JPH0140926B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は可動体の変位を電気信号に変換する
ポジシヨンセンサーに関するものである。 従来、この種のセンサーに可動体にスライダー
が連結されたポテンシヨメータを備えたものがあ
る。これに於ては外力に応じて可動体が移動し、
可動体の移動量に対応したアナログ電圧がポテン
シヨメータより得られる。この種のポジシヨンセ
ンサーに於ては、ポテンシヨメータの薄膜抵抗の
耐摩耗性が高くしかもスライダーポジシヨンに対
する出力電圧レベルが安定していることが望まれ
ており、更には、可動体とスライダーの連結機構
に於けるガタが少なく、しかも振動や衝撃に対し
ても、スライダーと薄膜抵抗との接触か十分に安
定していることか望まれている。 しかしながら、ポテンシヨメータに於けるスラ
イダーと薄膜抵抗との接続は圧接である為、摩
耗、振動等により、流体圧に対していずれは不安
定な出力電圧を生ずるようになる。 また、従来のセンサの１つに、磁心と、この磁
心に巻回された巻線およびこの巻線を一部に用い
た発振回路を備えたセンサがある。この種のセン
サは、例えば、ロータの回転位置を検出する装置
を開示した実公昭51−3018号公報、特開昭50−
65275号公報、位置、動きの測定装置を開示した
特公昭43−9793号公報、圧力を位置の変位に変換
する装置を開示した実開昭54−56990号公報等に
開示されている。これらのセンサは、磁心に加わ
る外部磁界の変化により発振回路の発振周波数が
変化することを用い、変位を周波数に変換するも
のである。 このような周波数の変化を利用したセンサは、
検出結果が周波数で出力されるため周波数測定器
が必要となる。また、検出結果の出力には測定に
は最低でも、発振の起点（ＨレベルからＬレベル
へ、またはＬレベルからＨレベルへ移り変わる
点）から1/2周期必要である。したがつて、測定
の開始時には、開始点から発振の起点までの間の
遅れが生ずる。 更に、従来のセンサの１つに、位置の変化を磁
界の変化に換算し、磁界の変化をコイルにより電
圧に変換するセンサがある。この種のセンサは、
外圧を磁歪素子により磁束の変化に変換する装置
を開示した特開昭52−21875号公報、実用新案登
録第353311号明細書、バイメタルの変位を用いて
温度を検出する装置を開示した実開昭48−20481
号公報、圧力に応じて磁石を変位させた装置を開
示した特公昭46−23674号公報等に開示されてい
る。 このような磁界の変化を電圧に変換するセンサ
は、電圧値を出力とするため、電気ノイズに対し
て弱く、誤差が大きくなる。 本発明の第１の目的は、機械的変位を電気信号
に変換する機械−電気変換系に機械的な接触機構
を有しない、非接触変換手段を備えるポジシヨン
センサーを提供することである。 本発明の第２の目的は、耐振動、耐衝撃性が高
い堅牢なポジシヨンセンサーを提供することであ
る。 本発明の第３の目的は、可動体の変位を検出す
る信号の電気処理が比較的に簡単なポジシヨンセ
ンサーを提供することである。 本発明の第４の目的は、最近目覚ましい進歩を
とげたマイクロコンピユータなどのLSIにて、比
較的に単純な読取ロジツクで可動体の変位データ
を読み取りうるポジシヨンセンサーを提供するこ
とである。 本発明によれば、可動体の一端を永久磁石に連
結し可動体の移動量（変位）だけ永久磁石を変位
させる。 この変位をこの永久磁石に対向し、近傍する位
置に配置した、コイル６の巻回された軟磁性体に
て検出し、電気信号に変換するポジシヨンセンサ
ーである。 軟磁性体に巻回したコイルに電圧を印加し、電
