(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サイン波、ランダム波等の波形の目標信号を発生する目標信号源と、
前記目標信号源の出力を入力端に受けるボルテージフォロワとして構成された第１のオペアンプと、
両端に第１の固定側端子と第２の固定側端子とを有する第１の抵抗体および一端をこの第１の抵抗体に摺接し且つ他端に可動端子を有する可動接触子を有し、前記第１の固定側端子に前記第１のオペアンプの出力端が接続された第１のポテンショメータと、
両端に第１の固定側端子と第２の固定側端子とを有し、前記第１の抵抗体と同じ抵抗値を有する第２の抵抗体および一端をこの第２の抵抗体に摺接し且つ他端に可動端子を有し前記第１のポテンショメータの可動接触子と連動する可動接触子を有してなり、前記第１の固定側端子、前記第２の固定側端子および前記可動端子を、それぞれ前記第１のポテンショメータの前記第１の固定側端子、前記第２の固定側端子および前記可動端子と実質的に共通に接続して、前記第１のポテンショメータに対して並列的に接続され且つ前記第１の固定側端子に前記第１のオペアンプの出力端が接続される第２のポテンショメータと、
前記第１のポテンショメータの出力端である前記可動接触子と、前記第２のポテンショメータの出力端である前記可動接触子からの出力を共に入力端に受けるボルテージフォロワとして構成された第２のオペアンプと、
前記第２のオペアンプからの目標信号の供給を受ける加算器と、
前記加算器の出力を受け制御アンプにて増幅された前記波形信号を受けて機械的に作動する制御対象と、
前記制御対象の状況をセンサにて検出し、前記加算器にフィードバック信号を供給するフィードバックアンプと、
を具備してなることを特徴とする制御系におけるポテンショメータ装置。
【請求項２】
並列的に接続された前記第１のポテンショメータおよび前記第２のポテンショメータの連動する前記可動接触子を調整することによって、制御系の目標信号のアッテネーションを行うことを特徴とする請求項１に記載の制御系におけるポテンショメータ装置。
【請求項３】
並列的に接続された前記第１のポテンショメータおよび前記第２のポテンショメータの連動する前記可動接触子から取り出された電圧を前記第２のオペアンプによるボルテージフォロワを介して出力することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の制御系におけるポテンショメータ装置。
【請求項４】
前記第１のポテンショメータの前記可動接触子と前記第２のポテンショメータの前記可動接触子は、共通のポテンショメータ軸に一体的に固定され前記ポテンショメータ軸の一端に結合されたダイヤル摘みを回動することによって、前記目標信号波形の振幅を調整設定し得るように構成したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の制御系におけるポテンショメータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高精度の可変抵抗器であるポテンショメータの信頼性の向上に係り、特に、制御系に用いるのに好適な制御系におけるポテンショメータ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、制御系において、制御の目標信号を調整設定したり、制御対象の機械的な変位を電気信号としてフィードバックするために、しばしば高精度の可変抵抗器であるポテンショメータが用いられている。
例えば、制御系の目標信号系の調整設定にポテンショメータを用いる場合には、図５に示すように、目標信号源ＳＳの信号出力をポテンショメータＰＭ１の第１の固定側端子Ｓ１１と第２の固定側端子Ｓ１２との間に印加し、信号源ＳＳの信号出力を抵抗体ＲＭ１により分圧した出力を可動接触子ＭＣ１に接続された可動端子Ｍ１１から取り出し、直列抵抗ＲＳ１を介してオペアンプ（演算増幅器）ＯＰ１に供給している。オペアンプＯＰ１は、ボルテージフォロワとして構成されており、入力電圧に対応する電圧を目標信号として加算器ＡＤに供給している。加算器ＡＤの出力は、制御アンプ（制御増幅器）ＣＡにて増幅され、この制御アンプＣＡの出力により制御対象ＣＴを制御する。制御対象ＣＴの制御状況は、センサＳＲにより検出して、フィードバックアンプ（帰還増幅器）ＦＢにて増幅し、フィードバック信号として加算器ＡＤに供給する。加算器ＡＤは、オペアンプＯＰ１から供給される目標信号からフィードバックアンプＦＢから供給されるフィードバック信号を減算している。このようにして、制御系のフィードバック制御を行っている。
