JPS58173404A - ラジアル位置検出装置 - Google Patents
ラジアル位置検出装置Info
- Publication number
- JPS58173404A JPS58173404A JP5750882A JP5750882A JPS58173404A JP S58173404 A JPS58173404 A JP S58173404A JP 5750882 A JP5750882 A JP 5750882A JP 5750882 A JP5750882 A JP 5750882A JP S58173404 A JPS58173404 A JP S58173404A
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- Japan
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- displacement
- detected
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- circuit
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- 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.)
- Pending
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- Linear Or Angular Velocity Measurement And Their Indicating Devices (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、回転運動を伴なう回転体の半径方向の変位（
位置）を非接触で検出するラジアル位置検出装置に関す
るものである。
位置）を非接触で検出するラジアル位置検出装置に関す
るものである。
回転体における回、転軸のラジアル方向の変位は直交座
標系において、回転軸が２軸にほぼ平行である時、Ｘ座
標及びｙ座標の２値で決定される。
標系において、回転軸が２軸にほぼ平行である時、Ｘ座
標及びｙ座標の２値で決定される。
従って、位置検出装置は回転軸と同心状でほぼ真円であ
る被検出円周面に対向して少なくとも２つ用い、各位置
検出装置の検出軸が直交する様に配置する事で回転軸の
ラジアル方向の変位検出が実現される。
る被検出円周面に対向して少なくとも２つ用い、各位置
検出装置の検出軸が直交する様に配置する事で回転軸の
ラジアル方向の変位検出が実現される。
ところで、非接触による位置検出装置の代表的な方式と
しては、（１）光反射方式、（２）磁気方式、（３）静
′屯谷曖方式等がある。これらの方式のうち、光反射方
式は、フォトリフレクタ等を用いて簡単に構成出来る。
しては、（１）光反射方式、（２）磁気方式、（３）静
′屯谷曖方式等がある。これらの方式のうち、光反射方
式は、フォトリフレクタ等を用いて簡単に構成出来る。
しかも、検出分解能も商イ利点があるが、検出領域が狭
く被検出面の表面状態に敏感である為に、同転に伴なう
表向荒さ等の変化をも変位信号として検出してしまう欠
点がある。この問題を解決する方式としては、検出動域
が広く出来、しかも被検出向の汚れ等に影響されない磁
気方式や静電容献方式が有利となる。この両方式につい
て小型化として回転軸の周面を被検出向とした場合を考
えろと、磁気方式では各検出装置間の磁気カップリング
によるクロストークの問題が４あるが、静′准芥曖方式
では１Ｏ−１２Ｆ以丁の微少容量の変化を取扱う事にな
り、浮遊容量の処理に対する離しさと比較した場合、前
者の磁気方式の方が実現性が高い。
く被検出面の表面状態に敏感である為に、同転に伴なう
表向荒さ等の変化をも変位信号として検出してしまう欠
点がある。この問題を解決する方式としては、検出動域
