JPH1062109A - 可動部の位置および動きの少なくとも一方を検出する装置 - Google Patents

可動部の位置および動きの少なくとも一方を検出する装置

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JPH1062109A
JPH1062109A JP11276097A JP11276097A JPH1062109A JP H1062109 A JPH1062109 A JP H1062109A JP 11276097 A JP11276097 A JP 11276097A JP 11276097 A JP11276097 A JP 11276097A JP H1062109 A JPH1062109 A JP H1062109A
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primary coil
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Coulon Yves De
ドゥ クーロン イブ
Johan Wilhelm Bergqvist
ビルヘルム ベルクビスト ヨハン
Lambilly Herve De
ドゥ ランビリー エルベ
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Centre Suisse dElectronique et Microtechnique SA CSEM
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
    • G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
    • G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
    • G01P3/488—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals delivered by variable reluctance detectors

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁界変化を利用して、構造化された可動部の
位置および動きの少なくとも一方を検出する装置に関
し、可動部に接触することなく可動部の瞬間的な相対位
置や速度の確認を行うことが可能な検出装置を提供する
ことを目的とする。 【解決手段】 磁界を誘起する１次コイル１０と、１次
コイルにて誘起される磁界を受信するための平面の形状
を有する一対の２次コイル２０、３０とを具備し、１次
コイルおよび２次コイルは、可動部０の面に対しほぼ平
行に、かつ、可動部と向かい合って配置され、２次コイ
ルは、１次コイルに対し差動構成の形態にて配置されて
おり、ここで、可動部は、低い磁気透磁率の領域と、高
い磁気透磁率の領域とを備えており、これによって、２
次コイルによりそれぞれ受信された磁界が、低い磁気透
磁率の領域または高い透磁率の領域の存在により変化
し、可動部の位置または移動速度の検出を可能にするよ
うに構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は可動部の位置および
動きの少なくとも一方を検出する装置（デバイス）に関
し、さらに詳しくは、磁界変化を利用して、構造化され
た可動部の位置および動きの両方またはその一方を検出
するための磁界変化センサの分野に関するものである。
【０００２】
【従来の技術、および、発明が解決しようとする課題】
この種の磁界変化センサは、「誘導式交流励磁型（Indu
ctive AC-excited）」センサ、および「渦電流（Eddy C
urrent）」センサとして知られているセンサを備えてい
る。前者の磁気誘導式センサ（Magnetic Induction Sen
sor ）は、強磁性材料から作製された部分において磁界
が集中する効果を利用している。これに対し、後者の渦
電流センサは、上記磁界により金属部分内で発生するフ
ーコー電流（Foucault Current）によって生ずる磁界変
化の効果を利用している。前者の第１のタイプのセンサ
は、比較的低い周波数の交流磁界（代表的に、５０Ｈｚ
より低い周波数）の使用を可能にし、後者の第２のタイ
プのセンサは、比較的高い周波数の交流磁界（代表的
に、２０ｋＨｚより高い周波数）の発生を必要とする。
【０００３】フェライトコアを有する電気トランスの原
理を利用した磁気誘導式位置センサは、一般に知られて
いるものである。特許文書である欧州特許発明明細書第
０４５３８２４号では、鉄道車両が走行する金属製のレ
ールを横切る方向における鉄道車両の車輪の位置を検出
することを可能にするようなセンサが開示されている。
この場合、上記レールは、フェライトコアのエアギャッ
プ内に配置されている。このような構成の検出装置（検
出デバイス）は、大きな空間を必要とするという欠点
（問題点）を有している。さらに、上記検出装置では、
細かい部分の動きを検出することは不可能である。
【０００４】コアをもたない構成の小型の近接センサも
また、一般に知られているものである。例えば、雑誌Ｓ
ＰＩＥの第２６４２巻の１７３頁にて公開された「２つ
のコイルを有する平面型トランス（Planar Transforme
r）を使用した誘導式近接センサの設計（Design of an
Inductive Proximity Sensor Using a Two Coil Planar
Transformer ）」という題目のブィー．グプタ（V. Gu
pta）およびディー．ピー．ニーリック（D.P. Neirik
）著の論文においては、上記のようなコアをもたない
構成の近接センサが開示されている。この論文に記載さ
れた小型の近接センサからなる検出装置は、２つのうろ
こ模様の平面型誘導式トランスを使用している。ここで
は、金属板の存在によって、共振周波数や、送信機コイ
ルと受信機コイルとの間の位相推移量が変化する。上記
のタイプの検出装置は、金属板からの距離の測定を可能
にする。しかしながら、このタイプの検出装置では、回
転する金属部分の角度の位置の測定は不可能であり、あ
るいは、近接センサの軸を横切る方向に移動する部分の
直線的な位置の測定は不可能であるという問題点が生ず
る。上記のタイプの検出装置における他の問題点は、複
雑な電気的周波数の掃引、および複雑な位相測定回路が
必要になることである。
【０００５】これ以降の記述においては、特に指定がな
い限り、「誘導式センサ（または検出装置」が、誘導式
交流励磁型および渦電流型のセンサを指すものであるこ
とは、容易に理解されるであろう。本発明は上記問題点
に鑑みてなされたものであり、構造化された可動部に接
触することなく当該可動部の瞬間的な相対位置および速
度の両方またはその一方の確認を行うことが可能な小型
の誘導式検出装置等の可動部の位置および動きの少なく
とも一方を検出する装置を提供することを主たる目的と
するものである。より特定的にいえば、本発明は、速度
値が０（零）の可動部の相対回転速度を検出する装置を
提供することを目的とするものである。
【０００６】さらに、本発明は、可動部の位置を計数に
より求めるためのディジタル信号、および可動部の位置
に比例したアナログ信号を供給することが可能な小型の
移動検出装置等の可動部の位置および動きの少なくとも
一方を検出する装置を提供することを他の目的とするも
