JP3466046B2 - 電子測定システムの省電力方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、デジタル表示式ノ
ギス等の電子測定システムにおける消費電力を最小限に
するための方法と装置に関する。

【０００２】

【背景技術】デジタル表示式ノギス、リニアエンコーダ
等の電子測定システムが周知であって、例えば米国特許
明細書4,420,754 、4,870,013 、4,879,508 、5,023,55
9 に記述されている。このような電子測定システムは、
従来の機械式ノギスと違って電力を必要とし、手持ち可
能なノギスまたは電源コードに接続できないようなタイ
プの測定機に組み込まれた場合は、一般に電池から電力
が供給される。しかし電池は供給できる電力に限りがあ
るので、それらの消費電力は最小限になるように電子測
定システムが設計されなくてはならない。米国特許明細
書4,586,260 と4,974,164 には、消費電力を最小限にす
るための方法と装置を備えた電子測定システムが記述さ
れている。例えば4,586,260 の特許明細書には３種のパ
ワーモードを備えた電子測定システムが開示されてい
る。消費電力の多い順序で列挙する。

【０００３】1) アウェイクモード 2) アイドルモード 3) アスリープモード

【０００４】アウェイクモードでは、電子測定システム
は測定可能な状態で、表示部も動作可能で操作モードお
よびそのモードでの位置の値を表示する。電子測定シス
テムは、最後の動作から15分間このアウェイクモードを
維持する。この動作には、測定、0 位置の設定および限
界値または読み取り単位の設定が含まれている。

【０００５】電子測定システムが15分間動作しなかった
（例えば、全く測定されなかった）時には、アイドルモ
ードに移る。アウェイクモードからアイドルモードへ切
り換わると表示部の表示は消える。しかし、電子測定シ
ステムに事前に設定された”０”の位置の記憶は維持さ
れる。もしもどれかのボタンが押されるか、あるいはス
ライドが動かされると、アイドルモードからアウェイク
モードへ移る。

【０００６】さらに電子測定システムが30分間アイドル
モードの状態を続けると、自動的にアスリープモードに
移る。このアスリープモードでは、表示部の表示は消え
たままでなおかつ電子測定システムに前もって設定され
ていた”０”の位置の記憶も消える。ただし限界値とイ
ンチまたはミリメートルの読み取り単位は記憶されてい
る。もしもどれかのボタンが押されるとアスリープモー
ドからアウェイクモードへ移る。

【０００７】上記と同様に、4,974,164 の特許明細書の
電子測定システムは、例えば事前に決められた非動作時
間５分を検出すると、消費電力が高いアウェイクモード
から消費電力が低いスタンバイモードへ切り換えられ
る。加えて、この特許の電子測定システムは消費電力が
高い光電変換方式を使っている。このためこの特許では
光電変換方式における光源の点灯時間を各測定サイクル
において限られた短い時間だけ点灯させて消費電力を最
小限にしている。さらに、この特許の電子測定システム
では、測定サンプリングレートも制御している。特に、
予め設定された測定周期の間にスケールに対するスライ
ドの相対位置が変化しなかったら、予め設定された最小
のサンプリングレートに達するまでサンプリングレート
を減少させ続ける。最小のサンプリングレートで、光電
変換部の光源は各サンプリングサイクルにおいて約1%-2
% の時間だけ点灯する。

【０００８】スライドとスケールの相対的な位置が正常
な割合で変化する時には、予め設定された最大のサンプ
リングレートに達するまで、サンプリングレートを増加
させ続ける。最大のサンプリングレートで、光電変換部
の光源は各測定周期の約12%の時間だけ点灯する。最終
的には、予め設定された測定周期の間にスライドとスケ
ールの相対的な位置が正常な割合を超えて変化すると、
サンプリングレートは二倍にされる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のような電子測定
システムにおける制御装置は、静電容量式または磁気式
のトランスデューサ部分より２０〜２５倍の電力を消費
する。従って、4,586,260 と4,974,164 の特許明細書に
おいて開示された電子測定システムは、アウェイクモー
ドにおける制御装置の動作を相対的に時間延長させてい
るにすぎないので省電力の効果には限りがあり、これら
の先行技術ではいまだに実用的な電池寿命は得られてい
ないという問題がある。

【００１０】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、より消費電力を低減して実用的な電池
寿命得ることができる電子測定システムを提供すること
を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明により制御装置
が完全なアウェイクモード時に電子測定システムの電力
消費量を減らす電子測定システムが提供される。すなわ
ち、制御装置110 における完全なアウェイクモードとセ
ミアウェイクモードの間の切り替えを高い周波数で行う
方法と装置が提供される。

【００１２】またこの発明により、制御装置110 を操作
するための低周波のクロック信号を供給するクロック回
路と、測定周期中に高周波のクロック信号を生成して信
号生成処理回路に供給するためのバーストクロック回路
を備えている電子測定システムが提供される。

【００１３】つまりこの発明により、制御装置110 に接
続された低周波のクロック回路とは独立してクロック信
号を信号生成処理回路に供給する、バーストクロック回
路210 が提供される。

【００１４】この発明の電子測定システム100 の制御装
置110 はＣＭＯＳ技術により構成される。従って、制御
装置110 により消費される電流の量は、秒あたり制御装
置110 で実行されるインストラクション数と比例してい
る。従って、可能な範囲で秒あたりのインストラクショ
ン数を減らすことによって、たとえそれが、アイドルモ
ード、スタンバイモードまたはアスリープモードになっ
ていなくても、正確な位置測定を維持するとともに制御
装置110 の消費電力を最小限にすることができる。

【００１５】さらに、この発明の電子測定システム１０
０は、制御装置１１０および信号生成処理回路１２０を
備える。第１のクロック信号を出力する低周波のクロッ
ク回路１５０は制御装置１１０に接続される。第２のク
ロック信号を出力する高周波のバーストクロック回路
は、信号生成処理回路１２０に接続される。高周波のバ
ーストクロック回路２１０は信号生成処理回路１２０に
だけ、および測定周期の間にだけクロック信号を供給す
る。すなわち、各測定動作周期を第１区間と第２区間と
に分け、この第１区間において信号生成処理回路の動作
を一旦停止させると共に第１のクロック信号で制御装置
を動作させ、第２区間において制御装置の動作を一旦停
止させるとともに第２のクロック信号で信号生成処理回
路を動作させることを特徴とする。従って、制御装置１
１０がずっと低い周波数で動かされている間、信号生成
処理回路１２０は高周波で電子測定システムのトランス
デューサから出力される出力信号をサンプリングするこ
とができる。

【００１６】この発明の電子測定システムのバーストク
ロック回路210 は、１対の電流源を必要とする。シュミ
ットトリガ素子、コンデンサおよび切替え可能なバイパ
スシュミットトリガ素子とコンデンサの回路パスは、電
流源の間で並行して接続される。シュミットトリガ素子
の出力により２MHz の方形波が供給される。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を用いた好適な実施
の形態について図面を用いて説明する。なお、全図中に
おいて同一符号を付したものは同一構成要素を表わして
いる。図１に、制御装置110 、信号生成処理回路120 、
トランスデューサ130 、表示部140 、クロック回路150
、ＲＣタイミング回路160 、シリアルデータポート170
およびボタンパッド180 を含んだ電子測定システム100
を示す。クロック回路150 は信号ライン152 を介して
制御装置110 へクロック信号を出力する。このクロック
回路150 は異なる周波数のクロック信号を多数出力でき
る。特に８００kHz 発振器を使って遅いクロック信号を
出力して、さらに３２kHz 発振器を使って極めて遅いク
ロック信号を出力可能である。一般に極めて遅いクロッ
ク信号の周波数は１０kHz から１００kHz までの範囲か
ら選ばれる。遅いクロック信号の周波数は最低５００kH
z である。

【００１８】制御装置110 は、信号ライン112 を介して
信号生成処理回路120 へコントロール信号を出力する。
信号生成処理回路120 が生成するトランスデューサ130
への多数の駆動信号は、制御装置110 から供給されたコ
ントロール信号に基づいている。次にトランスデューサ
130 は位置を示す多数の信号を信号生成処理回路120へ
返す。

【００１９】信号生成処理回路120 は、ＲＣタイミング
回路160 に基づいてトランスデューサ130 からの信号出
力をサンプリングする。この信号に基づいて信号生成処
理回路120 はデジタルの位置を示す信号を生成する。さ
らにこの信号は信号生成処理回路120 から信号ライン29
2 を介して制御装置110 へ出力される。次に制御装置11
0 はこのデジタル信号を処理すると共に信号ライン114
を介して表示部140 へ位置信号を出力してオペレータへ
表示される。

