JPH0140927B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はポジシヨンセンサーに関し、特に作動
装置の作動変位位置を電気信号に変換するポジシ
ヨンセンサーに関する。 この種の従来のものの１つに、作動装置の作動
変位部材にスライダーが連結されたポテンシヨメ
ータを備えるものがある。これにおいては、作動
変位部材の作動変位位置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。 このポジシヨンセンサーにおいては、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、作動変位
部材とスライダーの連結機構におけるガタが少な
く、しかも振動や衝撃に対しても、スライダーと
薄膜抵抗との接触が十分に安定していることが望
まれている。 しかしながら、ポテンシヨメータにおけるスラ
イダーと薄膜抵抗との接続は圧接であるため、摩
耗、振動等により、作動変位部材の変位位置に対
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。 それ故、本発明の目的は、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にある。 本発明の他の目的は、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。 本発明の更に他の目的は、作動装置の作動変位
検出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。 本発明の更に他の目的は、最近目覚しい進歩を
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作動変位データを読
み取り得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、位位置が検出されるべき作動
装置の作動に応答して移動される強磁性体を有
し、この強磁性体の移動域近傍に静止固定された
電気コイルを巻回した軟磁性体と永久磁石を含む
移動−パルス位相変換機構を有する。軟磁性体の
横断面面積は、磁気飽和を生じやすいように小面
積とされ、従つて軟磁性体に加わる外部磁界によ
る磁束を制御する可動強磁性体も小面積でよく、
電気コイルの巻回数は比較的に低い印加電圧すな
わち比較的に低い通電電流レベルで軟磁性体が磁
気飽和するに十分に多い巻回数とされ、永久磁石
は、強磁性体の予定移動範囲内において軟磁性体
に、強磁性体の移動位置に対応した強度の磁界を
与える程度の小形のものとされる。 固定永久磁石に対して所定間隙を置いて配設さ
れ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、軟磁性体か磁気飽和するまで
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：強磁性体を介して軟磁性体に加わる外部
磁界による磁束 である。そこで強磁性体の移動によりφxが変化
するとＴが変化する。すなわち、作動装置の変位
位置に応じて強磁性体が変位移動し、これに対応
して固定永久磁石に対して所定配置される軟磁性
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
（amorphus：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は大きく、そして保持
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。 又、本発明の好ましい実施例としては、強磁性
体はアモーフアス、軟鉄等とする。これらは透磁
率が大きいものであるから、比較的小さな変位で
あつても軟磁性体に加わる外部磁束変化を高度に
保障できる。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から明確となるで
あろう。 以下、本発明装置の実施例について説明する。 第１実施例 （第１ａ図〜第６ｃ図） 第１ａ，１ｂ図に示す実施例においてポジシヨ
ンセンサー１は、樹脂製ボデイ２と該ボデイ２上
に適宜個数のボルト３によつて固定配設されるカ
バー４を有する。ボデイ２には適宜個数の凹所が
形成され、該凹所内に永久磁石５、電気コイル６
の巻回された軟磁性体７、及び強磁性体８が配設
されている。永久磁石５と軟磁性体７は共にボデ
