JP2007139806A - Magnetoresistive-electrode-type size measuring device - Google Patents

Magnetoresistive-electrode-type size measuring device Download PDF

Info

Publication number
JP2007139806A
JP2007139806A JP2007058101A JP2007058101A JP2007139806A JP 2007139806 A JP2007139806 A JP 2007139806A JP 2007058101 A JP2007058101 A JP 2007058101A JP 2007058101 A JP2007058101 A JP 2007058101A JP 2007139806 A JP2007139806 A JP 2007139806A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power supply
bridge
measurement
circuit
supply mode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2007058101A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4486711B2 (en
Inventor
Pascal Jordil
ジョルディル,パスカル
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tesa SARL
Original Assignee
Tesa SARL
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tesa SARL filed Critical Tesa SARL
Priority to JP2007058101A priority Critical patent/JP4486711B2/en
Publication of JP2007139806A publication Critical patent/JP2007139806A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4486711B2 publication Critical patent/JP4486711B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a power consumption of an electronic circuit with its power fed from a battery in a portable size measuring device, such as vernier calipers in particular. <P>SOLUTION: The electronic circuit (3) for the size measuring device with a magnetoresistive electrode (100) consists of a power supply circuit for supplying at least one power supply voltage (U<SB>p</SB>, U<SB>n</SB>) for supplying power to a magnetoresistive electrode network (100) and a measurement circuit containing two differential inputs (C, C', S and S') connected with the network. The measurement circuit uses a rough counter and a microinterpolation circuit for determining a sensor position along main scale graduations from two received sine input signals. The power supply circuit periodically reduces the power supply voltage supplied to temporarily reduce energy loss in the magnetoresistive electrode (100). <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、磁気抵抗電極式寸法測定装置、およびかかる装置を用いる測定方法に関するものである。   The present invention relates to a magnetoresistive electrode type dimension measuring apparatus and a measuring method using such an apparatus.

例えば、工業環境での長さまたは角度位置の測定用の電子装置は、部分的に相反する複数の制約を一般的に満たさなければならない。該装置は、精度と十分な分解能を提供しなければならず、また、振動あるいは、塵埃、油または湿気などの汚染物質にさらされた環境内で使用可能でなければならない。さらにこれらのセンサには、できるだけ低いコストにするために、体積が小さい機器内への容易な組み込みと、重大な調整や整合のない、速い測定速度、および消費電力の低減が期待される。   For example, an electronic device for measuring length or angular position in an industrial environment must generally satisfy several conflicting constraints. The device must provide accuracy and sufficient resolution and must be usable in environments exposed to vibrations or contaminants such as dust, oil or moisture. In addition, these sensors are expected to be easily incorporated into small volume instruments, fast measurement speeds, and reduced power consumption without significant adjustments and alignments, for the lowest possible cost.

これらの多様な要求条件を満たすために、様々な物理原理に基づく、様々なタイプの測定機械が開発された。とくに、本尺目盛に対するセンサの変位によって発生する、静電容量の変動を利用する測定システムは、ノギスのような携帯可能な装置において多数用いられた。これらの装置は、作動するためにはかなり清潔に維持しなければならず、またそのために、湿潤環境や、例えば潤滑剤や切削油の放出に陥りやすい環境における作動には適していない。磁気抵抗電極の原理に基づく長さ測定装置は、例えば、独国特許出願公開第4233331号明細書(IMO)において提案され、汚れに対するとても優れた耐性を提供している。この文書に記載の装置は、二つのホイートストンブリッジを画定するように接続された、磁気抵抗電極ネットワークを備えたセンサを含んでいる。該センサは、スライダーに取り付けられ、また磁化周期λで磁化された本尺目盛に対面して変位させることができる。本尺目盛に対するセンサの変位によって、センサの多様な磁気抵抗電極に印加された磁界の変化、すなわちその抵抗の変化が引き起こされる。ホイートストンブリッジに電圧をかけることによって、それらの出力に、本尺目盛に沿ったセンサの位置の周期関数電気信号を採取することができる。   In order to meet these diverse requirements, different types of measuring machines based on different physical principles have been developed. In particular, a large number of measurement systems that use capacitance fluctuations caused by sensor displacement relative to the main scale are used in portable devices such as calipers. These devices must be kept fairly clean in order to operate, and are therefore not suitable for operation in wet environments or environments that are prone to, for example, lubricant and cutting oil release. A length measuring device based on the principle of magnetoresistive electrodes is proposed, for example, in German Offenlegungsschrift 4,233,331 (IMO) and provides very good resistance to dirt. The device described in this document includes a sensor with a magnetoresistive electrode network connected to define two Wheatstone bridges. The sensor is attached to a slider and can be displaced facing the main scale which is magnetized with a magnetization period λ. The displacement of the sensor relative to the main scale causes a change in the magnetic field applied to the various magnetoresistive electrodes of the sensor, that is, a change in its resistance. By applying a voltage to the Wheatstone bridge, a periodic function electrical signal at the position of the sensor along the main scale can be taken at their output.

二つの測定用ブリッジは、λ/2位相をずらした四つの磁気抵抗電極で構成される。それぞれのブリッジに対応する電極は、λ/4位相をずらした位置を占める。二つの測定用ブリッジの電極は混合されている。この文書はさらに、電流Iのベクトルの方向を変えることができるバーバーポール構造の使用を示唆している。磁気抵抗電極の抵抗は、磁化ベクトルと電流ベクトルの間の角度関数になるので、バーバーポール構造は、センサの変位によって引き起こされた、電極の磁気抵抗変化の方向と振幅の制御を可能にする。   The two measurement bridges are composed of four magnetoresistive electrodes whose phases are shifted by λ / 2. The electrode corresponding to each bridge occupies a position shifted by λ / 4 phase. The electrodes of the two measuring bridges are mixed. This document further suggests the use of a barber pole structure that can change the direction of the vector of current I. Since the resistance of the magnetoresistive electrode is an angular function between the magnetization vector and the current vector, the barber pole structure allows control of the direction and amplitude of the change in magnetoresistance of the electrode caused by the displacement of the sensor.

測定用ブリッジのそれぞれのアームは、単独の磁気抵抗電極によって構成され、その幅は、本尺目盛によって発生した比較的かなり小さな磁界に反応するのに十分なものでなければならない。したがって、ブリッジのアームの抵抗は低下し、測定用ブリッジに大きな電流が流れる。したがって、この装置の消費電力は大きくなる。   Each arm of the measuring bridge is constituted by a single magnetoresistive electrode and its width must be sufficient to react to a relatively small magnetic field generated by the main scale. Therefore, the resistance of the bridge arm decreases, and a large current flows through the measurement bridge. Therefore, the power consumption of this device increases.

米国特許第5386642号明細書(Heidenhain)が記載しているセンサにおいては、電極は測定用ブリッジで組織されており、その各アームは、同位相で、かつ直列に接続された複数個の磁気抵抗電極によって構成されている。したがって、ブリッジのアームの抵抗はもっと大きく、それによって消費電力を大幅に減らすことが可能になる。しかしながら、このタイプのセンサの消費電力は、電気的に自立した機器、例えば携帯可能な精密ノギスにおける使用を検討するには大きすぎる。   In the sensor described in US Pat. No. 5,386,642 (Heidenhain), the electrodes are organized in a measuring bridge, each arm of which is in phase and a plurality of magnetoresistors connected in series. It is comprised by the electrode. Therefore, the resistance of the arm of the bridge is much higher, thereby making it possible to greatly reduce the power consumption. However, the power consumption of this type of sensor is too large to be considered for use in electrically self-supporting devices, such as portable precision calipers.

特開平1−212313号公報が記載しているのは、磁気抵抗電極式寸法測定装置において使用するのに適した電子回路であって、該回路において磁気抵抗電極は、直流電源によって給電される。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-212313 describes an electronic circuit suitable for use in a magnetoresistive electrode type dimension measuring apparatus, in which the magnetoresistive electrode is powered by a DC power source.

特開昭61−173113号公報は、電力消費を押さえるために、角度寸法測定装置において磁気抵抗電極を接続する新規なやり方を記載している。電力消費の低下は、電極の特有な接続によるものである。   JP 61-173113 describes a novel way of connecting magnetoresistive electrodes in an angular dimension measuring device to reduce power consumption. The reduction in power consumption is due to the unique connection of the electrodes.