【００２０】制御装置110 は多数のデータ入力ライン11
6 を介してボタンパッド180 と接続されている。ボタン
パッド180 は８つのボタンを含み、「ＯＮ」、「ＯＦ
Ｆ」、「０セット」、「限界セット」、「MM」、「INC
H」、「MODE」および「オートＯＮ／ＯＦＦ」ボタンを
備える。制御装置110 は入出力データライン118 を介し
てシリアルデータポート170 と接続される。シリアルデ
ータポート170 は電子測定システム100 が外部の制御装
置または記憶装置と接続されることを可能にする。

【００２１】好ましくは図１において示された制御装置
110 が、プログラムされたマイクロプロセッサーまたは
マイクロコントローラを使って実施される、あるいは１
つ以上の集積回路要素により構成される。また、制御装
置110 はプログラムされた汎用コンピュータ、専用コン
ピュータおよびASIC、他の集積回路、またはPLD 、PLA
、PAL 、または同類の離散的な回路要素またはプログ
ラムされた論理素子などのハードワイヤード電子回路に
おいて実施できる。一般に、ここに記述されたコントロ
ール信号を生成することができるどのような機器でも、
制御装置110 を実施するために使われうる。

【００２２】表示部140 は、どのような標準のCRT 、LC
D またはLED 、視覚的表示であるかもしれない。外部制
御装置は、数値制御工作機械または汎用コンピュータの
制御装置でもかまわない。一般にシリアルデータ位置信
号を入力可能な機器であれば何でも、出力ライン118 に
出力された信号を外部の制御または記憶装置へ使われう
るようにできる。

【００２３】図１に例示するように信号生成処理回路12
0 は、制御装置110 によってコントロール信号を信号ラ
イン112 から入力する制御／タイミング回路200 を含ん
でいる。制御／タイミング回路200 は、制御装置110 か
ら受け取られたコントロール信号を処理して信号生成処
理回路120 の様々な回路要素にコントロール信号を出力
する。

【００２４】特に、バーストクロック回路210 は、制御
／タイミング回路200 の信号ライン201 からコントロー
ル信号を受け取る。バーストクロック回路210 が動作す
る時には高周波のクロック信号は、バーストクロック回
路210 により生成されて、信号ライン211 を経て制御／
タイミング回路200 に出力される。バーストクロック回
路210 の周波数は最低１MHz であり、好ましくは２MHz
である。

【００２５】制御／タイミング回路200 は、トランスミ
ッターパルス生成回路220 へつながる信号ライン209 へ
パルス出力する。トランスミッターパルス生成回路220
は、信号ライン209 に入力されるパルスデータに基づい
て信号ライン221a−221hへドライバー信号を出力する。
信号ライン221a−221hのそれぞれは、多数のトランスミ
ッタードライバー222a−222hのそれぞれと接続されてい
る。

【００２６】また、制御／タイミング回路200 からの信
号ライン202 とトランスミッタードライバー222a-222h
のそれぞれが接続される。信号ライン202 はまた、信号
生成処理回路120 のサンプルホールドディレイ回路250
と接続される。信号ライン202 の同期信号出力は、トラ
ンスデューサ130 と接続された信号ライン224a−224hに
おいて適当な変調信号を提供するためにトランスミッタ
ードライバー222a−222hをコントロールするために使用
される。

【００２７】図１では８つの変調信号が信号ライン224a
−224hからトランスデューサ130 に入力されているが、
変調信号の数はこれに限られることはない。同様に、図
１に示された数より多いまたは少ないトランスミッター
ドライバー222 でも本発明は構成可能である。例えば、
トランスデューサ130 が16種の変調信号を入力するよう
になっていても構わない。

【００２８】一般に、上記のようにトランスデューサ13
0 は、測定軸に沿ったスケール部材と相対運動可動なス
ライド部材を備える。信号ライン224 は、スライド部材
またはスケール部材のどちらかに形成された１つ以上の
静電容量または電磁誘導の電極と接続される。トランス
デューサ130 のスライド部材とスケール部材の間の静電
容量または電磁誘導の伝達関数は、スケール部材に対す
るスライド部材の相対または絶対位置に基づく信号ライ
ン224a−224h上の信号を変調させる。

【００２９】図１において示されたトランスデューサ13
0 は、ピッチの異なる複数のスケールにそれぞれ対向す
る複数の電極が信号出力ライン132 −138 のどれかに接
続されている絶対位置の検出が可能なタイプのトランス
デューサである。信号出力ライン132 −138 は、スライ
ド部材の静電容量または電磁誘導のレシーバー電極また
はトランスデューサ130 のスケール部材と接続される。
一般に、相対的な位置検出器の方が絶対的な位置検出器
より少ない信号出力ラインで済むことは周知である。

【００３０】トランスデューサ130 からの出力信号ライ
ン132 −138 は、信号生成処理回路120 の入力マルチプ
レクサー230 と接続される。入力マルチプレクサー230
は、入力信号ライン132 −138 のうちの２本と、プリア
ンプ240 と接続された出力信号ライン232 および234 と
を選択的に接続する。プリアンプ240 は制御／タイミン
グ回路200 から信号ライン204 と信号ライン205 上に出
力されるコントロール信号出力に基づいて入力マルチプ
レクサー230 から信号ライン2 32と234 上に出力される
信号出力を増幅する。次にプリアンプ240 は信号ライン
242 と信号ライン244 上にこれらの増幅された信号を出
力してサンプルホールド回路260 に入力する。

【００３１】サンプルホールド回路260 は、サンプルホ
ールドディレイ回路250 から信号ライン254 上に出力さ
れたコントロール信号に基づいて、信号ライン242 と24
4 上の増幅された出力信号をサンプリングする。

【００３２】制御／タイミング回路200 からサンプルホ
ールドディレイ回路250 に出力されたコントロール信号
に基づき、サンプルホールドディレイ回路250 は、信号
ライン252 を経てＲＣタイミング回路160 へコントロー
ル信号を出力する。ＲＣタイミング回路160 は、信号ラ
イン252 上のコントロール信号出力に対応している遅延
されたコントロール信号を信号ライン162 を経てサンプ
ルホールドディレイ回路250 に帰還出力する。

【００３３】サンプルホールドディレイ回路250 は、制
御／タイミング回路200 から信号ライン202 上に出力さ
れた同期信号と、ＲＣタイミング回路160 から信号ライ
ン162 上に出力された遅延されたコントロール信号と、
に基づいて信号ライン254 上にコントロール信号を出力
する。サンプルホールドディレイ回路250 は、さらに制
御／タイミング回路200 から信号ライン203 上に出力さ
れる第２のコントロール信号に基づいて、信号ライン25
4 上にコントロール信号を生成する。

【００３４】いったんサンプルホールド回路260 が、プ
リアンプ240 から信号ライン242 と244 上の増幅された
出力信号をサンプリングしたら、保持された信号は復調
器270 への信号ライン262 と信号ライン264 上に出力さ
れる。制御／タイミング回路200 はまた復調器270 への
信号ライン206 上に多数のコントロール信号を出力す
る。復調器270 はサンプルホールド回路260 から入力さ
れた信号を復調し、インテグレータ280 への信号ライン
272 上に復調された信号を出力する。

【００３５】インテグレータ280 は復調器270 から信号
ライン272 上に出力された多くの復調された信号を制御
／タイミング回路200 から制御ライン207 上に出力され
た複数のコントロール信号に基づいて積分して信号ライ
ン282 上に出力する。制御／タイミング回路200 から信
号ライン208 上へ出力されたコントロール信号に基づ
き、Ａ／Ｄコンバータ290 はインテグレータ280 から信
号ライン282 上に出力された信号をディジタル信号へ変
換して、このディジタル信号は信号ライン292 上に出力
され制御装置110 に入力される。

【００３６】図２はプリアンプ240 、サンプルホールド
ディレイ回路250 、ＲＣタイミング回路160 およびサン
プルホールド回路260 を詳細に示す。特にプリアンプ24
0 は、２種の電源を使った増幅回路である。図２にでは
１段の増幅回路が示されているが複数段でも使われう
る。信号ライン232 はプリアンプ240 のIN+ ターミナル
を通って最初のＰＭＯＳトランジスタ320 のゲートに接
続される。他方の信号ライン234 は第２のＰＭＯＳトラ
ンジスタ330 のゲートへのターミナルであるIN-を通っ
て接続される。第１および第２のＰＭＯＳトランジスタ
320 と330 のソースは共通な電流源310 と接続される。
共通な電流源310 は電流Ibを出力する。

【００３７】第１のＰＭＯＳトランジスタ320 のドレイ
ンは、第１のNMOSトランジスタ340のゲートとソースと
の両方に接続される。同様に第２のＰＭＯＳトランジス
タ330 のドレインは、第２のＮＭＯＳトランジスタ350
のゲートとソースとの両方に接続される。第２のＮＭＯ
Ｓトランジスタ350 のゲートはまた第３のＮＭＯＳトラ
ンジスタ360 のゲートと接続される一方、第１のＮＭＯ
Ｓトランジスタ340 のゲートはまた第４のＮＭＯＳトラ
ンジスタ370 のゲートと接続される。第４のＮＭＯＳト
ランジスタ370 のソースは、プリアンプ240 のOUT+ター
ミナルを通って信号ライン244 と接続される。同様に第
３のＮＭＯＳトランジスタ360 のソースはプリアンプ24
0 のターミナルであるOUT-を通って出力信号ライン242
と接続される。第１と第４のＮＭＯＳトランジスタ340-
370 のドレインは、グラウンドと接続される。