【０００３】
一方、制御系のフィードバック系のフィードバック信号源として、制御対象のアクチュエータの変位の検出にポテンショメータを用いる場合には、図６に示すように、目標信号源ＳＳの信号出力は、直列抵抗ＲＳ２を介してオペアンプ（演算増幅器）ＯＰ１に供給している。オペアンプＯＰ１は、ボルテージフォロワとして構成されており、入力電圧に対応する電圧を目標信号として加算器ＡＤに供給している。加算器ＡＤの出力は、制御アンプ（制御増幅器）ＣＡにて増幅され、この制御アンプＣＡの出力により制御対象ＣＴを制御する。制御対象ＣＴの制御状況は、ポテンショメータＰＭ２により検出される。すなわち、ポテンショメータＰＭ２は、抵抗体ＲＭ２の両端の第１の固定端子Ｓ２１と第２の固定端子Ｓ２２との間に電源電圧が印加されており、制御対象ＣＴのアクチュエータと連動する可動接触子ＭＣ２に接続された可動端子Ｍ２１から、電源電圧を抵抗体ＲＭ２により分圧した出力を取り出している。可動端子Ｍ２１から取り出した出力は、フィードバックアンプ（帰還増幅器）ＦＢにて増幅し、フィードバック信号として加算器ＡＤに供給する。加算器ＡＤは、オペアンプＯＰ１から供給される目標信号からフィードバックアンプＦＢから供給されるフィードバック信号を減算している。図７にポテンショメータＰＭ２とフィードバックアンプＦＢ部分の詳細を示すように、フィードバックアンプＦＢは、直列抵抗ＲＳ３とオペアンプＯＰ２で構成しており、オペアンプＯＰ２は、ボルテージフォロワとして構成されている。
【０００４】
ポテンショメータＰＭ２の可動端子Ｍ２１から取り出したフィードバック信号は、直列抵抗ＲＳ３を介してオペアンプＯＰ２に供給しており、フィードバック信号電圧に対応する電圧を加算器ＡＤに供給している。このようにして、制御系のフィードバック制御を行っている。
一般に、ポテンショメータは、１回路のみで使用しており、ポテンショメータの抵抗体と可動接触子との摺動部に起因してノイズが発生することがある。このようにポテンショメータの摺動部に起因してノイズが発生すると、制御系や信号系にこのノイズがそのまま混入してしまう。この種の摺動部に発生するノイズは、摺動部の酸化皮膜等の影響に起因する接触不良によるものであるため、摺動部を瞬時的にまたは断続的に高インピーダンスまたはオープンにしてしまうことになり、大きな問題となることがある。例えば、図５に示した制御系における目標信号系に用いているポテンショメータにおいて上述したようなノイズが発生すると制御系はゼロ位置（基準位置）方向へ急激に制御対象のアクチュエータを移動させようとする。また、図６に示した制御系におけるフィードバック信号系に用いているポテンショメータにおいて上述したようなノイズが発生すると制御系は目標信号に応じたいずれかの方向に急激に制御対象のアクチュエータを移動させようとする。これらいずれの場合にも制御系に異常な動きをもたらし、制御対象に損傷を与えるおそれがある。
【０００５】
上述した問題に対処する方法として、ポテンショメータを２個設置して、それぞれの出力信号を信号選択処理する技術が、特許文献１（特開昭６３−２５７００１号）等に開示されている。すなわち、特許文献１（特開昭６３−２５７００１号）には、図６に示した制御系におけるフィードバック信号系のように電源電圧が抵抗体の両端に印加されるポテンショメータを２個設け、それぞれの可動接触子を制御対象のアクチュエータと連動させて、各可動接触子から取り出される信号のいずれか一方、例えば電圧が高いほう、を信号選択回路により選択して、制御対象のアクチュエータの移動量に対応するフィードバック信号として用いることが示されている。この特許文献１（特開昭６３−２５７００１号）の構成では、信号選択回路による信号選択が極めて重要であるが、ノイズが発生していないほうのポテンショメータの出力を適確に選択することは極めて困難である。先に述べたように、ポテンショメータのノイズは、瞬時的にインピーダンスが高くなることにより発生することが多いため、回路条件によって、出力電圧が高くなる可能性もあれば出力電圧が低くなる可能性もあり、例えば、単純に出力電圧の高いほうを選択するようにしてもノイズが発生していないほうのポテンショメータの出力が選択されるとは限らない。
