JP6515107B2 - 複数の共振センサに対する単一チャネルインタフェースを備えた誘導性位置感知 - Google Patents
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Description
Claims (20)
- 複数の共振センサを備える誘導性位置感知システムであって、複数の共振センサの各々が、前記共振センサに関連する感知範囲内のそれぞれの導電性ターゲットの位置としてターゲット位置を感知し、前記システムが、
複数の共振センサであって、共振周波数状態と、感知範囲と、前記共振センサに対するターゲットがその感知範囲外にある公称共振周波数状態であって、任意の他の共振センサの公称共振周波数状態に関して固有である、前記公称共振周波数状態と、ターゲット感知共振周波数状態であって、そのそれぞれのターゲットがその感知範囲内のターゲット位置にあるターゲット感知コンディションでのターゲット感知共振センサに対応し、それぞれのターゲット感知コンディションでの任意の他の共振センサの任意のターゲット感知共振周波数状態と重ならない、前記ターゲット感知共振周波数状態とを有する共振器を備える、前記複数の共振センサと、
インダクタンス・デジタル変換(IDC)ユニットであって、IDC単一チャネルインタフェースを備え、前記IDC単一チャネルインタフェースに直列ループで結合される前記複数の共振センサと直列ループトポロジーで構成され、各共振センサがその公称共振周波数状態まで駆動される公称システム共振状態と、少なくとも1つの共振センサがターゲット感知コンディションに関連付けられるターゲット感知共振周波数状態まで駆動されるターゲット感知システム共振状態とを含み、各共振センサが共振周波数状態まで駆動される、システム共振状態を駆動する、前記IDCユニットと、
を含み、
前記IDCユニットが、
共振制御回路要素とIDC制御ループ回路要素とを含み、また、前記直列ループ結合された共振センサの各それぞれの共振器をループフィルタとして含む、IDC制御ループであって、前記共振制御回路要素が、ターゲット感知共振センサにおけるターゲット感知コンディションに応答するターゲット感知システム共振状態を含む、システム共振状態を共振制御信号に応答して制御するように構成され、前記IDC制御ループ回路要素が、前記ターゲット感知コンディションのための前記ターゲット感知システム共振状態に対応するターゲット感知共振制御信号を含む、前記共振制御信号を生成するように構成され、前記共振制御回路要素が、システム共振状態を前記ターゲット感知システム共振状態まで駆動するために前記ターゲット感知共振制御信号に応答し、前記ターゲット感知共振センサが、前記ターゲット感知コンディションに対応して前記ターゲット感知共振周波数状態で動作する、前記IDC制御ループと、
センサデータを出力するように構成されるセンサデータ出力回路要素であって、前記出力されるセンサデータが、別の共振センサのための任意のターゲット感知コンディションから差別化された、前記それぞれのターゲット感知共振センサのための前記ターゲット感知コンディションを表し、従って、そのようなターゲット感知共振センサに対する前記それぞれのターゲットの前記ターゲット位置を表すように、前記センサデータが前記ターゲット感知共振制御信号に対応する、前記センサデータ出力回路要素と、
を含む、システム。 - 請求項1に記載のシステムであって、
各共振センサが共振インピーダンスを有し、
前記共振制御回路要素が、前記ターゲット感知コンディションに対応する前記ターゲット感知システム共振周波数状態を駆動するために前記ターゲット感知共振制御信号に応答し、前記ターゲット感知コンディションに起因する前記ターゲット感知共振センサの共振インピーダンスにおける変化を平衡させる、システム。 - 請求項2に記載のシステムであって、
前記共振制御回路要素が、負インピーダンス制御信号に応答して負インピーダンスを前記IDC単一チャネルインタフェースに駆動することによりシステム共振状態を駆動するように構成される負インピーダンス回路要素を含み、
