JP4399264B2 - 音響距離測定のための不規則なパルスシーケンス - Google Patents

Description

本発明は所定の移動通路に沿って移動する物体の位置、特にモーター駆動エレベーターのエレベーターかごの位置を検出するための位置検出装置に関し、該装置は移動通路に沿って延びる信号伝達媒体と、前記移動物体とともに移動可能な信号発生器であって、これによって前記信号発生器の移動にしたがって変わる結合位置において信号伝達媒体に信号が結合される信号発生器と、前記移動通路の終点の抽出位置において信号伝達媒体から信号を抽出する少なくとも一つの信号受信器と、抽出位置において抽出された信号を評価することによって結合位置と抽出位置との間の信号伝播時間を測定するのに適合した信号伝播時間測定手段と、確認された信号伝播時間から物体の移動通路にわたる現在位置を示す位置信号を得るのに適合した処理手段と、を有する。

ＥＰ０６９４７９２Ａ１および対応するＵＳ５７３６６９５Ａは、超音波エネルギーを用いるこのような装置を開示している。エレベーターかごに取り付けられた音響信号発生器が音響パルスを、例えば金属ワイヤーなどの導音体に結合させる。エレベーター通路の上端部または下端部の受信機が音のパルスを受信する。導音体内の既知の音速と音の伝達ないし伝播時間に基づいて、信号発生器と受信機の間の距離を、したがってエレベーター通路内のエレベーターかごの位置を計算することができる。

音の伝播時間を測定するには、測定手段はエレベーター通路の末端で受け取られた音響パルスを特定の伝達されたパルスに、明確に関連づけることができなくてはならない。この既知の装置の場合は、伝達された二つのパルスの間の時間間隔を、導音体の一つの端部から他の端部までの音響伝播時間よりも長くすることによって、このことが保証されている。このようにすれば、常に導音体には一時に一つだけの音響パルスしかあり得ず、この音響パルスが最後に伝達されたパルスに属することは間違いない。

これに関連して、測定値算出速度が低くなるとエレベーターの長い移動距離を伴うので不利である。このことによって測定が遅くなり、また偶発的な干渉や、例えば信号処理動作における数値化誤差などのホワイトノイズに対して敏感になる。

導音体の両端部間の音伝達時間よりも長い時間間隔を置いた音響パルスの伝達が、長い移動通路を有するエレベーターにおいて生じさせる問題は、例えばミュンヘンのオリンピックタワーに設置されたエレベーターに見ることができる。このエレベーターは約２００メーターの移動通路を有し、７ｍ／秒の速度で動く。金属ワイヤーにおける音響伝播時間を１００ｍ長さあたり２０ｍｓと仮定すれば、オリンピックタワーの約２００メーター長さの移動通路に対する移動通路上下端間の音伝播時間は４０ｍｓになる。音響パルスを金属導音体の両端部間の音響伝播時間より長い時間間隔で、次々と金属導音体に結合させるとすると、連続する音響パルスは４０ｍｓより長い時間間隔を有しなくてはならない。走行速度を７ｍ／ｓとすれば、エレベーターかごは連続する二つの音響パルスが伝達される間に２８ｃｍ移動することになる。エレベーターかごが１ｍｍの精度で制御される近代的なエレベーターシステムにおいて、移動通路に沿って２８ｃｍごとに過ぎない位置検出はまったく不十分である。

ＤＥ１９９０３６４５Ａ１および対応するＣＡ２２９６４７２Ａ１は、高い算出速度を得るためにエレベーター通路の一端部から他端部までの導音体内の音伝播時間より短い相互間の間隔で、等間隔の測定パルスを伝達することを教示している。これによれば、導音体として働く金属ワイヤー内に常に同時に複数の音響パルスが存在することになる。受信側でこれらの各々の測定パルスを特定の伝達された測定パルスに割り当てることができるように、これらの測定パルスに加えて同調パルスが伝達される。これらの同調パルスの間の時間間隔は導音体の一端部から他端部までの音響パルスの最大伝播時間より大きく、またこれらの同調パルスは測定パルスとは異なる所定の特徴を有する。例えば各々の同調パルスからこれと隣り合う測定パルスまでの時間間隔は、隣り合う測定パルス間の時間間隔とは異なる。例えば各々の同調パルスは二つの隣り合う測定パルスの間の時間間隔の中間にある。このようにして、受信された測定パルスを最後に伝達された同調パルスと、明確に関連づけることができる。こうして二つの連続する同調パルスの間の測定パルスは受信側において、それぞれの同調パルスに関する認識番号を用いて、伝達された特定の測定パルスと関連づけられる。

