(57)【要約】【課題】正確な温度補償を可能にする近接センサを提供する。【解決手段】非磁性導電体または磁性体の近接を検出するためのセンサコイル（１）と、熱電対の測温接点（２ｈ）とを、ステンレス製の円筒ケース（３）に収容し、樹脂モールドした。熱電対の測温接点（２ｈ）は、ドーナツ形のセンサコイル（１）の空孔内に位置している。【効果】センサコイル（１）の温度を実測できるので、センサコイル（１）の実測温度に応じた正確な温度補償が可能になる。【選択図】図１
2008058056.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性導電体または磁性体の近接を検出するためのセンサコイル（１）と熱電対（２）の測温接点（２ｈ）とを近接させて樹脂モールドしたことを特徴とする近接センサ（１０）。
【請求項２】
請求項１に記載の近接センサ（１０）において、前記センサコイル（１）が中央に空孔を有するドーナツ形であり、前記空孔内に前記測温接点（２ｈ）が位置することを特徴とする近接センサ（１０）。
【請求項３】
請求項１に記載の近接センサ（１０）と、前記センサコイル（１）を励磁し前記センサコイル（１）のインダクタンスの変化に応じた位置信号Ｐｓを出力する励磁・検出回路（４）と、前記熱電対の測温接点（２ｈ）の温度を検出し温度出力Ｔｃとする温度出力手段（６，７，８）と、前記温度出力Ｔｃに基づいて前記位置信号Ｐｓを温度補正し位置出力Ｐｃとする位置出力手段（６）とを具備したことを特徴とする位置及び温度検出装置（１００）。
【請求項４】
請求項３に記載の位置及び温度検出装置（１００）において、前記位置出力手段（６）は、前記温度出力Ｔｃに基づいてオフセット値（Ｏ）を算出するオフセット算出手段（６１，Ｓ１１，Ｓ１２）と、前記温度出力Ｔｃに基づいてゲイン値Ａを算出するゲイン算出手段（６２，Ｓ１３，Ｓ１４）と、前記位置信号Ｐｓと前記オフセット値Ｏと前記ゲイン値Ａとを用いて位置出力Ｐｃを算出する位置出力算出手段（Ｓ１５）とを具備することを特徴とする位置及び温度検出装置（１００）。
【請求項５】
請求項４に記載の位置及び温度検出装置（１００）において、前記オフセット算出手段（６１，Ｓ１１，Ｓ１２）は、Ｔo(1)，Ｔo(2)，Ｔo(3)を境界値とし、温度出力Ｔｃ＝Ｔo(1)で出力値Ｏ＝Ｏ(1)，温度出力Ｔｃ＝Ｔo(2)で出力値Ｏ＝Ｏ(2)，温度出力Ｔｃ＝Ｔo(3)で出力値Ｏ＝Ｏ(3)であり、Ｔｃ＝Ｔo(1)からＴｃ＝Ｔo(2)まで勾配ΔＯ(1)で直線的に出力値Ｏが変化し、Ｔｃ＝Ｔo(2)からＴｃ＝Ｔo(3)まで勾配ΔＯ(2)で直線的に出力値Ｏが変化する折れ線特性に基づいて、少なくともＴo(1)≦Ｔｃ≦Ｔo(3)の温度出力Ｔｃをオフセット値Ｏに変換する演算を行う演算装置であって、境界値Ｔo(1)，Ｔo(2)と勾配ΔＯ(1)，ΔＯ(2)と出力値Ｏ(1)，Ｏ(2)をデジタル値で記憶している記憶手段（６１）と、温度出力Ｔｃを基に前記記憶手段（６１）を検索して温度出力Ｔｃより小さくて最も近い境界値Ｔo(n)及び勾配ΔＯ(n)及び出力値Ｏ(n)を求める検索手段（Ｓ１１）と、オフセット値Ｏをデジタル演算Ｏ＝Ｏ(n)＋ΔＯ(n)×（Ｔｃ−Ｔ(n)）により求めるデジタル演算手段（Ｓ１２）とを具備することを特徴とする位置及び温度検出装置（１００）。