专利名称：传感器信号电路和测量仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及传感器信号电路和测量仪。
背景技术：
包括驱动装置、检测出驱动装置的驱动状态并输出传感器信号的传感器、以及根据来自传感器的传感器信号来驱动控制驱动装置的控制装置的传感器信号电路是众所周知的，目前正利用使用了该传感器信号电路的测量仪。
作为这样的测量仪1，已知有如图6所示那样的表面特性测量仪，该表面特性测量仪包括在被测量物W的表面上进行扫描的探针2；使上述探针2驱动的装置主体3；控制装置主体3的计算机电路5；以及连接计算机电路5和装置主体3的电缆6。
装置主体3包括使设置于工作台31上的被测量物W朝Y方向(图6中的与纸面垂直的方向)滑动的Y轴滑块32；直立设置于工作台31上的Z驱动轴33；在Z驱动轴33的纵向方向上可自由滑动地设置的Z轴滑块34；以及可在X方向自由滑动、设置于Z轴滑块34上的X轴滑块35，在X轴滑块35上设置有探针2。
设置有检测Z轴滑块34的驱动量的Z轴线性编码器；检测X轴滑块35的驱动量的X轴线性编码器；以及检测Y轴滑块的驱动量的Y轴线性编码器。
探针2包括设置在与X轴方向大致平行的方向、一端被X轴滑块35支撑的触针臂21；沿Z轴方向设置于触针臂21的另一端、与被测量物表面接触的、作为触头的触针22。触针臂21在XZ平面内可作轻微圆弧运动地被X轴滑块35支撑，在X轴滑块35的内部，设置有检测触针臂21的摇动的位移量检测装置(未图示)。
计算机电路5和装置主体3之间以电缆6连接，根据来自计算机电路5的控制指令来对X轴滑块35的驱动速度(控制目标)进行驱动控制。
图7表示作为为了驱动X轴滑块35而在Z轴滑块34的内部构成的电压信号发送部的电路的结构、以及作为电压信号部接收部即控制装置的计算机电路5的结构。由该Z轴滑块34的内部的电路、计算机电路5、电缆6构成传感器信号电路。
Z轴滑块34的内部，包括作为驱动X轴滑块35的驱动装置的电机41；作为检测出该电机41的转动数，将产生与电机转动数成比例的电压来当作传感器信号的传感器的测速发电机42，测速发电机42，是作为对电机41的转动进行检测的转动检测装置的传感器，此外还是根据电机41的转动来进行发电的发电机。电机41是使转子转动的线圈电机(coil motor)。
计算机电路5包括接受来自测速发电机42的传感器信号的电压值的接口电路51(T.G.I/F电路)；对来自接口电路51的电压值同由外部输入的指示电机41的转动数的指令电压值进行比较，并输出该差值的比较器55；对来自比较器55的输出进行特性补偿的补偿电路56；以及作为接受来自补偿电路56的输出并驱动电机41的驱动装置的电机驱动电路59。
补偿电路56包括对来自比较器55的输出进行积分补偿的积分电路57；对来自积分电路57的输出进行波形整形的PWM电路58(脉宽调制电路)。
计算机电路5和Z轴滑块34的内部的电路之间由电缆6连接。电机驱动电路59和电机41之间用传输线61进行连接，该传输线61把来自电机驱动电路59的指令传输到电机41。测速发电机42和接口电路51之间用传输线62连接，该传输线62把来自测速发电机42的电压传输到接口电路51。
以下，对具有这样结构的测量仪1的动作进行说明。
首先，将被测量物W放置于Y轴滑块32之上，使Z轴滑块34移动以使触针22接触到被测量物的表面。向计算机电路5输入测量的测量速度。即，输入X轴滑块35的驱动速度。所输入的X轴滑块35的驱动速度，被换算成电机41的转动速度，进而，被换算成与该电机41的转动速度对应的电压值，作为指令电压值而被输入到比较器55。
