JP2529980Y2 - Magnetostrictive torque sensor - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本考案は、例えば自動車用エンジ
ンの出力軸等に発生するトルクを検出するのに好適に用
いられる磁歪式トルクセンサに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetostrictive torque sensor suitably used for detecting a torque generated on an output shaft of an automobile engine, for example.
【0002】[0002]
【従来の技術】自動変速器を備えたオートマチック車等
では、例えば自動変速機構による変速タイミングを適正
化するために、プロペラシャフト等にトルクセンサを取
付けるようにすることが提案されている。2. Description of the Related Art In an automatic vehicle or the like having an automatic transmission, it has been proposed to mount a torque sensor on a propeller shaft or the like, for example, in order to optimize shift timing by an automatic transmission mechanism.
【0003】そこで、図7ないし図9にこの種の従来技
術によるトルクセンサとして、2コイル型の磁歪式トル
クセンサを例に挙げて示す。FIGS. 7 to 9 show a two-coil type magnetostrictive torque sensor as an example of such a conventional torque sensor.
【0004】図中、1は例えばクロムモリブデン鋼等の
磁歪材料から形成された磁歪シャフトを示し、該磁歪シ
ャフト1は例えばプロペラシャフトの途中に設けられる
もので、両端が入力側取付部1A,出力側取付部1Bと
なり、これらの中間はスリット溝形成部1Cとなり、該
スリット溝形成部1Cの外周には下向き45°,上向き
に45°に刻設したスリット溝2,3とがそれぞれ対向
するように設けられている。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a magnetostrictive shaft formed of a magnetostrictive material such as chromium molybdenum steel. The magnetostrictive shaft 1 is provided, for example, in the middle of a propeller shaft. It becomes the side mounting portion 1B, the middle of which becomes the slit groove forming portion 1C, and the outer periphery of the slit groove forming portion 1C is opposed to the slit grooves 2 and 3 cut at 45 ° downward and 45 ° upward, respectively. It is provided in.
【0005】4は前記スリット溝形成部1Cの外周を囲
むように一対の軸受5,5を介して磁歪シャフト1と相
対的に回転自在に設けられたコイル固定部材を示し、該
コイル固定部材4は図示しない車体側に固着して取付け
られている。6は前記コイル固定部材4の内周側に固着
されたリング状のコア部材を示し、該コア部材6には、
スリット溝2,3とそれぞれ対向する位置に検出コイル
7,8が設けられ、該検出コイル7,8の自己インダク
タンスはL1 ,L2 となっている。[0005] Reference numeral 4 denotes a coil fixing member provided so as to be rotatable relative to the magnetostrictive shaft 1 via a pair of bearings 5 and 5 so as to surround the outer periphery of the slit groove forming portion 1C. Is fixedly attached to a vehicle body (not shown). Reference numeral 6 denotes a ring-shaped core member fixed to the inner peripheral side of the coil fixing member 4.
Detection coils 7 and 8 are provided at positions facing the slit grooves 2 and 3, respectively, and the self-inductances of the detection coils 7 and 8 are L1 and L2.
【0006】次に、図8に検出回路と検出処理回路を示
し説明する。Next, FIG. 8 shows and describes a detection circuit and a detection processing circuit.
【0007】図8中、9は検出回路としてのブリッジ回
路を示し、該ブリッジ回路9は検出コイル7,8と、該
検出コイル7,8の鉄損r1 ,r2 と、前記検出コイル
7,8とそれぞれ対向するように接続された調整抵抗
R,Rにより構成され、検出コイル7,8の接続点aと
調整抵抗R,Rの接続点bとの間には、後述する発振器
10が接続され、検出コイル7と調整抵抗Rとの接続点
cと検出コイル8と調整抵抗Rとの接続点dは、それぞ
れ検出コイル7,8からの出力電圧V1 ,V2 を導出す
る出力端子となって、当該接続点c,dは差動増幅器1
1の入力端子にそれぞれ接続される。In FIG. 8, reference numeral 9 denotes a bridge circuit serving as a detection circuit. The bridge circuit 9 includes detection coils 7, 8, the core losses r1, r2 of the detection coils 7, 8, and the detection coils 7, 8. The oscillator 10 described later is connected between a connection point a of the detection coils 7 and 8 and a connection point b of the adjustment resistors R and R. A connection point c between the detection coil 7 and the adjustment resistor R and a connection point d between the detection coil 8 and the adjustment resistor R serve as output terminals for deriving output voltages V1 and V2 from the detection coils 7 and 8, respectively. The connection points c and d are the differential amplifier 1
1 input terminals.