圧印加始点より、軟磁性体が磁気飽和するまでの
時間をＴとすると、概略では Ｔ＝Ｎ／Ｅ・（φm−φx） …(1) となる。但し、 Ｅ：電気コイル印加電圧 Ｎ：電気コイルの巻回数 φm：最大磁束（≒飽和磁束） φx：外部磁界による磁束 である。そこで、永久磁石の移動によりφxが変
化するとＴが変化する。すなわち、液体圧に応じ
て永久磁石が変位し、これに対応して軟磁性体に
加わる外部磁束φxが変化し、コイルに電圧を印
加してからコイル電流が所定レベルになるまでの
時間Ｔが変化する。それ故本発明のポジシヨンセ
ンサーにはＴを計測しそれを電圧レベル、デジタ
ルコード等の電気信号で表わす電気回路又は半導
体電子装置を接続する。本発明の好ましい実施例
においては、軟磁性体をアモーフアス
（amorphous：非晶質）磁性体とする。アモーフ
アス磁性体は、液相金属を急冷して作らざるを得
ないため薄板であり、しかも磁気的には強磁性で
あつて透磁率及び飽和磁化が大きく保持力が小さ
く、機械的には破断強さがきわめて高く、弾力性
および復元性に優れる。このようなアモーフアス
磁性体の特性は、本発明のポジシヨンセンサーに
きわめて好都合であり、これを用いると電気的に
はＴの計測において信号処理が簡単かつ高精度と
なるというメリツトがあり、機械的には製造が簡
単になり、耐振，耐衝撃性が向上する。 本発明の他の目的および特徴は図面を参照した
以下の実施例説明において明確にする。 第１図に示す実施例に於て、ポジシヨンセンサ
ー１は、ハウジング２内には、可動体３の一端に
設けられた連結部材４を当接した永久磁石５が配
置されており、図の矢印方向に可動体が変位する
と永久磁石は左方向に変位する。この時、永久磁
石は元の位置（矢印と逆方向）に復元する為の弾
性バネ６が設けられている。また、この永久磁石
と対向する位置で、この永久磁石の軸方向に平行
に軟磁性体７とこの軟磁性体の変形を防止する樹
脂８が設けられており、これらの外周表面にはコ
イル９が巻回されている。このコイルの一端９ａ
と樹脂の一端８ａとターミナルの一端１０ａは、
リベツト１１にてカシメられて固定されている。
他端も同様に９ｂと８ｂと１０ｂがリベツトにて
固定されている。前記ターミナルの一端はカシメ
によつて固定されているが他端はポジシヨンセン
サーから突出されている。 この様にしてなるポジシヨンセンサーは可動体
が図の矢印方向に変位するに伴つて永久磁石が矢
印方向に強制変位されると、コイルが巻回された
軟磁性体にて検出し、電気信号に変換して機能す
る。 この際永久磁石５の移動位置は電気処理回路も
しくは論理処理装置で検出される。 第２ａ図は１つの電気処理回路１００を示す。
回路１００の定電圧電源端子１０１には一定レベ
ルの直流電圧（たとえば＋5V）が印加される。
入力端子１０２には、たとえば５〜25KHzの電圧
パルスが印加され、該電圧パルスのプラス電圧区
間にNPNトランジスタ１０３か導通し、アース
レベルの間NPNトランジスタ１０３は非導通と
なる。PNPトランジスタ１０４はトランジスタ
１０３がオンの間オンとなり、オフの間オフとな
る。したがつて電気コイル２２には、入力端子１
０２に印加される電圧パルスのプラレベル区間に
定電圧（Vcc）が印加され、アースレベル区間に
は電圧は加わらない。コイル２２に流れる電流に
比例した電圧が抵抗１０５に現われ、この電圧か
抵抗１０６とキヤパシタ１０７でなる積分回路で
積分され、積分電圧が出力端１０８に現われる。
第２ｂ図は第２ａ図に示す回路の入、出力電圧波
形を示す。入力電圧（IN）がプラスレベルに立
上つてから、抵抗１０５の電圧かあるレベル以上
に立上るまでの時間tdおよび抵抗１０５の電圧(a)