被输入到比较器55中的指令电压值，通过补偿电路56、电机驱动电路59而由电缆6的传输线61进行传输后，驱动电机41使其转动。通过电机41的转动，来驱动X轴滑块35。在X轴滑块35被驱动后，触针22开始沿着被测量物表面按X轴方向进行扫描，此时触针22沿着被测量物表面的凹凸在Z轴方向上移动。触针22的位移，通过触针臂21的摇动而被传输，由X轴滑块35内的位移量检测装置进行检测。此时，对Z轴滑块34的位置、X轴滑块35的位置、触针臂21的摇动量进行取样，由此进行运算处理，能够测量被测量物表面的形状。进而，通过使Y轴滑块32滑动，就能够测量整个被测量物表面。
通过测速发电机42检测出电机41的转动数，输出对应于电机转动数的电压(传感器信号)。来自测速发电机42的电压，通过电缆6的传输线62而传输，并被接口电路51所接受。由接口电路51接受的电压值被发送到比较器55。利用比较器55，将指令电压值与来自接口电路51的电压值进行比较，该差值通过补偿电路56和电机驱动电路59被反馈给电机41。于是，通过该反馈，电机41的转动数被恒定地控制在所指示的转动数。
这样将电机41的转动速度恒定地控制后，X轴滑块35的驱动速度就被恒定地控制。于是，因为触针22的扫描速度被恒定地控制，所以测量值就变得稳定。
但是，上述传感器信号电路和使用了该传感器信号电路的测量仪1存在以下的问题。
Z轴滑块34的内部和计算机电路5之间由电缆6连接。由此会产生以下的问题，即来自外部的电场和磁场组合而成的电磁耦合等对该电缆6产生影响，结果就导致所传输的信号(电压)中混入噪声。
图8是为了表示电场针对从测速发电机42至接口电路51的传输线62的电场的影响，而将传输线62等价置换为线性元件(电阻、电容)的图。当来自外部的电场影响到图8的传输线62时，在传输线62就会产生由电容性的结合而产生的噪声。
为了除去该噪声，可以考虑如图8所示那样在接口电路51中设置低通滤波器52。在图8中还设置有放大来自低通滤波器52的输出的同相放大器53。利用设置于接口电路51中的低通滤波器52，能够一定程度地削减噪声。但是，要想充分地减少噪声，就必须将低通滤波器52的截止频率设定得较低。如果将截止频率设定得过低，就无法进行电机控制，因此不能只用低通滤波器52来除去噪声。
此外，在由电缆6传输的电压较小的情况下，存在由于来自外部电场的影响而造成信号的电压被覆盖这样的问题。在使电机41低速转动时，由测速发电机42输出的电压将变小。例如，在电机转动数为4rpm时，由测速发电机42输出的电压为2mV～4mV。如果测速发电机42所输出的电压较小，就会产生电缆6内混入噪声，电机41的转动数无法准确地传输到计算机电路5这样的问题。于是，由于无法正常地进行电机41的转动控制，因此就产生电机转动数降低、转动不均这样的问题。
作为即便电机41低速转动，也使测速发电机42所输出的传感器信号的电压变高的方法，可以考虑在电机41同测速发电机42之间设置齿轮，使其具有转动比。但是，会产生由于测速发电机42的转动数有限制，结果造成必须将电机41的最高转动数设定得较低这样的问题。如果电机41的最高转动数受到限制，那么X轴滑块35的驱动速度也会受到限制，造成驱动速度变得较低。例如，将X轴滑块35的最高扫描速度限制在5mm/s左右，结果就出现在测量上花费时间、测量效率变差这样的问题。
将以上的问题综合起来考虑，就是无法在从低速转动到高速转动的宽广的范围内进行电机41的转动控制。也就是测量仪1的测量速度只能设定在恒定的狭小范围内。
此外，还存在以下的问题。
