JP4898971B1 - インダクタンス変化検出回路、変位検出装置及び金属検出装置 - Google Patents
インダクタンス変化検出回路、変位検出装置及び金属検出装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4898971B1 JP4898971B1 JP2011163624A JP2011163624A JP4898971B1 JP 4898971 B1 JP4898971 B1 JP 4898971B1 JP 2011163624 A JP2011163624 A JP 2011163624A JP 2011163624 A JP2011163624 A JP 2011163624A JP 4898971 B1 JP4898971 B1 JP 4898971B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage
- coil
- rectangular wave
- signal
- current
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
【解決手段】矩形波交流電圧源にコイルを接続し、コイルに流れる交流電流を電圧信号に変換した後、ヒステリシス特性を有するコンパレータを通すことで、コイルのインダクタンス変化をパルスの立ち上がりの位相変化として検出する。従来技術のように二つのコイルを設ける必要がなく、部品点数が少なくなるので、低コストで高精度な変位センサを実現できる。
【選択図】図3
Description
より詳細には、高感度且つ安定した検出性能を実現する、アクティブ型変位センサ(変位検出装置)を構成するインダクタンス変化検出回路と、これを用いた変位検出装置及び金属検出装置に関する。
図10(a)は変位センサの原理を説明する回路図であり、図10(b)は図10(a)の回路のスイッチSWの状態を示す図であり、図10(c)は図10(a)の回路のコンデンサCの両端電圧の過渡応答特性を示すグラフである。
この電圧波形の、スイッチSWをオン操作した直後の立ち上がりの傾きは、コイルLのインダクタンスが大きいほど緩やかになり、コイルLのインダクタンスが小さいほど急峻になることは周知である。
本出願人の変位センサは、このコイルのインダクタンスの変化を過渡応答現象から得ることで実現している。
コイルLに金属物を近づけない状態で図10(a)の回路のスイッチSWをオン操作すると、コンデンサCの両端電圧は、図10(c)と同様に、コイルLの作用で徐々に増加して、その後振動しながらある一定の電圧に収束する(S1001)。
コイルLの一部に金属物を近づけた状態で図10(a)の回路のスイッチSWをオン操作すると、コンデンサCの両端電圧の立ち上がりの傾きは、コイルLのインダクタンスが減少した分だけ急峻になる(S1002)。
コイルLの全部を金属物で覆った状態で図10(a)の回路のスイッチSWをオン操作すると、コンデンサCの両端電圧の立ち上がりの傾きは、コイルLのインダクタンスが更に減少した分だけ急峻になる(S1003)。
このように、コイルは、金属物と干渉する長さに応じて直線的な信号を得ることができる。そこで、コイルと金属物との相対的な配置関係を、絶対的な距離を検出できるセンサとして応用できる。
特許文献1及び特許文献2は、出願人による変位センサの先行技術文献である。
図11は特許文献1及び特許文献2に開示されている、検出回路の回路図である。
コイルA及びコイルBには、トランス1102を介して矩形波発生器の矩形波が印加される。
コイルAに流れる電流は、ダイオードD1103を通じてコンデンサC1104に流れ、コンデンサC1104には電荷が蓄積される。コイルAとコンデンサC1104との間のダイオードD1103は、コイルからコンデンサに流れる電流を片方向に制限する。ダイオードD1103に電流が流れない期間では、コンデンサC1104に蓄積された電荷は、コンデンサC1104に並列接続されている抵抗R1105によって放電される。したがって、コンデンサC1104の両端(端子1110Bと端子1110Cとの間)には鋸歯状波が得られる。
端子1110Aと端子1110Bから得られる信号を図示しない差動増幅回路で差動増幅すると、直流電圧が得られる。この直流電圧は、コイルA及びコイルBのインダクタンスに応じて変化する。
検出コイルとダミーコイルのそれぞれに同じ検出回路が接続され、検出出力には互いに同相の鋸歯状波が得られる。両方の検出出力信号を差動増幅器で差動増幅すると、検出コイルのインダクタンスの変化に基づいて、出力電圧が変化する。
例えば、自動車や自動二輪車のサスペンションに変位センサを装着して、サスペンションの変位を計測する場合、サスペンションには強い力が加わるので、変位センサを構成する合成樹脂のプローブは機械衝撃に耐えられず、破損することがあった。
そこで、出願人および発明者は、プローブの機械強度を上げるため、プローブの外殻を金属製に代える検討を始めた。
しかし、変位センサがコイルのインダクタンスの変化を検出する仕組みであるが故に、プローブの外殻を金属製にすると、外殻に渦電流に起因する損失が発生し、位置検出感度が著しく低下する。
