JP6399559B2 - 位置検出システム - Google Patents

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Description

本開示は、検出システムに関し、より詳細には、位置検出システムに関する。
渦電流センサは、通常、インダクタ、ターゲット、及び処理回路を含む、位置検出システムである。インダクタは、典型的にはコイルを用いて実装され、時間変化する磁界内のターゲットの移動に起因するこの時間変化する磁界の変化を感知し、処理回路は、インダクタによって感知される時間変化する磁界の変化に応答する。
例えば、近接スイッチは、渦電流センサの一種であり、接近するターゲットがコイルから所定の距離にある点を通過するときスイッチを開く又は閉じる。この近接スイッチはさらに、後退するターゲットがコイルから所定の距離にある点を通過するときスイッチを開く又は閉じる。
ターゲットは、コイルに面し、かつ、コイルの長手方向軸に実質的に直交する平面にある表面を有する。ターゲットのこの表面は、コイルと整列する中心点を有し、そのため、コイルの長手方向軸がこの中心点を通る。ターゲットとコイルとの間の長手方向距離が、コイルの長手方向軸に沿ってコイルと中心点の間で測定される。
動作において、ターゲットが動くにつれて、コイルとターゲット表面との間の長手方向距離が増減する。時間変化する磁界にターゲットが晒されているとき、この時間変化する磁界がターゲットの表面に渦電流を誘起し、それによって、時間変化する磁界のパワーが減少する。
渦電流によるこのパワーの減少は、ターゲットがコイルから受け取る磁束の総量に線形に比例する。ターゲットとコイルの間の相互インダクタンスも、ターゲットが受け取る同じ磁束総量に線形に比例する。したがって、パワーの減少又はインダクタンス或いはその両方に基づく近接スイッチング閾値が、ターゲットが受け取る磁束の量に対応する。
ターゲットとセンサとの間の長手方向距離が減少するとき、ターゲットが受け取る磁束は増加し、そのため渦電流の大きさが増加する。渦電流の大きさが増加すると、時間変化する磁界がより多くのパワーを失う。近接スイッチが、時間変化する磁界のパワーの減少を検出し、時間変化する磁界のパワーの減少が閾値パワーレベル未満になるときスイッチの状態を変化させる。
閾値パワーレベルは所定の長手方向距離に対応するので、近接スイッチは、ターゲットとセンサの長手方向距離がセンサから所定の長手方向距離にある点を通過するときスイッチの状態を変化させる。
同様に、ターゲットとセンサとの間の長手方向距離が増加するとき、渦電流の大きさが減少する。渦電流の大きさが減少すると、時間変化する磁界が失うパワーが減少する。近接スイッチは、減少するパワー損失を検出し、時間変化する磁界のパワーが閾値パワーレベルより大きくなるときスイッチの状態を変化させる。
閾値パワーレベルは所定の長手方向距離に対応するので、近接スイッチは、センサと後退するターゲットとの間の長手方向距離がセンサから所定の長手方向距離にある点を通過するときスイッチの状態を変化させる。
コイル、ターゲット、及び処理回路を含む近接スイッチは、ターゲット及びセンサが相対的に移動し得るように支持構造に接続される。処理回路は、測定されたエネルギー損失又は相互インダクタンスに応答して信号を生成する。また、処理回路は、閾値パワーレベルを上下する時間変化する磁界のエネルギーに応答して、スイッチの開閉状態を制御する切替え信号を生成する。
このような近接スイッチの欠点の１つは、その感知技術の精度がコイルまでの長手方向距離にしたがって急速に低下することであり、使用可能な感知範囲がコイル直径の約５０％に制限される。コイルによって感知されるパワー損失は、ターゲットがコイルの長手方向軸に沿って移動するときターゲットが受け取る全磁束に対応する。
しかし、磁束密度は長手方向軸に沿って極めて非線形に変化する。磁束密度が極めて非線形に変化するので、感知されるパワー損失も位置に対し極めて非線形な依存性を有する。その結果、感知精度はコイルまでの長手方向距離にしたがって急速に低下する。そのため、位置依存精度及び任意感知範囲を有する位置感知技術が求められている。
ターゲットの位置を検出する位置検出システムが提供される。ここで説明する位置検出システムは、コイルを有するセンサを含む。コイルは長手方向軸を有する。このコイルは時間変化する磁界を生成する。時間変化する磁界は、或る平面の感知ドメイン領域と交差する複数の磁界ベクトルを有する。この平面は長手方向軸に実質的に直交する。感知ドメイン領域と交差する各磁界ベクトルが、その平面に直交する法線成分と、その平面に平行な接線成分とを有する。法線成分の大きさは接線成分の大きさより実質的に大きい。法線成分の方位は、長手方向軸と平面との交点における時間変化する磁界の方位と調和する。位置検出システムはまた、平面内を移動するターゲットを含む。ターゲットの一部が常に平面の感知ドメイン領域内にある。位置検出システムはさらに、センサ及びターゲットに接続される支持構造を含む。
代替の実施形態に従った位置検出システムが、第１のコイルを有する第１のセンサを含む。第１のコイルは第１の長手方向軸を有する。第１のコイルは第１の時間変化する磁界を生成する。第１の時間変化する磁界は、或る平面の第１の感知ドメイン領域と交差する複数の第１の磁界ベクトルを有する。第１の感知ドメイン領域と交差する第１の磁界ベクトルの各々は、その平面に直交する法線成分と、その平面に平行な接線成分とを有する。法線成分の大きさは接線成分の大きさより実質的に大きい。法線成分の方位は、第１の長手方向軸と平面との交点における第１の時間変化する磁界の方位と調和する。位置検出システムはまた、第２のコイルを有する第２のセンサを有する。第２のコイルは第２の長手方向軸を有する。第２のコイルは第２の時間変化する磁界を生成する。第２の時間変化する磁界は、その平面の第２の感知ドメイン領域と交差する複数の第２の磁界ベクトルを有する。この平面は第１及び第２の長手方向軸に実質的に直交する。位置検出システムはさらに、その平面内を移動するターゲットを有する。ターゲットの何らかの部分が常にこの平面の第１及び第２の感知ドメイン領域の少なくとも一方内にある。位置検出システムは、第１のセンサ、第２のセンサ、及びターゲットに接続される支持構造を付加的に含む。
代替の実施形態に従った位置検出システムが、第１のコイルを有する第１のセンサを含む。第１のコイルは第１の長手方向軸を有する。第１のコイルは第１の時間変化する磁界を生成する。第１の時間変化する磁界は、或る平面の第１の感知ドメイン領域と交差する複数の第１の磁界ベクトルを有する。第１の感知ドメイン領域と交差する第１の磁界ベクトルの各々が、その平面に直交する法線成分と、その平面に平行な接線成分とを有する。法線成分の大きさは接線成分の大きさより実質的に大きい。法線成分の方位は、第１の長手方向軸と平面との交点における第１の時間変化する磁界の方位と調和する。位置検出システムはさらに、第２のコイルを有する第２のセンサを含む。第２のコイルは第２の長手方向軸を有する。第２のコイルは第２の時間変化する磁界を生成する。第２の時間変化する磁界は、この平面の第２の感知ドメイン領域と交差する複数の第２の磁界ベクトルを有する。この平面は第１及び第２の長手方向軸に実質的に直交する。位置検出システムはまた、この平面内を移動する第１のターゲット、及びこの平面内を移動する第２のターゲットを含む。第１のターゲットの何らかの部分が常に第１の感知ドメイン領域内にあるか、又は、第２のターゲットの何らかの部分が常に第２の感知ドメイン領域内にある。位置検出システムはさらに、第１のセンサ、第１のターゲット、第２のセンサ、及び第２のターゲットに接続される支持構造を含む。
代替の実施形態に従った位置検出システムが、コイルを有するセンサを含む。コイルは長手方向軸を有する。このコイルは時間変化する磁界を生成する。時間変化する磁界は、第１の平面の第１の感知ドメイン領域と交差する複数の第１の磁界ベクトル、及び第２の平面の第２の感知ドメイン領域と交差する複数の第２の磁界ベクトルを有する。第１及び第２の平面は長手方向軸に実質的に直交する。第１の感知ドメイン領域と交差する第１の磁界ベクトルの各々が、第１の平面に直交する法線成分と、第１の平面に平行な接線成分とを有する。法線成分の大きさは接線成分の大きさより実質的に大きい。法線成分の方位は、長手方向軸と第１の平面との交点における時間変化する磁界の方位と調和する。位置検出システムはまた、第１のターゲット及び第２のターゲットを含む。第１のターゲットは第１の平面内を移動する。第２のターゲットは第２の平面内を移動する。第１のターゲットの何らかの部分が常に第１の感知ドメイン領域内にあるか、又は、第２のターゲットの何らかの部分が常に第２の感知ドメイン領域内にある。位置検出システムはさらに、センサ、第１のターゲット、及び第２のターゲットに接続される支持構造を含む。
代替の実施形態に従った位置検出システムが、第１のコイルを有する第１のセンサを含む。第１のコイルは第１の長手方向軸を有する。第１のコイルは第１の時間変化する磁界を生成する。第１の時間変化する磁界は、第１の平面の第１の感知ドメイン領域と交差する複数の第１の磁界ベクトルを有する。第１の感知ドメイン領域と交差する複数の第１の磁界ベクトルはそれぞれ、第１の平面に直交する法線成分と、第１の平面に平行な接線成分とを有する。法線成分の大きさは接線成分の大きさより実質的に大きい。法線成分の方位は、第１の長手方向軸と第１の平面との交点における第１の時間変化する磁界の方位と調和する。位置検出システムはまた、第２のコイルを有する第２のセンサを含む。第２のコイルは第２の長手方向軸を有する。第２のコイルは第２の時間変化する磁界を生成する。第２の時間変化する磁界は、第１の平面の第２の感知ドメイン領域と交差する複数の第２の磁界ベクトルを有する。位置検出システムはさらに、第３のコイルを有する第３のセンサを含む。第３のコイルは第３の長手方向軸を有する。第３のコイルは第３の時間変化する磁界を生成する。第３の時間変化する磁界は、第２の平面の第３の感知ドメイン領域と交差する複数の第３の磁界ベクトルを有する。位置検出システムは、第４のコイルを有する第４のセンサを付加的に含む。第４のコイルは第４の長手方向軸を有する。第４のコイルは第４の時間変化する磁界を生成する。第４の時間変化する磁界は、第２の平面の第４の感知ドメイン領域と交差する複数の第４の磁界ベクトルを有する。第１及び第２の平面は、第１、第２、第３、及び第４の長手方向軸に実質的に直交する。位置検出システムはまた、第１の平面内を移動する第１のターゲット、及び第２の平面内を移動する第２のターゲットを含む。第１のターゲットの何らかの部分が常に前記第１の感知ドメイン領域又は第２の感知ドメイン領域内にあるか、或いは、第２のターゲットの何らかの部分が常に第３の感知ドメイン領域又は第４の感知ドメイン領域内にある。位置検出システムはさらに支持構造を含み、支持構造は、第１、第２、第３、及び第４のセンサ、並びに第１及び第２のターゲットに接続される。
