(57)【要約】【課題】１つのコイルで磁石の位置を検出することが可能な磁気飽和方式センサを提供すること。【解決手段】コイル２２の両端のうち左端のノードが第１のノードとして規定されるとともに、右端のノードが第２のノードとして規定され、さらにコイル２２の中央のノードが第３のノードとして規定される。ＣＰＵ４０は、第１のノードと第２のノードとの間のインダクタンスを監視しつつコイル２２の中央に対する左端側或いは右端側への磁石１０の移動量を示す絶対値を検出する。また、第１のノード又は第２のノードと第３のノードとの間のインダクタンスを監視しつつコイル２２の中央に対し左端側或いは右端側のどちらに磁石１０が存在するかを示す極性を判別する。そして、ＣＰＵ４０は、上記絶対値の検出及び上記極性の判別の双方によって磁石１０の位置を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルの巻回されたコアの一部が磁石によって磁気飽和され、磁石の移動に伴い磁気飽和位置が移動したときのコイルのインダクタンスの変化を監視しつつ磁石の位置を検出する磁気飽和方式センサにおいて、
前記コイルの両端及び中央の三者に対しそれぞれノードが規定され、前記コイルの両端のうち一端のノードが第１のノードとして規定されるとともに、他端のノードが第２のノードとして規定され、さらに前記コイルの中央のノードが第３のノードとして規定され、
前記第１のノードと前記第２のノードとの間のインダクタンスを監視しつつ前記コイルの中央に対する前記一端側或いは前記他端側への前記磁石の移動量を示す絶対値を検出するとともに、前記第１のノード又は前記第２のノードと前記第３のノードとの間のインダクタンスを監視しつつ前記コイルの中央に対し前記一端側或いは前記他端側のどちらに前記磁石が存在するかを示す極性を判別し、前記絶対値の検出及び前記極性の判別の双方によって前記磁石の位置を検出する検出手段を備えた
ことを特徴とする磁気飽和方式センサ。
【請求項２】
コイルの巻回されたコアの一部が磁石によって磁気飽和され、磁石の移動に伴い磁気飽和位置が移動したときのコイルのインダクタンスの変化を監視しつつ磁石の位置を検出する磁気飽和方式センサにおいて、
前記コイルの両端及び中央の三者に対しそれぞれノードが規定され、前記コイルの両端のうち一端のノードが第１のノードとして規定されるとともに、他端のノードが第２のノードとして規定され、さらに前記コイルの中央のノードが第３のノードとして規定され、
前記第１のノードと前記第３のノードとの間のインダクタンス及び前記第２のノードと前記第３のノードとの間のインダクタンスのうち、大きい方のインダクタンスを選択し、その選択したインダクタンスから前記磁石の位置を検出する検出手段を備えた
ことを特徴とする磁気飽和方式センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルの巻回されたコアの一部が磁石によって磁気飽和され、磁石の移動に伴い磁気飽和位置が移動したときのコイルのインダクタンスの変化を監視しつつ磁石の位置を検出する磁気飽和方式センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、コアの長手方向に励磁コイルを巻回するとともに、長手方向の両端に検出コイルを巻回した磁気飽和方式センサが開示されている。コアの長手方向に沿って検出対象である磁石が移動すると、磁気飽和位置が移動する。磁気飽和位置の移動に伴い、励磁コイルと検出コイルの相互インダクタンスがおよそリニアに変化する。相互インダクタンスの変化を監視することによって、磁石の位置を検出することができる。この場合、磁気飽和方式センサは位置検出センサとして利用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−６１９０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
１つの励磁コイルに加え、２つの検出コイルを用いると、コイルの必要数が多くなる。
