(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触型のトランスデューサであって、
測定量を所定形式のアナログ電気信号に変換する変換素子と、
前記トランスデューサの入出力関係が所望の形状となるように、前記変換素子の出力信号を補正する出力補正部と、
を備え、
前記出力補正部は、
前記変換素子の出力信号のレベルを入力とし、前記出力信号の補正に使用される補正値
を出力とするルックアップテーブルを含む記憶部と、
前記ルックアップテーブルを参照し、前記補正値を用いて前記変換素子の出力信号の補
正を実行する補正実行部と、
前記変換素子を一意に認識するためのＩＤを記録するＩＤコード記録部と、
前記ＩＤコード記録部に記録された前記ＩＤ及び、前記変換素子の前記出力信号を補正する補正データ、を前記記憶部に送信する通信部と、
を含み、
前記記憶部は、前記通信部より通信された前記補正データを前記ＩＤに対して一意に定まるように対応付けられた状態で記憶する、
トランスデューサ。
【請求項２】
請求項１記載のトランスデューサであって、
前記補正値は、前記変換素子の出力信号のレベルと補正後の出力信号のレベルとの間の差分である、トランスデューサ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のトランスデューサであって、
前記出力補正部は、前記トランスデューサの入出力関係が直線となるように補正を実行する、トランスデューサ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のトランスデューサであって、
前記変換素子は、前記トランスデューサからの相対的な位置関係が可変な永久磁石に起
因する磁場を前記測定量として検出する素子であり、
前記トランスデューサは、さらに、
前記永久磁石の温度を維持するためのヒータを備える、トランスデューサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、非接触型のトランスデューサに関する。
【背景技術】
【０００２】
トランスデューサは、一般に、ある種のエネルギを別の種類のエネルギに変換する装置を意味する。代表的なトランスデューサとしては、例えば磁気センサがある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２７８７３４号公報
【０００４】
従来のトランスデューサでは、その設置状態や稼働状態によっては、望ましい出力が得られない場合があった。そこで、従来から、望ましい入出力関係を有するトランスデューサが望まれていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、設置状態に拘わらず望ましい入出力関係を得ることのできるトランスデュー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】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
本発明の一形態は、非接触型のトランスデューサであって、
測定量を所定形式の出力信号に変換する変換素子と、
前記トランスデューサの入出力関係が所望の形状となるように、前記変換素子の出力信号を補正する出力補正部と、
を備え、
前記出力補正部は、
前記変換素子の出力信号のレベルを入力とし、前記出力信号の補正に使用される補正値を出力とするルックアップテーブルと、
前記ルックアップテーブルを参照し、前記補正値を用いて前記変換素子の出力信号の補正を実行する補正実行部と、
を含む。
このトランスデューサは、トランスデューサの入出力関係が所望の形状となるように補正を行う出力補正部を備えているので、その設置状態に拘わらず望ましい入出力関係を得ることが可能である。また、ルックアップテーブルを利用すれば、トランスデューサの入出力関係を所望の関係に容易に補正することができる。
【０００７】
［適用例１］
非接触型のトランスデューサであって、
測定量を所定形式の出力信号に変換する変換素子と、
前記トランスデューサの入出力関係が所望の形状となるように、前記変換素子の出力信号を補正する出力補正部と、
を備えるトランスデューサ。
【０００８】
このトランスデューサは、トランスデューサの入出力関係が所望の形状となるように補正を行う出力補正部を備えているので、その設置状態に拘わらず望ましい入出力関係を得ることが可能である。
【０００９】
［適用例２］
適用例１記載のトランスデューサであって、
前記出力補正部は、
前記変換素子の出力信号のレベルを入力とし、前記出力信号の補正に使用される補正値を出力とするルックアップテーブルと、
前記ルックアップテーブルを参照し、前記補正値を用いて前記変換素子の出力信号の補正を実行する補正実行部と、
を含む、トランスデューサ。
【００１０】
［適用例３］
適用例１記載のトランスデューサであって、