位置を検出する方法も提供される。この方法は、コイルを用いて、時間変化する磁界を生成することを含む。コイルは長手方向軸を有する。時間変化する磁界は、或る平面の感知ドメイン領域と交差する複数の磁界ベクトルを有する。この平面は長手方向軸に実質的に直交する。感知ドメイン領域と交差する各磁界ベクトルは、その平面に直交する法線成分と、その平面に平行な接線成分とを有する。法線成分の大きさは接線成分の大きさより実質的に大きい。法線成分の方位は、長手方向軸と平面との交点における時間変化する磁界の方位と調和する。この方法はまた、平面内でターゲットを移動させることを含む。ターゲットの一部が常に平面の感知ドメイン領域内にある。
位置検出システム１００の例を示す図である。
センサ１１０及びターゲット１３０の相対的な動きの例を、図１に関連して示す図である。
センサ１１０及び処理回路１３４の実装例を示す図であり、インダクタンスコイル特性を測定する第１の実装例である。 センサ１１０及び処理回路１３４の実装例を示す図であり、Ｑファクタコイル特性を測定する第２の実装例である。
ターゲット１３０の形状の例を示す図である。 ターゲット１３０の形状の例を示す図である。 ターゲット１３０の形状の例を示す図である。 ターゲット１３０の形状の例を示す図である。 ターゲット１３０の形状の例を示す図である。 ターゲット１３０の形状の例を示す図である。 ターゲット１３０の形状の例を示す図である。 ターゲット１３０の形状の例を示す図である。 ターゲット１３０の形状の例を示す図である。 ターゲット１３０の形状の例を示す図である。 ターゲット１３０の形状の例を示す図である。 ターゲット１３０の形状の例を示す図である。 ターゲット１３０の形状の例を示す図である。
代替の実施形態に従った位置検出システム５００の例を示す図である。
代替の実施形態に従った位置検出システム６００の例を示す図である。
代替の実施形態に従った位置検出システム７００の例を示す図である。
代替の実施形態に従った位置検出システム７５０の例を示す図である。
代替の実施形態に従った位置検出システム８００の例を示す図である。
代替の実施形態に従った位置検出システム９００の例を示す図である。
代替の実施形態に従った位置検出システム９５０の例を示す図である。
代替の実施形態に従った位置検出システム１０００の例を示す図である。
代替の実施形態に従った位置検出システム１０５０の例を示す図である。
代替の実施形態に従った位置検出システム１１００の例を示す図である。
例示の位置検出システムが、１つ又は複数のコイル、これらのコイルに接続される電子部品、及びこの１つ又は複数のコイルの磁束に部分的に晒される１つ又は複数の導電性ターゲットを含む。電子部品は、励起周波数におけるコイルの質すなわちＱファクタ、又はコイルのインダクタンスなどの、コイルの特性を感知する。いずれもターゲットがコイルから受け取る磁束の総量の関数である。
１つ又は複数のターゲットの位置は、１つ又は複数のコイルから実質的に一定の長手方向距離の１つ又は複数のコイルの長手方向軸に直交する平面内で決定される。コイルの長手方向軸は、コイルが直流電流によって励起されたときコイルによって生成される磁界の北磁極及び南磁極両方を通過する線として定義される。
コイルとターゲットとの間の長手方向距離は、コイルと平面との間の長手方向軸に沿って測定される距離として定義される。この距離は、第１の点と第２の点の間で測定される。第１の点は、コイルの長手方向軸が一方の側で平面と交差するところにあり、第２の点は、長手方向軸が他方の側でコイルの最も近い巻線によって囲まれる領域と交差するところにある。
１つ又は複数のコイルと１つ又は複数のターゲットが位置する面との間で測定される長手方向距離は、平面と交差するコイルによって生成される磁束が、平面の限定された領域である感知ドメイン内に主として集中するように充分に短い。
感知ドメイン（平面の限定された領域）は、下記の３つの条件によって定義される。すなわち、ターゲットが位置する平面と磁力線が交差すること、磁力線の法線成分が接線成分より実質的に大きいこと、及び、法線成分が、コイルの長手方向軸と平面のとの交点で観察される磁界の法線成分と同じ方位を有することである。
平面における１つ又は複数のターゲットの位置は、各ターゲットに対しそのターゲットが各コイルから受け取る全磁束の割合を決定することによって検出される。磁束は、ターゲットの位置が決定される平面における感知ドメイン内に集中するので、ターゲットは、磁束が集中する感知ドメインとターゲットが重なる領域内でコイルからのほぼすべての磁束を受け取る。
平面内でターゲットの位置が変化すると、ターゲットと、磁束が集中する１つ又は複数の感知ドメインとが重なる量が変化し、したがって、ターゲットが受け取る磁束の割合が変化する。
最も単純なケースでは、１つのターゲット及び１つのコイルを用いて、ターゲットがコイルから受け取る磁束を決定することによって位置が検出される。コイル応答は、ターゲットの表面積とコイルによって生成される磁束が集中する感知ドメインとが重なる量に依存する。
精度及び検出範囲は、１つのターゲットと複数のコイルを用いてターゲットがコイルから受け取る磁束を決定することによって改善され得る。この実施形態では、各コイルの応答は、ターゲットの表面積とそのコイルによって生成される磁束が集中する感知ドメインとが重なる量に依存する。すべてのコイルからの測定を組み合わせることによって結果が得られる。
精度及び検出範囲は、支持構造に合わせて接続される複数のターゲットを用い、各ターゲットに対し１つの感知コイルを用いることによっても改善され得る。接続されるターゲットの位置は、各ターゲットが各コイルから受け取る磁束を決定することによって検出される。この実施形態では、各コイルの応答は、コイルが面するターゲットの表面積とそのコイルによって生成される磁束の感知ドメインとが重なる量に依存する。すべてのコイルからの測定を組み合わせることによって結果が得られる。
精度及び検出範囲は、支持構造に合わせて接続される複数のターゲットを用い、各ターゲットに対し複数の感知コイルを用いることによっても改善され得る。接続されるターゲットの位置は、各ターゲットが各コイルから受け取る磁束の量を決定することによって検出される。この実施形態では、各コイルの応答は、コイルが面するターゲットの表面積とそのコイルによって生成される磁束が集中する感知ドメインとが重なる量に依存する。各コイルからの測定を組み合わせることによって結果が得られる。
ターゲットの位置の変化に対するセンサの応答は、そのセンサによって生成される磁束が集中する感知ドメイン領域内にあるターゲットの表面積の量に依存する。その結果、位置に対するセンサの応答は、ターゲットの形状によって制御される。したがって、任意の応用例におけるダイナミックレンジを最適化する形状が選択され得る。
代替の実施形態において、ターゲットは２つの平行な平面に配置され得る。これらの平面はいずれも、１つ又は複数のコイルの異なる側に配置され、これらの平面はいずれも、１つ又は複数のコイルの長手方向軸に実質的に直交する。各平面と１つ又は複数のコイルとの間の長手方向距離は、両方の平面と交差するコイルによって生成される磁束が主として感知ドメイン内に集中するように充分に短い。
この実施形態における各コイルの応答は、コイルの各側に面する２つのターゲットの表面積とそのコイルによって生成される磁束の感知ドメインとが重なる領域の合計に依存する。コイルの一方の側のターゲットは支持構造に接続され得る。この場合、軸方向動きの一次除去が得られ得る。これらのターゲットは独立的に移動し得、この場合、両方のターゲットの動きに対する差動応答が得られ得る。
図１は、位置検出システム１００の例を示す図である。下記でより詳細に説明するように、位置検出システム１００は、時間変化する磁界内を移動するターゲットの位置を決定する。
図１に示すように、位置検出システム１００は、インダクタ１１２を有するセンサ１１０を含む。本実施例では、インダクタ１１２はコイル１１４を用いて実装される。コイル１１４はらせん形状を有するが、平面形状などの他のコイル形状も代わりに用いられ得る。また、コイル１１４は長手方向軸Ｘを有する。コイルの長手方向軸は、コイルが直流電流によって励起されたときコイルによって生成される磁界の北磁極及び南磁極の両方を通過する線として定義される。
動作において、コイル１１４は時間変化する磁界１１６を生成し、時間変化する磁界１１６は平面１２２の感知ドメイン領域１２０と交差する多数の磁界ベクトルＨを有する。感知ドメイン領域１２０と交差する各磁界ベクトルＨは、平面１２２に直交する法線成分ＨＮと平面１２２に平行な接線成分ＨＴとを有する。
さらに、感知ドメイン領域１２０と交差する各磁界ベクトルＨに対し、法線成分ＨＮの大きさは接線成分ＨＴの大きさより実質的に大きい。また、法線成分ＨＮの方位は、長手方向軸Ｘと平面１２２との交点における時間変化する磁界１１６の方位と同じである。そのため、平面１２２は長手方向軸Ｘに実質的に直交する。また、平面１２２のいかなる部分もセンサ１１０を通過しない。
図１にさらに示すように、位置検出システム１００はまた、平面１２２内を移動するターゲット１３０を含む。ターゲット１３０は、平面１２２内の限定された動き範囲を有し、そのため、ターゲット１３０の何らかの部分が常に平面１２２の感知ドメイン領域１２０内にある。また、感知ドメイン領域１２０内にあるターゲット１３０の量は、ターゲット１３０が感知ドメイン領域１２０内を移動するにつれて変化する。
位置検出システム１００はさらに、センサ１１０及びターゲット１３０に接続される支持構造１３２を含む。支持構造１３２は、センサ１１０及びターゲット１３０を互いに対して移動させ得る、単一構造或いは複数の構造又は要素の任意の組合せを含み得る。
例えば、支持構造１３２は、固定位置にセンサ１１０を保持し得、ターゲット１３０を平面１２２内で移動させ得る。或いは、支持構造１３２は、固定位置にターゲット１３０を保持し得、センサ１１０を平面１２２に平行な平面で移動させ得る。さらに、支持構造１３２は、センサ１１０及びターゲット１３０両方を移動させ得る。
図２は、センサ１１０及びターゲット１３０の相対的な動きの例を、図１に関連して示す図である。図１及び図２は、ターゲット１３０が実質的に平面１２２内のみを移動し、センサ１１０が固定位置に留まる場合を示し得る。
この場合、ターゲット１３０は、図１に示すような初期位置で開始し、平面１２２内を横方向に図２に示すような最終位置に移動する。また、ターゲット１３０が初期位置から最終位置に連続的に移動する代わりに、ターゲット１３０は初期位置と最終位置の間の任意の位置で停止し得る。
