CN85109058A - 位置检出装置 - Google Patents
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Abstract
一位置检出装置，备有由多数长尺形磁性体构成的磁性体板，以及由多数导体构成的多数导体板，包括于磁性体板的两侧将上述导体板使其中的导体与磁性体直交地重合、使导体上下连接并交替地成为励磁线及检出线的感应板部、于各励磁线附加所定周期的交变电流的驱动电源流、产生稳恒磁场的位置指定用磁发生器，将于各检出线中被感应起的感应电压分别取出，并据此而算出所说磁发生器的指示位置的位置检出回路，提供了一感应板部很薄、操作性好，不易受外部感应且不放出杂音的高精度位置检出装置。
Description
本发明是关于根据由位置指定用磁发生器所附加了磁场的磁性体的导磁率的变化，以位置指定用磁发生器来检出被指定的位置的位置检出装置。作为原来的位置检出装置，有在设于磁致伸缩传导媒体的一端或位置指示笔的尖端的驱动线圈中附加上脉冲电流，使在上述磁致伸缩传导媒体中发生磁致伸缩振动波，以处理器等测定从这点起至根据上述磁致振动波来检出设于位置指示笔的尖端或磁致伸缩传导媒体的一端的检出线圈的感应电压之间的时间，据此，以计算出位置指示笔的指示位置等的装置。这种装置，虽然其位置检出精度较好，但由于在笔和处理器等之间有时间信号等的授受，笔和装置之间必有导线相连，这样，处理就受到明显的限制，同时也容易受其他机器的感应而错误地工作，或相反地，也有成为噪音发生源的可能性，更有甚者，必须将笔保持为垂直于磁致伸缩传导媒体，并且使它十分接近磁致伸缩传导媒体。
还有，作为原来的其他的位置检出装置，有的将复数的驱动线与检出线互相垂直地配置，在驱动线中顺次地流有电流的同时，顺次地选择检出线，检出感应电压，根据感应起大感应电压的检出线的位置来检出以具有像铁酸盐那样的磁性体的位置指示笔所指定的位置。这种装置，虽然能够将位置指示笔作成无导线，但座标位置的分辨率决定于线的间隔，为了提高分辨率而缩小线的间隔时，信噪比及安定度都会变坏，所以，要提高分辨率是困难的;还有，在驱动线与检出线的交点的正上方的位置检出也是困难的，再者，由于必须将位置指示笔充分地接近线，使用时，在输入面上不能放有厚的东西。
更进一步，由于上述的位置检出装置，无论那一种都使用线圈，感应板的厚度必须缩小。
本发明的第1目的是要提供一位置检出装置，该装置具有互相大致上平行地配置的多数的长尺形磁性体被夹于一对绝缘性基板中而成一整体的磁性体板，以及由多数大致上平行的导体而形成的复数导体板，将上述的各导体板于上述磁性体板的两侧使导体及磁性体垂直地重合，将上述各导体板上的导体上下地连接，而交替地成为励磁线及检出线的感应板部。根据这种装置，感应板部的厚度可作得比原来的小，而且容易制造，可大量生产，降低成本。还有，励磁线与检出线之间的磁通变化只在磁性体内部进行，其结合是紧密的，检出电压大信噪收比好，而且不容易受外部感应的影响，也不发生向外的感应噪音。此外，只需在磁性体上加上小小的磁偏压就能够作位置指定，所以无需使位置指定用磁发生器接近磁性体，使有效读取高度增大，同时，也可以夹入强磁性体以外的金属之间。再者，由于不必进行时间检出等的信号的授受，所以也不必于位置指定用磁发生器上使用连接导线，从而能提高操作性。
本发明的第2目的要提供一种位置检出装置，该装置装有多数互相大致上平行的长尺形磁性体，此磁性体被夹于一对绝缘性基板之间而成一整体的2块磁性体板以及由复数导体互相大致上平行而成的4块导体板，将上述2块磁性体板沿磁性体的X方向及Y方向重合，再在其两侧，将上述导体板逐2块地，把一方的导体沿X方向，另一方的导体沿Y方向重合，将沿着上述导体板的X方向及Y方向的导体上下连接，交替地成为X方向及Y方向的励磁线及检出线的感应板部。根据这种装置，加上于第1目的的所述的各种效果，便可能作出二维的位置检出。
本发明的第3目的是要提供一种装置，这种装置具有将大致上平行配置的复数长尺形的磁性体2组，互相垂直，夹在绝缘性基板之间而成为一整体的磁性体板的感应板。根据这种装置，加上第2目的所述的各种效果，便可把感应板部的厚度造得更小。
