JP2008534977A - 共通モード修正巻線及び簡素化された信号処理を有する誘導位置センサー - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1A
Description
誘導位置センサーの一例は、励磁用交流電源に接続された送信コイル及び受信コイルを含む。送信コイル及び受信コイルは、実質的に同一平面の、又は同じ回路板の異なる側又は層の上のコイルアッセンブリーとして、同じプリント回路板上に支持される。可動カプラー要素は回路板に近接して支持され、送信コイルと受信コイルの間の誘導結合を変更する。一例において、カプラー要素は、送信コイル及び受信コイルの一方又は両方の中心軸とすることができる回転軸の回りに回転する。カプラー要素の位置によって、送信コイルと受信コイルの間の誘導結合が変更されることにより、送信コイルによって誘導される受信機信号の振幅が変更される。
送信コイルは、従来の環状コイル設計における一又はそれ以上のループとするか、又は他の構成を使用することができる。励磁コイルとも呼ぶことができる送信コイルは交流電源によって励磁される。励磁電源すなわち交流電流は、コルピッツ発振器ような電子式発振器又は他の電子発振器とすることができる。
カプラー要素は、送信コイルと受信コイルとの間の誘導結合を変更する。カプラー要素は、送信コイルと受信コイルの間に位置することが便利な構成であるならばそのようにすることができるであろうが、送信コイルと受信コイルの間に位置する必要はない。更には、カプラー要素は、送信コイルと受信コイルの間の総磁束結合を変更する必要はなく、単に磁束結合の空間分布を変更することができる。カプラー要素は又、それが導電板である場合、渦板と呼ぶことができる。
一又はそれ以上の受信コイル信号が、差動構造を有する受信コイルによって提供される。受信コイル信号は、送信コイルに対する磁束結合によってループ構成に誘導される様々な電位からの寄与を含むことができる。受信コイルは、第1電位及び第2電位をそれぞれ提供し、カプラー要素がない場合にこれらの電位が相殺するコイル構成を提供する第1ループ構成及び第2ループ構成を含むことができる。カプラー要素が存在する場合は、第1及び第2電位は、カプラー要素の角度位置に応じて様々に変更される。
本発明の実施例は又、複数ターンセンサーのような拡張された角度範囲センサーを含む。複数ターンセンサーは、例えば、互いに角度オフセットを有する2又はそれ以上の複数極コイルを使用する複数の受信コイルを含むことができる。センサーは、信号処理のためのASICモジュールを有する電子機器モジュールを含むことができる。電子機器モジュールは、参照コイル、一又は複数の受信コイル及び交流電源による励磁において電磁界を発生する送信コイルのようなコイルを支持するプリント回路板を含むことができる。複数ターンセンシングのために、多数のターン(又は多数のいくつかの回転角度)に関して仮想接地レベルを調整することができる一方、センサーの回転履歴は論理スタックによって管理される。どの受信機信号を使用するかは、論理回路により判定される。予め決定される信号電圧に達すると、マルチプレクサを使用して複数の受信コイルの1つが選択される。
本発明の適用例は、カプラー要素がその位置がモニタされることが望まれる可動部品に取り付けられ、送信コイル、受信コイル及び支持回路がプリント回路板のような基板に配置される装置を含む。基板は、可動部品が動く筐体若しくは他の構造によって受けられるか、又は他に可動部品が動く筐体若しくは他の構造に近接して固定される。例えば、可動部品はペダルであり、ペダルハウジングが、コイルがその上に印刷されているプリント回路板を受けるように構成することができる。製造組立変動は、カプラー要素とプリント回路板との間のギャップの変動をもたらし、参照コイルの使用によって、多大な較正プロセスの必要なく、そのような製造変動の補償が可能となる。乗物への適用において、カプラー要素は、その回転位置がアクセルペダルの位置の関数であるように、アクセルペダルに機械的に連結される。
コイル装置は、多くの形状を取ることができる。例えば、コイルは、センサーの位置分解能に影響を与える、様々な極数で巻かれることができる。受信コイルは、カプラー要素の位置が受信信号の振幅を変調するように構成される。参照コイルは、それが使用された場合には、参照信号がカプラー要素の位置と実質的に独立であり、参照信号及び受信信号を使用して得られた比率信号が又、カプラー要素の位置と関係づけられるが、温度のような因子と実質的に独立であるように構成することができる。
Claims (26)
- セグメントに分割可能な位置範囲を有する可動部品の部品位置に関連づけられる出力信号を提供するための装置であって、
励磁信号により励磁された時に電磁放射を生成する送信コイルと、
前記送信コイルに近接して配置され、各々が、前記送信コイルが励磁された時に前記送信コイルと受信コイルとの間の誘導結合によって送信コイル受信機信号を生成する、送信コイル複数の受信コイルと、
前記部品位置に関連づけられるカプラー要素位置を有し、前記送信コイルと前記受信コイルの各々との間の前記誘導結合が該カプラー要素位置に感応するようになったカプラー要素と、
前記部品位置と実質的に独立な参照信号を生成する参照コイルと、
前記受信機信号及び前記参照信号を受信し、前記可動部品の位置に関連づけられる出力信号を提供する信号処理装置と、
を含み、
前記出力信号は、前記位置範囲のセグメントに従って選択される、選択される受信機信号から得られ、
