JP6652820B2 - Controller for contact type displacement sensor and displacement gauge using the same - Google Patents
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Description
本発明は、アナログ信号を出力するトランス方式及びデジタル信号を出力するスケール方式検出器による接触式変位センサに用いられる管制部(コントローラ)及びそれを用いた変位ゲージに関する。特に、スケール方式検出器で基準位置を確認し、差動トランス方式で微小ずれを求める大型ワーク径を測定する変位ゲージに好適である。 The present invention relates to a control unit (controller) used for a contact-type displacement sensor using a transformer type detector that outputs an analog signal and a scale type detector that outputs a digital signal, and a displacement gauge using the same. In particular, the present invention is suitable for a displacement gauge for measuring a large work diameter for which a reference position is confirmed by a scale type detector and a minute displacement is obtained by a differential transformer type.
接触方式の電気式測定として、機械的な接触子(コンタクト)が測定部に接触し計測する接触式変位センサが知られている。コンタクトは検出器(測長器又はセンサヘッド)に設けられた可動部であり、その機械的な変位量が電気信号に変換され、最終的にデジタルに変換、演算されて要求される測定値として処理される。接触式変位センサにはコイルを用いたトランス方式と、目盛(スケール)とスケールから位置情報を取得する検出器で構成されたスケール方式が広く使用されている。
トランス方式は、低測定力、高分解能で微小変位を高精度に測定することに適し、スケール方式は、幅広い測定範囲において正確に測定することに適している。
2. Description of the Related Art As a contact-type electric measurement, a contact-type displacement sensor for measuring a mechanical contact (contact) in contact with a measurement unit is known. The contact is a movable part provided in the detector (length measuring device or sensor head), and the mechanical displacement amount is converted into an electric signal, and finally converted into digital, calculated and calculated as required measurement value. It is processed. As a contact displacement sensor, a transformer method using a coil and a scale method including a scale and a detector for acquiring position information from a scale are widely used.
The transformer method is suitable for measuring a minute displacement with low measuring force and high resolution with high accuracy, and the scale method is suitable for accurately measuring a wide measurement range.
トランス方式は、検出器と本体(増幅指示部)とから構成され、検出器は被測定物の機械的変位量を接触子の動きとして捉える。そして、内蔵の差動変圧器により電気信号に変換して管制部である本体に送り、本体は検出器から送られた電気信号を増幅し、変位量をアナログやデジタル等で表示するもので、例えば特許文献1に記載されている。 The transformer method includes a detector and a main body (amplifying instruction unit), and the detector captures a mechanical displacement amount of an object to be measured as a movement of a contact. Then, it is converted to an electric signal by the built-in differential transformer and sent to the main unit which is the control unit, the main unit amplifies the electric signal sent from the detector, and displays the displacement amount in analog or digital, etc. For example, it is described in Patent Document 1.
また、スケール方式は、ガラススケールを長さの基準として、その格子目盛から発光素子、受光デバイスを用いて光量変化を検出し、受光デバイスからAB2相の正弦波信号を得る。そして、得られたAB相の正弦波を管制部の内挿回路で電気分割し方形波(パルス)をカウントするもので、例えば特許文献2に記載されている。 The scale method uses a glass scale as a reference for the length, detects a change in the amount of light using a light emitting element and a light receiving device from the grid scale, and obtains a two-phase AB sinusoidal signal from the light receiving device. Then, the obtained AB-phase sine wave is electrically divided by an interpolation circuit of a control unit, and a square wave (pulse) is counted.
上記従来技術において、トランス方式は管制部の入力としてアナログ信号であり、管制部は発振器と検波回路を必要とする。一方、スケール方式は管制部の入力としてデジタル信号である90°の位相差を有するA相電圧とB相電圧である。したがって、トランス方式の測長器とリニアエンコーダを用いたスケール方式の測長器が混在する場合、それぞれ別の複数の管制部を用意する必要があり、コスト増加となるばかりでなく、利便性が著しく低い。 In the above prior art, the transformer system is an analog signal as an input to a control unit, and the control unit requires an oscillator and a detection circuit. On the other hand, in the scale method, an A-phase voltage and a B-phase voltage having a phase difference of 90 °, which are digital signals, are input to the control unit. Therefore, when a transformer-type length measuring device and a scale-type length measuring device using a linear encoder coexist, it is necessary to prepare a plurality of separate control units, which not only increases costs but also improves convenience. Remarkably low.
また、単に、2種類の管制部を設けたものでは、入力の切り替えにスイッチ、ジャンパ線、リレー等が必要になり、回路規模が肥大したり、端子数が増大したりする。 In the case where only two types of control units are provided, a switch, a jumper wire, a relay, and the like are required for switching the input, which increases the circuit scale and the number of terminals.
さらに、大型ワーク径を測定する変位ゲージ等では、幅広い測定範囲を持つスケール方式で基準位置を確認し、高感度な差動トランス方式で微小ずれを求めることが望ましいが、より簡単な回路構成で切り替え、または同時に検出することが求められている。 In addition, for displacement gauges that measure the diameter of large workpieces, it is desirable to check the reference position using a scale method with a wide measurement range, and to obtain minute deviations using a highly sensitive differential transformer method, but with a simpler circuit configuration Switching or simultaneous detection is required.
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、トランス方式検出器(本発明においては、差動トランス検出器とも称する)とスケール方式検出器(本発明においては、リニアエンコーダ検出器とも称する)による測長器が混在する場合においても、複数の管制部(コントローラ)を用意する必要がなく、両検出器に一つの管制部で対応可能で、回路構成もより簡単とした接触式変位センサ用コントローラ及びそれを用いた変位ゲージを得ることにあり、より一層の利便性と信頼性を高めることにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and to provide a transformer type detector (also referred to as a differential transformer detector in the present invention) and a scale type detector (also referred to as a linear encoder detector in the present invention). ), There is no need to prepare multiple control units (controllers), a single control unit can be used for both detectors, and the contact type displacement sensor has a simpler circuit configuration. An object of the present invention is to obtain a controller for use and a displacement gauge using the same, and to further enhance convenience and reliability.
上記目的を達成するため、本発明は、コイルを用いたトランス方式検出器と、スケールを用いたスケール方式検出器とが接続可能とされ、前記トランス方式検出器及びスケール方式検出器によって検出された信号をデジタル変換された測定値として処理する接触式変位センサ用コントローラにおいて、前記スケール方式検出器へ電源を供給する直流電源と、前記トランス方式検出器へ交流信号を供給する励磁信号源と、差動入力線路によって前記スケール方式検出器の出力を受信する平衡接続トランシーバと、前記平衡接続トランシーバで受信した出力信号に基づいたパルスを計数するカウンタICと、前記トランス方式検出器の出力が入力され、変位の変化量に応じたアナログ信号を出力する差動トランス検出回路と、前記アナログ信号をデジタル変換するADコンバータと、前記励磁信号源を前記差動入力線路の両方に接続するカップリングコンデンサと、前記カップリングコンデンサが接続された前記差動入力線路に接続され、前記トランス方式検出器へ前記交流信号を供給するように前記トランス方式検出器を接続可能とした端子と、を備えたものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a transformer type detector using a coil and a scale type detector using a scale which can be connected to the transformer type detector and the scale type detector. In a controller for a contact type displacement sensor that processes a signal as a digitally converted measurement value, a difference between a DC power supply for supplying power to the scale type detector and an excitation signal source for supplying an AC signal to the transformer type detector is provided. A balanced connection transceiver that receives an output of the scale system detector by a dynamic input line, a counter IC that counts pulses based on an output signal received by the balanced connection transceiver, and an output of the transformer system detector, A differential transformer detection circuit that outputs an analog signal according to the amount of change in displacement; An AD converter for digital conversion, the excitation signal source and the coupling capacitor connected to both of the differential input line, is connected to the differential input line, wherein the coupling capacitor is connected, to the transformer type detector A terminal to which the transformer type detector can be connected so as to supply the AC signal.
