专利名称：位置传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种使用于检测可动体的动作位置的位置传感器。
背景技术：
以往，作为这种技术，可举出广泛使用于各领域的旋转传感器。在汽车用发动机 中，使用作为旋转传感器之一的曲轴位置传感器(crank angle sensor)来检测其旋转速度、旋转相位。在以下专利文献1中记载有这种曲轴转角传感器的一例。作为曲轴位置传感器的代表性传感器，已知有使用了磁性拾波器(magnetic Pickup)的传感器。其代表性使用方法为如下与设置在旋转轴上的齿轮状的磁性材料相 向地放置由磁铁与线圈构成的磁性拾波器，根据该拾波器与磁性材料的空隙距离发生变化，从磁性拾波器输出电压波形。该方式的问题点是磁性拾波器的前端的磁通量的尖锐化受限制，齿轮状磁性材料的齿数的增加也受限制，因此角度分辨率受限制。另外，作为检测旋转的其它方式，已知有一般的光学式旋转编码器。在以下专利文献2中记载有其一例。然而，光学式旋转编码器使用光，因此存在容易附着污染物质这种问题。另外，如果为了提高分辨率而缩小狭缝则狭缝容易被污染物质堵塞，仍然难以在容易与 油、灰尘等接触的恶劣环境中使用。因此，能够举出与光学式不同的、通过利用磁场的变化来能够避免污染物质的问题的电磁感应式旋转编码器。在以下专利文献3中记载有其一例。这种电磁感应式旋转编 码器具备被固定在旋转体上的磁体和多个线圈图案(coil pattern)，其中，上述多个线圈 图案与该磁体可相向地被配置，并检测随着旋转体的旋转的磁体的通过。这些线圈图案在 电气上错开相位地被配置在印制电路基板上的线圈图案区域内。专利文献1 日本特开2001-41092号公报专利文献2 日本特开平6-95798号公报专利文献3 日本特开平9-170934号公报
发明内容
发明要解决的问题然而，在专利文献3中记载的电磁感应式旋转编码器中，即使通过磁体来使线圈图案(一匝线圈)产生感应，也由于其电压不足，因此有可能由于噪声等影响而无法得到正 确的输出信号。本发明是鉴于上述情形而完成的，其目的在于提供一种通过对励磁线圈和检测线圈使用特定的线圈图案来使其产生较大的感应电力由此提高输出信号的SN比的位置传感器。用于解决问题的方案为了达到上述目的，第一发明所述的发明的宗旨在于，一种用于检测可动体的动 作位移的电磁感应式位置传感器，该位置传感器具备励磁基板，其包括励磁线圈；检测基板，其与励磁基板相向地被固定在可动体上，并包括通过间隙与励磁线圈相向地配置的检 测线圈；高频励磁电路，其以高频对励磁线圈进行励磁；以及解调电路，其对检测信号进行解调，该检测信号是随着对励磁线圈励磁而从检测线圈输出的信号，其中，励磁线圈和检测 线圈形成为弯折形状的线圈图案。
根据上述发明的结构，由于可动体进行动作，因此检测基板与可动体一起动作，检 测线圈通过间隙与励磁基板的励磁线圈相向地进行动作。此时，通过高频励磁电路对励磁 线圈以高频进行励磁，由此励磁线圈产生磁�。纱耍觳庀呷Σ杏Φ缌Γ酶杏Φ缌� 从检测线圈被输出为检测信号。该检测信号被解调电路进行调制，由此得到反映了可动体 的动作位移的解调信号。在此，励磁线圈被以高频进行励磁，因此即使励磁线圈和检测线圈 被简化为弯折形状的线圈图案，在励磁线圈和检测线圈之间也得到充分的电磁耦合，检测 线圈能够确保某种程度大小的感应电力。另外，通过将励磁线圈和检测线圈设为弯折形状 的线圈图案，不需要卷绕很多线圈而将励磁线圈和检测线圈分别紧凑地设置在励磁基板和 检测基板上。为了达到上述目的，第二发明所述的发明的宗旨在于，在第一发明所述的发明中， 在励磁基板上设置有多排励磁线圈，多排励磁线圈被配置成在电气上相位相互错开，多排 励磁线圈分别构成为被高频励磁电路以高频进行励磁，在检测基板上设置有多排检测线 圈，多排检测线圈被配置成相同相位，分别与多排检测线圈对应地设置有多个解调电路。