KR880001693B1 - 자발공진 이용 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]

자발공진 이용 방법 및 장치

[기술분야]

본 발명은 얇은 도전체의 새로 발견된 공진 특성을 이용하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 이러한 공진 특성을 자기 조정(self-calibarting)의 비접촉 센서, 스위치 및 변조기를 얻는데 이용하는 기술에 관한 것이다.

[발명의 배경]

비자성 도전체를 교번하는 코일의 자장에 놓아두는데에 따른 효과는 많은 연구 대상이 되어 왔으며 일반적으로 예견 가능한 것으로서 관찰되었고 또 이해되어 왔다. 이러한 맥락에서, 상호 유도에 대한 기초를 제공하는 자기 결합은 오랫동안 에너지 전달, 임피던스 정합(matching) 및 로딩(loading)을 행하는데 이용되어 왔다. 이울러, 이 동 효과는 근접 감지기, 비접촉 두께측정 장치, 위치 검출 시스템, 가속기, 전자회전속도계 및 여러 종류의 감시 장치와 같은 보다 발전된 장치의 개발에 대한 기초를 제공해 주고 있다.

전형적으로, 비자성 도전체가 교번하는 코일의 자장에 놓일 때, 코일의 유효 인덕턴스는 감소되고 유효저항은 증가된다. 이것은 매체내의 자속이 변화할 때마다 전장이 자속의 시간 변동의 결과로서 매체내에 나타나기 때문에 발생한다. 매체가 도전성일 때에는 장을 반대로 되게 하는 순환 전류 또는 외부에서 인가된 기자력이 생성된다. 이러한 전류는 소위 에디 전류(eddy current)로서 불리우며, 그 전류의 존재로 인해 그 에너지에 비례하는 물질의 에너지 손실이 장을 설정하는 회로로부터 흡수되고 매체내에서 열로 소모된다. 이러한 전류의 효과는 물질을 자속으로부터 차폐시켜 물체의 표면에서 보다 중앙 근처에서 보다 자속 밀도가 발생되게 한다. 따라서, 주기적으로 변화하는 특정의 전체 자속선에 대하여 중앙에서의 최대 자속 밀도는 전체 최대 자속을 그 면적으로 나눔으로써 얻어지는 것보다 더 작게 된다. 실제로, 전체 자속은 표피 효과(skin effect)라고 알려진 효과를 생성하도록 물체의 표면을 향해 밀집되는 경향이 있는데, 그 표피 효과는 변동하는 정류가 인가되는 도전체에서 발생하는 표피 효과 현상과 매우 유사하다. 따라서, 그러한 도전체에서는, 전류밀도가 표면에서 가장 크다.

물체를 코일 근처에서 움직이면 그 효과는 증가된다. 따라서, 코일 특성은 코일과 물체 사이의 간격의 함수이고 에디 전류 효과는 근접 센서, 비접촉 회전 속도계, 두께 측정장치, 위치 검출 시스템, 가속기 및 각종 형태의 감시 장치의 개발에 크게 이용되어 왔다.

예를 들어, 에디 전류 효과의 활용은 근접 센서의 경우처럼 특정 물체 또는 타겟(target)의 위치를 결정하는데 쓰이는 여러 형태의 센서에 이용되었다. 이러한 시스템에서, 전자회로는 타겟의 위치에 관계된 아날로그 신호를 발생하는데 이용된다. 어떤 시스템에서는, 코일은 타겟의 이동으로 주파수 변동이 생기도록 하는 발진기 회로의 일부이다. 코일의 여자 주파수는 보통 또는 그 이상이고 이 주파수에서 에디 진류는 일반적으로 표피 효과로 인한 타겟의 표면 근처로 한정된다. 예를 들어, 1㎒에서 알루미늄의 표피 효과 깊이는 0.0035인치이다. 이러한 검출기에 대한 타겟은 매우 얇고 경량일 수도 있지만 개개의 동작 주파수에서 최대 에디 전류를 생성하는 두께는 분명히 선택된다. 구동 발진 회로의 출력의 함수로서 감지가 발생하는 이러한 시스템에서는, 감지 조건은 감지된 조건을 일으키는 타겟에 유도된 결과 에디 전류가 코일의 유효 인덕턴스의 변동, 따라서 그것과의 구동관계에서 발진 회로의 결과적인 주파수 변동을 일으키기 때문에 항상 발진기에서 주파수 변이가 생기게 된다.

근접 트랜스듀서(transducer)의 다른 형태는 상호 공친의 원리를 이용하여 고안될 수 있다. 예를 들어, 발진회로의 일부를 형성하는 감지 코일은 발진기 주파수와 동일한 주파수로 동조된 수동 공진 회로를 타겟으로 사용할 수 있다. 그 수동 공진 회로는 그것의 근접도에 비례하여 발진기로부터 에너지를 흡수한다. 이러한 조건하에서, 감지된 조건은 주로 실질적인 에디 전류의 생성에 수반된 실질적인 주파수 변동 및 그에 따른 코일의 인덕턴스 변동 보다도 발진기 출력의 진폭 감소로서 특징을 이룬다. 여기서 수동 공진 회로는 연결용 코일의 임피던스 변화를 일으키기 보다는 구동회로로부터 에너지를 효과적으로 빼내는 기능을 한다. 수동 공진 회로가 감지 코일에 근접하여 위치할 경우, 구동 회로의 발진은 완전 정지될 것이다.

수동 공진 회로의 사용은 에디 전류 시스템보다 훨씬 더 높은 강도를 제공하는 장점을 갖는 반면 단점도 갖는다. 이 단점으로는 타겟이 번거로운 코일 및 캐퍼시터 조합으로 구성되어야 하는 필요성을 들 수 있다. 아울러, 발진기 주파수에 대한 안정도 요건이 매우 엄격하고 타겟에 대한 배경 효과가 실질적으로 그것의 동조, 따라서 그것의 응답에 충격을 줄 수 있다. 이러한 이유 때문에, 오늘날 에디 전류 시스템은 수동 공진 회로와 관련된 것보다 응용분야를 더 넓혀 왔다.

에디 전류 시스템의 또 다른 사용은 미합중국 특허 제4,354,587호 및 제4,359,148호에 기재된 것과 같은 전자식 동전 검출기를 들 수 있다. 여기서, RF범위 내에 주파수에서 발진하는 코일을 통과하는 유효 동전과 관련된 손실은 동전이 코일을 가로지를 때 발진기의 출력에 잘 형성된 노치(notch)를 생성하도록 되어 있다. 이 노치는 잘 형성되어 있으므로 다른 물리적 특성을 갖는 다른 동전이나 슬러그가 쉽게 구분되어 유효동전과 관련된 것보다 작거나 큰 노치의 생성의 입장에서 보다 받아들일 수 없는 것으로 판별될 수 있다. 이러한 형태의 동전 수납기로 행한 실험을 통해서 순간적인 형상이 발견되었다.

보다 구체적으로 말하자면, 이러한 전자식 동전 검출기의 슬러깅(slugging)에 대한 감도를 결정하는 실험을 행하는 동안 비자성 도전체의 얇은 층이 수동 공진 회로와 동일한 방식으로 작용하도록 나타난다는 것을 발견하도록 유도하는 현상이 주목되었다.

수행된 실험에 있어서, 얇은 금속층이 플라스틱 와셔(washer)유에 놓인 슬러그의 변형(version)이 이용되었다. 실제로, 얇은 금속층은 말보로(Marlboro)담배를 포장하는데 이용된 종이를 뒤에 받친 박막(foil)이었다. 이 박막은 단일층만이 위에 놓이게금 플라스틱 와셔에 효과적으로 스카치 테이프로 부착되었다. 이러한 형태의 슬러그의 효과는 놀라울 정도이며 이러한 슬러그의 삽입으로 구동 발진기 출력에 있어서 지금까지 경험해 왔던 어떤 손실보다도 가장 큰 손실을 일으킨다는 점에서 전혀 설명이 불가능하였다.1

이 큰 손실은 시험을 진행하는 어떤 금속 동전 또는 금속 슬러그와 완전히 다르게 작용하는 극히 얇은 알루미늄 박막 조각에 의해 생기는데, 그 이유는 그때까지 생긴 손실이 일반적으로 시험중인 동전이나 슬러그의 질량에 비례하기 때문이다. 발진기 출력이 시험중인 동전 또는 슬러그내에 실직적인 애디 전류 메카니즘이 존재한다는 것을 나타내지 않는다는 또 다른 상이점에 주목하게 되었다. 구체적으로 말하자면, 시험중인 동전이나 슬러그의 중량 및 기타 특성에 좌우되어, 동전 검출기를 구동하는 발진기의 출력은 정상적으로 마치 코일상의 하나 이상의 권선이 단락된 것처럼 작동한다. 발진기 출력의 감소는 회로가 이조(detune)될 때 현저한 주파수의 변동에 의해 얻어진다 그러나. 여기서 이전에 있었던 어떤 것보다 큰 감쇄가 발진기 출력에서 일어날 뿐만 아니라 코일에서 반사된 저항의 증가를 나타내는 상당한 주파수 변이에 의해 얻어지지 않았다. 그러나, 박막-먼지 슬러그는 전자식 동전 검출기에 의해 온전한 동전으로 취급되지 않기 때문에, 그 결과는 이때 더 검사되지 않지만 그 대신 관찰된 효과는 다른 때에 추가 검사하기 위해 주목되었다.

슬러깅 실험동안 주목된 통상의 형상에 대한 탐구를 통해 극히 얇은 알루미늄 조각이 전자식 동전 검출기내에서 시험된 어떤 금속 동전과 완전히 다르게 작용하며 대신에 주파수에 대하여 자기 조정되는 수동 공진회로와 동일한 방식으로 작용한다는 사실을 확인하였다. 또한, 시이트(sheet)형의 황동, 알루미늄, 구리, 금, 은, 아연 또는 거의 어떤 다른 형태의 도체가 전자식 동전 검출기를 구동하는 동조 발진기와 결합된 코일로부터 에너지를 제거하는 것과 유사한 방식으로 작용함을 알게 되었다. 이것이 실질적인 주파수의 에디 전류 변동을 포함하도록 나타나지 않는다는 초기의 관찰은 차후의 실험에 의해 확인되었다.

그 수행된 차후의 실험도 주목되어 분석중인 효과의 특징이 수동 공진회로와 능동 공진회로가 필수적으로 동일 주파수로 동조되는 것에서 수동 공진회로를 능동 공진회로의 코일 근처에 두는 효과에 대응하는 작용을 한다는 것임을 보여주었다. 그러나, 또한 시험중의 얇은 박막은 동조된 주파수가 일부러 실질적으로 변이된 상항하에서도 발진기 주파수로 그 자체를 조정시키는 셩향이 있으므로 주파수 종속이 매우 엄격하지는 않다는 것을 알게 되었다. 아울러, 얇은 필름형 물질의 공진 특성이 상당히 거리에 좌우되고 또 그것이 코일의 모든 부분과 얻어질 필름 사이를 균일한 거리로 만드는 형태로 코일이나 필름을 구성(configurating)함으로써 최대화될 수 있음을 알게 되었다. 이것은 이하에서 설명된 바와 같이 인쇄회로 기판상에 편평하게 나선형으로 배치된 코일을 형성하거나 혹은 그 반대로 피스톤 등과 동일하게 설계함으로써 코일의 횡단면에 따르도록 필름을 구성함으로써 행하여 진다. 이것이 행하여질때, 수동 공진회로의 효과에 대한 주목된 효과의 상응성을 명백해진다. 그 관찰된 현상은 자발공진으로 일컬어진다.

여기서 자발공진으로 칭한 현상을 완전히 이해하지는 못하였지만, 실험을 통해 모든 형태의 얇은 도전매체에서 그것의 존재를 확인하였고, 이용된 물질의 두께와 발진기 주파수 사이의 명백한 상호 관계가 성립되었다. 이것은 그 물질의 표피 효과 깊이가 선택된 필름의 두계가 표피 효과 깊이의 범위에 있어야 하므로 표함되다는 것을 명백히 나타내준다. 포함된 범위에서 변화하는 물질의 얇은 층과 변화하는 두께를 얻는데에있어서 약간의 어려움을 겪었기 때문에 주파수 대 두께의 관점에서 파라미터의 전범위가 상당한 수의재료에 대하여 이용될 수 없었다. 그러나, 다수의 물질, 주파수 및 두께에 대해서는 자발공진으로 일컬어진 효과가 구동회로의 발진 주파수로 동조된 수동 공진회로에 의해 명백하게 된 것에 현저한 대응성을 보이지 않는다는 것을 확인하였다. 또한, 지금까지 행하여진 실험은 주어진 주파수에 대하여 자발공진의 효과가 소정 범위의 두께에 대해서만 존재한다는 것을 보여준다.

물질의 층이 이 두께 범위를 초과하는 경우에는, 그 물질은 유도성으로 작용하여 에디 전류를 생성하는 반면 포함된 범위보다 얇은 층은 용량성으로 작용한다. 따라서, 6.9㎒의 주파수의 경우, 얇은 알루미늄층은 대략 12미크론에서 유도성으로 나타나고 1미크론에서 용량성으로 나타나기 시작한다.

