JP2002511571A - センサの非線形領域に対する補正機能を具備した位置検出装置 - Google Patents
センサの非線形領域に対する補正機能を具備した位置検出装置Info
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Abstract
Description
路に沿って移動する部材の位置を決定するための装置に関する。
知したいことはしばしばある。例えば、制御機器産業においては、アクチュエー
タにより動かされるバルブステムあるいは弁軸を有する弁のような機器を用いて
、種々の工業プロセスに関連する液体や気体の流れを制御することが行われる。
これらの用途では、所与の時点で、それらの可動バルブステムあるいは弁軸の正
確な位置を検知したいことがしばしばある。この位置情報を得ることによって、
プロセス及びプロセスの制御をよりよく理解することが可能になる。
は、透明部と不透明部を有するコード化エレメントを用いて、それらの部分を通
る光を測定するように配置されたセンサ・アレイにデジタルデータ入力を供給す
るようになっている。光コーディング装置は、機械的連動機構を必要としないが
、光学的な方法は非常に清浄な環境でしかよく機能せず、そのために多くの産業
環境では利用されない。線形可変差動変圧器(Linear Variable Differential T
ransformer: LVDT)は非常に正確な位置情報を得ることができるが、通常機
械的連動機構を必要とし、また一般に比較的大きな電力を消費する。ポテンショ
メータあるいは他の回転型トランスデューサは機械的連動機構が必要であり、ま
た長期信頼性が問題になり得る摺動型の電気的接触が用いられるという不利もあ
る。現在用いられているホール効果トランスデューサは、一般に機械的連動機構
を必要とする。
t)他の米国特許第4,698,996号に開示されている。同特許において、
クレフト(Kreft)等は、可動部材の上に棒磁石を設け、それを複数の離し
て配置されたセンサと平行に動かすようにした技術を提案している。較正手順で
、棒磁石をセンサの線と平行な方向に精密に設定された単位長さずつ逐次移動さ
せる。どれか特定のセンサの出力電圧が、その両隣りのセンサがそれぞれ正と負
の値を有するときゼロであれば、その特定のセンサにある長さ値を割り当て、記
憶する。
測定し、それらの間の関係を求める。それには、隣り合うセンサで異なる極性の
電圧値を有するセンサを選択する。電圧関係が較正された電圧関係に正確に対応
する場合は、対応する較正された位置の値をその不明位置に割り当てる。2つの
較正値の間にある電圧関係については、適切な補間法ないしは内挿法を用いて磁
石の位置を設定する。
るいは磁石中の欠陥等に起因する磁界の非線形性に対して補償手段が講じられて
いないという限界がある。クレフト等は、センサ出力信号が非線形になり得るこ
と、特に磁石の極がセンサに接近するとき出力信号が非線形になり得ることを認
めている。そこで、クレフト等は、隣り合うセンサを確実に線形領域で動作させ
るために、磁石の極の位置がどちらの隣接センサからも十分にずれるようセンサ
の間隔に対して相対的に長い磁石を使用することを提案している。しかしながら
、この方法は位置検知装置ないしは位置検出装置のコストを著しく増大させる結
果になり得る。
位置を確実かつ正確に検出することができる位置検出装置が必要とされる情況が
存在する。
センサ間隔を小さくすることも必要としない位置検出装置を提供することを目的
とする。本発明のこのような位置検出装置は、好ましくは、センサの非線形性に
よって生じる残留誤差を補正するための補正機構を設けることによって達成され
る。好ましくは、この補正機構は残留誤差を所定の関数で近似し、その所定の関
数に対応する選択された補正率をその所定の関数に乗じて残留誤差を補償する。
移動する可動部材に磁石を取り付ける。磁界トランスデューサ・アレイをその前
もって定められた経路に近接させて配置する。トランスデューサは、磁石が各ト
ランスデューサに接近し、そこを通過し、そこから離れるのに伴ってバイポーラ
出力信号を発生する。磁石の位置、従って可動部材の位置を決定するために、ト
ランスデューサは電子的に走査され、磁石との相対的接近度を示す出力を発生す