根据上述发明的结构，除了第一发明所述的发明的作用以外，在多排励磁线圈与 多排检测线圈之间分别得到充分的电磁耦合。多排励磁线圈配置成在电气上相位错开，因 此通过各排检测线圈，得到在电气上相位错开的检测信号，这些检测信号被对应的解调电 路进行解调而分别输出解调信号。为了达到上述目的，第三发明所述的发明的宗旨在于，在第一发明所述的发明中， 在励磁基板上设置有基准励磁线圈，该基准励磁线圈按照可动体的每个单位动作量仅一处 具有一个弯折图案的励磁线圈构成，基准励磁线圈构成为被高频励磁电路以高频进行励 磁，在检测基板上设置有基准检测线圈，该基准检测线圈由与基准励磁线圈电磁耦合的具 有一个弯折图案的检测线圈构成，与基准检测线圈对应地设置有另外的解调电路。根据上述发明的结构，除了第一发明所述的发明的作用以外，通过基准励磁线圈 与基准检测线圈进行电磁耦合，表示可动体的动作的基准位置的信号从基准检测线圈被输 出，并被另外的解调电路进行解调之后输出解调信号。为了达到上述目的，第四发明所述的发明的宗旨在于，在第三发明所述的发明中， 基准励磁线圈和基准检测线圈形成为涡旋状图案。根据上述发明的结构，对于第三发明所述的发明的作用，分别形成为涡旋状图案 的基准励磁线圈和基准检测线圈进行较强电磁耦合，从基准检测线圈输出的信号电平变
尚ο为了达到上述目的，第五发明所述的发明的宗旨在于，在第一发明所述的发明中， 还具备波形整形电路，其用于对从解调电路输出的解调信号进行波形整形；以及脉冲产 生电路，其根据从波形整形电路输出的信号(零交叉信号)的上升沿和下降沿来产生单触 发脉冲(one-shot pulse)信号。根据上述发明的结构，除了第一发明所述的发明的作用以外，根据从波形整形电路输出的零交叉信号的上升沿和下降沿来从脉冲产生电路产生单触发脉冲信号，因此与仅根据上升沿来产生脉冲信号的情况相比，脉冲信号数增加。为了达到上述目的，第六发明所述的发明的宗旨在于，在第二发明所述的发明中， 还具备多个波形整形电路，该多个波形整形电路用于对分别从多个解调电路输出的解调 信号进行波形整形；多个脉冲产生电路，该多个脉冲产生电路根据分别从多个波形整形电 路输出信号(零交叉信号)的上升沿和下降沿来产生单触发脉冲信号；以及逻辑或输出电 路，其输出分别从多个脉冲产生电路输出的单触发脉冲信号的逻辑或。根据上述发明的结构，除了第二发明所述的发明的作用以外，从与多排检测线圈 对应的多个解调电路分别输出的解调信号通过对应的多个波形整形电路分别被波形整形 为零交叉信号，根据这些零交叉信号来从多个脉冲产生电路分别输出单触发脉冲信号，这 些多个单触发脉冲信号在逻辑或输出电路中在时间序列上汇总为一个逻辑或信号而被输 出ο为了达到上述目的，第七发明所述的发明的宗旨在于，在第三发明或者第四发明 所述的发明中，还具备逻辑异或输出电路，该逻辑异或输出电路输出如下信号的逻辑异或， 艮口，检测线圈通过解调电路输出的与解调信号有关的信号和基准检测线圈通过另外的解调 电路输出的与解调信号有关的信号。根据上述发明的结构，除了第三发明或者第四发明所述的发明的作用以外，检测 线圈输出的与从解调电路输出的解调信号有关的信号和基准检测线圈输出的与从另外的 解调电路输出的解调信号有关的信号，在逻辑异或输出电路中在时间序列上汇总为一个逻 辑异或信号而被输出。发明效果根据第一发明所述的发明，励磁线圈和检测线圈分别使用弯折形状的线圈图案， 由此能够产生较大的感应电力，作为位置传感器能够提高输出信号的SN比。另外，即使将 励磁基板和检测基板的大小设为固定，作为位置传感器也能够提高输出信号的分辨率。