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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht gemäß 35 U.S.C. § 119(a) den Vorteil der
koreanischen Anmeldungen Nr. 10-2012-0084415 , eingereicht am 1. August 2012, und Nr.
10-2012-0084417 , eingereicht am 1. August 2012, auf welche in diesem Dokument verwiesen wird.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Verschiebungserfassung und insbesondere einen Verschiebungssensor und eine Verschiebungserfassungsvorrichtung sowie ein Verfahren, die die Struktur einer Mehrzahl von Empfängerspulen (oder Empfangsspulen), die jeweils zwei Schleifen umfassen, die unterschiedliche Wicklungsrichtungen aufweisen, um eine Signalverarbeitung durchzuführen, und ein den Empfängerspulen entsprechendes Kopplerelement verwenden und die es einem Prozessor oder einem Modul ermöglichen, die Verschiebungsinformationen des Kopplerelements in Abhängigkeit von einem Spalt unter Verwendung einer Mehrzahl von Empfängersignalen kompensieren zu können, die von einem Verschiebungssensor empfangen werden.
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STAND DER TECHNIK
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Typischerweise wird ein Bauteil, wie ein Gaspedal in Fahrzeugen, mechanisch mit einer Motordrossel über ein Kabel verbunden. In den neuesten Fahrzeugen wird jedoch ein Drosselpositionssensor mechanisch mit einem Gaspedal verbunden und erzeugt dann ein elektrisches Ausgangssignal, das den Grad der Betätigung des Gaspedals anzeigt. Dieses System wird in der Regel als ein ”Fly-by-wire”-System bezeichnet.
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Bei einer Art von Drosselpositionssensor wird eine Sendespule oder eine Erregerspule von einer Hochfrequenzquelle erregt, worauf die Sendespule elektromagnetische Strahlung erzeugt. Diese Sendespule ist in der Form eines kreisförmigen Musters angeordnet, aber eine andere Musterstruktur könnte ebenso anstelle des kreisförmigen Musters verwendet werden.
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Eine Empfängerspule ist auf einem Positionssensor angeordnet, der sich nahe der Sendespule befindet. Infolgedessen erzeugt die Empfängerspule ein Ausgangssignal durch eine induktive Kopplung mit der Sendespule, wenn die Sendespule erregt wird.
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Um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das die Position einer Drossel anzeigt, wird ein Kopplerelement drehbar auf einem Positionssensor angebracht und wird dann in Synchronisation mit dem Niederdrücken und Loslassen des Gaspedals gedreht. Das Kopplerelement überlappt die Positionen von beiden, der Sendespule und der Empfängerspule. Folglich wird die induktive Kopplung zwischen der Sendespule und der Empfängerspule verändert, wenn das Kopplerelement bewegt oder gedreht wird.
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Das durch eine solche Veränderung in der induktiven Kopplung erzeugte Ausgangssignal der Empfängerspule verändert sich in Abhängigkeit von der Winkelposition oder der linearen Position des Kopplerelements und der Position eines Teils, das mechanisch an das Kopplerelement gekoppelt ist.
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Jedoch neigt das Ausgangssignal der Empfängerspule dazu, sich aufgrund eines Spalts zwischen dem Kopplerelement und der Sendespule (oder der Empfangsspule) zu verändern, der aufgrund einer Produktionsabweichung oder dergleichen auftreten kann.
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Das Ausgangssignal der Empfängerspule kann aufgrund eines Fehlers im Spalt verändert werden und es ist sehr wichtig, solche Änderungen zu korrigieren, um eine genaue Verschiebung zu erfassen.
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Infolgedessen wurde die Notwendigkeit eines Verschiebungssensors hervorgehoben, welcher in der Lage ist, einen Spaltfehler zu korrigieren und anschließend die Verschiebung zu erfassen.
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Die vorstehenden Informationen, die in diesem Stand der Technik Abschnitt offenbart werden, sollen lediglich dem besseren Verständnis des Hintergrundes der Erfindung dienen und können daher Informationen enthalten, die nicht zum Stand der Technik gehören, welche dem durchschnittlichen Fachmann in diesem Land bereits bekannt sind.
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[Dokumente aus dem Stand der Technik]
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[Patentschriften]
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- Koreanische Patentveröffentlichung Nr. 2008-0021819 (Veröffentlichungsdatum: 7. März 2008)
- Koreanische Patentveröffentlichung Nr. 2010-0083152 (Veröffentlichungsdatum: 21. Juli 2010)
- US-Patent-Nr. 7821256 (Datum des Patents: 26. Oktober 2010)
- US-Patent-Nr. 7906960 (Datum des Patents: 15. März 2011)
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ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
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Dementsprechend wurde die vorliegende Erfindung unter Berücksichtigung der oben genannten Probleme gemacht, die im Stand der Technik auftreten, wobei es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Verschiebungssensor bereitzustellen, der unter Verwendung einer Mehrzahl von Empfängersignalen, die von der Struktur von einer Mehrzahl von Empfängerspulen und einem dazu passenden Kopplerelement erzeugt werden, Verschiebungsinformationen erfassen kann, in denen ein Spalt berücksichtigt wird.
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Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verschiebungserfassungsvorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, welche unter Verwendung einer Mehrzahl von Empfängersignalen, die von einer Mehrzahl von Empfängerspulen empfangen werden, die jeweils zwei Schleifen mit unterschiedlichen Wicklungsrichtungen umfassen, abhängig von den Beziehungen zum Kopplerelement Verschiebungsinformationen erfassen können, in denen ein Spalt berücksichtigt wird.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verschiebungserfassungsvorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, welche die Genauigkeit der Verschiebungserfassung durch Kompensieren eines Fehlers in einem Spalt mit einem Kopplerelement verbessern können.