通过电缆6的传输线62，测速发电机42和接口电路51具有相同的基准电位，测速发电机42和接口电路51在该基准电位下进行电压的交换。但是，当来自外部的电场导致电缆6中混入噪声时，就造成在接口电路51和测速发电机42之间产生电位差，变成两者不再有相同的基准电位。此处，例如，如果测速发电机42的基准电位高，由测速发电机42所输出的传感器信号的电压，就变成包含了该基准电位的大小的值。该传感器信号的电压由传输线62传输，在接口电路51接受该传感器信号的电压值时，作为由低的基准电位测得时的电位而接受。即，变成作为比由测速发电机42输出的电压(电位差)高的电压(电位差)接受。于是，变成由接口电路51接受了的电压，与由测速发电机42检测出的电机41的转动数相比，显示高的转动数。将这个由接口电路51接受的电压输入到比较器55，从指定电压值减去后，反馈到电机41的电压，变成比预定值小的值。于是，电机41的转动数变得比预定转动数小。这样，只要由外部的电场使传输线62产生电位差，就会造成无法将测速发电机42检测出的转动数准确地传输到计算机电路5。其结果是产生无法准确地控制电机41的转动数的问题。
如果想将装置主体3和计算机电路5设置为隔开一定的距离，就必须将连接计算机电路5和Z轴滑块34的电缆6的长度增长。考虑到在工厂内测量仪1的配置的情况，在装置主体3和计算机电路5之间的距离上留有自由度将更为便利，例如，希望能有6m左右距离的自由度。但是，随着电缆6变长，来自外部电场的影响也将相应地增大。例如，低电位的信号传输由于噪声变得更加困难，测速发电机42和接口电路51之间就产生越来越大的电位差。由于在电缆6中产生的噪声，使得难以将电缆6的长度增长。由此，产生了无法将装置主体3和计算机电路5设置为隔开一定的距离的问题。
这样的问题，并不限于上述测量仪1(表面特性测量仪)，这是包括将检测结果作为电压信号输出的传感器的电压信号发送部、传输来自传感器的信号的电缆、接受所传输的信号的电压信号接收部的传感器信号电路，和使用了该传感器信号电路的测量仪所共有的问题。尤其当传感器将检测结果作为电压波形输出时，将会明显产生上述问题。
发明内容
本发明的主要目的在于，解决现有的问题，提供一种能够降低电磁耦合噪声对连接电压信号发送部和电压信号接收部的电缆的影响，能够准确地进行信号的传输的传感器信号电路和测量仪。
本发明提供一种传感器信号电路，其特征在于，包括电压信号发送部，具有将检测结果作为电压信号发送的传感器；电压信号接收部，接收上述电压信号；电压-电流转换装置，具有设置于上述电压信号发送部一方，对上述电压信号进行同相电流转换的同相式电压-电流转换装置，和对上述电压信号进行反相电流转换的反相式电压-电流转换装置，并将上述电压信号转换成与该电压对应的电流信号；电压转换装置，设置于上述电压信号接收部一方，用于对上述电流信号进行电压转换并取出上述电压信号；去路电缆，将来自上述同相式电压-电流转换装置的上述电流信号传输到上述电压转换装置；以及回路电缆，将从上述电压转换装置返回的上述电流信号传输到上述反相式电压-电流转换装置。
利用这样的结构，由传感器检测出的检测结果被作为电压信号进行输出。该电压信号由同相电压-电流转换装置进行同相电流转换并作为输出电流通过去路电缆而被传输到电压信号接收部。
此外，上述电压信号由反相电压-电流转换装置进行反相电流转换并作为吸入电流通过回路电缆被传输到电压信号接收部。在电压信号接收部中，该输出电流经由电压转换装置被传输给吸入电流，由该电压转换装置转换成电压并取出电压信号。
这样，通过电压转换装置转换的电压，由输出电流和吸入电流确定。因而，当受到由外部电场造成的噪声的影响时，虽然去路电缆和回路电缆各自产生的绝对电压发生变动，但由于在电压转换装置的两端子间增加等量的电压，或者减去等量的电压，因此由电压转换装置转换的电压不发生变化。其结果是由传感器检测出的电压信号被准确地输送到电压接收部。
在本发明中，优选的是上述电压转换装置具有电压转换用电阻，将上述电压转换用电阻的两端的电压在差动放大电路中作为输出电压信号。
利用这样的结构，能够将电压转换用电阻的两端的电压放大并作为输出电压信号。