のである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明による可動部の位置および動きの少なくと
も一方を検出するための検出装置においては、複数の平
面型コイル（プレーナ・コイル：Planar Coil ）が、差
動トランス構成にて配置されている。一つの１次コイル
と複数の２次コイルとの間の結合の度合いは、可動部上
の金属部分の位置に応じて相補式に変化する。このよう
な現象は、上記可動部上に設けられた金属板等の構成体
により、磁界の磁力線の方向変更（Reorientation ）が
生ずることに起因するものである。このような構成で
は、上記結合の度合いの変化は、可動部の相対位置また
は速度を示すことになる。
【０００８】すなわち、本発明は、一つの面内を移動し
得る可動部の位置および動きの少なくとも一方を検出す
るための検出装置に関係するものである。ここで、上記
可動部は、磁界に影響を及ぼすことが可能な材料から作
製された領域を少なくとも有し、上記の検出装置は、磁
界を誘起する１次コイルと、この１次コイルにて誘起さ
れる磁界を受信するための一対の２次コイルとを少なく
とも具備する。これらの２次コイルは平面の形状を有し
ている。さらに、上記１次コイルおよび上記２次コイル
は、上記可動部の面に対しほぼ平行に配置される。さら
に、上記２次コイルは、上記１次コイルに対し差動構成
の形態にて配置されており、上記可動部は、低い磁気透
磁率の領域と、高い磁気透磁率の領域とを備えている。
これによって、上記２次コイルによりそれぞれ受信され
た磁界が、構造化された領域、すなわち、低い磁気透磁
率の領域または高い透磁率の領域の存在により変化し、
上記可動部の位置または移動速度の検出を可能にする。
【０００９】本発明の好ましい実施態様によれば、上記
１次コイルには交流信号が供給され、さらに、一つの検
出回路が、上記２次コイルにより受信された信号の振幅
変調を評価するように構成される。この場合、上記可動
部の動きが、上記２次コイルによる受信の対象となる信
号を変調するようになっている。さらに、好ましくは、
上記の検出回路では、上記２次コイルにより受信された
変調信号を比較して上記可動部が移動する方向を決定す
るようになっている。
【００１０】さらに、好ましくは、上記の検出回路で
は、上記２次コイルが、上記可動部の面に平行な平面内
に配置されると共に、互いに千鳥状になっている。さら
に、好ましくは、上記の検出回路では、上記２次コイル
が、上記の低い磁気透磁率の領域および上記の高い磁気
透磁率の領域の寸法にほぼ等しい寸法を有する。
【００１１】さらに、好ましくは、上記の検出回路で
は、上記１次コイルおよび上記２次コイルが、少なくと
も一つの平面板上に形成されてエッチングされる。さら
に、好ましくは、上記の検出回路では、上記１次コイル
および上記２次コイルが、集積回路の面上に実現され
る。さらに、好ましくは、上記の検出回路は、集積回路
の形態にて実現される。
【００１２】本発明の検出装置により生ずる第１の利点
は、可動部上に設けられた金属板等が強磁性体であるか
否かに関係なく、上記のような任意の金属板の動きを検
出することが可能になることである。本発明の検出装置
により生ずる第２の利点は、速度値が０の可動部の速度
を正確に検出する機能を有していることである。このよ
うな機能を有する検出装置は、可動部の速度が０の時点
で動作状態になるので、可動部の休止位置の確認を行う
ことを可能にする。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下添付図面を用いて本発明の実
施例を詳細に説明する。これ以降の記述においては、
「平面型コイル」という用語は、フラットコイル（Flat
Coil ）、すなわち、他の寸法に比べて厚さの寸法が小
さいコイルを指すために使用される。
【００１４】これから述べる実施例は、特に、回転して
いる歯車の角度の位置の決定、および、この歯車の速度
および回転方向の決定に関係するものである。しかしな
がら、本発明は、回転運動の検出に限定されない。すな
わち、本発明によれば、任意の平面運動（直線的な動
き、ジグザグ状の動き）を検出することが可能であると
共に、相対位置を検出することも可能である。最終的
に、非金属の可動部が、センサの移動経路に沿って導電
性の目標物を備えている場合には、上記非金属の可動部
上でも検出が可能である。
【００１５】図１は本発明の原理に基づく検出装置の概
略的構成を示す模式図である。図１においては、可動部
として、金属材料から作製された歯車０が例示されてい
る。ここでは、歯車０の回転速度および角度の位置の両
方またはその一方を決定することが要求される。初め
に、歯車０が軟鉄から作製されているものとする。本発
明の検出装置は、歯車０の歯部１、３および切り込み部
２、４のレベルに相当する歯車の面に対しほぼ平行に配
置される。
【００１６】図１の検出装置は、各々が螺旋状の導体に
より形成される３つの平面型コイル１０・２０および３
０を備えている。このような導体は、任意の適切な手段
によってシリコン基板上に形成される金属の線路（Meta
l Track ）である。コイル１０は、１次コイルを形成す
るように意図されている。この１次コイル１０は、歯車
０の切り込み部２および歯部３の面を少なくとも包含す
るような磁界Ｂ１を生成する。上記１次コイル１０は、
歯車０の面に平行な平面Ｐ１内に配置される。
【００１７】また一方で、コイル２０、３０は、２次コ
イルとして作用する。これらの２次コイル２０、３０
は、１次コイル１０により誘起される磁界を受信するよ
うになっている。図１を見ればわかるように、２つの２
次コイル２０、３０の両方共、歯車０の面に平行な同一
の平面Ｐ２内に配置される。この場合、平面Ｐ２は、１
次コイル１０の平面Ｐ１と歯車０との間に配置される。
代表的に、２次コイル２０、３０は、１次コイル１０に
比べて小さな寸法を有している。好ましくは、２次コイ
ル２０、３０の各々は、歯車または切り込み部のみの面
に対応する面を包含している。さらに、２つの２次コイ
ル２０、３０の各々は、磁界Ｂ１の一部の磁界Ｂ２また
はＢ３を受信することができるように、１次コイル１０
と向かい合って配置される。
【００１８】実際に使用される機能を考えた場合、２次
コイルの寸法、さらには、その位置が、特に、目標物の
寸法と適合しなければならないことは、容易に理解され
るであろう。さらに、２次コイルに誘起される電圧の変
調度と同電圧の振幅との積は、１次コイルに対し中心か
らずれた偏心位置に２次コイルが配置されたときに最高
値になることは、容易に理解されるであろう。さらにま
た、上記偏心位置は、センサの全ての構成要素の寸法に
依存していることも、容易に理解されるであろう。
【００１９】図１に示す２次コイルの配置は、差動方式
による測定を行うことを可能にする。１次コイル１０に
よって生成される磁界Ｂ１による磁束は、２つの２次コ
イル２０、３０の一方のコイルと他方のコイルとの間に
分配される。このような検出装置の構成は、磁界Ｂ１の
値のいかなる変化に対し独立し、かつ、平面Ｐ２と歯車
０等の可動部との距離の変化に対し独立した状態で、磁
界Ｂ２と磁界Ｂ３との差を測定することを可能にする。
好ましくは、２つの２次コイル２０、３０の差動構成
は、各々が１次コイル１０と向かい合っている２次コイ
ル２０、３０を一つの平面Ｐ２内に配置することによっ
て実現される。
【００２０】しかしながら、次のような場合には、別の