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Zur Lösung der obigen Aufgaben umfasst eine Verschiebungserfassungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Prozessor, welcher eine Empfängereinheit zum Empfangen einer Mehrzahl von Empfängersignalen in Abhängigkeit von einer Verschiebung eines Kopplerelements umfasst; eine Erfassungseinheit zum Erfassen von Informationen über die Verschiebung des Kopplerelements und von Informationen über einen Spalt zwischen dem Kopplerelement und einer Sendespule oder der Mehrzahl von Empfängerspulen unter Verwendung der Mehrzahl von Empfängersignalen; und eine Kompensationseinheit zum Kompensieren der erfassten Verschiebungsinformationen unter Verwendung der erfassten Spaltinformationen.
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Die Erfassungseinheit kann die Verschiebungsinformationen des Kopplerelements unter Verwendung von einem aus der Mehrzahl von Empfängersignalen erfassen und unter Verwendung der restlichen Empfängersignale ein Kompensationssignal unabhängig von der Verschiebung des Kopplerelements erlassen, das die Spaltinformationen enthält.
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Der in der Verschiebungserfassungsvorrichtung enthaltene Prozessor kann überdies eine Auswahleinheit zum Auswählen eines Empfängersignals aus der Merhzahl der Empfängersignale umfassen, das eine Signalveränderung aufweist, die sich von jener der restlichen Empfängersignale in Abhängigkeit von der Verschiebung des Kopplerelements unterscheidet, wobei die Erfassungseinheit die Verschiebungsinformationen unter Verwendung des einen Empfängersignals erfasst, welches von der Auswahleinheit ausgewählt wird.
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Die Empfängereinheit kann die Mehrzahl von Empfängersignalen empfangen, von denen eines eine Signalveränderung aufweist, die sich von denen der restlichen Empfängersignale in Abhängigkeit von der Verschiebung des Kopplerelements unterscheidet.
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Überdies umfasst ein Verfahren zur Verschiebungserfassung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Schritte: Empfangen, einer Mehrzahl von Empfängersignalen durch einen Prozessor in Abhängigkeit von der Verschiebung eines Kopplerelements; Erfassen von Informationen über die Verschiebung des Kopplerelements und von Informationen über einen Spalt zwischen dem Kopplerelement und einer Sendespule oder der Mehrzahl von Empfängerspulen unter Verwendung der Mehrzahl von Empfängersignalen durch den Prozessor; und Kompensieren der erfassten Verschiebungsinformationen unter Verwendung der erfassten Spaltinformationen durch den Prozessor.
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Die Erfassung kann überdies ausgestaltet sein, um die Verschiebungsinformationen des Kopplerelements unter Verwendung von einem aus der Mehrzahl von Empfängersignalen zu erfassen und unter Verwendung der restlichen Empfängersignale ein Kompensationssignal unabhängig von der Verschiebung des Kopplerelements zu erfassen, das die Spaltinformationen enthält.
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Darüber hinaus umfasst ein Verschiebungssensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein bewegliches Kopplerelement, das wechselseitig mit einer Position eines Teils in Verbindung steht; eine Sendespule, die von einem Erregersignal erregt wird und ausgestaltet ist, um eine elektromagnetische Strahlung zu erzeugen; eine Mehrzahl von Empfängerspulen, die jeweils zwei Schleifen mit unterschiedlichen Wicklungsrichtungen umfassen, wobei die Empfängerspulen entsprechende Empfangssignale durch induktive Kopplung mit der Sendespule erzeugen, wobei die induktive Kopplung empfindlich ist gegenüber Abschirmung (oder Störung oder Interferenz) der elektromagnetischen Strahlung durch das Kopplerelement; und eine Signalverarbeitungseinheit zum Erfassen von Informationen über die Verschiebung des Kopplerelements und von Informationen über einen Spalt zwischen dem Kopplerelement und der Sendespule oder der Mehrzahl von Empfängerspulen unter Verwendung der Mehrzahl von Empfängersignalen, die von der Mehrzahl von Empfängerspulen erzeugt werden, sowie zum Kompensieren der erfassten Verschiebungsinformationen unter Verwendung der erfassten Spaltinformationen.
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Die Signalverarbeitungseinheit kann die Verschiebungsinformationen des Kopplerelements unter Verwendung von einem aus der Mehrzahl von Empfängersignalen erfassen, ein Kompensationssignal umfassend die Spaltinformationen unter Verwendung der restlichen Empfängersignale erzeugen und die erfasste Verschiebungsinformationen unter Verwendung des erzeugten Kompensationssignals kompensieren.
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Die Mehrzahl von Empfängerspulen kann die Mehrzahl von Empfängersignalen erzeugen, von denen eines eine Signalveränderung aufweist, die sich von jener der restlichen Empfängersignale in Abhängigkeit von der Verschiebung des Kopplerelements unterscheidet.
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Die Signalverarbeitungseinheit kann ein Empfängersignal abhängig von einem Verschiebungsbereich des Kopplerelements auswählen.
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Vorzugsweise ist jede aus der Mehrzahl von Empfängerspulen so konfiguriert, dass zwei verschiedene Schleifen benachbart zu einander gebildet werden, wobei die beiden Schleifen eine identische Fläche aufweisen können, und das Kopplerelement kann mindestens einen Pol umfassen, der eine Fläche aufweist, die sich von einer Schleifenfläche von einer der beiden Schleifen unterscheidet.
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Vorzugsweise kann sich eine Anzahl von Empfängerspulen von einer Anzahl von Polen des Kopplerelements unterscheiden.