この方法にも不利な点がないわけではない。一つには、受信したパルスを特定の伝達パルスと関連づけることは、対応する同調パルスの到着後にはじめて可能になる。もう一つは、この方法は反射されたパルスによる外乱に敏感である。これは特に受信されたパルスが通常、理想的なパルスエッジを有せず、潰れたパルスエッジを有するという事実に関連する。反射は例えば、導音体がその両端部において減衰部材によって端末処理されてはいるが、これらが完全に音響パルスを吸収せず、その一部を反射することによって起こる。このような反射によって、同じ伝達パルスに属しないパルスが同じ導音体中の特定の場所でぶつかる、という結果が生じる。もし導音体の特定の場所で、伝達パルスと反射パルスの間に外乱的な干渉が起こるならば、この干渉は測定パルス間の時間間隔が同じであるために全ての測定パルスについて起こる。

評価アルゴリズムのためのハードウェア、およびソフトウェアへの要求は、隣り合う二つのパルスの間の最小時間間隔で決まる。この間隔が短いほど、処理のためのクロック速度が早くなくてはならず、ハードウェアおよびソフトウェアへの要求が高まり、これらの原価も高くなる。既知の方法において、それぞれの同調パルスがこれと隣り合う二つの測定パルスの間に置かれるという事実によって、ハードウェアおよびソフトウェアは、同調パルスとこれと隣り合う測定パルスとの間の短い距離または時間間隔に対応する処理速度に見合って設計されなければならない。したがってハードウェアおよびソフトウェアは測定パルスのみの処理に要求されるものよりも複雑な設計を必要とする。言い換えれば、もし同調パルスがなければ、測定パルス自体を処理するためのハードウェアおよびソフトウェアはより単純なもので十分である。

本発明の目的は既知の解決法の前述の問題を克服し、特に信号伝達媒体の両端間の信号伝播時間よりも短い隣接測定パルス間のパルス距離を有し、付加的な同調パルスを要することなく、受信されたパルスが伝達パルスと明瞭に関連づけられるような、位置検出装置を提供することである。

この目的は請求項１に示されるように、本発明による位置検出装置によって満足される。本発明による位置検出装置の実施態様は従属請求項に示されている。

本発明は所定の移動通路に沿って移動する物体の位置を検出するための装置を提供し、該装置は移動通路に沿って延びる信号伝達媒体と、前記移動物体とともに移動可能な信号発生器であって、これによって信号が前記信号発生器の移動にしたがって変わる結合位置において信号伝達媒体に結合される信号発生器と、前記移動通路の終点の抽出位置にあり、信号伝達媒体から信号を抽出する少なくとも一つの信号受信器と、抽出位置において抽出された信号を評価することによって結合位置と抽出位置との間の信号伝播時間を決定するのに適合した信号伝播時間測定手段と、確認された信号伝播時間から物体の移動通路にわたる現在位置を示す位置信号を得るのに適合した処理手段と、を有する。本発明による位置検出装置の特徴は、その信号発生器が周期的に繰り返される信号パルスシーケンスを送出し、その際連続する信号パルス間の時間間隔が各々の連続する信号パルスの対ごとに異なること、繰り返される信号パルスシーケンスの持続時間が結合位置と抽出位置との間の最大距離に伴う最大信号伝播時間よりも大きいこと、および、連続する信号パルス間の時間間隔が最大信号伝播時間よりも短いこと、である。

本発明は、信号受信器に次々と到着する受信信号を、それぞれの関連する信号発生器の伝達パルスに明確に関連づけるために、周期的に繰り返される不規則なパルスシーケンスを用いる。持続時間、言い換えれば周期的に繰り返されるパルスシーケンス間の時間間隔が、結合位置と抽出位置との間の最大距離に伴う最大信号伝播時間よりも大きいことによって、常にある特定の瞬間において、同じパルスシーケンスに属するパルスのみが信号伝達媒体中に存在する。先行パルスからの所定の時間間隔が排他的にそれぞれのパルスシーケンスの一つの特定のパルスのみに関連することによって、信号受信器に到着した各々の受信パルスは信号発生器から伝達された一つの特定の伝達パルスと明確に関連づけられる。

本発明による不規則なパルスシーケンスにおいては、それぞれの隣接パルス間の最小時間間隔は、ＤＥ１９９０３６４５Ａ１による位置検出装置の同調パルスにおいて、これと隣接する測定パルスに関して存在する時間間隔よりもはるかに大きい。

したがって本発明による位置検出装置は、ＤＥ１９９０３６４５Ａ１において要求されるものよりも複雑でないハードウェアおよびソフトウェアで済ますことができる。

本発明の実施態様によれば、パルスシーケンス中の各々の連続するパルス対の間の異なる時間間隔のシーケンスは、パルスシーケンス中の隣接しないパルスの間の時間間隔、例えばパルスシーケンス中の第一と第三、第二と第五、第三と第六パルスの間、あるいはパルスシーケンス中の第一と第五、第二と第六、第三と第七等のパルスの間の時間間隔において、パルスシーケンス中の隣接しないパルスの特定の対の間の時間間隔もまた異なるように、選択される。このようにすることの有利な結果は、もしパルスシーケンス中の一部のパルスが外乱のために位置検出に使用不能になっても、受信側における残りのパルスがそれぞれの関連する伝達パルスと明確に関連づけられることである。したがってこのような場合でも、信号発生器の現在位置と信号受信器との間の信号伝達時間は確実に計算可能である。