コイル配置も考えられる。すなわち、２次コイル２０、
３０が、１次コイルによって生成される磁界Ｂ１による
磁束の一部を受信し、１次コイルＢ１の一方の２次コイ
ルへの偏りが、他方の２次コイルに供給されるべき磁束
の一部が失われる結果になった場合である。この場合に
は、２次コイル２０、３０は、例えば、２つの互い違い
に配列された平面内にそれぞれ配置される。ただし、こ
のときでも、１次コイル１０および２次コイル２０、３
０は、ほぼ同一の平面内に配置することが可能である。
【００２１】検出装置が動作している間、１次コイル１
０および２次コイル２０、３０は、差動トランスの原理
に従って結合している。歯車０における軟鉄の歯部１、
３の存在は、１次コイルによって生成される磁界Ｂ１を
偏侈させ、磁界の通り道を形成する。この結果、図１の
例においては、一方の２次コイル３０の軸内に歯車０の
歯部３が存在することによって、同２次コイル３０を通
過する磁界Ｂ３が増加する。逆にいえば、歯車０におい
て中身の存在しない切り込み部２の位置では、磁界Ｂ２
が低下する。上記のように、金属の目標物１または３が
２次コイルを通過すると、１次コイル１０により生成さ
れる磁界の磁力線が変化する。この磁力線の変化によっ
て、２次コイル２０、３０によりそれぞれ受信される磁
界Ｂ２と磁界Ｂ３との間に差が生ずる。それゆえに、上
記の磁界Ｂ２と磁界Ｂ３との差は、金属の目標物である
歯部の存在または通過を検出することを可能にする。
【００２２】本発明の検出装置によれば、２次コイル２
０、３０の端子にて交流信号が生成されるようにするた
めに、交流電流が１次コイル１０へ供給される。図２
は、本発明の検出装置において受信される信号のレベル
（すなわち、信号振幅Ｖ）を示すグラフである。図２に
おいては、歯車の歯部が存在する場合に２次コイルによ
って受信される信号振幅（Ｖ１）と、歯車の歯部が存在
しない場合に２次コイルによって受信される信号振幅
（Ｖ２）が図示されている。前述したように、２次コイ
ルにより受信される信号の信号振幅は、歯車の歯部の存
在によって変化する。ここでは、信号振幅Ｖ１、Ｖ２
は、２次コイル２０、３０と歯車０との間の距離（間
隔）Ｄの関数として表されている。例えば、前述の図１
の構成においては、一方の２次コイル３０の端子から出
力される信号は、他方の２次コイル２０の端子から出力
される信号よりもずっと大きい。歯車０がわずかに回転
すると、一方の２次コイル３０の軸内に切り込み部２が
存在するようになり、上記の場合と状況が逆になる。す
なわち、一方の２次コイル３０の端子から出力される信
号が弱まる。
【００２３】この場合、軟鉄の歯部１は他方の２次コイ
ル２０の軸内に存在するので、この２次コイル２０にて
出力される信号が強まっていく。さらに、他方の２次コ
イル２０により受信される信号の信号振幅を測定し、こ
の２次コイル２０側の信号振幅と、一方の２次コイル３
０により受信される信号の信号振幅とを比較することに
よって、歯車０の停止位置を決定することができる。２
次コイルと歯車との間の距離Ｄの広い範囲にわたり、歯
部が存在する場合に２次コイルにより受信される信号振
幅Ｖ１が、歯部が存在しない場合に２次コイルにより受
信される信号振幅Ｖ２よりも大きいままになっている点
に注意すべきである。
【００２４】図２の例においては、上記の距離Ｄの範囲
が０．８ｍｍから１．８ｍｍの間で変化するけれども、
信号振幅Ｖ１の最小値は８．１ｍＶであり、信号振幅Ｖ
１の最大値である７．９ｍＶよりも大きい状態になって
いる。これら２つの両極端の値間でスレッショールドを
設定することによって、本発明の検出装置が、検出の対
象とする可動部との距離Ｄの変化に関係なく目標の歯部
の存在および不存在を識別することを可能にする。
【００２５】歯車０が回転すると、２次コイル２０、３
０の各々の端子から出力される信号は、歯部１、３およ
び切り込み部２の通過に対応して高出力レベルから低出
力レベルへと推移していく。図３は、本発明の検出装置
により得られる信号の信号波形（その１）を示すグラフ
である。
【００２６】図３においては、２次コイル２０により受
信され、同２次コイル２０の端子から出力される信号Ｆ
２０（ｔ）を実線で示しており、他の２次コイル３０に
より受信され、同２次コイル３０の端子から出力される
信号Ｆ３０（ｔ）を破線で示している。図３のグラフよ
り、２次コイルの端子における信号の振幅が、目標物の
歯部の通過によって変調されることがわかる。
【００２７】可動部の回転速度は、２次コイル２０、３
０により生成される信号を復調することによって得られ
る。２次コイルの端子における信号の変調周波数は、可
動部である歯車の歯部の通過の頻度が決定されることを
可能にする。ここで、歯車の歯部が一定の間隔で規則正
しく配置されている場合は、可動部の回転速度が算出さ
れ得る。この場合、歯車０の歯部が２次コイルを通過す
る頻度の最高値よりも大きな値の周波数を有する交流電
圧が、１次コイルに印加されることが好ましい。
【００２８】回転方向の測定は、可動部の歯部に対し互
い違いになるように配置された２つの２次コイル２０、
３０が使用されるという事実に基づいてなされる。２次
コイル３０の端子から出力される信号の変調の位相は、
他の２次コイル３０の端子から出力される信号の変調の
位相に対しシフトした状態になっている。このような位
相シフトの状態は、隣接する歯部間の間隔と２つの２次
コイル間の間隔との相対関係に対応している。例えば、
２つの２次コイル２０、３０の各々の中心間距離が、歯
車０の隣接する歯部間の間隔（ステップ）の半分に等し
い場合、図３から明らかなように、２種類の信号Ｆ２０
（ｔ）および信号Ｆ３０（ｔ）の変調のエンベロープ
は、互いに１８０度（１８０°）だけ位相シフトが生じ
た関係になっている。
【００２９】本発明の検出装置はまた、２次コイルによ
り受信される信号の振幅の測定を提供する。好ましく
は、本発明の検出装置を構成する検出回路は、１次コイ
ル１０に印加される信号に基づき、２次コイル２０、３
０により受信した信号を復調する。可動部の回転方向を
決定するために、上記検出回路は、２つの２次コイル２
０、３０により受信した信号の振幅変調を互いに比較
し、可動部の移動方向を決定する。
【００３０】本発明の検出装置における利点は、２次コ
イルにより受信される信号の振幅が、可動部の回転速度
に対し独立していることである。このような本発明の利
点によって、歯車が動いていない場合でも検出装置が動
作状態になり、速度値が０の速度を検出することが可能
になる。この場合、２次コイルにより受信される信号
は、２つの２次コイルの各々が、歯車０の歯部と向かい
合っているかまたは切り込み部と向かい合っているかを
示すので、歯車０の休止位置を検出することが可能にな
る。上記のような２値表示の代わりに、歯部の検出と切
り込み部の検出との間で連続的に変化する休止位置を、
より正確な表示でもって検出することも可能である。例
えば、信号Ｆ２０（ｔ）および信号Ｆ３０（ｔ）の変調
のレベルに基づき、歯車０の休止角度に関する正確な表
示を算出することができる。
【００３１】本発明の好ましい一者選択的な実施例によ
れば、目標物の位置、速度および回転方向を容易に検出
することを可能にするために、少なくとも３つの２次コ
イルを設けている。これまでは、説明を簡単にするため
に、検出の対象となる部分が軟鉄から作製されているこ
とを前提にしていた。この場合、軟鉄の歯部は、１次コ
イル１０と２次コイル３０との間の磁界の通り道を形成
するコアの役割を演じることになる。このようにして、