이러한 얇은 층이 일정한 범위밖에 놓일 때, 발진기상에는 아무런 효과도 주목되지 않는다. 소정의 범위내에서, 발진기의 출력은 동조된 구동회로와 관련된 코일에 필름이 더 가까워지게 됨에 따라 증가하는 방식으로 나타나는 것에서 감소된다. 일정한 거리내에서 얇은 층의 존재는 완전히 발진기를 정지시킬 것이다. 또한 실험을 통해 이 효과는 발진기 코일이 효과적으로 얇은 층을 볼때만 존재하므로 필름의 근처에서 동전과 같은 두꺼운 금속층의 존재는 그에 의해 나타난 자발공진을 완전 파괴시킬 것이다. 그 현상과 관련된 이 현저하고 전혀 예기치 않은 특징은 본 발명의 교시에 따라서 자기 조정의 비접촉 센서, 스위치 및 변조기가 개발될 수 있도록 하였다.

[본 발명의 개요]

본 발명에 의하면, 자발공진을 나타낼 수 있는 얇은 도전체 층을 포함한 도전체를 검출하기 위한 장치가 마련되어 있는데, 상기 얇은 도전체 층은 제1표면을 형성하며, 아울러 캐퍼시터 수단과 코일 수단을 포함한 공진 탱크 회로를 가진 발진기 수단이 마련되어 있는데, 상기 코일 수단은 상기 제1표면에 실질적으로 평행한 제2표면을 형성할는 복수의 권선을 가지며, 상기 발진기 수단은 상기 얇은 도전체 층이 다른 도전체가 없는 경우에 상기 코일 근처에 놓일 때 상기 발진기 수단의 발진 쟉용의 진폭을 현저히 감소시키는 상기 얇은 층의 두게에 대한 일정한 주파수를 갖는다.

[도면의 간단한 설명]

본 발명에 관해 충분히 이해할 수 있도록, 이하 첨부 도면을 참조로 하여 설명하기로 한다.

제1도는 본 발명에 따른 양호한 스위치 실시예를 개략적으로 도시한 블록도이다.

제2a도 및 제2b도는 각각 제1도에 예시한 본 발명의 실시예뿐만 아니라 본 발명의 어떤 다른 실시예에 사용하기에 적당한 예시적인 평 코일(flat coil)구성에 대한 평면도 및 측면도이다.

제3도는 제1도에 도시한 본 발명의 실시예에 사용하기에 적당한 예시적인 발진기 구성을 개략적으로 도시한 블록도로서, 부가적으로 본 발명에 따른 양호한 근접 센서 실시예를 도시한 것이다.

제4도는 볼 발명의 아날로그 실시예에 사용하기에 적당한 또 다른 예시적인 발진기 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.

제5도는 전기드럼을 형성하는데 이용된 본 발명의 양호한 변조기 실시예를 도시한 부분 개략 블록도이다.

제6a도 및 제6b도는 각각 마이크로폰을 형성하는데 이용된 본 발명의 다른 변조기 실시예의 정면도 및 평면도이다.

제7도는 스케일 또는 압력 감지 장치로서 사용하기에 적당한 본 발명의 예시적인 센서 실시예를 개략적으로 예시한 블록도이다.

제8도는 오프센터 검출기(off-center detactor)로서 구성된 본 발명의 다른 센서 실시예를 개략적으로 도시한 블록도이다.

제9a도 및 제9b도는 각각 조이 스틱(joy stick) 또는 XY위치 감지 시스템으로서 구성된 본 발명의 또 다른 센서 실시예를 도시한 정면도 및 평면도이다.

제10도는 키보드 또는 패드 어레이로서 구성된 본 발명의 또 다른 스위치 실시예를 개략적으로 도시한 블록도이다.

제11도는 두께 측정장치로서 구성된 본 발명의 그밖의 센서 실시예를 개략적으로 도시한 블록도이다.

[본 발명을 실시하는 최적의 형태]

본 발명은 공진 주파수가 RF 범위내에 있는 동조회로와 결합관계로 놓일 때 얇은 비자성 도전체 층이 공진특성이 어떻게 나타나는가를 표시한다는 것을 발견함으로써 진행된다. 또한, 그 결과의 현상은 동조된 발진기 구동 회로의 코일이 얇은 도전체 층의 표면상의 모든 지점으로부터 동등한 거리에 있도록 구성될 때 증가된다. 따라서, 편평한 도전체 층이 이용될 경우, 코일은 인쇄회로 기판상에 평 코일로서 구성될 수도 있다. 이와는 반대로, 정상적인 나선형으로 감긴 코일이 이용될 경우에는, 얇은 도전체 층은 그 주위에서 원주형으로 배치되어야 한다. 이용된 얇은 도전체 층의 유효 두께는 동조회로의 주파수와 이용된 재료에 따라 변동되는 것 같다. 예를 들어, 1㎒의 공진 주파수를 가진 발진기에 대해서는 0.0005인치의두께를 가진 알루미늄층이 필요한 반면, 더 높은 주파수에서는 더 얇은 층이 적절한다.

자발공진의 현상이 적절히 구성된 코일을 이용한 발진회로의 사용을 통해 적당히 증강되어 이용된 얇은 도전체 층에 적당한 특정 주파수로 동조될 경우, 전형적인 얇은 도전체 층은 그것이 발진기에 이용된 인쇄회로 코일의 플라나 표면으로부터 약 1/4인치 떨어져 배치될 때 구동 발진기의 발진 작용의 크기에 영향을 주기 시작할 것이라는 사실을 알게 되었다. 이 요과는 얇은 도전체 층이 코일의 표면에 더 근접하게 됨에 따라 증가할 1것이다. 얇은 도전체의 층이 코일의 플라나 표면으로부터 약 1/8인치 떨어져 있는 경우에는, 얇은 도전체 층에 의해 부과된 자발 공진 효과는 상당히 크게 되어 모든 에너지가 발진기로부터 효과적으로 제거되고 발진기의 작동은 중지된다.

또한 플라나 코일의 표면으로부터 약 1/4인치 내지 1/8인치 떨어진 범위에 있는 얇은 도전체 층의 효과는 실질적으로 증가하는 관계가 코일로부터의 거리와 발진기의 발진작용의 크기 사이에서 얻어지게끔 나타난다는 것을 알게 되었다. 따라서, 도전층이 코일의 표면으로부터 1/8인치 떨어져 있을 때, 발진기로부터 영의 출력이 얻어지는 반면, 얇은 도전층이 코일의 표면으로부터 1/4인치 일때에는, 발진기의 플레이트 전압에 필수적으로 대응하는 크기를 가진 출력 전압이 얻어진다. 아울러, 이 범위내에서 발진기 출력의 저하는 발진작용의 크기에 대해서만 발생되고 정상적으로 실질적인 에디 전류의 결과로서 생기는 부속 주파수 변이는 없게 된다.

얇은 도전층의 위치와 관련된 약 1/8인치의 범위는 단지 온/오프 또는 디지탈 효과를 원할 경우 한가지 형태의 발진기가 선택되는 반면 아날로그 형태의 출력으로 원할 경우에는 더 큰 범위를 제공하는 다른 형태의 발진기가 이용될 수 있도록 이용되는 발진기의 형태를 변경함으로써 확장될 수 있다. 또한 그 변동은 이용된 주파수, 재료 및 기술의 함수로서 유효하다.

위에서 기재된 방식으로 동일한 것이 최대 효과로써 제공되는 현상에 대한 분석은 또한 얇은 도전층에 의해 나타난 자발공진의 효과가 선택적으로 파괴될 수 있다는 것을 보여주었다. 이것은 구동 발진기의 코일이 단지 정상 특성을 가진 도전체만을 마주 볼 수 있게끔 부가 도전체가 얇은 도전층의 근처에 놓일 때 행하여 진다. 이것은 자발 공진 현상에 의존하는 센서, 스위치 등이 원하는 응용분야에 따라 두가지 다른 모드에서 동작될 수 있다.

제1모드에서, 얇은 도전층의 근접도를 감지하여 얇은 층과 관련된 자발 공진 효과를 받지 않을때의 최대 크기의 발진 작용으로부터 얇은 도전층이 발진기 코일에 근접하여 위치할 때의 영 출력으로 지수함수 형태로 변동하는 출력을 제공하는데 이용될 수 있다. 이와는 반대로, 발진기가 정상적으로 그것의 코일에 근접하여 배치된 얇은 도전층을 가지므로 출력이 그에 의해 효과적으로 발생되지 않도록 하는 경우에는 제2동작 모드가 유효하다. 그후 더 두꺼운 층의 도전체의 존재는 상기 도전체가 얇은 도전층을 지나 천이할 때 감지될 수 있다. 이것은 얇은 도전층에 의해 생긴 자발공진이 파괴되기 때문에 발생되며 발진작용은 도전체가 얇은 도전층에 물리적으로 인접하게 될때 그 기간동안 발진기에서 발생할 것이다. 이 후자의 동작 모드는 얇은 도전체 층보다 실질적으로 더 큰 두께를 가진 유효 도전 금속 물체가 감지되어야 하는 경우에는 동전 검출기, 마이크로 스위치 등과 같은 응용분야에 매우 바람직하다는 것을 알게 되었다. 만일 두거운 층이 코일에 인접하여 배치된 얇은 층을 향하거나 그로부터 멀리 이동되는 경우에는, 선형 동작 범위로 보이는 것이 유효하다.

여기서자발공진으로 일컫는 현상을 뒷받침하는 이론은 현재로서는 알 수 없다. 그러나, 본 발명자의 견해를 알리기 위해서 그에 대한 가능한 설명을 기재하기로 한다. 교류전류를 이송하는 단일 전선의 도체를 경우, 이 도체는 우측각도에서 도체로부터 외부를 향해 이동하는 마찬가지로 교번하는 자장에 의해 둘러싸일 것이다. 이 자장은 도체에 평행한 배향을 갖고 도체내의 이동전자에 반대의 영향을 주는 전위를 나타내는 전장과 동시에 존재할 것이다.

얇은 알루미늄 시이트(sheet)가 도체에 매우 근접하게 놓일 경우, 에디 전류는 다음 방정식으로 주어진 바와 같이 렌쯔의 법칙에 따라서 도체에 에너지 손실을 일으키는 에디 전류가 그 시이트에 설정될 것이다.

여기서, f=주파수, Hz, t=두께, CM, Bmax=CM²당 자속선, p=저항도 오옴 -CM

이 식으로부터, 자속선이 최대 밀도인 경우에 에디 전류가 최대로 된다는 것을 알 수 있을 것이다. 본 경우에 있어서는, 자속선이 도체의 바로 근처에서 가장 밀도가 높다, 그러므로, 전체 금속 시이트가 어느 정도 에디 전류를 생성하고 있다 하더라도, 도체의 바로 근처에는 더 큰 전자 활동 영역이 존재한다. 이 큰 전자 활동 영역은 전하와 같게 될 수 있으므로 도체의 물리적 형상의 있는 그대로의 확산된 미러 영상을 형성하는 전하의 패턴이 시이트 금속에 생성된다고 가정하는 것이 합리적이다.

동일 전류의 동일 방향으로 이송하는 제2도체가 이제 제1도체에 매우 근접하고 평행하게 놓인 경우, 금속 시이트에 생성된 전하는 그들이 나타나는 금속 시이트의 고전도도로 인하여 하나로 합쳐지는 경향이 있을 것이다. 이러한 전하가 유지되게 하기 위해서는 그들의 각 동일 전자가 방지되거나 최소한 두개의 전하 사이의 장방향 경로를 따라 흐르는 것으로부터 억제되어야 한다. 이것은 금속 시이트의 횡단면 저항도를 효과적으로 증가시키도록 금속 시이트의 두께를 감소하고 이에 따라 전하가 상쇄되는 것을 더욱 어렵게 만듬으로써 달성될 수 있다. 얇은 도전체 층이 전하를 유지하는데 필요한 두께는 주파수에 따라 변화하므로, 예를 들어 1㎒의 주파수에서 알루미늄의 경우 0.0005인치의 두께가 필요한 반면, 더 높은 주파수에서는 훨씬 더 얇은 도전체 층이 필요하다. 이러한 전하로 하여금 물리적 형상을 모방하도록 하는 능력이 바로 자발 공진의 기초라고 생각된다. 또한 이 능력은 구동 발진기의 주파수가 상당한 정도로 변화하면 자발공진의 효과가 유지될 것이라는 관점으로부터 얇은 도전층의 자기 조정에 의해 자발공진이 명백하게 되도록 하는 것 같다. 이것은 동조된 발진 회로와 연결 관계로 놓인 수동 공진회로의 주파수 임계 성질에 비교되어야 한다.