根据第二发明所述的发明，除了第一发明所述的发明的效果以外，能够得到反映 了可动体的动作位置的不同的多个解调信号。根据第三发明所述的发明，除了第一发明所述的发明的效果以外，能够同时得到 与可动体的基准位置和脉冲列有关的信号。根据第四发明所述的发明，除了第三发明所述的发明的效果以外，能够将由基准 检测线圈得到的信号设为抗干扰的信号，能够更准确地检测可动体的基准位置。根据第五发明所述的发明，除了第一发明所述的发明的效果以外，作为位置传感 器能够进一步提高输出信号的分辨率。根据第六发明所述的发明，除了第二发明所述的发明的效果以外，不需将各励磁 线圈和各检测线圈的弯折形状的线圈图案分别进行精密化，就能够将检测信号、解调信号、 零交叉信号、单触发脉冲信号以及逻辑或信号进一步进行精密化。其结果是，作为位置传感 器能够使输出信号的分辨率倍增。根据第七发明所述的发明，除了第三发明或者第四发明所述的发明的效果以外， 能够通过一根信号线得到与可动体的基准位置和脉冲列有关的信号。
图1是表示第一实施方式所涉及的旋转编码器的概要结构图。图2是放大表示相同的励磁基板的一部分的立体图。图3是表示相同的旋转编码器的电结构的框图。图4是表示相同的解调电路的各种信号的变化的时序图。图5是表示相同的解调信号、零交叉信号以及单触发脉冲信号的变化的时序图。图6是概括表示相同的励磁信号和检测信号的图。图7是概括表示比较例所涉及的励磁信号和检测信号的图。图8是放大表示第二实施方式所涉及的励磁基板的一部分的立体图。图9是放大表示相同的检测基板的一部分的立体图。图10是表示相同的旋转编码器的电结构的框图。图11是表示相同的两个解调信号和与这些两个解调信号对应的零交叉信号以及 单触发脉冲信号、和逻辑或信号的变化的时序图。图12是放大表示第三实施方式所涉及的励磁基板的一部分的立体图。图13是表示相同的旋转编码器的电结构的框图。图14是放大表示第三实施方式所涉及的励磁基板的一部分的立体图。图15是表示第三实施方式的基准检测线圈所涉及的解调信号和第四实施方式的 基准检测线圈所涉及的解调信号之间的不同的时序图。附图标记说明1:旋转编码器(位置传感器)；3:曲轴(可动体)；4:励磁线圈；4A:励磁线圈； 4B 励磁线圈；5 励磁基板；6 间隙；7 检测线圈；7A 检测线圈；7B 检测线圈；8 检测基 板；13 —个弯折图案；14 基准励磁线圈；15 基准检测线圈；21 励磁电路；22 高频产生 电路；23 解调电路；23A 解调电路；23B 解调电路；24 波形整形电路；24A 波形整形电 路；24B 波形整形电路；25 脉冲产生电路；25A 脉冲产生电路；25B 脉冲产生电路；26 逻辑或输出电路；27 逻辑异或输出电路；31 旋转编码器(位置传感器)；32 旋转编码器 (位置传感器)。
具体实施例方式[第一实施方式]下面，参照附图来详细说明将本发明的位置传感器具体化为“电磁感应式旋转编 码器”的第一实施方式。图1示出本实施方式的旋转编码器1的概要结构图。作为一例，该旋转编码器1 与发动机2的曲轴3对应而被设置，使用于对相当于本发明的可动体的曲轴3的动作位置 (旋转角)进行检测。旋转编码器1具备励磁基板5，其包括励磁线圈4 ；检测基板8，其与 励磁基板5相向地被固定在曲轴3上，并包括通过间隙6与励磁线圈4相向配置的检测线 圈7 ；控制器9，其将励磁信号输出到励磁线圈4，并且对从检测线圈7输出的检测信号进行 处理；以及壳体10，其容纳这些部件4 9.励磁基板5和检测基板8形成为相互大致相同大小的圆板形状。励磁基板5被固 定在壳体10上，检测基板8可旋转地被壳体10所支承。在检测基板8的与设置有检测线圈7的侧面相反侧面的中心上一体地设置有输入轴11，该输入轴11被设置成从壳体10突 出。