の積分電圧Vxは磁石１５の位置に対応する。 第３ａは他の１つの電気処理回路１２０を示
す。入力電圧（IN）がプラスレベルの間NPNト
ランジスタ１０３がオン、PNPトランジスタ１
０４がオンしてコイル９には電圧が印加される。
入力電圧（IN）がアースレベルの間トランジス
タ１０３がオフ、PNPトランジスタ１０４がオ
フして、コイル９には電圧が印加されない。コイ
ル電流は定電流接続とした接合形Ｎチヤンネル
FET１およびFET２に流れ、FET１およびFET
２で一定レベル電流値に制御される。FET２を
流れる電流のレベルは可変抵抗１２２で設定され
る。FET１およびFET２に接続されたコイル端
子の電圧は、反転増幅器IN１およびIN２で増幅
および波形成形される。第３ｂ図は第３ａ図に示
す回路の入、出力電圧波形を示す。回路１２０の
出力（OUT）は、入力パルス（IN）よりもtdだ
け遅れて立上る電圧パルスであり、このtdが磁石
５の位置に対応する。tdは第４図に示す計数回路
１４０でデジタルコードで表わされる。回路１４
０において、入力電圧（IN）の立上りでフリツ
プフロツプＦ１がセツトされそのＱ出力が高レベ
ル「１」となり、アンドゲートＡ１がゲート開
（オン）となつてクロツクパルス発振器１４１の
発生パルスがカウンタ１４２のカウントパルス入
力端CKに印加される。出力パルス（OUT）とＦ
１のＱ出力がアンドゲートＡ２に印加され、出力
パルス（OUT）が立上るとアンドゲートＡ２が
高レベル「１」に立上り、その立上り点でフリツ
プフロツプＦ１がリセツトされそのＱ出力が低レ
ベル「０」となる。これによりアンドゲートＡ１
がゲート閉（オフ）となり、カウンタ１４２への
クロツクパルスは遮断される。アンドゲートＡ２
の出力が「１」になつたとき、ラツチ１４３にカ
ウンタ１４２のカウントコードが取り込まれる。
フリツプフロツプＦ１がリセツトされ、ラツチ１
４３にカウントコードが取り込まれた後に、アン
ドゲートＡ３がクロツクパルスを出力し、カウン
タ１４２をクリアする。ラツチ１４３の出力コー
ドはtdの間のクロツクパルス発生個数を示し、こ
のコードがtdを示すことになる。 第５図にす電子処理ユニツト１６０は、１チツ
プマイクロコンピユータ（大規模集積半導体装
置）１６１、増幅器１６２、定電流制御用の接合
形ＮチヤンネルFET１、抵抗１６３、キヤパシ
タ１６４、増幅器１６５およびクロツクパルス発
振器１６６で構成する。抵抗１６３とキヤパシタ
１６４は、入、出力パルス周波数よりも高い周波
数の電圧振動を吸収するフイルタを構成してい
る。マイクロコンピユータ１６１はクロツクパル
スを基本に5KHz〜30KHzの範囲内の一定周波数
のパルスを形成しこれを増幅器１６２に与える。
一方、マイクロコンピユータ１６１はＮチヤンネ
ルFET１とコイル２２の一端との接続点の電圧
（増幅器１６５の出力電圧）を監視し、それ自身
が出力したパルスの立上り点から増幅器１６５の
出力電圧の立上り点までtdの間クロツクパルスを
カウントし、tdを示すコードを出力する
（DATA OUT）。 以上のように第１図に示すポジシヨンセンサー
は、各種の電気処理回路及び論理処理電子装置を
接続して、ポジシヨンセンサーの永久磁石５の位
置に対応した電気信号を得ることができる。次に
第１図に示すポジシヨンセンサー１及び前述の電
気処理回路１００，１２０，１４０又は論理処理
装置１６０で可動体の変位に応じた電気信号が得
られることを説明する。まず、ポジシヨンセンサ
ー１の可動体３の変位により、永久磁石５に変位
が生ずる。そこで次に永久磁石５の変位が電気信
号に変換される点を、第６ｂ〜６ｄ図に示す実験
データを参照して説明する。発明者は、第６ａに