また、上記に記載の接触式変位センサ用コントローラにおいて、2相の信号を出力するスケール方式検出器が接続可能とされ、2組の差動入力線路によって接続されるトランシーバを有した前記平衡接続トランシーバと、前記2組の差動入力線路のうち一方の組に接続された二つのカップリングコンデンサと、を備えたことが望ましい。 Further, in the controller for a contact type displacement sensor described above, a scale type detector that outputs a two-phase signal can be connected, and the transceiver has a transceiver connected by two sets of differential input lines. And two coupling capacitors connected to one of the two sets of differential input lines.
さらに、上記に記載の接触式変位センサ用コントローラにおいて、前記平衡接続トランシーバで受信した出力信号の位相差に基づいて逓倍したパルスを計数するカウンタICを備えたことが望ましい。 Furthermore, it is preferable that the controller for a contact type displacement sensor described above includes a counter IC that counts a pulse multiplied based on a phase difference of an output signal received by the balanced connection transceiver.
さらに、上記に記載の接触式変位センサ用コントローラにおいて、前記直流電源が接続された第1端子と、前記励磁信号源及び前記差動入力線路が接続された第2及び第3端子と、前記差動入力線路及び差動トランス検出回路の入力が接続された第4及び第5端子と、前記スケール方式検出器及び前記トランス方式検出器の接地線が接続される第6端子と、を備えたことが望ましい。 Further, in the contact-type displacement sensor controller described above, the first terminal to which the DC power supply is connected, the second and third terminals to which the excitation signal source and the differential input line are connected, Fourth and fifth terminals to which the dynamic input line and the input of the differential transformer detection circuit are connected, and a sixth terminal to which ground lines of the scale type detector and the transformer type detector are connected. Is desirable.
さらに、上記に記載の接触式変位センサ用コントローラにおいて、前記平衡接続トランシーバ及び前記差動トランス検出回路の入力側に接続され、前記トランス方式検出器の断線を検出する差動トランス断線検出回路を備えたことが望ましい。 Furthermore, in the controller for a contact type displacement sensor described above, there is provided a differential transformer disconnection detection circuit that is connected to the input side of the balanced connection transceiver and the differential transformer detection circuit and detects disconnection of the transformer type detector. Is desirable.
さらに、上記に記載の接触式変位センサ用コントローラにおいて、前記スケール方式検出器と前記トランス方式検出器のどちらが接続されているかを判別することが望ましい。 Furthermore, in the contact-type displacement sensor controller described above, it is desirable to determine which of the scale type detector and the transformer type detector is connected.
さらに、上記に記載の接触式変位センサ用コントローラにおいて、前記差動トランス断線検出回路の出力に応じて、前記励磁信号源の出力を停止することが望ましい。 Furthermore, in the contact-type displacement sensor controller described above, it is desirable that the output of the excitation signal source be stopped according to the output of the differential transformer disconnection detection circuit.
さらに、本発明は、コイルを用いたトランス方式検出器と、スケールを用いたスケール方式検出器とが接続可能とされ、前記トランス方式検出器及びスケール方式検出器によって検出された信号をデジタル変換された測定値として処理する接触式変位センサ用コントローラを用いた変位ゲージにおいて、前記接触式変位センサ用コントローラへ接続された前記トランス方式検出器及び前記スケール方式検出器と、前記スケール方式検出器へ電源を供給する直流電源と、前記トランス方式検出器へ交流信号を供給する励磁信号源と、差動入力線路によって前記スケール方式検出器の出力を受信する平衡接続トランシーバと、前記平衡接続トランシーバで受信した出力信号に基づいたパルスを計数するカウンタICと、前記トランス方式検出器の出力が入力され、変位の変化量に応じたアナログ信号を出力する差動トランス検出回路と、前記アナログ信号をデジタル変換するADコンバータと、前記励磁信号源を前記差動入力線路の両方に接続するカップリングコンデンサと、前記カップリングコンデンサが接続された前記差動入力線路に接続されて前記交流信号が供給される前記トランス方式検出器と、を備えたものである。 Further, according to the present invention, a transformer type detector using a coil and a scale type detector using a scale can be connected, and the signals detected by the transformer type detector and the scale type detector are converted into digital signals. A displacement gauge using a contact-type displacement sensor controller for processing as a measured value, the transformer-type detector and the scale-type detector connected to the contact-type displacement sensor controller, and a power supply to the scale-type detector. DC power supply, an excitation signal source for supplying an AC signal to the transformer type detector, a balanced connection transceiver for receiving the output of the scale type detector by a differential input line, and a signal received by the balanced connection transceiver. A counter IC for counting pulses based on the output signal; A differential transformer detection circuit that receives a force and outputs an analog signal according to the amount of change in displacement, an AD converter that converts the analog signal into a digital signal, and connects the excitation signal source to both the differential input line. A coupling capacitor; and the transformer-type detector connected to the differential input line to which the coupling capacitor is connected and to which the AC signal is supplied.
さらに、上記に記載の変位ゲージにおいて、2相の信号を出力するスケール方式検出器が接続可能とされ、2組の差動入力線路によって接続されるトランシーバを有した前記平衡接続トランシーバと、前記2組の差動入力線路のそれぞれに接続された四つのカップリングコンデンサと、を備えたことが望ましい。 Further, in the displacement gauge described above, a scale type detector that outputs a two-phase signal is connectable, and the balanced connection transceiver having a transceiver connected by two sets of differential input lines; And four coupling capacitors connected to each of the set of differential input lines.
さらに、上記に記載の変位ゲージにおいて、前記直流電源が接続された第1端子と、前記スケール方式検出器の接地線が接続される第2端子と、前記励磁信号源及び前記差動入力線路が接続された第3ないし第6端子と、前記差動トランス検出回路の入力が接続された第7及び第8端子と、を備えたことが望ましい。 Further, in the displacement gauge described above, a first terminal to which the DC power supply is connected, a second terminal to which a ground wire of the scale type detector is connected, the excitation signal source, and the differential input line It is desirable to have third to sixth terminals connected, and seventh and eighth terminals connected to the input of the differential transformer detection circuit.
本発明によれば、スケール方式検出器の出力を受信する平衡接続トランシーバの差動入力線路の両方にカップリングコンデンサを接続し、差動入力線路を介してトランス方式検出器へ励磁信号源を供給するようにしたので、励磁信号源が平衡接続トランシーバへ影響することを無くすことができる。これにより、コントローラはスケール方式検出器とトランス方式検出器との接続を共有することができる。したがって、トランス方式検出器とスケール方式検出器による測長器が混在する場合においても、複数の管制部を用意する必要がなく、回路構成もより簡単とすることができる。 According to the present invention, a coupling capacitor is connected to both of the differential input lines of the balanced connection transceiver that receives the output of the scale type detector, and an excitation signal source is supplied to the transformer type detector via the differential input line. Therefore, it is possible to prevent the excitation signal source from affecting the balanced connection transceiver. This allows the controller to share the connection between the scale detector and the transformer detector. Therefore, even when a length measuring device using a transformer type detector and a scale type detector are mixed, it is not necessary to prepare a plurality of control units, and the circuit configuration can be further simplified.
以下に、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
接触式変位センサとしてコイルを用いたトランス方式は、コイルに電流を通すことで生じる磁界でのコイルの動きを、検出可能な電気信号に変換するものであり、LVDT(線形電圧差動変圧器)方式とHBT(ハーフブリッジトランスデューサ)方式とが広く使用されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The transformer method using a coil as a contact displacement sensor converts the movement of the coil in a magnetic field generated by passing a current through the coil into a detectable electric signal, and is called an LVDT (Linear Voltage Differential Transformer). The method and the HBT (half bridge transducer) method are widely used.
LVDT方式は、一次側と二次側コイル内を接触子に設けられた磁気コアが移動することにより相互インダクタンス変化を電圧として出力する。磁気コアは、円筒状のコイルの空洞内部を移動する構造となり、一次コイルがAC電源に接続され、二次コイルに電圧を発生し、磁気コアの位置によって電圧差が起こることを利用する。 In the LVDT method, a mutual inductance change is output as a voltage as a magnetic core provided on a contact moves in a primary side coil and a secondary side coil. The magnetic core has a structure in which it moves inside the cavity of a cylindrical coil, and utilizes that a primary coil is connected to an AC power source, a voltage is generated in a secondary coil, and a voltage difference occurs depending on the position of the magnetic core.