本発明の実施態様によれば、信号は音響信号、特に超音波信号からなり、信号伝達媒体は導音体、特に金属レール、金属ロープまたは金属ワイヤーからなり、信号発生器は音響信号発生器からなり、信号受信器は音響信号受信器からなり、信号伝播時間測定手段は音響伝播時間測定手段からなる。しかしながら発明の目的からは、信号伝達媒体として例えば光導波路、電気導波路、または空気隙間を用い、これらを介して音響パルス、光パルス、または無線周波数パルスを伝達してもよい。

本発明のある実施態様においては、移動通路の末端部に単一の信号受信器が設けられ、移動物体のある時点の現在位置は、信号発生器と受信器の間の信号伝播時間に基づいて、単一の信号受信器が位置する移動通路末端部と移動物体との間の距離として測定される。

本発明の他の実施態様においては、移動通路の両末端部にそれぞれ一つの信号受信器が設けられ、移動通路の一つの末端部および他方の末端部の両方に関する移動物体の現在位置から信号伝播時間が確認される。この方法によれば移動物体の現在位置ばかりでなく、移動通路の二つの信号受信器の間の全長を測定することができる。ある特定の時点に測定された全長を以前の時点で測定された全長と比較すれば、その間に例えば温度変動などに起因する移動通路の変化が起こったかどうかを見ることができる。これによって、例えば温度変動によるこのような変化を認識するばかりでなく、記憶されている移動通路長さの参照値に基づいてこれを補償することが可能になる。

本発明の一つの実施態様においては、二つの信号受信器で受信された受信信号は、ＥＰ０６９４７９２Ａ１で知られるような共通の処理手段に供給され、前記処理手段において、二つの信号受信器が受信信号を送出した時点の差が算出される。この時間差から移動物体の現在位置を決定することができる。二つの受信信号の間の時間差がゼロであることは移動物体が二つの信号受信器のちょうど中間にあることを意味する。時間差がゼロでない場合は、その時間差の正負に応じて、移動物体は移動通路の中間点とどちらかの信号受信器との間に位置する。

本発明の他の実施態様においては、各々の信号受信器が付属する信号伝播時間測定手段を有し、これによって、二つの信号受信器のうちの一つの信号受信器に到着する受信信号の信号伝播時間が、他の信号受信器に到着する受信信号のそれとは独立に測定される。この目的のために、二つの各々の信号伝播時間測定手段には、それぞれに付属する信号受信器から送出される受信信号に加えて、信号発生器の伝達信号が直接供給される。各々の信号伝播時間測定手段は、送達された二つの信号の比較によって、信号発生器の現在位置から信号伝達媒体を介して付属する信号受信器の位置までの信号伝播時間を測定することができる。

以下において説明され、また図１に図示される本発明の実施例は、エレベーターシステムの位置検出装置、すなわちエレベータ通路に沿って移動するエレベーターかご１２の位置を検出するための装置に関する。このエレベーター通路は図示されないエレベーター昇降路の中に位置しており、通路に沿って好ましくは金属レール、金属ロープ、または金属ワイヤーである導音体（ｓｏｕｎｄ ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）１３の形態の信号伝達媒体が延びている。しかしながら硬質プラスチック材料からなる導音体などの、金属以外の他の材料の導音体もまた適当である。導音体１３はエレベーター昇降路の下端部から上端部まで延びている。

エレベーターかご１２には、エレベーターかご１２とともに移動可能な信号発生器１５が配置されており、該信号発生器は信号発生器の側で電気的伝達パルスを発生するための信号発生手段と、電気的伝達パルスを音響パルスに変換するための、信号発生器側の信号変換器とを有する。この信号変換器は導音体１３に沿って移動する、導音体１３に音響パルスを結合させるのに適合した信号カップラー１７に信号を供給する。音響パルスは信号カップラー１７の特定の位置から、導音体１３に固有の音速で、導音体１３の上端部１９および下端部２１の両方に伝わる。この状況は図１に、上方へ伝わる音響パルス２３と下方へ伝わる音響パルス２５で示されている。