前記出力補正部は、
前記変換素子の出力信号のレベルを引数とし、前記出力信号の補正に使用される補正値を関数値とする関数の係数を記憶する関数係数記憶部と、
前記関数係数を参照し、前記補正値を用いて前記変換素子の出力信号の補正を実行する補正実行部と、
を含む、トランスデューサ。
【００１１】
ルックアップテーブルや関数を利用すれば、トランスデューサの入出力関係を所望の関係に容易に補正することができる。
【００１２】
［適用例４］
適用例２又は３記載のトランスデューサであって、
前記補正値は、前記変換素子の出力信号のレベルと補正後の出力信号のレベルとの間の差分である、トランスデューサ。
【００１３】
この構成では、差分を元の信号レベルに加算することによって容易に所望の入出力関係を得ることができる。
【００１４】
［適用例５］
適用例１ないし４のいずれかに記載のトランスデューサであって、
前記出力補正部は、前記トランスデューサの入出力関係が直線となるように補正を実行する、トランスデューサ。
【００１５】
この構成によれば、トランスデューサの設置状態に拘わらず直線的な入出力関係を得ることが可能である。
【００１６】
［適用例６］
適用例１ないし５のいずれかに記載のトランスデューサであって、
前記変換素子は、前記トランスデューサからの相対的な位置関係が可変な永久磁石に起因する磁場を前記測定量として検出する素子であり、
前記トランスデューサは、さらに、
前記永久磁石の温度を維持するためのヒータを備える、トランスデューサ。
【００１７】
この構成では、永久磁石の温度がほぼ一定に保たれるので、永久磁石とトランスデューサとの位置関係を精度良く測定することが可能である。
【００１８】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、トランスデューサ及びその補正方法等の形態で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、本発明の実施例としての非接触型トランスデューサの概略構成を示す説明図である。図１（Ａ）に示すトランスデューサ３００は、磁気センサ回路３２０を用いて、可動部３４０の位置を検出する装置である。この例では、磁気センサ回路３２０は、回路基板３２２に固定されており、回路基板３２２の裏側（図の上側）には磁気ヨーク３２４が設けられている。磁気ヨーク３２４は省略可能である。可動部３４０には、永久磁石３３０が固定されている。この例では、２つの永久磁石３３０ａ，３３０ｂが隣接した状態で配置されている。２つの永久磁石３３０ａ，３３０ｂは、紙面の上下方向に磁化されているが、その磁化方向は互いに逆方向である。このトランスデューサ３００では、可動部３４０が左右に移動すると、磁気センサ回路３２０の位置での磁場が変化するので、この磁場の変化から可動部３４０の位置を検出することができる。
【００２０】
図１（Ｂ）に示すトランスデューサ３００ａは、図１（Ａ）の構成から、永久磁石３３０ａ，３３０ｂの位置を変更したものである。すなわち、図１（Ｂ）では、２つの永久磁石３３０ａ，３３０ｂが互いに離間した状態で配置されている。図１（Ｃ）のトランスデューサ３００ｂでは、左右方向（可動部３４０の移動方向）に磁化された永久磁石３３０ｃが利用されている。これらのトランスデューサ３００ａ、３００ｂによっても、図１（Ａ）と同様に可動部３４０の位置を検出することができる。
【００２１】
図２は、永久磁石の平面形状を示す説明図である。図２（Ａ）の例では、永久磁石３３０は円環状（より正確には半円環状）の形状を有している。この場合には、可動部３４０がその中心軸３４２を中心に回転した場合の回転角度をトランスデューサによって検出することが可能である。図２（Ｂ）の例では、永久磁石３３０は棒状の形状を有している。この場合には、可動部３４０が直線的に移動した場合の位置をトランスデューサによって検出することが可能である。
【００２２】
図３は、トランスデューサを利用した制御システムの一例を示すブロック図である。この制御システムは、トランスデューサ３００と、制御回路５００とを備えている。制御回路５００は、電源回路５１０と、ＣＰＵ５２０と、通信部５３０とを有している。トランスデューサ３００は、図１で説明した磁気センサ回路３２０、永久磁石３３０、及び可動部３４０の他に、コネクタ３１０を有している。コネクタ３１０は、制御回路５００とトランスデューサ３００とを電気的に接続するための接続端子である。制御回路５００とトランスデューサ３００との間の通信は、例えばデジタル信号を用いて実行される。
【００２３】
制御回路５００は、可動部３４０の位置や速度の制御を実行するための回路である。制御回路５００は、可動部３４０を移動させるアクチュエータ（例えば電動モータ）を制御する駆動制御回路（図示省略）を含んでいることが好ましい。
【００２４】