通常、二次コイルのAとBとを一次コイルをはさんで反対側に位置させ、二次コイルAの電圧VAと二次コイルBの電圧VBとは逆位相となり、検出器の出力はVA-VBとなる。磁気コアが中央部に位置するとき、両二次コイルの電圧は等しいが、逆位相であるため、出力電圧はゼロとなる。磁気コアがどちらかの方向に移動すると、移動した側にある二次コイルの出力電圧が高くなり、反対側の二次コイルの出力電圧は同じだけ低くなる。つまり、実質的な出力電圧は、アナログ信号であり、変位の変化量に比例する。 Normally, the secondary coils A and B are located on opposite sides of the primary coil, the voltage VA of the secondary coil A and the voltage VB of the secondary coil B are in opposite phases, and the output of the detector is VA. -VB. When the magnetic core is located at the center, the voltages of the two secondary coils are equal but opposite in phase, so that the output voltage is zero. When the magnetic core moves in either direction, the output voltage of the secondary coil on the side to which the magnetic core moves increases, and the output voltage of the secondary coil on the opposite side decreases by the same amount. That is, the substantial output voltage is an analog signal and is proportional to the amount of change in displacement.
HBT方式は、二つのコイルA、Bを設け、磁気コアがコイルの空洞内部の位置により、二つのコイルのインダクタンスのアンバランスをホイートストン・ブリッジ回路で検出する。二つのコイルは、ホイートストン・ブリッジ回路の片側を形成し、ブリッジのもう片方は増幅器に組み込む。磁気コアがコイルの中央部にあるとき、コイルAの電圧VAとコイルBの電圧VBの両電気信号は等しくなり、磁気コアが移動すると、ホイートストン・ブリッジ回路で検出された電圧が変化する。 In the HBT method, two coils A and B are provided, and the magnetic core detects the imbalance of the inductance of the two coils by a Wheatstone bridge circuit according to the position inside the coil cavity. The two coils form one side of a Wheatstone bridge circuit, the other of which is integrated into the amplifier. When the magnetic core is in the center of the coil, both electrical signals of voltage VA of coil A and voltage VB of coil B become equal, and as the magnetic core moves, the voltage detected by the Wheatstone bridge circuit changes.
接触式変位センサとしてスケールを用いたスケール方式としては透過形光電式スケールと反射形光電式スケールとが使用されている。いずれも、ガラススケールを長さの基準として、その格子目盛から発光素子、受光デバイスを用いて光量変化を検出し変位量をデジタル出力するリニアエンコーダを構成する。ガラススケールの透過光量変化を電気信号に変換する方式を透過形光電式、反射光を用いるものを反射形光電式スケールと呼んでいる。いずれも、受光デバイスからAB2相の正弦波信号を得て、管制部で方形波(パルス)をカウントする。 As a scale method using a scale as a contact type displacement sensor, a transmission type photoelectric scale and a reflection type photoelectric scale are used. In each case, a linear encoder is constructed that detects a change in the amount of light using a light-emitting element and a light-receiving device from a grid scale using a glass scale as a reference for length, and digitally outputs a displacement amount. A method of converting a change in the amount of transmitted light of a glass scale into an electric signal is called a transmission photoelectric scale, and a method of using reflected light is called a reflection photoelectric scale. In each case, a two-phase sine wave signal of AB is obtained from the light receiving device, and a square wave (pulse) is counted by the control unit.
リニアエンコーダの信号は周期的性質をもっているので、一定期間におけるごくわずかなスケール変位も確実に測定することができる。また、基準点を記録に残すことができるので、システム電源を切った後も変位位置が曖昧になることがない。 Since the signal of the linear encoder has a periodic property, even a very small scale displacement during a certain period can be reliably measured. Further, since the reference point can be recorded, the displacement position does not become ambiguous even after the system power is turned off.
図1は、本発明の実施形態に係る接触式変位センサ及びそのコントローラの構成を示す概略図を示している。1はスケール方式のスケール方式検出器(本発明においては、リニアエンコーダ検出器とも称する)であり、2はトランス方式のトランス方式検出器(本発明においては、差動トランス検出器とも称する)であり、いずれか一方がコントローラ3に接続される。 FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a contact displacement sensor and a controller thereof according to an embodiment of the present invention. Reference numeral 1 denotes a scale type scale detector (also referred to as a linear encoder detector in the present invention), and reference numeral 2 denotes a transformer type transformer type detector (also referred to as a differential transformer detector in the present invention). , One is connected to the controller 3.
コントローラ3はリニアエンコーダ検出器1が接続されたとき、AB2相の正弦波信号あるいは整形された方形波を平衡接続トランシーバ4で受信し、位相が互いに1/4周期ずれた方形波として整形する。そして、カウンタIC5は、整形されたAB2相を位相差に基づいて逓倍して分割したパルスを計数する。 When the linear encoder detector 1 is connected, the controller 3 receives the AB two-phase sine wave signal or the shaped square wave by the balanced connection transceiver 4, and shapes it as a square wave whose phase is shifted by 4 period from each other. The counter IC5 counts pulses obtained by multiplying and dividing the shaped AB2 phase based on the phase difference.
つまり、A相、B相のそれぞれの立ち上がり、立ち下り波形を微分したパルスを計数して分解能が4倍の出力を得る。計数値は、インクリメンタル型のリニアエンコーダであればA相に対するB相の位相の進み又は遅れに応じて加算又は減算される。インクリメンタル型では、基準とする位置でカウンタの計数値をリセットし、その位置からのパルス数を累積加算するので、基準位置を任意に選ぶことができる。また、図1で示したように、平衡接続トランシーバ4で出力される信号は2相のデジタル信号となる。 That is, the pulses obtained by differentiating the rising and falling waveforms of each of the A phase and the B phase are counted, and an output with a resolution of 4 times is obtained. In the case of an incremental type linear encoder, the count value is added or subtracted according to the advance or delay of the phase of the phase B with respect to the phase A. In the incremental type, the count value of the counter is reset at a reference position and the number of pulses from that position is cumulatively added, so that the reference position can be arbitrarily selected. Further, as shown in FIG. 1, the signal output from the balanced connection transceiver 4 is a two-phase digital signal.
一方、コントローラ3はLVDT方式による差動トランス検出器2が接続されたとき、そのことを差動トランス検出回路6で自動判別する。差動トランス検出回路6には、二次コイルAの電圧VAと二次コイルBの電圧VBが入力され、出力はその差である変位の変化量に比例したアナログ信号である。したがって、差動トランス検出回路6の出力をADコンバータ7でデジタル変換する。 On the other hand, when the differential transformer detector 2 based on the LVDT method is connected, the controller 3 automatically determines that the differential transformer detector 2 is connected. The voltage VA of the secondary coil A and the voltage VB of the secondary coil B are input to the differential transformer detection circuit 6, and the output is an analog signal proportional to the amount of change in displacement, which is the difference therebetween. Therefore, the output of the differential transformer detection circuit 6 is digitally converted by the AD converter 7.
コントローラ3は、リニアエンコーダ検出器1、差動トランス検出器2のいずれが接続された場合においても、デジタルに変換された測定値として次の処理を行うCPUやネットワークへインターフェイスを介して伝送する。そして、演算されて要求される測定値として処理される。また、必要であれば統計処理や加工機への補正信号とされる。 Regardless of which of the linear encoder detector 1 and the differential transformer detector 2 is connected, the controller 3 transmits the digitally converted measured value via a interface to a CPU or a network that performs the following processing as a measured value. Then, it is calculated and processed as a required measurement value. If necessary, the signal is used as a statistical signal or a correction signal to a processing machine.
また、コントローラ3は、リニアエンコーダ検出器1と差動トランス検出器2との両方を取り扱うため、リニアエンコーダ検出器1と差動トランス検出器2とでコントローラ3との接続端子を共有する。さらに、切り替えはスイッチ、ジャンパ、リレー等を用いず自動で行う。 Further, since the controller 3 handles both the linear encoder detector 1 and the differential transformer detector 2, the linear encoder detector 1 and the differential transformer detector 2 share a connection terminal with the controller 3. Further, switching is performed automatically without using switches, jumpers, relays, and the like.