输入轴11通过连接器(coupling) 12能够与曲轴3 —体旋转地被固定。图2是放大表示励磁基板5的一部分的立体图。励磁线圈4被设置成在励磁基板 5的一侧面上沿着外周缘呈圆环状。励磁线圈4由弯折成矩形的“弯折形状的线圈图案”形 成。在本实施方式中，如图2所示，“弯折形状的线圈图案”包括朝向励磁基板5的外侧的例 如“360个”矩形部4a(点划线椭圆中示出。)和连结相邻矩形部4a之间的连结部4b。并 且，如图2所示，由相邻的一个矩形部4a和一个连结部4b构成一个弯折图案13。这种一 个弯折图案13连续多个来构成“弯折形状的线圈图案”。设置在检测基板8上的检测线圈 7的结构也与上述励磁线圈4的结构基本相同。图3是表示旋转编码器1的电结构的框图。控制器9具备励磁电路21、高频产生电 路22、解调电路23、波形整形电路24以及脉冲产生电路25。励磁电路21以高频对励磁线 圈4进行励磁。高频产生电路22对励磁电路21供给高频。作为该高频例如假设“500kHz” 的频率。解调电路23对检测信号进行解调并进行平滑处理，其中，该检测信号是对应于对 励磁线圈4的励磁而从检测线圈7输出的信号。波形整形电路24将从解调电路23输出 的平滑处理后的解调信号通过零交叉波形整形来整形为零交叉信号。脉冲产生电路25根 据从波形整形电路24输出的零交叉信号的上升沿和下降沿来产生单触发脉冲(one-shot pulse)。在本实施方式中，励磁电路21和高频产生电路22构成用于以高频对励磁线圈4 进行励磁的本发明的高频励磁电路。在图3中，方便起见，检测基板5的跟前侧面示出励磁 线圈4，但是，实际上，被配置在励磁基板5的相反侧面即与检测基板8相向的侧面上。在本实施方式的旋转编码器1中，通过曲轴3旋转，检测基板8与曲轴3 —起旋 转,检测线圈7通过间隙6与励磁基板5的励磁线圈4相向并旋转。此时，通过高频产生电 路22和励磁电路21以固定振幅的高频对励磁线圈4进行励磁，励磁线圈4周期地产生磁 力线，与励磁线圈4相向地设置的检测线圈7产生感应电力，该感应电力从检测线圈7输出 作为使振幅周期地变化的检测信号。并且，该检测信号被解调电路23进行解调，由此得到 反映了曲轴3的旋转角的变化(旋转相位的变化)的低频率解调信号。该解调信号被波形 整形电路24整形为零交叉信号，并且，在脉冲产生电路25中对该零交叉信号进行处理，由 此从该电路25输出单触发脉冲信号作为旋转编码器1的最终输出信号。在此，由检测线圈7产生的感应电力在构成检测线圈7的“弯折形状的线圈图案” 的上述一个弯折图案13各自中产生，这些感应电力的总和被从检测线圈7输出为检测信 号。在此，随着检测基板8的旋转，励磁线圈4和检测线圈7的相位反复进行相互一致之后 错开并再次一致这种周期。在两个线圈4、7的相位一致时，由检测线圈7产生的电压变得 最大，之后，随着相位错开而产生电压逐渐变小。之后，产生电压的正负变成反转，随着两个 线圈4、7的相位变成一致而产生电压再次变大，之后，随着相位错开而产生电压变�。痪� 产生电压的正负反转。通过反复进行这种电压变化，从检测线圈7输出振幅周期地发生变 化的高频检测信号。图4示出解调电路23的各种信号的变化的时序图。如图4的㈧所示，如果从检 测线圈7对解调电路23输入振幅周期地发生变化的高频检测信号，则解调电路23对该检 测信号进行同步检测，由此如图4的(B)所示那样转换为周期地正负反转的同步检测信号。 之后，解调电路23对同步检测信号进行平滑处理，由此得到如图4的(C)所示那样的低频解调信号。从图4的(B)、(C)可知，该解调信号与同步检测信号的振幅变化对应地发生变 化。图5示出解调信号、零交叉信号以及单触发脉冲信号的变化的时序图。