전술한 사항으로부터, 이제 나선형으로 설계되고 인쇄 회로 기판상에 식각된 코일을 고려하고 또 그러한 코일이 얇은 도전층을 여기시키는데 이용된다면, 여자코일의 물리적 형상과 극히 비슷한 전하 패턴이 얇은 금속층 내에 생성될 것이다. 이 정전 코일은 통상의 수동 공진회로와 전혀 동일한 방식으로 여자코일에 반응할 것이다. 그러나, 그것을 여자코일의 주파수에 관한 자동 추적 능력을 고유적으로 소유하는 장점을 보일 것이며 이 추적 능력은 넓은 범위에 이를 것이다.

이하 도면을 참조함에 있어 특히 제1도에는, 본 발명의 양호한 스위치 실시예를 개략적으로 도시한 블록도가 도시되어 있다. 제1도에 예시한 본 발명의 스위치 실시예는 소정의 명칭을 가진 동전이 계수되고 있는 동전 수납기 구성으로 도시되어 있다. 제1도에 예시된 본 발명의 실시예는 동전(4)이 선택적으로 이송되는 동전 사면로(chute)(2), 그 위에 놓인 얇은 도전층(6), 평 나선 코일(8), 발진기(10)및 카운터(12)로 구성된다.

동전 사면로(2)는 본 분야에서 통상의 지식을 가진자(이하 당업자라 한다)에게 잘 알려진 방식으로 루사이트(lucite : 투명 합성수지 일종) 또는 다른 부도체로서 형성될 수 있으며 그의 입구부에 놓인 동전(4)이 통과하는 속도를 늦추기 위하여 각이 진 부분을 갖도록 구성된다. 또한 동전 사면로(2)의 폭은 동전의 적층이나 겹침을 피할 수 있게 되어 있으며 이 결과 역시 각이 진 부분에 의해 향상된다. 따라서 제1도에 나타낸 바와 같이 동전(4)은 밴딩 머신이나 게임장치의 경우처럼 동전 사면로(2)내에 선택적으로 놓이게 되어 여기에서 밝히지 않은 방식으로 동전의 진위 여부를 또 시험할 수 있도록 사면로를 통해 바닥부를 향하여 전진한 다음 통상적 밴딩 머신이나 게임장치에서 행해진 것처럼 수락 및 거부 호퍼(hopper)내에 놓이게 횐다.

비자성 도전체(6)의 얇은 층은 제1도에 나타낸 방식으로 동전 사면로(2)상에 직접 놓이게 되므로 사면로를 통과하는 동전은 얇은 도전층(6)아래를 직접 통과하게 되며, 동전 사면로 벽의 두께 및 사면로의 깊이와 동전 간의 두께 차 만큼만 분리된다. 이 명세성의 기재 사항에서 본 분야에 있어 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있겠지만, 동전 사면로(2)의 두께가 약 1/8인치 이거나 얇은 도전층(6)의 재료 및 두께와 발진기(10)의 주파수가 넓은 공간을 허용하는 경우, 얇은 도전층(6)은 동전 사면로(2)의 한쪽상에 배치되는 반면 코일(8)은 다른 쪽상에 배치될 수도 있다. 이 대안은 동전(4)인 경우에 동전이 얇은 도전층에 인접하여 위치할 때마다 얇은 도전층(6)에서의 자발공진 특성을 파괴하도록 더 두꺼운 금속층의 입구로서 중요한 그 사이의 상대공간만이 있으므로 유효하다. 따라서, 사면로의 반대쪽 상에 코일(8)과 얇은 도전층(6)이 장착되는 경우에 생기는 것처럼 동전이 제1도에 도시한 바와 같이 동전 사면로(2)를 얇은 도전층(6) 아래에 놓이는 방식으로 가로지르는가 혹은 얇은 도전층(6)과 코일(8) 사이에 놓이는 방식으로 가로지르는가의 여부는 전혀 상관이 없다.

얇은 도전층(6)은 지금까지의 경험상 어떤 얇은 비자성 도전체가 자발공진을 나타낸다는 알았으므로 알루미늄, 은, 금, 아연, 구리 등과 같은 어떤 비자성 도전체로서 이루어진다. 이러한 이유로, 여기서는 얇은 도전층(6)을 자주 자발 공진기로서 칭할 것인데, 본 분야에서 통상의 지식을 가진다라면 이 용어가 구동발진기의 동작 주파수와 관련하여 여기서 자발공진이라고 일컫는 현상을 나타낼만한 두께를 갖는 비자성 도전체를 망라하는 것임을 알 수 있을 것이다.

본 발명의 이 실시예의 경우, 종이를 뒤에 붙인 재료를 갖는 얇은 알루미늄 층이 얇은 도전층(6)으로서 이용되었고, 그 두께는 5내지 8미크론의 범위였다. 이러한 현상에 따른 실험을 원하는 자는 이 형태의 재료가 소량으로 얻는 것이 다소 어렵지만 말보로나 라크 담배의 포장에 이용되는 박막 외피가 적당한 자발 공진기로서 작용할 수 있음을 주목해야 한다. 그러나, 모든 형태의 담배에 이용된 박막 외피는 두께 특성이 부적절한 경우에는 제 역할을 하지 못한다. 제1도에 예시된 본 발명의 실시예에서는, 자발 공진기(6)가 대략 1인치의 사각형 형태를 취하지만 이 구성은 오로지 동전 사면로(2)와 그 아래를 가로지르는 동전의 크기 및 이용된 코일(8)의 크기와 관련하여 선택된다.

제2a도 및 제2b도와 관련하여 상세히 설명된 바와 같이 코일(8)은 권선의 수가 인쇄회로 기판의 제조에 있어 편의성에 크게 관련되겠지만 인치당 8내지 32권선을 갖도록 회로 기판상에 인쇄될 수 있는 평 나선 코일로서 구성된다. 그러나 자발 공진기(6)처럼 코일(8)은 이 경우에는 동전(4)의 형태를 취하고 있는 감지중인 물체의 회단면 크기와 대략 같거나 더 큰 표면 영역을 가져야 한다. 코일(8)의 인덕턴스는 전형적으로 인쇄회로 기술분야에서 통상적인 바와 같이 약 1내지 10μh의 범위이고 두께는 200내지 300미크론의 범위이다. 이와 마찬가지로, 코일은 통상의 pc보드(인쇄회로 기판)상에 주석 리이드 판으로 만들어지고 단열층으로 형성되낟. 코일(8)은 도선(14) 및 (16)을 통해 발진기(10)에 접속되고 제3도를 참조로 하여 이하에서 보다 상세히 설명될 바와 같이 발진기(10)의 공진 탱크의 일부를 형성한다.

발진기(10)는 통상의 장치중 어떤 잘 알려진 형태를 갖지만, 제3도에서 볼수 있는 것처럼 분할된 코일(split coil)이 필요없기 때문에 콜피츠 발진기(colpitts oscillator)가 적합하다. 따라서 발진기(10)는 그것의 공진 탱크 회로내의 코일(8)과 같은 특별한 코일을 구비한다.

발진기(10)는 자발 공진기(6)의 두께의 함수로서 변화하고 그것에 동조된 주파수를 가질 수도 있다. 예를 들면, 13미크론의 두께를 가진 자발 공진기의 경우, 1㎒의 공진 주파수가 선택되었다. 그러나 8미크론의 두께가 이용될 경우에는 7㎒의 주파수가 선택되었다. 또한 이러한 관접에서 얇은 층이 예를 들어 8미크론의 당일 층의 축적 효과가 실질적으로 8미크론 층과 동일한 샌드위치 구조로 형성될 수도 있음을 알아야 한다. 도선(18)상에 제공된 발진기의 출력은 카운터 수단(12)의 입력에 접속 된다 카운터 수단(12)은 이러한 잘 알려진 장치류중 어떤 통상의 형태를 취할 수도 있으며 당업자라면 이해 할 수 있듯이 발진기 수단(10)에 의한 각 발진 출력 버스트(burst)를 계수하는 작용을 하고 그에 따라 동전 사면로(2)에 삽입된 동전의 수를 계수한다. 당업자는 제1도에 예시한 본 발명의 실시에는 마이크로스위치 실시예와 동일한 것으로 이루어지므로 도선(18)상에 제공된 발진기(10)의 출력이 제1도에 예시된 비접촉 마이크로스위치 또는 근접 센서의 폐쇄에 응답하도록 되어 있는 소정의 장치를 작용시키는데 이용될 수도 있음을 이해할 것이다.

제1도에 예시된 본 발명의 스위치 실시예의 동작시에는, 자발 공진기(6)가 코일(8)에 인접하여 놓여서 그로부터 약1/8인치 변위될 경우 자발 공진기가 정확히 발진기(10)와 동일한 주파수로 동조된 수동 공진회로로서 작용하여 모든 발진 작용을 차단시킨다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한 이 조건은 주위 또는 경년조건으로 인하여 모든 부분이 발진기의 공진 탱크회로의 코일(8)로부터 동일한 거래에 있는 한 발진기(10)의 주파수를 추적하는 것이 자발 공진기(6)의 한 특성이기 때문에 발진기(10)의 동조 주파수가 변이되는 상황하에서도 지속될 것이다. 따라서, 동전이 동전 사면로(2)내에 들어가지 않을 경우에는 도선(18)상의 발진기(10)에 의해 출력이 공급되지 않으므로 카운터(12)는 앞서 설정한 조건으로 유지된다.

동전(4)이 동전 사면로(2)에 넣어질 경우에는, 동전은 정상적인 방법으로 사면로를 통과한다. 자발 공진기(6) 아래를 통과할 때, 자발 공진기(6)는 수동 공진 회로처럼 그것의 특성을 잃게 되는데 그 이유는 그 공진기가 이제 그것 자체의 두께 뿐만 아니라 도전성 금속 동전(4)과 관련된 것으로 인하여 생긴 두께 특성을 명백히 나타내기 때문이다. 이러한 상황하에서, 발진기(10)는 최대 발진의 상태를 시작하는데 이에 따라 자발 공진기(6) 아래에서의 동전(4)의 천이 시간의 상당한 부분에 대응하는 기간 동안 신호가 도선(18)상에 생성된다. 이 도선(18)상의 신호는 카운터(12)에 의해 계수되고 그 계수 상태를 하나씩 증분시키는 데에 잘 알려진 방식으로 이용된다.

동전(4)의 주요부가 자발 공진기(6)를 밑에서 받치고 있는 동전 사면로(2)의 부분으로 나오자마자 자발 공진기(6)는 얇은 비자성 도전체 층의 특성을 나타내기 시작하므로 다시 자발 공진을 나타내게 된다. 이러한 상황하에서, 발진기(10)는 다시 작동을 중단하므로 더 이상 출력이 도선(18)상에 나타나지 않게 된다.

본 발명의 이 실시예를 구성 및 시험한 결과 고 신뢰성의 극히 빠른 속도로 작용하는 비접촉 마이크로 스위치가 제공되었음을 알게 되었는데, 그 스위치는 마모를 받지 않고 캡슐화가 가능하며 종종 이러한 형태의 마이크로 스위치의 동작을 필요로 하는 먼지가 많고 더러우며 연기가 가득찬 환경에서 영향받지 않고 동작될 수 있다.

따라서 그것은 광학장치, 초음파 장치 또는 자석을 이용한 비접촉형의 마이크로 스위치 또는 근접 센서보다 장점을 나타낸다.

전술한 내용으로부터 당업자는 제1도에 예시된 본 발명의 스위치 실시예는 자발 공진기(6)가 그에 의해 나타난 자발 공진이 감지된 물건의 통과에 의해 종료될 시간까지 정상적으로 작동 정지 조건으로 발진기(10)를 유지하는 모드로 동작된다는 것을 이해할 것이다. 여기서 이 물건이 동전으로 도시되어 있지만, 당업자는 기본적으로 이러한 스위치 실시예가 컨베이어 벨트 등을 따라 통과되고 있을 병마개나 계수될 어떤 다른 금속물체를 감지하는 것과 같은 여러가지 응용에 이용될 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 제1도에 예시된 본 발명의 실시예는 계수중인 발진기(10)의 출력을 도시하고 있지만, 그러한 출력은 감지된 조건의 표시를 제공하기 위한 잘 알려진 수단을 작동시키거나 혹은 이와는 달리 어떤 공정의 다음 단계를 작동시키는데 이용될 수 있음을 이해할 것이다. 아울러, 비금속 물체가 계수되거나 감지될 때에는 발진기가 정상적으로는 인에이블된 상태로 유지되고 계수되거나 감지될 물체에 인가된 자발공진기의 선택적인 통과로서 이러한 물체가 코일(8)아래를 통과할 때마다 발진기의 작동을 선택적으로 정지시키도록 동작 시키는 반대 동작 모드가 이용될 수 있다.

