KR890002319B1

KR890002319B1 - 회전체의 센서와 센서의 앤코더

Info

Publication number: KR890002319B1
Application number: KR1019850010013A
Authority: KR
Inventors: 임제탁; 최동휘; 이두수; 이형주
Original assignee: 이두수
Priority date: 1985-12-30
Filing date: 1985-12-30
Publication date: 1989-06-30
Also published as: AU6701686A; CA1323916C; AU596626B2; KR870006388A

Abstract

내용 없음.

Description

회전체의 센서와 센서의 앤코더

제 1 도, 제 2 도 및 제 3 도는 종래의 센서를 도시한 도면.

제 4(a)도, 제4(b)도는 본 발명의 제 1 실시예의 센서의 상세도.

제 5 도는 제 1 실시예의 센서의 등가회로도.

제 6 도는 제 1 실시예의 센서에서 회전체가 1회전할때 회전각의 위치가 10진수로 구분되는 원리를 도시한 도면.

제 7 도는 본 발명의 제 2 실시예의 센서를 도시한 도면.

제 8 도는 제 2 실시예의 센서에서 회전체가 1회전할때 회전각의 위치가 10진수로 구분되는 원리를 도시한 도면.

제 9(a)도, 제9(b)도는 제 1 실시예의 센서에 적용하기 위한 엔코더.

제10도는 제 2 실시예의 센서에 적용하기 위한 엔코더.

제11도는 제10도에 도시된 엔코더의 스캔닝 순서와 10진수의 관계를 도시한 도면.

제12도는 제 3 실시예의 센서를 도시한 도면.

제13도는 제 3 실시예의 센서에서 회전체가 1회전할때 회전각의 위치가 10진수로 구분되는 원리를 도시한 도면.

제14도는 제 3 실시예의 센서에 적용하기 위한 엔코더.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

110 : 회전체 112 : A,B,C,D,E

120 : 고정전극 132,1320 : 회전 전극

123 : 굴대 114 : 인출도선

230,231,232 : 멀티 플렉서 240,241,242 : 디멀티플렉서

200,220,221,222 : 분주기 315 : 카운터

300 : 증폭기 260 : OR 회로

280 : 가산회로 320 : 쉬미트회로

310 : 센서 선택 멀티플렉서

본 발명은 회전체의 회전각의 위치, 속도, 방향등을 회전체와 기계적인 접촉이 전혀 없이 측정할 수 있게 하는 센 및 이 센서를 구동시키기 위한 엔코더회로에 관한 것이다.

종래에는 전기, 가스, 수도 등의 계량기나 주유기 등을 검침하기 위해서는 검침원이 직접 현장을 방문하여 시각적으로 눈금을 읽은다음 기록하며, 이 기록된 데이타를 컴퓨터로 처리하기 위해서는 다시 키펀치에 의해 카드위로 옮겨진 다음 컴퓨터에 기억시킨다. 이와 같은 여러가지 과정을 거치는 동안 오류가 발생할 기회가 많으며 또한 현장을 방문하여야 하기 때문에 인력 및 시간의 낭비가 많다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 전기, 가스, 수도 등의 계량기와 주유기의 눈금을 원격지에서 측정할 수 있는 센서가 개발되어 왔으며, 이 센서는 기존의 계량기나 주유기 등에 부착하여 2선식의 전화선이나 전력선 등을 이용하면, 원격지에서 계량기의 측정이 가능하고 또한 측정된 데이타로 직접 컴퓨터로 처리됨으로써 인위적인 처리에 의한 오류의 발생이 방지되고, 인력과 시간이 절약될 수 있을 뿐만 아니라, 피크타임에 따른 자등요금 제도의 도입, 설비투자에 대한 설계 등에 활용할 수 있고 모터의 속도를 측정하는 경우에는 직접사람이 모터 근처에 접근할 필요가 없게 되어 위험 부담을 없앨수 있는 등의 여러가지 장점이 있다. 이러한 종류의 센서는 미국 특허 제4,429,308호, 미국 특허 제3,614,744호 등에 개시되어 있다.

제 1 도는 미국특허 제4,429,308호에 개시되어 있는 센서로서, 도면에 도시한 바와 같이 초생달 모양의 특수한 형태의 전극판을 원형으로 고정배열하고 이 전극판을 계수기의 지시바늘과 마주보게 놓여지게 구성되어 있어 지시 바늘과 전극판이 아주 가까운 거리에 있게되면 지시바늘과 특정한 전극판 사이에는 전계에 의해 정확하게 결합되어 지시바늘에는 특정한 큰 전압이 유도된다.

그러므로 원형배열의 전극에 순차적으로 특정한 위상을 갖는 다상신호 전압을 가하면서 지시바늘측의 바로밑의 중심선에 유도되는 전압을 측정한후, 지시바늘에 유도된 전압의 위상을 검출하여 이를 원형배열의 전극에 가해주는 전압의 위상과 비교하면, 두 전압의 위상이 같을 때의 전극의 위치가 검출되기 때문에 지시바늘의 회전각을 알게 된다.

이러한 구조의 센서는 지시바늘의 재료에 관계없이 응용이 가능하고 분해능이 우수하지만 위상의 검출을 용이하게 하기 위해서 주파수가 높은 신호를 이용하기 때문에 수도 계수기와 같이 액체속에 잠기는 곳이나 케이스에 봉입되는 곳에는 적용할 수 없을 뿐만 아니라 그 엔코더 회로가 복잡하여 설비비용이 아주 비싸기 때문에 실용화 되지 못하는 문제점이 있다.

제 2 도는 미국특허 제3,614,774호에 기재된 센서로서 10진수를 헤아리는 기계식 카운터와 같이 분해능이 낮아도 좋은 측정에 적합한 센서로 10진 카운터에 적합하도록 10개의 부채골의 고정전극을 배치하고 그 위에 회전전극이 접촉을 하면서 회전되게 한 구조이다. 이 전극은 회전전극과 고정전극이 기계적으로 접촉되어 있기 때문에 엔코더 회로가 대단히 간단하지만 회전전극과 고정전극의 기계적인 접촉으로 인한 마찰력 때문에 오류가 발생되고 접촉점이 마모되어 전기나 가스의 계량기와 같이 감도가 예민한 곳에서는 응용할 수가 없는 결점이 있다.

본 출원인은 전술한 문제점들을 해결하기 위하여 상기의 센서들과는 다른 형태의 센서를 1985년 4월 15일자로 특허출원 제2528호로 출원한 바 있다.

특허출원 제2528호에서는 제 3(a)도 및 제(b)도에 도시되어 있는 바와같이, 센서의 구조는 10개의 부채꼴의 고정전극을 고정체위에 한 점 또는 한 직선에 대하여 대칭이 되도록 배열하고 각 고정전극에는 외부 인출도선(14)을 접속하였으며, 회전전극은 회전체위의 일측에 고정전극과 1 : 1로 서로 대항하여 캐패시턴스를 형성하도록 배치함과 동시에 외부 인출도선(38)을 이 회전전극(32)에 전기적으로 접속시키기 위하여 회전전극(32)에 전기적으로 접속된 도전체(34)를 회전체(30)의 굴대구멍 내측에 부착하고 회전체(30)의 굴대(23)에는 또한 도전체(36)을 피복하여 이 피복된 도전체(36)의 일단에 외부 인출도선(38)이 접속되도록 하였다. 이 센서에서는 고정전극과 회전전극이 기계적인 접촉이 없이 캐패시턴스가 형성되어 전기적 회로가 형성되므로 회전체의 회전각의 위치가 검출될 수 있어서 종래의 기술과는 달리 기계적인 오류의 발생이나 마모가 없을 뿐만아니라 그 엔코더회로도 매우 간단하여 구성될 수 있어서 값싼 원격 측정센서가 얻어질수 있다.