【０００６】
また、特許文献１（特開昭６３−２５７００１号）の技術は、接触不良や断線により適切な使用ができなくなったポテンショメータを排除して、健全なポテンショメータに切り換えるための技術であって、ポテンショメータから取り出される信号の瞬時変動によるノイズの影響を適切に軽減することはできず、特に、ポテンショメータを、制御目標を設定する目標信号系のアッテネーションに用いる場合には適していないと考えられる。
また、多チャンネル化した場合にも、信号選択回路をチャンネル数ぶんだけ設ける必要があり、コストが嵩んでしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６３−２５７００１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、特許文献１（特開昭６３−２５７００１号）等に示された技術は、構成が複雑化し、コストもかかるが、制御系の目標信号系およびフィードバック系等に用いるポテンショメータの摺動部に起因するノイズの影響を効果的に且つ的確に軽減しまたは除去することができない。特に、目標信号としてサイン波やランダム波等の波形の目標信号に使用することが不可能である。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、簡単で且つ安価な構成で、制御系の目標信号系においてポテンショメータの摺動部に起因するノイズの影響を効果的に且つ的確に軽減しまたは除去することを可能とする制御系におけるポテンショメータ装置を提供することを目的としている。
本発明の請求項１の目的は、目標信号として、サイン波、ランダム波等にも、そのまま使用でき、簡単で且つ安価な構成で、ポテンショメータの摺動部に起因するノイズの影響を効果的に且つ的確に軽減／除去することを可能とする制御系におけるポテンショメータ装置を提供することにある。
本発明の請求項２の目的は、特に、制御系の目標信号系において、簡単で且つ安価に、ポテンショメータの摺動部に起因するノイズの影響を効果的に且つ的確に軽減／除去することを可能とする制御系におけるポテンショメータ装置を提供することにある。
【０００９】
本発明の請求項３の目的は、特に、ポテンショメータの摺動部に起因するノイズの影響を一層効果的に且つ的確に軽減／除去することを可能とする制御系におけるポテンショメータ装置を提供することにある。
本発明の請求項４の目的は、簡単な構成をもって目標信号、波形の振幅を適切に且つ簡易に設定し得る制御系におけるポテンショメータ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載した本発明に係る制御系におけるポテンショメータ装置は、上述した目的を達成するために、
サイン波、ランダム波等の波形の目標信号を発生する目標信号源と、
前記目標信号源の出力を入力端に受けるボルテージフォロワとして構成された第１のオペアンプと、
両端に第１の固定側端子と第２の固定側端子とを有する第１の抵抗体および一端をこの第１の抵抗体に摺接し且つ他端に可動端子を有する可動接触子を有し、前記第１の固定側端子に前記第１のオペアンプの出力端が接続された第１のポテンショメータと、
両端に第１の固定側端子と第２の固定側端子とを有し、前記第１の抵抗体と同じ抵抗値を有する第２の抵抗体および一端をこの第２の抵抗体に摺接し且つ他端に可動端子を有し前記第１のポテンショメータの可動接触子と連動する可動接触子を有してなり、前記第１の固定側端子、前記第２の固定側端子および前記可動端子を、それぞれ前記第１のポテンショメータの前記第１の固定側端子、前記第２の固定側端子および前記可動端子と実質的に共通に接続して、前記第１のポテンショメータに対して並列的に接続され且つ前記第１の固定側端子に前記第１のオペアンプの出力端が接続される第２のポテンショメータと、