図２に示すように、平面１２２はコイル１１４から長手方向距離ＤＬのところにある。コイル１１４と平面１２２との長手方向距離ＤＬは、第１の点Ｐ１と第２の点Ｐ２の間で測定される距離として定義される。第１の点Ｐ１は、コイル１１４の長手方向軸Ｘがその一方の側で平面１２２と交差するところにあり、第２の点Ｐ２は、長手方向軸Ｘがその他方の側でコイル１１４の最も近い巻線によって囲まれる領域と交差するところにある。
このように、ターゲット１３０が実質的に平面１２２内のみを移動した結果、ターゲット１３０は、コイル１１４から実質的に一定の長手方向距離ＤＬに継続的に存在する。また、動きの方向は、ターゲット１３０の初期位置が図２で示され、ターゲット１３０の最終位置が図１で示されるように、逆にされ得る。
或いは、図１及び図２は、ターゲット１３０が固定位置に留まる場合を示し得る。ターゲット１３０が固定位置に留まる場合、平面１２２から実質的に一定の長手方向距離ＤＬのところにコイル１１４が継続的に存在するように、センサ１１０は、平面１２２に実質的に平行な平面内を移動する。この場合、センサ１１０は、図１に示すような初期位置で開始し、図２に示すような最終位置に移動する。
また、センサ１１０が初期位置から最終位置に連続的に移動する代わりに、センサ１１０は、初期位置と最終位置の間の任意の位置で停止し得る。さらに、動きの方向は、センサ１１０の初期位置が図２で示され、センサ１１０の最終位置が図１で示されるように、逆にされ得る。
このように、ターゲット１３０のみが物理的に移動するか、センサ１１０のみが物理的に移動するか、又はターゲット１３０及びセンサ１１０両方が物理的に移動するかにかかわらず、ターゲット１３０は、時間変化する磁界１１６内を移動し、また、移動し得る。また、ターゲット１３０が物理的に移動するか、センサ１１０が物理的に移動するか、又はターゲット１３０及びセンサ１１０両方が物理的に移動するかにかかわらず、長手方向距離ＤＬは、センサ１１０とターゲット１３０の間の相対的な動きによってターゲット１３０が感知ドメイン領域１２０内にある量が変化しても、実質的に一定のままである。
再度図１を参照すると、位置検出システム１００はさらに、配線アセンブリ１３６によってセンサ１１０に電気的に接続される処理回路１３４を含む。処理回路１３４は、センサ１１０の応答に基づいてターゲット１３０の位置に対するセンサ１１０の位置を決定する。
処理回路１３４は、センサ１１０及びターゲット１３０から物理的に離間される集積回路として実装され得る。言い換えると、処理回路１３４及びセンサ１１０は同じ場所に存在しない。例えば、センサ１１０は、自動車内のかなり高温になり得るディスクブレーキアセンブリに近接して配置され得、一方、集積処理回路１３４は、ディスクブレーキから離れた実質的により低温の場所に配置され得る。
処理回路１３４をセンサ１１０から離して配置することが有益であり得る多くの他の理由がある。これらを同じ場所に配置しないことで、電力及び接地配線を引き回す必要がなくなる。また、コイル（これは安価である）をアセンブリと統合し、電子部品はすべて別の場所で１つのボックスにまとめることはコスト的にも当を得ていることがある。
動作において、ターゲット１３０は時間変化する磁界１１６に晒される。時間変化する磁界１１６からの磁束は、ターゲット１３０における渦電流を誘起し、最も強い渦電流はターゲット１３０の感知ドメイン領域１２０内にある部分に位置する。
平面１２２内でターゲット１３０が移動すると（又は、平面１２２に平行な平面内でセンサ１１０が移動すると）、感知ドメイン領域１２０内にあるターゲット１３０の量が変化する。その結果、この移動により、コイル１１４によって生成されターゲット１３０によって受け取られる磁束の総量の割合が変化し、これは、渦電流の大きさを変化させる。
例えば、ターゲット１３０が図１に示す位置から図２に示す位置に移動すると、感知ドメイン領域１２０内にあるターゲット１３０の量が増加する。その結果、この移動により、コイル１１４によって生成されターゲット１３０によって受け取られる磁束の総量の割合が増加し、渦電流の大きさも増加する。
同様に、ターゲット１３０が図２に示す位置から図１に示す位置に移動すると、感知ドメイン領域１２０内にあるターゲット１３０の量が減少する。その結果、この移動により、コイル１１４によって生成されターゲット１３０によって受け取られる磁束の総量の割合が減少し、渦電流の大きさも減少する。
ターゲット１３０が受け取る磁束の割合及び渦電流の大きさのこのような変化は、コイル１１４の電気的な特性を変化させる。例えば、ターゲット１３０が受け取る磁束の割合の変化に応答して変化するコイル特性の１つは、コイル１１４のインダクタンスである。ターゲット１３０が受け取る磁束の割合の変化に応答して変化する別のコイル特性は、コイル１１４の品質すなわちＱファクタである。
次いで、処理回路１３４は、センサ１１０からコイル特性を受け取り、コイル特性に応じてセンサ１１０の位置に対するターゲット１３０の位置を決定する。処理回路１３４によって検出され得るコイル特性の変化について、２つの基準が満たされる必要がある。
第１に、特性の変化は、システムにおけるノイズに対してかなり大きくなければならない。これには、コイル１１４からのノイズ、コイル１１４が環境から受け取るノイズ、処理回路１３４からのノイズが含まれる。第２に、特性の変化は、システムの分解能に対してかなり大きくなければならない。
図３Ａ〜図３Ｂは、センサ１１０及び処理回路１３４の実装例を示す図である。図３Ａは、インダクタンスコイル特性を測定する第１の実装例を示す。図３Ｂは、Ｑファクタコイル特性を測定する第２の実装例を示す。
図３Ａに示すように、センサ１１０は、コイル１１４のみを用いて実装され（任意選択で、磁気コア３０８を含む）、処理回路１３４は、コイル１１４に直流電流を供給する電流源３１０と、コイル１１４及び電流源３１０に接続されるスイッチ３１２とを用いて実装される。
処理回路１３４はまた、スイッチ３１２の開閉状態を制御し、コイル１１４両端間の電圧Ｖを測定するコントローラ３１４を用いて実装される。処理回路１３４はさらに、コントローラ３１４が出力する減衰信号ＤＹに応答してセンサ１１０の位置に対するターゲット１３０の位置を決定する位置計算回路３１６を用いて実装される。
動作において、コントローラ３１４は所定の時間期間スイッチ３１２を閉じ、それによって、電流源３１０がコイル１１４に電流を供給し得る。コイル１１４に供給される電流は、時間変化する磁界を生成する。次に、コントローラ３１４は、スイッチ３１２を開き、次いで、コイル１１４両端間の電圧Ｖの減衰を検出する。
この磁界は、ターゲット１３０内を流れる渦電流を誘起する。この渦電流は、磁界を弱め、コイル１１４両端間で電圧Ｖが減衰する率を変化させる。コントローラ３１４は、減衰率の変化を測定し、減衰率の変化を表す減衰信号ＤＹを出力する。位置計算回路３１６は、減衰信号ＤＹに応答してセンサ１１０の位置に対するターゲット１３０の位置を決定する。
第２の実装例では、図３Ｂに示すように、センサ１１０が、コイル１１４及びコンデンサ３５０を用いて実装され、コンデンサ３５０はコイル１１４に接続されてタンク回路３５２を形成する。図３Ｂの例は、コイル１１４及びコンデンサ３５０は並列に接続されることを図示するが、コイル１１４及びコンデンサ３５０は代替として直列に接続されてもよい。
また、コイル１１４は、任意選択で、時間変化する磁界の強さを強めるために、磁気コア３５４の周りで覆われ得る。さらに、タンク回路３５２は、コイル１１４とコンデンサ３５０との間の接続を提供する配線を含む。図３Ｂでは、コイル１１４及び配線の抵抗がレジスタ３５６として表されている。コイル１１４、コンデンサ３５０、及び配線は、交番信号に応答して組合せインピーダンスＺを有する。
図３Ｂにさらに示すように、処理回路１３４は、タンク回路３５２に接続される負のインピーダンス回路３６０を用いて実装される。負のインピーダンス回路３６０は、タンク回路３５２の正の共振インピーダンスを正確に補償して、定常状態振動を可能にする。負のインピーダンス回路３６０は、当業者には周知の多くの異なる方式で実装され得る。本実施例では、負のインピーダンス回路３６０は、負のインピーダンスとして構成されるトランスコンダクタンスアンプ３６２を用いて実装される。
図３Ｂに付加的に示されるように、処理回路１３４はまた、交番信号Ｖの振幅の変化を検出し、その変化に応答して負のインピーダンス回路３６０にインピーダンス制御信号ＩＣＳを出力する、振幅制御回路３７０を用いて実装される。インピーダンス制御信号ＩＣＳは、時間変化する磁界が実質的に一定の振幅で振動し続け得るように、タンク回路３５２に供給される電力量に対する変化を識別する。
本実施例では、振幅制御回路３７０は、タンク回路３５２の両端の交番電圧Ｖの振幅を測定し、それに応答して測定振幅信号ＭＥＡを出力する、振幅検出器３７２を含む。振幅制御回路３７０はまた、交番電圧Ｖの振動振幅に対応する基準信号ＲＥＦを出力する基準回路３７４を含む。
さらに、振幅制御回路３７０は、測定振幅信号ＭＥＡを基準振幅信号ＲＥＦと比較し、測定振幅信号ＭＥＡと基準振幅信号ＲＥＦとの間の差に基づいてインピーダンス制御信号ＩＣＳを生成する、コンパレータ出力回路３７６を付加的に含む。
図３Ｂにも示されるように、処理回路１３４はさらに、コンパレータ出力回路３７６から出力されるインピーダンス制御信号ＩＣＳを受け取るように接続されるトランスレータ３８０を用いて実装される。トランスレータ３８０は、ルックアップテーブルを含み得、インピーダンス制御信号ＩＣＳに応答してターゲット１３０の位置を出力する。
動作において、電気エネルギーが、タンク回路３５２内のコイル１１４とコンデンサ３５０の間を前後に流れ、コイル１１４及びコンデンサ３５０の値で定義される周波数で振動する。この振動の振幅は、タンク回路３５２の正のインピーダンスを補償する負のインピーダンス回路３６０によって一定に保たれる。
共振周波数で振動する理想的なタンク回路は損失がゼロであり、インダクタ及びコンデンサにエネルギーを交互に蓄える。しかし、実際のタンク回路は損失がゼロではなく、コイル１１４に関連するレジスタ３５６、コンデンサ３５０、コイル１１４とコンデンサ３５０をともに接続する配線の損失、及びコイル１１４によって生成される磁界がターゲット１３０において誘起する渦電流損失に起因して、連続的に少量のエネルギーを失う。
そのため、少量の付加的な維持エネルギーが負のインピーダンス回路３６０によってタンク回路３５２に提供されなければならない。この少量の付加的な維持エネルギーにより、タンク回路３５２が、タンク回路３５２及びターゲット１３０の両方における損失に起因するエネルギー損失を克服し得、タンク回路３５２が定常振動を維持し得る。