有关上述以外的其他目的、构成、效果将在以下的说明中弄明白。
附图的简单说明。
附图是供说明本发明之用的。
图1是表示本发明的一实施例的斜视图。
图2是显示出感应板部的具体构造的示意图。
图3是表示磁性体板的制造过程图。
图4是磁性体板的斜视图。
图5是导体板的斜视图。
图6是磁偏压对导磁率的特性图。
图7是表示在X方向的检出线上发生的感应电压的一例的图。
图8是表示励磁周围的磁通的模样的说明图。
图9是表示驱动电流源的具体例的电路图。
图10是表示位置指定用磁发生器的具体例的截面图。
图11是其电路图。
图12是表示位置检出回路的具体的构成的方框图。
图13是表示感应板部的变形例的图。
图14是表示变形例中的磁性体板的制造过程的图。
图1是表示本发明的一实施例的一部分切去了的分解斜视图。图中100是感应板部，200是驱动电流源，301、302是多路扫描装置，400是位置指定用磁发生器，例如是棒磁铁，500是位置检出回路。
感应板部100，如图2所示，由遮护板110a、磁性体板120a、120b、导体板130a、130b、磁性体板120c、120d、导体板130c、130d、磁性体板120e、120f以及遮护板110b等12层构成。
遮护板110a、110b是使用一种于玻璃钢板等的绝缘基板111的一面上贴有铜板112的印刷电路板。
磁性体板120a～120f，如图3所示将多数（图示例为8支）的长尺形磁性体121大致上平行地排列，而用2块玻璃钢板等的绝缘基板122、123把磁性体121夹着，经过加热压着，形成了如图4实施的一整体的东西。这里，作为磁性体121是使用了即使磁铁接近也很难磁化，即保持力小而导磁率（μ）高的材料，例如直径0.1mm的截面为圆形的非晶形导线。而作为非晶形导线的材料，例如（Fe1-XCoX）75Si10B15（原子%）（X表示Fe与Co的比率，取0～1的值）等是适当的。
导体板130a～130d如图5所示，是于环氧玻璃钢板等的绝缘性基板的一面上，贴有铜板的印刷电路板131，再施以蚀刻、形成了复数的（图示例为17条）两端有台孔的导体132而成的。
上述的磁性体板120a、120b之间，120c、120d之间，以及120e、120f之间通过加热压着，而其他基板则通过粘着薄来粘接、固定。这时磁性体板120a、120c、120e的磁性体沿Y方向配置，而磁性体板120b、120d、120f的磁性体则沿X方向配置，导体板130a、130c的导体配置于与Y方向垂直的方向、而导体板130b、130d的导体则配置于与X方向垂直的方向。
再者，作为其他的制造方法，也可以将2块磁性体板，使它的磁性体互相垂直地加热压着，在它的外侧未接上固定印刷电路板，然后经过蚀刻处理而形成导体，或不形导体，而作成上述的遮护板110a，磁性体板120a、120b导体板130a的一组，那体板130b，磁性体板120c、120d导体板130c的一组及导体板130d，磁性体板120e、120f遮护板110b的一组，再将这些组贴着、固定。感应板部100全体的厚度，实际上虽然只有3～5mm，但在图2～图5中，在厚度方向上则扩大地表示出来。
导体板130b与130d的各个导体上下重合的导体在台孔处经穿孔处理而被连接，而交替地形成缠绕于磁性体板120d的磁性体121的周围的X方向的励磁线140a～140i及检出线150a～150h。励磁线140a～140i的导体板130b方面的一端被连接相邻的励磁线140a～140i的导体板130d方面的一端，即串联地连接，励磁线140a的另一端和励磁线140i的另一端被连接到驱动电源200。还有，各检出线150a～150h的导体板130b方面的一端分别与多路扫描装置301连接，而检出线150a～150h的导体板130d方面的另一端则共同接地。
导体板130a和130c的各个导体，上下重合的导体在一端的台孔处理穿孔处理而被连接，而交替地形了缠绕磁性体板120c中的磁性体121的周围的Y方向的励磁线160a～160i及检出线170a～170h。励磁线160a～160i的导体板130a方面的一端被连接到相邻的励磁线160a～160i的导体板130c方面的一端，即串联地连接，励磁线160a的另一端与励磁线160i的另一端被连接到驱动电流源200。还有，各检出线170a～170h的导体板130a方面的一端分别被连接到多路扫描装置302，而检出线170a～170h的导体板130c方面的另一端则共同接地。
