JP3869867B2 - 位置検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、位置検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
位置検出装置は、近接した空間距離にある電気的信号を発生する１つあるいは複数のセンサーのモニターすべき動作あるいは位置を検出するために用いられ、こうした位置検出装置はそれ自体の電源を有し、上記１つ、または、複数のセンサーによって発生された信号を第１の処理手順に処し、このようにして得られた情報を、ユーザー、あるいは、中央測定装置および評価装置などの周辺回路によって呼び出されるまでの間、中間記憶装置に格納され、保存される。
【０００３】
そうした面での具体的な一事例は、内部で少なくとも１つのセンサーが、回転可能なシャフトが予め設定された角位置を通過する度に電気信号を発生する。また、上記周辺回路では、これらセンサー信号から、シャフトの回転方向との関連で、上記周辺回路内に設けられているカウンターのカウント値を変更するカウンティング・パルスを抽出する。この場合のカウント値は、中間記憶装置に格納され、インタフェースを介してユーザーが呼び出すことができる情報を意味している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そうしたタイプの周辺電子回路の電源が故障した場合、それを防ぐための特別の対策が取られない場合、内部に保存されている情報は失われてしまうという問題点があった。
【０００５】
そうした対策とは、例えば、周辺装置の、その供給電圧がデータ・ロスが起きる程度まで下がる前に中央装置にいくつかの情報を迅速に伝送する方法である。こうしたことを行うための前提条件としては、そのシステムが周辺装置からの情報を独立に伝送でき、そして中央装置が適切なタイミングでその情報を受信することができることである。しかしながら、多くのシステムはこうした基準を満たしてはいない。
【０００６】
別の可能性としては、電源をそこに供給する目的で、周辺電子システムに独自のバッテリー構成を設けるものであり、こうしたバッテリーは電圧がかなり低下する前にそれらバッテリーを新しいバッテリーと取り替えなければならない。そのためには、高いレベルのモニタリングおよび保守費用が必要となるという問題点があり、こうしたことは多くの場合受け入れられない。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、原理的に外部電源装置からは独立するように設計された位置検出装置を得ることを第１の目的とする。
【０００８】
また、外部電源装置が長時間故障しても、位置検出装置が満足の行く程度に動作し続け、バッテリー電源を必要としない位置検出装置を得ることを第２の目的とする。
【０００９】
また、供給電源の低下に対応して、位置検出装置の動作を維持するためにエネルギー切り替えを行う位置検出装置を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に係る位置検出装置にあっては、一方が他方をモニターできるように配置された２つの物体のうち、該一方の物体の運動に基づいて電気信号を出力するセンサー部（実施例で示すところのエネルギー・コンバータ５、５’に相当）と、モニターされるべき位置情報をコード化した信号を含むデジタル信号を生成するために前記センサー部から出力された信号を処理し、さらに評価装置で処理させるために送信される前記デジタル信号を中間的に記憶しておくための電子回路部（２０）とを備えた位置検出装置において、該一方の物体（実施例で示すところのシャフト１０、シャフト１０に保持される永久磁石９に相当）が所定の位置に到達したときにモニターされた該他方の物体（実施例で示すところのシャフト１、シャフト１に保持される永久磁石３に相当）の運動に基づく運動エネルギーの一部を放出し、該モニターされた他方の物体の運動が極端に遅くなった場合であっても、該他方の物体の速度が最低の値以下に低下しない限り、前記電子回路部を動作させるだけの一時的な電力を確保するための充分な電気エネルギーを含んだサージ電流／電圧に変換するエネルギー変換手段（実施例で示すところの誘導コイル１５、１５’および補助コイル１６、１６’に相当）と、前記エネルギー変換手段（１５、１５’、１６、１６’）によって出力される電気エネルギーを保存して、前記電子回路部（２０）の電流／電圧供給源として用いることができるようにするエネルギー蓄積手段（２９）と、前記エネルギー蓄積手段（２９）によって提供される供給電圧が電圧限界値に近づくのを探知して、該供給電圧が前記電子回路部において中間的に記憶されている前記デジタル信号に含まれている情報を失ってしまう電圧限界値以下に低下するとき、該供給電圧が該電圧限界値以下に低下する前に制御信号を出力する電圧モニター回路（３２）と、前記電圧モニター回路（３２）が制御信号を作りだす度に前記デジタル信号が読み込まれる不揮発性情報記憶手段（実施例で示すところの主要情報記憶手段４２、補助情報記憶手段５０、第２の補助情報記憶手段５８に相当）とを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、請求項２に係る位置検出装置にあっては、前記エネルギー変換手段（１５、１５’、１６、１６’）は、一方が、他方に対してそれぞれ相対的に可動する２つの物体のうち、該一方の物体が所定の位置を通過するときにサージ電流／電圧を発生させる少なくとも１つの誘導コイルを含み、前記エネルギー蓄積手段（２９）は、前記サージ電流／電圧によって前記電子回路部（２０）への供給電圧として寄与できる電圧まで充電される少なくとも１つのコンデンサ（３０）を含むことを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項３に係る位置検出装置にあっては、前記サージ電流／電圧によって、前記電子回路部（２０）への正常な供給電圧としては寄与しない電圧まで充電されるコンデンサ部（３５）をさらに備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
また、請求項４に係る位置検出装置にあっては、前記電圧モニター回路（３２）は、前記誘導コイル（１５、１５’）に誘導されるサージ電流／電圧が発生する度に時間測定動作を開始するタイミング回路と、測定された時間が予め設定可能な時間限界値を超える度に不揮発性情報記憶手段にデジタル信号を書き込むための制御信号を発生させる制御信号発生手段とを含むことを特徴とするものである。
【００１４】
また、請求項５に係る位置検出装置にあっては、前記電圧モニター回路（３２）は、前記コンデンサ部（３５）によって電源供給され、また、前記電子回路部（２０）への供給電圧が危険な電圧限界値に近づくのを探知するための電圧比較器（９７）を含むことを特徴とするものである。
【００１５】
また、請求項６に係る位置検出装置にあっては、前記コンデンサ部（３５）に蓄積された電気エネルギーによって不揮発性情報として記憶する不揮発性情報記憶手段（実施例で示すところの主要情報記憶手段４２、補助情報記憶手段５０、第２の補助情報記憶手段５８に相当）にデジタル情報が書き込まれることを特徴とするものである。
【００１６】
また、請求項７に係る位置検出装置にあっては、前記コンデンサ部（３５）は、前記誘導コイル（１５、１５’）に発生するサージ電流／電圧を充電するために相互に並列に接続された複数のコンデンサ（実施例で示すところのコンデンサ７４と７６のペア、コンデンサ７５と７７のペアが相当）と、書き込み動作のための昇圧電圧を生成するために複数のコンデンサ（コンデンサ７４と７５のペア、コンデンサ７６と７７のペアが相当）を相互に直列に接続し得る複数の制御可能なスイッチ（実施例で示すところの制御可能スイッチ８０、８１、８６、８７、８８、８９、９０、９２に相当）とを備えたことを特徴とするものである。
【００１７】
また、請求項８に係る位置検出装置にあっては、前記電子回路部（２０）は、物体の回転および／または位置に関する情報をカウンター値にて保持するメイン・カウンター（４０）と、前記カウンター値の２値化並列出力を記憶する前記不揮発性情報記憶手段（４２、５０、５８）の一部を構成し、前記メイン・カウンター（４０）の並列な出力端子に接続された並列な入力端子を有する主要情報記憶手段（４２）とを備え、前記主要情報記憶手段（４２）では、前記電圧モニター回路（３２）から前記制御信号が発生する場合に、該並列な入出力端子に前記メイン・カウンター（４０）の瞬時の状態が読み込まれることを特徴とするものである。
【００１８】
また、請求項９に係る位置検出装置にあっては、前記主要情報記憶手段（４２）では、限定的な回数の書き込み動作のみが許容され、書き込まれるべきカウンターの状態によって対応する記憶位置に新たに書き込まれる論理値とは異なった論理値が記憶されている記憶位置に対してのみ書き込み処理が行われるように制御されることを特徴とするものである。
【００１９】
また、請求項１０に係る位置検出装置にあっては、予め決められた回数だけ書き込み動作が行われた前記主要情報記憶手段（４２）の記憶位置において、それまで頻繁に書き込まれた記憶位置に対しては統計的に見てより少ない頻度で書き込みが行われ、一方、それほど頻繁には書き込まれなかった記憶位置に対しては統計的に見てより高い頻度で書き込みを行わせるための記憶位置の有意度を入れ替える入れ替え処理を実行する第１の入れ替え手段（実施例で示すところのエンコーダ４４に相当）と、前記供給電圧が回復した場合に、前記主要情報記憶手段（４２）に保存されているカウンター値を前記メイン・カウンター（４０）に戻すために前記入れ替え処理と逆の入れ替え処理を実行する第１のフィードバック手段（実施例で示すところのデコーダ４５に相当）とをさらに備えたことを特徴とするものである。
【００２０】
また、請求項１１に係る位置検出装置にあっては、前記第１の入れ替え手段（４４）では、最も高い有意度を有する記憶位置が最も低い有意度の記憶位置となり、他のすべての記憶位置が１ステップ上方に移動するような記憶位置の入れ替え処理が定期的に実行されることを特徴とするものである。
【００２１】
また、請求項１２に係る位置検出装置にあっては、前記第１の入れ替え手段（４４）では、最も低い有意度を有する記憶位置が最も高い有意度の記憶位置となり、他のすべての記憶位置が１ステップ下方に移動するような記憶位置の入れ替え処理が定期的に実行されることを特徴とするものである。
【００２２】
また、請求項１３に係る位置検出装置にあっては、前記電子回路部（２０）は、予め決められた回数の書き込み動作の実行を検出し、オーバーフローした場合に自動的にリセットすることができる補助カウンター（４８）と、前記不揮発性情報記憶手段（４２、５０、５８）の一部を構成し、限定された回数だけの書き込み動作のみが許容され、前記補助カウンター（４８）が出力する２値化並列出力を記憶する補助情報記憶手段（５０）と、前記補助情報記憶手段（５０）の記憶セルに対して、予め決められた回数だけ書き込み動作が行われた後、それまで頻繁に書き込まれた記憶位置に対しては統計的に見てより少ない頻度で書き込みが行われ、一方、それほど頻繁には書き込まれなかった記憶位置に対しては統計的に見てより高い頻度で書き込みが行われるような記憶位置の有意度を入れ替えるための入れ替え処理を実行する第２の入れ替え手段（実施例で示すところの補助エンコーダ５２）と、前記供給電圧が回復した場合に、前記補助情報記憶手段（５０）に保存されているカウンター値を前記補助カウンター（４８）に戻すために前記入れ替え処理と逆の入れ替え処理を実行する第２のフィードバック手段（実施例で示すところの補助デコーダ５４）とをさらに備えたことを特徴とするものである。
【００２３】
また、請求項１４に係る位置検出装置にあっては、前記第１の入れ替え手段（４４）は、前記メイン・カウンター（４０）と前記主要情報記憶手段（４２）との間に具備されるエンコーダ（４４）によって実現され、
前記第２の入れ替え手段（５２）は、前記補助カウンター（４８）と前記補助情報記憶手段（５０）との間に具備される補助エンコーダ（５２）によって実現され、前記第１のフィードバック手段（４５）は、前記主要情報記憶手段（４２）と前記メイン・カウンター（４０）との間に具備されるデコーダ（４５）によって実現され、前記第２のフィードバック手段（５４）は、前記補助情報記憶手段（５０）と前記補助カウンターとの間に具備される補助デコーダ（５４）によって実現され、前記電子回路部（２０）は、前記エンコーダ（４４）および前記補助エンコーダ（５２）を起動させるとともに、該エンコーダ（４４）および／または該補助エンコーダ（５２）に予め決められた回数の書き込み動作が行われるごとに変更されるコードを生成するコード発生装置（５６）と、限定された回数の書き込み動作だけを許容するような性質を有し、前記電圧モニター回路（３２）が予め設定された供給電圧が電圧限界値以下に低下するのを検出したときに前記コード発生装置（５６）によって生成されたコードを記憶する第２の補助情報記憶手段（実施例で示すところの補助情報記憶手段５０）とをさらに備えたことを特徴とするものである。
【００２４】
また、請求項１５に係る位置検出装置にあっては、前記補助情報記憶手段（５０）は、前記補助カウンター（４８）の並列出力端子より多い記憶セルを有し、前記電子回路部（２０）は、前記記憶セルに対して、予め決められた回数の書き込み動作が行われた後、利用できる記憶位置のすべての中から記憶のために用いられる記憶位置の指定を変更する指定変更処理手段（実施例で示すところの補助エンコーダ５２にて実現）と、前記供給電圧が回復した場合に、前記補助情報記憶手段内に記憶されたカウンター値を前記補助カウンターに戻すために前記指定変更処理と逆の指定変更処理を行う逆指定変更処理手段（実施例で示すところの補助デコーダ５４にて実現）とをさらに備えたことを特徴とするものである。
【００２５】
また、請求項１６に係る位置検出装置にあっては、前記補助エンコーダ（５２）が、前記指定変更処理手段（５２）としての機能を果たし、前記補助デコーダ（５４）が、前記逆指定変更処理手段（５４）としての機能を果すことを特徴とするものである。
【００２６】
また、請求項１７に係る位置検出装置にあっては、前記メイン・カウンター（５４）が、前記エネルギー変換手段（５４）の誘導コイル内に作りだされるサージ電流／電圧から引き出されるパルスをカウントすることができることを特徴とするものである。
【００２７】
また、請求項１８に係る位置検出装置にあっては、前記主要情報記憶手段（４２）、補助情報記憶手段（５０）および第２の補助情報記憶手段（５８）のうちの少なくとも１つが、それぞれが有する個々の記憶セルに記憶された論理値を変更する頻度がより均等に分散されるように、該当する前記メイン・カウンター（４０）、補助カウンター（４８）およびコード発生装置（５６）からのカウンター値をそれぞれ受け取ることを特徴とするものである。
【００２８】
【作用】
本発明に係る位置検出装置によってモニターされる運動の運動エネルギーの一部を分岐させることができ、その分岐された部分を、モニターされた位置を示す信号の検出および部分的処理と、情報の短期的な中間保存ができるように、周辺電子システム全体の一時的電源を確保するための十分な電気エネルギーを含むサージ電流／電圧に変換することができるエネルギー・コンバータの使用を含んでいる。
【００２９】
その点において、エネルギー・コンバータによって発生されるサージ電流／電圧、あるいは、その一部は、モニターされる位置を示す信号であってもよいし、あるいはその信号が上記エネルギー・コンバータとは別個のセンサーによって発生されてもよい。
【００３０】
もし、そのエネルギー・コンバータから供給された電気エネルギーが周辺回路構成内に含まれているエネルギー蓄積手段内に適切に保存される場合、低レベルの電流消費に耐えられるように設計された回路構成の動作を数秒間維持するのには全く十分なものとなる。
【００３１】
モニターされるべき動作が、上記エネルギー・コンバータが次のサージ電流／電圧を発生させて、後者から提供される供給電源があまりに低くなる前にそのエネルギー蓄積手段を再び十分に充電するようなスピードで継続的に行われるのであれば、こうした構成は、本発明の課題を達成するのに十分である。
【００３２】
しかしながら、こうしたことは一般的には可能ではないので、位置検出装置はさらに、供給電源が他の回路内の情報が失われる程度まで低下する前に、周辺回路構成内の中間記憶装置に入れられた情報を書き込み、それによって、その情報が正常な動作にて処理され、中間記憶装置に入れられる、不揮発性記憶手段を有している。
【００３３】
供給電圧の低下は、電圧が基準電圧限界値以下に低下した場合に記憶手順を起動させる制御信号を出力する電圧モニター回路によってモニターされる。
【００３４】
本発明の基本は、例えば、米国特許出願番号Ｎｏ．０８／３５２、１０１に詳細に述べられているような適切なエネルギー・コンバータによって、例えば、粗測定値を確認するためのマルチ−ラン回路などの位置検出装置などで必要となるようなすべての信号発生、処理および記憶手段が、非常に遅い運動からでもエネルギー成分が供給できるようにすることである。運動が完全に停止した場合、不揮発性記憶手段内に確保されている最後に得られた位置情報はまったく変化せず、周辺電子システム全体は実際的に電流も電圧もない休止状態に移行することができる。しかしながら、運動が開始されて予め決められた位置を通過すると、このエネルギー・コンバータは再び少なくとも新しい位置を示す１つの粗値を確認し、それを不揮発性情報記憶手段に高い信頼性で保存するのに十分な運動エネルギーを引き出す。
【００３５】
こうした構成からは、供給電源が長い時間故障した場合にあっても、その内部に書き込まれた情報を失わないほとんどの適切な不揮発性記憶手段は、限定的な数の書き込み操作だけを可能にするＥＰＲＯＭであるという事実から、ある種の困難が発生する。その数は数十万の単位であるが、例えば、１秒間あたり１００回の書き込み手段が書き込みを行われねばならない場合、その寿命は受け入れられない程短いものになる。