图5的(A) 表示解调电路23的解调信号，图5的(B)表示波形整形电路24的零交叉信号，图5的(C) 表示脉冲产生电路25的单触发脉冲信号。如图5的(A)、(B)所示，可知零交叉信号是在解 调信号与零电平交叉的时刻上升或者下降的数字信号。如图5的(B)、(C)所示，可知单触 发脉冲信号是在零交叉信号上升或者下降的时刻产生的脉冲信号。根据以上说明的本实施方式的旋转编码器1，励磁线圈4和检测线圈7被简化为 “弯折形状的线圈图案”。并且，以高频对励磁线圈4进行励磁，因此即使励磁线圈4和检测 线圈7被简化，在励磁线圈4和检测线圈7之间得到充分的电磁耦合，在检测线圈7中能够 确保某种程度大小的感应电力。由此，从检测线圈7输出的检测信号电平变大，解调电路23 的解调信号电平变大。其结果是，能够分别正确地输出波形整形电路24的零交叉信号和脉 冲产生电路25的单触发脉冲信号。即，在本实施方式中，励磁线圈4和检测线圈7分别使 用“弯折形状的线圈图案”，由此能够产生比较大的感应电力，能够提高输出信号的SN比。 换言之，在该旋转编码器1中，简化励磁线圈4和检测线圈7的线圈图案的同时能够得到更 正确的输出信号。图6与本实施方式有关，图6的(A)概括示出输入到励磁 线圈4的高频励磁信号， 图6的⑶概括示出从检测线圈7输出的检测信号。图7与比较例有关，图7的㈧概括 示出输入到励磁线圈4的低频励磁信号，图7的(B)概括示出从检测线圈7输出的检测信 号。从图6可知，在本实施方式中，对励磁线圈4输入高频励磁信号，因此可知从检测线圈7 也能够输出振幅较大(电平较大)的高频检测信号。与此相对，在图7示出的比较例中，对 励磁线圈输入低频励磁信号，因此可知从检测线圈能够输出振幅较小(电平较小)的低频 检测信号。由此，从图6和图7的比较可知，在本实施方式中，可提高来自旋转编码器1的 输出信号的SN比。另外，在本实施方式中，将励磁线圈4和检测线圈7设为“弯折形状的线圈图案”， 由此不需要卷绕很多线圈而分别在励磁基板5和检测基板8上比较紧凑地设置励磁线圈4 和检测线圈7。因此，即使固定了励磁基板5和检测基板8的大�。材芄惶岣咦魑� 码器1的输出信号的分辨率。在本实施方式中，为了利用解调电路23对来自检测线圈7的检测信号进行解调， 采用同步检测，因此能够抑制励磁信号以外的噪声，由此，能够进一步提高输出信号的SN 比。在本实施方式中，根据从波形整形电路24输出的零交叉信号的上升沿和下降沿 来从脉冲产生电路25产生单触发脉冲信号，因此与仅根据上升沿来产生脉冲信号的情况 相比，脉冲信号数增加。因此与仅根据上升沿来产生脉冲信号的情况相比，能够提高作为旋 转编码器1的输出信号的分辨率。[第二实施方式]接着，参照附图来详细说明将本发明的位置传感器具体化为“电磁感应式旋转编 码器”的第二实施方式。此外，在以下进行说明的各实施方式中，对与第一实施方式相同的结构要素附加相同附图标记，省略说明，以不同点为中心进行说明。图8是放大表示本实施方式中的励磁基板5的一部分的立体图。图9是放大表示 本实施方式中的检测基板8的一部分的立体图。图10是表示本实施方式中的旋转编码器 31的电结构的框图。在本实施方式中，励磁基板5、检测基板8以及控制器9的结构分别与 第一实施方式的结构不同。S卩，如图8所示，在励磁基板5上设置有两排励磁线圈4A、4B。也就是说，通过外侧的励磁线圈4A和内侧的励磁线圈4B来设置有两排线圈图案。这些两排励磁线圈4A、4B 具备大致相同的“弯折形状的线圈图案”，但是被配置成相互在电气上相位错开。如图8所 示，两个线圈4A、4B的相位偏差相当于一个弯折图案13的1/4(90° )。在检测基板8上也 设置有两排检测线圈7A、7B，但是，如图9所示，两排检测线圈7A、7B被配置成未错开相位。