本発明の検出装置は、磁気センサを構成する。
【００３２】しかしながら、本発明の検出装置はまた、
渦電流を利用することも可能である。この場合、非磁性
の金属からなる歯車の内部で、印加される磁界に応じて
電流が生成される。この電流によって、歯車の歯部の外
部で磁界Ｂ１が駆動された場合でも、金属の内部では磁
界が０になる。これまで直面した軟鉄の歯車のケース
（図１参照）とは逆に、切り込み部２を通過する磁界Ｂ
２は、非磁性の金属からなる歯部３に向かっている磁界
Ｂ１よりも強くなるであろう。それゆえに、今回の非磁
性の金属からなる歯車のケースでは、これまでの軟鉄の
歯車のケースと事態が逆になる。すなわち、２次コイル
が切り込み部の前面部を通過するときは高レベルの信号
が受信されるのに対し、歯部の前面部を通過するときは
低レベルの信号が受信される。上記の一者選択的な実施
例においても、可動部の速度、回転方向および位置を検
出することができる。この場合には、これまでの軟鉄の
歯車のケースに対し、ただ単に信号の符号（すなわち、
極性）が変わるだけである。
【００３３】より一般的にいえば、本発明の検出装置に
よりその通過を検出することが可能な金属部分を利用す
ることによって、非金属の可動部の速度、位置および／
または方向を検出することもできる。すなわち、本発明
は、一般に、低い透磁率の領域と高い透磁率の領域とが
交互に配置された領域を含むような移動し得る部分の位
置、動きおよび構造の検出に適用することが可能であ
る。
【００３４】可動部の位置および移動方向を正確に検出
するために、前述の図３のケース以外に何種類かの信号
処理が考えられる。図４〜図７は、それぞれ、本発明の
検出装置により得られる信号の信号波形（その２〜その
５）を示すグラフである。図４〜図７においては、図３
に示した２種類の信号Ｆ２０（ｔ）および信号Ｆ３０
（ｔ）の組み合わせや復調によって導き出された信号が
図示されている。
【００３５】図８〜図１０は、それぞれ、本発明の検出
装置に関連して使用可能な検出回路の第１〜第３の構成
例を示す回路図である。これらの場合の検出装置の動作
は、特に、ディジタルの速度の符号化、およびディジタ
ルの移動方向の符号化、またはディジタルの位置の符号
化に適合するものである点に注意すべきである。図４に
おいては、図３に示した２種類の信号Ｆ２０（ｔ）およ
び信号Ｆ３０（ｔ）をそれぞれ別個に復調した結果が図
示されている。すなわち、図４に示す信号Ａ（ｔ）およ
び信号Ｂ（ｔ）は、それぞれ、信号２０（ｔ）および信
号Ｆ３０（ｔ）を復調した結果に対応するものである。
ここで、信号Ａ（ｔ）と信号Ｂ（ｔ）とは、位相が互い
に９０度（９０°）シフトしている点に注意すべきであ
る。このような位相シフトの関係は、移動方向または回
転方向が変化したときに逆転する。
【００３６】図８においては、上記のような信号処理の
原理に対応する第１の検出回路が図示されている。ここ
では、２次コイル２０、３０は、それぞれ別個の前置増
幅器（プリアンプ）に接続されている。さらに、これら
の前置増幅器には、復調器Ｘがそれぞれ接続されてい
る。さらに、これら２つの復調器Ｘの各々は、１次コイ
ルからの交流信号を受信する。この場合、上記２つの復
調器Ｘにおいて、２次コイル２０に受信される信号に対
応して復調された信号Ａ（ｔ）と、他の２次コイル３０
により受信される信号に対応して復調された信号Ｂ
（ｔ）とが得られる。復調された２種類の信号のいずれ
か一方、例えば、信号Ｂ（ｔ）は、２進信号Ｆを供給す
るためのシュミットトリガの入力側に送られる。この２
進信号Ｆの周波数は、低い透磁率の領域および高い透磁
率の領域の通過の頻度に対応する。
【００３７】しかしながら、図４からわかるように、復
調された信号Ａ（ｔ）および信号Ｂ（ｔ）は、レベルの
高いオフセット成分を含む交流信号である。上記シュミ
ットトリガを正しく動作させるために、同シュミットト
リガは、上記のような連続的な信号の電圧値に対して設
定されたスレッショールドレベルをもたなければならな
い。さらに、位置Ｐｏｓを検出するために、論理ブロッ
クが設けられている。この論理ブロックは、特に、復調
された信号Ａ（ｔ）および信号Ｂ（ｔ）から、（Ａ−
Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）の値と（Ａ＋Ｂ）の逆正接（ｔａｎ-1
（Ａ＋Ｂ））の値（または、図８に示すように、（Ａ／
Ｂ）の逆正接の値）の算出を遂行する。
【００３８】図５および図６においては、復調された信
号の連続的な電圧またはオフセット電圧の不便さを取り
除くための手段を備えた回路によって生成される信号が
図示されている。２種類の復調された信号Ａ（ｔ）およ
び信号Ｂ（ｔ）間の差を示す信号Ｄ（ｔ）を算出するこ
とによって、ほぼ０の平均値を有する信号が得られる。
さらに、復調された信号Ａ（ｔ）および信号Ｂ（ｔ）と
これらの平均とを足し合わせることによって、ほぼ０の
平均値を有する他の信号Ｓ（ｔ）が検出される。この場
合、０の電圧値を通過する信号Ｄ（ｔ）または信号Ｓ
（ｔ）を検出するのみで、低い透磁率の領域および高い
透磁率の領域を通過する頻度に対応する周波数を表示す
ることが可能である。図６に示すように、可動部の移動
方向が変化したときは、信号Ｓ（ｔ）に対する信号Ｄ
（ｔ）の位相シフトの関係が、図５の場合と逆転する。
【００３９】図９においては、直前の段落部にて説明し
た信号処理の原理に対応する第２の検出回路が図示され
ている。図９に示す検出回路は、前述の図８に示した検
出回路と同じように、２次コイル２０、３０の各々に対
し前置増幅段および復調段を備えている。上記の２次コ
イル２０、３０にそれぞれ接続された前置増幅段および
復調段から、信号Ａ（ｔ）および信号Ｂ（ｔ）がそれぞ
れ送出される。さらに、一つの加算器が、信号Ａ（ｔ）
および信号Ｂ（ｔ）を足し合わせることによって和の信
号Ｓ（ｔ）を生成する。また一方で、一つの減算器が、
信号Ａ（ｔ）と信号Ｂ（ｔ）との差に相当する信号Ｄ
（ｔ）を生成する。これら２種類の信号Ｓ（ｔ）および
信号Ｄ（ｔ）は、それぞれ、２つのシュミットトリガに
供給され、２進形式の信号（２進信号Ｆ）に変換され
る。信号Ｄ（ｔ）が送られてくる一方のシュミットトリ
ガから出力される２進信号Ｆは、可動部の移動速度を示
す周波数を有する信号である。
【００４０】図９に示すフリップフロップ（一般にＤ−
ラッチとよばれる）は、それぞれのシュミットトリガに
より整形された２種類の信号Ｓ（ｔ）および信号Ｄ
（ｔ）の０付近での極性変化の瞬間を比較し、方向Ｄｉ
ｒの２進表示を提供することを可能にする。この場合、
２進信号Ｆは、フリップフロップの入力部Ｄ′に供給さ
れる。また一方で、フリップフロップのクロック入力部
ＣＰは、信号Ｓ（ｔ）が供給されるシュミットトリガの
出力側に接続される。後述の段落部にて説明するよう
に、信号加算の原理または信号減算の原理は、本発明に
おいてさらに有効なものとなる。
【００４１】２次コイル２０、３０によりそれぞれ検出
される２種類の信号（復調されていない信号）Ｆ２０
（ｔ）および信号（復調されていない信号）Ｆ３０
（ｔ）の和の変調振幅は、個々の信号自身の変調振幅よ
りもはるかに大きいことが、これまで説明した図面より
明らかになっている。図７においては、図３の２種類の
信号Ｆ２０（ｔ）およびＦ３０（ｔ）の和を示す信号Ｐ
（ｔ）が図示されている。図７から明らかなように、信
号Ｆ２０（ｔ）およびＦ３０（ｔ）の和を示す信号Ｐ
（ｔ）は、個々の信号Ｆ２０（ｔ）や信号Ｆ３０（ｔ）
よりも完全な形で変調されている。それゆえに、相互に