그러나 회전체의 일측에 설치된 회전전극(32)에 신호를 인가하거나 또는 감지하여 출력시키기 위해서는 굴대구멍 내측의 도전체 및 굴대에 피복된 도전체를 개재시켜 외부도선(38)이 접속되어 있기 때문에 이 굴대 구멍 내측에 부착된 도전체(34) 및 굴대에 피복된 도전체(36)는 전기적으로 완전한 접촉이 이루어지면서 기계적으로는 마찰이 없이 회전하여야 한다. 그러나 전기적인 완전한 접촉이 되려면 기계적인 마찰력이 커지게 되고, 기계적인 마찰력이 적게 하려면 전기적인 접촉이 불완전하게 되어 서로 상반되는 관계에 있게 된다.

따라서 굴대 구멍과 굴대가 가능한 한 완전하게 전기적인 접촉을 이루면서 기계적인 마찰이 거의 없도록 재작하기 위해서는 그 제조공정이 아주 정밀하여야 되기 때문에 제품의 불량률이 높으며, 그만큼 센서의 가격이 높아진다. 또한 전기적인 접촉에 대한 고려때문에 어느 정도의 기계적인 마찰력으로 인한 피해는 감수되어야 하며, 이로 인하여 잡음이 발생하게 되어 측정 메이타의 신뢰도가 저하하게 되고 이는 계기의 사용년수가 많아짐에 따라 더욱 심하게 된다는 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 고정체 위해 형성된 고정전극에만 구동신호선을 접속하고, 회전체의 회전전극은 이 고정전극과 캐패시턴스 결합으로 전기회로를 형성시켜 회전체의 각 위치를 감지 검출함으로써, 센서의 제조공정이 간단하고 회전체의 기계적인 마찰력으로 인한 잡음이 제거되어 측정 메이타의 신뢰도가 향상된 센서 및 이를 구동시키기 위한 엔코더 회로를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기의 고정전극에 고정전극의 수보다 적은 수의 센서의 구동신호선이 접속되게 구성하여 회전체의 위치각을 감지하여 검출하므로써 센서의 엔코더 회로가 대폭적으로 간단하게 구성될 수 있는 센서 및 엔코더 회로를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 회전전극에 대향하고 있는 고정전극의 수를 많게 구성하므로서 감도가 증진된 센서 및 엔코더를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 센서는 한점 또는 직선상에 대칭이 되도록 고정체 위에 배열된 M개의 동일형태의 고정전극과 이 고정전극에 대향하여 일정한 캐패시턴스를 이루도록 회전체의 일측에 형성된 회전전극을 구비하여 회전체의 회전각의 위치, 속도, 방향을 원격 측정하기 위한 센서에 있어서, 하나의 회전전극에 대하여 K(K는 1보다 큰 정수)개의 고정전극이 대향되도록 구성되고, 각 고정전극에는 회전체의 회전각의 위치를 감지하여 검출하기 위한 신호선이 접속되며, 회전체 위에 형성된 회전전극은 이 회전전극에 대향되는 고정전극들과의 캐패시턴스 결합에 의한 전기 회로가 형성되어서, 고정전극에 접속된 신호선에 인가된 신호가 응답하여 다른 고정전극에 접속된 신호선에서 회전체의 회전각의 위치를 감지하여 검출하는 출력신호가 발생되게 구성한 것을 특징으로 하고 있다.

또한 본 발명은 전술한 신호선의 수가 고정전극의 수보다 적게 되도록 하나 걸려있는 고정전극, 예를들어 홀수변의 각 고정전극을 그 번호로부터 동일한 방향으로 두개씩 걸려있는 고정전극과 접속되도록 구성하고 서로 접속된 한쌍의 고정전극은 하나의 신호선을 갖게하므로서 더욱 양호하게 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 센서를 구성할수 있다.

또한 본 발명은 회전전극과 이에 대향하는 전극의 수를 1보다 크게 대응되게 구성하므로서 센서의 감도가 더욱 향상된 센서를 구성할수 있다. 이하 첨부된 도면에 도시된 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.

제 4(a)도 및 제4(b)도는 본 발명에 의한 센서의 고정전극 및 회전전극을 도시한 도면으로서 고정전극(112)은 원판상이나 원통상의 고정체(110)의 일측에 중심점을 대칭으로 하여 10개로 구성된 전극편이 등 간격으로 배열되어 부착되어 있고 각 고정전극(112)에는 입력과 출력이 가능하도록 신호선(114)이 접속되어 있다. 회전전극(132)은 하나의 기본적인 전극으로 구성하되 2개의 고정전극이 대향이 될수 있도록하여 일정한 캐패시턴스를 형성하도록 회전체(130)의 일측에 부착되어 있다. 고정전극이 부착된 원통형이나 원판형의 고정체(110)는 고정되어 있으며 회전체는 굴대(123)에 삽입되어 회전되도록 구성되어 있다. 이 센서는 서로 이웃하는 두개의 고정전극(112)의 회전전극(132)과 대향하여 캐패시턴스를 이루고 있으므로 상기 두 고정전극의 각각에 접속된 이웃하는 두 신호선 사이에는 캐패시턴스로 연결된 것과 같다. 예를들어 회전전극(132)과 대향하여 캐패시턴스를 이루고 있는 두개의 고정전극(112)를 4번과 5번이라고 할때 4번과 5번의 신호선 사이의 특성을 전기적 등가회로로 표현하면 제 5 도와 같다. 제 5 도와 같이 회전전극은 4번의 고정전극과 대향하여 캐패시턴스 C₁을 형성하고 있으면서 5번의 고정전극과도 캐패시턴스 C₁을 형성하고 있는 동시에 이들 두 캐패시턴스를 직렬로 결합해 주는 역할도 하고 있는 것이다.

즉, 제 5 도와 같이 두개의 신호선 4번과 5번 사이는 캐패시턴스가 C₁/2이 되는 하나의 캐패시턴스로 볼 수 있다. 따라서 4번의 신호선에 입력신허를 인가하면 5번의 신호선에서 출력신호를 얻을 수 있다.

이와같이 하나의 고정전극에 입력신호를 인가해 주면 회전전극에 의해 신호가 가해지는 고정전극과 캐패시턴스로 결합되어 있는 다른 고정전극에서 감지신호를 검출할수 있게 되므로 입력신호가 가해지는 고정전극과 감지신호가 검출되는 고정전극의 쌍에 의해 회전전극의 위치를 측정할 수 있게 된다. 제 4 (a)도, 제4(b)도에 도시된 센서에서 10진수로 측정되는 회전체의 위치각을 측정할 수 있는 고정전극의 쌍을 도시하면 제 6 도와 같다.

제 6 도에 도시되어 있는 바와 같이 회전체의 회전각의 위치는 회전전극이 부착되어 있는 회전체에 0에서 9까지 등 간격이며 반시계 방향으로 눈금이 표시되어 있고(원의 내부에 표시된 숫자)고정전극은 0에서 9까지의 각 고정전극에는 시계방향으로 고유번호가 부여되어 있다(원의 외부에 표시된 숫자). 회전체에 표시된 눈금의 숫자는 화살표(↓)에서 읽어지도록 구성되어 있다. 이때 회전체 및 회전체에 부착된 회전전극은 시계방향으로 회전한다. 제 6(a)도에 도시되어 있는 바와 같이 회전전극이 고정전극의 9번과 0번에 대향되어 화살표(↓)방향에 0이 나타날때 즉 회전체의 회전각 위치가 0이 될때는 고정전극 9번에 입력신호를 인가하면 0번의 고정전극에서 감지신호가 검출된다.