【0008】次に、検出処理回路について説明する。該
検出処理回路は後述する発振器10,差動増幅器11,
位相調整回路13,検波処理回路14および積分回路1
5等から大略構成されている。Next, the detection processing circuit will be described. The detection processing circuit includes an oscillator 10, a differential amplifier 11,
Phase adjustment circuit 13, detection processing circuit 14, and integration circuit 1
5 and so on.
【0009】10は発振器を示し、該発振器10は波高
値V0 ,周波数f(例えば30 KHZ)の交流電圧Vを発
生するもので、その出力側はブリッジ回路9の接続点a
に接続されると共に、位相調整回路13に接続されてい
る。Reference numeral 10 denotes an oscillator, which generates an AC voltage V having a peak value V0 and a frequency f (for example, 30 KHZ).
And to the phase adjustment circuit 13.
【0010】11は差動増幅器を示し、該差動増幅器1
1はオペアンプ等により構成され、入力端子には前記ブ
リッジ回路9の接続点c,dがそれぞれ接続され、出力
電圧V1 ,V2 が入力され、出力端子12は検波処理回
路14に接続され、出力電圧E0 を出力する。Reference numeral 11 denotes a differential amplifier.
Reference numeral 1 denotes an operational amplifier or the like. The connection terminals c and d of the bridge circuit 9 are respectively connected to the input terminals, the output voltages V1 and V2 are input, the output terminal 12 is connected to the detection processing circuit 14, and the output terminal Outputs E0.
【0011】13は発振器10の出力側に接続された位
相調整回路を示し、該位相調整回路13はブリッジ回路
9による位相差を調整して、検波処理回路14に位相調
整電圧VP を出力する。Reference numeral 13 denotes a phase adjustment circuit connected to the output side of the oscillator 10. The phase adjustment circuit 13 adjusts the phase difference by the bridge circuit 9 and outputs a phase adjustment voltage VP to the detection processing circuit 14.
【0012】14は検波処理回路を示し、該検波処理回
路14の入力側にはブリッジ回路9の出力端子12およ
び位相調整回路13の出力側が接続され、出力電圧E0
および位相調整電圧VP が入力される。そして、該検波
処理回路14では、出力電圧E0 の位相調整電圧VP に
基づいて同期した部分だけを積分回路15に出力する。
そして、該積分回路15では、この電圧を積分して直流
の電圧Eとしてコントロールユニット16に出力する。
また、該コントロールユニット16では、入力された電
圧Eに基づいて自動変速機構の変速タイミング制御を行
なう。Reference numeral 14 denotes a detection processing circuit. The input terminal of the detection processing circuit 14 is connected to the output terminal 12 of the bridge circuit 9 and the output side of the phase adjustment circuit 13, and the output voltage E0
And the phase adjustment voltage VP. Then, the detection processing circuit 14 outputs only a synchronized portion to the integration circuit 15 based on the phase adjustment voltage VP of the output voltage E0.
Then, the integration circuit 15 integrates this voltage and outputs it as a DC voltage E to the control unit 16.
Further, the control unit 16 controls the shift timing of the automatic transmission mechanism based on the input voltage E.
【0013】なお、各調整抵抗Rの調整によって、磁歪
シャフト1に作用するトルクが零のときに接続点c,d
からの出力電圧V1 ,V2 が同一波形となるようにブリ
ッジ回路9の平衡状態が保たれ、このときの差動増幅器
11の出力端子12からの出力電圧E0 が直流電圧VCO
[V]にオフセットされるように、該差動増幅器11に
はオフセット調整回路17が接続されている。従って、
磁歪シャフト1に作用するトルクが零のときには、積分
回路15を介してコントロールユニット16に出力され
る電圧EはVCO[V]となる(図9参照)。When the torque acting on the magnetostrictive shaft 1 is zero, the connection points c and d are adjusted by adjusting the respective adjustment resistors R.
The balanced state of the bridge circuit 9 is maintained so that the output voltages V1 and V2 of the differential amplifier 11 have the same waveform, and the output voltage E0 from the output terminal 12 of the differential amplifier 11 at this time is the DC voltage VCO
An offset adjusting circuit 17 is connected to the differential amplifier 11 so as to be offset by [V]. Therefore,
When the torque acting on the magnetostrictive shaft 1 is zero, the voltage E output to the control unit 16 via the integration circuit 15 becomes VCO [V] (see FIG. 9).
【0014】このように構成される2コイル型の磁歪式
トルクセンサにおいては、検出コイル7,8に発振器1
0の交流電圧Vを印加すると、磁歪シャフト1の表面に
磁路が形成されるが、スリット溝形成部1Cの表面にス
リット溝2,3が設けられているため、表面磁界による
磁路はスリット溝2,3に沿って形成されるようにな
る。In the thus configured two-coil type magnetostrictive torque sensor, the detection coils 7 and 8 are provided with an oscillator 1.