導音体１３の上端部１９の領域には上部信号抽出器２７が設けられ、該信号抽出器はみずからが結合解除した、すなわち抽出した音響信号２３を上部信号受信器２９に供給し、該信号受信器は抽出された音響パルス２３を電気的受信パルスに変換する。導音体１３の下端部２１の領域には下部信号抽出器３１が設けられ、該信号抽出器は下方へ伝わる音響パルス２５を導音体１３から抽出する。下部信号抽出器３１は音響信号を下部信号受信器３３に供給し、該信号受信器は導音体１３から抽出された音響パルスを電気的受信パルスに変換する。二つの信号抽出器２７，３１は固定式に、すなわち導音体１３に関して移動不能に取り付けられている。

上部信号受信器２９および下部信号受信器３３は受信パルスをそれぞれ上部信号伝播時間測定手段３５および下部信号伝播時間測定手段３７に供給する。二つの信号伝播時間測定手段３５，３７はそれぞれ電線３９を介して信号発生器１５の信号発生手段に接続されている。信号発生器は信号発生手段で生成された電気的伝達パルスを電線３９に供給し、これらのパルスはその供給位置から電線３９を介して信号伝播時間測定手段３５，３７に伝達される。これは図１に、上部信号伝播時間測定手段３５に向かう電気的伝達パルス４１、および下部信号伝播時間測定手段３７に向かう電気的パルス４３で示されている。

信号発生器１５はエレベーターかご１２がエレベーター昇降路に沿って移動するとき電線３９に関して移動するので、供給位置はエレベーターかごとともに移動する。このため、本発明の実施例は既知の方法で懸吊ロープを用いており、該ロープは昇降路上端部の領域の懸吊位置からエレベーターかご１２まで吊り下げられる。

上部信号伝播時間測定手段３５は、信号カップラーすなわち注入器１７から上部信号抽出器２７まで上方に向かって伝わる音響パルス２３の音響伝播時間を、上部信号受信器２９から送出される電気的受信信号と、信号発生手段から上方に向かって送出される電気的伝達パルス４１との比較から測定する。下部信号伝播時間測定手段３７は、音響カップラー１７のその時の位置から下部信号抽出器３１の位置まで下方に向かって伝わる音響パルス２５の音響伝播時間を、下部信号受信器３３から送出される電気的受信信号の到着時点と、信号発生器１５から下方に送られる電気的伝達パルス４３の到着時点との比較から測定する。信号受信器２９，３３から送出される電気的受信パルスと、電気的伝達パルス４１，４３との間のそれぞれの時間間隔が、信号発生器１５のその時の位置からそれぞれ上部信号抽出器２７および下部信号抽出器３１までの、それぞれの音響パルス２３，２５の音響伝播時間の測定値である。

二つの信号伝播時間測定手段３５，３７によって確かめられた信号伝播時間は処理手段４５に供給され、該処理手段は信号発生器１５の現在位置、したがってエレベーターかご１２の現在位置を検出する。信号伝播時間測定手段３５から送出された信号伝播時間に基づいて、処理手段４５はエレベーターかご１２の上部信号抽出器２７からの現在距離を測定し、下部信号伝播時間測定手段３７から送出された信号伝播時間に基づいて、処理手段４５はエレベーターかご１２の下部信号抽出器３１からの現在距離を計算する。処理手段４５によって測定されたエレベーターかご１２の現在位置はエレベーター制御装置４７に転送され、該装置がエレベーターかご１２の特定の移動や停止、およびエレベータードアの開閉を制御する。

音響カップラー１７の上部信号抽出器２７からの現在距離、および音響カップラー１７の下部信号抽出器３１からの現在距離が互いに独立に、二つの信号伝播時間測定手段３５，３７によって測定されることによって、処理手段４５はまた二つの信号抽出器２７，３１の間の合計距離を計算することができる。特定の時間に測定された二つの信号抽出器２７，３１の間の合計距離を記憶し、後に測定された合計距離の値を記憶された値と比較することにより、例えば温度変化による変動などの変化を検出することが可能であり、これは前述したように、ある時点で測定されたエレベーターかごの位置について温度効果を補正できる可能性を与える。

音響カップラー１７の現在位置から音響抽出器２９，３１までの二つの距離が互いに独立に測定されることによってまた、外乱および故障に対する安全性の強化につながる冗長性が提供される。上方に向かって伝わる音響パルス２３および下方に向かって伝わる音響パルス２５のどちらかの信号伝播時間測定装置が故障した場合でも、残りの信号伝播時間測定装置がエレベーターかご１２の現在位置を、信号抽出器２７または３１からの距離としてそれぞれ測定することが可能であり、これらの抽出信号はなお評価可能である。

以下において図２を参照しつつ、本発明がいかにして、パルスシーケンスの連続するパルスの間の時間間隔が二つの信号抽出器２７，３１との間の信号伝播時間より短いにもかかわらず、信号受信器２９，３３にそれぞれ到着する各々の受信信号を、それぞれ関連する信号発生器側の伝達パルスと明確に関連づけることができるか、について説明する。