또한, 제 6(b)도에 되시되어 있는 바와같이 회전각의 위치가 1이 될 때는 고정전극의 0번과 1번에 회전전극이 대향하고 있으므로 0번의 고정전극에 입력신호를 인가하면 1번의 고정전극에서 감지신호가 검출되어 회전체의 회전각의 위치는 1임을 알 수 있다. 이와 같은 방법으로 제 6(c)도 내지 제6(j)도에 도시된 바와 같이 회전체의 회전각의 위치(회전체의 지시)와 고정전극에 인가하고 감지하여 검출하는 고정전극의 고유번호를 표시하면 표1과 같다.

[표 1]

여기서 입력신호를 인가해주는 고정전극과 감지신호가 검출되는 고정전극의 결정을 제 9 도에 도시된 엔코더 회로의 디멀티플렉서와 멀티플렉서에 의하여 처리될 수 있으며 이들의 구체적인 내용에 대하여서는 후술한다.

위에서 설명한 센서는 하나의 고정전극에 신호를 인가하여 주고 다른 고정전극에서 출력신호를 인출하여 회전체의 회전각의 위치를 감지하여 검출하기 때문에 회전체의 굴대 구멍과 굴대의 기계적인 마찰을 효율적으로 줄일수 있어 기계적인 마찰에 의한 잡음이 제거되며, 또한 굴대 구멍과 굴대의 제작도 회전전극에 신호선을 인가하여줄 필요가 없기 때문에 오직 기계적인 마찰만 고려하여 설계하여 제조되므로 그 제조공정도 아주 용이하다. 그러나 후술하는 바와 같이 검출신호를 증폭하는 증폭기가 각 고정전극마다 필요하게 되므로 그만큼 엔코더 회로가 복잡하고 가격이 상승하게 된다. 이러한 점을 감안하여 고정전극에 접속시키는 신호선을 줄이면 더욱 개선된 센서가 제공될수 있다.

예를들면, 고정전극의 수가 10개인 경우 10보다 적은 X개의 신호선을 고정전극에 접속한다고 할때 회전체위의 하나의 숫자를 인식하기 위해서는 두개의 신호선이 필요하므로 10진수를 인식하기 위해서는 XC²=10에서 X=5가 된다. 이것은 10진수 즉 10개의 고정전극을 가진 센서에 10개의 신호선을 접속하여 사용하는 대신에 5개의 신호선 만으로도 충분하다는 것을 뜻한다. 5개의 신호선을 사용할 경우에 10개의 고정전극을 5개의 쌍으로 결합하여야 한다. 10개의 고정전극을 다섯쌍으로 결합하여야 한다. 10개의 고정전극을 다섯쌍으로 구분하는 방법은 대단히 많다. 이중에서 대칭인 것을 고려하여 그중의 하나를 예시하면 제 7 도에 도시된 바와 같은 센서가 구성될 수 있다.

제 7 도에 도시되어 있는 실시예에서는, 먼저 10개의 고정전극에서 하나씩 걸려있는 5개의 고정전극(A,B,C,D,E)을 선택하고 (이때의 A,B,C,D,E는 제 6 도의 9번, 7번, 5번, 3번, 1번의 고정전극과 각각 대응함)상기 5개의 고정전극(A,B,C,D,E)를 동일방향으로 두개 걸려있고 동일부호로 대응하여 표시된 다른 고정전극(A,B,C,D,E)과 접속하여 (이때의 A,B,C,D,E)는 제 6 도의 6번, 4번, 2번, 0번, 8번의 고정전극에 각각 대응함)5개의 고정전극쌍(A-A, B-B, C-C, D-D, E-E)으로 결합시킨다.

상기 5개의 고정전극상 (A-A, B-B, C-C, D-D, E-E)에는 역시 동일부호인 A,B,C,D,E로 표시되는 신호선이 각각 접속된다.

이와같이 구성된 한쌍의 고정전극과 하나의 회전전극이 대향해서 캐패시턴스를 형성하도록 하기 위해서는 고정전극과의 비율이 2 : 1인 회전전극을 회전체위의 일측에 배치하여야 한다. 신호선을 구분하고 신호의 인가와 검출순서를 결정할수 있도록 신호선에 A,B,C,D,E의 번호를 붙여서 상기의 구조로 구성되게 한 제 7 도의 센서는 10개의 고정전극을 가진 센서이지만 5개의 신호선으로 입력신호의 인가와 감지신호의 검출이 가능하게 된다. 제 7 도에 도시된 센서에서 10진수로 측정되는 회전체의 위치를 인식하는 예를 제 8 도와 같이 도시한다.

제 8 도에서 앞의 숫자는 회전체의 위치각에 대응하는 숫자이고, 등호 다음의 괄호안에 있는 한쌍의 문자는 상기 숫자를 인식할 수 있는 전술한 바의 고정전극의 쌍으로서 그중 한 전극에 입력신호를 인가하였을때 회전체의 위치각에 대응되는 감지신호가 다른전극으로 부터 검출되는 고정전극의 쌍을 나타낸 것이다. 여기서 문자의 쌍으로부터 10진수를 쉽게 알아볼수 있는 규칙은 없지만 문자를 메모리의 어드레스로하여 각 문자쌍에 대응되는 숫자를 출력하는 디코딩 회로를 이용하면 각 고정전극의 쌍을 쉽게 10진수로 변환할 수 있으므로 회전체의 위치를 쉽게 전기적 신호로 변환하여 원격측정이 가능하게 한다. 그러나 이것은 각 측정장치마다 디코딩 회로를 넣는 것이 되므로 계량기와 같이 대단히 많은 갯수의 설비가 요구되는 곳에는 설비비용이 높아지는 결과가 된다.

그러므로 센서의 엔코더에 이러한 디코딩회로를 제외시켜 엔코더의 가격을 낮추는 대신 신호가 인가되고 검출되는 고정전극의 쌍을 쉽게 인식할수 있는 방법에 의해 측정센터로 전송하여 측정센터의 설비에 의해 디코딩하게 함으로써 전체설비 비용을 줄일수 있게 된다. 이러한 기능을 갖게한 엔코더 회로의 블럭도가 제 9 도와 제10도에 도시되어 있다.

제 9(a)도는 10개의 고정전극을 가진 센서에서 서로 이웃하는 두개의 고정전극과 대향하여 캐패시턴스를 형성하는 회전전극을 가진 제 4 도의 센서에 적용하기 위한 엔코더 회로로서 디멀티플렉서(240)는 회전체 센서의 각 고정전극에 입력신호를 가해주는 역할을 하는 것으로서 입력신호는 각 센서의 디멀티플렉서(240)에 공통으로 접속되어 있고, 디멀티플렉서(240)의 각 채널은 채널의 번호보다 1씩 낮은 고정전극의 번호에 접속되어 있으며 디멀티플렉서(240)의 0번 채널은 9번의 고정전극에 접속되어 있다. 멀티플렉서(230)는 센서의 감지신호를 고정전극으로부터 검출해내는 역할을 하는 것으로서 멀티플렉서(230)의 각 채널은 채널의 번호와 동일한 번호를 갖는 고정전극에 접속되어 있다. 따라서 디멀티플렉서(240)의 채널은 멀티플렉서(230)의 채널보다 번호가 1씩 높도록 서로 접속되어 있으며 디멀티플렉서(240)의 0번 채널은 멀티플렉서 9번 채널에 접속되어 있다.

또한 제 9(a)도는 4개의 자릿수로 측정되는 계량기에 적용하기 위한 센서의 엔코더로서, 각 자릿수가 측정되는 센서가 순차적으로 선택되는 센서 선택 멀티플렉서(310)의 채널단자는 각각의 센서에 접속된 멀티플렉서(230)의 출력단자가 각각 접속되어 있고, 제 2 분주기(220)의 캐리단자는 카운터(315)를 통하여 센서 선택 멀티플렉서(310)의 채널 선택입력단자에 접속되어 있으며, 카운터인 제 2 분주기(220)의 2진 출력단자(e,f,g,h)는 각 센서에 접속되어 있는 각각의 디멀티플렉서(240) 및 멀티플렉서(230)의 채널선택 입력단자에 공통으로 접속되어 있다. 제 9 도에서는 10단위 자릿수를 측정하기 위한 센서에 접속된 디멀티플렉서에 대하여서만 구체적으로 도시되어 있으나 나머지의 자릿수를 측정하기 위한 센서 및 이에 접속된 디멀티플렉서나 멀티플렉서는 각 구성부분과 각 구성부분간의 접속이 동일하기 때문에 생략되어 있다.

