JP2010223913A - Non-contact position sensor - Google Patents
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Abstract
【課題】検出部Aの温度変動によって生じる、位置情報の検出誤差を抑制する。
【解決手段】非接触位置センサは、検出コイル2に磁性材料から形成されたコア1を貫入し、この貫入量によって検出部2を有する検出部Aのインピーダンスが変化することを利用して、コア1の貫入量を検出する。しかし、この検出部Aのインピーダンスは検出部Aの温度変動によっても変動するため、実際のコア1の貫入量と検出されるコア1の貫入量の間には、この温度変動による誤差が生じるおそれがある。本発明では、検出部Aに、抵抗値が正の温度特性を有する検出コイル2と負の温度特性を有する負性サーミスタ3の直列接続回路を用いた。これによって、従来のように検出部Aとして検出コイル2のみを用いた非接触位置センサよりも、検出部Aの温度変動に対する検出部Aの抵抗値の変動の変動幅が小さくなるため、上記誤差を小さくすることができる。
【選択図】図1An object of the present invention is to suppress position information detection errors caused by temperature fluctuations of a detector.
A non-contact position sensor penetrates a core made of a magnetic material into a detection coil and utilizes the fact that the impedance of a detection unit having the detection unit changes depending on the penetration amount. 1 penetration amount is detected. However, since the impedance of the detection unit A varies depending on the temperature variation of the detection unit A, an error due to the temperature variation may occur between the actual penetration amount of the core 1 and the detected penetration amount of the core 1. There is. In the present invention, a serial connection circuit of the detection coil 2 having a positive temperature characteristic and the negative thermistor 3 having a negative temperature characteristic is used for the detection unit A. As a result, the variation range of the resistance value variation of the detection unit A with respect to the temperature variation of the detection unit A is smaller than the conventional non-contact position sensor using only the detection coil 2 as the detection unit A. Can be reduced.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、検出コイルとコアの相対的な位置関係を検出する非接触位置センサに関するものである。 The present invention relates to a non-contact position sensor that detects a relative positional relationship between a detection coil and a core.
従来、検出コイル内部の磁束に応じて、検出コイルに所定の交流電流を通電したときに検出コイル両端間に発生する電圧が変化することを利用した、例えば特許文献1に記載されているような非接触位置センサが提供されている。この非接触位置センサは、検出コイルからなる検出部と、磁性材料から形成され検出コイルに貫入されて、外部からの入力に応じてその貫入量が変化するコアと、検出部両端間の電圧を検出する測定回路と、検出部に所定の交流電流を通電する交流電流回路と、検出部両端間の電圧からコアの貫入量を検出する検出回路と、検出された貫入量に基づく検出コイルとコアの相対位置情報を、位置信号として外部に出力する出力回路とを備えている。
Conventionally, for example, as described in
上記従来例の検出部には、交流電流回路から、常時、一定の振幅及び周波数の交流電流が通電されている。このとき、検出部のインピーダンスの絶対値|Z|は、交流電流回路から入力される交流電流の振幅I0と、検出部の両端間に発生する電圧の振幅V0とから、|Z|=V0/I0と算出される。上記検出回路は、この関係式に基づいて算出した検出部のインピーダンスの絶対値と、予め一対一に決められた検出部のインピーダンスの絶対値とコアの貫入量との対応関係から、上記インピーダンスの絶対値に対応したコアの貫入量を検出する。本従来例は、上記の動作によってコアの貫入量を検出し、検出された貫入量に基づく位置信号を、外部に出力している。 The detection unit of the conventional example is always supplied with an alternating current having a constant amplitude and frequency from an alternating current circuit. At this time, the absolute value | Z | of the impedance of the detection unit is obtained from the amplitude I 0 of the alternating current input from the alternating current circuit and the amplitude V 0 of the voltage generated between both ends of the detection unit. Calculated as V 0 / I 0 . The detection circuit calculates the impedance of the impedance based on the correspondence between the absolute value of the impedance of the detection unit calculated based on the relational expression and the absolute value of the impedance of the detection unit determined in advance one-to-one and the penetration amount of the core. The core penetration corresponding to the absolute value is detected. In the conventional example, the penetration amount of the core is detected by the above-described operation, and a position signal based on the detected penetration amount is output to the outside.
