JP2018119830A - Eddy current metal sensor and method for detecting eddy current - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属からなる被検出物の渦電流を検出する渦電流式金属センサ及び渦電流検出方法に関する。 The present invention relates to an eddy current type metal sensor and an eddy current detection method for detecting an eddy current of a detection object made of metal.
金属からなる被検出物に対して、該被検出物に生じる渦電流を利用して、種々の検出・検知処理を行う装置が提案されている(特許文献1−3)。 There has been proposed an apparatus for performing various detection / detection processes on a detection object made of metal using an eddy current generated in the detection object (Patent Documents 1-3).
特許文献1には、回転体と一体に回転する突起部の通過を検出する渦電流式のセンサを設け、センサのコイルで発生する磁界の変化に基づいて回転体の回転数を検出する装置が開示されている。特許文献2には、コイルに高周波電流を流し、近接する金属に発生する渦電流によるコイルのインピーダンスの変化から、金属の有無を検知する渦電流式変位センサが開示されている。特許文献3には、渦電流センサを用いて、摩擦材に異物として混入されている金属を検知する装置が開示されている。
渦電流式センサにあって、コイルを単体で使用する場合には、渦電流の検出精度が低くなる問題があり、また、温度等の外部環境による検出結果の変動が大きいという問題もある。そして、正確な渦電流が検出できないことにより、検出した渦電流に基づいた金属の検知も精度良く行えなくなる。 In the eddy current sensor, when the coil is used alone, there is a problem that the detection accuracy of the eddy current is lowered, and there is a problem that the detection result varies greatly due to the external environment such as temperature. In addition, since an accurate eddy current cannot be detected, metal detection based on the detected eddy current cannot be performed with high accuracy.
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、小型かつ簡単な構成であっても、外部環境の影響を受けることなく、金属からなる被検出物の渦電流を正確に検出して、金属の有無の検知、金属までの距離の測定などを高精度に行える渦電流式金属センサ、及び、金属からなる被検出物の渦電流を正確に検出できる渦電流検出方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and even in a small and simple configuration, without being affected by the external environment, accurately detecting the eddy current of a detection object made of metal, An object of the present invention is to provide an eddy current type metal sensor capable of detecting the presence / absence of a metal and measuring a distance to the metal with high accuracy, and an eddy current detection method capable of accurately detecting an eddy current of a detection object made of metal. And
本発明に係る渦電流式金属センサは、金属からなる被検出物の渦電流を検出する渦電流式金属センサにおいて、第1コイルを含んで発振する第1発振回路と、第2コイルを含んで発振する第2発振回路と、前記第1発振回路及び第2発振回路夫々における発振周波数を計測する計測部と、該計測部にて計測した発振周波数の差分を算出する算出部と、該算出部にて算出した差分を前記被検出物の渦電流に変換する変換部とを備えることを特徴とする。
An eddy current type metal sensor according to the present invention includes a first oscillation circuit that oscillates including a first coil and a second coil in an eddy current type metal sensor that detects an eddy current of a detection object made of metal. A second oscillation circuit that oscillates, a measurement unit that measures an oscillation frequency in each of the first oscillation circuit and the second oscillation circuit, a calculation unit that calculates a difference between oscillation frequencies measured by the measurement unit, and the calculation unit And a conversion unit that converts the difference calculated in
本発明の渦電流式金属センサにあっては、被検出物の近傍に配した第1コイルを含む第1発振回路の発振周波数と、被検出物の近傍に第1コイルとは被検出物への距離を異ならせて配した第2コイルを含む第2発振回路の発振周波数とを、計測部で計測する。算出部は、計測部が計測した両発振周波数の差分を算出し、変換部は、算出部が算出した差分を被検出物の渦電流に変換する。被検出物の渦電流が大きくなるとコイルのインダクタンスが減って、そのコイルを含む発振回路の発振周波数は増加する。ここで、被検出物に近い方のコイルは渦電流の変化に応じたインダクタンスの変化量が大きくなるので、発振回路での発振周波数の変動も大きくなる。よって、被検出物からの距離を異ならせて配した2つのコイルを用いて、夫々の発振回路による発振周波数の差分から渦電流を検出することができる。また、検出した渦電流に基づいて、被検出物の有無の検知、被検出物までの距離の測定などを行うことができる。 In the eddy current type metal sensor according to the present invention, the oscillation frequency of the first oscillation circuit including the first coil disposed in the vicinity of the detected object, and the first coil in the vicinity of the detected object to the detected object. The measurement unit measures the oscillation frequency of the second oscillation circuit including the second coil arranged with different distances. The calculation unit calculates a difference between the two oscillation frequencies measured by the measurement unit, and the conversion unit converts the difference calculated by the calculation unit into an eddy current of the detected object. When the eddy current of the object to be detected increases, the inductance of the coil decreases, and the oscillation frequency of the oscillation circuit including the coil increases. Here, since the amount of change in inductance corresponding to the change in eddy current increases in the coil closer to the object to be detected, fluctuations in the oscillation frequency in the oscillation circuit also increase. Therefore, the eddy current can be detected from the difference between the oscillation frequencies of the respective oscillation circuits using two coils arranged at different distances from the object to be detected. Further, based on the detected eddy current, it is possible to detect the presence or absence of the detection object, measure the distance to the detection object, and the like.