示す如く、軟磁性体７を固定しそれに対して永久
磁石５を平行に維持し、軟磁性体７の中央を通り
その長軸に直交する軸をＸ−Ｘ線とし（したがつ
てＹ−ＹはＸ−Ｘに直交）、永久磁石５の中央が
Ｘ−Ｘ線上にある点をＹ−Ｙ軸原点として永久磁
石５のＹ−Ｙ方向移動量ｙに対するVxおよびtd
を測定した。形状および配置位置を示す寸法ａ〜
ｆ、およゞ軟磁性体の材質等と測定データの対応
関係を次のテーブル１のNo.１〜３に示す。

【表】

【表】 ※電圧印加モードのＳ−Ｎは第６ａ図におい
て、軟磁性体７の上端がＳ極になるようにコイル
９を電気回路１００又は１２０に接続したことを
示し、Ｎ−Ｎは軟磁性体の上端がＮ極になるよう
にコイル９を電気回路１００又は１２０に接続し
たことを示す。 ケースNo.１の場合には第６ｂ図に示すデータよ
りＹ−Ｙ軸方向−５mmより＋９mmまで、あるいは
−６mmより−20mmまで、好ましくは−３mmより＋
７mmほで、あるいは−８mmより−18mmまで、Ｙ−
Ｙ軸方向の磁石移動量ｙに対して精度が高い電圧
Vyが得られることが分かる。ケースNo.２の場合
はケースNo.１の場合よりも更に広い範囲におい
て、磁石移動量ｙに対して精度が高い電圧Vyが
得られる。ケースNo.３の場合には、直線性が高い
範囲は比較的に狭いが、ｙに関して各所に分布し
ている。したがつて、第１図に示すポジシヨンセ
ンサー１においては、磁石位置ｙに対する電圧
Vyのリニアリテイが高い範囲に磁石５の動作範
囲を定める。 第７ａ図−第７ｄ図は、本発明のポジシヨンセ
ンサーの他の実施例を示しており、第７ｂ図は第
７ａ図の平面図であり、第７ｃ図は第７ｂ図のＢ
−Ｂ断面図であり、第７ｄ図は第７ａ図のＡ−Ａ
断面図である。これら図面に於て、永久磁石５の
頭部には可動体３が固着されており、ハウジング
２内の空間部の１隅には、軟磁性体７が設けられ
ており、この外周部にはボビン２０が挟着されて
おり、このボビンを介してコイル９が巻回されて
いる。また、ボビンの端部２０ａは、コイルの一
端とターミナル１０の端部１０ａとともにハンダ
付にて固定されている。前記軟磁性体の長手方向
Ｙ−Ｙ軸は可動体の移動方向（第７ａ図の矢印方
向）Ｘ−Ｘ軸に直向する向きにあり、且つ永久磁
石の長手方向Y′−Y′軸と平行に位置している。
可動体３に変位を与えると、それに伴つて永久磁
石５が変位すると、コイルが巻回された軟磁性体
にて検出され、電気信号に変換される。 このポジシヨンセンサーでは、可動体の変位に
応じて、永久磁石５が軟磁性体７に対して第６ａ
図のＸ−Ｘ軸方向に移動することになる。このよ
うに永久磁石５を移動させる態様における実験デ
ータを第８ａ〜８ｆに示し、各データ（第８ａ〜
８ｆ図）と形状、寸法および配置関係等の相関は
テーブル１のケースNo.４〜９に示す。第８ａ〜８
ｆ図のデータより、このように永久磁石５をＸ−
Ｘ方向に駆動する態様では、永久磁石５の移動量
ｘに対する電圧Vxもしくは遅れ時間tdのリニア
リテイが高い範囲（ｘ）は狭い。しかしながら、
狭い範囲で変化量が大きいので、その狭い範囲に
永久磁石５の移動範囲を設定する。 第９ａ図、第９ｂ図、第９ｃ図及び第９ｄ図に
示すポジシヨンセンサー１は本発明の他の実施例
を示している。このポジシヨンセンサー１は第７
ａ−第７ｄ図に示すポジシヨンセンサーと同様の
構造を示しているが、外周面がコイルで巻回され
たボビンで挟着された軟磁性体をハウジング２内
の空間部２１の両隅に各１個、計２個、配置して
いる点で異なる。 第１０ａ図に示す電気処理回路１８０は、第９
図に示す圧力センサー１における永久磁石５の位
置に応答したアナログ電圧Vxを生ずる。回路１