更に、図10に開示する、従来技術の変位センサの回路構成では、検出感度を上昇させるためにコイルに流す電流を大きくしても、渦電流損失ばかり大きくなり、感度の向上に殆ど寄与しないことが判った。
従来技術のように二つのコイルを設ける必要がなく、部品点数が少なくなるので、低コストで高精度な変位センサを実現できる。
図1(a)及び(b)は、本発明の第一の実施形態に係る変位センサの外観斜視図と一部断面図である。
図1(a)は、変位センサの外観斜視図である。
変位センサ101は、センサ本体部102とスリーブ103の組み合わせよりなる。
センサ本体部102は、検出回路を内蔵する筐体105の一端に、円筒形状のプローブ104が取り付けられている。
筐体105には、センサ本体部102を任意の物品に固定するための取り付け穴105a及び105bが設けられている。
プローブ104には後述する検出コイルが内蔵されている。このプローブ104に、真鍮製の筒であるスリーブ103が挿入される。スリーブ103の材質は、コイルL106に対して渦電流に起因する損失を発生させるために、例えば真鍮等の非磁性体金属物である。
スリーブ103がプローブ104に挿抜されると、センサ本体部102は、プローブ104に対するスリーブ103の相対的な位置に応じた、アナログの検出信号を出力する。
プローブ104の外殻104aは剛性を向上させるために、本出願人の従来製品の樹脂モールドではなく、非磁性体であるオーステナイト系のステンレスで形成され、検出コイルであるコイルL106を内蔵する。
コイルL106は図1(b)に示すように、プローブ104の長手方向に螺旋状に形成されている。
なお、プローブ104の外殻104aの材質は、必ずしもステンレスに限られないが、一定の条件が求められる。前述のように、非磁性体金属であることと、抵抗率が高いことである。抵抗率は、スリーブ103の抵抗率より高いことが好ましい。本実施形態の場合はスリーブ103の材質である真鍮(黄銅)が5〜7×10-8Ωmであるのに対し、ステンレスは7.2×10-7Ωmなので、この条件を満たす。
スリーブ103の長さは、コイルL106の長さと同一か、やや長いことが好ましいが、変位センサ101が適用される用途によっては必ずしもこれに限られない。
変位センサ101は、コイルL106のインダクタンスの変化を検出する検出部201と、この検出部201に一定周期の矩形波信号を出力する矩形波信号源202と、矩形波信号源202から発生する矩形波信号の論理を反転するNOTゲート203よりなる。矩形波信号源202は、後述する図4(a)に示す波形の信号を出力する。また、NOTゲート203は後述する図4(b)に示す波形の信号を出力する。
第一スイッチ301は第二スイッチ302に直列接続され、電源電圧+Vccが印加される。第二スイッチ302は第一スイッチ301と接地との間に接続される。
第一スイッチ301及び第二スイッチ302はトランジスタスイッチである。
第一スイッチ301には、周知の回路保護のための第一フリーホイールダイオードD303が並列接続されている。同様に、第二スイッチ302には第二フリーホイールダイオードD304が並列接続されている。
第一スイッチ301、第二スイッチ302、第一フリーホイールダイオードD303及び第二フリーホイールダイオードD304は、矩形波信号源202及びNOTゲート203によって制御され、脈流の矩形波電圧を出力する矩形波電圧源を構成する。
コンデンサC305は、コイルL106に矩形波電圧源の交流成分のみを与える、直流遮断のために設けられている。
抵抗R306は、コイルL106に流れる電流を電圧として検出するために設けられている、例えば10Ω程度の低抵抗である。
矩形波電圧源とコンデンサC305は、コイルL106と抵抗R306に交流の矩形波電圧を与える矩形波交流電圧源であるともいえる。
抵抗R308、抵抗R310及びオペアンプ309は周知の反転増幅回路を構成する。反転増幅回路によって、抵抗R306の両端電圧は反転増幅される。
抵抗R306と反転増幅回路は、コイルL106に流れる交流電流を電圧信号に変換する電流電圧変換部であるともいえる。
入力抵抗である抵抗R311と正帰還抵抗である抵抗R313及びオペアンプ312で構成されるコンパレータは、オペアンプ312の反転入力端子に印加される電圧がVcc/2の場合、上限閾値電圧VHと、下限閾値電圧VLは、以下の式で算出できる。
VL=Vcc・(1−R311/R313)/2
この後、入力抵抗である抵抗R311に印加される入力電圧Vinが上限閾値電圧VHを越えた電圧から徐々に低下して、上限閾値電圧VHを下回っても、下限閾値電圧VLを下回らない限り、オペアンプ312の出力は+Vccを維持する。
そして、入力抵抗である抵抗R311に印加される入力電圧Vinが下限閾値電圧VLを下回ると、オペアンプ312の出力は+Vccから0Vに転化する。この下限閾値電圧VLは、Vcc/2より低い電圧である。
図4(a)、(b)、(c)、(d)、(e)及び(f)は、変位センサ101の各部の波形図である。なお、図4(d)の波形は、プローブ104の外殻104aが合成樹脂等の非金属である場合の波形である。
先ず、図4(a)は矩形波信号源202が出力する制御信号P204の波形であり、図4(b)はNOTゲート203が出力する制御信号P205の波形である。