この際、2つのコイルとして、基板へのパターニング印刷により形成されたコイルなどの扁平コイルを使用でき、構成は小型化する。扁平コイル等、インダクタンスが小さいコイルの場合には発振周波数が高い。結果としてコンピュータのクロックが発振周波数より低いので、周波数測定の場合には同じ分解能を得るための測定時間を短くし、さらに測定時間を一定とすることができる。 At this time, a flat coil such as a coil formed by patterning printing on the substrate can be used as the two coils, and the configuration is downsized. In the case of a coil having a small inductance such as a flat coil, the oscillation frequency is high. As a result, since the computer clock is lower than the oscillation frequency, in the case of frequency measurement, the measurement time for obtaining the same resolution can be shortened, and the measurement time can be made constant.
また、発振周波数の計測、発振周波数の差分の算出、差分から渦電流への変換の一連の処理を、マイクロコンピュータなどを用いてソフトウェアにて行えて部品点数を削減できるとともに、部品における特性のばらつきを受けることが少なく、検出精度は高い。 In addition, a series of processing of oscillation frequency measurement, oscillation frequency difference calculation, and conversion from difference to eddy current can be performed by software using a microcomputer, etc., and the number of parts can be reduced. The detection accuracy is high.
本発明に係る渦電流式金属センサは、前記計測部は、前記第1発振回路における発振周波数と、前記第2発振回路における発振周波数とを交互に計測するように構成してあることを特徴とする。 The eddy current type metal sensor according to the present invention is characterized in that the measurement unit is configured to alternately measure an oscillation frequency in the first oscillation circuit and an oscillation frequency in the second oscillation circuit. To do.
本発明の渦電流式金属センサにあっては、第1発振回路における発振周波数の計測と、第2発振回路における発振周波数の計測とを、切り替えながら交互に行う。よって、一方の発振回路における発振周波数の計測時に、他方の発振回路は発振していないので、一方の発振回路における発振周波数の計測値は、他方の発振回路の発振の影響を受けない。したがって、両発振回路における正確な発振周波数を計測でき、渦電流の検出精度は高い。 In the eddy current type metal sensor of the present invention, measurement of the oscillation frequency in the first oscillation circuit and measurement of the oscillation frequency in the second oscillation circuit are alternately performed while switching. Therefore, when the oscillation frequency of one oscillation circuit is measured, the other oscillation circuit is not oscillating. Therefore, the measurement value of the oscillation frequency of one oscillation circuit is not affected by the oscillation of the other oscillation circuit. Therefore, accurate oscillation frequencies in both oscillation circuits can be measured, and the eddy current detection accuracy is high.
本発明に係る渦電流式金属センサは、前記第1コイル及び第2コイルは、同軸状に配されていることを特徴とする。 The eddy current type metal sensor according to the present invention is characterized in that the first coil and the second coil are arranged coaxially.
本発明の渦電流式金属センサにあっては、第1コイル及び第2コイルが同軸状に配されている。よって、コイルの配置に要する面積は小さくて済み、渦電流式金属センサの小型化を図れる。 In the eddy current type metal sensor of the present invention, the first coil and the second coil are arranged coaxially. Therefore, the area required for arranging the coils is small, and the eddy current type metal sensor can be miniaturized.