図２は本発明の実施例によって、認識番号１から１１までを有する１１個のパルスを有するパルスシーケンスを図示している。前記パルスシーケンスは３３ｍｓの持続時間をもって繰り返される。このような持続時間のパルスシーケンスが、例えばエレベーターかご１２の移動通路の長さが１３０ｍであるエレベーターシステム用に設計されている。金属導音体１３中の音響伝播時間を１００ｍあたり２０ｍｓとすれば、持続時間３３ｍｓのパルスシーケンスは１６０ｍまでの移動通路長さに対して適当である。

図２は隣り合う二つのパルスの間の時間間隔すなわち間隔長さをｍｓで示している。本発明によれば、連続する信号パルスの間の時間間隔は、各々のパルスシーケンス中の連続する信号パルスの対ごとに異なる。図２に図示されるパルスシーケンスの場合、２度現れる隣り合うパルス間の間隔長さはない。したがってパルスシーケンス中の１１個のパルスはその特定の先行パルスに関する時間間隔によって明確に定義される。

周期的に反復する信号パルスシーケンスの持続時間は二つの信号抽出器２７，３１の間に現れる最大音響伝播時間よりも大きくなるように選択されているので、導音体１３は常に同じパルスシーケンスに属する音響パルスのみを載せている。したがって、それぞれの先行パルスとの時間間隔が同じである二つのパルスが導音体１３上に存在することはあり得ない。

二つの信号伝播時間測定手段３５，３７は各々、到着したばかりの受信パルスと時間的にその一つ前に受け取ったパルスとの間の時間間隔を確定することによって、それぞれの受信パルスのパルス認識番号を認識するための手段を備えている。この目的のために、二つの信号伝播時間測定手段３５，３７は各々、図３に示される構造を有するパルス認識番号判定手段を備えてもよい。このパルス認識番号判定手段は図３に示されるように、配線構造中にカウンター４９、少なくとも一つの電子的な表が記憶されているメモリー５１、およびＡＮＤ回路Ａ３、および必要に応じて遅延部材τを備えている。カウンター４９はカウンタースタートと呼ばれる第一の入力と、クロック入力と呼ばれる第二の入力を有し、さらにリセット入力を有する。それぞれ信号受信器２９，３１から送出された電気的信号パルスがカウンタースタート入力に加えられる。クロック入力はクロック発生器に接続されており、該発生器のクロックパルスがカウンターで計数される。カウンター４９はさらに出力を有し、この出力からその時点で到達している計数値が得られる。ＡＮＤ回路Ａ３には第一の入力を介してカウンター４９の計数値が供給され、第二の入力を介して信号パルスが供給される。ＡＮＤ回路Ａ３の出力は入力信号としてメモリー５１に供給される。最後に到着した受信パルスのパルス認識番号はメモリー５１の出力から得られる。

第４ａ図は図２に示されるパルスシーケンスの二つのパルスを示し、第４ｂ図はクロックパルスを示す。

以下において図３に示される回路構成の作動方式を説明する。

カウンター４９によるクロックパルスの計数はパルスシーケンスの下降エッジによって開始される。この時パルスシーケンスの信号は論理値「０」を有するのでＡＮＤ回路Ａ３はブロックされている。パルスシーケンスの次のパルスの開始とともに論理値「１」に遷移すると、ＡＮＤ回路Ａ３が開かれ、該回路がカウンター４９の現在の到達計数値をメモリー５１に転送する。この論理値「１」への遷移はまたカウンターのリセットを作動させる。このリセットは、カウンター出力からメモリー５１への現在の計数値の転送に関して時間的な遅延をともなって行われる。したがって時系列は、図４に示される第二のパルスの開始に際して到達されているカウンター４９の計数値がＡＮＤ回路Ａ３を介してメモリー５１の入力に加えられ、次いでカウンター４９は次のクロックパルスを計数する前にリセットされる、ということになる。カウンター４９のリセットによって、カウンターは第４ａ図の音響パルスの下降エッジとともに始まる新しい計数作業の準備ができる。

在来の回路部品を用いれば普通はその固有の遅延で十分である。もし十分でなければ、図３に破線で示される遅延部材τを付け加えてもよい。

本発明のある実施例では、ランニングタイムの測定にマイクロコントローラーを用いており、そのソフトウェアは前述の時系列を制御するように、すなわち先ず計数値を読み出し、次いでカウンター４９をリセットするようにプログラムされている。この場合はＡＮＤ回路Ａ３および遅延部材τは不必要である。

メモリー５１には対応するパルス認識番号に関する電子的な表が記憶されており、図２のパルスシーケンスの各時間間隔が含まれるので、特定のパルスシーケンス中の最後に受信された受信パルスは明確に識別される。このようにしてそれぞれの関連する受信パルスを、信号伝播時間測定手段３５，３７が受信した電気的パルス４１，４３のいずれかとそれぞれ明確に関連づけることが可能になり、それぞれの受信パルスの正確な伝播時間を測定することが可能になる。