図4(c)は、コイルL106に印加される電圧の波形図である。つまり、矩形波電圧源から出力される脈流の矩形波電圧からコンデンサC316によって直流成分がカットされた矩形波交流電圧E321である。
図4(d)は、オペアンプ309の出力信号(反転電流波形信号E322)の波形図である。
コイルL106に正方向の電圧が印加されると、コイルL106には正方向に増加する電流が流れる。コイルL106の特性により、電流は正方向に徐々に増加する。
コイルL106に負方向の電圧が印加されると、コイルL106には負方向に減少する電流が流れる。コイルL106の特性により、電流は負方向に徐々に減少する。
そして、この電流波形は抵抗R306によって電圧に変換され、反転増幅器によって増幅されるので、オペアンプ309の出力電圧は、コイルL106に正方向の電圧が印加されている間には電圧が減少し、コイルL106に負方向の電圧が印加されている間には電圧が増加する。
こうして、オペアンプ309が出力する反転電流波形信号E322は、図4(d)に示すようにVcc/2を中心に上下する鋸歯状の電圧波形になる。
これに対し、コイルL106を内蔵するプローブ104にスリーブ103を被せると、オペアンプ309は図4(d)の点線に示す反転電流波形信号E322bを出力する。つまり、コイルL106のインダクタンスが減少するので、抵抗R306に電流が流れ易くなり、電流が正方向、負方向の何れにも増加するので、鋸歯状波形のピーク電圧が上昇する。
反転増幅器の出力電圧信号が0Vから徐々に上昇し、上限閾値電圧VHを超えると、オペアンプ312の出力信号は0Vから+Vccに転化する。
一旦+Vccに転化したオペアンプ312の出力信号は、反転増幅器の出力電圧信号が上限閾値電圧VHを越えた電圧から徐々に低下して、上限閾値電圧VHを下回っても、下限閾値電圧VLを下回らない限り、オペアンプ312の出力信号は+Vccを維持する。
そして、反転増幅器の出力電圧信号が下限閾値電圧VLを下回ると、オペアンプ312の出力は+Vccから0Vに転化する。
一旦0Vに転化したオペアンプ312の出力信号は、反転増幅器の出力電圧信号が下限閾値電圧VLを下回った電圧から徐々に上昇して、下限閾値電圧VLを上回っても、上限閾値電圧VHを上回らない限り、オペアンプ312の出力信号は0Vを維持する。
こうして、コンパレータは図4(e)に示す矩形波の位相差信号E323を出力する。
コイルL106を内蔵するプローブ104にスリーブ103が被さっていない(コイルL106のインダクタンスが低下していない)状態では、EXORゲート314が出力するPWM信号E324は、図4(f)の実線に示す波形E324aになるが、コイルL106を内蔵するプローブ104にスリーブ103が被さっている(コイルL106のインダクタンスが低下している)状態では、PWM信号E324は図4(f)の実線に示す波形E324aよりもパルス幅のデューティ比が上昇した、点線に示す波形E324bになる。
EXORゲート314が出力する信号はPWM信号E324なので、ディジタル入力を備える計測装置にそのまま入力することができる他、抵抗R315及びコンデンサC316よりなる積分回路を通すことで、コイルのインダクタンスの変化、転じてプローブ104に対するスリーブの相対位置に応じて電圧が変化するアナログ電圧信号を得ることができる。
なお、EXORゲート314にNOTゲート203の代わりに制御信号P204(矩形波信号源202の出力信号)を与えると、図4(f)のPWM信号E324の論理が反転し、図4(f)の上下が反転した波形になる。つまり、コイルのインダクタンスが低下すると、パルス幅のデューティ比が上昇する信号を得ることができる。
図5(a)は、図4(c)と同様、コイルL106に印加される電圧(矩形波交流電圧E321)の波形図である。
図5(b)は、図4(d)と同様、オペアンプ309の出力信号(反転電流波形信号E322)の波形図である。
図5(c)は、シミュレーションによって得た、プローブ104の外殻104aが金属である場合の、外殻104aに流れる電流の波形図である。外殻104aにはコイルL106によって渦電流が発生する。この渦電流は、所定の上下ピーク値を伴う、略台形形状の波形になる。この波形は、コイルが発する磁界の強さに略一致する。
図5(d)は、プローブ104の外殻104aが金属である場合の、コイルL106に流れる電流の波形図である。この波形は、図5(b)と図5(c)の合成波形になる。コイルに流れる電流は、外殻104aに渦電流を発生させる分と、コイル自身に流れる分との総和となる。したがって、渦電流の成分がコイル自身に流れる電流の、オフセットの効果を生じる。
図5(b)においてピーク電流の変化による位相差の変化t1は、原理的に矩形波交流電圧E321の周期の1/4を超えることが出来ない。一方、渦電流によるオフセットが重畳された図5(d)の波形では、検出位相差t2がより広範囲に検出できることが(b)との対比により理解できる。
つまり、本来なら検出感度が低下する筈の、金属製の外殻104aをプローブ104に導入することで、変位センサとしての分解能を向上させることができる、という大変興味深い効果を得ることができる。