제 9(b)도는 제 9(a)도와는 다른 방식으로 각 센서를 선택하는 센서의 엔코더를 도시한 것으로, 발진기(100)의 출력은 센서선택 디멀티플렉서(245)의 입력단자에 접속되어 있고, 각 센서의 디멀티플렉서(240)의 입력은 센서선택 디멀티플렉서(245)의 각각의 출력에 접속되어 있으며, 각 멀티플렉서의 출력은 OR 회로를 거쳐 레벨검출회로인 쉬미트회로(320)의 입력단자에 접속되어 있다. 또한, 제 2 분주기(220)의 캐리단자는 카운터(315)를 통하여 상기 센서선택 디멀티플렉서(245)의 채널선택 입력단자에 접속되어 있으며, 제 2 분주기의 출력단자(e,f,g,h)는 각 센서의 접속된 각각의 디멀티플렉서(240) 및 멀티플렉서(230)의 채널 선택입력단자에 각각 접속되도록 구성되어 있다. 나머지 구성부분간의 접속 및 각 구성은 제 9(a)도와 동일하다. 번 고정전극, 3번 채널은 D번 고정전극에 접속되어있다.

멀티플렉서(231)도 역시 4개의 채널이 구비되어 있으며, 0번 채널에는 증폭기를 통하여 각 센서의 B번 고정전극이, 1번 채널에는 증폭기를 통하여 각 센서의 C번 고정전극이, 2번 채널에는 증폭기를 통하여 각 센서의 D번 고정전극이, 3번 채널에는 증폭기를 통하여 각 센서의 E번 고정전극이 각각 접속되어 있다.

멀티플렉서(231)의 출력은 각 자릿수를 측정하는 센서의 출력을 순차적으로 선택하여 전송하기 위한 센서 선택 멀티플렉서(310)의 각 채널에 접속되어 있으며(도면에서는 10자릿수의 센서에 대하여서만 구체적으로 도시됨)이 멀티플렉서(230)의 채널 선택입력 단자에는 분주기(222)의 캐리단자의 출력에 의하여 구동되는 카운터(315)의 출력이 접속되도록 구성되어 있다. 제10도의 나머지 구성부분은 제 9(a)도에서 동일인용부호로 부여된 구성 부분과 그 구성 및 기능이 동일하다.

제10도에서와 같이 각 센서가 접속되어 구성되면, 제 9(as)도에 도시된 엔코더에서 이미 설명한 바와 같이 발진기(100)의 정현파신호는 구형파로 변화되어 카운터인 제 1 분주기(200)에서 n분주을로 분주된 후 n주기 동안마다 분주기(221)에서 2진 출력이 출력되도록 분주기(221)에 입력된다. 분주기(221)은 카운터로서 그의 2진 출력신호는 각 멀티플레서(231)의 각 채널을 순차적으로 선택되도록 멀티플렉서(231)를 구동시키며, 채널이 0에서 3번까지 완료될때마다 분주기(221)의 캐리 단자에서는 출력이 발생하게 되며, 이 신호에 의하여 분주기(222)의 출력단자는 2진 출력신호가 1씩 증가하게 되어서 디멀티플렉서(241)의 각 채널이 순차적으로 선택되도록 각 센서에 접속된 디멀티플렉서(241)를 구동시킴과 동시에 분주기(222)의 캐리단자의 출력신호로 카운터(315)를 구동시켜 각 센서가 측정될때마다 센서 선택 멀티플렉서(310)의 채널을 순차적으로 선택하게 된다. 즉, 분주기(222)의 출력신호에 의하여 각 디멀티플렉서(241)의 0번 채널을 통하여 A의 고정전극에 입력신호가 인가되면 처음 주기동안에는 분주기(221)의 출력신호에 의하여 각 멀티플렉서(231)의 0번 채널이 선택되어 B번의 고정전극의 감지신호가 검출되며 증폭기를 통하여 센서선택 멀티플렉서(310)의 각 채널로 입력된다. 이때 카운터(315)의 출력신호에 의하여 센서 선택 멀티플렉서(310)의 1자릿수의 채널인 0번 채널의 선택되어 있으면 0번 채널에 접속된 센서의 측정 데이타만이 쉬미트 회로(320)의 입력 단자에 입력하게 된다. 그 다음 n주기 동안에는 멀티플렉서(231)의 1번 채널이 선택되어 C번의 고정 전극의 감지신호가 검출되고, 이 검출된 신호는 증폭기를 통하여 센서 선택 멀티플렉서(310)의 0번 채널을 통해 쉬미트 회로(320)으로 입력된다. 그 다음 n주기 마다 멀티플렉서(231)의 2번, 3번채널이 순착적으로 선택되어 D번, E번의 고정전극에서 검출된 신호가 증폭기 및 센서 선택 멀티플렉서(310)의 0번 채널을 통하여 쉬미트 회로(320)로 입력된다. 이것은 고정 전극쌍 AB, AC, AD, AE중 어느것이 회전 전극과대향하고 있는가를 검출하는 것이며 각 멀티플렉서(231)에 접속된 B번에서 E번의 전극까지 스캔닝한 다음에는 바로 분주기(221)의 캐리 단자에는 출력이 나타게되고 이 출력에 의하여 분주기(222)의 2진 출력은 1이 증가되어 디멀티플렉서(241)는 0번의 채널에서 1번의 채널로 전환되어 B번의 고정 전극으로 입력이 인가된다. 이때 멀티플렉서(231)는 전술한 바와 같은 방식으로 고정전극 B, C, D, E를 순차적으로 스캔닝하고, 이 스캔닝이 완료되면 바로 디멀티플렉서(241)는 전술한 방법으로 B의 고정 전극에서 C의 고정전극으로 입력신호가 인가 되어서 멀티플렉서(231)는 다시 B, C, D, E의 고정 전극을 순차적으로 스캔닝하고 이 스캔닝이 완료되면, 다시 멀티플렉서(231)에 의해 D번 고정 전극에 입력 신호가 인가되어 멀티플렉서(231)는 B번에서 E번까지의 고정전극순으로 스캔닝된다.

이러한 과정으로 첫째 자릿수의 센서의 측정이 완료되면 분주기(222)의 캐리 출력에 의해 카운터(315)의 2진 출력이 1이 증가하게 되어 센서 선택 디멀티플렉서(310)는 10번 채널에서 1번 채널로 전환하게 되어 각 센서에서 순차적으로 측정된 데이타중 그 자릿수의 센서의 측정데이타만이 다음 단의 쉬미트회로(320)으로 입력되어 전술한 방법과 동일한 방식으로 둘째 자릿수 센서가 측정디면 다시 센서 선택 멀티플렉서(310)의 2번, 3번의 채널이 동이한 방식으로 선택되어 각 자릿수의 센서의 측정이 완료된다.