接続された２つのコイルの端子にて得られる和の信号Ｐ
（ｔ）の振幅変調の結果を評価することは、特に有効で
ある。
【００４２】図１０においては、このような和の信号Ｐ
（ｔ）に関する動作を遂行するための第３の検出回路が
図示されている。ここでは、２次コイル２０、３０が直
列に接続されている。一つの２次コイル２０の中心部
は、他の２次コイル２０の中心部に接続されている。両
方の２次コイル共、単層の金属螺旋構造を有している。
さらに、２次コイル２０、３０の各々の螺旋構造におけ
る螺旋の回転方向は、互いに逆になっている。図１０の
前置増幅器は、信号Ｆ２０（ｔ）および信号Ｆ３０
（ｔ）の和を示す信号Ｆ２０（ｔ）＋Ｆ３０（ｔ）を再
生するための信号Ｐ（ｔ）を供給する。さらに、復調器
Ｘの段を介して復調の動作が遂行される。この復調器Ｘ
の段は、さらに、１次コイル１０に印加される交流信号
も受信する。このようにして、復調器Ｘの段から復調信
号Ｃが出力される。この復調信号Ｃは、低い透磁率の領
域および高い透磁率の領域を通過する頻度に対応する周
波数を有する。すなわち、上記復調信号Ｃの周波数は、
可動部の回転速度に対応することになる。上記復調信号
Ｃは、シュミットトリガにより整形される。このシュミ
ットトリガは、上記復調信号Ｃと同じ周波数を有する２
進信号を供給するものである。
【００４３】可動部の回転方向の検出は、信号Ｃ（ｔ）
の位相と、１次コイルからの交流信号の位相とを比較す
ることによって遂行される。この場合、検出回路は、信
号Ｃ（ｔ）と１次コイルからの交流信号とを受け取る位
相比較器Ｐｈを備えている。この位相比較器Ｐｈによる
信号比較動作の結果として得られる方向Ｄｉｒを示す信
号は、代表的に、可動部の移動方向を示す“０”または
“１”の状態を有する２進信号である。
【００４４】さらに、本発明の範囲を逸脱することなく
他の多くの一者選択的な検出回路の例が考えられる。例
えば、図８、図９または図１０の検出回路のいずれか一
つにおける復調段を、図８の位置Ｐｏｓを算出するため
のブロックと組み合わせたり、図９のフリップフロップ
と組み合わせたり、または、図１０の位相検出段と組み
合わせたりすることが可能である。
【００４５】さらに、２進信号Ｆの連続的な変化は、カ
ウンタに基づいてメモリユニット内に記憶される。この
メモリユニットにより、可動部、例えば、歯車の実効的
な角度の位置を恒久的に表示することができる。これ以
降、本発明の検出装置の位置および動きに関する好まし
い実施例を示すこととする。この好ましい実施例は、小
型の形態にて検出装置を作製することに関係するもので
ある。
【００４６】上記の実施例によれば、複数の平面型コイ
ルが、要求に応じて、シリコンからなる１枚または２枚
以上の基板上の導体層に関し膜形成およびエッチングの
両方またはその一方の工程を実行することにより作製さ
れる。上記の一つの実施例においては、同じ基板上の２
つの面を旨く利用することが呈示されている。ここで
は、上記基板の第１の面上に１次コイルが形成され、お
よび／または、エッチングされる。また一方で、上記基
板の第２の面上に２次コイルが形成され、および／また
は、エッチングされる。
【００４７】図１１は、シリコン基板上に形成された本
発明の検出装置の第１の好ましい実施例を示す平面図で
ある。図１１に示す実施例においては、平面板（または
基板）５０上に形成されたコイルの具体的構成例が図示
されている。この場合、上記基板は、シリコンから作製
することが可能である。可動部、例えば、図１１の実施
例における歯車０が、発明の背景の部分に記載されてい
る。ここでは、平面板５０は、歯車０に接触することな
く同歯車０に対し平行に配置されている。平面板５０の
寸法は、歯車０の歯部３および切り込み部２により形成
される弧の寸法にほぼ等しい。１次コイル１０は、金属
からなる螺旋をなしている。この螺旋は、その中心に達
する前に中断されている。このような螺旋の構造は、当
該螺旋が中断された領域に相当する中央円板（Central
Disk）の領域において、尖頭磁界（Spire ）が生ずるこ
となく磁界Ｂ１がほぼ一定のままになるようにすること
を目的としている。２つの２次コイル２０、３０は、平
面板５０の互いに反対側の面に形成される。さらに、２
次コイル２０、３０の各々は、同２次コイルが形成され
る面の半分に相当する平面を占有する。すなわち、一方
の２次コイル３０は、歯車０の歯部３に対応する半分の
平面（図１１参照）を占有することになる。
【００４８】好ましくは、１次コイル１０により生成さ
れ、かつ、歯車０の歯部１、３により通り道が形成され
た磁界を正確に受信するために、２次コイル２０、３０
を含む面は、検出の対象となる部分に対する方向付けが
なされる。好ましくは、２次コイル２０、３０は、磁界
Ｂ２、Ｂ３を受信するための最大の面が包含されるよう
に、長方形または正方形の螺旋により構成される。この
ような構成によって、１次コイル１０の螺旋の全ての部
分が、２次コイル２０、３０により包含される。
【００４９】本発明の検出装置はまた、一枚の基板内の
同じ面上に形成することも可能である。このような検出
装置の配置構成は、複数のコイルをそれぞれ異なる金属
から作製することを可能にする。この場合、１次コイル
は、導電性の良好な金属、例えば、銅から作製される。
この銅は、誘導型素子の抵抗率を低い値に制限する。ま
た一方で、２つの２次コイルは、微細加工を可能にする
金属、例えば、アルミニウムから作製される。このこと
によって、２つの２次コイルの各々は、予め定められた
空間の要求に対し、可動部の回転を示す信号が最大の値
になるように動作する。
【００５０】最終的に、図１１に示すように、接続面１
１、１２、２１、２２、３１および３２が、コイルの端
部に設けられている。これらのコイルの端部は、上記接
続面を介して検出回路に接続されるようになっている。
ここでは、図１１に示す順番でコイルの接続が容易に行
えるようにするために、２つの２次コイルは、互いに反
対の方向に螺旋状に巻かれている点に注意すべきであ
る。
【００５１】本発明の好都合でかつ一者選択的な実施例
によれば、シリコン平面板上に検出回路が形成される。
このようなシリコン平面板は、それ自身が１次コイルお
よび２次コイル用の基板として機能する。この場合、検
出装置を集積化することが最適の条件になる。そして、
接続面１２、２２および３２にそれぞれ対応する接触パ
ッドは、集積化された検出回路へ直接接続することが可
能である。それゆえに、集積化された検出装置のアセン
ブリおよび／または接続動作は、大幅に簡略化される。
【００５２】実際に、当業者は、２次コイル２０、３０
を同じ面に形成し、一方で、１次コイル１０を他の面に
形成するか、または、例えば、第１の基板に接着するこ
とにより固定された第２の基板上に形成することを思い
浮かべるかもしれない。さらに、当業者は、全てのコイ
ルを同一の面に形成するかもしれない。このようなコイ
ル形成の方法は、全てのコイルを互いに分離するか、ま
たは、これらのコイルを重ね合わせる（例えば、２次コ
イルの上に１次コイルを重ねる）と共に、異なるコイル
間に絶縁材料からなる層をさし挟むことによって実行さ
れる。
【００５３】上記のようなコイルの配置は、小型化への
促進を可能にするという利点や、ワイヤ接続に関する問
題点を緩和するかまたは取り除くという利点や、電磁気
的な干渉に対する感度を軽減するという利点を有する。
ついで、図１２〜図２６に、本発明の検出装置に係る集
積化された種々の一者選択的な実施例を示す。