이하 제2a도 및 제2b도를 참조하면, 각각 제1도에 예시된 본 발명의 실시예 뿐만 아니라 이용된 자발공진기가 편평한 층으로서 구성된 본 발명의 어떤 다른 실시예에 사용하기에 적당한 예시적인 평 코일의 평면도 및 측면도가 도시되어 있다. 제2a도 및 제2b도에 예시된 평 코일은 제2a도에 잘 나타낸 바와 같이 PC보오드 상에 인쇄된 나선 코일의 형태를 취한다. 제2a도 및 제2b도에 예시된 코일이 통상의 인쇄회로 기술을 사용하여 제작되지만 평 코일을 형성하기 위한 다른 기술로 마찬가지로 사용될 수 있다. 제2a도에 예시된 나선식으로 감긴 코일(22)은 인치 당 32권선을 갖도록 인쇄되었지만 인치 당 16권선을 갖는 코일도 마찬가지로 이용될 수 있으며 제1도에 예시된 실시예의 동작에서 아무런 저하가 생기지 않는다는 것을 알게 되었다. 또한, 인치 당 16권선을 갖는 코일은 단락된 권선 등과 관련된 어려움이 덜하므로 보다 간단히 제작될 수 있다. 아울러, 인치 당 8권선만을 이용한 인쇄된 코일이 본 발명의 여러 실시예에 이용할 수 있다는 것을 알게 되었다.

오늘날 사용중인 전형적인 인쇄회로의 경우처럼, 인쇄된 도전체로서 주석 납판이 이용되었으며 제2a도에 참고번호(24)로 나타낸 바와 같이 회로 기판의 인쇄에 있어 통상적인 것처럼 200에서 300미크론까지 변화할 수 있다. 나선식으로 감긴 코일(22)은 참고번호(26)로 표시된 약 0.6인치 등의 두께를 가진 통상의 도께의 PC보드상에 인쇄된다. 당업자는 이 칫수는 본 발명의 어떤 특징에 아주 적합한 것이라기 보다는 제조의 편의상 정한 것임을 이해할 것이다.

구성 및 시험 되었던 본 발명의 실제 실시예에서는. 제2도에 예시된 특별히 나선식으로 감신 인쇄회로 코일은 약 2μh의 인덕턴스를 나타냈지만, 적당한 결과는 0.5 내지 10μh의 인덕턴스 값을 나타내는 동일 구성의 코일로써 얻어졌다. 당업자라면 코일에 의해 나타난 인덕턴스의 특정값이 단지 동조 발진기(10)의 주파수를 선택하는데에 이용된 팩터(factor:인수)이므로 선계 선택의 카테고리내에 들어간다는 것을 알 수 있을 것이다. 그러나 실질적으로 중요하다고 생각되는 것은 구성된 코일이 권선의 대부분을 자발공진기(16)의 표면과 평행하고 동일한 거리에 가지고 있다는 것이다. 따라서, 편평한 자발공진기가 이용되는 경우에는 평코일 구성도 역시 이용될 수 있다. 이와는 반대로 규칙적으로 감긴 코일을 이용하길 원한다면 본 발명의 다음 실시에에서 볼 수 있듯이 자발공지기는 유사하게 구성되어야 한다.

이하 제3도를 참조하면, 제1도에 도시한 본 발명의 실시예 뿐만 아니라 본 발명의 어떤 다른 실시에에 사용하기 적당한 예시적인 발진기 구성을 개략적으로 블럭도가 예시되어 있다. 아울러, 제3도는 본 발명의 양호한 근접 센서 실시예를 도시하고 있다. 구체적으로 말하여, 발진기(30)에서는 자발공진기(32)와 타겟(34)이 예시되어 있는데, 발진기(30)의 상세도는 제1도에는 도시한 스위치 실시에에 이용될 수도 있는 예시적인 발진기 구성을 설명하기 위하여 도시된 것이다. 또한, 자발공진기(32)와 타겟(34)의 위치는 또한 본 발명의 예시적인 근접 센서 실시예의 전기적 관계가 제공될 수 있도록 도시되어 있다.

발진기(30)는 사용자가 주로 온/오프, 1/0 또는 예/아니오 형태의 출력에 관심이 있는 본 발명의 디지탈 응용분야에 적합한 특성을 가진 수정된 콜피츠 발진기의 형태를 취한다. 그러나, 이 발진기는 타겟(34)에 대한 운동의 제한된 범위가 허용될 수 있는 아날로그 응용 분야에 손십게 이용될 수 있거나, 이와는 달리 그것의 Q가 이용가능한 아날로그 범위를 확장하도록 증가될 수도 있다. 또한 당업자는 여기서는 콜피츠 발진기 구성이 이용되었지만 하트리 발진기(Hartlcy cscillator)와 같은 어떤 다른 공지 형태의 발진기 구성이 사용될 수도 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러나, 콜피츠 발진기 구성이 본 발명의 실시예에 있어서의 사용과 관련하여 특별한 장점을 갖는다는 점에 유의하여야 한다. 이 장점은 콤피츠 발진기가 대부분의 다른 형태의 고전적인 발진기 구성의 경우처럼 분할된 권선을 필요르 ㄹ하지 않는다는 사실에 관계된다. 또한, 콜피츠 발진기는 대단히 안정된 특성을 나타낸다.

제3도에 예시된 발진기(30)는 RF 초크 코일 L1, 코일 L2 및 캐퍼시터 C1- C3로 형성된 공진 탱크회로와 제1 및 제2 바이폴라 트랜지스터 Q1및 Q2로 구성된다. RF 초크 코일 L1은 제3도에 도시한 바와 같이 전압원 V+ 및 코일 L2에 접속된다. RF 초크 코일 L1은 전압원 V+를 RF발진기로부터 격리시켜 발진 전위가 RF초크 코일과 코일 L2의 접합부에 나타나게 하는 기능을 수행한다. 전압원 V+과 코일 L1사이의 접합부는 도선(35), (36) 및 저항 R1, R2 를 거쳐 접지에 접속되는데, 저항 R1 및 R2는 바이폴라 트랜지스터 Q1의 베이스에 대한 바이어스 소스를 형성한다. 저항 R1과 R2사이의 접합부는 도선(37)을 거쳐 제3도는 나타낸 방식으로 트랜지스터 Q1의 베이스에 접속된다.

코일 L2 및 캐퍼시터 C1, C2는 통상의 분할형 캐퍼시터 콜피프 탱크 회로를 형성하는 한편 캐퍼시터 C3는 이용된 자발 공진기(32)와 검출된 타겟(34)의 두께와 관련하여 최적 감도를 위해 콜피츠 탱크의 Q를 낮추는 기능을 한다. 코일 L2는 제2a도 및 제2b도와 관련하여 설명된 인쇄회로 코일과 정확히 동일한 형태를 가지므로 그것은 모든 점에서 자발공진기(32)로부터 동일한 거리에 있는 방사상 표면을 나타낸다. 제2a도 및 제2b도와 관련하여 논의한 바와 같이 코일 L2는 약 1인치의 직경을 가지며 선택된 회로의 Q와 건택된 자발공진기(32)의 두께에 따라 인치당 16권선 또는 32권선을 갖는다. 캐퍼시터 C1-C3는 각가 100pf의 전형적인 값을 갖는다.

코일 L2 및 캐퍼시터 C1-C3에 의해 형성된 콜피츠 탱크 회로는 도선(39)를 통해 트랜지스터 Q1의 콜렉터에 접속됨과동시에 궤환 루우프를 형성하도록 도선(40), (41), 캐퍼시터 C4및 도선(42)을 통해 트랜지스터 Q1의 베이스에 접속된다. 트랜지스터 Q1의 에미터는 저항 R3에 의해 접지로부터 격리되어 도선(44)을 통해 바이패스 캐퍼시터 C5에 접속됨과 동시에 저항 R4를 통해 트랜지스터 Q2의 베이스에 접속된다. 트랜지스터 Q1 및 Q2는 모토러라 사로부터 구입할 수 있는 2N 3904와 같은 통상적인 형태의 NPN소자 일수도 있다. 트랜지스터 Q2의 에미터는 직접 접지에 접속되는 반면 콜렉터는 스코우프, 제1도에 도시한 바와 같은 카운터 또는 타겟이 검출되었다는 것을 표시하거나 이와는 달리 처리 동작의 다음 단계를 실시하기 위한 어떤 다른 장치에 접속될 수 있는 발진기의 출력을 제공한다.

수정된 콜피츠 발진기(30)는 여기서 약 10㎒의 주파수를 가지며 약 8미크론의 두께를 갖는 자발공진기와 관련하여 이용되는 것이 좋다. 타겟(34)는 동전, 병마개 또는 근접도가 검출될 어떤 다른 금속 물제일 수도 있다. 자발공진기는 기재된 코일 L2의 크기에 대하여 약 1제곱 위치의 면적을 가지며 비교가능한 크기의 타겟이 검출중이라고 가정한다.

이제 당업자는 제3도에 예시된 본 발명의 실시예가 도선(45)상의 발진기 출력이 타겟(34)이 적소에서 자발공진기(32)의 위에 놓이지 않을 경우 필수적으로 영인 모드에서 동작된다는 것을 이해할 것이다. 이러한 조건하에서 저항 R1 및 R2에 의해 형성된 분압기 회로망은 위에서 주어진 예시값과 전원 V+가 약 5볼트의 값을 갖는다고 가정할 경우 저레벨, 즉 약 0.652볼트로 트랜지스터 Q1의 베이스를 바이어스 시키는 기능을 한다. 이것은 위에서 가정한 값에 대하여 0.1볼트의 도선(44)상의 에미터 전압과 0.33ma의 비발진 전류를 생성한다. 이 트랜지스터 Q1의 에미터에서의 0.1볼트 페벨을 개발 콜렉터 트랜지스터 Q2를 턴온시키기에는 불충분하므로 아무런 출력도 도선(45)에 접속된 발진기의 출력에 제공되지 않을 것이다.

타겟(34)이 자발공진기(32)에 근접하여 놓일때, 즉 1/4인치 내에 있을때, 수동 공진회로로서 작용하는 자발공진기(32)의 능력은 전술한 바와 같이 파괴될 것이다. 이러한 조건하에서, 회로는 발진할 것이다. 따라서, 타겟(34)이 자발공진기(32)에 근접하여 놓일때, 위에서 가정된 조건하에서 이 발진기에 의해 생성된 7볼트의 첨두 발진 신호의 일부는 궤환 캐퍼시터 C4를 거쳐 트랜지스터 Q1의베이스에 결합될 것이다. 이어서 트랜지스터 Q1은 베이스 입력 신호의 정 피이크의 일부 동안만 도통하는 C2 증폭기로서 동작한다. 이러한 조건하에서 에미터 바이어스 캐퍼시터 C5는 도선(44)을 약 1.5볼트의 레벨로 유지시킬 것이며 이 레벨은 저항 R4를 통해 트랜지스터 Q2의 베이스에 인가된다. 이것은 개방 콜렉터 트랜지스 Q2를 포화시키기에 충분하므로 저 레벨 출력은 도선(45)에 접속된 부하에 공급될 것이다 정상적인 조건하에서, 제3도에 예시된 발진기는 비발진 모드 동안 0.33ma를 끌어내고 발진 조건 동안에는 5ma를 끌어낸다. 당업자는 발진기가 본 발명의 근접도 감지 실시예과 관련하여 기재되었지만 이 발진기는 코일 L2가 자발공진기(32)의 표면과 평행하게 구성되어 있는 한 여기서 기재한 본 발명의 모든 실시예에 대한 구동 회로로서 이용될 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 본 회로는 바이폴라트랜지스터를 이용한 것으로 기재하고 있지만 당업자는 FET와 같은 어떤 능동소자 이용될 수도 있음을 이해할 것이다. 이하 제4도를 참조하면, 본 발명의 아날로그 실시예에 사용하기에 적당한 다른 예시적이 발진기 구성을 개략적으로 예시한 블록도가 도시되어 있다. 제4도에 에시된 발진기의 실시에는 설계자가 감지중인 물체의 근접도를 나타내도록 수동 발진기의 출력에서의 변화에 의존하는 것이 바람직하다. 이것은 발진기 진폭이 감지중인 물체나 도전체의 얇은 층에 의해 처음으로 영향받은 지점과 발진이 시작되거나 종료되는 지점 사이에서 일어난다. 이러한 실시에의 경우, 발진 회로 구성은 그것이 코일에 접근하거나 다른 모드에서 감지될 물체가 코일에 대해 적소에 있는 도전체의 얇은 유도층에 의해 나타난 자발 공진에 영향을 주기 시작함에 따라 다소 더 큰 범위의 영향을 보이는 자발 공진기와 관련하여 이용된다. 구체적으로 말하자면, 본 발명의 디지탈 응용에 있어서 자발 공진기의 발진기의 작동을 정지시키는 능력은 정상적으로 감지될 더 뚜꺼운 도전성 물체가 대략 공진기의 표면으로부터 1/4인치 떨어져 있고 그것이 표면으로 부터 약 1/8인치 떨어지게 될때 까지, 즉 최대 크기를 갖는 발진이 시작될때까지 그 공진기에 의해 나타난 자발 공진에 대하여 실질적으로 증가하는 효과를 보인다. 이와는 반대로, 만일 자발 공진기가 인쇄회로 코일의 표면으로 가게될 경우에는, 구동 발진기에 의해 나타난 발진의 크기가 공진기가 그것의 표면으로 가게될 경우에는, 구동 발진기에 의해 나타난 발진의 크기가 공진기가 그것의 표면으로부터 약 1/4인치 떨어져 있을 때 처음으로 영향 받으며 발진기의 크기는 공진기가 인쇄회로 코일의 표면으로 부터 약 1/8인치의 거리에 있는 시간, 즉 발진기 완전히 감쇄되어 없어질 때까지 기본적으로 증가하는 방식으로 감소된다. 적당한 자발공진기와 관련하여 제4도에 예시한 발진기의 사용은 형재까지 3/8인치 내지1/16인치의 유효 선형범위가 얻어졌다는 점에서 이 범위를 실질적으로 확장시킬 것이며, 또 이범위 역시 확장될 수도 있다는 것은 충분히 예상될 수 있다.