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Vorzugsweise kann eine Anzahl von Empfängerspulen mindestens drei sein.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine grafische Darstellung, die die Ausgestaltung eines Verschiebungssensors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist eine grafische Darstellung, die ein Beispiel für die Form der Empfängerspulen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 ist eine grafische Darstellung, die ein Beispiel für die Form der Empfängerspulen in 2 und ein Kopplerelement zeigt;
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4A und 4B sind grafische Darstellungen, die ein Beispiel zeigen, in dem das Kopplerelement in einem Winkel von 0 bis 30° gedreht ist;
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5A und 5B sind grafische Darstellungen, die ein Beispiel der Wellenform der Empfängersignale in Abhängigkeit von der Verschiebung des Kopplerelements zeigen;
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6 ist eine grafische Darstellung, die Beispiele eines Verschiebungssignals und eines Kompensationssignals zeigt, die ausgehend von den in 5 gezeigten Empfängersignalen erzeugt werden;
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7 ist eine grafische Darstellung, die die Konfiguration einer Verschiebungsdetektionsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
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8 ist ein Arbeitsflussdiagramm, das ein Verschiebungsdetektionsverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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9 ist ein Arbeitsflussdiagramm, das ein Verschiebungsdetektionsverfahren unter Verwendung eines Verschiebungssensors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER OFFENBARUNG
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Die obigen sowie andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden deutlicher anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen verstanden werden.
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Die hier verwendeten Begriffe dienen lediglich zur Beschreibung bestimmter Ausführungsformen, sollen jedoch die vorliegende Erfindung nicht einschränken. Ausdrücke im Singular umfassen Ausdrücke im Plural, sofern nicht ausdrücklich anderweitig im entsprechenden Zusammenhang angegeben. Es sollte beachtet werden, dass in dieser Anmeldung die Begriffe ”enthalten” „umfassen”, „enthaltend” und ”umfassend” das Vorhandensein der hier beschriebenen Merkmale, Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente oder Komponenten, oder Kombinationen davon, bezeichnen sollen, jedoch nicht die Möglichkeit des Vorhandenseins oder Hinzufügens eines oder mehrerer anderer Merkmale, Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten oder Kombinationen derselben ausschließen sollen.
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Sofern nicht anders definiert haben alle hierin verwendeten Bezeichnungen, einschließlich der technischen Begriffe oder wissenschaftlichen Bezeichnungen, die gleiche Bedeutung wie die, die in der Regel vom durchschnittlichen Fachmann auf dem Gebiet der Technik, zu dem die vorliegende Erfindung gehört, verstanden wird.
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Die Bezeichnungen wie etwa Bezeichnungen, die allgemein verwendet und in Wörterbüchern definiert sind, sollten mit der identischen Bedeutung ausgelegt werden, die auch die Bezeichnungen im Bereich der damit zusammenhängenden Technik besitzen, und sollten nicht so ausgelegt werden, als hätten sie ideale oder übermäßig formale Bedeutungen, sofern nicht ausdrücklich anders definiert.
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Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden ausführlich mit Bezug auf die begleitendenden Zeichnungen beschrieben. Wenn in der folgenden Beschreibung der vorliegenden Erfindung bestimmt werden sollte, dass ausführliche Beschreibungen von verwandten, allgemein bekannten Konfigurationen oder Funktionen die Grundgedanken der vorliegenden Erfindung offensichtlich machen könnten, werden solche ausführlichen Beschreibungen weggelassen.
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Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Ausführungsformen eingeschränkt oder beschränkt. Gleiche Bezugszeichen in den Zeichnungen bezeichnen die gleichen Elemente.
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Im Folgenden wird ein Verschiebungssensor und eine Verschiebungserfassungsvorrichtung und ein Verfahren gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die 1 bis 9 beschrieben.
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1 ist ein Diagramm, das die Konfiguration eines Verschiebungssensors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, 2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Form von Empfängerspulen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, und 3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für die Form der Empfängerspulen in 2 sowie ein Kopplerelement zeigt.
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Mit Bezug auf die 1 bis 3 weist der Verschiebungssensor eine Sendespule 110, drei Empfängerspulen 130, 140 und 150 und eine Signalverarbeitungseinheit 160 auf.
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Die Sendespule 110 wird durch eine Erregungsquelle erregt und erzeugt ein Sendesignal, das heißt elektromagnetische Strahlung.
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In diesem Fall kann die Sendespule 110 kreisförmig ausgebildet sein und kann in einem bestimmten Bereich gebildet sein, so dass Signale von den jeweiligen Empfängerspulen 130, 140 und 150 durch induktive Kopplung an die Empfängerspulen 130, 140 und 150 erzeugt werden können.
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Das Kopplerelement 120 besteht aus zwei Polen, die derart gebildet sind, dass Teilbereiche der Empfängerspulen 130, 140 und 150 von den Polen verborgen sind. Zum Beispiel ist jeder der Pole des Kopplerelements 120 so gebildet, dass er 90°-Bereiche in den Bereichen der Empfängerspulen 130, 140, und 150 verbirgt.
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In diesem Fall können die Bereiche und die Anzahl der Pole unterschiedlich sein, je nach den Umständen. Es wird bevorzugt, die Anzahl der Empfängerspulen und die Anzahl der Pole unterschiedlich festzulegen und zu verhindern, dass das Verhältnis der Zahlen (die Anzahl der Empfängerspulen im Verhältnis zur Anzahl der Pole) eine multiple Zahl ergibt.
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Überdies wird bevorzugt, die Fläche einer der Schleifen, die jede Empfängerspule bilden, und die Fläche jedes Poles so zu bilden, dass die Flächen sich voneinander unterscheiden.
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Jede der Empfängerspulen 130, 140 und 150 umfasst zwei Schleifenmit unterschiedlichen Wicklungsrichtungen und erzeugt ein Empfängersignal durch induktive Kopplung mit der Sendespule 110.