前述の通り、プローブ104に対するスリーブ103の変位は、コイルL106のインダクタンスを変化させる。そして、インダクタンスの変化はコイルL106に流れる電流の、ピーク電流値の変化として現れる。変位センサ101は、ピーク電流値の変化によって生じる傾きの変化からスリーブ103の変位を検出している。
ピーク電流値の差を大きくするには、二通りの方法がある。一つは、パルス電圧を大きくすることであり、もうひとつはパルス電圧のパルス周期を大きくすることである。後者の場合、電流値は時間の一次関数で増加することに起因する。
もし、パルス電圧を大きくすると、ステンレス製の外殻104aに発生する渦電流が大きくなる。すると、渦電流に基づく損失が大きくなり、消費電流が増大し、発熱する。
また、この現象はトランスに置き換えて説明することもできる。コイルL106に対して、ステンレス製の外殻104aは、トランスの一時コイルと1ターンの二次コイルの関係に相当する。このため、コイルL106の電流を増やすために矩形波電圧源の電圧を大きくすると、二次コイルに相当する外殻104aに誘起する電圧も大きくなり、短絡電流が増加する。
つまり、外殻104aをステンレス製にしたことで、パルス電圧を大きくすることは消費電力をいたずらに増大させるばかりで、変位センサ101の感度上昇には殆ど寄与しない。
以上のことから、パルス電圧はなるべく低く押さえて、その代わりにパルス周期を大きく取ることでピーク電流を大きくすることが、変位センサ101の感度上昇に効果がある。
コイルを有する交流回路の電力消費は、フェライトコアの場合、巻線抵抗によるジュール熱が支配的である。例えば、ピーク電流値が50mAであっても、巻線抵抗が数Ωの場合、消費電流は1mA以下である。したがって、検出感度を上げるためにピーク電流を増大させても、消費電流に与える影響は少ない。
仮に、コイルの電流のピーク値をそのまま検出する場合は、その回路にはピーク電流値に対応したダイナミックレンジが求められる。言い換えると、大きなオフセット値を持った信号の中から僅かな変化(電流差)を求めるような回路構成になってしまう。このような回路構成の場合、出力信号のS/N比は低下する。
第一の実施形態に係る変位センサ101の場合、位相差で検出しているので、S/N比は良好であり高感度である。
第一の実施形態に係る変位センサには、温度変化という、変位検出精度を悪化させる最大の要因が存在する。
コイルは導体を長く巻いた巻線である。つまり、コイルそれ自体が必然的に導体に固有の直流抵抗を内包する。そして、この直流抵抗成分は、温度が高くなると抵抗値が増大する。コイルL106の内部抵抗値の増大はインピーダンスの変化となって現れ、変位検出信号を構成する抵抗R306の電位差にも跳ね返り、検出精度を悪化させる。
第一の実施形態である図3の回路図をよく見ると、コイルL106及び抵抗R306は接地とコンデンサC305とコンデンサC307との間に接続されている。つまり、コイルL106はコンデンサC305とコンデンサC307によって直流的には分離されている。インダクタンスの変化を検出するための電流は交流成分のみであり、このコイルL106に別途直流を流しても、コイルL106に温度変化をもたらす程の大電流でない限り、インダクタンスの変化の検出には全く影響しない。
コイルL106に直流電流を流し、内部抵抗を検出して、得られた電流の変化を、コンデンサC305、コイルL106及び抵抗R306の直列回路に印加する矩形波電圧源の出力電圧に反映すると、温度補償が実現できる。
図6において、図3の検出部201に対して追加された、抵抗R602、抵抗R603、オペアンプ604、抵抗R605、コンデンサC606、抵抗R607、オペアンプ608、抵抗R609、抵抗R610、可変抵抗VR611、そしてコンデンサC612は電圧制御回路を構成する。
抵抗R602とR603との接続点にはオペアンプ604の反転入力端子が接続されている。オペアンプ604の非反転入力端子には、参照電圧としてVcc/2が供給される。すなわち(Rt+R603)を入力抵抗値とする第一の入力抵抗と(R602+R306+L106の直流抵抗値)を入力抵抗値とする第二の入力抵抗を持つ二入力反転増幅回路を構成し、それぞれの入力端子が+Vccおよび接地電位に接続されている。
逆に、常温の状態から温度が下降すると、コイルL106の直流抵抗値が減少する。すると、オペアンプ604の反転入力端子の電位が下降し、オペアンプ604の出力端子の電圧はVcc/2からプラス方向へ上昇する。
こうして、オペアンプ604は、コイルL106の周囲の温度に応じて変化する電圧信号を出力する。
更に、オペアンプ604が出力すべきは、温度変化に対応してコイルL106の直流抵抗値が増減したことを示す信号である。「常温」と説明したのは説明の便宜であり、「常温」の定義を厳密に求める必要はない。
したがって、抵抗Rtはなくてもよい。
こうして、オペアンプ608は温度補償の成分を含む駆動電圧を出力し、第一スイッチ301及び第一フリーホイールダイオードD303に印加する。
第一の実施形態及び第二の実施形態に係る変位センサは、いずれもコイルL106に流れる電流の変化を抵抗R306によって電圧信号に変換し、その電圧信号の交流成分をコンデンサC307で抽出していた。
