(57)【要約】【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１
2010223913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４１３５５５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【発明の効果】
【００１１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態の回路構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態の上面図である。
【図３】本発明の実施形態の、Ａ−Ａ'断面の断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る、検出コイルの断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る負性サーミスタの、２５℃における抵抗値を１としたときの、各温度における相対的な抵抗値を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る、検出コイル、負性サーミスタ、及び両者の直列接続回路の、各温度における相対的な抵抗値を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【符号の説明】
【００２１】
２  検出コイル
３  負性サーミスタ
４  ＡＳＩＣ
Ａ  検出部
【図１】
2010223913.tif 000003
【図２】
2010223913.tif 000004
【図３】
2010223913.tif 000005
【図４】
2010223913.tif 000006
【図５】
2010223913.tif 000007
【図６】
2010223913.tif 000008