信号伝播時間測定手段３５，３７における電気的伝達パルス４１，４３のパルス識別番号決定は、図３に相当する回路を用いて行うことができる。

もし本発明による上述の実施例において、パルスシーケンス中の連続するパルス間の時間間隔のシーケンスが、パルスシーケンス中の隣接しないパルス対の間の時間間隔においても各々の特定のパルス対について異なるように選択されるならば、それぞれのパルスシーケンスの全てのパルスが信号受信器２９，３３にそれぞれ到着した場合に、それぞれの受信パルスを関連する伝達パルスと正しく関連づけることが可能であるばかりでなく、パルスシーケンス中の一部のパルスのみがそれぞれの信号受信器２９，３３にそれぞれ到着した場合でも、同様のことが可能になる。このことは下記の表によって示される。この表は一例として、空隙のあるパルスシーケンスにおけるそれぞれの隣接パルス間の時間間隔を、空隙に隣接する二つのパルスの間で各１個のパルスが脱落した場合、各２個のパルスが脱落した場合、各３個のパルス脱落した場合、各５個のパルスが脱落した場合、および各８個のパルスが脱落した場合について示したものである。

［表１］
パルスシーケンスが空隙を有する場合の隣接するパルス間の時間間隔

各１パルス脱落
パルス間時間間隔
１と３ ６．６ｍｓ
２と４ ５．８ｍｓ
３と５ ６．１ｍｓ
４と６ ６．４ｍｓ
５と７ ５．６ｍｓ
６と８ ５．９ｍｓ
７と９ ６．２ｍｓ
８と１０ ５．４ｍｓ
９と１２ ５．７ｍｓ
１０と１ ６．０ｍｓ

各３パルス脱落
パルス間時間間隔
１と５ １２．７ｍｓ
２と６ １２．２ｍｓ
３と７ １１．７ｍｓ
４と８ １２．３ｍｓ
５と９ １１．８ｍｓ
６と１０ １１．３ｍｓ
７と１２ １１．９ｍｓ
８と１ １１．４ｍｓ

各５パルス脱落
パルス間時間間隔
１と７ １８．３ｍｓ
２と８ １８．１ｍｓ
３と９ １７．９ｍｓ
４と１０ １７．７ｍｓ
５と１２ １７．５ｍｓ
６と１ １７．３ｍｓ

各８パルス脱落
パルス間時間間隔
１と１０ ２７ｍｓ
２と１１ ２６．７ｍｓ
３と１ ２６．８ｍｓ

この表は間のパルスが脱落した隣接するパルス間の時間間隔が、各パルス位置について異なることを明らかにしている。それぞれの信号受信器２９，３３にパルスシーケンスの一部のみがそれぞれ到着しても、この空隙を含むパルスシーケンスの二つの連続するパルス間のパルス空隙の長さから、受信したばかりの受信パルスにおいて、パルスシーケンスのどの認識番号を有するどのパルスが関係しているかを明確に判定することができる。

空隙を含むパルスシーケンスのみを受信した場合でも受信パルスの明確な関連づけを可能にするために、図３に示されるパルス認識番号判定手段の実施例は、完全なパルスシーケンスの個々のパルス間のすべてのパルス間隔ばかりでなく、１個のパルスが脱落して受信された空隙を含むパルスシーケンスのすべての間隔、２個のパルスが脱落して受信された空隙を含むパルスシーケンスのすべての間隔、３個のパルスが脱落して受信された空隙を含むパルスシーケンスのすべての間隔、等をメモリー５１の電子的な表に記憶する。これはそれぞれのパルスシーケンスにわたるすべての可能なパルス空隙について実行される。

電子メモリー５１がＡＮＤ回路Ａ３から計数値を受け取った場合は、この計数値はメモリー５１の電子的な表に記憶されたすべての間隔と比較される。もし例えば３．３ｍｓというパルス間隔が計数値に相当するならば、これは空隙のないパルスシーケンスの第８パルスに違いない。もし計数値が例えば１１．８ｍｓというパルス間隔に相当するならば、第６、７、８パルスが脱落した空隙を含むパルスシーケンスの第９パルスが関係しているに違いない。もし例えば２６．７ｍｓというパルス間隔が計数値に相当するならば、第３から第１０までのパルスが脱落した空隙を含むパルスシーケンスの第１１パルスが関係しているに違いない。 本発明によるパルスシーケンスを用いることによって、付加的な同調パルスを要することなく、パルスシーケンスの一部のみが信号受信器２９，３３にそれぞれ到着した場合でも、常にそれぞれの受信パルスを関係する伝達パルスと関連づけることが可能になる。

様々な要素の影響によって、パルスエッジは多かれ少なかれなだらかになる。この理由から、連続するパルス間の時間間隔の測定には一定の許容度が考慮されなければならない。受信パルスと関連する伝達パルスの間の同期化を確実に保証するために、パルス間隔測定に許容限界を設定するのが有利である。図２に示される例において、特定の定義された時間間隔の認識が成り立つには、パルスシーケンスの特定の二つのパルスの間の定義された時間間隔からの乖離はプラスマイナス１０μｓを越えてはならないことが決められている。

異なる間隔長さを用いることによって、誤動作を判定する可能性が得られる。その場合は信号受信器２９および／または３３は古い信号内容を繰り返す。それぞれの隣接するパルス間の個々の間隔長さは信号内容の一部であり、システムは特定のパルスシーケンスにおける間隔長さの動的変化の定義された期待値を有する。もし期待値が測定された間隔長さと一致しないならば、システムの誤動作が推定されてよい。二つの連続するパルス間に期待される間隔長さは、空隙のないパルスシーケンスのパルスであれ、空隙を含むパルスシーケンスのパルスであれ、メモリー５１に蓄積された表を用いて決定することができる。

導音体１３の両端の信号減衰部材が不十分あるいは欠陥品であったり、導音体１３として働く金属ワイヤーに曲がりがあると、これらによって信号の反射が起こる。パルスシーケンスの正規のパルスと部分的に反射されたパルスとの間で干渉が起こると、パルスシーケンスの一つだけのパルスに影響を与えるような系統的な測定誤差が生じる。このような干渉効果はフィルター処理によって緩和される。あるいは診断的な目的でこれを観察してもよい。

本発明による測定法は周期的なノイズ信号に対して、従来の測定法よりも鈍感である。

図２に示されるパルスシーケンスは１３０ｍのエレベーターかご移動通路を有するエレベーターシステムのために設計されたものである。３３ｍｓのパルスシーケンス持続時間は、１３０ｍの長さに対して２９ｍｓである導音体１３として用いられるワイヤー中の最大音響伝播時間よりも大きい。したがって導音体ワイヤー上に同じパルス認識番号を有するパルスが存在することは決してあり得ないので、受信信号の伝達信号との関連づけが明確になる。

本発明によるパルスシーケンスを用いるときは同調パルスの必要がない。従来の測定法における同調パルスの機能、すなわち個々のパルス（同じパルス間隔を有する）と、それぞれの関連する伝達パルスとの関連づけという機能は、本発明の場合はそれぞれのパルスシーケンス中の各々のパルスが、その先行パルスからの時間間隔によって明確に認識されること、および、パルスシーケンス持続時間が導音体端部間の音響伝播時間より長いために特定の時点においてただ一つのパルスシーケンスのパルスのみが導音体上に存在し得ること、によって代替されている。

図２に示される実施例のパルスシーケンスは、次の点で最適化されている。すなわち、パルスシーケンスの任意の連続する受信パルスの間で２個のパルスが脱落していても、空隙位置における間隔長さは、パルスシーケンスのすべての可能な空隙位置において８．５ないし９．５ｍｓの範囲にある。このようなパルス間隔は音響信号伝播時間測定手段を用いる位置検出手段を有するエレベーターシステムにおいて一般的であるから、ソフトウェアの作動サイクルと親和性がある。

本発明によるパルスシーケンスは以下の利点をもたらす。

ＤＥ１９０３６４５Ａ１によるパルスシーケンスと比較して、本発明によるパルスシーケンスは、音響パルスと音響パルスの反射との干渉に起因する外乱に対して抵抗性がある点で改良されている。これは連続するパルス間の個々の異なる間隔長さを測定することによって達成される。

ＥＰ０６９４７９２Ａ１による位置検出法に比較して、本発明による位置検出法は、数値化誤差などが平均化されていることによって、改良された干渉不感性をもたらす。これに加えて本発明による位置検出法は、既知の位置検出法に比較して、一連の測定動作の時間的密度が高いことによって個々の測定動作のフォローアップ時間が短い。

ＤＥ０１９９０３６４５Ａ１による位置検出法と比較して、本発明による位置検出法は、同調パルスの到着を待つ必要がないので、受信パルスと伝達パルスの間の同期化がより速い。本発明による方法は既知の方法より、測定値がより速く入手される。

本発明による位置検出法はエレベーターシステムと関連して用いられる安全用途に、既知の位置検出法よりも適している。これは各々のパルス間隔の予知可能性が、対応するエレベーターかごの位置測定値とは無関係に、よく定義されていることに起因する。

本発明による測定法は周期的なノイズ信号に対してより鈍感である。ＥＰ０６９４７９２Ａ１に比較して、本発明による方法は高い測定速度に起因する冗長性を提供する。不規則な外乱の結果は位置測定を損なうことなく除外される。