另外，优选的是差动放大电路的输入阻抗比电压转换用电阻高。只要输入阻抗高，即使电压转换用电阻的电阻值高，也能够准确地放大两端的电压。此外，能够除去施加到电压转换用电阻的两端的由外部电场造成的噪声电压。
此外，优选的是传感器输出以接地为基准的电压信号，差动放大电路以接地作为基准将输出电压信号输出。利用这样的结构，无论是来自传感器的电压信号，还是输出电压信号，基准电位都变成相等。
在本发明中，优选的是在上述电压信号发送部中，设置有驱动装置，和检测出上述驱动装置的驱动状态并将检测结果作为上述电压信号输出的上述传感器；在上述电压信号接收部中，设置有根据上述输出电压信号驱动控制上述驱动装置的控制装置，设置有将来自上述控制装置的控制信号传输到上述驱动装置的控制用电缆，根据上述控制信号来反馈控制上述驱动装置。
在这样的结构中，当对驱动装置进行驱动时，其驱动状态由传感器进行检测。传感器将与驱动装置的驱动状态对应的电压作为电压信号输出。该电压信号由电压-电流转换装置转换成电流信号。由电压-电流转换装置输出的电流信号，通过去路和回路电缆被传送至电压信号接收部的电压转换用电阻，进而由差动放大器转换成输出电压信号。
由于控制装置能够通过该输出电压信号获知驱动装置的驱动状态，因此根据该输出电压信号输出驱动控制驱动装置的控制信号。该控制信号通过控制用电缆发送给驱动装置，对驱动装置进行反馈控制。
将由传感器输出的电压信号通过电压-电流转换装置转换成电流后通过电缆进行传输。此处，当通过电缆传输电压时，由于电缆所带有的阻抗造成电压下降，无法准确地传输信号，但是，当通过电缆传输电流时，由于不受电缆所带有的阻抗的影响，因此能够准确地传输信号。因而，即使在驱动装置的驱动电平低，由传感器输出的电压小的情况下，也能够将由传感器检测出的检测结果准确地传输给控制装置。其结果是即便在驱动装置的驱动电平低的情况下，也能够通过控制装置准确地驱动控制驱动装置。
由于即使从传感器输出的电压低也没有关系，因此可以不受传感器的测量范围的限制来使驱动装置驱动。其结果是能在从高到低的宽广的范围对驱动装置的驱动电平进行控制。
由于电流的传输不受电缆所带有的阻抗的影响，因此能够准确地传输信号。因而，即使将电缆的长度增长也能够准确地传输电流的信号。
由于能够增长电缆的长度，因此能够将控制装置与传感器隔开一定的距离设置，提高符合使用该传感器信号电路的实际情况的利用上的自由度。
在本发明中，优选的是上述驱动装置具有使转子转动的电机，上述传感器为输出与上述转子的转动数成比例的电压的转动检测装置。
根据这样的结构，转子利用驱动装置的电机进行转动，由转动检测装置输出与该转子的转动成比例的电压。例如，将转动检测装置作为发电机，只需设定为将电机的转子直接连接在该发电机的电枢线圈上这样的结构，就能够获得与电机的转动数成比例的电压。
在本发明中，优选的是上述控制装置包括比较电路，该比较电路对上述输出电压信号和按照上述驱动装置的控制目标而预先设定的指定电压进行比较，并输出该差值；上述控制装置根据来自上述比较电路的输出，驱动控制上述驱动装置。
根据这样的结构，比较电路比较指定电压和输出电压信号并输出该差值。例如，在输出电压信号比指定电压小的情况下，输出指示差值部分的电压的电压值。控制装置按照该电压值对驱动装置进行驱动。于是，能够将驱动装置控制在由指定电压所指定的驱动状态。
本发明的测量仪，使用上述本发明的传感器信号电路，其特征在于，包括由上述驱动装置驱动的驱动轴；设置在上述驱动轴、扫描被测量物表面的触头；以及检测上述触头的位移量的位移量检测装置。
根据这样的结构，由驱动装置来驱动驱动轴，触头利用该驱动轴的驱动来扫描被测量物表面。此时，只需通过位移量检测装置检测出触头的位移量，就可以由该检测值测量被测量物表面的形状。