る一群のトランスデューサからデータが選択される。
よってある比が計算される。次に、この比に補正率を適用することによって磁石
の位置が決定される。好ましくは、補正率によってトランスデューサの非線形性
を少なくとも一部補償するようにする。
トランスデューサと負の出力信号値“B”を有する第2のトランスデューサ(こ
れは逆の関係にもなり得る)の2つの隣接したトランスデューサが選択される。
出力信号値A及びBを用いることによって、上に述べたように、第1及び第2の
トランスデューサに対する磁石の相対位置に関係する比を計算することができる
。
(A−B)を入れることによって、共通モード利得変動を減少させることが可能
である。もう一つの実施態様においては、この比は[(A+B)/2]/(A−
B)と定義される。分子に項[(A±B)/2]を入れることによって、利得ま
たはセンサ・オフセットの差分変動が平均化され、従って潜在的に低減され、共
通モードのセンサ・オフセット変動がゼロになる。この例では、2つのセンサ信
号AとBしか用いられないが、これと同じ計算法で3つ以上のセンサ出力信号(
例えば、A、B、C、D、 ...)を用いることが可能なことは当然考えられ
るところである。
ているために、上記の比には通常残留誤差が内在する。多くのトランスデューサ
の場合、残留誤差はシヌソイド関数、n次関数(ただし、n≧1)のような関数
、あるいは他の何らかの関数に類似している。従って、これらの関数の1つを用
いて残留誤差を近似できることが考えられる。適切な関数は較正作業時に決定す
ることができる。適切な関数が見つかったならば、残留誤差は単に上記比の値に
対応する関数の値を加えるか、あるいは引くだけで、その比から除去することが
できる。
そして、関数の振幅に対応する補正率が各区間に割り当てられる。各補正率は、
好ましくはルックアップテーブルに記憶される。すると、上記比値を用いて対応
する補正率をルックアップテーブルから見つけだすことができる。次に、その選
択された補正率をその比に適用し、その結果から磁石の位置が計算される。この
構成においては、磁石が第1及び第2のトランスデューサに対して相対的に縦方
向に移動するにつれて、信号AとBとに関する所望の比が変化し、また対応する
補正率が変化する結果、磁石の位置は絶えず更新される。
いくつかのオフセット値を与えることが考えられる。好ましくは、隣り合うトラ
ンスデューサからなる各トランスデューサペアの上記の比にそれぞれ異なるオフ
セット値を加える。例えば、長さLの前もって定められた経路に沿って6つのト
ランスデューサが離して配置されているとすると、5つのトランスデューサペア
が存在し、オフセット値は例えばC×(L/5)×nとすることができる。ただ
し、Cは定数、nはトランスデューサペアの位置(1、...、5)を示す。こ
のようにして、トランスデューサペアに対する経路の長さ沿いの磁石の相対位置
によって適切なオフセット値を選択し、割り当てる。好ましくは、オフセットは
、これによって前もって定められた経路沿いの磁石の位置と関連付けられた一様
増加出力信号あるいは一様減少出力信号が得られるようにする。
の方法にある。本発明の方法は、好ましくは、上記部材に取り付けられた磁界を
作り出すための磁界発生手段を設けるステップと;定められた経路に近接して配
置された磁界トランスデューサ・アレイを設けるステップとを有し、その各トラ
ンスデューサが、磁界発生手段が各トランスデューサに接近し、そこを通過し、
そこから離れるのに伴ってバイポーラ出力信号を発生すると共に、各トランスデ
ューサは、磁界発生手段の第1の位置に対する出力信号値を発生する磁界トラン
スデューサ・アレイを設け、選択されたトランスデューサの出力信号値を用いて
比を計算し、選択された補正率を上記比に適用して上記第1の位置を決定するよ
うにしたものである。
置を全体として符号10で示す。図1は、磁石12とその磁力線15の拡大図を
示す。トランスデューサ22は、直線17に沿って例えば位置21に配置されて
いる(図6Aも参照のこと)。磁石12は、直線あるいは経路23に沿って移動
する。この実施形態では、磁極は磁石23の線あるいは経路23に平行に配向さ
れている。
沿った方向の磁界成分に有感となるように設計することができる。この形態のセ
ンサの一例としては、x軸方向に有感となるよう構成されたホールセンサがある