【００３８】第３のＮＭＯＳトランジスタ360 のソース
は、また、第３のＰＭＯＳトランジスタ380 のゲートと
ドレインとに接続される。同様に、第４のＮＭＯＳトラ
ンジスタ370 のソースは、また、第４のＰＭＯＳトラン
ジスタ390 のゲートとドレインと接続される。第３のＰ
ＭＯＳトランジスタ380 および第４のＰＭＯＳトランジ
スタ390 のソースは、共通な電圧ＶCOM と接続される。

【００３９】従って、第１および第２のＰＭＯＳトラン
ジスタ320 と330 は、ソース共通差動増幅部を構成す
る。第１と第４のＮＭＯＳトランジスタ340 −370 は電
流のミラー成形する。第３と第４のＰＭＯＳトランジス
タ380 と390 は、第１と第２のＰＭＯＳトランジスタ32
0 と330 と同じトランジスタタイプで構成され、ソース
共通差動増幅部を構成する。

【００４０】プリアンプ240 の入力を形作る第１と第２
のＰＭＯＳトランジスタ320 と330は、古典的なＰＭＯ
Ｓトランジスタのペアである。トランジスタ320 と330
の出力電流I320とI330は、第１−第４のＮＭＯＳトラン
ジスタ340 −370 により負荷部側へ映されている。従っ
て、トランジスタ320 と330 により形成される差動入力
段における電流は下記の通りである。

【００４１】I330− I320 = G320 * ( VIN+ - VIN- )

【００４２】G320は、第１のＰＭＯＳトランスデューサ
320 および第２のPMOSトランスデューサ330 の相互コン
ダクタンスである。上述のように第１および第２のＰＭ
ＯＳトランジスタ320 と330 が両方がＰタイプトランジ
スタであるため、それらの相互コンダクタンスは略同じ
である。このようにした理由は、相互コンダクタンスが
制御不可能な製造工程変数に大きく依存するためであ
り、トランジスタ320 と330 の両方がＰＭＯＳトランジ
スタであれば、同じ製造工程の間に成形されるので相互
コンダクタンスは同じになるであろう。特に、ＰＭＯＳ
トランジスタ320と330 の相互コンダクタンスパラメー
ターＫ'Pに影響している製造工程変数は制御不可能では
あるが両方のトランジスタにおいて略同じとなることが
期待される。

【００４３】すなわち、ＰＭＯＳトランジスタ320 と33
0 が同じ製造行程を経ているので、ＰＭＯＳトランジス
タ320 と330 のそれぞれの相互コンダクタンスパラメー
ターＫ'Pは、同じ程度に影響されている。従って、ＰＭ
ＯＳトランジスタ320 と330の相互コンダクタンスパラ
メーターは略同じとなる。同じ理由により、第１および
第２のＮＭＯＳトランジスタ340 と350 の相互コンダク
タンスｇが略同じとなる。その上第３と第４のＮＭＯＳ
トランジスタ360 と370 の相互コンダクタンスｇも略同
じとなる。同様に第３と第４のＰＭＯＳトランジスタ38
0 と390 の相互コンダクタンスｇも略同じとなる。

【００４４】さらに、電流ミラー部の第１と第４のＮＭ
ＯＳトランジスタ340 −370 の相互コンダクタンスは、
回路のゲインを増大させるために比例させられる。特
に、第３と第４のNMOSトランジスタ360 と370 の相互コ
ンダクタンスは、それぞれ第２と第１のＮＭＯＳトラン
ジスタ350 と340 の相互コンダクタンスの倍数となる。
好ましくは、トランジスタ360 と370 で同じ倍数であ
る。従って、

【００４５】I360＝Ｋ * I330 および I370 ＝Ｋ*
I320

【００４６】負荷部の出力ＰＭＯＳトランジスタ380 と
390 は、ソース共通でそれぞれのゲートとドレインが接
続されていて、差動出力は下記の通りである。

【００４７】 VOUT+ - VOUT- ＝( I360 - I370 ) /ｇ380

【００４８】G380は、第３のＰＭＯＳトランジスタ380
および第４のＰＭＯＳトランジスタ390 の相互コンダク
タンスである。従って、プリアンプ240 の電圧ゲインAV
は下記の通りである。

【００４９】AV = ( VOUT+ - VOUT- ) / ( VIN+ - VIN-
) = k * (ｇ320 / ｇ380 )

【００５０】その上に、ＰＭＯＳトランジスタの相互コ
ンダクタンスｇは、幅Ｗと長さｌ、バイアス電流Ｉによ
り下記のように表せられる。

【００５１】ｇ＝( 2 * Ｋ'P* I * ( Ｗ/ ｌ) )1/2

【００５２】Ｋ'Pは、ＰＭＯＳトランジスタ320 、330
、380 および390 における製造工程依存の相互コンダ
クタンスパラメーターである。最後に、第１および第２
のＰＭＯＳトランジスタ320 と330 のためのプリアンプ
240 のバイアス電流は、Ｉb ／２である。第３と第４の
ＰＭＯＳトランジスタ380 と390 のための、共通な電圧
ターミナルを通って供給されるプリアンプ240 のバイア
ス電流は、Ｋ* Ｉb ／２である。従って、プリアンプ24
0 のゲインＡV は下記の通りである。

【００５３】 ＡV ＝Ｋ * [ (２2 * Ｋ'P* Ｉb * (Ｗ320 / l320 ) ) / (２* Ｋ'P* Ｋ* ( Ｉb ／２ ) * (Ｗ380 / l380 ) ) ]1/2 ＝ [ (２ *Ｋ * (Ｗ320 / l320 ) ) / (Ｗ380 / l380 ) ]1/2

【００５４】従って、プリアンプ240 のゲインＡV は、
相互コンダクタンスパラメーターＫ'Pから独立で、ＰＭ
ＯＳトランジスタ320 、330 、380 および390 の製造の
際に起こる制御不可能な製造工程変数に高く依存する。
第１および第２のＰＭＯＳトランジスタ320 と330 が、
様々なゲイン設定できるようにプリアンプ240 を構成し
ている。

【００５５】サンプルホールドディレイ回路250 は、Ｄ
タイプフリップフロップ253 、ドライバー256 およびシ
ュミットトリガ素子258 を含んでいる。Ｄタイプフリッ
プフロップ253 のＤ入力は、制御／タイミング回路200
から出ているコントロール信号ライン203 に接続されて
いる。Ｄタイプフリップフロップ253 のためのクロック
信号入力は、信号ライン202 に接続され、制御／タイミ
ング回路200 から同期信号を入力する。ドライバー256
は、Ｄタイプフリップフロップ253 のＱ出力と信号ライ
ン252 の間に接続される。シュミットトリガ素子258 の
入力は入力信号ライン162 と接続される一方、シュミッ
トトリガ素子258 の出力は信号ライン254 と接続され
る。

【００５６】ＲＣタイミング回路160 は抵抗器164 とコ
ンデンサ166 を含んでいる。抵抗器164 は、ドライバー
256 からの入力信号ライン252 と出力信号ライン162 の
間で接続されて、それはシュミットトリガ素子258 と接
続される。コンデンサ166 は出力信号ライン162 とグラ
ウンドの間で接続される。従って、ドライバー256 から
出力信号が信号ライン252 上に出力されＲＣタイミング
回路160 に入力されると、ＲＣタイミング回路160 から
出力信号ライン162 上に出力された信号は、抵抗器164
の抵抗値に基づいて指数関数的な減少に伴い、コンデン
サ166 の容量を上昇させる。特に、抵抗器164 の抵抗と
コンデンサ166 の容量を適当に選択することにより、駆
動信号がドライバーからトランスデューサ130 に入力さ
れる時間の予め設定された間隔以内に、ＲＣタイミング
回路160 により生成されたディレイを生成することがで
きる。

【００５７】信号ライン254 上のシュミットトリガ素子
258 からの出力は、コントロール信号としてサンプルホ
ールド回路260 に使われる。特に、信号ライン254 はサ
ンプルホールド回路260 のスイッチ265 と266 と接続さ
れる。サンプルホールド回路260 のスイッチ265 の１つ
の極が、入力ライン242 と接続される。スイッチ265の
他の極は出力ライン262 と接続される。同様に、スイッ
チ266 の一方の極は入力信号ライン244 と接続される一
方、スイッチ266 の他の極は出力信号ライン264 と接続
される。最初のコンデンサ267 は出力信号ライン262 と
グラウンドとの間で接続される一方、信号ライン264 と
グラウンドとの間で第２のコンデンサ268 が接続され
る。