【００３６】
こうした問題を解決するためには、書き込み動作の頻度をできるだけ減らす必要がある。その目的のために、１つには、各サージ電流／電圧のために、エネルギー蓄積手段内に最大量の電気エネルギーを蓄積し、他方では、省エネルギー回路および構成部材を用いて蓄積されたエネルギーをできるだけ経済的に使う試みが行われている。
【００３７】
しかしながら、特に、エネルギー・コンバータの小型化が求められる場合、すぐに限界に到達してしまい、したがって、すでに述べたように、サージ電流／電圧がせいぜい数秒間の動作期間をもたらすことが可能なだけである。この場合、モニターされるべき運動がかなり高速なので、サージ電流／電圧は供給電圧が基準値以下に低下する恐れがない時間密度で発生するのでエネルギー蓄積手段は必要ではない。逆のケースで、サージ電流／電圧の時間的間隔と、周辺回路構成の動作のフェーズが非常に大きい場合、蓄積動作は当然のことながら各フェーズの終了時に実行されねばならないが、しかし、単位時間あたりの蓄積動作の数も小さいので、寿命の長さがひどく損なわれることはない。
【００３８】
対照的に大変なのは、サージ電流／電圧が、一回のサージ電流／電圧から得られ、保存されるエネルギーが正常な動作を維持できる時間の長さより多少長い時間的間隔で起きるクリーピングあるいはクローリング運動（ゆっくりとした運動）の場合である。この場合、書き込み動作は各場合に次のサージ電流／電圧のすぐ前に行われねばならず、そして、その書き込み動作が長い期間にわたって数秒間に１度づつ起きるとなると、何か別の手段を構じられねば、ＥＥＰＲＯＭの寿命は極めて急速に尽きてしまうはずである。
【００３９】
こうした点についての救済方法を提供するために、本発明によるさらなる技術開発では、第１のステップとして、新たに書き込まれるべき論理値（"１"または"０"）が記憶されている値と等しいか否かを確かめるために、各個々の記憶セルに対しての書き込み動作が行われる前に、適切な論理回路を用いてチェックが行われ、したがって、問題の記憶セルに対する書き込み動作はそれら２つの値が異なっている場合だけに実行されることになる。
【００４０】
純粋な２値カウンターの並列関係にある出力端子の論理値を記憶セルに書き込むことを想定するのであれば、電圧ロスの恐れがある場合、最後の書き込み操作が行われた以後、奇数のカウンティング・パルスが発生した場合にだけ、最小の有意ビットを記憶する必要がある、そのセルへの書き込み操作が必要となる。したがって、２つの電圧不良間に発生する偶数のカウンティング・パルスの確率が奇数のカウンティング・パルスの確率と等しいすべての使用状況で、上記記憶手段の寿命は倍になる。
【００４１】
こうした方法で寿命の長さの著しい増大がすでに達成できるとしても、追加手段を構じなければ、より有意度の低いビットの記憶のために用いられる記憶セルに対して、その論理値がそれ程頻繁には変化しないより有意度の高いセルのための記憶セルより頻繁に書き込みパルスが負荷されるという事実が残る。
【００４２】
しかしながら、ここで問題とされているような種類の記憶手段は、最も頻繁に書き込みパルスが負荷されるセルが最大許容数を越えてしまうと動作不能となり、したがって、本発明においては、関与するすべての記憶セルに対してできるだけ良好な均衡分散状態に導くための別の手段がとられている。
【００４３】
こうした手段により、予め設定した数の書き込み操作が行われた後、記憶セル内の値を系統的、好ましくは定期的に交換することが可能になる。
【００４４】
こうした点で、さらに可能な別の構成としては、常に未使用状態にある複数の記憶セルが残っているように、そのカウンター状態が記憶保存されるべきカウンターの並列的な関係にある端子の数以上に書き込み可能な記憶セルを設ける方式がある。この場合も、それまでに使われていない記憶セルを徐々に使用に投入すると同時に、すでに相当程度用いられた記憶セルは遮断されるように、予め決められた数の書き込み操作が行われ後で、各記憶セル内に記憶保存された値の相互交換が行われる。
【００４５】
こうした面での３番目の方式は、記憶セルの時間に関する平均値に関して、論理"１"と論理"０"との間にほぼ等しい頻度での変化があるようにするために、記憶手段にコード化された形でのカウンター状態を供給する方法である。
【００４６】
記憶手段のための特に長い寿命を達成するためには、上に述べたいくつかの構成を別々にではなく、組み合わせで用いることもできる。
【００４７】
上に述べた最後の２つの構成の場合、電圧ロスの恐れがある場合にそれぞれのカウンターに含まれるカウンター状態が修正された表示形態で関連する記憶手段に書き込まれ、その修正はエンコーダを用いて行われる。そして、十分な電圧供給が再び得られるようになれば、上に述べた表示形式の修正をその記憶手段内に記憶されているカウンター状態が書き戻される前に逆転されねばならない。その目的のために、この構成には、上記エンコーダと同じコードに基づいて動作するデコーダを含むことになる。
【００４８】
寿命の長さを延ばすための別の方法は、供給電圧に検出できる程度の降下があればすぐに書き込み動作を行わないようにすることである。その目的のために、この構成は、通常の状態では、カウンターの通常の動作を維持するのに必要な電圧よりかなり高い電圧を供給する、例えば、コンデンサなどの電圧供給源を用いて動作する。電圧が予め設定したレベル、例えば、５０％にまで低下する前に、書き込み動作が停止される。この構成の利点は、１つには、データ・ロスが起きる前に書き込み動作を実行することができるように、常に十分な電圧が利用できることである。他方では、間接的に時間的遅延がもたらされて、その時間的遅延が完全に経過する前に電源が再び古い値をとるすべてのケースで、書き込み動作が行われるのを防止してくれる。これは、特に、動作環境が、通常頻繁に発生するが、しかし、一般的には短い時間しか続かない電圧不良をともないがちの場合には、特に重要な意義をもっている。
【００４９】
上に述べた時間的遅延は、その出力側にカウンターが接続されたオシレーターか、あるいは、実際に存在する供給電源を基準電圧と比較する比較器によって得ることができる。
【００５０】
【実施例】
以下、この発明に係る位置検出装置の実施例について図面を参照して詳細に説明する。図１に示されている位置検出装置は、上述した米国特許出願番号Ｎｏ．０８／３５２、１０１に関連して述べた原理に基づいており、シャフト１が非常にゆっくりとした回転運動を行っているときでも、シャフト１が予め決められた角度位置を通過するときに、カウンティング・パルスに変換できるダンプされた（ｄａｍｐｅｄ）振動信号を出力することができる。
【００５１】
こうした状況では、上記振動信号は下流に配置され、適切に構成された電子評価システムに十分な量の電気エネルギーを供給するのに十分なエネルギーを常に含んでおり、したがって、電子評価システムはカウンティング動作を実行し、他の電気的エネルギーの供給源がないか、あるいは、通常の電気エネルギーの供給源が故障した場合に、新たに得たカウント値を保存することができるようになっている。
【００５２】
こうした目的のために、永久磁石３が回転不能にシャフト１に接続されており、その磁極が半径方向外側に面するような向きになっている。さらに、図１に示した位置検出装置は、中間部分８を有するエネルギー・コンバータ５を有し、永久磁石９が、シャフト１の軸に平行な軸を中心に回転するシャフト１０に回転不能に接続されている。
【００５３】
永久磁石９は、また、その極を結ぶ線がシャフト１０に対して半径方向に延びるような向きになっている。シャフト１とシャフト１０との間の間隔と、永久磁石３および永久磁石９の半径方向の長さは、永久磁石３および永久磁石９の半径方向端面が近距離ですれちがうことができるように構成されている。
【００５４】
シャフト１の軸から延び、その上にシャフト１０の軸が配置されている半径を見ると、さらに外側にＥ字形の軟鉄芯１１（以下、コアという）が配置されており、そのＥ字形の３つのリブ１２、１３および１４は内側のシャフト１の方向に向いており、好ましくは相互に平行な位置関係になっている。中央のリブ１３は、上記した半径上に正確に配置されており、一方、２つの外側のリブ１２および１４は、シャフト１０の回転方向で考えて、中央のリブ１３より数度前および後にそれぞれ配置されている。
【００５５】
シャフト１０からの上記Ｅ字形のコア１１の間隔は、シャフト１０の軸を中心に回転する場合、永久磁石９の極の端面が中央のリブ１３の半径方向内側を向いた端面すれすれに通過するようになっている。原則として自由に回転できるようになっている永久磁石９が好ましくは、半径方向シャフト１の軸の方向を向いているスタート位置を占め、永久磁石１０によって内部に誘発される磁界の影響で上記コア１１の方向に「近づこう」とするために外側のリブ１２および１４に対応して大きな間隔を設ける必要がある。
【００５６】
誘導コイル１５は、コア１１の中央のリブ１３の回りに巻つけられており、一方、外側のリブ１４は補助コイル１６を担持している。
【００５７】
別のエネルギー・コンバータ５’は、これも、そのリブ１２’、１３’および１４’が上記コア１１に関連して上に述べたのと同様に内側、シャフト１の方向を向くように配置されたＥ字形の軟鉄芯１１’（以下、コアという）によって形成されている。図１において、コア１１および１１’は直径方向で向き合った位置関係で配置されているが、常にそうした位置関係になくてもよい。これら２つの構成が相互に干渉しないものであれば、どのような角度位置関係にあってもよい。
【００５８】
実行される動作のモードを説明するために、先ず最初にエネルギー・コンバータ５について考察する。これとの関連で、シャフト１に回転不能に接続されている永久磁石３は、シャフト１が矢印Ｒの方向に動いたときに、図１に示されている位置まで届いておらず、その位置の前でそのＮ極が、永久磁石９のＮ極に益々近付きつつある位置にあることが想定されている。これら２つの極間の反発力が増大するにもかかわらず、永久磁石は当初、Ｓ極がコアの方向に「引っ張られる」ので、Ｎ極が半径方向内側に向いたその位置にとどまっている。永久磁石３のＮ極が永久磁石９のＮ極にさらに近付くと、安定した状態が得られた場合には実際には決して起こらない図１に示されている位置の前で、これら２つのＮ極間の反発力が永久磁石９とコア１１との間の吸引力より大きくなる角度位置に、シャフト１が到達する。
【００５９】
この瞬間、永久磁石９が強く加速されて、矢印Ｓで示される方向に回転運動を開始する。半径方向に向いたスタート位置から離れるとすぐ、永久磁石９のＮ極と永久磁石３のＮ極間の反発力だけでなく、永久磁石９のＳ極と永久磁石３のＮ極との間における吸引力も作用し始める。その二重の力の作用によって、永久磁石９のＮ極が誘導コイル１５のコア１１に近づき、さらにそれを通過すると永久磁石９は高速回転に達している。
【００６０】
その結果、永久磁石９からの磁束は、最初、コア１１の外向きに配置されたリブ１２を通じてコア１１を通り抜け、それから、再び、中央のリブ１３を通じてコア１１から出ていく。コア１１の方向に向いた永久磁石９の端面が外側に向いたリブ１２と中央のリブ１３との間における短いアーチ型の距離を移動し終えると、そうした状況で予め決められている磁束方向は逆転する。これは非常に高い値のｄφ／ｄｔを生み出し、それは、例えば、誘導コイル１５の出力端子に正の電圧パルスを発生させる。そして、永久磁石９の端面がさらに、中央のリブ１３と他の外向きに配置されたコア１１のリブ１４との間における短いアーチ型の距離を移動すると、コア１１内における磁束の方向が再び逆転して、今度は、ほぼ同じ大きさの負の電圧パルスが発生する。
【００６１】
永久磁石９の端面がコア１１の外側のリブ１４を通過すると、電圧パルスまたはサージもリブ１４上に巻かれた補助コイル１６内に誘発される。この電圧サージは、少なくとも電子評価システム用の信号を発生するには十分である。誘導コイル１５内におけるサージ電流／電圧の発生する前、あるいは後の、その信号が発生する瞬間に、永久磁石９の回転方向と、それに伴って、シャフト１が回転する方向の検出が可能になる。
【００６２】
コア１１のリブの前における磁石９の端部の１つの前後への揺れ、あるいは、振動運動も同様の方法で検出可能である。
【００６３】
誘導コイル１５が信号評価およびエネルギー蓄積を行うのに十分な電気エネルギーを出力するやいなや、その出力端子は、図２の１７に示すトランジスタによって短絡されるか、あるいは、比較的低い抵抗により相互に接続される。このようにして、特別な対策をとらなければいつまでも続いてしまう永久磁石９の回転運動が非常に強く減速されるので、そのＮ極は、上記永久磁石９のＮ極が図１に示す位置に対して１８０度回転した位置まで戻されるように、それに面したコア１１の端面を通過してわずかな距離だけ移動する。
【００６４】
ここで、重要な点は、上記した永久磁石９の高速回転運動は、シャフト１およびそれに接続された永久磁石３が予め決められた角度位置まで移動する速度が、最低の値以下に低下しない限り、その速度とは基本的に無関係である。したがって、これには、シャフト１の回転運動が極めてゆっくりしている場合でも、その運動エネルギーの一部を取り出し、それをサージ電流／電圧または、電子評価システムにシャフトの回転をカウントするための信号を与えるだけでなく、一定時間、その動作を確保するための電気エネルギー供給も提供する比較的高い電力パルスに変換するエネルギー・コンバータを必要とする。
【００６５】
シャフト１が、図１に示されている位置を越えて矢印Ｒに示されている方向にさらに１８０度回転すると、永久磁石３のＳ極が、その時点で半径方向内側に向いている永久磁石９のＳ極の方向に動く。その運動が続けられると、上記したのと同様のエネルギー保存手順が実行される。唯一の違いは、誘導コイル１５および補助コイル１６内部に誘発される電圧パルスが反対の符号をもっていることである。
【００６６】
このエネルギー・コンバータ５’は中間部分８を有していない。したがって、シャフト１が非常にゆっくり回転している場合には、コア１１’に巻かれたコイル１５’および補助コイル１６’内において弱いサージ電流／電圧だけが誘発され、これらのサージは一般的に電子評価システムにエネルギーを供給する手段としては適していない。
【００６７】
しかしながら、シャフト１が非常に高速に回転する場合には、事情は多少違ってくる。その場合は、中間部分８の永久磁石９がもはやシャフト１の動きについて行けず、そしてほとんど静止状態になってしまう場合がある。しかしながら、こうした場合、永久磁石３はコア１１’のそばを非常な高速で通過するので、コイル１５’、補助コイル１６’内に十分に高い値のｄφ／ｄｔが発生し、そして、これらのコイルによって出力されるサージ電流／電圧は、コイル１５および補助コイル１６との関連で述べたものとほぼ同等であり、同じような方法で用いることができる。
【００６８】
図２において、１９は、２０に全体的に示されている電子回転カウンターのための電子回路部の入力ステージを示しており、この入力ステージ１９は、図１に示した位置検出装置の２つの誘導コイル１５および１５’を含んでいる。
【００６９】
各誘導コイル１５および１５’の一端はそれぞれ接地されており、それぞれの他端は、一方では回線２１、２１’によって測定および調整回路２４に、また他方では、それぞれ全波整流子２８、２８’を形成する２つのダイオード２６、２７および２６’、２７’に接続されている。
【００７０】
これら２つの全波整流子２８、２８’の正の出力端子は相互に接続されており、回線２５によってコンデンサ３０によって形成されたエネルギー蓄積手段２９に、回線３１によって電圧モニター回路３２に、そして、デカップリング・ダイオード４１を含む回線３３によってコンデンサ部３５の正の入力端子３４に接続されている。
【００７１】
全波整流子２８、２８’の負の出力端子も相互に接続されていると同時に、回線３７によってコンデンサ部３５の負の入力端子３６に接続されている。
【００７２】
全波整流子２８、２８’の正出力端子に接続された電圧供給コンデンサ３０の側面は、接続ポイント＋Ｖによって象徴的に示されているように、図２に示された回路構成のすべてに対応する供給電源端子に接続されている。そこから回路装置に延びている回線は、図面を簡略化するためにここには図示しない。
【００７３】
すでに述べたように、誘導コイル１５と並列にトランジスタ１７が配置されており、それによって、図１に示した永久磁石９の動作を制御することができる。この目的のために必要な制御信号は回線４７によって測定および調整回路２４からトランジスタ１７対して供給される。
【００７４】
図１に示した補助コイル１６および１６’は、これも図を簡略化するために、図２においては図示していない。しかしながら、実際には、その各補助コイル１６、１６’の一端はシステム・グラウンド（接地、またはアース）に接続されており、その巻き線の他端は回線２１、２１’に対応する回線によって上記測定および調整回路２４に接続されている。
【００７５】
さらに、２つの回線３８、３９は上記測定および調整回路２４から、図１に示されているシャフト１の回転をカウントするための、メイン・カウンター４０に延びている。こうした構成において、メイン・カウンター４０のクロック入力端子に接続された回線３８はカウンティング・パルスを伝送するための役割を果し、上記測定および調整回路２４はこのカウンティング・パルスから、シャフト１に接続されている永久磁石３が、上記した方法で永久磁石９にその休止位置から１８０度急速に回転させ、そうすることによって、誘導コイル１５内部に少なくとも正および負の半波によって構成されるサージ電流／電圧を発生させる角度位置まで到達する度に１つのカウンティング・パルスを発生する。振動信号は回線２１によって上記測定および調整回路２４に供給され、その測定および調整回路２４はそこからメイン・カウンター４０のためのカウンティング・パルスを引き出す。
【００７６】