ところで、一般に検出コイルは銅等の金属材料からなる導線から形成されており、そのインピーダンスの抵抗成分は、温度上昇に伴って増加する正の温度特性を有している。また、検出部の温度は、検出コイルや導線から発生した熱や外気温の影響により変動する。よって上記のような位置センサでは、コアの貫入量が同一であっても、発生した熱や外気温の影響で検出部の温度が変動することによって、検出部のインピーダンスが変動する。 By the way, the detection coil is generally formed of a conductive wire made of a metal material such as copper, and the resistance component of the impedance has a positive temperature characteristic that increases as the temperature rises. Further, the temperature of the detection unit varies due to the influence of heat generated from the detection coil and the conductive wire and the outside air temperature. Therefore, in the position sensor as described above, even if the penetration amount of the core is the same, the impedance of the detection unit varies due to the variation of the temperature of the detection unit due to the influence of the generated heat and the outside air temperature.
また、通常は、上記予め決められた検出部のインピーダンスの絶対値とコアの貫入量の対応関係は、基準となる特定の温度で決められたものである。しかし、上述のように検出部のインピーダンスは温度によって変動するため、検出部が上記基準温度以外の温度の時には、実際の貫入量と検出された貫入量の間には、誤差が生じることになる。 Usually, the correspondence between the predetermined absolute value of the impedance of the detection unit and the penetration amount of the core is determined at a specific temperature as a reference. However, as described above, since the impedance of the detection unit varies depending on the temperature, an error occurs between the actual penetration amount and the detected penetration amount when the detection unit is at a temperature other than the reference temperature. .
上記問題を克服するためには、例えば、検出部の温度を測定し、その温度に応じて参照する検出部のインピーダンスの絶対値とコアの貫入量の対応関係を使い分けることや、上記特許文献1に記載されているように、温度補償回路を用いることが考えられる。しかしこれらの方法でも、検出部のインピーダンスの温度特性を完全に再現することは難しいため、較正後の貫入量と実際の貫入量の間には、誤差が残るおそれがある。 In order to overcome the above problem, for example, the temperature of the detection unit is measured, and the correspondence between the absolute value of the impedance of the detection unit to be referred to and the penetration amount of the core is properly used according to the temperature. It is conceivable to use a temperature compensation circuit as described in. However, even with these methods, it is difficult to completely reproduce the temperature characteristic of the impedance of the detection unit, and therefore there may be an error between the penetration amount after calibration and the actual penetration amount.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で、位置情報の検出精度を向上させることができる非接触位置センサを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a non-contact position sensor that can improve the detection accuracy of position information with a simple configuration.
上記の目的を達成するために、本発明は、検出コイルを含む検出部と、磁性材料から形成され、前記検出コイルの巻線内に貫入し、該検出コイルの巻軸方向へ該検出コイルに対して相対変位するコアと、前記検出部に所定の周波数及び振幅の交流電流を出力する交流電流回路と、該交流電流によって発生する前記検出部両端間の電圧に基づいて、前記検出コイルのインピーダンスの絶対値を算出し、該インピーダンスの絶対値に基づいて前記検出コイル内に貫入している前記コアの貫入量を検出する検出回路と、該貫入量に基づく前記検出コイルと前記コアの相対位置情報を、位置信号として外部に出力する出力回路とを備え、前記検出部は、抵抗値が正の温度特性を有する前記検出コイルと抵抗値が負の温度特性を有するサーミスタを直列に接続してなることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a detection unit including a detection coil and a magnetic material, penetrates into the winding of the detection coil, and moves to the detection coil in the winding direction of the detection coil. An impedance of the detection coil based on a voltage between the both ends of the detection unit generated by the AC current, an AC current circuit that outputs an AC current having a predetermined frequency and amplitude to the detection unit A detection circuit for detecting the penetration amount of the core penetrating into the detection coil based on the absolute value of the impedance, and a relative position between the detection coil and the core based on the penetration amount An output circuit that outputs information as a position signal to the outside, and the detection unit includes a series of the detection coil having a positive temperature characteristic and a thermistor having a negative resistance characteristic. And characterized by being connected.
