JP2001507105A - Method and apparatus for detecting piston position - Google Patents

Method and apparatus for detecting piston position

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JP2001507105A JP52471998A JP52471998A JP2001507105A JP 2001507105 A JP2001507105 A JP 2001507105A JP 52471998 A JP52471998 A JP 52471998A JP 52471998 A JP52471998 A JP 52471998A JP 2001507105 A JP2001507105 A JP 2001507105A
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チャン，ダンリー・シー
バーガー，アラン・エイ
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ケース・コーポレーション
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Abstract

(57)【要約】 シリンダ内で可動のピストン（６８）又は器具（１２）若しくは継手の位置を測定する装置が開示されている。超広帯域幅パルス又は周波数パルスのような電磁（ＥＭ）バーストが発生され且つ送信機／受信機装置（７８）に印加される。ＥＭバーストは、送信機によりシリンダハウジング（４２）の一端から送信ガイドに沿ってピストン（６８）に向けて発射される。送信ガイドは、シリンダハウジング（４２）内に取り付けられたディップスティック（７０）とし、又はシリンダハウジング（４２）自体とすることができる。ディップスティック（７０）又はシリンダハウジング（４２）はピストン（６８）と電気的に連通しており、このため、ピストン（６８）の面は、ＥＭバーストが受信機に反射されて戻るようにする電気的インピーダンスの不連続さを表わす。ＥＭバーストが送信機からピストン（６８）に移動し、また、反射パルスが受信機に戻るための時間が測定され且つピストンの位置を表す位置信号（１１８）に変換される。温度、汚染程度及び流体の種類のようなファクタに起因する誘電定数のような、シリンダ内の流体のパラメータの変化に対して位置信号（１１８）を補償するために補償信号（１２６）を使用することができる。補償回路（１２２）は、パルスレベル分析器、共振回路、静電容量回路、補償ディップスティック（１４６）又はシリンダの他端からピストンの位置を測定する形態とされた第二の送信機／受信機（１４２）回路を含むことができる。 Abstract: An apparatus for measuring the position of a piston (68) or an instrument (12) or a joint movable in a cylinder is disclosed. An electromagnetic (EM) burst, such as an ultra-wide bandwidth pulse or a frequency pulse, is generated and applied to the transmitter / receiver device (78). The EM burst is fired by the transmitter from one end of the cylinder housing (42) along the transmission guide toward the piston (68). The transmission guide can be a dipstick (70) mounted in the cylinder housing (42) or the cylinder housing (42) itself. The dipstick (70) or cylinder housing (42) is in electrical communication with the piston (68), so that the surface of the piston (68) is electrically operated to reflect the EM burst back to the receiver. Represents the discontinuity of the dynamic impedance. The EM burst travels from the transmitter to the piston (68) and the time for the reflected pulse to return to the receiver is measured and converted to a position signal (118) representing the position of the piston. The compensation signal (126) is used to compensate the position signal (118) for changes in fluid parameters in the cylinder, such as the dielectric constant due to factors such as temperature, contamination degree and fluid type. be able to. The compensation circuit (122) is a second transmitter / receiver configured to measure the position of the piston from a pulse level analyzer, a resonance circuit, a capacitance circuit, a compensation dipstick (146) or the other end of the cylinder. (142) A circuit may be included.

Description

【発明の詳細な説明】 ピストンの位置を検出する方法及びその装置 発明の分野 本発明は、全体として、農業用車両（例えば、トラクタ、コンバイン等）又は 建設用車両（例えば、バックホー、クレーン、ドーザ、トレンチャ、有輪又は軌 道式又はスキッドステアローダ等）の器具又は継手の位置又は方向を決定又は測 定(determine)することに関する。特に、本発明は、器具又は継手を動かすのに 使用される液圧又は空圧シリンダのハウジング又は該ハウジング内のディプステ ック沿って電磁バースト（ＥＭ）を伝送し、ハウジング内にて可動のピストンか らのバーストの反射パルスを検出し、バーストの伝送と反射パルスの検出との間 の時間に基づいてピストンの位置を測定することに関するものである。 発明の背景 トラクタ、コンバイン、掘削機、ドーザ、ローダバックホー等のような可動の 液圧機械の器具、アーム、ブーム及びその他の構成要素を動かすため、空圧及び 液圧シリンダがアクチュエータ組立体内にて広く使用されている。例えば、プラ ウのような、トラクタに取り付けた器具は、典型的に、該器具を上昇及び下降さ せる液圧シリンダを有するヒッチ組立体によって支持されている。コンバインに おける収穫ヘッド、ドーザにおけるブレード及びローダバックホーにおけるバケ ットは、典型的に、液圧シリンダによって位置決めされる器具の更なる例である 。 かかるアクチュエータ組立体用の電気液圧制御装置は、接続される器具又は機 械的継手の位置を表わす位置フィードバック信号を必要とする。位置フィードバ ック信号を提供する幾つかの検出組立体（例えば、ＬＶＤＴ）は、外部の連結機 構を使用して器具又は機械的継手に接続される。しかしながら、外部の検出組立 体には、外部の衝撃力及びその他の環境上の影響が及ぶ。 器具又は機械的継手の位置は、また、シリンダの内部の検出組立体を使用して 測定することもできる。内部の検出組立体は、器具又は機械的継手を動かすシリ ンダの伸長長さを測定する。シリンダの伸長長さは、シリンダハウジング内のピ ストンの位置を測定することにより測定される。一方、ピストンは、器具又は機 械的継手に接続されたシリンダロッドを動かす。次に、特定の機械的装置の幾何 学的形態に依存するピストンの位置の関数として、器具又は継手の位置が測定さ れる。 液圧シリンダ内のピストンの位置を測定する種々の形態の装置が利用可能であ る。例えば、シリンダ内のピストンの位置は、異なる検出組立体及び回路の形態 を有する音響信号、無線周波数（ＲＦ）信号及びマイクロ波信号を使用して測定 されている。しかしながら、これらの装置は、比較的極めて複雑で且つ高価であ り、信頼性、耐久性及び精度が比較的低く、また、検出組立体を受け入れるため シリンダを大幅に改変する必要があるという欠点がある。 発明の概要 従って、本発明は、器具又は機械的継手の位置を測定する改良に係る位置検出 装置を提供するものである。かかる装置を使用することにより実現できる有利な 点は、外部の衝撃力及び環境的影響から遮蔽された空圧又は液圧シリンダ内に検 出組立体を提供することと、シリンダハウジング内にて可動のピストンの位置を 測定する改良に係る装置を提供することと、ＥＭバースト信号を使用して、ピス トンの位置を測定する装置を提供することと、比較的複雑でなく且つ比較的低コ ストにて信頼性が高く、耐久性があり且つ精密な装置を提供することと、シリン ダの必要な改変が最小でよい検出組立体を提供することとを含む。 本発明の１つの実施の形態は、シリンダハウジング内にて可動のピストンの位 置を測定する方法を提供するものである。該方法は、（１）ＥＭバーストを発生 させるステップと、（２）ＥＭバーストをシリンダハウジングに沿ってピストン に向けて発射し、これにより、シリンダハウジングがＥＭバーストの伝送ガイド として作用するようにするステップと、（３）ピストンからのシリンダハウジン グに沿ったＥＭバーストの反射パルスを検出するステップと、（４）ＥＭバース トの発射と反射パルスの検出との間の時間を表わすタイミング信号を発生させる ことと、（５）少なくともタイミング信号をシリンダハウジング内のピストンの 位置を表す位置信号に変換するステップとを含む。 本発明の別の実施の形態は、シリンダハウジング内にて可動のピストンの位置 を測定する装置を提供するものである。該装置は、ＥＭバーストを発生させる発 生器と、発生器及びシリンダハウジングに接続された送信機とを備えている。該 送信機は、ＥＭバーストをシリンダハウジングに沿ってピストンに向けて発射し 、これにより、シリンダハウジングがＥＭバーストの伝送ガイドとして作用する ようにする形態とされている。該装置は、シリンダハウジングに接続され且つＥ Ｍバーストがピストンによってシリンダハウジングに沿って受信機に向けて反射 された後、反射パルスを検出する形態とされた受信機と、ＥＭバーストが送信機 からピストンまで移動し、また、反射パルスがピストンから受信機まで移動する ための時間を表わすタイミング信号を発生させる形態とされたタイミング回路と 、少なくともタイミング信号をシリンダハウジング内のピストンの位置を表す位 置信号に変換する形態とされた変換回路とを更に備えている。 本発明の別の実施の形態は、器具の位置を制御する電気液圧制御装置を提供す るものである。該装置は、器具の命令された位置を表わす命令信号を発生させる 形態とされた入力装置と、器具に接続された液圧アクチュエータとを備えている 。該アクチュエータは、シリンダハウジングと、該シリンダハウジング内にて可 動のピストンと、該ピストンに取り付けられたシリンダロッドとを備え、これに より、該シリンダロッドがピストンと共に動くようにしてある。また、該装置は 、加圧液圧流体の供給源と、アクチュエータと該供給源との間に接続された弁組 立体とを備えている。該弁組立体は、制御信号に応答してアクチュエータと供給 源との間の液圧流体の流れを制御する形態とされている。該装置は、ＥＭバース トを発生させる発生器と、該発生器及びシリンダハウジングに接続された送信機 とを更に備えている。該送信機は、ＥＭバーストをシリンダハウジングに沿って ピストンに向けて発射し、これにより、シリンダハウジングがＥＭバーストの伝 送ガイドとして機能するようにする形態とされている。該装置は、シリンダハウ ジングに接続され且つＥＭバーストがピストンによりシリンダハウジングに沿っ て受信機に向けて反射された後、反射パルスを検出する形態とされた受信機と、 ＥＭバーストが送信機からピストンまで移動し、反射パルスがピストンから受信 機まで移動するための時間を表わすタイミング信号を発生させる形態とされたタ イミング回路と、少なくともタイミング信号をシリンダハウジング内のピストン の位置を表す位置信号に変換する形態とされた変換回路と、入力装置、弁組立体 及び変換回路に接続された制御回路とを更に備えている。該制御回路は、命令信 号及び位置信号に基づいて制御信号を発生させ、該制御信号を弁組立体に印加す る形態とされている。 本発明の更に別の実施の形態は、シリンダハウジング内で可動のピストンの位 置を測定する方法を提供するものである。該シリンダハウジングは、第一の端部 と、第二の端部と、該第一及び第二の端部の間の側壁とを有している。該方法は 、（１）電磁（ＥＭ）バーストを発生させるステップと、（２）第一の端部と第 二の端部との間にてシリンダハウジング内に取り付けられ且つピストンと電気的 に連通したディップスティックに沿ってＥＭバーストをピストンに向けて発射す るステップと、これにより、ディップティックがＥＭバーストの伝送ガイドとし て作用するようにするステップと、（３）ピストンからのディップスティックに 沿ったＥＭバーストの反射パルスを検出するステップと、（４）ＥＭバーストの 発射と反射パルスの検出との間の時間を表わすタイミング信号を発生させるステ ップと、（５）少なくともタイミング信号をシリンダハウジング内のピストンの 位置を表す位置信号に変換するステップとを含む。 本発明の更なる実施の形態は、シリンダハウジング内で可動のピストンの位置 を測定する装置を提供するものである。該シリンダハウジングは、第一の端部と 、第二の端部と、該第一の端部及び第二の端部間の側壁とを有している。該装置 は、ＥＭバーストを発生させる発生器と、第一の端部及び第二の端部間にてシリ ンダハウジング内に取り付けられ且つピストンと電気的に連通したディップステ ィックとを備えている。該装置は、発生器及びディップスティックに接続された 送信機を更に備えている。該送信機は、ＥＭバーストをディップスティックに沿 ってピストンに向けて発射し、これにより、ディップスティックがＥＭバースト の伝送ガイドとして機能し得るような形態とされている。該装置は、ディップス ティックに接続され且つピストンによってＥＭバーストがディップスティックに 沿って受信機に向けて反射された後、反射パルスを検出し得る形態とされた受信 機と、ＥＭバーストが送信機からピストンまで移動し、また、反射パルスがピス トンから受信機まで移動するための時間を表わすタイミング信号を発生させ得る 形態とされたタイミング回路と、少なくともタイミング信号をシリンダハウジン グ内のピストンの位置を表わす位置信号に変換する形態とされた変換回路とを更 に備えている。 本発明の更に別の実施の形態は、器具の位置を制御する電気液圧制御装置を提 供するものである。該制御装置は、器具の命令された位置を表わす命令信号を発 生する形態とされた入力装置と、器具に接続された液圧アクチュエータとを備え ている。該アクチュエータは、シリンダハウジングと、該シリンダハウジング内 で可動のピストンと、ピストンに取り付けられたシリンダロッドとを備え、これ により、シリンダロッドがピストンを動かすようにする。シリンダハウジングは 、第一の端部と、第二の端部と、該第一及び第二の端部間の側壁とを有している 。該装置は、加圧した液圧流体源と、アクチュエータ及び液圧流体源の間に接続 された弁組立体とを更に備えている。該弁組立体は、制御信号に応答してアクチ ュエータと供給源との間における液圧流体の流れを制御する形態とされている。 該装置は、ＥＭバーストを発生させる発生器と、第一及び第二の端部間にてシリ ンダハウジング内に取り付けられたディップスティックとを更に備えている。該 ディップスティックは、ピストンと電気的に連通している。また、該装置は、パ ルス発生器及びディップスティックに接続された送信機を更に備えている。該送 信機は、ＥＭバーストをディップスティックに沿ってピストンに向けて発射し、 これにより、ディップスティックがＥＭバーストの伝送ガイドとして機能するよ うにする形態とされている。該装置は、ディップスティックに接続され且つピス トンによりＥＭバーストがディップスティックに沿って受信機に向けて反射され た後、反射パルスを検出する形態とされた受信機と、ＥＭバーストが送信機から ピストンまで移動し、また、反射パルスがピストンから受信機まで移動するため の時間を表わすタイミング信号を発生させ得る形態とされたタイミング回路と、 少なくともタイミング信号をシリンダハウジング内のピストンの位置を表わす位 置信号に変換する形態とされた変換回路と、入力装置に接続された制御回路と、 弁組立体と、変換回路とを備えている。該制御回路は、命令信号及び位置信号に 基づいて、制御信号を発生させ且つ制御信号を弁組立体に印加する形態とされて いる。 図面の簡単な説明 本発明は、同様の部品は同様の参照番号で示す添付図面と共に、以下の詳細な 説明から一層良く理解されよう。添付図面において、 図１は、公道外の車両用の器具の位置の制御装置及び液圧シリンダを示すブロ ック図である。 図２は、シリンダ内に取り付けられたディップスティック組立体に沿って超広 帯域（ＵＷＢ）パルスのような電磁（ＥＭ）バーストを送信し且つ受信すること によりシリンダ内を可動のピストンの位置を検出する回路及び液圧シリンダを示 すブロック図である。 図３は、シリンダのハウジングに沿ってＥＭバーストを送信し且つ受信するこ とによりシリンダ内で可動のピストンの位置を検出する回路及び液圧シリンダを 示すブロック図である。 図４は、補償回路の形態を除いて、図３に図示した回路と同様の、シリンダ内 で可動のピストンの位置を検出する回路及び液圧シリンダを示すブロック図であ る。 図５は、補償回路の形態を除いて、図２に図示した回路と同様の、シリンダ内 で可動のピストンの位置を検出する回路及び液圧シリンダを示すブロック図であ る。 図６は、方向サンプラ及び送信機／受信機が一体である点を除いて、図２に図 示した回路と同様の、シリンダ内で可動のピストンの位置を検出する回路の一部 分及び液圧シリンダを示すブロック図である。 好適な実施の形態の詳細な説明 図１を参照すると、公道外車両にて使用される電気液圧制御装置１０が図示さ れている。該制御装置は、農業用車両（例えば、トラクタ、コンバイン等）又は 建設用車両（例えば、バックホー、クレーン、ドーザ、トレンチャ、有輪、軌道 式又はスキッドステアローダ等）の継手又は器具１２（例えば、ヘッド、プラウ 、バケット、ブレード等）の位置又は方向を制御する。 制御装置１０は、弁組立体１６から加圧液圧流体が供給される液圧アクチュエ ータ１４を使用して器具１２の位置を制御する。弁組立体１６は、運転者のイン ターフェース部２０からの命令に応答して制御装置１８から上昇及び下降信号を 受け取る。制御装置１８は、以下に説明するように、器具１２の位置を閉ループ にて制御することができる。 制御装置１８は、マイクロプロセッサ利用回路又は専用の特定目的のハードワ イヤー回路を備えている。運転者インターフェース部２０は、電位差計のような 運転者が作動可能な命令装置と、信号バス２２を介して制御装置１８に送られる 命令信号を発生させるスイッチとを備えている。命令信号は、例えば、上昇及び 下降信号と、基準位置信号と、上昇及び下降速度信号と、モード選択信号（例え ば、手動、再作動、位置復帰、フロート又は高さ制御モード）とを表わす。その 他の適用例は、その特定の用途に適した命令信号を発生させる異なる命令装置を 含む。 運転者インターフェース部２０からの命令信号に応答して、制御装置１８は、 上昇信号２４と、下降信号２６とを発生させ、これら信号は、それぞれの弁組立 体１６に取り付けられた上昇ソレノイド２８及び下降ソレノイド３０に印加され る。上昇信号２４及び下降信号２６は、例えば、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号と することができる。弁組立体１６は、信号２４、２６に応答して、供給源３２と 液圧アクチュエータ１４との間における加圧した液圧流体の流れを制御する。供 給源３２は、流体貯蔵タンク及びフィルタ（図示せず）と直列に接続されたポン プを備えている。液圧流体は、導体管（例えば、ホース、管等）３４、３６、３ ８、４０を通じて運ばれる。 この実施の形態において、アクチュエータ１４は、シリンダハウジング４２と 、シリンダハウジング４２内でピストン６８によりシリンダの長手方向（図示せ ず）に向けて移動するシリンダロッド４４とを有する液圧シリンダを備えている 。更なる一例として、その他の用途には、空気圧シリンダを使用することができ る。空気圧シリンダを使用する用途において、加圧流体としてガスが使用される 。ピストン６８を駆動する力は弁組立体１６によりアクチュエータ１４に供給さ れた加圧液圧流体により提供される。該アクチュエータ１４は第一の取り付け部 材４６と第二の取り付け部材４８との間に接続され、このため、ピストンの位置 が変化すれば、器具１２の位置又は方向が変化する。アクチュエータ１４は、ロ ッド４４が、第二の取り付け部材４８ではなくて、第一の取り付け部材４６に接 続するように、逆方向に方向決めすることもできる。 器具１２は、第一の軸受部分５２及び第二の軸受部分５４を含む軸受組立体５ ０を使用して車両（図示せず）により支持されている。第一の軸受部分５２は、 固定されており、第二の軸受部分５４は車両に対して回転可能である。器具１２ は、第二の軸受部分５４に締結されており、このため、器具１２は軸受組立体５ ０の軸線の周りで回転可能である。第一の取り付け部材４６及び第二の取り付け 部材４８は、それぞれ第一の軸受部分５２及び器具１２に接続されており、この ため、シリンダの伸長程度が変化すれば、器具１２は車両に対して回転する。 制御装置１８は、バス５８を介して位置検出装置５６から位置フィードバック 信号を受け取り且つバス６２を介して圧力センサ６０から圧力信号を受け取る。 位置検出装置５６は、以下に説明するように、シリンダハウジング４２に接続さ れている。位置検出装置５６は、外部の連結機構により、器具１２と軸受部分５ ２との間に取り付けられたＬＶＤＴのようなその他の位置センサに置換するもの である。圧力センサ６０は、液圧流体の圧力を測定する。 作動時、運転者インターフェース部２０内の命令装置は、所望の命令信号制御 装置１８に送る。制御装置１８は、上昇及び下降信号を発生させ、それら信号を 弁組立体１６の上昇ソレノイド２８及び下降ソレノイド３０に印加することによ り応答する。弁組立体１６は、供給源３２からシリンダハウジング４２の前方ポ ート及び後方ポートへの加圧した液圧流体の流れを選択的に制御し、該シリンダ ハウジングはピストン６８がシリンダ内で長手方向に移動するようにする。ピス トン６８が動くと、シリンダロッド４４は伸長し又は引っ込み、これにより、取 り付け部材４６、４８間の距離を変化させる。距離が伸びると、器具１２は軸受 組立体５０の周りで時計方向に回転し、距離が短くなると、器具１２は反時計方 向に回転する。シリンダの伸長又は引込みは、液圧流体により付勢され、又は器 具１２が地面と相互作用する（例えば、フロートモードにおいて）ことにより測 定することができる。器具１２の位置及び流体の圧力は、位置検出装置５６及び 圧力センサ６０により制御装置１８に提供される。このため、器具１２の位置は 、運転者インターフェース部２０からの命令信号と位置検出装置５６からのフィ ードバック信号との間の誤差信号に基づいて閉ループ形態にて制御することがで きる。 制御装置１０は、位置検出装置５６及びそのインターフェースを除いて、共有 譲渡され且つ参考として引用して本明細書に含めた、米国特許第5,455,769号に 更に記載されている。トラクタヒッチ組立体用の制御装置は、米国特許第5,421, 416号に記載されており、シリンダを使用してアームを建設用車両の上で移動さ せる装置は、米国特許第5,000,650号に記載されており、その双方の特許は、共 有譲渡され且つ参考として引用し本明細書に含めてある。 位置検出装置５６は、シリンダハウジング４２内のピストン６８の位置を測定 することにより、器具１２の位置又は方向を測定する。ピストンの位置が既知と なったならば、制御装置１８は、ピストンの位置及び機械装置の幾何学的パラメ ータの関数として器具１２の位置又は方向を計算することができる。位置検出装 置５６は、以下に説明するように、マイクロパワーインパルスレーダ（ＭＩＲ） を備えている。 図２には、液圧アクチュエータ１４と、電磁（ＥＭ）パルス又はバーストをデ ィップスティック７０に沿って送信し且つ受信することによりピストン６８の位 置を検出するＭＩＲ回路６６とが示してある。一連のＥＭバーストが発生器７２ により発生され且つ送信線７６を介して方向サンプラ７４に印加される。 ＥＭバーストは超広帯域（ＵＷＢ）又は方形波パルスであることが好ましい。 参考として引用し本明細書に含めた米国特許第5,457,394号には、１ＭＨｚのパ ルス反復間隔（ＰＲＩ）にて反復される200ｐ秒の方形波パルスであるＵＷＢパ ルスの発生器を含む回路が記載されている。しかしながら、その他のパルス幅及 びＰＲＩを使用することができる。ＵＷＢパルスは、騒音の絶縁性を増すため10 ,000の反射パルスを積分し又は平均することを許容し得るように繰り返えされる 。このため、パルスを変調する（例えば、ディザリング又は不規則化することに より）することにより、騒音の絶縁性を更に増すことができる。ＵＷＢパルスは 担体周波数を有しない一連のインパルスであるため、音響信号、ＲＦ信号及びマ イクロ波信号とは相違する。ＵＷＢパルスと関係付けられる特定の周波数は存在 せず、周波数スペクトルは、パルスのフーリエ変換により関係付けられる。ＵＷ Ｂという語は、パルスを構成する広い周波数のスペクトルを意味するものとする 。高精度であるように結晶発振器を備えるタイミング発生器は、参考として引用 し本明細書に含めた米国特許第5,563,605号に記載されている。また、この特許 には、サンプラ７４に対するゲート入力信号を発生させるのに使用される回路も 記載されている。 しかしながら、ＥＭバーストは、方形パルスのみ限定されるものではなく、バ ーストは、任意の形状及び形態を有するパルスを含むことができる。例えば、パ ルスは、音響信号、ＲＦ信号、超音波信号、マイクロ波信号等の範囲内の周波数 成分を有する正弦波信号を含むことができる。周波数信号は、担体の周波数以下 の所定の周波数にて繰り返される。以下に説明するサンプリング回路は、周波数 パルスを処理することができるが、周波数パルスを発生させる回路は、方形パル スを発生させるために使用される回路よりも複雑で且つ高価である。本明細書の 以下の部分では、ＥＭバーストはＵＷＢパルスであると想定する。しかしながら 、上述したように、ある周波数成分を有するパルスを使用することも可能である 。 方向サンプラ７４は、４つのポートを含んでいる。ポート１、２は「リアルタ イム」の双方向ポートである。ポート１は、パルス発生器７２からＵＷＢ送信（ Ｔ）パルスを受け取り且つＴパルスをポート２に接続する。ポート２はリアルタ イムＴパルスを相互接続ケーブル７７を介して送信機／受信機装置７８に伝送し 、Ｔパルスの一部分を装置７８からのリアルタイム反射（Ｒ）パルスとして受け 取る。