JPH0737881B2 - Sensor circuit of electromagnetic induction type sensor - Google Patents
Sensor circuit of electromagnetic induction type sensorInfo
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電磁誘導型センサのセ
ンサ回路に係り、特にセンサコイルに励磁信号を印加し
て、該センサコイルのインダクタンスの変化により、タ
ーゲットの変位を検出する電磁誘導型センサのセンサ回
路に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sensor circuit of an electromagnetic induction type sensor, and more particularly to an electromagnetic induction type sensor for detecting a displacement of a target by applying an excitation signal to the sensor coil and changing the inductance of the sensor coil. The present invention relates to a sensor circuit of a sensor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】磁気浮上アクチュエータ、磁気軸受装置
等においては、ターゲットの変位（固定されたセンサ側
のヨークよりの距離の変化）を検出するのに、センサコ
イルのインダクタンスがターゲットの変位により変化す
ることを利用した電磁誘導型センサが用いられる場合が
ある（例えば、センサ技術１９９０年７月号 Vol.１０,
No.８，第８６頁）。2. Description of the Related Art In a magnetic levitation actuator, a magnetic bearing device, etc., in order to detect the displacement of a target (change in distance from a fixed sensor side yoke), the inductance of a sensor coil changes due to the displacement of the target. There is a case where an electromagnetic induction type sensor utilizing this is used (for example, sensor technology July 1990 Vol. 10,
No. 8, p. 86).
【０００３】図４は、かかる従来の電磁誘導型センサの
センサ回路の一例である。センサコイル４，５は、固定
されたセンサ側ヨークのコイルであり、そのインダクタ
ンスＬ1, Ｌ2は、例えば、磁気浮上アクチュエータに取
付けられた変位測定対象のターゲットと、固定されたセ
ンサ側のヨークによって構成される磁気回路によって形
成される、センサコイルより見たインダクタンスであ
る。変位測定対象のターゲットは、固定されたセンサ側
両端のヨーク間に浮上した状態で位置し、片方のヨーク
との間にインダクタンスＬ1、他方のヨークとの間にイ
ンダクタンスＬ2が形成される。ターゲットがＬ1 側の
ヨークに近づくと、磁気回路の磁気抵抗が、小さくな
り、インダクタンスＬ1は増大し、反対にＬ2側の磁気抵
抗は増大し、インダクタンスＬ2は減少する。FIG. 4 shows an example of a sensor circuit of such a conventional electromagnetic induction type sensor. The sensor coils 4 and 5 are coils of a fixed sensor side yoke, and the inductances L 1 and L 2 thereof are, for example, a target of displacement measurement attached to a magnetic levitation actuator and a fixed sensor side yoke. It is the inductance seen from the sensor coil, which is formed by the magnetic circuit configured by. The target whose displacement is to be measured is located between the fixed yokes at both ends of the sensor in a floating state, and the inductance L 1 is formed between the one yoke and the other yoke, and the inductance L 2 is formed between the other yoke. When the target approaches the yoke on the L 1 side, the magnetic resistance of the magnetic circuit decreases, the inductance L 1 increases, and conversely, the magnetic resistance on the L 2 side increases and the inductance L 2 decreases.
【０００４】センサ回路は、センサコイル４，５と、抵
抗２，３とが図示のブリッジ状に接続され、発振器２よ
り比較的高い周波数（１〜１００ｋHz）の正弦波のキャ
リア信号が印加される。抵抗２，３の中点Ａと、センサ
コイル４，５の中点Ｂは、差動増幅回路６に接続され
る。ターゲットの変位により、インダクタンスＬ1，Ｌ2
の変化によって発振器のキャリア周波数がＡＭ変調され
た信号が差動増幅回路６で増幅される。In the sensor circuit, sensor coils 4 and 5 and resistors 2 and 3 are connected in a bridge shape as shown in the figure, and a sinusoidal carrier signal having a relatively high frequency (1 to 100 kHz) is applied to the oscillator 2. . The midpoint A of the resistors 2 and 3 and the midpoint B of the sensor coils 4 and 5 are connected to the differential amplifier circuit 6. Due to the displacement of the target, the inductances L 1 and L 2
The signal in which the carrier frequency of the oscillator is AM-modulated by the change of is amplified by the differential amplifier circuit 6.