図４は、磁気センサ回路３２０の内部構成を示すブロック図である。この磁気センサ回路３２０は、磁気センサ素子４１０と、ＡＤ変換部４２０と、特性変換部４３０と、記憶部４４０と、ＤＡ変換器４５０と、増幅器４６０と、ＩＤコード記録部４７０と、通信部４８０とを備えている。磁気センサ素子４１０は、例えばホール素子で構成されている。
【００２５】
通信部４８０は、制御回路５００の通信部５３０と通信して、センサ出力ＳＳＡ０の補正データを、センサＩＤと共に受け取る。センサ内部のＩＤコード記録部４７０には、センサ固有のＩＤが記録されているか、又は、外部スイッチによりＩＤが設定されている。図４の例では、ディップスイッチなどの外部スイッチ４７２を用いてＩＤを設定することが可能である。但し、ＩＤは、ディップスイッチ以外の種々の任意の手段で磁気センサ回路３２０内に記録又は設定することが可能である。例えば、外部スイッチ４７２を省略し、不揮発性メモリでＩＤコード記録部４７０を構成することも可能である。通信部４８０は、制御回路５００から供給されたＩＤが、ＩＤコード記録部４７０のＩＤと一致する場合には、供給された補正データを記憶部４４０に格納する。このように、ＩＤコードを利用すれば、複数のトランスデューサ３００が制御回路５００に接続されている場合に、その中の特定のトランスデューサ３００に対して補正データを送信することが可能である。但し、ＩＤコード記録部４７０や外部スイッチ４７２は省略可能である。また、制御回路５００以外の装置を用いて、補正データをトランスデューサ３００に送信するようにしてもよい。
【００２６】
図４の例では、補正データは、変換テーブルＣＴの内容を表すデータであり、記憶部４４０には変換テーブルＣＴが格納される。特性変換部４３０は、この変換テーブルＣＴを利用して、磁気センサ素子４１０の出力ＳＳＡ０のレベルを補正する。具体的には、トランスデューサ３００の入出力関係が所望の形状（入出力特性）を有するように補正を実行する。なお、本実施例において、トランスデューサ３００の入力は可動部３４０（図３）の位置であり、出力は磁気センサ回路３２０の出力ＳＳＡである。特性変換部４３０で補正されたセンサ出力は、ＤＡ変換器４５０でアナログ信号に変換された後、増幅器４６０で増幅されて、センサ出力ＳＳＡとして出力される。
【００２７】
変換テーブルＣＴとしては、例えば以下のようなテーブルを使用することができる。
（１）補正前の出力ＳＳＡ０のレベルを入力とし、補正後の出力ＳＳＡのレベルを出力とする第１のルックアップテーブル。
（２）補正前の出力ＳＳＡ０のレベルを入力とし、補正前の出力ＳＳＡ０と補正後の出力ＳＳＡとの差分を出力とする第２のルックアップテーブル。
（３）補正前の出力ＳＳＡ０のレベルを引数とし、補正前の出力ＳＳＡ０と補正後の出力ＳＳＡとの比を出力とする第３のルックアップテーブル。
【００２８】
上記第１のルックアップテーブルを使用した場合には、変換部４３０は、第１のルックアップテーブルを参照することによって、補正後のセンサ出力を直接得ることができる。一方、上記第２のルックアップテーブルを使用した場合には、変換部４３０は、第２のルックアップテーブルを参照して得られた差分を、磁気センサ素子４１０の出力に加算することによって、補正後のセンサ出力を得ることができる。上記第３のルックアップテーブルを使用した場合には、変換部４３０は、第３のルックアップテーブルを参照して得られた比を、磁気センサ素子４１０の出力に乗算することによって、補正後のセンサ出力を得ることができる。
【００２９】
図５は、トランスデューサ３００の望ましい入出力関係の一例を示す説明図である。図５（Ａ）は変換前（補正前）の入出力関係を示し、図５（Ｂ）は変換後（補正後）の入出力関係を示している。これらの図において、横軸は可動部３４０の位置を位相で表現しており、縦軸は磁気センサ回路３２０の出力ＳＳＡを示している。この例では、変換前の非線形な入出力関係が、直線的な（リニアな）入出力関係に変換されている。こうすれば、入力（この例では位置）と出力（この例ではセンサ出力ＳＳＡ）との関係が、トランスデューサ３００の設置状態に拘わらずに直線的な関係となるので、この出力ＳＳＡを用いて制御回路５００が適切な制御を容易に実行することができる。
【００３０】
図６は、トランスデューサ３００の望ましい入出力関係の他の例を示す説明図である。この例では、変換前の線形な入出力関係が、非線形な入出力関係に変換されている。このように、変換後の入出力関係（入出力特性）としては、直線（線形）や、非直線（非線形）を含む任意の形状を利用することが可能である。
【００３１】
図７は、磁気センサ回路３２０の他の構成を示すブロック図である。この磁気センサ回路３２０は、図４に示したセンサの特性変換部４３０を関数演算部４３０ａに置き換えたものであり、他の構成は図４と同じである。記憶部４４０は、変換テーブルの代わりに関数係数を格納している。
【００３２】
関数演算部４３０ａは、磁気センサ素子４１０の出力ＳＳＡ０を特定の関数で補正することによって、望ましい入出力関係を実現する。この関数としては、例えば以下のような関数が利用可能である。