이와 같이 디멀티플렉서(241)가 차례로 스캔닝하면서 한 고정전극에 머무는 동안 멀티플렉서(231)는 B, C, D, E의 전극을 차례로 스캔닝하면서 어떤 전극쌍에서 감지신호가 검출되는가를 검출하게 된다. 따라서, 디멀티플렉서(241)와 멀티플렉서(231)가 스캔닝하는 순서와 10진수 사이의 관계는 AB=7, CA=6, AD=0, EA=9, BB=x, BC=5, DB=4, BE=8, CB=x, CC=x, CD=3, EC=2, DB=x, DC=x, DD=x, DE=1 여기서 두 고정전극쌍을 표시하는 두개의 문자 중 먼저것은 신호가 인가되는 고정전극 나중것은 감지 신호가 검출되는 고정 전극을 의미하는 것으로 예를들어 AB에서 A는 신호가 인가되는 고정전극이며, B는 감지신호가 검출되는 고정전극을 의미한다. 또한 x표시는 신호가 나타나더라도 원격 센터의 콤퓨터에서 소프트웨어에 의하여 무효로 처리되는 데이타를 의미한다. 디멀티플렉서(241)와 멀티플렉서가 스캔닝하는 순서와 10진수 사이의 관계를 하나의 자릿수의 센서에 대하여 도시하면 제11도와 같다. 제11도에서 m은 콤퓨터에서 유효숫자로 처리되는 데이타를 의미한다.

이와같이 디멀티플렉서(241)와 멀티플렉서(231)에 의해 스캔닝되는 16개의 고정 전극쌍에 의해 10진수의 구분이 가능하게 된다. 이때 디멀티플렉서에서 고정 전극을 5개 이상 연결하고 멀티플렉서에 5개 이상의 고정전극을 연결하여도 회전체의 위치각은 10진수로 구분이 가능하다. 예를들어 5개인 경우에는 25개의 고정 전극쌍에 의하여 10진수의 구분이 가능하게되어 15개의 고정 전극쌍의 필요없는 데이타를 원격지로 전송하게 되므로 그 만큼 데이타 처리가 복잡하여지고 또한 멀티플렉서(231)의 앞단의 증폭기의 수도 증가하게 되어 엔코더 회로가 복잡하여 진다.

이상과 같이 각 센서에서 검출된 신호가 쉬미트회로(320)의 입력단에 입력되면 나머지의 동작과정은 제 9(a)도, 제9(b)도에 도시되어 있는 엔코더회로에서 설명한 바와 같은 동일한 동작과정을 통하여 원격지의 측정 센터로 전송되며, 원격지 측정 센서에서는 콤퓨터로 각 센서의 위치각과 속도, 방향 등이 판독된다.

또한 제 7 도에 도시되어 있는 센서에 적용하기 위한 엔코더의 다른 실시예는 제 9(b)도에 도시된 센서의 엔코더에서 설명한 동일한 방식으로, 제10도에 도시된 센서 선택 멀티플렉서(310)를 생략하는 대신에 센서 선택 디멀티플렉서를 각 디멀티플렉서(241)의 앞단에 설치하고 발진기(100)의 출력을 센서 선택 디멀트플렉서의 각 채널을 통하여 순차적으로 각 디멀티플렉서(241)의 입력단자에 인가하도록하여, 각 자릿수의 센서의 고정전극을 순차적으로 스캔닝하므로써, 각 자릿수의 센서에서 측정된 데이타를 순차적으로 전송할 수 있다(도면 생략).

회전적극이 서로 이웃하고 있는 2개의 고정전극과 정확히 대향하고 있으면 제11도에 도시된 바와 같이 16가지의 경우중 어느 한 쌍의 고정전극에 대응되는 감지신호를 검출할 수 있지만, 회전전극이 회전체의 구조에 의해 두 숫자의 중간에 머무는 경우가 발생하면 회전전극과 대향하는 고정전극의 수는 3개이므로 위의 16가지 고정전극쌍 중에서 2 또는 3개의 쌍에 걸쳐 감지신호가 검출된다. 이 경우에도 이들을 모두 원격지의 측정센터에 전송시켜서 콤퓨터에 의해 쉽게 판독할 수 있게 된다.

제12도는 본 발명의 또 하나의 다른 실시예를 도시한 것으로서 하나의 회전 전극에 대향되는 고정 전극의 수를 회전 전극의 수보다도 더욱 많게 구성하므로써 고정 전극에 입력신호를 인가하는 신호선과 고정전극에 감지 신호를 검출하는 신호선 사이에 형서되는 캐패시턴스가 크게 함으로써 센서의 감도를 향상시킨 것이다. 이 실시예에서는 고정 전극의 수와 이에 대향하는 회전전극의 수의 비를 4 : 1로하며 두개의 고정 전극으로 입력 신호를 인가하고 이웃되는 두개의 고정전극에서 감지 신호를 검출하도록 구성하고 있다.

따라서 회전 전극과 이에 대향하고 있는 고정 전극이 1 : 1로되는 경우 이들 사이의 캐패시턴스를 C₁이라고 하면, 이 실시예에서는 회전 전극과 이에 대향하고 있는 신호가 인가되는 두개의 고정 전극 사이에는 병렬로 캐패시턴스를 형성하고 있으므로 이들 사이의 캐패시턴스는 C₁+C₁=2C₁이 되고, 또한 신호가 감지 검출되는 두개의 고정전극과는 직렬로 결합해 있으므로 결국 두 신호선 사이의 등가 캐패시턴스는 2C₁×1/2=C₁이 된다. 이것은 제 5 도에서 보다 캐패시턴의 크기가 2배로 증가됨을 알수 있다. 이 실시예의 센서에서 10진수로 측정되는 회전체의 위치각을 측정할 수 있는 고정 전극의 쌍을 도시하면 제13도와 같다. 제13도에서는 두개의 고정 전극에 입력신호가 인가될때 이웃되는 두개의 고정 전극에서 감지신호가 검출되는 것을 제외하면 제 6 도에서 설명한 내용과 동일하다.

제14도는 본 발명의 또다른 실시예인 제12도에 도시된 센서에 적용하기 위한 엔코더 블럭도로서 각 센서의 각각의 디멀티플렉서(242)의 채널은 한 채널이 선택될 때마다 이웃하는 두개의 OR회로에서 출력이 발생하도록 두개의 이웃되는 2인력 OR회로(260)의 한 입력선의 공통 접속점에 접속되며, 각 OR회로(260)의 출력은 대응되는 각 센서의 고정전극에 접속되어 있다. 즉, 각 디멀티플렉서(242)의 0번 채널은 0번의 2입력 OR회로와 1번의 2입력 OR회로의 한 입력선의 공통 접속점에 접속되고 0번의 2입력 OR회로의 출력은 각 센서의 8번의 고정전극에 접속되어 있으며, 2번 채널은 1번 및 2번의 2입력 OR회로의 한 입력선의 공통 접속점에 접속되고 1번의 2입력 OR회로의 출력은 각 센서의 9번의 고정전극에 접속되며, 나머지 3번에서 8번까지의 각 채널도 같은방식으로 접속되어 있으며 9번 채널은 9번 및 0번의 OR회로의 한 입력선의 공통 접속점에 접속되고 9번의 OR회로는 각 센서의 7번의 고정전극에 접속되어 있다. 또한 각 센서의 각 고정전극은 각 증폭기를 통하여 이웃되는 두개의 애널로그 가산회로(280)의 한 입력선의 공통 접속점에 각각 접속되고 각각의 가산회로의 출력은 각각의 멀티플렉서(232)의 각 채널에 접속하되, 채널이 선택되었을때 그 채널에는 고정전극의 감지 검출되는 신호가 가산이 되도록 접속되어 있다. 즉 각 센서의 8번 고정전극은 증폭기(300)를 통하여 0번과 1번의 가산회로의 한 입력선의 공통접속점에 접속되고 0번 가산회로(280)의 출력은 각 멀티플렉서(232)의 7번 채널에 접속되어 있으며, 나머지 9,0,1,2,3,4,5,6,7번 고정전극은 각 증폭기를 통하여 1번과 2번, 2번과 3번, 3번과 4번, 4번과 5번, 5번과 6번, 6번과 7번, 7번과 8번, 8번과 9번, 9번과 0번 가산회로의 한 입력선의 공통 접속점에 각각 접속되고, 1내지 9번의 가산회로 출력은 각 멀티플렉서의 8,9,0,1,2,3,4,5,6번 채널에 순차적으로 각각 접속되어 있다. 또한 각 디머티플렉서(242)와 각 멀티플렉서(232)의 채널선택 입력은 전술한 분주기(220)의 2진 출력단자(e,f,g,h)에 공통으로 접속되어 있고, 이 엔코더의 나머지 구성부분은 제 9 도에 도시되어 있는 엔코더의 구성부분과 동일하다. 즉, 제14도는 제 9(a)도에 점선으로 표시된 "A"부분에 해당되는 것이다.

