JP3472578B2 - 角度位置エンコーダ - Google Patents
角度位置エンコーダInfo
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- JP3472578B2 JP3472578B2 JP52406494A JP52406494A JP3472578B2 JP 3472578 B2 JP3472578 B2 JP 3472578B2 JP 52406494 A JP52406494 A JP 52406494A JP 52406494 A JP52406494 A JP 52406494A JP 3472578 B2 JP3472578 B2 JP 3472578B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coil
- dial
- output
- coils
- intermediate device
- Prior art date
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-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06M—COUNTING MECHANISMS; COUNTING OF OBJECTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06M1/00—Design features of general application
- G06M1/27—Design features of general application for representing the result of count in the form of electric signals, e.g. by sensing markings on the counter drum
- G06M1/274—Design features of general application for representing the result of count in the form of electric signals, e.g. by sensing markings on the counter drum using magnetic means; using Hall-effect devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/20—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
- G01D5/204—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils
Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、可動計器、例えばダイヤル、ホイールある
いはシャフトの位置を指示するための方法と装置に関す
る。例えば、本発明は、水道、ガス、あるいは電気メー
ターなどの計器内のダイアルの位置の決定、あるいは一
般にロータリーエンコーダに適用される。
いはシャフトの位置を指示するための方法と装置に関す
る。例えば、本発明は、水道、ガス、あるいは電気メー
ターなどの計器内のダイアルの位置の決定、あるいは一
般にロータリーエンコーダに適用される。
背景技術
計器のダイアルのための既知ロータリ符号化システム
では、各ダイアルは、そのダイアルが回転したときにそ
の上を移動して、関連プリント回路基盤上のトラックと
接触する一対のスプリングワイパーを有する。トラック
の一方は連続的であり、他方はダイアル（例えば０−
９）により運ばれる数字の数に等しい多数の接触パッド
を定義するために断続的になっている。各々のダイヤル
が回転すると、ワイパーは後続のパッドと接触し、ダイ
ヤル位置の表示を与えるための各場合毎に回路をなし、
中央モニターステーションに伝達できるようになる。動
作の信頼性を保証するために、各ダイヤルはインデック
スステップで回転することが要求されるので、その接触
は常にパッドの一つであり、そしてダイアルをインデッ
クスステップで一方の位置から他方にスナップさせる
「スナッパー」により各ダイアルが制御されるようにす
る。しかしながら、スナッパーを使用すると、水道メー
ターなどの間接計器の場合、その動作をかなり妨げる機
構を作動させるため、必要とされるトルクが増す。更
に、このシステムは、監視されるべきダイアルの各セッ
トがそれ自体の回路基盤と関連論理回路とを備えている
ことが必要になるが、それは、特にトラックやワイパー
が接触の信頼性を保証するために通常金メッキされるの
でコスト高となる。
では、各ダイアルは、そのダイアルが回転したときにそ
の上を移動して、関連プリント回路基盤上のトラックと
接触する一対のスプリングワイパーを有する。トラック
の一方は連続的であり、他方はダイアル（例えば０−
９）により運ばれる数字の数に等しい多数の接触パッド
を定義するために断続的になっている。各々のダイヤル
が回転すると、ワイパーは後続のパッドと接触し、ダイ
ヤル位置の表示を与えるための各場合毎に回路をなし、
中央モニターステーションに伝達できるようになる。動
作の信頼性を保証するために、各ダイヤルはインデック
スステップで回転することが要求されるので、その接触
は常にパッドの一つであり、そしてダイアルをインデッ
クスステップで一方の位置から他方にスナップさせる
「スナッパー」により各ダイアルが制御されるようにす
る。しかしながら、スナッパーを使用すると、水道メー
ターなどの間接計器の場合、その動作をかなり妨げる機
構を作動させるため、必要とされるトルクが増す。更
に、このシステムは、監視されるべきダイアルの各セッ
トがそれ自体の回路基盤と関連論理回路とを備えている
ことが必要になるが、それは、特にトラックやワイパー
が接触の信頼性を保証するために通常金メッキされるの
でコスト高となる。
以前の非接触位置感知機構は、二つの部材の相対的位
置を指示するための磁気的バイアスフィールドを供給す
る磁歪共鳴体とバイアス要素とを用いる。このようなシ
ステムでは、部材の位置を読みとることが必要とされる
ときに、問い合わせ交番磁界を当てる。そしてその位置
は検出された信号を基にして決定される。ここで、その
信号はバイアス要素と磁歪共鳴体それら自体の相対的位
置に存在するような方法で磁歪共鳴体により修正されて
いる。しかしながら、これらのシステムは、磁歪共鳴体
内に結合される問い合わせ交番磁界の量が、バイアス要
素により適用される磁気バイアスに比例する、つまり、
システムが外部磁界に影響されやすいことを意味する問
題を克服しなければならない。これらの従来の装置と技
術とは、複数の磁歪共鳴体とバイアス要素、或いはその
いずれかが要求されて、構成を複雑で高価にするという
更なる不都合をかかえている。
置を指示するための磁気的バイアスフィールドを供給す
る磁歪共鳴体とバイアス要素とを用いる。このようなシ
ステムでは、部材の位置を読みとることが必要とされる
ときに、問い合わせ交番磁界を当てる。そしてその位置
は検出された信号を基にして決定される。ここで、その
信号はバイアス要素と磁歪共鳴体それら自体の相対的位
置に存在するような方法で磁歪共鳴体により修正されて
いる。しかしながら、これらのシステムは、磁歪共鳴体
内に結合される問い合わせ交番磁界の量が、バイアス要
素により適用される磁気バイアスに比例する、つまり、
システムが外部磁界に影響されやすいことを意味する問
題を克服しなければならない。これらの従来の装置と技
術とは、複数の磁歪共鳴体とバイアス要素、或いはその
いずれかが要求されて、構成を複雑で高価にするという
更なる不都合をかかえている。
発明の開示
この発明が関連する問題は、各ロータリー部材との直
接的な電気接触を必要としなくて、単純な構成のもので
ある一つ以上のロータリー部材の角度位置感知システム
の位置である。
接的な電気接触を必要としなくて、単純な構成のもので
ある一つ以上のロータリー部材の角度位置感知システム
の位置である。
本発明の第一の態様によれば、可動部材の角度位置を
指示（表示）するための装置が提供される。ここで磁界
は中間装置を介して入力手段から出力手段に結合され、
その結合は出力手段内の磁界が可動部材の角度位置の機
能（function）となるようになされる。
指示（表示）するための装置が提供される。ここで磁界
は中間装置を介して入力手段から出力手段に結合され、
その結合は出力手段内の磁界が可動部材の角度位置の機
能（function）となるようになされる。
本発明によれば、中間装置にエネルギーを供給する入
力手段と、それに応じて前記中間装置からエネルギーを
受け取る出力手段とから構成される可動部材の角度位置
を指示するための装置が提供される、中間装置は出力手
段により受け取られたエネルギーが前記角度位置の関数
として変化できるように変化する軸を有する。
力手段と、それに応じて前記中間装置からエネルギーを
受け取る出力手段とから構成される可動部材の角度位置
を指示するための装置が提供される、中間装置は出力手
段により受け取られたエネルギーが前記角度位置の関数
として変化できるように変化する軸を有する。
本発明によれば、そのようの装置の入力手段にエネル
ギーを供給し、それに応じて生成された出力手段内のエ
ネルギーを検出し、それから前記角度位置を得ることか
らなる可動部材の角度位置を決定する方法もまた提供さ
れる。
ギーを供給し、それに応じて生成された出力手段内のエ
ネルギーを検出し、それから前記角度位置を得ることか
らなる可動部材の角度位置を決定する方法もまた提供さ
れる。
本発明の更なる局面によれば、複数のダイアルから構
成される計器であるそのような装置の入力手段にエネル
ギーを供給し、それに応じて生成された出力手段内のエ
ネルギーを検出し、そしてそれから計器の読み取り得る
ことからなる計器を読み取る方法が提供される。
成される計器であるそのような装置の入力手段にエネル
ギーを供給し、それに応じて生成された出力手段内のエ
ネルギーを検出し、そしてそれから計器の読み取り得る
ことからなる計器を読み取る方法が提供される。
図面の簡単な説明
種々の形態が添付の図を参考にして実例で説明され
る： 図１は、ある形態による６ダイアルから構成される、
水道メーターなどの遠隔読み取り可能間接計器を概略的
に例示する； 図２はダイヤル、図１の計器の部分を形成するダイア
ル、駆動コイル、そしてピックアップコイルの拡大した
概略的等角図である； 図3aは図２で示されたアッセンブリーの１つのダイヤ
ルの１側面から斜めに見た概略図である； 図3bは共振体の面とダイアルの面との間の角度の好適
範囲を概略的に例示する； 図4aは図3aのダイアルが回転すると駆動コイルとホイ
ールハブコイル内を流れる電流により生成される磁束密
度の方向を例示する図である； 図4bはホイールハブコイル回路の電気的等価回路を例
示する； 図５は、異なるダイアル位置でホイールハブコイル内
を流れる電流により生成される、磁束密度の方向と、そ
の成分を概略的に例示する； 図６は、図２のアッセンブリーに対して、ダイアルの
一つが回転されるとピックアップコイル上の直交信号を
例示するグラフである； 図７は第一形態による計器システムの電気的等価回路
である； 図８はピックアップコイル内で誘導されたEMFの実効
値Ｅがいかに周波数と共に変化するかを示す； 図９は、有効帯域幅が大きい時、使用されるダイアル
の共振周波数の広がりを示す； 図10は、有効帯域幅が限定される時、ダイアルに使用
される共振周波数の広がりを示す； 図11は第二形態による計器システムの電気的等価回路
である； 図12は第三形態による計器システムの電気的等価回路
である； 図13は第四形態におけるホイールとコイルの部分を示
す概略図である； 図14aは第五形態におけるダイアル配置の拡大した概
略等角図である； 図14bは図15aに示されるアッセンブリーの一つのダイ
アルの一側面から斜めに見た概略図である； 図14cは第五形態によるダイアルシステムの電気的等
価回路である； 図15は、第四形態に関して、全周波数が同時に適用さ
れる時に信号を復調する方法を実証する電気的等価回路
である； 図16aは他の形態におけるホイールの構成を概略的に
例示する； 図16bは図16aで示された形式で使用されたプレーナー
型食刻LC共振体の一形式を例示する； 図17aは角ダイアル上の結合装置の交代的構成の電気