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Hier wird eine solche induktive Kopplung durch die Bewegung oder Drehung des Kopplerelements 120 verändert, welches die Positionen der Sendespule 110 und aller Empfängerspulen 130, 140 und 150 überlappt, wobei die beiden Schleifen von jeder der Empfängerspulen 130, 140 und 150 die gleiche Fläche aufweisen können. Das Kopplerelement 120 beeinflusst die jeweilige induktive Kopplung durch einen Überlappungsgrad über jede der Empfängerspulen 130, 140 und 150.
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In diesem Fall bezeichnen die Symbole (+) und (–) in den Schleifen, die in den 2 und 3 gezeigt werden, jeweils eine in einer ersten Richtung gewickelte Schleife und eine in eine zweite Richtung gewickelte Schleife, die sich von der ersten Richtung unterscheidet.
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Jede der Empfängerspulen 130, 140 und 150 ist so konfiguriert, dass zwei Schleifen davon in benachbarten Bereichen gebildet werden, und eines aus einer Mehrzahl von erzeugten Empfängersignalen und die restlichen Empfängersignale verschiedene Signalveränderungen in Abhängigkeit von der Verschiebung des Kopplerelements 120 aufweisen.
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Das heißt, die Empfängersignale, die von den Empfängerspulen 130, 140 und 150 erzeugt werden, können Signalveränderungen aufweisen, die sich in Abhängigkeit von der Verschiebung des Kopplerelements 120 derart unterscheiden, dass jeweils Empfängersignale vorhanden sind, deren Signalveränderungen sich voneinander in Abhängigkeit von der Verschiebung des Kopplerelements unterscheiden, zum Beispiel in Intervallen mit einem Winkel von 30°.
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Die vorliegende Erfindung erfasst die Verschiebungsinformationen des Kopplerelements unter Verwendung eines Empfängersignals, das eine Signalveränderung aufweist, die sich von jener der anderen Empfängersignale unterscheidet, und erzeugt unter Verwendung der restlichen Empfängersignale ein Kompensationssignal, das Informationen über einen Spalt umfasst, und kompensiert so die erfasste Verschiebungsinformationen unter Verwendung des Kompensationssignals.
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Hier ist das Kompensationssignal ein Signal, das unabhängig von der Verschiebung des Kopplerelements 120 ist, und das abhängig von einem Spalt ist, der irrelevant für die Verschiebung des Kopplerelements 120 ist, und der Wert des Kompensationssignals wird nicht von der Verschiebung des Kopplerelements 120 verändert, sondern nur von dem Spalt. Die Intensität des Empfängersignals kann aufgrund eines Bereichs bzw. einer Fläche geändert werden, die vom Kopplerelement 120 abgedeckt ist. Das heißt, die Signalveränderung (Variation der Signalintensität) wird in solch einer Weise verändert, dass die Fläche der ersten Schleife, die in die erste Richtung gewickelt ist, und die Fläche der zweiten Schleife, die in die zweite Richtung gewickelt ist, von dem Kopplerelement abgedeckt sind, so dass ein von der ersten Schleife erzeugtes Signal und ein von der zweiten Schleife erzeugtes Signal verändert werden und infolgedessen die Variation des Empfängersignals verändert wird.
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Die Signalverarbeitungseinheit 160 ist eine Komponente, die einer Verschiebungserfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht, und ist ausgestaltet, um drei Empfängersignale zu empfangen, die von einer Mehrzahl von zum Beispiel drei Empfängerspulen 130, 140 und 150 erzeugt werden, um die Verschiebungsinformationen des Kopplerelements 120 unter Verwendung eines der drei empfangenen Empfängersignale zu erfassen sowie um unter Verwendung der restlichen Empfängersignale ein Kompensationssignal zu erfassen, das Informationen über einen Spalt beinhaltet.
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Wenn die Verschiebungsinformationen und das Kompensationssignal erfasst worden sind, kompensiert die Signalverarbeitungseinheit 160 die Verschiebungsinformationen unter Verwendung des erfassten Kompensationssignals. Das heißt, die Signalverarbeitungseinheit 160 kompensiert unter Verwendung des Kompensationssignals einen Fehler im Spalt zwischen dem Kopplerelement 120 und der Sendespule 110 oder den Empfängerspulen 130, 140 und 150 und erfasst so die Verschiebungsinformationen des Kopplerelements 120, in denen der Spalt berücksichtigt wird.
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In diesem Fall kann die Signalverarbeitungseinheit 160 in Abhängigkeit von der Verschiebung des Kopplerelements 120 ein Empfängersignal auswählen, welches zur Erfassung der Verschiebungsinformationen notwendig ist, und kann das Kompensationssignal unter Verwendung der restlichen nicht ausgewählten Empfängersignale erzeugen. Das ausgewählte Empfängersignal kann ein Empfängersignal sein, das eine unterschiedliche Signalveränderung unter einer Mehrzahl von Empfängersignalen aufweist.
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Wie in den 4A und 4B gezeigt ist beispielsweise, wenn sich die Verschiebung des Kopplerelements von 0° (4A) auf 30° (4B) verändert, die Signalveränderung der ersten Empfängerspule 130 doppelt so groß wie die der restlichen zwei Empfängerspulen 140 und 150. Somit werden die Verschiebungsinformationen unter Verwendung des Empfängersignals VA der ersten Empfängerspule 130 erfasst, die die unterschiedliche Signalveränderung aufweist. Ein Kompensationssignal, welches unabhängig von der Verschiebung des Kopplerelements ist und Informationen über den Spalt beinhaltet, wird unter Verwendung der Empfängersignale VB und VC der restlichen zwei Empfängerspulen 140 und 150 erfasst.