제4도에 예시한 예시적인 발진기는 RF 초크 L3, 공진 코일 L4, 공진 탱크 캐퍼시터 C7, C9, C10, 트랜지스터 Q3 및 다이오드 CR1, CR2로 형성된 정류회로로 구성된다. 또한 제4도에 에시한 발진기의 실시예는 상술한 이유때문에 수정된 콜피츠 발진기로 구성된다. RF 초크 L3는 전형적으로 10내지 15볼트의 범위인 전원 V++에 접속된다. RF초크는 제3도와 관련하여 설명한 방식으로 RF 발진기로부터 전원 V+를 격리시키도록 작용하며 발진 전위가 코일 L4와의 접합부에 나타나도록 한다.

코일 L4는 제2a도와 제2b도와 관련하여 설명한 인쇄회로 코일과 동일한 형태를 취하며, 그러한 인쇄회로 코일이 이용되면 인치당 32, 16 또는 8권선을 가질 수 있다. 코일 L4는 형성된 콜피츠 발진기의 공진 탱크에 대한 코일을 형성하고 도선(48-50)을 통해 콜피츠 발진기에서 공진 탱크의 두개의 분할 캐퍼기터를 형성하는 캐퍼시터 C9 및 C10에 접속된다. 캐퍼시터 C7은 제3도의 캐퍼시터 C3와 관련하여 설명된 것과 동일한 방식으로 회로의 Q를 수정하기 위하여 도시한 방식으로 코일 L4양단에 접속된다. 따라서, 마찬가지로 수정된 콜피츠 발진기가 이용된다.

형성된 공진 탱크 회로의 출력은 도선(52)을 통해 도시한 바와 같이 통상의 FET소자로 된 트랜지스터 Q3의 드레인에 접속된다. 예를 들어내쇼날 세미콘덕터사로부터 구입할 수 있는 J309FET 트랜지스터가 이용될 수 있다. 트랜지스터 Q3의 소스는 저항 R7을 통해 접지에 접속되는 반면, 그것의 게이트는 도선(54-56)을 통해 저항 R6 및 궤환 캐퍼시터 C6에 접속된다. 따라서, 통상적인 구성의 콜피츠 발진기는 적절한 타겟 감도를 얻기 위해 탱크 회로의 Q를 낮추는 기능을 하는 케퍼시터 C7의 존재에 의해 그것의 공진 탱크 회로를 수정시켜서 형성된다.

도선(48)상의 발진기 출력은 결합 캐퍼시터 C8를 통해 다이오드 CR1 및 CR2에 의해 형성된 정류 회로망에 접속되므로 정류된 출력은 도선(58)상의 발진기에서 얻을 수 있다. DC는 결합 캐퍼시터 C8의 작용에 의해 이 출력으로부터 제거된다. 당업자는 다이오드 CR1 및 CR2가 발진기로부터 아날로그 DC출력을 제공하기 위한 통상의 전파 정류기를 구성하는 반면, 도선(58)과 접지 사이에 접속된 캐퍼시터 C11은 통상의 AC 바이패스를 제공한다는 것을 이해할 것이다.

제4도에 예시된 발진기 회로의 동자거에서, 자발공진기는 발진기 코일 L4에 대한 근접도가 감지될 물체의 함수이고 원하는 응용을 위한 충분한 동작 범위가 얻어지도록 위치하고 있다. 이와는 반대로, 감지될 물체는 이 장치의 제2급 동작을 제공하는 자발공진기를 이용할 수도 있다. 첫번째 경우에 코일 L4와 관련하여 위치한 자발공진는 감지될 도전성 물체가 자발공진기와 적절한 공간적 관계로 될때까지 제4도에 도시한 발진기의 작동 정지를 유지할 것이다. 이 시점에서, 발진 작용은 제3도와 관련하여 설명한 것과 실질적으로 동일한 방식으로 일어나기 시작한다. 그러한 물체가 코일 L4에 더욱 근접하게 접근하게 될때 이러한 발진의 크기는 전체 전원 전압의 2배에 해당하는 발진이 얻어질 때까지 증가할 것이다.

일단 발진이 시작되면, 발진의 각 반 사이클은 다이오드 조합 CR1 및 CR2에 의해 정류되고 도선(58)에 아날로그 DC 출력으로서 제공된다. 따라서, 이동작모드에서는 감지될 물체가 코일 L4에 대해 최대 범위에 있을때 발진이 일어나고 최대 범위가 얻어질때, 즉 발진의 크기가 전원 전압의 2배에 해당하는 시간까지 증가할 것이다.

자발공진기가 제4도에 예시된 발진기의 출력에 선택적으로 영향을 주도록 감지될 물체에 인가되는 제2동작모드에서는 그 역의 상황이 얻어진다. 이러한 조건하에서는, 그러한 물체가 자발공진기에 대하여 최대 범위로 들어가므로, 도선(58)에서의 출력은 최대범위가 얻어져서 발진기라 완전히 작동정치할 때까지 선택적으로 감소할 것이다. 당업자는 제4도에 예시된 발진기 구성이 압력 측정, 무게 측정, 신장 측정, 두께 측정 및 어떤 범위내에서 측정되고 있는 조건에 대한 아날로그 출력을 원하는 어떤 다른 응용을 포함한 본 발명의 응용분야에 가장 좋다는 것을 알 수 있을 것이다.

이하 제5도를 참조하면, 전기 드럼을 형성하는데 이용되는 본 발명에 따른 양호한 변조기 실시예를 부분적으로 블록도를 예시한 개략도가 도시되어 있다. 제5도에 예시된 드럼의 구조적 구성은 라인 AA를 통산 섹션(section)에 도시되어 있다. 제5도에 예시된 본 발명의 실시예는 횡단면으로 도시한 드럼 본체(60), 팽팽히 신장된 드럼 외피 재료의 정상적인 형태를 취하는 드럼 헤드(62), 자발공진기(64), 단일 층만을 가진 인쇄회로 코일(66), 발진기(68) 및 출력단자(70)로 구성된다.

드럼 본체(60) 및 드럼 헤드(62)는 항상 통상적인 것일 수도 있으며 기본적으로 시장에서 구입할 수 있는 임의의 형태의 드럼이 이용될 수도 있다. 지금까지의 실험은 드럼 헤드(62)가 충격을 받을때 그것의 중앙부분에 나타난 최대 범위가 약 1/4인치라는 것을 보여주었으므로, 이러한 명세서는 판단의 결과로서 계속될 것이다. 그러나, 캐틀 드럼(kettle drum) 등과 같은 어떤 형태의 극히 대형의 드럼의 경우에는 다소 더 큰 이탈(excursion)이 드럼 헤드에 의해 나타나게 될 수 있으며 그러한 상황하에서 여기에서 언급한 공간은 그에 따라 변화될 것이다.

제5도에 도시한 바와 같이, 자발공진기(64)는 그의 중앙부분이 드럼 헤드(62)의 중앙부분에 고정되도록 장착된다. 자발공진기(64)는 위에서 말한 임의의 형태의 재료로서 구성되고, 앞서 말한 범위의 두께중 어느 하나가 이용될 수 있다. 그러나, 비교적 얇은 즉 5내지 10미크론의 자발공진기가 비교적 높은 Q를 가진 발진기(68)과 관련하여 이용된다. 이것은 발진기(68)에 대한 자발공진 효과의 시각과 최대 발진 범위를 달성하도록 하는 발진의 정지 사이에 보다 큰 공간은 유효성을 가능케할 것이다. 아울러, 자발공진기(64)의 형상은 둥글거나 직사각형 또는 기타의 형태일 수도 있지만, 드럼 헤드(62)의 형상과 일치하는 형상이 적합하다. 또한 디스크 또는 사각형태의 1인치 공진기가 이용 되었지만, 다른 변조기 특성이 자발공진기(64)의 표면 영역을 증가 또는 감소시킴으로써 달성될 수 있다.

코일(66)은 제2도와 관련하여 기재된 형태의 당인 층의 인쇄회로 코일의 통상적인 형태를 취하며 인치당 32, 16 또는 8권선을 가지므로, 이용된 자발공진기의 두께와 발진기(68)에 대하여 선택된 Q를 수용하기에 적당하다. 제5도에 예시된 코일(66)은 드럼 본체(60)의 주변상의 반대 지점에 접속된 한쌍의 지지부재(72) 및 (74)상에 지지되거나 매달리게 된다. 실제로, 단일 지지부재는 제5도에 예시된 위치에 드럼 본체(60)의 내부 양단에 놓일 수 있으므로 코일(66)은 자발공진기(64)를 직접 아래에 놓는 위치에 장착되었다. 인쇄회로 코일(66)은 드럼 헤드(62)가 변위되지 않을때 그것의 표면이 자발공진기(64)를 직접 아래에서 약 1/4인치의 거리에 있도록 배치되는 것이 좋다. 이것을 드럼 헤드(62)가 드럼 스틱 등으로 충격을 받음으로써 변위되지 않을때 발진기(68)상의 자발공진 효과의 시작점에 얇은 도전층(64)을 위치시킨다.

인쇄회로 코일(66)은 도선(76)을 통해 발진기(68)에 접속되어 그것의 동조 탱크회로용 코일을 형성한다. 발진기(68)는 드럼 헤더와 관련된 이탈이 여기서는양 실시예의 범위내에 있으므로 제3도 및 제4도에 예시된 형태중 하나를 취할 수 있다. 그러나, 보다 큰 이탈이 기대되는 경우에는, 제4도에 예시한 바와 같은 아날로그 형태의 발진기가 적합하다. 발진기(68)는 또한 제5도에 나타낸 방식으로 지지부재(74)에 직접 장착된다. 발진기의 출력은 출력 잭(jack)(70)에 접속되며 그 잭은 오늘날 전기 계기에 통상 사용되는 종류의 전자 증폭기에 상호 접속될 수 있다. 제5도에 예시하지 않았지만 발진기(68) 또는 단자(70)에 접속된 증폭기는 발진기(68)의 출력을 변조시키기 위하여 적당한 필터등을 갖추어야 한다.

제5도에 예시한 본 발명의 실시예의 동작시에, 발진기(68)는 그것이 전력을 공급받고 드럼 헤드가 충돌되지 않을때 마다 피크 진폭의 1/2로 발진한다. 이 출력은 발진기(68)과 관련된 반송파를 제거하도록 여파되는 것으로 적당한 계기 증폭기 및 음향 장비에 인가된다. 그러나, 발진기(68)와 관련된 반송파가 제거되기 때문에, 이에 의해 아무런 음향도 생성되지 않는다. 드럼 헤드(62)가 드럼 스틱 등에 의해 충돌될 때 발진기(68)의 첨두 발진의 크기는 드럼 헤드와 그것에 부착된 자발공진기(64)의 코일(66)을 향하거나 그로부터 멀어지는 이탈의 함수로서 감소 및 증가된다. 이것은 드럼 스틱 등에 의한 충격에 의해 드럼헤드(64)의 이탈에 대해 크기 및 주파수가 대응되는 포락선 변조가 생기는 결과를 낳는다. 이 포락선 변조는 진행중인 충동의 진정하고 정확한 전자적 표시를 행하도록 단자(70)를 통해 증폭기 및 음향시스템에 제공된다.

당업자는 자발공진기(64) 및 인쇄 코일(66)의 위치가 보존될 수 있지만 실제로 자발공진기(64)로 나타내어진 도전체의 얇은 층(64)이 드럼 헤드의 이탈을 수정하지 안흥ㄹ 경우에는 제5도에 예시한 장착 구성이 대단히 유리함을 알아야 할 것이다. 또한, 이 실시예에서는 자발공진기(64)가 비접촉 변조기로서 작용하기 때문에 드럼헤드의 정상동작에 대한 다른 영향이 발생하지 않는다.

제5도에 예시된 본 발명의 변조기 실시예는 또한 그것의 주파수 또는 대역폭이 제한되어 있고 드럼의 정상적인 동작 또는 구조에 결코 영향을 주지 않기 때문에 매우 유리하다. 사실상, 구성 및 시험되었던 본 발명의 실시예에서는, 악기점에서 구입할 수 있는 통상의 드럼이 이용되었고 제5도에 예시된 전자 변조기가 결과적인 드럼의 동작이나 구조에 영향을 주지 않고 손쉽게 장착될 수 있음을 알게 되었다.