コイルL106の電流変化を電圧信号に変換するには、この他にも様々な方法が考えられる。例えば、オペアンプを用いた電流電圧変換回路である。しかし、オペアンプの電流電圧変換回路の場合、オペアンプの非反転入力端子が接地されている必要がある。つまり、入力信号やその他の諸要因によって電位が変わってはならない。一方、第一の実施形態及び第二の実施形態に係る変位センサは、いずれも片電源で構成されている。PWM信号、つまり信号の時間軸上の変化でインダクタンスの変化を検出できるので、信号の振幅を決定する電源電圧に厳密性を求める必要がないからである。この点は、変位センサを構成する際、コスト面で非常に有利である。しかし、オペアンプの電流電圧変換回路を採用しようとすると、回路構成上どうしても両電源を採用せざるを得ず、折角のコスト面の優位性を捨ててしまうこととなる。これでは、変位センサを構成する上であまり好ましくない。
カレントトランス702の第三巻線の端子は、それぞれオペアンプ703の反転入力端子および非反転入力端子に接続される。また、オペアンプ703の非反転入力端子にはVcc/2、つまり電源電圧の半分の電圧が印加される。オペアンプ703の反転入力端子と出力端子との間には抵抗R704が接続されている。
カレントトランス702とオペアンプ703と抵抗R704は、コイルL106に流れる交流電流を電圧信号に変換する電流電圧変換部であるともいえる。
ここで、カレントトランス702の第一巻線の巻線数N1と第二巻線の巻線数N2は等しい。これは、後述する周知のコモンモードノイズをキャンセルするためである。
前述のように、コイルL106は、カレントトランス702の第一巻線の他端と第二巻線の一端に接続される。コイルL106とカレントトランス702とを二芯シールド線801で接続すると、コイルL106の端子に接続される信号線に乗るコモンモードノイズinが、カレントトランス702に到達すると逆位相に印加されることとなるので、カレントトランス702でノイズキャンセリングが実現できる。したがって、第三の実施形態の検出部701は、コイルL106を延長する形態の変位センサを構成する場合に好適である。
(1)検出部201では、第一スイッチ301に印加される電圧は電源電圧であったが、これは必ずしも電源電圧である必要はない。これら素子に印加する電圧をどのように決定するかは設計的事項である。
図9(a)及び(b)は、金属検出装置に用いるコイルとコアの概略図である。
図9(a)は、コイルとフェライトコアの分解斜視図である。図9(b)は、コイルを収納したフェライトコアの断面図である。
コイルL901を、ボビン形状のフェライトコア902に収納する。コイルL901は、第一、第二及び第二の実施形態で開示した検出部201の回路にそのまま組み込む。こうして形成された検出コイル体903は、金属が近づくと当該金属に渦電流が発生し、この渦電流に起因する損失に応じてコイルL901のインダクタンスが低下する。このインダクタンスの低下を金属検出信号として取り出す。
矩形波交流電圧源にコイルを接続し、コイルに流れる交流電流を電圧信号に変換した後、ヒステリシス特性を有するコンパレータを通すことで、コイルのインダクタンス変化をパルスの立ち上がりの位相変化として検出する。
従来技術のように二つのコイルを設ける必要がなく、部品点数が少なくなるので、低コストで高精度な変位センサを実現できる。
Claims (9)
- 矩形波交流電圧源と、
前記矩形波交流電圧源に接続されてインダクタンスの変化を検出されるコイルと、
前記コイルに流れる電流を電圧信号に変換する電流電圧変換部と、
前記電圧信号を上限閾値電圧及び前記上限閾値電圧より低い下限閾値電圧を以て二値化して第一矩形波信号を出力する、ヒステリシス特性を有するコンパレータと、
前記コンパレータが出力する第一矩形波信号と前記矩形波交流電圧源に同期する第二矩形波信号との排他的論理和の信号を出力する排他的論理和ゲートと、
前記コイルに直流電流を流して、前記コイルの直流抵抗の変化に基づいて前記矩形波交流電圧源を駆動する電圧を制御する電圧制御回路と
を備える、インダクタンス変化検出回路。 - 矩形波交流電圧源と、
前記矩形波交流電圧源に接続されるコイルと、
前記コイルに流れる電流を電圧信号に変換する電流電圧変換部と、
前記電圧信号を上限閾値電圧及び前記上限閾値電圧より低い下限閾値電圧を以て二値化して第一矩形波信号を出力する、ヒステリシス特性を有するコンパレータと、
前記コンパレータが出力する第一矩形波信号と前記矩形波交流電圧源に同期する第二矩形波信号との排他的論理和の信号を出力する排他的論理和ゲートと、
前記コイルに直流電流を流して、前記コイルの直流抵抗の変化に基づいて前記矩形波交流電圧源を駆動する電圧を制御する電圧制御回路と、
前記コイルの巻線方向に連続的に近接可能に設けられて前記コイルとの相対的変位を検出される非磁性体金属物と
を備える、変位検出装置。 - 矩形波交流電圧源と、
前記矩形波交流電圧源に接続されると共にコアを有し、前記コアに金属が近接することでインダクタンスが変化するコイルと、
前記コイルに流れる電流を電圧信号に変換する電流電圧変換部と、
前記電圧信号を上限閾値電圧及び前記上限閾値電圧より低い下限閾値電圧を以て二値化して第一矩形波信号を出力する、ヒステリシス特性を有するコンパレータと、
前記コンパレータが出力する第一矩形波信号と前記矩形波交流電圧源に同期する第二矩形波信号との排他的論理和の信号を出力する排他的論理和ゲートと、