【０００５】差動増幅回路６の後段には、ノイズ成分を
カットする目的で、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）７が
接続され、発振器１のキャリア周波数成分のみが通過す
る。バンドパスフィルタ７の出力信号は、同期検波回路
１０に入力され、ＡＭ変調された差動増幅回路６の出力
信号が全波整流検波され、ローパスフィルタによりター
ゲットの変位に相当する低周波数成分のみが取り出され
る。A bandpass filter (BPF) 7 is connected to the subsequent stage of the differential amplifier circuit 6 for the purpose of cutting noise components, and only the carrier frequency component of the oscillator 1 passes through. The output signal of the bandpass filter 7 is input to the synchronous detection circuit 10, the output signal of the differential amplifier circuit 6 that is AM-modulated is subjected to full-wave rectification detection, and only the low frequency component corresponding to the displacement of the target is obtained by the lowpass filter. Taken out.
【０００６】信号整形回路９は、発振器１のキャリア周
波数の正弦波信号を整形し、その出力信号が、同期検波
回路１０のリファレンス（同期）信号として入力され
る。同期検波回路１０の出力信号は、全波整流のため、
高調波成分をかなり含んでいる。そのため、ローパスフ
ィルタ１１により、高調波成分を除去することにより、
ターゲットの変位に相当する低周波成分が取り出され
る。The signal shaping circuit 9 shapes the sine wave signal of the carrier frequency of the oscillator 1, and its output signal is input as a reference (synchronization) signal of the synchronous detection circuit 10. Since the output signal of the synchronous detection circuit 10 is full-wave rectification,
It contains a lot of harmonic components. Therefore, by removing the harmonic component by the low-pass filter 11,
A low frequency component corresponding to the displacement of the target is extracted.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】この様に、係る従来の
電磁誘導型センサのセンサ回路においては、同期検波回
路１０により全波整流された信号は高調波成分をかなり
含み、これをローパスフィルタ１１で除去するものであ
った。従って、ローパスフィルタ１１によるセンサのゲ
インの損失が大きく、取り出される低周波成分の波高値
が減少してしまうという問題があった。即ち、ターゲッ
トの変位に相当するＡＭ変調された変調分に対して、取
り出された低周波成分の波高値が減少する。換言すれ
ば、センサの感度が低下するという問題があった。As described above, in the conventional sensor circuit of the electromagnetic induction type sensor, the signal full-wave rectified by the synchronous detection circuit 10 contains a lot of harmonic components, and the low-pass filter 11 Was to be removed in. Therefore, there is a problem that the loss of the gain of the sensor due to the low-pass filter 11 is large and the peak value of the extracted low frequency component is reduced. That is, the peak value of the extracted low-frequency component decreases with respect to the AM-modulated component corresponding to the displacement of the target. In other words, there is a problem that the sensitivity of the sensor is reduced.
【０００８】更に、渦電流損などの高周波損失を減らす
ために、キャリアとなる発振器１の周波数を１〜１０ｋ
Hzに下げると、同期検波回路１０により全波整流される
ことによって生じる高調波成分の周波数も低下する。一
方、ターゲットの変位に相当する低周波の信号は、０〜
２ｋHzであるため、ローパスフィルタ１１の通過周波数
をターゲットの変位に相当する信号を十分にカバーしよ
うとすると、同期検波回路１０による全波整流の高調波
成分が残ってしまい、きれいなターゲットの変位信号の
波形が得られないという問題が生じる。Further, in order to reduce high frequency loss such as eddy current loss, the frequency of the oscillator 1 serving as a carrier is set to 1 to 10 k.
When the frequency is reduced to Hz, the frequency of the harmonic component generated by full-wave rectification by the synchronous detection circuit 10 also decreases. On the other hand, the low frequency signal corresponding to the displacement of the target is 0 to
Since it is 2 kHz, if it is attempted to sufficiently cover the pass frequency of the low-pass filter 11 with the signal corresponding to the displacement of the target, the harmonic component of the full-wave rectification by the synchronous detection circuit 10 remains, and a clear displacement signal of the target is obtained. There is a problem that a waveform cannot be obtained.