本発明を実施例に関連して図示および説明したが、当業者はこれに対して本発明の主旨および範囲から逸脱することなく、前述の、およびその他の変更、省略および付加がなされ得ることを理解するべきである。

本発明による位置検出装置を有するエレベーターシステムの実施例の概略説明図である。 本発明による不規則なパルスシーケンスの実施例を示す説明図である。 パルス認識番号を検出する装置のブロック図である。 本発明によるパルスシーケンス（ａ）とクロックパルスシーケンス（ｂ）の二つのパルスを示す説明図である。

Claims (12)

1. 所定の移動通路に沿って移動する物体（１２）の位置を検出するための位置検出装置であって、
   移動通路に沿って延びる信号伝達媒体（１３）と、
   前記移動物体（１２）とともに移動可能な信号発生器（１５）であって、これによって信号が前記信号発生器（１５）の移動にしたがって変わる結合位置において信号伝達媒体（１３）に結合される信号発生器と、
   前記移動通路の終点の抽出位置にあり、信号伝達媒体（１３）から信号を抽出し得る少なくとも一つの信号受信器（２９，３３）と、
   結合位置において結合された信号と、抽出位置において抽出された信号と、を評価することによって結合位置と抽出位置との間の信号伝播時間を決定するのに適合した信号伝播時間測定手段（３５，３７）と、
   確認された信号伝播時間から物体（１２）の移動通路にわたる現在位置を示す位置信号を得るのに適合した処理手段（４５）と、
   を有する位置検出装置において、
   信号発生器（１５）が連続的に繰り返される信号パルスシーケンス（図２）を送出し、前記信号パルスシーケンスにおける各々の連続する信号パルスの間の時間間隔は全て異なっており、前記信号パルスシーケンスの持続時間が結合位置と抽出位置との間の最大距離に伴う最大信号伝播時間よりも大きく、かつ、連続する信号パルス間の時間間隔が最大信号伝播時間よりも短いことを特徴とする位置検出装置。
2. 信号が音響信号からなり、信号伝達媒体（１３）が導音体からなり、信号発生器（１５）が音響信号発生器からなり、信号受信器（２９，３３）が音響信号受信器からなり、信号伝播時間測定手段（３５，３７）が音響伝播時間測定手段からなることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
3. 音響信号発生器が、信号発生器側で電気的パルス（４１，４３）を発生するための信号発生手段と、電気的パルスを音響パルス（２３，２５）に変換するための信号発生器側の信号変換器と、音響パルスを導音体に結合させるための信号カップラーと、を有することを特徴とする請求項２に記載の位置検出装置。
4. 音響信号受信器が、音響パルス（２３，２５）を導音体から抽出するための信号抽出器、および受信器側で音響パルスを電気的パルスに変換するための受信器側の信号変換器を有することを特徴とする請求項３に記載の位置検出装置。
5. 音響伝播時間測定手段が受信器側で信号発生器（１５）と信号受信器（２９，３３）の両方に結合され、かつ信号伝播時間を測定するために信号発生器側の電気的パルス（４１，４３）と受信器側の電気的パルスの両方を利用することを特徴とする請求項４に記載の位置検出装置。
6. 移動通路の二つの終点（１９，２１）のそれぞれの領域に信号受信器（２９，３３）および信号伝播時間測定手段（３５，３７）を有する抽出位置が設けられ、これによって結合位置とそれぞれの抽出位置との間の信号伝播時間が決定され、かつ、処理手段（４５）が確認された信号伝播時間から移動物体（１２）の現在位置を決定するように設計されていることを特徴とする請求項５のいずれかに記載の位置検出装置。
7. 信号パルスシーケンス（図２）の個々のパルスにそれぞれ個別のパルス認識番号（１〜１１）が割り当てられており、少なくとも一つの信号受信器（２９，３３）が、抽出位置で抽出されたそれぞれの信号パルスの認識番号（１〜１１）を判定するためのパルス認識番号判定手段（図３）を有し、パルス認識番号判定手段が、それぞれの抽出された信号パルスの、先に抽出されたそれぞれの信号パルスからの時間間隔を決定し、確認された時間間隔にしたがってそれぞれの抽出された信号パルスにパルス認識番号を割り当てるように設計されていることを特徴とする請求項６に記載の位置検出装置。
8. 超音波信号を与える信号発生器（１５）を含むことを特徴とする請求項７に記載の位置検出装置。
9. 移動物体（１２）としてエレベーターかごを含むことを特徴とする請求項７に記載の位置検出装置。
10. 導音体として金属レールを含むことを特徴とする請求項７に記載の位置検出装置。
11. 導音体として金属ロープを含むことを特徴とする請求項７に記載の位置検出装置。
12. 導音体として金属ワイヤーを含むことを特徴とする請求項７に記載の位置検出装置。

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