図2はコントローラ3の詳細な構成を示すブロック図である。8は直流電源であり、2相出力のリニアエンコーダ検出器1へ端子12-1を介して電源を供給する。9は励磁信号源であり、差動トランス検出器2の一次コイルを一定周波数(8kHZ)で励磁し、二次コイルに誘起電圧を発生させる。10は二つのカップリングコンデンサであり、交流信号である励磁信号源9を差動トランス検出器2の一次コイルへ端子12-2を介して供給する。11は差動トランス断線検出回路であり、差動トランス検出器2の二次コイルへ端子12-4、12-5を介して接続され、二次コイルの断線を検出する。 FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of the controller 3. Reference numeral 8 denotes a DC power supply, which supplies power to the two-phase output linear encoder detector 1 via a terminal 12-1. Reference numeral 9 denotes an excitation signal source which excites the primary coil of the differential transformer detector 2 at a constant frequency (8 kHz) to generate an induced voltage in the secondary coil. Reference numeral 10 denotes two coupling capacitors which supply an excitation signal source 9 which is an AC signal to a primary coil of the differential transformer detector 2 via a terminal 12-2. Reference numeral 11 denotes a differential transformer disconnection detection circuit, which is connected to the secondary coil of the differential transformer detector 2 via terminals 12-4 and 12-5, and detects disconnection of the secondary coil.
4は平衡接続トランシーバであり、2本の線路による電圧の差動によってデジタル信号が受信される差動入力線路による通信インターフェイスであり、AB2相の通信を行うため、2組の差動入力線路及びトランシーバを有している。2組の差動入力線路のうち一方の組に二つのカップリングコンデンサ10が接続されている。また、平衡接続通信としているため、リニアエンコーダ検出器1のAB2相の正弦波信号に対してノイズ除去を行うことができる。 Reference numeral 4 denotes a balanced connection transceiver, which is a communication interface with a differential input line that receives a digital signal by voltage difference between the two lines, and performs two-phase AB communication so that two sets of differential input lines and It has a transceiver. Two coupling capacitors 10 are connected to one of the two sets of differential input lines. Further, since the balanced connection communication is used, noise removal can be performed on the AB two-phase sine wave signal of the linear encoder detector 1.
6は差動トランス検出回路であり、差動トランス検出器2の二次コイルAの電圧VAと二次コイルBの電圧VBが端子12-4、12-5を介して、トランス方式の検出器の出力が入力され、変位の変化量に比例したアナログ信号を出力する。5はカウンタICであり、平衡接続トランシーバ4で受信した2相の信号の位相差に基づいて逓倍したパルスを計数する。 Reference numeral 6 denotes a differential transformer detection circuit, which detects the voltage VA of the secondary coil A and the voltage VB of the secondary coil B of the differential transformer detector 2 via terminals 12-4 and 12-5, and detects a transformer-type detector. And outputs an analog signal proportional to the amount of change in displacement. Reference numeral 5 denotes a counter IC, which counts pulses multiplied based on the phase difference between the two-phase signals received by the balanced connection transceiver 4.
図3は、リニアエンコーダ検出器1がコントローラ3へ接続された場合のブロック図である。リニアエンコーダ検出器1は、直流電源8が端子12-1を介して、送信部13及びエンコーダ14へ接続される。端子12-6は、エンコーダ14及び送信部13の接地線となるGNDとなる。 FIG. 3 is a block diagram when the linear encoder detector 1 is connected to the controller 3. In the linear encoder detector 1, a DC power supply 8 is connected to a transmission unit 13 and an encoder 14 via a terminal 12-1. The terminal 12-6 serves as a GND that serves as a ground line for the encoder 14 and the transmission unit 13.
エンコーダ14は発光素子、受光デバイスを用いた格子目盛による光量変化をAB2相の正弦波信号として出力する。送信部13はエンコーダ14の出力をAB相ごとに1本の線に元の信号を、もう1本の線に位相を反転させた(逆位相の)信号、つまり差動信号を送る。2本の信号線はどちらも接地されない平衡回路で接続され、正弦波信号を整形してデジタル信号とする。これにより、グランドループが出来ず、ノイズが低減されるので、リニアエンコーダ検出器1とコントローラ3との距離を10m程度まで長くすることができる。また、送信部13はエンコーダ14のA相を端子12-2及び12-3に、B相を端子12-4及び12-5へ接続する。また、送信部13は差動信号を送信するので高出力インピーダンスであり、電流は小さいので、低入力インピーダンスの差動トランス検出回路6では検出されない。 The encoder 14 outputs a change in the amount of light due to a grid scale using a light emitting element and a light receiving device as a two-phase AB sinusoidal signal. The transmission unit 13 sends the output of the encoder 14 on one line for each of the AB phases, the original signal, and the other line, the signal with the inverted phase (opposite phase), that is, the differential signal. The two signal lines are connected by a balanced circuit that is neither grounded, and the sine wave signal is shaped into a digital signal. As a result, a ground loop is not formed and noise is reduced, so that the distance between the linear encoder detector 1 and the controller 3 can be increased to about 10 m. The transmitting unit 13 connects the A phase of the encoder 14 to the terminals 12-2 and 12-3, and connects the B phase to the terminals 12-4 and 12-5. In addition, since the transmitting unit 13 transmits a differential signal, it has a high output impedance, and since the current is small, it is not detected by the differential transformer detection circuit 6 having a low input impedance.
A相、端子12-2、12-3には差動トランス検出器2の一次コイルを励磁する励磁信号源9が接続されているが、端子12-2と12-3で差動信号となっているため、励磁信号源9の平衡接続トランシーバ4に対する影響を打ち消すことができる。これにより、端子12-2、12-3はリニアエンコーダ検出器1が接続された場合と、差動トランス検出器2が接続された場合とで共有することができる。これにより、差動トランス検出器2の二次コイルAの電圧VAと二次コイルBの電圧VBのコントローラ3への入力端子を改めて設ける必要がない。また、励磁信号源9はリニアエンコーダ検出器1には不要であるが、特に停止する必要はない。 An excitation signal source 9 for exciting the primary coil of the differential transformer detector 2 is connected to the A-phase terminals 12-2 and 12-3, and a differential signal is generated at terminals 12-2 and 12-3. Therefore, the influence of the excitation signal source 9 on the balanced connection transceiver 4 can be canceled. Thus, the terminals 12-2 and 12-3 can be shared between the case where the linear encoder detector 1 is connected and the case where the differential transformer detector 2 is connected. Accordingly, it is not necessary to newly provide input terminals for the voltage VA of the secondary coil A and the voltage VB of the secondary coil B of the differential transformer detector 2 to the controller 3. The excitation signal source 9 is not necessary for the linear encoder detector 1, but does not need to be stopped.
平衡接続トランシーバ4で受信した信号は位相が互いに1/4周期ずれたAB2相のデジタル信号としてカウンタIC5へ出力する。カウンタIC5は、AB2相を位相差に基づいて逓倍して分割したパルスを計数する。計数された測定値は、次の処理を行うCPUやネットワークへインターフェイスを介して、コントローラ3の出力として伝送する。 The signal received by the balanced connection transceiver 4 is output to the counter IC 5 as an AB two-phase digital signal whose phase is shifted by 4 period from each other. The counter IC5 counts pulses obtained by multiplying and dividing the AB2 phase based on the phase difference. The counted measurement value is transmitted as an output of the controller 3 to the CPU or a network that performs the next process via an interface.
以上、コントローラ3は、直流電源8が接続された第1端子12-1と、励磁信号源9及び平衡接続トランシーバ4の差動入力線路が接続された第2端子12-2及び第3端子12-3と、差動入力線路及び差動トランス検出回路6の入力が接続された第4端子12-4及び第5端子12-5と、リニアエンコーダ検出器1及び差動トランス検出器2の接地線GNDが接続される第6端子12-6と、だけを必要としている。 As described above, the controller 3 includes the first terminal 12-1 to which the DC power supply 8 is connected, the second terminal 12-2 and the third terminal 12 to which the excitation signal source 9 and the differential input line of the balanced connection transceiver 4 are connected. -3, the fourth terminal 12-4 and the fifth terminal 12-5 to which the differential input line and the input of the differential transformer detection circuit 6 are connected, and the grounding of the linear encoder detector 1 and the differential transformer detector 2. Only the sixth terminal 12-6 to which the line GND is connected is required.