的等価回路である； 図17bは図17aの回路を製作するのに必要な構成要素を
搭載する一方法を示す； 図18はフェライトコアーが共振回路内に使用される時
のホイールを搭載する他の方法を概略的に例示する； 図19は更なる選択肢で可調インダクタンスコアーのホ
イール内での使用を概略的に示す； 図20は交代的形態における内部フェライトコアー共振
体を有するホイールを概略的に示す； 図21は、適切な順序で組み立てられるようにマークが
付けられたダイアルのセットを示す。
る： 図１は、ある形態による６ダイアルから構成される、
水道メーターなどの遠隔読み取り可能間接計器を概略的
に例示する； 図２はダイヤル、図１の計器の部分を形成するダイア
ル、駆動コイル、そしてピックアップコイルの拡大した
概略的等角図である； 図3aは図２で示されたアッセンブリーの１つのダイヤ
ルの１側面から斜めに見た概略図である； 図3bは共振体の面とダイアルの面との間の角度の好適
範囲を概略的に例示する； 図4aは図3aのダイアルが回転すると駆動コイルとホイ
ールハブコイル内を流れる電流により生成される磁束密
度の方向を例示する図である； 図4bはホイールハブコイル回路の電気的等価回路を例
示する； 図５は、異なるダイアル位置でホイールハブコイル内
を流れる電流により生成される、磁束密度の方向と、そ
の成分を概略的に例示する； 図６は、図２のアッセンブリーに対して、ダイアルの
一つが回転されるとピックアップコイル上の直交信号を
例示するグラフである； 図７は第一形態による計器システムの電気的等価回路
である； 図８はピックアップコイル内で誘導されたEMFの実効
値Ｅがいかに周波数と共に変化するかを示す； 図９は、有効帯域幅が大きい時、使用されるダイアル
の共振周波数の広がりを示す； 図10は、有効帯域幅が限定される時、ダイアルに使用
される共振周波数の広がりを示す； 図11は第二形態による計器システムの電気的等価回路
である； 図12は第三形態による計器システムの電気的等価回路
である； 図13は第四形態におけるホイールとコイルの部分を示
す概略図である； 図14aは第五形態におけるダイアル配置の拡大した概
略等角図である； 図14bは図15aに示されるアッセンブリーの一つのダイ
アルの一側面から斜めに見た概略図である； 図14cは第五形態によるダイアルシステムの電気的等
価回路である； 図15は、第四形態に関して、全周波数が同時に適用さ
れる時に信号を復調する方法を実証する電気的等価回路
である； 図16aは他の形態におけるホイールの構成を概略的に
例示する； 図16bは図16aで示された形式で使用されたプレーナー
型食刻LC共振体の一形式を例示する； 図17aは角ダイアル上の結合装置の交代的構成の電気
的等価回路である； 図17bは図17aの回路を製作するのに必要な構成要素を
搭載する一方法を示す； 図18はフェライトコアーが共振回路内に使用される時
のホイールを搭載する他の方法を概略的に例示する； 図19は更なる選択肢で可調インダクタンスコアーのホ
イール内での使用を概略的に示す； 図20は交代的形態における内部フェライトコアー共振
体を有するホイールを概略的に示す； 図21は、適切な順序で組み立てられるようにマークが
付けられたダイアルのセットを示す。
発明を実施するための形態
図１は第一形態におる間接水道メーターを示す。図１
において、導水管３と排水管５とを有し、水流を感知す
るためのタービン１がある。導水管はタービン１の外部
チャンバーと導通しており、排水管５はタービン１の内
部チャンバーと導通している。外部チャンバー７は内部
チャンバー９の側壁13内の角度付けられた開口部11によ
り内部チャンバー９と導通する。内部チャンバー９内に
は、スピンドル17に接続された翼付きローター15があ
り、そのスピンドルはタービン１の最上部を貫通し、そ
してダイアルハウジング29内に保持された、典型的には
1000:1程度のものである27で概略的に示された減速ギア
に接続される。減速ギア27の他端に接続されるのは出力
スピンドル31であり、それはダイアル37−47のセットに
接続される。ダイヤル37−47の位置は、ハウジング29の
上部表面上か、或いは他の好都合な場所にあるウインド
ウ35を通して見ることが出来るようなところにある。
において、導水管３と排水管５とを有し、水流を感知す
るためのタービン１がある。導水管はタービン１の外部
チャンバーと導通しており、排水管５はタービン１の内
部チャンバーと導通している。外部チャンバー７は内部
チャンバー９の側壁13内の角度付けられた開口部11によ
り内部チャンバー９と導通する。内部チャンバー９内に
は、スピンドル17に接続された翼付きローター15があ
り、そのスピンドルはタービン１の最上部を貫通し、そ
してダイアルハウジング29内に保持された、典型的には
1000:1程度のものである27で概略的に示された減速ギア
に接続される。減速ギア27の他端に接続されるのは出力
スピンドル31であり、それはダイアル37−47のセットに
接続される。ダイヤル37−47の位置は、ハウジング29の
上部表面上か、或いは他の好都合な場所にあるウインド
ウ35を通して見ることが出来るようなところにある。
動作時、水は導水管３を経てタービン機構の外部チャ
ンバーに入り、そして角度付き開口部11を経て内部チャ
ンバー９内に流れ込む。これらの開口部は水21の噴射が
回転翼23上に向けられるように角度が付けられているの
で、管３から管５を通過する水が回転翼を移動させる。
これで、回転翼の回転がタービンを通過する水の容積を
測定する。
ンバーに入り、そして角度付き開口部11を経て内部チャ
ンバー９内に流れ込む。これらの開口部は水21の噴射が
回転翼23上に向けられるように角度が付けられているの
で、管３から管５を通過する水が回転翼を移動させる。
これで、回転翼の回転がタービンを通過する水の容積を
測定する。
ダイヤル37−47はスピンドル31上での回転のために搭
載されおり、各々の周辺部に０から９の数字でマークを
付けられるが、その周辺部にマークされるどんな数字で
も明瞭であることが要求される。ダイヤルは、スピンド
ル31によって駆動されて、そして従来の方法（図示され
ない）で、スナッパー無しで、相互接続されて、６桁カ
ウンターを形成している。その６個のダイアルは、各々
従来の方法で６桁の数字を表す。各ダイヤルの現在の回
転位置を表す値はウインドウ35を通して視覚的に点検で
きる。
載されおり、各々の周辺部に０から９の数字でマークを
付けられるが、その周辺部にマークされるどんな数字で
も明瞭であることが要求される。ダイヤルは、スピンド
ル31によって駆動されて、そして従来の方法（図示され
ない）で、スナッパー無しで、相互接続されて、６桁カ
ウンターを形成している。その６個のダイアルは、各々
従来の方法で６桁の数字を表す。各ダイヤルの現在の回
転位置を表す値はウインドウ35を通して視覚的に点検で
きる。
図２は、本発明による、ダイアル37−47の位置を遠隔
的に感知するのに必要な要素をより詳細に示している。
的に感知するのに必要な要素をより詳細に示している。
図２においてダイアルの回りには、それらの面が互い
に実質的に直角をなす３つのコイル51、53、55が設けら
れている。本実施形態においては、このコイル51は駆動
コイルとして用いられ、単一のリッツワイヤー（Litzwi
re）から成りれるが、どのようなワイヤーでも良い。そ
れは多数のコイル領域、この場合は７つの領域に形成さ
れる。リッツワイヤーはInderhuvttenwiese D−5226 Re
ichshof−Eckenhagen,GermanyのElektrisola Dr.Gerd S
childbach GmbH ＆ Co.社から入手可能であり、低AC抵
抗を有する多重撚線であるので好適である。図２から分
かるように、コイル領域はアッセンブリーの両端に提供
され、そしてその領域はダイアルの各ペアー間にも提供
される。コイル領域の全ては見ての通りスピンドルの回
りに提供される。コイル53はピックアップとして用いら
れる多巻コイルであって、例えば、ｙ−ｚ面でダイアル
の回りに包まれる、単一のリッツワイヤーから作られ
る。コイル55は他のピックアップコイルとして用いら
れ、そして数回ｘ−ｚ面でダイアルの回りに包まれてい
る。これは、リッツワイヤーであっても良い。これらの
コイルの各々の一端は接地のためであり、他端は点検ポ
イント（inspection point）への外部的接続のためであ
る。そして、遠隔的に計器を読み取りたい時には、簡単
に駆動コイルに問い合わせ信号を供給することで出来
る。これは、以下で説明されるように、各ダイアルのオ
リエンテーションについての情報を運ぶピックアップコ
イルで受け取られる信号となる。信号により運ばれたそ
の情報は、例えばマイクロプロセッサにより検索され
て、主コンピューターへの次のダウンロードのためのメ
モリ内に記憶される。
に実質的に直角をなす３つのコイル51、53、55が設けら
れている。本実施形態においては、このコイル51は駆動
コイルとして用いられ、単一のリッツワイヤー（Litzwi
re）から成りれるが、どのようなワイヤーでも良い。そ
れは多数のコイル領域、この場合は７つの領域に形成さ
れる。リッツワイヤーはInderhuvttenwiese D−5226 Re
ichshof−Eckenhagen,GermanyのElektrisola Dr.Gerd S
childbach GmbH ＆ Co.社から入手可能であり、低AC抵
抗を有する多重撚線であるので好適である。図２から分
かるように、コイル領域はアッセンブリーの両端に提供
され、そしてその領域はダイアルの各ペアー間にも提供
される。コイル領域の全ては見ての通りスピンドルの回
りに提供される。コイル53はピックアップとして用いら
れる多巻コイルであって、例えば、ｙ−ｚ面でダイアル
の回りに包まれる、単一のリッツワイヤーから作られ
る。コイル55は他のピックアップコイルとして用いら
れ、そして数回ｘ−ｚ面でダイアルの回りに包まれてい
る。これは、リッツワイヤーであっても良い。これらの
コイルの各々の一端は接地のためであり、他端は点検ポ
イント（inspection point）への外部的接続のためであ
る。そして、遠隔的に計器を読み取りたい時には、簡単
に駆動コイルに問い合わせ信号を供給することで出来
る。これは、以下で説明されるように、各ダイアルのオ
リエンテーションについての情報を運ぶピックアップコ
イルで受け取られる信号となる。信号により運ばれたそ
の情報は、例えばマイクロプロセッサにより検索され
て、主コンピューターへの次のダウンロードのためのメ
モリ内に記憶される。
図3aは本実施形態における各ダイアルの典型的構成を
示している。特に、ダイアル37の外部ケース61を示して
いる。ホイールハブ63がそれに接続されて、そして第四
コイル65、望ましくはリッツワイヤーのコイルが、その
周辺の回りに包まれいる。コイル65はダイアルそれ自体
の面と角度ｙに設定された面に設置される。更に、この
本実施形態によれば、共振回路を形成することが出来る
ように、コイル65の両端部間に接続されたコンデンサー
66を設ける。
示している。特に、ダイアル37の外部ケース61を示して
いる。ホイールハブ63がそれに接続されて、そして第四
コイル65、望ましくはリッツワイヤーのコイルが、その
周辺の回りに包まれいる。コイル65はダイアルそれ自体
の面と角度ｙに設定された面に設置される。更に、この
本実施形態によれば、共振回路を形成することが出来る
ように、コイル65の両端部間に接続されたコンデンサー
66を設ける。
遠隔感知のメカニズムを図４〜10を参考にして説明す
る。
る。
図4aは電流Idが流れる駆動コイル51の範囲を示してお
り、それでもってコイル51の軸の方向のIdに正比例する
磁束を起こす様を示している。
り、それでもってコイル51の軸の方向のIdに正比例する
磁束を起こす様を示している。
電磁力（electromotive force＝EMF）が、コイルを介
して磁束密度が変化すると磁束密度内に配置されたコイ
ル内に誘導されることは既知技術である。事実、コイル
内に誘導されたEMFの実効値は磁束リンクの変化速度に
正比例する。ここで磁束リンクは、コイル内の巻き数
と、磁束がそれを通じて結合できるコイルの面積とを乗
じた、コイルの軸に沿って存在する磁束密度の成分によ
り与えられる。
して磁束密度が変化すると磁束密度内に配置されたコイ