本発明に係る渦電流式金属センサは、前記第1発振回路及び第2発振回路の構成部材は、前記第1コイル及び第2コイルを除いて共通であることを特徴とする。 The eddy current type metal sensor according to the present invention is characterized in that components of the first oscillation circuit and the second oscillation circuit are common except for the first coil and the second coil.
本発明の渦電流式金属センサにあっては、第1発振回路と第2発振回路とにおいて、第1コイル及び第2コイルを除く他の構成部材は共通としている。よって、第1発振回路及び第2発振回路夫々で計測される発振周波数は、コイル以外の異なる構成部材による特性のばらつきの影響を受けず、正確な値が計測される。よって、渦電流の検出精度は高い。 In the eddy current type metal sensor of the present invention, in the first oscillation circuit and the second oscillation circuit, the other components except the first coil and the second coil are common. Therefore, the oscillation frequency measured by each of the first oscillation circuit and the second oscillation circuit is not affected by variations in characteristics due to different components other than the coil, and an accurate value is measured. Therefore, the detection accuracy of eddy current is high.
本発明に係る渦電流式金属センサは、その一面に前記第1コイルが配され、その他面に前記第2コイルが配されている基板を備えることを特徴とする。 The eddy current type metal sensor according to the present invention includes a substrate on which the first coil is disposed on one surface and the second coil is disposed on the other surface.
本発明の渦電流式金属センサにあっては、基板の一面に第1コイルが形成され、基板の他面に第2コイルが形成されている。よって、簡単な構成にて、第1コイル及び第2コイルの同軸状配置を実現できる。 In the eddy current type metal sensor of the present invention, the first coil is formed on one surface of the substrate, and the second coil is formed on the other surface of the substrate. Therefore, the coaxial arrangement of the first coil and the second coil can be realized with a simple configuration.
本発明に係る渦電流検出方法は、金属からなる被検出物の渦電流を検出する渦電流検出方法において、前記被検出物からの距離を互いに異ならせて第1コイル及び第2コイルを配置し、前記第1コイルを含んで発振する発振回路の発振周波数、及び、前記第2コイルを含んで発振する発振回路の発振周波数を夫々計測し、計測した発振周波数の差分を算出し、算出した差分を前記被検出物の渦電流に変換することを特徴とする。 The eddy current detection method according to the present invention is an eddy current detection method for detecting an eddy current of a metal object to be detected, wherein the first coil and the second coil are arranged at different distances from the object to be detected. The oscillation frequency of the oscillation circuit that oscillates including the first coil and the oscillation frequency of the oscillation circuit that oscillates including the second coil are measured, and the difference between the measured oscillation frequencies is calculated. Is converted into an eddy current of the object to be detected.
本発明では、小型かつ簡単な構成であるにもかかわらず、温度等の外部環境の変動があっても正確に被検出物(金属)の渦電流を検出することができ、渦電流の検出結果に基づいて、金属の有無を正しく検知したり、金属までの距離を高精度に測定したりすることが可能である。 In the present invention, the eddy current of the object to be detected (metal) can be accurately detected even if the external environment such as temperature changes, despite the small and simple structure, and the detection result of the eddy current Based on the above, it is possible to correctly detect the presence or absence of a metal or to measure the distance to the metal with high accuracy.
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。図1及び図2は、本発明の渦電流式金属センサの構成を示す斜視図及び断面図である。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings showing embodiments thereof. 1 and 2 are a perspective view and a cross-sectional view showing the configuration of the eddy current type metal sensor of the present invention.