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の位置及び温度検出装置（１００）において、前記ゲイン算出手段（６２，Ｓ１３，Ｓ１４）は、Ｔg(1)，Ｔg(2)，Ｔg(3)を境界値とし、温度出力Ｔｃ＝Ｔg(1)で出力値Ａ＝Ａ(1)，温度出力Ｔｃ＝Ｔg(2)で出力値Ａ＝Ａ(2)，温度出力Ｔｃ＝Ｔg(3)で出力値Ａ＝Ａ(3)であり、Ｔｃ＝Ｔg(1)からＴｃ＝Ｔg(2)まで勾配ΔＡ(1)で直線的に出力値Ａが変化し、Ｔｃ＝Ｔg(2)からＴｃ＝Ｔg(3)まで勾配ΔＡ(2)で直線的に出力値Ａが変化する折れ線特性に基づいて、少なくともＴg(1)≦Ｔｃ≦Ｔg(3)の温度出力Ｔｃをゲイン値Ａに変換する演算を行う演算装置であって、境界値Ｔg(1)，Ｔg(2)と勾配ΔＡ(1)，ΔＡ(2)と出力値Ａ(1)，Ａ(2)をデジタル値で記憶している記憶手段（６２）と、温度出力Ｔｃを基に前記記憶手段（６２）を検索して温度出力Ｔｃより小さくて最も近い境界値Ｔg(n)及び勾配ΔＡ(n)及び出力値Ａ(n)を求める検索手段（Ｓ１３）と、ゲイン値Ａをデジタル演算Ａ＝Ａ(n)＋ΔＡ(n)×（Ｔｃ−Ｔ(n)）により求めるデジタル演算手段（Ｓ１４）とを具備することを特徴とする位置及び温度検出装置（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近接センサおよび位置及び温度検出装置に関し、さらに詳しくは、正確な温度補償を可能にする近接センサ、および、正確に温度補償された位置と近接センサの温度とを同時出力可能な位置及び温度検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、センサコイルのインピーダンスが金属物体までの距離に応じて変化することを利用して金属物体の近接を検知する近接スイッチが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平６−２９８１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
センサコイルのインピーダンスは、金属物体までの距離に応じて変化するだけでなく、温度によっても変化する。
しかし、上記従来の近接スイッチでは、温度によるセンサコイルのインピーダンスの変化について考慮していないため、温度による誤差を生じる問題点がある。
そこで、本発明の目的は、正確な温度補償を可能にする近接センサ、および、正確に温度補償された位置と近接センサの温度とを同時出力可能な位置及び温度検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１の観点では、本発明は、非磁性導電体または磁性体の近接を検出するためのセンサコイル（１）と熱電対（２）の測温接点（２ｈ）とを近接させて樹脂モールドしたことを特徴とする近接センサ（１０）を提供する。
上記第１の観点による近接センサ（１０）では、センサコイル（１）と熱電対（２）の測温接点（２ｈ）とを近接させて樹脂モールドしているため、センサコイル（１）の温度を実測できる。よって、センサコイル（１）の実測温度に応じた正確な温度補償が可能になる。
【０００５】
第２の観点では、本発明は、前記第１の観点による近接センサ（１０）において、前記センサコイル（１）が中央に空孔を有するドーナツ形であり、前記空孔内に前記測温接点（２ｈ）が位置することを特徴とする近接センサ（１０）を提供する。
上記第２の観点による近接センサ（１０）では、センサコイル（１）の中央の空孔に熱電対（２）の測温接点（２ｈ）を位置させるため、周囲の影響を受けずに、センサコイル（１）の温度を正確に実測できる。
【０００６】