誘導コイル１５、１６および１５’、１６’で上記の振動信号が発生するシーケンスに基づいて、上記測定および調整回路２４は、回線３９によって主要カウンター４０に送られ、回線３８でカウンティング・パルスが発生する度に"１"の値ずつカウンター状態を増減させる指示信号を形成する。
【００７７】
メイン・カウンター４０のそうした構成は、例えば、工作機械などのキャリッジあるいはスライドの位置に関する粗測定値を、シャフト１によって行われる回転数から得なければならないような場合に用いられるが、それは、そうした状況においては、シャフト１の回転の方向を検出することが重要だからである。一方、こうした状況ではシャフト１によって行われる回転の絶対数を知ることだけが必要になるから、例えば、ある構成部品の寿命ないし稼働期間をモニターするためには、図１に示した補助コイル１６および１６’と図２に示した回線３９を省略し、メイン・カウンター４０を単純なインクリメンティング・カウンターの構成にすることも可能である。
【００７８】
いずれにせよ、メイン・カウンター４０はその供給電源が下限値より下に低下した場合、内部に含まれているカウンター状態を失うように設計されている。それにもかかわらず、そのカウンター状態によって与えられる情報を失わないようにし、さらに、十分な供給電圧が回復された場合、その情報を利用できるようにするために、電子回路部２０は、ＥＥＰＲＯＭの構造を有しており、非常に長い時間動作電圧が与えられなくても内部に含まれている情報を失わず、そしてその並列に配置されている入力端子が図２の太い線によって象徴的に示されている複数の回線によって、エンコーダ４４経由で、メイン・カウンター４０の並列的に配置されている出力端子に接続されており、それによって、メイン・カウンター４０内におけるカウンター状態を、電圧モニター回路３２が供給電圧が危険な程度に低下していることを検出した場合に、適切な時間に書き込めるようになっている主要情報記憶手段４２を含んでいる。
【００７９】
十分な供給電圧が回復された後に、主要情報記憶手段４２内に含まれているカウンター状態を再度メイン・カウンター４０内に読み込むことができるようにするため、上記主要情報記憶手段４２の並列出力端子を適切な複数の回線を用いてメイン・カウンター４０の並列入力端子に、エンコーダ４４で行われるカウンター状態の表示モードの修正を逆転するデコーダ４５を介して接続し、カウンター状態を再び最初の形で使えるようにし、さらに、メイン・カウンター４０が遅延なしにカウントをできるようにする。
【００８０】
電子回路部２０は、さらに、純粋なインクリメンティング・カウンターとして設計され、そして、後により詳しく説明するように、メイン・カウンター４０内に含まれているカウント値が主要情報記憶手段４２に移される書き込み操作が行われる度に、"１"の値ずつそのカウンター状態を増大する補助カウンター４８を含んでいる。
【００８１】
補助カウンター４８のカウンター状態も供給電圧が危険なレベルまで低下する場合に備えて保持しなければならないので、ＥＥＰＲＯＭの形状の補助情報記憶手段５０が補助カウンター４８の下流に、メイン・カウンター４０に対応する状態で、上記補助カウンター４８の並列出力端子が補助エンコーダ５２を介して、動作電圧がそこに供給されない場合でも一定の時間内部に含まれている情報を失わない補助情報記憶手段５０の並列入力端子に接続されるような方法で接続される。供給電圧が回復された場合に、補助情報記憶手段５０に含まれている情報を最初の形で補助カウンター４８に送り返すことができるようにするため、補助情報記憶手段５０の並列出力端子が、補助カウンター４８のカウンター状態の表示モードにおける、補助エンコーダ５２により行われる修正を逆転する補助デコータ５４を介して補助カウンター４８の並列入力端子に接続される。
【００８２】
補助カウンター４８が予め指定されカウンター状態に到達し、その結果、回線５５にオーバーフロー信号を出力すると、エンコーダ４４および５２が関連するメイン・カウンター４０および補助カウンター４８内に含まれているカウンター状態の表示形態を修正し、そして、デコータ４５および補助デコーダ５４がそのエンコーダ４４、補助エンコーダ５２による修正を逆転するコードが変更される。その目的のために、電子回路部２０は、補助カウンター４８から回線５５を介して対応する指令信号を受信する度に新しいコードを出力するコード発生装置５６を含んでいる。最も簡単な構成において、コード発生装置５６は、補助カウンター４８がオーバーフローする度に"１"ずつカウンター状態を増大させるインクリメンタにより構成されている。
【００８３】
このコード発生装置５６は、２つの、すなわち、メイン・カウンター４０および補助カウンター４８と同様、供給電圧が過度に低下した場合に内部に保存されている情報を失ってしまう回路の形態で設計されているので、この構成はＥＥＰＲＯＭの形態をなしており、その並列入力端子がコード発生装置５６の並列出力端子に直接接続されており、そして、供給電圧が停止状態になった場合、最後に使用されたコードを取り出して、供給電圧が回復されるまでそれを保存する第２の補助情報記憶手段５８を有している。このコードはコード発生装置５６によって用いられた表示モードで直接保存されるので、逆転移送操作は必要ではなく、したがって、第２の補助情報記憶手段５８の並列出力端子をそのコード発生装置５６の並列入力端子に直接接続することができる。
【００８４】
メイン・カウンター４０および補助カウンター４８およびコード発生装置５６内に含まれている情報が主要情報記憶手段４２および補助情報記憶手段５０、第２の補助情報記憶手段５８にそれぞれ送られる書き込み動作の制御と、主要情報記憶手段４２、補助情報記憶手段５０、第２の補助情報記憶手段５８からメイン・カウンター４０、補助カウンター４８およびコード発生装置５６内へのいくつかの情報の逆伝送は、一方では、供給電圧が危険なレベル以下に低下する恐れがある場合はいつでも回線６１を介して電圧モニター回路３２からの制御信号を受信し、また他方では、指令回線６３を介して、ＥＥＰＲＯＭ（主要情報記憶手段４２、補助情報記憶手段５０、第２の補助情報記憶手段５８）の「書き込み」用入力端子に、また、指令回線６５を介してメイン・カウンター４０および補助カウンター４８の「プリセット」入力端子に、そして、指令回線６７を介してコード発生装置５６の「プリセット」入力端子にそれぞれ接続されている、データを安全に確保するための制御論理手段６０の管理下にて行われる。
【００８５】
メイン・カウンター４０内に含まれているカウンター状態を外部ユーザーに出力できるようにするために、メイン・カウンター４０の並列出力端子は、回線７１を介してユーザーから対応するリクエスト信号を受信する度に、例えば、回線７２を介して、そこに並列に供給される情報を連続的に出力することができるインタフェース７０の対応する数の入力端子に接続されている。
【００８６】
コンデンサ部３５は、２つのコンデンサ７４、７５を含んでおり、これらは共に、直列の２つのコンデンサ７６、７７に固定的に接続されており、さらに、コンデンサ７６、７７は共に固定的に直列接続されている。コンデンサ７４、７５により構成される直列回路の一方の側は制御可能スイッチ８０を介してコンデンサ部３５の正の入力端子３４に接続されると共に、別の制御可能スイッチ８１を介してコンデンサ部３５の正の出力端子８４に接続することができ、さらに、コンデンサ部３５にはコンデンサ７６、７７で構成される直列回路の一方の側も固定的に接続される。
【００８７】
直列回路７４、７５の他方の側は、制御可能スイッチ８６を介して、コンデンサ部３５の負の入力端子３６に接続されると共に、制御可能スイッチ８７を介して、システム・グラウンド（アース）に、また、制御可能スイッチ８８を介してコンデンサ部３５の負の出力端子９０に接続され、さらに、コンデンサ部３５には、コンデンサ７６、７７により構成される直列回路の他方の側も固定的に接続される。
【００８８】
２つのコンデンサ７４、７５間の接続ポイントは制御可能スイッチ９２を介して接地することができると共に、制御可能スイッチ９３を介して２つのコンデンサ７６、７７の接続点に接続することができる。最後に、制御可能スイッチ８０、８１に接続される直列回路７４、７５の正の側は、制御可能スイッチ９４を介して直列回路７６、７７の負の側に接続することができる。
【００８９】
制御可能スイッチ８０、８１、８６、８７、８８、９２、９３および９４は制御論理手段６０によって、それら制御可能スイッチが２つの異なった切り替え状態を取ることができるように、同時に、かつ、一緒に起動される。図２に示した第１の切り替え状態では、制御可能スイッチ８０、８１、８６、８８および９２、９３は閉じられ、制御可能スイッチ８７、９４は開かれる。第２の切り替え状態では、これとは対照的に、制御可能スイッチ８０、８１、８６、８８および９２、９３が開かれ、制御可能スイッチ８７、９４が閉じられる。
【００９０】
コンデンサ部３５の正の出力端子８４は、負の出力端子９０が電圧モニター回路３２に接続されている間、主要情報記憶手段４２、補助情報記憶手段５０および第２の補助情報記憶手段５８のために増大した書き込み電圧を提供する。
【００９１】
さて、図３で、図式的に示されている電圧モニター回路３２は、それぞれの抵抗が、例えば、１：２の比率関係にある２つの抵抗器９５、９６により構成された電圧分割器を含んでいる。この場合、供給電圧＋Ｖが電源供給コンデンサ３０に接続された正の入力端子に負荷され、そして最初は同じ絶対値を有する電圧−Ｖがコンデンサ部３５の負の出力端子に接続されている入力端子に負荷されると、それぞれ比較器９７の正の入力端子に接続された抵抗器９５、９６の接続点は、接地電位のＶ／３以上で、正の入力端子の電圧が負の入力端子の電圧の半分に低下した場合に０になる電位にある。２つの抵抗器９５、９６は、図３に示されている比較器９７がほんのわずかしか電流を消費しないように、抵抗値を非常に高くすることも可能である。また、電圧分割器を構成する抵抗器９５、９６の分割比によって、負入力端子の電圧の割合を調節し、それ以下の値になると、正の入力端子における電圧が低下して、比較器９７に応答させるようにすることも可能である。
【００９２】
以下に述べる、図２および図３に示した回路の動作モードの説明において、コンデンサ３０は、図示されている電子アセンブリーの唯一の電圧供給源で、回転するシャフト１によってそれぞれコイル１５および１５’内に誘発される振動信号によって、いつでも再び最大電圧値までに充電される。上記の如く米国特許出願番号Ｎｏ．０８／３５２、１０１に詳細に述べられているエネルギー・コンバータ５の動作モードを考慮して、誘導コイル１５内に誘発されるサージ電流／電圧、あるいは、少なくとも１つの正および負半波を含む振動信号は、シャフト１が非常にゆっくり回転している場合でも、充電効果を発揮させるのに十分な電気的エネルギーを含んでいる。
【００９３】
コンデンサ７４から７７までを充電するために、制御可能スイッチ８０、８１、８６、８７、８８、９２、９３および９４は、図２に示される位置にあり、したがって、コンデンサ３０およびコンデンサン７４と７６は正の半波によって電圧＋Ｖまで充電され、コンデンサ７５、７６は負の半波によってほぼ同じ電圧−Ｖまで充電される。したがって、電圧値＋Ｖとグウランドに関連した−Ｖとによって構成される電圧２Ｖは、コンデンサ（直列回路９）７４、７５および７６、７７を通じて降下される。図１に関連して述べられた原理に基づいて動作するエネルギー・コンバータを用いることにより、コンデンサ３０の最大充電電圧を達成することが可能で、この最大充電電圧は、それ以下ではメイン・カウンター４０および補助カウンター４８とコード発生装置５６が内部に保存している情報を失ってしまう可能性がある限界値Ｖmin のほぼ２倍である。
【００９４】
コンデンサ３０が図示されている回路装置のための電流供給源としての役割を果たすので、各充電動作後、低下した電圧は、そのまま、次の充電動作まで降下し続け、ダイオード４１によって切り離されるコンデンサ７４、７６およびコンデンサ７５、７７の電圧は、これらコンデンサが図２に示す切り替え状態においては無負荷であるところから、実際的には無変化のままである。したがって、シャフト１が十分な速度で回転しているか、あるいは、エネルギー・コンバータ５が繰り返しパルス動作を受ける位置を中心にして行ったり来たりしている限り、その回路構成全体のための電源はコンデンサ３０の定常的な充電によって確保され、したがって、メイン・カウンター４０は測定および調整回路２４が誘導コイル１５、補助コイル１６および誘導コイル１５’、補助コイル１６’によって供給される振動信号からそれぞれ引き出して、回線３８を介してメイン・カウンター４０に伝送する、回線３９を介して到着する方向に関する情報に関連するパルスをカウントすることができる。
【００９５】
外部ユーザーが回線７１を介してインタ−フェイス７０にリクエスト信号を供給すると、メイン・カウンター４０が達成しているカウンター状態が回線７２を介して容易に読み出すことができる。メイン・カウンター４０内に含まれているカウンター状態の主要情報記憶手段４２内への記憶は、電圧供給コンデンサ３０で利用できる電圧が、電圧モニター回路３２の、図３に示される抵抗器９５および９６の抵抗の比率によって決められる値以下に低下しない限り行われない。
【００９６】
しかしながら、コイル１５および１５’内における２つの連続する振動信号間の時間的間隔が非常に長くなって、供給電圧が上に述べた値以下に低下すると、電圧モニター回路３２の比較器９７が対応する情報信号を回路６１を介して制御論理手段６０に出力する。制御論理手段６０は、先ず、コンデンサ部３５の正の出力端子８４からそこに提供される電圧が地面に対して＋４Ｖとなるように、制御可能スイッチ８０、８１、９２、９３、８６および８８を開き、スイッチ８７および９４を閉じる。
【００９７】
この４倍化電圧は、回線６３を介して制御論理手段６０によって同時に発生する３つの書き込み動作をいつでも確実に行わせることができる。この状況で、メイン・カウンター４０および補助カウンター４８のカウンター状態、そして、コード発生装置５６内に含まれているコードも、供給電圧がメイン・カウンター４０、補助カウンター４８およびコード発生装置５６内に含まれている情報が失われてしまう程度まで低下する前に、関連するＥＥＰＲＯＭ（主要情報記憶手段４２、補助情報記憶手段５０および第２の補助情報記憶手段５８）に書き込まれる。
【００９８】
電子回路部２０の定常の電流消費によって負荷されないコンデンサ部３５は、したがって、ここでは２つの機能を果たす。その主要な機能は、危険な電圧降下が発生する直前に、確保しなければならない情報を長期的保存しなければならない場合には、十分なエネルギーがいつでも確実に提供できるようにするための書き込みエネルギー蓄積手段としての役割である。それに加えて、好適に、供給電圧の危険な低下を検出することを可能にしてくれる基準電圧供給装置としての役割を果たす。
【００９９】
シャフト１が、長期間、コンデンサを充電するサージ電流／電圧が、その間に危険な程度にまで供給電源が低下する可能性のあるような時間的間隔で正確に発生する回転速度で動作することができるような状態では、その状況で行われる、ＥＥＰＲＯＭ（主要情報記憶手段４２、補助情報記憶手段５０）内への書き込みを伴う書き込み動作が、特に別の方法が用いられない限り、その構成全体の寿命が大幅に短縮されるような周波数で行われる。というのは、知られているようにＥＥＰＲＯＭ（主要情報記憶手段４２、補助情報記憶手段５０）は供給電圧がなくても、内部に記憶された情報を変化なしで長期間保存することができるが、ただ、限られた回数の書き込み動作しか許容しないからである。
【０１００】
こうした問題を解決するための第１のステップとして、図中の破線で示されている論理回路が各記憶手段４２、５０および５８の並列入力端子に配置されている。論理回路は、例えば、関連する記憶セルに関して、新たに書き込まれるべき二進値がすでにそこに保存されている二進値と異なっているかどうかをチェックし、その条件が合致した場合にだけＡＮＤゲートによって書き込み動作を実行させる、インバートされた出力を有する複数のＥＸＣＬＵＳＩＶＥ−ＯＲ回路を含む構成でもよい。
【０１０１】
以下により詳しく述べるように、コード発生装置５６は、それが提供するコードを、何回も書き込み動作を行った後でだけ変えるので、上に述べた方法で第２の補助情報記憶手段５８の長い稼働寿命は確実に保証される。
【０１０２】
シャフト１の完全な回転を１回転としてカウントするメイン・カウンター４０と、書き込み動作が行われる度に"１"ずつカウンター状態を増やす補助カウンター４８に関しては、少なくとも低い方の値、あるいは有意度を有する位置はその論理値を非常に頻繁に変えるので、保存されるべき値がすでに保存されている値と違っていることは度々あると考えるべきである。
【０１０３】
それにも拘らず、多数の書き込み動作が行われるようにし、したがって、構造全体の長い寿命を実現するようにするためには、メイン・カウンター４０および補助カウンター４８に含まれているカウンター状態を主要情報記憶手段４２および補助情報記憶手段５０に直接、並列に書き込まないようにする。反対に、コード発生装置５６の制御下で、少なくとも、以下の機能のひとつ、好ましくは両方を実行するエンコーダ４４および補助エンコーダ５２が間に挿入されている。
【０１０４】
第１に、これらエンコーダ４４および補助エンコーダ５２は、デコーダ４５が新しいコードを出力する度に、すなわち、補助カウンター４８が予め決められた数の書き込み操作がカウントされて、したがって、オーバーフロー出力端子５５で対応する制御信号を出力した場合に、好ましくは定期的な形態で、主要情報記憶手段４２および補助情報記憶手段５０の記憶位置の値あるいは有意度を交換するために用いることができるので、したがって、例えば、これまで最低の有意度を有する記憶位置が最も高い有意度の記憶位置となり、他のすべての記憶位置が有意度の尺度でひとつずつ下方にずれたり、その逆のことが行われるようになる。これは、書き込み動作が、その内容が当該記憶手段に新たに書き込まれるべき値とは違っている記憶位置だけで行われるという特徴と結びついて、すべての記憶位置にほぼ等しい書き込みが行われるようになる。