８０において、入力電圧パルス（IN）のプラス
レベルの間NPNトランジスタ１０３がオン、ア
ースレベルの間１０３がオフとなる。トランジス
タ１０３のコレクタ電圧は、２個の反転増幅器
IN３およびIN４を通して増幅および波形整形さ
れてNPNトランジスタ１２１のベースに印加さ
れる。それ故入力電圧パルス（IN）のプラスレ
ベルの間トランジスタ１０３がオン、１２１がオ
フでPNPトランジスタ１０４がオフ、アースレ
ベルの間トランジスタ１０３がオフ、１２１がオ
ンでトランジスタ１０４がオンとなる。つまりコ
イル９には、第３ａ図の回路１２０の動作と同様
な動作でパルス状に電圧が印加され、抵抗１０５
に、永久磁石５の軟磁性体７からの距離x₁に対応
した、入力電圧パルス（IN）の立下りからtd₁遅
れて立上る電圧パルスが現われる。もう一方の電
気コイル３１にはPNPトランジスタ１８１を介
して定電圧が印加される。このトランジスタ１８
１は、入力電圧パルス（IN）がプラスレベルの
間、トランジスタ１０３がオンで反転増幅器IN
５の出力がプラスレベルでNPNトランジスタ１
８２がオンであるため、オンであり、トランジス
タ１８１は入力電圧パルス（IN）がアースレベ
ルの間オフである。これにより、第２の電気コイ
ル３１には、第１の電気コイル９に電圧が印加さ
れていない間に一定電圧が印加され、コイル９に
電圧が印加されている間には電圧は印加されな
い。つまり入力電圧パルス（IN）に応じて、第
１および第２のコイル９，３１には交互に一定電
圧が印加される。第２の電気コイル３１には抵抗
１８３が接続されており、この抵抗に、永久磁石
５の軟磁性体２９よりの距離x₂に対応した、入力
電圧パルス（IN）の立上りからtd₂遅れて立上る
電圧パルスが現われる。抵抗１０５の電圧Vx₁は
キヤパシタ１８４の一方に電極に、また抵抗１８
３の電圧Vx₂はキヤパシタ１８４の他方の電極に
印加される。永久磁石５と第１および第２の軟磁
性体７および２９との距離がそれぞれx₁およびx₂
であり、x₁＋x₂＝Ｋ（定数）であるので、また、
Vx₁∝x₁およびVx₂∝x₂であるので、キヤパシタ
１８４の両端間の電位差はx₁−x₂に対応する。キ
ヤパシタ１８４と抵抗１８５で積分回路が構成さ
れているので、キヤパシタ１８４の電圧はx₁−x₂
に対応する。ここで、x₂＝Ｋ−x₁であるから、x₁
−x₂＝2x₁＋Ｋで、キヤパシタ１８４の電圧は2x₁
に対応する。つまり、第１の軟磁性体７を基点に
とつた永久磁石５の移動量x₁の２倍に対応するア
ナログ電圧が得られる。キヤパシタ１８４の両端
は、差動増幅設定とした演算増幅器１８６に印加
される。増幅器１８６のアナログ出力Vxは、し
たがつて2x₁に対応する。第１０ｂ図に示す電気
処理回路２００は、２つの回路１２０のそれぞれ
入力パルスの立上りよりtd₁およびtd₂遅れたパル
スが得られ、これらは２個の計数回路１４０のそ
れぞれに印加され、td₁およびtd₂を示すコードＳ
１８およびＳ２９に変換され、引算器２０１に印
加される。引算器２０１はＳ７とＳ２９を用いて
td₁−td₂の減算をして、td₁−td₂つまり2x1を表わ
すデジタルコードSx＝S7−S29を出力する。第１
０ｃ図に示す論理処理電子装置２２０では、１チ
ツプマイクロコンピユータ２２１が、まず、電気
コイル９に接続された回路１２０に１パルスを与
えて、その立上りから時間カウントを開始して
td₁カウントデータＳ７を作成して保持し、次に
電気コイル３１に接続された回路１２０に１パル
スを与えてその立上りから時間カウントを開始し
てtd₂カウントデータＳ２９を作成して、td₁−td₂
を演算してそれを示すコードSx＝S7−S29を出力