【００５８】サンプルホールド回路260 のスイッチ265
と266 が閉じられる時には、入力信号ライン242 と244
から入力された入力信号は、スイッチ265 と266 を通っ
て出力ライン262 と264 に出力される。同時に、コンデ
ンサ267 と268 がチャージされる。次に、スイッチ265
と266 が開かれる時には、信号ライン264 と266 の電圧
振幅は、コンデンサ267 と268 にそれぞれ蓄えられた電
圧が保持される。次に、コンデンサ267 と268 により保
持された電圧は、復調器270 に入力されて復調される。

【００５９】図３は、復調器270 と積分回路280 を詳細
に示す。復調器270 は２セットのスイッチ271a、271b、
273aおよび273bをそれぞれ含んでいる。入力信号ライン
262は、スイッチ271aおよび273bのうちのそれぞれの１
つの極と接続される。入力信号ライン264 は同様にスイ
ッチ273aおよび271bのうちのそれぞれの１つの極と接続
される。制御／タイミング回路200 からの最初のコント
ロール信号ライン206aは、スイッチ271aおよび271bをコ
ントロールするために使用される。スイッチ273aおよび
273bをコントロールするために、制御／タイミング回路
200 からの第２のコントロール信号ライン206bが使用さ
れる。

【００６０】スイッチ271aと273aのそれぞれの他の極
は、オペアンプ274 の反転入力と接続される。同様に、
スイッチ271bおよび273bの他の極のそれぞれは、オペア
ンプ274 の非反転入力と接続される。オペアンプ274 の
反転入力は、並行して接続されたコンデンサ277 とスイ
ッチ275aによりオペアンプ274 の出力信号ライン272 と
接続される。同様にオペアンプ274 の非反転入力は、並
行して接続されたコンデンサ276 とスイッチ275bにより
基準電圧Vrefに接続される。スイッチ275aおよび275bを
コントロールするために、制御／タイミング回路200 か
らの第３のコントロール信号ライン206cが使用される。

【００６１】信号ライン272 上の復調器270 のオペアン
プ274 からの復調された信号は、積分回路280 のコンデ
ンサ281 に入力される。コンデンサ281 は、最初のスイ
ッチ283 と第２のスイッチ284 を通るオペアンプ285 の
反転および非反転入力とそれぞれ接続される。最初のス
イッチ283 は、最初の信号ライン207a上の制御／タイミ
ング回路200 から出力されたコントロール信号によりコ
ントロールされる。第２のスイッチ284 は、同様に、第
２のコントロール信号ライン207b上の制御／タイミング
回路200 から出力された第２のコントロール信号により
コントロールされる。

【００６２】インテグレータ280 の出力信号ライン282
はオペアンプ285 の出力と接続される。オペアンプ285
の出力は、並行して接続されるコンデンサ287 とスイッ
チ286 を通って、オペアンプ285 の反転入力にフィード
バックされる。スイッチ286のためのコントロール信号
は、第３のコントロール信号ライン207c上の制御／タイ
ミング回路200 から入力される。

【００６３】図４は、バーストクロック回路210 を詳細
に示す。バーストクロック回路210は電圧源VDD と接続
された最初の電流源212 を含んでいる。最初の電流源21
2 は電流I210を出力する。最初の電流源212 は、制御ラ
イン201 の上の制御／タイミング回路200 からのLow レ
ベル信号によりイネーブル状態となり電流源212 はI210
を出力する。

【００６４】最初の電流源212 の出力は、シュミットト
リガ素子213 の入力と、コンデンサ214 と、スイッチ21
6 の第１極の間で並列接続される。スイッチ216 の第１
極は、コンデンサ214 の入力とシュミットトリガ素子21
3 への入力との間の結節点215 に接続される。シュミッ
トトリガ素子213 の出力とコンデンサ214 の出力が一緒
に接続され、結節点218 の出力信号ライン211 となる。
また、スイッチ216 の第２の極がコンデンサ214 とシュ
ミットトリガ素子213 の出力と接続される。

【００６５】スイッチ216 の第３の極が第２の電流源21
7 の入力と接続されている。電流源217 の出力はグラウ
ンドと接続される。電流源は、最初の電流源212 から出
力される電流I210より２倍大きい電流I を出力する。電
流源217 は、電流源212 と同様、制御／タイミング回路
200 からの信号ライン201 を通って入力されるLow レベ
ル信号によりイネーブルとなる。スイッチ216 は、スイ
ッチ216 の第１の極と第２の極のどちらかを選択的に第
３の極と接続する。

【００６６】図５は、信号ライン201 のイネーブル信号
がLow の時に結節点215 および結節点218 （つまり、出
力ライン211 ）における波形を表している。図５に例示
するように、信号ライン201 のイネーブル信号がHighレ
ベルの時、結節点215 および出力信号ライン211 の電圧
は、Low レベルの電圧である。時間ｔ0 に信号ライン20
1 のイネーブル信号がLow になると、結節点215 の波形
はぎざぎざの波形となる。出力ライン211 の波形はデュ
ーティー比５０％の方形波である。結節点215および出
力ライン211 の両方の波形は、約２MHz の周波数である
（従って周期は約０．５μs ）。バイアス回路を安定さ
せるのに適正な時間を提供するために、トランスデュー
サが作動した後に制御／タイミング回路200 はイネーブ
ル信号を出力ライン201 上に約５．５μs の間Low レベ
ルにセットする。

【００６７】この発明により達成された主要な省電力
が、図６−図１０について概説されるように信号生成処
理回路120 を下記３種のモードにおいて操作することで
実質的な省電力が達成される。

【００６８】1) シャットダウンモード 2) スタンバイモード 3) サンプリングモード

【００６９】シャットダウンモードにおいて、信号生成
処理回路120 の機能のすべてがディスエイブルにされ
る。すなわち信号生成処理回路120 の回路すべては機能
上ＯＦＦ状態になる。この回路には、バイアス電流生成
回路（図示せず）と基準電圧生成回路（図示せず）が含
まれている。シャットダウンモードにおいて、信号生成
処理回路120 は本質的に消費電流は”０”になる。従っ
て以下に記述されるように、制御装置110 だけがスリー
プモードになり、信号生成と処理回路120 はシャットダ
ウンモードになる。

【００７０】待機状態モードでは、バイアス電流発生回
路と基準電圧生成回路がイネーブルである。従って、バ
イアス電流と基準電圧は、信号生成処理回路120 の様々
なブロックに利用可能で動作待機状態である。これらの
回路ブロックは、フロントエンドブロックであるマルチ
プレクサー230 、プリアンプ240 、サンプルホールドデ
ィレイ回路250 、サンプルホールド回路260 、復調器27
0 、インテグレータ280 、コンバータブロックを構成す
るＡ／Ｄコンバータ290 および電池チェック回路を構成
する電池チェックブロック（図示せず）を備える。一般
に、いったんバイアス電流発生回路と基準電圧生成回路
がイネーブルになると、バイアス電流発生回路と基準電
圧生成回路が完全作動するようになるには約１msが必要
である。バイアス電流発生回路と基準電圧生成回路が動
作可能な時には、これらは最大５μＡの電流を吸い込
む。

【００７１】バイアス電流発生回路と基準電圧生成回路
が可能な時には、信号生成処理回路120 はサンプリング
モードの準備ができている。サンプリングモードにおい
て、別々に様々な回路ブロックがイネーブルにされる。
この方法では、様々な回路ブロックはそれぞれお互いに
独立してイネーブルとなることが可能である。従って、
個々のブロックをちょうど信号を受信する間だけイネー
ブルにすることができて、入力信号を処理して次のブロ
ックまたは信号生成処理回路120 の他の部分へ出力する
ようにできる。個々の回路ブロックが必要な時だけイネ
ーブルになるので、信号生成処理回路120 による全体の
消費電力が最小になる。また、個々の測定周期はほんの
約３０μs で、そのうちそれぞれのブロックが実際イネ
ーブルとなる時間は、この時間のほんの一部にすぎな
い。従って、信号生成処理回路120は、全ての時間でサ
ンプリングモードである必要はないので、時間平均する
とパワーをほとんど消費しない。また、この短いサンプ
リング時間が、信号生成処理回路120 がシャットダウン
モードの時だけそれらを閉じるよりも、測定動作の間に
様々な回路ブロックにバイアス電流と基準電圧を供給す
るのを閉鎖することを可能にするのでより効率良く消費
電力を抑えることができる。