イ２内に固定配設され、当該両者は夫々の長軸方
向を平行にして配置されており、軟磁性体７は適
宜枚数が重ねあわされた構成となつている。電気
コイルの両端９，１０は、夫々リードを介してボ
デイ外部に延在している。強磁性体８は、ボデイ
２を貫通して外部に延在する非磁性体連結ロツド
部材１１の一端と固定され、該ロツド１１の他端
は適宜リンク機構等の連結手段１２によつて作動
装置１３に連結されている。従つて作動装置１３
の作動変位位置に応答して強磁性体８が、ロツド
１１、連結手段１２を介してボデイ２の凹所１４
内を永久磁石５、軟磁性体７の長軸方向と直交す
る方向に移動変位する。 斯様にして、強磁性体８は作動装置１３の変位
位置に応答して永久磁石５から軟磁性体７に加わ
る外部磁界による磁束を変化させる。強磁性体８
のこの移動位置は電気処理回路もしくは、論理処
理電子装置で検出され、それによつて作動装置の
作動変位位置が電気的に検出される。 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が導通し、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６には、入力端子１０
２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６に流れる電流に比例した
電圧が抵抗１０５に現われ、この電圧が抵抗１０
６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
は第２ａ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の電圧があるレベル以上に立上るまでの
時間tbおよび抵抗１０５の電圧ａの積分電圧Vx
は強磁性体８の位置に対応する。 第３ａ図は他の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１０４
がオンして、コイル６に電圧が印加される。入力
電圧INがアースレベルの間トランジスタ０３が
オフ、PNPトランジスタ１０４がオフしてコイ
ル６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FET２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が強磁性体８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１４０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
トされてその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Ｆ１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がゲート開（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１４３にオ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図に示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６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１ａ，１ｂ図に示すポジシヨ
ンセンサー１には、各種の電気処理回路および論
理処理電子装置を接続して、ポジシヨンセンサー
１の強磁性体８の位置に対応した電気信号を得る
ことができる。 次に第１ａ，１ｂ図に示すポジシヨンセンサー
１および前述の電気処理回路１００，１２０，１
４０又は論理処理装置１６０で作動装置の作動変
位位置に応じた電気信号が得られることを説明す
る。まず、作動装置１３の作動変位位置が、連結
手段１２，ロツド１１を介して強磁性体８のポジ
シヨンに変換される。そこで、次に強磁性体８の
ポジシヨンか電気信号に変換される点を第６ｂ，
６ｃに示す実験データを参照して説明する。発明
者（単数）は、第６ｄに示す如く、軟磁性体７と
永久磁石５を平行に固定配設し、軟磁性体７と永
久磁石５の長軸に直交する軸をXo−Xo軸とし、
当該Xo−Xo軸と平行なＸ−Ｘ軸上であつて軟磁
性体７から所定距離ｉ離れて可動自在に配置され
る強磁性体８の第６ｂ図の左端が軟磁性体７の長
軸延長線上にあるとき、それはＸ−Ｘ軸原点（ｘ
＝０）にあるとして、強磁性体８のＸ−Ｘ方向の
