JP4172911B2

JP4172911B2 - 位置センサ

Info

Publication number: JP4172911B2
Application number: JP2000516201A
Authority: JP
Inventors: デイビッド・トーマス・エリオット・エリイ; アンドリュー・ニコラス・デイムズ
Original assignee: シナプティクス（ユーケー）リミテッド
Priority date: 1997-10-15
Filing date: 1998-10-15
Publication date: 2008-10-29
Anticipated expiration: 2018-10-15
Also published as: WO1999019691A1; EP1023575B1; TW453013B; AU9451998A; GB9721891D0; EP1023575A1; ATE230479T1; EP1308697A3; DE69810504D1; DE69810504T2; JP2001520368A; EP1308697A2; US6522128B1

Description

【０００１】
本発明は、相対的に可動な少なくとも２つの部材間の相対位置を検知する位置センサに使用される装置に関する。本発明は、線形および回転誘導式位置センサを用途とする。
【０００２】
WO95/31696 は、一方の部材が、センサ印刷回路基板に取り付けられた一つの励起巻線と多数のセンサ巻線とを担持し、他方の部材が、これも印刷回路基板に取り付けられた共振器を担持する、誘導式位置センサを開示している。作動時には、交流電流が励起巻線に加えられ、励起巻線はセンサ印刷回路基板の領域に交番磁場を発生させる。この磁場がセンサ印刷回路基板に接近して置かれると、共振器と誘導結合して、その共振器を共振させる。これが次に、それ自身の、空間的にパターン化された交番磁場をセンサ印刷回路基板の近傍に発生させる。この共振器磁場は、センサ巻線内に、振幅が、２つの部材間の相対位置とともに正弦的に変化する交番信号を誘導する。同様のシステムが EP0182085 に開示されているが、これは共振器の代わりに、導電性スクリーンを使用している。しかし、導電性スクリーンの使用は、出力信号レベルがはるかに小さく、また、導電性スクリーンによってセンサ巻線内に誘導される信号は、励起巻線から直にセンサ巻線で生成される信号と実質的に同位相だが反対極性を持つという欠点がある。それに対して、共振器の場合は、共振器によってセンサ巻線内に誘導された信号と、励起巻線によってセンサ巻線内に誘導された信号との間に９０°の位相ずれがある。従がって、共振器では、同期検出を使って、共振器信号を励起ブレイクスルーから隔離することが可能である。
【０００３】
これらの両システムのセンサ巻線の設計は、位置センサの動作にとって極めて重要である。特に、共振器との必要な正弦波結合が存在するように、かつ励起巻線との最少の結合が存在するように、それらを形成しなければならない。これは、共通磁場によって隣接ループ内に誘導される信号が互いに反対になるように編成された多数の直列接続ループかスパイラル巻線を形成することによって、また、励起巻線を、センサ巻線の周辺のまわりの一つ以上のループとして形成することによって達成される。
【０００４】
本発明の一つの目的は、センサおよび励起巻線の別の幾何学的形状を提供することである。
【０００５】
センサ巻線と励起巻線とは、多層回路基板に比べて安価で製造が容易な２層印刷回路基板上に形成するのが望ましい。低価格で、小型で、最適なＥＭＣ特性のために、励起電流の発生と、センサ巻線内に誘導される信号の処理とに使用される電子装置は、センサ巻線と同一の回路基板上に取り付ける必要がある。今日までに提供されたシステムでは、これらの接続部は面倒で、高価で、信頼性に欠けることがあるツイストペア・フライングリード(twisted pair flying leads) で作られてきた。接続部は従来型のＰＣＢトラック経路設定技術を使って製作できる。しかしながら、この接続トラックは通常、（ｉ）センサ巻線と共振器間の正弦的結合関係に外乱をもたらし、また（ｉｉ）センサ巻線が、励起コイルによって生じた磁場に敏感になり、両方とも、位置センサの総合精度を低下させる。
【０００６】
この問題の一つの解決策は、単純に多層印刷回路基板を使用することである。しかし、この方法は、わずか２つではなく、幾つもの印刷回路基板の層が正確な整合を要求するので、コストを高め、位置の検知精度を低下させる場合がある。
【０００７】
一局面によれば、本発明は：直列に接続されるとともに、共通電磁場によってループに生成された信号が互いに反対になるように編成された、少なくとも２つのループを有する第１回路と；測定路に沿って延びるとともに、第１回路のループにオーバーラップされるが電気的にはそれらから隔離された、少なくとも一つのループを有する第２回路；とを備える、位置エンコーダに使用される変換器を提供する。
【０００８】
そのような変換器は、所定のサイズの回路基板に対して、第２回路の巻数とは無関係に、第１回路のループの面積を最大にできるという利点を提供する。
【０００９】
この局面はまた、測定路に沿って編成された第１の複数の導体トラックと；測定路に沿って編成された第２の複数の導体トラックとを備え；第１と第２のの複数の導体トラックは互いに重ね合わされて、（ｉ）直列に接続されるとともに、共通電磁場によってループ内に生成された信号が互いに反対になるように編成される、測定路に沿った少なくとも２つの前記ループ、を有する第１回路と、（ｉｉ）前記測定路に沿って延びる少なくとも一つのループを有する第２回路とを画成し；前記第１の複数の導体トラックのうちの、前記第１回路の一部を形成する導体トラックが、前記測定路に対して横方向に間隔をあけて配置される第１と第２のグループを成して編成されること；前記第２の複数の導体トラックのうちの、第１回路の一部を形成する導体トラックが、第１グループ内の導体トラックを第２グループ内の導体トラックと接続するように編成されること；そして第２の複数の導体トラックのうちの、前記第２回路の前記少なくとも一つのループを形成する導体トラック（単数または複数）が、前記第１と第２のグループの導体トラック間に配置されること；を特徴とする、位置エンコーダに使用される装置を提供する。
【００１０】
別の局面によれば、本発明は：少なくとも任意の交差点において、インシュレータによって絶縁された２層の導体トラックを備え、その導体トラックは、（ｉ）直列に接続されるとともに、共通磁場によってループ内に誘導された信号が互いに反対になるように編成される、測定路に沿って延びる少なくとも２つの前記ループ、を有する第１回路と、（ｉｉ）前記測定路に沿って延びるとともに、前記第１回路の前記少なくとも２つのループにオーバーラップされるが電気的にはそれらから隔離された少なくとも一つのループ、を有する第２回路と、を画成するように編成され；前記第２回路の少なくとも一つのループと前記第１回路の一つ以上のループ間の電磁結合面積が、前記第２回路に対する接続トラックの編成によって生じた、第２回路の少なくとも前記一つのループと第１回路のひとつのループ間の結合の変動効果に反対するように変えられる；位置センサに使用される変換器を提供する。
【００１１】
この局面で、第２回路は多重始点 (multi-start) スパイラル巻線を備え、結合面積の変動が、スパイラル巻線に対するその始点または各始点の近傍で提供されることが好ましい。
【００１２】
ここに、本発明の例示としての実施の形態を添付の図面に関して説明する。
【００１３】
図１はシャフト１を概略的に示し、シャフトは、その軸のまわりに回動自在であり、支持壁５に備えられた軸受３を貫通している。レゾネータ（図示せず）を担持する第１の印刷回路基板９は、シャフト１により（矢印７で示すように）ブッシュ１１を介して、回転可能に（断面で示す）第２の印刷回路基板１５の隣へ搭載され、第２の印刷回路基板１５は、多数のセンサ巻線（図示せず）と励振巻線（図示せず）を担持する。第２の印刷回路基板１５は、支持壁５に固定され、回動シャフト１が貫通する中央孔１６を有する。
【００１４】
励振巻線、センサ巻線、およびレゾネータは、励振電流が励振巻線に印加されるとレゾネータが励振されて、センサ巻線に信号を誘導し、信号のピーク振幅がシャフトの回転の角度により正弦的に変化するように、編成されている。センサ巻線は、回動シャフト１の回転角を決定するよう誘導信号を処理する電子処理装置（図示せず）へ接続されている。
【００１５】
この実施の形態では、回路基板１５のまわりの円周方向へ延在する２つの２ターン・センサ巻線が使用される。各センサ巻線の各ターンは同じ幾何学的形状を持ち、３周期の巻線を備え、各周期は約１２０°の角度にわたり円周方向へ延在する。図２ａは、センサ巻線２１の１つの１ターン２１−１の形状を示し、図２ｂは、それをリニア（直線状）経路にわたり伸ばされた場合のこのターン２１−１の形状を図示する。図２ａと２ｂに示すように、センサ巻線ターン２１−１は、直列に接続された導体の、６個の６角形のループ２１−１ａ〜２１−１ｆを備え、隣のループは反対向きに巻かれるよう接続されている。従がって、同じ磁界により、１つのループで誘導されるどのＥＭＦも、隣のループで誘導されるＥＭＦと反対向きになる。この実施の形態では、各ループで囲まれた面積はほぼ同じであり、そのために、隣のループで誘導されるＥＭＦは実質的に相互に打消すので、各ターン、従がって各センサ巻線を、電磁妨害環境に対して免疫性を持たせている。
【００１６】
この実施の形態では、センサ巻線は、約２５ｍｍの直径を有する２層印刷回路基板上に形成されている。（使用中は支持壁５に面する）上面上の導体は、図２ａと２ｂで破線で示され、（使用中はレゾネータ回路基板９に面する）下面上の導体は実線で示されている。図で見て取れるように、導体の大部分は、使用中にレゾネータ印刷回路基板９に最も近い、印刷回路基板の側上に配置されている。これにより、レゾネータとセンサ巻線との間の最大の結合が保証される。図２ａと２ｂから分かるように、印刷回路基板１５のトップ層とボトム層上の導体を接続するバイアホール２２は、ループの内側と外側の端に位置し、これらの端を接続する導体は、全て印刷回路基板の下側にある。
【００１７】
この実施の形態では、通常は（印刷回路基板の反対面に延びる導体２４と２６を接続するための）点Ａにあるはずのバイアをなくすことにより、および点Ａでのこれらの導体の端から接続パッド２３と２５まで１組の接続トラック２８を延ばすことにより、センサ巻線のターン２１−１から１組の接続パッド２３と２５までの接続がおこなわれる。図示のように、接続トラック２８は、相互にＰＣＢの反対面上に従がい、そのために、接続トラック２８とレゾネータ（図示せず）との間、および接続トラック２８と励振巻線（図示せず）との間の磁気結合を最少化する。
【００１８】
上記で説明したように、この実施の形態では、印刷回路基板１５上に、２つの２ターンのセンサ巻線および励振巻線がある。図２ｃは、これら全ての巻線のある印刷回路基板１５を示す。図示のように、センサ巻線２１の第１ターン２１−１は、太線を使って強調し、各センサ巻線２１および２７の２つのターンは、円周方向へ１５°（周期の８分の１）間隔をあけられていて、センサ巻線２１の第１ターン２１−１は、センサ巻線２７の第１ターン２７−１から３０°（周期の４分の１）間隔をあけられている。図示のように、センサ巻線２１の第２ターン２１−２は、１組の接続トラック３２により、接続パッド２３と３０へ接続され、接続トラック２８と同様、相互に印刷回路基板１５の反対面上に従がう。同様に、接続トラック３４および３６が、それぞれターン２７−１および２７−２をそれぞれ接続パッド３１と３３、および３１と３５へ接続する。この方法で、ターン２１−１および２１−２は直列に接続され、ターン２７−１および２７−２も直列に接続され、これらの巻線への接続トラックは、センサ巻線２１および２７と励振巻線との間、およびセンサ巻線２１および２７とレゾネータとの間の磁気結合に影響を及ぼさない。
【００１９】
図２ｄは、リニア経路にわたり伸ばされた場合のセンサ巻線２１を共に形成する２つのターン２１−１および２１−２を示す。図示のように、この実施の形態では、２つのターン間のズレ (stagger)つまり隔りは１５°である。出力信号が大きく、空間歪みを低減するので、２ターンのセンサ巻線を使用する。空間歪みが低いことは、レゾネータとセンサ巻線間の空間結合関係がより正弦（波）に近いことを意味する。これは、より正確なセンサを保証する。理想的には、コイルのずらし角度は、高調波誤差の主成分を抑制するので、周期の６分の１の境域（すなわち、この実施の形態では２０°）であるべきである。最低高調波誤差のための正確なずらし角度は、正確に周期の６分の１ではないかもしれず、実験およびまたはモデリングにより決定できる。この実施の形態では、スペース不足のため各センサ巻線の導体間の衝突を避けるよう、ピッチの８分の１のコイルずらし角を選択した。（代替のアプローチは、スペースに重要なバイアの位置を一定に保持すると同時に、半径方向の線の位置を最適の周期の６分の１により近くずらすことである。そのようなセンサ巻線を形成するであろう印刷回路基板のトップ層とボトム層を図２ｅと図２ｆに示す。）
図２ｇは、リニア経路にわたり伸ばされた場合の、この実施の形態の２つのセンサ巻線２１および２７を形成する４つのターン２１−１、２１−２、２７−１、２７−２を示す。図示のように、２つのセンサ巻線２１および２７間の隔り、つまりずらし角は３０°であり、周期の４分の１に相当する。従がって、それぞれのセンサ巻線による信号出力は、９０°位相差になる。
【００２０】
再度、図２ｃを参照すると、回路基板１５のトップ層とボトム層上のセンサ巻線２１および２７を形成する導体間の接続は、２つの内円のバイア４２および２つの外円のバイア４４により提供される。図２ｈは、（トップ層から見て）印刷回路基板１５上の導体のボトム層を示す。図示のように、内円のバイア４２と外円のバイア４４との間の導体トラックは、全てこの層上に作成されている。従がって、図２ｃに示すように、励振巻線２９を、センサ巻線２１および２７と衝突させることなく、バイアのこれらの内円と外円との間に巻くことができる。このことは図２ｉに図示され、そこでは印刷回路基板１５のトップ層上に形成される導体が示されている。
【００２１】
図２ｃに示すように、励振巻線２９は、２−開始スパイラル巻線により形成される７本の同心ループを備える。詳細には、励振巻線２９は、バイア２４からＣ点まで、反時計回りに増加スパイラルで延在し、Ｃ点で、外ループは導体３８によりバイア２６へ接続される。バイア２６で、励振巻線２９は、反時計回りに増加スパイラルで継続してＤ点に至る。この技術に精通した者は理解するであろうように、各センサ巻線の各ループは、励振巻線２９と結合することになる。しかし、各ループは反対向きに巻かれているので、励振巻線２９から１つのループに誘導されたどの信号も、隣のループに誘導された信号と反対向きになる。従がって、励振巻線２９とセンサ巻線２１および２７の各ループとの間の磁気結合が同じである場合、励振巻線により１つのループに誘導された信号は、隣のループに誘導された信号と実質的に打消し合うことになり、従がって、励振巻線２９と、センサ巻線２１および２７との間の正味の結合は無いことになる。しかし、以下の説明から明らかになるであろうように、この実施の形態では、励振巻線２９を接続パッド３７と３９へ接続する接続トラック４０が理由で、励振巻線２９と各センサ巻線の各ループ間の磁気結合が同じであるように確保することはできない。
【００２２】
上で説明したように、レゾネータおよび励振巻線２９との結合が実質的に無い接続トラックを使用して、センサ巻線の各ターンへの接続がなされた。この理由は、接続トラックが相互に印刷回路基板１５の各面に従がうからであり、また励振巻線およびレゾネータにより生成される磁界のほとんどが、回路基板１５の面に垂直だからである。図２ｈと図２ｉから分かるように、２層の回路基板設計のこの実施の形態では、センサ巻線２１および２７と衝突することなく、励振巻線２９へ同様な組の接続トラックを延ばすことはできない。詳細には、図２ｃを参照して、励振巻線２９を接続パッド３７と３９へ接続する接続トラック４０は、これらのパッドから印刷回路基板１５の各面上をＢ点まで進み、ここで、印刷回路基板１５のトップ層上の接続トラックが左へ進み、Ｄ点で励振巻線２９の外ターンに達し、印刷回路基板１５のボトム層上の接続トラックが、右へ進み、バイアホール２４で励振巻線２９の内ターンに接続する。接続トラック４０が取るこの経路の分枝は、結果として、励振巻線２９と、センサ巻線２１および２７のループとの間の結合に不均衡をもたらす。
【００２３】
励振巻線２９の一部とセンサ巻線２１の第１ターン２１−１を示す図２ｊを参照して、この不均衡の理由を以下に説明する。図示のように、接続トラック４０がＢ点で分枝するところで、例えば、励振巻線２９とループ２１−１ｃとの間のオーバーラップ領域と比較して、励振巻線２９とループ２１−１ｂとの間にオーバーラップする追加領域４３がある。この追加のオーバーラップは、励振巻線２９とループ２１−１ｃとの間の磁気結合より、励振巻線２９とループ２１−１ｂとの間の磁気結合を増加させる結果となる。同様な不均衡は、励振巻線２９と他のセンサ巻線２７との間にも生成される。
【００２４】
この実施の形態では、更なる不均衡が、接続トラックにより生じる不均衡を打消すように計画的に追加される。詳細には、同様な不均衡が、反対向きに巻かれた巻線２１−１のループで、領域４３と同様な領域を創出することにより生成される。この実施の形態では、この計画的な不均衡は、ループ２１−１ｂで接続トラックにより生じる不均衡から１８０°の隔りをおいたループ２１−１ｅで、追加のオーバーラップ領域４５を追加することにより作られる。この技術に精通した者は理解するであろうように、計画的な不均衡は、ループ２１−１ａ、２１−１ｃ、または２１−１ｅの任意の一つで作ることができるであろう。代替として、接続トラックにより生じる主たる不均衡を打消すために、これらのループの各々により小さい不均衡を追加することもできるだろう。
【００２５】
図３ａは、レゾネータ印刷回路基板９のトップ層を示し、図３ｂは、トップ層から見た場合のレゾネータ印刷回路基板９のボトム層を示す。印刷回路基板９は、直径が約２５ｍｍの円板から形成され、固定ピン５２、５４、および５６を受容する２つの切欠き部９−ａと９−ｂを有し、ピンは、ブッシュ１１上に搭載され、使用中、回路基板９をブッシュ１１に対して固定する。図３ａに示すように、回路基板９のトップ層は、円周方向に１２０°隔たっている３つのコイル部分５３ａ、５５ａ、および５７ａを備える。同様に、図３ｂに示すように、レゾネータ印刷回路基板９のボトム層は、また円周方向に１２０°隔っている３つのコイル部分５３ｂ、５５ｂ、および５７ｂを備え、コイル５３ｂはコイル５３ａの真裏に配置され、コイル５５ｂはコイル５５ａの真裏に配置され、コイル５７ｂはコイル５７ａの真裏に配置されている。この実施の形態では、使用中、レゾネータ回路基板９のトップ層は、センサ回路基板１５に面し、その間隔は約２ｍｍである。
【００２６】
コイル５３、５５、および５７の各々は直列に接続され、コイルの終端は、一対のコンデンサーマウント６１と６３に接続され、これら一対のマウントは、一対のコンデンサをコイルと直列に接続し、ＬＣレゾネータ５０を形成する。より詳細には、導体トラックは、レゾネータ回路基板９のトップ層上でコンデンサーマウント６１から反時計回りの減少スパイラルで延在し、５３ａを画成してバイア６５へ達し、そこを通り抜けてトラックは基板９の他側へ至る。バイア６５から、導体トラックは、基板９のボトム層上で反時計回りの増加スパイラルで延在し、コイル５３ｂを画成して、バイア６７へ達し、ここでトラックは回路基板９のトップ層へ戻る。次いで、導体トラックは、反時計回りの減少スパイラルで連続してコイル５５ａを画成し、バイア６９へ達し、そこを通り抜けて回路基板９のボトム層へ戻る。導体トラックは、バイア６９から反時計回りの増加スパイラルで巻かれ、コイル５５ｂをバイア７１に至るまで画成し、ここで導体が通り抜けて回路基板のトップ層へ戻る。バイア７１から、トラックが反時計回りの減少スパイラルで巻かれ、コイル５７ａを画成して、バイア７３へ達する。バイア７３を通り抜けて、導体はボトム層へ戻り、反時計回りの増加スパイラルで続いてコイル５７ｂを画成して、バイア７５へ達し、ここでトラックは他のコンデンサーマウント６３へ接続される。
【００２７】
回路基板９がブッシュ１１上へ回動自在に搭載され、回路基板１５が支持壁５へ固定され、それにより、レゾネータ回路基板９の内端７６がセンサ回路基板１５の内端１６と同心であり、コイル５３、５５、および５７は、励振巻線２９とセンサ巻線２１および２７に隣接して位置する。励振電流が励振巻線２９へ印加される場合、励振巻線により生成される磁界は、回路基板９の外端に最も近いコイル５３、５５、および５７の導体トラックと結合し、これらのコイルの各々でＥＭＦを誘導する。コイルは全て同じ方向に巻かれているので、これらのＥＭＦが加わり、各コイル５３、５５、および５７を通って流れるレゾネータ電流が生成され、それにより、コイル５３、５５、および５７の中心に位置する３つの主軸を有する空間的にパターン化されたレゾネータ磁界を生成する。レゾネータ５０は、センサ巻線の周期と同じ数のコイル５３、５５、および５７を有するので、そしてこれらのコイル間の間隔はセンサ巻線の１周期に相当するので、図２ｈに示す領域４３と４５での励振巻線２９での非対称性は、レゾネータ基板９の全ての角度位置に対して一定である、励振巻線２９とレゾネータ５０との間の結合には影響しない。
【００２８】
この技術に精通した者は理解するであろうように、レゾネータ５０が共振している場合、レゾネータにより生成される空間的にパターン化された磁界は、センサ巻線２１および２７と相互作用することになり、レゾネータ回路基板９の角度位置と共に変化する出力信号を各々で生成する。例えば、コイル５３が、ループ２１−１ａ上に位置する場合、コイル５５はループ２１−１ｃ上に位置することになり、コイル５７はループ２１−１ｅ上に位置することになる。コイル５３、５５、および５７は、同じ方向に巻かれているので、レゾネータが共振している場合、これらのコイルに流れる電流によって生成される磁界により、同じサイズと大きさのＥＭＦが、これらの３つのループ２１−１ａ、２１−１ｃ、および２１−１ｅの各々で誘導される。センサ巻線のこれらのループは、同じ方向に巻かれているので、これらのＥＭＦは相互に加わって、出力信号を生成する。
【００２９】
レゾネータ回路基板９がセンサ巻線に対して回転し、それによりコイル５３、５５、および５７が隣のセンサーループの間に位置する場合、隣のループで誘導されるＥＭＦは、相互に打消しあい、結果としてセンサ巻線２１−１に出力信号を生成することはない。更にレゾネータ基板が回転するのに伴い、それにより例えば、コイル５３、５５および５７が、隣のループ２１−１ｂ、２１−１ｄ、および２１−１ｆに位置すると、それらの中に誘導されるＥＭＦはそれら全てが加わるが、レゾネータ基板９が、コイル５３、５５、５７がループ２１−１ａ、２１−１ｃ、２１−１ｅであるような角度であった場合に誘導された全ＥＭＦとは逆の極性である。
【００３０】
従がって、センサーコイル２１と２７に対してレゾネータが回転するにつれて、そこに誘導される出力信号は、レゾネータ基板９が回転するのに従がって周期的に変化する。２つのセンサ巻線２１および２７は、円周方向に周期の４分の１だけ隔たっているので、１つのセンサ巻線に誘導される信号の周期的変化は、もう一方のセンサ巻線に誘導される信号の周期的変化と９０°位相であることになる。理想的には、この周期的変化は、正確に正弦波であるのがよい。しかし、通常は、高次の高調波変動があり、それが出力信号に歪みを生じる。上で説明したように、多ターンのセンサ巻線を使用する実施の形態では、この高調波歪みを低減させるために、異なるターンの導体間のスペースに関して編成することは可能である。この高調波歪みの影響は、レゾネータ回路基板９とセンサ回路基板１５との間の間隙を増加させるに従がい、低減する。しかし、直径２５ｍｍの装置で、レゾネータ回路基板９とセンサ回路基板１５間に２ｍｍの間隙を持つこの実施の形態では、この高調波歪みの殆どが無視できる。
【００３１】
図４は、励振巻線２９を励振し、センサ巻線２１および２７に誘導される信号を処理するのに使用される、励振と処理の回路構成１０１を示す。この実施の形態では、励振と処理の回路構成１０１は、回路基板１５上に搭載され、接続パッド３７と３９で励振巻線２９へ接続され、接続パッド２５と３０、および３３と３５とで、それぞれセンサ巻線２１および２７へ接続されている。図示のように、励振と処理の回路構成１０１はデジタル波形生成器１０３を備え、それは水晶発振器１０５から発振入力を受取り、励振ドライバ１０７経由で励振巻線２９へ印加される励振信号を出力するよう動作する。
【００３２】
この実施の形態では、励振信号は、１ＭＨｚの基本波周波数Ｆ_０を有する矩形波電圧であり、それはレゾネータ回路基板９上に取付けられたレゾネータ５０の共振周波数と整合する。励振巻線２９に流れる励振電流は、レゾネータ回路基板９付近に電磁界を生成し、それがレゾネータ５０を共振させる。共振する場合、レゾネータ５０は、それ自体の磁界を生成し、それは、レゾネータ５０の回転により、ピーク振幅（_２１および_２７）が９０°位相で正弦的に変化するＥＭＦを受信巻線２１および２７の各々に誘導する。このピーク振幅が回転角（θ）により変化する様式を図５に示す。図示のように、正弦的変化は、センサ巻線２１および２７の周期またはピッチに相当する１２０°毎に繰返す。
【００３３】
図４に示すように、センサ巻線２１および２７に誘導されたＥＭＦは、それぞれミキサ１０９および１１１へ入力され、ここで、誘導されたＥＭＦを復調するために、励振巻線２９へ印加された励振信号の、９０°位相シフトしたバージョンと混合される。９０°位相シフトは、レゾネータ５０が共振する場合の動作故に必要である。ミキサ１０９および１１１からの出力は各々、対応するセンサ巻線に誘導されたＥＭＦのそれぞれのピーク振幅に相当するＤＣ成分と共に、高周波時間変化する成分を含む。
【００３４】
ミキサからの出力は、続いて次々に、スイッチ１１３を通り低域通過フィルタ１１５へ供給され、これが高周波時間変化成分を除去する。このピーク振幅値は、次にアナログ/デジタル・コンバータ１１７によりアナログ値からデジタル値へ変換され、マイクロプロセッサ１１９へ送られ、これが、これらのデジタル値に逆正接 (arc-tangent) 関数を使用することにより、レゾネータ基板９の回転角を決定する。（破線１２１および１２３で表わされるように、マイクロプロセッサ１１９はスイッチ１１３の切換、およびデジタル波形生成器１０３により生成される信号も制御する。）この技術に精通した者は理解するであろうように、マイクロプロセッサ１１９は、シャフト角度１２０°にわたりレゾネータ基板の回転角を明確に決定することができる。従がって、この位置エンコーダは、単に９０°だけ回転するエンジンのスロットル弁の角度位置を決定するために適するであろう。代替として、マイクロプロセッサ１１９が周期を計数する場合、レゾネータ基板９の回転が、連続してトラッキングされることができる。
【００３５】
本発明の実施の形態に採用された励振と処理の回路構成につき簡潔な概観を記したが、より詳細な説明は、例えば、本出願人の先の国際出願ＷＯ９５／３１６９６に見ることができ、その内容を本明細書に援用する。回転角を決定するのに逆正接関数を使用しない、代替の処理回路構成が、本出願人の先の国際出願ＷＯ９８／００９２１に見ることができ、その内容も本明細書に援用する。
【００３６】
上記実施の形態は、導入部で説明した従来技術のシステムを克服する数多くの著しい利点を有する。これら利点には以下が含まれる：
（１）センサ巻線のループ上に励振巻線を巻いた結果、印刷回路基板スペースの有効利用が達成される。詳細には、所定のセンサ印刷回路基板のサイズに対して、センサ巻線ループの可能な限り大きなサイズを維持しつつ、励振巻線のより多くのターンが提供できる。励振巻線がセンサーループの外側まわりに巻かれる従来技術のシステムでは、励振巻線のターン数を増加させる場合、センサ印刷回路基板の幅を増加させるか、センサ巻線ループの幅を減らさねばならない。いくつかの用途では、センサ回路基板のサイズを大きくすることはできず、センサ巻線ループのサイズを小さくすると、出力信号レベルを低下させてしまう。
【００３７】
（２）センサ巻線の各々から電子処理装置へ、（ａ）センサ巻線とレゾネータとの間の正弦的結合関係の著しい騒乱を発生することなく、（ｂ）センサ巻線と励振巻線との間に有意な正味の結合を発生することなく、（ｃ）センサ巻線が電磁妨害環境に影響を受けやすくすることなく、接続がなされる。
【００３８】
（３）励振巻線がセンサ巻線の内側に巻かれ、そして励振巻線は、センサ巻線のいずれとも正味の磁気結合を生成することなく、印刷回路基板のトラックを使用して励振電子装置へ接続されるように成した、２層印刷回路基板が提供された。これは、励振巻線の接続トラックにより生じる不均衡を打消すように計画的に不均衡を追加することにより達成される。
【００３９】
（４）各センサ巻線との接続パッドおよび励振巻線との接続パッドは、トラックパターンの外側に配置されるので、そこへの接続を簡単な方法で行なうことができる。
【００４０】
（５）センサ巻線のループ面積は、所定の印刷回路基板のサイズに対して最大化されたので、装置は、センサ回路基板１５とレゾネータ回路基板９との間の隔りをより大きくして動作できる。というのは、この隔りに対する信号の減少の率は緩慢だからである。隔りが大きいほど、より厚い保護被覆層が可能であり、この保護被覆層は、一般的に適用が安価で容易でかつより強固であるので、環境保護のために両部品を個別にシールする場合に重要である。
【００４１】
（６）励振巻線の外径が最大化され、内径は最小化されるので、レゾネータへの結合は最大化される。これは、（ａ）励振巻線の外ループをバイア４４の外円へ可能な限り接近させて巻くことにより；そして（ｂ）励振巻線の内ループの径を、レゾネータ回路基板９の中心からレゾネータコイル５３、５５、および５７の中心点までの距離と等しくすることにより；この実施の形態において達成される。これは、励振巻線が、回路基板９の外端にあるコイル５３、５５、および５７のトラックと主に結合するからである。励振巻線の幅がこれらコイルの内トラック方向へ増加するにつれて、これらの内トラックでの結合は外トラックでの結合を打消すので、励振巻線との全体の結合は減少する。
【００４２】
（７）励振巻線のインダクタンスを増加させる多ターンの励振巻線が提供され、それにより、（ａ）共通のセンサ供給電圧（約３ボルト）の使用が可能となることにより、ステップダウン電圧変換回路構成を排除することができ、そして（ｂ）励振巻線へ印加される前に信号生成器により出力される信号を増幅するために、効率の低いリニア・パワーアンプでなく、半波ブリッジ、または全波ブリッジスイッチング増幅器の使用が可能になる。
【００４３】
変更と代替の実施の形態
上記実施の形態では、多ターンの励振巻線が使用され、全ての巻線は同じ方向に巻かれていた。これは、インダクタンス増加という利点を提供するが、他方、レゾネータとの結合が低減を始める前に励振巻線が持てるターン数に限界があるという不利点を被る。図６は、直列接続の６ターンを持つ励振巻線１３１の代替形状を図示し、ここで外側の３ターンが一方向に巻かれ、内側の３ターンが反対方向に巻かれている。この励振コイルは、外側ターンはレゾネータ回路基板の外側端でのトラックと結合し、内側トラックは外側トラックとの結合に加わる、レゾネータ回路基板の内側端でのトラックと結合するので、レゾネータとの磁気結合を増加させる利点を有する。レゾネータと励振巻線１３１との間の結合の増加があるので、このことが、より大きな信号レベル、ひいては精度の改善と電磁妨害能力の改善をもたらす。図６は、センサ巻線（図示せず）に関連するバイア４２と４４の内円と外円も示す。図６には示されていないが、励振回路構成と励振巻線１３１の終端との接続トラックは、第１の実施の形態と同様な方法で接続を行なうことができ、それにより励振巻線とセンサ巻線との間には結合は無いことになる。
【００４４】
図６に示す励振巻線の更なる利点は、他の電子回路と干渉するかもしれない励振巻線からの電磁放射を低減することである。加えて、内コイルのターンを増やし、それにより内側と外側のコイルの磁気双極子（ダイポール (dipole)）が等しく反対向きであるようにすることにより、励振コイルを電磁妨害に対して実質的に免疫性を持たせることが可能である。そのような実施の形態の欠点は、励振巻線がインダクタンスを低減させていまい、このことが、駆動することをより困難にさせる、という点である。
【００４５】
第１の実施の形態では、励振巻線は、２開始点スパイラル巻線を備えていた。接続トラックにより生じる不均衡を、例えば、対応するする不均衡を、単開始点スパイラル巻線の内ループで生成することにより打消すことが可能である。しかし、多数開始点スパイラル巻線が好ましい。というのは、不均衡は対称的な方法で生成されることができ、もし励振電圧が全波ブリッジスイッチング回路を介して励振巻線へ差動で印加される場合、２開始点スパイラル巻線は、励振巻線とセンサ巻線との間の静電容量結合の影響を低減することになるからである。
【００４６】
第１の実施の形態では、接続トラックにより生じる不均衡を打消すために、センサ巻線の幾つかのループへ不均衡を追加できることを説明した。好ましくは、励振巻線へのスパイラル開始点の数は、（接続トラック不均衡を含み）不均衡の数と等しくし、それによりこの不均衡が相互に対称性を維持する。
【００４７】
上記実施の形態では、２つの２ターン周期的センサ巻線が、１２０°の回転角に相当する周期を有して提供された。この技術に精通した者は理解するであろうように、上記手法は、センサ回路基板のまわりを円周方向へ巻かれる任意数の周期を持つ任意数のセンサ巻線を有し、そして任意のターン数を有する実施の形態で使用できる。例えば、２つの１ターン、単周期センサ巻線が、回路基板上で円周方向に９０°の間隔をおいて提供できる。このセンサ巻線で誘導される信号から、レゾネータの位置は３６０°にわたり明白に決定できる。しかし、上記で検討した利点により、多ターンのセンサ巻線が好ましく、スペースが許される場合に使用するのがよい。
【００４８】
上記実施の形態は、回転位置エンコーダに関して説明された。第１の実施の形態の特徴の多くは、リニア位置エンコーダにも当てはまる。図７は、２つの３周期、２０ｍｍピッチ、２ターンのセンサ巻線１３５および１３７を示し、ここで、各センサ巻線のターン間の間隔は、ピッチの６分の１（３．３ｍｍ）であり、巻線１３５の第１ターンと巻線１３７の第１ターン間の間隔はピッチの４分の１（５ｍｍ）である。第１の実施の形態での通り、各センサ巻線の２ターンからの接続は、接続トラック１３９、１４１、１４３、１４５を使用してなされ、接続トラックは、センサーコイルとレゾネータ（図示せず）との間の正弦的結合を騒乱せず、励振巻線１４７と結合しない。
【００４９】
図７に示すように、この実施の形態では、励振巻線１４７は、４ターンの導体を備え、センサ巻線ループの中央を通り抜ける。この実施の形態では、励振巻線１４７への接続は、また、センサ回路基板（図示せず）のいずれかの側上を相互に従がい、センサ巻線と結合しない接続トラック１４９を使用してなされ得る。従がって、この実施の形態では、接続トラックにより生じる不均衡を打消すために、励振巻線１４７と、センサ巻線１３５および１３７との間に不均衡を計画的に用意する必要はない。これが可能なのは、励振コイルへの接続がその一方の終端でなされ得るからである。しかし、これが可能でなく、接続が、センサ巻線１３５および１３７の中央のどこかでなされなくてはならない用途があるかもしれない。その場合は、不均衡が、励振巻線１４７への接続トラックにより生成され、従がって、この不均衡を打消すために、第１の実施の形態で追加された方法に類似の方法で、更なる不均衡が追加されねばならない。
【００５０】
この技術に精通した者は理解するであろうように、図７に示すリニアの実施の形態は、回転の実施の形態のために上で説明した利点の多くを持っており、センサーコイルの幅が、所定のセンサ基板の幅に対して最大化され、従がって信号レベルを増加させることも含んでいる。これは、例えば、小径のチューブに嵌め込めるように、位置センサの全体の幅を低減する圧力のあるところでは、特に重要である。
【００５１】
上記実施の形態は、センサ巻線と励振巻線を２層の印刷回路基板上に形成することを参照して説明された。同様の考察が、これらの巻線が厚膜または薄膜技術を使用して形成されるところでも適合し、そこで、導体膜の第１層がセラミックの絶縁基板上に設けられ、続いて絶縁層（交差点だけ絶縁するようにパターン化されてもよい）、続いて第２導体膜により励振とセンサ巻線のセットを作る。
【００５２】
上記実施の形態では、個別のミキサが、それぞれのセンサ巻線からの信号を復調するために提供され、変調された信号は、次に、スイッチ経由で、共通のフィルタとアナログ/デジタル・コンバータへ、次いでマイクロプロセッサへ送信された。代替の実施の形態では、個別のフィルタとアナログ/デジタル・コンバータが、ミキサの各々の出力のために提供できる。加えて、この回路構成全てが、デジタルＡＳＩＣ（特定用途向けＩＣ）を使用して実現されてもよく、それは、全体のコストと設計の複雑さを低減することになろう。
【００５３】
第１の実施の形態では、レゾネータは、センサ巻線の各周期のためのコイルを持つように編成された。これは、レゾネータ基板の全ての回転角に対してレゾネータと励振巻線との間に一定の結合があることを保証した。これは好ましいが、必須ではない。詳細には、レゾネータと励振巻線との間の結合が位置とともに変化する場合、この変化は、センサ巻線に誘導される両信号に共通であり、マイクロプロセッサにより遂行されるレシオメトリック (ratiometric) 計算により除去される。
【００５４】
上記実施の形態では、レゾネータがセンサ巻線に対して移動するのに従がい、変化する磁界を生成するのに、レゾネータが使用された。同様な磁界は、フェライト磁極、または短絡コイル、または金属スクリーンのような、他の電磁素子により生成できる。そのような短絡コイルの実施の形態は、図３に示すコイル５３、５５および５７を、終端がコンデンサを介して接続されるのでなく直列に接続して使用できるかもしれない。短絡コイルまたは金属スクリーンを使用する実施の形態では、励振巻線とセンサ巻線との間の磁束の結合は、短絡コイルまたは金属スクリーンの有無により決まり、コイルまたはスクリーンの配置の周到な設計により、センサ巻線から、同様なセットの正弦的に変化する出力信号が生起される。そのような位置エンコーダは、レゾネータ設計よりも安価であるという利点を有する。しかし、レゾネータ設計の方が好ましい。というのは、それは、より大きな出力レベルを提供するパルスエコー・モードの動作を使用できるからであり（ここでは、励振信号のバーストが励振巻線に印加され、センサ巻線の信号は、バーストが終了した後にのみ処理される−これは、励振信号が取り去られた後も、レゾネータが「振動 (ring)」し続けるので可能である）、そしてレゾネータ信号が励振信号と９０°位相差で、励振バースト信号から分離するのが容易だからである。
【００５５】
上記実施の形態では、励振信号が励振巻線に印加され、センサ巻線に誘導される信号がレゾネータの位置を決定するのに使用された。代替の実施の形態では、励振信号は、レゾネータを励振するために、代りにセンサ巻線の各々に印加することもでき、レゾネータにより励振回路に誘導される信号が、位置情報を持つであろう。
【００５６】
第１の実施の形態では、励振巻線は、励振巻線とレゾネータとの間の磁気結合を低減するので、レゾネータコイルの中心点を超えて延在しなかった。しかし、センサ回路基板とレゾネータ回路基板との間の間隔が増加すると、この影響は減少する。これは、間隔が増加すると、励振コイルの磁界の実効半径が増加するからである。総合的な影響は、レゾネータ間隔の変化に伴って受取られる信号レベルのダイナミックレンジでの減少であり、これは、著しい間隔変化を受ける用途では、電子処理装置にとってしばしば有利である。この変更の別の利益は、励振コイルの可能な最大インダクタンスが増加できることである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、回動シャフトの位置をエンコードするために、シャフトに対して搭載された位置エンコーダを有する前記回転シャフトを概略的に図示し；
【図２ａ】図２ａは、図１に示す位置エンコーダのセンサ巻線形成部分の１ターンを概略的に示し；
【図２ｂ】図２ｂは、リニア経路にわたり伸ばされた場合の図２ａに示す巻線の形状を概略的に示し；
【図２ｃ】図２ｃは、図２ａに示す巻線が、３つの同様な巻線および励振巻線と共に搭載された印刷回路基板を示し；
【図２ｄ】図２ｄは、リニア経路にわたり伸ばされた場合の図２ｃに示す巻線の２つを図示し、これらの２つの巻線が直列に接続され、センサ巻線を形成する様式を図示し；
【図２ｅ】図２ｅは、印刷回路基板の一部を形成する印刷された導体のトップ層を示し；
【図２ｆ】図２ｆは、図２ｅに示す導体のトップ層と共に、励振巻線および２つの２ターン・センサ巻線を有する変換器を形成する、導体のボトム層を示し、各センサ巻線のターン間のスペースは、高調波歪みを低減するように編成され；
【図２ｇ】図２ｇは、リニア経路にわたり伸ばされた場合の図２ｃに示す２つのセンサ巻線を示し；
【図２ｈ】図２ｈは、図２ｃに示す印刷回路基板一部を形成する導体のトップ層を示し；
【図２ｉ】図２ｉは、図２ｃに示す印刷回路基板一部を形成する導体のボトム層を示し；
【図２ｊ】図２ｊは、励振巻線の一部と共に図２ａに示す巻線を示し、励振巻線が、センサ巻線と結合することなくその接続パッドへ接続される様式を図示し；
【図３ａ】図３ａは、レゾネータ印刷回路基板のトップ層を示し；
【図３ｂ】図３ｂは、レゾネータ印刷回路基板のボトム層を示し；
【図４】図４は、図２ｃに示す励振巻線を励振し、図２ｃに示すセンサ巻線で受信された信号を処理するのに使用される励振と処理の回路構成の概略的表示であり；
【図５】図５は、各センサ巻線に誘導される信号のピーク振幅が回動軸の角度位置により変化する様式を図示し；
【図６】図６は、図２ｃに示す励振巻線の代替形状を図示し；そして、
【図７】図７は、リニアエンコーダの一部を形成する励振巻線と１組のセンサ巻線の形状を図示する。

Claims

励磁巻線およびセンサ巻線を有する変換器と、前記変換器の前記励磁巻線および前記センサ巻線に対向して電磁結合される電磁素子とを備えた位置エンコーダであって：
前記変換器は、
第１面および第１面に実質的に平行な第２面を有する絶縁体と；
前記第１面上に形成された第１の複数の導体トラックと；
前記第２面上に形成された第２の複数の導体トラックと；を備え、
前記第１と第２の複数の導体トラックは互いに重ね合わされて、第１回路と第２回路を形成し、(i)前記第１回路は、直列に接続されるとともに、共通電磁場によって、隣接するループに生成されたそれぞれの信号が互いに反対になるように２以上のループが形成され、前記２以上のループによって形成される領域は前記第１面および第２面に実質的に平行であり、(ii)前記第２回路は、少なくとも一つのループを有し、前記少なくとも一つのループによって形成される領域は前記第１回路の２以上のループによって形成される領域に対して実質的に平行である；
前記第１の複数の導体トラックのうちの、前記第１回路の一部を形成する導体トラックは、測定方向に対して垂直な方向に間隔をあけて形成される第１と第２のグループを成して形成されること；
前記第２の複数の導体トラックのうちの、前記第１回路の一部を形成する導体トラックにより、前記第１グループ内の導体トラックを前記第２グループ内の導体トラックに接続して、前記第１回路の前記２以上のループを形成し；
前記第１の複数の導体トラックのうちの、前記第２回路の前記少なくとも一つのループを形成する導体トラック（単数または複数）が、前記第１と第２のグループの導体トラック間に配置され、かつ、前記第１および第２グループの導体トラックから電気的に分離されること；
前記第１の回路はセンサ巻線、前記第２の回路は励磁巻線として用いるためのものであり、または前記第１の回路は励磁巻線、前記第２の回路はセンサ巻線として用いるためのものであること；を特徴とする、
位置エンコーダ。
励磁巻線およびセンサ巻線を有し、当該励磁巻線およびセンサ巻線に電磁素子を対向させて電磁結合させて位置エンコーダに用いるための変換器であって：
前記変換器は、
第１面および第１面に実質的に平行な第２面を有する絶縁体と；
前記第１面上に形成された第１の複数の導体トラックと；
前記第２面上に形成された第２の複数の導体トラックと；を備え、
前記第１と第２の複数の導体トラックは互いに重ね合わされて、第１回路と第２回路を形成し、(i)前記第１回路は、直列に接続されるとともに、共通電磁場によって、隣接するループに生成されたそれぞれの信号が互いに反対になるように２以上のループが形成され、前記２以上のループによって形成される領域は前記第１面および第２面に実質的に平行であり、(ii)前記第２回路は、少なくとも一つのループを有し、前記少なくとも一つのループによって形成される領域は前記第１回路の２以上のループによって形成される領域に対して実質的に平行である；
前記第１の複数の導体トラックのうちの、前記第１回路の一部を形成する導体トラックは、前記測定方向に対して垂直な方向に間隔をあけて形成される第１と第２のグループを成して形成されること；
前記第２の複数の導体トラックのうちの、前記第１回路の一部を形成する導体トラックにより、前記第１グループ内の導体トラックを前記第２グループ内の導体トラックに接続して、前記第１回路の前記２以上のループを形成し；
前記第１の複数の導体トラックのうちの、前記第２回路の前記少なくとも一つのループを形成する導体トラック（単数または複数）が、前記第１と第２のグループの導体トラック間に配置され、かつ、前記第１および第２グループの導体トラックから電気的に分離されること；
前記第１の回路はセンサ巻線、前記第２の回路は励磁巻線として用いるためのものであり、または前記第１の回路は励磁巻線、前記第２の回路はセンサ巻線として用いるためのものであること；を特徴とする、
位置エンコーダに用いる変換器。
前記第１と第２の複数の導体トラックは、実質的に平坦なインシュレータのそれぞれの側に担持される請求項２の変換器。
前記第１と第２の複数の導体トラックは、互いに電気的に分離しているとともに一方が他方の上に配置された複数の前記第１回路を定義するため互いに重畳され、また、各第１回路の少なくとも２つのループが前記測定路に沿って空間的に分離されている請求項２〜３のいずれかによる変換器。
前記第１と第２回路は、それらの間で電磁結合により生じた信号が実質的に打ち消されるように編成される請求項２〜４のいずれかによる変換器。
前記第２回路が、スパイラル巻導体トラックの複数の巻きを備える請求項２〜５のいずれかによる変換器。
前記第２回路は、複数の同心スパイラル巻線が直列に接続され、当該複数の同心スパイラル巻線は同一方向に巻かれている請求項２〜６のいずれかによる変換器。
前記第２回路は少なくとも一つの外ループと、当該外ループと直列に接続された少なくとも一つの内ループとを備え、前記内ループおよび外ループは互いに反対方向に巻かれている請求項２〜７のいずれかによる変換器。
前記第１と第２の複数の導体トラックは、前記第１回路が導体の複数の巻きによって形成されるように、前記第１回路の各ループが測定方向に沿って実質的に同じ幅を有し、導体の巻きは、空間高調波歪みを減少させるために前記ループの幅の約３分の１だけ測定方向に空間的に分離されるように構成される請求項２〜８のいずれかによる変換器。
一対の電気的に分離された接続トラックが前記第１回路に提供され、また前記接続トラックの一方は、前記測定路に垂直な方向から見て、他方の接続トラックにオーバーラップされる請求項２〜９のいずれかによる変換器。
前記第１回路のループの各々によって囲まれる面積が実質的に同一である請求項２〜１０のいずれかによる変換器。
励磁巻線およびセンサ巻線を有し、当該励磁巻線およびセンサ巻線に電磁素子を対向させて電磁結合させて位置エンコーダに用いるための変換器であって：
測定方向に沿って延びる第１と第２の表面を有する絶縁体と；
前記第１面上に形成された第１の複数の導体トラックと；
前記第２面上に形成された第２の複数の導体トラックと；を備え、
前記絶縁体は、第１面上に形成された導体トラックと、第２面上に形成された導体トラックとを接続するための複数のバイアホールを有しており、前記バイアホールにより接続された前記第１と第２の複数の導体トラックは第１回路と第２回路を形成し、(i)前記第１回路は、直列に接続されるとともに、共通電磁場によって、隣接するループに生成されたそれぞれの信号が互いに反対になるように２以上のループが形成され、前記２以上のループによって形成される領域は前記第１面および第２面に実質的に平行であり、(ii)前記第２回路は、少なくとも一つのループを有し、前記少なくとも一つのループによって形成される領域は前記第１回路の２以上のループによって形成される領域に対して実質的に平行である；
前記第１と第２の複数の導体トラックと前記バイアホールとは、前記第２回路の少なくとも一つのループが前記第１回路の前記少なくとも２つのループを横切って延びるように編成されること；
前記第１の回路はセンサ巻線、前記第２の回路は励磁巻線として用いるためのものであり、または前記第１の回路は励磁巻線、前記第２の回路はセンサ巻線として用いるためのものであること；を特徴とする、
位置エンコーダに用いる変換器。
励磁巻線およびセンサ巻線を有し、当該励磁巻線およびセンサ巻線に電磁素子を対向させて電磁結合させて位置エンコーダに用いるための変換器であって：
測定方向に沿って延びる第１と第２の表面を有する絶縁体と；
前記第１面上に形成された第１の複数の導体トラックと；
前記第２面上に形成された第２の複数の導体トラックと；を備え、
前記絶縁体は、第１面上に形成された導体トラックと、第２面上に形成された導体トラックとを接続するための複数のバイアホールを有しており、前記バイアホールにより接続された前記第１と第２の複数の導体トラックは第１回路と第２回路を形成し、(i)前記第１回路は、直列に接続されるとともに、共通電磁場によって、隣接するループに生成されたそれぞれの信号が互いに反対になるように２以上のループが形成され、前記２以上のループによって形成される領域は前記第１面および第２面に実質的に平行であり、(ii)前記第２回路は、少なくとも一つのループを有し、前記少なくとも一つのループによって形成される領域は前記第１回路の２以上のループによって形成される領域に対して実質的に平行である；
前記第１回路の一部を形成する前記第１表面上の導体トラックは、前記測定方向に対して実質的に垂直な方向に間隔をあけて配置される第１と第２グループを成して編成されること；
前記第１回路の一部を形成する前記第２表面上の導体トラックは、前記第１グループ内の導体トラックを前記第２グループ内の導体トラックと接続するように編成されること；
前記第２回路の前記少なくとも一つのループを形成する導体トラック（単数または複数）は前記第１と第２のグループ間に、前記第１表面によって装着されること；
前記第１の回路はセンサ巻線、前記第２の回路は励磁巻線として用いるためのものであり、または前記第１の回路は励磁巻線、前記第２の回路はセンサ巻線として用いるためのものであること；を特徴とする、
位置エンコーダに使用される変換器。
前記第１回路の２以上のループの一つは、単数巻または複数巻によって形成されることを特徴とする請求項２〜１３のいずれかの変換器。
前記電磁素子は、レゾネータ、フェライト磁極、短絡コイル、金属スクリーンのいずれかである請求項２〜１４のいずれかの変換器。
位置センサであって：
測定方向に沿って相対的に可動な第１と第２の部材を備え、
前記第１部材は請求項２〜１５のいずれかによる変換器を備え、
前記第２部材は、前記回路の一方に加えられた入力駆動信号に応じて、前記測定路に沿った前記第１と第２の部材間の相対位置の関数として変化する出力信号が、他方の前記回路内に誘導されるよう前記変換器上の前記回路と電磁的に相互に作用する手段を備える、
位置センサ。
前記相互作用手段が、電磁共振装置、短絡コイル、導体スクリーン、またはフェライト磁極片の少なくとも一つを備える請求項１６によるセンサ。
前記出力信号は、前記相互作用手段と、前記少なくとも２つのループとの間の相対位置の関数として周期的に変化する請求項１７によるセンサ。
更に、前記入力駆動信号を前記第１と第２回路の一方に加える駆動手段と、前記他方の回路に生成された信号を処理するとともに、前記第１と第２の部材の相対位置の、そこからの指示を提供するための処理手段とを備える請求項１６から請求項１８のいずれかによるセンサ。
前記処理手段は、前記他方の回路内に前記相互作用手段によって生成された信号の位相に合致する復調器を備える請求項１９によるセンサ。
前記装置は２つ以上の前記第１回路を備え、それぞれの第１回路のループは前記測定方向に沿って空間的に分離され、また、前記処理回路は、前記２つ以上の第１回路に生成された信号の三角比計算を実行するように作動可能である請求項１９または請求項２０によるセンサ。
前記他方の回路に生成された前記出力信号は、前記少なくとも２つのループに対する、前記相互作用手段の前記測定方向に沿った位置の関数として正弦的に変化し、また、前記正弦変動の１周期は、前記直列接続ループの２つの範囲の測定方向に沿った相対運動に対応する請求項１９から請求項２１のいずれかによるセンサ。
前記第１と第２の回路は回路基板上に取り付けられ、また、前記駆動手段および／または前記処理手段は前記回路基板上に取り付けられる請求項１９から請求項２２のいずれかによるセンサ。
前記第１回路の２以上のループの一つは、単数巻または複数巻によって形成されることを特徴とする請求項１、１６〜２３のいずれかのセンサ。
前記電磁素子は、レゾネータ、フェライト磁極、短絡コイル、金属スクリーンのいずれかである請求項１、１６〜２４のいずれかのセンサ。
測定方向に沿って相対的に可動な第１と第２の部材の位置を検出する方法であって：
請求項１６から請求項２５のいずれかによる位置センサを提供するステップ；
前記装置の回路の一方に駆動信号を加えるステップ；および、
前記他方の回路に生成された信号を検出して、それから前記第１と第２の部材の相対位置を導くステップ；
を有する方法。
前記駆動信号は、１０ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの範囲の周波数を有する交番信号を含む請求項２６による方法。