JP6449935B2 - センサ - Google Patents
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- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
- G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Description
2…発信磁石
3…測定区間
4…センサ素子
5…磁場
6…第1の成分
Bx…軸方向の成分
7…第2の成分
By…半径方向の成分
9…評価ユニット
10…位置信号
11…値
12…値域
13…位置
B、B1、B2、B3、B4、B5、B6…領域
21…一定の補正値
24…アナログ出力
26…真理値表
28…シリンダ
29…不連続箇所
|Bx|…軸方向の成分の大きさ
|By|…半径方向の成分の大きさ
SE…減算結果
X…軸方向の成分の値
Y…半径方向の成分の値
Bxdx…軸方向の成分の勾配
Bydx…半径方向の成分の勾配
G…重み付け因子
GS…重み付け因子和
Claims (14)
- 測定区間(3)に沿った発信磁石(2)の直線的な相対運動を少なくとも1つのセンサ素子(4)を用いて非接触で磁気的に検出するためのセンサであって、前記センサ素子(4)が前記発信磁石(2)の磁場(5)の2つの互いに直交する成分(6、7)を検出し、
該センサ素子(4)とセンサ(1)が前記測定区間(3)よりも短く、
第1の成分(6)が軸方向の成分(Bx)であり、
第2の成分(7)が半径方向の成分(By)であり、
評価ユニット(9)が設けられ、
前記軸方向の成分(Bx)と前記半径方向の成分(By)が該評価ユニット(9)において数学的な関数により評価可能であり、該数学的な関数は、前記半径方向の成分(By)の前記軸方向の成分(Bx)に対する比率から求められる逆正接であるARCTAN(半径方向の成分/軸方向の成分)又は前記軸方向の成分(Bx)の前記半径方向の成分(By)に対する比率から求められる逆正接であるARCTAN(軸方向の成分/半径方向の成分)であり、
これにより、前記発信磁石(2)の測定区間(3)に沿った各位置(13)に対して値域(12)の一つの値(11)が対応した、部分毎に単調な位置信号(10)が生成されるセンサにおいて、
前記評価ユニットが、前記位置信号(10)を前記測定区間(3)を分割して成る複数の領域(14)の少なくとも一領域において一定の補正値(21)を用いて補正することで、全測定区間(3)にわたって単調な値域(12)を有する単調な位置信号(10)を生成するように構成され、更に前記評価ユニット(9)が前記複数の領域(14)の各々に対する一定の補正値(21)を示した真理値表(26)を用いて前記位置信号(10)の値(11)の補正を行うように構成されることを特徴とするセンサ。 - 前記センサ素子(4)がTMR技術に基づく角度センサであることを特徴とする請求項1に記載のセンサ。
- 前記センサ素子(4)が少なくとも1つのアナログ出力(24)を有する集積部品であり、前記評価ユニット(9)が統合されたA/D変換器を含むマイクロコントローラであり、これにより、軸方向の成分及び半径方向の成分に対応する値を持って前記アナログ出力(24)に現れる少なくとも1つのアナログ信号(24)を前記評価ユニット(9)においてデジタル的に処理できることを特徴とする請求項1又は2に記載のセンサ。
- 前記評価ユニット(9)が前記測定区間を少なくとも4つの領域(14)に分割するように構成され、該領域の境界(25)が、ARCTANの値域の不連続箇所及び位置信号(10)が最大の勾配を示す箇所にそれぞれあることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のセンサ。
- 前記評価ユニット(9)が、各領域における前記軸方向の成分(Bx)の値の勾配及び/又は前記半径方向の成分(By)の値の勾配を検出するように構成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のセンサ。
- 前記評価ユニット(9)が、前記半径方向の成分の大きさ(|By|)と前記軸方向の成分の大きさ(|Bx|)を求め、それらの大きさ(|By|、|Bx|)の差をとって減算結果(SE)を得るように構成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のセンサ。
- 前記軸方向の成分(Bx)の値(X)、前記半径方向の成分(By)の値(Y)、前記軸方向の成分(Bx)の勾配(Bxdx)、前記半径方向の成分(By)の勾配(Bydx)、及び前記減算結果(SE)がそれぞれ二値的な評価値である重み付け因子(G)で重み付けされ、特に該重み付け因子(G)が2のべき乗に対応していることを特徴とする請求項6に記載のセンサ。
- 前記評価ユニット(9)が、各領域(14)の前記軸方向の成分(Bx)の値(X)、前記半径方向の成分(By)の値(Y)、前記軸方向の成分(Bx)の勾配(Bxdx)、前記半径方向の成分(By)の勾配(Bydx)、及び前記減算結果(SE)の二値的な評価値である重み付け因子(G)を加算して重み付け因子和(GS)を求めるように構成されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のセンサ。
- 前記評価ユニット(9)が、前記重み付け因子和(GS)から前記発信磁石(2)の極性(P)を特定するように構成されていることを特徴とする請求項8に記載のセンサ。
- 前記評価ユニット(9)が、二値的な評価値である重み付け因子(G)を加算して求められた重み付け因子和(GS)に基づいて、前記測定区間(3)の少なくとも1つの領域(14)における前記位置信号(10)を一定の補正値(21)で補正することで、全測定区間(3)にわたって単調な値域(12)を有する単調な位置信号(10)を生成するように構成されていることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載のセンサ。
- 前記評価ユニット(9)が、速度ベクトル乃至変化率を求めるために第1の成分の変化と第2の成分の変化を評価するように構成されていることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載のセンサ。
- 前記評価ユニット(9)が、前記半径方向の成分(By)の前記軸方向の成分(Bx)に対する比率から求められる逆正接であるARCTAN(半径方向の成分/軸方向の成分)の一次導関数、前記軸方向の成分(Bx)の前記半径方向の成分(By)に対する比率から求められる逆正接であるARCTAN(軸方向の成分/半径方向の成分)の一次導関数、前記ARCTAN(半径方向の成分/軸方向の成分)の二次導関数、又は、前記ARCTAN(軸方向の成分/半径方向の成分)の二次導関数を求め、それにより、磁化方向が所与の場合に磁石の極性を求めることができるように構成されていることされていることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載のセンサ。
- 前記評価ユニット(9)が、前記軸方向の成分の大きさ(|Bx|)と前記半径方向の成分の大きさ(|By|)を求め、それらの大きさの差(|Bx|−|By|)をとって減算結果(SE)を得ることにより、磁化方向が所与の場合に磁石の極性を求めることができるように構成されていることを特徴とする請求項1〜12のいずれかに記載のセンサ。
- 少なくとも2つのセンサ素子(4)が前記測定区間(3)に沿って並べて配置されていることを特徴とする請求項1〜13のいずれかに記載のセンサ。
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