如图10所示，在本实施方式中，控制器9具备两个解调电路23A、23B，其与两排检测线圈7A、7B对应；两个波形整形电路24A、24B，其与各解调电路23A、23B对应；两个脉 冲产生电路25A、25B，其与各波形整形电路24A、24B对应；以及一个逻辑或输出电路26，其 在各脉冲产生电路25A、25B中被共用。各电路234、238、24々、248、25々、258的功能与第一实 施方式中的各电路23 25的功能相同。因而，分别从两个解调电路23A、23B输出的解调 信号被对应的波形整形电路24A、24B进行波形整形。另外，根据从各波形整形电路24A、24B 输出的信号(零交叉信号)的上升沿和下降沿，在对应的两个脉冲产生电路25A、25B中分 别产生单触发脉冲信号。并且，逻辑或输出电路26输出从各脉冲产生电路25A、25B分别输 出的单触发脉冲信号的逻辑或即逻辑或信号。因而，根据本实施方式的旋转编码器31，在输出信号的SN比和正确性这一点上，能够得到与第一实施方式相同的作用效果。除此以外，在本实施方式中，在两排励磁线圈 4A、4B和两排检测线圈7A、7B之间分别得到充分的电磁耦合。另外，两排励磁线圈4A、4B被 配置成在电气上相位错开，因此通过各检测线圈7A、7B来得到在电气上相位错开的两个检 测信号，这些两个检测信号被对应的两个解调电路23A、23B所解调。由此，能够得到反映了 曲轴3的旋转角的不同的两个解调信号。另外，分别从两个解调电路23A、23B输出的解调 信号通过对应的两个波形整形电路24A、24B分别被波形整形为零交叉信号，根据这些零交 叉信号来从两个脉冲产生电路25A、25B分别输出单触发脉冲信号，这些两个单触发脉冲信 号被输出为在逻辑或输出电路26中在时间序列上汇总为一个逻辑或信号。因此，不将各励 磁线圈4A、4B和各检测线圈7A、7B的“弯折形状的线圈图案”分别进行精细化，就能够使检 测信号、解调信号、零交叉信号、单触发脉冲信号以及逻辑或信号进一步精密化。其结果是， 与第一实施方式的旋转编码器1的分辨率相比，作为旋转编码器31能够使输出信号的分辨 率提高两倍、即能够使分辨率倍增。图11是表示两个解调信号和与这些两个解调信号分别对应的零交叉信号以及单触发脉冲信号、和逻辑或信号的变化的时序图。图11的(A)示出一侧的解调电路23A的解 调信号，图11的⑶示出一侧的波形整形电路24A的零交叉信号，图11的(C)示出一侧的 脉冲产生电路25A的单触发脉冲信号，图11的(D)示出另一侧的解调电路23B的解调信 号，图11的(E)示出另一侧的波形整形电路24B的零交叉信号，图11的(F)示出另一侧的 脉冲产生电路25B的单触发脉冲信号，图11的(G)示出逻辑或输出电路26的逻辑或信号。 如图11所示，根据本实施方式的旋转编码器31，从与两排检测线圈7A、7B对应的两个解调电路23A、23B分别输出的两个解调信号(参照图11的(A)、(D))通过对应的两个波形整形 电路24A、24B分别被波形整形为零交叉信号(参照图11的(B)、(E))。另外，根据这些两个 零交叉信号来从两个脉冲产生电路25A、25B分别输出单触发脉冲信号(参照图11的(C)、 (F))。并且，分别从两个脉冲产生电路25A、25B输出的两个单触发脉冲信号，被输出为在逻 辑或输出电路26中在时间序列上汇总为一个逻辑或信号(参照图11的(G))。因而，从该 旋转编码器31输出由汇总为一个的两倍数的单触发脉冲信号构成的逻辑或信号作为旋转 编码器31的输出信号。[第三实施方式]接着，参照附图来详细说明将本发明的位置传感器具体化为“电磁感应式旋转编码器”的第三实施方式。图12是放大表示本实施方式中的励磁基板5的一部分的立体图。图13是表示本 实施方式中的旋转编码器32的电结构的框图。