전술한 바와 같이 엔코더가 구성되면 분주기(220)의 2진출력에 의해 각 디멀티플렉서(242) 및 각 멀티플렉서(232)의 각 채널이 동일채널 번호순으로 선택되어 각 센서의 고정전극과의 대향하고 있는 회전전극의 위치 즉 회전전체의 회전각의 위치가 측정된다. 예를들어 3,4,5,6번의 고정전극과 대향하고 있는 경우에 회전체는 5를 지시하고 있다. 이 경우에 있어서 디멀티플렉서(242)에서 0번 채널이 선택되면 8번과 9번의 고정전극에 신호가 인가되며, 회전전극은 이들 두전극과 대향하지 않고 있으므로 0번과 1번의 고정전극 즉 3번의 가산회로(280)로부터 출력이 없으므로 멀티플렉서(232)의 출력은 0이다. 디멀티플렉서(242)가 1번, 2번, 3번 채널을 선택하면 9번과 0번, 0번과 1번, 1번과 2번의 고정전극에 각각 신호가 인가되지만 같은 이유로 멀티플렉서의 출력은 0이다. 디멀티플렉서가 4번 채널을 선택하면 2번과 3번의 고정전극에 신호가 인가되며 3번 고정전극이 회전전극과 대향하고 있으므로 7번의 가산회로는 출력이 발생하게 되어 멀티플렉서(232)의 출력이 검출된다.

그러나 신호가 인가되는 고정전극중 3번의 고정전극에만 회전전극에 대향하고 있으므로 캐패시턴스는 정상상태보다 훨씬 적은 값이 되므로 멀티플렉서의 4번 채널에 인가되는 신호도 정상상태에 비해 아주 작은 값이다. 이 값은 후술하는 바와 같이 정상상태의 출력보다 훨씬 작기 때문에 후단에 접속되어 있는(제 9 도 참조) 레벨 검출기인 쉬미트 회로(320)에서 완전히 제거된다. 디멀티플렉서가 5번 채널을 선택하면 3번과 4번의 고정전극에 신호가 인가되며 이들 두 고정전극은 회전전극과 대향하고 있으며, 동시에 5번과 6번의 고정전극이 회전전극과 대향하고 있게 된다. 따라서 디멀티플렉서(242)에서 5번의 채널의 입력신호는 3번과 4번의 고정전극을 통하여 회전전극에 도달하게 되고 다시 5번과 6번의 고정전극을 통하여 각각 증폭기에 전달되어 8번의 가산회로에 동시에 인가되어 합하여지므로 디멀티플렉서(242)에서 전술한 4번 채널을 선택하는 경우보다 큰 정상적인 출력신호가 발생하며, 8번의 가산회로는 멀티플렉서(232)의 5번 채널에 접속되어 있으므로 멀티플렉서(232)에는 큰 출력신호가 인가되어 검출되며, 그외 멀티플렉서(232)가 6내지 9번까지의 채널을 선택하게 되는 경우에는 전술한 바와 같은 이유로 멀티플렉서(232)에는 약한 신호가 나타나거나 또는 0의 신호가 나타나게 되는 경우뿐이어서 회전전극이 3,4,5,6번의 고정전극과 대향하고 있음을 알게되며, 제13(f)도에 도시된 바와같이 회전체의 회전각 위치가 10진수로 5임을 알 수 있다.

또한 제12도에 도시된 센서에 적용하기 위한 또하나의 엔코더는 전술한 바와 같이 센서 선택 멀티플렉서(310)를 생략하는 대신 디멀티플렉서(242)의 앞단에 센서 선택 디멀티플렉서를 설치하고 발진기(100)의 정현파 출력신호를 입력시키고 분주기(220)의 [제 9(b)도] 2진출력 신호로 이 센서 선택 디멀티플렉서의 각 채널을 순차적으로 선택하여 각 자릿수의 센서에 접속된 디멀티플렉서에 입력된 신호를 인가하므로써 각 자릿수의 센서를 순차적으로 측정하여 전송되게 할 수 있다(도면 생략).

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 센서는 고정전극에만 신호선이 접속되어 이 신호선에 의하여 회전체의 위치, 속도, 방향등의 원격측정이 가능하게 되며, 회전체 위에 부착한 회전전극은 캐패시턴스에 의해 고정전극에 전기적으로 결합되는 것 이외에은 외부 회전전극에 신호선이 접속될 필요가 없기 때문에 굴대의 제조방법이 아주 간단하고, 또한 기계적인 마찰을 효율적으로 줄일 수 있어 기계적인 마찰로 인한 오차를 극소상태로 줄일 수 있는 동시에 잡음을 제거시키게 되므로 측정 데이타의 신뢰도를 향상시킬 수 있을 뿐만아니라 고정전극의 수보다 적은 신호선을 접속하므로써 엔코더 회로가 아주 간단하게 구성될 수 있으며, 또한 회전전극과 이에 대향하여 일정한 캐패시턴스를 이루는 고정전극의 수를 1 : K의 비율로 구성되게 하므로써, 고정전극과 회전전극의 수를 1 : 1로 한 센서보다 개선된 감도를 가지게 할 수 있을 뿐만아니라 센서의 크기를 작게하여 회전체의 기계적 구조에 의한 측정오차를 감소시킬 수 있는 효과를 가지고 있다.

여기서 2KHz의 변조신호는 발진기의 신호가 커패시턴스센서를 통하여 결합되어 분주기(400) 및 2중적분기(500)를 거쳐 얻어진 신호이다. 40개의 싸이클로 구성되어 상기와 같이 변조된 캐리어가 전화선로를 통하여 전송되어서 검침센터에 수신되면 복조장치에의해 "5396"으로 복조될 수 있다. 복조장치의 구성은 기존제품의 칩을 이용하여 좋게 할 수 있지만 여기서는 복조장치의 원리만을 설명하기 위하여 대역통과 필터와 제로-크로스 검출회로 및 마이크로컴퓨터로 구성할 수 있는 시스템에 관련시켜 설명한다. 수신된 신호의 파형으로부터 캐리어를 검출하기위한 회로로서는 1KHz 통과필터에 제로-크로스 회로를 접속하여 캐리어가 양(+)위상이 되는 사간은 검출하는 캐리어검출 회로를 구성하고, 변조신호 즉 레지스터의 지시숫자가 전송되어 오는 시간을 검출하기 위한 회로는 2KHz의 통과필터에 제로-크로스 검출회로를 접속한 변조신호 검출회로를 구성하고, 상기의 두 검출회로의 입력단자는 공통으로 수신되는 입력신호에 접속되도록하고, 캐리어 검출회로의 출력단자는 마이크로컴퓨터의 입력의 제 1 포트에 접속하고, 변조신호 검출회로의 출력단자는 입력의 제 2 포트에 접속한다.

상기의 두 검출회로의 출력파형은 펄스형태의 것으로서 마이크로컴퓨터에 알맞는 형태이다. 수신된 신호에서 40싸이클로 구성된 1KHz의 캐리어는 캐리어검출회로를 통하여 40개의 펄스로 변환되어 상기의 제 1 포트에 입력되는 동안 마이크로 컴퓨터는 제 1 포트에 입력되는 펄스의 수를 계산한다.

제 2 포트에 펄스가 입력되는 시간은 변조신호를 갖는 캐리어의 싸이클에 대응되는 시간뿐이다. 따라서 제 2 포트에 나타나는 펄스를 이용하는 인터럽트처리에 의해 마이크로 컴퓨터가 제 1 포트의 펄스의 수를 계산하고 있는 결과를 기억장소에 저장해 놓음으로서 본 발명에 의해 전송되는 파형으로부터 레지스터가 지시하는 숫자를 복원할 수 있게 된다.

위의 예에서 제 1 포트에 들어오는 펄스에 따라 마이크로컴퓨터가 "6"을 세었을때 제 2 포트에 처음으로 펄스가 나타난다. 따라서 제 2 포트에 나타난 펄스를 이용한 인터럽트처리에 의해 마이크로 컴퓨터는 상기의 "6"을 기억장소에 저장하고 계속해서 제 1 포트에 들어오는 펄스의 수를 계산한다.

이에따라 마이크로컴퓨터가 "19"를 계산하게 되면 제 2 포트에 두번째의 펄스가 들어오기 때문에 인터럽트처리에 의해 상기의 "19"를 기억장소에 저장한다.

같은 방법으로 마이크로컴퓨터가 "23"과 "35"를 계산하였을때 제 2 포트에는 각각 세번째와 네번째의 펄스가 들어오기 때문에 "23"과 "35"도 인터럽트 처링에 의해 기억시킨다.

마이크로컴퓨터는 제 1 포트에 따라 "39""까지 계산하게 되면 제 1 포트와 제 2 포트는 격리시키고 저장된 숫자인 6", "19", "23", "35"로부터 레지스터가 지시한 수를 복원한다. 상기의 저장되어 있는 수는 두자리의 수로서, 10단위의 숫자는 레지스터의 자릿수를 표시하고 1단위의 숫자는 하나의 레지스터가 지시하는 수를 표시한다. 상기의 저장된 숫자에서 10단위의 수가 "0"이면 즉 저장된 수가 "0X"이면 "X"는 레지스터가 지시한 수의 1단위의 수이고, 저장된 10단위의 수가 "1"즉 "1X"이면 "X"는 레지스터가 지시하는 10단위의 수이고, 저장된 10단위의 수가 "2"즉 "2X"이면 "X"는 레지스터가 지시하는 100단위의 수이고, 저장된 10단위의 수가 "3"즉 "3X"이면 "X"는 레지스터가 지시하는 1000단위의 수를 표시한다.

따라서 위의 예에서, 상기의 저장된 "6"으로부터 레지스터가 지시한 1단위의 수는 "6"이 되고, 저장된 "19"로부터 레지스터가 지시한 10단위의 수는 "9"가 되고, 저장된 "23"으로부터 레지스터가 지시한 100단위의 수는 "3"이 되고 저장된 "35"로부터 레지스터가 지시한 1000단위의 수는 "5"이므로, 최종적으로 레지스터가 지시한 수는 "5396"라고 결정하게 된다. 이와같이 본 발명에 의한 엔코더회로에 의하면 계량기의 기계식 레지스터의 지시숫자를 원격지에서 전화선로등을 통하여 쉽게 읽을 수 있는 잇점을 얻을 수 있다.

회전체의 회전속도나 회전방향을 측정할때에는 단위시간마다 전송되는 캐리어에서 변조된 부분의 위치를 검출함으로서 쉽게 판별된다.

제10도는 본 발명의 다른 실시예인 제 7 도에 적응하기 위한 엔코더의 블럭도로서, 제 9(a)도의 엔코더 회로에서와 같이 각 센서에서 측정된 데이타를 순차적으로 선택하여 전송하기 위하여 각 멀티플렉서(231)의 다음 단에 센서 선택멀티플렉서(310)을 접속시킨것이다.

제10도에서 분주기(221)는 카운터로서 분주기(221)의 입력은 카운터인 제 1 분주기(200)의 출력단자에 접속되어 있고, 분주기(221)의 2진 출력단자는 각 멀티플렉서(231)의 입력 단자에 접속되어 있으며, 분주기(221)의 캐리 단자는 분주기(222)의 입력단자에 접속되어 있다. 이 캐리 단자에는 분주기(221)가 각 멀티플렉서(231)의 4개의 채널을 순차적으로 선택하여 구동시키면 하나의 2진 출력 신호가 발생되도록 구성되어 있다. 분주기(222)는 분주기(221)의 캐리 단자에서 출력된 신호에 따라 각 센서에 접속된 각각의 디멀티플렉서(241)의 4개의 채널을 순차적으로 선택하여 구동시키게 2진 출력신호가 발생하도록 구성되어 있다.

각각의 디멀티플렉서(241)의 입력단자는 일정정현파 신호를 발생하는 발진기(100)의 출력단자에 접촉되어 있으며, 디멀티플렉서(241)의 4개의 채널 단자는 센서의 고정전극 A, B, C, D에 접속되어 있다. 즉 각 멀티플렉서(231)의 0번 채널을 센서의 A번 고정 전극에, 1번 채널은 B번 고정전극, 2번 채널은 C번 고정전극, 3번 채널은 D번 고정전극에 접속되어있다.

멀티플렉서(231)의 출력은 각 자릿수를 측정하는 센서의 출력을 순차적으로 선택하여 전송하기 위한 센서 선택 멀티플렉서(310)의 각 채널에 접속되어 있으며(도면에서는 10자릿수의 센서에 대하여서만 구체적으로 도시됨)이 멀티플렉서(310)의 채널 선택입력 단자에는 분주기(222)의 캐리단자의 출력에 의하여 구동되는 카운터(315)의 출력이 접속되도록 구성되어 있다. 제10도의 나머지 구성부분은 제 9(a)도에서 동일인용부호로 부여된 구성 부분과 그 구성 및 기능이 동일하다.

이상과 같이 각 센서에서 검출된 신호가 쉬미트회로(320)의 입력단에 입력되면 나머지의 동작과정은 제 9(a)(b)도에 도시되어 있는 엔코더회로에서 설명한 바와 같은 동일한 동작과정을 통하여 원격지의 측정 센터로 전송되며, 원격지 측정 센서에서는 콤퓨터로 각 센서의 위치각과 속도, 방향 등이 판독된다.

또한 제12도에 도시된 센서에 적용하기 위한 또하나의 엔코더는 전술한 바와 같이 센서 선택 멀티플렉서(310)를 생략하는 대신 디멀티플렉서(242)의 앞단에 센서 선택 디멀티플렉서를 설치하고 발진기(100)의 정현파 출력신호를 입력시키고 분주기(200)의 [제 9(b)도] 2진출력 신호로 이 센서 선택 디멀티플렉서의 각 채널을 순차적으로 선택하여 각 자릿수의 센서에 접속된 디멀티플렉서에 입력된 신호를 인가하므로써 각 자릿수의 센서를 순차적으로 측정하여 전송되게 할 수 있다(도면 생략).