図1及び図2において、10は扁平矩形状の基板である。基板10の一端部の一面(下面)には第1コイル1が形成されている(図2参照)。また、基板10の一端部の他面(上面)には、第1コイル1と同軸をなして、第2コイル2が形成されている。これらの第1コイル1及び第2コイル2は、例えば、基板10への銅箔パターンの印刷により形成される。
1 and 2,
基板10の他端部の上面には、他端から一部を突出させてコネクタ3が実装されている。基板10の中央部の上面には、後述する各種の処理を行うマイクロコンピュータからなる電子チップ4が実装されている。さらに、電子チップ4の近傍には、回路部品5が実装されている。回路部品5は、第1コイル1または第2コイル2と発振回路を構成するためのコンデンサなどを含んでいる。本発明の渦電流式金属センサ20は、以上のような構成をなす。
A
図3は、本発明の渦電流式金属センサ20と被検出物である金属との位置関係を示す断面図である。基板10の一面(下面)側に、渦電流式金属センサ20と対向して検出対象である金属30が配置されている。この配置例では、第1コイル1が第2コイル2よりも、金属30(被検出物)に近い位置に配されることになる。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the positional relationship between the eddy current
図4は、本発明の渦電流式金属センサ20の機能構成を示すブロック図である。図4において、図1及び図2と同一または同様な部分には同一の符号を付している。
FIG. 4 is a block diagram showing a functional configuration of the eddy current
第1コイル1と回路部品5の一部とにより、第1発振回路6が構成されており、第2コイル2と回路部品5の一部とにより、第2発振回路7が構成されている。本発明の渦電流式金属センサ20にあっては、第1発振回路6と第2発振回路7とにおいて、第1コイル1及び第2コイル2を除く他の構成部材は共通としている。よって、第1発振回路6及び第2発振回路7夫々で計測される発振周波数は、異なる構成部材による特性のばらつきの影響を受けず、正確な値が計測される。よって、金属30の渦電流の検出精度は高い。
The
また、電子チップ4は、第1発振回路6及び第2発振回路7夫々における発振周波数を計測する計測部41と、計測部41で計測した発振周波数の差分を算出する算出部42と、算出部42にて算出した差分を金属30(被検出物)の渦電流に変換する変換部43とを機能的に有している。
The
図5は、本発明の渦電流式金属センサ20の一構成例を示す回路図である。図5において、コイルL1及びコイルL2は夫々、前述した第1コイル1及び第2コイル2に該当する。また、マイクロコンピュータU1は、前述した電子チップ4に相当する。
FIG. 5 is a circuit diagram showing one configuration example of the eddy current
コイルL1の一端は、マイクロコンピュータU1の第6端子に接続され、コイルL2の一端は、マイクロコンピュータU1の第3端子に接続されている。コイルL1の他端及びコイルL2の他端はコンデンサC1を介してトランジスタQ1のベースに接続されている。トランジスタQ1のベース、コレクタ間には抵抗R2が設けられ、トランジスタQ1のベース、エミッタ間にはコンデンサC2が設けられている。トランジスタQ1のコレクタは、マイクロコンピュータU1の第2端子に接続されているとともに、抵抗R3を介して接地されている。 One end of the coil L1 is connected to the sixth terminal of the microcomputer U1, and one end of the coil L2 is connected to the third terminal of the microcomputer U1. The other end of the coil L1 and the other end of the coil L2 are connected to the base of the transistor Q1 via the capacitor C1. A resistor R2 is provided between the base and collector of the transistor Q1, and a capacitor C2 is provided between the base and emitter of the transistor Q1. The collector of the transistor Q1 is connected to the second terminal of the microcomputer U1 and is grounded through the resistor R3.
マイクロコンピュータU1の第1端子には、電源電圧Vddの入力端子が接続されている。電源電圧Vddの入力端子は、抵抗R1を介してトランジスタQ1のエミッタに接続されている。抵抗R1とトランジスタQ1のエミッタとの間にはコンデンサC3の一端が接続され、コンデンサC3の他端は接地されている。電源電圧Vddの入力端子と前記第1端子との間にはコンデンサC6の一端が接続され、コンデンサC6の他端は接地されている。マイクロコンピュータU1の第8端子には、接地用の端子が接続されている。 The first terminal of the microcomputer U1 is connected to the input terminal for the power supply voltage Vdd. The input terminal of the power supply voltage Vdd is connected to the emitter of the transistor Q1 through the resistor R1. One end of a capacitor C3 is connected between the resistor R1 and the emitter of the transistor Q1, and the other end of the capacitor C3 is grounded. One end of a capacitor C6 is connected between the input terminal of the power supply voltage Vdd and the first terminal, and the other end of the capacitor C6 is grounded. A grounding terminal is connected to the eighth terminal of the microcomputer U1.
マイクロコンピュータU1の第7端子には、抵抗R4を介して、渦電流に相当する検出電圧Voutを出力する出力端子が接続されている。該出力端子と抵抗R4との間にはコンデンサC7の一端が接続され、コンデンサC7の他端は接地されている。マイクロコンピュータU1の第5端子には、抵抗R6を介して、オフセット制御を行うための制御電圧Vcontを入力する入力端子が接続されている。マイクロコンピュータU1の第5端子と抵抗R6との間にはコンデンサC4の一端が接続され、コンデンサC4の他端は接地されている。 An output terminal that outputs a detection voltage Vout corresponding to an eddy current is connected to the seventh terminal of the microcomputer U1 via a resistor R4. One end of a capacitor C7 is connected between the output terminal and the resistor R4, and the other end of the capacitor C7 is grounded. An input terminal for inputting a control voltage Vcont for performing offset control is connected to the fifth terminal of the microcomputer U1 via a resistor R6. One end of a capacitor C4 is connected between the fifth terminal of the microcomputer U1 and the resistor R6, and the other end of the capacitor C4 is grounded.
コイルL1、2個のコンデンサC2及びC3並びにトランジスタQ1にて、前述した第1発振回路6(コルピッツ発振回路)が構成され、コイルL2、2個のコンデンサC2及びC3並びにトランジスタQ1にて、前述した第2発振回路7(コルピッツ発振回路)が構成されている。そして、マイクロコンピュータU1の切り替え動作(マイクロコンピュータU1の第3端子及び第6端子で切り替え動作を行っている)により、第1発振回路6と第2発振回路7とが所定時間ずつ交互に発振するようになっている。
The coil L1, the two capacitors C2 and C3, and the transistor Q1 constitute the first oscillation circuit 6 (Colpitts oscillation circuit). The coil L2, the two capacitors C2 and C3, and the transistor Q1 described above. A second oscillation circuit 7 (Colpitts oscillation circuit) is configured. Then, by the switching operation of the microcomputer U1 (the switching operation is performed at the third terminal and the sixth terminal of the microcomputer U1), the
次に、本発明の渦電流式金属センサ20の動作について説明する。図6は、本発明の渦電流検出方法の動作手順を示すフローチャートであり、図7は、本発明の渦電流式金属センサ20の動作を説明するためのタイミングチャートである。
Next, the operation of the eddy current
第1発振回路6と第2発振回路7とを、交互に所定時間ずつ発振させ、夫々の発振における発振周波数を計測部41にて計測する(ステップS1)。所定時間は、例えば2msである。この際、図7に示すように、第1発振回路6を発振させてその発振周波数を計測する期間では第2発振回路7を発振させず、また、第2発振回路7を発振させてその発振周波数を計測する期間では第1発振回路6を発振させない。よって、互いに発振の影響を受けることなく、発振周波数を計測するので、その計測値は精度が高い。
The
所定時間(例えば2ms)ずつの発振周波数の計測を終了すると、第1発振回路6における(第1コイル1に由来する)計測された発振周波数と、第2発振回路7における(第2コイル2に由来する)計測された発振周波数との差分を、算出部42にて算出する(ステップS2)。そして、変換部43により、算出した差分を渦電流に変換し、渦電流の変化量を求める(ステップS3)。
When the measurement of the oscillation frequency for each predetermined time (for example, 2 ms) is finished, the oscillation frequency measured in the first oscillation circuit 6 (derived from the first coil 1) and the oscillation frequency in the second oscillation circuit 7 (in the second coil 2) A difference from the measured oscillation frequency is calculated by the calculation unit 42 (step S2). Then, the
また、第1発振回路6を発振させて、その発振周波数を計測する期間では、それ以前の第1発振回路6と第2発振回路7の計測値(例えばA′とB′)の差分を、算出部42にて算出し、変換部43により、算出した差分を渦電流に変換し、渦電流の変化量を求めるので、各発振回路の発振周波数の計測開始のタイミングで渦電流の変化量の更新が順次行われる。
Further, in the period in which the
本発明において下記のような利点があげられる。検出対象である金属30の種類に応じて、渦電流の大きさは変化する。この場合、例えばマイクロコンピュータU1の未使用端子を利用して、この未使用端子の電圧レベルを外部から制御することで、感度を調節するオフセット機能を与えることができる。
The present invention has the following advantages. The magnitude of the eddy current varies depending on the type of
なお、図5には一例として端子を8個有するマイクロコンピュータを記載したが、この構成に限定されるものではない。必要な場合には異なる端子数のマイクロコンピュータを使用し渦電流の変化などの情報をシリアル通信などの手段で、上位の制御側に伝達し、また上位側からの制御信号を受けることも可能である。 Note that although FIG. 5 shows a microcomputer having eight terminals as an example, it is not limited to this configuration. If necessary, it is possible to use a microcomputer with a different number of terminals to transmit information such as changes in eddy currents to the upper control side using means such as serial communication, and to receive control signals from the upper side. is there.
以下、上述したような手順により、渦電流を検出できる原理を説明する。また、渦電流の検出結果に基づいて被検出物(金属30)の有無の検知、被検出物(金属30)までの距離の測定を行える。 Hereinafter, the principle that an eddy current can be detected by the procedure as described above will be described. Further, based on the detection result of the eddy current, the presence / absence of the object to be detected (metal 30) can be detected and the distance to the object to be detected (metal 30) can be measured.
被検出物の渦電流が大きくなった場合、被検出物の近傍に配されたコイルのインダクタンスは、この渦電流の変動に応じて低下する。この結果、そのコイルを含む発振回路の発振周波数は増加する。ここで、被検出物からの距離を異ならせて2個のコイルを配置している場合、何れのコイルもインダクタンスが低下して、何れの発振回路も発振周波数は増加する。但し、被検出物に近い方のコイルは、遠い方のコイルに比べて、渦電流の変化の影響を強く受けるので、上記の場合、インダクタンスの低下量が大きくなり、発振周波数の増加量も大きくなる。よって、2個のコイル夫々を含む2つの発振回路における発振周波数には、渦電流の変化の程度に応じた分の差異が生じることになる。このように、両発振周波数の差分と渦電流との間には相関関係が存在するので、本発明では、両発振回路の発振周波数の差分に基づいて被検出物の渦電流を検出することが可能である。そして、検出した被検出物の渦電流に基づき、被検出物(金属30)の有無を検知したり、被検出物(金属30)までの距離を測定したりすることが可能である。 When the eddy current of the object to be detected increases, the inductance of the coil disposed in the vicinity of the object to be detected decreases according to the fluctuation of the eddy current. As a result, the oscillation frequency of the oscillation circuit including the coil increases. Here, when two coils are arranged at different distances from the object to be detected, the inductance of each coil decreases, and the oscillation frequency of any oscillation circuit increases. However, the coil closer to the object to be detected is more affected by changes in eddy currents than the coil farther away. Therefore, in the above case, the amount of decrease in inductance increases and the amount of increase in oscillation frequency also increases. Become. Therefore, a difference corresponding to the degree of change in the eddy current occurs in the oscillation frequency in the two oscillation circuits including the two coils. Thus, since there is a correlation between the difference between the two oscillation frequencies and the eddy current, the present invention can detect the eddy current of the object to be detected based on the difference between the oscillation frequencies of the two oscillation circuits. Is possible. Based on the detected eddy current of the detected object, it is possible to detect the presence or absence of the detected object (metal 30) or measure the distance to the detected object (metal 30).
前述した実施の形態における渦電流式金属センサ20にあっては、第1コイル1が上記の被検出物(金属30)に近い方のコイルに該当し、第2コイル2が上記の被検出物(金属30)に遠い方のコイルに該当する。
In the eddy current
本発明に係る渦電流式金属センサ20によれば、金属に発生する渦電流を検知することができる。よって金属の有無を検知する有無センサとして使用することができる。また、金属との距離を測定する距離センサとして使用することができる。また、回転数検出センサ、近接スイッチとしても使用できる。
According to the eddy current
上述した実施の形態では、同軸状に基板10に配した2個のコイル(第1コイル1及び第2コイル2)のインダクタンスの変化を、マイクロコンピュータ(電子チップ4)に内蔵された発振器の正確なクロック信号で駆動される2つの発振回路(第1発振回路6及び第2発振回路7)における発振周波数の差分として検出し、その差分(発振周波数の変化量)をマイクロコンピュータにて演算処理して渦電流の変化を検出している。ここで、2個のコイル夫々を交互に発振回路に接続させて、夫々所定時間にわたって交互にマイクロコンピュータにて発振周波数を計測し、その差分を算出して渦電流の変化を検出している。
In the above-described embodiment, the change in inductance of the two coils (the
本実施の形態では、第1コイル1及び第2コイル2を基板10の上下面に同軸状に配しているので、コイルの配置に必要な面積を低減でき、水平方向での狭小化を図れる。また、基板10に導体パターンを印刷してコイルを形成するようにしたので、高さ方向における低背化を図れる。さらに、マイクロコンピュータを用いて各種の処理を行うようにしたので、部品点数を低減できて、回路部品を実装する面積は少なくて済む。以上のことから、渦電流式金属センサの大幅な小型化を実現できる。
In the present embodiment, since the
2つの発振回路における発振周波数の計測を交互に行うようにしているので、一方のコイルを含む発振回路の計測が他方のコイルで発生する磁束(他方のコイルでのインダクタンス変化)の影響を受けないため、正確な発振周波数を計測することができ、この結果、高い精度にて渦電流を検出することが可能である。 Since the measurement of the oscillation frequency in the two oscillation circuits is alternately performed, the measurement of the oscillation circuit including one coil is not affected by the magnetic flux generated in the other coil (inductance change in the other coil). Therefore, an accurate oscillation frequency can be measured, and as a result, eddy current can be detected with high accuracy.
本実施の形態では、2つの発振回路を構成するトランジスタとコンデンサを共通とし、コイルを発振回路それぞれに配置したので、部品の数を少なくすることができて、コストダウンがはかれる。又部品数が少ないため部品特性のばらつきを低減でき、さらに温度変化、ノイズといった外乱の影響を受け難く、正確な測定が可能となる。 In this embodiment, since the transistors and capacitors constituting the two oscillation circuits are shared, and the coils are arranged in the oscillation circuits, the number of parts can be reduced and the cost can be reduced. In addition, since the number of parts is small, variations in part characteristics can be reduced, and further accurate measurement is possible without being affected by disturbances such as temperature changes and noise.
マイクロコンピュータを用いてソフトウェアにより種々の処理を行うようにしたので、ハードウェアとしての回路部品の点数を減少できて、回路部品における特性のばらつきの影響を受けることが少なくなる。また、ソフトウェアにて処理するので、環境(温度、湿度など)の影響を受けにくくなる。よって、検出される渦電流の精度を高めることができる。 Since various processes are performed by software using a microcomputer, the number of circuit parts as hardware can be reduced and the influence of variations in characteristics of circuit parts is reduced. In addition, since it is processed by software, it is less affected by the environment (temperature, humidity, etc.). Therefore, the accuracy of the detected eddy current can be increased.
また、検出する金属30の種類が異なる場合でも、ソフトウェアの内容を変更するのみで簡単に対応できる。よって、大量生産が容易となって、低コスト化を図ることができる。
Further, even when the type of
上述した実施の形態では、基板10の上面及び下面に夫々導体パターンを印刷して、第1コイル1及び第2コイル2を同軸状に形成するようにしたが、第1コイル1及び第2コイル2の形成手法は、これに限らず、他の手法であっても良い。以下、これらの他の手法について変形例として説明する。
In the above-described embodiment, the
(第1変形例)
図8は、第1変形例におけるコイルの構成を示す斜視図である。図8において、図1及び図2と同一または同様な部材には同一番号を付している。なお、図8では、基板10の上下面を図1と逆にして図示している。第1変形例では、基板10の下面に、例えば銅箔のパターン印刷により、第1コイル1と第2コイル2とを同心円状に形成している。基板10の上面には、コイルは形成されておらず、上述した実施の形態と同様な電子チップ4、回路部品5及びコネクタ3が実装されている。
なお、第1コイル1は、第2コイル2より小さく、被検出物からの距離が疑似的に第2コイル2より離れた位置にあると見なせる。
(First modification)
FIG. 8 is a perspective view showing the configuration of the coil in the first modification. 8, the same or similar members as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals. In FIG. 8, the upper and lower surfaces of the
The
(第2変形例)
図9は、第2変形例における渦電流式金属センサの構成を示す断面図である。図9において、図1及び図2と同一または同様な部材には同一番号を付している。第2変形例では、基板10の下面に、例えば銅箔のパターン印刷により、第1コイル1と第2コイル2とを、絶縁層を挟んで同軸状に積層させて形成している。また、基板10の上面には、コイルは形成されておらず、上述した実施の形態と同様な電子チップ4、回路部品5及びコネクタ3が実装されている。第1コイル1及び第2コイル2は、電子チップ4及び回路部品5の実装位置の直下に形成されている。よって、渦電流式金属センサの構成の更なる小型化を図ることができる。なお、図9に示す構成とは異なり、上記第1変形例に述べたような同心円状の第1コイル1及び第2コイル2を、電子チップ4及び回路部品5の実装位置の直下に形成するようにしても良い。
(Second modification)
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the configuration of the eddy current type metal sensor in the second modification. 9, the same or similar members as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals. In the second modification, the
(第3変形例)
図10は、第3変形例における渦電流式金属センサの構成を示す断面図である。図10において、図1及び図2と同一または同様な部材には同一番号を付している。第3変形例では、基板10の一端部の下面に、別部品の空心コイルを実装して第1コイル1を形成し、基板10の一端部の上面に、第1コイル1と同軸をなして、別部品の空心コイルを実装して第2コイル2を形成している。基板10の上面の残りの領域には、上述した実施の形態と同様な電子チップ4、回路部品5及びコネクタ3が実装されている。
(Third Modification)
FIG. 10 is a cross-sectional view showing the configuration of the eddy current metal sensor in the third modification. 10, the same or similar members as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals. In the third modification, a
(第4変形例)
図11は、第4変形例における渦電流式金属センサの構成を示す断面図である。図11において、図1及び図2と同一または同様な部材には同一番号を付している。第4変形例では、基板10の一端部の上面に、別部品の2個の空心コイルを積層実装して第1コイル1及び第2コイル2を形成している。基板10の上面の残りの領域には、上述した実施の形態と同様な電子チップ4、回路部品5及びコネクタ3が実装されている。なお、図11に示す構成とは異なり、基板10の下面に、上記のような2個の空心コイルの積層構成をなす第1コイル1及び第2コイル2を形成するようにしても良い。
(Fourth modification)
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an eddy current metal sensor according to a fourth modification. In FIG. 11, the same or similar members as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals. In the fourth modification, the
なお、開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 The disclosed embodiments should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 第1コイル
2 第2コイル
3 コネクタ
4 電子チップ
5 回路部品
6 第1発振回路
7 第2発振回路
10 基板
20 渦電流式金属センサ
30 金属(被検出物)
41 計測部
42 算出部
43 変換部
DESCRIPTION OF
41
Claims (6)
第1コイルを含んで発振する第1発振回路と、
第2コイルを含んで発振する第2発振回路と、
前記第1発振回路及び第2発振回路夫々における発振周波数を計測する計測部と、
該計測部にて計測した発振周波数の差分を算出する算出部と、
該算出部にて算出した差分を前記被検出物の渦電流に変換する変換部と
を備えることを特徴とする渦電流式金属センサ。 In an eddy current type metal sensor that detects eddy currents of metal objects,
A first oscillation circuit that oscillates including the first coil;
A second oscillation circuit that oscillates including the second coil;
A measurement unit for measuring an oscillation frequency in each of the first oscillation circuit and the second oscillation circuit;
A calculation unit for calculating a difference between oscillation frequencies measured by the measurement unit;
An eddy current type metal sensor comprising: a conversion unit that converts the difference calculated by the calculation unit into an eddy current of the object to be detected.
前記被検出物からの距離を互いに異ならせて第1コイル及び第2コイルを配置し、
前記第1コイルを含んで発振する発振回路の発振周波数、及び、前記第2コイルを含んで発振する発振回路の発振周波数を夫々計測し、
計測した発振周波数の差分を算出し、
算出した差分を前記被検出物の渦電流に変換することを特徴とする渦電流検出方法。 In an eddy current detection method for detecting an eddy current of a metal object,
Disposing the first coil and the second coil at different distances from the object to be detected;
Measure the oscillation frequency of the oscillation circuit that oscillates including the first coil and the oscillation frequency of the oscillation circuit that oscillates including the second coil, respectively.
Calculate the difference between the measured oscillation frequencies,
An eddy current detection method comprising converting the calculated difference into an eddy current of the object to be detected.
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-
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- 2017-01-24 JP JP2017010422A patent/JP2018119830A/en active Pending
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JP2020038113A (en) * | 2018-09-04 | 2020-03-12 | 日置電機株式会社 | Current measuring device and current measuring method |
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