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Eine detaillierte Beschreibung der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 5A gemacht. Wie in 5A gezeigt, ist, wenn sich die Verschiebung des Kopplerelements von 0° auf 30° verändert, die Signalveränderung der ersten Empfängerspule 130 doppelt so groß wie die der restlichen zwei Empfängerspulen 140 und 150. Dementsprechend werden die Verschiebungsinformationen unter Verwendung des Empfängersignals VA der ersten Empfängerspule erfasst, die eine verschiedene Signalveränderung aufweist, und ein Kompensationssignal, welches unabhängig von der Verschiebung des Kopplerelements ist und Informationen über den Spalt umfasst, wird unter Verwendung einer Differenz VB – VC zwischen den restlichen zwei Empfängersignalen VB und VC erfasst. Unterdessen ist, wenn sich die Verschiebung des Kopplerelements von 30° auf 60° verändert, die Signalveränderung der zweiten Empfängerspule 140 doppelt so groß wie die der restlichen zwei Empfängerspulen 130 und 150. Entsprechend werden die Verschiebungsinformationen unter Verwendung des Empfängersignals VB der zweiten Empfängerspule 140 erfasst und ein Kompensationssignal wird unter Verwendung einer Differenz VA – VC zwischen den restlichen zwei Empfängersignalen VA und VC erfasst.
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Ferner, wie in 5B gezeigt, kann die Signalverarbeitungseinheit 160 umgekehrte Signale –VA, –VB, und –VC für die drei Empfängersignale VA, VB, beziehungsweise VC, erzeugen und kann Verschiebungsinformationen über die Verschiebung des Kopplerelements 120 und ein Kompensationssignal entsprechend der Verschiebung unter Verwendung der drei Empfängersignale und der drei umgekehrten Signale erfassen.
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Wie in 6 gezeigt ist ersichtlich, dass die Signalverarbeitungseinheit 160 so ausgestaltet ist, dass verschiedene Empfängersignale in Abhängigkeit von dem Verschiebungsbereich des Kopplerelements ausgewählt werden können, und ein Kompensationssignal im entsprechenden Verschiebungsbereich wird unter Verwendung der nicht ausgewählten Empfängersignale erzeugt. Zum Beispiel erfasst, wenn sich die Verschiebung des Kopplerelements innerhalb eines Bereiches von 60° bis 90° verändert, wie in 6 gezeigt, die Signalverarbeitungseinheit 160 die Verschiebungsinformationen unter Verwendung von VC, wobei diese Signalveränderung sich von jener der anderen Empfängersignale unterscheidet, und sie erfasst unter Verwendung von VA – VB ebenso ein Kompensationssignal, welches unabhängig von der Verschiebung des Kopplerelements ist und welches Informationen über einen Spalt beinhaltet. Auf ähnliche Weise erfasst, wenn sich die Veränderung der Verschiebung innerhalb eines Bereiches von 90° bis 120° verändert, die Signalverarbeitungseinheit 160 Verschiebungsinformationen unter Verwendung eines umgekehrten Signals –VA von VA, und erfasst unter Verwendung von VC – VB ein Kompensationssignal das Informationen über einen Spalt enthält.
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Das heißt, die Signalverarbeitungseinheit 160 wählt in Intervallen des Verschiebungsbereichs des Kopplerelements, zum Beispiel im Bereich eines Winkels von 30° ein Empfängersignal aus, das zur Erzeugung von Verschiebungsinformationen notwendig ist und zwei Empfängersignale, die zur Erzeugung eines Kompensationssignals als verschiedene Empfängersignale notwendig sind. Dementsprechend können, selbst wenn ein Spaltfehler auftritt, basierend auf den Empfängersignalen Verschiebungsinformationen erfasst werden, in denen ein Spalt berücksichtigt wird. Selbstverständlich kann der Verschiebungsbereich abhängig von der Anzahl von Empfängerspulen und von der Form des Kopplerelements unterschiedlich sein.
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Auf diese Weise erzeugt der Verschiebungssensor gemäß der vorliegenden Erfindung eine Mehrzahl von Empfängersignalen, unter Verwendung der Struktur einer Mehrzahl von Empfängerspulen, die jeweils zwei Schleifen mit unterschiedlichen Wicklungsrichtungen aufweisen, und eines Kopplerelements, das den Empfängerspulen entspricht, erfasst die Verschiebungsinformationen des Kopplerelements unter Verwendung von einem Empfängersignal, das eine unterschiedliche Signalveränderung unter der Mehrzahl der erzeugten Empfängersignale aufweist, und erzeugt unter Verwendung der restlichen Empfängersignale ein Kompensationssignal, das unabhängig von der Verschiebung des Kopplerelements ist und Informationen über einen Spalt umfasst. Überdies wird die Verschiebungsinformation, in der ein Spalt nicht berücksichtigt wird, unter Verwendung des erzeugten Kompensationssignals kompensiert, und so kann die Verschiebung des Kopplerelements, in der ein Spaltfehler kompensiert wurde, erfasst werden.
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In ähnlicher Weise umfasst die Verschiebungerfassungssvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung einen Signalprozessor, der eine Mehrzahl von Empfängersignalen von dem Verschiebungssensor empfangen kann, Verschiebungsinformationen unter Verwendung von einem der empfangenen Empfängersignale erfassen kann, unter Verwendung der restlichen Empfängersignale ein Kompensationssignal erfassen kann, das Informationen über einen Spalt enthält und daraufhin unter Verwendung des erfassten Kompensationssignals die Verschiebungsinformationen kompensieren kann, in der ein Spalt nicht berücksichtigt wurde, mit dem Ergebnis, dass die Verschiebung des Kopplerelements, in der ein Spaltfehler kompensiert worden ist, erfasst werden kann.