【００５４】図１２は、半導体材料からなる単一の基板
上、例えば、シリコン基板上に形成された本発明の検出
装置の第１の好ましい実施例の変形例を示す平面図であ
り、図１３は、図１２のラインXIII−XIIIに沿った断面
を示す図である。図１２および図１３においては、集積
回路３００が作製される。さらに、この集積回路３００
の面上には、例えば、銅または金からなる円形の１次コ
イル３０１が形成されると共に、例えば、アルミニウム
からなる４つの２次コイル３０２、３０３、３０４およ
び３０５が、上記１次コイル３０１上に載設される。
【００５５】非限定的な例において、１次コイルは、ガ
ルバーニ電気の作用（亜鉛メッキ）により形成される。
また一方で、２次コイルは、集積回路の製造に使用され
るようなフォトリソグラフィの技術（Photolithographi
c Techniques）およびエッチング技術の助けを借りて製
造される。この場合、本発明の検出装置による検出の対
象は、シャフト３１０の位置および回転速度である。こ
のシャフト３１０には、金属扇形部３１１が設けられて
いる形成される。この金属扇形部３１１は、シャフト３
１０の角度の位置を検出する際の目標物として機能する
ように、１次コイルおよび２次コイル３０１〜３０５の
上方を回転する。金属扇形部３１１は、ここで考えられ
る動作のタイプに従って、強磁性の金属から作製され
る。
【００５６】図１４〜図２６においては、次に示す７つ
の点を考慮して得られる一者選択的な集積化された実施
例が図示されている。 (1) ワイヤによりコイルに接続される集積回路内の個々
のチップに、それぞれコイルが配置され得る。 (2) あるいは、集積回路（または一個のチップ）の２つ
の面の各々に、一つの種類のコイルが設けられる。さら
に詳しく説明すると、可動部に向かって方向付けがなさ
れた集積回路の面には２次コイルが設けられており、反
対側の面には１次コイルが設けられている。
【００５７】(3) あるいは、１次コイルが、集積化され
ていない磁界生成用コイルである。 (4) あるいは、検出装置が２つのチップから構成され
る。すなわち、一つの１次コイルが載設された一方のチ
ップと、複数のチップが載設された他方のチップとが設
けられる。両方のチップ共、検出装置に付着している。 (5) あるいは、１次コイルと２次コイルとを重ね合わせ
る代わりに、これらの１次コイルおよび２次コイルが単
一の面に形成される。このような集積回路の単一の面
は、さらに、３つの領域に分割される。これら３つの領
域の各々には、一つのコイルが配置される。
【００５８】(6) あるいは、膜形成による強磁性層、例
えば、パーマロイＦｅ−Ｎｉ（鉄とニッケルとの化合
物）、または金属層が、コイルの中心および／またはコ
イルの表面に設けられる。この場合、上記の強磁性層ま
たは金属層は、検出の対象となる可動部に向かって磁界
の磁力線の通り道を形成することを目的としている。 (7) あるいは、磁界の磁力線の通り道を再度形成するた
めに、強磁性のフレームまたは金属外装部が、検出装置
の周囲を取り囲む。
【００５９】図１４は、集積回路の形態にて実現される
本発明の検出装置の一者選択的な実施例の構成（その
１）を断面にて示す図である。図１４に示す検出装置
は、図１２に示した検出装置の一つの変形例である。図
１４において、検出回路は、事実上のセンサから分離さ
れている。ここでは、２次コイル３０２、３０３が、そ
れ自身がシリコン基板１００上に形成された１次コイル
３０１の上部に配置されると共に、集積化された検出回
路２００に接続されている。この検出回路２００は、ワ
イヤ２０１により、事実上のセンサを構成するシリコン
基板１００から一定の距離をもって配置されている。
【００６０】図１５は、集積回路の形態にて実現される
本発明の検出装置の一者選択的な実施例の構成（その
２）を断面にて示す図である。図１５に示す検出装置
は、図１２に示した検出装置の他の変形例である。図１
５において、１次コイル３０１は、集積回路３００の下
部の面に配置されている。これに対し、２次コイル３０
２、３０３は、集積回路３００の上部の面に配置されて
おり、かつ、検出すべき可動部である金属扇形部３１１
に向けられている。
【００６１】図１６は、集積回路の形態にて実現される
本発明の検出装置の一者選択的な実施例の構成（その
３）を断面にて示す図である。図１６に示す検出装置
は、図１２に示した検出装置のさらに他の変形例であ
る。図１６において、１次コイル３０１は、集積回路３
００の下部の面に配置されている。これに対し、２次コ
イル３０２、３０３は、集積回路３００の上部の面に配
置されている。さらに、これらの２次コイルは、集積化
された検出回路２００に接続されている。この場合、検
出回路２００は、集積回路３００から分離されて設けら
れている。
【００６２】図１７は、集積回路の形態にて実現される
本発明の検出装置の一者選択的な実施例の構成（その
４）を断面にて示す図である。図１７に示す検出装置
は、図１２に示した検出装置のさらに他の変形例であ
る。図１７において、１次コイルは、外部磁界コイル
（集積化されておらずかつ平面状になっていないコイ
ル）の形態にて作製される。このような外部磁界コイル
４０１は、集積回路３００により構成される検出回路の
下部の面（裏面）に配置することが可能である。好まし
くは、２次コイル３０２、３０３は、集積回路３００に
より構成される検出回路の表面に配置される。
【００６３】図１８は、集積回路の形態にて実現される
本発明の検出装置の一者選択的な実施例の構成（その
５）を断面にて示す図である。図１８に示す検出装置
は、図１７に示した検出装置の代替例である。図１８に
おいて、外部磁界コイル４０１は、シリコン基板１００
の下部の面に配置されている。このシリコン基板１００
の上部の面には、平面型の２次コイル３０２、３０３が
配置されている。これらの２次コイル３０２、３０３
は、集積化された検出回路２００に接続されている。こ
の検出回路２００は、シリコン基板１００からなるシリ
コンチップにより形成された事実上のセンサから分離さ
れている。
【００６４】図１９は、集積回路の形態にて実現される
本発明の検出装置の一者選択的な実施例の構成（その
６）を断面にて示す図である。図１９に示す検出装置
は、図１２に示した検出装置のさらに他の変形例を呼び
起こすものである。図１９において、２次コイル３０
２、３０３は、シリコン基板１００からなるシリコンチ
ップ上に配置される。これに対し、１次コイル３０１
は、別のシリコン基板１０１からなるシリコンチップ上
に配置される。上記の２つの２次コイル３０２、３０３
は、シリコンチップから分離されかつ集積化された検出
回路２００に接続されている。２次コイル３０２、３０
３が設けられたシリコン基板１００のシリコンチップ
は、検出すべき可動部（例えば、金属扇形部３１１）に
向かって所定の位置付けがなされている。この可動部の
位置付けは、１次コイル３０１と金属扇形部３１１との
間に２次コイル３０２、３０３を差し挟むことができる
ようにすることを目的としている。上記のような２つの
シリコンチップを備えた実施例は、１次コイル３０１お
よび２次コイル３０２、３０３がそれぞれ異なる金属か
ら作製され、かつ、比較的大きな寸法を有している場合
に有効である。
【００６５】図２０は、集積回路の形態にて実現される
本発明の検出装置の一者選択的な実施例の構成（その
７）を断面にて示す図である。図２０に示す検出装置
は、図１２に示した検出装置のさらに他の変形例であ
る。図２０においては、全てのコイルが、集積回路３０