【０００９】係る従来の技術の問題点に鑑み、本発明
は、センサのゲインの損失の少なく、感度の良い、且
つ、キャリア周波数の高調波成分の除去されたきれいな
波形の得られる電磁誘導型センサのセンサ回路を提供す
ることを目的とする。In view of the above problems of the prior art, the present invention provides an electromagnetic induction type sensor having a small gain loss of the sensor, a high sensitivity, and a clean waveform free of harmonic components of the carrier frequency. An object of the present invention is to provide a sensor circuit.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】係る課題を解決するた
め、本発明は、電磁誘導型センサの検波回路を、サンプ
ルホールド回路と、そのサンプルホールド回路に、ＡＭ
変調された信号のピークをホールドするリファレンス信
号を供給する信号整形回路とから構成したものである。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a detection circuit of an electromagnetic induction type sensor, a sample hold circuit, and an AM
And a signal shaping circuit for supplying a reference signal for holding the peak of the modulated signal.
【００１１】[0011]
【作用】サンプルホールド回路により、ＡＭ変調された
キャリア信号のピークを、信号整形回路のリファレンス
信号によりホールドすることによって、高調波成分の極
めて少ない、ターゲットの変位に相当する低周波信号が
取り出される。それ故、ローパスフィルタの負担が減
り、センサゲインの損失の少なく感度の良い、且つ、キ
ャリア周波数を下げても、きれいなターゲットの変位に
相当する信号波形の得られる電磁誘導型センサのセンサ
回路が実現される。The sample-hold circuit holds the peak of the AM-modulated carrier signal by the reference signal of the signal shaping circuit, so that a low-frequency signal corresponding to the displacement of the target having very few harmonic components is extracted. Therefore, the load of the low-pass filter is reduced, the sensor gain loss is small and the sensitivity is high, and even if the carrier frequency is lowered, a sensor circuit of an electromagnetic induction type sensor that can obtain a signal waveform equivalent to a clean target displacement is realized. To be done.
【００１２】[0012]
【実施例】図１は、本発明の一実施例の電磁誘導型セン
サのセンサ回路の説明図である。センサ回路の基本的動
作は図４に示す従来技術と同じである。即ち、センサコ
イル４，５と抵抗２，３をブリッジ状に接続し、発振器
１により１〜１００ｋHzのキャリアとなる正弦波の励磁
信号を印加する。抵抗２，３の中点Ａと、センサコイル
４，５の中点Ｂの信号を取り出して、ターゲットの変位
によりＡＭ変調された信号を、差動増幅回路６で増幅す
る。バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）７で、ノイズ成分を
カットするため、キャリア信号の周波数成分のみを通
し、検波回路により検波を行い、低周波数のターゲット
の変位に相当する信号を取り出す。1 is an explanatory view of a sensor circuit of an electromagnetic induction type sensor according to an embodiment of the present invention. The basic operation of the sensor circuit is the same as the prior art shown in FIG. That is, the sensor coils 4 and 5 and the resistors 2 and 3 are connected in a bridge shape, and an excitation signal of a sine wave serving as a carrier of 1 to 100 kHz is applied by the oscillator 1. The signals at the midpoint A of the resistors 2 and 3 and the midpoint B of the sensor coils 4 and 5 are taken out, and the signal AM-modulated by the displacement of the target is amplified by the differential amplifier circuit 6. The bandpass filter (BPF) 7 cuts off the noise component, so that only the frequency component of the carrier signal is passed and detection is performed by the detection circuit, and a signal corresponding to the displacement of the target of low frequency is extracted.
【００１３】従来技術と異なる点は、検波回路の構成で
ある。図１に示すように、検波回路は、サンプルホール
ド回路８と、これにＡＭ変調された信号のピークをホー
ルドするリファレンス信号を供給する信号整形回路９と
から構成されている。信号整形回路９は、サンプルホー
ルド回路８の入力側に接続され、サンプルホールド回路
８に入力されるＡＭ変調されたキャリア信号と同じ信号
を取り込むことによって、これと同期した信号をリファ
レンス信号として、サンプルホールド回路８に供給す
る。従って、信号整形回路９により、ＡＭ変調されたキ
ャリア信号のピークに合わせた、リファレンス信号が供
給されることにより、サンプルホールド回路８は、ＡＭ
変調されたキャリア信号のピークをホールドする。The difference from the prior art is the configuration of the detection circuit. As shown in FIG. 1, the detection circuit includes a sample hold circuit 8 and a signal shaping circuit 9 which supplies a reference signal for holding the peak of the AM-modulated signal. The signal shaping circuit 9 is connected to the input side of the sample and hold circuit 8 and takes in the same signal as the AM-modulated carrier signal input to the sample and hold circuit 8 to sample the signal synchronized with this as a reference signal. It is supplied to the hold circuit 8. Therefore, the signal shaping circuit 9 supplies the reference signal in accordance with the peak of the AM-modulated carrier signal, so that the sample-hold circuit 8 receives the AM signal.