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In den oben beschriebenen 1 bis 3 ist, obwohl die Struktur der Empfängerspulen gemäß der vorliegenden Erfindung als die Struktur von nicht geerdeten Spulen dargestellt ist, die Struktur der Spulen gemäß der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt und es ist möglich, die Struktur von drei oder mehreren Empfängerspulen zu verwenden, die sich einen Anschlussmittelpunkt teilen, bei dem einer der beiden Anschlüsse einer jeden Empfängerspule mit der Masse (GND) verbunden ist bzw. geerdet ist.
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7 zeigt die Ausgestaltung einer Verschiebungserfassungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die Verschiebungserfassungsvorrichtung der Signalverarbeitungsvorrichtung entspricht, die in 1 gezeigt wird.
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Bezugnehmend auf 7 umfasst eine Verschiebungserfassungsvorrichtung 160 (oder deren Signalprozessor) gemäß der vorliegenden Erfindung eine Empfangseinheit 710, eine Auswahleinheit 720, eine Erfassungseinheit 730 und eine Kompensationseinheit 740.
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Die Empfangseinheit 710 empfängt entsprechende Empfängersignale von einer Mehrzahl von Empfängerspulen, die jeweils zwei Schleifen mit unterschiedlichen Wicklungsrichtungen umfassen.
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In diesem Fall kann die Empfangseinheit 710 in Abhängigkeit von der Verschiebung des Kopplerelements ein Empfängersignal empfangen, das eine erste Signalveränderung aufweist, sowie weitere Empfängersignale, die eine zweite Signalveränderung aufweisen. Wenn beispielsweise drei Empfängersignale von drei Empfängerspulen empfangen werden, dann empfängt die Empfangseinheit 710 in Abhängigkeit von der Verschiebung des Kopplerelements ein Empfängersignal, das eine erste Signalveränderung (Signalintensitätsveränderung) aufweist und zwei Empfängersignale, die eine zweite Signalveränderung (Signalintensitätsveränderung) aufweisen. Selbstverständlich kann das Empfängersignal, das die erste Signalveränderung aufweist, in Übereinstimmung mit dem Verschiebungsbereich des Kopplerelements geändert werden, und die zwei Empfängersignale, die die zweite Signalveränderung aufweisen, können ebenfalls in Übereinstimmung mit dem Verschiebungsbereich des Kopplerelements geändert werden.
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Das heißt, durch die Formen der Mehrzahl von Empfängerspulen und des Kopplerelements erzeugen die Empfängerspulen in Abhängigkeit von der Verschiebung des Kopplerelements ein Empfängersignal, dessen Signalveränderung einen ersten Gradienten aufweist, sowie die restlichen Empfängersignale, deren Signalveränderung einen zweiten Gradienten aufweist. In diesem Fall kann das Empfängersignal, das den ersten Gradienten aufweist, in Abhängigkeit vom Verschiebungsbereich des Kopplerelements geändert werden, und diese Änderung geschieht aufgrund einer Veränderung in der durch die Pole des Kopplerelements bedeckten Fläche bzw. Bereichs der Empfängerspulen, wenn das Kopplerelement gedreht wird. Wenn beispielsweise im Fall der ersten Empfängerspule der Verschiebungsbereich ein erster Abschnitt ist, weist der absolute Wert der Signalveränderung der ersten Empfängerspule einen ersten Gradienten auf, wobei wenn der Verschiebungsbereich einen zweiten Abschnitt und einen dritten Abschnitt darstellt, der absolute Wert der Signalveränderung einen zweiten Gradienten aufweisen kann.
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Die Auswahleinheit 720 wählt aus der Mehrzahl von Empfängersignalen ein Empfängersignal aus, das notwendig ist, um die Verschiebungsinformationen zu erfassen.
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In dieser Hinsicht kann die Auswahleinheit 720 aus der Merzhal von Empfängersignalen ein Empfängersignal als das zur Erfassung der Verschiebungsinformationen erforderliche Empfangssignal auswählen, das eine Signalveränderung (Signalintensitätsveränderung) aufweist, die sich von jener der restlichen Empfängersignale unterscheidet.
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Die Erfassungseinheit 730 erfasst die Verschiebungsinformationen des Kopplerelements unter Verwendung eines Empfängersignals, das von der Auswahleinheit 730 ausgewählt wird, und erfasst Informationen über einen Spalt zwischen dem Kopplerelement und der Sendespule oder einer Mehrzahl von Empfängerspulen unter Verwendung der restlichen Empfängersignale.
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In diesem Fall kann die Erfassungseinheit 730 unter Verwendung von Differenzen zwischen den restlichen Empfängersignalen ein Kompensationssignal erfassen, das unabhängig von der Verschiebung des Kopplerelements ist und die Informationen über den Spalt umfasst.
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Die Kompensationseinheit 740 kompensiert die Verschiebungsinformationen des Kopplerelements unter Verwendung des Kompensationssignals, das von der Erfassungseinheit 730 erfasst wird.
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Das heißt, da die Verschiebungsinformationen, die von der Erfassungseinheit 730 erfasst werden, Verschiebungsinformationen sind, in denen der Einfluss eines Spalts nicht berücksichtigt wird, kompensiert die Kompensationseinheit 740 die Verschiebungsinformationen unter Verwendung des Kompensationssignals, umfassend die Spaltinformationen. Dementsprechend können, selbst wenn ein Spaltfehler auftritt, die Verschiebungsinformation, in denen der Spaltfehler berücksichtigt wird, erfasst werden. Infolgedessen kann, selbst wenn ein Spaltfehler aufgetreten ist, die genaue Verschiebung des Kopplerelements erfasst werden, wodurch die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Verschiebungserfassung gesteigert wird.
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8 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Verschiebungserfassung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, und ein Flussdiagramm zeigt, das die Operationen der Signalverarbeitungseinheit darstellt, die in 1 gezeigt sind.