【００７２】図６は、電子測定システム100 を操作する
ための制御装置110 における制御プログラムを概説して
いるフローチャートである。図６に例示するように、ス
テップＳ1000において制御プログラムがスタートし、ス
テップＳ1010において電源が入る。いったんステップＳ
1010において電源が入ると、制御は初期設定するための
初期設定ルーチンおよび制御装置110 、電子測定システ
ム100 の制御／タイミング回路200 が設定されるステッ
プＳ1020まで続けられる。次に制御はステップＳ1030に
続く。

【００７３】ステップＳ1030において、制御装置110 は
消費電力の高い高速処理モードにおいて操作される。こ
のモードにおいて、図７に詳細に例示するように制御装
置110 は、測定の全て及びステータスチェックルーチン
全てに渡って動作する。

【００７４】高速処理モードにおいて制御装置110 は、
２つの方法で割り込み可能である。第１のシリアルデー
タポート割り込みは、データ要求に呼応してシリアルデ
ータポート170 と接続された外部の機器によってあるい
はシリアルデータポート170によって生成される。シリ
アルデータポート割り込みが発生すると、制御は高速処
理モードステップＳ1030からステップＳ1040に跳ぶ。ス
テップＳ1040において、現在の位置データはシリアルデ
ータとしてシリアルデータポート170 を通って外部の機
器に出力される。次に制御は、ステップＳ1040からステ
ップＳ1030に戻る。同様に、制御プログラムがステップ
Ｓ1030の時ボタン180 のうちの１つが押されると、制御
はステップＳ1030からステップＳ1050に跳ぶ。ステップ
Ｓ1050において制御プログラムは押されたボタンパッド
スイッチに対応して適切な処理を実行する。次に制御は
ステップＳ1030へ戻る。

【００７５】いったんステップＳ1030のすべての処理が
実行されたら制御はステップＳ1060に進む。ステップＳ
1060において、トランスデューサ130 のスライドとスケ
ールの間に相対運動が起こったかを判断する。もし相対
運動が全然起こらなかったならば制御はステップＳ1070
に続く。さもなければ制御はステップＳ1030に戻る。

【００７６】ステップＳ1070において、消費電力の低い
低速処理モードに入る。次に制御はステップＳ1075に続
く。ステップＳ1075において、トランスデューサ130 の
スライドとスケールの間の相対運動が再びあったかどう
かを判断する。もしも相対運動があったら制御はステッ
プＳ1030に戻る。さもなければ制御はステップＳ1080に
跳ぶ。

【００７７】ステップＳ1080において、トランスデュー
サ130 のスライドとスケール間の最後に検出された相対
運動以来の経過時間が、２０分以上であるかどうかを判
断する。もしまだ２０分経過していなければ制御はステ
ップＳ1030に戻る。さもなければ制御はステップＳ1090
に続く。ステップＳ1090において、制御装置110 はスリ
ープモードにされる。次に制御はステップＳ1095に続
く。ステップＳ1095において、ＯＮボタンが押されたか
どうかを判断する。もしＯＮボタンが押されなかったな
らば制御はステップＳ1095に戻る。さもなければ制御は
ステップＳ1050に跳ぶ。

【００７８】図７は、ステップＳ1030の消費電力の高い
高速処理モードを詳細に示す。このモードにおいて本発
明の絶対位置電子測定システム100 は、正しい絶対位置
へできる限り速く復帰することができる。本発明の電子
測定システムの方法と装置が、相対的な位置エンコーダ
で使われるならば、スライドとスケールの間の正しい相
対的な位置をできる限り迅速に測定することができる。

【００７９】測定サンプルが得られるたびに、表示部14
0 は新しい計算された絶対的または相対的な位置によっ
て更新される。表示を更新しているときはまさしく電力
を消費している時間であり、まさしく消費行為である。
これは下記に概説されるように、２進のコード化された
デジタルのデータへの波長変換、２進のデータおよびミ
リメートルからインチなど必要なデータ変換の大きさに
起因する。制御装置110 は、スライドとスケール間の相
対運動が停止するまで、ステップＳ1030の消費電力の高
い高速処理モードを通って動作し続ける。

【００８０】図７に例示するように、ステップＳ1030の
高速処理モードに入る時は制御はステップＳ1100に跳
ぶ。ステップＳ1100において、コントロールシステムは
低速処理モードが選ばれたかどうかを判断する。もしそ
うなら、制御はステップＳ1060に跳ぶ。さもなければ、
制御はステップＳ1110に続く。ステップＳ1110におい
て、コントロールシステムは、絶対位置電子測定システ
ムが粗い位置測定モードにあるかどうかを判断する。も
しそうなら、制御はステップＳ1120に続く。ステップＳ
1120において、粗い位置測定が実行される。次に制御は
ステップＳ1170に跳ぶ。

【００８１】もしステップＳ1110において、coarse（粗
い）位置測定モードでないと判断すると制御はステップ
Ｓ1130に跳ぶ。ステップＳ1130において、medium（中間
の細かさ）位置測定モードにあるかどうかを判断する。
もしそうなら制御はステップＳ1140に続く。ステップＳ
1140において、medium位置測定が実行される。次に制御
はステップＳ1170に跳ぶ。

【００８２】もしステップＳ1130において、電子測定シ
ステム100 がmedium位置測定モードにないと判断する
と、制御はステップＳ1150に跳ぶ。ステップＳ1150にお
いて、電子測定システムがfine（細かい）位置測定モー
ドにあるかどうかを判断する。もしそうなら、制御はス
テップＳ1160に続く。ステップＳ1160において、fine
（細かい）位置測定が実行される。次に制御はステップ
Ｓ1170に続く。しかしステップＳ1150において、電子測
定システムがfine（細かい）位置測定モードにないと判
断すると、ステップＳ1030に制御が戻る。

【００８３】ステップＳ1170において、もしゲインサー
ボが使用可能ならば、信号の強度が測定されて、ゲイン
調節される。次に制御はステップＳ1180に続く。ステッ
プＳ1180において、絶対位置レジスタがオフセット設定
されて、結果は表示のために蓄えられる。次に制御はス
テップＳ1190に続く。ステップＳ1190において、もし波
長変換が必要ならば、アブソリュート位置検出器130 の
coarseスケール、mediumスケール、fineスケールのうち
のそれぞれの波長の間で変換が実行される。次に制御は
ステップＳ1200へ続く。

【００８４】ステップＳ1200において、５桁の小数の数
字は、１６ビットの２進数データから計算される。すな
わち、２進数の２進化コード小数（BCD ）への変換が実
行される。次に制御はステップＳ1210に続く。ステップ
Ｓ1210において、もし表示にインチモードが選ばれてい
るならば、ミリメートル単位の位置測定がインチ単位に
変換される。次に制御はステップＳ1220に続く。ステッ
プＳ1220において原点設定チェックルーチンが実行され
る。このルーチンにおいて、最低１秒間ユーザーが原点
キーを押したかどうかを判断する。もしそうなら、原点
セットチェックルーチンがコールされて、原点はトラン
スデューサ130 のスケールにおけるスライドの現在位置
にリセットされる。次に制御はステップＳ1230に続く。

【００８５】ステップＳ1230において、LCD の表示部14
0 は最新の位置データによって更新される。また表示部
140 において「MM」、「INCH」、「Ｂ」（電池消耗）、
「Ｈ」および「INC 」（インクリメンタル測定）などの
表示が更新される。次にステップS1240 において、シリ
アルデータポートのステータスがチェックされる。もし
シリアルデータポートが、外部の機器がシリアルデータ
を要求したことを示すならば、制御はステップＳ1040に
跳ぶ。制御がステップＳ1040から戻される。そうでない
ときは、処理はステップＳ1250に続く。

【００８６】ステップＳ1250において、省電力ディレイ
を消費電力の高い高速処理モードに挿入する。ステップ
Ｓ1250において、図８に詳細に例示するように、制御が
ステップＳ1070の消費電力の低い低速処理モードに跳ぶ
べきかどうかをさらに判断する。もしステップＳ1070に
跳ぶのが適切でないならば、制御はステップＳ1260に続
く。

【００８７】ステップＳ1260において、ユーザーがトラ
ンスミッターパルス生成回路220 を形作るEEPROMを再プ
ログラムするのを要求したかどうかを判断する。次に制
御はステップＳ1270に続く。ステップＳ1270において、
外部のボタン入力のステータスをチェックする。もしボ
タンのうちのどれかが押されたならば制御は上記ステッ
プＳ1050に跳ぶ。いったん外部のボタンを反応させたら
制御はステップＳ1050からステップＳ1270に戻る。ステ
ップＳ1270から制御はステップＳ1030に戻る。