前記第１のポテンショメータの出力端である前記可動接触子と、前記第２のポテンショメータの出力端である前記可動接触子からの出力を共に入力端に受けるボルテージフォロワとして構成された第２のオペアンプと、
前記第２のオペアンプからの目標信号の供給を受ける加算器と、
前記加算器の出力を受け制御アンプにて増幅された前記波形信号を受けて機械的に作動する制御対象と、
前記制御対象の状況をセンサにて検出し、前記加算器にフィードバック信号を供給するフィードバックアンプと、
を具備してなることを特徴としている。
請求項２に記載した本発明に係る制御系におけるポテンショメータ装置は、請求項１のポテンショメータ装置であって、
並列的に接続された前記第１のポテンショメータおよび前記第２のポテンショメータの連動する前記可動接触子を調整することによって、制御系の目標信号のアッテネーションを行うことを特徴としている。
【００１１】
請求項３に記載した本発明に係る制御系におけるポテンショメータ装置は、請求項１または２のポテンショメータ装置であって、
並列的に接続された前記第１のポテンショメータおよび前記第２のポテンショメータの連動する前記可動接触子から取り出された電圧を前記第２のオペアンプによるボルテージフォロワを介して出力することを特徴としている。
請求項４に記載した本発明に係る制御系におけるポテンショメータ装置は、請求項１〜請求項３のいずれか１項のポテンショメータ装置であって、
前記第１のポテンショメータの前記可動接触子と前記第２のポテンショメータの前記可動接触子は、共通のポテンショメータ軸に一体的に固定され前記ポテンショメータ軸の一端に結合されたダイヤル摘みを回動することによって、前記目標信号波形の振幅を調整設定し得るように構成したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、目標信号として、サイン波、ランダム波等の波形にもそのまま使用することができ、簡単で且つ安価な構成で、制御系の目標信号系においてポテンショメータの摺動部に起因するノイズの影響を効果的に且つ的確に軽減しまたは除去することを可能とする制御系におけるポテンショメータ装置を提供することができる。
すなわち、本発明の請求項１の制御系におけるポテンショメータ装置によれば、
サイン波、ランダム波等の波形の目標信号を発生する目標信号源と、
前記目標信号源の出力を入力端に受けるボルテージフォロワとして構成された第１のオペアンプと、
両端に第１の固定側端子と第２の固定側端子とを有する第１の抵抗体および一端をこの第１の抵抗体に摺接し且つ他端に可動端子を有する可動接触子を有し、前記第１の固定側端子に前記第１のオペアンプの出力端が接続された第１のポテンショメータと、
両端に第１の固定側端子と第２の固定側端子とを有し、前記第１の抵抗体と同じ抵抗値を有する第２の抵抗体および一端をこの第２の抵抗体に摺接し且つ他端に可動端子を有し前記第１のポテンショメータの可動接触子と連動する可動接触子を有してなり、前記第１の固定側端子、前記第２の固定側端子および前記可動端子を、それぞれ前記第１のポテンショメータの前記第１の固定側端子、前記第２の固定側端子および前記可動端子と実質的に共通に接続して、前記第１のポテンショメータに対して並列的に接続され且つ前記第１の固定側端子に前記第１のオペアンプの出力端が接続される第２のポテンショメータと、
前記第１のポテンショメータの出力端である前記可動接触子と、前記第２のポテンショメータの出力端である前記可動接触子からの出力を共に入力端に受けるボルテージフォロワとして構成された第２のオペアンプと、
前記第２のオペアンプからの目標信号の供給を受ける加算器と、
前記加算器の出力を受け制御アンプにて増幅された前記波形信号を受けて機械的に作動する制御対象と、
前記制御対象の状況をセンサにて検出し、前記加算器にフィードバック信号を供給するフィードバックアンプと、
を具備することにより、