When an AC voltage V of 0 is applied, a magnetic path is formed on the surface of the magnetostrictive shaft 1. However, since the slit grooves 2 and 3 are provided on the surface of the slit groove forming portion 1C, the magnetic path due to the surface magnetic field is formed by a slit. It is formed along the grooves 2 and 3.
【0015】一方、磁歪シャフト1の入力側取付部1A
に図7に示すような矢示方向のトルクTを加えたとする
と、スリット溝2には引っ張り応力+σが発生し、スリ
ット溝3には圧縮応力−σが発生する。そして、磁歪シ
ャフト1に正の磁歪材を用いている場合、引っ張り応力
+σにより透磁率μが増加し、圧縮応力−σにより透磁
率μが減少することが知られている。On the other hand, the input side mounting portion 1A of the magnetostrictive shaft 1
7, a tensile stress + .sigma. Is generated in the slit groove 2, and a compressive stress -.sigma. Is generated in the slit groove 3. As shown in FIG. When a positive magnetostrictive material is used for the magnetostrictive shaft 1, it is known that the magnetic permeability μ increases due to the tensile stress + σ and decreases with the compressive stress −σ.
【0016】然るに、検出コイル7,8においては、そ
れぞれの自己インダクタンスL1 ,L2 を、However, in the detection coils 7 and 8, respective self-inductances L1 and L2 are represented by:
【0017】[0017]
【数1】 のように算出する。(Equation 1) It is calculated as follows.
【0018】また、ブリッジ回路9において、検出コイ
ル7のL1 ,r1 は調整抵抗Rに、検出コイル8のL2
,r2 は調整抵抗Rにそれぞれ直列接続されているか
ら、検出コイル7,8を流れる電流i1 ,i2 は、In the bridge circuit 9, L1 and r1 of the detecting coil 7 are connected to the adjusting resistor R and L2 and
, R2 are connected in series to the adjustment resistor R, respectively, so that the currents i1, i2 flowing through the detection coils 7, 8 are:
【0019】[0019]
【数2】 により算出され、接続点c,dの出力電圧V1 ,V2
は、(Equation 2) And the output voltages V1 and V2 at the connection points c and d.
Is
【0020】[0020]
【数3】 ただし、α1 ,α2 :位相角 により算出される。(Equation 3) Here, α1, α2 are calculated by the phase angles.
【0021】さらに、差動増幅器11の出力端子12か
ら出力される出力電圧E0 は、Further, the output voltage E0 output from the output terminal 12 of the differential amplifier 11 is
【0022】[0022]
【数4】 E0 =A0 ×(V1 −V2 ) ただし、A0 :増幅率 のようになる。E0 = A0 × (V1−V2) where A0: amplification factor.
【0023】かくして、磁歪シャフト1に矢示方向(反
時計方向)の負のトルクTを加えた場合、スリット溝2
側では引張り応力+σにより透磁率μが増加するから、
該スリット溝2に対向する検出コイル7の自己インダク
タンスL1 が増加して、該検出コイル7に流れる電流i
1 が減少し、出力電圧V1 が減少する。一方、スリット
溝3側では圧縮応力−σにより透磁率μが減少するか
ら、該スリット溝3に対向する検出コイル8の自己イン
ダクタンスL2 が減少して、該検出コイル8を流れる電
流i2 は増加し、出力電圧V2 が増加する。そして、出
力電圧V1 ,V2は前記数式1、数式3による透磁率μ
の変化に基づいて位相角α1 ,α2 を生じさせると共
に、数式3に示すように振幅(電圧値)を変化させ、矢
示方向のトルクTに比例した検出信号を出力電圧E0 と
して検波処理回路14に出力し、該検波処理回路14で
は、位相調整回路13からの位相調整電圧VP により出
力電圧E0 を同期し、その部分を積分回路15で積分す
る。そして、トルクTに対応した電圧E(<VCO)とし
てコントロールユニット16に出力する。Thus, when a negative torque T in the direction indicated by the arrow (counterclockwise) is applied to the magnetostrictive shaft 1, the slit groove 2
On the side, the magnetic permeability μ increases due to the tensile stress + σ,
The self-inductance L1 of the detection coil 7 facing the slit groove 2 increases, and the current i flowing through the detection coil 7 increases.
1 decreases, and the output voltage V1 decreases. On the other hand, since the magnetic permeability μ decreases on the slit groove 3 side due to the compressive stress −σ, the self inductance L2 of the detection coil 8 facing the slit groove 3 decreases, and the current i2 flowing through the detection coil 8 increases. , The output voltage V2 increases. The output voltages V1 and V2 are determined by the magnetic permeability μ according to the above-described equations (1) and (3).