驱动电流源200经常将所定周期的交变电流（例如正弦波等）向励磁线140a～140i及160a～160i送出。还有，多路扫描装置301、302根据来自位置检出电路500的控制信号将检出线150a～150h及170a～170h的输出信号有选择地向位置检出电路500送出。
在这样的构成中，在检出线150a～150h及170a～170H那里，就会发生由于流经上述励磁线140a～140i及160a～160i的交变电流而引起的电磁感应，产生感应电压。因为这个电磁感应是通过磁性体板120a～120f的磁性体121而进行的，所以磁性体121的导磁率越大，上述感应电压电流值也越大。但是，磁性体121的导磁率根据外加的磁偏压而发生很大变化。这个变化的模样，根据磁性体的组成，上述交变电流的频率，或对磁性体所加的热处理等而不同，如图6所示，当加上设定量的磁偏压时，可以使导磁率为最大。因此，在这种情况下，于磁性体121附加上述所设定的磁偏压时，由励磁线140a～140i，160a～160i对检出线150a～150h，170a～170h所感应起的电压就增大。
现在，参照图1，假定将位置指定用棒磁400的N极向下，处于距离检出线150a的X方向XS及距离检出线170a的Y方向YS的感应极板部100的位置A上，而把上述所定量的磁偏压加于磁性体121上。
这时，在X方向的检出线150a～150h上就产生了如图7所示的感应电压V1-V8。在图7中，横轴分别以X1-X8表示检出线150a～150h的X方向的座标位置，纵轴表示电压值，上述的各电压V1-V8在位置A的正下方成为最大值（极大值）。由于上述各电压V1-V8是从多路扫描装置301而获得的，所以如果以位置检出电路500来进行运算以求出这些感应电压的极大值，就可以求得棒磁铁400的X座标值XS。
作为找寻座标值XS的一个计算方法，以适当的函数来近似图7中极大值附近的波形，然后求出那函数的极大值的座标。例如，设各检出线150a～150h的间隔为△X，在图7中，以2次函数（图中以实线表示）来近似从座标X3至X5的部分时，可作如下的计算。首先，据各检出线的电压和座标值，有
V3＝a（X3-XS）2+b …（1）
V4＝a（X4-XS）2+b …（2）
V5＝a（X5-XS）2+b …（3）
这里，a、b为常数（a＞0）。还有，
X4-X3＝△X …（4）
X5-X3＝2△X …（5）
将（4）、（5）式代入（2）、（3）式，整理后变为，
XS＝X3+△X/2｛（3V3-4V4+V5）/
（V3-2V4+V5）｝ …（6）
因此，将在检出线150c、150d、150e所感应起的电压V3、V4、V5及检出线150c的座标值X3（已知）送往位置检出电路500，并进行（b）式的运算，就可以求出位置指定用棒磁铁400的X座标值。还有，即使将棒磁铁沿Y轴移动，也可得到相同的X座标值。
另外，在Y方向的检出线170a～170h上也可以获得如图7所示的感应电压，通过与上述相同的运算处理，就可以求得Y座标值YS。
再者，在上述的感应板部100中，磁性体板120a、120b、120e、120f构成了如图8所示的于励磁线的周围产生的磁通通道，是为了获得更大电磁感应的东西，但也可以不特地设置。还有，遮护板110a、110b是为了防止外部杂音的混入，以及防止感应杂音向外部放出的，但也可以不特地设置。进而如果将磁性体板120a、120c、120e，导体板130a、130c除去，可构成只检出一个方向（这时是X方向）的位置检出装置。
图9显示了驱动电源200的具体例。图中，201是函数发生器，例如是英特斯尔制的IC8038，以电容C和电阻R将所定频率的正弦波信号输出。还有，202是动力转动器，由运算放大器和电流增幅器组成，它将上述正弦波信号作电流增幅后向励磁线140a～140i，160a～160i送出。