本発明では、温度上昇に伴って抵抗値が増加する検出コイルと温度上昇に伴って抵抗値が減少する負性サーミスタの直列接続回路を検出部に用いている。これによって、検出コイルのみを検出部に用いたときよりも、検出部の温度変動による検出部のインピーダンスの抵抗成分の変動幅が小さくなるため、センサの位置情報の検出精度を向上させることができる。 In the present invention, a detection coil uses a series connection circuit of a detection coil whose resistance value increases as the temperature rises and a negative thermistor whose resistance value decreases as the temperature rises. As a result, since the fluctuation range of the resistance component of the impedance of the detection unit due to the temperature variation of the detection unit is smaller than when only the detection coil is used as the detection unit, the detection accuracy of the position information of the sensor can be improved. .
本発明は、簡単な構成で、位置情報の検出精度を向上させることができる。 The present invention can improve the detection accuracy of position information with a simple configuration.
(実施形態)
本実施形態は、図1に示すように、検出部A及びASIC4からなる。
(Embodiment)
As shown in FIG. 1, this embodiment includes a detection unit A and an
検出部Aは、図1〜4に示すように、断面コの字型で、絶縁性材料から一定の曲率で湾曲して形成されたボビン10と、ボビン10に巻回された検出コイル2と、絶縁性材料から形成された、検出コイル2の曲率変化を矯正するための曲率矯正用部材11と、円弧状に湾曲した検出コイル2の円弧の中心を中心軸とする円柱体12a及び円柱体12aの外側に形成された突部12bからなる可動ブロック12と、突部12bに一端を固定され、検出コイル2の中空部分に貫入し、磁性材料から検出コイル2の中空部分と同一の曲率に湾曲して形成されたコア1と、上記各部材をその面上に配置して固定するハウジング13と、一端が検出コイル2に直列に接続され他端が接地された、負性サーミスタ3とを備えている。そして、可動ブロック12は回転軸Cを中心として回転し、図2に示す角度θが大きくなるに従って検出コイル2に貫入しているコア1の貫入量が少なくなる構成となっている。
As shown in FIGS. 1 to 4, the detection unit A has a U-shaped cross section and is formed by bending an insulating material with a certain curvature, and a
負性サーミスタ3は、検出コイル2と空間的に近接して配設される。また本実施形態における負性サーミスタ3の抵抗値は、図5に示すように、180℃以下では温度上昇に伴って減少する負の温度特性を有している。
The
ASIC4は、検出部Aに所定の振幅及び周波数の交流電流を通電する交流電流回路と、検出部A両端間の電圧を検出する測定回路と、交流電流の振幅及び、測定回路で検出された検出部A両端間の電圧の振幅に基づいて検出部Aのインピーダンスの絶対値を算出し、このインピーダンスの絶対値から、予め決められた検出部Aのインピーダンスの絶対値とコア1の貫入量の対応関係に基づいて、検出コイル2内に貫入しているコア1の貫入量を検出する検出回路と、検出コイル2とコア1の相対位置情報として、上記貫入量を示す位置信号を外部に出力する出力回路とを集積したものである。
The
本実施形態において、コア1の貫入量を導出するための各構成部の動作は、先述の従来例の場合と同様であるので省略する。
In the present embodiment, the operation of each component for deriving the penetration amount of the
本実施形態の検出部Aの抵抗値は、検出コイル2の抵抗値と負性サーミスタ3の抵抗値の和で表される。ここで、検出コイル2と負性サーミスタ3は空間的に近接して配設されているため、検出コイル2と負性サーミスタ3の温度はほぼ同一である。よって、検出部Aの抵抗値は、検出コイル2の各温度での抵抗値と負性サーミスタ3の各温度での抵抗値の和で表される。この合成抵抗は、図6に示すように、検出コイル2の抵抗値と比較して、温度変動に対する変動幅が小さくなる。従って本実施形態では、従来のように検出部Aとして検出コイル2のみを用いた非接触位置センサと比較して、検出部Aのインピーダンスが検出部Aの温度変動に対して安定する。よって、コア1の実際の貫入量と検出された貫入量の間の誤差が小さくなり、検出部Aの温度変動に対して、位置情報の検出精度を向上させることができる。
The resistance value of the detection unit A of the present embodiment is represented by the sum of the resistance value of the
本実施形態では回転型の位置センサで説明を行ったが、直線状に形成された検出コイル2及びコア1からなり、コア1が検出コイル2の中心軸方向に検出コイル2と相対的に移動する、直線型の非接触位置センサであってもよい。また、本実施形態では一つの負性サーミスタ3を用いたが、その代わりに、複数の負性サーミスタや抵抗値が正の温度特性を有するサーミスタを直列や並列に接続し、検出コイル2の温度変化による抵抗値の変化を補償するように構成した回路を用いてもよい。