し、測定指冷信号が与えられている間、これを継
続する。 本本発明者は、第１１ａ図に示す如く、軟磁性
体７および２９を互に平行にして固定しそれらの
間に永久磁石５を配置して磁石５を軟磁性体７お
よび２９に平行にし、かつそれらの中央を通りそ
れらの長軸に直交する軸をＸ−Ｘ軸として永久磁
石５の中央をＸ−Ｘ軸に合わせて、磁石５が軟磁
性体７，２９の中間にあるとき、れはＸ−Ｘ軸原
点（ｘ＝０）にあるとして、永久磁石５のＸ−Ｘ
方向の移動量ｘに対するVxを測定した。形状お
よび配置を示す寸法ａ〜ｆ、および軟磁性体の材
質等と測定データの対応関係を次のテーブル２に
示す。

【表】 軟磁性体７と２９の距離ｆが短かいときには、
第１１ｂ図におよび第１１ｃ図に示すように、−
10mm＜ｘ＜10mmの範囲でｘに対して直線性が高い
ｘ対Vx特性が得られる。軟磁性体７と２９の距
離ｆが長いときには、第１１ｄ図に示す如くＳ−
Ｎモードで−９mm＜ｘ＜９mmの範囲で直線性が比
較的に良いが、直線性が良い範囲はｆが短かいと
きよりも狭く、直線性もｆが短かいときよりも悪
い。また第１１ｅ図に示す如く、Ｎ−Ｎモードで
は原点（ｘ＝０）付近で直線性が非常に悪く、む
しろ原点（ｘ＝０）より一方の軟磁性体に近付い
た範囲で直線性が良くなり、ケースNo.４〜９の特
性に近付く。これは永久磁石５が原点付近にある
ときにそれが軟磁性体７，２９に及ぼす磁界が弱
いためである。それ故、軟磁性体７と２９の距離
ｆのみならず永久磁石５の形状およびその発生磁
界の強さによつてもｘ−Vx特性が変わるので、
ｘ−Vx特は比較的に容易に所望のものに選定し
うる。 上述の実施例はいずれも可動体の変位を検出す
る構成としている。 また前述の実施例のいずれにおいても、軟磁性
体７および２９は、透磁率が高く、弾性が高く、
変形しにくいアモーフアス磁性体を数枚重ねたも
のであるが、本発明によれば軟磁性体７および２
９としては、他の磁性体を用いうる。第１３図に
他の磁性体と、アモーフアス磁性体のｘ−Vx測
定データを示す。これらは、軟磁性体と永久磁石
を第６ａ図に示す態様に配置し、永久磁石をＸ−
Ｘ方向に移動させて得たものであり、各軟磁性体
の形状、配置等は、テーブル１のケースNo.14〜19
に示す。第１３図のカープＡ１〜Ｃ２を見れば、
いずれの軟磁性体でも、少なくとも６mmの範囲
（たとえばＡ１ではｘ＝10mmからｘ＝16mmまで、
Ｂ１ではｘ＝８mmからｘ＝14mmまで）でｘ−Vx
カーブは高い直線性を示し、いずれも本発明のポ
ジシヨンセンサーに用いうる。耐振性や耐変形性
を高く要求される用途においては、アモーフアス
磁性体を用いるのが好ましい。 以上数例の実施例および実験データを参照した
説明から理解されるように、本発明のポジシヨン
センサーは摺動接点を有せず、可動体の変位に対
応した永久磁石の変位を電気コイルの入力パルス
と電気コイルの通電電流パルスの時間差tdに変換
し、tdをアナログ電圧もしくは時間カウントコー
ドで得る電気的処理で可動体の変位検出信号が得
られるので、耐振動性が高く、しかも機械的な摩
耗等の劣化が少ない。可動体とトランスデユーサ
との間に連結機構が無いので、ガタなどを生ぜ
ず、安定して可動体の変位検出をおこなう。特筆
すべきは、センサーに接続される電気処理回路の
構成が簡単であり、特に、１チツプマイクロコン
ピユータなどの大規模半導体装置で、可動体の変
位検出パルスを作成し、そのパルスと電気コイル
の通電電流検出パルスの時間差をデジタルコード
で簡単に得ることができるということである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例ポジシヨンセンサー