０の同一の面に形成されている。ここでは、１次コイル
３０１は、集積回路３００の上記の面の中心部におい
て、検出の対象となる回転部分（可動部）のシャフト３
１０と向かい合った状態で配置されている。一つの２次
コイル３０２は、集積回路３００の表面の一方の側にお
いて、１次コイル３０１と隣合う領域に配置されてい
る。また一方で、他の２次コイル３０３は、集積回路３
００の表面の上記２次コイル３０２とは反対の側に配置
されている。このような構成では、２次コイル３０２、
３０３は、１次コイル３０１の一方の極から送出されて
他方の極に戻るような磁界の磁力線を受け取る。当然の
ことではあるが、このような磁界の磁力線は、金属扇形
部３１１等の金属部分が通過したときは変化する。
【００６６】図２１は、集積回路の形態にて実現される
本発明の検出装置の一者選択的な実施例の構成（その
８）を断面にて示す図である。図２１に示す検出装置
は、図２０に示した検出装置の代替例である。図２１に
おいて、２次コイル３０２、３０３は、集積回路３００
により構成される検出回路の中心部に配置されている。
これに対し、１次コイル３０１は、集積回路３００の輪
郭部を辿っていく螺旋により形成される。この場合、２
つの２次コイル３０２、３０３の各々は、１次コイル３
０１の中央部に形成される中央円板の半分の領域に配置
される。
【００６７】図２２および図２３は、それぞれ、本発明
の検出装置の第２の好ましい実施例における第１の選択
肢および第２の選択肢の構成を断面にて示す図である。
図２２においては、軟鉄または銅から形成される膜
（「膜」という用語は、所望の形状に作製され得ること
を意味するものである）が、コイルの中心部に挿入され
ると共に、同コイルの面上に設けられていることがわか
る。この場合、軟鉄膜５００が、集積回路３００上に形
成されている。さらに、この軟鉄膜５００上には、１次
コイル３０１が配置されている。この１次コイル３０１
の中心部は、別の軟鉄膜から構成される軟鉄層５０１を
設けるためのスペースを残しておくために、窪み部が形
成されている。最終的に、１次コイル３０１の左右に分
かれた２つの平面、および、同１次コイル３０１の中心
部に位置する軟鉄層５０１の左右の面を含む２つの面上
には、それぞれ、２次コイル３０２、３０３が形成され
ている。さらに、これらの２次コイル３０２、３０３の
各々の中心部には、それぞれ、軟鉄層５０２、５０３が
挿入される。このような構成では、コイルの中心部に向
かって磁界の磁力線の通り道が形成される。この結果、
２次コイル３０２、３０３により受信される磁界、およ
び、検出装置により検出される信号が大幅に増加する。
【００６８】図２３においては、図１２から派生した検
出装置の構成が図示されている。ここでもまた、前述の
図２１の場合と同じように、軟鉄膜から構成される軟鉄
層６０１が、集積回路３００上に形成されている。この
軟鉄層６０１上の中心部には、１次コイル３０１が形成
されている。さらに、上記軟鉄層６０１上の側面部に
は、それぞれ、２つの２次コイル３０２、３０３が配置
されている。１次コイル３０１の中心部は、別の軟鉄膜
から構成される軟鉄層５０１を設けるためのスペースを
残しておくために、窪み部が形成されている。同様に、
２つの２次コイル３０２、３０３の各々の中心部には、
それぞれ、軟鉄のコアが設けられている。さらに、上記
の２つの２次コイル３０２、３０３は、それぞれ、軟鉄
層６０２、６０３により被覆され得る。これらの軟鉄層
６０２、６０３は、検出すべき可動部である金属扇形部
３１１等が移動する空間から分離されている。
【００６９】図２４〜図２６は、それぞれ、本発明の検
出装置の第３の好ましい実施例における第１の選択肢〜
第３の選択肢の構成を断面にて示す図である。図２４に
おいては、図２１から派生した検出装置の構成が図示さ
れている。ここでは、集積回路３００により構成される
検出回路を含む検出装置が、１次コイル３０１および２
次コイル３０２、３０３、ならびに、検出の対象となる
金属扇形部３１１等の可動部を備えている。さらに、磁
界の磁力線の通り道を形成するために、上記の１次コイ
ル３０１および２次コイル３０２、３０３、ならびに金
属扇形部３１１の周囲部が、軟鉄のケースまたは金属シ
ールド７００により取り囲まれている。
【００７０】図２５においては、図１３から派生した検
出装置の構成が図示されている。この場合も、前述の図
１２の場合と同じように、集積回路３００内に形成され
た検出装置の周囲が、軟鉄のケース（軟鉄のフレーム）
または金属シールドにより取り囲まれている。このよう
な検出装置の構成は、磁界の磁力線の通り道を形成する
ことを目的としている。
【００７１】最終的に、図２６においては、図１５から
派生した検出装置の構成が図示されている。ここでは、
前述の図２５の場合と同じように、集積回路３００上に
配置された金属扇形部３１１を含む検出装置（１次コイ
ル３０１が集積回路３００の下部の面に配置されてお
り、２次コイル３０２、３０３が集積回路３００の上部
の面に配置されている）の周囲が、軟鉄のケースまたは
金属シールド７００により取り囲まれている。
【００７２】本発明の検出装置の好ましい実施例におい
ては、２次コイルにより受信される信号を強める目的
で、上記のような磁気回路が使用される。軟鉄のケー
ス、すなわち、軟鉄のフレームは、機械的な干渉や電磁
気的なノイズからセンサを保護するための保護手段とし
て使用される。しかしながら、これまで述べてきた本発
明の検出装置の一連の特徴の中で、上記検出装置が動く
部分をもたない点に注目すべきである。このような事実
により、本発明の検出装置は、機械的な衝撃および振動
に対する抵抗力が非常に強くなるという利点を有する。
さらに、全体として集積化された本発明の実施例は、接
続用のワイヤを一切必要としない。それゆえに、本発明
の実施例によれば、浮遊容量が減少し、周囲の電磁気的
なノイズに対する安定性が改善される。
【００７３】本発明の検出装置の他の利点は、センサの
部分が、大きな熱的ストレスに対しても強い抵抗力を有
することである。さらに、本発明の検出装置の特徴とし
て、温度に影響されないことが挙げられる。本発明の検
出装置により提供される信号測定は、直線的な特性を有
するという特徴を備えている。復調された信号は、歯部
と切り込み部との間の相対位置に比例して信号レベルが
変化するようなアナログ出力信号を提供する。
【００７４】本発明の検出装置のさらに他の利点は、上
記検出装置が、電気的なノイズに対し強い抵抗力を有す
ることである。本発明の検出装置の小型化されたサイズ
は、上記の電気的なノイズを受信することを抑制する。
さらに、本発明の検出装置においては、集積回路化を促
進することにより、信号処理に先立って起こり得る種々
の干渉の影響を阻止することが可能になる。互いに逆方
向になるように２つのコイルを接続すること（図１０参
照）により、一方のコイルにて発生するノイズが、他方
のコイルにて発生するノイズから減算されるので、上記
のようなコイル接続方法は特に有効である。
【００７５】最終的に、図２に示すように、信号変調レ
ベルは、センサと可動部との距離の変化に殆ど影響され
ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理に基づく検出装置の概略的構成を
示す模式図である。
【図２】本発明の検出装置において受信される信号のレ
ベルを示すグラフである。
【図３】本発明の検出装置により得られる信号の信号波
形（その１）を示すグラフである。