図4は、差動トランス検出器2がコントローラ3へ接続された場合のブロック図である。差動トランス検出器2の一次コイル15へは励磁信号源9がカップリングコンデンサ10、端子12-2を介して直流分が遮断され、交流分のみが一次コイル15へ供給される。端子12-6は、一次コイル15及び二次コイル16、17の接地線GNDとなる。 FIG. 4 is a block diagram when the differential transformer detector 2 is connected to the controller 3. The excitation signal source 9 cuts off the DC component to the primary coil 15 of the differential transformer detector 2 via the coupling capacitor 10 and the terminal 12-2, and supplies only the AC component to the primary coil 15. The terminal 12-6 serves as a ground line GND for the primary coil 15 and the secondary coils 16, 17.
また、励磁信号源9はカップリングコンデンサ10を介して端子12-3にも接続、つまり平衡接続トランシーバ4のA相の差動入力の両方に接続され、同相であるので、打ち消されて平衡接続トランシーバ4で出力されない。 The excitation signal source 9 is also connected to the terminal 12-3 via the coupling capacitor 10, that is, connected to both the A-phase differential inputs of the balanced connection transceiver 4, and is in phase. Not output by transceiver 4.
接触子に設けられた磁気コアは、一次コイル15及び二次コイル16、17内を移動することにより、二次コイル16、17に電圧を誘起し、磁気コアの位置によって電圧差が起こる。二次コイル16の電圧VAと二次コイル17の電圧VBとは逆位相となる。 The magnetic core provided in the contact moves through the primary coil 15 and the secondary coils 16 and 17 to induce a voltage in the secondary coils 16 and 17 and a voltage difference occurs depending on the position of the magnetic core. The voltage VA of the secondary coil 16 and the voltage VB of the secondary coil 17 have opposite phases.
二次コイル16の出力は端子12-4、二次コイル17の出力は端子12-5へそれぞれ接続され、平衡接続トランシーバ4と差動トランス検出回路6へ接続される。しかし、二次コイル16、17の直流抵抗、インピーダンスは小さく、平衡接続トランシーバ4の入力インピーダンスは十分高いので、二次コイル16、17に誘起された電流は入力インピーダンスの小さい差動トランス検出回路6へ流れる。 The output of the secondary coil 16 is connected to a terminal 12-4, and the output of the secondary coil 17 is connected to a terminal 12-5. The output is connected to the balanced connection transceiver 4 and the differential transformer detection circuit 6. However, since the DC resistances and impedances of the secondary coils 16 and 17 are small and the input impedance of the balanced connection transceiver 4 is sufficiently high, the current induced in the secondary coils 16 and 17 uses the differential transformer detection circuit 6 having a small input impedance. Flows to
差動トランス検出回路6は、二次コイル16の電圧VAと二次コイル17の電圧VBとの差、VA-VBを変位の変化量に比例したアナログ信号としてADコンバータ7へ出力する。アナログ信号はADコンバータ7でデジタル変換され、測定値としてCPUやネットワークへインターフェイスを介して、コントローラ3の出力として伝送される。 The differential transformer detection circuit 6 outputs the difference between the voltage VA of the secondary coil 16 and the voltage VB of the secondary coil 17, or VA-VB, to the AD converter 7 as an analog signal proportional to the amount of change in displacement. The analog signal is converted into a digital signal by the AD converter 7 and transmitted as a measurement value to the CPU or a network as an output of the controller 3 via an interface.
また、同時に二次コイル16、17の出力は、差動トランス断線検出回路11に入力され、つまり、差動トランス断線検出回路11の入力側は平衡接続トランシーバ4と差動トランス検出回路6と同様に、端子12-4及び端子12-5へそれぞれ接続される。つまり、差動トランス断線検出回路11の入力側は平衡接続トランシーバ4及び差動トランス検出回路6の入力側に接続される。いずれかの二次コイル16、17で断線が有った場合、異常出力、例えば断線が無い場合、1を出力し、断線が有った場合、0を出力して断線を生じていること判別できる。 At the same time, the outputs of the secondary coils 16 and 17 are input to the differential transformer disconnection detection circuit 11, that is, the input side of the differential transformer disconnection detection circuit 11 is the same as the balanced connection transceiver 4 and the differential transformer detection circuit 6. Are connected to terminals 12-4 and 12-5, respectively. That is, the input side of the differential transformer disconnection detection circuit 11 is connected to the input side of the balanced connection transceiver 4 and the input side of the differential transformer detection circuit 6. If any one of the secondary coils 16 and 17 has a disconnection, an abnormal output, for example, if there is no disconnection, 1 is output, and if there is a disconnection, 0 is output to determine that a disconnection has occurred. it can.
さらに、リニアエンコーダ検出器1が接続されているときは、差動トランス断線検出回路11へ電流が流れないので、差動トランス検出器2がコントローラ3に接続されていないことが判別できる。このことを利用して、リニアエンコーダ検出器1がコントローラ3に接続されていないときは、励磁信号源9の出力を停止することとしても良い。さらに、スケール方式検出器(リニアエンコーダ検出器)1とトランス方式検出器(差動トランス検出器)2のどちらが接続されているかを判別して、そのことを表示するようにできる。 Furthermore, when the linear encoder detector 1 is connected, no current flows to the differential transformer disconnection detection circuit 11, so that it can be determined that the differential transformer detector 2 is not connected to the controller 3. By utilizing this fact, the output of the excitation signal source 9 may be stopped when the linear encoder detector 1 is not connected to the controller 3. Further, it is possible to determine which of the scale type detector (linear encoder detector) 1 and the transformer type detector (differential transformer detector) 2 is connected, and display the fact.
図5は、他の実施形態を示し、大径のワーク径を測定する変位ゲージの例を示すブロック図である。大型ワーク径を測定する変位ゲージでは、二つの接触子24、25を用い、初めにほぼ径の中心位置から外径方向に接触子24、25を移動させ、最大径付近まで移動したら、より高感度な方式で微小ずれを求める。 FIG. 5 is a block diagram showing another embodiment and showing an example of a displacement gauge for measuring the diameter of a large-diameter work. In a displacement gauge for measuring the diameter of a large workpiece, two contacts 24 and 25 are used. First, the contacts 24 and 25 are moved from the center position of the diameter to the outer diameter direction. Calculate a small deviation using a sensitive method.
ほぼ中心位置からほぼ外径となる基準位置までは幅広い測定範囲を持つスケール方式で測定する。図5においては、接触子25は固定し、接触子24を外径方向に移動する。そして、固定支点22からサイズ変更支点23までの移動距離をスケール21と発光素子、受光デバイスを有したエンコーダ14により測定し、エンコーダ14は、位相が1/4周期ずれたAB2相の信号として出力する。接触子24、25はレバー式で右側がワークの外径に接触し、それぞれサイズ変更支点23、固定支点22を中心として回動する。 The measurement is performed by a scale method having a wide measurement range from a substantially center position to a reference position having a substantially outer diameter. In FIG. 5, the contact 25 is fixed, and the contact 24 moves in the outer diameter direction. Then, the moving distance from the fixed fulcrum 22 to the size changing fulcrum 23 is measured by the scale 21 and the encoder 14 having the light emitting element and the light receiving device, and the encoder 14 outputs a signal of two phases AB and two phases out of phase. I do. The contacts 24 and 25 are lever-type, and the right side contacts the outer diameter of the workpiece, and rotates around the size change fulcrum 23 and the fixed fulcrum 22, respectively.