【００８８】上で示されるように、図８はステップＳ12
50のパワーモードチェックルーチンを詳細に示す。図８
に例示するようにステップＳ1250のパワーモードチェッ
クルーチンに入る時には、制御はステップＳ1400に跳
ぶ。ステップＳ1400において、現在シリアルデータポー
トを通るシリアルデータポートがアクティブであるかど
うかを判断する。もしそうなら、制御はステップＳ1495
に跳ぶ。さもなければ制御はステップＳ1410に続く。ス
テップＳ1410において、ボタンパッド180 のどれかの外
部ボタンが押されたかを判断する。もしそうなら、次に
制御はステップＳ1495に跳ぶ。もしそうでなければ制御
はステップＳ1420に続く。ステップＳ1420において、Ｏ
ＦＦボタンが押されたかどうかを判断する。もしそうな
ら、制御はステップＳ1420からステップＳ1090に跳ぶ。
さもなければ制御はステップＳ1430に続く。

【００８９】ステップＳ1430において、fineモード高分
解能処理がアクティブであるかどうかを判断する。もし
そうでないならば制御はステップＳ1470に跳ぶ。さもな
ければ制御はステップＳ1450に続く。ステップＳ1450に
おいて、ステップＳ1250のパワーモードチェックルーチ
ンの１５回の連続的な実行のためにfineモード高分解能
処理がアクティブであったかどうかを判断する。もしス
テップＳ1250のパワーモードチェックルーチンの１５回
の連続的な実行のためにfineモード高分解能処理がアク
ティブではなかったならば、制御はまたステップＳ1470
に跳ぶ。さもなければ、制御はステップＳ1460に続く。
ステップＳ1460には、ステップＳ1070の消費電力の低い
低速処理モードに入る。次に制御はステップＳ1470に続
く。

【００９０】ステップＳ1470で、クロック回路150 は極
めて遅い３２kHz のクロック信号を出力するようにセッ
トされる。次に制御はステップＳ1480に続く。ステップ
Ｓ1480において、２０msの間制御装置110 によるすべて
の処理が割り込みまたは停止される。次に制御はステッ
プＳ1490に続く。一旦ステップＳ1480で２０msの一時停
止が終わると、クロック回路150 は遅い８００kHz のク
ロック信号を出力するようにセットされる。制御は次に
ステップＳ1495に続く。ステップＳ1495は制御をステッ
プＳ1260に戻す。

【００９１】図９は、ステップＳ1070の消費電力の低い
低速処理モードを詳細に示す。このモードにおいて、制
御装置110 は極めて遅いクロックモードになる。これは
クロック回路150 の８００kHz 発振器を止めるが、クロ
ック回路150 の３２kHz 発振器はつけたままにしてクロ
ック信号生成する。これは結果としてパワー消費量を減
らすことができる。一旦、制御はステップＳ1070におい
て低速処理モードに完全に移り、制御はステップＳ1500
に続く。

【００９２】ステップＳ1500において、３つのスケー
ル、coarse（粗い）スケール、medium（中間の細かさ）
スケール、fine（細かい）スケールのそれぞれが測定さ
れる。この測定は比較測定であると考えられる。Ａ／Ｄ
コンバータ290 からの３個のデジタル値出力は後で比較
するために蓄えられるが計算は全くされない。すなわち
生のデジタル値だけが蓄えられる。次に制御はステップ
Ｓ1510に続く。

【００９３】ステップＳ1510において、消費電力の低い
ループに入る。次に制御はこのループ内のステップＳ15
20に続く。ステップＳ1520において、シリアルデータポ
ートがアクティブかまたはどれかのボタンが押されたか
を判断する。もしそうならこの低速処理モードルーチン
から抜け出さなければならない。従って制御はステップ
Ｓ1660に跳ぶ。さもなければ制御はステップＳ1520から
ステップＳ1530に続く。ステップＳ1530はステップＳ15
00と同一である。次に制御はステップＳ1540に続く。

【００９４】ステップＳ1540において、トランスデュー
サ130 のスライドとスケールの間に何らかの相対的運動
が検出されたかを判断する。もしそうなら、制御はま
た、ステップＳ1660に跳ぶ。さもなければ、制御はステ
ップＳ1550に続く。ステップＳ1550において低消費電力
チェック処理が図１０で詳細に例示するように実行され
る。次に制御はステップＳ1560に続く。ステップＳ1560
において、自動ON/OFFモードが動作可能かどうかを判断
する。もし可能なら制御はステップＳ1580に跳ぶ。さも
なければ制御はステップＳ1570に続く。ステップＳ1570
において、バッテリーレベルをチェックするルーチンが
実行される。次に制御はステップＳ1510に戻る。

【００９５】ステップＳ1580において自動ON/OFFモード
に入る。次に制御はステップＳ1590に続く。ステップＳ
1590において表示部140 は消される。次に制御はステッ
プＳ1600に続く。ステップＳ1600においてタイマが４０
０msに設定されてＯＮボタンは使用可能になる。次に制
御はステップＳ1610に続く。ステップＳ1610においてマ
イクロプロセッサの一時停止は、図１１に示された消費
電力の高い高速処理モードのタイミング周期では２０m
s、または図１２に示された消費電力の低い低速処理モ
ードのタイミング周期では８５ms、の状態から４００ms
へセットされる。４００ms一時停止が完了した後に、制
御はステップＳ1620に続く。ステップＳ1620において、
制御装置110 は動作を再開する。次に制御はステップＳ
1630に続く。

【００９６】ステップＳ1630において、ＯＮボタンが押
されたかどうかを判断する。もしそうなら、制御はま
た、ステップＳ1660に跳ぶ。さもなければ、制御はステ
ップＳ1640に続く。ステップＳ1640において、またステ
ップＳ1500に記述された測定が繰り返される。次に制御
はステップＳ1650に続く。ステップＳ1650において、ト
ランスデューサ130 のスライドとスケールに何らかの相
対運動があったかどうかを判断する。もしそうなら制御
はステップＳ1660に続く。さもなければ制御はステップ
Ｓ1600に戻る。ステップＳ1660においてステップＳ1070
にどのように達したかに依存して制御はステップＳ1030
またはステップＳ1460に戻る。

【００９７】図１０は、低消費電力チェック処理Ｓ1550
をより詳細に示す。図１０に例示するようにこの処理に
入ると制御はステップＳ1700に続く。ステップＳ1700に
おいて、自動ＯＦＦモードが可能であるかどうかを判断
する。もしそうなら制御はステップＳ1710に続く。さも
なければ制御はステップＳ1720に跳ぶ。ステップＳ1710
において、最後に消費電力の低い低速処理モードに入っ
て以来２０分が経過したかどうかを判断する。もし２０
分が経過したと判断するならば制御はステップＳ1730に
跳ぶ。さもなければ制御はステップＳ1720に続く。

【００９８】ステップＳ1720において、図１２に例示す
るように１２５msタイミング周期が開始される。この１
２５msタイミング周期において、４０msの低速処理区間
の後に８５msの低速一時停止区間が続いている。次に、
８５msの低速一時停止区間の間は、制御装置110 は命令
の実行を行わない。次に制御はステップＳ1780に跳ぶ。

【００９９】上記のように、もしもステップＳ1710で消
費電力の低い低速処理モードが２０分間アクティブであ
ったら、制御はステップＳ1730へ跳ぶ。ステップＳ1730
において、自動ＯＮスリープモードが動作可能かどうか
を判断する。もしそうなら制御はステップＳ1770に跳
ぶ。さもなければ制御はステップＳ1740に続く。ステッ
プＳ1740においてスリープモードが開始される。次に制
御はステップＳ1750に続く。ステップＳ1750においてＯ
Ｎボタンが押されたかどうかを判断する。もしなければ
制御はステップＳ1750に戻る。さもなければ制御はステ
ップＳ1760に続く。ステップＳ1760において制御装置11
0 は動作を再開する。次に制御はステップＳ1780に跳
ぶ。

【０１００】もし自動ＯＮスリープモードが可能なら
ば、制御はステップＳ1730からステップＳ1770に跳ぶ。
ステップＳ1770において、自動ＯＮスリープモードのた
めのフラグが設定される。次に制御はステップＳ1780に
続く。ステップＳ1780において、制御はステップＳ1560
に戻る。

【０１０１】図１１は消費電力が高い高速処理モードに
おけるタイミング周期を示す。図１２は消費電力が低い
低速処理モードにおけるタイミング周期を示す。図１１
に例示するように、システムがそれぞれcoarse（粗い）
測定モード、medium（中間の細かさ）測定モード、fine
（細かい）測定モードにあるとき、２０msの低速一時停
止ディレイがタイミング周期に挿入される。これは制御
装置110 がクロック回路150 の遅い発振器をＯＦＦし
て、極めて遅い発振器をＯＮすることを意味している。
次に、制御装置110 は２０msの間一時停止する。一時停
止の間に制御装置110 による電力消費はほんの７μＡで
ある。

【０１０２】次に、制御装置110 を停止させて消費電力
が低い低速処理モードでは、ステップＳ1030の消費電力
が高い高速処理モードの秒あたり実行回数を制限するこ
とであり、過剰時間をできる限り低いパワーモード内で
消費するためである。図１１に例示するように、電子測
定システムがミリメートル測定モードにある時に約８m
s、および電子測定システム100 がインチ測定モードに
ある時に約１２ms、消費電力が高い高速処理モードで実
行する。