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、その目的は、１つのコイルで磁石の位置を検出することが可能な磁気飽和方式センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決する磁気飽和方式センサは、コイルの巻回されたコアの一部が磁石によって磁気飽和され、磁石の移動に伴い磁気飽和位置が移動したときのコイルのインダクタンスの変化を監視しつつ磁石の位置を検出する磁気飽和方式センサにおいて、前記コイルの両端及び中央の三者に対しそれぞれノードが規定され、前記コイルの両端のうち一端のノードが第１のノードとして規定されるとともに、他端のノードが第２のノードとして規定され、さらに前記コイルの中央のノードが第３のノードとして規定され、前記第１のノードと前記第２のノードとの間のインダクタンスを監視しつつ前記コイルの中央に対する前記一端側或いは前記他端側への前記磁石の移動量を示す絶対値を検出するとともに、前記第１のノード又は前記第２のノードと前記第３のノードとの間のインダクタンスを監視しつつ前記コイルの中央に対し前記一端側或いは前記他端側のどちらに前記磁石が存在するかを示す極性を判別し、前記絶対値の検出及び前記極性の判別の双方によって前記磁石の位置を検出する検出手段を備えたことをその要旨としている。
【０００６】
この構成によれば、磁石の移動に伴う第１のノードと第２のノードとの間のインダクタンスの変化は、コイルの中央に磁石が対向するときを極小値とする二次関数となる。これにより、そのインダクタンスを監視することによって、コイルの中央に対する一端側或いは他端側への磁石の移動量を示す絶対値を検出することができる。
【０００７】
また、第１のノードと第３のノードとの間のインダクタンスは、コイルの中央に対し他端側に磁石が対向するときおよそリニアに変化するとともに、第２のノードと第３のノードとの間のインダクタンスは、コイルの中央に対し一端側に磁石が対向するときおよそリニアに変化する。これにより、各インダクタンスを監視することによって、コイルの中央に対し一端側或いは他端側のどちらに磁石が存在するかを示す極性を判別することができる。
【０００８】
絶対値の検出及び極性の判別の双方によって磁石の位置が検出可能であるところ、１つのコイルで足りる。したがって、１つのコイルで磁石の位置を検出することができる。
上記課題を解決する磁気飽和方式センサは、コイルの巻回されたコアの一部が磁石によって磁気飽和され、磁石の移動に伴い磁気飽和位置が移動したときのコイルのインダクタンスの変化を監視しつつ磁石の位置を検出する磁気飽和方式センサにおいて、前記コイルの両端及び中央の三者に対しそれぞれノードが規定され、前記コイルの両端のうち一端のノードが第１のノードとして規定されるとともに、他端のノードが第２のノードとして規定され、さらに前記コイルの中央のノードが第３のノードとして規定され、前記第１のノードと前記第３のノードとの間のインダクタンス及び前記第２のノードと前記第３のノードとの間のインダクタンスのうち、大きい方のインダクタンスを選択し、その選択したインダクタンスから前記磁石の位置を検出する検出手段を備えたことをその要旨としている。
【０００９】
この構成によれば、第１のノードと第３のノードとの間のインダクタンス及び第２のノードと第３のノードとの間のインダクタンスのうち、大きい方のインダクタンスから磁石の位置が一意的に決まるところ、１つのコイルで足りる。したがって、１つのコイルで磁石の位置を検出することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、１つのコイルで磁石の位置を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】磁気飽和方式センサの構成を示すブロック図。
【図２】第１のノードと第２のノードとの間のインダクタンスを示すグラフ。
【図３】第２のノードと第３のノードとの間のインダクタンスを示すグラフ。
【図４】第１のノードと第３のノードとの間のインダクタンスを示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、磁気飽和方式センサの一実施の形態について説明する。
図１に示すように、磁気飽和方式センサ１は、移動体の移動に伴い左右方向に変位する磁石１０によって磁気飽和されるコア２１と、コア２１の長手方向に巻回されたコイル２２とを備えている。コイル２２の両端のうち左端のノードが第１のノードとして規定され、この第１のノードには、第１のスイッチ３１が電気的に接続されている。コイル２２の右端のノードが第２のノードとして規定され、この第２のノードには、第２のスイッチ３２が電気的に接続されている。コイル２２の中央のノードが第３のノードとして規定され、この第３のノードには、第３のスイッチ３３が電気的に接続されている。第１のスイッチ３１及び第２のスイッチ３２及び第３のスイッチ３３はいずれもトランジスタ等の電気スイッチとして規定される。
【００１３】