本実施例では、振幅検出器３７２は、タンク回路３５２の両端の交番電圧Ｖの振幅の変化を測定することによって、時間変化する磁界の振幅の変化を表す測定振幅信号ＭＥＡを生成する。コンパレータ出力回路３７６は、測定振幅信号ＭＥＡを受け取り、測定振幅信号ＭＥＡを基準回路３７４からの基準振幅信号ＲＥＦと比較し、測定振幅信号ＭＥＡと基準振幅信号ＲＥＦとの間の差に応じてインピーダンス制御信号ＩＣＳを出力する。負のインピーダンス回路３６０は、基準回路３７６によって提供される振幅基準ＲＥＦに等しいレベルに振動振幅を維持するようにタンク回路３５２の正のインピーダンスを調和及び補償するために、負のインピーダンスを調整することによってインピーダンス制御信号ＩＣＳに応答する。
そのため、タンク回路３５２が共振周波数で振動し始めた後、負のインピーダンス回路３６０は、タンク回路３５２によって必要とされる維持エネルギーを提供して、タンク回路３５２の正のインピーダンスを相殺し、センサ１１０の振動振幅を基準回路３７４によって提供される振幅基準ＲＥＦに維持する。
タンク回路３５２によって生成される時間変化する磁界内にターゲット１３０がある状態で、時間変化する磁界は、ターゲット１３０内を流れる渦電流を誘起する。この渦電流は、タンク回路３５２を横切って置かれるレジスタと同じ効果を有し、時間変化する磁界の振幅を変化させる。
その結果、タンク回路３５２の正のインピーダンスが減少して、タンク回路３５２の両端の交番電圧Ｖの振幅が減少する。振幅検出器３７２は、交番電圧Ｖの振幅の変化を測定することによって時間変化する磁界の振幅の変化を測定し、それに応じて測定振幅信号ＭＥＡを生成する。
コンパレータ出力回路３７４は、測定振幅信号ＭＥＡを受け取り、測定振幅信号ＭＥＡを基準振幅信号ＲＥＦと比較し、測定振幅信号ＭＥＡと基準振幅信号ＲＥＦとの間の差に応じてインピーダンス制御信号ＩＣＳを出力する。負のインピーダンス回路３６０は、タンク回路３５２の定常状態振動が基準回路３７４によって提供される基準振幅信号ＲＥＦに等しい交番電圧Ｖの振動振幅で復元されるように、タンク回路３５２のより小さい正のインピーダンスに調和させるために負のインピーダンスの大きさを減少させることによってインピーダンス制御信号ＩＣＳに応答する。
そのため、時間変化する磁界内にあり、時間変化する磁界の振幅を初期的に減少させるターゲット１３０に応答して、振幅制御回路３７０は、減少する振幅を検出し、インピーダンス制御信号ＩＣＳを出力する。インピーダンス制御信号ＩＣＳに応答して、負のインピーダンス回路３６０は、その負のインピーダンスの大きさを減少させて、時間変化する磁界にターゲット１３０があることに起因する、タンク回路３５２の正の共振インピーダンスの減少を相殺する。
このように、図３Ｂは、共振センサの出力において、実質的に一定のセンサ出力共振振幅を維持する負のインピーダンスコントローラを確立し、それによって、制御された負のインピーダンスがターゲットに対するセンサの応答に対応するセンサ制御ループを確立することに基づく、共振センサシステムの例示の機能的実施形態を図示する。
図４Ａ〜図４Ｍは、ターゲット１３０の形状の例を図示する一連の図である。図４Ａに示すように、ターゲット１３０は直角三角形として形作られ得る。図４Ｂに示すように、ターゲット１３０は二等辺三角形として形作られ得る。図４Ｃに示すように、ターゲット１３０は窪んだ辺を有する菱形として形作られ得る。図４Ｄに示すように、ターゲット１３０は窪んだ辺を有し、端と端がつながった２つの菱形として形作られ得る。
図４Ｅに示すように、ターゲット１３０は、同じ方向に連続的に湾曲し連続的に離間距離が大きくなる２つの辺４１０及び４１２を有する湾曲構造４０８として形作られ得る。さらに、湾曲構造４０８は、点４１４から点４１４に接する端辺４１６まで３６０°延在する。図４Ｆに示すように、ターゲット１３０は窪んだ斜辺を有する直角三角形として形作られ得る。
図４Ｇに示すように、ターゲット１３０は底辺に接続する窪んだ辺を有する二等辺三角形として形作られ得る。図４Ｈに示すように、ターゲット１３０は膨らんだ斜辺を有する直角三角形として形作られ得る。図４Ｉに示すように、ターゲット１３０は底辺に接続する膨らんだ辺を有する二等辺三角形として形作られ得る。図４Ｊに示すように、ターゲット１３０は円として形作られ得る。図４Ｋに示すように、ターゲット１３０は正方形又は矩形として形作られ得る。
図４Ｌに示すように、ターゲット１３０は、導電材料のより大きなシート内の三角スロットとし得る。図４Ｌのターゲット１３０は反転ターゲットの例である。例えば、図４Ａのターゲット１３０及び図４Ｌのターゲットスロット１３０が、これら２つの直角三角形の外形寸法が同じである場合、反対の応答を生成する。さらに、図４Ａ〜図４Ｋに示すすべての形状は、図４Ｌに示すように、反転された形状を有し得る。
また、図４Ｍに示すように、ターゲット１３０は、ともに合わせると直角三角形形状を想起させる、部分４２０、４２２、及び４２４など、いくつかの離間される部分を用いて形成され得る。図４Ｍのターゲット１３０は、セグメント化されたターゲットの例である。セグメント化されたターゲットは、歪みを軽減する際に有用である。
図５は、代替の実施形態に従った位置検出システム５００の例を示す図である。位置検出システム５００は、位置検出システム５００が単一のセンサ１１０の代わりに複数のセンサ１１０を用いる点を除き、位置検出システム１００と同じである。
図５の例は、３つのインダクタ１１２−１、１１２−２、及び１１２−３を備えた３つのセンサ１１０−１、１１０−２、及び１１０−３を図示する。これらの３つのインダクタ１１２−１、１１２−２、及び１１２−３は、３つのコイル１１４−１、１１４−２、及び１１４−３を用いて実装される。これら３つのコイルは、各々が平面１２２に実質的に直交する３つの長手方向軸Ｘ１、Ｘ２、及びＸ３を有する。また、３つのコイル１１４−１、１１４−２、及び１１４−３は、３つの時間変化する磁界１１６−１、１１６−２、及び１１６−３を生成する。
センサ１１０の場合と同様に、時間変化する磁界１１６−１は、平面１２２の感知ドメイン領域１２０−１と交差する多数の磁界ベクトルを有し、時間変化する磁界１１６−２は、平面１２２の感知ドメイン領域１２０−２と交差する多数の磁界ベクトルを有し、時間変化する磁界１１６−３は、平面１２２の感知ドメイン領域１２０−３と交差する多数の磁界ベクトルを有する。
また、感知ドメイン領域と交差する各磁界ベクトルは、平面１２２に直交する法線成分と、平面１２２に平行な接線成分とを有する。さらに、法線成分の大きさは接線成分の大きさより実質的に大きい。また、各法線成分の方位、長手方向軸Ｘ１と平面１２２との交点における時間変化する磁界１１６−１の方位、長手方向軸Ｘ２と平面１２２との交点における時間変化する磁界１１６−２の方位、及び長手方向軸Ｘ３と平面１２２との交点における時間変化する磁界１１６−３の方位は同じである。
位置検出システム５００は、ターゲット１３０が図４Ｅに示す湾曲構造４０８などの湾曲構造として実装される点でも、位置検出システム１００と異なる。図５の例では、ターゲット１３０の何らかの部分が常に感知ドメイン領域１２０−１内にあり、ターゲット１３０の何らかの部分が常に感知ドメイン領域１２０−２内にあり、ターゲット１３０の何らかの部分が常に感知ドメイン領域１２０−３内にある。
さらに、感知ドメイン領域１２０−１内にあるターゲット１３０の量はターゲット１３０が移動すると変化し、感知ドメイン領域１２０−２内にあるターゲット１３０の量はターゲット１３０が移動すると変化し、感知ドメイン領域１２０−３内にあるターゲット１３０の量はターゲット１３０が移動すると変化する。
また、位置検出システム５００は、３つのセンサ１１０−１、１１０−２、及び１１０−３の出力に接続される３つの配線アセンブリ１３６−１、１３６−２、及び１３６−３と、処理回路１３４及び３つの配線アセンブリ１３６−１、１３６−２、及び１３６−３に接続されるマルチプレクサ５１０とを有する。
処理回路１３４及びマルチプレクサ５１０は、センサ１１０−１、１１０−２、及び１１０−３から物理的に離間される集積回路５１２内に形成され得る。言い換えると、集積回路５１２と、センサ１１０−１、１１０−２、及び１１０−３とは同じ場所に存在しない。例えば、センサ１１０−１、１１０−２、及び１１０−３は、自動車内のかなり高温になり得るディスクブレーキアセンブリに近接して配置され得、一方、集積回路５１２は、ディスクブレーキから離れた実質的により低温の場所に配置され得る。
集積回路５１２をセンサ１１０−１、１１０−２、及び１１０−３から離して配置することが有益であり得る多くの他の理由がある。これらを同じ場所に配置しないことで、電力及び接地配線を引き回す必要がなくなる。コイル（これは安価である）をアセンブリと統合し、電子部品はすべて別の場所で１つのボックスにまとめることはコスト的にも当を得ていることがある。
動作において、ターゲット１３０は、コイル１１４−１によって生成される第１の時間変化する磁界、コイル１１４−２によって生成される第２の時間変化する磁界、及びコイル１１４−３によって生成される第３の時間変化する磁界に晒される。これら３つの時間変化する磁界からの磁束はターゲット１３０内に渦電流を誘起し、最も強い渦電流はターゲット１３０の感知ドメイン領域１２０−１、１２０−２、及び１２０−３内にある部分に位置する。
図５に示すように、ターゲット１３０が、回転軸の回転運動によるなど、Ｙ軸の周りを回転すると、各感知ドメイン領域１２０−１、１２０−２、及び１２０−３内にあるターゲット１３０の量が変化する。その結果、この回転は、コイル１１４−１、１１４−２、及び１１４−３によって生成され、ターゲット１３０によって受け取られる磁束の総量の割合を変化させ、そのため、渦電流の大きさが変化する。
ターゲット１３０が受け取る磁束の割合及び渦電流の大きさのこのような変化は、コイル１１４−１、１１４−２、及び１１４−３の電気的な特性（例えば、インダクタンス及びＱファクタ）を変化させる。このように、コイル１１４−１は、ターゲット１３０が感知ドメイン領域１２０−１内を移動するにつれて変化するコイル特性を有し、コイル１１４−２は、ターゲット１３０が感知ドメイン領域１２０−２内を移動するにつれて変化するコイル特性を有し、コイル１１４−３は、ターゲット１３０が感知ドメイン領域１２０−３内を移動するにつれて変化するコイル特性を有する。
マルチプレクサ５１０は、処理回路１３４の制御下で、センサ１１０−１、１１０−２、及び１１０−３からの変化したコイル特性を処理回路１３４に選択的に渡す。処理回路１３４は、コイル特性に応答して、センサ１１０−１、１１０−２、及び１１０−３の位置に対するターゲット１３０の位置を決定する。
代替の実施形態において、ターゲット１３０は、図５において斜線で示す部分を用いて実装され得る。この実施形態では、ターゲット１３０のＹ軸の周りの回転は、斜線で示すターゲット１３０の何らかの部分を、常に感知ドメイン領域１２０−１、１２０−２、及び１２０−３の少なくとも１つ内に存在させる。
さらなる実施形態において、ターゲット１３０は、初め、第１の感知ドメイン領域の一部の上にあり得、その後、第１の感知ドメイン領域のすべてを徐々に覆う方向に拡張され得、第１及び第２の感知ドメイン領域のすべてを徐々に覆う方向にさらに拡張され、第１、第２、及び第３の感知ドメイン領域のすべてを徐々に覆う方向にさらに拡張され得る。
図６は、代替の実施形態に従った位置検出システム６００の例を示す図である。位置検出システム６００は、位置検出システム６００が図５に示すマルチプレクサ５１０及び処理回路１３４の代わりに複数の処理回路１３４を用いる点を除き、位置検出システム５００と同じである。
図６の例は、３つの配線アセンブリ１３６−１、１３６−２、及び１３６−３によって３つのセンサ１１０−１、１１０−２、及び１１０−３に直接的に接続される３つの処理回路１３４−１、１３４−２、及び１３４−３を図示する。これら３つの処理回路１３４−１、１３４−２、及び１３４−３は、センサ１１０−１、１１０−２、及び１１０−３及びターゲット１３０から物理的に離間される集積回路６１０内に実装され得る。言い換えると、集積回路６１０と、センサ１１０−１、１１０−２、及び１１０−３とは同じ場所に存在しない。
例えば、センサ１１０−１、１１０−２、及び１１０−３は、自動車内のかなり高温になり得るディスクブレーキアセンブリに近接して配置され得、一方、３つの処理回路１３４−１、１３４−２、及び１３４−３を備えた集積回路６１０は、ディスクブレーキから離れた実質的により低温の場所に配置され得る。
集積回路６１０をセンサ１１０−１、１１０−２、及び１１０−３から離して配置することが有益であり得る多くの他の理由がある。これらを同じ場所に配置しないことで、電力及び接地配線を引き回す必要がなくなる。コイル（これは安価である）をアセンブリと統合し、電子部品はすべて別の場所で１つのボックスにまとめることはコスト的にも当を得ていることがある。
位置検出システム６００は、位置検出システム６００が３つの処理回路１３４−１、１３４−２、及び１３４−３を用いてセンサ１１０−１、１１０−２、及び１１０−３からの応答を処理することを除き、位置検出システム５００と同様に動作する。
図７Ａは、代替の実施形態に従った位置検出システム７００の例を示す図である。位置検出システム７００は、位置検出システム７００が単一のセンサ１１０の代わりに複数のセンサ１１０を用いる点を除き、位置検出システム１００と同じである。
図７Ａの例は、２つのインダクタ１１２−１及び１１２−２を備えた２つのセンサ１１０−１及び１１０−２を図示する。２つのインダクタ１１２−１及び１１２−２は、２つの長手方向軸Ｘ１及びＸ２を有する２つのコイル１１４−１及び１１４−２を用いて実装される。また、２つのコイル１１４−１及び１１４−２は、２つの時間変化する磁界１１６−１及び１１６−２を生成する。
センサ１１０の場合と同様に、時間変化する磁界１１６−１は、平面１２２の感知ドメイン領域１２０−１と交差する多数の磁界ベクトルを有し、時間変化する磁界１１６−２は、平面１２２の感知ドメイン領域１２０−２と交差する多数の磁界ベクトルを有する。
感知ドメイン領域と交差する各磁界ベクトルは、平面１２２に直交する法線成分と、平面１２２に平行な接線成分とを有する。さらに、法線成分の大きさは接線成分の大きさより実質的に大きい。
また、各法線成分の方位、長手方向軸Ｘ１と平面１２２との交点における時間変化する磁界１１６−１の方位、及び長手方向軸Ｘ２と平面１２２との交点における時間変化する磁界１１６−２の方位は同じである。平面１２２は、２つの長手方向軸Ｘ１及びＸ２の各々と実質的に直交する。
位置検出システム７００は、位置検出システム７００が単一のターゲット１３０の代わりに複数のターゲット１３０を用いる点でも、位置検出システム１００と異なる。図７Ａの例は、直角三角形として実装され、相対する斜辺が逆に反転されて方向づけられる、２つのターゲット１３０−１及び１３０−２を図示する。
ターゲット１３０−１の何らかの部分が常に感知ドメイン領域１２０−１内にあり、ターゲット１３０−２の何らかの部分が常に感知ドメイン領域１２０−２内にある。さらに、感知ドメイン領域１２０−１内にあるターゲット１３０の量は、ターゲット１３０が移動すると変化し、感知ドメイン領域１２０−２内にあるターゲット１３０の量は、ターゲット１３０が移動すると変化する。
位置検出システム７００は、位置検出システム７００が、２つのセンサ１１０−１及び１１０−２の出力に接続される２つの配線アセンブリ１３６−１及び１３６−２と、処理回路１３４及び２つの配線アセンブリ１３６−１及び１３６−２に接続されるマルチプレクサ７１０とを有する点でも、位置検出システム１００と異なる。
処理回路１３４及びマルチプレクサ７１０は、センサ１１０−１及び１１０−２から物理的に離間される集積回路７１２内に形成され得る。言い換えると、集積回路７１２と、センサ１１０−１及び１１０−２とは同じ場所に存在しない。例えば、センサ１１０−１及び１１０−２は、自動車内のかなり高温になり得るディスクブレーキアセンブリに近接して配置され得、一方、処理回路１３４及びマルチプレクサ７１０を有する集積回路７１２は、ディスクブレーキから離れた実質的により低温の場所に配置され得る。
集積回路７１２をセンサ１１０−１及び１１０−２から離して配置することが有益であり得る多くの他の理由がある。これらを同じ場所に配置しないことで、電力及び接地配線を引き回す必要がなくなる。コイル（これは安価である）をアセンブリと統合し、電子部品はすべて別の場所で１つのボックスにまとめることはコスト的にも当を得ていることがある。さらに、支持構造１３２が、センサ１１０−１及び１１０−２並びにターゲット１３０−１及び１３０−２に接続される。
動作において、ターゲット１３０−１は、コイル１１４−１によって生成される第１の時間変化する磁界１１６−１に晒され、ターゲット１３０−２は、コイル１１４−２によって生成される第２の時間変化する磁界１１６−２に晒される。第１の時間変化する磁界１１６−１からの磁束はターゲット１３０−１内に渦電流を誘起し、最も強い渦電流はターゲット１３０−１の感知ドメイン領域１２０−１がある部分に位置する。同様に、第２の時間変化する磁界１１６−２からの磁束はターゲット１３０−２内に渦電流を誘起し、最も強い渦電流はターゲット１３０−２の感知ドメイン領域１２０−２内にある部分に位置する。
図７Ａに示すように、ターゲット１３０−１と１３０−２がともに接続される場合など、ターゲット１３０−１及び１３０−２が矢印Ａの方向に同時に移動すると、感知ドメイン領域１２０−１内にあるターゲット１３０−１の量が変化し、感知ドメイン領域１２０−２内にあるターゲット１３０−２の量が変化する。（この例は、ターゲット１３０−１及び１３０−２の同時移動を図示するが、その代わりに、ターゲット１３０−１及び１３０−２は同じ又は異なる速度で独立して移動し得る。また、矢印Ａの方向に移動した後、ターゲット１３０−１及び１３０−２は反対方向に移動し得る。）その結果、この移動は、コイル１１４−１及び１１４−２によって生成され、ターゲット１３０−１及び１３０−２によって受け取られる磁束の総量の割合を変化させ、そのため、ターゲット１３０−１及び１３０−２内の渦電流の大きさが変化する。
ターゲット１３０−１及び１３０−２は、相対する斜辺が逆に反転されて方向づけられているので、この移動は、一方のターゲット１３０が受け取る磁束の割合を増加させ、他方のターゲット１３０が受け取る磁束の割合を減少させる。その結果、一方のターゲット１３０内の渦電流の大きさが増加し、他方のターゲット１３０内の渦電流の大きさが減少する。
ターゲット１３０−１及び１３０−２が受け取る磁束の割合及び渦電流の大きさのこのような変化は、コイル１１４−１及び１１４−２の電気的な特性（例えば、インダクタンス及びＱファクタ）を変化させる。そのため、コイル１１４−１は、ターゲット１３０−１が平面１２２の感知ドメイン領域１２０−１内を移動するにつれて変化する第１のコイル特性を有し、コイル１１４−２は、ターゲット１３０−２が平面１２２の感知ドメイン領域１２０−２内を移動するにつれて変化する第２のコイル特性を有する。
マルチプレクサ７１０は、処理回路１３４の制御下で、センサ１１０−１及び１１０−２からの変化したコイル特性を処理回路１３４に選択的に渡す。処理回路１３４は、第１のコイル特性に応答して、センサ１１０−１の位置に対するターゲット１３０−１の位置を決定し、第２のコイル特性に応答して、センサ１１０−２の位置に対するターゲット１３０−２の位置を決定する。
位置検出システム７００の利点の１つは、位置検出システム７００が軸方向すなわち長手方向の移動に起因する誤差を除去し得ることである。ターゲット１３０−１及び１３０−２の移動は平面１２２に限定されているが、支持構造１３２の機械的許容差により、少量の非平面移動が導入されることがある。
図７Ｂは、代替の実施形態に従った位置検出システム７５０の例を示す図である。位置検出システム７５０は、ターゲット１３０−１及び１３０−２が互い違いにされる点を除き、位置検出システム７００と同じである。
図７Ｂに示すように、ターゲット１３０−１及び１３０−２の矢印Ｂの方向の同時移動は、ターゲット１３０−１の何らかの部分を常に感知ドメイン領域１２０−１内に存在させるか、又は、ターゲット１３０−２の何らかの部分を常に感知ドメイン領域１２０−２内に存在させる。言い換えると、ターゲット１３０−１及び１３０−２の一方が、他方のターゲット１３０−１又は１３０−２が感知ドメイン領域内に留まる限り、感知ドメイン領域を離れ得る。（矢印Ｂの方向に移動した後、ターゲット１３０−１及び１３０−２は反対方向に移動し得る。）
図８は、代替の実施形態に従った位置検出システム８００の例を示す図である。位置検出システム８００は、位置検出システム８００が図７Ａに示すマルチプレクサ７１０及び単一の処理回路１３４の代わりに２つの処理回路１３４−１及び１３４−２を用いる点を除き、位置検出システム７００と同じである。（位置検出システム８００は、位置検出システム８００が図７Ｂに示すマルチプレクサ７１０及び単一の処理回路１３４の代わりに２つの処理回路１３４−１及び１３４−２を用いる点を除き、位置検出システム７５０とも同じであり得る。）
そのため、２つのセンサ１１０−１及び１１０−２は、２つの配線アセンブリ１３６−１及び１３６−２によって２つの処理回路１３４−１及び１３４−２に直接的に接続される。２つの処理回路１３４−１及び１３４−２は、センサ１１０−１及び１１０−２から物理的に離間される集積回路８１０内に形成され得る。
例えば、センサ１１０−１及び１１０−２は、自動車内のかなり高温になり得るディスクブレーキアセンブリに近接して配置され得、一方、処理回路１３４−１及び１３４−２並びにマルチプレクサ８１０を有する集積回路８１０は、ディスクブレーキから離れた実質的により低温の場所に配置され得る。
集積回路８１０をセンサ１１０−１及び１１０−２から離して配置することが有益であり得る多くの他の理由がある。これらを同じ場所に配置しないことで、電力及び接地配線を引き回す必要がなくなる。コイル（これは安価である）をアセンブリと統合し、電子部品はすべて別の場所で１つのボックスにまとめることはコスト的にも当を得ていることがある。
位置検出システム８００は、第１のセンサ１１０−１が粗い応答を生成し、第２のセンサ１１０−２が細かな応答を生成する、差動システムの一例である。ターゲットは、形状を伸ばすことによって、すなわち、形状を長くすることによって任意の感知範囲を有し得る。しかし、処理回路のダイナミックレンジが制限されていることから、形状を伸ばすと分解能が落ちる。
この制限は、第２のインダクタ１１２−２と、形状は伸ばされないが、例えば、図８の例に示す窪んだ辺を有し端と端がつながった菱形のように、同形状の複数の複製の連結である、第２のターゲット１３０−２とを用いることによって解消される。この付加的なターゲットでは、各連続的形状の方向が維持される。
このように、粗い位置を測定するために、伸ばされたターゲット１３０−１が用いられ、位置測定の精度を高めるために反復パターンのターゲット１３０−２が用いられる。図４Ａ〜図８に示すすべての形状について、負の画像を適用することもでき、この場合、形状は、導電材料のより大きなシートにおける同じレイアウトのスロットになる。
位置検出システム８００は、位置検出システム８００が、異なる形状を有する２つのターゲット１３０−１及び１３０−２と、２つの処理回路１３４−１及び１３４−２とを用いてセンサ１１０−１及び１１０−２からの応答を処理することを除き、位置検出システム７００と同様に動作する。
センサ１１０−１に接続される処理回路１３４−１は、センサ１１０−１からコイル特性に基づく粗い応答を受け取り、この粗い応答に応答してセンサ１１０−１の位置に対するターゲット１３０−１の位置を決定する。センサ１１０−２に接続される処理回路１３４−２は、センサ１１０−２からコイル特性に基づく細かな応答を受け取り、この細かな応答に応答してセンサ１１０−２の位置に対するターゲット１３０−２の位置を決定する。
図９Ａは、代替の実施形態に従った位置検出システム９００の例を示す図である。位置検出システム９００は、位置検出システム９００が単一のターゲット１３０の代わりに複数のターゲット１３０を用いる点を除き、位置検出システム１００と同じである。
図９Ａの例は、平行な平面１２２−１及び１２２−２で互いに実質的に整合する直角三角形として実装される２つのターゲット１３０−１及び１３０−２を図示する。時間変化する磁界１１６は、第１の平面１２２−１の第１の感知ドメイン領域１２０−１と交差する多数の第１の磁界ベクトルＨ１と、第２の平面１２２−２の第２の感知ドメイン領域１２０−２と交差する多数の第２の磁界ベクトルＨ２とを有する。
磁界ベクトルＨ１は、平面１２２−１に直交する法線成分Ｈ１Ｎと、平面１２２−１に平行な接線成分Ｈ１Ｔとを有する。さらに、法線成分Ｈ１Ｎの大きさは接線成分Ｈ１Ｔの大きさより実質的に大きい。また、法線成分Ｈ１Ｎの方位は、長手方向軸Ｘと平面１２２−１との交点における時間変化する磁界１１６の方位と同じである。
同様に、磁界ベクトルＨ２は、平面１２２−２に直交する法線成分Ｈ２Ｎと、平面１２２−２に平行な接線成分Ｈ２Ｔとを有する。さらに、法線成分Ｈ２Ｎの大きさは接線成分Ｈ２Ｔの大きさより実質的に大きい。また、法線成分Ｈ２Ｎの方位は、長手方向軸Ｘと平面１２２−２との交点における時間変化する磁界１１６の方位と同じである。
第１及び第２の平面１２２−１及び１２２−２は長手方向軸Ｘに実質的に直交し、コイル１１４は第１の平面１２２−１と第２の平面１２２−２の間にある。また、ターゲット１３０−１が平面１２２−１内を移動する一方で、ターゲット１３０−１の何らかの部分が常に感知ドメイン領域１２０−１内にある。同様に、ターゲット１３０−２が平面１２２−２内を移動する一方で、ターゲット１３０−２の何らかの部分が常に感知ドメイン領域１２０−２内にある。さらに、感知ドメイン領域１２０−１内にあるターゲット１３０−１の量は、ターゲット１３０−１が移動するにつれて変化し、感知ドメイン領域１２０−２内にあるターゲット１３０−２の量は、ターゲット１３０−２が移動するにつれて変化する。さらに、支持構造１３２が、センサ１１０並びにターゲット１３０−１及び１３０−２に接続される。
動作において、ターゲット１３０−１及び１３０−２は、コイル１１４によって生成される時間変化する磁界１１６に晒される。時間変化する磁界からの磁束はターゲット１３０−１及び１３０−２内に渦電流を誘起し、最も強い渦電流はターゲット１３０−１の感知ドメイン領域１２０−１内にある部分に及びターゲット１３０−２の感知ドメイン領域１２０−２内にある部分に位置する。
図９Ａに示すように、ターゲット１３０−１及び１３０−２がともに接続される場合など、ターゲット１３０−１及び１３０−２が矢印Ａの方向に同時に移動すると、感知ドメイン領域１２０−１内にあるターゲット１３０−１の量が変化し、感知ドメイン領域１２０−２内にあるターゲット１３０−２の量が変化する。（この例は、ターゲット１３０−１及び１３０−２の同時移動を図示するが、その代わりに、ターゲット１３０−１及び１３０−２は同じ又は異なる速度で独立して移動し得る。また、矢印Ａの方向に移動した後、ターゲット１３０−１及び１３０−２は反対方向に移動し得る。）その結果、この移動は、コイル１１４によって生成され、ターゲット１３０−１及び１３０−２によって受け取られる磁束の総量の割合を変化させ、そのため、ターゲット１３０−１及び１３０−２内の渦電流の大きさが変化する。
ターゲット１３０−１及び１３０−２が受け取る磁束の割合及び渦電流の大きさのこのような変化は、コイル１１４の電気的な特性（例えば、インダクタンス及びＱファクタ）を変化させる。このように、コイル１１４はターゲット１３０−１及び１３０−２が平面１２２の感知ドメイン領域１２０−１及び１２０−２内を移動するにつれて変化するコイル特性を有する。処理回路１３４は、コイル特性に応答してセンサ１１０の位置に対するターゲット１３０−１及び１３０−２の位置を決定する。
処理回路１３４は、センサ１１０並びにターゲット１３０−１及び１３０−２から物理的に離間される集積回路として実装され得る。言い換えると、処理回路１３４及びセンサ１１０は同じ場所に存在しない。例えば、センサ１１０は、自動車内のかなり高温になり得るディスクブレーキアセンブリに近接して配置され得、一方、集積処理回路１３４は、ディスクブレーキから離れた実質的により低温の場所に配置され得る。
処理回路１３４をセンサ１１０から離して配置することが有益であり得る多くの他の理由がある。これらを同じ場所に配置しないことで、電力及び接地配線を引き回す必要がなくなる。コイル（これは安価である）をアセンブリと統合し、電子部品はすべて別の場所で１つのボックスにまとめることはコスト的にも当を得ていることがある。
図９Ｂは、代替の実施形態に従った位置検出システム９５０の例を示す図である。位置検出システム９５０は、ターゲット１３０−１及び１３０−２が互い違いにされる点を除き、位置検出システム９００と同じである。
図９Ｂに示すように、ターゲット１３０−１及び１３０−２の矢印Ｂの方向の同時移動は、ターゲット１３０−１の何らかの部分を常に感知ドメイン領域１２０−１内に存在させるか、又はターゲット１３０−２の何らかの部分を常に感知ドメイン領域１２０−２内に存在させる。言い換えると、ターゲット１３０−１及び１３０−２の一方は、他方のターゲット１３０−１又は１３０−２が感知ドメイン領域内に留まる限り、感知ドメイン領域を離れ得る。（矢印Ｂの方向に移動した後、ターゲット１３０−１及び１３０−２は反対方向に移動し得る。）
図１０Ａは、代替の実施形態に従った位置検出システム１０００の例を示す図である。位置検出システム１０００は、位置検出システム１０００が単一のターゲット１３０を単一のセンサ１１０とともに用いる代わりに複数のターゲット１３０を１つのターゲット１３０当たり複数のセンサ１１０とともに用いる点を除き、位置検出システム１００と同じである。
図１０Ａの例は、平行な平面１２２−１及び１２２−２で互いに実質的に整合する直角三角形として実装される２つのターゲット１３０−１及び１３０−２を図示する。図１０Ａの例はさらに、４つのインダクタ１１２−１、１１２−２、１１２−３、及び１１２−４を備えた４つのセンサ１１０−１、１１０−２、１１０−３、及び１１０−４を図示する。４つのインダクタ１１２−１、１１２−２、１１２−３、及び１１２−４は、４つの長手方向軸Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３，及びＸ４を有する４つのコイル１１４−１、１１４−２、１１４−３、及び１１４−４を用いて実装される。また、４つのコイル１１４−１、１１４−２、１１４−３、及び１１４−４は、４つの時間変化する磁界１１６−１、１１６−２、１１６−３、及び１１６−４を生成する。
センサ１１０の場合と同様に、時間変化する磁界１１６−１は、平面１２２−１の感知ドメイン領域１２０−１と交差する多数の磁界ベクトルＨ１を有し、時間変化する磁界１１６−２は、平面１２２−１の感知ドメイン領域１２０−２と交差する多数の磁界ベクトルＨ２を有し、時間変化する磁界１１６−３は、平面１２２−２の感知ドメイン領域１２０−３と交差する多数の磁界ベクトルＨ３を有し、時間変化する磁界１１６−４は、平面１２２−２の感知ドメイン領域１２０−４と交差する多数の磁界ベクトルＨ４を有する。
磁界ベクトルＨ１、Ｈ２、Ｈ３、及びＨ４は、それぞれ、平面１２２−１及び１２２−２に直交する法線成分Ｈ１Ｎ、Ｈ２Ｎ、Ｈ３Ｎ、及びＨ４Ｎと、平面１２２−１及び１２２−２に平行な接線成分Ｈ１Ｔ、Ｈ２Ｔ、Ｈ３Ｔ、及びＨ４Ｔとを有する。さらに、法線成分Ｈ１Ｎ、Ｈ２Ｎ、Ｈ３Ｎ、及びＨ４Ｎの大きさは、接線成分Ｈ１Ｔ、Ｈ２Ｔ、Ｈ３Ｔ、及びＨ４Ｔの大きさより実質的に大きい。
法線成分Ｈ１Ｎ及びＨ２Ｎの方位は、それぞれ、長手方向軸Ｘ１及びＸ２と平面１２２−１との交点における、それぞれ、時間変化する磁界１１６−１及び１１６−２の方位と同じである。同様に、法線成分Ｈ３Ｎ及びＨ４Ｎの方位は、それぞれ、長手方向軸Ｘ３及びＸ４と平面１２２−２との交点における、それぞれ、時間変化する磁界１１６−３及び１１６−４の方位と同じである。また、第１及び第２の平面１２２−１及び１２２−２は、長手方向軸Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、及びＸ４に実質的に直交する。