ル内に誘導されることは既知技術である。事実、コイル
内に誘導されたEMFの実効値は磁束リンクの変化速度に
正比例する。ここで磁束リンクは、コイル内の巻き数
と、磁束がそれを通じて結合できるコイルの面積とを乗
じた、コイルの軸に沿って存在する磁束密度の成分によ
り与えられる。
それ故に、図２において、駆動コイル51内の電流Idに
より生成された磁束密度は、ピックアップコイル53と55
が駆動コイル51に対して直角であるので、それらのいず
れにおいてもEMFを誘導せず、故に何の磁束リンクも存
在しない。しかしながら、図4aにおいて、EMFは、この
コイルでの磁束リンクがゼロでないのでホイールハブコ
イル65内に誘導される。これら次式により与えられる。
より生成された磁束密度は、ピックアップコイル53と55
が駆動コイル51に対して直角であるので、それらのいず
れにおいてもEMFを誘導せず、故に何の磁束リンクも存
在しない。しかしながら、図4aにおいて、EMFは、この
コイルでの磁束リンクがゼロでないのでホイールハブコ
イル65内に誘導される。これら次式により与えられる。
磁束リンク＝NrABdcosψ （１）
ここでＡは、それを通じて磁束が結合できるホイール
ハブコイル65の面積であり、Nrはホイールハブコイル65
の巻き数、そしてψはダイアルの軸とホイールハブコイ
ルの軸との間の角度である。故に、もし駆動コイル内に
流れる電流が次式により与えられるならば： Id＝Idcos2πft （２） それで、等式１の変化速度に比例しているホイールハ
ブコイル65内で誘導されるEMFは次の形となる： EMFr＝Ersin2πft （３） 即ち、駆動コイル51内の正弦波的に変化する電流が同
周波数ではあるが、位相が90度ずれたホイールハブコイ
ル65内に正弦波的に変化するEMFを誘導する。尚、誘導
されたEMFの実効値は、ホイールハブコイル65が駆動コ
イル51の軸に対して一定角度ψをなすので、ダイアルの
位置に依存しない。
ハブコイル65の面積であり、Nrはホイールハブコイル65
の巻き数、そしてψはダイアルの軸とホイールハブコイ
ルの軸との間の角度である。故に、もし駆動コイル内に
流れる電流が次式により与えられるならば： Id＝Idcos2πft （２） それで、等式１の変化速度に比例しているホイールハ
ブコイル65内で誘導されるEMFは次の形となる： EMFr＝Ersin2πft （３） 即ち、駆動コイル51内の正弦波的に変化する電流が同
周波数ではあるが、位相が90度ずれたホイールハブコイ
ル65内に正弦波的に変化するEMFを誘導する。尚、誘導
されたEMFの実効値は、ホイールハブコイル65が駆動コ
イル51の軸に対して一定角度ψをなすので、ダイアルの
位置に依存しない。
図4bに示されるホイールハブコイル65の電気的等価回
路において、ホイールハブコイル65内を流れる電流は回
路のインピーダンスで除算されたEMFにより与えられる
る。即ち、ホイールハブコイル内の電流（Ir）は次の等
式により与えられる： ここでRLは抵抗、Ｌはホイールハブコイル65のインダ
クタンス、Ｃはコンデンサー66、そしてαはＲ−Ｌ−Ｃ
回路により導かれた位相である。
路において、ホイールハブコイル65内を流れる電流は回
路のインピーダンスで除算されたEMFにより与えられる
る。即ち、ホイールハブコイル内の電流（Ir）は次の等
式により与えられる： ここでRLは抵抗、Ｌはホイールハブコイル65のインダ
クタンス、Ｃはコンデンサー66、そしてαはＲ−Ｌ−Ｃ
回路により導かれた位相である。
尚、駆動コイル内の電流がホイールハブコイル回路の
共振周波数に等しい時には、Irは最大となり、そのよう
な状況下で、αはゼロとなる。これの重要性は後述す
る。
共振周波数に等しい時には、Irは最大となり、そのよう
な状況下で、αはゼロとなる。これの重要性は後述す
る。
駆動コイルに対して同様に、ホイールハブコイル内を
流れる電流（Ir）はその軸方向に比例した磁束密度を生
成する。故に、図4aに示されるように、ホイールハブコ
イル65の軸方向の磁束密度Brは生成され、そして次の等
式により表される： Br＝KIdsin［２πft−α］ （５） ここでIrはホイールハブコイル65内の電流のピーク
値、Ｋはホイールハブコイル65の物理的性質、即ち、巻
き数、半径等に依存する比例定数である。
流れる電流（Ir）はその軸方向に比例した磁束密度を生
成する。故に、図4aに示されるように、ホイールハブコ
イル65の軸方向の磁束密度Brは生成され、そして次の等
式により表される： Br＝KIdsin［２πft−α］ （５） ここでIrはホイールハブコイル65内の電流のピーク
値、Ｋはホイールハブコイル65の物理的性質、即ち、巻
き数、半径等に依存する比例定数である。
以下で示されるように、ホイールハブコイル内の電流
により生成される磁束密度（Br）に対してピックアップ
コイル53と55の両方でEMFを誘導することが可能であ
る。その実効値（magnitude）はダイアル37−47の位置
に依存する。図4aは、ホイールハブ63が回転すると、磁
束密度Brの方向が変化する様を示していおり、実際は円
錐体の外側を辿る。磁束密度Brでの磁束リンクの変化の
結果としてピックアップコイル53と55内に誘導されるEM
Fは、ピックアップコイル53と55の軸に沿う磁束密度Br
の成分に依存する。磁束密度Brは、ダイアルの軸上と、
そしてそれとの垂直線上にあるその成分、即ち図4aに示
されるBcとBsとに分解しても良い。軸方向成分Bcはピッ
クアップコイル53、55の面に対して垂直をなし、そして
上述のように、故にそれはいずれのピックアップコイル
においてもEMFを誘導できない。半径方向成分Bsは、故
にピックアップコイルにおいてEMFを誘導できる磁束密
度Brの唯一の成分である。しかしながら、ダイヤルが回
転すると、Bsも回転して、各ピックアップコイル内で誘
導されたEMFの量が変化する。この点を例示するため
に、図５は異なる位置におけるコイルの４つの状態（re
presentation）を示す。各表現の下にあるのは、ピック
アップコイル53と55、そして成分Bsのベクトル経路のみ
を示すダイヤルの断面図である。
により生成される磁束密度（Br）に対してピックアップ
コイル53と55の両方でEMFを誘導することが可能であ
る。その実効値（magnitude）はダイアル37−47の位置
に依存する。図4aは、ホイールハブ63が回転すると、磁
束密度Brの方向が変化する様を示していおり、実際は円
錐体の外側を辿る。磁束密度Brでの磁束リンクの変化の
結果としてピックアップコイル53と55内に誘導されるEM
Fは、ピックアップコイル53と55の軸に沿う磁束密度Br
の成分に依存する。磁束密度Brは、ダイアルの軸上と、
そしてそれとの垂直線上にあるその成分、即ち図4aに示
されるBcとBsとに分解しても良い。軸方向成分Bcはピッ
クアップコイル53、55の面に対して垂直をなし、そして
上述のように、故にそれはいずれのピックアップコイル
においてもEMFを誘導できない。半径方向成分Bsは、故
にピックアップコイルにおいてEMFを誘導できる磁束密
度Brの唯一の成分である。しかしながら、ダイヤルが回
転すると、Bsも回転して、各ピックアップコイル内で誘
導されたEMFの量が変化する。この点を例示するため
に、図５は異なる位置におけるコイルの４つの状態（re
presentation）を示す。各表現の下にあるのは、ピック
アップコイル53と55、そして成分Bsのベクトル経路のみ
を示すダイヤルの断面図である。
最初の状態において、ダイヤルは「０」の位置にあ
り、図１に示されるウインドウ35を通して見ることがで
きる。この状態において、Bsはピックアップコイル53に
垂直で、且つピックアップコイル55に平行な面内にあ
る。故に、コイル53で誘導されたEMFは最大となり、そ
してピックアップコイル55で誘導されたEMFはゼロとな
る。
り、図１に示されるウインドウ35を通して見ることがで
きる。この状態において、Bsはピックアップコイル53に
垂直で、且つピックアップコイル55に平行な面内にあ
る。故に、コイル53で誘導されたEMFは最大となり、そ
してピックアップコイル55で誘導されたEMFはゼロとな
る。
第二の状態はダイアルが「１」まで回転しているもの
である。故にBsは現在水平線に対して36度の角度をな
す。ピックアップコイル53と55の両方で誘導されるEMS
の量を決定するために、Bsを二つのピックアップコイル
53と55の軸に沿ったその成分、即ち成分75と77の各々に
分解することが必要である。成分75はBscos36度で与え
られ、そして成分77はBssin36度で与えられる。
である。故にBsは現在水平線に対して36度の角度をな
す。ピックアップコイル53と55の両方で誘導されるEMS
の量を決定するために、Bsを二つのピックアップコイル
53と55の軸に沿ったその成分、即ち成分75と77の各々に
分解することが必要である。成分75はBscos36度で与え
られ、そして成分77はBssin36度で与えられる。
第三の状態では、ダイアルが、Bsがピックアップコイ
ル53に垂直で、且つコイル53に平行な面内に存在する点
に達している。故に、ピックアップコイル53では何のEM
Sも誘導されないが、ピックアップコイル55において誘
導される最大EMSが在る。
ル53に垂直で、且つコイル53に平行な面内に存在する点
に達している。故に、ピックアップコイル53では何のEM
Sも誘導されないが、ピックアップコイル55において誘
導される最大EMSが在る。
図５の最後の状態では、Bsは一般的な角度θをなす。
従って、ピックアップコイル53内で誘導されるEMFはま
さしく成分75であり、それはBscosθで与えられ、そし
てピックアップコイル55内で誘導されるEMFはまさしく
成分77であり、それはBssinθで与えられる。
従って、ピックアップコイル53内で誘導されるEMFはま
さしく成分75であり、それはBscosθで与えられ、そし
てピックアップコイル55内で誘導されるEMFはまさしく
成分77であり、それはBssinθで与えられる。
故に、ホイールハブコイル65内で誘導されたEMFを決
定するために用いられたのと同じ分析方法を用いること
により、二つのピックアップコイル53と55内で誘導され
るEMFは成分75、77の各々の変化速度に依存し、そして
以下のように表される： E53＝Ecosθcos［２πft−α］ （６） E55＝Esinθcos［２πft−α］ （７） これは、各々の磁束がそれらを通じて結合できるピッ
クアップコイル53と55の面積と、各ピックアップコイル
の巻き数とは同じであり、そしてダイアルが変化する速
度が駆動コイルに適用される電流が変化する速度と比較
して無視できるほどであると仮定する。
定するために用いられたのと同じ分析方法を用いること
により、二つのピックアップコイル53と55内で誘導され
るEMFは成分75、77の各々の変化速度に依存し、そして
以下のように表される： E53＝Ecosθcos［２πft−α］ （６） E55＝Esinθcos［２πft−α］ （７） これは、各々の磁束がそれらを通じて結合できるピッ
クアップコイル53と55の面積と、各ピックアップコイル
の巻き数とは同じであり、そしてダイアルが変化する速
度が駆動コイルに適用される電流が変化する速度と比較
して無視できるほどであると仮定する。
図６は、θの値の変化によって、ピックアップコイル
53と55で誘導されたEMSのピーク実効値が以下に変化す
るか、即ちダイアルが回転にともなっていかに変化する
かを示している。ここで、二つのコイルの出力は、それ
らのピーク実効値がダイアルの角度位置と共に正弦波的
に変化し、そしてそれらのピーク実効値が矩象にある振
幅変調された信号であり、それによりダイアル角度位置
についての特有の情報を運ぶことが出来る。
53と55で誘導されたEMSのピーク実効値が以下に変化す
るか、即ちダイアルが回転にともなっていかに変化する
かを示している。ここで、二つのコイルの出力は、それ
らのピーク実効値がダイアルの角度位置と共に正弦波的
に変化し、そしてそれらのピーク実効値が矩象にある振
幅変調された信号であり、それによりダイアル角度位置
についての特有の情報を運ぶことが出来る。
上記式は、ピックアップコイル内に誘導されたEMFに
対して、単一ダイアルに関して計算されている。しかし
ながら、現在の形態の水道メーターにおいては、そのよ