前記信号処理装置は、アナログ除算器を含み、前記選択される受信機信号は、前記アナログ除算器において前記参照信号により除され、前記出力信号からコモンモード雑音効果を除去することを特徴とする装置。 - 前記出力信号は、前記位置範囲の第1セグメントにわたる第1受信機信号及び前記位置範囲の第2セグメントにわたる第2受信機信号から得られることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記選択される受信機信号は、非反転受信機信号及び反転受信機信号の組から選択されることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記出力信号は、前記位置範囲にわたる部品位置に実質的に線形に従属することを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記信号処理装置は、デジタル電子回路を含み、セグメント情報が記憶される論理ユニットを含むことを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記出力電圧は、前記論理ユニットに記憶された前記セグメント情報に従ってデジタル・アナログ変換器により生成される調整電圧によって調整されることを特徴とする請求項5に記載の装置。
- 前記信号処理装置は、前記論理ユニットに記憶された前記セグメント情報に従って受信機信号を選択するセレクタを更に含むことを特徴とする請求項5に記載の装置。
- セグメント情報は、受信機信号の比較から判定されることを特徴とする請求項5に記載の装置。
- 前記出力信号を所望の形に変更するために使用される較正データが、前記論理ユニットに記憶可能であることを特徴とする請求項5に記載の装置。
- 前記信号処理装置は、前記論理ユニットに記憶された構成データを受け取り、前記出力電圧に加えられる電圧調整を生成する較正デジタル・アナログ変換器を更に含むことを特徴とする請求項9に記載の装置。
- 前記複数の受信コイルが実質的に同一平面にあることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記複数の受信コイル及び前記参照コイルが単一の回路板に形成されることを特徴とする請求項11に記載の装置。
- 前記単一の回路板が更に、受信機信号の各々及び前記参照信号についてのアナログ除算器及び位相感応整流器を含むアナログASICを支持することを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記部品位置が角度位置であり、前記カプラー要素がカプラー軸の周りを回転することを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記位置範囲は、θ度の回転であり、前記出力信号は、回転角度に従属する、シータ度の周期の鋸歯を有することを特徴とする請求項1に記載の装置。
- θが360であることを特徴とする請求項15に記載の装置。
- 前記部品位置はペダルの位置であり、該ペダルの動きは、前記カプラー要素の前記角度位置に機械的に結合されていることを特徴とする請求項14に記載の装置。
- 前記出力信号は、エンジンのスピード制御であることを特徴とする請求項17に記載の装置。
- 位置範囲を有する可動部品の部品位置に関連づけられる出力信号を提供するための装置であって、
励磁信号により励磁された時に電磁放射を生成する送信コイルと、
第1受信機信号を提供する第1受信コイルと、
第2受信機信号を提供する第2受信コイルと、
部品位置に関連づけられるカプラー要素位置を有し、前記送信コイルと前記受信コイルの各々との間の前記誘導結合が該カプラー要素位置に感応するようになったカプラー要素と、
前記カプラー要素の位置と実質的に独立な参照信号を生成する参照コイルと、
前記第1及び第2受信機信号及び前記参照信号を受信し、前記可動部品の位置に関連づけられる出力信号を提供する信号処理装置と、
を含み、
前記出力信号は、前記位置範囲の第1セグメントにわたる前記第1受信機信号及び前記位置範囲の第2セグメントにわたる前記第2受信機信号から得られることを特徴とする装置。 - 前記第1受信機信号は、前記第1セグメントにわたる部品位置に実質的に線形に従属し、前記第2受信機信号は、前記第2セグメントにわたる部品位置に実質的に線形に従属することを特徴とする請求項19に記載の装置。
- 前記第1及び第2受信コイルは、前記第1及び第2受信機信号が約90度位相がずれるように構成されることを特徴とする請求項19に記載の装置。
- 前記出力信号は、前記位置範囲の第1セグメントにわたる前記第1受信機信号、前記位置範囲の第2セグメントにわたる前記第2受信機信号、前記位置範囲の第3セグメントにわたる反転された第1受信機信号、及び前記位置範囲の第4セグメントにわたる反転された第2受信機信号から得られることを特徴とする請求項19に記載の装置。
- 前記第1及び第2受信コイル、前記参照コイル及び前記信号処理装置は、単一のプリント回路板上に形成されることを特徴とする請求項19に記載の装置。
- 前記信号処理装置は、前記受信機信号の選択が依拠するセグメント情報を記憶スタックを使用して追跡する論理ユニットを含むことを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 可動部品の位置を判定する方法であって、
送信コイルを励磁するステップと、
複数の受信コイルから複数の受信機信号を得るステップと、
前記可動部品のおおよその位置に従って選択される受信機信号を選択するステップと、
前記可動部品の位置と実質的に独立な参照信号を得て、前記参照信号及び前記選択される受信機信号の両方がコモン雑音因子の影響を受けるステップと、
アナログ除算器回路において前記選択される受信機信号を前記参照信号で除して、コモン雑音因子を除去するためにレシオメトリック信号を提供するステップと、
前記レシオメトリック信号を使用して前記可動部品の位置を判定するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記可動部品のおおよその位置に従って選択される受信機信号を選択するステップは、位置に実質的に線形に従属する出力信号を決定することができる受信機信号を選択するステップを含み、前記可動部品のおおよその位置は、前記可動部品の位置範囲の一部であることを特徴とする請求項25に記載の方法。
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