（１）補正前の出力ＳＳＡ０のレベルを引数（変数）とし、補正後の出力ＳＳＡのレベルを関数値とする第１の関数。
（２）補正前の出力ＳＳＡ０のレベルを引数（変数）とし、補正前の出力ＳＳＡ０と補正後の出力ＳＳＡとの差分を関数値とする第２の関数。
（３）補正前の出力ＳＳＡ０のレベルを引数（変数）とし、補正前の出力ＳＳＡ０と補正後の出力ＳＳＡとの比を関数値とする第３の関数。
【００３３】
なお、関数としては、例えば、補正前の出力ＳＳＡ０のレベルｘの多項式ｆ（ｘ）を使用することができる。記憶部４４０に格納されている関数係数は、このような特定の関数ｆ（ｘ）の係数である。図７の構成によっても、図４と同様に、トランスデューサの入出力関係を所望の形状に容易に補正することが可能である。
【００３４】
図８は、トランスデューサを利用した制御システムの他の例を示すブロック図である。この制御システムは、図３に示した制御システムの構成にヒータ３５０と温度センサ３６０を追加したものであり、他の構成は図３に示したものと同じである。温度センサ３６０は永久磁石３３０の温度を非接触で測定するものであり、ヒータ３５０は、永久磁石３３０を一定の温度に保つためのものである。但し、接触式の温度センサを用いても良い。制御回路５００は、永久磁石３３０の温度が所望の温度に維持されるように、ヒータ３５０の出力を制御する。この構成によれば、環境温度に拘わらずに永久磁石３３０の温度がほぼ一定に維持されるので、永久磁石３３０に起因する磁場を安定させることができる。この結果、より正確に可動部３４０の位置を検出して、高精度な制御を実行することが可能である。
【００３５】
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００３６】
変形例１：
上記実施例では、制御回路５００とトランスデューサ３００との間の通信がデジタル信号で行われるものとしたが、この通信はアナログ信号や光通信で行うものとしてもよい。また、電力線を用いて通信を行うことも可能である。
【００３７】
変形例２：
上記実施例では、可動部の位置を電気信号に変換する位置センサとしてトランスデューサを構成していたが、本発明は他の任意の種類のトランスデューサに適用可能である。この場合に、トランスデューサは、特定の種類の測定量を所定形式の出力信号に変換する変換素子と、トランスデューサの入出力関係が所望の形状となるように変換素子の出力信号を補正する出力補正部を備える装置として構成することが可能である。なお、上記実施例では、可動部３４０の位置が測定量であり、磁気センサ回路３２０の出力ＳＳＡがトランスデューサの出力である。
【００３８】
変形例３：
記憶部４４０（図４）としては、電源が遮断されても記憶を保持しておくことができる不揮発性メモリを使用することが好ましく、例えば、ＥＥＰＲＯＭのような書き込み可能なＲＯＭを使用することが好ましい。典型的には、記憶部４４０は、トランスデューサの製品出荷時に基本データを予め書き込んだ状態で出荷される。記憶部４４０内のデータは、その後のシステム状況に応じて随時更新されることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施例としての非接触型トランスデューサの概略構成を示す説明図である。
【図２】永久磁石の平面形状を示す説明図である。
【図３】トランスデューサを利用した制御システムの一例を示すブロック図である。
【図４】磁気センサ回路の内部構成を示すブロック図である。
【図５】トランスデューサの所望の入出力関係の一例を示す説明図である。
【図６】トランスデューサの所望の入出力関係の他の例を示す説明図である。
【図７】磁気センサ回路の他の構成を示すブロック図である。
【図８】トランスデューサを利用した制御システムの他の例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４０】
３００…トランスデューサ
３１０…コネクタ
３２０…磁気センサ回路
３２２…回路基板
３２４…磁気ヨーク
３３０…永久磁石
３４０…可動部
３４２…中心軸
３５０…ヒータ
３６０…温度センサ
４１０…磁気センサ素子
４２０…ＡＤ変換部
４３０…特性変換部
４３０ａ…関数演算部
４４０…記憶部
４５０…ＤＡ変換器
４６０…増幅器
４７０…ＩＤコード記録部
４７２…外部スイッチ
４８０…通信部
５００…制御回路
５１０…電源回路
５２０…ＣＰＵ
５３０…通信部
【図１】
0005262126.tif 000002
【図２】
0005262126.tif 000003
【図３】
0005262126.tif 000004
【図４】
0005262126.tif 000005
【図５】
0005262126.tif 000006
【図６】
0005262126.tif 000007
【図７】
0005262126.tif 000008
【図８】
0005262126.tif 000009