うなダイヤルが６つある。１つを含むいかなる数のダイ
アルであっても良いが、本発明はこれに限定されない。
従って、重ね合わせにより、誘導された総EMFは６つの
これらの信号の合計により与えられる、即ち： 等式８と９は振幅変調された信号の典型的形式を有す
る。即ちピックアップコイル53内のicosθｉとピック
アップコイル55内のisinθｉとにより振幅変調される
搬送信号［cos（２πft−αｉ）］がある。故に、各ダ
イアルのオリエンテーションを決定するために、これら
の信号は復調されなければならない。
対して、単一ダイアルに関して計算されている。しかし
ながら、現在の形態の水道メーターにおいては、そのよ
うなダイヤルが６つある。１つを含むいかなる数のダイ
アルであっても良いが、本発明はこれに限定されない。
従って、重ね合わせにより、誘導された総EMFは６つの
これらの信号の合計により与えられる、即ち： 等式８と９は振幅変調された信号の典型的形式を有す
る。即ちピックアップコイル53内のicosθｉとピック
アップコイル55内のisinθｉとにより振幅変調される
搬送信号［cos（２πft−αｉ）］がある。故に、各ダ
イアルのオリエンテーションを決定するために、これら
の信号は復調されなければならない。
振幅変調された信号を復調するのに有効な多数の既知
技術がある。本実施形態において、変調された信号は、
駆動コイルに適用された電圧の位相されたものを乗じ、
次にローパスフィルタを施す。図において、簡単にする
ために、90度の移相であるとして例を示す。しかしなが
ら、当業者が理解するように、必要とされた位相の量は
駆動とピックアップの回路により導かれた位相に依存
し、それは使用される構成要素に依存する。以下で説明
されるように、フィルタ処理された信号はアナログ／デ
ジタルコンバーター（図示せず）を介してマイクロプロ
セッサに送られ、ここでθｉの値が確認される。
技術がある。本実施形態において、変調された信号は、
駆動コイルに適用された電圧の位相されたものを乗じ、
次にローパスフィルタを施す。図において、簡単にする
ために、90度の移相であるとして例を示す。しかしなが
ら、当業者が理解するように、必要とされた位相の量は
駆動とピックアップの回路により導かれた位相に依存
し、それは使用される構成要素に依存する。以下で説明
されるように、フィルタ処理された信号はアナログ／デ
ジタルコンバーター（図示せず）を介してマイクロプロ
セッサに送られ、ここでθｉの値が確認される。
図７は本実施形態におけるダイアルのオリエンテーシ
ョンを遠隔的で感知するためのシステムの電気的等価回
路を示している。同図を用いて、上記分析を要約し、シ
ステムの残りの要素を更に説明する。
ョンを遠隔的で感知するためのシステムの電気的等価回
路を示している。同図を用いて、上記分析を要約し、シ
ステムの残りの要素を更に説明する。
図７において、問い合わせ電圧源81は駆動コイル51上
に適用（apply）される。これにより、電流を駆動コイ
ル内に流し、各々のダイアル37−47と関連した共振回路
87−97内に流れる電流を誘導する。これらの電流は、ピ
ックアップコイル53と55の各々の電流を順に誘導する。
その実効値（magnitude）は各ダイアルの位置に依存す
る。ピックアップコイルの各々からの信号は問い合わせ
電圧源81の90度移相されたものを有する混合器99内で混
合され、次にローパスフィルタ（103）で濾波され、等
式により与えられる復調信号S53,S55を生成する： これらの復調された信号における問題は、各ダイアル
の位置についての情報が同時に受け取られるということ
である。しかしながら、もし一方のダイヤルの効果から
ピックアップコイルで誘導されたEMFのピーク実効値Ｅ
が他方のダイアルのＥの値よりも十分大きければ、一方
のダイアルからのものを他方のものから識別することが
可能となる。
に適用（apply）される。これにより、電流を駆動コイ
ル内に流し、各々のダイアル37−47と関連した共振回路
87−97内に流れる電流を誘導する。これらの電流は、ピ
ックアップコイル53と55の各々の電流を順に誘導する。
その実効値（magnitude）は各ダイアルの位置に依存す
る。ピックアップコイルの各々からの信号は問い合わせ
電圧源81の90度移相されたものを有する混合器99内で混
合され、次にローパスフィルタ（103）で濾波され、等
式により与えられる復調信号S53,S55を生成する： これらの復調された信号における問題は、各ダイアル
の位置についての情報が同時に受け取られるということ
である。しかしながら、もし一方のダイヤルの効果から
ピックアップコイルで誘導されたEMFのピーク実効値Ｅ
が他方のダイアルのＥの値よりも十分大きければ、一方
のダイアルからのものを他方のものから識別することが
可能となる。
図８は一方のダイアルのＥの値がいかに周波数と共に
変化するかを示している。共振周波数において誘導され
たEMF内に鋭いピークがある。故に、駆動コイル内の電
流の周波数がダイアルの共振周波数に等しいと、そのダ
イアルからの結合効果が際立って増加する。
変化するかを示している。共振周波数において誘導され
たEMF内に鋭いピークがある。故に、駆動コイル内の電
流の周波数がダイアルの共振周波数に等しいと、そのダ
イアルからの結合効果が際立って増加する。
従って、各共振回路87−97の共振周波数を異ならせる
ことによって、異なる周波数の電流を駆動コイル51に適
用することにより６つのダイアルからの信号を識別する
ことが可能である。
ことによって、異なる周波数の電流を駆動コイル51に適
用することにより６つのダイアルからの信号を識別する
ことが可能である。
図９は各ダイアルによりピックアップコイル53、55内
で誘導されるEMFのピーク実効値がいかに周波数と共に
変化するかを示している。横座標に沿って各ダイアルの
共振周波数f1−f6がマークされる、ここで下付き数字は
ダイアルの番号を表す。この形態において、一つの共振
周波数から次へと約20％の、即ちf2＝f1＋20％f1、f3＝
f2＋20％f2等の周波数の増加がある。本実施形態におい
て、感知システムは１−10MHz間で動作する。再び、し
かしながら、本発明はこれに制限されない、そしてシス
テムはほとんどの実用的な周波数で動作すべきである。
この例においては、有効帯域幅は、隣接するコイルから
の信号が妨害しないほど十分に大きい。残念ながら、そ
のように大きな帯域幅では、電子構成が複雑となり、故
に、より高価となる。図９は各ダイヤル毎にピックアッ
プコイル内で誘導されたEMFの最大値（Emax）が一定で
あることを示す。これは不可欠ではないが、それがマイ
クロプロセッサ105で必要とされる計算を単純にする。
で誘導されるEMFのピーク実効値がいかに周波数と共に
変化するかを示している。横座標に沿って各ダイアルの
共振周波数f1−f6がマークされる、ここで下付き数字は
ダイアルの番号を表す。この形態において、一つの共振
周波数から次へと約20％の、即ちf2＝f1＋20％f1、f3＝
f2＋20％f2等の周波数の増加がある。本実施形態におい
て、感知システムは１−10MHz間で動作する。再び、し
かしながら、本発明はこれに制限されない、そしてシス
テムはほとんどの実用的な周波数で動作すべきである。
この例においては、有効帯域幅は、隣接するコイルから
の信号が妨害しないほど十分に大きい。残念ながら、そ
のように大きな帯域幅では、電子構成が複雑となり、故
に、より高価となる。図９は各ダイヤル毎にピックアッ
プコイル内で誘導されたEMFの最大値（Emax）が一定で
あることを示す。これは不可欠ではないが、それがマイ
クロプロセッサ105で必要とされる計算を単純にする。
図10は、有効帯域幅がより小さい例を示している。共
振周波数が互いにより接近しているので、各ダイアルの
特性が隣接する共振周波数ダイアルの特性とオーバーラ
ップし始める。これは隣接した共振周波数を有するダイ
アルが互いに結合することを意味する。この効果を低減
する一つの方法は、隣接する共振周波数でダイアルを物
理的に分離することによる。
振周波数が互いにより接近しているので、各ダイアルの
特性が隣接する共振周波数ダイアルの特性とオーバーラ
ップし始める。これは隣接した共振周波数を有するダイ
アルが互いに結合することを意味する。この効果を低減
する一つの方法は、隣接する共振周波数でダイアルを物
理的に分離することによる。
図10は、ダイアル１が最下位共振周波数f1を有し、ダ
イアル４が第二下位周波数f4を有し、そしてダイアル２
が次下位周波数f2を有する等、この例を示す。図10は隣
接する共振周波数を物理的に分離する一つの方法を示す
が、これを達成する多数の異なる方法があることはこれ
ら当業者には明白であろう。
イアル４が第二下位周波数f4を有し、そしてダイアル２
が次下位周波数f2を有する等、この例を示す。図10は隣
接する共振周波数を物理的に分離する一つの方法を示す
が、これを達成する多数の異なる方法があることはこれ
ら当業者には明白であろう。
故に、ダイヤルの１つの共振周波数と同じ周波数を有
する信号を適用することにより、ローパスフィルタ103
の出力における信号S53,S55は本質的にまさしくそのダ
イアルからの結合効果となろう。故に、駆動コイルに順
に各ダイアルの共振周波数を有する信号を適用すること
により、各ダイアルのオリエンテーションは従来の方法
でマイクロプロセッサ105内で正規逆正接関数を、即ち
θ＝arctan（sinθ、cosθ）を用いることによって計算
できる、それは範囲０≦θ＜２π上に同形写像を提供す
る。
する信号を適用することにより、ローパスフィルタ103
の出力における信号S53,S55は本質的にまさしくそのダ
イアルからの結合効果となろう。故に、駆動コイルに順
に各ダイアルの共振周波数を有する信号を適用すること
により、各ダイアルのオリエンテーションは従来の方法
でマイクロプロセッサ105内で正規逆正接関数を、即ち
θ＝arctan（sinθ、cosθ）を用いることによって計算
できる、それは範囲０≦θ＜２π上に同形写像を提供す
る。
更に、各ダイアルがその中にある限定された数の実用
的位置しかないので、受け取られた信号をルックアップ
テーブルと比較して、そしてそのように各ダイアルの位
置を発生することもまた可能である。このような処理は
既知技術であるので、これ以上の説明は不要であろう。
的位置しかないので、受け取られた信号をルックアップ
テーブルと比較して、そしてそのように各ダイアルの位
置を発生することもまた可能である。このような処理は
既知技術であるので、これ以上の説明は不要であろう。
図3aは一方の側面端から反対の側面端までホイールハ
ブの周りに巻き付けられたコイルを示すが、端面図にお
けるホイールハブコイル65の搭載はこれによって制限さ
れない。実際は、駆動コイル51からピックアップコイル
までの合理的な結合は、ホイールハブコイル65の面とダ
イアルの面との間の角度、即ち角度ψが20゜から80゜の
範囲内にあるときに達成できる。
ブの周りに巻き付けられたコイルを示すが、端面図にお
けるホイールハブコイル65の搭載はこれによって制限さ
れない。実際は、駆動コイル51からピックアップコイル
までの合理的な結合は、ホイールハブコイル65の面とダ
イアルの面との間の角度、即ち角度ψが20゜から80゜の
範囲内にあるときに達成できる。
しかしながら、上記分析は駆動コイル51に適用された
信号のピックアップコイル53と55への結合の極端に単純
化した考察である。そしてダイアルの共振回路間に存在
するクロスカップリングを考慮に入れていない。共振回
路87−97間の結合はホイールハブコイル65の面とホイー
ルハブそれ自体の面との間の角度、即ち角度ψに依存す
ることは当業者であれば明白であろう。最小クロスカッ
プリングのために、この角度に、出来るだけ90度に近く
あるべきである。しかしながら、このような状況の下
で、駆動コイルからピックアップコイルへの結合もまた
最小限となる。故に、図3bに示されるように、もしψが
65度から75度の範囲内にあるならばより好ましい。
信号のピックアップコイル53と55への結合の極端に単純
化した考察である。そしてダイアルの共振回路間に存在
するクロスカップリングを考慮に入れていない。共振回
路87−97間の結合はホイールハブコイル65の面とホイー
ルハブそれ自体の面との間の角度、即ち角度ψに依存す
ることは当業者であれば明白であろう。最小クロスカッ
プリングのために、この角度に、出来るだけ90度に近く