第３の観点では、本発明は、前記第１の観点による近接センサ（１０）と、前記センサコイル（１）を励磁し前記センサコイル（１）のインダクタンスの変化に応じた位置信号Ｐｓを出力する励磁・検出回路（４）と、前記熱電対の測温接点（２ｈ）の温度を検出し温度出力Ｔｃとする温度出力手段（６，７，８）と、前記温度出力Ｔｃに基づいて前記位置信号Ｐｓを温度補正し位置出力Ｐｃとする位置出力手段（６）とを具備したことを特徴とする位置及び温度検出装置（１００）を提供する。
上記第３の観点による位置及び温度検出装置（１００）では、センサコイル（１）の実測温度に応じた正確な温度補償が可能になるため、正確に温度補償された位置と近接センサの温度とを同時出力可能になる。
【０００７】
第４の観点では、本発明は、前記第３の観点による位置及び温度検出装置（１００）において、前記位置出力手段（６）は、前記温度出力Ｔｃに基づいてオフセット値（Ｏ）を算出するオフセット算出手段（６１，Ｓ１１，Ｓ１２）と、前記温度出力Ｔｃに基づいてゲイン値Ａを算出するゲイン算出手段（６２，Ｓ１３，Ｓ１４）と、前記位置信号Ｐｓと前記オフセット値Ｏと前記ゲイン値Ａとを用いて位置出力Ｐｃを算出する位置出力算出手段（Ｓ１５）とを具備することを特徴とする位置及び温度検出装置（１００）を提供する。
上記第４の観点による位置及び温度検出装置（１００）では、温度補償として、オフセット補正とゲイン補正とが可能になる。
【０００８】
第５の観点では、本発明は、前記第４の観点による位置及び温度検出装置（１００）において、前記オフセット算出手段（６１，Ｓ１１，Ｓ１２）は、Ｔo(1)，Ｔo(2)，Ｔo(3)を境界値とし、温度出力Ｔｃ＝Ｔo(1)で出力値Ｏ＝Ｏ(1)，温度出力Ｔｃ＝Ｔo(2)で出力値Ｏ＝Ｏ(2)，温度出力Ｔｃ＝Ｔo(3)で出力値Ｏ＝Ｏ(3)であり、Ｔｃ＝Ｔo(1)からＴｃ＝Ｔo(2)まで勾配ΔＯ(1)で直線的に出力値Ｏが変化し、Ｔｃ＝Ｔo(2)からＴｃ＝Ｔo(3)まで勾配ΔＯ(2)で直線的に出力値Ｏが変化する折れ線特性に基づいて、少なくともＴo(1)≦Ｔｃ≦Ｔo(3)の温度出力Ｔｃをオフセット値Ｏに変換する演算を行う演算装置であって、境界値Ｔo(1)，Ｔo(2)と勾配ΔＯ(1)，ΔＯ(2)と出力値Ｏ(1)，Ｏ(2)をデジタル値で記憶している記憶手段（６１）と、温度出力Ｔｃを基に前記記憶手段（６１）を検索して温度出力Ｔｃより小さくて最も近い境界値Ｔo(n)及び勾配ΔＯ(n)及び出力値Ｏ(n)を求める検索手段（Ｓ１１）と、オフセット値Ｏをデジタル演算Ｏ＝Ｏ(n)＋ΔＯ(n)×（Ｔｃ−Ｔ(n)）により求めるデジタル演算手段（Ｓ１２）とを具備することを特徴とする位置及び温度検出装置（１００）を提供する。
Ｔｃ＝Ｔo(1)で出力値Ｏ＝Ｏ(1)であり、温度出力Ｔｃ＝Ｔo(2)で出力値Ｏ＝Ｏ(2)であり、直線的に出力値Ｏが変化するなら、Ｔｃ＝Ｔo(1)からＴｃ＝Ｔo(2)までの勾配ΔＯ(1)は、
ΔＯ(1)＝（Ｏ(2)−Ｏ(1)）／（Ｔo(2)−Ｔo(1)）
で算出できる。勾配ΔＯ(2)も同様に算出できる。しかし、演算時間がかかる除算が含まれているため、処理時間が長くなる問題点がある。
そこで、上記第５の観点による位置及び温度検出装置（１００）では、勾配ΔＯ(1)，ΔＯ(2)をデジタル値で記憶しておき、これらを読み出して演算に用いることとした。これにより、加減算と乗算だけでオフセット補正が出来るようになり、高速処理が可能になる。
【０００９】