が広く出来、しかも被検出向の汚れ等に影響されない磁
気方式や静電容献方式が有利となる。この両方式につい
て小型化として回転軸の周面を被検出向とした場合を考
えろと、磁気方式では各検出装置間の磁気カップリング
によるクロストークの問題が４あるが、静′准芥曖方式
では１Ｏ−１２Ｆ以丁の微少容量の変化を取扱う事にな
り、浮遊容量の処理に対する離しさと比較した場合、前
者の磁気方式の方が実現性が高い。
ところで、磁気方式の位置検出器として最も一般的なも
のは、誘導式と呼ばれるもので、これは、コイルのイン
ダクタンス（Ｌ）の変化を利用する方法である。コイル
のインダクタンスＬは、一般にＬ＝μｎＧ ・・
・・・ （１）ただし、μ：透磁率
ｎ：巻数 Ｇ：形状で決まる定数 で表わされ、位置検出装置の検出面と被検出面とのギャ
ップ変化に関係するＧの変化を利用する形式が通常用い
られる。又、インダクタンスのうち自己インダクタンス
を利用すればコイルは一つですむ利点がある。
のは、誘導式と呼ばれるもので、これは、コイルのイン
ダクタンス（Ｌ）の変化を利用する方法である。コイル
のインダクタンスＬは、一般にＬ＝μｎＧ ・・
・・・ （１）ただし、μ：透磁率
ｎ：巻数 Ｇ：形状で決まる定数 で表わされ、位置検出装置の検出面と被検出面とのギャ
ップ変化に関係するＧの変化を利用する形式が通常用い
られる。又、インダクタンスのうち自己インダクタンス
を利用すればコイルは一つですむ利点がある。
一方、インダクタンスの変化ΔＬは、通常、全インダク
タンス（Ｌ＋ΔＬ）に比べ小さく、高い感度と精度を得
る為には、一方のインダクタンスが増加した時、他方の
インダクタンスが減少する様に構成し、２つのインダク
タンスの差もしくは比が測定される形態が望ましい。
タンス（Ｌ＋ΔＬ）に比べ小さく、高い感度と精度を得
る為には、一方のインダクタンスが増加した時、他方の
インダクタンスが減少する様に構成し、２つのインダク
タンスの差もしくは比が測定される形態が望ましい。
本発明は上記の点に鑑み、構成が簡単で、かつ精度の高
い変位検出が出来るラジアル方向の位置（変位）検出装
置を提供するものである。以下、その実施例を図面に基
づいて説明する。
い変位検出が出来るラジアル方向の位置（変位）検出装
置を提供するものである。以下、その実施例を図面に基
づいて説明する。
第１図は位置検出部の構成及び変位信号の処理回路ブロ
ック図を示す。同図において、まず、位置検出部の構成
を説明する。被検出面は、回転軸１０円周面で、磁性を
有している。一方、検出部は積層したケイ素鋼板をコア
とし、このコアは環状部２と一体で検出磁極３ａ、３ｂ
、３ａ’、３ｂ’（これらを総称して３という）と補助
磁極５ａ。
ック図を示す。同図において、まず、位置検出部の構成
を説明する。被検出面は、回転軸１０円周面で、磁性を
有している。一方、検出部は積層したケイ素鋼板をコア
とし、このコアは環状部２と一体で検出磁極３ａ、３ｂ
、３ａ’、３ｂ’（これらを総称して３という）と補助
磁極５ａ。
５ｂ、５ｃ、ａｄ（これらを総称して６という）と力１
らなり、上記検出磁極３と補助磁極６は各４ケ所交互に
かつ等分割した位置に配置され、前記被検出向に対向す
る様に形成されている。従って２組の対向する検出磁極
３の中心軸は直交している。また、検出器量３の被検出
面に対向する磁極面は円周面の一部となっており、周方
向の検出領域を広げ、回転に伴なう被゛検出面の而粗さ
を平均化する効果を高めている。また、球出器量３には
巻）ｌＪ４ａ、４ｂ、４ａ’ 、４ｂ’（それらを総称
して４という）が施されている。
らなり、上記検出磁極３と補助磁極６は各４ケ所交互に
かつ等分割した位置に配置され、前記被検出向に対向す
る様に形成されている。従って２組の対向する検出磁極
３の中心軸は直交している。また、検出器量３の被検出
面に対向する磁極面は円周面の一部となっており、周方
向の検出領域を広げ、回転に伴なう被゛検出面の而粗さ