あるべきである。しかしながら、このような状況の下
で、駆動コイルからピックアップコイルへの結合もまた
最小限となる。故に、図3bに示されるように、もしψが
65度から75度の範囲内にあるならばより好ましい。
図11は第二実施形態の電気的等価回路を示している。
ダイヤルとコイルの物理的配置が第一形態におけるもの
と同様であるので、更なる説明はしない。図11におい
て、問い合わせ電圧源81は、スイッチ85を介して二つの
コイル53と55に交互に適用される。励起されると、コイ
ル53と55は共振回路87−97の各々にEMFを誘導する。各
共振回路内で誘導されたEMFの実効値は、各々のダイア
ルとEMFを誘導するコイルとの相対的位置に依存する。
事実、誘導されたEMFは、コイル53が励起される時はcos
θｉ、そしてコイル55が励起される時はsinθｉにより
振幅変調される。ここでθｉは第一実施形態におけるの
と同じである。
ダイヤルとコイルの物理的配置が第一形態におけるもの
と同様であるので、更なる説明はしない。図11におい
て、問い合わせ電圧源81は、スイッチ85を介して二つの
コイル53と55に交互に適用される。励起されると、コイ
ル53と55は共振回路87−97の各々にEMFを誘導する。各
共振回路内で誘導されたEMFの実効値は、各々のダイア
ルとEMFを誘導するコイルとの相対的位置に依存する。
事実、誘導されたEMFは、コイル53が励起される時はcos
θｉ、そしてコイル55が励起される時はsinθｉにより
振幅変調される。ここでθｉは第一実施形態におけるの
と同じである。
共振回路87−97内の誘導されたEMFは、その実効値が
共振回路のインピーダンス、適用された電圧の周波数に
依存して電流を起こす。次に、共振回路87−97内を流れ
る電流に比例するEMFがコイル51内に誘導される。
共振回路のインピーダンス、適用された電圧の周波数に
依存して電流を起こす。次に、共振回路87−97内を流れ
る電流に比例するEMFがコイル51内に誘導される。
本実施形態において、コイル53と55は駆動コイルとし
て使用され、そしてコイル51はピックアップコイルとし
て使用される。「ピックアップされた」信号は、第一の
実施形態と同じように、次に混合器99とローパスフィル
タ103とを介して復調されて、マイクロプロセッサ105に
適用される。しかしながら、本実施形態においては、マ
イクロプロセッサに導かれた信号はコイル53と55からの
信号の時分割多重化されたものとなる。故に、マイクロ
プロセッサはスイッチ85の切り換えタイミングを制御す
る、つまり、それについての知識を有する必要がある。
それはいつそれがコイル53からの信号を受け取るか、そ
してコイル55からの信号をいつ受け取るのかである。
て使用され、そしてコイル51はピックアップコイルとし
て使用される。「ピックアップされた」信号は、第一の
実施形態と同じように、次に混合器99とローパスフィル
タ103とを介して復調されて、マイクロプロセッサ105に
適用される。しかしながら、本実施形態においては、マ
イクロプロセッサに導かれた信号はコイル53と55からの
信号の時分割多重化されたものとなる。故に、マイクロ
プロセッサはスイッチ85の切り換えタイミングを制御す
る、つまり、それについての知識を有する必要がある。
それはいつそれがコイル53からの信号を受け取るか、そ
してコイル55からの信号をいつ受け取るのかである。
ダイヤル情報を抽出する方法と各ダイアルについての
情報を得るために異なる周波数で駆動コイルを励起する
方法は本発明の第二の実施形態においては同じであるの
で、更には説明しない。この方法は、適用された問い合
わせ信号が変化する速度と比べてずっと遅い速度でダイ
アルが回転するので可能である。故に、切り換えの結果
として生じる逆効果は何も無い。
情報を得るために異なる周波数で駆動コイルを励起する
方法は本発明の第二の実施形態においては同じであるの
で、更には説明しない。この方法は、適用された問い合
わせ信号が変化する速度と比べてずっと遅い速度でダイ
アルが回転するので可能である。故に、切り換えの結果
として生じる逆効果は何も無い。
図12は第三の実施形態の電気的等価回路を示してい
る。ダイアルとコイルの物理的配置は第一の実施形態に
おけるのと同じであるので、更なる説明はしない。本実
施形態において、問い合わせ電圧源81はコイル53に直接
的に適用され、そして90度位相したものがコイル55に適
用される。これらの二つのコイル内の電流は、その実効
値が各々のダイアルの位置に依存する共振回路87−97内
でEMFを誘導する。
る。ダイアルとコイルの物理的配置は第一の実施形態に
おけるのと同じであるので、更なる説明はしない。本実
施形態において、問い合わせ電圧源81はコイル53に直接
的に適用され、そして90度位相したものがコイル55に適
用される。これらの二つのコイル内の電流は、その実効
値が各々のダイアルの位置に依存する共振回路87−97内
でEMFを誘導する。
第二の実施形態におけるように、誘導されたEMFは電
流を各共振回路内に流し、それは順にコイル51内のEMF
を誘導する。しかしながら、本実施形態においては、コ
イル51により「ピックアップされた」信号は直交信号で
ある。従って、信号を復調して、正弦と余弦情報を得る
ためには、コイル51上の信号が混合器99に適用され、ス
イッチ107の位置により、コイル53に適用された信号の
ものと、或いはコイル55に適用された信号のものと混合
される。従って、スイッチ107を切り換えることによ
り、ローパスフィルタ103の出力にある信号はsinθｉと
cosθｉとについての情報を含む時分割多重化信号とな
る。この信号は次にマイクロプロセッサ105に送られ
る、そこで第二の実施形態におけるのと同様の方法で各
ダイアルの位置が計算される。
流を各共振回路内に流し、それは順にコイル51内のEMF
を誘導する。しかしながら、本実施形態においては、コ
イル51により「ピックアップされた」信号は直交信号で
ある。従って、信号を復調して、正弦と余弦情報を得る
ためには、コイル51上の信号が混合器99に適用され、ス
イッチ107の位置により、コイル53に適用された信号の
ものと、或いはコイル55に適用された信号のものと混合
される。従って、スイッチ107を切り換えることによ
り、ローパスフィルタ103の出力にある信号はsinθｉと
cosθｉとについての情報を含む時分割多重化信号とな
る。この信号は次にマイクロプロセッサ105に送られ
る、そこで第二の実施形態におけるのと同様の方法で各
ダイアルの位置が計算される。
図13は第四の実施形態で使用された一つのダイアル
と、駆動とピックアップのコイルの部分との構成を概略
的に示している。図13において、駆動コイル51、ピック
アップコイル55、そして各回路の共振周波数が異なるよ
うにコイルとコンデンサーから構成される二つの共振回
路11と113とがある。
と、駆動とピックアップのコイルの部分との構成を概略
的に示している。図13において、駆動コイル51、ピック
アップコイル55、そして各回路の共振周波数が異なるよ
うにコイルとコンデンサーから構成される二つの共振回
路11と113とがある。
本実施形態において、駆動コイル51はホイールハブ63
と同じ軸を有し、そしてピックアップコイル55はそれと
垂直な面にある、そして単純化するために、共振回路11
1と113のコイルは互いに垂直をなし、それらの間に何の
結合もない。これは不可欠ではなく、二つのコイル111
と113とは非直角であっても良いが、そのようのシステ
ムにおいては、共振体コイルの相対的方向（orientatio
n）は既知でなければならない。
と同じ軸を有し、そしてピックアップコイル55はそれと
垂直な面にある、そして単純化するために、共振回路11
1と113のコイルは互いに垂直をなし、それらの間に何の
結合もない。これは不可欠ではなく、二つのコイル111
と113とは非直角であっても良いが、そのようのシステ
ムにおいては、共振体コイルの相対的方向（orientatio
n）は既知でなければならない。
動作時、駆動コイル51は二つの共振回路111と113内で
EMFを誘導する。これらのEMFにより生成された電流は駆
動コイル内の電流の周波数に依存する。もし駆動コイル
電流が回路111の共振周波数と同じであるならば、その
中に流れる電流は非常に大きいが、回路113内の電流は
ごくわずか（nominal）である。同様に、もし駆動回路
内の電流の周波数が回路113の共振周波数に等しけれ
ば、その中を流れる電流は非常に大きく、回路111内を
流れる電流はごくわずかになる。
EMFを誘導する。これらのEMFにより生成された電流は駆
動コイル内の電流の周波数に依存する。もし駆動コイル
電流が回路111の共振周波数と同じであるならば、その
中に流れる電流は非常に大きいが、回路113内の電流は
ごくわずか（nominal）である。同様に、もし駆動回路
内の電流の周波数が回路113の共振周波数に等しけれ
ば、その中を流れる電流は非常に大きく、回路111内を
流れる電流はごくわずかになる。
共振回路内に流れる電流はピックアップコイル55内に
EMFを誘導する、その実効値は他の実施形態におけるの
と同じように、角度θの正弦に依存する。しかしなが
ら、回路111、それから113を順に励起することにより、
sinθについての情報とsin（90＋θ）（＝cosθ、二つ
のコイルは90度だけずれているので）についての情報が
コイル55上でピックアップされる。ピックアップコイル
55上の信号からこの情報を抽出するために必要とされる
残りの信号処理は、先の実施形態におけるのと同じであ
るので、更に説明されない。
EMFを誘導する、その実効値は他の実施形態におけるの
と同じように、角度θの正弦に依存する。しかしなが
ら、回路111、それから113を順に励起することにより、
sinθについての情報とsin（90＋θ）（＝cosθ、二つ
のコイルは90度だけずれているので）についての情報が
コイル55上でピックアップされる。ピックアップコイル
55上の信号からこの情報を抽出するために必要とされる
残りの信号処理は、先の実施形態におけるのと同じであ
るので、更に説明されない。
上記の第四の実施形態においては、回路111と113とが
順に励起されたが、それらの両方が同時に励起されても
良いことは当業者には明白であろう。更に、コイル51は
ピックアップコイルとして使用されても良く、そしてコ
イル55は駆動コイルとして使用されても良い。
順に励起されたが、それらの両方が同時に励起されても
良いことは当業者には明白であろう。更に、コイル51は
ピックアップコイルとして使用されても良く、そしてコ
イル55は駆動コイルとして使用されても良い。
上述のように、第一の実施形態において、各ダイアル
と関連した誘導的に結合された共振回路は他のダイアル
のこれらからのクロスカップリングの支配を受ける。ク
ロスカップリングを低減する一つの方法は、共振回路を
容量的に駆動することによる。
と関連した誘導的に結合された共振回路は他のダイアル
のこれらからのクロスカップリングの支配を受ける。ク
ロスカップリングを低減する一つの方法は、共振回路を
容量的に駆動することによる。
図14aは第五の実施形態を示している。この形式で
は、第１の形式のように、コイル53と55は、コイルの一
端が接地され、そして他端が点検ポイント（図示されな
い）に接続されるピックアップコイルとして働く。しか
しながら、この形態においては何の駆動コイル51もな
い。その代わりに駆動電圧がワイヤー150を通じてスピ
ンドル31に直接的に供給される、そしてこの回路の効果
的なリターン経路はダイアルの外側から接地に、例えば
ダイアルハウジング29への静電容量を通じてである。
は、第１の形式のように、コイル53と55は、コイルの一
端が接地され、そして他端が点検ポイント（図示されな
い）に接続されるピックアップコイルとして働く。しか
しながら、この形態においては何の駆動コイル51もな
い。その代わりに駆動電圧がワイヤー150を通じてスピ
ンドル31に直接的に供給される、そしてこの回路の効果
的なリターン経路はダイアルの外側から接地に、例えば
ダイアルハウジング29への静電容量を通じてである。
図14bはこの第五の実施形態で使用するダイアルの一
つの構成を示している。ダイアルの中に、スピンドル31
に近接して搭載された導電性（conductive）プレート15
1を設け、それによりコンデンサーを形成している。導