ポート３、４は、方向サンプラ７４内の差動サンプラから信号を出力する 、抽出した「等価時間」ポートである。このように、ポート３、４は双方向では ない。ポート３は、等価時間にてポート１に接続され、ポート２にてＲパルスか ら絶縁されている。ポート３は、ポート１にてＴパルスの等価時間反復パルスを 発生させる。例えば、ポート１におけるリアルタイムＴパルスが200ｐ秒パルス 幅を有するとき、ポート３に現れるＴパルスの等価時間反復パルスは200ｕ秒の パルス幅を有する。ポート４は、等価時間にてポート２に接続され且つポート１ にてＴパルスから絶縁されている。ポート４は、ポート２にてＲパルスの等価時 間反復パルスを発生させる。このため、ポート１、２におけるＴ、Ｒ信号の等価 時間反復パルスはポート３、４に現れる。 ポート３及びＲパルスが絶縁され、またポート４及びＴパルスが絶縁されてい ることは、ピストン６８が送信機／受信機装置７８に接近したようなとき、Ｔ、 Ｒパルスが重なり合ったときでさえ、方向サンプラ７４がＴパルスをＲパルスか ら正確に識別することを可能にする。方向サンプラ７４は、参考として引用し本 明細書に含めた米国特許第5,517,198号に更に記載されている。 送信機／受信機装置７８は、シリンダハウジング４２の後端８０に接続されて いる。シリンダハウジング４２は、前端８２と、端部８０、８２間の円筒状の側 壁８４とを更に備えている。図２に図示するように、送信機／受信機装置７８は 、シリンダの実質的に長手方向軸線にて後端８０に接続することができる。 送信機／受信機装置７８は、後端８０により支持され且つディップスティック に接続されたパルス発射器８６を介してディップスティック７０と電気的に連通 している。パルス発射器８６は、アンテナ又は発射器板（例えば、円形の鋼板） であり、ディップスティック７０は、端部８０、８２の間でシリンダハウジング ４２内に取り付けられた導電性のガイドワイヤー又は金属（例えば、鋼製）ロッ ドを含んでいる。ディップスティック７０はパルス発射器８６と電気的に接触し 、装置７８の送信機に印加されたＴパルスがピストン６８に向けてディップステ ィック７０内に発射されるようにする。このため、ディップスティック７０は、 伝送したＵＷＢパルスに対する送信ガイドとして機能する。 送信機／受信機装置７８は、パルス発射器８６と一体化する（すなわち単一体 とする）ことができ、又は、別個に形成し且つ線により接続することができる。 一体の装置の方がより経済的であり、別個の装置とすれば、装置７８を取り付け るときの自由度を増すことができる。送信機は、参考として引用し本明細書に含 めた米国特許第5,457,394号及び同第5,517,198号に記載されており、受信機は、 参考として引用し本明細書に含めた米国特許第5,523,760号及び同第5,345,471号 に記載されている。 ディップスティック７０は、ピストン６８に穿孔された穴９０及びシリンダロ ッド４４の少なくとも一部分に穿孔された穴９２を貫通して進む。ディップステ ィック７０及びピストン６８は、摺動可能に機械的に接触し且つシリンダ内で液 圧流体又はオイルにより潤滑することができる。この機械的な接触は、ディップ スティック７０とピストン６８との間に電気的経路を形成する。ディップスティ ック７０とピストン６８とを直接、機械的に接触させることなく、静電容量経路 を形成すれば十分である。ピストン６８は、背面９４と、前面９６とを有してい る。パルス発射器８６からのパルスが背面９４に達すると、ピストン６８と隣接 する液圧流体との間の電気的インピーダンスの不連続さのため、反射パルスは、 ディップスティック７０に沿って装置７８まで後方に戻る。送信されたパルスが 送信機からピストン６８に移動し、また反射パルスが受信機に戻るための時間は ピストン６８の位置に依存する。 シリンダロッド４４の穴９２は、ピストン６８及びロッド４４がシリンダ内を 矢印９８で示した方向に進むときに、ディップスティック７０が通ることを可能 にする。ロッド４４の長さが、ロッド、ロッド４４の全長又はロッド４４の一部 分のみを貫通して伸長することができる。自由端１００は、器具１２に取り付け るべく、ロッドアイ１０２に取り付けることができる。しかしながら、ロッドア イ１０２に代えて、移動する器具、アーム又はブームに力を伝達する任意の適当 な機械的インターフェース部を使用することができる。 方向サンプラ７４のポート３、４に現れる等価時間Ｔ、Ｒ信号は、線１０４、 １０６を介して方向セット／リセット回路１０８に供給される。回路１０８は、 第一及び第二の閾値比較器１１０、１１２と、セット／リセットフリップフロッ プ１１４とを含んでいる。閾値比較器１１０、１１２はＴ、Ｒ信号の等価時間反 復パルスをＴ、Ｒ信号のそれぞれピーク値の約１／２の電圧レベルを有する電圧 基準値−ＶREF、＋ＶREFと比較する。比較器１１０、１１２の出力がフリップフ ロップ１１４をそれぞれセットし且つリセットする。フリップフロップ１１４は 、線１１６に可変幅範囲のパルスを出力する。 作動時、パルス発生器７２からのリアルタイムＴパルスは、ポート２にリアル タイムで接続された方向サンプラ７４のポート１に印加され且つ送信機／受信機 装置７８に印加される。Ｔパルスは、ディップスティック７０に沿ってピストン ６８に向けて発射され、ピストン６８にてインピーダンスの不連続さにより反射 される。反射パルスは、受信機によりリアルタイムのＲパルスとして検出される 。リアルタイムＴ、Ｒパルスの等価時間反復パルスは方向サンプラ７４のポート ３、４に現れる。これらの反復パルスは、方向セット／リセット回路１０８に印 加され、このため、フリップフロップ１１４は、等価時間Ｔ信号によりセットさ れ且つ等価時間Ｒ信号によりリセットされる。フリップフロップ１１４からの出 力のパルス幅は、ＵＷＢパルスが送信機からピストン６８に移動し、また、反射 パルスがピストン６８から受信機に戻るための時間を表わす。 Ｔ、Ｒパルスが時間の点にて閉じ又は重なり合う場合であっても、回路６６は 、正確である。反射したＲ信号はポート３から絶縁されており、フリップフロッ プ１１４をセットすることができず、また、伝送されたＴ信号はポート４から絶 縁されて、フリップフロップ１１４をリセットすることができない。このため、 ピストン６８が発射器８６に接近する場合であっても、シリンダ内のピストン６ ８の位置が正確に測定される。 線１１６における可変幅範囲のパルスは、ピストンの範囲変換回路１２０によ り位置信号１１８に変換される。１つの実施の形態において、変換回路１２０は 、可変幅範囲パルスが入力される範囲カウンタを備えている。等価時間範囲スケ ールが１ｍ秒＝25.4ｍｍ（１インチ）であり、カウンタのクロック速度が１ＭＨ ｚであるならば、この範囲カウンタは、0.0254ｍｍ（0.001インチ）／カウン トの分解能で1000カウント値／インチを記録する。このカウンタの値は、マイク ロプロセッサ又はマイクロコントローラで読み取り、制御アルゴリズムにより使 用し得るように目盛り付きのデジタル位置信号に変換し、することができる。 別の実施の形態において、変換回路１２０は、可変幅範囲のパルスをピストン ６８の位置を表すアナログ信号（例えば、直流電圧又は電流、ＰＷＭ信号又は別 の型式の電気信号）に変換するアナログ回路を含んでいる。可変幅パルスを種々 の型式の電気信号に変換するインターフェース回路は公知であり、マイクロプロ セッサ回路よりも経済的な回路を提供することができる。 このように、ピストン６８の位置が線１１６にて等価時間信号により測定され るため、回路６６は時間領域内で作動する。このことは、ＥＭバーストがＵＷＢ パルス又は１つの周波数成分を有するパルスを含むかどうかに関係無く、当て嵌 まる。時間領域内にて作動することは、周波数領域内にて作動する場合（例えば 、ピストン及びシリンダにより形成されたキャビティの共振周波数を測定するこ とによりピストンの位置を測定する。）と比較して回路を簡略化する。 空気圧シリンダの適用例において、シリンダ内の空気の電気的パラメータは温 度に関して比較的安定している。このため、空気の特徴の変化に対してピストン の位置信号を補償する必要はない。しかしながら、液圧シリンダの適用例におい て、シリンダ内の送信ガイド（例えば、ディップスティック７０）を取り巻くオ イルの電気的パラメータが送信され且つ反射したパルスが移動する速度に影響を 与える。特に、パルス速度は取り巻く流体の誘電定数に依存する一方、該誘電定 数は、流体の温度、流体の汚染程度及び流体の型式のようなファクタに依存する 。このため、流体の誘電定数の変化に対応し得るようにピストンの位置信号が補 償される。 図２を更に参照すると、液圧オイルの誘電定数を補償回路１２２を使用して検 出することができる。この実施の形態において、補償回路１２２は、装置７８か ら線１２４にてリアルタイムＴ信号を受け取り、変換回路１２０に印加される補 償信号１２６を発生させる。リアルタイムＴ信号は、送信機／受信機装置７８へ の入力（すなわち、ノード７７）、パルス発射器８６又は装置７８の内部ノード にて受け取ることができる。補償回路１２２は、Ｔ信号の大きさ又はレベルを測 定するためパルスレベル分析器（ＰＬＡ）を含むことができる。ＰＬＡは、例え ば、Ｔ信号のピーク電圧にロックされるピークレベル検出器を含んでいる。Ｔパ ルス当たりのエネルギが一定であるため、推進板を取り巻く流体の電気的特性（ すなわち、誘電定数）は、発射された一定エネルギのパルスに起因する電圧に影 響を与える。ピークレベル検出器の出力を使用して、ピーク電圧を表わす補償信 号１２６を発生させる。補償信号１２６は、例えば、電圧又は電流とすることが できる。このように、補償信号１２６は、液圧流体の誘電定数に応答可能である 。 流体の誘電定数を表わす補償信号を発生させるために、補償回路１２２のその 他の実施の形態を使用することができる。例えば、補償回路１２２は、可変周波 数の励起信号を発生させ、流体で充填されたキャビティを有する本体にその励起 信号を印加し、シリンダが共振するときの周波数を測定することができる。この 共振周波数は誘電定数に依存する。この本体は、球状、円筒状、矩形又は公知の 容積を有するその他の形状とすることができる。この本体は、シリンダハウジン グ４２内に配置し、又は流体（シリンダ内の流体の誘電定数に等しく又はそれに 近い誘電定数を有することが好ましい）が充填される液圧装置内の何れかに配置 することができる。図３乃至図５に関してその他の回路１２２について以下に説 明する。 その他の補償回路１２２は、送信ガイドに沿ったパルスの速度に影響を与える 、流体のその他のパラメータに基づく補償信号を発生させることもできる。例え ば、補償信号は、熱電対、ＲＴＤ、サーミスタ又はその他の温度センサからの信 号を使用して流体の温度により直接、測定することができる。 変換回路１２０が、マイクロプロセッサ利用型であるならば、補償信号１２６ は、適当なインターフェース（例えば、Ａ／Ｄ変換機）を使用してデジタル信号 に変換することができる。位置信号１１８を修正するためにデジタル補償信号が 使用される。装置及び用途に依存して、この変換を行うアルゴリズム又は表は、 装置を較正し、また多分、適当な曲線形成アルゴリズム、ファジー論理又はその 他の周知の技術を使用して測定されることになる。 変換回路１２０がマイクロプロセッサを含まないとき、フリップフロップ１１ ４の可変幅パルスから発生された信号を修正するため、補償信号１２６が使用さ れる。例えば、可変幅パルス及び補償信号が直流電圧に変換されたならば、次に 、変換回路１２０は、直流電圧補償信号を使用して直流電圧範囲の信号を調整し 、ピストンの補償された位置信号を発生させることができる。 図３には、ＵＷＢパルスを送信し且つ反射パルスを受け取ることにより、シリ ンダ内のピストン６８の位置を検出する代替的なＭＩＲ装置が図示されている。 図２に示した装置と図３に示した装置との間には、２つの主な相違点がある。そ の第一の相違点は、ディップスティック７０に代えて、送信ガイドとして機能す るようにシリンダハウジング４２を使用することに関する、第二の相違点は、Ｔ パルスを分析するＰＬＡ回路を使用することに代えて、補償信号１２６を発生さ せるためコンデンサ回路１２８を使用することに関する。しかしながら、これら の相違点は、互いに独立しており、ディップスティック又はシリンダハウジング の送信ガイドの何れかを、任意の型式の補償回路と共に使用することができる。 図３にて、送信機／受信機装置７８は、シリンダの後端８０に取り付けられ、 パルス発射器８６がＵＷＢパルスをハウジング４２に沿ってピストン６８に向け て発射する。パルス発射器８６は、装置７８と一体にし、又は装置７８を取り付 けるときの自由度をより大きくすべく線７８により装置７８に接続することがで きる。パルス発射器８６は、後端８０付近にてハウジング４２の側壁８４に接続 されている。パルス発射器８６は、最大の引込み位置にあるとき、ピストン６８ を妨害しないならば、後端８０から離して取り付けることができる。これと代替 的に、装置７８及びパルス発射器８６を、シリンダハウジング４２の前端８２に 取り付けて、ＵＷＢパルスがピストン６８に向けて反対方向に発射されるように してもよい。この場合、得られる位置信号は、ピストン６８の前壁８２と前面９ ６との間の距離の測定値となる。 作動時、ＵＷＢパルスは、シリンダハウジング４２の側壁８４に沿って発射さ れ且つ側壁８４に沿ってピストン６８の背面９４に移動する。ピストン６８と隣 接する液圧流体との間の電気的インピーダンスの不連続さは、反射パルスが側壁 ８４に沿って受信機まで進むようにする。送信されたパルスが送信機からピスト ン６８まで移動し、また、反射パルスが受信機まで移動するための時間は、シリ ンダ内のピストン６８の位置に依存する。ディップスティック７０に代えて、送 信ガイドとして側壁８４を使用すれば、ＭＩＲ装置を受け入れるためにシリンダ を改変する程度が最小で済むことになる。 補償回路１２２は、パルス発射器８６付近又は該パルス発射器に隣接してシリ ンダ内に取り付けられたコンデンサ回路１２８に接続されている。コンデンサ回 路１２８は、薄い液圧流体層（例えば、１ｍｍ）により分離された一対の金属板 を備えている。これと代替的に、コンデンサ回路１２８は、流体により分離され た２つの同心状シリンダを備えている。回路１２２は、コンデンサ板の間におけ る液圧流体の誘電定数に依存する、コンデンサ回路１２８の静電容量を測定する 形態とされている。ピストン範囲変換装置１２０は、流体の誘電定数の測定値と してこの静電容量信号を使用する。 また、コンデンサ回路１２８は、アクチュエータ１４に流体を供給するホース 内に、又はホースを通って流れる流体の一部分のみを受け取る分路内に取り付け ることができる。シリンダの外側にて流体の誘電定数を測定することは、シリン ダの改変程度が最小で済むため、有利なことである。しかしながら、シリンダの 内側及び外側にて温度差があることは、補償信号の精度、従って、ピストンの位 置信号の精度に悪影響を与える可能性がある。 図４を参照すると、ピストン６８の位置を検出する別のＭＩＲ装置が図示され ている。この実施の形態は、補償回路がシリンダの前端８２に取り付けられた第 二のピストンの位置測定回路を備える点を除いて、図３の実施の形態と同様であ る。位置測定回路の各々の構成要素は、同一又は同様である（すなわち、パルス 発生器７２、方向サンプラ７４、送信機／受信機装置７８、パルス発射器８６及 び方向セット／リセット回路１０８は、パルス発生器１３０、方向サンプラ１３ ２、送信機／受信機装置１３４、パルス発振器１３６、方向セット／リセット回 路１３８と同一又は同様である）。この場合、補償信号１２６は、ＵＷＢパルス が装置１３４の送信機からピストン６８の前面９６まで進み、また、反射したパ ルスが受信機に戻るために必要な時間を表わす。 ピストン範囲変換回路１２０は、双方の時間信号を使用してシリンダ内のピス トン６８の位置を測定する。このピストンの位置は、第一の時間信号と第一及び 第二の時間信号の合計値との比をシリンダ内の全体の移動距離に掛けた値に等し い。例えば、変換回路１２０が、線１１６、１２６からの可変幅パルスを測定す るため１ＭＨｚのクロック速度を有する２つの範囲カウンタを備え、等価時間範 囲スケールが１ｍ秒＝25.4ｍｍ（１インチ）であると仮定する。また、端部８０ 、８２の間のシリンダ内の内側距離が927.1ｍｍ（36.5インチ）であり、シリン ダ内の移動範囲が914.4ｍｍ（36.0インチ）の場合、面９４、９６間のピストン ６８の幅が12.7ｍｍ（0.5インチ）であると仮定する。線１１６における第一の 時間信号（すなわち、パルス幅）のカウント値が23,760であり、線１２６におけ る第二の時間信号（すなわち、パルス幅）が11,880のカウント値であるならば、 ピストン６８の位置は次式で求められる。 位置＝914.4ｍｍ（36インチ）＊（23,760／(23,760＋11,880)）＝609.6ｍｍ（ 24インチ） このように、後端８０とピストン６８との間の距離は609.6ｍｍ（24インチ） であり、前端８２とピストン６８との間の距離は304.8ｍｍ（12インチ）である 。流体の誘電定数に起因するパルス速度の変化の効果が打ち消される。 構成要素の数及び装置のコストを削減し得るように図４の回路は、改変するこ とができる。例えば、変換回路１２０が後端８０とピストン６８との間の距離及 び前端８２とピストン６８との間の距離を表わす可変幅パルスを選択的に受け取 るようにするため、送信機／受信機装置７８、１３４間にて線７７におけるパル ス信号を多重化すべく、増倍管回路を使用することができる。変換回路１２０は 、選択的な信号をそれぞれ第一及び第二の時間信号として処理する。かかる回路 は、回路の誤差を打ち消すことができるため、出力の精度を向上させることがで きる。 図５を参照すると、ピストン６８の位置を検出する更に別のＭＩＲ装置が図示 されている。この実施の形態は、補償回路が増倍管又はスイッチ１４０と、第二 の送信機／受信機装置１４２と、第二のパルス発射器１４４と、補償ディップス ティック１４６とを備える点を除いて、図２に図示した実施の形態と同様である 。装置１４２及びパルス発振器１４４は、それぞれ装置７８及びパルス発振器８ ６と同一又は同様である。補償ディップスティック１４６は、ピストン６８の移 動を妨害しない既知の長さ（例えば、25.4（１インチ）又は50.8ｍｍ（２インチ ））の送信ガイドである。方向サンプラ７４のポート２は、ピストン範囲変換回 路１２０からの選択信号１４８の制御の下、スイッチ１４０により送信機／受信 機装置７８、１４２に選択的に接続されている。 ポート２が送信機／受信機装置７８に接続されたとき、その作用は上述した通 りである。しかしながら、ポート２が送信機／受信機装置１４２に接続されると 、伝送されたＵＷＢパルスは補償ディップスティック１４６に沿ってパルス発射 器１４４を介して発射される。ＵＷＢパルスは、補償ディップスティック１４６ の端部１４７と流体との間のインターフェース部の電気的インピーダンスの不連 続さによって反射される。装置１４２内の受信機によって検出された反射パルス は、上述した方法にて方向サンプラ７４及び方向セット／リセット回路１０８に より処理される。補償ディップスティック１４６の長さが既知であるから、線１ １６におけるパルス幅は流体の誘電定数の測定値である。例えば、パルス幅を誘 電定数に相関させる、経験的に測定された表又は等式への入力としてパルス幅を 使用することもできる。 図６を参照すると、ピストン６８の位置を検出するＭＩＲ装置の一部分の別の 実施の形態が図示されている。この実施の形態は、方向サンプラ７４及び送信機 ／受信機装置７８が一体（すなわち、単一体）である点を除いて、図２の実施の 形態と同様である。 図面に図示し且つ上述した実施の形態は、現在、好適ではあるが、これら実施 の形態は、単に一例としてのみ掲げたものであることを理解すべきである。本発 明は、何ら特定の実施の形態にのみ限定することを意図するものではなく、添付 した請求の範囲に属する色々な実施の形態に拡張することを意図するものであるDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION                 Method and apparatus for detecting piston position Field of the invention   The invention generally relates to an agricultural vehicle (e.g., tractor, combine, etc.) or Construction vehicles (eg backhoes, cranes, dozers, trenchers, wheeled or gauge Determine or measure the position or orientation of a device or joint (e.g., road or skid steer loader). Related to determining. In particular, the present invention relates to moving instruments or joints. The housing of the hydraulic or pneumatic cylinder to be used or the dip The electromagnetic burst (EM) is transmitted along the Between the transmission of the burst and the detection of the reflected pulse. Measuring the position of the piston based on the time of                                Background of the Invention   Mobile such as tractors, combines, excavators, dozers, loader backhoes, etc. Pneumatic and hydraulic equipment to move hydraulic equipment, arms, booms and other components. Hydraulic cylinders are widely used in actuator assemblies. For example, plastic Equipment attached to the tractor, such as c, typically raises and lowers the equipment. Supported by a hitch assembly having a hydraulic cylinder. To combine Heads, blades in dozers and buckets in loader backhoes A kit is typically a further example of an instrument positioned by a hydraulic cylinder .   The electro-hydraulic control device for such an actuator assembly is connected to a connected instrument or machine. Requires a position feedback signal representing the position of the mechanical joint. Position feedback Some detection assemblies (e.g., LVDTs) that provide the Connected to the instrument or mechanical joint using a grate. However, external detection assembly The body is subject to external impact forces and other environmental effects.   The position of the instrument or mechanical coupling can also be determined using the sensing assembly inside the cylinder. It can also be measured. An internal detection assembly is used to move the instrument or mechanical coupling. The extension length of the solder is measured. The extension length of the cylinder is It is measured by measuring the position of the ston. On the other hand, the piston is Move the cylinder rod connected to the mechanical joint. Next, the geometry of a particular mechanical device The position of the device or fitting is measured as a function of piston position, which depends on the geometry. It is.   Various forms of device for measuring the position of the piston in the hydraulic cylinder are available. You. For example, the position of the piston in the cylinder may be different for different sensing assemblies and circuit configurations. Measurement using acoustic, radio frequency (RF) and microwave signals having Have been. However, these devices are relatively extremely complex and expensive. Relatively low reliability, durability and accuracy, and to accommodate the sensing assembly The disadvantage is that the cylinders have to be modified significantly.                                Summary of the Invention   Thus, the present invention relates to an improved position detection for measuring the position of an instrument or a mechanical joint. An apparatus is provided. Advantageous effects that can be realized by using such a device Points shall be detected in pneumatic or hydraulic cylinders shielded from external impact forces and environmental influences. To provide an extension assembly and to position the movable piston within the cylinder housing. Providing an improved device for measuring and using an EM burst signal to To provide a device for measuring ton positions and to provide a relatively low complexity and relatively low cost. To provide reliable, durable and precise equipment at Providing a detection assembly that requires minimal modification of the detector.   One embodiment of the invention is directed to a position of a piston movable within a cylinder housing. It provides a method for measuring the position. The method includes the steps of (1) generating an EM burst (2) pistoning the EM burst along the cylinder housing To the EM burst transmission guide (3) Cylinder housing from piston (4) detecting a reflected pulse of an EM burst along the EM burst; Generate a timing signal representing the time between the launch of the target and the detection of the reflected pulse. And (5) transmitting at least the timing signal to the piston in the cylinder housing. Converting to a position signal representing the position.   Another embodiment of the present invention is directed to a position of a movable piston within a cylinder housing. To provide an apparatus for measuring the The device is capable of generating an EM burst. It has a livestock and a transmitter connected to the generator and the cylinder housing. The The transmitter fires an EM burst along the cylinder housing towards the piston , Whereby the cylinder housing acts as a transmission guide for the EM burst It is a form to make it. The device is connected to the cylinder housing and E M burst reflected by piston to receiver along cylinder housing to receiver After that, the receiver is configured to detect the reflected pulse, and the EM burst is transmitted to the transmitter. From the piston to the piston, and the reflected pulse travels from the piston to the receiver A timing circuit configured to generate a timing signal representing a time for , At least a timing signal representing a position of the piston in the cylinder housing. A conversion circuit configured to convert the input signal into an input signal.   Another embodiment of the present invention provides an electro-hydraulic control device for controlling the position of an instrument. Things. The device generates a command signal representing a commanded position of the instrument. Input device configured and a hydraulic actuator connected to the instrument . The actuator can be mounted in the cylinder housing and inside the cylinder housing. A moving piston and a cylinder rod attached to the piston, Thus, the cylinder rod moves with the piston. The device also , A source of pressurized hydraulic fluid, and a valve set connected between the actuator and the source It has a three-dimensional structure. The valve assembly supplies the actuator in response to a control signal. It is configured to control the flow of hydraulic fluid to and from the source. The device is an EM berth And a transmitter connected to the generator and the cylinder housing And further provided. The transmitter sends the EM burst along the cylinder housing Fires at the piston, causing the cylinder housing to transmit the EM burst. It is configured to function as a transport guide. The device is a cylinder And the EM burst is moved along the cylinder housing by the piston A receiver configured to detect a reflected pulse after being reflected toward the receiver, The EM burst travels from the transmitter to the piston, and the reflected pulse is received from the piston A timing signal for generating a timing signal representing a time required to travel to the aircraft. An imaging circuit and at least a timing signal to the piston in the cylinder housing Conversion circuit configured to convert the position signal into a position signal representing the position of the input device, an input device, and a valve assembly And a control circuit connected to the conversion circuit. The control circuit receives the instruction signal. Generating a control signal based on the signal and the position signal, and applying the control signal to the valve assembly. It is in the form.   Yet another embodiment of the present invention provides a position of a piston movable within a cylinder housing. It provides a method for measuring the position. The cylinder housing has a first end And a second end, and a sidewall between the first and second ends. The method is (1) generating an electromagnetic (EM) burst; and (2) generating a first end and a second end. Mounted in the cylinder housing between the two ends and electrically connected to the piston Fires an EM burst at the piston along a dipstick communicating with the Step, thereby making the dip tick a transmission guide for the EM burst And (3) the dipstick from the piston Detecting the reflected pulse of the EM burst along (4) Generating a timing signal representing the time between firing and detecting the reflected pulse; And (5) transmitting at least a timing signal to the piston in the cylinder housing. Converting to a position signal representing the position.   A further embodiment of the invention relates to the position of a piston movable in a cylinder housing. To provide an apparatus for measuring the The cylinder housing has a first end and , A second end, and a side wall between the first end and the second end. The device Is connected between a generator for generating an EM burst and a first end and a second end. Dip stay mounted in the housing and in electrical communication with the piston And have The device was connected to a generator and a dipstick A transmitter is further provided. The transmitter sends the EM burst along the dipstick. Fires at the piston, causing the dipstick to burst EM It is configured to function as a transmission guide of the communication. The device has a dips Tick connected and EM burst dipstick by piston A receiver configured to detect a reflected pulse after being reflected back along the receiver The EM burst moves from the transmitter to the piston, and the reflected pulse Can generate a timing signal representing the time to travel from tons to the receiver A timing circuit configured and a cylinder housing at least a timing signal. A conversion circuit configured to convert the signal into a position signal representing the position of the piston in the piston. In preparation.   Yet another embodiment of the present invention provides an electro-hydraulic control device for controlling the position of an instrument. To offer. The controller issues a command signal representing the commanded position of the instrument. An input device configured to produce a signal, and a hydraulic actuator connected to the instrument. ing. The actuator includes a cylinder housing and a cylinder housing. With a movable piston and a cylinder rod attached to the piston. This causes the cylinder rod to move the piston. Cylinder housing Having a first end, a second end, and a sidewall between the first and second ends. . The device is connected between a source of pressurized hydraulic fluid, an actuator and a source of hydraulic fluid. And a valve assembly provided. The valve assembly activates in response to a control signal. The flow of the hydraulic fluid between the heater and the supply source is controlled. The device includes a generator for generating an EM burst and a series between the first and second ends. A dipstick mounted within the housing. The The dipstick is in electrical communication with the piston. In addition, the device is The apparatus further includes a transmitter connected to the luz generator and the dipstick. The sending The transmitter fires an EM burst along the dipstick toward the piston, This allows the dipstick to function as a transmission guide for EM bursts. It is in a form to be worn. The device is connected to a dipstick and The ton reflects the EM burst along the dipstick towards the receiver After that, the receiver configured to detect the reflected pulse and the EM burst from the transmitter Travels to the piston and the reflected pulse travels from the piston to the receiver A timing circuit configured to generate a timing signal representing the time of At least a timing signal indicating the position of the piston in the cylinder housing A conversion circuit configured to convert the input signal to an input signal, a control circuit connected to the input device, A valve assembly and a conversion circuit are provided. The control circuit outputs the command signal and the position signal. Generating a control signal and applying the control signal to the valve assembly. I have.                             BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES   BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is described in detail below with reference to the accompanying drawings in which like parts are designated with like reference numerals. It will be better understood from the description. In the attached drawings,   FIG. 1 is a block diagram showing a control device and a hydraulic cylinder for a position of an appliance for a vehicle outside a public road. FIG.   FIG. 2 shows an ultra-wide view along the dipstick assembly mounted in the cylinder. Transmitting and receiving electromagnetic (EM) bursts, such as band (UWB) pulses Shows the circuit for detecting the position of the piston movable in the cylinder and the hydraulic cylinder. FIG.   FIG. 3 shows transmitting and receiving EM bursts along the cylinder housing. And a circuit for detecting the position of the movable piston in the cylinder and a hydraulic cylinder. FIG.   FIG. 4 shows an in-cylinder similar to the circuit shown in FIG. 3 except for the form of the compensation circuit. FIG. 3 is a block diagram showing a circuit for detecting the position of a movable piston and a hydraulic cylinder. You.   FIG. 5 shows an in-cylinder similar to the circuit shown in FIG. 2 except for the form of the compensation circuit. FIG. 3 is a block diagram showing a circuit for detecting the position of a movable piston and a hydraulic cylinder. You.   FIG. 6 shows the diagram in FIG. 2 except that the directional sampler and the transmitter / receiver are integral. Part of the circuit that detects the position of the movable piston in the cylinder, similar to the circuit shown It is a block diagram showing a minute and a hydraulic cylinder.                       DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS   Referring to FIG. 1, an electro-hydraulic pressure control device 10 used in an off-road vehicle is illustrated. Have been. The controller may be an agricultural vehicle (eg, tractor, combine, etc.) or Construction vehicles (eg backhoes, cranes, dozers, trenchers, wheeled, track Type or skid steer loader or the like fitting or instrument 12 (eg, head, plow) , Buckets, blades, etc.).   The controller 10 includes a hydraulic actuator to which pressurized hydraulic fluid is supplied from the valve assembly 16. The position of the instrument 12 is controlled using the data 14. The valve assembly 16 is adapted to accommodate the driver's interior. In response to a command from the interface unit 20, an ascending and descending signal is receive. The controller 18 closes the position of the instrument 12 as described below. Can be controlled.   The controller 18 may be a microprocessor based circuit or dedicated special purpose hardware. It has an ear circuit. The driver interface unit 20 may be a potentiometer-like A command device that can be operated by the driver and sent to the control device 18 via the signal bus 22 A switch for generating a command signal. The command signal is, for example, rising and A descending signal, a reference position signal, an ascending and descending speed signal, and a mode selection signal (for example, (Manual, restart, position return, float or height control mode). That Another application is to use a different command device to generate command signals suitable for that particular application. Including.   In response to the command signal from the driver interface unit 20, the control device 18 An ascending signal 24 and a descending signal 26 are generated, which are signaled to the respective valve assembly. Applied to the ascending solenoid 28 and the descending solenoid 30 attached to the body 16. You. The rising signal 24 and the falling signal 26 include, for example, a pulse width modulation (PWM) signal and can do. Valve assembly 16 responds to signals 24 and 26 with source 32 and The flow of the pressurized hydraulic fluid to and from the hydraulic actuator 14 is controlled. Offering Source 32 includes a pump connected in series with a fluid storage tank and a filter (not shown). Equipped with The hydraulic fluid is applied to the conductor tubes (for example, hoses, tubes, etc.) 34, 36, 3 Carried through 8, 40.   In this embodiment, the actuator 14 includes a cylinder housing 42 , In the longitudinal direction of the cylinder (shown in FIG. And a hydraulic cylinder having a cylinder rod 44 that moves toward . As a further example, pneumatic cylinders can be used for other applications. You. Gas is used as pressurized fluid in applications using pneumatic cylinders . The force driving the piston 68 is supplied to the actuator 14 by the valve assembly 16. Provided by a pressurized hydraulic fluid. The actuator 14 has a first mounting portion Is connected between the member 46 and the second mounting member 48, so that the position of the piston Changes, the position or orientation of the instrument 12 changes. The actuator 14 is The pad 44 contacts the first mounting member 46 instead of the second mounting member 48. The direction can be reversed in order to continue.   The device 12 includes a bearing assembly 5 including a first bearing portion 52 and a second bearing portion 54. 0 supported by a vehicle (not shown). The first bearing portion 52 Fixed and the second bearing portion 54 is rotatable with respect to the vehicle. Instrument 12 Are fastened to the second bearing portion 54 so that the instrument 12 It is rotatable around the zero axis. First mounting member 46 and second mounting The member 48 is connected to the first bearing portion 52 and the device 12, respectively, Therefore, if the degree of extension of the cylinder changes, the device 12 rotates with respect to the vehicle.   The control device 18 receives position feedback from the position detecting device 56 via the bus 58. It receives signals and receives pressure signals from pressure sensors 60 via bus 62. The position detecting device 56 is connected to the cylinder housing 42 as described below. Have been. The position detecting device 56 is connected to the device 12 and the bearing portion 5 by an external connecting mechanism. Replacing other position sensors such as LVDT mounted between the two It is. Pressure sensor 60 measures the pressure of the hydraulic fluid.   In operation, the command device in the driver interface unit 20 controls the desired command signal. Send to device 18. The controller 18 generates the rise and fall signals and converts those signals By applying a voltage to the ascending solenoid 28 and the descending solenoid 30 of the valve assembly 16, Respond. The valve assembly 16 is connected to the front port of the cylinder housing 42 from the supply source 32. Selectively controlling the flow of pressurized hydraulic fluid to the The housing allows the piston 68 to move longitudinally within the cylinder. Pis When the ton 68 moves, the cylinder rod 44 extends or retracts, which causes the cylinder rod 44 to retract. The distance between the attachment members 46 and 48 is changed. When the distance is increased, the device 12 becomes a bearing When rotated clockwise around the assembly 50 and the distance is reduced, the instrument 12 is turned counterclockwise. Rotate in the direction. The extension or retraction of the cylinder is biased by hydraulic fluid or The device 12 interacts with the ground (e.g., in a float mode) to measure Can be specified. The position of the instrument 12 and the pressure of the fluid are It is provided to the controller 18 by a pressure sensor 60. Therefore, the position of the device 12 is , A command signal from the driver interface unit 20 and a filter from the position detecting device 56. Control based on the error signal between the feedback signal and the feedback signal. Wear.   The control device 10 is a shared device except for the position detection device 56 and its interface. No. 5,455,769, assigned and incorporated herein by reference. It is further described. A control for the tractor hitch assembly is disclosed in U.S. Pat. No. 416, the arm is moved over a construction vehicle using a cylinder. A device for this is described in U.S. Pat.No. 5,000,650, both of which are commonly owned. Assigned and incorporated herein by reference.   The position detector 56 measures the position of the piston 68 in the cylinder housing 42 By doing so, the position or direction of the instrument 12 is measured. If the piston position is known If this is the case, the controller 18 determines the position of the piston and the geometric parameters of the mechanical device. The position or orientation of the instrument 12 can be calculated as a function of the data. Position detection device The device 56 includes a micropower impulse radar (MIR) as described below. It has.   FIG. 2 shows a hydraulic actuator 14 and an electromagnetic (EM) pulse or burst. By transmitting and receiving along the tipstick 70, the position of the piston 68 is A MIR circuit 66 for detecting the position is shown. A series of EM bursts is generated by the generator 72. And applied to a direction sampler 74 via a transmission line 76.   Preferably, the EM burst is an ultra-wide band (UWB) or square wave pulse. U.S. Patent No. 5,457,394, which is incorporated herein by reference, includes a 1 MHz UWB pulse, which is a 200 ps square wave pulse repeated at the pulse repetition interval (PRI) A circuit is described that includes a Luth generator. However, other pulse widths and And PRI can be used. UWB pulses are used to increase noise insulation. Repeated to allow integration or averaging of the 3,000 reflected pulses . For this reason, the pulse is modulated (for example, by dithering or By doing so, the noise insulation can be further increased. UWB pulse Since it is a series of impulses without a carrier frequency, acoustic signals, RF signals and It is different from the microwave signal. Specific frequency associated with UWB pulse exists Instead, the frequency spectrum is related by the Fourier transform of the pulse. UW The term B shall mean the broad frequency spectrum that makes up the pulse . Timing generator with crystal oscillator for high accuracy quoted for reference No. 5,563,605, incorporated herein by reference. Also, this patent Also includes circuitry used to generate the gate input signal to sampler 74. Has been described.   However, EM bursts are not limited to square pulses, but The bust can include pulses having any shape and shape. For example, Lus is a frequency within the range of acoustic signals, RF signals, ultrasonic signals, microwave signals, etc. A sinusoidal signal having a component can be included. The frequency signal is below the carrier frequency Is repeated at a predetermined frequency. The sampling circuit described below The circuit that can process the pulse but generates the frequency pulse is a square pulse More complex and more expensive than the circuits used to generate the In this specification In the following part, it is assumed that the EM burst is a UWB pulse. However As mentioned above, it is also possible to use pulses with certain frequency components .   Directional sampler 74 includes four ports. Ports 1 and 2 are Im a bi-directional port. Port 1 transmits UWB from the pulse generator 72 ( T) Receive the pulse and connect the T pulse to port 2; Port 2 is real-time Im T-pulse transmitted to transmitter / receiver device 78 via interconnect cable 77 , T pulses as real-time reflected (R) pulses from device 78 take. Ports 3 and 4 output signals from differential samplers in directional sampler 74 , The extracted “equivalent time” port. Thus, ports 3 and 4 are bidirectional Absent. Port 3 is connected to port 1 at the equivalent time, Insulated from Port 3 provides an equivalent time repetition pulse of the T pulse at port 1 generate. For example, a real-time T pulse at port 1 is a 200 psec pulse When having a width, the equivalent time repetition pulse of the T pulse appearing at port 3 is 200 usec. It has a pulse width. Port 4 is connected to Port 2 and Port 1 at equivalent time Are insulated from the T pulse. Port 4 is equivalent to R pulse at port 2 A repetitive pulse is generated. Therefore, the T and R signals at ports 1 and 2 are equivalent. The time repetition pulse appears at ports 3 and 4.   Port 3 and R pulse are isolated, and Port 4 and T pulse are isolated. The thing is that when piston 68 approaches transmitter / receiver device 78, T, Even when the R-pulses overlap, the direction sampler 74 converts the T-pulse to an R-pulse. Can be accurately identified. The direction sampler 74 is cited as a reference It is further described in U.S. Patent No. 5,517,198, which is incorporated herein by reference.   The transmitter / receiver device 78 is connected to the rear end 80 of the cylinder housing 42. I have. The cylinder housing 42 has a front end 82 and a cylindrical side between the ends 80, 82. A wall 84 is further provided. As shown in FIG. 2, the transmitter / receiver device 78 , Can be connected to the rear end 80 at a substantially longitudinal axis of the cylinder.   The transmitter / receiver device 78 is supported by the rear end 80 and has a dipstick Electrical communication with dipstick 70 via pulse launcher 86 connected to are doing. The pulse launcher 86 is an antenna or launcher plate (eg, a circular steel plate) And a dipstick 70 is provided between the ends 80, 82 of the cylinder housing. A conductive guidewire or metal (eg, steel) lock mounted within Includes Dipstick 70 is in electrical contact with pulse launcher 86 , A T-pulse applied to the transmitter of the device 78 To be fired in the box 70. For this reason, the dipstick 70 It functions as a transmission guide for the transmitted UWB pulse.   The transmitter / receiver device 78 is integrated with the pulse launcher 86 (ie, unitary). Or can be formed separately and connected by wires. The unitary device is more economical and, if separate, attaches the device 78 The degree of freedom in the operation. Transmitters are cited for reference and included herein. U.S. Patent Nos. 5,457,394 and 5,517,198, the receiver is U.S. Pat.Nos. 5,523,760 and 5,345,471 which are incorporated herein by reference. It is described in.   The dipstick 70 has a hole 90 formed in the piston 68 and a cylinder hole. And proceeds through a hole 92 drilled in at least a portion of the pad 44. Dip steep 70 and the piston 68 are in slidable mechanical contact with each other and It can be lubricated with a pressurized fluid or oil. This mechanical contact is An electrical path is formed between the stick 70 and the piston 68. Dip stay Without direct mechanical contact between the lock 70 and the piston 68. Is sufficient. Piston 68 has a back surface 94 and a front surface 96. You. When the pulse from the pulse launcher 86 reaches the back surface 94, it is adjacent to the piston 68. Due to the discontinuity of the electrical impedance between the hydraulic fluid Return along the dipstick 70 to the device 78. The transmitted pulse is The time to travel from the transmitter to the piston 68 and for the reflected pulse to return to the receiver is It depends on the position of the piston 68.   The hole 92 of the cylinder rod 44 is formed so that the piston 68 and the rod 44 Dipstick 70 can pass when traveling in the direction indicated by arrow 98 To The length of the rod 44 is a rod, the entire length of the rod 44 or a part of the rod 44 It can extend through only the minute. Free end 100 attached to instrument 12 If desired, it can be attached to the rod eye 102. However, rodua Any suitable device for transmitting force to a moving instrument, arm or boom in place of b A simple mechanical interface can be used.   The equivalent time T, R signals appearing at ports 3, 4 of direction sampler 74 are represented by lines 104, The signal is supplied to a direction set / reset circuit 108 via 106. The circuit 108 First and second threshold comparators 110 and 112 and set / reset flip-flop And a loop 114. The threshold comparators 110 and 112 provide equivalent time counters for the T and R signals. The return pulse is a voltage having a voltage level of about 1/2 of the peak value of each of the T and R signals. Reference value -VREF, + VREFCompare with The outputs of the comparators 110 and 112 are flip-flops. Rops 114 are set and reset respectively. Flip-flop 114 , And outputs a pulse in a variable width range to a line 116.   In operation, a real-time T-pulse from the pulse generator 72 Transmitter / Receiver Applied to Port 1 of Directed Sampler 74 Connected in Time Applied to device 78. The T-pulse moves along the dipstick 70 Fired at 68 and reflected by piston 68 due to impedance discontinuity Is done. The reflected pulse is detected as a real-time R pulse by the receiver . The equivalent time repetition pulse of the real-time T, R pulse is the port of the direction sampler 74. Appears on 3, 4. These repetitive pulses are applied to direction set / reset circuit 108. Therefore, the flip-flop 114 is set by the equivalent time T signal. And reset by the equivalent time R signal. Output from flip-flop 114 The pulse width of the force is such that the UWB pulse travels from the transmitter to the piston 68 and is reflected The pulse represents the time for the piston 68 to return to the receiver.   Even if the T, R pulses close or overlap in time, the circuit 66 Is accurate. The reflected R signal is isolated from port 3 and Cannot be set, and the transmitted T signal is disconnected from port 4. Being edged, flip-flop 114 cannot be reset. For this reason, Even when the piston 68 approaches the projectile 86, the piston 6 8 positions are accurately measured.   A variable range pulse on line 116 is generated by piston range conversion circuit 120. Is converted into a position signal 118. In one embodiment, the conversion circuit 120 , A range counter to which a variable width range pulse is input. Equivalent time range scale 1 ms = 25.4 mm (1 inch) and the clock speed of the counter is 1 MH If z, this range counter will be 0.0254 mm (0.001 inch) / count Record 1000 counts / inch at a resolution of 1000 g. The value of this counter is Read by a microprocessor or microcontroller and used by control algorithms. It can be converted to a graduated digital position signal for use.   In another embodiment, the conversion circuit 120 includes a variable-width pulse An analog signal (eg, a DC voltage or current, a PWM signal or another Of analog signals of the type described above. Various variable width pulses Interface circuits for converting electrical signals of the type It is possible to provide a circuit that is more economical than the Sessa circuit.   Thus, the position of piston 68 is measured by the equivalent time signal on line 116. Thus, the circuit 66 operates in the time domain. This means that the EM burst is UWB Fit whether or not it contains a pulse or a pulse with one frequency component Round. Operating in the time domain is equivalent to operating in the frequency domain (eg, Measuring the resonance frequency of the cavity formed by the piston and cylinder. Then, the position of the piston is measured. ) To simplify the circuit.   In an application example of a pneumatic cylinder, the electrical parameter of air in the cylinder is temperature. Relatively stable in degree. Because of this, the piston is Does not need to be compensated for. However, in the application example of the hydraulic cylinder, To move around the transmission guide (for example, dipstick 70) in the cylinder. The electrical parameters of the signal affect the speed at which transmitted and reflected pulses travel. give. In particular, while the pulse rate depends on the dielectric constant of the surrounding fluid, The number depends on factors such as the temperature of the fluid, the degree of contamination of the fluid and the type of fluid. . For this reason, the position signal of the piston is compensated so as to be able to respond to the change in the dielectric constant of the fluid. Will be compensated.   With further reference to FIG. 2, the dielectric constant of the hydraulic oil is detected using the compensation circuit 122. Can be issued. In this embodiment, the compensation circuit 122 A real-time T signal is received on a line 124 and a complement applied to the conversion circuit 120 is received. A compensation signal 126 is generated. The real-time T signal is sent to the transmitter / receiver device 78 (Ie, node 77), the pulse launcher 86 or an internal node of the device 78 You can receive it at The compensation circuit 122 measures the magnitude or level of the T signal. A pulse level analyzer (PLA) can be included to determine PLA, for example For example, it includes a peak level detector locked to the peak voltage of the T signal. T pa Since the energy per rub is constant, the electrical characteristics of the fluid surrounding the propulsion plate ( That is, the dielectric constant) is affected by the voltage caused by the emitted constant energy pulse. Affect. The output of the peak level detector is used to generate a compensation signal representing the peak voltage. No. 126 is generated. The compensation signal 126 may be, for example, a voltage or a current. it can. Thus, compensation signal 126 is responsive to the dielectric constant of the hydraulic fluid. .   To generate a compensation signal representing the dielectric constant of the fluid, the compensation circuit 122 Other embodiments can be used. For example, the compensation circuit 122 Generates a number of excitation signals and excites them in a body with a cavity filled with fluid A signal can be applied to measure the frequency at which the cylinder resonates. this The resonance frequency depends on the dielectric constant. This body can be spherical, cylindrical, rectangular or known Other shapes having a volume can be used. This body is a cylinder housing Or a fluid (equal to or equal to the dielectric constant of the fluid in the cylinder) (Preferably having a close dielectric constant) placed anywhere in the hydraulic device to be filled can do. Other circuits 122 are described below with reference to FIGS. I will tell.   Other compensation circuits 122 affect the speed of the pulse along the transmission guide , A compensation signal based on other parameters of the fluid may also be generated. example If the compensation signal is a signal from a thermocouple, RTD, thermistor or other temperature sensor, Can be measured directly by the temperature of the fluid.   If the conversion circuit 120 is of the microprocessor type, the compensation signal 126 Is a digital signal using a suitable interface (eg, an A / D converter). Can be converted to The digital compensation signal is used to modify the position signal 118 used. Depending on the device and application, the algorithm or table that performs this conversion is: Calibrate the device and possibly use a suitable curve-forming algorithm, fuzzy logic or It will be measured using other well-known techniques.   When the conversion circuit 120 does not include a microprocessor, the flip-flop 11 Compensation signal 126 is used to modify the signal generated from the four variable width pulses. It is. For example, if the variable width pulse and the compensation signal were converted to DC voltage, then The conversion circuit 120 adjusts the signal in the DC voltage range using the DC voltage compensation signal. , A compensated position signal of the piston can be generated.   FIG. 3 shows a serial transmission by transmitting a UWB pulse and receiving a reflected pulse. An alternative MIR device for detecting the position of the piston 68 in the cylinder is shown. There are two main differences between the device shown in FIG. 2 and the device shown in FIG. So The first difference is that instead of the dipstick 70, it functions as a transmission guide. The second difference regarding the use of the cylinder housing 42 as Instead of using a PLA circuit to analyze the pulses, a compensation signal 126 is generated. The use of a capacitor circuit 128 to cause the However, these The difference is that the dipstick or cylinder housing is independent of each other Can be used with any type of compensation circuit.   In FIG. 3, a transmitter / receiver device 78 is attached to the rear end 80 of the cylinder, A pulse launcher 86 directs a UWB pulse along housing 42 to piston 68 Fire. The pulse launcher 86 may be integrated with or attached to the device 78. Can be connected to the device 78 by a wire 78 for greater freedom in opening. Wear. The pulse launcher 86 connects to the side wall 84 of the housing 42 near the rear end 80 Have been. When the pulse launcher 86 is in the maximum retracted position, the piston 68 Can be mounted away from the rear end 80 if it does not interfere. This and alternative Specifically, the device 78 and the pulse launcher 86 are attached to the front end 82 of the cylinder housing 42. So that the UWB pulse is fired in the opposite direction towards piston 68 May be. In this case, the position signals obtained are the front wall 82 of the piston 68 and the front 9 6 will be the measured value of the distance between them.   In operation, a UWB pulse is fired along side wall 84 of cylinder housing 42. And travels along the side wall 84 to the back surface 94 of the piston 68. Next to piston 68 The discontinuity in the electrical impedance between the contacting hydraulic fluid and the Proceed along 84 to the receiver. Transmitted pulse is fixed from transmitter Time for the reflected pulse to travel to the receiver. Depending on the position of the piston 68 in the cylinder. Instead of dipstick 70 If the side wall 84 is used as a communication guide, a cylinder can be used to receive the MIR device. Is minimally modified.   The compensation circuit 122 may be located near or adjacent to the pulse launcher 86. Connected to a capacitor circuit 128 mounted in the capacitor. Capacitor times Channel 128 is a pair of metal plates separated by a thin hydraulic fluid layer (eg, 1 mm) It has. Alternatively, the capacitor circuit 128 may be separated by a fluid. And two concentric cylinders. The circuit 122 is placed between the capacitor plates. The capacitance of the capacitor circuit 128, which depends on the dielectric constant of the hydraulic fluid It is a form. The piston range converter 120 measures the dielectric constant of the fluid and Then, this capacitance signal is used.   Further, the capacitor circuit 128 includes a hose for supplying a fluid to the actuator 14. Mounted in or in a shunt that receives only a portion of the fluid flowing through the hose Can be Measuring the dielectric constant of a fluid outside the cylinder is This is advantageous because the degree of modification of the damper is minimal. However, the cylinder The temperature difference between the inside and the outside indicates the accuracy of the compensation signal, and therefore the position of the piston. This may adversely affect the accuracy of the placement signal.   Referring to FIG. 4, another MIR device for detecting the position of the piston 68 is shown. ing. In this embodiment, the compensation circuit is mounted on the front end 82 of the cylinder. 3 is the same as the embodiment of FIG. 3 except that a circuit for measuring the position of the two pistons is provided. You. Each component of the position measurement circuit is the same or similar (ie, pulsed Generator 72, directional sampler 74, transmitter / receiver device 78, pulse launcher 86 and The direction set / reset circuit 108 includes a pulse generator 130, a direction sampler 13 2. Transmitter / receiver device 134, pulse oscillator 136, direction set / reset times Road 138). In this case, the compensation signal 126 is a UWB pulse From the transmitter of device 134 to the front 96 of piston 68, and Represents the time required for Luz to return to the receiver.   The piston range conversion circuit 120 uses both time signals to control the piston position in the cylinder. The position of the ton 68 is measured. The position of this piston is determined by the first time signal and the first and The ratio of the second time signal to the sum is multiplied by the total travel distance in the cylinder. No. For example, conversion circuit 120 measures variable width pulses from lines 116 and 126. Two range counters with a clock speed of 1 MHz to provide Assume that the surrounding scale is 1 ms = 25.4 mm (1 inch). Also, the end 80 , 82, the inner distance in the cylinder is 927.1 mm (36.5 inches). If the travel range in the die is 914.4 mm (36.0 inches), the piston between surfaces 94 and 96 Assume that the width of 68 is 12.7 mm (0.5 inch). The first in line 116 The count value of the time signal (ie, pulse width) is 23,760 and If the second time signal (ie, pulse width) is a count value of 11,880, The position of the piston 68 is obtained by the following equation.   Position = 914.4 mm (36 inches) * (23,760 / (23,760 + 11,880)) = 609.6 mm ( 24 inches)   Thus, the distance between the rear end 80 and the piston 68 is 609.6 mm (24 inches) And the distance between the front end 82 and the piston 68 is 304.8 mm (12 inches) . The effect of the change in pulse rate due to the dielectric constant of the fluid is negated.   The circuit of FIG. 4 may be modified to reduce the number of components and the cost of the equipment. Can be. For example, the conversion circuit 120 determines the distance between the rear end 80 and the piston 68 and And a variable width pulse representing the distance between the front end 82 and the piston 68. The pallet at line 77 between the transmitter / receiver devices 78, 134 To multiplex the source signals, a multiplier circuit can be used. The conversion circuit 120 , And process the selective signals as first and second time signals, respectively. Such a circuit Can eliminate errors in the circuit, thus improving output accuracy. Wear.   Referring to FIG. 5, yet another MIR device for detecting the position of the piston 68 is shown. Have been. In this embodiment, the compensation circuit comprises a multiplier or switch 140 and a second Transmitter / receiver device 142, second pulse launcher 144, and compensation dips 2. Same as the embodiment shown in FIG. 2 except that it has a tick 146. . The device 142 and the pulse oscillator 144 are respectively connected to the device 78 and the pulse oscillator 8. Same as or similar to 6. The compensating dipstick 146 moves the piston 68 A known length that does not impede movement (eg, 25.4 (1 inch) or 50.8 mm (2 inches) )) Is a transmission guide. Port 2 of directional sampler 74 is Under the control of the selection signal 148 from the path 120, the transmitter / receiver is controlled by the switch 140. Devices 78 and 142 are selectively connected.   When port 2 is connected to transmitter / receiver device 78, its operation is as described above. It is. However, when port 2 is connected to transmitter / receiver device 142 The transmitted UWB pulse fires along the compensation dipstick 146 Fired via the vessel 144. The UWB pulse uses the compensation dipstick 146 Discontinuity in the electrical impedance of the interface between the end 147 and the fluid It is reflected by the continuation. Reflected pulses detected by the receiver in device 142 To the direction sampler 74 and direction set / reset circuit 108 in the manner described above. More processed. Since the length of compensation dipstick 146 is known, line 1 The pulse width at 16 is a measure of the dielectric constant of the fluid. For example, inducing the pulse width Pulse width as an input to an empirically measured table or equation that correlates to the electrical constant Can also be used.   Referring to FIG. 6, another part of the MIR device for detecting the position of the piston 68 is shown. An embodiment is illustrated. This embodiment includes a directional sampler 74 and a transmitter. 2 except that the receiver device 78 is integral (ie, unitary). Same as the form.   While the embodiments shown in the drawings and described above are presently preferred, these embodiments It should be understood that this form is merely an example. Departure The description is not intended to limit the invention to any particular embodiment. It is intended to be extended to various embodiments belonging to the appended claims.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ， ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，Ｎ Ｏ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ， ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ 【要約の続き】 パラメータの変化に対して位置信号（１１８）を補償す るために補償信号（１２６）を使用することができる。 補償回路（１２２）は、パルスレベル分析器、共振回 路、静電容量回路、補償ディップスティック（１４６） 又はシリンダの他端からピストンの位置を測定する形態 とされた第二の送信機／受信機（１４２）回路を含むこ とができる。────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, L U, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF) , CG, CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, KE, LS, MW, S D, SZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG) , KZ, MD, RU, TJ, TM), AL, AM, AT , AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, ES, F I, GB, GE, HU, IL, IS, JP, KE, KG , KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, N O, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG , SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, UZ, VN, YU, ZW [Continuation of summary] Compensating position signal (118) for parameter changes The compensation signal (126) can be used for this. The compensation circuit (122) includes a pulse level analyzer and a resonance circuit. Path, capacitance circuit, compensation dipstick (146) Or a form to measure the position of the piston from the other end of the cylinder Including a second transmitter / receiver (142) circuit identified Can be.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １．シリンダハウジング４２内で可動のピストン６８の位置を測定する方法に おいて、 電磁（ＥＭ）バーストを発生させるステップと、 ＥＭバーストをシリンダハウジング４２に沿ってピストン６８に向けて発射し 、これにより、シリンダハウジング４２がＥＭバーストに対する送信ガイドとし て機能するようにするステップと、 ピストン６８からシリンダハウジング４２に沿ったＥＭバーストの反射パルス を検出するステップと、 ＥＭバーストを発射させるときと反射パルスを検出するときとの間の時間を表 すタイミング信号を発生させるステップと、 少なくとも前記タイミング信号をシリンダハウジング４２内のピストン６８の 位置を表わす位置信号１１８に変換するステップとを備える、方法。 ２．請求項１に記載の方法において、 ＥＭバーストが超広帯域幅のパルスを含む、方法。 ３．請求項１に記載の方法において、 ＥＭバーストが、ある周波数成分を有するパルスを含む、方法。 ４．請求項１に記載の方法において、 シリンダハウジングが、第一の端部と、第二の端部と、該第一及び第二の端部 間の側壁とを備え、 ＥＭバーストを発射し且つ反射パルスを検出するステップが、シリンダハウジ ング４２の側壁８４に接続された送信機及び受信機により行われる、方法。 ５．請求項４に記載の方法において、 送信機が、シリンダハウジング４２の側壁８４に接続され且つＥＭバーストを 側壁８４に沿って発射する形態とされたパルス発射器８６を備える、方法。 ６．請求項１に記載の方法において、 ＥＭバーストの反射パルスを一体化し且つろ波するステップを更に備える、方 法。 ７．請求項１に記載の方法において、 ＥＭバースト及び反射パルスがリアルタイム信号であり、 タイミング信号が等価時間信号である、方法。 ８．請求項１に記載の方法において、 シリンダハウジング４２内の流体のパラメータに応答する補償信号１２６を発 生させるステップを更に備え、 前記信号の変換ステップが、少なくともタイミング信号及び補償信号を位置信 号１１８に変換することを含む、方法。 ９．請求項８に記載の方法において、 補償信号１２６が流体の誘電定数に応答可能である、方法。 １０．請求項９に記載の方法において、 補償信号１２６を発生させるステップが、流体が充填されたキャビティを有す る本体に対し可変周波数の励起信号を印加することと、 共振周波数を測定することとを含む、方法。 １１．請求項９に記載の方法において、 補償信号１２６を発生させるステップが、その間に流体層を有する一対の導電 体の静電容量を測定することを含む、方法。 １２．請求項９に記載の方法において、 補償信号１２６を発生させるステップが、 第二のＥＭバーストを発生させるステップと、 第一のＥＭバーストの方向と反対方向から第二のＥＭバーストをシリンダハ ウジング４２に沿ってピストン６８に向けて発射するステップと、 ピストン６８からシリンダハウジング４２に沿って第二のＥＭバーストの反射 パルスを検出するステップと、 第二のＥＭバーストの発射と第二のＥＭバーストの反射パルスの検出との間の 時間を表す第二のタイミング信号を発生させるステップとを含む、方法。 １３．請求項９に記載の方法において、 補償信号１２６を発生させるステップが、 第二のＥＭバーストを発生させるステップと、 既知の長さを有し且つ流体により取り囲まれた補償ディップスティック１４ ６に沿って第二のＥＭバーストを発射するステップと、 補償ディップスティック１４６に沿って第二のＥＭバーストの反射パルスを検 出するステップと、 第二のＥＭバーストの発射と第二のＥＭバーストの反射パルスの検出との間の 時間を表す第二のタイミング信号を発生させるステップとを含む、方法。 １４．シリンダハウジング４２内で可動のピストン６８の位置を測定する装置に おいて、 ＥＭバーストを発生させる発生器７２と、 発生器７２及びシリンダハウジング４２に接続された送信機であって、ＥＭバ ーストをシリンダハウジング４２に沿ってピストン６８に向けて発射し、これに より、シリンダハウジング４２がＥＭバーストに対する送信ガイドとして機能す るようにする形態とされた前記送信機と、 シリンダハウジング４２に接続された受信機であって、ＥＭバーストがピスト ン６８によりシリンダハウジング４２に沿って受信機に向けて反射された後、反 射パルスを検出する形態とされた前記受信機と、 ＥＭバーストが送信機からピストン６８まで移動し、また、反射パルスがピス トン６８から受信機まで移動するための時間を表わすタイミング信号を発生させ る形態とされたタイミング回路と、 少なくともタイミング信号をシリンダハウジング４２内のピストン６８の位置 を表わす位置信号１１８に変換する形態とされた変換回路１２０とを備える、装 置。 １５．請求項１４に記載の装置において、 ＥＭバーストが超広帯域幅のパルスを含む、装置。 １６．請求項１４に記載の装置において、 ＥＭバーストが、ある周波数成分を有するパルスを含む、装置。 １７．請求項１４に記載の装置において、 シリンダハウジングが、第一の端部と、第二の端部と、該第一及び第二の端部 の間の側壁とを備え、 送信機及び受信機が、シリンダハウジング４２の側壁８４に接続される、装置 。 １８．請求項１７に記載の装置において、 送信機が、シリンダハウジング４２の側壁８４に接続され且つＥＭバーストを 側壁８４に沿って発射する形態とされたパルス発射器８６を備える、装置。 １９．請求項１４に記載の装置において、 方向サンプラ回路７４を備え、該方向サンプラ回路が、 発生器７２からＥＭバーストを受け取る第一のリアルタイムポートと、 ＥＭバーストを送信機に送り且つ反射パルスを受け取るべく第一のポートに 接続された第二のリアルタイムポートと、 第一のポートに接続され且つＥＭバーストの等価時間を表わすべく第二のポ ートから絶縁された第三のポートと、 第二のポートに接続され且つ反射の等価時間を表わすべく第一のポートから 絶縁された第四のポートとを備え、 第三のポートからのＥＭバースト及び第四のポートからの反射パルスを表わす 等価時間が、タイミング回路に印加される、装置。 ２０．請求項１９に記載の装置において、 タイミング回路が、 第三のポートに接続された第一の比較器回路と、 第四のポートに接続された第二の比較器回路と、 ＥＭバーストを表わす等価時間によりセットされ且つ反射パルスを表わす等 価時間によりリセットされたセット−リセットフリップフロップ回路とを備える 、装置。 ２１．請求項１４に記載の装置において、 シリンダハウジング４２内の流体の１つのパラメータに応答する補償信号１２ ６を発生させる形態とされた補償回路１２２を更に備え、 変換回路１２０が、少なくともタイミング信号及び補償信号を位置信号１１８ に変換する形態とされる、装置。 ２２．請求項２１に記載の装置において、 補償信号１２６が、流体の誘電定数に応答可能である、装置。 ２３．請求項２２に記載の装置において、 補償回路１２２が、流体が充填されたキャビティを有する本体に対し可変周波 数の励起信号を印加し且つ共振周波数を測定する形態とされる、装置。 ２４．請求項２２に記載の装置において、 補償回路１２２がその間に流体層を有する一対の導電体を備える、装置。 ２５．請求項２２に記載の装置において、 補償回路１２２が、 第二のＥＭバーストを発生させる第二の発生器１３０と、 第二の発生器１３０及びシリンダハウジング４２に接続された第二の送信機 であって、第一のＥＭバーストの方向と反対方向から第二のＥＭバーストをシリ ンダハウジング４２に沿ってピストン６８に向けて発射する形態とされた前記第 二の送信機と、 シリンダハウジング４２に接続された第二の受信機であって、第二のＥＭバ ーストがピストン６８によりシリンダハウジング４２に沿って第二の受信機に向 けて反射された後、第二の反射パルスを検出する形態とされた前記第二の受信機 と、 第二のＥＭバーストが第二の送信機からピストン６８まで移動し、また、第二 の反射パルスがピストン６８から第二の受信機まで移動するための時間を表わす 第二のタイミング信号を発生させる形態とされた第二のタイミング回路とを備え る、装置。 ２６．請求項２２に記載の装置において、 補償回路１２２が、 第二のＥＭバーストを発生させる第二の発生器１３０と、 既知の長さを有し且つ流体により取り囲まれた補償ディップスティック１４ ６と、 第二の発生器１３０及び補償ディップスティック１４６に接続された第二の 送信機であって、第二のＥＭバーストを補償ディップスティック１４６に沿って 発射する形態とされた前記第二の送信機と、 補償ディップスティック１４６に接続された第二の受信機であって、第二の ＥＭバーストが補償ディップスティック１４６と流体との間のインターフェース 部により補償ディップスティック１４６に沿って第二の受信機に向けて反射され た後、第二の反射パルスを検出する形態とされた前記第二の受信機と、 第二のＥＭバーストが第二の送信機からインターフェース部まで移動し、また 、第二の反射パルスがインターフェース部から第二の受信機まで移動するための 時間を表わす第二のタイミング信号を発生させる形態とされた第二のタイミング 回路とを備える、装置。 ２７．器具１２の位置を制御する電気液圧制御装置１０において、 器具１２の命令された位置を表わす命令信号を発生させる形態とされた入力装 置２０と、 器具１２に接続された液圧アクチュエータ１４であって、シリンダハウジング ４２と、シリンダハウジング４２内で可動のピストン６８と、ピストン６８に取 り付けられたシリンダロッド４４とを備え、これにより、シリンダロッド４４が ピストン６８と共に移動するようにした前記液圧アクチュエータ１４と、 加圧した液圧流体の供給源３２と、 アクチュエータ１４と供給源３２との間に接続された弁組立体１６であって、 制御信号に応答してアクチュエータ１４と供給源３２との間の液圧流体の流れを 制御する形態とされた前記弁組立体１６と、 ＥＭバーストを発生させる発生器７２と、 発生器７２及びシリンダハウジング４２に接続された送信機であって、ＥＭバ ーストをシリンダハウジング４２に沿ってピストン６８に向けて発射し、これに より、シリンダハウジング４２がＥＭバーストの送信ガイドとして機能するよう にする形態とされた前記送信機と、 シリンダハウジング４２に接続された受信機であって、ＥＭバーストがピスト ン６８によりシリンダハウジング４２に沿って受信機に向けて反射された後、反 射パルスを検出する形態とされた前記受信機と、 ＥＭバーストが送信機からピストン６８まで移動し、また、反射パルスがピス トン６８から受信機まで移動するための時間を表わすタイミング信号を発生させ る形態とされたタイミング回路と、 少なくともタイミング信号をシリンダハウジング４２内のピストン６８の位置 を表わす位置信号１１８に変換する形態とされた変換回路１２０と、 入力装置２０、弁組立体１６、変換回路１２０に接続された制御回路１８であ って、命令信号及び位置信号１１８に基づいて制御信号を発生させ且つ該制御信 号を弁組立体１６に印加する形態とされた前記制御回路１８とを備える、電気液 圧制御装置。 ２８．請求項２７に記載の装置１０において、 シリンダハウジング４２内の流体のパラメータに応答する補償信号１２６を発 生させる形態とされた補償回路１２２を更に備え、 変換回路１２０が、少なくともタイミング信号及び補償信号を位置信号１１８ に変換する形態とされる、装置。 ２９．第一の端部８０と、第二の端部８２と、該第一の端部８０及び第二の端部 ８２の間の側壁８４とを有するシリンダハウジング４２内で可動のピストン６８ の位置を測定する方法において、 電磁（ＥＭ）バーストを発生させるステップと、 ディップスティック７０に沿ってＥＭバーストをピストン６８に向けて発射す るステップであって、該ディップスティック７０は、第一の端部８０及び第二の 端部８２の間にてシリンダハウジング４２内に取り付けられ且つピストン６８と 電気的に連通し、これにより、ＥＭバーストの送信ガイドとして機能する、前記 ディップスティック発射ステップと、 ピストン６８からディップスティック７０に沿ってＥＭバーストの反射パルス を検出するステップと、 ＥＭバーストの発射と反射パルスの検出との間の時間を表すタイミング信号を 発生させるステップと、 少なくともタイミング信号をシリンダハウジング４２内のピストン６８の位置 を表す位置信号１１８に変換するステップとを備える、方法。 ３０．請求項２９に記載の方法において、 ＥＭバーストが超広帯域幅のパルスを含む、方法。 ３１．請求項２９に記載の方法において、 ＥＭバーストが、ある周波数成分を有するパルスを含む、方法。 ３２．請求項２９に記載の方法において、 ＥＭバーストを発射し且つ反射パルスを検出するステップが、シリンダハウジ ング４２の第一の端部８０に接続された送信機及び受信機により行われる、方法 。 ３３．請求項３２に記載の方法において、 送信機が、シリンダハウジング４２の第一の端部８０に接続され且つＥＭバー ストをディップスティック７０に沿って発射する形態とされたパルス発射器８６ を備える、方法。 ３４．請求項２９に記載の方法において、 ＥＭバーストの反射パルスを一体化し且つろ波するステップを更に備える、方 法。 ３５．請求項２９に記載の方法において、 ＥＭバースト及び反射パルスがリアルタイム信号であり、 タイミング信号が等価時間信号である、方法。 ３６．請求項２９に記載の方法において、 シリンダハウジング４２内の流体のパラメータに応答する補償信号１２６を発 生させるステップを更に備え、 前記信号の変換ステップが、少なくともタイミング信号及び補償信号を位置信 号１１８に変換するステップことを含む、方法。 ３７．請求項３６に記載の方法において、 補償信号１２６が流体の誘電定数に応答可能である、方法。 ３８．請求項３７に記載の方法において、 補償信号１２６を発生させるステップが、流体が充填されたキャビティを有す る本体に対し可変周波数の励起信号を印加することと、 共振周波数を測定することとを含む、方法。 ３９．請求項３７に記載の方法において、 補償信号１２６を発生させるステップが、その間に流体層を有する一対の導電 体の静電容量を測定することを含む、方法。 ４０．請求項３７に記載の方法において、 補償信号１２６を発生させるステップが、 第二のＥＭバーストを発生させるステップと、 既知の長さを有し且つ流体により取り囲まれた補償ディップスティック１４ ６に沿って第二のＥＭバーストを発射するステップと、 補償ディップスティック１４６に沿って第二のＥＭバーストの反射パルスを 検出するステップと、 第二のＥＭバーストの発射と第二のＥＭバーストの反射パルスの検出との間 の時間を表す第二のタイミング信号を発生させるステップとを含む、方法。 ４１．第一の端部と、第二の端部と、第一の端部及び第二の端部間の側壁とを有 するシリンダハウジング４２内で可動のピストン６８の位置を測定する装置にお いて、 ＥＭバーストを発生させる発生器７２と、 第一の端部８０と第二の端部８２との間にてシリンダハウジング４２内に取り 付けられたディップスティック７０であって、ピストン６８と電気的に連通した 前記ディップスティック７０と、 発生器７２及びディップスティック７０に接続された送信機であって、ＥＭバ ーストをディップスティック７０に沿ってピストン６８に向けて発射し、これに より、ディップスティック７０がＥＭバーストに対する送信ガイドとして機能す るようにする形態とされた前記送信機と、 ディップスティック７０に接続された受信機であって、ＥＭバーストがピスト ン６８によりディップスティック７０に沿って受信機に向けて反射された後、反 射パルスを検出する形態とされた前記受信機と、 ＥＭバーストが送信機からピストン６８まで移動し、また、反射パルスがピス トン６８から受信機まで移動するための時間を表わすタイミング信号を発生させ る形態とされたタイミング回路と、 少なくともタイミング信号をシリンダハウジング４２内のピストン６８の位置 を表わす位置信号１１８に変換する形態とされた変換回路１２０とを備える、装 置。 ４２．請求項４１に記載の装置において、 ＥＭバーストが超広帯域幅のパルスを含む、装置。 ４３．請求項４１に記載の装置において、 ＥＭバーストが、ある周波数成分を有するパルスを含む、装置。 ４４．請求項４１に記載の装置において、 送信機及び受信機が、シリンダハウジング４２の第一の端部８０に接続される 、装置。 ４５．請求項４４に記載の装置において、 送信機が、シリンダハウジング４２の第一の端部８０に接続され且つＥＭバー ストをディップスティック７０に沿って発射する形態とされたパルス発射器８６ を備える、装置。 ４６．請求項４１に記載の装置において、 方向サンプラ回路７４を備え、該方向サンプラ回路が、 発生器７２からＥＭバーストを受け取る第一のリアルタイムポートと、 ＥＭバーストを送信機に送り且つ反射パルスを受け取るべく第一のポートに 接続された第二のリアルタイムポートと、 第一のポートに接続され且つＥＭバーストの等価時間を表わすべく第二のポ ートから絶縁された第三のポートと、 第二のポートに接続され且つ反射パルスの等価時間を表わすべく第一のポー トから絶縁された第四のポートとを備え、 第三のポートからのＥＭバースト及び第四のポートからの反射パルスを表わす 等価時間が、タイミング回路に印加される、装置。 ４７．請求項４６に記載の装置において、 タイミング回路が、 第三のポートに接続された第一の比較器回路と、 第四のポートに接続された第二の比較器回路と、 ＥＭバーストを表わす等価時間によりセットされ且つ反射パルスを表わす等 価時間によりリセットされたセット−リセットフリップフロップ回路とを備える 、装置。 ４８．請求項４１に記載の装置において、 シリンダハウジング４２内の流体の１つのパラメータに応答する補償信号１２ ６を発生させる形態とされた補償回路１２２を更に備え、 変換回路１２０が、少なくともタイミング信号及び補償信号を位置信号１１８ に変換する形態とされる、装置。 ４９．請求項４８に記載の装置において、 補償信号１２６が、流体の誘電定数に応答可能である、装置。 ５０．請求項４９に記載の装置において、 補償回路１２２が、流体が充填されたキャビティを有する本体に対し可変周波 数の励起信号を印加し且つ共振周波数を測定する形態とされる、装置。 ５１．請求項４９に記載の装置において、 補償回路１２２が、その間に流体層を有する一対の導電体を備える、装置。 ５２．請求項４９に記載の装置において、 補償回路１２２が、 第二のＥＭバーストを発生させる第二の発生器１３０と、 既知の長さを有し且つ流体により取り囲まれた補償ディップスティック１４ ６と、 第二の発生器１３０及び補償ディップスティック１４６に接続された第二の 送信機であって、第二のＥＭバーストを補償ディップスティック１４６に沿って 発射する形態とされた前記第二の送信機と、 補償ディップスティック１４６に接続された第二の受信機であって、第二の ＥＭバーストが補償ディップスティック１４６と流体との間のインターフェース 部により補償ディップスティック１４６に沿って第二の受信機に向けて反射され た後、第二の反射パルスを検出する形態とされた前記第二の受信機と、 第二のＥＭバーストが第二の送信機からインターフェース部まで移動し、ま た、第二の反射パルスがインターフェース部から第二の受信機まで移動するため の時間を表わす第二のタイミング信号を発生させる形態とされた第二のタイミン グ回路とを備える、装置。 ５３．器具１２の位置を制御する電気液圧制御装置１０において、 器具１２の命令された位置を表わす命令信号を発生させる形態とされた入力装 置２０と、 器具１２に接続された液圧アクチュエータであって、シリンダハウジング４２ と、シリンダハウジング４２内で可動のピストン６８と、ピストン６８に取り付 けられることにより、ピストン６８と共に移動するようにしたシリンダロッド４ ４とを有し、シリンダハウジング４２が、第一の端部８０と、第二の端部８２と 、該第一の端部８０及び第二の端部８２間の側壁８４とを有する前記液圧アクチ ュエータと、 加圧された液圧流体の供給源３２と、 アクチュエータ１４と供給源３２との間に接続された弁組立体１６であって、 制御信号に応答してアクチュエータ１４と供給源３２との間の液圧流体の流れを 制御する形態とされた前記弁組立体１６と、 ＥＭバーストを発生させる発生器７２と、 第一の端部８０と第二の端部８２との間にてシリンダハウジング４２内に取り 付けられたディップスティック７０であって、ピストン６８と電気的に連通した 前記ディップスティック７０と、 発生器７２及びディップスティック７０に接続された送信機であって、ＥＭバ ーストをディップスティック７０に沿ってピストン６８に向けて発射し、これに より、ディップスティック７０がＥＭバーストに対する送信ガイドとして機能す るようにする形態とされた前記送信機と、 ディップスティック７０に接続された受信機であって、ＥＭバーストがピスト ン６８によりディップスティック７０に沿って受信機に向けて反射された後、反 射パルスを検出する形態とされた前記受信機と、 ＥＭバーストが送信機からピストン６８まで移動し、また、反射パルスがピス トン６８から受信機まで移動するための時間を表わすタイミング信号を発生させ る形態とされたタイミング回路と、 少なくともタイミング信号をシリンダハウジング４２内のピストン６８の位置 を表わす位置信号１１８に変換する形態とされた変換回路１２０と、 入力装置２０、弁組立体１６、変換回路１２０に接続された制御回路１８であ って、命令信号及び位置信号１１８に基づいて制御信号を発生させ且つ該制御信 号を弁組立体１６に印加する形態とされた前記制御回路１８とを備える、装置。 ５４．請求項５３に記載の装置１０において、 シリンダハウジング４２内の流体のパラメータに応答する補償信号１２６を発 生させる形態とされた補償回路１２２を更に備え、 変換回路１２０が、少なくともタイミング信号及び補償信号を位置信号に変換 する形態とされる、装置。[Claims]   1. In the method of measuring the position of the movable piston 68 in the cylinder housing 42 And   Generating an electromagnetic (EM) burst;   Firing an EM burst along the cylinder housing 42 toward the piston 68 This allows the cylinder housing 42 to serve as a transmission guide for EM bursts. Steps to make it work   EM burst reflected pulse from piston 68 along cylinder housing 42 Detecting   Represents the time between firing an EM burst and detecting a reflected pulse. Generating a timing signal;   At least the timing signal of the piston 68 in the cylinder housing 42 Converting to a position signal 118 representing the position.   2. The method of claim 1, wherein   The method wherein the EM burst comprises ultra-wide bandwidth pulses.   3. The method of claim 1, wherein   The method wherein the EM burst comprises a pulse having a frequency component.   4. The method of claim 1, wherein   A cylinder housing having a first end, a second end, and the first and second ends; With side walls between,   The step of firing an EM burst and detecting the reflected pulse comprises a cylinder housing Performed by a transmitter and a receiver connected to the side wall 84 of the ring 42.   5. The method of claim 4, wherein   A transmitter is connected to the side wall 84 of the cylinder housing 42 and transmits the EM burst. A method comprising a pulse launcher 86 configured to launch along a sidewall 84.   6. The method of claim 1, wherein   Further comprising the step of integrating and filtering the reflected pulses of the EM burst. Law.   7. The method of claim 1, wherein   The EM burst and the reflected pulse are real-time signals,   The method, wherein the timing signal is an equivalent time signal.   8. The method of claim 1, wherein   Generates a compensation signal 126 responsive to the parameters of the fluid in the cylinder housing 42. Further comprising the step of producing   The step of converting the signal may include converting at least the timing signal and the compensation signal into position signals. No. 118.   9. 9. The method according to claim 8, wherein   The method wherein the compensation signal 126 is responsive to a dielectric constant of the fluid. 10. The method of claim 9, wherein   Generating the compensation signal 126 has a fluid-filled cavity Applying a variable frequency excitation signal to the main body,   Measuring the resonance frequency. 11. The method of claim 9, wherein   Generating the compensation signal 126 comprises a pair of conductive layers having a fluid layer therebetween. A method comprising measuring a body capacitance. 12. The method of claim 9, wherein   Generating the compensation signal 126 includes:     Generating a second EM burst;     A second EM burst is applied from the direction opposite to the direction of the first EM burst to the cylinder housing. Firing at the piston 68 along the housing 42;   Reflection of a second EM burst from piston 68 along cylinder housing 42 Detecting a pulse;   Between the firing of the second EM burst and the detection of the reflected pulse of the second EM burst Generating a second timing signal representing time. 13. The method of claim 9, wherein   Generating the compensation signal 126 includes:     Generating a second EM burst;     Compensating dipstick 14 of known length and surrounded by fluid Firing a second EM burst along 6;   The reflected pulse of the second EM burst is detected along the compensation dipstick 146. Steps to issue,   Between the firing of the second EM burst and the detection of the reflected pulse of the second EM burst Generating a second timing signal representing time. 14． For measuring the position of the movable piston 68 in the cylinder housing 42 And   A generator 72 for generating an EM burst;   A transmitter connected to the generator 72 and the cylinder housing 42; At the piston 68 along the cylinder housing 42. Thus, the cylinder housing 42 functions as a transmission guide for the EM burst. Said transmitter configured to be   A receiver connected to the cylinder housing 42, wherein the EM burst is After being reflected toward the receiver along the cylinder housing 42 by the The receiver configured to detect a radiation pulse,   The EM burst moves from the transmitter to the piston 68, and the reflected pulse Generating a timing signal representing the time to travel from ton 68 to the receiver. A timing circuit configured as   At least the timing signal indicates the position of the piston 68 in the cylinder housing 42. And a conversion circuit 120 configured to convert into a position signal 118 representing Place. 15. The apparatus according to claim 14,   The device wherein the EM burst comprises ultra-wide bandwidth pulses. 16. The apparatus according to claim 14,   The apparatus wherein the EM burst comprises a pulse having a frequency component. 17． The apparatus according to claim 14,   A cylinder housing having a first end, a second end, and the first and second ends; With a side wall between   An apparatus in which a transmitter and a receiver are connected to a side wall 84 of the cylinder housing 42 . 18. The apparatus according to claim 17,   A transmitter is connected to the side wall 84 of the cylinder housing 42 and transmits the EM burst. An apparatus comprising a pulse launcher 86 configured to launch along a sidewall 84. 19. The apparatus according to claim 14,   A direction sampler circuit 74, the direction sampler circuit comprising:     A first real-time port for receiving an EM burst from the generator 72;     Sends EM burst to transmitter and receives reflected pulse at first port A second real-time port connected,     A second port connected to the first port and representing the equivalent time of the EM burst. A third port isolated from the     From the first port connected to the second port and representing the equivalent time of the reflection And an insulated fourth port,   Represents the EM burst from the third port and the reflected pulse from the fourth port A device wherein the equivalent time is applied to a timing circuit. 20. 20. The device according to claim 19,   The timing circuit     A first comparator circuit connected to the third port;     A second comparator circuit connected to the fourth port;     Set by an equivalent time representing an EM burst and representing a reflected pulse, etc. And a set-reset flip-flop circuit reset by a charging time. ,apparatus. 21. The apparatus according to claim 14,   Compensation signal 12 responsive to one parameter of the fluid in cylinder housing 42 And a compensating circuit 122 configured to generate 6   The conversion circuit 120 converts at least the timing signal and the compensation signal into the position signal 118. A device that is converted into a form. 22. The device of claim 21,   The device, wherein the compensation signal 126 is responsive to a dielectric constant of the fluid. 23. An apparatus according to claim 22, wherein   Compensation circuit 122 provides a variable frequency to the body having a fluid filled cavity. An apparatus configured to apply a number of excitation signals and measure a resonance frequency. 24. An apparatus according to claim 22, wherein   The apparatus wherein the compensation circuit 122 comprises a pair of conductors having a fluid layer therebetween. 25. An apparatus according to claim 22, wherein   The compensation circuit 122     A second generator 130 for generating a second EM burst;     Second transmitter connected to second generator 130 and cylinder housing 42 The second EM burst from the direction opposite to the direction of the first EM burst. The first configured to fire toward the piston 68 along the housing 42. Two transmitters,     A second receiver connected to the cylinder housing 42, the second receiver Is moved along the cylinder housing 42 by the piston 68 to the second receiver. The second receiver configured to detect a second reflected pulse after being reflected by the second receiver When,   A second EM burst travels from the second transmitter to piston 68 and Represents the time for the reflected pulse to travel from piston 68 to the second receiver A second timing circuit configured to generate a second timing signal. Device. 26. An apparatus according to claim 22, wherein   The compensation circuit 122     A second generator 130 for generating a second EM burst;     Compensating dipstick 14 of known length and surrounded by fluid 6 and     The second generator 130 and the second connected to the compensation dipstick 146 A transmitter that transmits a second EM burst along the compensation dipstick 146 Said second transmitter configured to fire,     A second receiver connected to the compensation dipstick 146, the second receiver comprising: EM burst compensates interface between dipstick 146 and fluid Reflected along the compensating dipstick 146 toward the second receiver After, the second receiver is configured to detect a second reflected pulse,   A second EM burst travels from the second transmitter to the interface, and For the second reflected pulse to travel from the interface to the second receiver Second timing configured to generate a second timing signal representing time An apparatus comprising: a circuit; 27. In the electro-hydraulic control device 10 for controlling the position of the device 12,   An input device configured to generate a command signal indicative of a commanded position of the instrument 12. 20;   A hydraulic actuator 14 connected to the instrument 12, comprising a cylinder housing 42, a piston 68 movable in the cylinder housing 42, and the piston 68. And a cylinder rod 44 attached thereto. Said hydraulic actuator 14 adapted to move with the piston 68;   A source 32 of pressurized hydraulic fluid;   A valve assembly 16 connected between the actuator 14 and the source 32, In response to a control signal, the flow of hydraulic fluid between the actuator 14 and the source 32 is controlled. Said valve assembly 16 configured to be controlled;   A generator 72 for generating an EM burst;   A transmitter connected to the generator 72 and the cylinder housing 42; At the piston 68 along the cylinder housing 42. Thus, the cylinder housing 42 functions as a transmission guide of the EM burst. Said transmitter in the form of   A receiver connected to the cylinder housing 42, wherein the EM burst is After being reflected toward the receiver along the cylinder housing 42 by the The receiver configured to detect a radiation pulse,   The EM burst moves from the transmitter to the piston 68, and the reflected pulse Generating a timing signal representing the time to travel from ton 68 to the receiver. A timing circuit configured as   At least the timing signal indicates the position of the piston 68 in the cylinder housing 42. A conversion circuit 120 configured to convert the signal into a position signal 118 representing   A control circuit 18 connected to the input device 20, the valve assembly 16, and the conversion circuit 120; Thus, a control signal is generated based on the command signal and the position signal 118 and the control signal is generated. The control circuit 18 configured to apply a signal to the valve assembly 16. Pressure control device. 28. The device 10 according to claim 27,   Generates a compensation signal 126 responsive to the parameters of the fluid in the cylinder housing 42. Further comprising a compensation circuit 122 configured to generate   The conversion circuit 120 converts at least the timing signal and the compensation signal into the position signal 118. A device that is converted into a form. 29. A first end 80, a second end 82, the first end 80 and the second end Piston 68 movable in cylinder housing 42 with side wall 84 between In the method of measuring the position of   Generating an electromagnetic (EM) burst;   Fires an EM burst along the dipstick 70 toward the piston 68 The dipstick 70 includes a first end 80 and a second Mounted in cylinder housing 42 between ends 82 and with piston 68 Electrically communicating, thereby functioning as a transmission guide for EM bursts, A dipstick firing step,   EM burst reflected pulse along dipstick 70 from piston 68 Detecting   A timing signal representing the time between the launch of the EM burst and the detection of the reflected pulse Generating,   At least the timing signal indicates the position of the piston 68 in the cylinder housing 42. To a position signal 118 representing 30. 30. The method according to claim 29,   The method wherein the EM burst comprises ultra-wide bandwidth pulses. 31. 30. The method according to claim 29,   The method wherein the EM burst comprises a pulse having a frequency component. 32. 30. The method according to claim 29,   The step of firing an EM burst and detecting the reflected pulse comprises a cylinder housing Performed by a transmitter and receiver connected to a first end 80 of the ring 42 . 33. 33. The method of claim 32,   A transmitter is connected to the first end 80 of the cylinder housing 42 and the EM bar Pulse launcher 86 configured to launch strike along dipstick 70 A method comprising: 34. 30. The method according to claim 29,   Further comprising the step of integrating and filtering the reflected pulses of the EM burst. Law. 35. 30. The method according to claim 29,   The EM burst and the reflected pulse are real-time signals,   The method, wherein the timing signal is an equivalent time signal. 36. 30. The method according to claim 29,   Generates a compensation signal 126 responsive to the parameters of the fluid in the cylinder housing 42. Further comprising the step of producing   The step of converting the signal includes: No. 118. 37. 37. The method of claim 36,   The method wherein the compensation signal 126 is responsive to a dielectric constant of the fluid. 38. 38. The method of claim 37,   Generating the compensation signal 126 has a fluid-filled cavity Applying a variable frequency excitation signal to the main body,   Measuring the resonance frequency. 39. 38. The method of claim 37,   Generating the compensation signal 126 comprises a pair of conductive layers having a fluid layer therebetween. A method comprising measuring a body capacitance. 40. 38. The method of claim 37,   Generating the compensation signal 126 includes:     Generating a second EM burst;     Compensating dipstick 14 of known length and surrounded by fluid Firing a second EM burst along 6;     Along the compensation dipstick 146, the reflected pulse of the second EM burst Detecting,     Between launching the second EM burst and detecting the reflected pulse of the second EM burst Generating a second timing signal representing the time of the second timing signal. 41. A first end, a second end, and a side wall between the first end and the second end. A device for measuring the position of the movable piston 68 in the cylinder housing 42 And   A generator 72 for generating an EM burst;   It is located within the cylinder housing 42 between the first end 80 and the second end 82. An attached dipstick 70 in electrical communication with piston 68 Said dipstick 70,   A transmitter connected to the generator 72 and the dipstick 70, Fires along the dipstick 70 toward the piston 68, Thus, the dipstick 70 functions as a transmission guide for the EM burst. Said transmitter configured to be   The receiver connected to the dipstick 70, wherein the EM burst After being reflected toward the receiver along the dipstick 70 by the The receiver configured to detect a radiation pulse,   The EM burst moves from the transmitter to the piston 68, and the reflected pulse Generating a timing signal representing the time to travel from ton 68 to the receiver. A timing circuit configured as   At least the timing signal indicates the position of the piston 68 in the cylinder housing 42. And a conversion circuit 120 configured to convert into a position signal 118 representing Place. 42. The device of claim 41,   The device wherein the EM burst comprises ultra-wide bandwidth pulses. 43. The device of claim 41,   The apparatus wherein the EM burst comprises a pulse having a frequency component. 44. The device of claim 41,   A transmitter and a receiver are connected to the first end 80 of the cylinder housing 42 ,apparatus. 45. An apparatus according to claim 44,   A transmitter is connected to the first end 80 of the cylinder housing 42 and the EM bar Pulse launcher 86 configured to launch strike along dipstick 70 An apparatus comprising: 46. The device of claim 41,   A direction sampler circuit 74, the direction sampler circuit comprising:     A first real-time port for receiving an EM burst from the generator 72;     Sends EM burst to transmitter and receives reflected pulse at first port A second real-time port connected,     A second port connected to the first port and representing the equivalent time of the EM burst. A third port isolated from the     The first port is connected to the second port and represents the equivalent time of the reflected pulse. And a fourth port insulated from the   Represents the EM burst from the third port and the reflected pulse from the fourth port A device wherein the equivalent time is applied to a timing circuit. 47. The apparatus of claim 46,   The timing circuit     A first comparator circuit connected to the third port;     A second comparator circuit connected to the fourth port;     Set by an equivalent time representing an EM burst and representing a reflected pulse, etc. And a set-reset flip-flop circuit reset by a charging time. ,apparatus. 48. The device of claim 41,   Compensation signal 12 responsive to one parameter of the fluid in cylinder housing 42 And a compensating circuit 122 configured to generate 6   The conversion circuit 120 converts at least the timing signal and the compensation signal into the position signal 118. A device that is converted into a form. 49. 49. The apparatus according to claim 48,   The device, wherein the compensation signal 126 is responsive to a dielectric constant of the fluid. 50. The device of claim 49,   Compensation circuit 122 provides a variable frequency to the body having a fluid filled cavity. An apparatus configured to apply a number of excitation signals and measure a resonance frequency. 51. The device of claim 49,   The apparatus wherein the compensation circuit 122 comprises a pair of conductors having a fluid layer therebetween. 52. The device of claim 49,   The compensation circuit 122     A second generator 130 for generating a second EM burst;     Compensating dipstick 14 of known length and surrounded by fluid 6 and     The second generator 130 and the second connected to the compensation dipstick 146 A transmitter that transmits a second EM burst along the compensation dipstick 146 Said second transmitter configured to fire,     A second receiver connected to the compensation dipstick 146, the second receiver comprising: EM burst compensates interface between dipstick 146 and fluid Reflected along the compensating dipstick 146 toward the second receiver After, the second receiver is configured to detect a second reflected pulse,     A second EM burst travels from the second transmitter to the interface, and Also, because the second reflected pulse travels from the interface unit to the second receiver A second timing signal configured to generate a second timing signal representing the time of An apparatus comprising: 53. In the electro-hydraulic control device 10 for controlling the position of the device 12,   An input device configured to generate a command signal indicative of a commanded position of the instrument 12. 20;   A hydraulic actuator connected to the instrument 12 and comprising a cylinder housing 42; And a piston 68 movable in the cylinder housing 42 and attached to the piston 68 The cylinder rod 4 is configured to move with the piston 68 4, the cylinder housing 42 includes a first end 80, a second end 82, The hydraulic actuator having a side wall 84 between the first end 80 and the second end 82. And the   A source 32 of pressurized hydraulic fluid;   A valve assembly 16 connected between the actuator 14 and the source 32, In response to a control signal, the flow of hydraulic fluid between the actuator 14 and the source 32 is controlled. Said valve assembly 16 configured to be controlled;   A generator 72 for generating an EM burst;   It is located within the cylinder housing 42 between the first end 80 and the second end 82. An attached dipstick 70 in electrical communication with piston 68 Said dipstick 70,   A transmitter connected to the generator 72 and the dipstick 70, Fires along the dipstick 70 toward the piston 68, Thus, the dipstick 70 functions as a transmission guide for the EM burst. Said transmitter configured to be   The receiver connected to the dipstick 70, wherein the EM burst After being reflected toward the receiver along the dipstick 70 by the The receiver configured to detect a radiation pulse,   The EM burst moves from the transmitter to the piston 68, and the reflected pulse Generating a timing signal representing the time to travel from ton 68 to the receiver. A timing circuit configured as   At least the timing signal indicates the position of the piston 68 in the cylinder housing 42. A conversion circuit 120 configured to convert the signal into a position signal 118 representing   A control circuit 18 connected to the input device 20, the valve assembly 16, and the conversion circuit 120; Thus, a control signal is generated based on the command signal and the position signal 118 and the control signal is generated. A control circuit 18 configured to apply a signal to the valve assembly 16. 54. The apparatus 10 according to claim 53,   Generates a compensation signal 126 responsive to the parameters of the fluid in the cylinder housing 42. Further comprising a compensation circuit 122 configured to generate   The conversion circuit 120 converts at least the timing signal and the compensation signal into a position signal. A device that is configured to do so.
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