１の縦断面図；第２ａ図は第１図に示すポジシヨ
ンセンサー１に接続され、検出圧に対応したレベ
ルのアナログ電圧を生ずる電気処理回路１００を
示す回路図；第２ｂ図は第２ａ図に示す電気処理
回路１００の入、出力信号を示す波形図；第３ａ
図は第１図に示すポジシヨンセンサー１に接続さ
れ、検出圧に対応した時間差のパルスを生ずる電
気回路１２０を示す回路図；第３ｂ図は第３ａ図
に示す電気処理回路１２０の入、出力信号を示す
波形図；第４図は第３ａ図に示す電気処理回路１
２０の入、出力パルス時間差tdをデジタルコード
に変換する計数回路１４０を示すブロツク図；第
５図は第１図に示すポジシヨンセンサー１に接続
され、１チツプマイクロコンピユータでポジシヨ
ンセンサー１の電気コイル９に印加するパルス電
圧に対する電気コイル９に流れる電流の立上りの
遅れ時間を計数する電子処理ユニツト１６０を示
すブロツク図；第６ａ図は軟磁性体７に対する永
久磁石５の位置に対応したパルス時間差tdを実験
で求めたときの、軟磁性体７と永久磁石５の相対
位置関係を示す斜視図；第６ｂ図は第６ａ図に示
す配置関係で永久磁石５をＹ−Ｙ方向に移動さ
せ、電気コイル９には第２ａ図に示す電気処理回
路１００を接続して、長さ10mmの永久磁石５のＹ
−Ｙ方向の移動量ｙに対する時間差td表示電圧
Vyを測定したデータを示すグラフ、−電気コイル
９に印加するパルス電圧は、第６ａ図において軟
磁性体７の上端をＳ極に磁化する極性とされた
−；第６ｃ図は第６ｂ図に対応するｙ−Vy測定
カーブであり、長さ30mmの永久磁石を用いた測定
データを示す；第６ｄ図は第６ｂ図に対応するｙ
−Vy測定カーブであり、長さ30mmの永久磁石を
用いた測定データを示す、−電気コイル９に印加
するるパルス電圧は、第６ａ図において軟磁性体
７の上端をＮ極に磁化する極性とされた−；第７
ａ図は本発明の他の１つのポジシヨンセンサーを
示す縦断面図；第７ｂ図は第７ａ図に示したポジ
シヨンセンサーの平面図；第７ｃ図は第７ｂ図の
Ｂ−Ｂ断面図；第７ｄ図は第７ａ図のＡ−Ａ断面
図；第８ａ図は第６ａ図に示す配置関係で永久磁
石５をＸ−Ｘ方向に移動させ、電気コイル９には
第２ａ図に示す電気処理回路１００を接続して、
長さ10mmの永久磁石５のＸ−Ｘ方向の移動量ｘに
対する時間差表示電圧Vxを測定したデータを示
すグラフ、−電気コイル９に印加するパルス電圧
は、第６ａ図において軟磁性体７の上端をＳ極に
磁化する極性とされた−；第８ｂ図は第６ａ図に
示す配置関係で永久磁石５をＸ−Ｘ方向に移動さ
せ、電気コイル９には第３ａ図に示す電気処理回
路１２０を接続し、その入、出力パルス波形をシ
ンクロスコープで観測し両者の時間差tdを測定し
て得られたデータを示すグラフ、−電気コイル９
に印加するパルス電圧は、第６ａ図において軟磁
性体７の上端をＳ極に磁化する極性とされた−；
第８ｃ図は第８ａ図に対応するｘ−Vx測定カー
ブであり、電気コイル９に印加するパルス電圧
は、第６ａ図において軟磁性体７の上端をＮ極に
磁化する極性とされた；第８ｄ図は第８ｂ図に対
応するｘ−td測定カーブであり、電気コイル９に
印加するパルス電圧は、第６ａ図において軟磁性
体１８の上端をＮ極に磁化する極性とされた；第
８ｅ図は第８ａ図に対応するｘ−Vx測定カーブ
であり、長さ30mmの永久磁石が用いられた；第８
ｆ図は第８ｂ図に対応するｘ−td測定カーブであ
り、長さ30mmの永久磁石が用いられた；第９ａ図
は本発明の更に他の１つのポジシヨンセンサーを
示す縦断面図；第９ｂ図は第９ａ図に示したポジ
シヨンセンサーの平面図；第９ｃ図は第９ｂ図の
Ｂ−Ｂ断面図；第９ｄ図は第９ａ図のＡ−Ａ断面
