(57)【要約】【課題】スライダを移動又は回転させ、移動量や回転角度に見合った電気信号を出力させる位置検出器において、従来の接触式と無接触式がもつ欠点を解消し、双方の利点を兼ね備えること。詳しく言えば、耐久性に優れ、ノイズの発生がなく、温度特性が良好で、大型化も可能にすることである。【解決手段】コンデンサーの片側電極となるスライダ２を抵抗体１に沿って相対的に移動可能に設けると共に、スライダと抵抗体との間を絶縁状態に形成し、抵抗体のうちスライダが面する部分とスライダとの間でコンデンサーを形成し、抵抗体の両端を入力側とし、スライダと抵抗体の一端とを出力側とする。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンデンサーの片側電極となるスライダ（２）を抵抗体（１）に沿って相対的に移動可能に設けると共に、スライダ（２）と抵抗体（１）との間を絶縁状態に形成し、抵抗体（１）のうちスライダが面する部分とスライダ（２）との間でコンデンサーを形成し、抵抗体（１）の両端を入力側とし、スライダ（２）と抵抗体（１）の一端とを出力側とすることを特徴とする位置検出器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スライダを移動又は回転させ、移動量や回転角度に見合った電気信号を出力させる位置検出器に関するもので、具体的にはポテンションメータが一例として挙げられる。なお、位置検出器は、例えば車のハンドルの回転角や、引き戸の開閉量などを知るために使用できる。
【０００２】
【従来の技術】
上述した用途の位置検出器としては、接触式、無接触式のものがある。接触式のものとしては、直線状又は円弧状の抵抗被膜や巻線抵抗に沿ってブラシを摺動可能に設けたものが知られている。また、無接触式のものとしては、半導体素子（ＭＲ素子やホール素子）の上下にヨークとマグネットを別々に配置し、マグネットの上に軸を起立し、軸の回転に伴ってマグネットを回転するものが知られている。
【０００３】
接触式については、抵抗に対してブラシを直に接触させて移動させる構造であるので、単に抵抗を長くするだけで大型の製品が作れるし、ブラシと抵抗とは所定の圧以上で接触させてあれば、導通が確保され特性が得られるので、半導体を用いた無接触式のものに比べて、構造が簡単で組立しやすい。ところが、ブラシと抵抗が所定圧で直に接触することによる摩耗が避けられず、無接触式のものに比べて耐久性が悪い。また、ブラシと抵抗の間に埃等のゴミや摩耗粉が介在したり、金属が酸化すると、ノイズや接触不良の原因となり、出力電圧に悪影響を与え、抵抗に対するブラシの移動量や回転角度の検出が不正確になる。
【０００４】
一方、無接触式については、半導体とマグネットが接触しないので、接触式のような摩耗ということがなく耐久性が良いし、ノイズの発生も殆どない。ところが、半導体であるから温度特性も接触式に比べて極端に悪くて補正をして使用する必要がある。また、半導体素子に対するマグネットの距離や向きが特性に大きく影響するので、部品精度及び組立精度に高いレベルが要求される。さらに、半導体素子自体を大型化することは、製作上の限界がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記実情を考慮して開発されたもので、その目的は、従来の接触式と無接触式がもつ利点を兼ね備えた位置検出器を提供することである。その利点を詳しく言えば、耐久性に優れ、ノイズの発生がなく、温度特性が良好で、部品精度及び組立精度が厳しく要求されず、大型化も可能なことである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、コンデンサーの片側電極となるスライダを抵抗体に沿って相対的に移動可能に設けると共に、スライダと抵抗体との間を絶縁状態に形成し、抵抗体のうちスライダが面する部分とスライダとの間でコンデンサーを形成し、抵抗体の両端を入力側とし、スライダと抵抗体の一端とを出力側とすることを特徴とする。
【０００７】
抵抗体は、棒体や板体を全体として直線状、円弧状または螺旋状等の形状としたものであって、具体例としては、芯材（芯棒や芯板）に金属線を巻き付けたもの、棒体や板体自体が抵抗であるもの、絶縁棒や絶縁板の表面に抵抗被膜を形成したもの、等が挙げられる。
【０００８】
スライダは、コンデンサーの片側電極として機能する導体であれば良く、具体的には、導線をコイル状に巻いたものや、金属箔を円筒状に巻いたもの、或いは、導線や金属箔を巻いたものを押し潰したもの等が挙げられる。また、スライダと抵抗体との間を絶縁状態に形成するとは、スライダと抵抗体の間に絶縁層が介在していることを意味する。そして絶縁層は、スライダと抵抗体の少なくとも一方に一体化した絶縁被膜であっても良いし、スライダと抵抗体の間の絶縁空間であっても良い。なお、スライダと抵抗体との間を絶縁状態に形成してあるので、スライダが面する部分とスライダ間において確実にコンデンサー接続される。
【０００９】