前記IDC制御ループ回路要素が、前記ターゲット感知コンディションに起因する前記ターゲット感知共振センサの前記共振インピーダンスにおける変化に起因するシステム発振振幅における変化に基づいて、前記ターゲット感知コンディションのための前記ターゲット感知システム共振状態に対応し、ターゲット感知負インピーダンス制御信号を含む、前記負インピーダンス制御信号を生成するように構成される負インピーダンス制御回路要素を含み、
前記負インピーダンス回路要素が、前記ターゲット感知システム共振状態に対応して負インピーダンスを前記IDC単一チャネルインタフェースに駆動するために前記ターゲット感知負インピーダンス制御信号に応答し、
前記負インピーダンス回路要素と前記負インピーダンス制御回路要素とが、前記それぞれの直列ループ結合される共振センサの各共振センサをループフィルタとして含む、負インピーダンス制御ループとして動作し得、ターゲット感知共振センサの共振インピーダンスにおける任意の変化を平衡させるために前記IDC単一チャネルインタフェースに駆動される前記負インピーダンスを制御するように動作し得、それにより、前記ターゲット感知コンディションに対応する前記ターゲット感知共振周波数状態まで前記ターゲット感知共振センサを駆動し、
前記出力されるセンサデータが、前記ターゲット感知コンディションに起因する、前記ターゲット感知共振センサの共振インピーダンスを平衡させるために必要とされる前記負インピーダンスを表し、従って、そのようなターゲット感知共振センサに関する前記それぞれのターゲットの前記ターゲット位置を表すように、前記出力されるセンサデータが前記負インピーダンス制御信号に対応する、システム。 - 請求項1に記載のシステムであって、
前記出力されるセンサデータが、前記ターゲット感知共振センサに関連する特定された近接距離におけるそれぞれのターゲットに対応するターゲット近接度コンディションを表し、前記センサデータが、前記ターゲット感知共振センサを固有に差別化する前記ターゲット近接度コンディションに対応する前記ターゲット感知共振周波数状態を表す、システム。 - 請求項1に記載のシステムであって、
前記出力されるセンサデータが、前記ターゲット感知共振センサのための前記感知範囲内の位置におけるそれぞれのターゲットに対応するターゲット範囲コンディションを表し、前記センサデータが、前記ターゲット感知共振センサを固有に差別化する、前記ターゲット範囲コンディションに対応する前記ターゲット感知共振周波数状態を表す、システム。 - 請求項1に記載のシステムであって、
各共振器がインダクタとキャパシタとを含み、前記インダクタが各共振器に対して実質的に同じインダクタンス値を有し、前記キャパシタが他の共振器に関して固有の静電容量を有し、
前記関連する公称共振周波数状態が、任意の他の共振センサのための前記関連する公称共振周波数状態から差別化され、そのような共振センサとその感知範囲とのための任意の関連するターゲット感知共振周波数状態が、任意の他の共振センサのための任意のターゲット感知共振周波数状態と重ならないように、各共振器が特定される、システム。 - 請求項1に記載のシステムであって、
前記ターゲット感知コンディションを表す前記センサデータが、前記対応するターゲット感知共振制御信号と前記ターゲット感知システム周波数信号との少なくとも一方に基づくように、前記IDCユニットが、前記ターゲット感知システム共振状態のためのターゲット感知システム周波数に対応するターゲット感知システム周波数信号を含み、前記システム共振状態に対応するシステム周波数に対応する、システム周波数信号を生成するように構成される共振器周波数回路要素を更に含む、システム。 - 直列ループトポロジーで構成される、複数の共振センサを備える誘導性位置感知システムにおける使用に適切なインダクタンス・デジタル変換(IDC)回路であって、各共振センサが、前記共振センサに関する感知範囲内のそれぞれの導電性ターゲットの位置としてターゲット位置を感知するように適切であり、各共振センサが、共振周波数状態と、感知範囲と、前記共振センサのための前記ターゲットがその感知範囲外にある公称共振周波数状態であって、任意の他の共振センサの公称共振周波数状態に関して固有である、前記公称共振周波数状態と、ターゲット感知共振周波数状態であって、そのそれぞれのターゲットがその感知範囲内のターゲット位置にあるターゲット感知コンディションにおけるターゲット感知共振センサに対応し、それぞれのターゲット感知コンディションにおける任意の他の共振センサの任意のターゲット感知共振周波数状態と重ならない、前記ターゲット感知共振周波数状態とを備える共振器を含み、前記IDC回路が、
直列ループの前記複数の共振センサに結合される単一チャネルインタフェースと、
共振制御信号に応答して、ターゲット感知共振センサにおけるターゲット感知コンディションに応答したターゲット感知システム共振状態を含むシステム共振状態を制御するように構成される共振制御回路要素と、
前記ターゲット感知コンディションのための前記ターゲット感知システム共振状態に対応するターゲット感知共振制御信号を含む、前記共振制御信号を生成するように構成されるIDC制御ループ回路要素と、
センサデータ出力回路要素と、
を含み、
前記共振制御回路要素と前記IDC制御ループ回路要素とが、直列ループ結合される共振センサの各それぞれの共振器をループフィルタとして含むIDC制御ループとして動作し得、前記IDC制御ループが、各共振センサが共振周波数状態まで駆動されるシステム共振状態を駆動するように動作し得、前記システム共振状態が、各共振センサがその公称共振周波数状態まで駆動される公称システム共振状態と、少なくとも1つの共振センサがターゲット感知コンディションに関連付けられるターゲット感知共振周波数状態まで駆動されるターゲット感知システム共振状態とを含み、
前記共振制御回路要素が、前記システム共振状態を前記ターゲット感知システム共振状態まで駆動するために前記ターゲット感知共振制御信号に応答し、前記ターゲット感知共振センサが、前記ターゲット感知コンディションに対応する前記ターゲット感知共振周波数状態で動作し、
出力されるセンサデータが、別の共振センサのための任意のターゲット感知コンディションから差別化された、前記それぞれのターゲット感知共振センサに対する前記ターゲット感知コンディションを表し、従って、そのようなターゲット感知共振センサに対する前記それぞれのターゲットの前記ターゲット位置を表すように、前記センサデータ出力回路要素が、前記ターゲット感知共振制御信号に対応して前記センサデータを出力するように構成される、回路。 - 請求項8に記載の回路であって、
各共振センサが共振インピーダンスを有し、
前記共振制御回路要素が、前記ターゲット感知コンディションに対応する前記ターゲット感知システム共振周波数状態を駆動するために前記ターゲット感知共振制御信号に応答し、前記ターゲット感知コンディションに起因する前記ターゲット感知共振センサの共振インピーダンスにおける変化を平衡させる、回路。 - 請求項9に記載の回路であって、
前記共振制御回路要素が、負インピーダンス制御信号に応答して負インピーダンスを前記単一チャネルインタフェースに駆動することによりシステム共振状態を駆動するように構成される負インピーダンス回路要素を含み、
前記IDC制御ループ回路要素が、前記ターゲット感知コンディションに起因する前記ターゲット感知共振センサの前記共振インピーダンスにおける変化に起因するシステム発振振幅における変化に基づいて、前記ターゲット感知コンディションのための前記ターゲット感知システム共振状態に対応し、ターゲット感知負インピーダンス制御信号を含む、前記負インピーダンス制御信号を生成するように構成される負インピーダンス制御回路要素を含み、
前記負インピーダンス回路要素が、前記ターゲット感知システム共振状態に対応して前記単一チャネルインタフェースに負インピーダンスを駆動するために前記ターゲット感知負インピーダンス制御信号に応答し、
前記負インピーダンス回路要素と前記負インピーダンス制御回路要素とが、前記それぞれの直列ループ結合される共振センサの各共振器をループフィルタとして含む、負インピーダンス制御ループとして動作し得、ターゲット感知共振センサの共振インピーダンスにおける任意の変化を平衡させるために前記単一チャネルインタフェースに駆動される前記負インピーダンスを制御するように動作し得、それにより、前記ターゲット感知コンディションに対応して前記ターゲット感知共振周波数状態まで前記ターゲット感知共振センサを駆動し、