第６の観点では、本発明は、前記第４または前記第５の観点による位置及び温度検出装置（１００）において、前記ゲイン算出手段（６２，Ｓ１３，Ｓ１４）は、Ｔg(1)，Ｔg(2)，Ｔg(3)を境界値とし、温度出力Ｔｃ＝Ｔg(1)で出力値Ａ＝Ａ(1)，温度出力Ｔｃ＝Ｔg(2)で出力値Ａ＝Ａ(2)，温度出力Ｔｃ＝Ｔg(3)で出力値Ａ＝Ａ(3)であり、Ｔｃ＝Ｔg(1)からＴｃ＝Ｔg(2)まで勾配ΔＡ(1)で直線的に出力値Ａが変化し、Ｔｃ＝Ｔg(2)からＴｃ＝Ｔg(3)まで勾配ΔＡ(2)で直線的に出力値Ａが変化する折れ線特性に基づいて、少なくともＴg(1)≦Ｔｃ≦Ｔg(3)の温度出力Ｔｃをゲイン値Ａに変換する演算を行う演算装置であって、境界値Ｔg(1)，Ｔg(2)と勾配ΔＡ(1)，ΔＡ(2)と出力値Ａ(1)，Ａ(2)をデジタル値で記憶している記憶手段（６２）と、温度出力Ｔｃを基に前記記憶手段（６２）を検索して温度出力Ｔｃより小さくて最も近い境界値Ｔg(n)及び勾配ΔＡ(n)及び出力値Ａ(n)を求める検索手段（Ｓ１３）と、ゲイン値Ａをデジタル演算Ａ＝Ａ(n)＋ΔＡ(n)×（Ｔｃ−Ｔ(n)）により求めるデジタル演算手段（Ｓ１４）とを具備することを特徴とする位置及び温度検出装置（１００）を提供する。
Ｔｃ＝Ｔo(1)で出力値Ａ＝Ａ(1)であり、温度出力Ｔｃ＝Ｔo(2)で出力値Ａ＝Ａ(2)であり、直線的に出力値Ａが変化するなら、Ｔｃ＝Ｔo(1)からＴｃ＝Ｔo(2)までの勾配ΔＡ(1)は、
ΔＡ(1)＝（Ａ(2)−Ａ(1)）／（Ｔo(2)−Ｔo(1)）
で算出できる。勾配ΔＡ(2)も同様に算出できる。しかし、演算時間がかかる除算が含まれているため、処理時間が長くなる問題点がある。
そこで、上記第６の観点による位置及び温度検出装置（１００）では、勾配ΔＡ(1)，ΔＡ(2)をデジタル値で記憶しておき、これらを読み出して演算に用いることとした。これにより、加減算と乗算だけでゲイン補正が出来るようになり、高速処理が可能になる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の近接センサによれば、正確な温度補償が可能にる。また、本発明の位置及び温度検出装置によれば、正確に温度補償された位置と近接センサの温度とを同時出力可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図に示す実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１２】
図１は、実施例１に係る近接センサ１０を示す説明図である。
この近接センサ１０は、非磁性導電体または磁性体の近接を検出するためのセンサコイル１と、熱電対の測温接点２ｈとを、ステンレス製の円筒ケース３に収容し、樹脂モールドした構成である。
センサコイル１は、銅線をドーナツ状に巻回し、樹脂モールドしたものであり、中央に空孔を有している。
熱電対の測温接点２ｈは、ドーナツ形のセンサコイル１の空孔内に位置している。
【００１３】
図２は、実施例１に係る位置及び温度検出装置１００を示す説明図である。
この位置及び温度検出装置１００は、近接センサ１０と、センサコイル１を励磁しセンサコイル１のインダクタンスの変化に応じた位置信号Ｐｓをデジタル出力する励磁・検出回路４と、熱電対２の測温接点２ｈの温度を検出し温度差信号Ｔｓをデジタル出力する差温検出回路７と、熱電対２の基準接点温度Ｔｂを検出しデジタル出力する温度センサ８と、温度差信号Ｔｓおよび基準接点温度Ｔｂから測温接点２ｈの温度をデジタル演算で算出し温度出力Ｔｃとしてデジタル出力すると共に温度出力Ｔｃに基づいて位置信号Ｐｓをデジタル演算で温度補正し位置出力Ｐｃとしてデジタル出力するマイクロプロセッサ６とを具備してなる。