第１のスイッチ３１〜第３のスイッチ３３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）４０による制御のもと、励磁・検出回路４５によって個別に開閉される。励磁・検出回路４５は、ＣＰＵ４０による制御信号を受け、第１のスイッチ３１〜第３のスイッチ３３を個別に開閉してコイル２２を励磁するとともに、閉じたスイッチの設定されたノードを対象に、そのノードの電位を示す電気信号をＣＰＵ４０に出力する。励磁・検出回路４５は、例えば第１のスイッチ３１及び第２のスイッチ３２の双方を閉じるとともに、第３のスイッチ３３を開放した状態で、コイル２２を励磁する。このとき、励磁・検出回路４５は、第１のノードの電位を示す電気信号を出力するとともに、第２のノードの電位を示す電気信号を出力する。したがって、この場合、第１のノードと第２のノードとの間の電圧がＣＰＵ４０によって検出されることになる。尚、これとは別の態様で２つのスイッチを共に閉じるとともに、残りの１つのスイッチを開放したときも同様である。ＣＰＵ４０は、２つのノード間の電圧を監視することによって、その２つのノード間のインダクタンスを監視しつつ、磁石１０の位置を検出する。
【００１４】
次に、磁気飽和方式センサ１の作用について説明する。
図２に示すように、まず、第１のスイッチ３１及び第２のスイッチ３２の双方を閉じるとともに、第３のスイッチ３３を開放し、第１のノードと第２のノードとの間のインダクタンスを監視する。磁石１０の移動に伴う上記インダクタンスの変化は、コイル２２の中央に磁石１０が対向するときを極小値とする二次関数となる。これにより、上記インダクタンスを監視することによって、磁石１０の中央に対する左端側或いは右端側への磁石１０の移動量を示す絶対値が検出できる。例えば、２．３ミリヘンリーのインダクタンスが検出されたとき、コイル２２の中央に対し左端側或いは右端側のどちらに磁石１０が存在するかはこの段階では不明であるものの、コイル２２の中央からおよそ８ミリメートルの位置に磁石１０が存在していることが検出できる。
【００１５】
図３に示すように、次いで、第２のスイッチ３２及び第３のスイッチ３３の双方を閉じるとともに、第１のスイッチ３１を開放し、第２のノードと第３のノードとの間のインダクタンスを監視する。上記インダクタンスは、コイル２２の中央に対し左端側に磁石１０が対向するときおよそリニアに変化する一方、右端側に磁石１０が対向するときリニアリティが崩れつつその値も小さい。尚、コイル２２の中央から左端側に離れる程、インダクタンスの値はより大きくなる。よって、所定の値が最小値として規定されたリニア領域に含まれたインダクタンスのみが有効とされ、当該最小値未満の値は無効とされる。これにより、上記インダクタンスを監視することによって、コイル２２の中央に対し左端側に磁石１０が存在することを示す負の極性が判別できる。例えば、上記最小値以上の値である６．５ミリヘンリーのインダクタンスが検出されたとき、コイル２２の中央に対し左端側に磁石１０が存在することが判別できる。
【００１６】
上記絶対値の検出及び上記極性の判別の双方によって磁石１０の位置が検出される。上記の例の場合、コイル２２の中央から左端側に８ミリメートル離れた位置に磁石１０が存在していることが検出される。
【００１７】
ところで、図３を参照しつつ、上記最小値未満の値である例えば１．５ミリヘンリーのインダクタンスが検出されたとき、この検出は無効とされるので、この段階では磁石１０の位置が特定できない。この場合、図３による極性の判別で無効となったことをコイル２２の中央に対し左端側に磁石１０が存在しないこと、つまりコイル２２の中央に対し右端側に磁石１０が存在することと同義であるものとして扱いつつ、図２による絶対値の検出と併せて磁石１０の位置が検出されてもよいが、本例ではそれを認めず次のような態様をとる。
【００１８】
図４に示すように、本例では、第１のスイッチ３１及び第３のスイッチ３３の双方を閉じるとともに、第２のスイッチ３２を開放し、第１のノードと第３のノードとの間のインダクタンスを監視する。上記インダクタンスは、コイル２２の中央に対し右端側に磁石１０が対向するときおよそリニアに変化する一方、左端側に磁石１０が対向するときリニアリティが崩れつつその値も小さい。尚、コイル２２の中央から右端側に離れる程、インダクタンスの値はより大きくなる。よって、所定の値が最小値として規定されたリニア領域に含まれたインダクタンスのみが有効とされ、当該最小値未満の値は無効とされる。これにより、上記インダクタンスを監視することによって、コイル２２の中央に対し右端側に磁石１０が存在することを示す正の極性が判別できる。例えば、上記最小値以上の値である６．５ミリヘンリーのインダクタンスが検出されたとき、コイル２２の中央に対し右端側に磁石１０が存在することが判別できる。