In the present embodiment, the rotary position sensor has been described, but the
また、本実施形態と従来の温度補償回路を組み合わせ、負性サーミスタによって温度変動による変動幅の小さくなった検出部Aのインピーダンスの絶対値を、温度補償回路で補償することによって、さらに検出精度を向上させることもできる。 Further, by combining the present embodiment and a conventional temperature compensation circuit and compensating the absolute value of the impedance of the detection unit A, which has been reduced by a negative thermistor due to temperature fluctuation, with the temperature compensation circuit, further detection accuracy can be achieved. It can also be improved.
2 検出コイル
3 負性サーミスタ
4 ASIC
A 検出部
2
A detector
Claims (1)
磁性材料から形成され、前記検出コイルの巻線内に貫入し、該検出コイルの巻軸方向へ該検出コイルに対して相対変位するコアと、
前記検出部に所定の周波数及び振幅の交流電流を出力する交流電流回路と、該交流電流によって発生する前記検出部両端間の電圧に基づいて、前記検出コイルのインピーダンスの絶対値を算出し、該インピーダンスの絶対値に基づいて前記コイル内に貫入している前記コアの貫入量を検出する検出回路と、該貫入量に基づく前記コイルと前記コアの相対位置情報を、位置信号として外部に出力する出力回路とを備え、
前記検出部は、抵抗値が正の温度特性を有する前記検出コイルと抵抗値が負の温度特性を有するサーミスタを直列に接続してなることを特徴とする非接触位置センサ。 A detection unit including a detection coil;
A core made of a magnetic material, penetrating into the winding of the detection coil, and relatively displaced with respect to the detection coil in the winding axis direction of the detection coil;
Based on an alternating current circuit that outputs an alternating current having a predetermined frequency and amplitude to the detection unit, and a voltage across the detection unit that is generated by the alternating current, an absolute value of the impedance of the detection coil is calculated, A detection circuit for detecting the amount of penetration of the core penetrating into the coil based on the absolute value of impedance, and outputting relative position information of the coil and the core based on the penetration amount to the outside as a position signal. Output circuit,
The non-contact position sensor, wherein the detection unit is formed by connecting the detection coil having a positive temperature characteristic and a thermistor having a negative resistance temperature characteristic in series.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009074449A JP2010223913A (en) | 2009-03-25 | 2009-03-25 | Non-contact position sensor |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP2010223913A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108710019A (en) * | 2018-06-11 | 2018-10-26 | 宁波星成电子股份有限公司 | One kind being based on Hall magnetic balance type voltage sensor |
-
2009
- 2009-03-25 JP JP2009074449A patent/JP2010223913A/en not_active Withdrawn
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| CN108710019A (en) * | 2018-06-11 | 2018-10-26 | 宁波星成电子股份有限公司 | One kind being based on Hall magnetic balance type voltage sensor |
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