此时，该测量仪能够实现与上述发明相同的作用和效果。即能够在从低电平到高电平的宽广的范围控制驱动装置的驱动状态。因而，能够从低速到高速在宽广的范围来驱动控制轴的驱动速度。
由于是将来自传感器的电压转换成与该电压成比例的电流后通过电缆进行传输，因此能够不受电缆所带有的阻抗的影响，将传感器的检测结果准确地传输到控制装置。因而，能够准确地驱动控制装置，其结果就是能够准确地控制驱动轴的驱动速度。
即使对于由位移量检测装置检测出的触头的位移量，也只需将触头的位移作为电压变化来进行检测，将该电压值进行电流转换并进行传输，这样，即使电缆变长，有来自外部电场所产生的噪声造成的影响，也能够准确地传输触头的位移。
由于能够增长电缆的长度，因此能够将控制装置与传感器隔开一定的距离而设置，即能够将控制装置与驱动装置隔开一定的距离而设置。由此，提高符合实际使用该测量仪时的情况的利用上的自由度。
图1是表示使用了本发明的传感器信号电路的测量仪的一个实施方式的图。
图2是表示在上述实施方式中，从测速发电机到接口电路的电路结构的图。
图3A是表示在上述实施方式中的同相电压-电流转换器的图。
图3B是表示反相电压-电流转换器的图。
图4是表示作为本发明的变形例，经由电缆传输位移检测器的检测结果的结构的图。
图5表示作为上述变形例的应用，将电缆收容进Z轴驱动轴内并从工作台引出的结构的图。
图6是表示以往的测量仪的图。
图7是表示用于以往的测量仪的传感器信号电路的结构的图。
图8是表示以往的从测速发电机到接口电路的电路结构的图。
具体实施例方式
以下参照
本发明的传感器信号电路和测量仪的实施方式。
图1是实施本发明的实施方式的一例，在图中，赋予了与背景技术(图6、图7、图8)相同的标号的部分表示相同的部件。本实施方式的基本结构与背景技术的相同，本实施方式的特征在于，设置了电压-电流转换器(V-I转换器)43，当作将来自作为传感器的测速发电机的输出电压转换成电流的电压-电流转换装置。
电压-电流转换器43，将作为由测速发电机42所输出的传感器信号的电压信号转换成电流信号(传感器信号电流)。电压-电流转换器43与测速发电机42同样被设置于Z轴滑块34的内部。测速发电机42与电压-电流转换器43通过电路线7连接，具有相同的基准电位。
图2表示从测速发电机42和电压-电流转换器43，经由电缆6的传输线62到达接口电路51的电路结构。在图2中，传输线62以线性元件来等价表示。
电压-电流转换器43的结构如图2所示那样，包括将来自测速发电机42的电压转换成同相的电流的同相电压-电流转换器(V/+I转换器)44；将来自测速发电机42的电压反相后转换成电流的反相电压-电流转换器(V/-I)45。
同相电压-电流转换器44如图3A所示那样，包括作为来自测速发电机42的电压输入到同相输入端子(+)、反相输入端子(-)被接至GND1的同相式加法电路的运算放大器OP1；将运算放大器OP1的输出反馈给运算放大器OP1的同相输入端子(+)的电压输出器的运算放大器OP2；各个电阻R1～R5。此处，GND 1和测速发电机42的接地具有相同的电位。
反相电压-电流转换器45如图3B所示那样，基本的结构与同相电压-电流转换器44相同，包括运算放大器OP3和运算放大器OP4，但来自测速发电机42的电压被输入到运算放大器OP3的反相输入端子(-)。此外，接地GND2和测速发电机的接地具有相同的电位。
电压-电流转换器43与传输线62连接，来自同相电压-电流转换器44的输出电流I1(排出电流)通过去路电缆621而传输，来自反相电压-电流转换器45的输出电流I2(吸入电流)通过回路电缆622而传输。
指定电压被输入到比较器55。指定电压是这样设定的，即由测速发电机42检测出电机41的设定转动数，在该检测结果的基础上再加上利用接口电路51进行放大时的放大率。比较器55比较指定电压和由接口电路51输入的输出电压值，并输出该差值。