を平均化する効果を高めている。また、球出器量３には
巻）ｌＪ４ａ、４ｂ、４ａ’ 、４ｂ’（それらを総称
して４という）が施されている。
なお、補助磁極６は、各検出磁憚間の磁気カップリング
によるクロストークを減少させる効果がある。
によるクロストークを減少させる効果がある。
次に、回転軸がＸ方向に変位した場合を例に、変位信号
の流れを第１図の回路ブロック図および第２図の出力波
形図を基に説明する。
の流れを第１図の回路ブロック図および第２図の出力波
形図を基に説明する。
Ｘ軸上にある２つの検出器＋ｊｉ！、３ａおよび３ｂの
各々に巻かれた巻線４ａ、４ｂはブリッジ回路６の２辺
を構成するように接続されている。また、ブリッジ回路
６は、正弦波発振器９からの正弦波信号を電力増幅器１
ｏを介してＡ、で示す様な’ ”” Ｅｉｓｉｎａ＋ｔ
＝ （２）なる入力信号で励振されて
いる。
各々に巻かれた巻線４ａ、４ｂはブリッジ回路６の２辺
を構成するように接続されている。また、ブリッジ回路
６は、正弦波発振器９からの正弦波信号を電力増幅器１
ｏを介してＡ、で示す様な’ ”” Ｅｉｓｉｎａ＋ｔ
＝ （２）なる入力信号で励振されて
いる。
この時、回転軸１がＸ軸の基準位置よりイの方向にΔＸ
変位したとすると、巻線４ａのインダクタンスＬ１は増
加し、一方、巻線４ｂのインダクタンスＬ２は減少し、
両者がほぼ同一特性の巻線であれば、Ｌ４．Ｌ２は次式
の様に近似される。
変位したとすると、巻線４ａのインダクタンスＬ１は増
加し、一方、巻線４ｂのインダクタンスＬ２は減少し、
両者がほぼ同一特性の巻線であれば、Ｌ４．Ｌ２は次式
の様に近似される。
ａ
Ｌ１＝ＬＯ＋９゜−Δ８ °−−−−−（３）ただし、
ＬＯ：磁束の洩れによるインダクタンスｉｇｏ：基準位
置の間隔 従って、点Ｐ１と点２２間の電位差、つまりブリッジ回
路の不平衡出力ｅＯは、巻線の直流抵抗をｒｃとすると
、 Ｅｔｓｉｎωｔ ただし、（Δｘ／ｑｏ） ＜＜ １となり、変位に
比例した振幅をもち、まだ、回転軸１が口の方向に変位
した時は逆相となる。この不モ衡出力を増幅器７で増幅
した後、正弦波発振器９の発振周波数を中心周波数とす
る同調回路であるところのバンドパスフィルタ８に入力
し、ノイズとして重畳した他の周波数成分を減衰させる
とともに、オフセットおよびドリフトを除去した正弦波
出力Ａ２が得られる。この正弦波出力Ａ２も変位に比例
した振幅をもち、基準位置に対し、回転軸１の変位がイ
の方向と口の方向とでは逆相となる。従って、変位に対
応した検出出力Ａ５を得る為に、正弦波出力Ａ２から変
位に対応した位相（極性）をもった半波出力Ａ４を取り
出すアナログスイッチ１２を用いる。このアナログスイ
ッチ１２をオン、オフするゲート信号Ａ、３は入力信号
Ａ１をもとに正弦波出力Ａ２との位相差を補正する機能
ももつ同期パルス発生回路１１より得られる。
ＬＯ：磁束の洩れによるインダクタンスｉｇｏ：基準位
置の間隔 従って、点Ｐ１と点２２間の電位差、つまりブリッジ回
路の不平衡出力ｅＯは、巻線の直流抵抗をｒｃとすると
、 Ｅｔｓｉｎωｔ ただし、（Δｘ／ｑｏ） ＜＜ １となり、変位に
比例した振幅をもち、まだ、回転軸１が口の方向に変位
した時は逆相となる。この不モ衡出力を増幅器７で増幅
した後、正弦波発振器９の発振周波数を中心周波数とす
る同調回路であるところのバンドパスフィルタ８に入力
し、ノイズとして重畳した他の周波数成分を減衰させる
とともに、オフセットおよびドリフトを除去した正弦波
出力Ａ２が得られる。この正弦波出力Ａ２も変位に比例
した振幅をもち、基準位置に対し、回転軸１の変位がイ
の方向と口の方向とでは逆相となる。従って、変位に対
応した検出出力Ａ５を得る為に、正弦波出力Ａ２から変
位に対応した位相（極性）をもった半波出力Ａ４を取り
出すアナログスイッチ１２を用いる。このアナログスイ
ッチ１２をオン、オフするゲート信号Ａ、３は入力信号
Ａ１をもとに正弦波出力Ａ２との位相差を補正する機能