接触子24のワーク側に対してサイズ変更支点23の反対側にはコイル20-1、20-2が設けられ、その空洞内部を接触子24に固定された磁気コアが移動する。同様に、接触子25における固定支点22の反対側にはコイル19-1、19-2が設けられ、その空洞内部を接触子25に固定された磁気コアが移動する。つまり、HBT方式の検出器を構成している。 Coils 20-1 and 20-2 are provided on the opposite side of the size changing fulcrum 23 from the work side of the contact 24, and the magnetic core fixed to the contact 24 moves inside the cavity. Similarly, coils 19-1 and 19-2 are provided on the opposite side of the fixed fulcrum 22 in the contact 25, and the magnetic core fixed to the contact 25 moves inside the cavity. That is, it constitutes an HBT type detector.
二つのコイル20-1、20-2内の磁気コア位置により、二つのコイル20-1、20-2のインダクタンスのアンバランスをホイートストン・ブリッジ回路で検出する。二つのコイル20-1、20-2は、ホイートストン・ブリッジ回路の片側を形成し、ブリッジのもう片方は差動トランス検出回路6に組み込まれる。磁気コアがコイル20-1、20-2の中央部にあるとき、コイル20-1の電圧VAとコイル20-2の電圧VBの両電気信号は等しくなり、磁気コアが移動すると、ホイートストン・ブリッジ回路で検出された電圧が変化する。二つのコイル19-1、19-2側も同様である。 The imbalance of the inductances of the two coils 20-1 and 20-2 is detected by a Wheatstone bridge circuit based on the position of the magnetic core in the two coils 20-1 and 20-2. The two coils 20-1, 20-2 form one side of a Wheatstone bridge circuit, the other of which is incorporated in the differential transformer detection circuit 6. When the magnetic core is at the center of the coils 20-1 and 20-2, both electric signals of the voltage VA of the coil 20-1 and the voltage VB of the coil 20-2 become equal. The voltage detected by the circuit changes. The same applies to the two coils 19-1 and 19-2.
コントローラ3は、直流電源8を有し、端子30-1を介して、送信部13及びエンコーダ14の発光素子、受光デバイスへ供給する。端子30-2は、エンコーダ14及び送信部13の接地線GNDとなる。 The controller 3 has a DC power supply 8 and supplies the DC power to the light emitting element and the light receiving device of the transmitter 13 and the encoder 14 via the terminal 30-1. The terminal 30-2 serves as a ground line GND for the encoder 14 and the transmission unit 13.
エンコーダ14は発光素子、受光デバイスを用いたスケール21による光量変化をAB2相の正弦波信号として出力する。送信部13はエンコーダ14の出力をAB相ごとに一方の線に元の信号を、他方の線に逆位相の差動信号をコントローラ3の平衡接続トランシーバ4へ送信する。2本の信号線はどちらも接地されない平衡回路で接続され、正弦波信号を整形してデジタル信号とする。 The encoder 14 outputs a change in light amount by the scale 21 using a light emitting element and a light receiving device as a two-phase AB sinusoidal signal. The transmission unit 13 transmits the output of the encoder 14 to the balanced connection transceiver 4 of the controller 3 by transmitting the original signal to one line and the differential signal of the opposite phase to the other line for each AB phase. The two signal lines are connected by a balanced circuit that is neither grounded, and the sine wave signal is shaped into a digital signal.
平衡接続トランシーバ4に受信された信号は位相が互いに1/4周期ずれたAB2相のデジタル信号としてカウンタIC5へ出力される。カウンタIC5は、AB2相を位相差に基づいて逓倍して分割したパルスを計数する。計数された測定値は、次の処理を行うCPUやネットワークへインターフェイスを介して、コントローラ3の出力として伝送する。 The signal received by the balanced connection transceiver 4 is output to the counter IC 5 as an AB two-phase digital signal whose phase is shifted by 1 / period from each other. The counter IC5 counts pulses obtained by multiplying and dividing the AB2 phase based on the phase difference. The counted measurement value is transmitted as an output of the controller 3 to the CPU or a network that performs the next process via an interface.
9は励磁信号源であり、HBT方式の検出器を構成する二つのコイルへの一定周波数(8kHZ)の交流励磁信号源である。接触子24側と接触子25側の両方へ励磁信号を供給する。そして、コイル20-1へ端子30-6を介して通電し、コイル20-2から端子30-4を介して戻る。また、同時に、コイル19-1へ端子30-5を介して通電し、コイル19-2から端子30-3を介して戻る。 Reference numeral 9 denotes an excitation signal source, which is an AC excitation signal source of a constant frequency (8 kHz) for two coils constituting an HBT type detector. An excitation signal is supplied to both the contact 24 and the contact 25. Then, power is supplied to the coil 20-1 via the terminal 30-6, and the coil 20-1 returns from the coil 20-2 via the terminal 30-4. At the same time, the coil 19-1 is energized via the terminal 30-5, and returns from the coil 19-2 via the terminal 30-3.
コイル20-1、20-2の中点は端子30-7を介して差動トランス検出回路6へ入力される。同様に、コイル19-1、19-2の中点は端子30-8を介して差動トランス検出回路6へ入力される。したがって、差動トランス検出回路6は2入力に対応して増幅器を二つ有している。 The midpoint between the coils 20-1 and 20-2 is input to the differential transformer detection circuit 6 via the terminal 30-7. Similarly, the midpoint between the coils 19-1 and 19-2 is input to the differential transformer detection circuit 6 via the terminal 30-8. Therefore, the differential transformer detection circuit 6 has two amplifiers corresponding to two inputs.
励磁信号源9は、カップリングコンデンサ10を介して平衡接続トランシーバ4と送信部13との通信線と接続され、検出側カップリングコンデンサ18を介して検出器の各コイルへ供給される。平衡接続トランシーバ4は、2組の差動入力線路によって接続されるトランシーバを有し、2組の差動入力線路のそれぞれに四つのカップリングコンデンサ10が接続されている。平衡接続トランシーバ4の入力インピーダンス、及び送信部13の出力インピーダンスは高いので、励磁信号は平衡接続トランシーバ4及び送信部13側へは流れない。 The excitation signal source 9 is connected to a communication line between the balanced connection transceiver 4 and the transmission unit 13 via a coupling capacitor 10, and is supplied to each coil of the detector via a detection side coupling capacitor 18. The balanced connection transceiver 4 has a transceiver connected by two sets of differential input lines, and four coupling capacitors 10 are connected to each of the two sets of differential input lines. Since the input impedance of the balanced connection transceiver 4 and the output impedance of the transmission unit 13 are high, the excitation signal does not flow to the balanced connection transceiver 4 and the transmission unit 13 side.
以上の構成により、コントローラ3は、二つの接触子24、25を径の中心位置から外径方向に接触子を移動させるときから最大径付近まで移動するときまで、エンコーダ14からの出力の受信及び接触子24、25の移動量、つまり回動角に相当する検出値を得ることができる。したがって、コントローラ3は、エンコーダ14からの入力とHBT方式の検出器を構成する二つのコイルからの入力の切り替えに特別な操作を必要とせず、スイッチ、ジャンパ線、リレー等を必要としない。また、平衡接続トランシーバ4と送信部13との通信線とHBT方式の検出器を構成する二つのコイルへの励磁信号の供給とを共有するので、端子数も、単に二つの機能を複合したものに比べ少なくすることができる。 With the above configuration, the controller 3 receives and outputs the output from the encoder 14 from the time when the two contacts 24 and 25 are moved from the center position of the diameter to the outer diameter direction to the time when the contact moves to the vicinity of the maximum diameter. A detection value corresponding to the amount of movement of the contacts 24, 25, that is, the rotation angle can be obtained. Therefore, the controller 3 does not need any special operation to switch between the input from the encoder 14 and the input from the two coils constituting the HBT-type detector, and does not need any switches, jumper wires, relays and the like. Also, since the communication line between the balanced connection transceiver 4 and the transmission unit 13 and the supply of the excitation signal to the two coils constituting the HBT detector are shared, the number of terminals is simply a combination of the two functions. It can be reduced compared to.
また、図5の実施形態によるコントローラ3は、エンコーダ14とHBT方式検出器の同時使用を可能としているが、それぞれ単独使用及びLVDT方式の検出器の単独使用にも対応できる。 Further, the controller 3 according to the embodiment of FIG. 5 enables simultaneous use of the encoder 14 and the HBT type detector, but can also cope with the single use and the single use of the LVDT type detector, respectively.