Hold the peak of the modulated carrier signal.
【００１４】図２は、本発明の一実施例のサンプルホー
ルド回路８の動作を示す説明図である。（Ａ）は、サン
プルホールド回路８の動作であり、信号整形回路９のリ
ファレンス信号により、ＡＭ変調されたキャリア信号の
ピークが、ホールドされることを示す。（Ｂ）は、サン
プルホールド回路８の出力側であり、ターゲットの変位
が一定している場合、図示のような、高調波成分をまっ
たく含まないきれいな波形が得られる。これは、キャリ
ア周波数を下げても、ローパスフィルタなしで、出力側
に高調波成分が無いため、同様なきれいな波形となる。FIG. 2 is an explanatory diagram showing the operation of the sample hold circuit 8 according to one embodiment of the present invention. (A) shows the operation of the sample hold circuit 8 and shows that the peak of the AM-modulated carrier signal is held by the reference signal of the signal shaping circuit 9. (B) is the output side of the sample and hold circuit 8. When the displacement of the target is constant, a clear waveform including no harmonic component as shown is obtained. Even if the carrier frequency is lowered, there is no low-pass filter and there is no harmonic component on the output side, so a similar clean waveform is obtained.
【００１５】図２に示すように、ＡＭ変調されたキャリ
ア信号のピークが、サンプルホールド回路８の出力側に
得られるので、従来の全波整流されたキャリア信号の平
均値が同期検波回路１０の出力側に得られるのと比較し
て、波高値の損失が無いことが判る。又、高調波成分が
無いことから、従来の全波整流されたキャリア信号の高
調波成分を除去するローパスフィルタの必要が無く、き
れいなターゲットの変位に相当する信号波形が得られ
る。As shown in FIG. 2, since the peak of the AM-modulated carrier signal is obtained at the output side of the sample-hold circuit 8, the conventional average value of the full-wave rectified carrier signal of the synchronous detection circuit 10 is obtained. It can be seen that there is no loss in peak value compared to that obtained on the output side. Further, since there is no harmonic component, there is no need for a conventional low-pass filter for removing the harmonic component of the carrier signal that has been full-wave rectified, and a signal waveform equivalent to a clean target displacement can be obtained.
【００１６】ターゲットの変位が振動する場合は、勿
論、階段状のサンプルホールド回路の出力側の波形とな
る。これを実際の振動の滑らかな波形とするためには、
ローパスフィルタ（ＬＰＦ）が必要となるが、全波整流
波形を平滑化するのと比較すると簡単なセンサゲインの
損失の少ないフィルタで十分である。When the displacement of the target vibrates, the waveform on the output side of the sample-and-hold circuit having a staircase pattern is, of course, obtained. To make this a smooth waveform of the actual vibration,
A low-pass filter (LPF) is required, but a simple filter with less loss of sensor gain is sufficient as compared with smoothing a full-wave rectified waveform.
【００１７】図３は、本発明の一実施例の電磁誘導型セ
ンサのセンサ回路の信号整形回路の説明図である。信号
整形回路９は、位相調整器１３、コンパレータ１４、マ
ルチバイプレータ１５などから構成されている。位相調
整器１３は、入力されるＡＭ変調されたキャリア信号の
位相を調整することにより、サンプルホールド回路８で
キャリア信号のピークをホールドするためのものであ
る。コンパレータ１４は、或るスレッショルドによっ
て、後段のマルチバイブレータ１５を動作させ、矩形波
のリファレンス信号をサンプルホールド回路８に、ＡＭ
変調された信号のピークをホールドするよう、供給す
る。尚、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１６は、従来のロ
ーパスフィルタ１１と比較して、損失の少ないフィルタ
となっている。FIG. 3 is an explanatory diagram of a signal shaping circuit of the sensor circuit of the electromagnetic induction type sensor according to the embodiment of the present invention. The signal shaping circuit 9 includes a phase adjuster 13, a comparator 14, a multi-vibrator 15, and the like. The phase adjuster 13 adjusts the phase of the input AM-modulated carrier signal so that the sample-hold circuit 8 holds the peak of the carrier signal. The comparator 14 operates the post-stage multivibrator 15 according to a certain threshold, and supplies the rectangular wave reference signal to the sample hold circuit 8 and AM.