ももつ同期パルス発生回路１１より得られる。
このアナログスイッチ１２で同期検波された出力Ａ４を
平滑回路１３に入力し、回転軸１のＸ軸の変位に比例し
た直流出力Ａ６が得られる。
平滑回路１３に入力し、回転軸１のＸ軸の変位に比例し
た直流出力Ａ６が得られる。
上記Ａ１． Ａ２． Ａ３＃Ａ４． Ａ６ の各信号
を第２図に示す。
を第２図に示す。
この同期検波により変位に対応した信号が非常に微小で
、はとんどノイズにうずまっているような場合でも、正
しい位置情報が得られる。すなわち、測定の分解能を大
幅に向上している。
、はとんどノイズにうずまっているような場合でも、正
しい位置情報が得られる。すなわち、測定の分解能を大
幅に向上している。
ま・た、図示は省略しているが、回転軸１のＹ軸方向の
変位も同様にして検出される。この時、Ｙ軸の変位を検
出する巻線４ ａ’ 、 ａｂ’で構成されたブリッジ
回路の励振は、回路構成を簡単にする為にＸ軸の検出で
用いた入力信号Ａ、を用いる事も出来る。しかし、クロ
ストークをより減少させたい場合は、Ｘ軸の変位検出に
用いたものとは異なる周波数の正弦波で励振させればよ
い。また前記の実施例では被検出面を回転軸としたが、
回転軸と同心状の周面をもつ他の物体を使用する場合も
実施可能である事は言うまでもない。さらに、前ｉｊＣ
の実施例では被検出面が磁性をもろている場合で説明し
たが、導電性を有する場合には、被検出面に発生する渦
′屯随によるインダクタンス変化が生ずる。そして、そ
の変化は、被検出面と検出面とが近づいた場合に減少す
る点が違うだけで構成上の差違はなく、同様の検出信号
が得られる。
変位も同様にして検出される。この時、Ｙ軸の変位を検
出する巻線４ ａ’ 、 ａｂ’で構成されたブリッジ
回路の励振は、回路構成を簡単にする為にＸ軸の検出で
用いた入力信号Ａ、を用いる事も出来る。しかし、クロ
ストークをより減少させたい場合は、Ｘ軸の変位検出に
用いたものとは異なる周波数の正弦波で励振させればよ
い。また前記の実施例では被検出面を回転軸としたが、
回転軸と同心状の周面をもつ他の物体を使用する場合も
実施可能である事は言うまでもない。さらに、前ｉｊＣ
の実施例では被検出面が磁性をもろている場合で説明し
たが、導電性を有する場合には、被検出面に発生する渦
′屯随によるインダクタンス変化が生ずる。そして、そ
の変化は、被検出面と検出面とが近づいた場合に減少す
る点が違うだけで構成上の差違はなく、同様の検出信号
が得られる。
以上の様に本発明のラジアル位置検出装置は、構造の１
ｍ学な位置検出部を有し、特に前述の実施例の様に一体
化した検出磁極とした場合には、設置時の精度も一段と
向上する。また、巻線数も少なく性能のバラツキとい、
つた面でも有利であり、かつブリッジ回路との組合せに
より高い感度が得られるといった利点を有している。さ
らに、これらの構成と相まって、同調回路および同期検
波回路により信号を処理しているため、位置検出の分解
能が高く、また各種のノイズに強い茜性能なラジアル位
置検出装置を得ることが出来る。
ｍ学な位置検出部を有し、特に前述の実施例の様に一体
化した検出磁極とした場合には、設置時の精度も一段と
向上する。また、巻線数も少なく性能のバラツキとい、
つた面でも有利であり、かつブリッジ回路との組合せに
より高い感度が得られるといった利点を有している。さ
らに、これらの構成と相まって、同調回路および同期検
波回路により信号を処理しているため、位置検出の分解
能が高く、また各種のノイズに強い茜性能なラジアル位
置検出装置を得ることが出来る。
第１図は本発明の一実施例に係るラジアル位置検出装置
の検出部および信号処理回路の構成を示す図、第２図は
第１図における各部の信号波形図である。 １−−−−−−回転軸、３ ａ 、 ３ｂ 、 ３ａ’
、 ３ｂ’ｓ−・検出磁極、４ａ 、４ｂ、４ａ’
、４ｂ’ ｌ１１１ｍ巻線、６・・・・・ブリッジ回路
、８・・・・・バンドパスフィルタ、９・・・・・正弦