さらに、変位ゲージにおいて、コントローラ3とエンコーダ14とHBT方式検出器との接続は、直流電源8が接続された第1端子30-1と、スケール方式検出器の接地線をGNDへ接続する第2端子30-2と、励磁信号源9及び平衡接続トランシーバ4の2組の差動入力線路が接続された第3端子30-3、第4端子30-4、第5端子30-5、第6端子30-6と、差動トランス検出回路6の入力が接続された第7端子30-7、第8端子30-8と、が必要である。 Further, in the displacement gauge, the connection between the controller 3, the encoder 14, and the HBT detector is performed by connecting the first terminal 30-1 to which the DC power supply 8 is connected and the second terminal for connecting the ground wire of the scale detector to GND. A third terminal 30-3, a fourth terminal 30-4, a fifth terminal 30-5, and a sixth terminal 30-2 to which two sets of differential input lines of the excitation signal source 9 and the balanced connection transceiver 4 are connected to the terminal 30-2. A terminal 30-6 and a seventh terminal 30-7 and an eighth terminal 30-8 to which the input of the differential transformer detection circuit 6 is connected are required.
図6は、エンコーダ14を単独使用した場合のブロック図を示し、スケール方式のリニアエンコーダ検出器1を単独で使用できることを示している。図6の場合、励磁信号源9は必要ない。しかし、平衡接続トランシーバ4は2相のそれぞれが、2本の線路による電圧の差動によってデジタル信号が受信される通信インターフェイスであり、各相で励磁信号源9からの励磁信号は同相となるので、打ち消され影響はない。また、差動トランス検出回路6への入力がないので、そのことを判別して、励磁信号源9を停止しても良い。 FIG. 6 shows a block diagram when the encoder 14 is used alone, and shows that the scale type linear encoder detector 1 can be used alone. In the case of FIG. 6, the excitation signal source 9 is not required. However, the balanced connection transceiver 4 is a communication interface in which each of the two phases receives a digital signal by a voltage difference between two lines, and the excitation signal from the excitation signal source 9 is in phase in each phase. , Has no effect. Further, since there is no input to the differential transformer detection circuit 6, it may be determined that the excitation signal source 9 is stopped.
エンコーダ14は発光素子、受光デバイスを用いたスケール21による光量変化をAB2相の正弦波信号として出力し、送信部13はエンコーダ14の出力を一方と他方の入力線に逆位相の差動信号としてコントローラ3の平衡接続トランシーバ4へ送信する。 The encoder 14 outputs a light amount change by the scale 21 using the light emitting element and the light receiving device as an AB two-phase sine wave signal, and the transmission unit 13 outputs the output of the encoder 14 to one and the other input lines as a differential signal having opposite phases. The signal is transmitted to the balanced connection transceiver 4 of the controller 3.
平衡接続トランシーバ4で受信した信号は位相が互いに1/4周期ずれたAB2相のデジタル信号としてカウンタIC5へ出力され、カウンタIC5は、AB2相を逓倍して分割したパルスを計数する。計数された測定値は、次の処理を行うCPUやネットワークへインターフェイスを介して、コントローラ3の出力として伝送する。 The signal received by the balanced connection transceiver 4 is output to the counter IC 5 as an AB two-phase digital signal whose phase is shifted by 周期 cycle from each other, and the counter IC 5 counts the pulses obtained by multiplying and dividing the AB two phase. The counted measurement value is transmitted as an output of the controller 3 to the CPU or a network that performs the next process via an interface.
図7は、HBT方式検出器を単独使用した場合のブロック図を示している。励磁信号源9は、カップリングコンデンサ10を介して平衡接続トランシーバ4と送信部13との通信線と接続され、検出器のコイル20-1、20-2へ供給される。 FIG. 7 shows a block diagram when the HBT type detector is used alone. The excitation signal source 9 is connected to a communication line between the balanced connection transceiver 4 and the transmission unit 13 via the coupling capacitor 10, and is supplied to the coils 20-1 and 20-2 of the detector.
平衡接続トランシーバ4は2相のそれぞれが、2本の線路による電圧の差動によってデジタル信号が受信される通信インターフェイスであり、入力インピーダンスが高いうえ、各相で励磁信号源9からの励磁信号は同相となるので、励磁信号は打ち消され平衡接続トランシーバ4は何も出力しない。 The balanced connection transceiver 4 is a communication interface in which each of the two phases receives a digital signal by a voltage difference between two lines, and has a high input impedance and an excitation signal from the excitation signal source 9 in each phase. Since they are in phase, the excitation signal is canceled and the balanced connection transceiver 4 does not output anything.
励磁信号源9は、HBT方式検出器を構成するコイル20-1へ端子30-6を介して通電し、コイル20-2から端子30-4を介して戻る。コイル20-1、20-2の中点は端子30-7を介して差動トランス検出回路6へ入力される。二つのコイル20-1、20-2内の磁気コア位置により、二つのコイルのインダクタンスのアンバランスが差動トランス検出回路6で検出される。磁気コアが移動すると、検出された電圧が変化する。 The excitation signal source 9 energizes the coil 20-1 constituting the HBT type detector via the terminal 30-6, and returns from the coil 20-2 via the terminal 30-4. The midpoint between the coils 20-1 and 20-2 is input to the differential transformer detection circuit 6 via the terminal 30-7. The differential transformer detection circuit 6 detects the imbalance of the inductance of the two coils based on the position of the magnetic core in the two coils 20-1 and 20-2. As the magnetic core moves, the detected voltage changes.
図8は、LVDT方式検出器を単独使用した場合のブロック図を示している。励磁信号源9は、カップリングコンデンサ10を介して平衡接続トランシーバ4と送信部13との通信線と接続され、端子30-6を介して一次コイル15へ供給され、端子30-4を介して戻る。二次コイル16、17の中点は、端子30-2を介してGNDに戻り、接触子に設けられた磁気コアは、一次コイル15及び二次コイル16、17内を移動することにより、二次コイル16、17に電圧を誘起し、磁気コアの位置によって電圧差が起こる。 FIG. 8 shows a block diagram when the LVDT type detector is used alone. The excitation signal source 9 is connected to the communication line between the balanced connection transceiver 4 and the transmission unit 13 via the coupling capacitor 10, is supplied to the primary coil 15 via the terminal 30-6, and is supplied via the terminal 30-4. Return. The middle point of the secondary coils 16 and 17 returns to GND via the terminal 30-2, and the magnetic core provided on the contactor moves through the primary coil 15 and the secondary coils 16 and 17 so that A voltage is induced in the next coils 16 and 17, and a voltage difference occurs depending on the position of the magnetic core.
二次コイル16の電圧VAと二次コイル17の電圧VBとは逆位相となり、二次コイル16の出力は端子30-7、二次コイル17の出力は端子30-8へそれぞれ接続され差動トランス検出回路6へ接続される。差動トランス検出回路6は、二次コイル16の電圧VAと二次コイル17の電圧VBとの差、VA-VBを出力し、変位の変化量に比例したアナログ信号となる。アナログ信号は図4で示したものと同様に、デジタル変換され、測定値としてCPUやネットワークへインターフェイスを介して、コントローラ3の出力として伝送される。 The voltage VA of the secondary coil 16 and the voltage VB of the secondary coil 17 have opposite phases. The output of the secondary coil 16 is connected to a terminal 30-7, and the output of the secondary coil 17 is connected to a terminal 30-8, respectively. Connected to transformer detection circuit 6. The differential transformer detection circuit 6 outputs the difference between the voltage VA of the secondary coil 16 and the voltage VB of the secondary coil 17, VA-VB, and becomes an analog signal proportional to the amount of change in displacement. The analog signal is converted into a digital signal in the same manner as that shown in FIG. 4 and transmitted as a measurement value to the CPU or a network via an interface as an output of the controller 3.