ここにその内容を参照として含めた欧州特許出願公開第0924491号明細書に記載されているのは、磁気抵抗型寸法測定装置のための電子回路であって、該回路においては、磁気抵抗電極におけるエネルギー損失を制限するように、測定用ブリッジの給電が周期的に削減または中断される。測定用ブリッジを1/nのデューティサイクルで給電することによって、電極における電力消費をnで割ることが達成できる。   What is described in European Patent Application No. 0924491, the contents of which are incorporated herein by reference, is an electronic circuit for a magnetoresistive dimension measuring device, in which a magnetoresistive electrode is used. In order to limit energy losses, the feeding of the measurement bridge is periodically reduced or interrupted. By feeding the measuring bridge with a 1 / n duty cycle, it is possible to divide the power consumption at the electrode by n.

この回路はまた、該装置を使用していないときの電力消費を削減することを可能にするスタンバイモード回路も記載している。スタンバイモードにおいて、回路の表示装置と制御装置は接続を切断され、したがって測定の読取はできない。これらの構成要素はつぎに、センサの変位が磁気抵抗電極によって検出されたときに復帰するが、該磁気抵抗電極は課電のままにしておかなければならない。   The circuit also describes a standby mode circuit that allows to reduce power consumption when the device is not in use. In standby mode, the circuit display and controller are disconnected and therefore no measurement readings are possible. These components then return when sensor displacement is detected by the magnetoresistive electrode, which must remain charged.

したがって、欧州特許出願公開第0924491号明細書に記載のスタンバイモードはあまり有利ではない、なぜならスタンバイモードに入った装置は、測定値を表示するのに使用できないにもかかわらず、磁気抵抗電極に給電するために大きな電流を使用し続けるからである。
米国特許第5386642号明細書 特開平1−212313号公報 特開昭61−173113号公報 欧州特許出願公開第0924491号明細書
Therefore, the standby mode described in EP-A-0 924 491 is not very advantageous, because a device that has entered standby mode cannot be used to display the measured value, but it will power the magnetoresistive electrode. This is because a large current is continued to be used.
US Pat. No. 5,386,642 Japanese Patent Laid-Open No. 1-212313 JP 61-173113 A European Patent Application No. 0924491

本発明の一つの目的は、先行技術の装置とは異なる磁気抵抗電極式測定装置であって、その電力消費が先行技術の装置以下であるものを実現することである。   One object of the present invention is to realize a magnetoresistive electrode type measuring device different from the prior art device, the power consumption of which is less than that of the prior art device.

とくに、本発明の一つの目的は、電池によって給電されるノギスのような、携帯可能な測定装置を実現することである。   In particular, one object of the present invention is to realize a portable measuring device such as a vernier caliper powered by a battery.

本発明によれば、これらの目的は、独立請求項の特徴となる部分の要素を呈する回路によって達成されるが、さらにその変型は従属請求項に記載されている。   According to the invention, these objects are achieved by means of a circuit which exhibits the elements of the characterizing part of the independent claim, and variants thereof are described in the dependent claims.

図面の簡単な説明
本発明は、付属の図面を参照して、例として示された下記の説明を読むことによっていっそう明らかになるだろう。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will become more apparent by reading the following description, given by way of example, with reference to the accompanying drawings, in which:

図1は、本発明による携帯可能な電子ノギスの分解図である。   FIG. 1 is an exploded view of a portable electronic caliper according to the present invention.

図2は、センサのさまざまな電極が、二つの測定用ブリッジを構成するように、接続されていることを示す、電気概念図である。   FIG. 2 is an electrical conceptual diagram showing that the various electrodes of the sensor are connected to form two measurement bridges.

図3は、先行技術の第一の変型による、測定用ブリッジの電源信号の時系列グラフを示している。   FIG. 3 shows a time series graph of the power signal of the measuring bridge according to the first variant of the prior art.

図4は、先行技術の第二の変型による、測定用ブリッジの電源信号の時系列グラフを示している。   FIG. 4 shows a time series graph of the power signal of the measuring bridge according to the second variant of the prior art.

図5は、本発明の第一の変型による、測定用ブリッジの電源信号の時系列グラフを示している。   FIG. 5 shows a time series graph of the power signal of the measuring bridge according to the first variant of the invention.

図6は、本発明の第二の変型による、測定用ブリッジの電源信号の時系列グラフを示している。   FIG. 6 shows a time series graph of the power signal of the measuring bridge according to the second variant of the invention.

図7は、本発明の第三の変型による、測定用ブリッジの電源信号の時系列グラフを示している。   FIG. 7 shows a time series graph of the power signal of the measuring bridge according to the third variant of the invention.

図8は、本発明の第四の変型による、測定用ブリッジの電源信号の時系列グラフを示している。   FIG. 8 shows a time series graph of the power signal of the measuring bridge according to the fourth variant of the invention.

図9は、本発明の第五の変型による、測定用ブリッジの電源信号の時系列グラフを示している。   FIG. 9 shows a time-series graph of the power signal of the measuring bridge according to the fifth variant of the invention.

図10は、本発明の第六の変型による、測定用ブリッジの電源信号の時系列グラフを示している。   FIG. 10 shows a time series graph of the power signal of the measuring bridge according to the sixth variant of the invention.

図11は、本発明の第七の変型による、測定用ブリッジの電源信号の時系列グラフを示している。   FIG. 11 shows a time series graph of the power signal of the measuring bridge according to the seventh variant of the invention.

図12は、本発明の第八の変型による、測定用ブリッジの電源信号の時系列グラフを示している。   FIG. 12 shows a time series graph of the power signal of the measurement bridge according to the eighth variant of the invention.

図1は、本発明による携帯可能な電子ノギスの分解図である。かかるノギスの構造は既知であり、その内容を本書に参照として含めた、本件出願人の名義による欧州特許出願公開第719999号明細書に、例えば記載されている。   FIG. 1 is an exploded view of a portable electronic caliper according to the present invention. The structure of such vernier calipers is known and is described, for example, in EP-A-719999 in the name of the Applicant, the contents of which are incorporated herein by reference.

本発明のノギスは、本尺2および本尺にそって長手方向に変位させるのに適したスライダー1を備えている。スライダーは可動のジョウ10を備える一方で、本尺は固定のジョウ20を備えている。永久磁石材料製の本尺目盛21は、本尺2に固定され、かつ磁化された連続する領域を備えている。本尺目盛21は、印字220を備えた非磁性材料22製の保護層で覆われている。   The caliper of the present invention includes a main scale 2 and a slider 1 suitable for displacement in the longitudinal direction along the main scale. The slider has a movable jaw 10, while the main scale has a fixed jaw 20. The permanent scale 21 made of a permanent magnet material is provided with a continuous region fixed to the main scale 2 and magnetized. The main scale 21 is covered with a protective layer made of a nonmagnetic material 22 provided with a print 220.

一般的に参照番号11で示した電子手段は、液晶電子表示装置12に、ノギスのジョウ10と20の間の距離に依存する情報を表示することができる。これらの電子手段は、プリント回路基板115に直接組み立てられている。該手段は主として、磁性材の本尺目盛21の正面にプリント回路基板115の下に組み立てられた磁気抵抗センサ5を含んでいる。センサ5は、まとまって組織された多数の磁気抵抗電極で形成されるネットワークを備えており、ネットワークの多様な抵抗値は、本尺2にそったスライダー1の位置の周期関数である。センサは例えば、上述した独国特許出願公開第4233331号明細書、または米国特許第5386642号明細書のいずれか、あるいは好適には、その内容を本書に参照として含めた、本件出願人の名義による欧州特許出願公開第0877228号明細書に記載のようなタイプのものとすることができる。電子手段11はさらに、自立給電手段、表示した例では電池110を含んでいる。電池110は好適には、平坦なリチウム電池で構成され、かつ、数日間、好適には数箇月にもわたる装置における自立作動を確保しなければならない。   The electronic means, generally indicated by reference numeral 11, can display on the liquid crystal electronic display 12 information depending on the distance between the caliper jaws 10 and 20. These electronic means are assembled directly on the printed circuit board 115. The means mainly includes a magnetoresistive sensor 5 assembled under the printed circuit board 115 in front of the main scale 21 of magnetic material. The sensor 5 includes a network formed by a large number of magnetoresistive electrodes organized together, and various resistance values of the network are periodic functions of the position of the slider 1 along the main scale 2. The sensor is, for example, either of the above-mentioned German patent application DE 4233331 or US Pat. No. 5,386,642, or preferably in the name of the applicant, the contents of which are incorporated herein by reference. It can be of the type described in EP 0877228. The electronic means 11 further includes a self-supporting power supply means, in the example shown, a battery 110. The battery 110 is preferably composed of a flat lithium battery and must ensure self-sustained operation in the device for several days, preferably several months.

ASIC型の集積電子回路3は、センサ5における磁気抵抗電極の抵抗値から、ジョウ10と20の間の距離に依存する少なくとも一つのパラメータを決定する;電子回路3は、標準マイクロコントローラ6に接続され、該マイクロコントローラは、集積電子回路3を制御し、かつ表示装置12を操作して測定した距離を表示する。電子手段11はさらに、好適には、センサ5に面した、プリント回路115の上面に取り付けられた分極化用磁石114を有する。   The integrated electronic circuit 3 of the ASIC type determines at least one parameter depending on the distance between the jaws 10 and 20 from the resistance value of the magnetoresistive electrode in the sensor 5; the electronic circuit 3 is connected to a standard microcontroller 6 The microcontroller controls the integrated electronic circuit 3 and operates the display device 12 to display the measured distance. The electronic means 11 further preferably comprises a polarizing magnet 114 mounted on the upper surface of the printed circuit 115 facing the sensor 5.

電子手段11は、ケース13によって保護されており、ボタン132によって、例えばノギスの始動、あるいはリセット、連続する測定値の加算または平均化などの他の機能を操作することができる。オプトエレクロトロニクス・シリアル・コネクタ133がノギス1と、例えばプリンター、パソコン、または情報機器などの外部機器との間のインターフェイスとして備えられている。   The electronic means 11 is protected by the case 13 and can be operated by buttons 132 for other functions such as, for example, starting or resetting calipers, adding successive readings or averaging. An optoelectronic serial connector 133 is provided as an interface between the caliper 1 and an external device such as a printer, a personal computer, or an information device.

磁気抵抗センサ5は、多数の磁気抵抗電極を備え、その寸法は大きな抵抗が得られるように、したがってセンサの電力消費を押さえるように選択される。   The magnetoresistive sensor 5 comprises a number of magnetoresistive electrodes, the dimensions of which are chosen so as to obtain a large resistance and thus reduce the power consumption of the sensor.

さまざまな磁気抵抗電極は、本尺目盛2によって発生された磁界に対する位相の多様な位置を占めるように、センサ5の上に長手方向に配置されている。本尺目盛2からの十分な距離において、磁界は軸x上のセンサ位置のほぼ正弦関数である。したがって、センサの各磁気抵抗電極上の本尺目盛21によって生じた磁界は、この電極の長手方向位置の正弦関数である;つまり各電極の抵抗は、本尺にそってスライダー1が変位したときに、正弦曲線的に変化する。測定用回路3、6は、磁気抵抗のさまざまな抵抗値によって、スライダーの位置を決定し、この情報を表示装置12に表示する。   The various magnetoresistive electrodes are arranged on the sensor 5 in the longitudinal direction so as to occupy various positions of the phase with respect to the magnetic field generated by the main scale 2. At a sufficient distance from the main scale 2, the magnetic field is approximately a sine function of the sensor position on the axis x. Thus, the magnetic field generated by the main scale 21 on each magnetoresistive electrode of the sensor is a sine function of the longitudinal position of this electrode; that is, the resistance of each electrode is when the slider 1 is displaced along the main scale. It changes in a sinusoidal manner. The measurement circuits 3 and 6 determine the position of the slider based on various resistance values of the magnetic resistance, and display this information on the display device 12.

図2は、磁気抵抗電極の推奨接続態様を概略的に示している。磁気抵抗電極はこの例では、二つの測定用ブリッジ100(ホイートストンブリッジ)を画定するように接続されている。ブリッジの各アームは直列に接続された複数個の電極の組によって構成され、各組の内部の電極の位相は同一または近接している。好適変型実施態様において、各組は電極を備えているが、該電極は180゜の空間の位相の差を伴うだけでなく、バーバーポール構造が反対に、例えば+45゜と−45゜に方向づけられている。各測定用ブリッジが対応する電極は、この例では90゜位相がずれている。各ブリッジは四組の磁気抵抗電極ABCD、それぞれA’B’C’D’を含んでいる。異なる接続態様は、例えば一つまたは三つの測定用ブリッジ、あるいはブリッジのアーム間の異なる位相の差を伴っても、本発明の範囲内で使用することができる。   FIG. 2 schematically shows a recommended connection mode of the magnetoresistive electrode. In this example, the magnetoresistive electrodes are connected to define two measurement bridges 100 (Wheatstone bridges). Each arm of the bridge is constituted by a set of a plurality of electrodes connected in series, and the phases of the electrodes in each set are the same or close to each other. In a preferred variant embodiment, each set comprises electrodes, which are not only accompanied by a 180 ° spatial phase difference, but the barber pole structure is oriented oppositely, for example + 45 ° and −45 °. ing. The electrodes to which each measuring bridge corresponds are 90 ° out of phase in this example. Each bridge includes four sets of magnetoresistive electrodes ABCD, each A'B'C'D '. Different connection modes can be used within the scope of the invention, for example with one or three measuring bridges or even with different phase differences between the arms of the bridge.

一組当たりの磁気抵抗電極の数は、好適には4を超えるが、集積回路5の寸法によってしか制限されない;本発明の一つの実施態様において、一組当たりの磁気抵抗電極の数は72に等しい。それぞれ4組の72電極で構成された二つのブリッジを備えたこの非制限的な例において、センサ5における磁気抵抗電極100の合計数は、このとき576に等しい。   The number of magnetoresistive electrodes per set is preferably greater than 4 but limited only by the dimensions of the integrated circuit 5; in one embodiment of the invention, the number of magnetoresistive electrodes per set is 72 equal. In this non-limiting example with two bridges each consisting of four sets of 72 electrodes, the total number of magnetoresistive electrodes 100 in the sensor 5 is then equal to 576.

図2に示した例において、電極の組A、それぞれA’は、電極の組C、それぞれC’に対して180゜位相ずれしている。同様に、電極の組B、それぞれB’は、電極の組D、それぞれD’に対して180゜位相ずれしている。組A、A’、B、B’は、それぞれの組C、C’、D、D’と同じ位相位置を占めている。しかしながら、それぞれの対AB、A’B’、CD、C’D’の磁気抵抗電極は反対に、例えば、+45゜と−45゜に方向付けられたバーバーポール構造を備えている。   In the example shown in FIG. 2, electrode set A, each A ', is 180 ° out of phase with electrode set C, each C'. Similarly, electrode set B, each B ', is 180 ° out of phase with electrode set D, each D'. The sets A, A ', B, B' occupy the same phase position as the respective sets C, C ', D, D'. However, the magnetoresistive electrodes of each pair AB, A'B ', CD, C'D', on the other hand, have a barber pole structure oriented, for example, at + 45 ° and -45 °.

本発明によれば、二つの測定用ブリッジ100は抵抗器101,103,105および107を介して、端子UPとUNの間で給電される;スイッチ102、104、106および108は、各抵抗器を独立して短絡させることができる。すべてのスイッチが閉じたときに、したがって二つの測定用ブリッジ100は電圧uPとuNで直接給電される;すべてのスイッチを開くことで、印加される電圧は、それぞれuPsb、uNsbになり、それによりブリッジの端子の電圧差が低下し、また電力消費が低下する。本発明の好適変型実施態様において、スイッチ102、104、106および108は、同一の信号sbによって同時にすべて操作される;しかしながら、本発明の枠内においては、これらのスイッチを独立して制御することもできる。同時に、複数の中間消費レベルが有効であれば、独立して短絡可能な直列の複数個の抵抗器の間で、測定用ブリッジを給電することもできる。 According to the present invention, two measuring bridges 100 via a resistor 101, 103, 105 and 107, are fed between the terminals U P and U N; switches 102, 104, 106 and 108, each The resistors can be shorted independently. When all switches are closed, therefore, the two measurement bridges 100 are directly fed with voltages u P and u N ; by opening all switches, the applied voltages are u P sb and u N respectively. sb, thereby reducing the voltage difference across the bridge terminals and reducing power consumption. In a preferred variant embodiment of the invention, the switches 102, 104, 106 and 108 are all operated simultaneously by the same signal sb; however, within the framework of the invention, these switches are controlled independently. You can also. At the same time, if a plurality of intermediate consumption levels are valid, the measuring bridge can also be fed between a plurality of serially connectable resistors.

スライダー1を本尺目盛21に対してずらしたとき、測定用ブリッジはセンサの位置に応じてほぼ正弦波の差分信号c(端子CとC’の間)とs(端子SとS’の間)に戻し、一方の信号は他方の信号に対して90゜位相ずれしている。これらの信号は電子回路3に伝達され、該電子回路は、図5を参照して後で述べるごとく、該信号を増幅し、かつ増幅された信号からセンサの位置を決定する。電子回路3はさらに、キーボード132とのインターフェイス、ならびに外部機器との随意のインターフェイス、例えばシリアルインターフェイスRS232(133)を制御する。   When the slider 1 is shifted with respect to the main scale 21, the measurement bridge has a substantially sinusoidal difference signal c (between terminals C and C ′) and s (between terminals S and S ′) according to the position of the sensor. ), One signal is 90 ° out of phase with the other signal. These signals are transmitted to the electronic circuit 3, which amplifies the signal and determines the position of the sensor from the amplified signal, as will be described later with reference to FIG. The electronic circuit 3 further controls an interface with the keyboard 132 and an optional interface with an external device, such as a serial interface RS232 (133).

本発明による測定装置がさらに含むのは、好適には、測定単位の選択、回路の状態、現在使用中のブリッジの給電モードなどの、特定のパラメータを記憶するための、図示されていないパラメータ用の小型ランダムアクセスメモリ(PRAMまたはEEPROM)である。これらの記憶区域は、回路3またはマイクロコントローラ6に組み込むこともできる。   The measuring device according to the invention preferably further comprises for parameters not shown for storing specific parameters, such as selection of measurement units, circuit status, power supply mode of the bridge currently in use, etc. Small random access memory (PRAM or EEPROM). These storage areas can also be incorporated in the circuit 3 or the microcontroller 6.

回路3の可能な変型のもっと詳細な説明は、その内容を参照として本書に含めた、欧州特許出願公開第0924491号明細書に記載されている。   A more detailed description of possible variants of the circuit 3 can be found in EP-A-0 924 491, the content of which is incorporated herein by reference.

つぎに、図3から12を参照して、本発明の回路のさまざまな給電方法を論じることとする。   Reference will now be made to FIGS. 3 to 12 to discuss various methods of feeding the circuit of the present invention.

図3に示した先行技術の変型において、直流電圧uPの値UPmax(例えば3ボルト)が端子UPsbに供給される一方で、別の直流電圧uNの値UNmin(例えば0ボルト)が端子UN上の点UNsbに供給される。したがって、二つの測定用ブリッジは、直流電圧UPmax−UNminを用いて単一モードで給電されるので、電力消費は一定でかつ高い。したがって、この変型は、電力消費が重要課題である、電池によって給電される携帯可能な装置についての使用には適していない。 In variations of the prior art shown in FIG. 3, while the value U P max DC voltage u P (for example, 3 volts) is supplied to the terminal U P sb, the value of another DC voltage u N U N min (e.g. 0 volt) is supplied to a point U N sb on terminal U N. Thus, the two measuring bridges are fed in a single mode using the DC voltage UP max- UN min, so that the power consumption is constant and high. This variant is therefore not suitable for use on portable devices powered by batteries, where power consumption is an important issue.

パルス給電モードの測定用ブリッジの給電の変型は、図4に示されている。この変型において、点UPsbに印加された電位は、最大電位UPmaxと低い電位UPsbの間で変動する(例えばVddとVdd/2の間)。点UNsbの電位は、UNsb=UPsbとUNminの間で変動する(例えば、Vdd/2とVss=0ボルトの間)。デューティサイクルは、一定で、かつT1/(T1+T2)である。 A variation of the feeding of the measurement bridge in the pulse feeding mode is shown in FIG. In this variation, the potential applied to the point U P sb varies between the maximum potential U P max and the lower potential U P sb (eg, between Vdd and Vdd / 2). The potential at point U N sb varies between U N sb = U P sb and U N min (eg, between Vdd / 2 and Vss = 0 volts). The duty cycle is constant and T1 / (T1 + T2).

スイッチングロスと順序論理の電力消費を無視すると、この給電モードは、デューティサイクルに等しい率で電極内の電力消費を減らすことを可能にする。各サイクルでの電位の変動は、信号uPとuNを供給する増幅器があまりに大きな電圧ジャンプを受けるのを防止するために、二つの端子UPとUNの間に配分されている。したがって、コモンモード除去比(CMRR)がそれほど重要ではない、入力増幅器を用いることが可能である。くわえて、電圧変動のこの配分は、寄生静電容量の充電/放電による電力消費、ならびに給電区間と給電削減区間の間のスイッチング時間を減らすこと、およびUnの相補的遷移による信号UPの遷移によって誘発された寄生結合を補うこととが可能になる。 Neglecting switching losses and sequential logic power consumption, this power supply mode makes it possible to reduce the power consumption in the electrode at a rate equal to the duty cycle. Change in the potential at each cycle, in order to prevent the an amplifier supplies a signal u P and u N receiving too large voltage jumps, are distributed between the two terminals U P and U N. Therefore, it is possible to use an input amplifier where the common mode rejection ratio (CMRR) is not so important. In addition, the distribution of the voltage fluctuation, power consumption due to charging / discharging of the parasitic capacitance, as well as to reduce the switching time between the feeder section and the feed-reduction intervals, and by a complementary transition U n of the signal U P It is possible to compensate for the parasitic coupling induced by the transition.

信号uPとunは、図示されていない発振器のクロック信号から、図示されていない順序論理によって供給される。給電区間と給電削減区間の間のデューティサイクルは、電子回路3における適切なコマンドレジスタによって変えられる。例えば、これらレジスタのうちの一つにおける二ビットは、四つのデューティサイクル操作の選択を可能にする:100%(常時給電)、50%、25%(図示)および0%(完全停止)。 Signals u P and u n from the clock signal of the oscillator (not shown), supplied by sequential logic (not shown). The duty cycle between the feeding section and the feeding reduction section is changed by a suitable command register in the electronic circuit 3. For example, two bits in one of these registers allows selection of four duty cycle operations: 100% (always powered), 50%, 25% (illustrated) and 0% (completely stopped).

図3に示した連続給電に対して、この変型は電極における電力消費の削減を可能にする。削減率T1/(T1+T2)は、しかしながら自由に選ぶことはできない:給電中断の区間T2の間は、センサの変位の検出は全く不可能であり、その結果、この区間に表示された値は、不正確になることがある。他方で、電極の配置とコード化が位置の絶対測定を不可能で、差の測定しかできないというよくあるケースにおいて、絶対位置はセンサが区間T2の間に変位したときに失われ、その後の測定に誤差が引き起こされる。したがって、センサの最小の変位を検出し、かつ位置の基準が失われないことを確保するために、十分に小さなT2の値を選択することが必要である。   In contrast to the continuous feed shown in FIG. 3, this variant enables a reduction in power consumption at the electrodes. The reduction rate T1 / (T1 + T2) cannot however be chosen freely: during the period T2 during which the power supply is interrupted, no sensor displacement can be detected, so that the value displayed in this period is May be inaccurate. On the other hand, in the common case where the placement and coding of the electrodes cannot make absolute measurements of the position and only the difference can be measured, the absolute position is lost when the sensor is displaced during the interval T2, and subsequent measurements are made. Cause an error. It is therefore necessary to select a sufficiently small value of T2 to detect the minimum displacement of the sensor and to ensure that the position reference is not lost.

本発明による測定用ブリッジのもう一つの給電の変型は、図5に示した。この変型によれば、測定用ブリッジは、最大電位UPmaxと電位UNminの間の時間T1の給電区間の間、およびUPsbとUNsbの間の給電削減区間T2の間に給電され、UPsbはUNsbより大きい。給電区間T1と給電削減区間T2の間のスイッチングは、信号sbによってスイッチ102、104、106および108を作動させて実施される。このように測定用ブリッジは端子の電圧が常に少なくともUPsb−UNsbに等しい、単一のパルスモードで給電され、これらの値は位置の補間のない粗測定を可能にするように選択される。 Another power supply variant of the measuring bridge according to the invention is shown in FIG. According to this variant, the measuring bridge is connected during the power supply interval at time T1 between the maximum potential U P max and the potential U N min and during the power supply reduction interval T2 between U P sb and U N sb. Powered, U P sb is greater than U N sb. Switching between the feeding section T1 and the feeding reduction section T2 is performed by operating the switches 102, 104, 106, and 108 by the signal sb. Thus, the measuring bridge is fed in a single pulse mode with the terminal voltage always equal to at least U P sb-U N sb, these values being chosen to allow a coarse measurement without position interpolation. Is done.

図4に示した先行技術の変型に対して、この解決法はセンサの変位を検出すること、給電削減区間T2の間であってもセンサの絶対位置を保存することを可能にする。したがって、はるかに小さいデューティサイクルT1/(T1+T2)の選択が可能になり、それによって最大電圧が印加される間の区間T1が制限される。消費電力は、端子UPとUNの間の電圧差の二乗に比例し、それによって、T1、T2、UPsbおよびUNsb用に選んだ値にしたがって、図4に示した変型に対して電力消費をさらに減らすことができる。 In contrast to the prior art variant shown in FIG. 4, this solution makes it possible to detect the displacement of the sensor and to preserve the absolute position of the sensor even during the power supply reduction interval T2. Thus, a much smaller duty cycle T1 / (T1 + T2) can be selected, thereby limiting the interval T1 during which the maximum voltage is applied. Power is proportional to the square of the voltage difference between the terminals U P and U N, whereby, in accordance with the selected values for T1, T2, U P sb and U N sb, the variation shown in FIG. 4 On the other hand, power consumption can be further reduced.

これまでに図示した変型において、測定用ブリッジは連続式またはパルス式の単一のモードによって給電される。したがって、平均電力消費量は、ノギスの使用または不使用にかかわらず、ノギスの作動中に一定となる。しかしながら、本発明において明らかにされたように、有効使用時間は一般的に、ノギスが始動していた時間の一部に過ぎないにもかかわらず、使用者はしばしばノギスを数時間も通電したままにする。   In the variants shown so far, the measuring bridge is powered by a single mode, continuous or pulsed. Therefore, the average power consumption is constant during operation of the caliper regardless of whether or not the caliper is used. However, as revealed in the present invention, the effective use time is generally only part of the time that the caliper was started, but users often leave the caliper energized for several hours. To.

スタンバイモード回路を備えた磁気抵抗電極式寸測定装置は、上述の欧州特許出願公開第0924491号明細書にすでに記載されている。しかしながら、この文書において、磁気抵抗電極は、装置がスタンバイモードにあるときでも、給電されたままであり;したがって、電力消費は大きいままである。   A magnetoresistive electrode type measuring device having a standby mode circuit has already been described in the above-mentioned European Patent Application No. 0924491. However, in this document, the magnetoresistive electrode remains powered even when the device is in standby mode; therefore, power consumption remains high.

図6はこの観察を考慮に入れて電力消費を減らすことを可能にする本発明による変型を示している。この変型では、測定用ブリッジの二つの給電モードが使用される。第一のモードでは、測定用ブリッジ100の接続が切断され、すなわち上部端子UPsbに印加される電圧は下部端子UNsbに印加される電圧に等しい。 FIG. 6 shows a variant according to the invention that makes it possible to reduce the power consumption taking this observation into account. In this variant, two feeding modes of the measuring bridge are used. In the first mode, the measurement bridge 100 is disconnected, ie, the voltage applied to the upper terminal U P sb is equal to the voltage applied to the lower terminal U N sb.

測定用ブリッジの給電は、装置の操作、例えばセンサの変位または操作キーの作動が検出されると、直ちに第二のモードに移行する。この場合、Trig信号が発生し、図示されていない論理回路を介して、端子UPsbとUNsbに印加される電圧を変化させ、該端子はそれぞれUPmaxとUNminに移行し、結果として、測定用ブリッジは、測定区間内部での補間による位置の精密測定を可能にするのに十分な電圧で供給される。この給電モードは、所定の時間ΔT1の間維持され、ついでブリッジの給電が切断される。 The power supply to the measurement bridge immediately shifts to the second mode when an operation of the apparatus, for example, a sensor displacement or an operation key operation is detected. In this case, a Trig signal is generated, and the voltage applied to the terminals U P sb and U N sb is changed via a logic circuit (not shown), and the terminals shift to U P max and U N min, respectively. As a result, the measurement bridge is supplied with a voltage sufficient to allow precise measurement of the position by interpolation within the measurement interval. This power supply mode is maintained for a predetermined time ΔT1, and then the power supply to the bridge is cut off.

Trig信号は例えば、次のような事象に反応して始動される:それは、ノギスのキー132の一つの操作、シリアル入力133への操作信号、あるいは本尺目盛に対するセンサ5の変位である。この変位は例えば、図示されていない、追加の磁気抵抗電極によって検出されるが、該追加の磁気抵抗電極は、測定用ブリッジの接続が切れたときでも給電が維持され、その電流変動を測定することでTrig信号を発生するものである。   The Trig signal is triggered, for example, in response to an event such as: one operation of the caliper key 132, an operation signal to the serial input 133, or the displacement of the sensor 5 relative to the full scale. This displacement is detected, for example, by an additional magnetoresistive electrode, not shown, which remains powered even when the measuring bridge is disconnected and measures its current variation. Thus, a Trig signal is generated.

時間ΔT1は、好適には十分に長く、例えば10分が選択されるが、それにより大半の情況における測定と結果の読み取りを可能にする。この時間は好適には、スタンバイ開始、またはノギスの他の機能の停止、例えば表示の停止の前の待機期間より短い。したがって実施された測定の読み取りは、電極の給電中断後でも、制限された時間内で依然可能である。   The time ΔT1 is preferably long enough, for example 10 minutes, which allows measurement and reading of results in most situations. This time is preferably shorter than the standby period before starting standby or stopping other functions of vernier calipers, eg, stopping display. Thus, readings of the measurements made are still possible within a limited time, even after the electrode supply interruption.

位置の絶対的決定ができないセンサの場合、この位置は好適には、給電中断区間の際に、一時レジスタに、例えば位置計数器に記憶される。   In the case of a sensor whose position cannot be determined absolutely, this position is preferably stored in a temporary register, for example in a position counter, during the power interruption period.

図6に示した解決は有効であるが、測定用ブリッジの外で、追加の磁気抵抗電極を、および、測定用ブリッジの接続が切れた際には、センサの変位を検出するための移動検出回路を必要とする。これらの要素は、コスト増と追加の消費電力を誘発する。他方で、位置計数電子装置は、測定用ブリッジの給電電圧を再設定するときに、絶対位置を保存するために特定の制約に従わなければならない。   Although the solution shown in FIG. 6 is effective, an additional magnetoresistive electrode outside the measuring bridge and a movement detection for detecting the displacement of the sensor when the measuring bridge is disconnected. Requires a circuit. These factors induce cost increases and additional power consumption. On the other hand, the position counting electronics must obey certain constraints to preserve the absolute position when resetting the supply voltage of the measurement bridge.

図7に示した給電の変型は、これらの問題点の解決を可能にする。この変型によれば、測定用ブリッジは、抵抗器101、103、105および107を介して、給電削減区間の間に給電される。このようにブリッジは、UPsb−UNsbに等しい電圧で給電され、この差は、少なくとも運動の検出と粗測定(位置の補間なし)を可能にするのに十分になるよう選択される。この粗測定によって変位が検出されると、あるいはその他の活動が検出されるとすぐに、Trig信号が発生し、時間ΔT1の間の信号sbの作動と、抵抗器101、103、105および107の短絡が引き起こされて、ブリッジの端子に完全な電圧UPmax−UNminが回復される。 The power supply variant shown in FIG. 7 makes it possible to solve these problems. According to this variant, the measuring bridge is fed via the resistors 101, 103, 105 and 107 during the feed reduction section. Thus the bridge is powered by a voltage equal to U P sb-U N sb, this difference is selected to be sufficient to enable at least motion detection and rough measurement (without position of interpolation) . As soon as displacement is detected by this coarse measurement or other activity is detected, a Trig signal is generated, the activation of the signal sb during the time ΔT1, and the resistors 101, 103, 105 and 107 A short circuit is caused to restore the complete voltage UP max- UN min at the bridge terminals.

図6に示した変型に対して、この解決法は、Trig信号の発生を簡単にし、また測定用ブリッジに給電されていないときの位置基準喪失の問題を解決する。したがって、Trig信号の発生により厳しい条件を適用すること、および十分な振幅および/または長さの変位が検出されたときにだけ、測定用ブリッジの完全給電モードに移行することとが可能になる。しかしながら、ノギスが給電削減モードのときでも、直流電流は磁気抵抗電極100に流れ続ける。   For the variant shown in FIG. 6, this solution simplifies the generation of the Trig signal and solves the problem of loss of position reference when the measurement bridge is not powered. It is therefore possible to apply more stringent conditions to the generation of the Trig signal and to enter the full power supply mode of the measuring bridge only when a sufficient amplitude and / or length displacement is detected. However, the direct current continues to flow through the magnetoresistive electrode 100 even when the caliper is in the power supply reduction mode.

図8は、図7について述べたものと同様な変型を示しているが、そこにおいて測定用ブリッジの給電は、ΔT1より長い区間ΔT2の後に、完全に切断される。この変型は、したがって、三つの異なるブリッジの給電モードを使用する:
・停止モード(「オフ」)では、区間ΔT2の間に、何の運動も検出されなかったときに、ブリッジの給電は完全に切断される。
・スタンバイモードでは、区間ΔT1の間に、何の運動も検出されなかったときに、ブリッジの給電は削減されるだけである。
・精密測定モードでは、運動または操作の検出直後の区間ΔT1の間に、正確な測定が可能になる。
FIG. 8 shows a variant similar to that described for FIG. 7, in which the feeding of the measuring bridge is completely cut off after a section ΔT2 longer than ΔT1. This variant therefore uses three different bridge feed modes:
In stop mode (“off”), no power is detected in the bridge when no movement is detected during the interval ΔT2.
In standby mode, the bridge power supply is only reduced when no movement is detected during the interval ΔT1.
In the precise measurement mode, accurate measurement can be performed during the period ΔT1 immediately after detection of motion or operation.

ノギスは、例えばノギスのキーの一つが操作された後に、停止モードからスタンバイモードに、または直接精密測定モードに移行する。くわえて、ノギスの他の要素、例えば表示装置を、図示されていない、ΔT2を超える区間ΔT3の後に、スタンバイモードまたは停止モードにすることも可能である。   The caliper shifts from the stop mode to the standby mode or directly to the precision measurement mode after one of the keys of the caliper is operated, for example. In addition, other calipers, such as a display device, can be put into a standby mode or a stop mode after a section ΔT3 exceeding ΔT2, not shown.

図9は、図7について述べたものと同様なもう一つの給電の変型を示しているが、そこにおいて測定用ブリッジの給電は、運動の検出と、最小の電力消費による絶対位置の維持とを可能にするように、給電削減区間の間、デューティサイクルT1/(T1+T2)でパルス化される。ブリッジの完全かつ連続な給電は、時間ΔT1’の間回復されるが、それは区間T1の間に、例えば変位の検出を示すTrig信号を受信したときである。   FIG. 9 shows another feed variant similar to that described for FIG. 7, in which the measurement bridge feed provides motion detection and maintains absolute position with minimal power consumption. To enable, it is pulsed with a duty cycle T1 / (T1 + T2) during the power reduction period. The complete and continuous power supply of the bridge is restored for a time ΔT1 'when, for example, a Trig signal is received during the interval T1 indicating detection of displacement.

図9において、測定用ブリッジの端子の電圧は、ノギスが区間T1の間の、給電削減モードにある際に、(UPmax−UNmin)と0の間で振動する。図示されていない変型において、粗測定を実施するのにちょうど十分な、より低い電圧(UPsb−UNsb)をこれらの区間の間印加することは明らかに可能であろう。 In FIG. 9, the voltage at the terminal of the measurement bridge oscillates between ( UP max− UN min) and 0 when the caliper is in the power supply reduction mode during section T1. In variations not shown, just sufficient for carrying out the rough measurement, a lower voltage (U P sb-U N sb ) be applied for these intervals will obviously possible.

図10は図7について述べたものと同様なもう一つの変型を示しているが、そこにおいて、測定用ブリッジの給電は、時間ΔT1の間ブリッジが精密測定モードにあるときに、デューティサイクルT1/(T1+ΔT2)でパルス化される。この変型は、したがって、変位を検出すること、いつでも粗い精度で位置を測定すること、およびノギスの操作を示すTrig信号の発生の後の時間ΔT1の間だけ、より精密な測定を許可することができる。   FIG. 10 shows another variation similar to that described with respect to FIG. 7, where the feeding of the measuring bridge is such that the duty cycle T1 / when the bridge is in precision measurement mode for a time ΔT1. Pulsed at (T1 + ΔT2). This variant can therefore detect displacement, always measure the position with coarse accuracy, and allow a more precise measurement only during the time ΔT1 after the generation of the Trig signal indicating caliper operation. it can.

好適な変型において、時間T1の間隔は、表示装置12の更新表示の区間と同期しているが、それにより、表示装置に表示された測定値の更新表示の周期の間、あるいはその直前の、位置の正確な測定を可能にする。   In a preferred variant, the interval of time T1 is synchronized with the update display section of the display device 12, so that during or immediately before the update display cycle of the measurement values displayed on the display device, Allows accurate measurement of position.

図10に示した変型において、測定用ブリッジは、運動が全く検出されないときでも、電圧UPsb−UNsbで給電されたままである。当業者には自明のごとく、Trig信号の発生に続く、区間ΔT1またはΔT2の後に、停止モードに移行すること、またこの給電を完全に停止することも可能である。 In variant shown in FIG. 10, the measuring bridge, even when motion is not detected at all, it remains powered by the voltage U P sb-U N sb. As is obvious to those skilled in the art, it is possible to enter the stop mode after the period ΔT1 or ΔT2 following the generation of the Trig signal, and to completely stop the power supply.

図11は、図10について述べたものと同様な測定用ブリッジの給電のもう一つの変型を示しているが、ここにおいて測定用ブリッジは、パルス電圧で常時給電されている。しかしながら、デューティサイクルは、Trig信号で示される操作の検出に続いて増加し、またT3/(T3+T4)からT1/(T1+T2)に移行する。好適な変型において、区間T1は、表示装置12の更新表示の区間と同期しているが、それにより表示された測定値の更新表示の周期の間、あるいはその直前の、位置の正確な測定を可能にする。したがって、この変型は、Trig信号で示される事象の検出に続く時間ΔT1の間に、回路が精密測定モードにあるときにだけ、表示された測定値の頻繁な更新を可能にする。   FIG. 11 shows another variation of the measurement bridge feed similar to that described for FIG. 10, where the measurement bridge is constantly powered with a pulse voltage. However, the duty cycle increases following detection of the operation indicated by the Trig signal, and transitions from T3 / (T3 + T4) to T1 / (T1 + T2). In a preferred variant, the interval T1 is synchronized with the update display interval of the display device 12, but it allows an accurate measurement of the position during or immediately before the update display period of the displayed measurement value. enable. This variant thus allows frequent updating of the displayed measurement only during the time ΔT1 following the detection of the event indicated by the Trig signal, only when the circuit is in the fine measurement mode.

図11において、ブリッジの端子の電圧は、常に(UPmax−UNmin)と0の間で振動する。図示されていない変型において、粗測定を実施するのにちょうど十分な、より低い電圧(UPsb−UNsb)を、測定用ブリッジがスタンバイモードにあるときに、周期T3の間かけることは明らかに可能であろう。くわえて、図12に示したごとく、Trig信号の始動に続いて、給電削減区間T2の間、給電電圧を完全には停止しないことも可能であるが、それにより電圧のジャンプ、したがって正確な測定の際の静電容量の損失および変動を減らすようにする。 In FIG. 11, the voltage at the terminal of the bridge always oscillates between ( UP max− UN min) and zero. In variations not shown, just sufficient for carrying out the rough measurement, the lower voltage (U P sb-U N sb ), when the measuring bridges is in standby mode, applying during the period T3 is Obviously possible. In addition, as shown in FIG. 12, following the start of the Trig signal, it is also possible not to stop the supply voltage completely during the supply reduction period T2, but this causes a voltage jump and therefore an accurate measurement. Reduce the loss and fluctuation of capacitance during the process.

当業者には理解できるように、図11と12の変型において、Trig信号の発生に続く区間ΔT1またはΔT2の後に、測定用ブリッジの給電を完全に停止することも可能である。   As can be understood by those skilled in the art, in the variants of FIGS. 11 and 12, it is possible to completely stop the power supply of the measuring bridge after the interval ΔT1 or ΔT2 following the generation of the Trig signal.

一つの変型において、電子回路3はさらに図示されていない周波数計を備え、測定信号の周波数、したがって、センサの変位速度を決定する。本発明の選択的な特徴によれば、測定用ブリッジの給電モードは検出された周波数に依存するが、それにより、センサが高速で変位した際に、デューティサイクルT1/(T1+T2)が増加する。   In one variant, the electronic circuit 3 further comprises a frequency meter, not shown, to determine the frequency of the measurement signal and thus the displacement speed of the sensor. According to an optional feature of the invention, the feeding mode of the measuring bridge depends on the detected frequency, which increases the duty cycle T1 / (T1 + T2) when the sensor is displaced at high speed.

さらにデューティサイクルは、電子回路に給電する電池110の充電状態を検出する図示されていない回路によって操作することもできる:電池が所定の最小値未満の電圧を供給するときには、電力消費を減らすために、デューティサイクルまたはブリッジの端子の電圧は減少する。   Furthermore, the duty cycle can also be manipulated by a circuit (not shown) that detects the state of charge of the battery 110 that powers the electronic circuit: to reduce power consumption when the battery supplies a voltage below a predetermined minimum value. , The duty cycle or voltage at the terminal of the bridge decreases.

他方で理解できることは、上述のさまざまな変型は相互に組み合わせが可能であること、および二つまたはそれ以上の別個のモードを用いる磁気抵抗電極の給電の変型を備えることも可能であることであり、各モードは、異なる電圧と、さまざまなデューティサイクルで連続化またはパルス化される給電の使用ができるものである。そのうえ、一つのモードから他のモードに移行するためにさまざまな条件を想定することができるが、それは例えば、一つまたは複数のTrig信号によって示される変位または操作の検出、測定用信号の周波数の変更、電池の荷電状態の変更、さまざまな事象から、例えばTrig信号からの、可変時間ΔT1の始動されるタイマーの計数、あるいは電子回路3における少なくとも一つの適切なコマンドレジスタ内の情報などである。コマンドレジスタは、例えば使用者の所望の測定分解能を示すことができる。   On the other hand, it can be understood that the various variants described above can be combined with each other and can also comprise a magnetoresistive electrode feed variant using two or more distinct modes. Each mode is capable of using different voltages and feeds that are continuous or pulsed at various duty cycles. In addition, various conditions can be envisaged for transitioning from one mode to another, for example, detection of displacement or manipulation indicated by one or more Trig signals, frequency of measurement signals. From a change, a change in the state of charge of the battery, various events, for example from a Trig signal, a count of a timer to be started for a variable time ΔT1, or information in at least one suitable command register in the electronic circuit 3. The command register can indicate, for example, the user's desired measurement resolution.

したがって、例えばさまざまな給電モードで作動するための、同一の回路をプログラミングすることもできるが、それは例えば、規定の使用に応じて電力消費を最適化するためである。このプログラミングは、プロセッサ6の制御下でソフトウェアによって、あるいはセンサおよび/または測定回路の特定の脚部に特別な電圧をかけて、プリント回路基板115上のセンサ5および/または測定用回路3の組立(ボンディング)によって実施することができる。   Thus, it is possible to program the same circuit, for example to operate in different power supply modes, for example to optimize power consumption according to the prescribed use. This programming can be done either by software under the control of the processor 6 or by applying a special voltage to a specific leg of the sensor and / or measuring circuit, to assemble the sensor 5 and / or measuring circuit 3 on the printed circuit board 115. (Bonding).

他方で、図示したすべての変型は、簡略化のため、長方形の電源信号uPとuNを示している。しかしながら容易に理解できるように、本発明は、任意の形、例えば正弦波、三角形などの電源信号を用いるノギスにも適用できる。また、本発明の範囲を逸脱することなしに、ノギスがおかれたモードによって電源信号の形状を変えること、例えば長方形インパルス列を用いてスタンバイモードでの変位を検出すること、および変位または操作が検出されるとすぐに正弦波形の電源信号を用いることもできる。 On the other hand, all illustrated variants show rectangular power supply signals u P and u N for simplicity. However, as can be easily understood, the present invention can also be applied to calipers using a power signal of any shape, for example, a sine wave or triangle. Also, without departing from the scope of the present invention, changing the shape of the power signal according to the caliper mode, for example, detecting the displacement in the standby mode using a rectangular impulse train, and A sinusoidal power supply signal can also be used as soon as it is detected.

使用されるセンサに応じて、磁気抵抗電極100の他の給電モードを考えることもできるが、それは例えば、電流給電、非差動給電などである。他方で、複数の測定用ブリッジを含む回路の場合、本発明の範囲を逸脱することなしに、異なるモードでこれらの異なるブリッジに給電することもできる。   Depending on the sensor used, other feeding modes of the magnetoresistive electrode 100 can be considered, for example current feeding, non-differential feeding. On the other hand, in the case of a circuit including a plurality of measurement bridges, these different bridges can be powered in different modes without departing from the scope of the invention.

上述のごとく、測定用回路3は二つの測定用ブリッジ100から来る差分信号s−s’とc−c’を増幅するために、図示されていない差分入力の増幅器を含んでいる。本発明の好適な変型において、これらの増幅器は、二つのモードで作動するために制御することができるが、該モードは電力消費と異なるノイズレベルによって区別されるものである。したがって好適には、Trig信号の発生に続く区間ΔT1の間だけ、低ノイズおよび高消費モードで作動するように、増幅器を制御することになる。   As described above, the measurement circuit 3 includes a differential input amplifier (not shown) for amplifying the differential signals s-s 'and c-c' coming from the two measurement bridges 100. In a preferred variant of the invention, these amplifiers can be controlled to operate in two modes, which are distinguished by different noise levels than power consumption. Therefore, the amplifier is preferably controlled to operate in the low noise and high consumption mode only during the interval ΔT1 following the generation of the Trig signal.

該回路は、例えばノギスまたはマイクロメーターなどの、携帯可能な大きさの測定装置においてとくに有利であることを明らかにしてきたが、当然その使用は、長手方向または角度方向の寸法測定の固定または可動式のいっさいのタイプの装置においても可能である。   Although the circuit has proved particularly advantageous in portable measuring devices, such as vernier calipers or micrometers, for example, its use is of course fixed or movable for longitudinal or angular dimensional measurements. It is possible in any type of device of the formula.

本発明による携帯可能な電子ノギスの分解図Exploded view of portable electronic caliper according to the present invention センサのさまざまな電極が、二つの測定用ブリッジを構成するように、接続されていることを示す電気概念図Electrical conceptual diagram showing the various electrodes of the sensor connected to form two measuring bridges 先行技術の第一の変型による、測定用ブリッジの電源信号の時系列グラフTime series graph of the power signal of the measuring bridge according to the first variant of the prior art 先行技術の第二の変型による、測定用ブリッジの電源信号の時系列グラフTime series graph of the power signal of the measuring bridge according to the second variant of the prior art 本発明の第一の変型による、測定用ブリッジの電源信号の時系列グラフTime series graph of the power signal of the measuring bridge according to the first variant of the invention 本発明の第二の変型による、測定用ブリッジの電源信号の時系列グラフTime series graph of the power signal of the measuring bridge according to the second variant of the invention 本発明の第三の変型による、測定用ブリッジの電源信号の時系列グラフTime series graph of the power signal of the measuring bridge according to the third variant of the invention 本発明の第四の変型による、測定用ブリッジの電源信号の時系列グラフTime series graph of the power signal of the measuring bridge according to the fourth variant of the invention 本発明の第五の変型による、測定用ブリッジの電源信号の時系列グラフTime series graph of the power signal of the measuring bridge according to the fifth variant of the invention 本発明の第六の変型による、測定用ブリッジの電源信号の時系列グラフTime series graph of the power signal of the measuring bridge according to the sixth variant of the invention 本発明の第七の変型による、測定用ブリッジの電源信号の時系列グラフTime series graph of the power signal of the measuring bridge according to the seventh variant of the invention 発発明の第八の変型による、測定用ブリッジの電源信号の時系列グラフTime series graph of the power signal of the measuring bridge according to the eighth variant of the invention

符号の説明Explanation of symbols

2 本尺
3 電子回路
5 センサ
6 マイクロコントローラ
10 ジョウ
11 電子手段
12 表示装置
13 ケース
20 ジョウ
21 本尺目盛
22 非磁性材料
100 磁気抵抗電極
114 分極用磁石
115 プリント回路
132 ボタン
133 オプトエレクロトロニクス・シリアル・コネクタ
2 Main scale 3 Electronic circuit 5 Sensor 6 Microcontroller 10 Jaw 11 Electronic means 12 Display device 13 Case 20 Jaw 21 Main scale 22 Nonmagnetic material 100 Magnetoresistive electrode 114 Polarizing magnet 115 Printed circuit 132 Button 133 Optoelectronics Serial connector

Claims (2)

寸法測定装置において、
一連の磁化された領域を備えた本尺目盛(21)と、
本尺目盛(21)に対面して平行に変位するのに適し、かつ測定用ブリッジを構成するように接続された複数の磁気抵抗電極からなるネットワーク(100)を備えたセンサ(5)と、
前記測定用ブリッジ信号をもたらすための給電回路、とから成り、
前記給電回路が、前記測定用ブリッジを、第一の給電モードまたは第二の給電モードで給電され得るように実現され、
前記第一の給電モードにおける、前記測定用に給電し、出力ブリッジの端子間に印加する電圧は、前記第二の給電モードにおける、前記測定用ブリッジの端子に印加する電圧よりも低いものであり、
前記第二の給電モードは、前記第一の給電モードよりも、精度の高い測定を可能にするものであり、
その特徴は、前記第一の給電モードにおいて、前記測定用ブリッジの端子間に印加された電圧が、前記本尺目盛に対しての前記センサの変位の検出を可能にするのに十分であり、
前記寸法測定装置が、該寸法測定装置の操作に応ずる、トリガ信号発生回路を有し、
前記トリガ信号発生回路が、前記トリガ信号の発生に対して、前記第一の給電モードから前記第二の給電モードに移行し、
給電電圧が、前記測定用ブリッジの二つの端子(Up,Un)の間に供給され、
前記測定用ブリッジが前記第二の給電モードで給電されるときに、一方の端子(Up)が最大電位(Upmax)で、他方の端子(Un)が最小電位で給電され、
前記測定用ブリッジが前記第一の給電モードで給電されるときに、前記二つの端子がそれぞれ前記最大電位と前記最小電位の中間電位で給電されることを特徴とする、寸法測定装置。
In the dimension measuring device,
A full scale (21) with a series of magnetized regions;
A sensor (5) comprising a network (100) composed of a plurality of magnetoresistive electrodes suitable for displacement parallel to the main scale (21) and connected to form a measurement bridge;
A feeding circuit for providing a bridge signal for measurement,
The power supply circuit is realized so that the measurement bridge can be supplied with power in the first power supply mode or the second power supply mode,
In the first power supply mode, the voltage supplied for the measurement and applied between the terminals of the output bridge is lower than the voltage applied to the terminal of the measurement bridge in the second power supply mode. ,
The second power supply mode enables measurement with higher accuracy than the first power supply mode,
The feature is sufficient that, in the first power supply mode, the voltage applied across the terminals of the measurement bridge allows detection of the displacement of the sensor relative to the main scale,
The dimension measuring device has a trigger signal generation circuit that responds to an operation of the dimension measuring device,
The trigger signal generation circuit shifts from the first power supply mode to the second power supply mode for the generation of the trigger signal,
A supply voltage is supplied between the two terminals (Up, Un) of the measurement bridge,
When the measurement bridge is powered in the second feeding mode, one terminal (Up) is fed with the maximum potential (Up max ) and the other terminal (Un) is fed with the minimum potential,
When the measurement bridge is supplied with power in the first supply mode, the two terminals are supplied with an intermediate potential between the maximum potential and the minimum potential, respectively.
前記寸法測定装置において、前記測定用ブリッジが、抵抗器(101,103,105,107)を介して前記外部端子に接続され、前記測定用ブリッジに最大電位をかけなければならないときに、スイッチ(102,104,106,108)が、前記抵抗器を短絡することができることができることを特徴とする、請求項1に記載の寸法測定装置。 In the dimension measuring apparatus, when the measuring bridge is connected to the external terminal via a resistor (101, 103, 105, 107) and a maximum potential has to be applied to the measuring bridge, a switch ( 102. A dimension measuring device according to claim 1, characterized in that 102, 104, 106, 108) can be able to short-circuit the resistor.
JP2007058101A 2007-03-08 2007-03-08 Magnetoresistive electrode type measuring device Expired - Fee Related JP4486711B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007058101A JP4486711B2 (en) 2007-03-08 2007-03-08 Magnetoresistive electrode type measuring device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007058101A JP4486711B2 (en) 2007-03-08 2007-03-08 Magnetoresistive electrode type measuring device

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002506031A Division JP4000056B2 (en) 2000-06-27 2000-06-27 Magnetoresistive electrode type measuring device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007139806A true JP2007139806A (en) 2007-06-07
JP4486711B2 JP4486711B2 (en) 2010-06-23

Family

ID=38202798

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007058101A Expired - Fee Related JP4486711B2 (en) 2007-03-08 2007-03-08 Magnetoresistive electrode type measuring device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4486711B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015040708A (en) * 2013-08-20 2015-03-02 株式会社ジェイテクト Rotation angle sensor, and rotation angle detector
JP2022508323A (en) * 2019-09-29 2022-01-19 グイリン グアンルー メジャリング インストルメント カンパニー リミテッド Electromagnetic induction displacement sensor by hybrid positioning

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015040708A (en) * 2013-08-20 2015-03-02 株式会社ジェイテクト Rotation angle sensor, and rotation angle detector
JP2022508323A (en) * 2019-09-29 2022-01-19 グイリン グアンルー メジャリング インストルメント カンパニー リミテッド Electromagnetic induction displacement sensor by hybrid positioning
JP7076645B2 (en) 2019-09-29 2022-05-27 グイリン グアンルー メジャリング インストルメント カンパニー リミテッド Electromagnetic induction displacement sensor by hybrid positioning

Also Published As

Publication number Publication date
JP4486711B2 (en) 2010-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4000056B2 (en) Magnetoresistive electrode type measuring device
JP3069789B2 (en) Electronic circuit for dimension measuring device, dimension measuring device and dimension measuring method
CN101688881B (en) Low power magnetic field sensor
EP2978131B1 (en) Low-power magnetic resistance switch sensor
WO2010098190A1 (en) Rotation detection device
CN101441235B (en) Systems and methods for an open circuit current limiter
US20100026281A1 (en) Magnetic sensor circuit and electronic apparatus using same
JP3345430B2 (en) Portable electronic precision caliper
JP4816952B2 (en) Current sensor
WO2012011306A1 (en) Current sensor
KR20020021313A (en) Megnetic detection device
JP4486711B2 (en) Magnetoresistive electrode type measuring device
JPH10332722A (en) Rotational speed detector
WO2005036193A3 (en) Magnetic-field-measuring probe
US8497674B2 (en) Magnetic detection apparatus
US6218831B1 (en) Low power fluxgate circuit with current balance
JP2003028941A (en) Magnetism-measuring method and magnetometric-sensor drive circuit
EP0813070B1 (en) Magnetic sensor with CMOS multivibrator
JP4420652B2 (en) Position detection device
JPH10185507A (en) Position detector
JP3505932B2 (en) Origin detection device
JP2001343474A (en) Electronic timepiece, control method for the electronic timepiece and inspection system for the electronic timepiece
JP3131182B2 (en) Displacement measuring device
CN116295721A (en) Position detection magnetic sensing chip
CN117782169A (en) Magnetic flux gate sensor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070308

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091124

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100121

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100309

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100328

R150 Certificate of patent (=grant) or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130402

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130402

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140402

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees