JP4146490B2 - 誘導式のスイッチ - Google Patents

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Description

本発明は、特に自動式の車両トランスミッションで用いられる位置切換装置のために利用可能な、センサユニットを備える誘導式の切換装置に関する。
特に自動車の分野において、どのギヤが入っているかを判定するための距離・角度センサがドイツ特許第19806529号明細書により従来技術から知られている。公知の距離・角度センサは、X−Y面で互いに90°の角度をなすようにコイル支持体の上に配置されており、評価電子装置に接続された4つの測定コイルを有している。このセンサは、X−Y面と実質的に平行に測定コイルに対して相対的に可動であることによって測定コイルに電圧を誘導する、いわゆるターゲットも有している。誘導された電圧に基づいて、評価電子装置はY方向に進んだ距離と、Z−X面におけるターゲットの角度αとを算出することができる。公知の距離・角度センサは、それぞれ向かい合う測定コイルが互いに間隔をおいて配置されており、隣接する測定コイルが少なくとも部分的にそれぞれ重なり合っているという特徴がある。
比較的古いドイツ特許出願公開第10242385A1号明細書には、相並んで平面的に導体面に取り付けられた少なくとも2つのセンサコイルを備える、誘導式のセンサユニットが開示されている。隣接する導電性の操作部材では、各センサコイルに対する間隔xと、各センサコイルへの重なり合いyとを変更することができる。それによって生じるインダクタンスの変化の評価は、誘導式の近接スイッチの場合と同じく、振動性回路へセンサコイルを組み込むことによって行われる。このような種類の共振評価は温度の影響を受けやすく、比較的高いコストがかかる。
さらに、自動車の分野では機械式スイッチの多彩な用途が知られており、特にロックシステム、ダッシュボードの操作部材、シートの位置調節、ミラーの位置調節などが知られている。機械式のスイッチは磨耗なしに作動することがないという欠点がある。その耐用寿命は、一方では、接触材料の材料剥離、材料変質(酸化)、機械的な摩擦や電気的な過負荷の結果としての、あるいは遮断動作のときのアークの結果としての、切換接点への堆積物によって制限される。
機械式の摺動スイッチは、機械式スイッチの1つの特別な形態である。スライド可能な接点が摺動軌道上を動き、それにより、位置に応じて異なる接続部との接触を成立させる(いわゆるコーディングスイッチ)。このような種類のシフトゲートユニットでは、車両で発生する振動が摺動接点および摺動軌道の磨耗の増大につながる。
今日、現代の車両における調節モータは、多くの場合、磨耗のないパワー半導体を介して切り換えられているが、その場合にもパワー半導体は、磨耗がないわけではないスイッチによって制御されている。システムを完全に磨耗なしで構成するためには、機械的な切換接点なしで(すなわちセンサを用いて)作動する、新たな種類のスイッチの開発が必要である。
永久磁石の接近に対して反応し、それによって切換機能を発揮するホールセンサが従来技術で知られている。さらに、外部磁界によって引き起こされる抵抗の変化という現象に依拠するGMRセンサを利用することが知られている。外部磁界は、永久磁石または磁化可能なプラスチックに由来するものであってよく、相応の切換機能を惹起する。
さらに、光バリヤと反射光バリヤを利用することが知られているが、これらは外部光に対して敏感であることや、光学コンポーネントが経年劣化して汚れやすくなるという欠点がある。さらに、このようなセンサの利用には、機械式のスイッチや誘導式のスイッチに比べて高価であるという欠点がある。
切換部材では、照明部、表示部、または機械式スイッチのための支持体として、低コストな配線板がしばしば用いられる。このような配線板の存在は、本件発明の利用性を促進する。低コストな選択肢として、たとえばドイツ特許出願公開第10125278号明細書で用いられている、配線板に取り付けられた2つのセンサコイルの誘導性結合、および導電性の操作部材によるその減衰という作用原理が開示されている。この場合、減衰の強さは、各センサに対して相対的な操作部材の位置との間で相関関係がある。しかるべき結合を実現することができ、それによって前処理電子装置を簡素かつコスト面で効率的に構成できるようにするために、具体的な実施形態においては各センサが約10mm×10mmの最低寸法を配線板の上で有していなくてはならないことが、このようなテクノロジーにおける欠点として現れる場合がある。現在、低コストに生産可能な配線板では0.12mmの位置解像度が実現されており、すなわち、センサ巻線の配線板は最大0.12mmであってよく、それぞれの巻線の間の絶縁幅も同様である。それにより、センサの送信コイルも受信コイルも約5回の巻回を有しているだけでよい。
本発明の課題は、コイルの上方に取り付けられた操作部材によってセンサコイルのインダクタンスに影響を与え、このインダクタンス変化を簡単なやり方で評価することである。
コイルのインダクタンスは、独立請求項1に記載されているように、センサコイルに対する可変な間隔xおよび/またはセンサコイルとの可変な重なり合いyを有する導電性の操作部材によって大幅に変化する。前述の課題は、請求項1の構成要件を備える誘導式の切換装置によって解決される。好都合な発展例は従属請求項に定義されている。
配線板の上で四角い螺旋を描くように内側から外側へ巻回された、10mm×10mmの外側寸法をもつ減衰されないセンサコイルは、配線板の上で実現可能な10巻回の解像度で約1μHのインダクタンスを有している。
英国特許出願公開第1415644号明細書により、螺旋構造のインピーダンスをセンサとして利用することが公知ではあるが、この公知の螺旋構造は、螺旋インピーダンスの抵抗成分を利用して螺旋インピーダンスの誘導成分を排除するためにバイファイラー巻になっている。これとは異なり本発明によるセンサコイルは、図面を参照した以下の詳細な説明から明らかなように、モノファイラー巻である。
図1では、センサコイルが配線板の上へ平面的に取り付けられている。螺旋の中心点にある接続部は、たとえば配線板の裏面で導出されている。図1に示すセンサを、たとえばx=0.05mmの間隔xをおいて導電性の操作部材で覆うと、たとえば約1μHのインダクタンスがたとえば約0.2μHまで低下する。
操作部材Bによる誘導の低減は、センサループに対する操作部材Bの間隔xに依存して決まる(図2);さらにこの低減は、操作部材によるセンサループの重なり合い度にも左右される(図3)。操作部材が一定の間隔xをおいて図1のループの全面を覆っていると
き、センサ電圧の振幅は100%の重なり合い度のときに最小になり、この最小のセンサ電圧の大きさは間隔xに依存して決まる。このようにリアクタンスLは可変である(図1)。
したがって、スイッチについては次の2通りの切換メカニズムが可能である:
− 重なり合い度Gは定義された大きさに保たれ、操作部材Bとセンサループの間の間隔xが変化する(その様子は、たとえば図2に図示されている)、または、
− 間隔xは相対的に一定のままに保たれ、重なり合い度Gが変化する(その様子は、たとえば図3のy変位によって図示されている)。
− 両方の切換メカニズムxおよびyの組み合わせも考えられる(図3)。
センサインダクタンスLと、固定キャパシタンスCと、帰還分路に振動性回路が組み込まれた反転増幅器とで構成されるLC振動性回路が、低コストな評価電子装置として十分に知られている。振動性回路の周波数は、LC素子の共振周波数によって次式に基づいて規定される。
Figure 0004146490
これに後置された周波数カウンタが時間単位あたりの振動数を計数し、これを信号値として出力する。単純な切換機能のためには、コンパレータを用いて最新の周波数値を閾値と比較し、それによって切換機能を惹起させれば十分である。通常のケースでは、設定された限界周波数よりも周波数が大きいときには切換信号が「1」にセットされ、このことは、比較的高い減衰による比較的低いインダクタンスに相当している。周波数が低いときにはコンパレータが「0」を出力する。そして後置されたハイ・ロースイッチまたはリレーを介して、高い出力を切り換えることができる。あるいは周波数カウンタとコンパレータの機能が、いわゆるファームウェアとして、マイクロコントローラの内部で具体化されていてもよい。
それにより、自動車の操作ユニットで、磨耗のない押しボタンスイッチを簡単なやり方で具体化することができる。ボタンを押すことによって減衰部材がセンサに接近し、そこでロックメカニズムにより保持される。押しボタンがあらためて押されたときに初めてロックが解除され、操作部材は、センサから比較的大きな間隔をおいた休止位置へと移る(ボールペンロックの原理)。このようにして簡単かつ低コストなやり方で切換ボタンを具体化することができ、たとえばハザードライト、フォグランプ、リヤウインドウデフォッガ等のスイッチを具体化することができる。
非常に厳密な切換点が必要とされるアプリケーションでは、増幅器、キャパシタンス、コンパレータ等に及ぼされる温度の影響がしばしば問題となる。本発明では、2つのセンサを相並んで配線板の上に取り付け、両方を同時に、または交互にオンにすることによって、このような影響要因を温度安定的なアプリケーションで回避することができる(図2または図3参照)。インダクタンスL1またはL2の接続は、切換トランジスタまたは電界効果トランジスタまたはMOSFET(図2)またはアナログマルチプレクサAMUX(図3)によって行われる。第2のセンサリアクタンスに対する第1のセンサリアクタンスの比率を切換基準として採用することによって相対的な評価を適用すれば、妨害要因が排除される。この回路は非常に温度安定的である。
このような種類の回路は、センサ位置に対して相対的な操作部材の位置yが検出されるのに対して、センサに対する操作装置の間隔xは程度の差こそあれ一定に保たれるアプリケーションの場合にも好ましいことが判明している(たとえば距離・角度センサの場合)。この場合にも、図3に示すように、マイクロコントローラμCによって行うのが最善であるがこれに限定されるわけではない、相対的な評価が行われる。
図4は、正規化されたリアクタンスの2通りの典型的な特性曲線を、変位距離yの関数として示している。特性曲線L1およびL2のそれぞれの最大値の間の変位範囲内で、マイクロコントローラμCは正確な位置認識を行うことができる。さらに別の実際的な利用ケースでは、操作部材位置を認識するためにもっと多くのセンサを使用することができる。
図5に自動車のシフティングゲートとして図示されているような利用ケースで複数の位置を検出するときは、複数の誘導式のセンサを機能ユニットとして組み合わせるのが好都合である。このことは、オートマチックセレクトレバーの位置認識の具体化を例にとると、次のように説明される。
図5に示すようなパネルの下に、図6に示すような配線板が位置決めされており、その上面に、パネル表示部1,2,...Pのバックアップライトを組み付けることができる。配線板の破断部を貫通しているオートマチックセレクトレバーAW(図5と図6参照)には、配線板LPの下面に平坦に載置され、1つの操作部材または複数の操作部材(図6では一例として操作部材面BF1およびBF2)が上に取り付けられた操作キャリッジBSが連結されている。操作部材面は、定義された間隔xをおいて、さまざまなセンサユニットSEの上方で変位する。
変位という概念は、直線的であってよく、あるいは方向が変化してもよい操作部材キャリッジの運動を意味している。上方を通過されるべきセンサコイルは、図7に原理的に図示しているように、1本の直線上に並んでいてよい。しかしながら、たとえば図6および図9に示すシフティングゲート用として適用されるようないっそう複雑なトポロジーに基づいて、センサコイルが相並んで位置していてもよい。
さらに、隣接するセンサコイルのトポロジー(直線、折れ線、その他の軌道)は、平坦な配線板または湾曲した配線板の上に載っていてよい。図7にはセンサコイルの平坦な配置が図示されているのに対して、図5と図6では、湾曲したシフティングゲートの下に配置された湾曲した配線板の一例が図示されている。いずれのケースでも操作部材キャリッジは、実質的に一定あるいは可変であってよい間隔xをおいて、センサコイル構造の上方で変位する。
図5では湾曲したゲートに追随している湾曲した配線板を、ゲートの面に対して垂直に延びる平面に配置された平坦な配線板によって置き換えると、行われる変位のさらに別の変形例が得られる。この場合には操作部材キャリッジも垂直に立てられ、垂直かつ平坦な配線板の上へたとえば円弧状に取り付けられたセンサループの上方で順次変位する。
複数の誘導式のスイッチを組み合わせる場合、ブロック図は図7に示すようになる。オートマチックセレクトレバーのシフト動作時におけるセンサ信号の対応する振幅は、位置1,2,3および4について図8に見ることができ、ここではセンサL1−L4についての変位距離P1−P4に対して正規化されたリアクタンスがプロットされている。それぞれの切換閾値P1−P2,P2−P3およびP3−P4が記入されている。
冗長的であるが故に確実な位置認識も、たとえば図9に示すように多大な追加コストを
要することなく実現することができる。この図面では、1つの位置ごとに1つのセンサユニットではなく、1つの位置ごとに2つのセンサユニットを取り付けて、それぞれの信号を比較することが提案される。矛盾する結果が出たときは、システム全体が確実な状態へ移行するように評価ユニットが切換機能を実行する。そのために、たとえば図9に示す安全センサユニットSSEによって配線板を拡張することができる。
センサモジュールのための評価ユニットは、通常、インターフェース(CAN,LIN等)を介して制御電子装置ないしパワーエレクトロニクスへ切換情報を転送するマイクロコントローラである。
信号の評価は、複数のセンサコイルがある場合、特にセンサコイルのそれぞれ1つだけが評価回路と接続されるマルチプレクサ(図3、図7)を介して行われる。そのために図10と図11は、図7および図8に示す実施形態と同様に適用することができる信号評価の実施形態を示している。
図10と図11では、隣接する2つのセンサコイルのそれぞれの位置の間の境界線が、それぞれの誘導リアクタンスの直接的な比較によって規定される。図10のブロック図によれば、正弦波発振器が12MHzの交流電圧を生成する。この交流電圧は増幅され、時分割多重化でターンオンされる3つのセンサコイルのうちの1つへ電圧として供給される。導電性材料でできた操作部材をコイルの上方で動かすと、渦電流損失によってコイルのインダクタンスが低下する。それによってリアクタンスも低下し、このリアクタンスはXL=2PIL(f=12MHz)として算出される。たとえばコイルが、操作部材のないときには1000nH、操作部材があるときには200nHのインダクタンスをそれぞれ有しているとすると、上の式からXLは75オームないし15オームとなる。交流電圧が一定ならば、操作部材の重なり合いに依存して決まる電流が流れる。この電流が比例する高周波電圧へ変換され、整流されてからマイクロコントローラに供給される。
マイクロコントローラの評価コンセプトが図11に示されている。マイクロコントローラは、たとえば2msの一定のタイムスロットで、各々のセンサの整流された電圧を周期的に測定する。操作部材をセンサの上方で定まった距離ステップだけ動かして電圧を記録してみると、図11に示すような曲線が得られる。追加のセンサを使うことで距離範囲を広げることができる。操作部材が静的な状態にあるときは常に2つの値だけが評価され、すなわち、マイクロコントローラにとってはどの時点でも2つの隣接する測定値しか存在していない。マイクロコントローラ内部の評価ファームウェアでは、2つの隣接するセンサ電圧の商が計算されて、一定の値と比較される。この商が一定の値よりも大きいか小さいかに応じて、一方または他方の切換位置が判定される。
図12には、図10に示す電圧供給の別案として、コイルリアクタンスへの電流供給が図示されている。正弦波発振器がたとえばf=12MHzの一定の周波数と一定の振幅をもつ交流電流を生成する。この交流電流が増幅され、たとえば4つのセンサコイルL1からL4へ1つずつ順次供給される。
導電性の優れた材料からなる操作部材(たとえば銅や真鍮)をコイルの上方で動かすと、渦電流損失によってコイルのインダクタンスLが低下する。それによって誘導抵抗XLも低下し、この誘導抵抗はXL=2PILとして算出される。操作部材がコイルを覆っていないとき、コイルはたとえば1000nHのインダクタンスを有している。それに対して操作部材がコイルを完全に覆っているときには、このコイルはたとえば200nHのインダクタンスを有している。すると上の式から、誘導抵抗XLはたとえば75オームないしたとえば15オームとなる。
コイルL1からL4のうちの1つにおける降下電圧が整流され、さらに処理するためにマイクロコントローラへ供給される。このように、コイルは操作部材の幾何学位置を表すセンサとして作用する。
さらに別の信号評価方法が図13に示されている。マイクロコントローラは、各々のインダクタンスと比例するセンサL1からL4の電圧を、一定の時間的間隔をおいて周期的に測定する。菱形をした操作部材を各センサの上方で一定の距離ステップだけ動かして電圧を記録すると、図13に示すような近似的に正弦波形の曲線が得られる。追加のセンサを使えば距離範囲をさらに広げることができる。
次の処理ステップで、図14に示すようにゼロ正規化が行われる。まず最初に、図13に示す曲線から、本例では1000nHである最大のインダクタンスLmaxをもつセンサ番号とセンサ信号が判定される。次いで、Lmaxからそれぞれのセンサ値を減算すると、図14に示す4つの減衰曲線が得られる。
センサが操作部材で覆われていなければ減衰は0%であり、センサが完全に覆われているときは減衰は100%である。
さらにこの減衰は、センサコイルに対する操作部材の間隔にも左右される。図15に見られるように、間隔が広ければ最大の減衰は低下する。
このような間隔の変化への依存性をなくすために(オートマチックトランスミッション用の位置切換装置では、間隔変化を避けることができないものが少なくない)、隣接する2つの曲線の商をとる。それに基づいて、たとえば図16に図示するような3つの商の曲線が得られる。
次に、距離と信号の間の直線的な関係を実現するために、これらの商の曲線の対数をとる(図17)。図14の曲線形状が厳密に正弦波形に対応していればいるほど、図17の対数曲線はいっそう線形に近づく。
各々の直線の傾きと1つの点を用いて、それぞれの対数値を出発点としたうえで、正確な経路位置yを判定することができる(図17)。
図18は、切換閾値の設定を示している。自動車のオートマチックギヤチェンジには通常4つの切換位置(領域)がある。すなわち駐車(park)、後退(reverse)、ニュートラル(neutral)、および走行(drive)である。したがってセンサシステムを利用するときは、4つの領域の間で区別をしなければならない。これら4つの領域の間には3つの切換閾値がある。一定の経路位置における図17に示す直線の座標値をすべて記憶しておくことにより、各々の切換閾値を設定することができる。これらの閾値は次のようにして設定する:
操作部材を第1の位置(たとえば8mm)に移す。このときに第1の直線上の値(たとえば0.2)を記憶しておく。別の切換閾値でも同様の手順を踏む。作動時には、目下交差している直線上の座標値が継続して切換閾値と比較される。図18の例では、操作装置の最新の位置は28mmのところにある。座標の値は0.2であり、第2の切換閾値の座標値(0.8)よりも小さい。このことは、操作部材の最新の位置が領域3にあることを意味している。
最後に図19には、ただ1つの位置ですべての切換閾値を変位させる様子が示されている。現実には、切換閾値がすでに設定されているセンサ構造が、そっくり機械的に変位するという事態が起こり得る。そうすると理論上は、図18に示すすべての切換位置を再び
あらためて設定しなければならない。
「1点キャリブレーション」を使えば、ただ1つの位置ですべての切換点を等しい値だけ変位させることが可能になるという利点がある。そのためには、図17と図18に示すすべての直線の傾きが既知でなくてはならない。図19の例では、切換閾値を「旧」から「新」へ変位させるものとする。そのために操作部材を位置「切換閾値 新」へ動かす。座標上の両方の点(P1=0.2およびP2=−0.2)の差ΔY1を用いて、および第1の直線の傾きを用いて、距離差ΔX1を算出することができる。この情報を使って、その他の直線で新しい閾値の座標値を計算することができる。新しい座標値が不揮発性メモリにあらためて記憶され、それ以後には閾値として利用される。
配線板の上のセンサループの平面的な実施形態を、電気工学的な等価記号Lとともに示す図である。 評価回路としてのリアクタンス測定部を有するセンサユニットを備える、本発明による切換装置の機能的なブロック図である。 リアクタンス評価部と、変位距離yを検出するためにマルチプレクスによって制御される2つのセンサとを含んでいる機能的なブロック図である。 図3に示す第1のセンサL1および図3に示す第2のセンサL2のインダクタンスの典型的な特性曲線を、変位距離yの関数として示す図である。 図3または図6に示す切換装置に接続されたオートマチックセレクトレバーを備える自動車のシフティングゲートを示す図である。 図5に示すシフティングゲートユニットのための複数のセンサユニットを備える配線板の概要図である。 複数の誘導式のセンサが組み合される場合における、電子ユニットのブロック図である。 オートマチックセレクトレバーのポジション1からポジション4までのシフト動作における、図7の異なる切換ユニットのセンサ信号の正規化されたインダクタンスである。 図6の配線板と類似する概要図であるが、冗長的な切換ユニットを備えている。 電圧印加部を備える評価ユニットのブロック図である。 図10に基づいて評価されるインダクタンス変化である。 電流印加部を備える評価ユニットのブロック図である。 図12基づいて評価されるインダクタンス変化である。 図13に基づいて測定されるインダクタンスのゼロ正規化である。 図3に示す間隔xが追加的に変化した場合における、図14に示すゼロ正規化の依存性である。 図15に示す間隔依存性に左右されないようにするための商の算出である。 正確な距離位置yを判定するための、図16に示す商の対数評価である。 図12から図17に示すy変位の場合における切換閾値の定義である。 図18に示す切換閾値の変位である。

Claims (10)

  1. 誘導式の切換装置であって、
    ロックメカニズムまたは係止可能なセレクトレバーと、
    センサユニットと、
    評価回路とを備えており、
    前記センサユニットは、
    配線板に格納された少なくとも2つのセンサコイル(L1,L2,その他)と、
    2つのセンサコイル(L1,L2)に対する間隔(x)またはそれぞれ2つのセンサコイル(L1,L2,その他)への重なり合い(y)をそのインダクタンスを変化させるために可変である少なくとも1つの導電性の操作部材とを備えており、
    隣接するセンサコイル(L1,L2)の誘導リアクタンスの比較によってインダクタンス変化が評価回路で切換機能を惹起する、誘導式の切換装置において、
    隣接するセンサコイル(L1,L2,その他)の誘導リアクタンスの比較がコイル重なり合い(y)の対数関数として記憶されており、前記対数関数において、それぞれ2つの切換領域の間の切換閾値が記憶されており、これらの切換閾値を超えることがそのつど切換機能を惹起することを特徴とする、誘導式の切換装置。
  2. 振幅が一定で周波数(f)が一定の交流電圧がセンサコイル(L1,L2)へ印加され、次いで、可変なインダクタンス(L1,L2,その他)の電流振幅が評価されることを特徴とする、請求項1に記載の誘導式の切換装置。
  3. 振幅が一定で周波数(f)が一定の交流電流がセンサコイル(L1,L2)へ印加され、次いで、可変なインダクタンス(L1,L2,その他)の電圧振幅が評価されることを特徴とする、請求項1に記載の誘導式の切換装置。
  4. オートマチック式の車両トランスミッションのための位置切換装置としてのスライドスイッチの用途を有していることを特徴とする、前記請求項のうちいずれか1項に記載の誘
    導式の切換装置。
  5. セレクトレバー(AW)と、導電性の操作部材を支持していて実質的に水平方向へ変位する操作キャリッジ(BS)とを備えている、請求項4に記載の誘導式の位置切換装置。
  6. 導電性の操作部材を支持するボールペン原理に基づくロックメカニズムを備える誘導式の押しボタンスイッチとしての用途を有していることを特徴とする、請求項1から3までのいずれか1項に記載の誘導式の切換装置。
  7. 温度安定的で正確な切換基準をつくるために、センサコイル(L1,L2,その他)のうちそのつど1つだけを評価回路に接続可能である、前記請求項のうちいずれか1項に記載の誘導式の切換装置。
  8. センサコイルの信号評価がマルチプレクサ(AMUX)を介して行われることを特徴とする、請求項7に記載の誘導式の切換装置。
  9. センサコイル(L1,L2,その他)の信号評価がMOSFETスイッチを介して行われることを特徴とする、請求項7に記載の誘導式の切換装置。
  10. 前記対数関数の記憶がパラメータによって行われ(偶関数の傾きと点)、複数の切換閾値が1点キャリブレーションにより同時に設定されることを特徴とする、前記請求項のうちいずれか1項に記載の誘導式の切換装置。
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Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10242385B4 (de) * 2002-09-12 2005-09-01 Cherry Gmbh Induktive Sensoreinheit
US7719263B2 (en) * 2006-11-22 2010-05-18 Zf Friedrichshafen Ag Inductive position measuring device or goniometer
US7791506B2 (en) 2007-03-30 2010-09-07 Zf Friedrichshafen Ag Configurable networked user interface and switch pack
FR2917479B1 (fr) * 2007-06-13 2009-11-20 Sc2N Sa Capteur de position d'une boite de vitesses
DE102010005231A1 (de) * 2010-01-21 2011-07-28 M & FC Holding LLC, N.C. Verfahren zum Detektieren der Rotationen eines Rotors
US9091340B2 (en) 2011-05-11 2015-07-28 GM Global Technology Operations LLC Latching shifter with override feature
US8960040B2 (en) * 2011-09-14 2015-02-24 GM Global Technology Operations LLC Electronic shifter with adaptive position
JP2013228298A (ja) * 2012-04-26 2013-11-07 Tokai Rika Co Ltd 無接点センサ及びシフトレバー装置
JP2014002120A (ja) * 2012-06-20 2014-01-09 Tokai Rika Co Ltd 無接点センサ及びシフトレバー装置
DE102013207277B4 (de) * 2013-04-22 2016-04-28 Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg Kompensationsstromsensoranordnung
DE102013215947A1 (de) * 2013-08-13 2015-02-19 Zf Friedrichshafen Ag Sensor und Verfahren zum Erfassen einer Position in zwei Raumrichtungen
DE102014212058A1 (de) * 2014-06-13 2015-12-17 Zf Friedrichshafen Ag Rückstelleinrichtung für einen Getriebe-Wählhebel
JP2016024122A (ja) * 2014-07-23 2016-02-08 株式会社東海理化電機製作所 位置検出装置
JP6293036B2 (ja) * 2014-09-11 2018-03-14 メソッド・エレクトロニクス・マルタ・リミテッド 磁気センサのための距離測定方法及びセンサ
DE102014224858A1 (de) * 2014-12-04 2016-06-09 Zf Friedrichshafen Ag Induktive Positionsbestimmung
CN105172840A (zh) * 2015-09-29 2015-12-23 沧州师范学院 一种电路板及道岔密贴检测装置和检测方法
DE102016005826B4 (de) * 2016-05-17 2020-07-16 Pepperl+Fuchs Ag Positionsmesseinheit und Positionsmessverfahren
JP6859490B2 (ja) * 2017-07-28 2021-04-14 ビング パワー システムズ ゲーエムベーハー 車両の変速機用の切替信号発生器及び変速機用の切替装置
DE102017121823A1 (de) * 2017-09-20 2019-03-21 Huf Hülsbeck & Fürst Gmbh & Co. Kg Funkschlüssel für Kraftfahrzeuge
WO2019071284A1 (de) * 2017-10-12 2019-04-18 Victor Vasiloiu Elektromagnetisches messsystem für die erfassung von länge und winkel basierend auf dem magnetoimpedanzeffekt
US11664206B2 (en) * 2017-11-08 2023-05-30 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Arcing protection method and processing tool
DE202020105904U1 (de) 2020-10-15 2021-10-18 Cherry Europe Gmbh Einrichtung zur Erfassung eines Tastendrucks eines Tastenmoduls und Tastatur

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1415644A (en) * 1971-11-18 1975-11-26 Johnson Matthey Co Ltd Resistance thermometer element
US3875555A (en) * 1973-05-29 1975-04-01 Indicator Controls Corp Vehicle detection system
DE2653371C3 (de) * 1976-11-24 1980-01-17 Hans Widmaier Fabrik Fuer Apparate Der Fernmelde- Und Feinwerktechnik, 8000 Muenchen Tast- oder Druckschalteranordnung
US4580478A (en) * 1984-02-06 1986-04-08 Bitronics, Inc. Musical keyboard using planar coil arrays
NL8401391A (nl) * 1984-05-02 1985-12-02 Inductive Control Syst Kontaktloze elektrische besturingsinrichting.
US4658153A (en) * 1984-06-18 1987-04-14 Amnon Brosh Planar coil apparatus for providing a frequency output vs. position
DE3619238A1 (de) 1985-09-14 1987-03-26 Turck Werner Kg Naeherungsschalter
CH672383A5 (ja) * 1986-10-29 1989-11-15 Baumer Electric Ag
DE3735694A1 (de) 1986-10-30 1988-05-11 Ifm Electronic Gmbh Elektronisches, beruehrungslos arbeitendes schaltgeraet
US5003260A (en) * 1987-05-28 1991-03-26 Auchterlonie Richard C Inductive position sensor having plural phase windings on a support and a displaceable phase sensing element returning a phase indicating signal by electromagnetic induction to eliminate wire connections
DE3743259A1 (de) 1987-12-19 1989-06-29 Kloeckner Humboldt Deutz Ag Getriebefernschaltung, programmgesteuert fuer ein schleppergetriebe mit elektro-pneumatischer steuerung
DE4008199A1 (de) * 1990-03-15 1991-09-19 Bosch Gmbh Robert Induktiver stellungsgeber
IT1238726B (it) 1990-05-03 1993-09-01 Alessandro Dreoni Sensore di prossimita' induttivo e trasduttore di posizione con scala passiva
DE4038515A1 (de) 1990-12-03 1992-06-04 Vogt Electronic Ag Einrichtung zur statischen und/oder dynamischen laengen -und/oder winkelmessung
JPH05110412A (ja) * 1991-10-15 1993-04-30 Omron Corp 発振回路及び高周波発振型近接スイツチ
DE4237879A1 (de) * 1992-11-10 1994-05-11 Bosch Gmbh Robert Auswerteschaltung für einen Induktivsensor
US5388476A (en) * 1993-06-15 1995-02-14 Agco Corporation Gearshift mechanism
US5617023A (en) * 1995-02-02 1997-04-01 Otis Elevator Company Industrial contactless position sensor
CH690934A5 (fr) * 1996-04-29 2001-02-28 Suisse Electronique Microtech Dispositif de détection de position et de mouvement à variation de champ magnétique.
FR2761772B1 (fr) * 1997-04-07 1999-05-21 Suisse Electronique Microtech Capteur inductif micro-usine, notamment pour la mesure de la position et/ou du mouvement d'un objet
EP0913857B1 (de) * 1997-10-30 2004-01-28 ESEC Trading SA Verfahren und Einrichtung für die Justierung des Bondkopfs einer Maschine für das Bonden von Halbleiterchips auf ein Trägermaterial
DE19806529C2 (de) 1998-02-17 2002-04-18 Micro Epsilon Messtechnik Weg-Winkel-Sensor
FR2803030B1 (fr) 1999-12-22 2002-02-08 Siemens Automotive Sa Capteur analogique de position sans contact
DE20011223U1 (de) * 2000-06-26 2000-10-05 Kindler Ulrich Vorrichtung zur berührungslosen Wegmessung, insbesondere zur Stellungs- und Bewegungserfassung
DE10125278C2 (de) 2001-05-23 2003-04-10 Cherry Gmbh Induktive Positionsschaltvorrichtung
DE10143900A1 (de) * 2001-09-07 2003-03-27 Sick Ag Induktiver Näherungssensor
DE10242385B4 (de) 2002-09-12 2005-09-01 Cherry Gmbh Induktive Sensoreinheit
US7719263B2 (en) * 2006-11-22 2010-05-18 Zf Friedrichshafen Ag Inductive position measuring device or goniometer

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