JP2002542475A - 位置エンコーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 閉ループをなす抵抗トラック（６）と、閉ループ（６）と電気接触し、閉ループ（６）の周りを移動可能な接触部を備えるワイパーアーム（７）と、閉ループ（６）の周りに設けられ、閉ループ（６）と電気接触する少なくとも３つの端子（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）とを有する位置エンコーダにおいて、ワイパーアームが各位置に位置している時に、一連の電圧または電流供給パターンが供給され、各供給パターンの電圧または電流が測定され、測定電圧または電流の１つが選択され、閉ループ（６）の周りにあるワイパーアーム（７）の位置が決定される。ワイパーアーム（７）の全運動範囲にわたって得られる位置エンコード出力は、各供給パターンから得られる位置エンコード出力の線形部を組み合わせることにより決定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、位置エンコーダに関し、より詳しく言うと、電位差位置エンコーダ
（ＰＰＥ）に関する。

【０００２】

【従来の技術】

電位差位置エンコーダ（以下、ＰＰＥとする）は、回転体の角位置情報を検出
し、その回転を制御するようになっている。ＰＰＥは、関連するハードウェアの
角位置に対応する電圧を出力し、例えば、専用テレビジョン（ＣＣＴＶ）カメラ
とともに、サーボ制御装置に用いられる。

【０００３】 図１は、従来のＰＰＥの概略図である。ＰＰＥは、供給電源の電圧（Ｖ＋）（
Ｖ−）が供給される抵抗トラック（１）を有している。抵抗トラック（１）と電
気接触する端部（３）を有する導電性のワイパーアーム（２）は、抵抗トラック
（１）の中心を軸として回転するようになっている。ワイパーアーム（２）が回
転すると、相対抵抗（Ｒ１）（Ｒ２）は、長さ（Ｌ１）（Ｌ２）に比例して変化
し、抵抗トラック（１）における接点（５）の電圧及びワイパーアーム（２）に
より検出される出力電圧（Ｖｏｕｔ）も変化する。出力電圧（Ｖｏｕｔ）の変動
により、ワイパーアーム（２）と、それに取り付けられた、例えばＣＣＴＶカメ
ラの角位置が決定される。

【０００４】 しかしながら、このＰＰＥは、出力電圧（Ｖｏｕｔ）を発生しない「不感帯」
（４）を有している。また、不感帯導電層のビルドアップにより短絡回路となり
、装置が完全に故障してしまうので、不感帯は好ましくない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】

米国特許第5,399,981号には、３６０°の範囲にわたって、連続する出力電圧
を発生しうるＰＰＥが開示されている。このＰＰＥは、３６０°の抵抗トラック
と、抵抗トラックと電気接触する回転式のワイパーアームとを備えている。しか
しながら、ワイパーアームの角位置を検出する上述したＰＰＥは、±１°の分解
能しか有していない。また、上述したＰＰＥは、測定電圧と角位置との代数関係
のみに依存するので、約０．２％（測定電圧に対し、±０．５ビットエラー窓）
の線形許容差しか有していない。この線形許容差は、線形が歪んで、測定により
、ＰＰＥが不定の出力を発生してしまう極大値や極小値に、特に当てはまるもの
である。線形許容差が小さいために、製造速度が低下する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本発明の第１の態様によれば、電位差位置エンコーダは、 閉ループをなす抵抗トラックと、 閉ループと電気接触し、閉ループの周りを移動可能な接触部を備えるワイパー
と、 閉ループの周りに設けられ、閉ループと電気接触する少なくとも３つの端子と
、 ワイパーの接触部に電圧または電流を供給し、ワイパーの接触部における電圧
または電流を測定する第１の制御手段と、 端子に電圧または電流を供給し、端子の電圧または電流を測定する第２の制御
手段とを備え、 第１または第２の制御手段の一方を、一連の電圧または電流供給パターンを供
給するように制御し、第１または第２の制御手段の他方を、各供給パターンにお
ける電圧または電流を測定するように制御し、選択された１つの測定電圧または
電流を用いて、ワイパーの位置を決定するようになっている。

【０００７】 本発明の電位差位置エンコーダ（ＰＰＥ）は、３６０°の範囲にわたって所定
の電圧または電流を供給し、その範囲におけるワイパーアーム位置及び関連する
ハードウェアの位置を決定できるようになっている。特に、各電圧または電流供
給パターンは、関連する位置エンコード出力を有し、ワイパーの運動範囲にわた
る、ＰＰＥの位置エンコード出力は、各供給パターンの出力の線形部を組み合わ
せることにより得られる。

【０００８】 第２の制御手段は、電圧または電流を、選択された一連の端子に連続して供給
し、第１の制御手段は、連続する各電圧または電流供給パターンに対応して、接
触部における電圧または電流を測定するようになっているのが好ましい。

【０００９】 ＰＰＥは、連続する各電圧または電流供給パターンに対応して、選択された一
対の端子に供給される電圧または電流をデジタル信号に変換するＡ/Ｄコンバー
タと、デジタル信号を記憶するメモリとを備えているのが好ましい。

【００１０】 ＰＰＥは、第１の制御手段により測定され、位置エンコード電圧または電流を
決定するために用いられる電圧または電流値の１つを選択するアルゴリズムを有
するメモリをさらに備えているのが好ましい。

【００１１】 アルゴリズムは、次の段階により定義されているのが好ましい。 （ａ）（Ｖ３）が（Ｖ２−ｙ）及び（Ｖ１＋ｙ）より大きい場合には、（Ｖ１）
を読み出す。 （ｂ）（Ｖ１）が（Ｖ３−ｙ）及び（Ｖ２＋ｙ）より大きい場合には、（Ｖ２）
を読み出す。 （ｃ）（Ｖ２）が（Ｖ１−ｙ）及び（Ｖ３＋ｙ）より大きい場合には、（Ｖ３）
を読み出す。 ここで、（Ｖ１）は、第１の電圧または電流供給パターンに対応するワイパー
からの測定電圧または電流である。 （Ｖ２）は、第２の電圧または電流供給パターンに対応するワイパーからの測
定電圧または電流である。 （Ｖ３）は、第３の電圧または電流供給パターンに対応するワイパーからの測
定電圧または電流である。 （ｙ）は、プロセッサが、記憶された３つの値のうちのどの値を用いて、ＰＰ
Ｅの位置エンコード電圧または電流を計算するかを決定する計算に用いられる固
定オフセット値である。

【００１２】 値（Ｖ１）（Ｖ２）（Ｖ３）は、３６０°の範囲の３つの部分（セグメント）
にわたって、位置エンコード電圧または電流を得るために用いられるので、高分
解能となる。これは、Ａ/Ｄコンバータにより可能となる。標準的な８ビットＡ/
Ｄコンバータを用いることができ、各セグメントを２５６段階とすることができ
る。それにより、０．５°の分解能が可能となる。

【００１３】 本発明の他の実施例では、第１の制御手段は、ワイパーの接触部を介して、閉
ループに電圧または電流を供給し、第２の制御手段は、閉ループに供給される電
圧または電流供給パターンに対応して、各端子における、ワイパーの位置を決定
するために用いられる電圧または電流を測定するようになっている。

【００１４】 ３つの段階の電圧/電流供給パターンまたは測定サイクルにより、ワイパー位
置を性格に決定することができる。また、簡単な構成で機械的に信頼性のあるＰ
ＰＥを実現できる。

【００１５】 ＰＰＥは、位置エンコード電圧または電流を決定するために用いられる、第２
の制御手段により測定された電圧または電流値の１つを選択するアルゴリズムを
有するメモリをさらに備えているのが好ましい。

【００１６】 アルゴリズムは、次の段階により定義されているのが好ましい。 （ａ）（Ｖ３）が（Ｖ２−ｙ）及び（Ｖ１＋ｙ）より大きい場合には、（Ｖ１）
を読み出す。 （ｂ）（Ｖ１）が（Ｖ３−ｙ）及び（Ｖ２＋ｙ）より大きい場合には、（Ｖ２）
を読み出す。 （ｃ）（Ｖ２）が（Ｖ１−ｙ）及び（Ｖ３＋ｙ）より大きい場合には、（Ｖ３）
を読み出す。 ここで、（Ｖ１）は、第１の端子からの出力電圧または電流である。 （Ｖ２）は、第２の端子からの出力電圧または電流である。 （Ｖ３）は、第３の端子からの出力電圧または電流である。 （ｙ）は、プロセッサが、３つの値のうちのどの値を用いて、ＰＰＥの位置エ
ンコード電圧または電流を計算するかを決定する計算に用いられる固定オフセッ
ト値である。

【００１７】 ＰＰＥは、各端子間に接続された各インピーダンスと、各端子の電圧または電
流が、端子を各インピーダンスに接続するノードにおいて測定される基準点とを
さらに備えているのが好ましい。

【００１８】 抵抗トラックは円形であり、端子を、等間隔に離して抵抗トラック上に設けて
あるのが好ましい。

【００１９】 本発明の第２の態様によれば、サーボ制御装置は、本発明の第１の態様による
電位差位置エンコーダに接続された回転装置を備え、回転装置はワイパーに接続
され、回転装置の回転に対応してワイパーが回転するか、ワイパーの回転に対応
して回転装置が回転するようになっているのが好ましい。

【００２０】 回転装置は専用テレビジョンカメラであるのが好ましい。

【００２１】 このようなＰＰＥにより、３６０°の範囲にわたって専用テレビジョンカメラ
が回転でき、この範囲において、カメラを選択された位置に設けることができる
ようになる。それにより、駐車場の入口のような専用テレビジョン装置の視界を
、ユーザ（例えば警備員）は自然に見ることができるようになる。

【００２２】 本発明の第３の態様によれば、位置エンコーダの電位差位置エンコード方法は
、閉ループをなす抵抗トラックと、閉ループと電気接触し、閉ループの周りを回
転しうるワイパーと、閉ループの周りに設けられ、閉ループと電気接触する少な
くとも３つの端子とを備え、ワイパーの各位置において、一連の電圧または電流
供給パターンを供給し、各供給パターンにおける電圧または電流を測定し、測定
電圧または電流の１つを選択し、選択された１つの測定電圧または電流に基づい
て、閉ループの周りのワイパーの位置を決定する段階を備えている。

【００２３】 ワイパーの位置を決定するために用いられる測定電圧または電流を、測定電圧
または電流の相対値に基づいて選択するのが好ましい。

【００２４】 全範囲にわたるワイパーアームの運動により得られる電位差位置エンコーダの
位置エンコード出力を、各電圧または電流供給パターンから得られる位置エンコ
ード出力の一部を組み合わせることにより決定するのが好ましい。

【００２５】 次に、本発明の実施例を図面を参照して詳述する。

【００２６】

【発明の実施の形態】

図２は、３端子を有する本発明による電位差位置エンコーダ（ＰＰＥ）の概略
図である。ＰＰＥは、等間隔に離れた端子（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）を有する円形の抵
抗トラック（６）を備えている。本実施例において、抵抗トラック（６）の中心
（８）を軸として回転可能なワイパーアーム（７）は、抵抗トラック（６）と電
気接触する端部（９）を備えている。接触式のものであれば、ワイパーの種類に
関係なく用いることができる。

【００２７】 以下に詳述するように、抵抗トラック（６）の端子（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）から選
択された一対に、所定電圧が周期的に供給されるようになっているが、電圧の代
わりに電流を供給するようにしてもよい。電圧供給サイクルは、後述する３つの
電圧供給パターンからなっており、各パターンにおいて、出力電圧は、ワイパー
アーム（７）から発生される。

【００２８】 本実施例において、端子（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に供給される入力電圧は、ワイパ
ーアーム（７）からの出力電圧が供給されるプロセッサ（１０）により供給され
る。プロセッサ（１０）は、アナログプロセッサ、デジタルマイクロプロセッサ
、または特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）である。

【００２９】 後述するように、入力電圧は、端子（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）のうちから選択された
一対に、周期的に供給される。全電圧供給サイクルに対応して、プロセッサ（１
０）は、位置エンコード電圧である、ＰＰＥの一定出力電圧を決定する。プロセ
ッサ（１０）には、各サイクルにおいて、ワイパーアーム（７）から３つの出力
電圧が供給される。また、プロセッサ（１０）は、ＰＰＥのための位置エンコー
ド電圧を決定するようにプログラムされた論理アルゴリズムを用いる。それによ
り、ワイパーアーム（７）の瞬間的な角位置を決定できるようになる。

【００３０】 次に、ＰＰＥの動作を、図２〜図４を参照して説明する。図３は、入力電圧供
給パターンであり、図２に示したＰＰＥの各端子（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に供給され
る入力電圧（ＶＡ）（ＶＢ）（ＶＣ）の時間に対する変化を示す波形図である。

【００３１】 図３において、端子（Ａ）に入力電圧（ＶＡ）の立ち下がりエッジが供給され
ると、端子（Ｂ）に入力電圧（ＶＢ）の立ち上りエッジが供給されるように、方
形波パルス信号が端子（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に順に供給される。同様に、入力電圧
（ＶＢ）の立ち下がりエッジと入力電圧（ＶＣ）の立ち上りエッジが同期して供
給されるようになっている。

【００３２】 プロセッサ（１０）からの入力電圧は、端子（Ａ）（Ｃ）に供給される。この
段階では、端子（Ｂ）は、開かれる。抵抗トラック（６）における端子（Ａ）（
Ｃ）間の長い方の弧は、従来の分圧器における単一の可変抵抗と同様に作用し、
そのため、ワイパーアーム（７）の角位置が、検出電圧の大きさとなる。出力電
圧値は、プロセッサ（１０）に供給され、メモリ（１１）に記憶される。メモリ
（１１）は、プロセッサ（１０）上に設けられているか、別の素子としてプロセ
ッサ（１０）に接続されている。

【００３３】 電圧供給サイクルの次の段階では、入力電圧が端子（Ｂ）（Ａ）に供給され、
端子（Ｃ）は、開かれる。この場合、抵抗トラック（６）における端子（Ｂ）（
Ａ）間の長い方の弧は、上述したように、単一の可変抵抗器として作用する。こ
のようにして、ワイパーアーム（７）からの出力電圧は変化し、第２の出力電圧
値がプロセッサ（１０）に供給されて、メモリ（１１）に記憶される。

【００３４】 電圧供給サイクルの第３段階、すなわち最終段階では、端子（Ａ）が開かれ、
端子（Ｂ）（Ｃ）に入力電圧が供給される。単一の可変抵抗の抵抗値が変化し、
第３の出力電圧値がメモリ（１１）に記憶される。電圧供給サイクルの周波数は
、ワイパーアーム（７）の各位置へのワイパーアーム運動に対して、または各サ
ンプリング窓に対して高いので、３つの出力電圧値が決定され、メモリ（１１）
に記憶されて、プロセッサ（１０）で用いられる。

【００３５】 図４は、３つの異なる電圧供給パターンにおける、ワイパーアームの位置に対
する出力電圧の波形図である。抵抗トラック（６）の特定部分に位置するワイパ
ーアーム（７）に対応する、各波形の線形部（１２）（１３）（１４）が選択さ
れる。これらの波形は、完全には線形ではなく、特に、ワイパーアームが各端子
を通過する時には、平滑化（及び出力電圧の検出）される。しかしながら、線形
部（１２）（１３）（１４）が、図４に示す波形の線形部から選択されるので、
位置エンコード電圧とワイパーアーム角位置との線形関係には影響することがな
い。

【００３６】 各サンプリング窓によるサンプリング終了後、プロセッサ（１０）は、記憶さ
れた３つの出力電圧のどれを用いて、ＰＰＥの位置エンコード電圧を発生するか
を決定する。図４に示す波形の各線形部（１２）（１３）（１４）は、抵抗トラ
ック（６）の３つの部分のうちの１つに位置するワイパーアーム（７）の接触部
に対応している。

【００３７】 これらの波形の一部を組み合わせることにより、３６０°にわたって、ワイパ
ーアーム位置を示す単一の線形出力電圧を発生することができる。後述するよう
に、プロセッサ（１０）は、記憶されたプログラムを実行し、ワイパーアーム位
置を決定するために用いられる位置エンコード電圧を決定する。

【００３８】 記憶されたプログラムにより実行される１つの可能なアルゴリズムは次のもの
である。 １．（Ｖ３）が（Ｖ２−ｙ）及び（Ｖ１＋ｙ）より大きい場合には、（Ｖ１）を
読み出す。 ２．（Ｖ１）が（Ｖ３−ｙ）及び（Ｖ２＋ｙ）より大きい場合には、（Ｖ２）を
読み出す。 ３．（Ｖ２）が（Ｖ１−ｙ）及び（Ｖ３＋ｙ）より大きい場合には、（Ｖ３）を
読み出す。 （Ｖ１）は、第１の電圧供給パターンに対応するワイパーアーム（７）からの
出力電圧である。 （Ｖ２）は、第２の電圧供給パターンに対応するワイパーアーム（７）からの
出力電圧である。 （Ｖ３）は、第３の電圧供給パターンに対応するワイパーアーム（７）からの
出力電圧である。 （ｙ）は、固定オフセット値であり、プロセッサ（１０）が、記憶された３つ
の値のうちのどの値を用いて、出力電圧であるＰＰＥの位置エンコード電圧を発
生すべきかを決定する計算に用いられるものである。

【００３９】 出力電圧値が、３つの記憶された値から選択されると、選択された値（Ｖ１）
（Ｖ２）（Ｖ３）に基づいて、プロセッサ（１０）により重み付けが行われ、Ｐ
ＰＥの位置エンコード電圧が発生される。図４の波形の線形部（１２）（１３）
（１４）を重畳し、上述したように、各部を適切に重み付けすることにより線形
関係となる。プロセッサ（１０）は、例えばルックアップテーブルを用いること
により線形化を実現するようになっている。

【００４０】 本発明では、各ワイパー位置において、３つの異なる電圧または電流の測定が
行われる。すなわち、ＰＰＥの出力特性は、各波形の線形部だけを用いて決定さ
れる。換言すれば、図４に示す波形の極大値や極小値に近い部分を用いる必要が
ない。これにより、ＰＰＥの出力の全体的な線形性が改善される。

【００４１】 作動中には、ＰＰＥを、静止モードまたは回転モードで使用することができる
。静止モードでは、選択されたハードウェア、例えば、専用テレビジョン（ＣＣ
ＴＶ）カメラが、ＰＰＥに連結されたシャフト（図示しない）に固定されている
。ワイパーアームは、所定の角位置に位置し、ＰＰＥの出力電圧は一定となる。
これは、ワイパーアーム（７）が静止していることを示している。回転モードで
は、位置エンコード電圧は変化する。この電圧変化を監視することにより、ワイ
パーアーム及び関連するハードウェアの移動を検出できる。

【００４２】 ＰＰＥからの出力電圧は、ワイパーアーム及び関連するハードウェア（例えば
ＣＣＴＶカメラ）の位置を決定するために、ユーザが用いる位置エンコード電圧
である。位置エンコード電圧は、ワイパーアームの位置に基づいて、例えば、０
Ｖ〜最高電圧まで変化する。

【００４３】 まず、ユーザは、基準出力電圧を既知の角位置と対応させるように、ＰＰＥの
ワイパーアーム（７）を所定の位置へ向ける。出力電圧の変化は、選択された基
準位置からの、ワイパーアーム（７）及び関連するハードウェアの角運動と比例
している。また、所定位置で機械的に停止するように、ＰＰＥを製造するように
してもよい。

【００４４】 図６は、本発明によるＰＰＥからの出力を示す波形図である。図６に示すよう
に、３６０°の範囲にわたって、出力を傾斜させる必要はなく、プロセッサ（１
０）は、ワイパーアーム（７）の０°〜９０°の角位置において線形の出力電圧
を供給するようになっている。その他の期間では、出力電圧が０とされる。プロ
セッサ（１０）のプログラムに基づいて、上述とは異なる出力電圧を供給するよ
うにしてもよい。

【００４５】 ＰＰＥからの出力は、ユーザの要求に基づいて、デジタル信号またはアナログ
電圧とされる。ワイパーアーム（７）からの出力は、アナログ電圧であり、Ａ/
Ｄコンバータ（図示しない）によりデジタル信号に変換される。Ａ/Ｄコンバー
タを、プロセッサ（１０）上に設けたり、別の素子としてプロセッサ（１０）と
接続するようにしてもよい。ユーザの要求に基づいて、上述したデジタル信号を
、アナログ信号に再変換するようにしてもよい。

【００４６】 この場合には、ＰＰＥは、３６０°の範囲にわたって線形の出力を供給し、こ
の範囲におけるワイパーアーム及び関連するハードウェアの位置を決定できるよ
うになる。また、「不感帯」を有していないＰＰＥを容易に製造できるので、実
用寿命が従来の電位差位置エンコーダよりも長くなる。

【００４７】 図７は、３端子を有する本発明によるＰＰＥの第２の実施例を示す回路図であ
る。図７において、入力電圧または電流は、回転式のワイパーアーム（１５）を
介して、円形の抵抗トラックに供給される。３つの端子（１６）（１７）（１８
）は、抵抗トラック上で出力端子として作用し、ノード（２０）（２１）（２２
）を介してプロセッサ（１９）へ検出出力を供給する。出力端子と供給電圧との
間には、３つの負荷抵抗（２３）（２４）（２５）が接続されている。

【００４８】 ワイパーアーム（１５）が回転すると、抵抗トラックに対するワイパーアーム
（１５）の接点と次の端子（この場合には（１６））との間の弧の長さが短くな
る。このように、抵抗トラックの弧の抵抗値と、対応する負荷抵抗（この場合に
は（２４））との比率が減少するので、端子において検出される電圧が増加する
。すなわち、各端子は、分圧器の基準点となる。

【００４９】 また、プロセッサ（１９）は、記憶されたプログラムを実行し、単一の位置エ
ンコード出力電圧を発生する。各端子からは、異なる出力電圧が供給され、それ
により、３６０°の範囲にわたる角位置において、ワイパーアーム（１５）の位
置が決定されるようになる。

【００５０】 上述した２つのＰＰＥの実施例において、ワイパーアームの回転速度や角加速
度を決定するために、位置エンコード電圧を用いることができる。例えば、ワイ
パーアームの位置を所定の間隔の開始位置及び終了位置に設定することにより、
その間隔にわたるワイパーアームの平均速度を検出できる。また、ワイパーアー
ムが所定位置から他の位置へ移動するのにかかる時間を測定でき、この測定され
た時間を用いて、その間隔におけるワイパーアームの平均速度を決定することも
できる。

【００５１】 図８は、上述したＰＰＥを含む専用テレビジョン監視装置の概略図である。こ
の装置は、シャフト（２７）に連結されたＣＣＴＶカメラ（２６）を有し、シャ
フト（２７）は、（ＰＰＥ）のワイパーアーム（図示しない）に連結されている
。

【００５２】 位置エンコード電圧は、シャフト（２７）とＣＣＴＶの角位置をユーザに知ら
せるようにプログラムされたプロセッサ（図示しない）を有する制御インターフ
ェースユニット（２８）へ供給される。制御インターフェースユニット（２８）
を、ジョイスティックとすることができ、ユーザがカメラ（２６）の方向を調節
できるようになっている。

【００５３】

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来のＰＰＥを示す概略図である。

【図２】 本発明の第１の態様による、３つの端子を有するＰＰＥの第１の実施例を示す
概略図である。

【図３】 図２のＰＰＥの端子に供給される、時間に対する入力電圧の波形図である。

【図４】 図３に示す３つの異なる入力電圧に対応する、ワイパーアーム位置に対する出
力電圧の波形図である。

【図５】 図１のＰＰＥにおいて、３６０°の範囲にわたるワイパーアームの角位置に対
する出力電圧の波形図である。

【図６】 本発明によるＰＰＥにおける、ワイパーアームの角位置に対する出力電圧の波
形図である。

【図７】 本発明によるＰＰＥの第２の実施例を示す回路図である。

【図８】 本発明の第２の態様による、専用テレビジョン装置の概略図である。

【符号の説明】

１ 抵抗トラック ２ ワイパーアーム ３ 端部 ５ 接点 ６ 抵抗トラック ８ 中心 ９ 端部 １０ プロセッサ １１ メモリ １２、１３，１４ 線形部 １５ ワイパーアーム １６、１７、１８ 端子 １９ プロセッサ ２０、２１、２２ ノード ２３、２４、２５ 負荷抵抗 ２６ 専用テレビジョンカメラ ２７ シャフト ２８ 制御インターフェースユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 クリヴ フレデリクソン イギリス国 エスエヌ２ ２エイチエス ウィルトシャー スウィンドン ロッドボ ウルン モリスストリート 115 (72)発明者 ゴードン ホエイ イギリス国 ケイティー15 ２ピーエル サリー アドルストーン ヴィクトリアロ ード 15 ローズコテージ (72)発明者 アラン ブーア イギリス国 エスエヌ15 １エイダブリュ ウィルトシャー チッペンハム エルム ウッド ２ (72)発明者 エリック ディーン イギリス国 エスエヌ３ ６エヌエル ウ ィルトシャー スウィンドン ライデン マトリームーア 22 Ｆターム(参考） 2F063 AA35 BA00 DA02 DC08 FA01 FA16 KA01 2F077 AA27 CC02 EE02 NN12 PP03 TT06

Claims (28)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 閉ループをなす抵抗トラックと、 閉ループと電気接触し、閉ループの周りを移動可能な接触部を備えるワイパー
   と、 閉ループの周りに設けられ、閉ループと電気接触する少なくとも３つの端子と
   、 ワイパーの接触部に電圧または電流を供給し、ワイパーの接触部における電圧
   または電流を測定する第１の制御手段と、 端子に電圧または電流を供給し、端子の電圧または電流を測定する第２の制御
   手段とを備える電位差位置エンコーダであって、 第１または第２の制御手段の一方を、一連の電圧または電流供給パターンを供
   給するように制御し、第１または第２の制御手段の他方を、各供給パターンにお
   ける電圧または電流を測定するように制御し、選択された１つの測定電圧または
   電流を用いて、ワイパーの位置を決定するようにした電位差位置エンコーダ。
2. 【請求項２】 第２の制御手段は、電圧または電流を、選択された一連の端
   子に連続して供給し、第１の制御手段は、連続する各電圧または電流供給パター
   ンに対応して、接触部における電圧または電流を測定するようになっている、請
   求項１に記載の電位差位置エンコーダ。
3. 【請求項３】 ３つの端子を設けるようにした、請求項１または２に記載の
   電位差位置エンコーダ。
4. 【請求項４】 第１の制御手段は、選択された一連の端子に連続して供給さ
   れる、連続する各電圧または電流供給パターンに対応する、各電圧または電流が
   供給され、供給された電圧または電流に基づいて、ワイパーの位置を決定するた
   めに用いられる電位差位置エンコーダの位置エンコード電圧または電流を決定す
   るプロセッサを備えている、請求項１〜３のいずれかに記載の電位差位置エンコ
   ーダ。
5. 【請求項５】 連続する各電圧または電流供給パターンに対応して、選択さ
   れた一対の端子に供給される電圧または電流をデジタル信号に変換するＡ/Ｄコ
   ンバータと、デジタル信号を記憶するメモリとを備えている、請求項４に記載の
   電位差位置エンコーダ。
6. 【請求項６】 前記Ａ/Ｄコンバータ及びメモリを、プロセッサ上に設ける
   ようにした、請求項５に記載の電位差位置エンコーダ。
7. 【請求項７】 選択された一連の端子に供給される電圧は、方形波パルスで
   ある、請求項２〜６のいずれかに記載の電位差位置エンコーダ。
8. 【請求項８】 第１の制御手段により測定され、位置エンコード電圧または
   電流を決定するために用いられる電圧または電流値の１つを選択するアルゴリズ
   ムを有するメモリを備えている、請求項２〜７のいずれかに記載の電位差位置エ
   ンコーダ。
9. 【請求項９】 アルゴリズムは、次の段階により定義されている、請求項８
   に記載の電位差位置エンコーダ。 （ａ）（Ｖ３）が（Ｖ２−ｙ）及び（Ｖ１＋ｙ）より大きい場合には、（Ｖ１）
   を読み出す。 （ｂ）（Ｖ１）が（Ｖ３−ｙ）及び（Ｖ２＋ｙ）より大きい場合には、（Ｖ２）
   を読み出す。 （ｃ）（Ｖ２）が（Ｖ１−ｙ）及び（Ｖ３＋ｙ）より大きい場合には、（Ｖ３）
   を読み出す。 ここで、（Ｖ１）は、第１の電圧または電流供給パターンに対応するワイパー
   からの測定電圧または電流である。 （Ｖ２）は、第２の電圧または電流供給パターンに対応するワイパーからの測
   定電圧または電流である。 （Ｖ３）は、第３の電圧または電流供給パターンに対応するワイパーからの測
   定電圧または電流である。 （ｙ）は、プロセッサが、記憶された３つの値のうちのどの値を用いて、ＰＰ
   Ｅの位置エンコード電圧または電流を計算するかを決定する計算に用いられる固
   定オフセット値である。
10. 【請求項１０】 アルゴリズムは、ワイパーからの測定された電圧または電
    流に重み付けを行う段階をさらに備え、重み付け値は、電位差位置エンコーダの
    位置エンコード電圧または電流を発生させるために選択されたワイパーからの電
    圧または電流に基づいている、請求項８または９に記載の電位差位置エンコーダ
    。
11. 【請求項１１】 第１の制御手段は、ワイパーの接触部を介して、閉ループ
    に電圧または電流を供給し、第２の制御手段は、閉ループに供給される電圧また
    は電流供給パターンに対応して、各端子における、ワイパーの位置を決定するた
    めに用いられる電圧または電流を測定するようになっている、請求項１に記載の
    電位差位置エンコーダ。
12. 【請求項１２】 位置エンコード電圧または電流を決定するために用いられ
    る、第２の制御手段により測定された電圧または電流値の１つを選択するアルゴ
    リズムを有するメモリを備えている、請求項１１に記載の電位差位置エンコーダ
    。
13. 【請求項１３】 アルゴリズムは、次の段階により定義されている、請求項
    １２に記載の電位差位置エンコーダ。 （ａ）（Ｖ３）が（Ｖ２−ｙ）及び（Ｖ１＋ｙ）より大きい場合には、（Ｖ１）
    を読み出す。 （ｂ）（Ｖ１）が（Ｖ３−ｙ）及び（Ｖ２＋ｙ）より大きい場合には、（Ｖ２）
    を読み出す。 （ｃ）（Ｖ２）が（Ｖ１−ｙ）及び（Ｖ３＋ｙ）より大きい場合には、（Ｖ３）
    を読み出す。 ここで、（Ｖ１）は、前記端子の第１の端子からの出力電圧または電流である
    。 （Ｖ２）は、前記端子の第２の端子からの出力電圧または電流である。 （Ｖ３）は、前記端子の第３の端子からの出力電圧または電流である。 （ｙ）は、プロセッサが、３つの値のうちのどの値を用いて、ＰＰＥの位置エ
    ンコード電圧または電流を計算するかを決定する計算に用いられる固定オフセッ
    ト値である。
14. 【請求項１４】 各端子間に接続された各インピーダンスと、各端子の電圧
    または電流が、端子を各インピーダンスに接続するノードにおいて測定される基
    準点とをさらに備えている、請求項１１〜１３のいずれかに記載の電位差位置エ
    ンコーダ。
15. 【請求項１５】 第２の制御手段は、各端子からの電圧または電流が供給さ
    れ、供給された電圧または電流に基づいて、電位差位置エンコーダの位置エンコ
    ード電圧または電流を決定するプロセッサを備えている、請求項１１〜１４のい
    ずれかに記載の電位差位置エンコーダ。
16. 【請求項１６】 各端子からの電圧または電流を、プロセッサで処理可能な
    デジタル信号に変換するＡ/Ｄコンバータをさらに備えている、請求項１５に記
    載の電位差位置エンコーダ。
17. 【請求項１７】 前記Ａ/Ｄコンバータをプロセッサ上に設けるようにした
    、請求項１５に記載の電位差位置エンコーダ。
18. 【請求項１８】 抵抗トラックは円形である、請求項１〜１７のいずれかに
    記載の電位差位置エンコーダ。
19. 【請求項１９】 端子を、等間隔に離して抵抗トラック上に設けるようにし
    た、請求項１〜１８のいずれかに記載の電位差位置エンコーダ。
20. 【請求項２０】 ワイパーは、抵抗トラックの中心を軸として回転するワイ
    パーアームと、抵抗トラックと電気接触する端部とを備えている、請求項１〜１
    ９のいずれかに記載の電位差位置エンコーダ。
21. 【請求項２１】 第１及び第２の制御手段は、マイクロプロセッサ制御ユニ
    ットを備えている、請求項１〜２０のいずれかに記載の電位差位置エンコーダ。
22. 【請求項２２】 前記請求項１〜２１のいずれかに記載の電位差位置エンコ
    ーダに接続された回転装置を備え、回転装置はワイパーに接続され、回転装置の
    回転に対応して、ワイパーが回転するようになっているサーボ制御装置。
23. 【請求項２３】 回転装置は専用テレビジョンカメラである、請求項２２に
    記載のサーボ制御装置。
24. 【請求項２４】 回転装置は工業用掘削具である、請求項２２に記載のサー
    ボ制御装置。
25. 【請求項２５】 回転装置は風向指示器である、請求項２２に記載のサーボ
    制御装置。
26. 【請求項２６】 閉ループをなす抵抗トラックと、閉ループと電気接触し、
    閉ループの周りを回転しうるワイパーと、閉ループの周りに設けられ、閉ループ
    と電気接触する少なくとも３つの端子とを備え、 ワイパーの各位置において、一連の電圧または電流供給パターンを供給し、各
    供給パターンにおける電圧または電流を測定し、測定電圧または電流の１つを選
    択し、選択された１つの測定電圧または電流に基づいて、閉ループの周りのワイ
    パーの位置を決定する段階を備えている、位置エンコーダの電位差位置エンコー
    ド方法。
27. 【請求項２７】 ワイパーの位置を決定するために用いられる測定電圧また
    は電流を、測定電圧または電流の相対値に基づいて選択するようにした、請求項
    ２６に記載の方法。
28. 【請求項２８】 全範囲にわたるワイパーアームの運動により得られる電位
    差位置エンコーダの位置エンコード出力を、各電圧または電流供給パターンから
    得られる位置エンコード出力の一部を組み合わせることにより決定するようにし
    た、請求項２６に記載の方法。