JP5221563B2 - 基準信号を用いる誘導位置センサ - Google Patents
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Description
本件出願は、2007年1月19日付けの米国仮特許出願シリアル番号60/885,736からの優先権を主張し、言及することによってその全てをここに取り込む。
本発明は、位置センサ、特に誘導位置センサに関する。
誘導センサの受信コイルからの信号は、ノイズと部品間隔のばらつき等による製造のばらつきにより変動しがちである。そのような共通モード因子が補正された位置信号を与える改良センサは、他の多くの可能な用途の中でも特に電子スロットル制御用途で、大きな商業的利益になろう。
本発明は、直線及び/又は回転位置センサを含む機械部品の位置に関連する電気信号を提供する誘導性センサに関する。発明の実施例は電子スロットル制御装置に使用してもよい。その位置が感知される部分は、カプラー要素に機械的につながれてもよい。
可動部の位置と関連する信号を提供する装置は、励起コイルと、励起コイルに近接配置された受信コイルを備える。励起コイルが交流源などの電気エネルギー源によって励起されると、励起コイルは磁束を生成する。励起コイルが励起されると、受信コイルと励起コイルの誘導結合により、受信コイルは受信信号を生成する。位置センサが直線運動、回転運動(マルチターン回転センサを含む)、あるいは直線及び回転運動の組合せを感知してもよい。
ギャップに反比例する基準信号を得るために、ベースライン電圧、例えば励起信号電圧又はその一部から得られるベースライン電圧から位置非依存信号を減算してもよい。例えば、分圧器を用いて励起電圧の所定の一部を得、第1基準信号をそれから減算して、部分位置に実質的に依存しないさらに良好な第2基準信号を得ることができる。基準信号という用語は、部分位置に実質的に依存しない信号を概略的に表すのに本書で使用され、そして本発明の信号のいくつかの例で、第1位置非依存信号(それは基準信号として有用かもしれない)がベースライン電圧から減算されて、共通モード因子などの環境変数と所望の関係を持つ第2基準信号を得る。
図7は、改良された回転センサに受信信号(RM、回転モジュレータ信号)及び基準信号(AM、軸方向モジュレータ信号)を与える二端子コイル設計を符号140で示す。
図10Aは、この例では図6Aに示すような、符号100で示すコイルアセンブリを備える装置を示し、これも図6Aに関連して上記したように、102の容量性ブリッジからCRr信号が得られる。図6Aの構成のアンプ104及び106の出力はここでは、差動増幅器として使用されるギルバートセル整流器240及び242へ渡される。ギルバートセル回路に入る前に、AC(容量性)連結はギルバートセル回路と仮想接地レベルを分離するために使用され、電圧レベルがギルバートセルに適したものに調節される。他の例において、ギルバートセルの代わりに演算増幅器又は他の回路を使用してもよい。電子回路は、一部又は全体がASICとして実施されてもよい。
記載した種々の例について、仮想接地レベルなどの電圧レベル及び制御信号レベルを修正するために、ツェナー・ザッピング又は他のプログラマブルロジック回路を使用することができる。他の形のスタティックメモリを使用してもよい。自動車の電子スロットル制御装置として使用される代表的な例において、入力信号はその最大比率の最大で20mVかもしれない。最大のRM及び最大のAM信号の大きさは同じでありえる。
1つのアプローチ例で、CRrは、RM+(受信コイルの順方向巻き部分からの信号)及びRM−(受信コイルの逆方向巻き部分からの信号)の絶対値(大きさ)の和とする。最大のRM信号は、RTがそれらのうちの1つを完全にカバーする時、順方向及び逆方向巻きのRM出力を指す。
2つの極端なケースについては、ギャップと温度の影響が以下のように検討される。これらの2つのケースが現実である場合、他のすべてのケースは、それらの極端さの種々の程度で2つの組合せかもしれない。
基準信号を得るために使用される方法は、ホールセンサなど他のセンサでの使用に適合させることができる。