前記コイルに直流電流を流して、前記コイルの直流抵抗の変化に基づいて前記矩形波交流電圧源を駆動する電圧を制御する電圧制御回路と
を備える、金属検出装置。 - 矩形波交流電圧源と、
第一巻線の一方の端子が前記矩形波交流電圧源に接続され、第二巻線の一方の端子が接地されるカレントトランスと、
前記第一巻線の他方の端子と前記第二巻線の他方の端子に接続されてインダクタンスの変化を検出されるコイルと、
前記カレントトランスの第三巻線に接続されて前記コイルに流れる電流を電圧信号に変換する電流電圧変換部と、
前記電圧信号を上限閾値電圧及び前記上限閾値電圧より低い下限閾値電圧を以て二値化して第一矩形波信号を出力する、ヒステリシス特性を有するコンパレータと、
前記コンパレータが出力する第一矩形波信号と前記矩形波交流電圧源に同期する第二矩形波信号との排他的論理和の信号を出力する排他的論理和ゲートと
を備える、インダクタンス変化検出回路。 - 更に、
前記コイルに直流電流を流して、前記コイルの直流抵抗の変化に基づいて前記矩形波交流電圧源を駆動する電圧を制御する電圧制御回路と
を備える、請求項4記載のインダクタンス変化検出回路。 - 矩形波交流電圧源と、
第一巻線の一方の端子が前記矩形波交流電圧源に接続され、第二巻線の一方の端子が接地されるカレントトランスと、
前記第一巻線の他方の端子と前記第二巻線の他方の端子に接続されてインダクタンスの変化を検出されるコイルと、
前記カレントトランスの第三巻線に接続されて前記コイルに流れる電流を電圧信号に変換する電流電圧変換部と、
前記電圧信号を上限閾値電圧及び前記上限閾値電圧より低い下限閾値電圧を以て二値化して第一矩形波信号を出力する、ヒステリシス特性を有するコンパレータと、
前記コンパレータが出力する第一矩形波信号と前記矩形波交流電圧源に同期する第二矩形波信号との排他的論理和の信号を出力する排他的論理和ゲートと、
前記コイルの巻線方向に連続的に近接可能に設けられて前記コイルとの相対的変位を検出される非磁性体金属物と
を備える、変位検出装置。 - 更に、
前記コイルに直流電流を流して、前記コイルの直流抵抗の変化に基づいて前記矩形波交流電圧源を駆動する電圧を制御する電圧制御回路と
を備える、請求項6記載の変位検出装置。 - 矩形波交流電圧源と、
第一巻線の一方の端子が前記矩形波交流電圧源に接続され、第二巻線の一方の端子が接地されるカレントトランスと、
前記第一巻線の他方の端子と前記第二巻線の他方の端子に接続されてインダクタンスの変化を検出されるコイルと、
前記カレントトランスの第三巻線に接続されて前記コイルに流れる電流を電圧信号に変換する電流電圧変換部と、
前記電圧信号を上限閾値電圧及び前記上限閾値電圧より低い下限閾値電圧を以て二値化して第一矩形波信号を出力する、ヒステリシス特性を有するコンパレータと、
前記コンパレータが出力する第一矩形波信号と前記矩形波交流電圧源に同期する第二矩形波信号との排他的論理和の信号を出力する排他的論理和ゲートと
を備える、金属検出装置。 - 更に、
前記コイルに直流電流を流して、前記コイルの直流抵抗の変化に基づいて前記矩形波交流電圧源を駆動する電圧を制御する電圧制御回路と
を備える、請求項8記載の金属検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011163624A JP4898971B1 (ja) | 2011-04-01 | 2011-07-26 | インダクタンス変化検出回路、変位検出装置及び金属検出装置 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011082216 | 2011-04-01 | ||
JP2011082216 | 2011-04-01 | ||
JP2011163624A JP4898971B1 (ja) | 2011-04-01 | 2011-07-26 | インダクタンス変化検出回路、変位検出装置及び金属検出装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP4898971B1 true JP4898971B1 (ja) | 2012-03-21 |
JP2012215542A JP2012215542A (ja) | 2012-11-08 |
Family
ID=46060674
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011163624A Active JP4898971B1 (ja) | 2011-04-01 | 2011-07-26 | インダクタンス変化検出回路、変位検出装置及び金属検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4898971B1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2546331A (en) * | 2016-01-18 | 2017-07-19 | Univ Oxford Innovation Ltd | Reactance measurement |