【００１４】
図３は、マイクロプロセッサ６が記憶しているオフセット値テーブル６１の概念図である。
オフセット値テーブル６１には、次の値が保持されている。
・Ｔｃ＜Ｔo(1)の範囲では、当該範囲の上限を規定する温度境界値Ｔo(1)と、当該範囲でオフセット値が変化する直線の勾配ΔＯ(0)と、当該範囲の上限を規定する温度境界値Ｔo(1)に対応するオフセット境界値Ｏ(1)
・Ｔo(1)，Ｔo(2)，Ｔo(3)，Ｔo(4)で区切られた各範囲では、各範囲の小さい方の温度境界値Ｔo(n)と、各範囲でオフセット値Ｏが変化する直線の勾配ΔＯ(n)と、各範囲の小さい方の温度境界値Ｔo(n)に対応するオフセット境界値Ｏ(n)
図４は、オフセット値テーブル６１の内容を表した折れ線グラフである。
【００１５】
図５は、マイクロプロセッサ６に記憶されているゲイン値テーブル６２の概念図である。
ゲイン値テーブル６２には、次の値が保持されている。
・Ｔｃ＜Ｔg(1)の範囲では、当該範囲の上限を規定する温度境界値Ｔg(1)と、当該範囲でゲイン値Ａが変化する直線の勾配ΔＡ(0)と、当該範囲の上限を規定する温度境界値Ｔg(1)に対応するゲイン境界値Ａ(1)
・Ｔg(1)，Ｔg(2)，Ｔg(3)，Ｔg(4)で区切られた各範囲では、各範囲の小さい方の温度境界値Ｔg(n)と、各範囲でゲイン値が変化する直線の勾配ΔＡ(n)と、各範囲の小さい方の温度境界値Ｔg(n)に対応するゲイン境界値Ａ(n)
図６は、ゲイン値テーブル６２の内容を表した折れ線グラフである。
【００１６】
図７は、マイクロプロセッサ６による温度出力処理を示すフロー図である。
ステップＳ１では、温度差信号Ｔｓと、基準接点温度Ｔｂと、記憶していた基準温度時における基準接点温度Ｔbbおよび冷接点補償係数ｋとから、次式により温度出力Ｔｃを算出し、出力する。
Ｔｃ＝Ｔｓ−ｋ×（Ｔbb−Ｔｂ）
【００１７】
図８は、マイクロプロセッサ６による位置出力処理を示すフロー図である。
ステップＳ１１では、温度出力Ｔｃをパラメータとしてオフセット値テーブル６１を検索し、温度出力Ｔｃが属する範囲に保持されている温度境界値Ｔｏ(n)と、オフセット勾配値ΔＯ(n)と、オフセット境界値Ｏ(n)とを求める。
ステップＳ１２では、次式により温度出力Ｔｃにおけるオフセット値Ｏを算出する。
Ｏ＝Ｏ(n)＋ΔＯ(n)×（Ｔｃ−Ｔo(n)）
例えば、Ｔｃ＜Ｔo(1)の範囲なら、Ｏ＝Ｏ(1)＋ΔＯ(0)×（Ｔｃ−Ｔo(1)）となる。
また、Ｔo(1)≦Ｔｃ＜Ｔo(2)の範囲なら、Ｏ＝Ｏ(1)＋ΔＯ(1)×（Ｔｃ−Ｔo(1)）となる。
【００１８】
ステップＳ１３では、温度出力Ｔｃをパラメータとしてゲイン値テーブル６２を検索し、温度出力Ｔｃが属する範囲に保持されている温度境界値Ｔg(n)と、ゲイン勾配値ΔＡ(n)と、ゲイン境界値Ａ(n)とを求める。
ステップＳ１４では、次式により温度出力Ｔｃにおけるゲイン値Ａを算出する。
Ａ＝Ａ(n)＋ΔＡ(n)×（Ｔｃ−Ｔg(n)）
例えば、Ｔｃ＜Ｔo(1)の範囲なら、Ａ＝Ａ(1)＋ΔＡ(0)×（Ｔｃ−Ｔg(1)）となる。
また、Ｔo(1)≦Ｔｃ＜Ｔo(2)の範囲なら、Ａ＝Ａ(1)＋ΔＡ(1)×（Ｔｃ−Ｔg(1)）となる。
【００１９】
ステップＳ１５では、次式により位置信号Ｐｓにオフセット補正およびゲイン補正を施し、位置出力Ｐｃを得る。
Ｐｃ＝Ａ×（Ｐｓ−Ｏ）
【００２０】