。あるいは、トランスデューサ22は磁界成分の合成磁界に有感となるよう設計
することも可能である。この形態のセンサの一例が、ブリッジ回路構成として接
続された磁気抵抗材料、例えばパーマロイ・ストリップをxy平面内に配置し、
パーマロイ・ストリップを飽和させるのに十分な強い磁界中で動作させるように
したトランスデューサである。これらの条件下では、パーマロイ・ストリップの
抵抗変化がxy平面内の磁化角の測度、従って磁界の角度の測度になる。磁気抵
抗トランスデューサの例としては、本発明の譲受人から入手可能なHMC100
1、HMC1002、あるいはHMC1501がある。
う一つの実施形態を示す。従って、この実施形態の磁力線19は図1の磁力線1
5に対して90度だけずれている。図1及び図2に示す両方の実施形態とも、好
ましくはトランスデューサ22は各位置21における磁界の角度を測定する。
ブステム14のような可動部材上に取り付けられる(図6A参照)。図4は、線
4−4に沿って切断した図3の磁石の第1の横断面図で、中実横断面を示してい
る。中実断面を持つ磁石の限界は、高い磁化度を達成することが難しい場合があ
るということである。その1つの理由は、磁石の内部の材料部分に強い磁界を印
加することが難しいということである。
すように、磁石12を貫通させて穴25を設けることが考えられる。磁石の磁化
時にコイルのような磁石発生手段を穴25に挿通することができる。これによっ
て、上記の磁化の困難が低減され、磁石の磁化度を高めることができる。図5の
磁石を使用するためには、穴25は可動部材を受けることができるものにするこ
とが考えられる。この形状構成では、磁石12は可動部材14の外面の少なくと
も一部の周方向に取り囲むように配置される。
検出装置10は、バルブステム14に固着された磁石12を具備し、バルブステ
ム14は弁の流量を変化させる他の可動な弁部品(図示省略の)に取り付けられ
ている。バルブステム14はその縦軸16に沿って移動可能である。また、装置
10は、バルブヨーク20あるいはバルブステム14の近傍の他の適切な固定支
持部材に取り付けられたセンサモジュールあるいは電子回路モジュール18を具
備する。センサモジュール18は、互いに既知の距離26だけ離間して縦軸16
に平行なリニアアレイ24として配列された磁界トランスデューサ22を具備す
る。
アレイ24に沿って移動する。磁石12は、互いに直交する3本の軸沿いの成分
によって表すことができる磁界を供給する。上に述べたように、トランスデュー
サ22は、単一方向、例えばx軸沿いの方向の磁界成分に対して有感となるよう
に設計するか、あるいは合成方向の磁界成分に対して有感となるよう設計するこ
とができる。各トランスデューサ22は、磁石12がその近接位置にあるとき磁
界データを取得する。
10の構成を示したものである。この形態の用途の一例として、軸62の軸心6
0の回りの回転運動によって制御するよう設計された弁がある。クランクアーム
64は軸62に固着されており、クランクアーム64の端部66の運動によって
弁の流量が制御される。トランスデューサ22aは固定支持部材に持続される電
子回路モジュール18aに接続されている。この構成においては、磁気抵抗トラ
ンスデューサ22aが軸62を中心とする環状経路の一部を表す曲線経路中に配
置されている。他の点に関しては、図6Bに示す装置10の動作は図6Aに示す
構成の場合と同様である。
サ22は導体28によってセンサモジュール18に接続されている。トランスデ
ューサ22からの磁界データは直列にでも、並列にでも得ることが可能である。
電力消費をできる限り小さくするために、トランスデューサ22は図示のように
マルチプレクサ80へ配線して、直列にデータが得られるようにすることができ
る。また、図7にはアナログ‐ディジタル(AD)変換器(ADC)82、マイ
クロプロセッサ84及びその関連メモリ86が示されている。マイクロプロセッ
サ84は、制御線88を介してどのトランスデューサ22をアナログ‐ディジタ
ル変換器82に接続するかを制御する。より短い時間でデータを得るために、ト
ランスデューサ22は個別のAD変換器に接続してもよく、その場合各AD変換
器は個々にマイクロプロセッサ84に接続される。
8HC05あるいはマイクロチップ(Microchip)PIC16C71の
ようななるべく低消費電力で、低性能のプロセッサである。そのプロセッサは、
トランスデューサ22によって供給される適切な出力信号を選択し、比を計算し
、適切な補正率を選択して比に加え、かつ前もって定められた経路沿いの磁石の
位置を示す信号、すなわちカウントを供給するアルゴリズムを使用するよう適切
にプログラムされる。この目的のためのアルゴリズムをマイクロプロセッサ84
に組み込むことができる。マイクロプロセッサ84は、下記の機能を含むいくつ
かの機能が得られるよう適切にプログラムされる。各トランスデューサの出力を
周期的に走査してデータを取得する、磁石に対する相対的接近を示す出力を有す
る2つ以上のトランスデューサを選択する、選択されたトランスデューサの出力
信号に関する比を計算する、適切な補正率を選択して適用する、適切なオフセッ
ト値を加えて磁石の位置を得る。
を2極磁石12の位置の関数として表す磁界データを示すグラフである。磁石1
2が各トランスデューサ22に接近し、そこを通過し、そこから離れるのに伴っ
て変化する出力信号が各トランスデューサ22により供給される。これらの出力
信号は符号a〜iで示されている。垂直線38は磁石12の位置を表す。磁石1
2が移動し、その極の1つがトランスデューサに接近するにつれて、その出力信
号電圧の線形上昇及び線形低下がそれぞれ起こる。磁石によって作り出される磁
界の強度及びトランスデューサからの磁石の距離によって、線形曲線が非線形に
なって最大出力電圧に達した後、出力電圧は減少する。
較して相対的に小さくしなければならない。すなわち、隣り合うトランスデュー
サが確実に線形領域で動作するようにするために、磁石の極はそれらの隣り合う
トランスデューサのどちらからも十分ずれていなければならない。しかしながら
、そうすると位置検知装置のコストが著しく増大することにもなる。また、あら
ゆる動作条件下でトランスデューサを線形領域に維持することは困難なことがし
ばしばある。この点に鑑みて、本発明は補正率を適用することによって、トラン
スデューサ出力における非線形性を補正することを企図したものであり、以下こ
れについてさらに詳しく説明する。
示す。垂直線89は磁石12の位置を表す。垂直線89の位置で、第1のトラン
スデューサは正の出力信号値“A”94を持ち、第2のトランスデューサは負の
出力信号値“B”96を有する。信号値AとBの間のこの関係は、磁石12の位
置が第1のトランスデューサと第2のトランスデューサとの間のどこかにあるこ
とを示す。第1及び第2のトランスデューサに対する磁石12の相対位置を決定
するために、第1及び第2のトランスデューサの出力信号値94と96の振幅を
所定の方法で割って、比が計算される。この比に補正率を適用した後、第1と第
2のトランスデューサの間のある位置に対する補間を行うことによって磁石の位
置を決定することができる。以下にさらに説明するように、好ましくは、この補
正率によってトランスデューサの非線形性が少なくとも部分的に補正されるよう
にする。
−B)を入れることによって、共通モード利得変動を低減させることができる。
例えば、図9Bに示すように、共通モード利得が増加する結果、第1のトランス
デューサの出力信号値“A”94の振幅が増大し、第2のトランスデューサの出
力信号値“B”96の振幅が減少する。このように、共通モード利得が増加する
と、“A”の値が増加し、(A−B)の値も大きくなる。これに従って、A/B
の単純比に比べて比A/(A−B)を共通モード利得の変化による影響を受けに
くくすることができる。
ある。分子に項[(A+B)/2]を入れることによって、利得あるいはセンサ
・オフセットの差分変動が平均され、従って潜在的に低減され、共通モードセン
サ・オフセット変動がゼロになる。量[(A+B)/2]は図9Cに符号100
で示されている。この例では、センサ信号はAとBの2つしか用いられていない
が、このアルゴリズムで2つ以上のセンサ出力信号(例えばA、B、C、D、
...)を使用する場合も考えられる。
示したグラフである。トランスデューサペアの中の第1のペアに関する比A/(
A−B)は符号106で示され、第2のトランスデューサペアに関する比A/(
A−B)は符号108で示されている。図9Aに点102及び104で示すよう
に、AとBが等しいときこの比は無限大に接近するので、どちらの比も、正接関
数状の曲線として示されている。これらの各正接関数は、2つの非線形領域とそ
れらの間にわたる比較的線形な領域を有する。これらの非線形領域はそれぞれ対
応するトランスデューサの非線形領域に対応してる。同様に、線形領域はそれぞ
れ対応するトランスデューサの線形領域に対応する。
合うように互いに離間して配置される。例えば、正接関数106が垂直線110
から112までの間にわたり、正接関数108が垂直線114から116までの
間にわたる。これらの正接関数同士の重なる部分は垂直線112と116との間
にある。この重なりによって、マイクロプロセッサ84(図7参照)は、上記比
が一定の最大値を超える際1つのトランスデューサペアから次のトランスデュー
サペアに切り換えることができる。しかしながら、トランスデューサは、選択さ
れたトランスデューサの非線形領域の少なくとも一部が磁石12の位置決定時に
使用されるよう互いに十分に離間される。
つかのオフセット値を設けることが考えられる。好ましくは、各トランスデュー
サペアによって得られる比にそれぞれ異なるオフセット値を与える。例えば、長
さLの前もって定められた経路に沿って6つのトランスデューサが離間配置され
ている場合、5つのトランスデューサペアが存在し、オフセット値はC×(L/
5)×nにすることができる。ただし、Cは定数で、nはトランスデューサペア
の位置(1、...、5)を示す。このように、5つのトランスデューサペアに
対する磁石の相対位置によって適切なオフセット値を選択し、割り当てる。好ま
しくは、オフセットは、これによって前もって定められた経路沿いの磁石の位置
と関連付けられた一様増加出力信号あるいは一様減少出力信号が得られるように
する。。
示すグラフである。オフセットは、第2のトランスデューサペアに関する比10
8の下端が第1のトランスデューサペアに関する比106の上端とそろうように
与えられる。図11に示す例では、マイクロプロセッサ84は点120で第1の
トランスデューサペアから第2のトランスデューサペアに切り換わっている。図
12は、5つのトランスデューサペアに関する比の合成結果を示すグラフである
。
ペアによって与えられる比には通常残留誤差が内在する。多くのトランスデュー
サの場合、残留誤差はシヌソイド関数、n次関数(ただし、n≧1)のような関
数、あるいは他の何らかの関数に類似している。特に図12において、理想的な
位置センサ出力は符号130で示すような直線であろう。しかしながら、トラン
スデューサにおける非線形性のために、残留誤差は、符号132で示すように、
位置センサ出力を直線から逸脱させる。図示実施形態では、残留誤差はシヌソイ
ド関数に類似しており、図13に符号136で明示された曲線のようになる。
関数のような適切な関数を用いて近似することが考えられる。好ましくは、適切
な関数は較正作業時に決定される。特に図13において、残留誤差136はシヌ
ソイド関数138により近似することができる。適切な関数が見つかったならば
、残留誤差136は、単にその関数の適切な値を上記比に加えるか、あるいはそ
れから減じるだけでその比から除去することができる。
実施形態においては、残留誤差を近似するこの関数は多数の区間140に分けら
れる。そして、各区間の関数の振幅に対応する補正率が各区間140に割り当て
られる。好ましくはこれらの補正率は、図15に総体的に示すようなルックアッ
プテーブル150に記憶される。すると、上記比の値を用いてルックアップテー
ブル150から対応する補正率を見つけだすことができる。そして、選択された
補正率をその比に適用し、その結果から磁石の位置を計算することができる。こ
の構成で、磁石が第1及び第2のトランスデューサに対して相対的に縦方向に移
動するにつれて、信号AとBとに関する所望の比が変化し、対応する補正率も変
化する結果、磁石の位置は絶えず更新される。
関数の一部についての補正率だけルックアップテーブル150に記憶することも
考えられる。図示実施形態では、シヌソイド関数138の4分の1に対応する補
正率だけがルックアップテーブル150に記憶される。これが可能なのは、シヌ
ソイド関数138は4つの等しい形状の領域142、144、146及び148
を持っているからである。図示実施形態においては、第1の領域142は128
区間に分けられ、ルックアップテーブルは対応する128の補正率を記憶する。
ルックアップテーブルは図7のEEPROM86であってもよい。
関数のどの領域が特定の比値と対応するかを決定する。これが決定されたならば
、その比値を用いてルックアップテーブル150から適切な補正率が選択される
。例えば、磁石の位置を左から右へ移動させるとき、第1の領域142に対応す
る補正率がまず用いられ、次に第2の領域144の補正率、その後第3の領域1
46の補正率、最後に第4の領域148の補正率が用いられる。第1の領域14
2中を移動するとき、マイクロプロセッサ84は、好ましくは、比が増加するの
に伴って昇順にルックアップテーブルにアクセスし、それに応じて対応する補正
率を上記比から減じる。第2の領域144中を移動するとき、マイクロプロセッ
サ84は、好ましくは、比の増加につれて降順にルックアップテーブルにアクセ
スし、上記比から対応する補正率を減じる。第3の領域146中を移動するとき
、マイクロプロセッサ84は、好ましくは、比の増加につれて昇順にルックアッ
プテーブルにアクセスし、上記比に対応する補正率を加える。最後に、第4の領
域148中を通過するとき、マイクロプロセッサ84は、好ましくは、比の増加
につれて降順にルックアップテーブルにアクセスし、上記比に対応する補正率を
加える。
合成した結果を示すグラフであるこの図から容易に分かるように、位置センサの
出力は図12に示すものと比べて大きく改善されている。
は、好ましくは、アナログ論理とディジタル論理の組合せによって実施すること
が可能である。図7において、トランスデューサ22は好ましくはアナログ出力
信号を供給する。アナログ‐ディジタル変換器82は、好ましくは、各トランス
デューサ22のアナログ出力信号値を対応するカウント値に変換する。マイクロ
プロセッサ84は、選択されたトランスデューサのカウント値から近似位置カウ
ント値を計算することによって磁石の位置を求める。近似位置カウント値は上に
説明した比に対応する。また、好ましくは、マイクロプロセッサ84は選択され
た補正カウント値を近似位置カウントに適用して磁石12の位置を決定する。
ント値間の補外ないしは外挿を行うことによって計算される。例えば、マイクロ
プロセッサ84は、第1の範囲内のカウント値“A”を有する第1のトランスデ
ューサ、及び第2の範囲内のカウント値“B”を有する第2のトランスデューサ
を選択した後、これらのAとBを用いて近似位置カウント値に対応した比を計算
することによってその近似位置カウント値を計算することが可能である。
つに各々対応する複数のオフセットカウント値を用いることも可能である。この
場合、マイクロプロセッサ84は、それらのオフセットカウント値の中の選択さ
れた1つを近似位置カウント値に加えればよい。好ましくは、選択されたオフセ
ットカウント値は選択されたトランスデューサペアに対応する。
されている。このアルゴリズムはステップ170で開始され、ここで制御はステ
ップ172に渡される。ステップ172では、磁石への相対的接近を示す出力信
号を有する一対のトランスデューサが選択される。次に、制御はステップ174
に渡される。ステップ174では、選択された1対のトランスデューサの出力信
号AとBとに関する比が計算される。この比は、好ましくは、A/(A−B)あ
るいは[(A+B)/2]/[(A−B)]の形で計算される。次に、制御はス
テップ176に渡される。ステップ176では、選択されたトランスデューサペ
アによって適切なオフセットが加えられる。次に、制御はステップ178に渡さ
れる。ステップ178では、上記比を用いてルックアップテーブルから適切な補
正率が検索される。次に、制御はステップ180に渡される。ステップ180で
は、その比がある領域に応じて対応する補正率がその比に加えられる、あるいは
これから減じられる。次に、制御はステップ182に渡され、このステップでア
ルゴリズムが終了する。
範囲の記載に基づく発明の範囲内において他の実施形態にも適用可能なことは当
業者にとって容易に理解されよう。
ランスデューサを示す説明図である。
ランスデューサを示す説明図である。
の断面図である。
クの一部も併せて示されている。
及びアームの一部も併せて示されている。
曲線を示す波形図である。
図である。
図で、どちらの出力信号も各々図9Aに示す信号より大きい振幅を有する。
振幅と共に示す波形図である。
)を示すグラフである。
果を示すグラフである。
グラフである。
と重ねて示すグラフである。
。
めのルックアップテーブルを示す説明図である。
を適用した後合成した結果を示すグラフである。
Claims (31)
- 【請求項1】 前もって定められた経路に沿って移動できる部材の位置を決
定する装置において、 その部材に取り付けられていて磁界を作り出す磁界発生手段と、 前もって定められた経路に近接して既知位置に配置された磁界トランスデュー
サ・アレイであって、各トランスデューサは、磁界発生手段が各トランスデュー
サに接近し、そこを通過し、そこから離れるのに伴ってバイポーラ出力信号を発
生すると共に、磁界発生手段の第1の位置に対する出力信号値を発生する磁界ト
ランスデューサ・アレイと、 選択されたトランスデューサの出力信号値に関する比を計算し、その比に選択
された補正率を適用することによって磁界発生手段の第1の位置を決定する位置
決定手段と、 を具備したことを特徴とする装置。 - 【請求項2】 各トランスデューサのバイポーラ出力信号は非線形領域を有
することを特徴とする請求項1記載の装置。 - 【請求項3】 補正率が非線形領域の一部を少なくとも部分的に補正するこ
とを特徴とする請求項記載2の装置。 - 【請求項4】 選択された補正率が複数の補正率から選択されることを特徴
とする請求項1記載の装置。 - 【請求項5】 複数の補正率が全体的に所定の関数に対応することを特徴と
する請求項4記載の装置。 - 【請求項6】 所定の関数がシヌソイド関数であることを特徴とする請求項
5記載の装置。 - 【請求項7】 所定の関数がn≧1のn次関数であることを特徴とする請求
項5記載の装置。 - 【請求項8】 位置決定手段が、正の出力信号値“A”を有する第1のトラ
ンスデューサと負の出力信号値“B”を有する第2のトランスデューサとを選択
し、A/(A−B)を計算することによって比を求め、その比が第1及び第2の
トランスデューサに対する磁界発生手段の相対的位置と関連付けられていること
を特徴とする請求項4記載の装置。 - 【請求項9】 位置決定手段が複数の補正率を記憶するためのルックアップ
テーブルをさらに具備し、かつ比を用いてルックアップテーブルから複数の補正
率の1つが選択されることを特徴とする請求項8記載の装置。 - 【請求項10】 位置決定手段が、正の出力信号値“A”を有する第1のト
ランスデューサと負の出力信号値“B”を有する第2のトランスデューサとを選
択し、[(A+B)/2]/(A−B)を計算することによって比を求め、その
比が第1及び第2のトランスデューサに対する磁界発生手段の相対的位置と関連
付けられていることを特徴とする請求項4記載の装置。 - 【請求項11】 前もって定められた経路に沿って移動できる部材の位置を
決定する装置において、 部材に取り付けられていて磁界を作り出す磁界発生手段と、 前もって定められた経路に近接して既知位置に配置された磁界トランスデュー
サ・アレイであって、各トランスデューサは、磁界発生手段が各トランスデュー
サに接近し、そこを通過し、そこから離れるのに伴ってバイポーラ出力信号を発
生すると共に、各トランスデューサが磁界発生手段の第1の位置に対するアナロ
グ出力信号値を発生する磁界トランスデューサ・アレイと、 各トランスデューサのアナログ出力信号値をカウント値に変換する変換手段と
、 選択されたトランスデューサのカウント値から近似位置カウント値を計算し、
選択された補正カウント値を近似位置カウント値に適用して磁界発生手段の第1
の位置に対応する最終カウント値を求めることによって第1の位置を決定する位
置決定手段と、 を具備したことを特徴とする装置。 - 【請求項12】 位置決定手段が選択されたトランスデューサのカウント値
間の補外を行うことによって近似位置カウント値を計算することを特徴とする請
求項11記載の装置。 - 【請求項13】 位置決定手段が、第1の範囲内にあるカウント値“A”を
有する第1のトランスデューサと第2の範囲内にあるカウント値“B”を有する
第2のトランスデューサとを選択することによって近似位置カウント値を計算す
ると共に、これらのAとBを用いて近似位置カウント値に対応する比を計算する
ことを特徴とする請求項12記載の装置。 - 【請求項14】 各々前もって定められた経路沿いの複数の区間の1つに対
応する複数のオフセットカウント値が設けられていることを特徴とする請求項1
1記載の装置。 - 【請求項15】 位置決定手段が複数のオフセットカウント値の中の選択さ
れたオフセットカウント値を近似位置カウント値に加え、選択されたオフセット
カウント値が第1及び第2のトランスデューサペアに対応することを特徴とする
請求項14記載の装置。 - 【請求項16】 各々特定の近似位置カウント値に対応する複数の補正カウ
ント値が設けられていることを特徴とする請求項15記載の装置。 - 【請求項17】 位置決定手段が近似位置カウント値に対応する複数の補正
カウント値の中の1つを選択することを特徴とする請求項16記載の装置。 - 【請求項18】 位置決定手段が、近似位置カウント値に選択された補正カ
ウント値を加えることにより磁界発生手段の第1の位置を表す最終カウント値を
得ることを特徴とする請求項17記載の装置。 - 【請求項19】 位置決定手段がプロセッサを具備することを特徴とする請
求項18記載の装置。 - 【請求項20】 複数の補正カウント値がプロセッサに接続されたルックア
ップテーブル・メモリに記憶されることを特徴とする請求項19記載の装置。 - 【請求項21】 前もって定められた経路に沿って移動できる部材の位置を
決定する方法において、 部材に取り付けられていて磁界を作り出す磁界発生手段を設けるステップと、 前もって定められた経路に近接して既知位置に配置された磁界トランスデュー
サ・アレイでって、各トランスデューサが、磁界発生手段が各トランスデューサ
に接近し、そこを通過し、そこから離れるのに伴ってバイポーラ出力信号を発生
すると共に、磁界発生手段の第1の位置に対する出力信号値を発生する磁界トラ
ンスデューサ・アレイを設けるステップと、 選択されたトランスデューサの出力信号値を用いて出力制御値に関する比を計
算するステップと、 選択された補正率を比に適用して第1の位置を決定するステップと、 を具備した方法。 - 【請求項22】 選択された補正率を複数の補正率から選択するステップを
さらに具備したことを特徴とする請求項21記載の方法。 - 【請求項23】 複数の補正率が全体的に所定の関数に対応することを特徴
とする請求項22記載の方法。 - 【請求項24】 所定の関数がシヌソイド関数であることを特徴とする請求
項23記載の方法。 - 【請求項25】 所定の関数がn≧1のn次関数であることを特徴とする請
求項23記載の方法。 - 【請求項26】 比を計算するステップが、正の出力信号値“A”を有する
第1のトランスデューサと負の出力信号値“B”を有する第2のトランスデュー
サとを選択し、これらのAとBを用いて第1及び第2のトランスデューサに対す
る磁界発生手段の相対位置と関連付けられた比を計算することによって比を求め
ることを特徴とする請求項22記載の方法。 - 【請求項27】 比がA/(A−B)と定義されたことを特徴とする請求項
26記載の方法。 - 【請求項28】 比が[(A+B)/2]/(A−B)と定義されたことを
特徴とする請求項26記載の方法。 - 【請求項29】 複数の補正率の中の1つをルックアップテーブルから選択
するステップをさらに具備したことを特徴とする請求項26記載の方法。 - 【請求項30】 前もって定められた経路に沿って移動できる部材の位置を
決定する装置において、 部材の外面の少なくとも一部を取り囲むように周方向に配置された磁石と、 前もって定められた経路に沿って既知位置に配置された複数の磁界トランスデ
ューサからなる磁界トランスデューサ・アレイであって、各トランスデューサが
磁石が各トランスデューサに接近し、そこを通過し、そこから離れるのに伴って
バイポーラ出力信号を発生する磁界トランスデューサ・アレイと、 選択されたトランスデューサから出力信号を受け取って、出力信号から前もっ
て定められた経路沿いの部材の位置を決定するための処理ブロックと、 を具備したことを特徴とする装置。 - 【請求項31】 磁石が貫通穴を有し、穴が部材の少なくとも一部を受け入
れることを特徴とする請求項30記載の装置。
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