, The amplitudes (voltage values) are changed as shown in Equation 3, and a detection signal proportional to the torque T in the direction of the arrow is output as an output voltage E0. The detection processing circuit 14 synchronizes the output voltage E0 with the phase adjustment voltage VP from the phase adjustment circuit 13, and integrates the output voltage E0 by the integration circuit 15. Then, it outputs to the control unit 16 as a voltage E (<VCO) corresponding to the torque T.
【0024】一方、磁歪シャフト1に矢示方向と逆方向
(時計方向)の正のトルクTを加えた場合には、検出コ
イル7に流れる電流i1 が増加し、検出コイル8に流れ
る電流i2 が減少するから、前記数式4により出力電圧
E0 として検波処理回路14に出力し、積分回路15を
介して、コントロールユニット16にトルクTに対応し
た電圧E(>VCO)を出力する。On the other hand, when a positive torque T in the direction opposite to the arrow (clockwise) is applied to the magnetostrictive shaft 1, the current i1 flowing through the detection coil 7 increases, and the current i2 flowing through the detection coil 8 increases. Since it decreases, it is output to the detection processing circuit 14 as the output voltage E0 according to the above equation 4, and the voltage E (> VCO) corresponding to the torque T is output to the control unit 16 via the integration circuit 15.
【0025】そして、磁歪シャフト1に加わるトルクT
に対する電圧Eは図9に示すようなリニアな特性とな
る。Then, the torque T applied to the magnetostrictive shaft 1
Has a linear characteristic as shown in FIG.
【0026】なお、トルクTが零の時の位相角α1 ,α
2 とトルクTを加えたときの位相角α1 ,α2 の差は、
数式3に示すように自己インダクタンスL1 ,L2 の変
化によるから、分母の抵抗値に較べ自己インダクタンス
L1 ,L2 は極めて小さいから、位相角α1 ,α2 の差
は殆ど零と見なすことができる。The phase angles α1, α when the torque T is zero are
2 and the torque T, the difference between the phase angles α1 and α2 is
Since the self-inductances L1 and L2 are very small as compared with the resistance value of the denominator as shown in Expression 3, the difference between the phase angles α1 and α2 can be regarded as almost zero.
【0027】[0027]
【考案が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術では、磁歪シャフト1に加わるトルクTにより、
発生する応力を検出コイル7,8の自己インダクタンス
L1 ,L2 の変化としてブリッジ回路9で検出し、発振
器10,差動増幅器11,位相調整回路13,検波処理
回路14および積分回路15からなる検出処理回路で電
圧EとしてトルクTを検出するものであるから、該検出
処理回路ではトルクTの変化量に対する電圧Eの変化が
リニアな特性となる。しかし実際には、磁歪シャフト1
の磁気特性のバラツキにより、正の方向(時計方向)に
トルクTを加えた場合と、負の方向(反時計方向)にト
ルクTを加えた場合とでは、検出コイル7,8の自己イ
ンダクタンスの変化量にバラツキが生じ、図9の点線で
示す特性線18のように、トルク零の点で折り曲がるよ
うな特性となり、トルクの負と正の違いによって、トル
クTに対する電圧Eの出力に誤差が生じ、正確なトルク
検出を行なうことができないという問題がある。In the prior art described above, the torque T applied to the magnetostrictive shaft 1 causes
The generated stress is detected by the bridge circuit 9 as a change in the self-inductances L1 and L2 of the detection coils 7 and 8, and is detected by an oscillator 10, a differential amplifier 11, a phase adjustment circuit 13, a detection processing circuit 14, and an integration circuit 15. Since the circuit detects the torque T as the voltage E, the change in the voltage E with respect to the change in the torque T has a linear characteristic in the detection processing circuit. However, in practice, the magnetostrictive shaft 1
, The self-inductance of the detection coils 7 and 8 differs between when the torque T is applied in the positive direction (clockwise) and when the torque T is applied in the negative direction (counterclockwise). Variations occur in the amount of change, resulting in a characteristic that bends at a point where the torque is zero, as indicated by a characteristic line 18 shown by a dotted line in FIG. This causes a problem that accurate torque detection cannot be performed.
【0028】本考案は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本考案は正のトルク,負のトルクに拘ら
ず、高精度のトルク検出ができるようにした磁歪式トル
クセンサを提供することを目的としている。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and the present invention provides a magnetostrictive torque sensor capable of detecting a torque with high accuracy regardless of a positive torque or a negative torque. It is intended to be.