変位位置ｘに対する時間差表示電圧Vxおよび時
間差パルス巾μsを測定した。形状および配置位置
を示す寸法ａ〜ｊおよび材質等と、測定データの
対応関係を次のテーブル１に示す。

【表】

【表】 ※電圧印加モードのＮ−Ｎは軟磁性体７の上端
がＮ極になるようにコイル６を電気回路に接続し
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、Ｘ−Ｘ軸方向０mm〜45mmまで、特に10mm〜
40mm、更に好ましくは20mm〜35mmの範囲で、Ｘ−
Ｘ軸方向の強磁性体変位位置ｘに対してリニアリ
テイが高く、精度が高い電圧Vxが得られること
がわかる。第６ｃ図に示すケースNo.２の場合は、
０mm〜45mmの範囲で、特に０mm〜30mmまで、更に
好ましくは０mm〜15mmまでの強磁性体変位位置ｘ
に対してリニアリテイが高く、精度がよいパルス
巾μsが得られることがわかる。 第２実施例 （第７ａ〜９ｃ図） 第７ａ，７ｃ図に示すポジシヨンセンサー１で
は、第１ａ，１ｂに示すポジシヨンセンサー１と
同様に、ロツド１１、連結手段１２を介して作動
装置１３の作動変位位置に応じて強磁性体８をＸ
−Ｘ方向に移動させて電気コイル６の巻回された
軟磁性体７に接近、もしくはそれより離れさせる
ようにしているが、永久磁石５を間に置いて軟磁
性体７と対向する関係に電気コイル２０の巻回さ
れたもう１個の軟磁性体２１が配置されている。
尚、軟磁性体７，２１上のコイル６，２０はボビ
ン２２，２３を介して巻回されている。尚、２４
〜２７は、コイル６，２０の夫々の両端に連結さ
れるターミナルである。他の構成は第１ａ，１ｂ
図と同様であるので同一番号で示し、詳細な説明
は省略する。 第８ａに示す電気処理回路１８０は、第７ａ〜
７ｃに示すポジシヨンセンサー１における強磁性
体８の位置に対応したアナログ電圧Vxを生ずる。
回路１８０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６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と軟磁性体７に対して可動する強
磁性体８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
電圧パルスか現れる。もう一方の電気コイル２０
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１８１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IN５の出力かプラス
レベルでNPNトランジスタ１８２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２０には、第１の電
気コイル６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６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６，２
０には交互に一定電圧が印加される。第２の電気
コイル２０には抵抗１８３が接続されており、こ
の抵抗に、永久磁石５と軟磁性体２１に対して可
動する強磁性体８の軟磁性体２１からの距離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の一方の電極に、ま
た抵抗１８３の電圧Vx₂はキヤパシタ１８４の他
方の電極に印加される。強磁性体８と第１および
第２の軟磁性体７および２１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を基点にとつた強磁性体８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８ｂ図に
示す電気処理回路２００は、２つの回路１２０の
それぞれで入力パルスの立上りよりtd₁およtd₂遅
れたパルスから得られ、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Ｓ７およびＳ２１に変換され、引算器２
０１に印加される。引算器２０１はＳ７とＳ２１
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−Ｓ２１を
出力する。第８ｃ図に示す論理処理電子装置２２
０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６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２０に接続された回路１