Claims (11)
- カプラー要素の位置と関連する信号を提供するための装置であって、当該装置は:
励起コイルであって、当該励起コイルが励起されると、磁束を生成する動作が可能である当該励起コイルと;
受信コイルであって、前記励起コイルが当該受信コイルと前記励起コイルとの誘導結合により励起されると、受信信号を生成する動作が可能であり、
当該誘導結合は、当該受信信号が当該カプラー要素の位置と関連するように、当該カプラー要素の移動によって修正され、
当該受信コイルは、第1部分信号を生成する第1部分と第2部分信号を生成する第2部分とを有するものである、当該受信コイルと;
電子回路であって、前記受信信号を用いて当該カプラー要素の位置に関連する位置依存信号を生成する動作が可能であり、
当該電子回路は、さらに、前記第1部分信号及び前記第2部分信号を用いて当該カプラー要素の位置に実質的に依存しない位置非依存信号を生成する動作が可能である、当該電子回路と;を含み、
前記電子回路が、さらに、基準信号を生成する動作が可能であり、当該基準信号は、当該カプラー要素の位置に実質的に依存せず、当該基準信号がベースライン電圧から前記位置非依存信号を減算することにより生成され、
前記電子回路がさらに、前記位置依存信号及び前記位置非依存信号を用いて、レシオメトリック信号を生成する動作が可能である装置。 - 請求項1に記載の装置であって、当該装置が回転位置センサである装置。
- 請求項1に記載の装置であって、当該装置がリニア位置センサである装置。
- 請求項1に記載の装置であって、当該装置が電子スロットル制御装置である装置。
- 請求項1に記載の装置であって、前記ベースライン電圧が、前記励起コイルを励起するために用いられる励起信号から得られる装置。
- 請求項5に記載の装置であって、前記ベースライン電圧が、ブリッジ回路を用いて前記励起信号から得られる装置。
- 請求項5に記載の装置であって、前記ベースライン電圧が、絶縁変圧器を用いて前記励起信号から得られる装置。
- 請求項1に記載の装置であって、前記ベースライン電圧が前記位置非依存信号より大きい装置。
- カプラー要素の位置と関連する信号を提供するための装置であって、当該装置は:
励起コイルであって、当該励起コイルが励起されると、磁束を生成する動作が可能である当該励起コイルと、
受信コイルであって、前記励起コイルが当該受信コイルと前記励起コイルとの誘導結合により励起されると、受信信号を生成する動作が可能である当該受信コイルと、
前記受信コイルが、第1部分信号を生成する第1部分と第2部分信号を生成する第2部分とを有することと、
前記誘導結合が、前記受信信号が当該カプラー要素の部分位置と関連するように、当該カプラー要素の移動によって修正されることと、
電子回路であって、前記第1部分信号と前記第2部分信号とを用いて当該カプラー要素の位置に関連する位置依存信号を生成する動作が可能である当該電子回路と、
前記電子回路が、さらに、前記第1部分信号と前記第2部分信号とを用いて当該カプラー要素の位置に実質的に依存しない位置非依存信号を生成する動作が可能であることと、
前記電子回路が、さらに、当該カプラー要素の位置に実質的に依存しない基準信号を生成する動作が可能であることと、
前記基準信号が、ベースライン電圧から前記位置非依存信号を減算することにより生成されるものであることと、
前記電子回路がさらに、前記位置依存信号及び前記位置非依存信号を用いて、レシオメトリック信号を生成する動作が可能であることと、
を含む装置。 - 請求項9に記載の装置であって、
前記電子回路が、前記第1部分信号と前記第2部分信号との差を用いて、前記位置依存信号を生成する動作が可能であり、
前記電子回路が、前記第1部分信号と前記第2部分信号との組合せを用いて、前記位置非依存信号を生成する動作が可能である装置。 - 請求項9に記載の装置であって、前記ベースライン電圧が、前記励起コイルの励起に用いられる励起信号から得られる装置。
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