接口电路51如图2所示那样，包括电压转换用电阻511；高输入电阻减法器54；低通滤波器52；以及同相放大器53。
电压转换用电阻511被配置在去路电缆621和回路电缆622之间。由同相式电压-电流转换器44输出的电流I1，通过去路电缆621被输送到电压转换用电阻511。流过电压转换用电阻511的电流，变成被吸入到反相式电压-电流转换器45的电流I2。然后，在电压转换用电阻511的两端，产生仅由电流I1(I1＝｜I2｜)和电压转换用电阻511的电阻值R确定的电压V＝I1R。该电压转换用电阻511的两端的电压V，即使在电缆6受到来自外部的电场噪声的影响的情况下，由于是电路整体产生电压变动，因此，仅由电流I1(I1＝｜I2｜)和电压转换用电阻511的电阻值R确定的关系是不发生改变的，电压V＝I1R成立。
高输入电阻减法器54作为差动放大电路，对电压转换用电阻511的两端的电压进行差动放大并将其输出。来自高输入电阻减法器54的输出利用低通滤波器52除去噪声后，由同相放大电路53放大，被输送到比较器55。
对具有这样结构的测量仪1的动作进行说明。
首先，将被测量物W放置于Y轴滑块32之上，让Z轴滑块34移动以使得触针22接触到被测量物表面。然后，将X轴滑块35的驱动速度作为指令电压值输入到计算机电路5。另外，指令电压值是这样的值，即在由测速发电机42检测出电机41的预定转动时的电压值的基础上，再加上接口电路51的放大率。
被输入到比较器55的指令电压值，通过补偿电路56、电机驱动电路59通过电缆的传输线61进行传输，通过所传输的信号驱动电机41而使其转动。在这里，电机驱动电路59，按照由PWM电路58进行了脉冲宽度调制后的信号的占空比因数，接通或者断开(ON/OFF)驱动电压，以所希望的转动数来驱动电机41。通过电机41的转动，驱动X轴滑块35，在X轴滑块35被驱动后，触针22开始沿着被测量物表面按X轴方向进行扫描，此时，当触针22沿着被测量物表面的凹凸在Z轴方向上进行移动时，触针22的移动通过触针臂21的摇动来传输，并由X轴滑块35内的位移量检测装置进行检测。
通过对Z轴滑块34的位置、X轴滑块35的位置、触针臂21的摇动量进行取样，并进行运算处理，能够测量被测量物表面的特性。进而，通过驱动Y轴滑块32，就能够测量整个被测量物表面。
通过测速发电机42检测出电机41的转动数，输出对应于电机转动数的电压信号(传感器信号)。来自测速发电机42的电压信号，由电压-电流转换器43转换成与电压值成比例的电流值。
此时，来自测速发电机42的电压，通过电压-电流转换器43的同相电压-电流转换器44被转换成以同相进行转换后的电流I1(输出电流)，通过反相电压-电流转换器45被转换成以反相进行转换后的电流I2(吸入电流)，这些电流分别通过电缆6的传输线62进行传输。
通过传输线62传输的电流I1(输出电流)和电流I2(吸入电流)由接口电路51来接受。
在接口电路51中，由高输入电阻减法器54对在电压转换用电阻511的两端产成的电压进行差动放大，来自高输入电阻减法器54的输出由低通滤波器52除去噪声后，由同相放大器53放大，被输送到比较器55。
比较器55将指令电压值与来自接口电路51的电压值比较，通过补偿电路56和电机驱动电路59将该差值反馈给电机41。于是，通过该反馈使得电机41的转动数以所指示的转动数而被恒定地控制。
利用具有这样结构的测量仪1和传感器信号电路，能够达到以下的效果。
(1)通过电压-电流转换器43将由测速发电机42输出的电压转换成电流并进行传输。而且，由于只要通过电流进行传输，就不受电缆所带有的阻抗的影响，因此能够准确地传输信号。因而，能够将由测速发电机42检测出的检测结果准确地传输到计算机电路5。其结果是能够准确地控制电机41的转动。