图10是表示位置指定用磁发生器400的具体例的截面图，图11是其电路图。图11中，401是以合成树脂等造成的笔状容器。在它的一端上，收容有尖端状的棒磁铁402，它在轴方向上可自由摄动。403是操作开关，被安装在对向着棒磁铁402的另一端。404是超声波信号发射机，405是电池，与送波器406一起被收藏于容器401内的适当地方。拿着上述容器401把附有橡皮套盖407的棒磁铁402的尖端推向输入面，该棒磁铁402就滑动，开关403接通，这样，发射机404内的振荡回路404a及增幅器404bb就开始工作，将来自送波器406表示测定开始的信号，例如所定频率的连续脉冲信号变成超声波信号并发射。
图12是表示位置检出回路500的具体构成的回路方框图，图中当来自上述送波器406表示测定开始的超声波信号被发射后，该超声波信号被接收机501所接收，进而在接收机502被增幅并整幅并整形;还原为原来的信号，例如所定周期的连续脉冲信号后，被送输入缓冲器503。运算处理回路504从输入缓冲器503读取上述连续脉冲信号，当认识到测定开始后，通过输出缓冲器505向转换回路506及多路扫描装置301送出控制信号，顺次地将x方向的检出线150a～150h感应电压向增幅器507输入。上述各感应电压在增幅器507被增幅，在检波器508被整流而被变换为直流电压，更通过模拟-数字（A/D）变换器509而被变换为数字值;然后通过输入缓冲器503而被送往运算处理回路504。在运算处理回路504中，将上述各感应电压（数字值）暂时存储在存储器510中，从其中检出具有最大电压值的感应电压Vk（k＝1，2，…8）。进而运算处理回路504从存储器510内读取上述感应电压Vk及其前后的感应电应压VK-1，VK+1，将这些分别作为上述（b）式中的电压V3、V4、V5，而进行（b）式的运算处理，求出x座标值。
接着，运算处理回路504通过输出缓冲器505而向转换回路506及多路扫描装置送出控制信号，顺序地输入Y方向的检出线170a～170h的感应电压，进行与上述一样的处理，求出Y座标值。这样，被求得一数字式的X及Y座标的值通过缓冲器512而被送到数字表示器（图中未示出）显示出来，或送到电脑（图中未示出）处理，或通过数一模（D/A）变换器511变换为模拟信号而被处理。
再者，实施例中的磁性体，厉磁线及检出线的条数只是其中一例子不用说实际上是不受此限制的。还有，根据实验所确认到的是当检出线的间隔为2～6mm时，位置检出的精度较好。另外，位置指定用磁发生器也不限于棒磁铁，板形、环形、角形等均可，或电磁铁也行。
图13显示了感应板部100的变形例。这个感应板部，如图13所示，从上方起由遮护板110a，磁性体板120g，导体板130a、130b，磁性体板120h，导体板130c、130d，磁性体板120i、遮护板110b等9层构成。
磁性体板120g～120i，如图14所示，将多数（例如20条）的大致上平行地排列的长尺形磁性体121a、及与此直交而大致上平行排列的多数长尺形磁性体121b，于其间介有或不介有绝缘性的薄板或玻璃钢等的绝缘性基板123而夹于2块玻璃钢板等的绝缘性基板124，125之间;经过加热压着等而形成整体化的东西。
上述各基板间通过粘着薄板而被粘接，固定。这时，磁性体板120g～120i的磁性体121a沿Y方向，而磁性体121b沿X方配置，导体板130a130c的导体配置于与Y方向直交的方向，而导体板130b、130d的导体则配置于X方向直交的方向。
再者，作为其他制造方法，也可以在上述磁性体板的两外侧粘上印刷电路板，固定后，经蚀刻处理而形成导体，或不形成导体，而制成磁性体板120g、导体板130a的一组，导体板130b、磁性体板120h、导体板130c的一组、以及导体板130d、磁性体板120i遮护板110b的一组，再将这些组粘接固定。