【０１０３】電子測定システムが常に測定を行うよう使
用されている時には、これは強力な電力保存機能であ
る。図１１に例示するように、消費電力が高い高速処理
の間に、制御装置110 は消費電力が高い高速処理モード
タイミングの個々の８ms（または、１２ms）高速処理部
分の間に約３００μＡを消費する。従って、個々の３２
ms周期の６２％（インチモード）、または２８ms周期の
７１％（ミリメートルモード）においてほんの７μＡが
消費される。

【０１０４】従って、インチモードにおける個々の３２
ms周期の間に、ほんの３０７μＡが消費されるのに対し
て、もしも全て高速処理モードで制御装置110 を動作さ
せると800 μＡが消費される。同様に、ミリメートルモ
ードでは1050μＡが消費される。

【０１０５】従って、図１１に例示するように、タイミ
ング周期の速い区間で消費される電流が３００μＡ、お
よびタイミング周期の遅い一時停止区間で消費される電
流が７μＡ、電子測定システムがミリメートルモードに
ある時は遅い一時停止ディレイ区間の追加により平均電
流消費量を１１７μＡに、またインチモードの時は約９
１μＡに減らすことができる。

【０１０６】図１２は消費電力が低い低速処理モードに
おけるタイミング周期を示す。図１２に例示するよう
に、１２５msタイミング周期の４０msにおける低速動作
の区間で、ステップＳ1070の消費電力が低い低速処理モ
ードのステップが図９に例示するように実行される。消
費電力が低い低速処理モードにおけるクロック回路150
の３２kHz 発振器だけがアクティブである。従って４０
msについて低速動作の区間で消費電力は約１５μＡであ
る。

【０１０７】次に、一時停止は上記のように消費電力が
低い低速処理モードＳ1070におけるタイミング周期の８
５msについて一時停止区間で作動する。この一時停止区
間では命令は全く実行されず、電流は再度７μＡまで低
下する。従って、消費電力が低い低速処理モードの平均
的な電流消費量は約１０μＡである。断続的な測定（例
えば、1 分あたり１または２回の測定）を得るためにこ
の発明の電子測定システムが断続的に使われ、この発明
の電子測定システムを使う上で、消費電力が低い低速処
理モードにより多量のパワー保存を提供できる。まれに
消費電力が高い高速処理モードが相対的に使われるの
で、このモードにおいてステップＳ1030で消費される約
１００μＡは大部分無視できる。従って、この発明の電
子測定システムのおおよその電池寿命は消費電力が低い
低速処理モードの間に消費される１０μＡ操作電流に基
づいて決定される。

【０１０８】上記ではこの発明が特定の実施例に基づい
て記述されているが、多くの置換、変更およびバリエー
ションが技術的に可能であることが明らかである。従っ
て、本発明は前記好適な実施例により制限されない。発
明の要旨を逸脱しない範囲で下記の実施例が得られる。

【０１０９】特に、この発明は、制御装置、信号生成処
理回路およびトランスデューサを備えた電子測定システ
ムの電力を保存する方法である。この方法には以下のも
のが備えられる。 1)第１のクロック信号で制御装置を操作する。 2)信号生成を制御して測定値を取得するときだけ信号生
成処理回路を動作させる。 3)信号生成処理回路は第２のクロック信号（第１のクロ
ック信号よりも周波数が高い）で動作する。

【０１１０】第１のクロック信号は最低５００kHz であ
り、第２のクロック信号は最低１MHz である。より特殊
な場合、第１のクロック信号は８００kHz 、第２のクロ
ック信号は２MHz である。制御装置は第１のクロック信
号で動作させる。

【０１１１】4)第１のクロック信号を出力するために、
電子測定システムのクロック回路をセットする。 5)トランスデューサのスライド部材がスケール部材に相
対的に移動したかどうか判断する。 6)もしもスライド部材がスケール部材に対して相対的に
動いている時には、第３のクロック信号を用いて消費電
力が高い高速処理モードで制御装置を動作させる。 7)スライド部材がスケール部材に対して相対的に動いて
いない時には、第３のクロック信号を用いて消費電力が
低い低速処理モードで制御装置を動作させる。

【０１１２】前記第３のクロック信号の周波数は、最大
１００kHz あるいは３２kHz である。

【０１１３】その上に、消費電力が高い高速処理モード
において制御装置を動作させているステップは以下のよ
うに構成される

【０１１４】 8)タイミング周期の第１区間において、第１のクロック
信号で制御装置を動作させる。 9)第１のクロック信号よりも周波数が低い第３のクロッ
ク信号において、タイミング周期の第２区間において、
第３のクロック信号で制御装置を動作させる。

【０１１５】より特殊な場合、タイミング周期の第１区
間は、タイミング周期の第２区間より短い。明確に、タ
イミング周期の第１区間は、最大１２msであり、タイミ
ング周期の第２区間は、最低２０msである。

【０１１６】付加的にタイミング周期の第２区間に第２
の周波数で制御装置を動作させているステップは以下の
ように構成する。

【０１１７】10) 第３のクロック信号を出力するため
に、電子測定システムのクロック回路をセットする。 11) 制御装置のタイマを、予め設定された時限にセット
する。 12) 制御装置の停止処理操作。 13) 予め設定された時限が経過したかどうかの判断。 14) 最初の周波数でクロック信号を出力するために、ク
ロック回路をセットする。 15) 制御装置の処理操作を再スタートする。

【０１１８】その上に、タイミング周期の第１区間に第
１の周波数で制御装置を動作させているステップが以下
のように構成される。

【０１１９】8)信号生成を可能にし、回路を処理する。 9)トランスデューサを使って最低１つの位置測定信号を
生成する。 10) 信号生成処理回路から最低１つの位置測定信号を入
力する。 11) トランスデューサのスケール部材とスライド部材の
相対的な位置を規定するために、最低１回の位置測定を
処理する。

【０１２０】より特殊な場合、トランスデューサを使い
最低１つの位置測定信号を生成するステップは以下のよ
うに構成される。

【０１２１】12) 信号生成処理回路から最低１つの信号
をトランスデューサへ出力する。 13) トランスデューサから最低１つの出力信号を信号生
成処理回路に入力する。 14) 最低１つの位置測定信号を生成するために、最低１
つの出力信号を処理する。

【０１２２】加えて、出力、入力および生成ステップは
トランスデューサのスケール部材上のそれぞれの電極で
繰り返される。

【０１２３】その上に、消費電力が低い低速処理モード
において制御装置を動作させているステップは以下のよ
うに構成される。

【０１２４】8)第２のタイミング周期の第１区間に、第
１の周波数より低い第３の周波数で制御装置を動作させ
る 9)第２のタイミング周期の第２区間において制御装置を
停止操作する。

【０１２５】より特殊な場合、第２のタイミング周期の
第１区間は、第２のタイミング周期の第２区間より短
い。明確にタイミング周期の第１区間は、最大４０msで
あり、タイミング周期の第２区間は、最低８５msであ
る。

【０１２６】同様に、この発明は電子測定システムの電
力を保存する方法、制御装置、信号生成処理回路および
トランスデューサを含んでいて、この方法は以下のよう
に構成される。

【０１２７】1)高速処理モードにおいてトランスデュー
サを使った測定をするために、第１のタイミング周期を
使用して制御装置を動作させる。 2)第１のタイミング周期の第１区間において、第１の周
波数で制御装置を動作させる。 3)第１のタイミング周期の第１区間で測定する。 4)第１のタイミング周期の第２区間において第２の周波
数で制御装置を動作させる。 5)第１のタイミング周期の第２区間において制御装置の
処理操作を停止する。 6)測定が得られない時に低速処理モードの第２のタイミ
ング周期を使って制御装置を動作させる。 7)第２のタイミング周期の第１区間において、第２の周
波数で制御装置を動作させる。 8)第２のタイミング周期の第２区間において制御装置の
処理操作を停止する。

【０１２８】この発明の方法、第１のクロック信号は最
低５００kHz であり、第２のクロック信号は最大１００
kHz である。より明確にには第１のクロック信号は８０
０kHz であり、第２のクロック信号は３２kHz である。

【０１２９】この発明の方法において、第１のタイミン
グ周期の第１区間に第１のクロック信号で制御装置を動
作させているステップは以下のように構成される。

【０１３０】9)第１のクロック信号を出力するように、
電子測定システムのクロック回路をセットする。 10) 信号生成処理回路を測定する時だけ動作可能にす
る。 11) 信号生成処理回路が動作可能な時だけ、第１のクロ
ック信号よりも周波数の高い第３のクロック信号で回路
を動作させる。

【０１３１】一般に、第３のクロック信号は最低１MHz
である。より明確には２MHz である。この発明の方法で
は、第１のタイミング周期の第１区間は、第１のタイミ
ング周期の第２区間より短い。さらに、第２のタイミン
グ周期の第１区間は、第２のタイミング周期の第２区間
より短い。明確に第１のタイミング周期の第１区間は最
大１２msであり、第１のタイミング周期の第２区間は最
低２０msである。代わりに、第１のタイミング周期の第
１区間は、最大４０msであり、第１のタイミング周期の
第２区間は最低８５msである。

【０１３２】この発明の方法において、第１のタイミン
グ周期の第１区間に行う測定ステップは以下のように構
成される。

【０１３３】9)信号生成を動作可能にし、回路を処理す
る。 10) トランスデューサを使って最低１つの位置測定信号
を生成する。 11) 信号生成処理回路から最低１つの位置測定信号を入
力する。 12) トランスデューサのスケール部材とスライド部材の
相対位置を規定するために、最低１回の位置測定を処理
する。

【０１３４】その上に、トランスデューサを使って最低
１つの位置測定信号を生成するステップは以下のように
構成される。

【０１３５】13) 信号生成処理回路から最低１つの信号
をトランスデューサへ出力する。 14) トランスデューサから最低１つの出力信号を信号生
成処理回路に入力する。 15) 最低１つの位置測定信号を生成するために、最低１
つの出力信号を処理する。

【０１３６】付加的に、出力、入力および生成ステップ
はトランスデューサのスケール部材のスケール電極のそ
れぞれについて繰り返される。

【０１３７】この発明の方法において、第１のタイミン
グ周期の第２区間に第２のクロック信号で制御装置を動
作させているステップは以下のように構成される。

【０１３８】 9)第２のクロック信号を出力するために、電子測定シス
テムのクロック回路をセットする。 10) 制御装置のタイマを、予め設定された時限にセット
する。 11) 制御装置の処理操作を停止する。 12) 予め設定された時限が経過したかどうかの判断す
る。 13) 第１のクロック信号を出力するために、クロック回
路をセットする。 14) 制御装置の処理操作を再スタートする。

【０１３９】特にこの発明の電子測定システムは以下の
ように構成される。

【０１４０】1)制御装置。 2)少なくとも第１のクロック信号を出力可能なクロック
回路。 3)制御装置によりコントロールされる信号生成処理回
路。 4)信号生成処理回路に接続されたトランスデューサ。

【０１４１】信号生成処理回路は、制御可能なで、第１
のクロック信号よりも周波数の高い第２のクロック信号
を出力する内部クロック回路を持っていて、この内部ク
ロック回路は測定操作の時だけ第２のクロック信号を出
力可能。

【０１４２】この発明の電子測定システムでは、第１の
クロック信号は最低５００kHz であり、好ましくは、８
００kHz である。

【０１４３】この発明の電子測定システムでは、第２の
クロック信号は最低１MHz であり、好ましくは、２MHz
である。

【０１４４】この発明の電子測定システムでは、クロッ
ク回路は第１のクロック信号よりも低い周波数の第３の
クロック信号を第１のクロック信号として出力すること
ができる。一般にこの第３のクロック信号は最大１００
kHz であり、好ましくは３２kHz である。加えて、制御
装置は測定の時は第１のクロック信号で、非測定の時は
第３のクロック信号で動作する。

【０１４５】同様にこの発明の電子測定システムは以下
のように構成される。

【０１４６】1)制御装置。 2)第１のクロック信号および第２のクロック信号のうち
の１つを制御装置に選択的に出力可能なクロック回路。 3)制御装置によりコントロールされる信号生成処理回
路。 4)信号生成処理回路に接続されたトランスデューサ。

【０１４７】クロック回路は、測定動作の時は第１のク
ロック信号で、非測定動作の時は第３のクロック信号で
制御装置にクロック信号を出力する。

【０１４８】この発明の電子測定システムでは、第１の
クロック信号は最低５００kHz であり、好ましくは、８
００kHz である。同様に、第２のクロック信号は最大１
００kHz であり、好ましくは、３２kHz である。

【０１４９】この発明の電子測定システムにおいて、信
号生成処理回路は、動作／非動作を制御可能で、第１の
クロック信号よりも周波数が高い第３のクロック信号に
よる第２のクロック信号を出力する内部クロック回路を
持っていて、この内部クロック回路は測定操作の時だけ
第２のクロック信号を出力可能である。

【０１５０】

【発明の効果】本発明により、消費電力低減して実用的
な電池寿命得ることができる電子測定システムを提供可
能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電子測定システムの好適な１実施
例における回路ブロック図である。

【図２】図１のプリアンプ240 、サンプルホールドディ
レイ回路250 、RCタイミング回路160 およびサンプルホ
ールド回路260 を詳細に示す。

【図３】図１の復調器270 とインテグレータ280 を詳細
に示す。

【図４】図１のバーストクロック回路210 を詳細に示
す。

【図５】図４のバーストクロック回路210 の入出力信号
を示す。

【図６】図１の電子測定システム100 の操作を概説する
フローチャートである。

【図７】図６の高速処理モードを詳細に示す。

【図８】図７の省電力ディレイ挿入処理を詳細に示す。

【図９】低速処理モードを詳細に示す。

【図１０】図９の低消費電力チェック処理を詳細に示
す。

【図１１】高速処理モードにおけるタイミング周期を示
す。

【図１２】低速処理モードにおけるタイミング周期を示
す。

【符号の説明】

100 電子測定システム 110 制御装置 120 信号生成処理回路 130 トランスデューサ 140 表示部 150 クロック回路 160 RCタイミング回路 170 シリアルデータポート 180 ボタンパッド 200 制御／タイミング回路 210 バーストクロック回路 220 トランスミッターパルス生成回路 230 入力マルチプレクサー 240 プリアンプ 250 サンプルホールドディレイ回路 260 サンプルホールド回路 270 復調器 280 インテグレータ 290 A/D コンバータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デイビッド スカーニック アメリカ合衆国 ワシントン州 カーク ランド ワンハンドレッドサーティフィ フス レーン ノースイースト 10523 (56)参考文献 特開 平４−320913（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−46316（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−274055（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−282511（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−340797（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−11304（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−26850（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−287116（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−51862（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−334266（ＪＰ，Ａ) 特表 平６−502264（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 21/02 G01B 7/02 G01D 5/245

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御装置と、この制御装置によって制御
   される信号生成処理回路と、スケール部材およびこのス
   ケール部材に対して相対運動可能なスライド部材を備え
   ると共に前記信号生成処理回路から出力される信号を入
   力して前記スケールと前記スライドの相対位置に基づい
   た変調信号を出力するトランスデューサと、を備えた電
   子測定システムの省電力方法であって、 第１のクロック信号で前記制御装置を動作させ、 前記第１のクロック信号よりも周波数が高い第２のクロ
   ック信号で前記トランスデューサから出力される出力信
   号をサンプリングするように前記信号生成処理回路を動
   作させることを特徴とする電子測定システムの省電力方
   法。
2. 【請求項２】 請求項１において、各測定動作周期を第
   １区間と第２区間とに分け、この第１区間において前記
   信号生成処理回路の動作を一旦停止させると共に前記第
   １のクロック信号で前記制御装置を動作させ、 前記第２区間において前記制御装置の動作を一旦停止さ
   せると共に前記第２のクロック信号で前記信号生成処理
   回路を動作させることを特徴とする電子測定システムの
   省電力方法。
3. 【請求項３】 請求項１および２において、前記スライ
   ド部材が前記スケール部材に対して相対的に動いている
   かどうかを判断し、 相対的に動いていると判断した時は前記第１のクロック
   信号の周波数を上げたクロック信号で前記制御装置を動
   作させ、 もしくは相対的に動いていないと判断した時は前記第１
   のクロック信号の周波数を下げたクロック信号で前記制
   御装置を動作させることを特徴とする電子測定システム
   の省電力方法。
4. 【請求項４】制御装置と、この制御装置によって制御さ
   れる信号生成処理回路と、スケール部材およびこのスケ
   ール部材に対して相対運動可能なスライド部材を備える
   と共に前記信号生成処理回路から出力される信号を入力
   して前記スケールと前記スライドの相対位置に基づいた
   変調信号を出力するトランスデューサと、を備えた電子
   測定システムの省電力装置において、 前記制御装置を動作させるための第１のクロック信号を
   生成出力するクロック回路と、前記信号生成処理回路内
   部の各回路ブロックの動作タイミングを制御する制御／
   タイミング回路と、 前記制御／タイミング回路からの制御信号に基づいて前
   記第１のクロック信号よりも周波数が高い第２のクロッ
   ク信号を生成出力するバーストクロック回路と、を備
   え、この第２のクロック信号で前記トランスデューサか
   ら出力される出力信号をサンプリングするように前記信
   号生成処理回路を動作させることを特徴とする電子測定
   システムの省電力装置。