目標信号として、サイン波、ランダム波等にも、そのまま、対応することができ、一方のポテンショメータが瞬間的にオープンに近い状態になった時にも、信号電圧は、他方のポテンショメータから導出した電圧により補償され、異常な信号電圧が発生することが、効果的に防止され、また、制御対象の状況をセンサにより検出し、その検出結果を加算器にフィードバックするので、常に目標信号源に対応した制御対象の制御を行うことができ、しかも簡単で且つ安価な構成で、ポテンショメータの摺動部に起因するノイズの影響を効果的に且つ的確に軽減／除去することができる。
【００１３】
本発明の請求項２のポテンショメータ装置によれば、請求項１のポテンショメータ装置において、
並列的に接続された前記第１のポテンショメータおよび前記第２のポテンショメータの連動する前記可動接触子を調整することによって、制御系の目標信号のアッテネーションを行うことにより、
特に、制御系の目標信号系において、簡単で且つ安価に、ポテンショメータの摺動部に起因するノイズの影響を効果的に且つ的確に軽減／除去することが可能となる。
【００１５】
本発明の請求項３の制御系におけるポテンショメータ装置によれば、請求項１または請求項２のポテンショメータ装置において、
並列的に接続された前記第１のポテンショメータおよび前記第２のポテンショメータの連動する前記可動接触子から取り出された電圧を前記第２のオペアンプによるボルテージフォロワを介して出力することにより、
特に、ポテンショメータの摺動部に起因するノイズの影響を一層効果的に且つ的確に軽減／除去することが可能となる。
本発明の請求項４の制御系におけるポテンショメータ装置によれば、
前記第１のポテンショメータの前記可動接触子と前記第２のポテンショメータの前記可動接触子は、共通のポテンショメータ軸に一体的に固定され前記ポテンショメータ軸の一端に結合されたダイヤル摘みを回動することによって、前記目標信号波形の振幅を調整設定し得るように構成したことにより、サイン波やランダム波等の波形からなる目標信号に対し、簡易な構成により、目標信号波形の振幅を簡易に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るポテンショメータ装置を目標信号系に用いた本発明の第１の実施の形態に係る制御系における目標信号系の要部の等価的な回路構成を模式的に示す回路構成図である。
【図２】図１のポテンショメータ装置の要部の外観構成を模式的に示す斜視図である。
【図３】本発明に係るポテンショメータ装置をフィードバック系に用いた本発明の第２の実施の形態に係る制御系におけるフィードバック系の要部の等価的な回路構成を模式的に示す回路構成図である。
【図４】図３のポテンショメータ装置の要部の外観構成を模式的に示す斜視図である。
【図５】目標信号系にポテンショメータを用いた一般的な制御系の構成の例を模式的に示す等価的ブロック図である。
【図６】フィードバック系にポテンショメータを用いた一般的な制御系の構成の例を模式的に示す等価的ブロック図である。
【図７】図６の構成の一部の具体的な構成例を詳細に示す等価的回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る実施の形態に基づき、図面を参照して本発明のポテンショメータ装置を詳細に説明する。
図１および図２は、本発明のポテンショメータ装置を目標信号系に使用した本発明の第１の実施の形態に係る制御系の要部の構成を示しており、このうち、図１は、本発明に係るポテンショメータ装置を適用した制御系の目標信号系の等価的な回路構成を模式的に示す回路構成図、そして図２は、図１のポテンショメータ装置の要部の外観構成を模式的に示す斜視図である。
図１に示す目標信号系は、目標信号源１１、第１のオペアンプ（演算増幅器）１２、第１のポテンショメータ１３、第１の抵抗１４、第２のポテンショメータ１５、第２の抵抗１６、第３の抵抗１７、第２のオペアンプ（演算増幅器）１８、第１の帰還抵抗１９および第２の帰還抵抗２０を具備している。
図２に示すポテンショメータ装置は、図１に示した第１のポテンショメータ１３および第２のポテンショメータ１５に加えて、ダイアル摘み３１およびポテンショメータ軸３２を具備している。