【0029】[0029]
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために本考案が採用する構成の特徴は、検出処理回路の
出力側には、トルク零の点を境界として正トルク分の電
気信号と負トルク分の電気信号とを前記トルク零の点を
通るリニア特性となるように別々に補正する正トルク補
正回路、負トルク補正回路をそれぞれ設けたことにあ
る。To solve the above-mentioned problem, the present invention adopts a feature that the output side of the detection processing circuit receives an electric signal corresponding to a positive torque with a zero torque point as a boundary. A positive torque correction circuit and a negative torque correction circuit for separately correcting the electric signal corresponding to the negative torque so as to have a linear characteristic passing through the point of zero torque are provided.
【0030】[0030]
【作用】上記構成により、磁歪シャフトに加わるトルク
による出力信号を正のトルクの場合,負のトルクの場合
とに分けて、別々に補正することができる。According to the above arrangement, the output signal due to the torque applied to the magnetostrictive shaft can be separately corrected for a positive torque and a negative torque.
【0031】[0031]
【実施例】以下、本考案の実施例を図1ないし図6に基
づき説明する。なお、実施例では前述した従来技術と同
一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略する
ものとする。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In the embodiments, the same components as those of the above-described conventional technology are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【0032】ここで、図1は検出回路としてのブリッジ
回路9と、検出処理回路としての発振器10,差動増幅
器11,位相調整回路13,検波処理回路14,積分回
路15および後述する正トルク補正回路21,負トルク
補正回路22,加算回路23を示している。そして、正
トルク補正回路21と負トルク補正回路22とは積分回
路15の出力側に並列接続され、加算回路23は前記補
正回路21,22からの出力を加算してコントロールユ
ニット16に補正電圧E´を出力するようになってい
る。FIG. 1 shows a bridge circuit 9 as a detection circuit, an oscillator 10, a differential amplifier 11, a phase adjustment circuit 13, a detection processing circuit 14, an integration circuit 15 as a detection processing circuit, and a positive torque correction described later. 2 shows a circuit 21, a negative torque correction circuit 22, and an addition circuit 23. The positive torque correction circuit 21 and the negative torque correction circuit 22 are connected in parallel to the output side of the integration circuit 15, and the addition circuit 23 adds the outputs from the correction circuits 21 and 22 and adds a correction voltage E to the control unit 16. 'Is output.
【0033】ここで、図2に基づいて正トルク補正回路
21,負トルク補正回路22,加算回路23の回路構成
の具体例を示す。Here, a specific example of the circuit configuration of the positive torque correction circuit 21, the negative torque correction circuit 22, and the addition circuit 23 will be described with reference to FIG.
【0034】図2中、21は正トルク補正回路を示し、
該正トルク補正回路21は、オペアンプ24と、該オペ
アンプ24の反転端子に接続され、抵抗値R1 を有する
入力抵抗25と、該入力抵抗25の出力側とオペアンプ
24の出力端子との間に接続された抵抗値R2 を有する
帰還抵抗26と、該帰還抵抗26と平行にカソード側が
オペアンプ24の反転端子側に接続された第1のダイオ
ード27と、該第1のダイオード27のアノードと前記
帰還抵抗26との間にカソード側が第1のダイオード2
7のアノード側に向く第2のダイオード28とからなる
反転型理想ダイオード回路により構成され、前記オペア
ンプ24の非反転端子にはトルク零のときの電圧VCOが
入力され、第2のダイオード28のアノードと帰還抵抗
26との接続点29が出力端子となる。In FIG. 2, reference numeral 21 denotes a positive torque correction circuit.
The positive torque correction circuit 21 is connected to an operational amplifier 24, an inverting terminal of the operational amplifier 24, and an input resistor 25 having a resistance value R1, and connected between an output side of the input resistor 25 and an output terminal of the operational amplifier 24. A feedback resistor 26 having the same resistance value R2, a first diode 27 having a cathode connected to the inverting terminal side of the operational amplifier 24 in parallel with the feedback resistor 26, an anode of the first diode 27 and the feedback resistor. 26 is the first diode 2 on the cathode side.
7 is constituted by an inverting ideal diode circuit comprising a second diode 28 facing the anode side. A voltage VCO at zero torque is input to a non-inverting terminal of the operational amplifier 24. A connection point 29 between the feedback resistor 26 and the feedback resistor 26 becomes an output terminal.
【0035】そして、このように構成される正トルク補
正回路21においては、入力側バッファ回路30を介し
て入力される電圧Eの大きさによって、次のような電圧
EAを接続点29から出力する。Then, in the positive torque correction circuit 21 configured as described above, the following voltage EA is output from the connection point 29 according to the magnitude of the voltage E input through the input side buffer circuit 30. .