Supply to hold the peak of the modulated signal. The low-pass filter (LPF) 16 is a filter with less loss than the conventional low-pass filter 11.
【００１８】[0018]
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
センサ回路によれば、サンプルホールド回路により、Ａ
Ｍ変調されたキャリア信号のピーク値をホールドするこ
とによって、検波を行うものである。従って、従来の全
波整流によって検波を行うものと比較して、発生する高
調波の量が極めて少ない。それ故、ローパスフィルタの
負担が軽減され、損失の少ない、感度の良い、且つ低い
キャリア周波数でもターゲットの変位の波形のきれいな
電磁誘導型センサが実現された。As described above in detail, according to the sensor circuit of the present invention, the sampling and holding circuit
The detection is performed by holding the peak value of the M-modulated carrier signal. Therefore, the amount of harmonics generated is extremely small as compared with the conventional method that performs detection by full-wave rectification. Therefore, the load of the low-pass filter is reduced, the loss is small, the sensitivity is high, and the electromagnetic induction type sensor having a clean target displacement waveform even at a low carrier frequency is realized.
【図１】本発明の一実施例の電磁誘導型センサのセンサ
回路の説明図。FIG. 1 is an explanatory diagram of a sensor circuit of an electromagnetic induction type sensor according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の一実施例の電磁誘導型センサのサンプ
ルホールド回路の動作説明図。FIG. 2 is an operation explanatory diagram of a sample hold circuit of the electromagnetic induction type sensor according to the embodiment of the present invention.
【図３】本発明の一の実施例の電磁誘導型センサの信号
整形回路の説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram of a signal shaping circuit of an electromagnetic induction type sensor according to an embodiment of the present invention.
【図４】従来の電磁誘導型センサのセンサ回路の説明
図。FIG. 4 is an explanatory diagram of a sensor circuit of a conventional electromagnetic induction sensor.
１ 発振器 ２，３ 抵抗 ４，５ センサコイル ６ 差動増幅回路 ７ バンドパスフィルタ（ＢＰＦ） ８ サンプルホールド回路 ９ 信号整形器 １０ 同期検波回路 １１，１６ ローパスフィルタ（ＬＰＦ） １３ 位相調整回路 １４ コンパレータ １５ マルチバイブレータ 1 Oscillator 2,3 Resistance 4,5 Sensor coil 6 Differential amplification circuit 7 Bandpass filter (BPF) 8 Sample hold circuit 9 Signal shaper 10 Synchronous detection circuit 11,16 Lowpass filter (LPF) 13 Phase adjustment circuit 14 Comparator 15 Multi vibrator
Claims (1)
ャリア信号をターゲットの変位によりＡＭ変調するセン
サコイルと、該ＡＭ変調された信号を増幅する増幅回路
と、該増幅回路の出力信号を検波し、ターゲットの変位
に相当する信号を取出す電磁誘導型センサのセンサ回路
において、前記検波は、サンプルホールド回路と、該サ
ンプルホールド回路のＡＭ変調された信号のピークをホ
ールドするリファレンス信号とによってなされることを
特徴とする電磁誘導型センサのセンサ回路。1. An oscillator for generating a carrier signal, a sensor coil for AM-modulating the carrier signal by displacement of a target, an amplifier circuit for amplifying the AM-modulated signal, and an output signal of the amplifier circuit. In a sensor circuit of an electromagnetic induction sensor that extracts a signal corresponding to the displacement of a target, the detection is performed by a sample hold circuit and a reference signal that holds the peak of the AM-modulated signal of the sample hold circuit. A sensor circuit of an electromagnetic induction type sensor characterized by.
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|---|---|---|---|
| JP29622791A JPH0737881B2 (en) | 1991-10-16 | 1991-10-16 | Sensor circuit of electromagnetic induction type sensor |
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| JP29622791A JPH0737881B2 (en) | 1991-10-16 | 1991-10-16 | Sensor circuit of electromagnetic induction type sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05113301A JPH05113301A (en) | 1993-05-07 |
| JPH0737881B2 true JPH0737881B2 (en) | 1995-04-26 |
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Country Status (1)
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Families Citing this family (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR100347012B1 (en) * | 2000-02-02 | 2002-08-03 | 한국과학기술원 | High sensitive displacement measuring system using Linear Variable Differential Transformer |
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- 1991-10-16 JP JP29622791A patent/JPH0737881B2/en not_active Expired - Lifetime
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