【００１８】
図１および図２に示す本発明のポテンショメータ装置を目標信号系に使用した本発明の第１の実施の形態に係る制御系においては、図２に示すように、ダイアル摘み３１が一端に結合されたポテンショメータ軸３２の他端に、第１のポテンショメータ１３と第２のポテンショメータ１５が共通に設けられている。第１のポテンショメータ１３および第２のポテンショメータ１５の各々の可動接触子は、共通のポテンショメータ軸３２に一体的に固定されており、ダイアル摘み３１の回動操作に応じて、第１のポテンショメータ１３および第２のポテンショメータ１５の各可動接触子が連動して回動する。
一方、図１に示すように、目標信号源１１は、第１のオペアンプ１２の非反転入力端に目標信号を与える。第１のオペアンプ１２は、第１の帰還抵抗１９を介して第１のオペアンプ１２の反転入力にその出力をフィードバックさせて、ボルテージフォロワとして構成している。第１のオペアンプ１２の出力端は、共通電位（グラウンドアース）との間に、第１のポテンショメータ１３と第２のポテンショメータ１５のそれぞれの固定側端子間、すなわちそれぞれの抵抗体、を並列に接続しており、これら第１のポテンショメータ１３と第２のポテンショメータ１５のそれぞれの抵抗体に第１のオペアンプ１２の出力を供給している。第１のポテンショメータ１３の可動端は第１の抵抗１４を介して、第３の抵抗１７の一端に接続し、そして共通のポテンショメータ軸３２によって第１のポテンショメータ１３の可動端と連動する第２のポテンショメータ１５の可動端も第２の抵抗１６を介して、第３の抵抗１７の一端に接続している。
【００１９】
すなわち、第１のポテンショメータ１３と第２のポテンショメータ１５は、第１のオペアンプ１２の出力端と第３の抵抗１７との間に並列的に接続されて設けられている。第３の抵抗１７の他端は、第２のオペアンプ１８の非反転入力端に接続しており、第２のオペアンプ１８は、第２の帰還抵抗２０を介して第２のオペアンプ１８の反転入力にその出力をフィードバックさせて、ボルテージフォロワとして構成している。第２のオペアンプ１８の出力を、設定された目標信号として制御系に供給している。
このような構成において、目標信号源１１は、サイン（sin〜正弦）波やランダム波等の波形の目標信号を発生し、ダイアル摘み３１の操作により、第１のポテンショメータ１３および第２のポテンショメータ１５によって、目標信号波形の振幅を調整設定する。目標信号源１１からの目標信号波形は、第１の帰還抵抗１９によりボルテージフォロワとして構成された第１のオペアンプ１２に供給され、第１のオペアンプ１２の出力点Ｐ１１の電圧は、目標信号源１１の出力電圧に等しくなる。この電圧に対し、ダイアル摘み３１の操作により設定された第１のポテンショメータ１３および第２のポテンショメータ１５がアッテネータとして働き、アッテネートされた信号がアッテネート出力点Ｐ１２にあらわれる。
【００２０】
ここで、第１のポテンショメータ１３と第２のポテンショメータ１５は、同一の定格のものを使用していて、固定端子間の抵抗体の抵抗値が等しく、また、第１の抵抗１４と第２の抵抗１６の各抵抗値も等しいものとする。このため、アッテネート出力点Ｐ１２の信号は、第１のポテンショメータ１３によりアッテネートされた信号と第２のポテンショメータ１５によりアッテネートされた信号との平均値となる。第２のオペアンプ１８は、第２の帰還抵抗２０によりボルテージフォロワとして構成されており、この第２のオペアンプ１８の出力点Ｐ１３の電圧は、第２のオペアンプ１８の非反転入力点、つまりアッテネート出力点Ｐ１２の信号電圧と等しくなる。この出力点Ｐ１３の信号を、目標信号として制御系に入力する（図５参照）。
このように、第１のポテンショメータ１３および第２のポテンショメータ１５を、２連として、並列的に接続することにより、第１のポテンショメータ１３および第２のポテンショメータ１５を回動操作していく途中で、酸化皮膜等の接触不良により、瞬時的に発生するノイズの影響は、ほとんど無くなる。すなわち、第１のポテンショメータ１３と第２のポテンショメータ１５を２連にして、並列的に接続することにより、一方のポテンショメータが、瞬時的にオープンに近い状態になった時にも、信号電圧は、他方のポテンショメータから導出した電圧により補償され、異常な信号電圧が発生することが、効果的に防止される（通常の場合、第１のポテンショメータ１３と第２のポテンショメータ１５が同時に、瞬時的なオープン状態になる確率は、限りなく低いと考えられる）。