본 출원인의 지식에 의하면 현존의 드럼 픽업 기구는 통상의 마이크론폰을 이용한다. 따라서, 다른 기악 및 관계없는 음향이 검출되어 이 기술을 원하는 것 이하로 만든다. 그러나, 본 발명에 따른 변조기 구성을 이용하는 것은 전기 드럼을 쉽게 이용할 수 있게 하며 자발공진을 이용한 픽업의 사용만이 필요하다.

본 발명의 변조기 실시예의 다른 장점은 변조형 RF 발진기가 원격으로 전송되므로 접속 케이블에 대한 필요성이 없어진다는 사실에 있다.

이하 제6a도 및 제6b도를 참조하면, 각각 마이크로폰을 형성하는데 이용된 본 발명의 다른 변조기 실시예의 평면도 및 정면도가 도시되어 있다. 제6a도 및 제6b도에 예시된 본 발명의 실시예는 격막(80), 자발공진기(82) 및 제2a도 및 제2b도에 예시된 형태의 인쇄회로 코일(84)로 구성된 마이크로폰의 형태를 갖는다. 발진기 또는 발진기로부터의 출력이 코일(84)에 접속되지 않는 것으로 도시되어 있는데 당업자는 그것이 제5도에 도시하고 앞서 설명한 것과 동일한 방식으로 이용된다는 것을 이해할 것이다.

격막(80)은 고무등과 같은 연성재료로 형성되고 말하거나 노래부르는 사람 또는 변조된 초음파 에너지를 인가하는 것의 함수로서 점선으로 나타낸 방식으로 변위되도록 구성되는 음성 컵으로서 형성되는 마이크로폰에 사용된다. 격막(80)은 도시한 방식으로 비교적 넓은 표면영역을 거쳐 좁은 네크부(86)에 인가된 음파를 집중시키도록 구성된다. 자발공진기(82)는 위에서 설명한 형태일 수도 있으며 제6a도에 도시한 방식으로 격막의 좁은 네크(86) 양단에 장착된다. 앞서 설명한 바와 같이 인쇄회로 코일(84)은 그 아래에 놓이고 격막이 변위되지 않을때 1/4인치에 대응하는 거리만큼 이격된다. 지금가지 이용된 격막(80)으로 인쇄회로 코일(84)를 향한 자발 공진기(82)의 변위는 1/4인치의 거리에서 최소화된다. 이러한 상황하에서, 제3도 또는 4도제 예시된 발진기 구성중 어떤 것을 코일(84)에 접속되어 제5도와 관련하여 설명한 것과 똑같은 방식으로 이용된다. 물론, 이것은 격막(80)에 대한 설계의 함수이므로 보다 큰 이탈이 있게 되는 경우 제4도에 예시된 것과 같은 발진기 구성이 이용되어야 한다.

격막(80)과 구체적으로 자발 공진기(82) 및 도시되지 않은 발진기의 탱크 회로내에서 인덕터로서 기능하는 인쇄회로 코일(84)의 상호 작용에 관한 실제의 동작은 제도와 관련하여 설명된 것과 동일하므로 재차 설명할 필요는 없을 것이다. 당업자는 이 비접촉 변조기 형태의 마이크로폰 구성이 격막으로 하여금 다른 사용자에 대해서는 다른 특성을 갖도록 하고 결과의 마이크로폰이 정상적으로 탄소형 마이크로폰의 경우처럼 주파수나 대역폿이 제한되지 않는다는 점에서 대단히 유익하다는 것을 알 수 있을 것이다.

제7도는 첨조하며, 스케일, 압력 감지 장치 등으로 사용할 수 잇는 본 발명의 에시적인 센서 실시예를 개략적으로 예시한 블록도가 도시되어 있다. 제7도에 예시된 본 발명의 실시에는 실린더(90), 플랫폼(platform)(92), 피스톤(94) 및 코일(96)로 구성된다. 당압자는 코일(96)이 단일층으로 감기는 것이 좋으며 도시치 않은 발진기의 공진 탱크 회로내에서 접속된다는 것을 이해할 것이다. 발진기는 제3도 또는 4도에 예시한 형태중 한 형대를 가지며 감지된 조건을 표시하기 위한 적당한 표시장치에 접속된다.

실린더(90)는 편리한 형태가 이용될 수 있지만 횡단면이 원형이고 플라스틱으로 형성되거나 다른 적당한 형태의 부도체일 수도 있다. 실린더(90)내에는 피스톤(94)뿐만 아니라 수은 갖은 도전성 액체(98)의 작은 조가 배치된다. 당업자는 원한다면 도전성 액체(98)가 극도의 압력등을 받아 실린더로부터 엎질러지는 것을 막도록 실린더(90)와 피스톤(94)의 내벽의 최상부사이에 적당한 밀폐수단이 배치될 수도 있음을 이해할 것이다. 피스톤(94)의 상부에는 저울로서 사용된 본 발명의 실시에에 있어서 무게가 측정될 물건이 직접 그 위에 놓이도록 적당한 플렛폼(92)가 고정되는 반면, 압력 감지 구성에 있어서는 그것이 측정될 액체가 무엇이던 간에 액체 유통부에 놓이게 될 수 있다.

제7도에 도시하였지만, 적당한 바이어싱(biasing)수단은 피스톤(94)이 인가된 바이어스를 극복한 결과로서 아랫방향으로 놓이게 되도록 무게 또는 압력 어느 것이 플랫폼(92)에 인가되던 간에 오프셋시키도록 피스톤(94)의 아랫쪽과 실린더(90)의 바닥 사이에 마련된다. 그 바이어스 수단은 계량되고 있는 것의 적당한 측정이 반대 힘에 대한 피스톤(94)의 하향 배치에 의해 달성되도록 피스톤(94)상에 반대힘을 가하는 영위조정된 스프링 등의 형태를 취한다.

코일(96)은 바람직하게 단일층으로 감긴 통상의 나선코일 형태를 가지며 그것의 여러 권선이 피스톤(94)이 눌러질때 실린더(90)와 피스톤(94)의 내벽 사이의 공극에 가해진 도전성 액체에 의해 선택적으로 연결되도록 실린더(90)의 주변에 적절히 위치하게 된다. 제7도에는 도시하지 않았지만, 제3도 또는 4도에 기재한 형태의 발진기는 코일(96)이 여기에 기재한 인쇄회로 코일을 대신하게끔 코일(96)에 접속된다. 아울러, 도시치 않은 적당한 표시장치가 발진기 수단의 출력에 접속될 수도 있다.

제7도에 예시된 발명의 실시예의 동작에 있어서는, 물체의 무게가 계량될 때마다 혹은 압력 측정 등과 관련된 힘이 플랫폼(92)상에 가해질때, 피스톤(94) 및 플랫폼(92)은 피스톤(94)상의 반대 바이어스가 플랫폼(92)상에 가해진 힘에 의해 해소됨에 따라 아랫방향으로 변위될 것이다. 이것은 피스톤(94)의 외측주변과 실린더(90)의 내벽 사이의 개면에서 얇은 도전성 액체(98)의 층이 상향으로 힘을 받게할 것이다.

도전성 액체(98)의 레벨이 상승함에 따라 코일(96)의 점점 더 많은 권선이 얇은 도전성 액체(98)의 층에 의해 연결될 것이다. 지금까지 실험된 다른 얇은 비자성 도전층처럼 수은 갖은 도전성 액체(98)는 자발공진 현상을 나타낸다.

코일(96)의 각 권선이 링크됨에 따라, 발진기 출력의 진폭은 아무런 권선도 링크되지 않을 경우희 전체 첨두 전압으로부터 변동하여 최상부의 권선이 링크될때 작동정지하게 될 것이다. 그러나, 여기서 코일(96)에 의해 형성된 발진기의 탱크회로의 유도성 부분은 각 권선에 의해 형성된 일련의 코일로서 관찰되어야하므로, 도전성 액체(98)의 레벨이 상승함에 따라 그 특정 권선으로부터의 에너지는 발진기의 작동이 정지될 때까지 발진회로로부터 제거된다.

당업자는 제7도에 예시된 본 발명의 실시예가 측정중인 조건의 전적으로 비접촉 방식인 감지가 행하여지고 설정된 일반적인 형태의 센서가 다수의 응용분야에 이용될 수 있다는 점에서 매우 바람직하다는 것을 이해할 것이다. 이 실시예에서, 제4도에 예시된 발진기 구성은 실질적인 아날로그 범위를 원할때 일반적으로 적합하다. 당업자는 이해하겠지만 이 아날로그 범위는 코일(96)의 주요부분을 통해, 즉 처음과 마지막의 수개의 권선을 제외하고 존재할 것이다.

이하 제8도는 참조하면, 오프-센터 검출기(off-center detector : 중앙이탈 검출기)로서 구성된 본 발명의 다른 센서 실시예를 개략적으로 도시한 블록도가 도시되어 있다. 제8도에 예시한 오프-센터 검출기는 본 발명의 교시에 따라 구성되고 웨브 피이딩(feesing), 또는 와인딩(winding) 및 리일링(reeling) 기술과 관련하여 처리하고 있는 도전체(102)주위에 대칭적으로 놓인 한쌍의 아날로그 센서(100), (101)로 구성된다. 구체적으로 말하자면, 와이어 및 케이블 또는 시트형 재료의 제조에 있어서는, 종종 처리중인 재료가 다음 처리 단계로 이전시키기에 적절한 위치가 되도록 정확한 위치내에 유지되어야 하는 것이 필수적이다. 이것은 와이어 기구를 작동시키는데에, 예를 들어 형성중인 와이어가 다음 다이의 중앙에 있을때 열처리 되어야 하는 곳에서, 또는 각 시트형의 재료가 다른 재료와의 결합을 위해 정해진 장소로 이전되도록 하는 복합 샌드위치형의 재료의 형태로 동전이나 토큰을 제조하는데에 대단히 중요한 일이다 당업자는 처리중인 재료의 장소가 정확하여야 하지만 작용 물제와의 접촉이 방해받는 경우와 같은 가상적인 다수의 응용분양를 잘 알것이다.

예8도에 에시된 각 아날로그 센서(100)및 (101)은 제2a도 및 제2b도와 관련하여 설명한 형태의 평 인쇄코일(104),(105)로 구성된다. 코일(104) 및 (105)은 각각 제3도나 제4도에 도시되었지만 제8도에는 도시되지 않은 형태의 각 발진기의 공진 탱크 내에서 인덕터로서 사용한다. 코일(104) 및(105)와 관련된 각 발진기는 개개의 출력을 가지며 그 출력은 정해진 중앙 위치로부터의 편차 뿐만 아니라 그 편차의 방향과 관련하여 도전체(102)의 위치를 표시하도록 합성되거나 비교된다. 코일(104) 및 (105)는 각각 플라스틱, 나무 또는 어떤 다른 적당한 부도체로 형성될 수 있는 지지부(106) 및 (107)상에 장착된다. 당업자는 지지부(107)는 자발공진기가 코일(104), (105)에 접속된 발진기의 발진작용을 정지시키도록 하는 두께에 일치하여야 한다는 것을 이해할 것이다. 이와는 달리, 지지부(106)및 (107)는 보다 두꺼울 수도 있고 대향 자발 공진기 뿐만아니라 인쇄회로 코일(104) 및 (105)이 삽입되도록 하는 채널부를 가질수도 있다. 각 코일(104) 및 (105)에 대향관계로 전술한 형태의 자발공진기(108) 및 (109)가 각 지지부(106) 및 (107)상에 장착된다. 그 자발공진기(108) 및(109)는 각 코일(104) 및 (105)로부터 도전체(102)로의 근접이 없도록 하는 지리만큼 변위되는데, 각 자발 공기기(108) 및 (109)는 발진기가 어떠한 출력도 제공하지 않도록 코일(104) 및 (105)와 관련된 발진기의 작동을 정지시킨다. 이와는 달리, 도전체(102)가 지지체로서 처리되고 있는 극히 얇은 피복물로서 구성된다면 별도의 자발 공진기(108) 및 (109)가 생략될 수 있고 인쇄회로 코일(104) 및 (105)은 처리중인 재료(102)에 매우 근접하여 위치할 수 있는데, 그 재료는 직접 자발 공진기로서 작용할 것이다.

당업자는 제8도에 예시된 본 발명의 실시예에서는 도전체(102)의 스트립이 표시된 적절한 위치에 있을때 인쇄회로 코일(104) 및 (105)와 관련되 발전기의 출력이 적절한 중앙위치의 존재를 나타내도록 영으로 되게끔 동작하도록 되어 있다는 것을 이해할 것이다. 그러나, 와이어나 웨브가(102') 및(102")로 표시한 점선의 위치로 나타낸 방식으로 편차되기 시작한다면 자발공진기(108)(109) 중 적당한 것과 관련된 자발공진이 파괴될 것이다. 따라서, 도전체(102)의 적절한 중앙 위치가 각 자발공진기(108) 및 (109)의 표면으로부터 1/4인치 변위된다고 가정할 경우 이 조건이 지속되는 한 코일(104) 또는 (105) 중 어느 것과 관련된 발진기에 의해 출력이 공급되지 않는다.