電性プレートに取り付けられるのは、コンデンサー66と
導電性コイル65とから構成される共振回路である。その
共振回路は、図示のように、誘導コイルの磁気の軸Brが
スピンドルの軸と垂直をなすように配置される。
つの構成を示している。ダイアルの中に、スピンドル31
に近接して搭載された導電性（conductive）プレート15
1を設け、それによりコンデンサーを形成している。導
電性プレートに取り付けられるのは、コンデンサー66と
導電性コイル65とから構成される共振回路である。その
共振回路は、図示のように、誘導コイルの磁気の軸Brが
スピンドルの軸と垂直をなすように配置される。
動作時、問い合わせ電圧がスピンドルに印加される
と、対応する電流が共振回路内に容量的に結合され、そ
の実効値は適用された問い合わせ電圧の周波数に依存す
る。そしてこの周波数は共振回路の共振周波数と同じで
ある時に最大となる。他の実施形態と同様に、共振回路
のコイル65内を流れる電流は、その軸の方向に磁束密度
を生成する。この形態においては、これはそのダイアル
の軸と垂直をなす。故に、ダイアルが回転すると、磁束
がピックアップコイル53と55の各々にEMFを誘導する。
誘導されたEMFの実効値はダイアルの方向（orientatio
n）に依存する。そして、コイル53、55は本実施形態に
おいては直角であるので、これらのコイルに誘導された
EMFの実効値は直角位相になる。
と、対応する電流が共振回路内に容量的に結合され、そ
の実効値は適用された問い合わせ電圧の周波数に依存す
る。そしてこの周波数は共振回路の共振周波数と同じで
ある時に最大となる。他の実施形態と同様に、共振回路
のコイル65内を流れる電流は、その軸の方向に磁束密度
を生成する。この形態においては、これはそのダイアル
の軸と垂直をなす。故に、ダイアルが回転すると、磁束
がピックアップコイル53と55の各々にEMFを誘導する。
誘導されたEMFの実効値はダイアルの方向（orientatio
n）に依存する。そして、コイル53、55は本実施形態に
おいては直角であるので、これらのコイルに誘導された
EMFの実効値は直角位相になる。
図14cはこの形態における各ダイアルの駆動と共振回
路の電気的等価回路を示している。共振回路87−97への
入力は、シャフト31と各々のプレートにあって、シャフ
トとプレートはよってダイアル角度位置に依存しない値
を持つコンデンサーを形成する。各ダイアルの共振周波
数を異なるようにすることにより、他の実施形態と同
様、異なる周波数の電圧をスピンドル31に印加すること
により各ダイアルからの信号を識別することが可能であ
る。このメカニズムと、ピックアップコイルから受け取
った信号から各ダイアルのオリエンテーションを計算す
る方法は先の実施形態においても、すでに完全に説明さ
れているので、更に説明されない。
路の電気的等価回路を示している。共振回路87−97への
入力は、シャフト31と各々のプレートにあって、シャフ
トとプレートはよってダイアル角度位置に依存しない値
を持つコンデンサーを形成する。各ダイアルの共振周波
数を異なるようにすることにより、他の実施形態と同
様、異なる周波数の電圧をスピンドル31に印加すること
により各ダイアルからの信号を識別することが可能であ
る。このメカニズムと、ピックアップコイルから受け取
った信号から各ダイアルのオリエンテーションを計算す
る方法は先の実施形態においても、すでに完全に説明さ
れているので、更に説明されない。
他の実施形態において、図14aで示されたものと同様
であるが、プレート151はその横断形状が円形であり、
スピンドル31を包囲する配置を提供することも可能であ
る。第２プレートは、ホイールハブの周辺回りに配置し
て、共振回路が二つのプレート間に接続されるようにす
る。このような形態において、内部プレートは、コイル
により生成された磁界を通過させないようにすることが
望まれる。これにより、このプレートはLC回路の共振に
影響を与えなくなる。また、共振磁界がピックアップコ
イルと結合するプレートを通すように、外部プレートは
共振磁界に対して透明であることが望ましい。
であるが、プレート151はその横断形状が円形であり、
スピンドル31を包囲する配置を提供することも可能であ
る。第２プレートは、ホイールハブの周辺回りに配置し
て、共振回路が二つのプレート間に接続されるようにす
る。このような形態において、内部プレートは、コイル
により生成された磁界を通過させないようにすることが
望まれる。これにより、このプレートはLC回路の共振に
影響を与えなくなる。また、共振磁界がピックアップコ
イルと結合するプレートを通すように、外部プレートは
共振磁界に対して透明であることが望ましい。
その透明プレートは、低導電性型のプレートを利用する
か、或いはその代わりにその回りに放射状溝を持たせる
ことにより提供されても良い。
か、或いはその代わりにその回りに放射状溝を持たせる
ことにより提供されても良い。
共振回路とピックアップ手段間の結合もまた容量的に
行われても良く、例えばピックアップ手段をコイルから
平行プレートに変更することにより、ダイアルのセット
がプレート間に搭載されるように配置されることは当業
者には明白であろう。
行われても良く、例えばピックアップ手段をコイルから
平行プレートに変更することにより、ダイアルのセット
がプレート間に搭載されるように配置されることは当業
者には明白であろう。
第二、第三、そして第四の実施形態において、第一形
態に行われた修正が上記第五の実施形態にも等しく適用
できることは当業者には明白であろう。例えばコイル53
と55は駆動コイルとして使用されても良い。それで復調
と処理のための出力信号はワイヤー150上で利用可能で
ある。
態に行われた修正が上記第五の実施形態にも等しく適用
できることは当業者には明白であろう。例えばコイル53
と55は駆動コイルとして使用されても良い。それで復調
と処理のための出力信号はワイヤー150上で利用可能で
ある。
読者が理解する上記形態のいずれにも適用可能な多数
の修正が説明される。
の修正が説明される。
しかしながら、第一の実施形態においては、ピックア
ップコイル53と55から生成された信号は異なる混合器と
ローパスフィルタに供給されるが、それらを単一混合器
と単一ローパスフィルタに交互に供給しても良い。この
場合には、その中への入力はピックアップコイル53とピ
ックアップコイル55間で切り換えられる。本実施形態に
おいて、マイクロプロセッサに送られた信号は第二の実
施形態におけるのと同じ時分割多重化特性を有し、そし
てダイアル位置も同じ方法で決定される。
ップコイル53と55から生成された信号は異なる混合器と
ローパスフィルタに供給されるが、それらを単一混合器
と単一ローパスフィルタに交互に供給しても良い。この
場合には、その中への入力はピックアップコイル53とピ
ックアップコイル55間で切り換えられる。本実施形態に
おいて、マイクロプロセッサに送られた信号は第二の実
施形態におけるのと同じ時分割多重化特性を有し、そし
てダイアル位置も同じ方法で決定される。
図15は、駆動コイルに印加された電圧が全ての共振周
波数を同時に含む場合における、ダイヤルの位置を検出
する方法を示している。例示目的のために、これは第四
の実施形態に関連して説明されるが、他の形式にも等し
く適用可能である。図15において、コイル55によりピッ
クアップされた信号は異なる周波数成分上に広がった各
ダイアルについての情報の全てを含む。その情報を抽出
するために、信号は、スイッチ115を用いて各共振周波
数と順に混合される。この場合、各ダイアルに二つづ
つ、12の共振周波数がある。濾波後、結果として生じる
信号は、各ダイアルに対して正弦と余弦の条件の時分割
多重化信号となる。故に、マイクロプロセッサが各ダイ
ヤル共振回路とスイッチ115の位置とについての知識を
有する限り、それは各ダイアルの方向を決定することが
出来る。
波数を同時に含む場合における、ダイヤルの位置を検出
する方法を示している。例示目的のために、これは第四
の実施形態に関連して説明されるが、他の形式にも等し
く適用可能である。図15において、コイル55によりピッ
クアップされた信号は異なる周波数成分上に広がった各
ダイアルについての情報の全てを含む。その情報を抽出
するために、信号は、スイッチ115を用いて各共振周波
数と順に混合される。この場合、各ダイアルに二つづ
つ、12の共振周波数がある。濾波後、結果として生じる
信号は、各ダイアルに対して正弦と余弦の条件の時分割
多重化信号となる。故に、マイクロプロセッサが各ダイ
ヤル共振回路とスイッチ115の位置とについての知識を
有する限り、それは各ダイアルの方向を決定することが
出来る。
更に、適用された電圧は所望の範囲の周波数を通じて
段階的に切り換えられるか、または掃引されても良い
し、或いは周波数の全ては同時に適用されても、他の選
択肢もまた可能である。例えば、提供された電圧は同時
に発生された所望の周波数のバーストを含む、或いはあ
る状況においては、共振を引き起こすために必要とされ
るこれらに加えて多数の周波数を含む、ホワイトノイズ
などのバーストノイズの形もあり得る。
段階的に切り換えられるか、または掃引されても良い
し、或いは周波数の全ては同時に適用されても、他の選
択肢もまた可能である。例えば、提供された電圧は同時
に発生された所望の周波数のバーストを含む、或いはあ
る状況においては、共振を引き起こすために必要とされ
るこれらに加えて多数の周波数を含む、ホワイトノイズ
などのバーストノイズの形もあり得る。
上記実施形態において、駆動コイルとピックアップコ
イルの配置は、これらのコイルの面が直角となるように
しており、そして誘導的実施形態においては、コイルの
一方がダイアルの回転軸と同じである軸を有する。処理
に都合の良い形式で出力信号を提供するが、このような
構成は不可欠ではない。例えば、コイルの面間の角度は
90度である必要はなく、そして／またはコイルはどれも
ダイアルの回転軸と同じであるか、または平行である軸
を持たないように配置できる。当業者であれば理解でき
るように、追加的処理が、そのようなコイル配置により
導かれる出力信号の追加的成分を排除するために必要で
ある。
イルの配置は、これらのコイルの面が直角となるように
しており、そして誘導的実施形態においては、コイルの
一方がダイアルの回転軸と同じである軸を有する。処理
に都合の良い形式で出力信号を提供するが、このような
構成は不可欠ではない。例えば、コイルの面間の角度は
90度である必要はなく、そして／またはコイルはどれも
ダイアルの回転軸と同じであるか、または平行である軸
を持たないように配置できる。当業者であれば理解でき
るように、追加的処理が、そのようなコイル配置により
導かれる出力信号の追加的成分を排除するために必要で
ある。
上記誘導的実施形態において、コイル51はダイアル37
から47の間の領域で巻かれているように示される。しか
しながら、修正として、コイルがダイヤルの周囲の外
に、或いはコイル53、55を越えるほど十分に大きな径を
有するコイル51を順に巻くことも可能であり、そしてダ
イアルのセットに渡って10ターンほど有しても良い。
から47の間の領域で巻かれているように示される。しか
しながら、修正として、コイルがダイヤルの周囲の外
に、或いはコイル53、55を越えるほど十分に大きな径を
有するコイル51を順に巻くことも可能であり、そしてダ
イアルのセットに渡って10ターンほど有しても良い。
更に、上記形態の全てにおいて、ダイアルあたり二つ
の出力、即ち二つの別の出力、或いは時分割多重化出力
が使用される。但し、二つ以上のものが、二つ以上の非
平行検出手段、或いは二つ以上の非平行共振体を用いる
ことにより得ることが出来る。しかしながら、このよう
なシステムでは、非平行検出器手段、或いは共振体の相
対的方向は予め知られていなければならないし、そして
その配置は不必要に複雑にする。
の出力、即ち二つの別の出力、或いは時分割多重化出力
が使用される。但し、二つ以上のものが、二つ以上の非
平行検出手段、或いは二つ以上の非平行共振体を用いる
ことにより得ることが出来る。しかしながら、このよう
なシステムでは、非平行検出器手段、或いは共振体の相
対的方向は予め知られていなければならないし、そして
その配置は不必要に複雑にする。
更なる修正として、３つの独立して軸回りの回転を指
示する信号を提供するために追加的駆動、ピックアッ