抵抗体のうちスライダが面する部分とスライダとでコンデンサーを形成するには、コンデンサーの容量を周囲の浮遊容量以上とすることが要求される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の位置検出器の第一実施形態は図１及び図２に示すように、直線状の抵抗体１に沿って筒状のスライダ２を挿通した状態で移動可能に設けたもので、台座３上に起立する二本の支柱４，４間に抵抗体１を水平に架設してある。
【００１１】
抵抗体１は、その長手方向に沿って抵抗値が比例的に変化するもので、グラウンドとなる金属製の芯棒５の周囲に抵抗線６を巻き付けてあり、芯棒５と抵抗線６は何れも絶縁被覆されている。スライダ２は、絶縁被覆された細い金属線８を絶縁筒７の周囲に巻き付け、絶縁被覆された金属線８の外周面を外部導体９で覆い、外部導体９をリード線Ｌ１を介して芯棒５に接続してシールドしてある。なお、入力側（抵抗線６）の一端から出力側に引き出すリード線Ｌ２も芯棒５に接続してある。
【００１２】
本発明の位置検出器の第二実施形態は図４に示すように、スライダ２を全体として断面Ｕ字状に形成したことを特徴とする。この場合、円筒状に形成した金属箔１０の周囲に絶縁テープ１１を巻き付け、その後に全体を押し潰してＵ字状に曲げてスライダ２を作成する。また、図面ではスライダ２と抵抗体１の間に隙間をあけてある。隙間のあいた状態であれば、スライダ２を移動しても抵抗体１とスライダ２との摩耗がなくなるので、耐久性が向上する。なお、スライダ２と抵抗体１との間に隙間をあける為の全体構造は図示しないが、例えば左右の支柱４，４間にガイドレールを架設し、ガイドレールに沿って移動する摺動子にスライダ２を固定する構造が考えられる。
【００１３】
本発明の位置検出器の第三実施形態は図５に示すように、抵抗体１を円弧状に形成したことを特徴とするものである。
【００１４】
上述した位置検出器は、図３に示すように等価回路的に表すと、抵抗Ｒに沿ってコンデンサーＣの片側電極をスライドさせる構造となる。コンデンサーＣは、抵抗体１のうちスライダ２の導体部分が面する部分と、スライダ２の導体部分とを電極として形成される。そして、入力側となる抵抗体１の両端に交流電源１２を接続して抵抗体１に交流電流を流し、出力側となる抵抗体１の一端とスライダ２との間に出力される交流電圧に基づいて、抵抗体１の長手方向に対するスライダの相対的な位置（移動量や回転角度）を検出する。さらに詳しく言えば、出力される交流電圧自体を検出したり、出力される交流電圧を回路的に処理（直流出力に変換）してから検出することによって、スライダ２の相対的な位置を検出する。なお、出力側にはインピーダンスを並列接続してある。インピーダンスがないと、適切な出力電圧が得られず、スライダ２の相対的な位置が検出できないからである。
【００１５】
本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、第一実施形態で示した抵抗線６は、絶縁被覆のない裸線であっても良いし、芯棒５も絶縁物であってもよい。但し、外部導体９等のグラウンドは別のものに接続する。また、スライダ２は、筒状に巻いた金属線や金属箔を接着剤で固めて一体化したものや、それら金属箔等を合成樹脂でコーティングしたものでも良い。さらに、図１及び図２では絶縁筒７に巻いた金属線８の両端を導通してからインピーダンスに接続してあるが、金属線８の一端のみをそのままインピーダンスに接続するものであっても良い。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、抵抗体のうちスライダが面する部分とスライダとは回路的にはコンデンサー接続されているので、従来の接触式のような接触圧を与える必要が無く、抵抗体に沿ってスライダを相対的に移動させても摩耗粉が殆ど出ず、その結果、耐久性に優れる。また、コンデンサー接続してあるので、たとえスライダと抵抗体との間に摩耗粉が介在しても、摩耗粉等が従来の接触式のようなノイズや接触不良の原因となるおそれがない。さらに、温度特性は、入力側抵抗体により決まり、抵抗体には従来の接触式と同等なものを用いることができるので、従来の接触式と同等の良好な温度特性が得られる。また、出力される交流電圧は、抵抗体とスライダの相対的な移動量や回転角度に比例した値となるので、抵抗体及びスライダの部品精度及び組立精度は、従来の無接触式のものよりも低くてすみ、製作しやすい。抵抗体を長くするだけで製品を大型化することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の位置検出器の第一実施形態の要部を拡大断面で示す説明図である。
【図２】位置検出器の第一実施形態の全体像を示す説明図である。
【図３】位置検出器を等価回路的に表した説明図である。
【図４】位置検出器の第二実施形態を示す縦断面図である。
【図５】位置検出器の第三実施形態を示す説明図である。
【符号の説明】
１　抵抗体
２　スライダ
【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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