도전체(2)와 관련된 와이어 또는 웨브가 점선(102')으로 표시한 위치로 편차되기 시작할 때에는, 얇은 도전체층(108)과 관련된 자발공진이 감소될 것이다. 이러한 조건하에서, 인쇄회로 코일(104)와 관련된 발진기는 크기가 도전체(102)의 자발 공진기(108)에 대한 근접도에 관계된 선형 함수인 출력을 갖기 시작한다. 얇은 도전체층(109)와 관련된 자발 공진은 계속 유지될 것이다. 따라서, 변위의 크기 및 방향에 대한 적절한 표시는 통상의 미분기법(differential technigue)에 의해 손쉽게 행하여 진다. 따라서 도전체(102)를 이송하는 이 와인딩 및 리일링 장치는 인쇄코일(104)과 관련된 발진기로 부터의 발진이 종료될때까지 구동 또는 자동으로 조정될 수 있다. 당업자는 도전체(102)의 변위가 점선(102")으로 나타낸 방식으로 발생할 경우 역의 조건이 얻어진다는 것을 이해할 것이다. 어떤 경우이든, 정확한 비접촉 감지 및 제어가 손쉽게 실시된다.

이하 제9a도 및 제9b도를 참조하면, 각각 조이스틱 또는 XY위치설정계로서 구성된 본 발명의 또다른 센서 실시예에 대한 정면도 및 평면도가 도시되어 있다 거꾸로 도시된 제9a도 및 제9b도에 예시된 조이스틱 또는 XY위치 설정계는 플랫폼(112), 핸들(114), 부품 회전 어셈블리(116), 한쌍의 자발 공진기(118),(119) 및 한쌍의 인쇄회로 코일(120), (121)로 구성된다. 플랫폼(112)은 통상의 장착 구조로 구성되며 그와같이 더 복잡한 형태의 비데오 게임장치에 이용되는 것과 같은 조이스틱에 대한 별도의 하우징 또는 대형제어 어셈블리의 일부일 수도 있다. 핸들(114)은 통상의 것으로서 당업자는 이해할 수 있듯이 비데오 스크린상의 물체나 물체들의 위치를 정하도록 사용자에 의한 변위를 위해 채용된다. 핸들(114)은 하우징(112)을 통해 돌출되어 부품회전 어셈블리(116)를 통상적인 방식으로 접속한다.

부품 회전어셈블리(116)는 핸들(114)의 온동을 X 및 Y성분으로 분리하여 그 성분을 축(122)(123)의 분리회전의 형태로 제공하는 역할을 한다. 부품 회전 어셈블리(116)는 당업자에게 잘 알려진 통상의 형태를 취하며, 그 자체는 본 발명의 일부를 형성하지 않는다. 1979년 2원 27일자로 허여된 미합중국 특허 제4,142,180호의 제3a도 및 제3b도에는 그 통상의 시스템중 하나가 예시되어 있으며 핸들(114)의 운동을 X 및 Y축에 대한 회전 변위로 전달하기 위한 다른 시스템이 사용될 수도 있음을 이해할 수 있을 것이다.

각 축(122) 및 (123)에는 일반적으로 사각형인 웨이퍼로서 제9a도 및 제9b도에 예시된 자발 공진기(118) 및 (119)가 장착되어 있다. 웨이퍼로서 도시된 자발 공진기(118) 및 (119)는 제9a도 및 제9b도에 도시한 바와 같이 축(122) 및 (123)이 핸들(114)이 이동의 함수로서 회전할 때 자발 공진기(118) 및 (119)가 코일(120) 및 (121)의 표면 일부를 선택적으로 덮거나 벗기도록 선회가능하게 변위되는 방식으로 각 축(122) 및 (123)에 장착된다. 당업자는 코일(120) 및 (121)을 축(122) 및 (123) 장착한 통상의 형태가 이용될 수 있고 구조적으로 일체가 되도록 각 자발 공진기(118)및(119)를 형성하는 얇은 도전체층이 플라스틱 웨이퍼상에 장착될 수 있음을 이해할 것이다.

또한 자발 공진기(118) 및 (119)는 일반적인 사각형으로 도시되었지만, 제9a도의 코일(118)에 가장 잘 나타나 있듯이 그것의 표면은 코일 표면의 일부를 점차 덮거나 벗김에 따라 선형 출력에 영향을 주도록 캡상의 컷(cut)과 닮은 곡선형상을 나타낼 수도 있다. 이러한 곡선 형상은 코일(120) 및 (121)과 관련된 발진기의 출력이 자발 공진기에 의해 점차 많이 혹은 점차 적게 덮여지는 코일 표면의 일부의 함수로서 변화한 결과로서 이루어질 것이다. 또한 당업자는 자발 공진기(118) 및 (119)가 축(122) 및(123)에 접속된 것으로 도시되었지만 자발 공진기를 완전히 코일(120) 및 (121)의 표면위에 둠으로써 동작이 유리하게 영향을 받을 수 있음을 이해할 것이다. 이 동작 모드에서, 코일(118) 및 (119)와 관련된 발진기는 정상적으로 작동 정지 조건에 있다. 이것이 행하여질 경우, 코일(120) 및 (121) 상에 부여된 자발 공진을 핸들(114)의 위치의 함수로서 선택적으로 파괴시키도록 자발 공진기(118) 및 (119)대신에 더 두꺼운 도전체가 장착될 것이다.

코일(120) 및 (121)은 제2a도 및 제2b도와 관련하여 설명한 바와 같은 단일층의 인쇄회로 코일을 형태를 가지며 당업자라면 이해할 수 있듯이 그와 관련된 개별 발진회로의 탱크내에 인덕터로서 접속된다. 코일(120) 및 (121)과 관련된 각 개별 발진기의 출력은 비데오 디스플레이상의 물체의 위치를 제어하기 위하여 당업자에게 잘 알려진 통상의 수단에 인가된다.

제9a도 및 제9b도에 예시된 센서 실시예의 동작에 있어서, 핸들(114)이 작동자에 의해 회전될때 그의 운동이 축(122) 및 (123)을 따라 회전 부품으로 전달됨을 알 수 있을 것이다. 각 축(122) 및 (123)이 회전됨에 따라, 코일(120) 및 (121)은 자발 공진기(118) 및 (119)의 선회 이동에 의해 선택적으로 덮여지거나 벗겨진다. 각 자발 공진기(118) 및 (119)가 각 코일(120) 및 (121)의 일부를 선택적으로 덮을때, 그와 관련된 발진기의 발진 진폭은 제9a도에 예시된 위치에 자발 공진기(118)로써 전체 크기의 발진이 제공되는 조건 필수적으로 선형으로 감소될 것이다. 발진기는 그것이 완전히 덮여질때 영 출력을 공급할 것이다.

당업자는 제9a도 및 제9b도에 예시된 위치설정 시스템이 위치 설정 자발 공진기(118) 및 (119)와 위치 감지 코일(120) 및 (121)사이에서 아무런 기계적 상호작용도 일으키지 않으므로 극히 유리하다는 것을 이해할 것이다. 이것은 그 시스템의 응답 시간이 본직적으로 순시성이며, 핸들(114)이 제약없이 자유롭게 변위될 수 있으며 그 실시예가 본 발명에 따라 구성된 모든 수위치, 센서 및 변조기에 의해 명백히 나타나는 오물, 먼지 및 경년(ading) 특성으로부터 자유도를 보인다는 것을 의미한다.

이하 제10도를 참조하면, 키보드 또는 패드 어레이로서 구성된 본 발명의 다른 스위치 실시예를 개략적으로 예시한 불록도가 도시되어 있다. 제10도에 예시된 키보드 또는 패드 어레이는 각각 키이 캡(130A-130C)에 의해 형성된 복수의 키이 케이스(134)를 통해 놓인 축(132A-132C)및 작동 부재(136A-136C)로 구성된다 장착용 부재(140)상에 놓인 자발 공진기(138A-138C)뿐만 아니라 하우징(148)상에 장착된 연합된 단일층의 인쇄코일(146A-146C)은 각 키이와 관련된다. 장착용 부재(140)는 적당한 스페이서(142) 및 (144)에 의해 하우징(148)에 장착된다. 형성된 각 키이는 통상의 코일 스프링 등의 형태로 된 스프링 부재(150A-150C)에 의해 도시된 위치로 바이어스된다.

작동 부재(136A-136C)는 두껍게 된 도전체 패드의 형태를 취할 수도 있지만 도시치 않은 발진기가 정상적인 작동 위치로 이 실시예에 이용되게 하려면, 작동 부재(136A-136C)가 그 위에 직접 장착된 자발 공진기를 비도전성 부재의 형태를 최할 수도 있다. 그 실시예는 제10도에 도시한 장착용 부재(140)뿐만 아니라 자발공진기(138A-138C)에 대한 필요성을 없앨 것이다. 정상 위치에서의 작동부재(136A-136C)를 최소한 코일(138A-138C)의 표면 위 1/4인치에 있을 것이다. 그러나, 설계자가 더 긴 축(132A-132C)을 제공하고 싶다면 더 큰 거리가 이용될 수 있으며, 이러한 방식으로 키이의 스트로우크(storke)는 사용자의 편의에 따라 설비될 수도 있다. 마찬가지로, 바이어스 수단(150A-150C)에 의해 부여된 힘은 각 키이에 대하여 적당한 접촉특성을 제공하도록 변동될 수 있다.

자발 공진기(138A-138C)는 정확히 제2a도 및 제2b도와 관련하여 설명한 형태를 취할 수도 있지만, 더 작은 직경이 키보드 구조의 적당한 패킹을 이루는데 이용되는 것이 좋다. 각 자발 공진기((138A-138C)는 플라스틱 재료 등으로 형성될 수 있는 장착용 부재(140)상에 장착된다. 작착용 부재(140)는 스페이서(142) 및 (144)에 의해 코일(146A-146C)위에서 이격된 것으로 도시되었지만, 코일의 실제 표면이 지지 목적을 위해 이용될 수 있도록 그 위에 직접 교대로 장착될 수도 있다. 또한, 당업자에게는 명백하겠지만, 자발공진기(138A-138C), 지지부재(140), 코일(146A-146C) 및 하우징(148)에 의해 형성된 전체 구조가 캡슐화될 수도 있다. 자발 공진기(138A-138C)는 제10도에 도시치 않은 발진기를 키이들 중 하나도 누르지 않은 작동정지 조건으로 유지시키기 위하여 코일(146A-146C)의 표면위에서 약 1/8인치의 거리에 장착되는 부재(140) 및 별도의 자발 공진기(138A-138C)와 관련된 구조가 회피되도록 절연 패드(136A-136C)상에 직접 장착될 수도 있다.

각 코일(146A-146C)은 제2a도 및 제2b도와 관련하여 설명한 형태를 취할 수도 있지만, 적절한 키보드 패킹을 이루도록 실질적으로 더 작은 직경의 코일이 이용되는 것이 바람직한다. 각 코일(148A-148C)은 키보드 구조체의 하우징(148)에 장착되고 도시치 않은 개별 발진기가 제공되는데, 그 발진기는 제2도 및 3도와 관련하여 설명한 어떤 형태를 취할 수도 있다. 명백한 바와 같이, 각 키이에 대한 작동 부재(136A-136C), 자발공진기(138A-138C) 및 코일(136A-136C)은 키이가 정상 위치에 있을때 공진기(138A-138C)의 효과가 코일(146A-146C)과 관련된 발진기의 작동을 정지시키도록 공간적으로 정렬된다. 키이가 눌러질때마다 키이와 관련된 작동 부재(136A-136C)는 그것의 자발 공진 특성을 파괴시키도록 키이의 자발공진기(138A-138C)에 충분히 근접한 하향위치로 변위되고 키이와 관련된 발진기가 키이가 눌려졌다는 신호에 대하여 발진을 시작하도록 할 것이다.

제10도에 예시된 본 발명의 키보드 또는 패드 실시예는 특별한 응용을 위해 원하는데에 따라 많은 개별 키이를 가질수도 있다. 아울러, 코일(146A-146C)에 이용되는 개별 발진기의 출력은 어느 키이가 눌러졌는데 확인하도록 직접 샘플되거나 이와는 달리 각 발진기와 관련된 주파수가 어느 키이가 눌러졌는가에 대한 결정을 직접 내릴 수 있도록 다르게 되거나 코드화 될 수 있다. 또한 주위 조건으로부터 여기에 이용된 디지탈 스위칭 기술의 독립성을 키보드 및 키이 패드가 곤란한 환경에서 동작할 경우에 매우 바람직하다는 것을 알 수 있다.

