンプルタイミングで前記位置信号をサンプルホール
ドし、該ホールドレベルに対応するディジタル信号を出
力するアナログ−ディジタル変換器を含むことを特徴と
する請求項１記載の磁気式位置センサ。2. The control means responds to the valid signal .
Magnetic position sensor according to claim 1, comprising a digital converter - that the position signal at the sample timing by the sample and hold, analog outputs a digital signal corresponding to the hold level. 【請求項３】 前記励磁手段は、所定タイミングで充放
電を行うコンデンサと、前記コンデンサの蓄積電荷に応
じた駆動電流を前記励磁信号として前記励磁コイルに供
給する電流供給手段と、を含むことを特徴とする請求項
１又は２記載の磁気式位置センサ。Wherein said excitation means comprises a capacitor charging and discharging at a predetermined timing, to include a current supply means for supplying to the exciting coil as the excitation signal driving current corresponding to the accumulated charges of the capacitor Claims to be characterized
The magnetic position sensor according to 1 or 2 . 【請求項４】 前記安定化手段は、前記有効信号の発生
から所定期間に亘り前記コンデンサへの充電電流の一部
を分流して、その充電速度を抑制する分流回路を含むこ
とを特徴とする請求項３に記載の磁気式位置センサ。Wherein said stabilizing means, some <br/> to divert the charging current to the capacitor for a predetermined time period from the occurrence of the useful signal, this including suppressing shunt circuit the charging rate The magnetic position sensor according to claim 3 , wherein: 【請求項５】 前記所定期間は、前記加算レベルが前記
基準レベルに達してからその基準レベルより小または大
なる副基準レベルに達するまでの期間であることを特徴
とする請求項４に記載の磁気式位置センサ。Wherein said predetermined time period, according to claim 4, wherein the addition level is the period required to reach the sub-reference level small or becomes larger than the reference level after reaching the reference level Magnetic position sensor. 【請求項６】 前記制御手段は、前記所定期間の終了時
点で前記位置信号を取り込むことを特徴とする請求項５
に記載の磁気式位置センサ。6. The control means is provided at the end of the predetermined period.
Claim, characterized in that capturing the position signal at point 5
The magnetic position sensor described in.