【０１０５】
第２に、また、あるいは上記の特徴に加えて、少なくとも、補助情報記憶手段５０が補助カウンター４８の有する並列出力端子より多数の、並列で書き込まれるべき記憶位置を有するように構成することができる。その場合、補助エンコーダ５２は与えられた回数の書き込み動作が行われる度に、コード発生装置５６によって発生されるコードとは無関係に、すべての利用できる記憶セルの中から記憶手順のために使用される記憶セルの選択を変更するために用いることができる。
【０１０６】
このように、例えば、補助カウンター４８内に含まれる情報の記憶のために１０個の記憶セルが必要な場合、補助情報記憶手段５０は、２０のそうした記憶位置を有していて、そのうち１から１０までのセルは第１のシリーズの記憶動作で使用し、セル２から１１までを第２のシリーズの記憶動作で用い、以下、最終的に存在する２０個の記憶位置すべてが用いられて、基本的に等しい回数の書き込み動作に処せられるまで、同様の手順を繰り返すことができるようにすることもできる。それに加えて、主要情報記憶手段４２がメイン・カウンター４０のカウンター状態の記憶に必要な数以上の記憶位置を有するように構成することもできる。この場合、それぞれに用いられる記憶位置の選択における変更はエンコーダ４４によって対応する方法で行われる。
【０１０７】
すでに述べたように、上記第１および第２に述べた方法は個別にも、両方を組み合わせてでも用いることができるが、特に長い寿命を実現するためには、後者の方が好ましい。
【０１０８】
カウンター４０および補助カウンター４８に含まれているカウント値がエンコーダ４４および補助エンコーダ５２による修正後の表示モードで主要情報記憶手段４２および補助情報記憶手段５０に書き込まれると、長い時間にわたって供給電圧が存在しなくても、ＥＥＰＲＯＭ（主要情報記憶手段４２、補助情報記憶手段５０および第２の補助情報記憶手段５８）は内部に記憶された情報を保持することができるので、供給電圧がさらに低下しても、何の問題も生じない。
【０１０９】
誘導コイル１５が新しいサージ電流／電圧を供給して、図２に示されている回路のために十分に高い供給電圧が再び利用できるようになると、制御論理手段６０は先ず回線６７上で制御パルスをコード発生装置５６の予め設定された入力端子に送り、コード発生装置５６は第２の補助情報記憶手段５８内に保存されているコードを受信して、それをエンコーダ４４と補助エンコーダ５２およびデコーダ４５および補助デコーダ５４に送る。
【０１１０】
また、制御論理手段６０は、次に、回線６５で指令パルスをメイン・カウンター４０および補助カウンター４８の入力端子の予め設定された入力端子に送り、これらカウンターはそれらの並列な入力端子に発生し、電圧不良が発生するより前に存在しているカウンター状態と同一で、さらにまた、主要情報記憶手段４２および補助情報記憶手段５０の寿命を引き延ばすためにエンコーダ４４および補助エンコーダ５２によって前回の書き込み動作の際に行われた表示モードの修正がデコーダ４５および補助デコーダ５４によって再び逆転されているので、正しい表示モードになっているカウンター状態を取り出す。
【０１１１】
また、第２の補助情報記憶手段５８のカウント値が"１"増大されて、それによって電圧ロスの発生より前の書き込み動作がカウントされるのは逆伝送手順が終了された場合だけである。カウンティング動作が第２の補助情報記憶手段５８のオーバーフローをもたらし、したがって、コード発生装置５６により出力されるコードが変更される場合、メイン・カウンター４０および補助カウンター４８に主要情報記憶手段４２および補助情報記憶手段５０に記憶されているカウンター状態を戻すという動作が、前回の書き込み動作で用いられたのと同じコードを用いて行われるので、こうした"遅れた"カウンティング動作が必要になる。
【０１１２】
したがって、こうした構成により、電圧ロスの発生より前に存在しているカウント値がメイン・カウンター４０および補助カウンター４８にそのまま確実に書き込まれ、これらのカウンターがその状況から出発して、適切な方法でカウントを継続できるようになる。（電圧供給）コンデンサ３０の充電電圧を、制御論理手段６０が書き込み動作を停止する下限電圧限界値である限界（critical）電圧よりかなり大きくするので、供給電圧がわずかに低下しただけでもすぐに書き込み動作を行わなくてもよいという意味で、遅延時間が与えられる。多くの使用状況で、上に述べた遅延時間より短い停止時間の発生の確率はより長い停止時間の発生の確率より高いので、必要となる書き込み動作の回数はかなり低減される。このことは、主要情報記憶手段４２、補助情報記憶手段５０および第２の補助情報記憶手段５８の寿命がかなり増大することを意味する。
【０１１３】
図３に示した比較器を用いる代わりに、電圧モニター回路３２はタイミング部材、例えば、その出力側に振動カウンターが配置されたオシレーターを用いることができ、この場合、カウンターのリセットされた入力端子は図２に示されている測定および調整回路２４によって、図２中の破線で示す回線９９を介して出力されるパルスを受け取る。コンデンサ３０の充電動作はこれらの各パルスの直前に行われるので、上記したオシレーター・カウンター・アセンブリを用いて、十分な供給電圧が利用でき、書き込み動作を行わなくてもよいと確実に想定することができる期間を決めることができる。
【０１１４】
また、適切な指令信号が回線６１を介して制御論理手段６０に送られるのは、オシレーターの振動をカウントするカウンターが予め決められたカウント値を越えた場合だけである。しかしながら、注意しなければならないのは、こうしたオシレーター・カウンター・アセンブリーの電流消費は高抵抗電圧分割器を構成する抵抗器９５、９６および比較器９７の電流消費より高い点で、したがって、最大限度の時間を用いることは不可能である。
【０１１５】
もう１つの実施例は、図１に示されているエネルギー・コンバータ５および５’が、シャフト１が低速あるいは高速で回転するときだけ図２に示した回路構成に電気エネルギーを確実に送るために用いられ、シャフトの回転に関する情報は非常にわずかの電気エネルギーしか消費しない回転センサーを用いて得るような構成とすることもできる。この回転センサーはそれによって供給される信号を評価し、その回転センサーによって予め決められた角度位置が検出される度に回線３８を通じてカウンティング・パルスを出力する測定および調整回路２４に直接接続されている。公知の構成に基づくこうした回転センサーの出力信号は運動の方向の検出も可能にしてくれるので、測定および調節回路２４はこうした信号から回線３９を通じて出力されるべき方向性信号も引き出すことができる。
【０１１６】
注意すべき点は、図１に示されているエネルギー・コンバータ（補助コイル１６および１６’は、例えば、スペース上の理由から省かれねばならない）を、上述の回転センサーと組み合わせて用いるような設計構成を用いることも可能である。この場合、エネルギー・コンバータによって出力されるサージ電流／電圧はコンデンサ３０を充電するためと、また、上に述べたような方法でカウンティング・パルスを引き出すための両方に用いることができるが、運動の方向に関する情報は、シャフト１の回転運動が極端に遅いクリープ・モードを取らないすべての状況で、それが０度から３６０度までの間の絶対角度値を提供するという事実によって、そのエネルギー・コンバータの１つによって与えられた最後のパルスがシャフト１によって発生されたものかどうか、および、それに関連して永久磁石３の回転が右回りで行われているか、左回りで行われているかについて判断することを可能にしてくれる上記回転センサーの信号によって得られる。
【０１１７】
以上の説明では、当初、コンデンサ３０が図２に示されている回路構成２０の唯一の電源装置であることが想定されていたが、実際には必ずしもその通りでなくてもよい。コンデンサ３０と並列で、基本的には回路装置に電気的エネルギーを供給する外部電圧／電流供給源を設けることも可能である。この場合、その外部電圧／電流供給源が何らかの理由で切られるか、あるいは故障した場合に、上に述べたような動作手順が行われる。シャフト１が静止しているときに、こうした故障が起きると、電圧モニター回路３２が再び供給電源の害を及ぼし得る低下を検出して、これまでに述べられたのと同じように制御論理手段６０に書き込み動作を行わせる。外部電圧供給が故障した間、シャフト１が回転している場合は、永久磁石３の端部の１つがエネルギー・コンバータ５または５’の１つを通過する度に、上に述べたのと同様に振動信号が発生される。こうしてつくりだされる信号はカウンティング・パルスを供給するばかりでなく、十分な電気的エネルギーを供給してカウンティング・パルスをカウントし、電圧がさらに低下する場合、それを不揮発性記憶手段４２に記憶する。
【０１１８】
対照的に、シャフト１の回転運動によってつくりだされる振動信号が、シャフト１が十分に速い速度で回転しているので十分に高い周波数で発生する場合は、コンデンサ３０の動作を中断せずにエネルギーの供給が確保され、メイン・カウンター４０はそのつど書き込み動作を行わなくてもシャフト１の回転をカウントすることができる。
【０１１９】
これら２つの動作モードは、主要電源が再び稼働し、シャフトが非常にゆっくり回転している場合でも、回路構成に対する中断されない電源供給が保証されるようになるまで継続される。
【０１２０】
上に詳細に述べた方法の代わりとして、あるいは、それに追加するものとして、それぞれのカウンター状態を、論理"１"から論理"０"、あるいはその逆の変化が時間的には均等配分されるような最大多数の記憶位置とし、したがって、さもなければ最も大きな負荷がかかる記憶セルに対しては、純粋な二進コードを用いた場合よりはるかに少ない頻度でしか行われないようなやり方でコード化された形態で関連する記憶手段の並列入力端子に供給するのが好適であることは、すでに述べている。
【０１２１】
このことを、２ビット二進カウンターの例を参照して以下に示す。カウンターが、ゼロのカウンター状態から始めて４つのパルスをカウントすると、その出力端子Ａ1 およびＡ2 で通常の二進コードに従って以下の４つの論理状態が起きる。すなわち、
カウントされたパルス 出力端子Ａ1 出力端子Ａ2
０ ０ ０
１ １ ０
２ ０ １
３ １ １
４ ０ ０
となる。
【０１２２】
したがって、出力端子Ａ1 では論理値の変化は４回起きるが、出力端子Ａ2 では２度しか起きない。その結果、書き込み動作がそれに新たに書き込まれるべき論理値がすでに記憶されている論理値とは異なっている記憶セルに対してだけ行われるようにするステップと組み合わせれば、出力端Ａ1 に関連した記憶セルに対して２倍の高さで負荷が行われるようになる。
【０１２３】
しかしながら、その記憶手段に供給される論理状態が以下のようにコード化されている場合、すなわち、
カウントされたパルス 出力端子Ａ1 ’ 出力端子Ａ2 ’
０ ０ ０
１ １ ０
２ １ １
３ ０ １
４ ０ ０
となる。各記憶セルに対する値の変化は等しい頻度で行われ、出力端Ａ1 ’に関連したセルには半分しか負荷されず、したがって、寿命が２倍になる。
【０１２４】
より大きなカウンティング容量を有するカウンターに対しても同様のことが言える。
【０１２５】
上に述べた本発明に係る構造は単に実例を示し、また、その原理の説明を目的として行われたのであって、本発明の精神および範囲を逸脱せずに、種々の修正、変更が可能であることは勿論である。
【０１２６】
【発明の効果】
以上説明した通り、この発明に係る位置検出装置にあっては、以上のような構成を採用したので、原理的に外部電源装置からは独立するように設計することができ、また、外部電源装置が長時間故障しても、位置検出装置が満足の行く程度に動作し続け、バッテリー電源を必要とせず、さらに、供給電源の低下に対応して、位置検出装置の動作を維持するためにエネルギー切り替えを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る、回転数をカウントしたり、シャフトの回転の方向を検出したりするのに適しており、上記シャフトの回転運動から運動エネルギーを取り出して、それを電気エネルギーに変換する２つのエネルギー・コンバータを有する位置検出装置の構成を示す斜視図である。
【図２】 本発明に係る位置検出装置の構成を示すブロック図である。
【図３】 図２に示した電圧モニター回路の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
５、５’ エネルギー・コンバータ
１５、１５’誘導コイル
２０ 電子回路部
２９ エネルギー蓄積手段
３２ 電圧モニター回路
３５ コンデンサ部
４０ メイン・カウンター
４２ 主要情報記憶手段
４４ エンコーダ
４５ デコーダ
４８ 補助カウンター
５０ 補助情報記憶手段
５２ 補助エンコーダ
５４ 補助デコーダ
５６ コード発生装置
５８ 第２の補助情報記憶手段
９７ 比較器
７４、７５、７６、７７ コンデンサ
８０、８１、８６、８７、８８、８９、９０、９２ 制御可能スイッチ
【産業上の利用分野】
本発明は、位置検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
位置検出装置は、近接した空間距離にある電気的信号を発生する１つあるいは複数のセンサーのモニターすべき動作あるいは位置を検出するために用いられ、こうした位置検出装置はそれ自体の電源を有し、上記１つ、または、複数のセンサーによって発生された信号を第１の処理手順に処し、このようにして得られた情報を、ユーザー、あるいは、中央測定装置および評価装置などの周辺回路によって呼び出されるまでの間、中間記憶装置に格納され、保存される。
【０００３】
そうした面での具体的な一事例は、内部で少なくとも１つのセンサーが、回転可能なシャフトが予め設定された角位置を通過する度に電気信号を発生する。また、上記周辺回路では、これらセンサー信号から、シャフトの回転方向との関連で、上記周辺回路内に設けられているカウンターのカウント値を変更するカウンティング・パルスを抽出する。この場合のカウント値は、中間記憶装置に格納され、インタフェースを介してユーザーが呼び出すことができる情報を意味している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そうしたタイプの周辺電子回路の電源が故障した場合、それを防ぐための特別の対策が取られない場合、内部に保存されている情報は失われてしまうという問題点があった。
【０００５】
そうした対策とは、例えば、周辺装置の、その供給電圧がデータ・ロスが起きる程度まで下がる前に中央装置にいくつかの情報を迅速に伝送する方法である。こうしたことを行うための前提条件としては、そのシステムが周辺装置からの情報を独立に伝送でき、そして中央装置が適切なタイミングでその情報を受信することができることである。しかしながら、多くのシステムはこうした基準を満たしてはいない。
【０００６】
別の可能性としては、電源をそこに供給する目的で、周辺電子システムに独自のバッテリー構成を設けるものであり、こうしたバッテリーは電圧がかなり低下する前にそれらバッテリーを新しいバッテリーと取り替えなければならない。そのためには、高いレベルのモニタリングおよび保守費用が必要となるという問題点があり、こうしたことは多くの場合受け入れられない。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、原理的に外部電源装置からは独立するように設計された位置検出装置を得ることを第１の目的とする。
【０００８】
また、外部電源装置が長時間故障しても、位置検出装置が満足の行く程度に動作し続け、バッテリー電源を必要としない位置検出装置を得ることを第２の目的とする。
【０００９】
また、供給電源の低下に対応して、位置検出装置の動作を維持するためにエネルギー切り替えを行う位置検出装置を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に係る位置検出装置にあっては、一方が他方をモニターできるように配置された２つの物体のうち、該一方の物体の運動に基づいて電気信号を出力するセンサー部（実施例で示すところのエネルギー・コンバータ５、５’に相当）と、モニターされるべき位置情報をコード化した信号を含むデジタル信号を生成するために前記センサー部から出力された信号を処理し、さらに評価装置で処理させるために送信される前記デジタル信号を中間的に記憶しておくための電子回路部（２０）とを備えた位置検出装置において、該一方の物体（実施例で示すところのシャフト１０、シャフト１０に保持される永久磁石９に相当）が所定の位置に到達したときにモニターされた該他方の物体（実施例で示すところのシャフト１、シャフト１に保持される永久磁石３に相当）の運動に基づく運動エネルギーの一部を放出し、該モニターされた他方の物体の運動が極端に遅くなった場合であっても、該他方の物体の速度が最低の値以下に低下しない限り、前記電子回路部を動作させるだけの一時的な電力を確保するための充分な電気エネルギーを含んだサージ電流／電圧に変換するエネルギー変換手段（実施例で示すところの誘導コイル１５、１５’および補助コイル１６、１６’に相当）と、前記エネルギー変換手段（１５、１５’、１６、１６’）によって出力される電気エネルギーを保存して、前記電子回路部（２０）の電流／電圧供給源として用いることができるようにするエネルギー蓄積手段（２９）と、前記エネルギー蓄積手段（２９）によって提供される供給電圧が電圧限界値に近づくのを探知して、該供給電圧が前記電子回路部において中間的に記憶されている前記デジタル信号に含まれている情報を失ってしまう電圧限界値以下に低下するとき、該供給電圧が該電圧限界値以下に低下する前に制御信号を出力する電圧モニター回路（３２）と、前記電圧モニター回路（３２）が制御信号を作りだす度に前記デジタル信号が読み込まれる不揮発性情報記憶手段（実施例で示すところの主要情報記憶手段４２、補助情報記憶手段５０、第２の補助情報記憶手段５８に相当）とを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、請求項２に係る位置検出装置にあっては、前記エネルギー変換手段（１５、１５’、１６、１６’）は、一方が、他方に対してそれぞれ相対的に可動する２つの物体のうち、該一方の物体が所定の位置を通過するときにサージ電流／電圧を発生させる少なくとも１つの誘導コイルを含み、前記エネルギー蓄積手段（２９）は、前記サージ電流／電圧によって前記電子回路部（２０）への供給電圧として寄与できる電圧まで充電される少なくとも１つのコンデンサ（３０）を含むことを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項３に係る位置検出装置にあっては、前記サージ電流／電圧によって、前記電子回路部（２０）への正常な供給電圧としては寄与しない電圧まで充電されるコンデンサ部（３５）をさらに備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