【0036】即ち、E≧VCOのときには、That is, when E ≧ VCO,
【0037】[0037]
【数5】 (Equation 5)
【0038】また、E<VCOのときには、When E <VCO,
【0039】[0039]
【数6】EA =VCOとなり、図3に示すような電圧EA
を接続点29から出力する。EA = VCO and the voltage EA as shown in FIG.
Is output from the connection point 29.
【0040】22は負トルク補正回路を示し、該負トル
ク補正回路22は、オペアンプ31と、該オペアンプ3
1の反転端子に接続され、抵抗値R3 を有する入力抵抗
32と、該入力抵抗32の出力側とオペアンプ31の出
力端子との間に接続された抵抗値R4 を有する帰還抵抗
33と、該帰還抵抗33と平行にアノード側がオペアン
プ31の反転端子側に接続された第1のダイオード34
と、該第1のダイオード34のカソードと前記帰還抵抗
33との間にアノード側が第1のダイオード34のカソ
ード側に向く第2のダイオード35とからなる反転型理
想ダイオード回路により構成され、前記オペアンプ31
の非反転端子にはトルク零のときの電圧VCOが入力さ
れ、第2のダイオード35のカソードと帰還抵抗33と
の接続点36が出力端子となる。Reference numeral 22 denotes a negative torque correction circuit. The negative torque correction circuit 22 includes an operational amplifier 31 and the operational amplifier 3.
1, an input resistor 32 having a resistance value R3, a feedback resistor 33 having a resistance value R4 connected between the output side of the input resistor 32 and the output terminal of the operational amplifier 31, and A first diode 34 whose anode side is connected to the inverting terminal side of the operational amplifier 31 in parallel with the resistor 33
And an inverting ideal diode circuit comprising a second diode 35 whose anode side faces the cathode side of the first diode 34 between the cathode of the first diode 34 and the feedback resistor 33. 31
The voltage VCO at the time when the torque is zero is input to the non-inverting terminal, and the connection point 36 between the cathode of the second diode 35 and the feedback resistor 33 becomes the output terminal.
【0041】そして、このように構成される負トルク補
正回路22においては、入力側バッファ回路30を介し
て入力される電圧Eの大きさによって、次のような電圧
EBを接続点36から出力する。In the negative torque correction circuit 22 configured as described above, the following voltage EB is output from the connection point 36 according to the magnitude of the voltage E input via the input buffer circuit 30. .
【0042】即ち、E≧VCOのときには、That is, when E ≧ VCO,
【0043】[0043]
【数7】EB =VCO[Equation 7] EB = VCO
【0044】また、E<VCOのときには、When E <VCO,
【0045】[0045]
【数8】 となり、図4に示すような電圧EB を接続点36から出
力する。(Equation 8) Then, a voltage EB as shown in FIG.
【0046】23は補正回路21,22の各接続点2
9,36に各出力側バッファ回路30´を介して接続さ
れた加算回路を示し、該加算回路はオペアンプ37と、
該オペアンプ37の反転端子に前記各バッファ回路30
´にそれぞれ接続され、抵抗値R5 を有する入力抵抗3
8,38と、前記オペアンプ37の出力端子と反転端子
との間に接続され、抵抗値R6 を有する帰還抵抗39と
から構成され、オペアンプ37の非反転端子にはトルク
零のときの電圧VCOが入力されている。Reference numeral 23 denotes each connection point 2 of the correction circuits 21 and 22.
Reference numerals 9 and 36 denote adder circuits connected via the respective output side buffer circuits 30 '. The adder circuits include an operational amplifier 37 and
Each buffer circuit 30 is connected to an inverting terminal of the operational amplifier 37.
'And an input resistor 3 having a resistance R5.
8, 38, and a feedback resistor 39 connected between the output terminal and the inverting terminal of the operational amplifier 37 and having a resistance value R6. The non-inverting terminal of the operational amplifier 37 receives the voltage VCO at zero torque. Has been entered.
【0047】ここで、各入力抵抗38を介して各トルク
補正回路21,22からオペアンプ37の反転端子に入
力される入力電圧E1 は、Here, the input voltage E 1 input from each of the torque correction circuits 21 and 22 to the inverting terminal of the operational amplifier 37 via each input resistor 38 is
【0048】[0048]
【数9】 となり、図5に示すような特性となる。(Equation 9) And the characteristics as shown in FIG.
【0049】そして、オペアンプ37の出力端子から出
力される補正電圧E´は、入力電圧E1 を反転増幅する
から、The correction voltage E 'output from the output terminal of the operational amplifier 37 inverts and amplifies the input voltage E1.