在本实施方式中，励磁基板5、检测基板8以 及控制器9各自的结构与第一实施方式不同。S卩，如图12所示，在励磁基板5的励磁线圈4内侧设置有基准励磁线圈14，其中， 该基准励磁线圈14为曲轴3每旋转一圈仅在一处具有一个弯折图案13的励磁线圈。另外， 在检测基板8的检测线圈7内侧设置有基准检测线圈15，其中，该基准检测线圈15与基准 励磁线圈14电磁耦合且具有一个弯折图案13。如图13所示，在本实施方式中，控制器9具备两个解调电路23A、23B，其与检测 线圈7和基准检测线圈15对应；两个波形整形电路24A、24B，其与各解调电路23A、23B对 应；以及一个逻辑异或输出电路27，其在各波形整形电路24A、24B中被共用。各电路23A、 23B、24A、24B的功能与第二实施方式中的各电路23A、23B、24A、24B的功能相同。因而，从两 个解调电路23A、23B分别输出解调信号。从一侧的解调电路23A输出的解调信号是与一个 弯折图案13对应的一个周期的增减信号。从另一侧的解调电路23B输出的解调信号是连 续地反复增减的信号。这些解调信号通过对应的波形整形电路24A、24B被波形整形为零交 叉信号，从而从各波形整形电路24A、24B输出零交叉信号。从一侧的波形整形电路24A输 出的零交叉信号是与一个周期的增减信号对应的一个脉冲信号。从另一侧的波形整形电路 24B输出的零交叉信号是连续的脉冲信号。并且，逻辑异或输出电路27输出从各波形整形 电路24A、24B分别输出的零交叉信号的逻辑异或即逻辑异或信号。即，在从一侧的波形整 形电路24A输出一个脉冲信号时，逻辑异或输出电路27输出从另一侧的波形整形电路24B 输出的所连续的脉冲信号中缺失一个脉冲信号的信号。因而，根据本实施方式的旋转编码器32，在输出信号的SN比和正确性这一点上， 能够得到与第一实施方式相同的作用效果。除此以外，在本实施方式中，检测线圈7通过解 调电路23B从波形整形电路24B输出的零交叉信号和基准检测线圈15通过另一个解调电 路23A从另一个波形整形电路24A输出的零交叉信号，被输出为在逻辑异或输出电路27中 在时间序列上汇总为一个逻辑异或信号。该逻辑异或信号是从另一个波形整形电路24B输 出的连续的脉冲列中缺失一个脉冲信号的信号。根据该逻辑异或信号中的缺失一个脉冲信 号的缺失信号来能够检测出曲轴3的旋转角的基准位置(绝对角0° )。另外，根据缺失信 号和连续的脉冲列的累计，能够检测出曲轴3的旋转角的绝对位置(绝对角)。并且，在本 实施方式中，通过使用一根信号线，能够同时得到与基准位置和脉冲列有关的信号。
[第四实施方式]接着，参照附图来详细说明将本发明的位置传感器具体化为“电磁感应式旋转编 码器”的第四实施方式。图14是放大表示本实施方式中的励磁基板5的一部分的立体图。图15是表示第 三实施方式的基准检测线圈15所涉及的解调信号和第四实施方式的基准检测线圈15所涉 及的解调信号之间的不同的时序图。在本实施方式中，基准励磁线圈14和基准检测线圈15 的结构与第三实施方式不同。即，如图14所示，基准励磁线圈14的一个弯折图案13形成 为涡旋状图案。基准检测线圈15也相同。因而，在本实施方式中也能够得到与第三实施方式相同的作用效果。除此以外，形 成为涡旋状图案的基准励磁线圈14和基准检测线圈15较强地分别电磁耦合，从基准检测 线圈15输出的检测信号电平变高。由此，如图15所示，可知本实施方式的解调信号电平L2 高于第三实施方式的解调信号电平Li。因此，在本实施方式中，能够使关于基准检测线圈 15所得到的解调信号和零交叉信号成为抗干扰的信号。其结果是，能够更准确地检测出曲 轴3的基准位置(绝对角0° )。此外，本发明并不限于上述各实施方式，在不脱离发明的宗旨的范围内还能够以 下那样实施。在上述各实施方式中，将本发明的位置传感器具体化为“电磁感应式旋转编码 器”，但是还能够将该位置传感器具体化为“电磁感应式线性编码器”。产业上的可利用性本发明能够利用于电磁感应式旋转编码器、电磁感应式线性编码器。