Citations (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS512445A (en) * | 1974-05-11 | 1976-01-10 | Lucas Industries Ltd | Denjiichihenkanki |
JPS57131005A (en) * | 1980-10-07 | 1982-08-13 | Mikurooepujiron Mesutehiniku G | Temperature error compensation method and apparatus |
JPH0198923A (ja) * | 1987-10-12 | 1989-04-17 | Olympus Optical Co Ltd | カウント式測定器のカウントエラー検出回路 |
JPH02201114A (ja) * | 1989-01-30 | 1990-08-09 | Makome Kenkyusho:Kk | 変位測定装置 |
JPH0623659B2 (ja) * | 1989-07-14 | 1994-03-30 | 株式会社マコメ研究所 | 変位測定装置 |
US5952889A (en) * | 1997-03-25 | 1999-09-14 | Sgs-Thomson Microelectronics S.A. | Phase-locked loop with a locking aid circuit |
JP2000009409A (ja) * | 1998-06-24 | 2000-01-14 | Mitsubishi Electric Corp | インダクタンス変化検出回路 |
JP2003057003A (ja) * | 2001-08-18 | 2003-02-26 | Ribekkusu:Kk | 曲げ角度・力検出器 |
JP2003240599A (ja) * | 2002-02-19 | 2003-08-27 | Yoshikazu Ichiyama | 位置検出器 |
JP2004072197A (ja) * | 2002-08-01 | 2004-03-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 二値化回路 |
JP2004069415A (ja) * | 2002-08-05 | 2004-03-04 | Ribekkusu:Kk | 位置検出器 |
JP2004526971A (ja) * | 2001-04-12 | 2004-09-02 | マイクロ−エプシロン・メステヒニク・ゲーエムベーハー・ウント・コンパニー・カー・ゲー | 温度を補償する回路及び方法 |
JP2008292376A (ja) * | 2007-05-25 | 2008-12-04 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 変位センサ |
JP2009150732A (ja) * | 2007-12-19 | 2009-07-09 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 位置検出装置 |
JP4747224B1 (ja) * | 2010-07-15 | 2011-08-17 | 株式会社マコメ研究所 | インダクタンス変化検出回路、変位検出装置及び金属検出装置 |
-
2011
- 2011-07-26 JP JP2011163624A patent/JP4898971B1/ja active Active
Patent Citations (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS512445A (en) * | 1974-05-11 | 1976-01-10 | Lucas Industries Ltd | Denjiichihenkanki |
JPS57131005A (en) * | 1980-10-07 | 1982-08-13 | Mikurooepujiron Mesutehiniku G | Temperature error compensation method and apparatus |
JPH0198923A (ja) * | 1987-10-12 | 1989-04-17 | Olympus Optical Co Ltd | カウント式測定器のカウントエラー検出回路 |
JPH02201114A (ja) * | 1989-01-30 | 1990-08-09 | Makome Kenkyusho:Kk | 変位測定装置 |
JPH0623659B2 (ja) * | 1989-07-14 | 1994-03-30 | 株式会社マコメ研究所 | 変位測定装置 |
US5952889A (en) * | 1997-03-25 | 1999-09-14 | Sgs-Thomson Microelectronics S.A. | Phase-locked loop with a locking aid circuit |
JP2000009409A (ja) * | 1998-06-24 | 2000-01-14 | Mitsubishi Electric Corp | インダクタンス変化検出回路 |