【0050】[0050]
【数10】 ただし、A1 :抵抗値R5 ,R7 から設定される増幅率 となり、図6に示すような図5を反転させた特性とな
る。(Equation 10) However, A1 is an amplification factor set from the resistance values R5 and R7, and has a characteristic obtained by inverting FIG. 5 as shown in FIG.
【0051】然るに、本実施例による検出処理回路を備
えたトルクセンサにおいては、トルクTが正の場合(図
7のトルクTの方向と逆の時計方向の場合)には、正ト
ルク補正回路21の帰還抵抗26の抵抗値R2 を調整す
ることにより、図5および図6に示すように矢示A方向
の微調整を行ない、正の方向の傾きを補正することがで
きる。However, in the torque sensor provided with the detection processing circuit according to the present embodiment, when the torque T is positive (clockwise opposite to the direction of the torque T in FIG. 7), the positive torque correction circuit 21 By adjusting the resistance value R2 of the feedback resistor 26, fine adjustment in the direction indicated by the arrow A can be performed as shown in FIGS. 5 and 6, and the inclination in the positive direction can be corrected.
【0052】一方、トルクTが負の場合(図7のトルク
Tの方向と同じ反時計方向の場合)には、負トルク補正
回路22の帰還抵抗33の抵抗値R4 を調整することに
より、図5および図6に示すように矢示B方向の微調整
を行ない、負の方向の傾きを補正することができる。On the other hand, when the torque T is negative (counterclockwise as in the direction of the torque T in FIG. 7), the resistance value R4 of the feedback resistor 33 of the negative torque correction circuit 22 is adjusted. As shown in FIG. 5 and FIG. 6, fine adjustment in the direction of arrow B can be performed to correct the inclination in the negative direction.
【0053】これにより、磁歪シャフト1の磁気特性に
バラツキがある場合でも、正の方向(時計方向)にトル
クTを加えた場合と、負の方向(反時計方向)にトルク
Tを加えた場合とのトルクTの変化量に対して別々に補
正し、補正電圧E´の変化をリニアな特性とすることが
でき、磁歪シャフト1の磁気特性のバラツキによる誤差
を確実に補正し、正確なトルク検出を行なうことができ
る。Thus, even when the magnetic characteristics of the magnetostrictive shaft 1 vary, the torque T is applied in the positive direction (clockwise) and the torque T is applied in the negative direction (counterclockwise). And the change in the correction voltage E 'can be made a linear characteristic, the error due to the variation in the magnetic characteristics of the magnetostrictive shaft 1 can be reliably corrected, and the accurate torque can be corrected. Detection can be performed.
【0054】なお、前記実施例では、2コイル式のトル
クセンサを例に挙げて説明したが、本考案はこれに限ら
ず、4コイル式のトルクセンサに用いてもよい。In the above embodiment, a two-coil type torque sensor has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and may be used for a four-coil type torque sensor.
【0055】また、前記実施例では、正トルク補正回路
21および負トルク補正回路22に具体例として反転型
理想ダイオード回路を例に挙げて示したが、本考案はこ
れに限らず、トルクTが零のときを境界として正トルク
部分と負トルク部分とで区別して出力電圧を補正するよ
うに、電圧判別回路および増幅回路等で構成するように
してもよい。In the above embodiment, the positive torque correction circuit 21 and the negative torque correction circuit 22 have been described by taking an inversion type ideal diode circuit as a specific example. However, the present invention is not limited to this. A voltage discriminating circuit, an amplifying circuit, and the like may be configured to correct the output voltage while distinguishing between the positive torque portion and the negative torque portion with the zero time as a boundary.
【0056】[0056]
【考案の効果】以上詳述した如く、本考案によれば、検
出処理回路のトルク零の点を境界として正のトルクと負
のトルクとを別々に補正する正トルク補正回路、負トル
ク補正回路とを設けたから、磁歪シャフトに磁気特性の
バラツキがあった場合でも、正の方向のトルク、負の方
向のトルクに拘らず常に高精度のトルク検出を行なうこ
とができる。As described in detail above, according to the present invention, a positive torque correction circuit and a negative torque correction circuit for separately correcting a positive torque and a negative torque with a zero torque point as a boundary of the detection processing circuit. Therefore, even if the magnetostrictive shaft has a variation in magnetic characteristics, high-precision torque detection can be always performed regardless of the torque in the positive direction and the torque in the negative direction.
【図1】本考案の実施例による磁歪式トルクセンサの検
出回路および検出処理回路を示す回路構成図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing a detection circuit and a detection processing circuit of a magnetostrictive torque sensor according to an embodiment of the present invention.
【図2】実施例による正トルク補正回路,負トルク補正
回路および加算回路の具体例を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing a specific example of a positive torque correction circuit, a negative torque correction circuit, and an addition circuit according to the embodiment.