此外，由于通过电流进行传输能够准确地传输信号，因此即使将电缆6的长度增长，也能够将由测速发电机42检测出的检测结果准确地传输到计算机电路5。只要能将电缆6的长度增长，就能将Z轴滑块34同计算机电路5隔开一定的距离设置。例如，能将以往为2m左右的电缆长度增长到6m左右。其结果是提高符合测量仪1的使用时的利用上的自由度。
(2)电压-电流转换器43具有同相电压-电流转换器44和反相电压-电流转换器45，传输同相的电流I1(输出电流)和反相的电流I2(吸入电流)。于是，接口电路51一侧，能够保持原样地向电压转换用电阻511的两端传输由测速发电机42产生的电压信号。这即使在电缆6变长导致电流I1和电流I2中混入噪声的情况下也是成立的。因而，即使将电缆6的长度增长，也能够准确地控制电机41的转动。
(3)即使在电机41低速转动，来自测速发电机42的输出电压降低的情况下，由于是将该电压转换成电流进行传输，因此能够不受电缆的阻抗的影响准确地传输信号，其结果是能够将由测速发电机42检测出的检测结果准确地传输到计算机电路5。于是，由于即使来自测速发电机42的输出电压是低电压也没有关系，因此不再需要设置电机41和测速发电机42之间的转动比，不再受测速发电机42的最高转动速度的限制。因而，能在从低速转动到高速转动的宽广的范围对电机41进行控制。例如，虽然以往X轴滑块的驱动速度为从0.02mm/s到5mm/s左右，但现在甚至可将最高速度设定为其10倍的50mm/s。如果能将X轴滑块的驱动速度提升到10倍，就可以谋求测量效率的划时代的提升。
(变形例1)接着，对上述实施方式的变形例进行说明。
该变形例的特征在于，对作为检测触针22的位移的传感器的位移检测器的检测结果进行电流转换并传输。
位移检测器8如图4所示。该位移检测器8被设置于X轴滑块35的内部，包括与触针臂21连接，具有与触针22的移动联动地移动的磁性的可动片81；和检测出该可动片81的移动的检测部82。
检测部82具有与可动片81的移动方向平行地配置的2个线圈，即线圈L1和线圈L2。线圈L1和线圈L2串联连接，被施加来自振荡电路821的正弦波。线圈L1和线圈L2之间以输出电压用电缆83连接，电压-电流转换器431与该输出电压用电缆83连接。
而且，在可动片81发生了移动时，输出电压根据线圈L1与线圈L2的感应电动势的差而变化。该输出电压由电压-电流转换器431进行同相和反相的电压-电流转换并输出后，由设置于计算机电路5内的电压转换用电阻512取出电压。该电压由高输入电阻减法器541进行差动放大等处理后，通过预定的运算处理而被换算成触针22的位移，例如在显示部等显示触针22的位移量。
利用这样的结构，能够达到以下的效果。
由检测部82检测出作为电压变化的触针22的位移，该检测结果被准确地传输并由电压转换用电阻512取出。这使得即使在电磁耦合噪声影响到了电缆的情况下，由于设定为由电压-电流转换器431进行电流转换，吸入电流和排出电流完成一圈循环的结构，因此电压的值被准确地传输到计算机电路。因而，即使由检测部82输出的电压值是微小的值，即使电缆变长，也能够将触针22的位移量准确地传输到计算机电路5。
在这里，由于可以将电缆的长度增长，因此也可以设定为如图5所示那样的结构，即输出电压用电缆83，从X轴滑块35通过Z轴驱动轴33内后由工作台31引出到计算机电路5。如果是从X轴滑块35等驱动的部分引出电缆的结构，则电缆频繁移动会带来危险，而且电缆容易损伤。因此，设定为将电缆收容进Z轴驱动轴33、工作台31等固定的部分的内部，从固定的部分引出电缆的结构。于是，电缆的移动减少、安全、并能防止电缆的损伤。
另外，本发明的传感器信号电路和测量仪，并不限于上述实施方式，在不脱离本发明的精神的范围内，可以加以各种各样的变更。