また、請求項４に係る位置検出装置にあっては、前記電圧モニター回路（３２）は、前記誘導コイル（１５、１５’）に誘導されるサージ電流／電圧が発生する度に時間測定動作を開始するタイミング回路と、測定された時間が予め設定可能な時間限界値を超える度に不揮発性情報記憶手段にデジタル信号を書き込むための制御信号を発生させる制御信号発生手段とを含むことを特徴とするものである。
【００１４】
また、請求項５に係る位置検出装置にあっては、前記電圧モニター回路（３２）は、前記コンデンサ部（３５）によって電源供給され、また、前記電子回路部（２０）への供給電圧が危険な電圧限界値に近づくのを探知するための電圧比較器（９７）を含むことを特徴とするものである。
【００１５】
また、請求項６に係る位置検出装置にあっては、前記コンデンサ部（３５）に蓄積された電気エネルギーによって不揮発性情報として記憶する不揮発性情報記憶手段（実施例で示すところの主要情報記憶手段４２、補助情報記憶手段５０、第２の補助情報記憶手段５８に相当）にデジタル情報が書き込まれることを特徴とするものである。
【００１６】
また、請求項７に係る位置検出装置にあっては、前記コンデンサ部（３５）は、前記誘導コイル（１５、１５’）に発生するサージ電流／電圧を充電するために相互に並列に接続された複数のコンデンサ（実施例で示すところのコンデンサ７４と７６のペア、コンデンサ７５と７７のペアが相当）と、書き込み動作のための昇圧電圧を生成するために複数のコンデンサ（コンデンサ７４と７５のペア、コンデンサ７６と７７のペアが相当）を相互に直列に接続し得る複数の制御可能なスイッチ（実施例で示すところの制御可能スイッチ８０、８１、８６、８７、８８、８９、９０、９２に相当）とを備えたことを特徴とするものである。
【００１７】
また、請求項８に係る位置検出装置にあっては、前記電子回路部（２０）は、物体の回転および／または位置に関する情報をカウンター値にて保持するメイン・カウンター（４０）と、前記カウンター値の２値化並列出力を記憶する前記不揮発性情報記憶手段（４２、５０、５８）の一部を構成し、前記メイン・カウンター（４０）の並列な出力端子に接続された並列な入力端子を有する主要情報記憶手段（４２）とを備え、前記主要情報記憶手段（４２）では、前記電圧モニター回路（３２）から前記制御信号が発生する場合に、該並列な入出力端子に前記メイン・カウンター（４０）の瞬時の状態が読み込まれることを特徴とするものである。
【００１８】
また、請求項９に係る位置検出装置にあっては、前記主要情報記憶手段（４２）では、限定的な回数の書き込み動作のみが許容され、書き込まれるべきカウンターの状態によって対応する記憶位置に新たに書き込まれる論理値とは異なった論理値が記憶されている記憶位置に対してのみ書き込み処理が行われるように制御されることを特徴とするものである。
【００１９】
また、請求項１０に係る位置検出装置にあっては、予め決められた回数だけ書き込み動作が行われた前記主要情報記憶手段（４２）の記憶位置において、それまで頻繁に書き込まれた記憶位置に対しては統計的に見てより少ない頻度で書き込みが行われ、一方、それほど頻繁には書き込まれなかった記憶位置に対しては統計的に見てより高い頻度で書き込みを行わせるための記憶位置の有意度を入れ替える入れ替え処理を実行する第１の入れ替え手段（実施例で示すところのエンコーダ４４に相当）と、前記供給電圧が回復した場合に、前記主要情報記憶手段（４２）に保存されているカウンター値を前記メイン・カウンター（４０）に戻すために前記入れ替え処理と逆の入れ替え処理を実行する第１のフィードバック手段（実施例で示すところのデコーダ４５に相当）とをさらに備えたことを特徴とするものである。
【００２０】
また、請求項１１に係る位置検出装置にあっては、前記第１の入れ替え手段（４４）では、最も高い有意度を有する記憶位置が最も低い有意度の記憶位置となり、他のすべての記憶位置が１ステップ上方に移動するような記憶位置の入れ替え処理が定期的に実行されることを特徴とするものである。
【００２１】
また、請求項１２に係る位置検出装置にあっては、前記第１の入れ替え手段（４４）では、最も低い有意度を有する記憶位置が最も高い有意度の記憶位置となり、他のすべての記憶位置が１ステップ下方に移動するような記憶位置の入れ替え処理が定期的に実行されることを特徴とするものである。
【００２２】
また、請求項１３に係る位置検出装置にあっては、前記電子回路部（２０）は、予め決められた回数の書き込み動作の実行を検出し、オーバーフローした場合に自動的にリセットすることができる補助カウンター（４８）と、前記不揮発性情報記憶手段（４２、５０、５８）の一部を構成し、限定された回数だけの書き込み動作のみが許容され、前記補助カウンター（４８）が出力する２値化並列出力を記憶する補助情報記憶手段（５０）と、前記補助情報記憶手段（５０）の記憶セルに対して、予め決められた回数だけ書き込み動作が行われた後、それまで頻繁に書き込まれた記憶位置に対しては統計的に見てより少ない頻度で書き込みが行われ、一方、それほど頻繁には書き込まれなかった記憶位置に対しては統計的に見てより高い頻度で書き込みが行われるような記憶位置の有意度を入れ替えるための入れ替え処理を実行する第２の入れ替え手段（実施例で示すところの補助エンコーダ５２）と、前記供給電圧が回復した場合に、前記補助情報記憶手段（５０）に保存されているカウンター値を前記補助カウンター（４８）に戻すために前記入れ替え処理と逆の入れ替え処理を実行する第２のフィードバック手段（実施例で示すところの補助デコーダ５４）とをさらに備えたことを特徴とするものである。
【００２３】
また、請求項１４に係る位置検出装置にあっては、前記第１の入れ替え手段（４４）は、前記メイン・カウンター（４０）と前記主要情報記憶手段（４２）との間に具備されるエンコーダ（４４）によって実現され、
前記第２の入れ替え手段（５２）は、前記補助カウンター（４８）と前記補助情報記憶手段（５０）との間に具備される補助エンコーダ（５２）によって実現され、前記第１のフィードバック手段（４５）は、前記主要情報記憶手段（４２）と前記メイン・カウンター（４０）との間に具備されるデコーダ（４５）によって実現され、前記第２のフィードバック手段（５４）は、前記補助情報記憶手段（５０）と前記補助カウンターとの間に具備される補助デコーダ（５４）によって実現され、前記電子回路部（２０）は、前記エンコーダ（４４）および前記補助エンコーダ（５２）を起動させるとともに、該エンコーダ（４４）および／または該補助エンコーダ（５２）に予め決められた回数の書き込み動作が行われるごとに変更されるコードを生成するコード発生装置（５６）と、限定された回数の書き込み動作だけを許容するような性質を有し、前記電圧モニター回路（３２）が予め設定された供給電圧が電圧限界値以下に低下するのを検出したときに前記コード発生装置（５６）によって生成されたコードを記憶する第２の補助情報記憶手段（実施例で示すところの補助情報記憶手段５０）とをさらに備えたことを特徴とするものである。
【００２４】
また、請求項１５に係る位置検出装置にあっては、前記補助情報記憶手段（５０）は、前記補助カウンター（４８）の並列出力端子より多い記憶セルを有し、前記電子回路部（２０）は、前記記憶セルに対して、予め決められた回数の書き込み動作が行われた後、利用できる記憶位置のすべての中から記憶のために用いられる記憶位置の指定を変更する指定変更処理手段（実施例で示すところの補助エンコーダ５２にて実現）と、前記供給電圧が回復した場合に、前記補助情報記憶手段内に記憶されたカウンター値を前記補助カウンターに戻すために前記指定変更処理と逆の指定変更処理を行う逆指定変更処理手段（実施例で示すところの補助デコーダ５４にて実現）とをさらに備えたことを特徴とするものである。
【００２５】
また、請求項１６に係る位置検出装置にあっては、前記補助エンコーダ（５２）が、前記指定変更処理手段（５２）としての機能を果たし、前記補助デコーダ（５４）が、前記逆指定変更処理手段（５４）としての機能を果すことを特徴とするものである。
【００２６】
また、請求項１７に係る位置検出装置にあっては、前記メイン・カウンター（５４）が、前記エネルギー変換手段（５４）の誘導コイル内に作りだされるサージ電流／電圧から引き出されるパルスをカウントすることができることを特徴とするものである。
【００２７】
また、請求項１８に係る位置検出装置にあっては、前記主要情報記憶手段（４２）、補助情報記憶手段（５０）および第２の補助情報記憶手段（５８）のうちの少なくとも１つが、それぞれが有する個々の記憶セルに記憶された論理値を変更する頻度がより均等に分散されるように、該当する前記メイン・カウンター（４０）、補助カウンター（４８）およびコード発生装置（５６）からのカウンター値をそれぞれ受け取ることを特徴とするものである。
【００２８】
【作用】
本発明に係る位置検出装置によってモニターされる運動の運動エネルギーの一部を分岐させることができ、その分岐された部分を、モニターされた位置を示す信号の検出および部分的処理と、情報の短期的な中間保存ができるように、周辺電子システム全体の一時的電源を確保するための十分な電気エネルギーを含むサージ電流／電圧に変換することができるエネルギー・コンバータの使用を含んでいる。
【００２９】
その点において、エネルギー・コンバータによって発生されるサージ電流／電圧、あるいは、その一部は、モニターされる位置を示す信号であってもよいし、あるいはその信号が上記エネルギー・コンバータとは別個のセンサーによって発生されてもよい。
【００３０】
もし、そのエネルギー・コンバータから供給された電気エネルギーが周辺回路構成内に含まれているエネルギー蓄積手段内に適切に保存される場合、低レベルの電流消費に耐えられるように設計された回路構成の動作を数秒間維持するのには全く十分なものとなる。
【００３１】
モニターされるべき動作が、上記エネルギー・コンバータが次のサージ電流／電圧を発生させて、後者から提供される供給電源があまりに低くなる前にそのエネルギー蓄積手段を再び十分に充電するようなスピードで継続的に行われるのであれば、こうした構成は、本発明の課題を達成するのに十分である。
【００３２】
しかしながら、こうしたことは一般的には可能ではないので、位置検出装置はさらに、供給電源が他の回路内の情報が失われる程度まで低下する前に、周辺回路構成内の中間記憶装置に入れられた情報を書き込み、それによって、その情報が正常な動作にて処理され、中間記憶装置に入れられる、不揮発性記憶手段を有している。
【００３３】
供給電圧の低下は、電圧が基準電圧限界値以下に低下した場合に記憶手順を起動させる制御信号を出力する電圧モニター回路によってモニターされる。
【００３４】
本発明の基本は、例えば、米国特許出願番号Ｎｏ．０８／３５２、１０１に詳細に述べられているような適切なエネルギー・コンバータによって、例えば、粗測定値を確認するためのマルチ−ラン回路などの位置検出装置などで必要となるようなすべての信号発生、処理および記憶手段が、非常に遅い運動からでもエネルギー成分が供給できるようにすることである。運動が完全に停止した場合、不揮発性記憶手段内に確保されている最後に得られた位置情報はまったく変化せず、周辺電子システム全体は実際的に電流も電圧もない休止状態に移行することができる。しかしながら、運動が開始されて予め決められた位置を通過すると、このエネルギー・コンバータは再び少なくとも新しい位置を示す１つの粗値を確認し、それを不揮発性情報記憶手段に高い信頼性で保存するのに十分な運動エネルギーを引き出す。
【００３５】
こうした構成からは、供給電源が長い時間故障した場合にあっても、その内部に書き込まれた情報を失わないほとんどの適切な不揮発性記憶手段は、限定的な数の書き込み操作だけを可能にするＥＰＲＯＭであるという事実から、ある種の困難が発生する。その数は数十万の単位であるが、例えば、１秒間あたり１００回の書き込み手段が書き込みを行われねばならない場合、その寿命は受け入れられない程短いものになる。
【００３６】
こうした問題を解決するためには、書き込み動作の頻度をできるだけ減らす必要がある。その目的のために、１つには、各サージ電流／電圧のために、エネルギー蓄積手段内に最大量の電気エネルギーを蓄積し、他方では、省エネルギー回路および構成部材を用いて蓄積されたエネルギーをできるだけ経済的に使う試みが行われている。
【００３７】
しかしながら、特に、エネルギー・コンバータの小型化が求められる場合、すぐに限界に到達してしまい、したがって、すでに述べたように、サージ電流／電圧がせいぜい数秒間の動作期間をもたらすことが可能なだけである。この場合、モニターされるべき運動がかなり高速なので、サージ電流／電圧は供給電圧が基準値以下に低下する恐れがない時間密度で発生するのでエネルギー蓄積手段は必要ではない。逆のケースで、サージ電流／電圧の時間的間隔と、周辺回路構成の動作のフェーズが非常に大きい場合、蓄積動作は当然のことながら各フェーズの終了時に実行されねばならないが、しかし、単位時間あたりの蓄積動作の数も小さいので、寿命の長さがひどく損なわれることはない。
【００３８】
対照的に大変なのは、サージ電流／電圧が、一回のサージ電流／電圧から得られ、保存されるエネルギーが正常な動作を維持できる時間の長さより多少長い時間的間隔で起きるクリーピングあるいはクローリング運動（ゆっくりとした運動）の場合である。この場合、書き込み動作は各場合に次のサージ電流／電圧のすぐ前に行われねばならず、そして、その書き込み動作が長い期間にわたって数秒間に１度づつ起きるとなると、何か別の手段を構じられねば、ＥＥＰＲＯＭの寿命は極めて急速に尽きてしまうはずである。
【００３９】
こうした点についての救済方法を提供するために、本発明によるさらなる技術開発では、第１のステップとして、新たに書き込まれるべき論理値（"１"または"０"）が記憶されている値と等しいか否かを確かめるために、各個々の記憶セルに対しての書き込み動作が行われる前に、適切な論理回路を用いてチェックが行われ、したがって、問題の記憶セルに対する書き込み動作はそれら２つの値が異なっている場合だけに実行されることになる。
【００４０】
純粋な２値カウンターの並列関係にある出力端子の論理値を記憶セルに書き込むことを想定するのであれば、電圧ロスの恐れがある場合、最後の書き込み操作が行われた以後、奇数のカウンティング・パルスが発生した場合にだけ、最小の有意ビットを記憶する必要がある、そのセルへの書き込み操作が必要となる。したがって、２つの電圧不良間に発生する偶数のカウンティング・パルスの確率が奇数のカウンティング・パルスの確率と等しいすべての使用状況で、上記記憶手段の寿命は倍になる。
【００４１】
こうした方法で寿命の長さの著しい増大がすでに達成できるとしても、追加手段を構じなければ、より有意度の低いビットの記憶のために用いられる記憶セルに対して、その論理値がそれ程頻繁には変化しないより有意度の高いセルのための記憶セルより頻繁に書き込みパルスが負荷されるという事実が残る。
【００４２】
しかしながら、ここで問題とされているような種類の記憶手段は、最も頻繁に書き込みパルスが負荷されるセルが最大許容数を越えてしまうと動作不能となり、したがって、本発明においては、関与するすべての記憶セルに対してできるだけ良好な均衡分散状態に導くための別の手段がとられている。
【００４３】
こうした手段により、予め設定した数の書き込み操作が行われた後、記憶セル内の値を系統的、好ましくは定期的に交換することが可能になる。
【００４４】
こうした点で、さらに可能な別の構成としては、常に未使用状態にある複数の記憶セルが残っているように、そのカウンター状態が記憶保存されるべきカウンターの並列的な関係にある端子の数以上に書き込み可能な記憶セルを設ける方式がある。この場合も、それまでに使われていない記憶セルを徐々に使用に投入すると同時に、すでに相当程度用いられた記憶セルは遮断されるように、予め決められた数の書き込み操作が行われ後で、各記憶セル内に記憶保存された値の相互交換が行われる。
【００４５】
こうした面での３番目の方式は、記憶セルの時間に関する平均値に関して、論理"１"と論理"０"との間にほぼ等しい頻度での変化があるようにするために、記憶手段にコード化された形でのカウンター状態を供給する方法である。
【００４６】
記憶手段のための特に長い寿命を達成するためには、上に述べたいくつかの構成を別々にではなく、組み合わせで用いることもできる。
【００４７】
上に述べた最後の２つの構成の場合、電圧ロスの恐れがある場合にそれぞれのカウンターに含まれるカウンター状態が修正された表示形態で関連する記憶手段に書き込まれ、その修正はエンコーダを用いて行われる。そして、十分な電圧供給が再び得られるようになれば、上に述べた表示形式の修正をその記憶手段内に記憶されているカウンター状態が書き戻される前に逆転されねばならない。その目的のために、この構成には、上記エンコーダと同じコードに基づいて動作するデコーダを含むことになる。