さらに、ターゲット１３０−１が平面１２２−１内を移動する一方で、ターゲット１３０−１の何らかの部分が常に感知ドメイン領域１２０−１又は１２０−２内にある。同様に、ターゲット１３０−２が平面１２２−２内を移動する一方で、ターゲット１３０−２の何らかの部分が常に感知ドメイン領域１２０−３又は１２０−４内にある。さらに、感知ドメイン領域１２０−１及び１２０−２内にあるターゲット１３０−１の量は、ターゲット１３０−１が移動するにつれて変化し、感知ドメイン領域１２０−３及び１２０−４内にあるターゲット１３０−２の量は、ターゲット１３０−２が移動するにつれて変化する。
また、平面１２２−１及び１２２−２は、軸Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、及びＸ４に実質的に直交する。さらに、支持構造１３２が、センサ１１０−１、１１０−２、１１０−３、及び１１０−４並びにターゲット１３０−１及び１３０−２に接続される。位置検出システム１０００はまた、単一の処理回路の代わりに複数の処理回路１３４を用いる。図１０Ａの例は、それぞれ、４つのセンサ１１０−１、１１０−２、１１０−３、及び１１０−４に接続される４つの処理回路１３４−１、１３４−２、１３４−３、及び１３４−４を図示する。
処理回路１３４−１、１３４−２、１３４−３、及び１３４−４は、センサ１１０−１、１１０−２、１１０−３、及び１１０−４から物理的に離間される集積回路１０１０に形成され得る。言い換えると、集積回路１０１０と、センサ１１０−１、１１０−２、１１０−３、及び１１０−４とは同じ場所に存在しない。例えば、センサ１１０−１、１１０−２、１１０−３、及び１１０−４は、自動車内のかなり高温になり得るディスクブレーキアセンブリに近接して配置され得、一方、処理回路１３４−１、１３４−２、１３４−３、及び１３４−４を有する集積回路１０１０は、ディスクブレーキから離れた実質的により低温の場所に配置され得る。
集積回路１０１０をセンサ１１０−１、１１０−２、１１０−３、及び１１０−４から離して配置することが有益であり得る多くの他の理由がある。これらを同じ場所に配置しないことで、電力及び接地配線を引き回す必要がなくなる。コイル（これは安価である）をアセンブリと統合し、電子部品はすべて別の場所で１つのボックスにまとめることはコスト的にも当を得ていることがある。
動作において、ターゲット１３０−１は、コイル１１４−１及び１１４−２によって生成される時間変化する磁界１１６−１及び１１６−２に晒される。時間変化する磁界１１６−１及び１１６−２からの磁束はターゲット１３０−１内に渦電流を誘起し、最も強い渦電流はターゲット１３０−１の感知ドメイン領域１２０−１及び１２０−２内にある部分に位置する。
同様に、ターゲット１３０−２は、コイル１１４−３及び１１４−４によって生成される時間変化する磁界１１６−３及び１１６−４に晒される。時間変化する磁界１１６−３及び１１６−４からの磁束はターゲット１３０−２内に渦電流を誘起し、最も強い渦電流はターゲット１３０−２の感知ドメイン領域１２０−３及び１２０−４内にある部分に位置する。
図１０Ａに示すように、ターゲット１３０−１及び１３０−２がともに接続される場合など、ターゲット１３０−１及び１３０−２の矢印Ａの方向の同時移動は、感知ドメイン領域１２０−１及び１２０−２内にあるターゲット１３０−１の量、並びに、感知ドメイン領域１２０−３及び１２０−４内にあるターゲット１３０−２の量を変化させる。（この例は、ターゲット１３０−１及び１３０−２の同時移動を図示するが、その代わりに、ターゲット１３０−１及び１３０−２は同じ又は異なる速度で独立して移動し得る。また、矢印Ａの方向に移動した後、ターゲット１３０−１及び１３０−２は反対方向に移動し得る。）
その結果、この移動により、コイル１１４−１、１１４−２、１１４−３、及び１１４−４によって生成され、ターゲット１３０−１及び１３０−２によって受け取られる磁束の総量の割合が変化し、そのため、ターゲット１３０−１及び１３０−２内の渦電流の大きさが変化する。
ターゲット１３０−１及び１３０−２が受け取る磁束の割合及び渦電流の大きさのこのような変化は、コイル１１４−１、１１４−２、１１４−３、及び１１４−４の電気的な特性（例えば、インダクタンス及びＱファクタ）を変化させる。そのため、第１及び第２のコイル１１４−１及び１４１−２は、ターゲット１３０−１が平面１２２−１の感知ドメイン領域１２０−１及び１２０−２内を移動するにつれて変化する第１及び第２のコイル特性を有し、第３及び第４のコイル１１４−３及び１１４−４は、ターゲット１３０−２が平面１２２−２の感知ドメイン領域１２０−３及び１２０−４内を移動するにつれて変化する第３及び第４のコイル特性を有する。
処理回路１３４−１は、センサ１１０−１からコイル特性を受け取り、コイル１１４−１のコイル特性に応答して、センサ１１０−１の位置に対するターゲット１３０−１の位置を決定する。処理回路１３４−２は、センサ１１０−２からコイル特性を受け取り、コイル１１４−２のコイル特性に応答して、センサ１１０−２の位置に対するターゲット１３０−１の位置を決定する。
処理回路１３４−３は、センサ１１０−３からコイル特性を受け取り、コイル１１４−３のコイル特性に応答して、センサ１１０−３の位置に対するターゲット１３０−２の位置を決定する。処理回路１３４−４は、センサ１１０−４からコイル特性を受け取り、コイル１１４−４のコイル特性に応答して、センサ１１０−４の位置に対するターゲット１３０−２の位置を決定する。
図１０Ｂは、代替の実施形態に従った位置検出システム１０５０の例を示す図である。位置検出システム１０５０は、ターゲット１３０−１及び１３０−２が互い違いにされる点を除き、位置検出システム１０００と同じである。
図１０Ｂに示すように、ターゲット１３０−１及び１３０−２の矢印Ｂの方向の同時移動は、ターゲット１３０−１の何らかの部分を常に感知ドメイン領域１２０−１又は感知ドメイン１２０−２領域内に存在させるか、又は、ターゲット１３０−２の何らかの部分を常に感知ドメイン領域１２０−３又は感知ドメイン領域１２０−４内に存在させる。言い換えると、ターゲット１３０−１及び１３０−２の一方は、他方のターゲット１３０−１又は１３０−２が感知ドメイン領域内に留まる限り、感知ドメイン領域を離れ得る。（矢印Ｂの方向に移動した後、ターゲット１３０−１及び１３０−２は反対方向に移動し得る。）
図１１は、代替の実施形態に従った位置検出システム１１００の例を示す図である。位置検出システム１１００は、位置検出システム１１００が図１０Ａに示す４つの処理回路１３４−１、１３４−２、１３４−３、及び１３４−４の代わりにマルチプレクサ１１１０及び単一の処理回路１３４を用いる点を除き、位置検出システム１０００と同じである。（位置検出システム１１００は、位置検出システム１１００が図１０Ｂに示す４つの処理回路１３４−１、１３４−２、１３４−３、及び１３４−４の代わりにマルチプレクサ１１１０及び単一の処理回路１３４を用いる点を除き、位置検出システム１０５０とも同じであり得る。）
マルチプレクサ１１１０及び処理回路１３４は、センサ１１０−１、１１０−２、１１０−３、及び１１０−４から物理的に離間される集積回路１１１２に形成され得る。例えば、センサ１１０−１、１１０−２、１１０−３、及び１１０−４は、自動車内のかなり高温になり得るディスクブレーキアセンブリに近接して配置され得、一方、処理回路１３４及びマルチプレクサ１１１０を有する集積回路１１１２は、ディスクブレーキから離れた実質的により低温の場所に配置され得る。
集積回路１１１２をセンサ１１０−１、１１０−２、１１０−３、及び１１０−４から離して配置することが有益であり得る多くの他の理由がある。これらを同じ場所に配置しないことで、電力及び接地配線を引き回す必要がなくなる。コイル（これは安価である）をアセンブリと統合し、電子部品はすべて別の場所で１つのボックスにまとめることはコスト的にも当を得ていることがある。
動作において、マルチプレクサ１１１０は、処理回路１３４の制御下で、センサ１１０−１、１１０−２、１１０−３、及び１１０−４からの変化したコイル特性を処理回路１３４に選択的に渡す。処理回路１３４は、第１及び第２のコイル特性に応答して、第１及び第２のセンサ１１０−１及び１１０−２の位置に対するターゲット１３０−１の位置を決定し、第３及び第４のコイル特性に応答して、第３及び第４のセンサ１１０−３及び１１０−４の位置に対するターゲット１３０−２の位置を決定する。
単一ターゲット／単一センサシステムは、軸方向すなわち長手方向の移動の差異を区別し得ない。しかし、図７、図８、及び図１０におけるような、２つのセンサを用いることによって、複数のセンサからの応答を用いて、それぞれ、軸方向すなわち長手方向の移動に対するこれらのセンサの応答を相殺しながら、軸方向すなわち長手方向の移動を解決し得る。
本位置検出システムの利点の一つは、センサ１１０の応答が感知ドメイン領域１２０内にあるターゲット１３０の量に依存するので、位置に対するセンサ１１０の応答がターゲット１３０の形状によって制御されることである。したがって、任意の応用例におけるダイナミックレンジを最適化する形状が選択され得る。
本位置検出システムの付加的な利点は、感知範囲がコイル１１４の直径とは無関係であることである。軸方向感知の従来技術の場合（この場合、ターゲットとコイルとの間の長手方向距離のみが増減する）、範囲は、コイル直径の約５０％に制限される。しかし、横方向感知によれば、任意の距離にわたって位置感知が可能である。また、本位置検出システムによれば、分解能を損なわずに感知範囲を拡張し得る。ターゲット形状を任意に選択し得るので、高分解能が維持されるように、粗／細手法を用いることによって範囲を拡張することができる。
本位置検出システムのさらなる利点は、複数のセンサを用いると、これらの複数のセンサにより、多次元空間における位置感知が可能になることである。この場合、各センサが１つの次元を付加する。これにより、１つ又は複数の空間的次元における位置許容差が排除され得る。この場合、付加的なセンサがそれぞれ１つの次元での排除を可能にする。複数のセンサを用いると、温度ドリフトも排除され得る。温度ドリフトは、差動構成及びレシオメトリック構成をつくることにより、及び、基準センサ及び基準ターゲットを用いることにより排除され得る。温度ドリフトは、異なる形状のターゲットとともに複数のセンサを用いることによっても排除され得る。