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Mit Bezug auf 8 wird im Verfahren zur Verschiebungserfassung eine Mehrzahl von Empfängersignalen, die durch induktive Kopplung zwischen einer Sendespule, die durch ein Erregungssignal zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung erregt wird, und einer Mehrzahl von Empfängerspulen, die jeweils zwei Schleifen mit unterschiedlichen Wicklungsrichtungen umfassen, bei Schritt S810 empfangen.
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Hier erzeugen die Empfängerspulen Empfängersignale durch induktive Kopplung mit der Sendespule, die empfindlich gegenüber der Abschirmung (oder Störung oder Interferenz) der elektromagnetischen Strahlung durch das Kopplerelement ist und die empfangenen Empfängersignale können ein einzelnes Empfängersignal umfassen, das eine Signalveränderung (Signalintensitätsveränderung) aufweist, die sich von derjenigen der übrigen Empfängersignale unterscheidet.
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Wie im Beispiel in 2 gezeigt, können die Empfängerspulen, welche die Empfängersignale erzeugen, unter Verwendung von drei oder mehreren Empfängerspulen realisiert werden.
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Wenn die Empfängersignale empfangen werden, wird bei Schritt S820 ein Empfängersignal unter den Empfängersignalen ausgewählt.
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Hier ist das eine ausgewählte Empfängersignal ein Signal, dessen Signalveränderung von jener der restlichen Empfängersignale in Abhängigkeit von der Verschiebung des Kopplerelements abweicht und es kann ein Empfängersignal sein, das zur einfachen Erfassung der Verschiebungsinformation des Kopplerelements erforderlich ist.
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Wenn ein Empfängersignal bei Schritt S820 ausgewählt worden ist, wird die Verschiebungsinformation des Kopplerelements unter Verwendung des bei Schritt S830 ausgewählten Empfängersignals erfasst.
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Die erfasste Verschiebungsinformation ist eine Verschiebungsinformation, in der die Spaltinformation nicht berücksichtigt wird, und welche den Einfluss eines Spaltfehlers beinhaltet, wenn der Spaltfehler eintritt.
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Wenn ein zur Erfassung der Verschiebungsinformationen erforderliches Empfängersignal bei Schritt S820 ausgewählt worden ist, wird bei Schritt S840 ein Kompensationssignal erfasst unter Verwendung der restlichen Empfängersignalewelches unabhängig von der Verschiebung des Kopplerelements ist sowieInformationen über den Spalt enthält und von dem Spalt abhängig ist.
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Das Kompensationssignal kann unter Verwendung der Differenzen zwischen den restlichen Empfängersignalen erfasst werden.
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Obwohl die Schritte S830 und S840 als sequentiell durchgeführt gezeigt werden, können sie auch parallel ausgeführt werden.
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Bei Schritt S840 wird, wenn das zur Kompensierung des Spaltes erforderliche Kompensationssignal erzeugt worden ist, die bei Schritt S830 erzeugte Verschiebungsinformation unter Verwendung des Kompensationssignals in Schritt S850 kompensiert.
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Das heißt, die Verschiebungsinformation, in der ein Spaltfehler oder die Informationen über einen Spalt nicht berücksichtigt ist, wird unter Berücksichtigung des Spalts kompensiert, wobei die genaue Verschiebung des Kopplerelements selbst dann detektiert werden kann, wenn ein Spaltfehler aufgetreten ist.
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9 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Verschiebungsdetektion unter Verwendung eines Verschiebungssensors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt, und zeigt das Flussdiagramm der Verfahrensschritte, die von dem Verschiebungssensor in 1 durchgeführt werden.
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Bezugnehmend auf 9 wird im Verfahren zur Verschiebungsdetektion eine Mehrzahl von Empfängersignalen bei Schritt S910 erzeugt durch induktive Kopplung zwischen einer Sendespule, die durch ein Erregungssignal zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung erregt wird, und einer Mehrzahl von Empfängerspulen, die jeweils zwei Schleifen mit unterschiedlichen Wicklungsrichtungen aufweisen.
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Dabei erzeugen die Empfängerspulen Empfängersignale durch induktive Kopplung mit der Sendespule, die empfindlich gegenüber der Abschirmung von elektromagnetischer Strahlung durch das Kopplerelement ist, und die empfangenen Empfängersignale können ein einzelnes Empfängersignal umfassen, welches eine Signalveränderung aufweist, die von den restlichen Empfängersignalen abweicht.
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Wie im Beispiel in 2 gezeigt wird, können die Empfängerspulen, welche die Empfängersignale erzeugen, unter Verwendung von drei oder mehrEmpfängerspulen realisiert werden.
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Wenn die Mehrzahl von Empfängersignalen erzeugt worden ist, wird ein Empfängersignal unter den erzeugten Empfängersignalen ausgewählt und die Verschiebungsinformationen des Kopplerelements werden unter Verwendung des einen ausgewählten Empfängersignals in den Schritten S920 und S930 erfasst.
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Der Schritt des Auswählens eines einzelnen Empfängersignals kann konfiguriert werden, um ein Empfängersignal mit einer Signalveränderung, die sich von derjenigen der restlichen Empfängersignale in Abhängigkeit von der Verschiebung des Kopplerelements unterscheidet, als das zur Erfassung der Verschiebungsinformationen des Kopplerelements erforderliche Signal auszuwählen.
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Wenn beispielsweise angenommen wird, dass innerhalb eines vorgegebenen Verschiebungsbereichs (oder Bewegungsbereichs) des Kopplerelements die Signalveränderung des ersten Empfängersignals einen ersten Gradienten aufweist und die Signalveränderungen eines zweiten Empfängersignals einen zweiten Gradienten aufweisen, dann wird das erste Empfängersignal, dessen Signalveränderung den ersten Gradienten aufweist, bei Schritt S920 ausgewählt. Vorzugsweise kann der erste Gradient größer sein als der zweite Gradient.