传感器设定为在电机的转子上安装了发电机的测速发电机，但并不限于此，只要是输出电压波形的传感器就可以。
驱动装置并不限于电机，只要是驱动装置就可以。例如既可以是利用了压电元件、磁致伸缩元件等固体元件的驱动装置，也可以是电磁调节器等调节器。
控制装置并不限于上述的计算机电路的结构，也可以是进行各种反馈控制的控制电路的结构。
作为测量仪，并不限于上述的表面特性测量仪，只要是包括驱动装置、检测驱动装置的驱动状态的传感器、以及根据该传感器的检测结果进行反馈控制的控制装置的测量仪即可。
位移检测器8并不限于上述结构，也可以是读出作为电压值的触针22的位移量的传感器，例如，具有根据触针22的移动而进行移动的可动电极板和与可动电极板相对配置的固定电极板的静电电容式编码器等。
如以上已说明的那样，根据本发明的传感器信号电路和测量仪，得以实现以下的优异效果，即能够降低电磁耦合噪声对连接电压信号发送部和电压信号接收部的电缆的影响而准确地进行信号的传输。
权利要求
1.一种传感器信号电路，其特征在于，包括电压信号发送部，具有将检测结果作为电压信号发送的传感器；电压信号接收部，接收上述电压信号；电压-电流转换装置，具有设置于上述电压信号发送部一方，对上述电压信号进行同相电流转换的同相式电压-电流转换装置，和对上述电压信号进行反相电流转换的反相式电压-电流转换装置，并将上述电压信号转换成与该电压对应的电流信号；电压转换装置，设置于上述电压信号接收部一方，用于对上述电流信号进行电压转换并取出上述电压信号；去路电缆，将来自上述同相式电压-电流转换装置的上述电流信号传输到上述电压转换装置；以及回路电缆，将从上述电压转换装置返回的上述电流信号传输到上述反相式电压-电流转换装置。
2.根据权利要求1所述的传感器信号电路，其特征在于上述电压转换装置，具有电压转换用电阻，和将上述电压转换用电阻的两端的电压作为输出电压信号的差动放大电路。
3.根据权利要求2所述的传感器信号电路，其特征在于在上述电压信号发送部设置有驱动装置，和检测上述驱动装置的驱动状态将检测结果作为上述电压信号输出的上述传感器；在上述电压信号接收部设置有根据上述输出电压信号来对上述驱动装置的驱动状态进行反馈控制的控制装置；设置有将来自上述控制装置的控制信号传输到上述驱动装置的控制用电缆。
4.根据权利要求3所述的传感器信号电路，其特征在于上述驱动装置包括使转子转动的电机，上述传感器为输出与上述转子的转动数成比例的电压的转动检测装置。
5.根据权利要求3或4所述的传感器信号电路，其特征在于上述控制装置包括比较电路，该比较电路比较上述输出电压信号和按照上述驱动装置的控制目标而预先所设定的指定电压，并输出该差值；上述控制装置，根据来自上述比较电路的输出来驱动控制上述驱动装置。
6.一种测量仪，使用权利要求3～5的任一项所述的传感器信号电路，包括驱动轴，由上述驱动装置进行驱动；触头，设置在上述驱动轴，扫描被测量物表面；以及位移量检测装置，检测上述触头的位移量。
全文摘要
本发明提供一种传感器信号电路和测量仪。包括检测出电机的转动数将检测结果进行了电压转换后，作为传感器信号进行输出的测速发电机(42)；和根据来自测速发电机(42)的传感器信号对电机(41)进行驱动控制的控制装置(5)。还包括将与测速发电机(42)所输出的电压的大小成比例的电流作为传感器信号电流来进行输出的电压－电流转换器(43)；连接电压－电流转换器(43)和控制装置(5)的电缆(6)；以及对电流进行电压转换的电阻(511)。
文档编号G01P3/46GK1683904SQ20051006428
公开日2005年10月19日 申请日期2005年4月12日 优先权日2004年4月12日
发明者金松敏裕 申请人:株式会社三丰