実施例１に係る位置及び温度検出装置１００によれば、次の効果が得られる。
（１）センサコイル１と熱電対２の測温接点２ｈとを近接させて樹脂モールドしているため、センサコイル１の温度を実測でき、センサコイル１の実測温度に応じた正確な温度補償が可能になる。
（２）センサコイル１の中央の空孔に熱電対２の測温接点２ｈを位置させるため、周囲の影響を受けずに、センサコイル１の温度を正確に実測できる。
（３）正確に温度補償された位置Ｐｃと近接センサ１０の温度Ｔｃとを同時出力できる。
（４）温度補償として、オフセット補正とゲイン補正とが可能になる。
（５）加減算と乗算だけでオフセット補正でき、高速処理が可能になる。
（６）加減算と乗算だけでゲイン補正でき、高速処理が可能になる。
【実施例２】
【００２１】
実施例１では、Ｔｃ＜Ｔo(1)の範囲では当該範囲の上限を規定する温度境界値Ｔo(1)およびそれに対応するオフセット値Ｏ(1)を用いてオフセット値Ｏを求め、Ｔo(1)≦Ｔｃの各範囲では各範囲の小さい方の温度境界値Ｔo(n)およびそれに対応するオフセット値Ｏ(n)を用いてオフセット値Ｏを求めたが、逆に、Ｔｃ＞Ｔo(4)の範囲では当該範囲の下限を規定する温度境界値Ｔo(4)およびそれに対応するオフセット値Ｏ(4)を用いてオフセット値Ｏを求め、Ｔｃ＜Ｔo(4)の各範囲では各範囲の大きい方の温度境界値Ｔo(n)およびそれに対応するオフセット値Ｏ(n)を用いてオフセット値Ｏを求めてもよい。
同様に、ゲイン値Ａを求めてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明の近接センサおよび位置及び温度検出装置は、高温下での位置検出、例えばガソリンエンジンのカムの位置を検出するのに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施例１に係る近接センサを示す斜視図および分解斜視図である。
【図２】実施例１に係る位置及び温度検出装置を示す構成説明図である。
【図３】実施例１に係るオフセット値テーブルの概念図である。
【図４】実施例１に係るオフセット値テーブルの内容を表す折れ線グラフである。
【図５】実施例１に係るゲイン値テーブルの概念図である。
【図６】実施例１に係るゲイン値テーブルの内容を表す折れ線グラフである。
【図７】実施例１に係る温度出力処理を示すフロー図である。
【図８】実施例１に係る位置出力処理を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００２４】
１          センサコイル
２          熱電対
２ｈ        測温接点
６          マイクロプロセッサ
１０        近接センサ
６１        オフセット値テーブル
６２        ゲイン値テーブル
１００      位置及び温度検出装置
【図１】
2008058056.tif 000003
【図２】
2008058056.tif 000004
【図３】
2008058056.tif 000005
【図４】
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【図５】
2008058056.tif 000007
【図６】
2008058056.tif 000008
【図７】
2008058056.tif 000009
【図８】
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