Claims

회전체가 회전할때 이루는 궤적과 평행한 면을 갖는 고정체 위에서 한점 또는 한 직선에 대칭이 되도록 상기의 고정체 면위에 배열된 M개의 이웃되는 동일형태의 고정전극과 미리 정해진 상기 회전체의 위치각에 따라 상기의 고정전극에 대향하여 커패시턴스를 이루도록 상기의 회전체위의 일측에 회전전극이 구비되어 상기의 회전체의 회전각의 위치, 속도, 방향등을 원격 측정하기위한 센서에 있어서, 상기 회전전극은 상기 회전체의 위치각에 따라 상기 M개의 고정전극중에서 K개의 고정전극과 대향하여 K개의 커패시터를 형성하도록 배열하는 전극배열수단과, 상기 K개의 고정전극중에서 L개의 고정전극에 입력신호가 수단과, 상기 K개의 고정전극중에서 나머지 K-L개의 고정전극으로부터는 출력 신호를 인출하는 출력신호 인출수단을 구비하여 상기의 L개의 고정전극에 인가된 입력신호에 응답하여 상기의 K-L개의 고정전극으로부터 상기의 회전체의 회전각을 검출하기위한 출력신호가 발생됨을 특징으로 하는 회전체의 회전각의 위치, 속도, 방향을 원격 측정하는 회전체 센서.
제 1 항에 있어서, 상기 전극배열수단은, M개의 고정전극중에서 서로하나 걸러있는 M/2개의 고정전극이 각각 이들 전극으로부터 동일 방향으로 두개 걸러있는 다른 고정전극에 상호접속하여 M/2개의 고정전극쌍을 형성함과 동시에 이웃되는 2개의 고정전극에 상기회전전극을 대향하도록 배열하여 설치하고, 상기 입력신호인가수단 및 출력신호인출수단은 상기 M/2개의 고정전극쌍에 각각 접속하여, 상기 회전전극에 대향하고 있는 전극을 포함하는 한쌍의 전극에 인가된 입력신호에 응답하여 상기 회전전극에 대향하고 있는 나머지 전극을 포함하는 다른 한쌍의 전극으로부터 회전체의 회전각을 검출하기 위한 출력신호가 발생됨을 특징으로하는 회전체 센서.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 M은 10, 상기 K는 2, 상기 L은 1로하여 구성됨을 특징으로하는 회전체 센서.
회전체의 회전각의 위치, 속도, 방향을 원격측정하기 위하여 M개의 고정전극과 상기 M개중 K개의 고정전극에 대향하는 회전전극을 가진 각 센서에서 감지신호를 순차적으로 검출하고, 이 검출된 신호를 변환하여 각 센서의 위치각에 대응되는 캐리어의 주기내에 상기 변환된 신호로 상기캐리어 신호가 변조되는 엔코더에 있어서, 센서의 각각의 M개의 고정전극에 일정주기동안 입력신호를 순차적으로 인가하는 입력신호 인가수단과, 상기 입력신호를 고정전극에 인가하는 순서에 따라 각 고정전극을 스캔닝하여 상기 인가된 입력신호에 의하여 회전전극과 대향하고 있는 다른 고정전극으로부터 검출하는 출력신호 인출수단과, 각 센서를 순차적으로 선택하여 구동시키는 센서 선택수단이 구비되어 회전체의 위치속도 및 방향이 원격측정됨을 특징으로하는 엔코더.
제 5 항에 있어서, 입력신호 인가수단은, 디멀티플렉서의 각 채널이 OR회로를 경우하여 센서의 K/2개의 고정전극에 입력신호가 동시에 인가되도록 접속되게 형성하고, 상기 출력신호 인출수단은 센서의 다른 K/2개의 고정전극에서 검출되는 신호가 각각의 가산 회로에서 가산되도록 센서의 각 고정전극에서 가산회로를 통하여 멀티플렉서의 각 채널에 접속하도록 형성하도, 상기 디멀티플렉서와 멀티플렉서의 채널선택 입력단자에 공통의 2진 신호가 인가되어서 디멀티플렉서의 채널선택순서와 동일순서에 따라서 상기 가산 신호가 멀티플렉서에 순차적으로 출력되도록 가산회로의 출력단자와 멀티플렉서의 각 채널이 접속되게 구성됨을 특징으로 하는 센서의 엔코더.
제 5 항에 있어서, 상기 입력신호 인가수단은, 디멀티플렉서의 각 채널이 센서의 각 고정전극에 입력신호가 인가되도록 상기의 고정 전극에 각각 접속되게 형성하고, 상기 출력신호 인출수단은 센서의 고정전극에서 검출되는 신호가 각각 증폭기를 통하여 멀티플렉서의 각 채널에 입력되도록 접속하며, 또한 상기 디멀티플렉서 및 멀티플렉서의 채널선택입력단자에 공통의 2진 출력신호가 입력되어 상기 디멀티플렉서의 각 채널의 선택순서와 동일한 순서로 상기 검출신호가 멀티플렉서로부터 출력되도록 상기 고정전극과 멀티플렉서의 채널이 접속되도록 구성됨을 특징으로 하는 엔코더.
제 5 항에 있어서, 상기 입력신호 인가수단은, 고정 전극중 하나씩 걸러 배열된 고정전극과 이들 고정전극으로부터 각각 동일방향으로 두개씩 걸러있는 고정전극과를 상호 접속하여 형성되는 고정 전극쌍에 디멀티 플렉서의 채널이 각각 접속되도록 형성하고, 상기 출력신호 인출수단은 상기 각 고정전극쌍에서 각 증폭기를 통하여 멀티플렉서의 각 채널에 접속되도록 형성하며, 또한 상기 디멀티플렉서 및 멀티플렉서는 상기 디멀티플렉서의 하나의 채널이 선택될 때마다 상기 멀티플렉서의 전 채널이 순차적으로 선택되게 상기 디멀티플렉서 및 멀티플렉서의 채널선택 입력단자에 2진 출력의 신호가 입력되게 접속 되도록 형성하여 구성됨을 특징으로 하는 센서의 엔코더.
제 5 항에 있어서, 상기 입력신호 인가수단은 하나씩 걸러 배열된 M/2개의 고정 전극과 이들 M/2개의 고정 전극으로부터 각각 동일 방향으로 두개씩 걸려 배열되어 있는 고정 전극과를 상호 접속하여 형성되는 M/2개의 고정전극쌍중(M/2-1)의 고정전극쌍에 디멀티플렉서의 채널이 접속하도록 형성하며, 상기 출력신호 인출수단은, 상기 M/2개의 고정 전극쌍중 디멀티플렉서의 채널에 접속되지 않는 한쌍의 고정전극과 상기 디멀티플렉서의 채널에 접속된(M/2-1)개의 고정전극쌍중 한쌍의 고정전극을 제외한 (M/2-2)개의 고정전극쌍의 합인(M/2-1)개의 고정전극쌍을 각각 증폭기를 통하여 멀티플렉서의 채널에 접속하도록 형성하며, 또한 상기 디멀티플렉서의 하나의 채널이 선택될때마다 멀티플렉서의 전체널이 순차적으로 선택되게 상기 디멀티플렉서 및 멀티플렉서의 채널 선택 입력 단자에 각각 2진 출력신호가 인가되도록 구성됨을 특징으로 하는 센서의 엔코더.
제 5 항 또는 제 7 항 내지 제 9 항 중의 어느 하나의 항에 있어서 하나의 센서에 배열된 전체 고정전극의 수가 10개(M=10)로 구성되고, 회전전극에 대향되는 고정전극의 수가 1 : 2의 비율(K=2)이 되도록 구성됨을 특징으로 하는 센서의 엔코더.
제 5 항 내지 제 9 항중의 어느 하나의 항에 있어서, 상기 센서선택 수단은, 각 센서에 접속된 각각의 멀티플렉서의 출력단자가 센서선택 멀티플렉서의 각 채널에 접속되고, 센서선택 멀티플렉서의 채널입력 단자는 하나의 센서에 배열된 전체 고정전극에 대한 스캔닝이 완료될 때마다 "1"씩 증가되는 2진 출력신호가 입력되도록 구성됨을 특징으로 하는 센서의 엔코더.
제 5 항 내지 제 9 항중의 어느 하나의 항에 있어서, 상기 센서 선택수단은 일정 주파수의 신호가 입력되는 센서선택 디멀티플렉서의 각 채널이 각 센서에 접속된 각각의 디멀티플렉서의 입력단자에 접속되고, 센서 선택 디멀티플렉서의 채널선택 입력단자는 하나의 센서의 배열된 전체 고정전극에 대한 스캔닝이 완료될 때마다 "1"씩 증가되는 2진 출력신호가 입력되도록 구성됨을 특징으로 하는 센서의 엔코더.