以上のように、本実施形態のコントローラ3を用いれば、スケール方式検出器であるエンコーダ14とHBT方式の検出器の同時使用、エンコーダ14の単独使用、HBT方式検出器の単独使用、LVDT方式検出器の単独使用をスイッチ、ジャンパ線、リレー等で切り替えることなく行うことができる。 As described above, if the controller 3 of the present embodiment is used, simultaneous use of the encoder 14 which is the scale type detector and the detector of the HBT type, single use of the encoder 14, single use of the HBT type detector, detection of the LVDT type It can be used independently without switching with switches, jumpers, relays, etc.
1 リニアエンコーダ検出器(スケール方式検出器)
2 差動トランス検出器(トランス方式検出器)
3 コントローラ
4 平衡接続トランシーバ
5 カウンタIC
6 差動トランス検出回路
7 ADコンバータ
8 直流電源
9 励磁信号源
10 カップリングコンデンサ
11 差動トランス断線検出回路
12-1、12-2、12-3、12-4、12-5、12-6 端子
13 送信部
14 エンコーダ
15 一次コイル
16、17 二次コイル
18 検出側カップリングコンデンサ
19-1、19-2、20-1、20-2 コイル
21 スケール
22 固定支点
23 サイズ変更支点
24、25 接触子
30-1、30-2、30-3、30-4、30-5、30-6、30-7、30-8 端子
1 linear encoder detector (scale type detector)
2 Differential transformer detector (Transformer detector)
3 Controller 4 Balanced connection transceiver 5 Counter IC
Reference Signs List 6 Differential transformer detection circuit 7 AD converter 8 DC power supply 9 Excitation signal source 10 Coupling capacitor 11 Differential transformer disconnection detection circuit 12-1, 12-2, 12-3, 12-4, 12-5, 12-6 Terminal 13 Transmitter 14 Encoder 15 Primary coil 16, 17 Secondary coil 18 Detection side coupling capacitor 19-1, 19-2, 20-1, 20-2 Coil 21 Scale 22 Fixed fulcrum 23 Size change fulcrum 24, 25 Contact Child 30-1, 30-2, 30-3, 30-4, 30-5, 30-6, 30-7, 30-8 Terminal
Claims (10)
前記スケール方式検出器へ電源を供給する直流電源と、
前記トランス方式検出器へ交流信号を供給する励磁信号源と、
差動入力線路によって前記スケール方式検出器の出力を受信する平衡接続トランシーバと、
前記平衡接続トランシーバで受信した出力信号に基づいたパルスを計数するカウンタICと、
前記トランス方式検出器の出力が入力され、変位の変化量に応じたアナログ信号を出力する差動トランス検出回路と、
前記アナログ信号をデジタル変換するADコンバータと、
前記励磁信号源を前記差動入力線路の両方に接続するカップリングコンデンサと、
前記カップリングコンデンサが接続された前記差動入力線路に接続され、前記トランス方式検出器へ前記交流信号を供給するように前記トランス方式検出器を接続可能とした端子と、
を備えたことを特徴とする接触式変位センサ用コントローラ。 A transformer-type detector using a coil and a scale-type detector using a scale can be connected, and the signals detected by the transformer-type detector and the scale-type detector are processed as digitally converted measurement values. In the controller for contact type displacement sensor,
A DC power supply for supplying power to the scale type detector,
An excitation signal source for supplying an AC signal to the transformer type detector,
A balanced connection transceiver for receiving the output of the scaled detector via a differential input line;
A counter IC for counting pulses based on the output signal received by the balanced connection transceiver;
An output of the transformer type detector is input, and a differential transformer detection circuit that outputs an analog signal according to the amount of change in displacement,
An AD converter that converts the analog signal into a digital signal;
A coupling capacitor for connecting the excitation signal source to both of the differential input lines,
A terminal connected to the differential input line to which the coupling capacitor is connected, and to which the transformer-type detector can be connected so as to supply the AC signal to the transformer-type detector;
A controller for a contact-type displacement sensor, comprising:
2相の信号を出力するスケール方式検出器が接続可能とされ、2組の差動入力線路によって接続されるトランシーバを有した前記平衡接続トランシーバと、
前記2組の差動入力線路のうち一方の組に接続された二つのカップリングコンデンサと、
を備えたことを特徴とする接触式変位センサ用コントローラ。 The controller for a contact displacement sensor according to claim 1,
A balanced connection transceiver to which a scale type detector for outputting a two-phase signal is connectable, the transceiver having a transceiver connected by two sets of differential input lines;
Two coupling capacitors connected to one of the two sets of differential input lines;
A controller for a contact-type displacement sensor, comprising:
前記直流電源が接続された第1端子と、
前記励磁信号源及び前記差動入力線路が接続された第2及び第3端子と、
前記差動入力線路及び差動トランス検出回路の入力が接続された第4及び第5端子と、
前記スケール方式検出器及び前記トランス方式検出器の接地線が接続される第6端子と、
を備えたことを特徴とする接触式変位センサ用コントローラ。 The controller for a contact displacement sensor according to any one of claims 1 to 3,
A first terminal to which the DC power supply is connected;
Second and third terminals to which the excitation signal source and the differential input line are connected;
Fourth and fifth terminals to which the differential input line and the input of the differential transformer detection circuit are connected;
A sixth terminal to which a ground wire of the scale type detector and the transformer type detector is connected;
A controller for a contact-type displacement sensor, comprising:
前記接触式変位センサ用コントローラへ接続された前記トランス方式検出器及び前記スケール方式検出器と、
前記スケール方式検出器へ電源を供給する直流電源と、
前記トランス方式検出器へ交流信号を供給する励磁信号源と、
差動入力線路によって前記スケール方式の検出器出力を受信する平衡接続トランシーバと、
前記平衡接続トランシーバで受信した出力信号に基づいたパルスを計数するカウンタICと、
前記トランス方式検出器の出力が入力され、変位の変化量に応じたアナログ信号を出力する差動トランス検出回路と、
前記アナログ信号をデジタル変換するADコンバータと、
前記励磁信号源を前記差動入力線路の両方に接続するカップリングコンデンサと、
前記カップリングコンデンサが接続された前記差動入力線路に接続されて前記交流信号が供給される前記トランス方式検出器と、
を備えたことを特徴とする変位ゲージ。 A transformer-type detector using a coil and a scale-type detector using a scale can be connected, and the signals detected by the transformer-type detector and the scale-type detector are processed as digitally converted measurement values. In a displacement gauge using a contact type displacement sensor controller,
The transformer type detector and the scale type detector connected to the contact type displacement sensor controller,
A DC power supply for supplying power to the scale type detector,
An excitation signal source for supplying an AC signal to the transformer type detector,
A balanced connection transceiver that receives the scaled detector output via a differential input line;
A counter IC for counting pulses based on the output signal received by the balanced connection transceiver;
An output of the transformer type detector is input, and a differential transformer detection circuit that outputs an analog signal according to the amount of change in displacement,
An AD converter that converts the analog signal into a digital signal;
A coupling capacitor for connecting the excitation signal source to both of the differential input lines,
The transformer-type detector connected to the differential input line to which the coupling capacitor is connected and supplied with the AC signal,
A displacement gauge comprising:
2相の信号を出力するスケール方式検出器が接続可能とされ、2組の差動入力線路によって接続されるトランシーバを有した前記平衡接続トランシーバと、
前記2組の差動入力線路のそれぞれに接続された四つのカップリングコンデンサと、
を備えたことを特徴とする変位ゲージ。 The displacement gauge according to claim 8,
A balanced connection transceiver to which a scale type detector for outputting a two-phase signal is connectable, the transceiver having a transceiver connected by two sets of differential input lines;
Four coupling capacitors connected to each of the two sets of differential input lines;
A displacement gauge comprising:
前記直流電源が接続された第1端子と、
前記スケール方式検出器の接地線が接続される第2端子と、
前記励磁信号源及び前記差動入力線路が接続された第3ないし第6端子と、
前記差動トランス検出回路の入力が接続された第7及び第8端子と、
を備えたことを特徴とする変位ゲージ。 The displacement gauge according to claim 8 or 9,
A first terminal to which the DC power supply is connected;
A second terminal to which a ground wire of the scale type detector is connected;
Third to sixth terminals to which the excitation signal source and the differential input line are connected;
Seventh and eighth terminals to which inputs of the differential transformer detection circuit are connected;
A displacement gauge comprising:
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