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Ein Kompensationssignal, das die Informationen über den Spalt umfasst, wird erfasst oder erzeugt unter Verwendung der restlichen Empfängersignale, die nicht identisch sind mit dem Empfängersignal, das unter der Mehrzahl von Empfängersignalen bei Schritt S940 ausgewählt wird.
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In diesem Fall ist das Kompensationssignal ein Signal, das unabhängig von der Verschiebung des Kopplerelements und abhängig vm Spalt ist. Das Kompensationssignal mit einem gleichmäßigen Intensitätswert ohne Veränderung in Abhängigkeit von der Verschiebung zu verändern, kann unter Verwendung der restlichen Empfängersignale erzeugt werden.
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Obwohl die Schritte S930 und S940 als aufeinanderfolgend durchgeführt gezeigt werden, können sie auch parallel ausgeführt werden.
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Bei Schritt S940, wenn das Kompensationssignal, das zur Kompensation des Spalts erforderlich ist, erzeugt worden ist, wird die bei Schritt S930 erzeugte Verschiebungsinformation für die Verwendung des Kompensationssignals in Schritt S950 kompensiert.
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Das heißt, Schritt S950 ist ein Verfahren zum Kompensieren der Verschiebungsinformation, in der ein Spaltfehler oder eine Spaltinformation nicht berücksichtigt wird, unter Berücksichtigung des Spalts.
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Das Verfahren zur Verschiebungserfassung gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann in Form von Programminstruktionen, die über verschiedene Computereinrichtungen ausgeführt werden können, eingesetzt werden und kann in einem computerlesbaren Medium gespeichert werden. Das computerlesbare Medium kann eines unter Programmanweisungen, Datendateien und Datenstrukturen sein, oder eine Kombination von Programmanweisungen, Datendateien und Datenstrukturen umfassen. Die Programmbefehle, die auf dem computerlesbaren Medium aufgezeichnet werden, können Programmbefehle sein, die speziell für die vorliegende Erfindung ausgelegt und konfiguriert werden, oder die dem durchschnittlichen Fachmann auf dem Gebiet der Computer-Software allgemein bekannt und geläufig sind. Beispiele für das computerlesbare Medium umfassen magnetische Medien, wie etwa eine Festplatte, eine Diskette und ein Magnetband, optische Medien, wie CD-ROM und DVD, magneto-optische Medien wie eine optische Floppy-Disk, und Hardware, die speziell dazu konfiguriert ist, um Programmanweisungen zu speichern und auszuführen, wie ROM, RAM und Flash-Speicher. Die Beispiele für die Programmanweisungen umfassen nicht nur Maschinensprachcode, der von einem Compiler erzeugt wird, sondern auch höhere Programmiersprachen, die von einem Computer ausgeführt werden können. Die oben beschriebenen Hardware-Vorrichtungen können so konfiguriert werden, dass sie wie eines oder mehrere Softwaremodule arbeiten, um die vorliegende Erfindung umzusetzen, und umgekehrt.
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In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann die Verschiebungsinformation, in der ein Spaltfehler kompensiert worden ist, unter Verwendung einer Mehrzahl von Empfängerspulen erfasst werden, von denen jede jeweils zwei Schleifen mitunterschiedlichen Wicklungsrichtungen aufweist, und ein Kopplerelement, das den Empfängerspulen entspricht, wodurch die Genauigkeit der Detektion der Verschiebung eines Bauteils durch einen Verschiebungssensor verbessert werden kann.
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Im weiteren Detail erfasst die vorliegende Erfindung eine Verschiebungsinformation unter Verwendung einer Mehrzahl von Empfängersignalen in Abhängigkeit von der Verschiebung eines Kopplerelements, erfasst unter Verwendung der restlichen Empfängersignale ein Kompensationssignal, das unabhängig von der Verschiebung des Kopplerelements ist und Informationen über einen Spalt beinhaltet und von diesem Spalt abhängig ist, und kompensiert die Verschiebungsinformationen unter Verwendung des erfassten Kompensationssignals, wodurch der Verschiebungsfehler des Teils bzw. Bauteils verringert wird, welcher in Abhängigkeit eines Spaltfehlers auftreten kann.
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Außerdem kann die vorliegende Erfindung einen Spaltfehler, der während der Produktherstellung auftreten kann, einen Spaltfehler, der durch abrasiven Verschleiß auftreten kann usw., durch Kompensieren der Verschiebungsinformation kompensieren, die auf einen Spaltfehler zurückzuführen ist, wodurch die Genauigkeit der Verschiebungserfassung verbessert und die auf einer Verschiebungserfassung basierende Funktionszuverlässigkeit gesteigert werden kann.
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Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf bestimmte Inhalte wie detaillierte Bestandteile beschrieben wurde, soll die vorstehende Beschreibung lediglich zum allgemeinen Verständnis der vorliegenden Erfindung beitragen, wobei die vorliegende Erfindung nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt ist, und der Fachmann mit durchschnittlichen Kenntnissen auf dem technischen Gebiet der vorliegenden Erfindung wird dazu in der Lage sein, auf unterschiedliche Weise verschiedene Variationen und Änderungen gegenüber der vorstehenden Beschreibung durchzuführen.
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Dementsprechend sollte der Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt werden, und die beigefügten Ansprüche sowie gleiche oder gleichwertige Abänderungen davon sind als mit eingeschlossen im Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung zu interpretieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 10-2012-0084415 [0001]
- KR 10-2012-0084417 [0001]
- KR 2008-0021819 [0012]
- KR 2010-0083152 [0012]
- US 7821256 [0012]
- US 7906960 [0012]