权利要求
一种位置传感器，该位置传感器是用于检测可动体的动作位移的电磁感应式位置传感器，其特征在于，具备励磁基板，其包括励磁线圈；检测基板，其与上述励磁基板相向地被固定在上述可动体上，并包括通过间隙与上述励磁线圈相向地配置的检测线圈；高频励磁电路，其以高频对上述励磁线圈进行励磁；以及解调电路，其对检测信号进行解调，该检测信号是随着对上述励磁线圈的励磁而从上述检测线圈输出的信号，其中，上述励磁线圈和上述检测线圈形成为弯折形状的线圈图案。
2.根据权利要求1所述的位置传感器，其特征在于，在上述励磁基板上设置有多排励磁线圈，上述多排励磁线圈被配置成在电气上相位相 互错开，上述多排励磁线圈构成为被上述高频励磁电路以高频进行励磁，在上述检测基板上设置有多排检测线圈，上述多排检测线圈被配置成相位相同， 与上述多排检测线圈对应地设置有多个解调电路。
3.根据权利要求1所述的位置传感器，其特征在于，在上述励磁基板上设置有基准励磁线圈，该基准励磁线圈由按照上述可动体的每个单 位动作量仅在一处具有一个弯折图案的励磁线圈构成，上述基准励磁线圈构成为被上述高 频励磁电路以高频进行励磁，在上述检测基板上设置有基准检测线圈，该基准检测线圈由与上述基准励磁线圈电磁 耦合的具有一个弯折图案的检测线圈构成，与上述基准检测线圈对应地设置有另外的解调电路。
4.根据权利要求3所述的位置传感器，其特征在于，上述基准励磁线圈和上述基准检测线圈形成为涡旋状图案。
5.根据权利要求1所述的位置传感器，其特征在于， 还具备波形整形电路，其用于对从上述解调电路输出的解调信号进行波形整形；以及 脉冲产生电路，其根据从上述波形整形电路输出的信号的上升沿和下降沿来产生单触 发脉冲信号。
6.根据权利要求2所述的位置传感器，其特征在于， 还具备多个波形整形电路，该多个波形整形电路用于对分别从上述多个解调电路输出的解调 信号进行波形整形；多个脉冲产生电路，该多个脉冲产生电路根据分别从上述多个波形整形电路输出的信 号的上升沿和下降沿来产生单触发脉冲信号；以及逻辑或输出电路，其输出分别从上述多个脉冲产生电路输出的单触发脉冲信号的逻辑或。
7.根据权利要求3或者4所述的位置传感器，其特征在于，还具备逻辑异或输出电路，该逻辑异或输出电路输出如下信号的逻辑异或由上述检 测线圈通过上述解调电路输出的与解调信号有关的信号和由上述基准检测线圈通过上述另外的解调电路输出的与解调信号有关的信号.
全文摘要
本发明提供一种位置传感器，该位置传感器通过对励磁线圈和检测线圈使用特定的线圈图案来产生较大的感应电力，以此提高输出信号的SN比。电磁感应式旋转编码器具备励磁基板，其包括励磁线圈；检测基板，其与励磁基板相向地被固定在可动体上，并包括通过间隙与励磁线圈相向配置的检测线圈；以及控制器，其对励磁线圈输出励磁信号，并对来自检测线圈的检测信号进行处理。控制器具备以高频对励磁线圈进行励磁的励磁电路和高频产生电路；解调电路，其对随着对励磁线圈励磁而从检测线圈输出的信号进行解调；波形整形电路，其对来自解调电路的信号进行波形整形；以及脉冲产生电路，其根据来自波形整形电路的信号来输出脉冲信号。
文档编号G01D5/245GK101799302SQ20101010259
公开日2010年8月11日 申请日期2010年1月22日 优先权日2009年1月22日
发明者井上铁治 申请人:爱三工业株式会社
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