JP2004526971A (ja) * | 2001-04-12 | 2004-09-02 | マイクロ−エプシロン・メステヒニク・ゲーエムベーハー・ウント・コンパニー・カー・ゲー | 温度を補償する回路及び方法 |
JP2003057003A (ja) * | 2001-08-18 | 2003-02-26 | Ribekkusu:Kk | 曲げ角度・力検出器 |
JP2003240599A (ja) * | 2002-02-19 | 2003-08-27 | Yoshikazu Ichiyama | 位置検出器 |
JP2004072197A (ja) * | 2002-08-01 | 2004-03-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 二値化回路 |
JP2004069415A (ja) * | 2002-08-05 | 2004-03-04 | Ribekkusu:Kk | 位置検出器 |
JP2008292376A (ja) * | 2007-05-25 | 2008-12-04 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 変位センサ |
JP2009150732A (ja) * | 2007-12-19 | 2009-07-09 | Asahi Kasei Electronics Co Ltd | 位置検出装置 |
JP4747224B1 (ja) * | 2010-07-15 | 2011-08-17 | 株式会社マコメ研究所 | インダクタンス変化検出回路、変位検出装置及び金属検出装置 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2546331A (en) * | 2016-01-18 | 2017-07-19 | Univ Oxford Innovation Ltd | Reactance measurement |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2012215542A (ja) | 2012-11-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6304647B2 (ja) | 電流検出装置 | |
US6222363B1 (en) | Switch-mode flux-gate magnetometer | |
JP3801194B2 (ja) | 磁気センサ | |
JP5150521B2 (ja) | 高周波発振形近接センサ | |
JP5606941B2 (ja) | フラックスゲートセンサ | |
JP2010216863A (ja) | 近接センサ | |
JP5804318B2 (ja) | 電流センサ | |
KR920704150A (ko) | 자기검출 장치 | |
JP2018066651A (ja) | 磁気センサ用インダクタンス素子及びこれを備える電流センサ | |
US6384596B1 (en) | Variable inductance transducer circuit producing an electrical current and voltage output | |
JP6499821B2 (ja) | 電流センサ | |
JP4898971B1 (ja) | インダクタンス変化検出回路、変位検出装置及び金属検出装置 | |
KR102393394B1 (ko) | 초고감도 마이크로 자기 센서 | |
US10856452B1 (en) | Sensor apparatus | |
JP4852667B1 (ja) | 近接センサ | |
JP4852666B1 (ja) | 変位センサ | |
CN106225657B (zh) | 位移传感器 | |
JP4747224B1 (ja) | インダクタンス変化検出回路、変位検出装置及び金属検出装置 | |
JP4731633B1 (ja) | 磁気センサ | |
JP2011112634A (ja) | フラックスゲート漏電センサ用のリングコア、該リングコアを備えるリングコアユニット及びフラックスゲート漏電センサ | |
CN105807117B (zh) | 用于电流测量探头的电流感测电路及其电流测量探头 | |
JP4902001B2 (ja) | インダクタンス変化検出回路、変位検出装置及び金属検出装置 | |
JP4684356B1 (ja) | 磁気センサ | |
US20150008906A1 (en) | Position sensing device | |
JP2001027505A (ja) | 小型流体圧シリンダにおける位置検出器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20111226 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4898971 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150106 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |