JP2016534370A - 複数の共振センサに対する単一チャネルインタフェースを備えた誘導性位置感知 - Google Patents
複数の共振センサに対する単一チャネルインタフェースを備えた誘導性位置感知 Download PDFInfo
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Abstract
Description
Claims (20)
- 複数の共振センサを備えた誘導性位置感知システムであって、複数の共振センサの各々が、前記共振センサに対する感知範囲内のそれぞれの導電性ターゲットの位置としてターゲット位置を感知するように適合され、前記システムが、
複数の共振センサと、IDC単一チャネルインタフェースを備えるインダクタンス・デジタル変換(IDC)ユニットであって、前記IDCユニットの前記IDC単一チャネルインタフェースに直列ループで結合される直列ループトポロジーで構成される、前記複数の共振センサ及びIDCユニット、
を含み、
各共振センサが共振器を含み、
前記共振器が、共振周波数状態(定常状態発振振幅及び共振器周波数)及び感知範囲に対して構成され、
前記共振器が、公称共振周波数状態での、及びターゲット感知共振周波数状態でのオペレーションに対して構成され、前記公称共振周波数状態では前記共振センサのための前記ターゲットがその感知範囲外にあり、前記ターゲット感知共振周波数状態が、そのそれぞれのターゲットがその感知範囲内にあるターゲット位置にあるターゲット感知コンディションでのターゲット感知共振センサに対応し、
前記共振器が、前記公称共振周波数状態が、任意の他の共振センサの公称共振周波数状態に対して固有であるように構成され、
前記共振器が、前記ターゲット感知共振周波数状態が、それぞれのターゲット感知コンディションでの任意の他の共振センサの任意のターゲット感知共振周波数状態と重ならないように構成され、
前記IDCユニットが、各共振センサがその公称共振周波数状態まで駆動される公称システム共振状態を含み、また、ターゲット感知コンディションに関連付けられるターゲット感知共振周波数状態まで少なくとも一つの共振センサが駆動されるターゲット感知システム共振状態を含んで、各共振センサが共振周波数状態まで駆動されるシステム共振状態を駆動するように構成され、
前記IDCユニットが、
共振制御回路要素とIDCループ制御回路要素とを含み、また、前記直列ループ結合された共振センサの各それぞれの共振器をループフィルタとして含む、IDC制御ループであって、
前記共振制御回路要素が、ターゲット感知共振センサにおけるターゲット感知コンディションに応答するターゲット感知システム共振状態を含んで、共振制御信号に応答してシステム共振状態を制御するように構成され、
前記IDCループ制御回路要素が、前記ターゲット感知コンディションのための前記ターゲット感知システム共振状態に対応するターゲット感知共振制御信号を含んで、前記共振制御信号を生成するように構成され、
前記共振制御回路要素が、システム共振状態を前記ターゲット感知システム共振状態まで駆動するために前記ターゲット感知共振制御信号に応答し、前記ターゲット感知共振センサが、前記ターゲット感知コンディションに対応して前記ターゲット感知共振周波数状態で動作する、前記IDCループと、
前記ターゲット感知共振制御信号に対応してセンサデータを出力するように構成されるセンサデータ出力回路要素であって、前記出力センサデータが、別の共振センサのための任意のターゲット感知コンディションから差別化された、前記それぞれのターゲット感知共振センサのための前記ターゲット感知コンディションを表し、従って、このようなターゲット感知共振センサに対する前記それぞれのターゲットの前記ターゲット位置を表すようになっている、前記センサデータ出力回路要素と、
を含む、
システム。 - 請求項1に記載のシステムであって、
各共振センサが更に共振インピーダンスにより特徴付けられ、
前記共振制御回路要素が、前記ターゲット感知コンディションに対応する前記ターゲット感知システム共振周波数状態を駆動するために前記ターゲット感知共振制御信号に応答しており、前記ターゲット感知コンディションに起因する前記ターゲット感知共振センサの共振インピーダンスにおける変化を平衡させる、システム。 - 請求項1に記載のシステムであって、前記誘導性位置感知システムが、前記ターゲット感知共振センサに対する特定された近接距離におけるそれぞれのターゲットに対応するターゲット近接度コンディションを表す出力センサデータに基づく近接度検出のために構成され、前記ターゲット感知共振周波数状態を表す前記センサデータが、前記ターゲット感知共振センサを固有に差別化する前記ターゲット近接度コンディションに対応する、システム。
- 請求項1に記載のシステムであって、前記誘導性位置感知システムが、前記ターゲット感知共振センサのための前記感知範囲内の位置におけるそれぞれのターゲットに対応するターゲット範囲コンディションを表す出力センサデータに基づく範囲検出のために構成され、前記センサデータが、前記ターゲット感知共振センサを固有に差別化する、前記ターゲット範囲コンディションに対応する前記ターゲット感知共振周波数状態を表す、システム。
- 請求項1に記載のシステムであって、各共振センサ共振器が、インダクタとキャパシタとを含み、前記インダクタ及び前記キャパシタが、
前記インダクタが、各共振器に対して実質的に同じインダクタンス値を有するように構成され、
前記キャパシタが、他の共振器に対して固有の静電容量を有するように構成され、及び
前記キャパシタが、
前記関連する公称共振周波数状態が、任意の他の共振センサのための前記関連する公称共振周波数状態から差別化されるように特定されるように、及び
このような共振センサ及びその感知範囲のための任意の関連するターゲット感知共振周波数状態が、任意の他の共振センサのための任意のターゲット感知共振周波数状態と重ならないように特定されるように、
構成される、
システム。 - 請求項1に記載のシステムであって、システム共振状態が定常状態システム発振周波数により特徴付けられ、
前記IDCユニットが、
前記ターゲット感知コンディションを表す前記センサデータが、前記対応するターゲット感知共振器制御信号及び前記ターゲット感知システム周波数信号の少なくとも一方に基づくように、ターゲット感知システム共振状態のためのターゲット感知システム周波数を含んで、前記システム周波数に対応するシステム周波数信号を生成するように構成される共振器周波数回路要素、
を更に含む、システム。 - 請求項2に記載のシステムであって、
前記システム共振状態がシステム発振振幅及び発振周波数により特徴付けられ、
前記共振制御回路要素が、負インピーダンス制御信号に応答して負インピーダンスを前記IDC単一チャネルインタフェースに駆動することによりシステム共振状態を駆動するように構成される負インピーダンス回路要素を含み、
前記IDCループ制御回路要素が、前記ターゲット感知コンディションに起因する前記ターゲット感知共振センサの前記共振インピーダンスにおける変化に起因するシステム発振振幅における変化に基づいて、前記ターゲット感知コンディションのための前記ターゲット感知システム共振状態に対応する、ターゲット感知負インピーダンス制御信号を含んで、前記負インピーダンス制御信号を生成するように構成される負インピーダンス制御回路要素を含み、
前記負インピーダンス回路要素が、負インピーダンスを、前記ターゲット感知システム共振状態に対応して前記IDC単一チャネルインタフェースに駆動するために前記ターゲット感知負インピーダンス制御信号に応答しており、
前記負インピーダンス回路要素及び前記負インピーダンス制御回路要素が、前記それぞれの直列ループ結合された共振センサの各共振センサをループフィルタとして含む、負インピーダンス制御ループを確立し、前記負インピーダンス回路要素及び前記負インピーダンス制御回路要素が、ターゲット感知共振センサの共振インピーダンスにおける任意の変化を平衡させるために前記IDC単一チャネルインタフェースに駆動される前記負インピーダンスを制御するように動作し得、それにより、前記ターゲット感知共振センサを前記ターゲット感知共振周波数状態に対応する前記ターゲット感知コンディションまで駆動し、及び
前記出力センサデータが、前記ターゲット感知コンディションに起因する、前記ターゲット感知共振センサの共振インピーダンスを平衡させるために必要とされる前記負インピーダンスを表し、従って、前記出力センサデータが、このようなターゲット感知共振センサに対する前記それぞれのターゲットの前記ターゲット位置を表すように、前記出力センサデータが前記負インピーダンス制御信号に対応する、システム。 - 直列ループトポロジーで構成される複数の共振センサを備えた誘導性位置感知システムにおいて動作可能なインダクタンス・デジタル変換(IDC)回路であって、
各共振センサが、前記共振センサに対する感知範囲内のそれぞれの導電性ターゲットの位置としてターゲット位置を感知するように適合され、
各共振センサが、共振周波数状態(定常状態発振振幅及び共振器周波数)、及び感知範囲に対して構成される、及び前記共振センサのための前記ターゲットがその感知範囲外にある公称共振周波数状態におけるオペレーションのために構成される、共振器を含み、
前記共振器が、任意の他の共振センサの公称共振周波数状態と、そのそれぞれのターゲットがその感知範囲内のターゲット位置にあるターゲット感知コンディションにおけるターゲット感知共振センサに対応するターゲット感知共振周波数状態とに対して前記公称共振周波数状態が固有であるように構成され、
前記共振器が、前記ターゲット感知共振周波数状態がそれぞれのターゲット感知コンディションにおける任意の他の共振センサの任意のターゲット感知共振周波数状態と重ならないように構成され、
前記IDC回路が、
直列ループの前記複数の共振センサに結合される単一のチャネルインタフェースと、
ターゲット感知共振センサにおけるターゲット感知コンディションに応答したターゲット感知システム共振状態を含んで、共振制御信号に応答してシステム共振状態を制御するように構成される共振制御回路要素と、
前記ターゲット感知コンディションのための前記ターゲット感知システム共振状態に対応するターゲット感知共振制御信号を含んで、前記共振制御信号を生成するように構成されるIDCループ制御回路要素であって、
前記共振制御回路要素及び前記IDCループ制御回路要素が、前記直列ループ結合される共振センサの各それぞれの共振器をループフィルタとして含むIDC制御ループを確立することであって、各共振センサがその公称共振周波数状態まで駆動される公称システム共振状態を含み、また、ターゲット感知コンディションに関連付けられるターゲット感知共振周波数状態まで少なくとも一つの共振センサが駆動されるターゲット感知システム共振状態を含んで、前記IDC制御ループが、各共振センサが共振周波数状態まで駆動されるシステム共振状態を駆動するように動作し得、
前記共振制御回路要素が、システム共振状態を前記ターゲット感知システム共振状態まで駆動するために前記ターゲット感知共振制御信号に応答し、前記ターゲット感知共振センサが、前記ターゲット感知コンディションに対応する前記ターゲット感知共振周波数状態で動作する、前記IDCループ制御回路要素と、
出力センサデータが、別の共振センサのための任意のターゲット感知コンディションから差別化された、前記それぞれのターゲット感知共振センサに対する前記ターゲット感知コンディションを表し、及び従って、このようなターゲット感知共振センサに対する前記それぞれのターゲットの前記ターゲット位置を表すように、前記ターゲット感知共振制御信号に対応してセンサデータを出力するように構成されるセンサデータ出力回路要素と、
を含む、
回路。 - 請求項8に記載の回路であって、
各共振センサが更に共振インピーダンスにより特徴付けられ、
前記共振制御回路要素が、前記ターゲット感知コンディションに対応する前記ターゲット感知システム共振周波数状態を駆動するために前記ターゲット感知共振制御信号に応答しており、前記ターゲット感知コンディションに起因する前記ターゲット感知共振センサの共振インピーダンスにおける変化を平衡させる、
回路。 - 請求項8に記載の回路であって、前記誘導性位置感知システムが、前記ターゲット感知共振センサに対する特定された近接距離でのそれぞれのターゲットに対応するターゲット近接度コンディションを表す出力センサデータに基づく近接度検出のために構成され、前記センサデータが、前記ターゲット感知共振センサを固有に差別化する、前記ターゲット近接度コンディションに対応する前記ターゲット感知共振周波数状態を表す、回路。
- 請求項8に記載の回路であって、前記誘導性位置感知システムが、前記ターゲット感知共振センサのための前記感知範囲内の位置におけるそれぞれのターゲットに対応するターゲット範囲コンディションを表す出力センサデータに基づく範囲検出のために構成され、前記センサデータが、前記ターゲット感知共振センサを固有に差別化する、前記ターゲット範囲コンディションに対応する前記ターゲット感知共振周波数状態を表す、回路。
- 請求項8に記載の回路であって、各共振センサ共振器が、インダクタとキャパシタとを含み、前記インダクタ及び前記キャパシタが、
前記インダクタが、各共振器に対して実質的に同じインダクタンス値を有するように構成され、及び
前記キャパシタが、他の共振器に対して固有の静電容量を有するように構成され、及び
前記キャパシタが、
前記関連する公称共振周波数状態が、任意の他の共振センサのための前記関連する公称共振周波数状態から差別化されるように特定されるように、及び
このような共振センサ及びその感知範囲のための任意の関連するターゲット感知共振周波数状態が、任意の他の共振センサのための任意のターゲット感知共振周波数状態と重ならないように特定されるように、
構成される、回路。 - 請求項8に記載の回路であって、システム共振状態が定常状態システム発振周波数により特徴付けられ、
前記IDC回路が更に、
前記センサデータが、前記対応するターゲット感知共振器制御信号及び前記ターゲット感知システム周波数信号の少なくとも一方に基づく前記ターゲット感知コンディションを表すように、ターゲット感知システム共振状態のためのターゲット感知システム周波数を含んで、前記システム周波数に対応してシステム周波数信号を生成するように構成される共振器周波数回路要素、
を含む、回路。 - 請求項9に記載の回路であって、
前記システム共振状態が、システム発振振幅及び発振周波数により特徴付けられ、
前記共振制御回路要素が、負インピーダンス制御信号に応答して負インピーダンスを前記IDC単一チャネルインタフェースに駆動することによりシステム共振状態を駆動するように構成される負インピーダンス回路要素を含み、
前記IDCループ制御回路要素が、前記ターゲット感知コンディションに起因する前記ターゲット感知共振センサの前記共振インピーダンスにおける変化に起因するシステム発振振幅における変化に基づいて、前記ターゲット感知コンディションのための前記ターゲット感知システム共振状態に対応して、ターゲット感知負インピーダンス制御信号を含み、前記負インピーダンス制御信号を生成するように構成される負インピーダンス制御回路要素を含み、
前記負インピーダンス回路要素が、前記ターゲット感知システム共振状態に対応する前記IDC単一チャネルインタフェースに負インピーダンスを駆動するために前記ターゲット感知負インピーダンス制御信号に応答しており、
前記負インピーダンス回路要素及び前記負インピーダンス制御回路要素が、前記それぞれの直列ループ結合される共振センサの各共振器をループフィルタとして含む、負インピーダンス制御ループを確立し、前記負インピーダンス回路要素及び前記負インピーダンス制御回路要素が、ターゲット感知共振センサの共振インピーダンスにおける任意の変化を平衡させるために前記IDC単一チャネルインタフェースに駆動される前記負インピーダンスを制御するように動作し得、それにより、前記ターゲット感知コンディションに対応する前記ターゲット感知共振周波数状態まで前記ターゲット感知共振センサを駆動し、及び
前記出力センサデータが、前記ターゲット感知コンディションに起因する、前記ターゲット感知共振センサの共振インピーダンスを平衡させるために必要とされる前記負インピーダンスを表し、及び従って、このようなターゲット感知共振センサに対する前記それぞれのターゲットの前記ターゲット位置を表すように、前記出力センサデータが前記負インピーダンス制御信号に対応する、
回路。 - 直列ループトポロジーで構成される、複数の共振センサとインダクタンス・デジタルコンバータ(IDC)ユニットとを備える誘導性位置感知システムにおいて用い得る誘導性位置感知の適合可能な方法であって、
前記共振センサが前記IDCへの単一のチャネルインタフェースに直列ループ結合され、
各共振センサが、前記共振センサに対する感知範囲内のそれぞれの導電性ターゲットの位置としてターゲット位置を感知するように適合され、
各共振センサが、共振周波数状態(定常状態発振振幅及び共振器周波数)、及び感知範囲に対して構成される共振器を含み、前記共振センサに対する前記ターゲットがその感知範囲外にある公称共振周波数状態でのオペレーションに対して構成され、
前記共振器が、任意の他の共振センサの公称共振周波数状態と、そのそれぞれのターゲットがその感知範囲内のターゲット位置にあるターゲット感知コンディションにおけるターゲット感知共振センサに対応するターゲット感知共振周波数状態とに対して前記公称共振周波数状態が固有であるように構成され、
前記共振器が、前記ターゲット感知共振周波数状態が、それぞれのターゲット感知コンディションにおける任意の他の共振センサの任意のターゲット感知共振周波数状態と重ならないように構成される、前記方法であって、
前記方法が、
前記単一チャネルインタフェースを介して、前記複数の共振センサをシステム共振状態まで駆動することであって、各共振センサが共振周波数状態まで駆動されること、
ターゲット感知共振センサのターゲット感知コンディションに応答して、ターゲット感知共振制御信号を生成すること、
前記ターゲット感知共振制御信号に応答して、前記ターゲット感知コンディションのためのターゲット感知共振周波数状態で動作するターゲット感知共振センサに対応するターゲット感知システム共振状態を駆動すること、
それにより、前記直列ループ結合された共振センサの各それぞれの共振器をループフィルタとして含むIDC制御ループを確立することであって、各共振センサがその公称共振周波数状態に駆動される公称システム共振状態を含み、及び前記ターゲット感知コンディションに関連付けられる前記ターゲット感知共振周波数状態まで少なくとも一つの共振センサが駆動される前記ターゲット感知システム共振状態を含んで、前記IDC制御ループが前記システム共振状態を駆動すること、及び
出力センサデータが、別の共振センサのための任意のターゲット感知コンディションから差別化された、前記それぞれのターゲット感知共振センサのための前記ターゲット感知コンディションを表し、及び従って、このようなターゲット感知共振センサに対する前記それぞれのターゲットの前記ターゲット位置を表すように、前記ターゲット感知共振制御信号に対応してセンサデータを出力すること、
を含む、方法。 - 請求項15に記載の方法であって、前記誘導性位置感知システムが、前記ターゲット感知共振センサに対する特定された近接距離でのそれぞれのターゲットに対応するターゲット近接度コンディションを表す出力センサデータに基づく近接度検出のために構成され、前記センサデータが、前記ターゲット感知共振センサを固有に差別化する、前記ターゲット近接度コンディションに対応する前記ターゲット感知共振周波数状態を表す、方法。
- 請求項15に記載の方法であって、前記誘導性位置感知システムが、前記ターゲット感知共振センサのための前記感知範囲内の位置におけるそれぞれのターゲットに対応するターゲット範囲コンディションを表す出力センサデータに基づく範囲検出のために構成され、前記センサデータが、前記ターゲット感知共振センサを固有に差別化する、前記ターゲット範囲コンディションに対応する前記ターゲット感知共振周波数状態を表す、方法。
- 請求項15に記載の方法であって、各共振センサ共振器が、インダクタとキャパシタとを含み、前記インダクタ及び前記キャパシタが、
前記インダクタが、各共振器に対して実質的に同じインダクタンス値を有するように、及び
前記キャパシタが、他の共振器に対して固有の静電容量を有するように、及び
前記キャパシタが、
前記関連する公称共振周波数状態が、任意の他の共振センサのための前記関連する公称共振周波数状態から差別化されるように特定されるように、及び
このような共振センサ及びその感知範囲のための任意の関連するターゲット感知共振周波数状態が、任意の他の共振センサのための任意のターゲット感知共振周波数状態と重ならないように特定されるように、
構成される、方法。 - 請求項15に記載の方法であって、システム共振状態が定常状態システム発振周波数により特徴付けられ、前記方法が更に、
前記ターゲット感知コンディションを表す前記センサデータが、前記対応するターゲット感知共振器制御信号及び前記ターゲット感知システム周波数信号の少なくとも一方に基づくように、ターゲット感知システム共振状態のためのターゲット感知システム周波数を含んで、前記システム周波数に対応してシステム周波数信号を生成すること、
を含む、方法。 - 請求項15に記載の方法であって、
前記システム共振状態が、システム発振振幅及び発振周波数により特徴付けられ、
前記ターゲット感知システム共振状態を含む、前記システム共振状態を駆動することが、負インピーダンス制御信号に応答して負インピーダンスを前記IDC単一チャネルインタフェースに駆動することにより達成され、
ターゲット感知共振センサのターゲット感知コンディションに応答して、ターゲット感知共振制御信号を生成することが、前記ターゲット感知コンディションに起因する前記ターゲット感知共振センサの共振インピーダンスにおける変化に起因する、システム発振振幅における変化に基づいて前記ターゲット感知システム共振状態に対応してターゲット感知負インピーダンス制御信号を生成することにより達成され、
前記IDC制御ループが、ターゲット感知共振センサの共振インピーダンスにおける任意の変化を平衡させるために前記IDC単一チャネルインタフェースまで駆動される前記負インピーダンスを制御するように動作し得るIDC負インピーダンス制御ループを含み、それにより、前記ターゲット感知共振センサを、前記ターゲット感知コンディションに対応する前記ターゲット感知共振周波数状態まで駆動すること、及び
前記出力センサデータが、前記ターゲット感知コンディションに起因する、前記ターゲット感知共振センサの共振インピーダンスを平衡させるために必要とされる前記負インピーダンスを表し、及び従って、このようなターゲット感知共振センサに対する前記それぞれのターゲットの前記ターゲット位置を表すように、前記出力センサデータが前記負インピーダンス制御信号に対応する、
方法。
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