DE102016124511A1

DE102016124511A1 - Positionsdetektionsvorrichtung

Info

Publication number: DE102016124511A1
Application number: DE102016124511.9A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Yamagishi; Tomohiko Aki; Norimasa Ozaki
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2015-12-16
Filing date: 2016-12-15
Publication date: 2017-06-22
Anticipated expiration: 2036-12-16
Also published as: US10139247B2; JP6497591B2; KR20170072163A; DE102016124511B4; KR101814046B1; CN107036632A; JP2017110981A; TW201727209A; TWI647434B; CN107036632B; US20170176215A1

Abstract

Eine Zahl n von Hall-Elementen (24) einer Positionsdetektionsvorrichtung (11) gibt analoge Detektionssignale entsprechend dem Magnetfeld eines Magneten (16) eines Kolbens (14) aus. Eine Zahl n von A/D-Wandlern (30) führt eine Analog/Digital-Wandlung aus, um die analogen Detektionssignale in digitale Detektionssignale umzuwandeln. Eine Leiterschaltung (20) empfängt die digitalen Detektionssignale, die von einer Anzahl n Magnetdetektoren (18) ausgegeben wird, als ein n-bit digitales Signal und führt eine Digital/Analog-Wandlung der Signale in ein einziges analoges Ausgabesignal durch. Ein Steuer-IC (22) bestimmt eine ungefähre Position des Kolbens (14) auf der Basis des ihm eingegebenen einzigen analogen Ausgabesignals.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Positionsdetektionsvorrichtung zur Erfassung der Position eines sich bewegenden Körpers (Bewegungskörpers) durch Detektion des Magnetfeldes eines Magneten, der an dem Bewegungskörper angebracht ist.
Im Allgemeinen wird als Positionsdetektionsvorrichtung, welche die Position eines angetriebenen Abschnitts (Bewegungskörpers) eines Stellgliedes, beispielsweise eines Pneumatikzylinders oder dergleichen, misst, ein magnetischer Detektionsschalter, ein Laserverschiebungsmesser oder dergleichen eingesetzt. Ein magnetischer Detektionsschalter kann zu geringen Kosten hergestellt werden. Andererseits kann ein solcher magnetischer Detektionsschalter lediglich feststellen, ob ein Bewegungskörper, an dem ein Magnet angebracht ist, als ein zu detektierendes Objekt an einer spezifizierten Position steht oder nicht. Ein Laserverschiebungsmesser ist in der Lage, die Position des Bewegungskörpers zu messen, muss aber separat von dem Stellglied installiert werden. Außerdem muss vorab eine Stelle festgelegt werden, an der Laserlicht auf den Bewegungskörper gestrahlt wird. Im Gegensatz dazu kann mit einer Positionsdetektionsvorrichtung, wie einem magnetischen Längenmesssensor, die Position eines Bewegungskörpers einfach detektiert werden, wobei gleichzeitig die Vorrichtung direkt an einem Stellglied angebracht werden kann.
In der japanischen Patentoffenlegungsschrift JP 2007-178158 A ist ein magnetischer Längenmesssensor beschrieben, der sequentiell den Output von Magnetsensoren ausliest, die in einer Reihe angeordnet sind, und die Position eines Magneten, der einen Bewegungskörper darstellt, auf der Basis der ausgelesenen Outputwerte detektiert.
Zusammenfassung der Erfindung
Da aber bei der in der japanischen Patentoffenlegungsschrift JP 2007-178158 A beschriebenen Technik die Outputs (Ausgabewerte) einer großen Zahl von Magnetsensoren sequentiell gelesen werden, ist eine Verarbeitungszeit entsprechend der Zahl der Magnetsensoren notwendig, und die Antwortgeschwindigkeit (Ansprechempfindlichkeit) ist niedrig.
Es kann daher ins Auge gefasst werden, eine Leitung zu jedem der Magnetsensoren zu legen und die Ausgabewerte der jeweiligen Magnetsensoren gemeinsam auszulesen. Da in diesem Fall Leitungen entsprechend der Zahl der Magnetsensoren vorgesehen sein müssen, ist Platz für die Verlegung dieser Leitungen erforderlich, was zu dem Problem führt, dass sich die Größe und die Kosten der Vorrichtung erhöhen.
Die vorliegende Erfindung wurde mit dem Ziel gemacht, die oben beschriebenen Probleme zu lösen, und hat die Aufgabe, eine Positionsdetektionsvorrichtung vorzuschlagen, welche in der Lage ist, die Ansprechempfindlichkeit zu verbessern, indem die Position eines Bewegungskörpers, an dem ein Magnet angebracht ist, schnell erfasst werden kann, wobei außerdem eine Größen- und Kostenreduzierung der Vorrichtung realisiert werden soll.
Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Eine Positionsdetektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Zahl n von Magnetdetektoren, einen Digital/Analog-Wandler (D/A-Wandler) und eine Positionsdetektionseinheit.
Jeder der n Magnetdetektoren umfasst ein Magnetsensorelement, das dazu ausgestaltet ist, das Magnetfeld eines Magneten, der an einem Bewegungskörper angebracht ist, zu detektieren und ein dem Magnetfeld entsprechendes analoges Detektionssignal auszugeben, und einen ersten A/D-Wandler, der dazu ausgestaltet ist, eine A/D-Wandlung des analogen Detektionssignals in ein digitales Detektionssignal vorzunehmen und das digitale Detektionssignal auszugeben. Außerdem sind die n Magnetdetektoren in regelmäßigen Abständen entlang einer Bewegungsrichtung des Bewegungskörpers angeordnet.
Der D/A-Wandler empfängt die digitalen Detektionssignale, die jeweils von den n Magnetdetektoren ausgegeben werden, als n-bit digitale Signale, führt eine D/A-Wandlung des n-bit digitalen Signals durch und gibt ein D/A-gewandeltes analoges Ausgabesignal aus.
Die Positionsdetektionseinheit detektiert eine Position des Bewegungskörpers auf der Basis des analogen Ausgabesignals, das ihr von dem D/A-Wandler eingegeben wird.
Nachdem der D/A-Wandler die jeweils von den n Magnetdetektoren ausgegebenen digitalen Detektionssignale als n-bit digitale Signale empfangen hat, führt er dementsprechend gemäß der vorliegenden Erfindung eine D/A-Wandlung durch, um das n-bit digitale Signal in das analoge Ausgabesignal umzuwandeln und gibt dieses an die Positionsdetektionseinheit aus. Hierdurch muss die Positionsdetektionseinheit die Zahl n der analogen Detektionssignale oder digitalen Detektionssignale nicht sequentiell auslesen, so dass die Positionsdetektionseinheit die Position des Bewegungskörpers allein auf der Basis des analogen Ausgabesignals schnell erfassen kann.
Wenn der Bewegungskörper in die Nähe der n Magnetsensorelemente kommt, reagieren außerdem die Magnetsensorelemente auf das Magnetfeld des Magneten (d. h. sie detektieren es) und geben analoge Detektionssignale mit hohem Niveau (Pegel) aus, während dann, wenn sich der Bewegungskörper entfernt und sein Magnetfeld nicht mehr erfasst werden kann, die Magnetsensorelemente analoge Detektionssignale mit niedrigem Niveau (Pegel) ausgeben. Aus der Beziehung zwischen dem Wert des analogen Ausgabesignals entsprechend dem n-bit digitalen Signal (auf der Basis der n analogen Detektionssignale) und den Positionen, an welchen die n Magnetsensorelemente angeordnet sind, kann daher die Positionsdetektionseinheit die Position des Magneten (d. h. die Position des Bewegungskörpers, an dem der Magnet angebracht ist) einfach detektieren.
Da die Positionsdetektionseinheit lediglich das analoge Detektionssignal von dem D/A-Wandler ausliest, kann außerdem die Zahl der Leitungen zwischen der Positionsdetektionseinheit und dem D/A-Wandler verringert werden. Dementsprechend ist es bei der Positionsdetektionsvorrichtung möglich, die Position des Bewegungskörpers mit einer minimalen Menge an Leitungen zu detektieren. Hierdurch kann eine Vergrößerung der Positionsdetektionsvorrichtung vermieden werden, und die Kosten lassen sich reduzieren.
Dementsprechend ist die Positionsdetektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in der Lage, die Ansprechempfindlichkeit zu verbessern, indem die Position des Bewegungskörpers, an dem der Magnet angebracht ist, schnell detektiert wird. Außerdem lässt sich eine Verringerung der Größe und Kosten der Positionsdetektionsvorrichtung realisieren.
Hierbei umfasst die Positionsdetektionseinheit einen zweiten D/A-Wandler, der dazu ausgestaltet ist, eine A/D-Wandlung des ihm eingegebenen analogen Ausgabesignals durchzuführen. Die Positionsdetektionseinheit spezifiziert eine Position des Magneten auf der Basis eines A/D-gewandelten n-bit digitalen Ausgabesignals, wodurch die Position des Bewegungskörpers, an welchem der Magnet angebracht ist, erfasst wird.
Das n-bit digitale Ausgabesignal ist ein digitales Signal, welches den digitalen Detektionssignalen, die von den n Magnetdetektoren an den D/A-Wandler ausgegeben werden, entspricht. Aus einer Beziehung zwischen dem Wert des n-bit digitalen Ausgabesignals und den Positionen, an welchen die n Magnetsensorelemente angeordnet sind, kann dementsprechend die Positionsdetektionseinheit die Position des Magneten schnell identifizieren und kann daher die Position des Bewegungskörpers, an welchem der Magnet angebracht ist, einfach detektieren.
Das Magnetfeld des Magneten hat eine gewisse Größe und Ausbreitung. Daher ist die Position des Bewegungskörpers, die durch die Positionsdetektionseinheit auf der Basis des n-bit digitalen Ausgabesignals detektiert wird, möglicherweise eine angenäherte oder ungefähre Position entsprechend dieser Größe und Ausbreitung des Magnetfeldes.
Um die Position des Bewegungskörpers genau festzulegen, weist die vorliegende Erfindung daher vorzugsweise folgende Gestaltung auf. Im Einzelnen umfasst die Positionsdetektionsvorrichtung zusätzlich eine Signalleitung, die dazu ausgestaltet ist, die n Magnetdetektoren und die Positionsdetektionseinheit zu verbinden. Die Positionsdetektionseinheit spezifiziert mehrere Magnetdetektoren, die in einem festgelegten Bereich der detektierten Position des Bewegungskörpers liegen, liest Werte der analogen Detektionssignale von den spezifizierten mehreren Magnetdetektoren durch die Signalleitung aus und identifiziert eine genaue Position des Bewegungskörpers auf der Basis der Werte der mehreren analogen Detektionssignale, die ausgelesen wurden.
Durch dieses Merkmal liest die Positionsdetektionseinheit auf der Basis der ungefähren oder angenäherten Position des Bewegungskörpers, die mit Hilfe des n-bit digitalen Ausgabesignals identifiziert wurde, Werte der analogen Detektionssignale von den mehreren Magnetdetektoren, die in dem festgelegten Bereich liegen, aus. Da es nicht notwendig ist, dass die Positionsdetektionseinheit die Werte der analogen Detektionssignale von allen Magnetdetektoren ausliest, kann dementsprechend die Verarbeitungszeit, die zur Identifizierung der genauen Position des Bewegungskörpers benötigt wird, verkürzt werden. Dementsprechend kann mit der vorliegenden Erfindung der Prozess der Spezifizierung der genauen Position des Bewegungskörpers sehr schnell durchgeführt werden und die Ansprechempfindlichkeit kann weiter erhöht werden.
Außerdem trägt (plottet) die Positionsdetektionseinheit vorzugsweise die Werte der mehreren analogen Detektionssignale, die von den spezifizierten mehreren Magnetdetektoren ausgelesen werden, relativ zu den Positionen auf, an welchen die spezifizierten mehreren Magnetdetektoren angeordnet sind, und determiniert dadurch eine Wellenform, welche eine Änderung der Werte der mehreren analogen Detektionssignale relativ zu der Bewegungsrichtung zeigen. Vorzugsweise wird ein Nulldurchgangspunkt, an welchem die determinierte Wellenform eine Nulllinie kreuzt, detektiert, wodurch die Position des detektierten Nulldurchgangspunktes als die genaue Position des Bewegungskörpers identifiziert wird.
Gemäß diesem Merkmal ist es möglich, die genaue Position des Bewegungskörpers schnell und zuverlässig zu bestimmen.
Außerdem kann die Positionsdetektionseinheit eine Bewegungsgeschwindigkeit und/oder eine Bewegungsstrecke des Bewegungskörpers auf der Basis der identifizierten genauen Position des Bewegungskörpers berechnen.
Außerdem ist gemäß der vorliegenden Erfindung der D/A-Wandler vorzugsweise eine R-2R-Leiterschaltung (2-R2-Netzwerk).
Außerdem sind vorzugsweise gemäß der vorliegenden Erfindung die n magnetischen Sensorelemente Hall-Elemente, der Bewegungskörper ist ein Kolben, der dazu ausgestaltet ist, sich entlang der Bewegungsrichtung im Inneren eines Zylinderrohres eines Stellgliedes zu bewegen, der Magnet ist an dem Kolben so angebracht, dass seine Magnetpole entlang der Bewegungsrichtung orientiert sind, und die n Magnetdetektoren sind in einer Reihe entlang der Bewegungsrichtung an einer Außenseite des Zylinderrohres angeordnet.
Gemäß diesem Merkmal kann die genaue Position des Kolbens, an dem der Magnet angebracht ist, schnell und zuverlässig bestimmt werden, indem einfach die Positionsdetektionsvorrichtung an dem Stellglied angebracht und die n Magnetdetektoren in einer Reihe an der Außenseite des Zylinderrohres angeordnet werden.
Indem die n Magnetdetektoren in einer Reihe an der Außenseite des Zylinderrohres angeordnet werden, kann außerdem eine Verbreiterung in der Breitenrichtung (der Außenumfangsrichtung des Zylinderrohres) vermieden werden. Wenn die n Magnetdetektoren in einer Reihe an einer rechteckigen gedruckten Leiterplatte (Schaltplatine), die sich in der Längsrichtung des Zylinderrohres erstreckt, angebracht werden und die Leiterplatte an dem Zylinderrohr angeordnet ist (beispielsweise, wenn die Leiterplatte in einer Nut, die in der Längsrichtung des Zylinderrohres vorgesehen ist, eingebettet wird), kann hierdurch die Zahl der Leitungen der Leiterplatte reduziert werden. Gleichzeitig lässt sich eine Verringerung des in der Breitenrichtung benötigten Platzes realisieren. In dem Fall, dass die Positionsdetektionsvorrichtung an einem Stellglied angebracht wird, lässt sich dementsprechend mit der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu dem Stand der Technik ein Vorteil hinsichtlich des Fußabdrucks (Installationsfläche) und der Kosten erreichen.
Weitere Ziele, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Schnitt, der schematisch die Konfiguration eines Stellgliedes zeigt, das eine Positionsdetektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform aufweist;
2 ist ein schematisches Blockdiagramm der Positionsdetektionsvorrichtung gemäß 1;
3 ist eine Ansicht, die die von einem Hall-Elemente detektierte Wellenform eines analogen Detektionssignals (vertikale Komponente des analogen Signals) zeigt;
4 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem 8-bit digitalen Signalinput in eine Leiterschaltung und einer angenäherten Position eines Kolbens in dem Fall zeigt, dass die Zahl der Magnetdetektoren gleich acht ist; und
5 ist eine Ansicht, mit der ein Nulldurchgangspunkt einer Wellenform spezifiziert werden soll.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform einer Positionsdetektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung im Detail mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
[Schematische Konfiguration des Stellglieds und der Positionsdetektionsvorrichtung]
1 ist ein Schnitt, der schematisch die Konfiguration eines Stellgliedes 10 zeigt, an der eine Positionsdetektionsvorrichtung 11 gemäß der vorliegenden Ausführungsform vorgesehen ist.
Das Stellglied 10 umfasst ein Zylinderrohr 12 und einen Kolben 14 (Bewegungskörper). Der Kolben 14 unterteilt einen Raum 13 im Inneren des Zylinderrohres 12 in zwei Räume (Kammern) 13a, 13b und wird in der Richtung des Pfeils A (Bewegungsrichtung) im Inneren des Zylinderrohres 12 bewegt. Eine Kolbenstange 14a ist mit dem Kolben 14 verbunden. In 1 ist eine Richtung nach rechts der Richtungen des Pfeils A als die Richtung des Pfeils a1 definiert, und eine Richtung nach links von den Richtungen des Pfeils A ist als eine Richtung des Pfeils a2 definiert.
An beiden Enden des Zylinderrohres 12 in den Richtungen des Pfeils A sind jeweilige Luftanschlüsse 12a, 12b vorgesehen, über welche Luft in die Kammern 13a bzw. 13b einströmen kann, während gleichzeitig Luft aus dem Inneren der Kammern 13a, 13b abgeführt wird. Wenn Luft über den Luftanschluss 12b einströmen kann und Luft von dem Luftanschluss 12a abgeführt wird, wird in diesem Fall der Kolben 14 durch eine Luftdruckdifferenz zwischen den beiden Räumen oder Kammern 13a, 13b in der Richtung des Pfeils a1 bewegt oder verschoben. Wenn umgekehrt Luft durch den Luftanschluss 12a einströmen kann und Luft durch den Luftanschluss 12b abgeführt wird, wird der Kolben 14 durch die Luftdruckdifferenz zwischen den beiden Kammern 13a, 13b in der Richtung des Pfeils a2 verschoben.
An dem Kolben 14 ist ein Magnet 16 vorgesehen. Die Positionsdetektionsvorrichtung 11 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein magnetischer Längenmesssensor, der das Magnetfeld des Magneten 16 detektiert und auf der Basis des detektierten Magnetfeldes die Position des Kolbens 14, an dem der Magnet 16 angebracht ist, erfasst. Im Einzelnen sind an der Außenseite des Zylinderrohres 12 des Stellgliedes 10 mehrere (eine Zahl n von) magnetische(n) Detektoren 18, welche die Positionsdetektionsvorrichtung 11 bilden, in einer Reihe mit regelmäßigen Abständen in der Bewegungsrichtung (Richtungen des Pfeils A) des Kolbens 14 angeordnet. Mit der Positionsdetektionsvorrichtung 11 kann die Position des Kolbens 14 auf der Basis von Detektionssignalen der mehreren Magnetdetektoren 18 bestimmt werden.
Eine Seite des Magneten 16 in den Richtungen des Pfeils A ist ein N-Pol und seine andere Seite ist ein S-Pol. In diesem Fall ist die Seite des Magneten 16 in Richtung des Pfeils a2 der N-Pol, während seine Seite in der Richtung des Pfeils a1 der S-Pol ist. Dementsprechend ist die Orientierung der magnetischen Pole des Magneten 16 in der gleichen Richtung wie die Bewegungsrichtung (Richtungen des Pfeils A) des Kolbens 14. Außerdem ist bei der vorliegenden Ausführungsform vorzugsweise eine nicht dargestellte Nut in dem Zylinderrohr 12 entlang dessen Längsrichtung (Richtungen des Pfeils A) vorgesehen, und die n Magnetdetektoren 18 sind in einer Reihe auf einer rechteckigen Leiterplatte angeordnet, die in der Nut angeordnet und eingebettet ist.
[Detaillierte Konfiguration und Betriebsweise der Positionsdetektionsvorrichtung]
Als nächstes wird eine detaillierte Beschreibung der Konfiguration der Positionsdetektionsvorrichtung 11 gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit Bezug auf das schematische Blockdiagramm gemäß 2 gegeben.
Die Positionsdetektionsvorrichtung 11, die als ein magnetischer Längenmesssensor dient, umfasst eine Anzahl n von Magnetdetektoren 18, eine Leiterschaltung 20 (D/A-Wandler) und einen Steuer-IC 22 (Positionsdetektionseinheit). Jeder der Magnetdetektoren 18 umfasst einen Mikrocomputer 26 und ein Hall-Element 24 (magnetisches Sensorelement). Anders ausgedrückt liegt jeder der Magnetdetektoren 18 in Form eines Moduls vor, bei dem ein Hall-Element 24 und ein Mikrocomputer 26 kombiniert sind. Ein Antriebspotential VCC und ein Referenzpotential GND werden auf das Hall-Element 24 jedes der n Magnetdetektoren 18 aufgegeben.
Die Hall-Elemente 24 detektieren das Magnetfeld des Magneten 16 und geben an die Mikrocomputer 26 analoge Detektionssignale (nachfolgend als analoge Detektionssignale bezeichnet) entsprechend dem detektierten Magnetfeld aus. In diesem Fall geben die Hall-Elemente 24 analoge Detektionssignale (analoge Vertikalkomponentensignale) aus, welche einer vertikalen Komponente des Magnetfeldes entsprechen, die senkrecht zu der Bewegungsrichtung (Orientierung der magnetischen Pole des Magneten 16) des Kolbens 14 orientiert ist.
3 ist eine Ansicht, welche die Wellenform eines analogen Detektionssignals (analoges Vertikalkomponentensignal) zeigt, das durch ein Hall-Element 24 detektiert wird. In diesem Fall ist die Position des Magneten 16 auf der horizontalen Achse in 3 abgetragen, und der Wert (Spannungswert) des analogen Detektionssignals ist auf der vertikalen Achse abgetragen.
Wenn der N-Pol des Magneten 16 in die Nähe des Hall-Elementes 24 kommt, wird der Wert des analogen Detektionssignals positiv, und wenn der N-Pol an der dem Hall-Element am nächsten liegenden Position ankommt, wird der Wert des analogen Detektionssignals am höchsten. Umgekehrt wird dann, wenn der S-Pol des Magneten 16 in die Nähe des Hall-Elementes 24 kommt, der Wert des analogen Detektionssignals negativ, und wenn der S-Pol diesem am nächsten kommt, wird der Wert des analogen Detektionssignals am niedrigsten. In einem Zustand, in welchem der Übergangsbereich zwischen dem N-Pol und dem S-Pol des Magneten 16 dem Hall-Element 24 am nächsten liegt, wird der Wert des analogen Detektionssignals gleich 0 [V].
Beispielsweise bei der in 2 gezeigten Anordnung steigt in dem Fall, dass die Aufmerksamkeit auf den zweiten Magnetdetektor 18 von links (der zweite gezählt von der Seite in der Richtung des Pfeils a2) fokussiert wird, wenn der Magnet 16 auf seinem Weg von der Richtung des Pfeils a1 zu der Richtung des Pfeils a2 (der Richtung auf der Seite des N-Pols) mit einer konstanten Geschwindigkeit in die Nähe des Hall-Elementes 24 des zweiten Magnetdetektors 18 kommt, der Wert des analogen Detektionssignals allmählich von 0 [V] an. Nachdem er seinen positiven Spitzenwert erreicht hat, sinkt er allmählich und kehrt anschließend zu einem Wert von 0 [V] zurück. Wenn sich der Magnet 16 weiter in der Richtung des Pfeils a2 bewegt, wird außerdem der Wert des analogen Detektionssignals noch geringer, und nachdem er seinen negativen Maximalwert erreicht hat, steigt er allmählich an und kehrt anschließend zu einem Wert von 0 [V] zurück.
Bei der in 2 gezeigten Anordnung sinkt andererseits beispielsweise in dem Fall, dass die Aufmerksamkeit auf den am weitesten rechts liegenden Magnetdetektor 18 (auf der Seite in der Richtung des Pfeils a1) fokussiert wird, wenn der Magnet 16 mit einer konstanten Geschwindigkeit auf dem Weg von der Richtung des Pfeils a2 zu der Richtung des Pfeils a1 (der Richtung auf der Seite des S-Pols) in die Nähe des am weitesten rechts liegenden Hall-Elementes 24 des Magnetdetektors 18 kommt, der Wert des analogen Detektionssignals allmählich von 0 [V] ab. Nachdem er seinen negativen Maximalwert erreicht hat, steigt er allmählich an und kehrt anschließend zu einem Wert von 0 [V] zurück. Wenn sich der Magnet 16 in der Richtung des Pfeils a1 bewegt, wird der Wert des analogen Detektionssignals außerdem noch höher, und nachdem er seinen positiven Maximalwert erreicht hat, sinkt er allmählich ab und kehrt anschließend zu einem Wert von 0 [V] zurück.
In diesem Fall wird bei der in 3 gezeigten Wellenform der Punkt, an welchem das analoge Detektionssignal die 0 [V]-Linie schneidet (kreuzt), als ein Nulldurchgangspunkt P bezeichnet.
Zurück zu 2 umfasst jeder der Mikrocomputer 26 wenigstens einen A/D-Wandler 30 (erster A/D-Wandler), einen I/O-Anschluss 32 und eine Kommunikationseinheit 34. Der A/D-Wandler 30 wandelt das analoge Detektionssignal, das mit einer konstanten Periode durch das Hall-Element 24 detektiert wird, in ein 1-bit digitales Signal (nachfolgend als ein "digitales Detektionssignal" bezeichnet) um und gibt dieses an den I/O-Anschluss 32 aus.
Wenn der Absolutwert des analogen Detektionssignals, das von dem Hall-Element 24 detektiert wird, höher ist als ein Schwellenwert, gibt der A/D-Wandler 30 ein digitales Detektionssignal von "1" an den I/O-Anschluss 32 aus, während der A/D-Wandler 30 andererseits dann, wenn der Absolutwert des analogen Digitalsignals geringer ist als der Schwellenwert, ein digitales Detektionssignal von "0" an den I/O-Anschluss 32 ausgibt. In 3 sind Bereiche des analogen Detektionssignals, die durch den A/D-Wandler 30 in ein digitales Detektionssignal von "1" umgewandelt werden, schraffiert dargestellt.
Der I/O-Anschluss 32 gibt das 1-bit digitale Detektionssignal, das ihm von dem A/D-Wandler 30 zugeführt wird, an die Leiterschaltung 20 (ladder circuit) aus. Dementsprechend werden 1-bit digitale Detektionssignale von den jeweiligen n Magnetdetektoren 18 in die Leiterschaltung 20 eingegeben. Daher empfängt die Leiterschaltung 20 die von den jeweiligen n Magnetdetektoren 18 ausgegebenen digitalen Detektionssignale als ein digitales Signal (n-bit digitales Signal) mit einer Bitanzahl, die der Zahl n der Magnetdetektoren 18 entspricht. Wenn beispielsweise die Zahl der Magnetdetektoren 18 gleich acht ist, so werden 1-bit digitale Detektionssignale von den acht Magnetdetektoren 18 an die Leiterschaltung 20 ausgegeben und daher wird ein 8-bit digitales Signal in die Leiterschaltung 20 eingegeben.
Die Zahl n an Magnetdetektoren 18 kann in Abhängigkeit von dem Messabstand oder dergleichen beliebig modifiziert werden. Die 1-bit digitalen Detektionssignale, die von den n Magnetdetektoren 18 in 2 ausgegeben werden, entsprechen jeweils einer ersten Zahl, einer zweiten Zahl, ... einer nten Zahl des n-bit digitalen Signals geordnet von dem am weitesten rechts liegenden Magnetdetektor 18 entlang den Richtungen des Pfeils A. Das n-bit digitale Signal bezeichnet die Position (angenäherte Position) des Kolbens 14 (Magnet 16). 4 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem 8-bit digitalen Signal, das in die Leiterschaltung 20 eingegeben wird, und der Position (angenäherte Position) des Kolbens 14 (Magnet 16) in dem Fall zeigt, dass die Zahl der Magnetdetektoren gleich acht ist. In 4 ist ein 8-bit digitaler Signalwert (Ausgabewert), der in die Leiterschaltung 20 eingegeben wird, in dezimaler Notation gezeigt.
Hierbei besitzt das Magnetfeld des Magneten 16 eine konstante Größe oder Ausbreitung. Daher gibt es mehrere Magnetdetektoren 18, die ein digitales Detektionssignal von "1" ausgeben. Außerdem werden die digitalen Detektionssignale, die durch die in der Nähe des Nulldurchgangspunktes P positionierten Magnetdetektoren 18 ausgegeben werden, gleich "0" (siehe 3). Dementsprechend wird eine Datenkette (data string) der digitalen Detektionssignale, die jeweils von den mehreren Magnetdetektoren 18 (wenn beispielsweise angenommen wird, dass es sechs einzelne Magnetdetektoren 18 gibt), die in einem festgelegten Bereich um die Position des Kolbens 14 (Magnet 16) liegen, beispielsweise "110011" in der Richtung des Pfeils a1. Wenn ein Diagramm, wie das in 4 gezeigte, verwendet wird, ist es daher möglich, die Position des Magneten 16 aus dem n-bit digitalen Signal zu bestimmen. Es sollte aber berücksichtigt werden, dass die bestimmte Position des Magneten 16 nur eine angenäherte oder ungefähre Position ist.
Zurück zu 2 ist die Leiterschaltung 20 eine R-2R Leiterschaltung (R-2R-Netzwerk), die durch Widerstände R, 2R (der Widerstandswert des Widerstands 2R ist zwei Mal so groß wie der des Widerstands R) gebildet wird. Im Einzelnen ist der Ausgangsanschluss der Leiterschaltung 20 an den Steuer-IC 22 angeschlossen, und die mehreren Widerstände R und der eine Widerstand 2R sind in Reihe zwischen dem Steuer-IC 22 und der Erde angeschlossen. Außerdem sind die mehreren Eingangsanschlüsse der Leiterschaltung 20 an die jeweiligen Mikrocomputer 26 angeschlossen und über die Widerstände 2R jeweils zwischen den in Reihe angeschlossenen Widerständen R, 2R angeschlossen.
In diesem Fall wandelt die Leiterschaltung 20 das n-bit digitale Signal (die Zahl n von digitalen Signalen), die von den n Mikrocomputern 26 eingegeben werden, in ein einziges analoges Signal (analoges Ausgabesignal) um und gibt dieses an den Steuer-IC 22 aus. Außerdem wird von den n Mikrocomputern 26 in die Leiterschaltung 20 ein neues n-bit digitales Signal mit einer konstanten Periode geliefert. In dem Fall, dass der Kolben 14 bewegt wird, ändert sich somit das eine analoge Signal, das die Leiterschaltung 20 an den Steuer-IC 22 ausgibt, mit einer festen Periode.
Der Steuer-IC 22 umfasst wenigstens einen A/D-Wandler 40 (zweiter A/D-Wandler), eine Steuerung 42 und eine Kommunikationseinheit 44. Ein analoges Ausgabesignal von der Leiterschaltung 20 wird in den A/D-Wandler 40 des Steuer-IC 22 eingegeben. Der A/D-Wandler 40 wandelt das analoge Ausgabesignal, das ihm eingegeben wurde, in ein n-bit digitales Signal (digitales Ausgabesignal) mit einer festen Periode um und gibt dieses an die Steuerung 42 aus.
Auf der Basis des n-bit digitalen Ausgabesignals, das ihr eingegeben wird, bestimmt die Steuerung 42 eine angenäherte Position des Kolbens 14 (Magnet 16). Die Steuerung 42 umfasst eine Tabelle, wie sie in 4 gezeigt ist, und bestimmt auf der Basis des ihr eingegebenen n-bit digitalen Signals die ungefähre Position des Kolbens 14 (Magnet 16). Dementsprechend kann die ungefähre Position des Kolbens 14 (Magnet 16) unmittelbar bestimmt werden.
Im Einzelnen wird die D/A-Wandlung durch die Leiterschaltung 20 an dem n-bit digitalen Signal, das ihr mit einer festen Periode von den n Magnetdetektoren 18 zugeführt wird, durchgeführt, und das D/A-gewandelte einzige analoge Ausgabesignal wird in den Steuer-IC 22 eingegeben. Da der Steuer-IC 22 die Signale von allen Magnetdetektoren 18 in der Form eines analogen Ausgabesignals kollektiv sammeln kann, ist der Steuer-IC 22 in der Lage, die Position des Kolbens 14 (Magnet 16) sehr schnell zu erfassen, ohne dass es notwendig wäre, analoge Detektionssignale von allen Magnetdetektoren 18 sequentiell auszulesen.
Außerdem kann die Steuerung 42 eine Bewegungsgeschwindigkeit und/oder eine Bewegungsstrecke des Kolbens 14 (Magnet 16) auf der Basis der ungefähren Position der Kolbens 14 (Magnet 16), die zu einer festen Periode bestimmt wird, berechnen.
Die Kommunikationseinheit 44 und die n Mikrocomputer 26 sind über eine Signalleitung 50 verbunden. In dem Fall, dass die ungefähre Position des Kolbens 14 (Magnet 16) bestimmt wurde, spezifiziert die Steuerung 42 dann auf der Basis der bestimmten ungefähren Position des Kolbens 14 (Magnet 16) durch die Signalleitung 50 eine Mehrzahl der Magnetdetektoren 18, die zum Auslesen der analogen Detektionssignale verwendet werden.
Wie oben angemerkt wurde, ist aufgrund der Tatsache, dass das Magnetfeld des Magneten 16 eine konstante Größe und Ausbreitung aufweist, die Position des Magneten 16, die auf der Basis des n-bit digitalen Ausgabesignals bestimmt wurde, eine ungefähre oder angenäherte Position. Damit die Steuerung 42 den Nulldurchgangspunkt P finden und abfragen (detektieren) kann, um die Position im Detail (genaue Position) des Magneten 16 zu bestimmen, werden Magnetdetektoren 18, die in einem vorbestimmten Bereich um die bestimmte ungefähre Position des Kolbens 14 (Magnet 16) liegen oder anders ausgedrückt Magnetdetektoren 18 bis zu einen vorbestimmten Zahl von Detektoren auf beiden Seiten jeweils in der Richtung des Pfeils a1 und der Richtung des Pfeils a2 von der bestimmten ungefähren Position des Kolbens 14 als diejenigen Magnetdetektoren 18 festgelegt, die zum Auslesen der analogen Detektionssignale verwendet werden. Hierbei ist die Zahl der Magnetdetektoren 18, die zum Auslesen der analogen Detektionssignale bestimmt werden, deutlich geringer als die Zahl n aller Magnetdetektoren 18, die an der Außenseite des Zylinderrohres 12 angeordnet sind.
In diesem Fall liefert die Steuerung 42 (Steuer-IC 22) über die Signalleitung 50 Steuersignale sequentiell an die Mikrocomputer 26 der bestimmten mehreren Magnetdetektoren 18. Die Mikrocomputer 26 der Magnetdetektoren 18, welche die Steuersignale empfangen haben, senden analoge Detektionssignale, die durch die Hall-Elemente 24 detektiert wurden, durch die Signalleitung 50 an den Steuer-IC 22 (Steuerung 42). Dementsprechend ist die Steuerung 42 (Steuer-IC 22) in der Lage, durch die Signalleitung 50 analoge Detektionssignale sequentiell von den Mikrocomputern 26 der spezifizierten mehreren Magnetdetektoren 18 zu sammeln.
Die Übertragung der analogen Detektionssignale durch die oben genannte Signalleitung 50 wird durch die Kommunikationseinheiten 34 und die Kommunikationseinheit 44 mit Hilfe von seriellen Kommunikationen zwischen den Mikrocomputern 26 und dem Steuer-IC 22 durchgeführt. In diesem Fall werden diese seriellen Kommunikationen durch einen IIC (I2C) Bus (IIC und I2C sind eingetragene Marken), einen SPI Bus oder dergleichen durchgeführt.
Die Steuerung 42 identifiziert die genaue Position des Kolbens 14 (Magnet 16) auf der Basis der analogen Detektionssignale, die von den mehreren Magnetdetektoren 18 empfangen werden. Im Einzelnen trägt die Steuerung 42 die Werte der analogen Detektionssignale (Spannungswerte), die von den mehreren Magnetdetektoren 18 empfangen werden, relativ zu den Positionen, an welchen die Magnetdetektoren 18 angeordnet sind, auf und bestimmt dadurch eine Wellenform, wie die in 5 gezeigte, und identifiziert darin den Nulldurchgangspunkt P. Außerdem spezifiziert die Steuerung 42 die Position des identifizierten Nulldurchgangspunktes P als die genaue Position des Kolbens 14 (Magnet 16).
Da auf diese Weise keine Notwendigkeit besteht, analoge Detektionssignale sequentiell von allen (Anzahl n) Magnetdetektoren 18 zu sammeln, kann die genaue Position des Kolbens 14 (Magnet 16) schnell und akkurat bestimmt werden. Außerdem kann die Steuerung 42 eine Bewegungsgeschwindigkeit und/oder eine Bewegungsstrecke des Kolbens 14 (Magnet 16) auf der Basis der spezifizierten genauen Position des Kolbens 14 (Magnet 16) berechnen.
[Vorteile und Wirkungen der vorliegenden Ausführungsform]
Wie oben beschrieben wurde, führt bei der Positionsdetektionsvorrichtung 11 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Leiterschaltung 20, die als ein A/D-Wandler dient, nach Empfang der digitalen Detektionssignale, die jeweils von den n Magnetdetektoren 18 ausgegeben werden, als n-bit digitale Signale eine D/A-Wandlung durch, um die n-bit digitalen Signale in ein analoges Ausgabesignal umzuwandeln, und gibt dieses Signal an den Steuer-IC 22 aus. Dadurch ist es nicht notwendig, die Zahl n von analogen Detektionssignalen oder digitalen Detektionssignalen sequentiell auszulesen, so dass der Steuer-IC 22 auf der Basis lediglich eines analogen Ausgabesignals die Position des Kolbens 14, an dem der Magnet 16 angebracht ist, schnell detektieren kann.
Wenn der Kolben 14 in die Nähe der Zahl n von Hall-Elementen 24 kommt, reagieren (d. h. erfassen) die Hall-Elemente 24 auf das Magnetfeld des Magneten 16 und geben analoge Detektionssignale mit hohem Niveau aus (starke Signale). Nimmt allerdings der Kolben 14 einen Abstand von ihnen ein, so dass sein Magnetfeld nicht erfasst werden kann, geben die Hall-Elemente 24 analoge Detektionssignale mit niedrigem Niveau aus (schwache Signale). Auf der Basis der Beziehung zwischen dem Wert des einzigen analogen Ausgabesignals entsprechend dem n-bit digitalen Signal (auf der Basis der n analogen Detektionssignale) und der Positionen, an denen die n Hall-Elemente 24 angeordnet sind, kann dementsprechend der Steuer-IC 22 die ungefähre Position des Magneten 16 (d. h. die ungefähre Position des Kolbens 14, an dem der Magnet 16 angebracht ist) einfach erfassen.
Da der Steuer-IC 22 lediglich ein analoges Ausgabesignal aus der Leiterschaltung 20 ausliest, kann außerdem die Zahl von Leitungen zwischen dem Steuer-IC 22 und der Leiterschaltung 20 verringert werden. Dementsprechend ist es mit dem Steuer-IC 22 möglich, die ungefähre Position des Kolbens 14 mit einer minimalen Menge an Leitungen oder Verdrahtungen zu detektieren. Hierdurch kann eine Vergrößerung der Positionsdetektionsvorrichtung 11 vermieden werden und die Kosten lassen sich reduzieren.
Mit der Positionsdetektionsvorrichtung 11 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es dementsprechend möglich, die Ansprechempfindlichkeit zu verbessern, indem die ungefähre Position des Kolbens 14, an dem der Magnet 16 angebracht ist, schnell detektiert wird. Außerdem lässt sich eine Verringerung der Größe und Kosten der Positionsdetektionsvorrichtung 11 realisieren.
Außerdem führt der A/D-Wandler 40 des Steuer-IC 22 eine A/D-Wandlung des ihm eingegebenen einzigen analogen Ausgabesignals in das n-bit digitale Ausgabesignal durch, und die Steuerung 42 bestimmt die ungefähre Position des Magneten 16 auf der Basis des n-bit digitalen Ausgabesignals, wodurch die Position des Kolbens 14, an welchem der Magnet 16 angebracht ist, detektiert wird. Im Einzelnen ist das n-bit digitale Ausgabesignal ein digitales Signal, das den digitalen Detektionssignalen, die von den n Magnetdetektoren 18 an die Leiterschaltung 20 ausgegeben werden, entspricht. Aus der Beziehung zwischen dem Wert des n-bit digitalen Ausgabesignals und den Positionen, an welchen die n Hall-Elemente 24 angeordnet sind (vgl. 4), kann daher die Steuerung 42 die ungefähre Position des Kolbens 14 einfach detektieren.
Bei der obigen Beschreibung wurde ein Fall erläutert, bei dem die magnetischen Sensorelemente, die das Magnetfeld des Magneten 16 detektieren, Hall-Elemente 24 sind. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die magnetischen Sensorelemente aber nicht auf Hall-Elemente 24 eingeschränkt. Solange das Magnetfeld mit ihnen detektiert werden kann, können auch andere Arten von magnetischen Sensorelementen eingesetzt werden. Beispielsweise können anstelle der Hall-Elemente 24 Spulen oder MR-Sensoren eingesetzt werden.
Auf der Basis der ungefähren Position des Kolbens 14, die mit Hilfe des n-bit digitalen Ausgabesignals identifiziert wird, liest die Steuerung 42 außerdem Werte der analogen Detektionssignale durch die Signalleitung 50 von den mehreren Mikrocomputern 26, die in einem bestimmten Bereich liegen, aus. Da die Steuerung 42 die Werte der analogen Detektionssignale nicht von allen Mikrocomputern 26 auslesen muss, lässt sich die Bearbeitungszeit, die zur Identifizierung der genauen Position des Kolbens 14 erforderlich ist, abkürzen. Dementsprechend kann mit der Positionsdetektionsvorrichtung 11 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Prozess zur Bestimmung der genauen Position des Kolbens 14 sehr schnell durchgeführt werden, und die Ansprechempfindlichkeit kann weiter verbessert werden.
Außerdem trägt die Steuerung 42 die Werte der mehreren analogen Detektionssignale, die aus den spezifizierten mehreren Mikrocomputern 26 ausgelesen werden, relativ zu den Positionen, an welchen die spezifizierten mehreren Magnetdetektoren 18 angeordnet sind, auf und bestimmt dadurch die Wellenform gemäß 5, die eine Änderung der Werte der mehreren analogen Detektionssignale relativ zu den Richtungen des Pfeils A zeigt. Außerdem wird ein Nulldurchgangspunkt P detektiert, an welchem die bestimmte Wellenform eine Nulllinie kreuzt. Dabei wird die Position des detektierten Nulldurchgangspunktes P als die genaue Position des Kolbens 14 identifiziert. Gemäß diesem Merkmal ist es möglich, die genaue Position des Kolbens 14 schnell und zuverlässig zu bestimmen. Indem die genaue Position des Kolbens 14 identifiziert wird, kann außerdem eine Bewegungsgeschwindigkeit und/oder eine Bewegungsstrecke des Kolbens 14 auf der Basis der identifizierten genauen Position des Kolbens 14 berechnet werden.
Außerdem ist bei der Positionsdetektionsvorrichtung 11 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Magnet 16 so an dem Kolben 14 angebracht, dass seine magnetischen Pole entlang der Bewegungsrichtung des Kolbens 14 orientiert sind. Die n Magnetdetektoren 18 sind in einer Reihe entlang der Bewegungsrichtung an einer Außenseite des Zylinderrohres 12 angeordnet. Gemäß diesem Merkmal kann die Positionsdetektionsvorrichtung 11 bei einem Stellglied 10 eingesetzt werden. Lediglich indem die n Magnetdetektoren 18 in einer Reihe an der Außenseite des Zylinderrohres 12 angeordnet werden, kann die genaue Position des Kolbens 14, an dem der Magnet 16 angebracht ist, schnell und zuverlässig bestimmt werden.
Indem die n Magnetdetektoren 18 in einer Reihe an der Außenseite des Zylinderrohres 12 angeordnet werden, kann eine Verbreiterung in der Breitenrichtung (der äußeren Umfangsrichtung des Zylinderrohres 12) vermieden werden. Hierdurch können die n Magnetdetektoren 18 in einer Reihe auf einer Leiterplatte mit einer rechteckigen Form, die entlang der Längsrichtung (der Richtung des Pfeils A) des Zylinderrohres 12 länger ist, angebracht werden. Wenn die Leiterplatte an dem Zylinderrohr 12 angeordnet ist (beispielsweise durch Einbetten der Leiterplatte in eine Nut, die in der Längsrichtung des Zylinderrohres 12 vorgesehen ist), kann die Zahl von Leitungen der Leiterplatte verringert werden. Gleichzeitig lässt sich eine Verringerung des Platzes, der in der Breitenrichtung eingenommen wird, realisieren. In dem Fall, dass die Positionsdetektionsvorrichtung 11 bei einem Stellglied 10 eingesetzt wird, wird dementsprechend mit der vorliegenden Ausführungsform im Vergleich zum Stand der Technik ein Vorteil hinsichtlich des Fußabdrucks (Installationsraum) und der Kosten erreicht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2007-178158 A [0003, 0004]

Claims

Positionsdetektionsvorrichtung (11) mit: einer Zahl n von Magnetdetektoren (18), die jeweils ein magnetisches Sensorelement (24) aufweisen, das dazu ausgestaltet ist, das Magnetfeld eines Magneten (16), der an einem Bewegungskörper (14) angebracht ist, zu detektieren und ein analoges Detektionssignal entsprechend dem Magnetfeld auszugeben, und einem ersten A/D-Wandler (30), der dazu ausgestaltet ist, eine A/D-Wandlung des analogen Detektionssignals in ein digitales Detektionssignal durchzuführen und das digitale Detektionssignal auszugeben, wobei die n Magnetdetektoren (18) in gleichmäßigen Abständen entlang einer Bewegungsrichtung (A) des Bewegungskörpers (14) angeordnet sind, einem D/A-Wandler (20), der dazu ausgestaltet ist, die digitalen Detektionssignale, die jeweils von den n Magnetdetektoren (18) ausgegeben werden, als ein n-bit digitales Signal zu empfangen, eine D/A-Wandlung des n-bit digitalen Signals durchzuführen und ein D/A-gewandeltes analoges Ausgabesignal auszugeben, und einer Positionsdetektionseinheit (22), die dazu ausgestaltet ist, eine Position des Bewegungskörpers (14) auf der Basis des ihr von dem D/A-Wandler (20) eingegebenen analogen Ausgabesignals zu detektieren.
Positionsdetektionsvorrichtung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsdetektionseinheit (22) einen zweiten A/D-Wandler (40) aufweist, der dazu ausgestaltet ist, eine A/D-Wandlung des ihm eingegebenen analogen Ausgabesignals durchzuführen, und dass die Positionsdetektionseinheit (22) eine Position des Magneten (16) auf der Basis eines A/D-gewandelten n-bit digitalen Ausgabesignals bestimmt, wodurch die Position des Bewegungskörpers (14), an welchem der Magnet (16) angebracht ist, detektiert wird.
Positionsdetektionsvorrichtung (11) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Signalleitung (50), die dazu ausgestaltet ist, die n Magnetdetektoren (18) mit der Positionsdetektionseinheit (22) zu verbinden, wobei die Positionsdetektionseinheit (22) eine Mehrzahl von Magnetdetektoren (18) spezifiziert, die in einem bestimmten Bereich um die detektierte Position des Bewegungskörpers (14) liegen, Werte der analogen Detektionssignale von den spezifizierten mehreren Magnetdetektoren (18) durch die Signalleitung (50) ausliest und eine genaue Position des Bewegungskörpers (14) auf der Basis der Werte der mehreren analogen Detektionssignale, die ausgelesen wurden, identifiziert.
Positionsdetektionsvorrichtung (11) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsdetektionseinheit (22) die Werte der mehreren analogen Detektionssignale, die von den spezifizierten mehreren Magnetdetektoren (18) ausgelesen werden, relativ zu Positionen, an welchen die spezifizierten mehreren Magnetdetektoren (18) angeordnet sind, grafisch darstellt, wodurch eine Wellenform bestimmt wird, die eine Änderung der Werte der mehreren analogen Detektionssignale relativ zu der Bewegungsrichtung (A) zeigt, und einen Nulldurchgangspunkt (P) bestimmt, an welchem die bestimmte Wellenform eine Nulllinie kreuzt, wodurch eine Position des bestimmten Nulldurchgangspunktes (P) als die genaue Position des Bewegungskörpers (14) identifiziert wird.
Positionsdetektionsvorrichtung (11) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsdetektionseinheit (22) eine Bewegungsgeschwindigkeit und/oder eine Bewegungsstrecke des Bewegungskörpers (14) auf der Basis der identifizierten genauen Position des Bewegungskörpers (14) berechnet.
Positionsdetektionsvorrichtung (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der D/A-Wandler (20) eine R-2R Leiterschaltung aufweist.
Positionsdetektionsvorrichtung (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die n magnetischen Sensorelemente (24) Hall-Elemente sind, dass der Bewegungskörper (14) ein Kolben ist, der dazu ausgestaltet ist, sich entlang der Bewegungsrichtung (A) im Inneren eines Zylinderrohres (12) eines Stellgliedes (10) zu bewegen, dass der Magnet (16) an dem Kolben (14) derart angebracht ist, dass seine magnetischen Pole entlang der Bewegungsrichtung (A) orientiert sind, und dass die n Magnetdetektoren (18) in einer Reihe entlang der Bewegungsrichtung (A) an einer Außenseite des Zylinderrohres (12) angeordnet sind.