プ、そして結合手段とを提供することが可能であろう。
示する信号を提供するために追加的駆動、ピックアッ
プ、そして結合手段とを提供することが可能であろう。
本発明が複数のダイアルに適用されるところでは、各
ダイルを識別するためのシステムの選択性は各ダイアル
の図８で示された共振特性に依存する。理想的には、こ
れは、もし選択性が高くするのであれば、高い最大値、
低い最小値、そして狭いピーク幅とを持つべきである。
ダイルを識別するためのシステムの選択性は各ダイアル
の図８で示された共振特性に依存する。理想的には、こ
れは、もし選択性が高くするのであれば、高い最大値、
低い最小値、そして狭いピーク幅とを持つべきである。
この曲線の特性を改善する一つの方法は、フィライト
コアー回りのダイアルと関連して、コイル65を巻くこと
である。これはより小さなコイルをも使用できるように
し、それは各ダイアルのコイル間のクロスカップリング
をも低減する。この特性を改善する他の方法は、より細
いリッツワイヤーを使用すること、或いはコイル巻きの
径を増すことである。しかしながら、コイル巻きの径が
増加できる量は、他の共振体とのクロスカップリングの
量により制限される、それは出力の実効値よりも重要で
ある。
コアー回りのダイアルと関連して、コイル65を巻くこと
である。これはより小さなコイルをも使用できるように
し、それは各ダイアルのコイル間のクロスカップリング
をも低減する。この特性を改善する他の方法は、より細
いリッツワイヤーを使用すること、或いはコイル巻きの
径を増すことである。しかしながら、コイル巻きの径が
増加できる量は、他の共振体とのクロスカップリングの
量により制限される、それは出力の実効値よりも重要で
ある。
図17aに示された共振体の共振特性を鋭敏にする他の
方法は、ホイールハブコイル65とコンデンサー66とに直
列にしたセラミック型共振体161を採用することであ
る。このような実施形態においては、コイル65のインダ
クタンスの値とコンデンサー66の静電容量の値とは、そ
れらのインピーダンスがセラミック共振体の共振周波数
で取り消すことが出来るように選ばれるのが望ましい。
セラミック共振体を使用すると、図９、或いは図10に示
されるピークの幅がより狭いのでマルチダイアル装置に
必要とされる帯域幅を狭くすることができる。故に、一
つの共振周波数から次への周波数の増加は約５％、即ち
f2＝f1＋５％f1等になる。セラミック共振体161はプリ
ント回路基盤上への表面実装に最適である。適当なセラ
ミック共振体は、AVX 京セラ（Kyocera）、Stafford H
ouse、Station Road、Aldershot、Hants、United Kingd
om）、或いはMurataにより供給され、Cirkit、Mercury
House、Calleza Park、Aldermaston、Reading,Berkshir
e,United Kingdomにより販売される、そして図17bに示
されるように搭載されても良い。
方法は、ホイールハブコイル65とコンデンサー66とに直
列にしたセラミック型共振体161を採用することであ
る。このような実施形態においては、コイル65のインダ
クタンスの値とコンデンサー66の静電容量の値とは、そ
れらのインピーダンスがセラミック共振体の共振周波数
で取り消すことが出来るように選ばれるのが望ましい。
セラミック共振体を使用すると、図９、或いは図10に示
されるピークの幅がより狭いのでマルチダイアル装置に
必要とされる帯域幅を狭くすることができる。故に、一
つの共振周波数から次への周波数の増加は約５％、即ち
f2＝f1＋５％f1等になる。セラミック共振体161はプリ
ント回路基盤上への表面実装に最適である。適当なセラ
ミック共振体は、AVX 京セラ（Kyocera）、Stafford H
ouse、Station Road、Aldershot、Hants、United Kingd
om）、或いはMurataにより供給され、Cirkit、Mercury
House、Calleza Park、Aldermaston、Reading,Berkshir
e,United Kingdomにより販売される、そして図17bに示
されるように搭載されても良い。
フィライトコアーが共振体の特性を改善するために使
用されると、シャフト回りにそれをいかに据え付けるか
が問題になる。
用されると、シャフト回りにそれをいかに据え付けるか
が問題になる。
図18はこの問題への１つの解決策を示している。図18
において、コイル122はフライトコアー123の回りに巻き
付けられる、そしてコンデンサー（図示されない）はコ
イルの端部に接続され、それにより共振回路を形成す
る。本実施形態において、共振回路はダイアルの中心に
搭載され、コイルの軸はダイアルの軸に対して斜めに向
けられる。このタイプのダイヤルにおいては、スピンド
ルを中心に通すのが困難であるので、各ダイアル125と1
27の端部はホイール支持128により支持されても良い。
において、コイル122はフライトコアー123の回りに巻き
付けられる、そしてコンデンサー（図示されない）はコ
イルの端部に接続され、それにより共振回路を形成す
る。本実施形態において、共振回路はダイアルの中心に
搭載され、コイルの軸はダイアルの軸に対して斜めに向
けられる。このタイプのダイヤルにおいては、スピンド
ルを中心に通すのが困難であるので、各ダイアル125と1
27の端部はホイール支持128により支持されても良い。
遠隔感知システムの精度は各ダイアルと関連した結合
回路の製造に依存する。従って、これらの回路が、製造
後に調整されるならば、これはシステムの性能を改善す
る。図19はこれを達成する一つの方法を示す。図19にお
いて、可変インダクタンスコアー131はコイルのネジを
内外に動かすことにより調整される。この形態において
は、ダイヤルは、小さなネジ回しによる調整を可能にす
る開口部を有する穴135を通して可変インダクタンスコ
アーを挿入できるように製造される。他の方法は、トリ
ミングコンデンサーを使うことである、或いは交互に、
もし共振体が５％の範囲内まで製造できるならば、電圧
源は±５％周波数スパンを通じて掃引するようにプログ
ラムできる。
回路の製造に依存する。従って、これらの回路が、製造
後に調整されるならば、これはシステムの性能を改善す
る。図19はこれを達成する一つの方法を示す。図19にお
いて、可変インダクタンスコアー131はコイルのネジを
内外に動かすことにより調整される。この形態において
は、ダイヤルは、小さなネジ回しによる調整を可能にす
る開口部を有する穴135を通して可変インダクタンスコ
アーを挿入できるように製造される。他の方法は、トリ
ミングコンデンサーを使うことである、或いは交互に、
もし共振体が５％の範囲内まで製造できるならば、電圧
源は±５％周波数スパンを通じて掃引するようにプログ
ラムできる。
上記実施形態の性能に影響を及ぼす他の要因は駆動と
ピックアップのコイルの自己共振である。これは、それ
らの共振周波数がホイール共振周波数の最高値より上で
あることを保証することにより緩和出来る。
ピックアップのコイルの自己共振である。これは、それ
らの共振周波数がホイール共振周波数の最高値より上で
あることを保証することにより緩和出来る。
全ての上記の形態において、コイルをコンデンサーを
含む共振回路は、駆動手段内を流れる電流をピックアッ
プ手段に結合するために使用された。これはそのような
結合を達成する唯一の方法ではない。例えば、図16aに
示されるように、電子部品機密保護ラベル用に使用され
るもののようなプレーナー型エッチングによるLC共振体
が使用されても良く、そして示されるようにダイアルの
面に対して斜めに傾けられる。このようなプレーナー型
LC共振体は従来の形状と構造のものであっても良い。例
えば図16bに示されるように、ポリプロピレン、または
約６ミクロン厚の他の適当な絶縁材料141のフィルムは
一方の面に約５ミクロン厚の薄いアルミニウム層を有
し、そして他方の面にはより厚い、例えば25ミクロン厚
のアルミニウムがある。その厚いアルミニウム層はコン
デンサー143の１つのプレートを形成して、そしてそれ
がポイントＰに達するまで示される方法でコンデンサー
143の一つのプレート回りに巻くコイル145としてそれか
ら継続し、そこにはポリプロピレンフィルム内に道があ
り、それを通じて示されるようにそれはコンデンサー14
3の第二プレートを形成する薄いアルミニウム層を運ぶ
反対面に進む。それによってポリプロピレンフィルム14
1は、コンデンサー143の静電容量を増やす誘電体として
働く。アルミニウムの２つの層は、ポイントＰにおける
道を介して共に接続される、それによりLC共振回路を作
る、その共振周波数はコンデンサーのプレートを形成す
るアルミニウムの面積に依存する。
含む共振回路は、駆動手段内を流れる電流をピックアッ
プ手段に結合するために使用された。これはそのような
結合を達成する唯一の方法ではない。例えば、図16aに
示されるように、電子部品機密保護ラベル用に使用され
るもののようなプレーナー型エッチングによるLC共振体
が使用されても良く、そして示されるようにダイアルの
面に対して斜めに傾けられる。このようなプレーナー型
LC共振体は従来の形状と構造のものであっても良い。例
えば図16bに示されるように、ポリプロピレン、または
約６ミクロン厚の他の適当な絶縁材料141のフィルムは
一方の面に約５ミクロン厚の薄いアルミニウム層を有
し、そして他方の面にはより厚い、例えば25ミクロン厚
のアルミニウムがある。その厚いアルミニウム層はコン
デンサー143の１つのプレートを形成して、そしてそれ
がポイントＰに達するまで示される方法でコンデンサー
143の一つのプレート回りに巻くコイル145としてそれか
ら継続し、そこにはポリプロピレンフィルム内に道があ
り、それを通じて示されるようにそれはコンデンサー14
3の第二プレートを形成する薄いアルミニウム層を運ぶ
反対面に進む。それによってポリプロピレンフィルム14
1は、コンデンサー143の静電容量を増やす誘電体として
働く。アルミニウムの２つの層は、ポイントＰにおける
道を介して共に接続される、それによりLC共振回路を作
る、その共振周波数はコンデンサーのプレートを形成す
るアルミニウムの面積に依存する。
図16aに示されるように、プレーナー型LC共振体117
は、ホイールハウジングの一つ、或いは望ましくは二つ
の部分119と121との間で挟み込まれる。
は、ホイールハウジングの一つ、或いは望ましくは二つ
の部分119と121との間で挟み込まれる。
磁歪共鳴体要素の使用もまた可能である。このような
場合、各ダイヤルは、ダイアルの相対的方向に依存して
駆動からピックアップ手段に信号を結合できる特定の周
無数に応答的な磁歪共鳴体要素と関連付けた。各磁歪共
鳴体要素に必要とされるバイアス磁界は、一定DC信号を
駆動に適用することにより、或いは望ましくは所望のバ
イアスを提供できるように各ダイアル上に配置された小
磁石を搭載することにより提供されても良い。このよう
は形態においては、共振体間結合の問題は、より低い電
機的結合のため大きく低減される。しかしながら、シス
テムはバイアスに影響を及ぼす外部磁界の影響を受けや
すくなる。
場合、各ダイヤルは、ダイアルの相対的方向に依存して
駆動からピックアップ手段に信号を結合できる特定の周
無数に応答的な磁歪共鳴体要素と関連付けた。各磁歪共
鳴体要素に必要とされるバイアス磁界は、一定DC信号を
駆動に適用することにより、或いは望ましくは所望のバ
イアスを提供できるように各ダイアル上に配置された小
磁石を搭載することにより提供されても良い。このよう
は形態においては、共振体間結合の問題は、より低い電
機的結合のため大きく低減される。しかしながら、シス
テムはバイアスに影響を及ぼす外部磁界の影響を受けや
すくなる。
図20はLC共振回路の代わりを示す、そこではフェライ
ト材料121の長さがダイアルの範囲内に位置するので、
それはダイアルの軸に対して斜めにおかれて、そしてそ
の中心を貫通することが出来る。本実施形態において
は、異なるダイアル内でフェライト材料の長さを異なる
ようにすることによりダイアルを識別することが可能で
ある、それにより各ダイアルに異なる機械的共振周波数
を与えることが出来る。
ト材料121の長さがダイアルの範囲内に位置するので、
それはダイアルの軸に対して斜めにおかれて、そしてそ
の中心を貫通することが出来る。本実施形態において
は、異なるダイアル内でフェライト材料の長さを異なる
ようにすることによりダイアルを識別することが可能で
ある、それにより各ダイアルに異なる機械的共振周波数
を与えることが出来る。
全ての上記形態において、各ホイールはその結合要素
の特性により識別されるので、組み立てられた時のダイ
アルのセットは正しい順序になっていることが重要であ
る。図21は一つの方法を示す。各ホイールにはマークが
付けられているので、一直線上に整列されたゼロで組み
立てられるとき、そのマークは螺旋パターンを形成す
る。つまり、正しくないホイール順序付けはその螺旋パ
ターンを形成しない。
の特性により識別されるので、組み立てられた時のダイ
アルのセットは正しい順序になっていることが重要であ
る。図21は一つの方法を示す。各ホイールにはマークが
付けられているので、一直線上に整列されたゼロで組み
立てられるとき、そのマークは螺旋パターンを形成す
る。つまり、正しくないホイール順序付けはその螺旋パ
ターンを形成しない。
ホイール位置決めに関する他の問題は、軸ブレ運動
（震え）により導かれるエラーである。これはより長い
ホイール軸受けと、より密な軸受け許容値を用いこと、
そして共振コイルとホイール間の角度を十分に大きく選
択することにより低減させても良い。
（震え）により導かれるエラーである。これはより長い
ホイール軸受けと、より密な軸受け許容値を用いこと、
そして共振コイルとホイール間の角度を十分に大きく選
択することにより低減させても良い。
問い合わせ信号は、電圧制御発振器（VCO）、或いは
水晶とプログラム可能周波数分割器と用いることにより
発生されても良い。
水晶とプログラム可能周波数分割器と用いることにより
発生されても良い。
採用される基本的信号処理装置は、ホイール位置計算
機と出力データフォーマッターを伴う２チャンネル（ま
たは切り換えチャンネル）アナログ／デジタルコンバー
ターである。ホイール位置計算は逆正接関数を含むが、
少しの値しか必要とされないので、チップ、または他の
メモリ装置内に記憶されたルックアップテーブルを用い
るほうがより良い。
機と出力データフォーマッターを伴う２チャンネル（ま
たは切り換えチャンネル）アナログ／デジタルコンバー
ターである。ホイール位置計算は逆正接関数を含むが、
少しの値しか必要とされないので、チップ、または他の
メモリ装置内に記憶されたルックアップテーブルを用い
るほうがより良い。
すべての上記機能は、マイクロプロセッサか、または
カスタムASIC（特定用途向け集積回路）のいずれかであ
る単一集積回路チップにより提供できる。更に、同一チ
ップはまた、駆動コイル段階的、掃引、或いはバースト
周波数励振を与える。
カスタムASIC（特定用途向け集積回路）のいずれかであ
る単一集積回路チップにより提供できる。更に、同一チ
ップはまた、駆動コイル段階的、掃引、或いはバースト
周波数励振を与える。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01D 5/00 - 5/62
G06M 1/00 - 3/14
Claims (10)
- 【請求項１】複数の回動可能部材の角度位置を遠隔より
示す装置であり、それぞれの回動部材にはそれぞれと一
緒に回動する電磁気的な中間デバイスを有し、前記装置
は各中間デバイスを電磁気的に付勢する入力手段と、各
中間デバイスに電磁気的に結合される出力手段を備える
装置であって、 各中間デバイスは、互いに異なる電気的な共振周波数を
有する共振回路を備え、 各中間デバイスは、前記入力手段によって付勢されたと
き、 当該入力手段と当該中間デバイス間の結合の程度に依存
した電磁界を生成することで、対応する前記回動部材の
角度位置に応じた特性で前記出力手段に出力信号を生成
させ、 各中間デバイスと、入力手段及び出力手段の少なくとも
一方との間における電磁気結合の程度が、対応する回動
部材の角度位置の関数として変動し、 これにより、前記出力信号は、前記角度位置に依存して
変化するようになることを特徴とする装置。 - 【請求項２】各中間デバイスと、入力手段又は出力手段
の一方との間における電磁気的結合の程度は、対応する
回動部材の角度位置に略無関係であることを特徴とする
第１項に記載の装置。 - 【請求項３】前記入力手段または前記出力手段の他方
は、略平面な第１、第２のコイルを備えることを特徴と
する請求項２に記載の装置。 - 【請求項４】前記第１、第２のコイルは、互いに約90度
の角度で設けられることを特徴とする請求項３に記載の
装置。 - 【請求項５】前記入力手段または前記出力手段の他方は
前記出力手段であって、 各中間デバイスは、前記入力手段の付勢に応じて、第
１、２出力コイルを付勢して、第１出力コイル内に第１
出力信号を生成させ、第２出力コイル内に、それとは異
なる第２出力信号を生成させ、 前記入力手段は前記回動部材の回動軸と略同じ軸を有す
るコイルであって、 各中間デバイスは前記入力手段と誘導結合され、 前記入力コイルの軸は、第１出力コイルの軸に対して略
直交し、前記第２出力コイルの軸に対して略直交する ことを特徴とする請求項３に記載の装置。 - 【請求項６】前記入力手段または前記出力手段の他方は
前記入力手段であって、 各中間デバイスは、前記第１、第２入力コイルの付勢に
応じて、前記出力手段を付勢することで、第１、２の出
力信号をそれぞれ生成させることを特徴とする請求項３
に記載の装置。 - 【請求項７】各中間デバイスは、前記第１、第２コイル
それぞれと誘導的に結合されることを特徴とする請求項
３に記載の装置。 - 【請求項８】各中間デバイスは、インダクタ−キャパシ
タ共振回路、或いは、インダクタ−セラミック共振回路
であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１つ
に記載の装置。 - 【請求項９】各回動部材は一平面上に設けられ、 各インダクターは、対応する回動部材が設けられる面に
対して固定角度ψだけずれた平面に設けられるコイルを
有することを特徴とする請求項８に記載の装置。 - 【請求項１０】前記角度ψは20度乃至80度の間であるこ
とを特徴とする請求項９に記載の装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB939309073A GB9309073D0 (en) | 1993-05-01 | 1993-05-01 | Resonator orientation sensing |
| GB9309073.6 | 1993-05-01 | ||
| PCT/GB1994/000948 WO1994025829A1 (en) | 1993-05-01 | 1994-05-03 | Angular position encoder |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08509809A JPH08509809A (ja) | 1996-10-15 |
| JP3472578B2 true JP3472578B2 (ja) | 2003-12-02 |
Family
ID=10734830
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52406494A Expired - Lifetime JP3472578B2 (ja) | 1993-05-01 | 1994-05-03 | 角度位置エンコーダ |
Country Status (13)
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|---|---|
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| EP (1) | EP0696349B1 (ja) |
| JP (1) | JP3472578B2 (ja) |
| AT (1) | ATE163227T1 (ja) |
| AU (1) | AU673429B2 (ja) |
| BR (1) | BR9406492A (ja) |
| CA (1) | CA2161961C (ja) |
| DE (1) | DE69408534T2 (ja) |
| DK (1) | DK0696349T3 (ja) |
| ES (1) | ES2112538T3 (ja) |
| GB (1) | GB9309073D0 (ja) |
| GR (1) | GR3026760T3 (ja) |
| WO (1) | WO1994025829A1 (ja) |
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| ATE165659T1 (de) * | 1994-05-14 | 1998-05-15 | Scient Generics Ltd | Weggeber |
| US6788221B1 (en) | 1996-06-28 | 2004-09-07 | Synaptics (Uk) Limited | Signal processing apparatus and method |
| US6424270B1 (en) * | 1998-10-30 | 2002-07-23 | Schlumberger Resource Management Services, Inc. | Utility meter interface unit |
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| US6434516B1 (en) | 1999-11-12 | 2002-08-13 | Balluff, Inc. | Method and apparatus for synthesizing an incremental signal |
| ATE310981T1 (de) * | 1999-12-10 | 2005-12-15 | Sensopad Ltd | Mensch-maschine interface mit relativem positionssensor |
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| GB0126014D0 (en) * | 2001-10-30 | 2001-12-19 | Sensopad Technologies Ltd | Modulated field position sensor |
| US7196604B2 (en) * | 2001-05-30 | 2007-03-27 | Tt Electronics Technology Limited | Sensing apparatus and method |
| US6757635B2 (en) | 2001-12-12 | 2004-06-29 | Balluff, Inc. | Programmed method and apparatus for quadrature output sensors |
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-
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-
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- 1994-05-03 AU AU65791/94A patent/AU673429B2/en not_active Expired
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- 1994-05-03 BR BR9406492A patent/BR9406492A/pt not_active IP Right Cessation
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- 1994-05-03 JP JP52406494A patent/JP3472578B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1994-05-03 US US08/545,681 patent/US5796250A/en not_active Expired - Lifetime
-
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