【００２１】
図３および図４は、本発明のポテンショメータ装置をフィードバック系に使用した本発明の第２の実施の形態に係る制御系の要部の構成を示している。図３は、本発明に係るポテンショメータ装置を適用した制御系のフィードバック系の等価的な回路構成を模式的に示す回路構成図、そして図４は、図３のポテンショメータ装置の要部の外観構成を模式的に示す斜視図である。
図３に示すフィードバック系は、第１の定電圧供給端４１，４２（負電圧供給端４１と正電圧供給端４２）、第２の定電圧供給端４１′，４２′（負電圧供給端４１′と正電圧供給端４２′）、第１のポテンショメータ４３、第１の抵抗４４、第２のポテンショメータ４５、第２の抵抗４６、第３の抵抗４７、オペアンプ（演算増幅器）４８および帰還抵抗４９を具備している。図４に示すポテンショメータ装置は、図３に示した第１のポテンショメータ４３および第２のポテンショメータ４５に加えて、アクチュエータ５１、第１の作動伝達部材５２、第２の作動伝達部材５３およびポテンショメータ軸５４を具備している。
【００２２】
図３および図４に示す本発明のポテンショメータ装置をフィードバック系に使用した本発明の第２の実施の形態に係る制御系においては、図４に示すように、制御系の制御対象のアクチュエータ５１には、第１の作動伝達部材５２と第２の作動伝達部材５３が順次連結され、第２の作動伝達部材５３が一端近傍に結合されたポテンショメータ軸５４の他端に、第１のポテンショメータ４３と第２のポテンショメータ４５が共通に設けられている。第１のポテンショメータ４３および第２のポテンショメータ４５の各々の可動接触子は、共通のポテンショメータ軸５４に一体的に固定されており、アクチュエータ５１の直進動作が、第１の作動伝達部材５２および第２の作動伝達部材５３によりポテンショメータ軸５４の回転動作に変換されて、第１のポテンショメータ４３および第２のポテンショメータ４５の各可動接触子が連動して回動する。
一方、図３に示すように、第１の定電圧供給端４１−４２間（すなわち、負電圧供給端４１と正電圧供給端４２との間）に、第１のポテンショメータ４３の固定側端子間、すなわちその抵抗体、を接続し、第２の定電圧供給端４１′−４２′間（すなわち、負電圧供給端４１′と正電圧供給端４２′との間）に、第２のポテンショメータ４５の固定側端子間、すなわちその抵抗体、を接続している。この場合、第１の定電圧供給端４１，４２と第２の定電圧供給端４１′，４２′は、共通の定電圧源に接続していて、それらの供給電圧は等しく、負電圧供給端４１と負電圧供給端４１′には、共通の負電圧が与えられ、正電圧供給端４２と正電圧供給端４２′には、共通の正電圧が与えられる。
【００２３】
つまり、第１の定電圧供給端４１−４２間と第２の定電圧供給端４１′−４２′間に第１のポテンショメータ４３と第２のポテンショメータ４５のそれぞれの抵抗体を並列的に接続しており、これら第１のポテンショメータ４３と第２のポテンショメータ４５のそれぞれの抵抗体に定電圧を供給している。第１のポテンショメータ４３の可動端は、第１の抵抗４４を介して、第３の抵抗４７の一端に接続し、そして共通のポテンショメータ軸５４によって第１のポテンショメータ４３の可動端と連動する第２のポテンショメータ４５の可動端も第２の抵抗４６を介して、第３の抵抗４７の一端に接続している。すなわち、第１のポテンショメータ４３と第２のポテンショメータ４５は、定電圧源と第３の抵抗４７との間に並列的に接続されて設けられている。第３の抵抗４７の他端は、オペアンプ４８の非反転入力端に接続しており、オペアンプ４８は、帰還抵抗４９を介してオペアンプ４８の反転入力にその出力をフィードバックさせて、ボルテージフォロワとして構成している。オペアンプ４８の出力を、フィードバック信号として制御系に供給している。
このような構成において、制御系の制御対象となるアクチュエータ５１は、制御によって直進動作する。このアクチュエータ５１の直進動作は、第１の作動伝達部材５２および第２の作動伝達部材５３によりポテンショメータ軸５４の回転動作に変換され、この回転動作により第１のポテンショメータ４３および第２のポテンショメータ４５の連動して回動する各可動接触子から取り出される信号を当該制御系のフィードバック信号としている。
【００２４】
上述したように、第１の定電圧供給端４１−４２間（すなわち、負電圧供給端４１と正電圧供給端４２との間）に接続された、第１のポテンショメータ４３の固定側端子間、すなわちその抵抗体および第２の定電圧供給端４１′−４２′間（すなわち、負電圧供給端４１′と正電圧供給端４２′との間）に接続された、第２のポテンショメータ４５の固定側端子間、すなわちその抵抗体には、共通の定電圧源（図示していない）から共通の定電圧が与えられる。すなわち、第１の定電圧供給端４１，４２と第２の定電圧供給端４１′，４２′は、共通の定電圧源から、共通の定電圧が供給される。この定電圧に対し、アクチュエータ５１の動作に応じた第１のポテンショメータ４３と第２のポテンショメータ４５の動作により、第１のポテンショメータ４３および第２のポテンショメータ４５で制御調整された信号が調整出力点Ｐ２１にあらわれる。ここで、第１のポテンショメータ４３と第２のポテンショメータ４５は、同一の定格のものを使用していて、固定端子間の抵抗体の抵抗値が等しく、また、第１の抵抗４４と第２の抵抗４６の各抵抗値も等しいものとする。このため、調整出力点Ｐ２１の信号は、第１のポテンショメータ４３により制御調整された信号と第２のポテンショメータ４５により制御調整された信号との平均値となる。オペアンプ４８は、帰還抵抗４９によりボルテージフォロワとして構成されており、このオペアンプ４８の出力点Ｐ２２の電圧は、オペアンプ４８の非反転入力点、つまり調整出力点Ｐ２１の信号電圧と等しくなる。この出力点Ｐ２２の信号を、フィードバック信号として制御系に入力する（図６参照）。
【００２５】
このように、第１のポテンショメータ４３および第２のポテンショメータ４５を、２連として、並列的に接続することにより、第１のポテンショメータ４３および第２のポテンショメータ４５が、アクチュエータ５１の動作に従って回動していく途中で、酸化皮膜等の接触不良により、瞬時的に発生するノイズの影響は、ほとんど無くなる。すなわち、第１のポテンショメータ４３と第２のポテンショメータ４５を２連にして、並列的に接続することにより、一方のポテンショメータが、瞬時的にオープンに近い状態になった時にも、信号電圧は、他方のポテンショメータから導出した電圧により補償され、異常な信号電圧が発生することが、効果的に防止される。
したがって、ポテンショメータを使用している制御系や、アンプ、コンパレータ等を含む信頼性を向上することができる。同様にして、計測関係に、ポテンショメータを使った場合の、計測信号の信頼性をも向上することが可能となる。
【符号の説明】
【００２６】
１１  目標信号源
１２  第１のオペアンプ（演算増幅器）
１３  第１のポテンショメータ
１４  第１の抵抗
１５  第２のポテンショメータ
１６  第２の抵抗
１７  第３の抵抗
１８  第２のオペアンプ（演算増幅器）
１９  第１の帰還抵抗
２０  第２の帰還抵抗
３１  ダイアル摘み
３２  ポテンショメータ軸
４１、４２  第１の定電圧供給端（負電圧供給端、正電圧供給端）
４１′、４２′  第２の定電圧供給端（負電圧供給端、正電圧供給端）
４３  第１のポテンショメータ
４４  第１の抵抗
４５  第２のポテンショメータ
４６  第２の抵抗
４７  第３の抵抗
４８  オペアンプ（演算増幅器）
４９  帰還抵抗
５１  アクチュエータ
５２  第１の作動伝達部材
５３  第２の作動伝達部材
５４  ポテンショメータ軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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