リニアモ-タを使用した精密植物茎径多点計測システムの開発

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植物体内の水分状態の非破壊・連続的に測定することは重要である。また、水分状態の変化は茎径の変化として外部に現われる。茎径の変化は共に数十μmと微小であるので、リニア直流モ-タ(LDM)と光センサを組合せ、非接触で周期的な測定を可能にした。LDM本体は、固定子、可動子及び可動子支持用板ばねの三部からなる。固定子は、継鉄と2対の永久磁石で構成されており、各永久磁石の周りには樹脂絶縁導線を巻いた位置検出用2次コイルを配してある。可動子は樹脂絶縁導線を巻いた駆動コイル兼位置検出器励磁用へん平コイルとその支持体からなり、固定子の磁極間に位置される。可動子先端には、赤外発光ダイオ-ド(LED)とフォトダイオ-ド(ph.D)が対向して取りつけられている。LDMで重要な可動子の支持機構は、E形板ばねから成り、摺動することなくx軸方向にのみ可動子を移動可能にしている。可動コイルには直流駆動用電圧と3.4KHzの交流の電圧を重畳して加える。直流電流が駆動力を生み出す一方、交流成分は可動子の変位に影響を与えずに駆動コイルを励磁する。この駆動コイルを1次コイル、上記位置検出コイルを2次コイルとして、位置検出用の差動トランスを構成し、小形、かつ比較的簡素な方法で制度の高い位置決めや制御を行うことができる。非接触茎径計測は光信号系を一定速度で移動させ、光信号を被測定対象物が遮った場合、ph.Dの出力はロ-レベルになる。遮光開始位置と終了位置を測定し、被測定物の長さに比例する値を得ている。位置信号は12ビットのD/Aコンバ-タを用い、1Bit5μmの高精度を得ている。従来不可能であったストレスに弱いよう苗き生長計測なども応用可能とした。本モ-タのように、摺動部を持たずに微小な直線変位をすることができるモ-タは、この様な計測装置以外にもクリ-ンル-ム内使用など様々な用途が期待される。