【００１９】
上記絶対値の検出及び上記極性の判別の双方によって磁石１０の位置が検出される。図２の例を援用しつつ、コイル２２の中央からおよそ８ミリメートルの位置に磁石１０が存在していることが検出されつつ、コイル２２の中央に対し右端側に磁石１０が存在することが判別されたとき、コイル２２の中央から右端側に８ミリメートル離れた位置に磁石１０が存在していることが検出される。
【００２０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）絶対値の検出及び極性の判別の双方によって磁石１０の位置が検出可能であるところ、１つのコイル２２で足りる。したがって、１つのコイル２２で磁石１０の位置を検出することができる。
【００２１】
尚、上記実施の形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・上記実施の形態では、第１のノードと第２のノードとの間のインダクタンスと、第１のノード又は第２のノードと第３のノードとの間のインダクタンスとの組み合わせを用いたが、これに代えて、次の組み合わせを用いてもよい。すなわち、第１のノードと第３のノードとの間のインダクタンスと、第２のノードと第３のノードとの間のインダクタンスとの組み合わせを用いてもよい。この場合、図２を用いないとともに、図３及び図４の双方を用いる。
【００２２】
図４を参照して、第１のノードと第３のノードとの間のインダクタンスが例えば２ミリヘンリーである一方、図３を参照して、第２のノードと第３のノードとの間のインダクタンスが例えば５ミリヘンリーのとき、より大きな後者が選択される。この場合、図３を参照すると、第２のノードと第３のノードとの間のインダクタンスが５ミリヘンリーであることと、コイル２２の中央から左端側に４ミリメートル離れた位置に磁石１０が存在することとが同義であるため、磁石１０の位置が一意的に決まる。
【００２３】
このように第１のノードと第３のノードとの間のインダクタンス及び第２のノードと第３のノードとの間のインダクタンスのうち、大きい方のインダクタンスが選択され、その選択されたインダクタンスから磁石１０の位置が一意的に検出されるところ、１つのコイル２２で足りる。したがって、１つのコイル２２で磁石１０の位置を検出することができる。
【００２４】
・コイル２２を励磁するにあたり、例えば三角波電流を用いる等、その態様は変更可能である。
・第１のスイッチ３１〜第３のスイッチ３３の種類も変更可能である。
【００２５】
次に、上記実施の形態及び別例から把握できる技術的思想について記載する。
（イ）磁気飽和方式センサにおいて、第１のノードに対して設定された第１のスイッチと、第２のノードに対して設定された第２のスイッチと、第３のノードに対して設定された第３のスイッチとを備え、検出手段は、第１のスイッチ及び第２のスイッチの双方を閉じるとともに第３のスイッチを開放してコイルを励磁しつつ、第１のノードと第２のノードとの間のインダクタンスを監視すること。
【００２６】
（ロ）磁気飽和方式センサにおいて、第１のノードに対して設定された第１のスイッチと、第２のノードに対して設定された第２のスイッチと、第３のノードに対して設定された第３のスイッチとを備え、検出手段は、第１のスイッチ及び第３のスイッチの双方を閉じるとともに第２のスイッチを開放してコイルを励磁しつつ、第１のノードと第３のノードとの間のインダクタンスを監視すること。
【００２７】
（ハ）磁気飽和方式センサにおいて、第１のノードに対して設定された第１のスイッチと、第２のノードに対して設定された第２のスイッチと、第３のノードに対して設定された第３のスイッチとを備え、検出手段は、第２のスイッチ及び第３のスイッチの双方を閉じるとともに第１のスイッチを開放してコイルを励磁しつつ、第２のノードと第３のノードとの間のインダクタンスを監視すること。
【符号の説明】
【００２８】
１…磁気飽和方式センサ、１０…磁石、２１…コア、２２…コイル、３１…第１のスイッチ、３２…第２のスイッチ、３３…第３のスイッチ、４０…ＣＰＵ（検出手段）、４５…励磁・検出回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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