【図４】本発明の検出装置により得られる信号の信号波
形（その２）を示すグラフである。
【図５】本発明の検出装置により得られる信号の信号波
形（その３）を示すグラフである。
【図６】本発明の検出装置により得られる信号の信号波
形（その４）を示すグラフである。
【図７】本発明の検出装置により得られる信号の信号波
形（その５）を示すグラフである。
【図８】本発明の検出装置に関連して使用可能な検出回
路の第１の構成例を示す回路図である。
【図９】本発明の検出装置に関連して使用可能な検出回
路の第２の構成例を示す回路図である。
【図１０】本発明の検出装置に関連して使用可能な検出
回路の第３の構成例を示す回路図である。
【図１１】シリコン基板上に形成された本発明の検出装
置の第１の好ましい実施例を示す平面図である。
【図１２】シリコン基板上に形成された本発明の検出装
置の第１の好ましい実施例の変形例を示す平面図であ
る。
【図１３】図１２のラインXIII−XIIIに沿った断面を示
す図である。
【図１４】集積回路の形態にて実現される本発明の検出
装置の一者選択的な実施例の構成（その１）を断面にて
示す図である。
【図１５】集積回路の形態にて実現される本発明の検出
装置の一者選択的な実施例の構成（その２）を断面にて
示す図である。
【図１６】集積回路の形態にて実現される本発明の検出
装置の一者選択的な実施例の構成（その３）を断面にて
示す図である。
【図１７】集積回路の形態にて実現される本発明の検出
装置の一者選択的な実施例の構成（その４）を断面にて
示す図である。
【図１８】集積回路の形態にて実現される本発明の検出
装置の一者選択的な実施例の構成（その５）を断面にて
示す図である。
【図１９】集積回路の形態にて実現される本発明の検出
装置の一者選択的な実施例の構成（その６）を断面にて
示す図である。
【図２０】集積回路の形態にて実現される本発明の検出
装置の一者選択的な実施例の構成（その７）を断面にて
示す図である。
【図２１】集積回路の形態にて実現される本発明の検出
装置の一者選択的な実施例の構成（その８）を断面にて
示す図である。
【図２２】本発明の検出装置の第２の好ましい実施例に
おける第１の選択肢の構成を断面にて示す図である。
【図２３】本発明の検出装置の第２の好ましい実施例に
おける第２の選択肢の構成を断面にて示す図である。
【図２４】本発明の検出装置の第３の好ましい実施例に
おける第１の選択肢の構成を断面にて示す図である。
【図２５】本発明の検出装置の第３の好ましい実施例に
おける第２の選択肢の構成を断面にて示す図である。
【図２６】本発明の検出装置の第３の好ましい実施例に
おける第３の選択肢の構成を断面にて示す図である。
【符号の説明】
０…歯車 １、３…歯部 ２、４…切り込み部 １０…１次コイル １１、１２、２１、２２、３１、３２…接続面 ２０、３０…２次コイル ５０…平面板 １００、１０１…シリコン基板 ２００…検出回路 ２０１…ワイヤ ３００…集積回路 ３０１…１次コイル ３０２〜３０５…２次コイル ３１０…シャフト ３１１…金属扇形部 ４０１…外部磁界コイル ５００…軟鉄膜 ５０１〜５０３…軟鉄層 ６０１〜６０３…軟鉄層 ７００…軟鉄のケースまたは金属シールド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヨハン ビルヘルム ベルクビスト スイス国，ツェーハー2014 ボール，ピエ ール−ア−シシエール １ (72)発明者 エルベ ドゥ ランビリー スイス国，ツェーハー2000 ヌーシャテ ル，リュ デュ バシン 10

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 可動部の位置および動きの少なくとも一
    方を検出する装置において、前記可動部は、該装置に対
    し移動し得ると共に、磁界に影響を及ぼすことが可能な
    材料から作製された領域を少なくとも有し、 前記装置は、磁界（Ｂ１）を誘起する１次コイル（１
    ０）と、該１次コイル（１０）にて誘起される磁界を受
    信するための一対の２次コイル（２０、３０）とを少な
    くとも具備し、ここで、該２次コイル（２０、３０）は
    平面（Ｐ２）の形状を有しており、 前記１次コイル（１０）および前記２次コイル（２０、
    ３０）は、前記可動部の面に対しほぼ平行に、かつ、該
    可動部と向かい合って配置されており、 前記２次コイル（２０、３０）は、前記１次コイル（１
    ０）に対し差動構成の形態にて配置されており、前記可
    動部は、低い磁気透磁率の領域と、高い磁気透磁率の領
    域とを備えており、これによって、前記２次コイル（２
    ０、３０）によりそれぞれ受信された磁界（Ｂ２、Ｂ
    ３）が、前記の低い磁気透磁率の領域または前記の高い
    透磁率の領域の存在により変化し、前記可動部の位置ま
    たは移動速度の検出を可能にすることを特徴とする、可
    動部の位置および動きの少なくとも一方を検出する装
    置。
  2. 【請求項２】 前記１次コイル（１０）には交流信号が
    供給され、さらに、検出回路が、前記２次コイル（２
    ０、３０）により受信された信号（Ｆ２０、Ｆ３０）の
    振幅変調を評価するように構成され、前記可動部の動き
    が、前記２次コイル（２０、３０）による受信の対象と
    なる前記信号を変調する請求項１記載の検出装置。
  3. 【請求項３】 前記１次コイル（１０）には交流信号が
    供給され、さらに、検出回路が、前記２次コイル（２
    ０、３０）により受信された信号（Ｆ２０、Ｆ３０）の
    位相変調を評価するように構成され、前記可動部の動き
    が、前記２次コイル（２０、３０）による受信の対象と
    なる前記信号を変調する請求項１記載の検出装置。
  4. 【請求項４】 前記検出回路が、前記２次コイル（２
    ０、３０）により受信された変調信号（Ａ、Ｂ）を比較
    して前記可動部が移動する方向を決定する請求項２また
    は３記載の検出装置。
  5. 【請求項５】 前記２次コイル（２０、３０）が、前記
    可動部の面に平行な平面（Ｐ２）内に配置されると共
    に、互いに千鳥状になっている請求項１から４のいずれ
    か１項に記載の検出装置。
  6. 【請求項６】 前記２次コイル（２０、３０）が、前記
    の低い磁気透磁率の領域および前記の高い磁気透磁率の
    領域の寸法にほぼ等しい寸法を有する請求項１から５の
    いずれか１項に記載の検出装置。
  7. 【請求項７】 前記１次コイル（１０）および前記２次
    コイル（２０、３０）が、少なくとも一つの平面板（５
    ０）上に形成されてエッチングされる請求項１から６の
    いずれか１項に記載の検出装置。
  8. 【請求項８】 前記１次コイル（１０）および前記２次
    コイル（２０、３０）が、集積回路（３００）の面上に
    実現される請求項１から７のいずれか１項に記載の検出
    装置。
  9. 【請求項９】 前記検出回路が、集積回路の形態にて実
    現される請求項２から４のいずれか１項に記載の検出装
    置。
JP11276097A 1996-04-29 1997-04-30 可動部の位置および動きの少なくとも一方を検出する装置 Pending JPH1062109A (ja)

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