前記される出力センサデータが、前記ターゲット感知コンディションに起因する、前記ターゲット感知共振センサの共振インピーダンスを平衡させるために必要とされる前記負インピーダンスを表し、従って、そのようなターゲット感知共振センサに関する前記それぞれのターゲットの前記ターゲット位置を表すように、前記出力されるセンサデータが前記負インピーダンス制御信号に対応する、回路。 - 請求項8に記載の回路であって、
前記出力されるセンサデータが、前記ターゲット感知共振センサに関する特定された近接距離でのそれぞれのターゲットに対応するターゲット近接度コンディションを表し、前記センサデータが、前記ターゲット感知共振センサを固有に差別化する、前記ターゲット近接度コンディションに対応する前記ターゲット感知共振周波数状態を表す、回路。 - 請求項8に記載の回路であって、
前記出力されるセンサデータが、前記ターゲット感知共振センサのための前記感知範囲内の位置におけるそれぞれのターゲットに対応するターゲット範囲コンディションを表し、前記センサデータが、前記ターゲット感知共振センサを固有に差別化する、前記ターゲット範囲コンディションに対応する前記ターゲット感知共振周波数状態を表す、回路。 - 請求項8に記載の回路であって、
各共振器がインダクタとキャパシタとを含み、前記インダクタが各共振器に対して実質的に同じインダクタンス値を有し、前記キャパシタが他の共振器に関して固有の静電容量を有し、
前記関連する公称共振周波数状態が、任意の他の共振センサのための前記関連する公称共振周波数状態から差別化され、そのような共振センサとその感知範囲とのための任意の関連するターゲット感知共振周波数状態が、任意の他の共振センサのための任意のターゲット感知共振周波数状態と重ならないように、前記共振器が特定される、回路。 - 請求項8に記載の回路であって、
前記IDC回路が、前記システム共振状態に対応するシステム周波数に対応するシステム周波数信号を生成するように構成される共振器周波数回路要素を更に含み、前記ターゲット感知コンディションを表す前記センサデータが、前記対応するターゲット感知共振制御信号とターゲット感知システム周波数信号との少なくとも一方に基づくように、前記システム周波数信号が、ターゲット感知システム共振状態のためのターゲット感知システム周波数に対応する前記ターゲット感知システム周波数信号を含む、回路。 - 直列ループトポロジーで構成される、複数の共振センサとインダクタンス・デジタル変換(IDC)ユニットとを備える誘導性位置感知システムにおいて用い得る方法であって、前記共振センサが前記IDCユニットへの単一チャネルインタフェースに直列ループ結合され、各共振センサが、前記共振センサに関する感知範囲内のそれぞれの導電性ターゲットの位置としてのターゲット位置を感知し、各共振センサが、共振周波数状態と、感知範囲と、前記共振センサに対する前記ターゲットがその感知範囲外にある公称共振周波数状態であって、任意の他の共振センサの公称共振周波数状態に関して固有である、前記公称共振周波数状態と、ターゲット感知共振周波数状態であって、そのそれぞれのターゲットがその感知範囲内のターゲット位置にあるターゲット感知コンディションにおけるターゲット感知共振センサに対応し、それぞれのターゲット感知コンディションにおける任意の他の共振センサの任意のターゲット感知共振周波数状態と重ならない、前記ターゲット感知共振周波数状態とを備える共振器を含み、
前記方法が、
前記単一チャネルインタフェースを介して、各共振センサが共振周波数状態まで駆動されるシステム共振状態まで前記複数の共振センサを駆動することと、
ターゲット感知共振センサのターゲット感知コンディションに応答して、ターゲット感知共振制御信号を生成することと、
前記ターゲット感知共振制御信号に応答して、前記ターゲット感知コンディションのためのターゲット感知共振周波数状態で動作するターゲット感知共振センサに対応するターゲット感知システム共振状態を駆動することと、
それにより、前記直列ループ結合される共振センサの各それぞれの共振器をループフィルタとして含むIDC制御ループを確立することであって、前記IDC制御ループが、各共振センサがその公称共振周波数状態に駆動される公称システム共振状態と、少なくとも1つの共振センサが前記ターゲット感知コンディションに関連付けられる前記ターゲット感知共振周波数状態まで駆動される前記ターゲット感知システム共振状態とを含む、前記システム共振状態を駆動する、前記IDC制御ループを確立することと、
出力されたセンサデータが、別の共振センサのための任意のターゲット感知コンディションから差別化された、前記それぞれのターゲット感知共振センサのための前記ターゲット感知コンディションを表し、従って、そのようなターゲット感知共振センサに関連する前記それぞれのターゲットの前記ターゲット位置を表すように、前記ターゲット感知共振制御信号に対応する、前記センサデータを出力することと、
を含む、方法。 - 請求項15に記載の方法であって、
前記出力されたセンサデータが、前記ターゲット感知共振センサに関連する特定された近接距離でのそれぞれのターゲットに対応するターゲット近接度コンディションを表し、前記センサデータが、前記ターゲット感知共振センサを固有に差別化する、前記ターゲット近接度コンディションに対応する前記ターゲット感知共振周波数状態を表す、方法。 - 請求項15に記載の方法であって、
前記出力されたセンサデータが、前記ターゲット感知共振センサのための前記感知範囲内の位置におけるそれぞれのターゲットに対応するターゲット範囲コンディションを表し、前記センサデータが、前記ターゲット感知共振センサを固有に差別化する、前記ターゲット範囲コンディションに対応する前記ターゲット感知共振周波数状態を表す、方法。 - 請求項15に記載の方法であって、
各共振器がインダクタとキャパシタとを含み、前記インダクタが各共振器に対して実質的に同じインダクタンス値を有し、前記キャパシタが他の共振器に関して固有の静電容量を有し、
前記関連する公称共振周波数状態が、任意の他の共振センサのための前記関連する公称共振周波数状態から差別化され、そのような共振センサとその感知範囲のための任意の関連するターゲット感知共振周波数状態が、任意の他の共振センサのための任意のターゲット感知共振周波数状態と重ならないように、各共振器が特定される、方法。 - 請求項15に記載の方法であって、
前記システム共振状態に対応するシステム周波数に対応するシステム周波数信号を生成することであって、前記ターゲット感知コンディションを表す前記センサデータが、前記対応するターゲット感知共振制御信号と前記ターゲット感知システム周波数信号との少なくとも一方に基づくように、前記システム周波数信号が、ターゲット感知システム共振状態のためのターゲット感知システム周波数に対応するターゲット感知システム周波数信号を含む、前記システム周波数信号を生成すること、
を更に含む、方法。 - 請求項15に記載の方法であって、
前記ターゲット感知システム共振状態を含む、前記システム共振状態を駆動することが、負インピーダンス制御信号に応答して負インピーダンスを前記単一チャネルインタフェースに駆動することにより達成され、
ターゲット感知共振センサのターゲット感知コンディションに応答して、ターゲット感知共振制御信号を生成することが、前記ターゲット感知コンディションに起因する前記ターゲット感知共振センサの共振インピーダンスにおける変化に起因する、システム発振振幅における変化に基づいて前記ターゲット感知システム共振状態に対応してターゲット感知負インピーダンス制御信号を生成することにより達成され、
前記IDC制御ループが、ターゲット感知共振センサの共振インピーダンスにおける任意の変化を平衡させるために前記単一チャネルインタフェースまで駆動される前記負インピーダンスを制御するように動作し得るIDC負インピーダンス制御ループを含み、それにより、前記ターゲット感知コンディションに対応する前記ターゲット感知共振周波数状態まで前記ターゲット感知共振センサを駆動し、
前記出力されるセンサデータが、前記ターゲット感知コンディションに起因する、前記ターゲット感知共振センサの共振インピーダンスを平衡させるために必要とされる前記負インピーダンスを表し、従って、そのようなターゲット感知共振センサに対する前記それぞれのターゲットの前記ターゲット位置を表すように、前記出力されるセンサデータが前記負インピーダンス制御信号に対応する、方法。
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