図；第１０ａ図は第９図に示すポジシヨンセンサ
ー１に接続され、検出圧に対応したレベルのアナ
ログ電圧を生ずる電気処理回路１８０を示す回路
図；第１０ｂ図は第９図に示すポジシヨンセンサ
ー１に接続され、検出圧に対応したデジタルコー
ドを生ずる電気処理回路２００の構成を示すブロ
ツク図；第１０ｃ図は第９図に示すポジシヨンセ
ンサー１接続され、検出圧に対応したデジタルコ
ードを生ずる論理処理電子装置２２０の構成を示
すブロツク図；第１１ａ図は軟磁性体７，２９に
対する永久磁石５の位置に対応した各電気コイル
９，３１の遅れ時間の差を実験で求めたときの、
軟磁性体７，２９と永久磁石５の相対位置関係を
示す斜視図；第１１ｂ図は第１１ａ図に示す配置
関係で永久磁石５をＸ−Ｘ方向に移動させ電気コ
イル９，３１間距離を35mmとし、コイル９，３１
には第１０図に示す電気処理回路１８０を接続し
て、長さ30mmの永久磁石５のＸ−Ｘ方向の移動量
ｘに対する時間差td表示電圧Vxを測定したデー
タを示すグラフ、−電気コイル９，３１に印加す
るパルス電圧は、第１１ａ図において軟磁性体
７，２９の上端をＳ極に磁化する極性とされた；
第１１ｃ図は第１１ｃ図に対応するｘ−Vx測定
カーブであり、電気コイル９，３１に印加するパ
ルス電圧は第１１ａ図において軟磁性体７，２９
の上端をＮ極に磁化する極性とされた―；第１１
ｄ図は第１１ｂ図に対応するｘ−Vx測定カーブ
であり、コイル９，３１間距離は50mmとした；第
１１ｅ図は第１１ｃ図に対応するｘ−Vx測定カ
ーブであり、コイル９，３１間距離は50mmとし
た；第１２図は各種軟磁性体の、第６ａ図に示す
配列におけるＸ−Ｘ方向の永久磁石変位量ｘと第
ａ図に示す電気処理回路１００を用いた測定値の
相関を示すグラフである。 １：ポジシヨンセンサー、２：ケーシング、
３：可動体、５：永久磁石、７：軟磁性体、９：
電気コイル、１０：ターミナル、２０：ボビン、
２９：軟磁性体、３１：電気コイル、１００：電
気処理回路、１０１：定電圧電源端子、１０２：
入力端子、１０３：NPNトランジスタ、１０
４：PNPトランジスタ、１０５，１０６：抵抗、
１０７：キヤパシタ、１０８：出力端子、１２
０：電気処理回路、１２１：NPNトランジスタ、
１２２：可変抵抗、FET１，FET２：接合型Ｎ
チヤンネル電界効果型トランジスタ、IN１，IN
２：反転増幅器、１４０：計数回路、１４１：ク
ロツクパルス発振器、１４２：カウンタ、１４
３：ラツチ、Ｆ１：フリツプフロツプ、Ａ１〜Ａ
３：アンドゲート、１６０：電子処理ユニツト、
１６１：１チツプマイクロコンピユータ、１６
２：増幅器、１６３：抵抗、１６４：キヤパシ
タ、１６５：増幅器、１６６：クロツクパルス発
振器、１８０：電気処理回路、IN３〜IN５：反
転増幅器、１８１：PNPトランジスタ、１８
２：NPNトランジスタ、１８３：抵抗、１８
４：キヤパシタ、１８５：抵抗、１８６：演算増
幅器、２００：電気処理回路、２０１：引算器、
２２０：論理処理電子装置、２２１：１チツプマ
イクロコンピユータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 可動体と； この可動体に連結された永久磁石と； 該永久磁石の移動範囲近傍に配置された軟磁性
   体コア手段； 該、軟磁性体コア手段に巻回された電気コイル
   手段； 電圧発生手段； 指示に応じて該電圧発生手段の発生電圧を前記
   電気コイル手段に印加する電圧切換手段；および 前記電気コイル手段に流れる電流を検出する電
   流検出手段； を備え、指示から前記電流検出手段の測定電流の
   飽和までの時間を出力値とする ポジシヨンセンサ。