本位置検出システムの別の利点は、平面形状が適用され得るので、円形及び線形を含む任意の平面方向の位置感知を可能とするターゲットを構築するために安価な印刷回路基板（ＰＣＢ）製造技術を適用し得ることである。軸方向感知の従来技術の場合のように複雑な機械的アセンブリは必要とされない。
さらに、ターゲット１３０の位置を検出するために複数のセンサ１１０を適用し得る。また、安価なＰＣＢ製造技術が適用され得るので、複数の機械的に結合されたターゲット１３０が適用され得る。これにより、検出されている動きに直交する複数の方向の機械的許容差に起因する測定誤差が排除され得る。
本発明の特許請求の範囲内で、説明した実施形態に改変を加えることができ、また、多くの他の実施形態が可能であることが当業者には理解されよう。

Claims (7)

  1. 位置を検出する方法であって、
    長手方向軸を有するコイルを有するセンサを提供することと、
    前記コイルを用いて時間変化する磁界を生成することであって、前記時間変化する磁界が、或る平面の感知ドメイン領域に交差する複数の磁界ベクトルを有し、前記平面が前記長手方向軸に実質的に直交し、前記感知ドメイン領域に交差する各磁界ベクトルが、前記平面に直交する法線成分と前記平面に平行な接線成分とを有し、前記法線成分の大きさが前記接線成分の大きさより実質的に大きく、前記法線成分の方位が前記長手方向軸と前記平面との交点における前記時間変化する磁界の方位と調和する、前記時間変化する磁界を生成することと、
    前記平面内でターゲットを移動させることであって、前記ターゲットの一部が常に前記平面の前記感知ドメイン領域内にある、前記ターゲットを移動させることと、
    を含み、
    前記コイルが、前記ターゲットが前記平面の前記感知ドメイン領域内を移動するにつれて変化する特性を有し、
    前記コイル特性が、前記ターゲットが受け取る前記磁束の量の変化に応答して変化する前記コイルのインダクタンスである、方法。
  2. 位置を検出する方法であって、
    長手方向軸を有するコイルを有するセンサを提供することと、
    前記コイルを用いて時間変化する磁界を生成することであって、前記時間変化する磁界が、或る平面の感知ドメイン領域に交差する複数の磁界ベクトルを有し、前記平面が前記長手方向軸に実質的に直交し、前記感知ドメイン領域に交差する各磁界ベクトルが、前記平面に直交する法線成分と前記平面に平行な接線成分とを有し、前記法線成分の大きさが前記接線成分の大きさより実質的に大きく、前記法線成分の方位が前記長手方向軸と前記平面との交点における前記時間変化する磁界の方位と調和する、前記時間変化する磁界を生成することと、
    前記平面内でターゲットを移動させることであって、前記ターゲットの一部が常に前記平面の前記感知ドメイン領域内にある、前記ターゲットを移動させることと、
    を含み、
    前記コイルが、前記ターゲットが前記平面の前記感知ドメイン領域内を移動するにつれて変化する特性を有し、
    前記コイル特性が、前記ターゲットが受け取る前記磁束の量の変化に応答して変化する前記コイルの品質ファクタである、方法。
  3. 位置検出システムであって、
    コイルを有するセンサであって、前記コイルが長手方向軸を有し、前記コイルが時間変化する磁界を生成するためのものであり、前記時間変化する磁界が、或る平面の感知ドメイン領域に交差する複数の磁界ベクトルを有し、前記平面が前記長手方向軸に実質的に直交し、前記感知ドメイン領域に交差する各磁界ベクトルが、前記平面に直交する法線成分と前記平面に平行な接線成分とを有し、前記法線成分の大きさが前記接線成分の大きさより実質的に大きく、前記法線成分の方位が前記長手方向軸と前記平面との交点における前記時間変化する磁界の方位と調和する、前記センサと、
    前記平面内で移動可能なターゲットであって、前記ターゲットの一部が常に前記平面の前記感知ドメイン領域内にある、前記ターゲットと、
    前記センサと前記ターゲットとに接続される支持構造と、
    を含み、
    前記コイルが、前記ターゲットが前記平面の前記感知ドメイン領域内を移動するにつれて変化するコイル特性を有し、
    前記ターゲットが受け取る前記磁束の量の変化に応答して変化する前記コイル特性が、前記コイルのインダクタンスである、位置検出システム。
  4. 位置検出システムであって、
    コイルを有するセンサであって、前記コイルが長手方向軸を有し、前記コイルが時間変化する磁界を生成するためのものであり、前記時間変化する磁界が、或る平面の感知ドメイン領域に交差する複数の磁界ベクトルを有し、前記平面が前記長手方向軸に実質的に直交し、前記感知ドメイン領域に交差する各磁界ベクトルが、前記平面に直交する法線成分と前記平面に平行な接線成分とを有し、前記法線成分の大きさが前記接線成分の大きさより実質的に大きく、前記法線成分の方位が前記長手方向軸と前記平面との交点における前記時間変化する磁界の方位と調和する、前記センサと、
    前記平面内で移動可能なターゲットであって、前記ターゲットの一部が常に前記平面の前記感知ドメイン領域内にある、前記ターゲットと、
    前記センサと前記ターゲットとに接続される支持構造と、
    を含み、
    前記コイルが、前記ターゲットが前記平面の前記感知ドメイン領域内を移動するにつれて変化するコイル特性を有し、
    前記ターゲットが受け取る前記磁束の量の変化に応答して変化する前記コイル特性が、前記コイルの品質ファクタである、位置検出システム。
  5. 位置を検出する方法であって、
    第１の長手方向軸を有する第１のコイルを有する第１のセンサを提供することと、
    前記第１のコイルを用いて、第１の時間変化する磁界を生成することであって、前記第１の時間変化する磁界が、或る平面の第１の感知ドメイン領域に交差する複数の第１の磁界ベクトルを有し、前記第１の感知ドメイン領域に交差する各第１の磁界ベクトルが、前記平面に直交する法線成分と前記平面に平行な接線成分とを有し、前記法線成分の大きさが前記接線成分の大きさより実質的に大きく、前記法線成分の方位が、前記第１の長手方向軸と前記平面との交点における前記第１の時間変化する磁界の方位と調和する、前記第１の時間変化する磁界を生成することと、
    第２の長手方向軸を有する第２のコイルを有する第２のセンサを提供することと、
    前記第２のコイルを用いて第２の時間変化する磁界を生成することであって、前記第２の時間変化する磁界が、前記平面の第２の感知ドメイン領域に交差する複数の第２の磁界ベクトルを有し、前記平面が前記第１及び第２の長手方向軸に実質的に直交する、前記第２の時間変化する磁界を生成することと、
    前記平面内を移動可能な第１のターゲットを提供することと、
    前記平面内を移動可能な第２のターゲットを提供することと、
    を含み、
    前記第１のターゲットの何らかの部分が常に前記第１の感知ドメイン領域内にあるか、又は、前記第２のターゲットの何らかの部分が常に前記第２の感知ドメイン領域内にある、方法。
  6. 位置を検出する方法であって、
    長手方向軸を有するコイルを有するセンサを提供することと、
    前記コイルを用いて時間変化する磁界を生成することであって、前記時間変化する磁界が、第１の平面の第１の感知ドメイン領域に交差する複数の第１の磁界ベクトルと、第２の平面の第２の感知ドメイン領域に交差する複数の第２の磁界ベクトルとを有し、前記第１及び第２の平面が前記長手方向軸に実質的に直交し、前記第１の感知ドメイン領域に交差する各第１の磁界ベクトルが、前記第１の平面に直交する法線成分と前記第１の平面に平行な接線成分とを有し、前記法線成分の大きさが前記接線成分の大きさより実質的に大きく、前記法線成分の方位が、前記長手方向軸と前記第１の平面との交点における前記時間変化する磁界の方位と調和する、前記時間変化する磁界を生成することと、
    前記第１の平面内を移動可能な第１のターゲットを提供することと、
    前記第２の平面内を移動可能な第２のターゲットを提供することと、
    を含み、
    前記第１のターゲットの何らかの部分が常に前記第１の感知ドメイン領域内にあるか、又は、前記第２のターゲットの何らかの部分が常に前記第２の感知ドメイン領域内にある、方法。
  7. 位置を検出する方法であって、
    第１の長手方向軸を有する第１のコイルを有する第１のセンサを提供することと、
    前記第１のコイルを用いて第１の時間変化する磁界を生成することであって、前記第１の時間変化する磁界が、第１の平面の第１の感知ドメイン領域に交差する複数の第１の磁界ベクトルを有し、前記第１の感知ドメイン領域に交差する複数の第１の磁界ベクトルの各々が、前記第１の平面に直交する法線成分と前記第１の平面に平行な接線成分とを有し、前記法線成分の大きさが前記接線成分の大きさより実質的に大きく、前記法線成分の方位が、前記第１の長手方向軸と前記第１の平面との交点における前記第１の時間変化する磁界の方位と調和する、前記第１の時間変化する磁界を生成することと、
    第２の長手方向軸を有する第２のコイルを有する第２のセンサを提供することと、
    前記第２のコイルを用いて第２の時間変化する磁界を生成することであって、前記第２の時間変化する磁界が、前記第１の平面の第２の感知ドメイン領域に交差する複数の第２の磁界ベクトルを有する、前記第２の時間変化する磁界を生成することと、
    第３の長手方向軸を有する第３のコイルを有する第３のセンサを提供することと、
    前記第３のコイルを用いて第３の時間変化する磁界を生成することであって、前記第３の時間変化する磁界が、第２の平面の第３の感知ドメイン領域に交差する複数の第３の磁界ベクトルを有する、前記第３の時間変化する磁界を生成することと、
    第４の長手方向軸を有する第４のコイルを有する第４のセンサを提供することと、
    前記第４のコイルを用いて第４の時間変化する磁界を生成することであって、前記第４の時間変化する磁界が、前記第２の平面の第４の感知ドメイン領域に交差する複数の第４の磁界ベクトルを有し、前記第１及び第２の平面が前記第１、第２、第３及び第４の長手方向軸に実質的に直交する、前記第４の時間変化する磁界を生成することと、
    前記第１の平面内を移動可能な第１のターゲットを提供することと、
    前記第２の平面内を移動可能な第２のターゲットを提供することと、
    を含み、
    前記第１のターゲットの何らかの部分が常に前記第１の感知ドメイン領域又は前記第２の感知ドメイン領域内にあるか、或いは、前記第２のターゲットの何らかの部分が常に前記第３の感知ドメイン領域又は前記第４の感知ドメイン領域内にある、方法。
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