导体板130b和130d的各导体。上下重合的导体之间，在台孔经穿孔处理而连接，而交替地形成缠绕磁性体板120h中的磁性体121b的周围的X方向的历磁线140a～140i及检出线150a～150h。历磁线140a～140i的导体板130b方面的一端被连接到相邻的历磁线140a～140i的导体板130d方面的一端，即串联地连接，而历磁线140a的另一端及历磁线140i的另一端被连接到驱动电流源200。还有，各检出线150a～150h的导体板130b方面的一端，分别被连接到多路扫描装置301，检出线150a～150h的导体板130d方面的另一端则共同接地。
导体板130a和130c的各个导体，上下重合的导体之间在一端的台孔经穿孔处理而连接，而交替地形成缠绕磁性体板120h中的磁性体121a的周围的Y方向的历磁线160a～160i及检出线170a～170h。历磁线160a～160i的导体板130a方面的一端被连接到相邻的励磁线160a～160i的导体板130c方面的一端，即串联地连接，励磁线160a的另一端和励磁线160i的另一端被连接到驱动电流源200。还有，各检出线170a～170h的导体板130a方面的一端，分别与多路扫描装302相连接，检出线170a～170h的导体板130c方面的另一端则共同接地。上述构成的其他部分与前一实施例相同。根据这一实施例，可以把感应板部100的厚度造得比前一实施例的小。
Claims (9)
1、一位置检出装置，其特征为：该装置具有大致上平行排列的复数长尺形的磁性体；被夹于一对绝缘性基板之间而成为一整体的磁性体板，以及将复数导体大致上互相平行地排列而构成的2块导体板，包括将上述2块导体板在上述磁性体板的两侧使导体与磁性体互相垂直地重合，把上述2块导体板上的导体上下连接，使其交替地成为励磁线及检出线的感应板部，于上述各励磁线中附加所定周期的交变电流的驱动电流源，发生稳恒磁场的位置指定用磁发生器，将在所说各检出线中感应起的感应电压分别取出并由此而算出所说位置指定用磁发生器的指示位置的位置检出回路。
2、权利要求1所述的位置检出装置，其特征为在所说导体板的两侧配置其他磁性体板，并使其磁性体与导体板间磁性体板的磁性体平行。
3、权利要求1或2所述的位置检出装置，其特征为在所说导体板的两侧配置由非磁性金属造成的遮护板。
4、一位置检出装置，其特征为，该装置具有将大致上互相平行地排列的多数长尺形磁性体夹在一对绝缘性基板之间而成为一整体的2块磁性体板，以及由大致上平行排列的多数导体而成的4块导体板;包括将所说2块磁性体板使它的磁性体沿X方向及Y方向重合，进而在其两侧各配2块上述导体，使一方的导体沿X方向，另一方的导体沿Y方向重合，将上述沿X方向及沿Y方向的导体上下连接，交替地成为X方向及Y方向的励磁线及检出的感应板部，在上述X方向及Y方向的各励磁线上附加所定周期的交变电流的驱动电流源，产生稳恒磁场的位置指定用磁发生器，将在上述X方向Y方向的各检出线中感应起的感应电压取出，据此而算出上述位置指定用磁发生器的指示座标的位置检出回路。
5、权利要求4所述的位置检出装置，其特征为，将由分别沿X方向及Y方向重合的磁性而成的2块磁性体板分别配置于导体板的两外侧。
6、权利要求4或5所述的位置检出装置，其特征为，在所说导体板两外侧配置了由非磁性金属作成的遮护板。
7、一位置检出装置，其特征为，该装置具有将2组大致上平行地排列的多数长尺形磁性体互相垂直，夹在2块绝缘性基板之间而成一整体的磁性体板，以及将复数的线状导体大致上平行地排列而成的4块导体板，包括将上述磁性体板使其磁性体沿X方向及Y方向配置，然后在其两侧分别重合2块上述的导体板，使一方的导体沿X方向，而另一方的导体沿Y方向，将上述导体板上沿X方向及沿Y方向的导体上下连接交替地成为沿X方向及沿Y方向的励磁线及检出线的感应板部，在上述X方向及Y方向的各励磁线中附加所定周期的交变电流的驱动电流源，产生稳恒磁场的位置指定用磁发生器，以及将在上述X方向及Y方向的各检出线上感应起的感应电压取出，并据此计算出上述位置指定用磁发生器的指定座标的位置检出回路。
8、权利要求7所述的位置检出装置，其特征为，将2块磁性体板，使其磁性体分别沿X方向及Y方向而分别配置于导体板的两外侧。
9、权利要求7或8所述的位置检出装置，其特征为，于所说导体板的两外侧配置了由非磁性金属制成的遮护板。
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