이하 제11도는 참조하면, 두께 측정 장치로서 구성된 본 발명의 또 다른 센서 실시예를 개략적으로 예시한 블록도가 도시되어 있다. 제1도에 예시한 본 발명의 실시예는 코일(150), 자발 공진기(152) 및 변위 가능한 플랫폼 부재(154)로 구성되는데, 두께가 감시되거나 측정될 도전체(156)는 처리공정 동안 그 부재상에서 이송된다. 코일(150)은 제2a도 및 제2b도와 관련하여 설명한 단일층의 인쇄회로 코일 형태를 취하며, 마찬가지로 자발 공진기(152)는 전술한 장치의 형태중 어느 하느를 취할 수도 있다. 또한, 코일(150) 및 자발 공진기(152)는 단일 장치로서 형성되어 캡슐화될 수 있다. 아울러, 제11도에는 단일 코일 및 자발 공진기(152)만이 예시되었지만, 당업자는 시험중인 도전체의 두께가 실질적으로 폭에 해당하는 경우에는 이 장치들의 선형 어레이가 이용될 수 있음을 이해할 것이다. 또한 코일(150)은 발진기의 공진 탱크에서 인덕터로서 접속되고 이 발진기는 제4도와 관련하여 설명한 것과 동일한 방식으로 구성될 수 있다. 자발공진기(152)는 코일(150)의 표면으로부터 약1/8인치의 거리에 놓이지만, 이 파라미터는 그 장치에 대하여 적절한 아날로그 특성을 수용하도록 상술한 방식으로 수정될 수도 있다.

변위가능한 플랫폼 부재(154)는 처리중인 도전체(156)에 대하여 전달 경로와 설정점을 효과적으로 제공하도록 구성된다. 이 설정점(set point)은 자발 공진기(152)에 가장 근접한 도전체(156)의 표면이 대략 발진기의 아날로그범위의 중앙에 있도록 설정된다. 따라서, 자발 공진기(156)에 대한 도전체의 효과의 시작이 자발공진기(152)의 표면으로부터 3/8인치의 거리에서 시작하고 이 표면이 자발 공진기(152)의 표면으로부터 1/8인치내에 있을때 코일(150)과 관련된 발진기의 최대 발진을 일으키는 경우, 변위 가능한 플랫폼(154)은 도전체(156)의 원하는 두께가 존재할때 자발 공진기(152)의 표면으로부터 정상적으로 1/4인치의 거리에 있도록 구성될 것이다. 이와는 달리, 두께 감지보다는 일정 범위내의 두께 측정이 구성되니 장치의 주기능인 경우에는, 도전체(156)의 표면이 주어진 범위내의 최대 두께가 측정되어질 때는 자발 공진기(152)로부터 3/8인치의 거리에 있고 최대 거리에 대하여 1/8인치 거리에 있도록 하는 변위로 설정될 것이다. 1/4인치 간격은 선택된 범위내의 변위의 전체 간격을 나타낸다. 물론, 자발 공진을 나타낼 수 있도록 도전체(156)가 극히 얇은 도전체층(156)의 두께가 코일(150)과 관련된 발진기의 출력을 직접 변화시키는 방식으로 얇은 도전체층(156)이 위치하게 된다.

제11도에 예시된 본 발명의 두께 측정 실시예의 동작에 있어서, 코일(150)에 접속된 발진기의 출력은 도전체(156)가 소정의 두께일때 정해진 중앙점에 있게 될 것임을 이해할 것이다. 처리중인 도전체(156)가 소정의 범위보다 더 얇게될 때, 자발 공진기(152)에 가장 가까운 그것의 표면은 소정의 레벨로부터의 두께편차에 대응하는 양만큼 그것으로부터 변위될 것이다. 이것은 코일(150)에 접속된 발진기의 출력에서 부수적인 감소를 일으킬 것이다. 이것은 장치의 명백한 선현 아날로그 범위내에 발생하기 때문에, 발생하고 있는 두께의 감소의 관점에서 직접 판독되어 전도중인 처리공정의 자동조정의 결과로 된다. 이와는 반대로, 처리 중인 도전체(156)의 두께가 소정의 두께와 관련된 것으로부터 증가할때, 자발 공진기(152)에 가장 가까운 그것의 표면이 자발 공진기의 표면에 가장 가깝게 이동하여 자발공진 특성을 나타내는 능력을 점차 파괴시킨다. 이러한 조건하에서, 코일(150)과 관련된 발진기는 실제로 이 실질적인 선형 범위내의 발진기 출력이 두께면에서 직접 영위조정될 수 있도록 크기가 증가할 것이다.

제11도에 예시된 본 발명의 두께 측정 실시예는 두께의 매우 작은 변화를 측정하도록 실질적으로 선형으로 작용하기 때문에 매우 유리한 장치를 제공하게 된다. 그것은 또한 처리중인 도전체의 두께에 대한 정확한 측정을 제공할 것이다. 또한, 처리중인 도전체가 본래 자발 공진기로서 이용되는 제2동작 모드에서는, 그 장치가 극히 얇은 재료의 층을 정확한 방식으로 측정하는 기술이 일반적으로 이용되지 않을 경우 대단히 유용하다.

지금까지 복수의 예시적인 특정 실시예와 관련하여 설명해 왔지만, 당업자는 자발 공진기의 존재를 감지하거나 자발 공진의 특성을 선택적으로 파괴하는 다른 도전체를 이용하는 다소 특유의 능력은 감지장치, 스위치 및 변조기의 분야와 관련하여 고려할때 현저한 장점을 나타낸다는 것을 이해할 것이다. 또한, 이것은 모두 비접촉 환경에서 달성되고 이용된 감지 기술은 모든 실용적 목적에 대하여 환경 요소가 없으며 광학 기술에서 통상 생기게 되는 경년 및 신뢰성 문제를 완전히 피할 수 있게 된다.

본 명세서를 고찰할때 당업자는 기재된 특정 실시예에 대한 여러 대안 뿐만 아니라 다른 응용례가 쉽게 이용될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 자발 공진기를 축이나 휠상의 고정 위치에 둠으로써 회전속도계 장치 등을 통해 공통적으로 얻어지는 것 같은 축의 속도 표시를 손쉽게 행하도록 비접촉 방식으로 감지될 수 있다. 예를 들어, 그것에 이용된 자발 공진기 및 코일의 소형화는 기본 2진 장치의 구성 뿐만 아니라 새로운 형태의 리드 온리 메모리를 손쉽게 제작할 수 있게 한다.

지금까지 본 발명은 복수의 양호한 예시적 실시예와 관련하여 설명되었지만, 당업자는 여러가지 수정이 이루어질 수 있으며, 또 이 명세서가 그것의 채용이나 변형을 포함하는 것을 의도하고 있음을 이해할 것이다. 그러므로, 본 발명은 청구의 범위 및 그것의 상당부분에 의해서만 제한되어야 할 것이다.

[산업적 이용 분야]

산업적 응용에 있어서, 본 발명에 따른 센서, 스위치 및 변조기는 예를 들어 쌍안정 장치, 근접 센서, 측정 장치 및 키보드 응용장치로서 이용될 수 있다. 본 발명의 다른 응용 분야는 카운터 장치, 동전 검출기, 악기, 마이크로폰 뿐만아니라 당업자에게는 명백한 다른 형태의 제어장치를 포함한다.

Claims (12)

1. 도전체를 검출하기 위한 장치에 있어서, 자발공진을 나타낼 수 있는 것으로서 제1표면을 형성하는 얇은 도전체층(6,32,64,82,88,108,109,118,138 또는 152)과 캐퍼시터 수단(C1, C2 또는 C10)및 상기 제1표면에 실질적으로 평행한 제2표면을 형성하는 복수의 권선을 가진 코일 수단(8, 제2a도 및 제2b도, L2, L4, 66,84, 96, 104, 105, 120, 121, 146 또는 150)을 구비한 공진 탱크 회로를 가진 발진기 수단(10, 30, 제4도 또는 68)을 구비하는데, 상기 얇은 도전체 층의 두께와 관련된 주파수를 가진 상기 발진기 수단이 상기 얇은 도전체 층이 다른 도전체가 없는 상태에서 상기 코일에 근접하여 놓일때 상기 발진기 수단의 발진 진폭을 현저히 감소 시키는 것을 특징으로 하는 도전체 검출장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 코일 수단의 복수의 권선이 단일층으로 형성된 것을 특징으로 하는 도전체 검출장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 검출된 도전체가 일정 경로를 따라 전달되며, 아울러 상기 도전체 검출장치가 검출될 도전체가 상기 일정 경로내의 특정 위치에 있을때 상기 코일 수단, 상기 얇은 도전체 층 및 검출될 도전체가 공간적으로 정렬되는 방식으로 상기 일정 경로에 인접한 공간적으로 정렬된 위치에서 복수의 권선 및 상기 얇은 도전체 층을 가진 상기 코일 수단을 장착하기 위한 수단(2, 90, 106, 107 또는 140 및 148)과 상기 검출될 도전체의 존재 여부를 결정하도록 상기 발진기 수단을 감시하기 위한 수단(12)을 구비한 것을 특징으로 하는 도전체 검출장치.
4. 제3항에 있어서, 복수의 권선 및 상기 얇은 도전체 층을 가진 상기 코일 수단은 검출될 도전체가 상기 일정 경로내의 상기 특정 위치에 있으며 소정의 정상 두께를 가질 경우 상기 발진 수단의 발진 진폭이 소정의 크기가 되도록 하는 거리만큼 상기 일정 경로로부터 변위되는 것을 특징으로 하는 도전체 검출장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 감시 수단이 상기 발진기 수단의 발진 진폭의 크기를 표시하는 것은 특징으로하는 도전체 검출장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 코일 수단이 인쇄회로의 형태를 취하는 것을 특징으로 하는 도전체 검출장치.
7. 제1항에 있어서, 최소한 변위 가능한 부분을 가진 부재(62, 80, 94 또는 114)와 변위 가능한 부분의 변위에 응답하여 상기 얇은 도전체 층과 상기 코일 수단간의 상대 변위를 나누어주도록 상기 얇은 도전체 층 및 상기 코일 수단을 장착하기 위한 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 도전체 검출장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 코일 수단에 의해 형성된 상기 표면이 상기 얇은 도전체 층과 실질적으로 평행하고 근접되어 놓이며, 상기 발진기 수단이 그것에 의해 생성된 발진의 크기가 상기 얇은 도전체층에 인접한 다른 도전체가 없을 경우 현저하게 감소되게하고 또 다른 도전체가 상기 얇은 도전체 층에 인접할 때 실질적으로 최대 크기가 되도록 하기 위하여 상기 얇은 도전체 층의 두께와 관련하여 선택된 공진 주파수를 가지는 것을 특징으로 하는 도전체 검출장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 코일 수단이 플라나 인쇄회로의 형태를 취하는 것을 특징으로 하는 도전체 검출장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 얇은 도전체 층이 감지될 도전체에 의해 전달될 경로 주위에 놓인 복수의 얇은 도전체 층을 구비하며, 상기 코일 수단이 복수의 코일 수단을 구비하는데, 각 코일 수단은 한 표면을 형성하고 상기 복수의 얇은 도전체 층이 각각 그와 관련된 상기 복수의 코일 수단중 하나를 가지게끔 상기 복수의 얇은 도전체 층의 특정의것과 관련되어 실질적으로 평행하게 배치되며, 상기 발진기 수단이 복수의 발진기 수단을 구비하는데, 상기 복수의 발진기 수단이 각각 상기 복수의 코일 수단중 하나를 구비한 공진회로를 가지며, 상기 복수의 발진기 수단이 각각 공진회로내의 상기 복수의 코일 수단중 하나와 관련된 얇은 도전체층의 두께와 관현하여 선택된 공진 주파수를 가지며, 도전체를 감지하기 위하여 상기 복수의 발진기 수단을 감시하기 위한 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 도전체 검출장치.
11. 자발 공진을 나타낼 수 있는 얇은 도전체 층을 선택하는 단계와 얇은 도전체 층치 복수의 권선에 의해 형성된 표면에 근접하여 실질적으로 평행으로 놓이고 어떠한 다른 도전체도 상기 얇은 도전체층에 인접하여 놓이지 않을 경우 자발공진이 일어나게 하도록 상기 얇은 도전체 층의 두께와 관계된 주파수를 가지는 발진기를 형성하기 위하여 발진기의 공진 탱크회로에 표면을 형성하는 복수의 권선을 가진 코일을 이용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도전체 검출방법.
12. 제11항에 있어서, 전달 경로에 실질적으로 평행한 제1표면을 형성하는 상기 도전체 층을 감지될 도전체의 전달 경로에 인접되게 배치하는 단계와, 제1 및 제2표면이 실질적으로 평행하고 상기 코일의 복수의 각 권선이 상기 제1표면으로부터 동일 거리에 있게금 상기 표면을 제2표면으로서 형성하는 복수의 권선을 가진 상기 코일을 상기 얇은 도전체 층에 근접되게 놓는 단계를 포함하는 단계를 아울러 포함하며, 상기 발진기가 상기 얇은 도전체층의 두께와 관련하여 상기 얇은 도전체 층에 인접한 다른 도전체가 없을 경우에 상기 발진기에 의해 생성된 발진의 크기가 현저히 감소되게 하고 다른 도전체가 상기 얇은 도전체 층에 인접하게 될 경우에는 실질적으로 최대 크기가 되게하는 주파수를 가지는 것을 특징으로 하는 도전체 감지방법.

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