【図3】正,負のトルクと正トルク補正回路から出力さ
れる電圧との関係を示す特性線図である。FIG. 3 is a characteristic diagram showing a relationship between positive and negative torque and a voltage output from a positive torque correction circuit.
【図4】正,負のトルクと負トルク補正回路から出力さ
れる電圧との関係を示す特性線図である。FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between positive and negative torque and a voltage output from a negative torque correction circuit.
【図5】正,負のトルクと加算回路に入力される入力電
圧との関係を示す特性線図である。FIG. 5 is a characteristic diagram showing a relationship between positive and negative torque and an input voltage input to an adding circuit.
【図6】正,負のトルクと加算回路から出力される電圧
との関係を示す特性線図である。FIG. 6 is a characteristic diagram illustrating a relationship between positive and negative torques and a voltage output from an adding circuit.
【図7】従来技術による磁歪式トルクセンサの構成図で
ある。FIG. 7 is a configuration diagram of a conventional magnetostrictive torque sensor.
【図8】従来技術による検出回路および検出処理回路を
示す回路構成図である。FIG. 8 is a circuit configuration diagram showing a detection circuit and a detection processing circuit according to the related art.
【図9】従来技術による正,負のトルクと積分回路から
出力される電圧との関係を示す特性線図である。FIG. 9 is a characteristic diagram showing a relationship between positive and negative torques and a voltage output from an integration circuit according to the related art.
1 磁歪シャフト 7,8 検出コイル 9 ブリッジ回路 10 発振器 11 差動増幅器 13 位相調整回路 14 検波処理回路 15 積分回路 21 正トルク補正回路 22 負トルク補正回路 23 加算回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Magnetostrictive shaft 7, 8 Detection coil 9 Bridge circuit 10 Oscillator 11 Differential amplifier 13 Phase adjustment circuit 14 Detection processing circuit 15 Integration circuit 21 Positive torque correction circuit 22 Negative torque correction circuit 23 Addition circuit
Claims (1)
側に設けられた少なくとも一対の検出コイルと、該各検
出コイルからのインダクタンスの変化により前記磁歪シ
ャフトにかかるトルクを検出する検出回路と、該検出回
路からの信号に基づきトルクを電気信号に変換する検出
処理回路とからなる磁歪式トルクセンサにおいて、前記
検出処理回路の出力側には、トルク零の点を境界として
正トルク分の電気信号と負トルク分の電気信号とを前記
トルク零の点を通るリニア特性となるように別々に補正
する正トルク補正回路、負トルク補正回路をそれぞれ設
けたことを特徴とする磁歪式トルクセンサ。1. A magnetostrictive shaft, at least one pair of detection coils provided on an outer peripheral side of the magnetostriction shaft, a detection circuit for detecting a torque applied to the magnetostriction shaft by a change in inductance from each detection coil, and In a magnetostrictive torque sensor comprising a detection processing circuit that converts torque into an electric signal based on a signal from the detection circuit, the output side of the detection processing circuit has an electric signal for positive torque with a zero torque point as a boundary. A magnetostrictive torque sensor comprising a positive torque correction circuit and a negative torque correction circuit for separately correcting an electric signal for negative torque so as to have a linear characteristic passing through the point of zero torque.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10016291U JP2529980Y2 (en) | 1991-11-08 | 1991-11-08 | Magnetostrictive torque sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10016291U JP2529980Y2 (en) | 1991-11-08 | 1991-11-08 | Magnetostrictive torque sensor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0540849U JPH0540849U (en) | 1993-06-01 |
JP2529980Y2 true JP2529980Y2 (en) | 1997-03-26 |
Family
ID=14266623
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10016291U Expired - Lifetime JP2529980Y2 (en) | 1991-11-08 | 1991-11-08 | Magnetostrictive torque sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2529980Y2 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20190178683A1 (en) | 2016-05-17 | 2019-06-13 | Kongsberg Inc. | System, Method And Object For High Accuracy Magnetic Position Sensing |
WO2018109674A1 (en) | 2016-12-12 | 2018-06-21 | Kongsberg Inc. | Dual-band magnetoelastic torque sensor |
US10983019B2 (en) | 2019-01-10 | 2021-04-20 | Ka Group Ag | Magnetoelastic type torque sensor with temperature dependent error compensation |
WO2021161066A1 (en) | 2020-02-11 | 2021-08-19 | Ka Group Ag | Magnetoelastic torque sensor with local measurement of ambient magnetic field |
-
1991
- 1991-11-08 JP JP10016291U patent/JP2529980Y2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0540849U (en) | 1993-06-01 |
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