波発振器、１１・・・・・・同期パルス発生回路、１２
・・・・・・アナログスイッチ、１３・・・・・・平滑
回路。
の検出部および信号処理回路の構成を示す図、第２図は
第１図における各部の信号波形図である。 １−−−−−−回転軸、３ ａ 、 ３ｂ 、 ３ａ’
、 ３ｂ’ｓ−・検出磁極、４ａ 、４ｂ、４ａ’
、４ｂ’ ｌ１１１ｍ巻線、６・・・・・ブリッジ回路
、８・・・・・バンドパスフィルタ、９・・・・・正弦
波発振器、１１・・・・・・同期パルス発生回路、１２
・・・・・・アナログスイッチ、１３・・・・・・平滑
回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）磁性体もしくは導体からなり、かつ回転体と一体
で回転軸心と同心状の円周面をもつ被検出面と、前記被
検出面に非接触で対向し、かつ磁性体をコアとする４つ
の検出磁極を周方向に等角度間隔に有するとともに前記
検出磁極の各々に１つづつ巻線が施こされ、前記巻線の
うち対向する位置にある２つの巻１１！ヲ１組として第
１．第２の２組の巻線群に分け、前記各巻線群の２つの
巻線を各々２辺に含めて構成された第１および第２のブ
リッジ回路を有してなる検出部と、前記第１および第２
のブリッジ回路を励振する第１および第２の７ 発振
子 段と、前記第１および第２のブリッジ回路の各不平衡出
力を各々別々に同期的に検波する第１および第２の同期
検波手段を具備してなるラジアル位置検出装置。 ＠）第１および第２のブリッジ回路を同一の発振手段で
励振することを特徴する特許請求の範囲第１項記載のラ
ジアル位置検出装置。 （３）第１および第２のブリッジ回路の出力と第１およ
び第２の同期検波手段の間に、それぞれの励振周波数に
同調した第１および第２の同調回路をそれぞれ設けたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のラジアル位
置検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5750882A JPS58173404A (ja) | 1982-04-06 | 1982-04-06 | ラジアル位置検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5750882A JPS58173404A (ja) | 1982-04-06 | 1982-04-06 | ラジアル位置検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58173404A true JPS58173404A (ja) | 1983-10-12 |
Family
ID=13057673
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5750882A Pending JPS58173404A (ja) | 1982-04-06 | 1982-04-06 | ラジアル位置検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58173404A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60168005U (ja) * | 1984-04-16 | 1985-11-07 | 日本電気株式会社 | 位置検出器 |
-
1982
- 1982-04-06 JP JP5750882A patent/JPS58173404A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60168005U (ja) * | 1984-04-16 | 1985-11-07 | 日本電気株式会社 | 位置検出器 |
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