【００４８】
寿命の長さを延ばすための別の方法は、供給電圧に検出できる程度の降下があればすぐに書き込み動作を行わないようにすることである。その目的のために、この構成は、通常の状態では、カウンターの通常の動作を維持するのに必要な電圧よりかなり高い電圧を供給する、例えば、コンデンサなどの電圧供給源を用いて動作する。電圧が予め設定したレベル、例えば、５０％にまで低下する前に、書き込み動作が停止される。この構成の利点は、１つには、データ・ロスが起きる前に書き込み動作を実行することができるように、常に十分な電圧が利用できることである。他方では、間接的に時間的遅延がもたらされて、その時間的遅延が完全に経過する前に電源が再び古い値をとるすべてのケースで、書き込み動作が行われるのを防止してくれる。これは、特に、動作環境が、通常頻繁に発生するが、しかし、一般的には短い時間しか続かない電圧不良をともないがちの場合には、特に重要な意義をもっている。
【００４９】
上に述べた時間的遅延は、その出力側にカウンターが接続されたオシレーターか、あるいは、実際に存在する供給電源を基準電圧と比較する比較器によって得ることができる。
【００５０】
【実施例】
以下、この発明に係る位置検出装置の実施例について図面を参照して詳細に説明する。図１に示されている位置検出装置は、上述した米国特許出願番号Ｎｏ．０８／３５２、１０１に関連して述べた原理に基づいており、シャフト１が非常にゆっくりとした回転運動を行っているときでも、シャフト１が予め決められた角度位置を通過するときに、カウンティング・パルスに変換できるダンプされた（ｄａｍｐｅｄ）振動信号を出力することができる。
【００５１】
こうした状況では、上記振動信号は下流に配置され、適切に構成された電子評価システムに十分な量の電気エネルギーを供給するのに十分なエネルギーを常に含んでおり、したがって、電子評価システムはカウンティング動作を実行し、他の電気的エネルギーの供給源がないか、あるいは、通常の電気エネルギーの供給源が故障した場合に、新たに得たカウント値を保存することができるようになっている。
【００５２】
こうした目的のために、永久磁石３が回転不能にシャフト１に接続されており、その磁極が半径方向外側に面するような向きになっている。さらに、図１に示した位置検出装置は、中間部分８を有するエネルギー・コンバータ５を有し、永久磁石９が、シャフト１の軸に平行な軸を中心に回転するシャフト１０に回転不能に接続されている。
【００５３】
永久磁石９は、また、その極を結ぶ線がシャフト１０に対して半径方向に延びるような向きになっている。シャフト１とシャフト１０との間の間隔と、永久磁石３および永久磁石９の半径方向の長さは、永久磁石３および永久磁石９の半径方向端面が近距離ですれちがうことができるように構成されている。
【００５４】
シャフト１の軸から延び、その上にシャフト１０の軸が配置されている半径を見ると、さらに外側にＥ字形の軟鉄芯１１（以下、コアという）が配置されており、そのＥ字形の３つのリブ１２、１３および１４は内側のシャフト１の方向に向いており、好ましくは相互に平行な位置関係になっている。中央のリブ１３は、上記した半径上に正確に配置されており、一方、２つの外側のリブ１２および１４は、シャフト１０の回転方向で考えて、中央のリブ１３より数度前および後にそれぞれ配置されている。
【００５５】
シャフト１０からの上記Ｅ字形のコア１１の間隔は、シャフト１０の軸を中心に回転する場合、永久磁石９の極の端面が中央のリブ１３の半径方向内側を向いた端面すれすれに通過するようになっている。原則として自由に回転できるようになっている永久磁石９が好ましくは、半径方向シャフト１の軸の方向を向いているスタート位置を占め、永久磁石１０によって内部に誘発される磁界の影響で上記コア１１の方向に「近づこう」とするために外側のリブ１２および１４に対応して大きな間隔を設ける必要がある。
【００５６】
誘導コイル１５は、コア１１の中央のリブ１３の回りに巻つけられており、一方、外側のリブ１４は補助コイル１６を担持している。
【００５７】
別のエネルギー・コンバータ５’は、これも、そのリブ１２’、１３’および１４’が上記コア１１に関連して上に述べたのと同様に内側、シャフト１の方向を向くように配置されたＥ字形の軟鉄芯１１’（以下、コアという）によって形成されている。図１において、コア１１および１１’は直径方向で向き合った位置関係で配置されているが、常にそうした位置関係になくてもよい。これら２つの構成が相互に干渉しないものであれば、どのような角度位置関係にあってもよい。
【００５８】
実行される動作のモードを説明するために、先ず最初にエネルギー・コンバータ５について考察する。これとの関連で、シャフト１に回転不能に接続されている永久磁石３は、シャフト１が矢印Ｒの方向に動いたときに、図１に示されている位置まで届いておらず、その位置の前でそのＮ極が、永久磁石９のＮ極に益々近付きつつある位置にあることが想定されている。これら２つの極間の反発力が増大するにもかかわらず、永久磁石は当初、Ｓ極がコアの方向に「引っ張られる」ので、Ｎ極が半径方向内側に向いたその位置にとどまっている。永久磁石３のＮ極が永久磁石９のＮ極にさらに近付くと、安定した状態が得られた場合には実際には決して起こらない図１に示されている位置の前で、これら２つのＮ極間の反発力が永久磁石９とコア１１との間の吸引力より大きくなる角度位置に、シャフト１が到達する。
【００５９】
この瞬間、永久磁石９が強く加速されて、矢印Ｓで示される方向に回転運動を開始する。半径方向に向いたスタート位置から離れるとすぐ、永久磁石９のＮ極と永久磁石３のＮ極間の反発力だけでなく、永久磁石９のＳ極と永久磁石３のＮ極との間における吸引力も作用し始める。その二重の力の作用によって、永久磁石９のＮ極が誘導コイル１５のコア１１に近づき、さらにそれを通過すると永久磁石９は高速回転に達している。
【００６０】
その結果、永久磁石９からの磁束は、最初、コア１１の外向きに配置されたリブ１２を通じてコア１１を通り抜け、それから、再び、中央のリブ１３を通じてコア１１から出ていく。コア１１の方向に向いた永久磁石９の端面が外側に向いたリブ１２と中央のリブ１３との間における短いアーチ型の距離を移動し終えると、そうした状況で予め決められている磁束方向は逆転する。これは非常に高い値のｄφ／ｄｔを生み出し、それは、例えば、誘導コイル１５の出力端子に正の電圧パルスを発生させる。そして、永久磁石９の端面がさらに、中央のリブ１３と他の外向きに配置されたコア１１のリブ１４との間における短いアーチ型の距離を移動すると、コア１１内における磁束の方向が再び逆転して、今度は、ほぼ同じ大きさの負の電圧パルスが発生する。
【００６１】
永久磁石９の端面がコア１１の外側のリブ１４を通過すると、電圧パルスまたはサージもリブ１４上に巻かれた補助コイル１６内に誘発される。この電圧サージは、少なくとも電子評価システム用の信号を発生するには十分である。誘導コイル１５内におけるサージ電流／電圧の発生する前、あるいは後の、その信号が発生する瞬間に、永久磁石９の回転方向と、それに伴って、シャフト１が回転する方向の検出が可能になる。
【００６２】
コア１１のリブの前における磁石９の端部の１つの前後への揺れ、あるいは、振動運動も同様の方法で検出可能である。
【００６３】
誘導コイル１５が信号評価およびエネルギー蓄積を行うのに十分な電気エネルギーを出力するやいなや、その出力端子は、図２の１７に示すトランジスタによって短絡されるか、あるいは、比較的低い抵抗により相互に接続される。このようにして、特別な対策をとらなければいつまでも続いてしまう永久磁石９の回転運動が非常に強く減速されるので、そのＮ極は、上記永久磁石９のＮ極が図１に示す位置に対して１８０度回転した位置まで戻されるように、それに面したコア１１の端面を通過してわずかな距離だけ移動する。
【００６４】
ここで、重要な点は、上記した永久磁石９の高速回転運動は、シャフト１およびそれに接続された永久磁石３が予め決められた角度位置まで移動する速度が、最低の値以下に低下しない限り、その速度とは基本的に無関係である。したがって、これには、シャフト１の回転運動が極めてゆっくりしている場合でも、その運動エネルギーの一部を取り出し、それをサージ電流／電圧または、電子評価システムにシャフトの回転をカウントするための信号を与えるだけでなく、一定時間、その動作を確保するための電気エネルギー供給も提供する比較的高い電力パルスに変換するエネルギー・コンバータを必要とする。
【００６５】
シャフト１が、図１に示されている位置を越えて矢印Ｒに示されている方向にさらに１８０度回転すると、永久磁石３のＳ極が、その時点で半径方向内側に向いている永久磁石９のＳ極の方向に動く。その運動が続けられると、上記したのと同様のエネルギー保存手順が実行される。唯一の違いは、誘導コイル１５および補助コイル１６内部に誘発される電圧パルスが反対の符号をもっていることである。
【００６６】
このエネルギー・コンバータ５’は中間部分８を有していない。したがって、シャフト１が非常にゆっくり回転している場合には、コア１１’に巻かれたコイル１５’および補助コイル１６’内において弱いサージ電流／電圧だけが誘発され、これらのサージは一般的に電子評価システムにエネルギーを供給する手段としては適していない。
【００６７】
しかしながら、シャフト１が非常に高速に回転する場合には、事情は多少違ってくる。その場合は、中間部分８の永久磁石９がもはやシャフト１の動きについて行けず、そしてほとんど静止状態になってしまう場合がある。しかしながら、こうした場合、永久磁石３はコア１１’のそばを非常な高速で通過するので、コイル１５’、補助コイル１６’内に十分に高い値のｄφ／ｄｔが発生し、そして、これらのコイルによって出力されるサージ電流／電圧は、コイル１５および補助コイル１６との関連で述べたものとほぼ同等であり、同じような方法で用いることができる。
【００６８】
図２において、１９は、２０に全体的に示されている電子回転カウンターのための電子回路部の入力ステージを示しており、この入力ステージ１９は、図１に示した位置検出装置の２つの誘導コイル１５および１５’を含んでいる。
【００６９】
各誘導コイル１５および１５’の一端はそれぞれ接地されており、それぞれの他端は、一方では回線２１、２１’によって測定および調整回路２４に、また他方では、それぞれ全波整流子２８、２８’を形成する２つのダイオード２６、２７および２６’、２７’に接続されている。
【００７０】
これら２つの全波整流子２８、２８’の正の出力端子は相互に接続されており、回線２５によってコンデンサ３０によって形成されたエネルギー蓄積手段２９に、回線３１によって電圧モニター回路３２に、そして、デカップリング・ダイオード４１を含む回線３３によってコンデンサ部３５の正の入力端子３４に接続されている。
【００７１】
全波整流子２８、２８’の負の出力端子も相互に接続されていると同時に、回線３７によってコンデンサ部３５の負の入力端子３６に接続されている。
【００７２】
全波整流子２８、２８’の正出力端子に接続された電圧供給コンデンサ３０の側面は、接続ポイント＋Ｖによって象徴的に示されているように、図２に示された回路構成のすべてに対応する供給電源端子に接続されている。そこから回路装置に延びている回線は、図面を簡略化するためにここには図示しない。
【００７３】
すでに述べたように、誘導コイル１５と並列にトランジスタ１７が配置されており、それによって、図１に示した永久磁石９の動作を制御することができる。この目的のために必要な制御信号は回線４７によって測定および調整回路２４からトランジスタ１７対して供給される。
【００７４】
図１に示した補助コイル１６および１６’は、これも図を簡略化するために、図２においては図示していない。しかしながら、実際には、その各補助コイル１６、１６’の一端はシステム・グラウンド（接地、またはアース）に接続されており、その巻き線の他端は回線２１、２１’に対応する回線によって上記測定および調整回路２４に接続されている。
【００７５】
さらに、２つの回線３８、３９は上記測定および調整回路２４から、図１に示されているシャフト１の回転をカウントするための、メイン・カウンター４０に延びている。こうした構成において、メイン・カウンター４０のクロック入力端子に接続された回線３８はカウンティング・パルスを伝送するための役割を果し、上記測定および調整回路２４はこのカウンティング・パルスから、シャフト１に接続されている永久磁石３が、上記した方法で永久磁石９にその休止位置から１８０度急速に回転させ、そうすることによって、誘導コイル１５内部に少なくとも正および負の半波によって構成されるサージ電流／電圧を発生させる角度位置まで到達する度に１つのカウンティング・パルスを発生する。振動信号は回線２１によって上記測定および調整回路２４に供給され、その測定および調整回路２４はそこからメイン・カウンター４０のためのカウンティング・パルスを引き出す。
【００７６】
誘導コイル１５、１６および１５’、１６’で上記の振動信号が発生するシーケンスに基づいて、上記測定および調整回路２４は、回線３９によって主要カウンター４０に送られ、回線３８でカウンティング・パルスが発生する度に"１"の値ずつカウンター状態を増減させる指示信号を形成する。
【００７７】
メイン・カウンター４０のそうした構成は、例えば、工作機械などのキャリッジあるいはスライドの位置に関する粗測定値を、シャフト１によって行われる回転数から得なければならないような場合に用いられるが、それは、そうした状況においては、シャフト１の回転の方向を検出することが重要だからである。一方、こうした状況ではシャフト１によって行われる回転の絶対数を知ることだけが必要になるから、例えば、ある構成部品の寿命ないし稼働期間をモニターするためには、図１に示した補助コイル１６および１６’と図２に示した回線３９を省略し、メイン・カウンター４０を単純なインクリメンティング・カウンターの構成にすることも可能である。
【００７８】
いずれにせよ、メイン・カウンター４０はその供給電源が下限値より下に低下した場合、内部に含まれているカウンター状態を失うように設計されている。それにもかかわらず、そのカウンター状態によって与えられる情報を失わないようにし、さらに、十分な供給電圧が回復された場合、その情報を利用できるようにするために、電子回路部２０は、ＥＥＰＲＯＭの構造を有しており、非常に長い時間動作電圧が与えられなくても内部に含まれている情報を失わず、そしてその並列に配置されている入力端子が図２の太い線によって象徴的に示されている複数の回線によって、エンコーダ４４経由で、メイン・カウンター４０の並列的に配置されている出力端子に接続されており、それによって、メイン・カウンター４０内におけるカウンター状態を、電圧モニター回路３２が供給電圧が危険な程度に低下していることを検出した場合に、適切な時間に書き込めるようになっている主要情報記憶手段４２を含んでいる。
【００７９】
十分な供給電圧が回復された後に、主要情報記憶手段４２内に含まれているカウンター状態を再度メイン・カウンター４０内に読み込むことができるようにするため、上記主要情報記憶手段４２の並列出力端子を適切な複数の回線を用いてメイン・カウンター４０の並列入力端子に、エンコーダ４４で行われるカウンター状態の表示モードの修正を逆転するデコーダ４５を介して接続し、カウンター状態を再び最初の形で使えるようにし、さらに、メイン・カウンター４０が遅延なしにカウントをできるようにする。
【００８０】
電子回路部２０は、さらに、純粋なインクリメンティング・カウンターとして設計され、そして、後により詳しく説明するように、メイン・カウンター４０内に含まれているカウント値が主要情報記憶手段４２に移される書き込み操作が行われる度に、"１"の値ずつそのカウンター状態を増大する補助カウンター４８を含んでいる。
【００８１】
補助カウンター４８のカウンター状態も供給電圧が危険なレベルまで低下する場合に備えて保持しなければならないので、ＥＥＰＲＯＭの形状の補助情報記憶手段５０が補助カウンター４８の下流に、メイン・カウンター４０に対応する状態で、上記補助カウンター４８の並列出力端子が補助エンコーダ５２を介して、動作電圧がそこに供給されない場合でも一定の時間内部に含まれている情報を失わない補助情報記憶手段５０の並列入力端子に接続されるような方法で接続される。供給電圧が回復された場合に、補助情報記憶手段５０に含まれている情報を最初の形で補助カウンター４８に送り返すことができるようにするため、補助情報記憶手段５０の並列出力端子が、補助カウンター４８のカウンター状態の表示モードにおける、補助エンコーダ５２により行われる修正を逆転する補助デコータ５４を介して補助カウンター４８の並列入力端子に接続される。
【００８２】
補助カウンター４８が予め指定されカウンター状態に到達し、その結果、回線５５にオーバーフロー信号を出力すると、エンコーダ４４および５２が関連するメイン・カウンター４０および補助カウンター４８内に含まれているカウンター状態の表示形態を修正し、そして、デコータ４５および補助デコーダ５４がそのエンコーダ４４、補助エンコーダ５２による修正を逆転するコードが変更される。その目的のために、電子回路部２０は、補助カウンター４８から回線５５を介して対応する指令信号を受信する度に新しいコードを出力するコード発生装置５６を含んでいる。最も簡単な構成において、コード発生装置５６は、補助カウンター４８がオーバーフローする度に"１"ずつカウンター状態を増大させるインクリメンタにより構成されている。
【００８３】