２０に１パルスを与えてその立上りから時間オウ
ントを開始してtd₂カウントデータＳ２１を作成
して、td₁−td₂を演算してそれを示すコードSx＝
Ｓ７−Ｓ２１を出力し、測定指令信号が与えられ
ている間、これを継続する。 本発明者（単数）は、第９ａ図に示す如く、軟
磁性体７，２１を互いに平行にして固定し、それ
らの中間に永久磁石５を固定配置し、これらの軟
磁性体７，２１と永久磁石５の長軸に直交する軸
をXo−Xo軸とし、当該Xo−Xo軸と平行なＸ−
Ｘ軸上であつて、軟磁性体７，２１から所定距離
ｉ離れて可動自在に配置される強磁性体８が、軟
磁性体７，２１の中間にあるとき、それはＸ−Ｘ
軸原点（ｘ＝０）にあるとして、強磁性体８のＸ
−Ｘ方向の変位位置ｘに対する時間差表示電圧
Vxおよび時間差パルス巾μsを測定した。形状お
よび配置位置を示す寸法ａ〜ｊおよび材質等と測
定データの対応関係を次のテーブル２に示す。

【表】

【表】 ※電圧印加モードのＳ−Ｎは、第９ａ図におい
て軟磁性体の上端がＳ極になるようにコイルを電
気回路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を電気回路に接
続したことを示す。 第９ｂ図に示される実験データから明らかなよ
うに、強磁性体８の変位位置ｘが−30mm〜−12
mm、あるいは−12mm〜＋10mm、あるいは＋10mm〜
＋30mmの範囲内でリニアテイが高く、精度が高い
電圧Vxが得られる。第９ｃ図に示される実験デ
ータでは、第３ａ図に詳述される電気処理回路１
０を第８ｂ図に示されるように電気コイル６，２
０に夫々連結して夫々の時間差tdパルス巾μsの差
を求めたものである。斯様にして、強磁性体８の
変位位置ｘが、あるいは−14mm〜＋10mm、あるい
は＋10mm〜＋26mmの範囲内でリニアリテイが高く
精度が高いパルス巾μsが得られることがわかる。 第３実施例 （第１０ａ〜１１図） 第１０ａ，１０ｂに示す本発明のポジシヨンセ
ンサー１では、永久磁石５、電気コイル６を巻回
された軟磁性体７は第１ａ，１ｂ図に示されるポ
ジシヨンセンサー１のそれらと同様に配置される
ものであるが、これら永久磁石５と軟磁性体７の
長軸方向と直交する方向に強磁性体８の長軸方向
が配設され、永久磁石５と軟磁性体７の長軸方向
と同方向、つまりＹ−Ｙ方向に強磁性体８が変位
可能に配設されるものである。尚、前述の実施例
と同様な構成は同一番号で示すものとし、詳細な
説明は省略する。このように強磁性体８をＹ−Ｙ
方向に移動変位させる態様における実験データを
第１１図に示し、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.５に示す。第１１図
のデータより、強磁性体８の移動変位位置ｙが、
永久磁石５と軟磁性体７の中間に対応する位置に
強磁性体８の長軸の中心があり、軟磁性体７から
1.0mmだけ強磁性体８が離れた位置を原点（ｙ＝
０）として、強磁性体８の変位位置ｙが小さい範
囲で変位位置に対る電圧変化のリニアリテイが高
く、ポジシヨンセンサーとして精度が一層よい出
力電圧Vyを得ることができる。 第４実施例 （第１２〜１３ｂ図） 第１２ａ，１２ｂ図に示す本発明の圧力センサ
ー１では、軟磁性体７と強磁性体８は第１図と同
様の方向（夫々Ｙ−Ｙ，Ｘ−Ｘ方向）に長軸を有
するのに対し、永久磁石５がＺ−Ｚ方向に長軸を
有するものである。これらの関係は第１３ａに示
される。他の構成は前記実施例と同様であるので
同一番号で示す。このように強磁性体８を作動変
位させる態様における実験データ第１３ｂに示
し、形状および配置関係等の関係はテーブル１の
ケースNo.６に示す。本発明者（単数）は第１３ａ
図に示す如く軟磁性体７の長軸をＹ−Ｙ方向に配
設し、強磁性体８の長軸をＸ−Ｘ方向に永久磁石
５の長軸をＸ−Ｘ方向と直交するＺ−Ｚ方向に配
設し、第１３ａ図の軟磁性体７と永久磁石５の左
端との中心に強磁性体８の長軸中心があり、Ｘ−
Ｘ方向に移動する強磁性体８と軟磁性体７の第１
３ａ図に示される距離ｊが０であるとき強磁性体
１４が原点（ｘ＝０）にあるとし、軟磁性体７に
対するＸ−Ｘ方向の強磁性体８の移動量ｘに対す
る時間差表示電圧Vxを測定した。第１３ｂ図に
示されるデータより、強磁性体８の変位位置ｙが
０mm〜10mmの範囲内で出力電圧は高いリニアリテ
イを示し、ポジシヨンセンサーとして精度がよい
出力電圧Vxを得られることがわかる。 第５実施例 （第１４ａ〜１５図） 第１４ａ，１４ｂ図に示す本発明のポジシヨン
センサー１は、夫々Ｙ−Ｙ方向に長軸を有する永
久磁石５と電気コイル６を巻回された軟磁性体７
の中間に、同方向にその長軸を有する強磁性体８
が配設されるものである。尚、前述の実施例と同
様な構成は同一番号で示し、詳細な説明は省略す
る。上記のように配設される強磁性体８をＸ−Ｘ
方向に移動変位させる態様における実験データを
第１５ｂ図に示し、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.７に示す。本発
明者（単数）は第１６ａ図に示す如く軟磁性体７
と永久磁石５の夫々の長軸の中心に強磁性体８の
長軸中心があり、Ｘ−Ｘ方向に移動する強磁性体
８と軟磁性体７の第１６ａに示される距離ｊが０
であるとき強磁性体１４が原点（ｘ＝０）にある
として、軟磁性体７に対するＸ−Ｘ方向の強磁性
体１４の移動量に対する時間差表示電圧Vxを測
定した。第１５ｂ図に示されるデータより強磁性
体８の移動変位位置ｘが５mm〜15mmの範囲内で出
力電圧は高いリニアリテイを示し、ポジシヨンセ
ンサーとして精度がよい出力電圧Vxを得られる
ことがわかる。 他の実施例 （第１６ａ〜１８ｂ図） 第１６ａ，１６ｂ図に示されるポジシヨンセン
サー１は、第１４ａ，１４ｂに示されると同様に
配置される永久磁石５、電気コイル６を巻回され
た軟磁性体７、および強磁性体８を有するもので
あるが、更に永久磁石５ａ、電気コイル２０を巻
回された軟磁性体２１がＹ−Ｙ方向に配設されて
いる点で異なる。而して当該実施例においても既
に述べてきた各実施例のように、第８ａ，８ｃ図
等の検出回路に接続することによつて、ポジシヨ
ンセンサーとして機能しうるものであることは容
易に理解されるであろう。 第１７ａ，１７ｂ図に示されるポジシヨンセン
サー１は、永久磁石５、電気コイル６を巻回され
た軟磁性体７、強磁性体８の夫々の長軸をＹ−Ｙ
方向であつて第１７ａ図に示される順に配設し、
強磁性体８をＸ−Ｘ方向に移動変位可能としたも
のである。更に第１８ａ，１８ｂに示されるポジ
シヨンセンサー１は、Ｚ−Ｚ方向に夫々の長軸を
有する一対の永久磁石５，５ａ、電気コイル６，
２０の巻回された軟磁性体７，２１の中間に、Ｙ
−Ｙ方向にその長軸を有しＸ−Ｘ方向に移動変位
可能な強磁性体８を配置させたものである。これ
ら実施例に於ても、既に詳述した電気検出回路に
接続することによつて、ポジシヨンセンサーとし
て機能しうるものであることは容易に理解できる
であろう。 上記詳述した各実施例においては、軟磁性体は
透磁率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
体としては、他の磁性体を用いうる。例えば
Ni80Fe16Mo4よりなるミユーメタル、Ni80Fe20
よりなるスーパーパーマロイ等であつてもよく、
又、アモーフアスを含むこれらの軟磁性体の材質
重量パーセントはここに開示されたものに制限さ
れることはなく、適宜変更できるものである。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。 また、作動変位位置が検出されるべき作動装置
は、車輌れアクセルペダルに連動するスロツトル
バルブ、車輌用の排気ガス浄化システム中に配設
され負圧等により作動されて排気ガス浄化に機能
するダイヤフラム型可動アクチユエータ、車輌等
のブレーキ液面を検知するフロート等いずれであ
つてもよく必要に応じて適宜適用可能なものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は本発明の一実施例ポジシヨンセンサ
ーの縦断面図；第１ｂ図は第１ａ図のＡ−Ａ線断
面図；第２ａ図は第１ａ，１ｂ図に示すポジシヨ
ンセンサー１に接続され、検出位置に対応したレ
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３
ａ図は第１ａ，１ｂ図に示すポジシヨンセンサー
１に接続され、検出位置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１２０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１ａ，１ｂ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
６に印加するパルス電圧に対する電気コイル６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と永久磁石５に対する強磁性体８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に対する強磁性体８
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強磁性体８をＸ−Ｘ方向に移
動させ、電気コイル６には第２ａ図に示す電気処
理回路１００を接続して、長さ50mmの強磁性体８
のＸ−Ｘ方向の変位位置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；第６ｃ
は第６ａ図に示す配置関係で強磁性体８をＸ−Ｘ
方向に移動させ、電気コイル６には第３ａ図に示
す電気処理回路１２０を接続して、長さ50mmの強
磁性体８のＸ−Ｘ方向の変位位置ｘに対する時間
差tdパルス巾μsを測定したデータを示すグラフ；
第７ａ図は本発明の他の１つのポジシヨンセンサ
ーの正面図；第７ｂ図は第７ａ図のポジシヨンセ
ンサーの断面図；第７ｃは第７ｂのＢ−Ｂ線断面
図；第８ａは第７ａ〜７ｃ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８ｂ図は第７ａ〜７ｃ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８ｃ図は第７ａ〜７ｃ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論理処理電子装
置２２０の構成を示すブロツク図；第９ａは軟磁
性体７，２１と永久磁石５に対する強磁性体８の
位置に対応した各電気コイル６，２０の遅れ時間
の差を実験で求めたときの、軟磁性体７，２１と
永久磁石５に対する強磁性体８の相対位置関係を
示す斜視図；第９ｂ図は第９ａ図に示す配置関係
で強磁性体８をＸ−Ｘ方向に移動させ電気コイル
６，２０間距離を50mmとし、コイル６，２０には
第８ａ図に示す電気処理回路１８０を接続して長
さ25mmの強磁性体８のＸ−Ｘ方向の移動位置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；第９ｃ図は第９ａ図に示す配置関係
で強磁性体８をＸ−Ｘ方向に移動させ、電気コイ
ル６，２０間距離を50mmとし、コイル６，２０に
は第３ａ図に示す電気処理回路１２０を夫々第８
ｂに示されるように接続して長さ25mmの強磁性体
８のＸ−Ｘ方向の移動位置ｘに対する時間差tdパ
ルス巾μsの夫々の差を測定したデータを示すグラ
フ；第１０ａ図は本発明の他の１つのポジシヨン
センサー１の縦断面図；第１０ｂ図は第１０ａ図
のＣ−Ｃ線断面図；第１１図は第１０ａ図，１０
ｂ図の強磁性体８の変位位置に対する時間差td表
示電圧Vgを測定したデータを示すグラフ；第１
２ａ図は本発明の他の１つのポジシヨンセンサー
１の縦断面図；第１２ｂ図は第１２ａ図のＤ−Ｄ
線断面図；第１３ａ図は第１２ａ図の電気コイル
の遅れ時間差を実験で求めたときの、軟磁性体と
永久磁石に対する強磁性体の相対位置関係を示す
斜視図；第１３ｂ図は第１３ａ図の配置関係にお
ける強磁性体８の変位位置に対する時間差td表示
電圧Vyを測定したデータを示すグラフ；第１４
ａ図は本発明の他の１つのポジシヨンセンサー１
の縦断面図；第１４ｂ図は第１４ａ図のＥ−Ｅ線
断面図；第１５ａ図は第１４ａ図の電気コイルの
遅れ時間差を実験で求めたときの、軟磁性体と永
久磁石に対る強磁性体の相対位置関係を示す斜視
図；第１５ｂ図は第１５ａ図の配置関係における
強磁性体８の移動変位位置に対する時間差td表示
電圧Vyを測定したデータを示すグラフ；第１６
ａ図は本発明の他の１つのポジシヨンセンサー１
の縦断面図；第１６ｂ図は第１６ａ図のＦ−Ｆ線
断面図；第１７ａは本発明の他の１つのポジシヨ
ンセンサー１の縦断面図；第１７ｂ図は第１７ａ
図のＧ−Ｇ線断面図；第１８ａは本発明の他の１
つのポジシヨンセンサー１の縦断面図；及び第１
８ｂ図は第１８ａ図のＨ−Ｈ線断面図である。 １３：作動装置、８：強磁性体、５：永久磁
石、７：軟磁性体、６：電気コイル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 作動変位位置が検出されるべき作動装置の変
   位に応答して移動される強磁性体； 該強磁性体の移動範囲の近傍に配置された永久
   磁石手段； 該永久磁石手段の発する磁力線の通過経路に沿
   つて配設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。