このコード発生装置５６は、２つの、すなわち、メイン・カウンター４０および補助カウンター４８と同様、供給電圧が過度に低下した場合に内部に保存されている情報を失ってしまう回路の形態で設計されているので、この構成はＥＥＰＲＯＭの形態をなしており、その並列入力端子がコード発生装置５６の並列出力端子に直接接続されており、そして、供給電圧が停止状態になった場合、最後に使用されたコードを取り出して、供給電圧が回復されるまでそれを保存する第２の補助情報記憶手段５８を有している。このコードはコード発生装置５６によって用いられた表示モードで直接保存されるので、逆転移送操作は必要ではなく、したがって、第２の補助情報記憶手段５８の並列出力端子をそのコード発生装置５６の並列入力端子に直接接続することができる。
【００８４】
メイン・カウンター４０および補助カウンター４８およびコード発生装置５６内に含まれている情報が主要情報記憶手段４２および補助情報記憶手段５０、第２の補助情報記憶手段５８にそれぞれ送られる書き込み動作の制御と、主要情報記憶手段４２、補助情報記憶手段５０、第２の補助情報記憶手段５８からメイン・カウンター４０、補助カウンター４８およびコード発生装置５６内へのいくつかの情報の逆伝送は、一方では、供給電圧が危険なレベル以下に低下する恐れがある場合はいつでも回線６１を介して電圧モニター回路３２からの制御信号を受信し、また他方では、指令回線６３を介して、ＥＥＰＲＯＭ（主要情報記憶手段４２、補助情報記憶手段５０、第２の補助情報記憶手段５８）の「書き込み」用入力端子に、また、指令回線６５を介してメイン・カウンター４０および補助カウンター４８の「プリセット」入力端子に、そして、指令回線６７を介してコード発生装置５６の「プリセット」入力端子にそれぞれ接続されている、データを安全に確保するための制御論理手段６０の管理下にて行われる。
【００８５】
メイン・カウンター４０内に含まれているカウンター状態を外部ユーザーに出力できるようにするために、メイン・カウンター４０の並列出力端子は、回線７１を介してユーザーから対応するリクエスト信号を受信する度に、例えば、回線７２を介して、そこに並列に供給される情報を連続的に出力することができるインタフェース７０の対応する数の入力端子に接続されている。
【００８６】
コンデンサ部３５は、２つのコンデンサ７４、７５を含んでおり、これらは共に、直列の２つのコンデンサ７６、７７に固定的に接続されており、さらに、コンデンサ７６、７７は共に固定的に直列接続されている。コンデンサ７４、７５により構成される直列回路の一方の側は制御可能スイッチ８０を介してコンデンサ部３５の正の入力端子３４に接続されると共に、別の制御可能スイッチ８１を介してコンデンサ部３５の正の出力端子８４に接続することができ、さらに、コンデンサ部３５にはコンデンサ７６、７７で構成される直列回路の一方の側も固定的に接続される。
【００８７】
直列回路７４、７５の他方の側は、制御可能スイッチ８６を介して、コンデンサ部３５の負の入力端子３６に接続されると共に、制御可能スイッチ８７を介して、システム・グラウンド（アース）に、また、制御可能スイッチ８８を介してコンデンサ部３５の負の出力端子９０に接続され、さらに、コンデンサ部３５には、コンデンサ７６、７７により構成される直列回路の他方の側も固定的に接続される。
【００８８】
２つのコンデンサ７４、７５間の接続ポイントは制御可能スイッチ９２を介して接地することができると共に、制御可能スイッチ９３を介して２つのコンデンサ７６、７７の接続点に接続することができる。最後に、制御可能スイッチ８０、８１に接続される直列回路７４、７５の正の側は、制御可能スイッチ９４を介して直列回路７６、７７の負の側に接続することができる。
【００８９】
制御可能スイッチ８０、８１、８６、８７、８８、９２、９３および９４は制御論理手段６０によって、それら制御可能スイッチが２つの異なった切り替え状態を取ることができるように、同時に、かつ、一緒に起動される。図２に示した第１の切り替え状態では、制御可能スイッチ８０、８１、８６、８８および９２、９３は閉じられ、制御可能スイッチ８７、９４は開かれる。第２の切り替え状態では、これとは対照的に、制御可能スイッチ８０、８１、８６、８８および９２、９３が開かれ、制御可能スイッチ８７、９４が閉じられる。
【００９０】
コンデンサ部３５の正の出力端子８４は、負の出力端子９０が電圧モニター回路３２に接続されている間、主要情報記憶手段４２、補助情報記憶手段５０および第２の補助情報記憶手段５８のために増大した書き込み電圧を提供する。
【００９１】
さて、図３で、図式的に示されている電圧モニター回路３２は、それぞれの抵抗が、例えば、１：２の比率関係にある２つの抵抗器９５、９６により構成された電圧分割器を含んでいる。この場合、供給電圧＋Ｖが電源供給コンデンサ３０に接続された正の入力端子に負荷され、そして最初は同じ絶対値を有する電圧−Ｖがコンデンサ部３５の負の出力端子に接続されている入力端子に負荷されると、それぞれ比較器９７の正の入力端子に接続された抵抗器９５、９６の接続点は、接地電位のＶ／３以上で、正の入力端子の電圧が負の入力端子の電圧の半分に低下した場合に０になる電位にある。２つの抵抗器９５、９６は、図３に示されている比較器９７がほんのわずかしか電流を消費しないように、抵抗値を非常に高くすることも可能である。また、電圧分割器を構成する抵抗器９５、９６の分割比によって、負入力端子の電圧の割合を調節し、それ以下の値になると、正の入力端子における電圧が低下して、比較器９７に応答させるようにすることも可能である。
【００９２】
以下に述べる、図２および図３に示した回路の動作モードの説明において、コンデンサ３０は、図示されている電子アセンブリーの唯一の電圧供給源で、回転するシャフト１によってそれぞれコイル１５および１５’内に誘発される振動信号によって、いつでも再び最大電圧値までに充電される。上記の如く米国特許出願番号Ｎｏ．０８／３５２、１０１に詳細に述べられているエネルギー・コンバータ５の動作モードを考慮して、誘導コイル１５内に誘発されるサージ電流／電圧、あるいは、少なくとも１つの正および負半波を含む振動信号は、シャフト１が非常にゆっくり回転している場合でも、充電効果を発揮させるのに十分な電気的エネルギーを含んでいる。
【００９３】
コンデンサ７４から７７までを充電するために、制御可能スイッチ８０、８１、８６、８７、８８、９２、９３および９４は、図２に示される位置にあり、したがって、コンデンサ３０およびコンデンサン７４と７６は正の半波によって電圧＋Ｖまで充電され、コンデンサ７５、７６は負の半波によってほぼ同じ電圧−Ｖまで充電される。したがって、電圧値＋Ｖとグウランドに関連した−Ｖとによって構成される電圧２Ｖは、コンデンサ（直列回路９）７４、７５および７６、７７を通じて降下される。図１に関連して述べられた原理に基づいて動作するエネルギー・コンバータを用いることにより、コンデンサ３０の最大充電電圧を達成することが可能で、この最大充電電圧は、それ以下ではメイン・カウンター４０および補助カウンター４８とコード発生装置５６が内部に保存している情報を失ってしまう可能性がある限界値Ｖmin のほぼ２倍である。
【００９４】
コンデンサ３０が図示されている回路装置のための電流供給源としての役割を果たすので、各充電動作後、低下した電圧は、そのまま、次の充電動作まで降下し続け、ダイオード４１によって切り離されるコンデンサ７４、７６およびコンデンサ７５、７７の電圧は、これらコンデンサが図２に示す切り替え状態においては無負荷であるところから、実際的には無変化のままである。したがって、シャフト１が十分な速度で回転しているか、あるいは、エネルギー・コンバータ５が繰り返しパルス動作を受ける位置を中心にして行ったり来たりしている限り、その回路構成全体のための電源はコンデンサ３０の定常的な充電によって確保され、したがって、メイン・カウンター４０は測定および調整回路２４が誘導コイル１５、補助コイル１６および誘導コイル１５’、補助コイル１６’によって供給される振動信号からそれぞれ引き出して、回線３８を介してメイン・カウンター４０に伝送する、回線３９を介して到着する方向に関する情報に関連するパルスをカウントすることができる。
【００９５】
外部ユーザーが回線７１を介してインタ−フェイス７０にリクエスト信号を供給すると、メイン・カウンター４０が達成しているカウンター状態が回線７２を介して容易に読み出すことができる。メイン・カウンター４０内に含まれているカウンター状態の主要情報記憶手段４２内への記憶は、電圧供給コンデンサ３０で利用できる電圧が、電圧モニター回路３２の、図３に示される抵抗器９５および９６の抵抗の比率によって決められる値以下に低下しない限り行われない。
【００９６】
しかしながら、コイル１５および１５’内における２つの連続する振動信号間の時間的間隔が非常に長くなって、供給電圧が上に述べた値以下に低下すると、電圧モニター回路３２の比較器９７が対応する情報信号を回路６１を介して制御論理手段６０に出力する。制御論理手段６０は、先ず、コンデンサ部３５の正の出力端子８４からそこに提供される電圧が地面に対して＋４Ｖとなるように、制御可能スイッチ８０、８１、９２、９３、８６および８８を開き、スイッチ８７および９４を閉じる。
【００９７】
この４倍化電圧は、回線６３を介して制御論理手段６０によって同時に発生する３つの書き込み動作をいつでも確実に行わせることができる。この状況で、メイン・カウンター４０および補助カウンター４８のカウンター状態、そして、コード発生装置５６内に含まれているコードも、供給電圧がメイン・カウンター４０、補助カウンター４８およびコード発生装置５６内に含まれている情報が失われてしまう程度まで低下する前に、関連するＥＥＰＲＯＭ（主要情報記憶手段４２、補助情報記憶手段５０および第２の補助情報記憶手段５８）に書き込まれる。
【００９８】
電子回路部２０の定常の電流消費によって負荷されないコンデンサ部３５は、したがって、ここでは２つの機能を果たす。その主要な機能は、危険な電圧降下が発生する直前に、確保しなければならない情報を長期的保存しなければならない場合には、十分なエネルギーがいつでも確実に提供できるようにするための書き込みエネルギー蓄積手段としての役割である。それに加えて、好適に、供給電圧の危険な低下を検出することを可能にしてくれる基準電圧供給装置としての役割を果たす。
【００９９】
シャフト１が、長期間、コンデンサを充電するサージ電流／電圧が、その間に危険な程度にまで供給電源が低下する可能性のあるような時間的間隔で正確に発生する回転速度で動作することができるような状態では、その状況で行われる、ＥＥＰＲＯＭ（主要情報記憶手段４２、補助情報記憶手段５０）内への書き込みを伴う書き込み動作が、特に別の方法が用いられない限り、その構成全体の寿命が大幅に短縮されるような周波数で行われる。というのは、知られているようにＥＥＰＲＯＭ（主要情報記憶手段４２、補助情報記憶手段５０）は供給電圧がなくても、内部に記憶された情報を変化なしで長期間保存することができるが、ただ、限られた回数の書き込み動作しか許容しないからである。
【０１００】
こうした問題を解決するための第１のステップとして、図中の破線で示されている論理回路が各記憶手段４２、５０および５８の並列入力端子に配置されている。論理回路は、例えば、関連する記憶セルに関して、新たに書き込まれるべき二進値がすでにそこに保存されている二進値と異なっているかどうかをチェックし、その条件が合致した場合にだけＡＮＤゲートによって書き込み動作を実行させる、インバートされた出力を有する複数のＥＸＣＬＵＳＩＶＥ−ＯＲ回路を含む構成でもよい。
【０１０１】
以下により詳しく述べるように、コード発生装置５６は、それが提供するコードを、何回も書き込み動作を行った後でだけ変えるので、上に述べた方法で第２の補助情報記憶手段５８の長い稼働寿命は確実に保証される。
【０１０２】
シャフト１の完全な回転を１回転としてカウントするメイン・カウンター４０と、書き込み動作が行われる度に"１"ずつカウンター状態を増やす補助カウンター４８に関しては、少なくとも低い方の値、あるいは有意度を有する位置はその論理値を非常に頻繁に変えるので、保存されるべき値がすでに保存されている値と違っていることは度々あると考えるべきである。
【０１０３】
それにも拘らず、多数の書き込み動作が行われるようにし、したがって、構造全体の長い寿命を実現するようにするためには、メイン・カウンター４０および補助カウンター４８に含まれているカウンター状態を主要情報記憶手段４２および補助情報記憶手段５０に直接、並列に書き込まないようにする。反対に、コード発生装置５６の制御下で、少なくとも、以下の機能のひとつ、好ましくは両方を実行するエンコーダ４４および補助エンコーダ５２が間に挿入されている。
【０１０４】
第１に、これらエンコーダ４４および補助エンコーダ５２は、デコーダ４５が新しいコードを出力する度に、すなわち、補助カウンター４８が予め決められた数の書き込み操作がカウントされて、したがって、オーバーフロー出力端子５５で対応する制御信号を出力した場合に、好ましくは定期的な形態で、主要情報記憶手段４２および補助情報記憶手段５０の記憶位置の値あるいは有意度を交換するために用いることができるので、したがって、例えば、これまで最低の有意度を有する記憶位置が最も高い有意度の記憶位置となり、他のすべての記憶位置が有意度の尺度でひとつずつ下方にずれたり、その逆のことが行われるようになる。これは、書き込み動作が、その内容が当該記憶手段に新たに書き込まれるべき値とは違っている記憶位置だけで行われるという特徴と結びついて、すべての記憶位置にほぼ等しい書き込みが行われるようになる。
【０１０５】
第２に、また、あるいは上記の特徴に加えて、少なくとも、補助情報記憶手段５０が補助カウンター４８の有する並列出力端子より多数の、並列で書き込まれるべき記憶位置を有するように構成することができる。その場合、補助エンコーダ５２は与えられた回数の書き込み動作が行われる度に、コード発生装置５６によって発生されるコードとは無関係に、すべての利用できる記憶セルの中から記憶手順のために使用される記憶セルの選択を変更するために用いることができる。
【０１０６】
このように、例えば、補助カウンター４８内に含まれる情報の記憶のために１０個の記憶セルが必要な場合、補助情報記憶手段５０は、２０のそうした記憶位置を有していて、そのうち１から１０までのセルは第１のシリーズの記憶動作で使用し、セル２から１１までを第２のシリーズの記憶動作で用い、以下、最終的に存在する２０個の記憶位置すべてが用いられて、基本的に等しい回数の書き込み動作に処せられるまで、同様の手順を繰り返すことができるようにすることもできる。それに加えて、主要情報記憶手段４２がメイン・カウンター４０のカウンター状態の記憶に必要な数以上の記憶位置を有するように構成することもできる。この場合、それぞれに用いられる記憶位置の選択における変更はエンコーダ４４によって対応する方法で行われる。
【０１０７】
すでに述べたように、上記第１および第２に述べた方法は個別にも、両方を組み合わせてでも用いることができるが、特に長い寿命を実現するためには、後者の方が好ましい。
【０１０８】
カウンター４０および補助カウンター４８に含まれているカウント値がエンコーダ４４および補助エンコーダ５２による修正後の表示モードで主要情報記憶手段４２および補助情報記憶手段５０に書き込まれると、長い時間にわたって供給電圧が存在しなくても、ＥＥＰＲＯＭ（主要情報記憶手段４２、補助情報記憶手段５０および第２の補助情報記憶手段５８）は内部に記憶された情報を保持することができるので、供給電圧がさらに低下しても、何の問題も生じない。
【０１０９】
誘導コイル１５が新しいサージ電流／電圧を供給して、図２に示されている回路のために十分に高い供給電圧が再び利用できるようになると、制御論理手段６０は先ず回線６７上で制御パルスをコード発生装置５６の予め設定された入力端子に送り、コード発生装置５６は第２の補助情報記憶手段５８内に保存されているコードを受信して、それをエンコーダ４４と補助エンコーダ５２およびデコーダ４５および補助デコーダ５４に送る。
【０１１０】
また、制御論理手段６０は、次に、回線６５で指令パルスをメイン・カウンター４０および補助カウンター４８の入力端子の予め設定された入力端子に送り、これらカウンターはそれらの並列な入力端子に発生し、電圧不良が発生するより前に存在しているカウンター状態と同一で、さらにまた、主要情報記憶手段４２および補助情報記憶手段５０の寿命を引き延ばすためにエンコーダ４４および補助エンコーダ５２によって前回の書き込み動作の際に行われた表示モードの修正がデコーダ４５および補助デコーダ５４によって再び逆転されているので、正しい表示モードになっているカウンター状態を取り出す。
【０１１１】
また、第２の補助情報記憶手段５８のカウント値が"１"増大されて、それによって電圧ロスの発生より前の書き込み動作がカウントされるのは逆伝送手順が終了された場合だけである。カウンティング動作が第２の補助情報記憶手段５８のオーバーフローをもたらし、したがって、コード発生装置５６により出力されるコードが変更される場合、メイン・カウンター４０および補助カウンター４８に主要情報記憶手段４２および補助情報記憶手段５０に記憶されているカウンター状態を戻すという動作が、前回の書き込み動作で用いられたのと同じコードを用いて行われるので、こうした"遅れた"カウンティング動作が必要になる。
【０１１２】
したがって、こうした構成により、電圧ロスの発生より前に存在しているカウント値がメイン・カウンター４０および補助カウンター４８にそのまま確実に書き込まれ、これらのカウンターがその状況から出発して、適切な方法でカウントを継続できるようになる。（電圧供給）コンデンサ３０の充電電圧を、制御論理手段６０が書き込み動作を停止する下限電圧限界値である限界（critical）電圧よりかなり大きくするので、供給電圧がわずかに低下しただけでもすぐに書き込み動作を行わなくてもよいという意味で、遅延時間が与えられる。多くの使用状況で、上に述べた遅延時間より短い停止時間の発生の確率はより長い停止時間の発生の確率より高いので、必要となる書き込み動作の回数はかなり低減される。このことは、主要情報記憶手段４２、補助情報記憶手段５０および第２の補助情報記憶手段５８の寿命がかなり増大することを意味する。
【０１１３】
図３に示した比較器を用いる代わりに、電圧モニター回路３２はタイミング部材、例えば、その出力側に振動カウンターが配置されたオシレーターを用いることができ、この場合、カウンターのリセットされた入力端子は図２に示されている測定および調整回路２４によって、図２中の破線で示す回線９９を介して出力されるパルスを受け取る。コンデンサ３０の充電動作はこれらの各パルスの直前に行われるので、上記したオシレーター・カウンター・アセンブリを用いて、十分な供給電圧が利用でき、書き込み動作を行わなくてもよいと確実に想定することができる期間を決めることができる。
【０１１４】
また、適切な指令信号が回線６１を介して制御論理手段６０に送られるのは、オシレーターの振動をカウントするカウンターが予め決められたカウント値を越えた場合だけである。しかしながら、注意しなければならないのは、こうしたオシレーター・カウンター・アセンブリーの電流消費は高抵抗電圧分割器を構成する抵抗器９５、９６および比較器９７の電流消費より高い点で、したがって、最大限度の時間を用いることは不可能である。
【０１１５】
もう１つの実施例は、図１に示されているエネルギー・コンバータ５および５’が、シャフト１が低速あるいは高速で回転するときだけ図２に示した回路構成に電気エネルギーを確実に送るために用いられ、シャフトの回転に関する情報は非常にわずかの電気エネルギーしか消費しない回転センサーを用いて得るような構成とすることもできる。この回転センサーはそれによって供給される信号を評価し、その回転センサーによって予め決められた角度位置が検出される度に回線３８を通じてカウンティング・パルスを出力する測定および調整回路２４に直接接続されている。公知の構成に基づくこうした回転センサーの出力信号は運動の方向の検出も可能にしてくれるので、測定および調節回路２４はこうした信号から回線３９を通じて出力されるべき方向性信号も引き出すことができる。
【０１１６】
注意すべき点は、図１に示されているエネルギー・コンバータ（補助コイル１６および１６’は、例えば、スペース上の理由から省かれねばならない）を、上述の回転センサーと組み合わせて用いるような設計構成を用いることも可能である。この場合、エネルギー・コンバータによって出力されるサージ電流／電圧はコンデンサ３０を充電するためと、また、上に述べたような方法でカウンティング・パルスを引き出すための両方に用いることができるが、運動の方向に関する情報は、シャフト１の回転運動が極端に遅いクリープ・モードを取らないすべての状況で、それが０度から３６０度までの間の絶対角度値を提供するという事実によって、そのエネルギー・コンバータの１つによって与えられた最後のパルスがシャフト１によって発生されたものかどうか、および、それに関連して永久磁石３の回転が右回りで行われているか、左回りで行われているかについて判断することを可能にしてくれる上記回転センサーの信号によって得られる。
【０１１７】
以上の説明では、当初、コンデンサ３０が図２に示されている回路構成２０の唯一の電源装置であることが想定されていたが、実際には必ずしもその通りでなくてもよい。コンデンサ３０と並列で、基本的には回路装置に電気的エネルギーを供給する外部電圧／電流供給源を設けることも可能である。この場合、その外部電圧／電流供給源が何らかの理由で切られるか、あるいは故障した場合に、上に述べたような動作手順が行われる。シャフト１が静止しているときに、こうした故障が起きると、電圧モニター回路３２が再び供給電源の害を及ぼし得る低下を検出して、これまでに述べられたのと同じように制御論理手段６０に書き込み動作を行わせる。外部電圧供給が故障した間、シャフト１が回転している場合は、永久磁石３の端部の１つがエネルギー・コンバータ５または５’の１つを通過する度に、上に述べたのと同様に振動信号が発生される。こうしてつくりだされる信号はカウンティング・パルスを供給するばかりでなく、十分な電気的エネルギーを供給してカウンティング・パルスをカウントし、電圧がさらに低下する場合、それを不揮発性記憶手段４２に記憶する。
【０１１８】
対照的に、シャフト１の回転運動によってつくりだされる振動信号が、シャフト１が十分に速い速度で回転しているので十分に高い周波数で発生する場合は、コンデンサ３０の動作を中断せずにエネルギーの供給が確保され、メイン・カウンター４０はそのつど書き込み動作を行わなくてもシャフト１の回転をカウントすることができる。
【０１１９】
これら２つの動作モードは、主要電源が再び稼働し、シャフトが非常にゆっくり回転している場合でも、回路構成に対する中断されない電源供給が保証されるようになるまで継続される。
【０１２０】
上に詳細に述べた方法の代わりとして、あるいは、それに追加するものとして、それぞれのカウンター状態を、論理"１"から論理"０"、あるいはその逆の変化が時間的には均等配分されるような最大多数の記憶位置とし、したがって、さもなければ最も大きな負荷がかかる記憶セルに対しては、純粋な二進コードを用いた場合よりはるかに少ない頻度でしか行われないようなやり方でコード化された形態で関連する記憶手段の並列入力端子に供給するのが好適であることは、すでに述べている。
【０１２１】
このことを、２ビット二進カウンターの例を参照して以下に示す。カウンターが、ゼロのカウンター状態から始めて４つのパルスをカウントすると、その出力端子Ａ1 およびＡ2 で通常の二進コードに従って以下の４つの論理状態が起きる。すなわち、
カウントされたパルス 出力端子Ａ1 出力端子Ａ2
０ ０ ０
１ １ ０
２ ０ １
３ １ １
４ ０ ０
となる。
【０１２２】
したがって、出力端子Ａ1 では論理値の変化は４回起きるが、出力端子Ａ2 では２度しか起きない。その結果、書き込み動作がそれに新たに書き込まれるべき論理値がすでに記憶されている論理値とは異なっている記憶セルに対してだけ行われるようにするステップと組み合わせれば、出力端Ａ1 に関連した記憶セルに対して２倍の高さで負荷が行われるようになる。
【０１２３】
しかしながら、その記憶手段に供給される論理状態が以下のようにコード化されている場合、すなわち、
カウントされたパルス 出力端子Ａ1 ’ 出力端子Ａ2 ’
０ ０ ０
１ １ ０
２ １ １
３ ０ １
４ ０ ０
となる。各記憶セルに対する値の変化は等しい頻度で行われ、出力端Ａ1 ’に関連したセルには半分しか負荷されず、したがって、寿命が２倍になる。
【０１２４】
より大きなカウンティング容量を有するカウンターに対しても同様のことが言える。
【０１２５】
上に述べた本発明に係る構造は単に実例を示し、また、その原理の説明を目的として行われたのであって、本発明の精神および範囲を逸脱せずに、種々の修正、変更が可能であることは勿論である。
【０１２６】
【発明の効果】
以上説明した通り、この発明に係る位置検出装置にあっては、以上のような構成を採用したので、原理的に外部電源装置からは独立するように設計することができ、また、外部電源装置が長時間故障しても、位置検出装置が満足の行く程度に動作し続け、バッテリー電源を必要とせず、さらに、供給電源の低下に対応して、位置検出装置の動作を維持するためにエネルギー切り替えを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る、回転数をカウントしたり、シャフトの回転の方向を検出したりするのに適しており、上記シャフトの回転運動から運動エネルギーを取り出して、それを電気エネルギーに変換する２つのエネルギー・コンバータを有する位置検出装置の構成を示す斜視図である。
【図２】 本発明に係る位置検出装置の構成を示すブロック図である。
【図３】 図２に示した電圧モニター回路の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
５、５’ エネルギー・コンバータ
１５、１５’誘導コイル
２０ 電子回路部
２９ エネルギー蓄積手段
３２ 電圧モニター回路
３５ コンデンサ部
４０ メイン・カウンター
４２ 主要情報記憶手段
４４ エンコーダ
４５ デコーダ
４８ 補助カウンター
５０ 補助情報記憶手段
５２ 補助エンコーダ
５４ 補助デコーダ
５６ コード発生装置
５８ 第２の補助情報記憶手段
９７ 比較器
７４、７５、７６、７７ コンデンサ
８０、８１、８６、８７、８８、８９、９０、９２ 制御可能スイッチ
Claims (18)
- 一方が他方をモニターできるように配置された２つの物体のうち、該一方の物体の運動に基づいて電気信号を出力するセンサー部と、モニターされるべき位置情報をコード化した信号を含んだデジタル信号を生成するために前記センサー部から出力された信号を処理し、さらに評価装置で処理させるために送信される前記デジタル信号を中間的に記憶しておくための電子回路部とを備えた位置検出装置において、
該一方の物体が所定の位置に到達したときにモニターされた該他方の物体の運動に基づく運動エネルギーの一部を放出し、該モニターされた他方の物体の運動が極端に遅くなった場合であっても、該他方の物体の速度が最低の値以下に低下しない限り、前記電子回路部を動作させるだけの一時的な電力を確保するための充分な電気エネルギーを含んだサージ電流／電圧に変換するエネルギー変換手段と、
前記エネルギー変換手段によって出力される電気エネルギーを保存して、前記電子回路部の電流／電圧供給源として用いることができるようにするエネルギー蓄積手段と、
前記エネルギー蓄積手段によって提供される供給電圧が電圧限界値に近づくのを探知して、該供給電圧が前記電子回路部において中間的に記憶されている前記デジタル信号に含まれている情報を失ってしまう電圧限界値以下に低下するとき、該供給電圧が該電圧限界値以下に低下する前に制御信号を出力する電圧モニター回路と、
前記電圧モニター回路が制御信号を作りだす度に前記デジタル信号が読み込まれる不揮発性情報記憶手段と、
を備えたことを特徴とする位置検出装置。 - 前記エネルギー変換手段は、
一方が、他方に対してそれぞれ相対的に可動する２つの物体のうち、該一方の物体が所定の位置を通過するときにサージ電流／電圧を発生させる少なくとも１つの誘導コイルを含み、
前記エネルギー蓄積手段は、
前記サージ電流／電圧によって前記電子回路部への供給電圧として寄与できる電圧まで充電される少なくとも１つのコンデンサを含むことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。 - 前記サージ電流／電圧によって、前記電子回路部への正常な供給電圧としては寄与しない電圧まで充電されるコンデンサ部をさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載の位置検出装置。
- 前記電圧モニター回路は、
前記誘導コイルに誘導されるサージ電流／電圧が発生する度に時間測定動作を開始するタイミング回路と、
測定された時間が予め設定可能な時間限界値を超える度に不揮発性情報記憶手段にデジタル信号を書き込むための制御信号を発生させる制御信号発生手段と、
を含むことを特徴とする請求項２または３に記載の位置検出装置。 - 前記電圧モニター回路は、前記コンデンサ部によって電源供給され、また、前記電子回路部への供給電圧が危険な電圧限界値に近づくのを探知するための電圧比較器を含むことを特徴とする請求項３に記載の位置検出装置。
- 前記コンデンサ部に蓄積された電気エネルギーによって不揮発性情報として記憶する不揮発性情報記憶手段にデジタル情報が書き込まれることを特徴とする請求項３に記載の位置検出装置。
- 前記コンデンサ部は、
前記誘導コイルに発生するサージ電流／電圧を充電するために相互に並列に接続された複数のコンデンサと、
書き込み動作のための昇圧電圧を生成するために複数のコンデンサを相互に直列に接続し得る複数の制御可能なスイッチと、
を備えたことを特徴とする請求項６に記載の位置検出装置。 - 前記電子回路部は、
物体の回転および／または位置に関する情報をカウンター値にて保持するメイン・カウンターと、
前記カウンター値の２値化並列出力を記憶する不揮発性情報記憶手段の一部を構成し、前記メイン・カウンターの並列な出力端子に接続された並列な入力端子を有する主要情報記憶手段と、
を備え、
前記主要情報記憶手段では、前記電圧モニター回路から前記制御信号が発生する場合に、該並列な入出力端子に前記メイン・カウンターの瞬時の状態が読み込まれることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。 - 前記主要情報記憶手段では、限定的な回数の書き込み動作のみが許容され、書き込まれるべきカウンターの状態によって対応する記憶位置に新たに書き込まれる論理値とは異なった論理値が記憶されている記憶位置に対してのみ書き込み処理が行われるように制御されることを特徴とする請求項８に記載の位置検出装置。
- 予め決められた回数だけ書き込み動作が行われた前記主要情報記憶手段の記憶位置において、それまで頻繁に書き込まれた記憶位置に対しては統計的に見てより少ない頻度で書き込みが行われ、一方、それほど頻繁には書き込まれなかった記憶位置に対しては統計的に見てより高い頻度で書き込みを行わせるための記憶位置の有意度を入れ替える入れ替え処理を実行する第１の入れ替え手段と、
前記供給電圧が回復した場合に、前記主要情報記憶手段に保存されているカウンター値を前記メイン・カウンターに戻すために前記入れ替え処理と逆の入れ替え処理を実行する第１のフィードバック手段と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項９に記載の位置検出装置。 - 前記第１の入れ替え手段では、最も高い有意度を有する記憶位置が最も低い有意度の記憶位置となり、他のすべての記憶位置が１ステップ上方に移動するような記憶位置の入れ替え処理が定期的に実行されることを特徴とする請求項１０に記載の位置検出装置。
- 前記第１の入れ替え手段では、最も低い有意度を有する記憶位置が最も高い有意度の記憶位置となり、他のすべての記憶位置が１ステップ下方に移動するような記憶位置の入れ替え処理が定期的に実行されることを特徴とする請求項１０に記載の位置検出装置。
- 前記電子回路部は、
予め決められた回数の書き込み動作の実行を検出し、オーバーフローした場合に自動的にリセットすることができる補助カウンターと、
前記不揮発性情報記憶手段の一部を構成し、限定された回数だけの書き込み動作のみが許容され、前記補助カウンターが出力する２値化並列出力を記憶する補助情報記憶手段と、
前記補助情報記憶手段の記憶セルに対して、予め決められた回数だけ書き込み動作が行われた後、それまで頻繁に書き込まれた記憶位置に対しては統計的に見てより少ない頻度で書き込みが行われ、一方、それほど頻繁には書き込まれなかった記憶位置に対しては統計的に見てより高い頻度で書き込みが行われるような記憶位置の有意度を入れ替えるための入れ替え処理を実行する第２の入れ替え手段と、
前記供給電圧が回復した場合に、前記補助情報記憶手段に保存されているカウンター値を前記補助カウンターに戻すために前記入れ替え処理と逆の入れ替え処理を実行する第２のフィードバック手段と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１０に記載の位置検出装置。 - 前記第１の入れ替え手段は、前記メイン・カウンターと前記主要情報記憶手段との間に具備されるエンコーダによって実現され、
前記第２の入れ替え手段は、前記補助カウンターと前記補助情報記憶手段との間に具備される補助エンコーダによって実現され、
前記第１のフィードバック手段は、前記主要情報記憶手段と前記メイン・カウンターとの間に具備されるデコーダによって実現され、
前記第２のフィードバック手段は、前記補助情報記憶手段と前記補助カウンターとの間に具備される補助デコーダによって実現され、
前記電子回路部は、
前記エンコーダおよび前記補助エンコーダを起動させるとともに、該エンコーダおよび／または該補助エンコーダに予め決められた回数の書き込み動作が行われるごとに変更されるコードを生成するコード発生装置と、
限定された回数の書き込み動作だけを許容するような性質を有し、前記電圧モニター回路が予め設定された供給電圧が電圧限界値以下に低下するのを検出したときに前記コード発生装置によって生成されたコードを記憶する第２の補助情報記憶手段と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１３に記載の位置検出装置。 - 前記補助情報記憶手段は、前記補助カウンターの並列出力端子より多い記憶セルを有し、
前記電子回路部は、
前記記憶セルに対して、予め決められた回数の書き込み動作が行われた後、利用できる記憶位置のすべての中から記憶のために用いられる記憶位置の指定を変更する指定変更処理手段と、
前記供給電圧が回復した場合に、前記補助情報記憶手段内に記憶されたカウンター値を前記補助カウンターに戻すために前記指定変更処理と逆の指定変更処理を行う逆指定変更処理手段と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１４に記載の位置検出装置。 - 前記補助エンコーダが、前記指定変更処理手段としての機能を果たし、前記補助デコーダが、前記逆指定変更処理手段としての機能を果すことを特徴とする請求項１５に記載の位置検出装置。
- 前記メイン・カウンターが、前記エネルギー変換手段の誘導コイル内に作りだされるサージ電流／電圧から引き出されるパルスをカウントすることができることを特徴とする請求項８に記載の位置検出装置。
- 前記主要情報記憶手段、補助情報記憶手段および第２の補助情報記憶手段のうちの少なくとも１つが、それぞれが有する個々の記憶セルに記憶された論理値を変更する頻度がより均等に分散されるように、該当する前記メイン・カウンター、補助カウンターおよびコード発生装置からのカウンター値をそれぞれ受け取ることを特徴とする請求項１７に記載の位置検出装置。
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