KR930702730A - 활성송신철필을 가진 전자기 위치변환기 - Google Patents

활성송신철필을 가진 전자기 위치변환기

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KR930702730A
KR930702730A KR1019930701299A KR930701299A KR930702730A KR 930702730 A KR930702730 A KR 930702730A KR 1019930701299 A KR1019930701299 A KR 1019930701299A KR 930701299 A KR930701299 A KR 930701299A KR 930702730 A KR930702730 A KR 930702730A
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KR
South Korea
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coil
stylus
converter
plate
transducer
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KR1019930701299A
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앤소니 이. 잰크
마이클 엔. 질레노
캐너스 에스. 골드
에이치. 모리스 프랜스
Original Assignee
앤소니 이. 잰크
거젤 그래픽 시스템즈 인코오포레이티드
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Publication date
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Abstract

본 발명은 복잡한 A/D 컨버터, D/A 컨버터, 마이크로프로세서 또는 큰 메모리 회로가 필요없는 전자기 변환기(10)에 관한 것이다. 변환기는 끝단(26) 사이에 배치된 탭노드(24)를 가진 나선형 판코일(22)을 가진다. 한 구성에서, 발진기(42)는 선택된 탭이 맞은편에서 반대방향으로 향한 전류를 동시에 생성하기 위하여 판코일을 구동시키며, 최신 그래픽 디스플레이판 기술과 호환할 수 있는 이동주변필드를 생성시킨다. 변환기의 제어회로(40)는 철필코일(36)로부터 수신된 철필신호(AC)의 중심을 검출하기 위하여 폐루프적분기(82,106)를 가진다. 적분기의 아나로그 및 디지털 버젼은 공지되었다. 다른 구성에서, 발진기(174,175,176,177)는 판코일에 자속을 다양하게 결합시키기 위하여 철필코일(162)을 구동시키고, 끝단으로부터 연결된 수신기신호(190)는 철필코일 및 선택된 탭의 위치에 응답한다. 판코일의 바람직한 구성은 분리되어 반대방향으로 감긴 코일 구성요소(22a,22b)를 가진다.

Description

활성송신철필을 가진 전자기 위치변환기
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
제1도는 본 발명에 따른 위치변환기 장치의 복합사시도 및 간단한 회로도이며, 제2도는 제1도의 장치의 자기장 구조를 도시하는 단면도이며, 제3도는 제1도의 장치의 선택적 구조를 도시하는 회로도이다.

Claims (61)

  1. 위치변환기에 있어서, (a) 다수의 코일턴과 제 1 및 2 끝단과, 끝단 사이에 배치된 다수의 코일탭노드를 가진 나선형 전기전도판코일과, (b) 코일탭노드중 선택된 하나를 순차적으로 어드레싱하기 위한 선택기 수단과, (c) 판코일과 관련된 제1변환기 방향으로 이동할 수 있고 거기에 고정되어 장착된 철필코일을 가진 변환기 몸체와, (d) 판코일 및 철필코일중 하나에 코일구동전류를 제공하기 위한 발진기 수단과, (e) 선택기 수단과 연결되고 제1위치신호를 제공하기 위하여 철필코일에 응답하며, 제1위치신호는 제1위치신호 기준에 관련된 변환기 몸체의 위치를 표시하고, 제1위치신호기준은 제1방향과 수직인 회로수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 위치변환기.
  2. 제1항에 있어서, 판코일은 한쌍의 반대방향으로 나선형으로 감긴 코일 구성요소를 포함하며, 각각의 구성요소는 다수의 코일탭노드를 가지며, 선택기 수단은 코일탭노드중 대응하는 것에 코일구성요소를 순차적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 변환기.
  3. 제2항에 있어서, 판코일은 제1 및 2 트래이스층을 포함하며, 제1트래이스층은 앞코일부분의 평행배치된 어래이를 가지며, 제2트래치스층은 뒤코일 부분의 평행배치된 어래이를 가지며, 코일부분중 선택적 하나는 각각의 반대방향으로 감긴 코일구성요소중 동일하게 배치된 부분을 형성하며, 각각의 앞코일 부분은 반대방향으로 감긴 뒤코일부분과 나란하게 되는 것을 특징으로 하는 변환기.
  4. 제3항에 있어서, 동일코일 구성요소의 대응하는 뒤코일 부분에 각각의 앞코일 부분을 연결하는 전도성분의 어래이를 포함하며, 전도성분은 각각의 코일구성 요소의 옆코일 부분을 형성하는 것을 특징으로 하는 변환기.
  5. 제4항에 있어서, 전도성분의 인접쌍은 반대방향으로 감긴 코일구성요소의 대응탭노드를 포함하는 것을 특징으로 하는 변환기.
  6. 제1항에 있어서, 발진기 수단은 판코링에 철필필드를 자기적으로 결합시키기 위하여 철필코일에 연결되고, 회로수단은 판코일의 끝단과 전기적으로 결합된 수신기 노드를 포함하며, 수신기 노드에서 수신기 회로는 판코일에서 철필필드의 크기에 반응하는 것을 특징으로 하는 변환기.
  7. 제6항에 있어서, 판코일은 반대방향으로 나선형으로 감기고 다수의 코일탭노드를 가지는 한쌍의 코일구성 요소를 포함하고, 선택기 수단은 코일탭노드중 대응하는 것에서 순차적으로 코일구성요소를 연결시키는 것을 특징으로 하는 변환기.
  8. 제7항에 있어서, 회로수단은 평형차동 입력증폭기를 포함하며, 판코일 구성요소의 끝단은 증폭기에 공급하기 위하여 수신기 노드의 상보대응부에 결합되며, 증폭기는 우발적인 전기잡음을 제거하는 것을 특징으로 하는 변환기.
  9. 제8항에 있어서, 수신기 노드의 대응부는 대응 다이오드를 통하여 각각의 코일구성요소의 끝단에 결합되는 것을 특징으로 하는 변환기.
  10. 제7 내지 9항에 중 어느 한 항에 있어서, 선택적 축구간에서 이중축 위치치수를 위한 한쌍의 판코일을 포함하며, 코일의 끝단은 다이오드 격리기를 통하여 자동중폭기에 연결되는 것을 특징으로 하는 변환기.
  11. 제6항 내지 10항 중 어느 한 항에 있어서, 철필필드로부터의 자기 결합에 응답하여 보조신호를 제공하기 위하여 판코일에 대하여 고정되도록 배치된 보조코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 변환기.
  12. 제11항에 있어서, 변환기 및 외부장치 사이에서 전기장 간섭을 차단시키기 위하여 실제적으로 평면전도 차폐부재를 포함하며, 차폐부재는 몸체로부터 판코일 양쪽에 판코일에 인접한 몸체를 유동적으로 유지시킬 수 있는 평면판 표면에 고정되어 위치하며, 여기서 보조코일은 차폐부재 및 판표면 사이에 배치되며, 보조 코일은 : (a) 제1변환기 방향에 평행인 x방향과 차폐부재에 평행인 수직으로 향한 y방향으로 확장하고, 실제로 판코일을 감싸는 제1턴과, (b) 제1턴의 마주보는 양쪽끝과 거의 일치하는 x방향으로 확장하고, 제1턴의 마주보는 양쪽끝 사이에서 y방향으로 실제적으로 감소된 거리로 확장하는 제2턴과, (c) 제1턴의 마주보는 양쪽끝과 거의 일치하는 y방향으로 확장하고, 제1턴의 마주보는 양쪽끝 사이에서 x방향으로 실제적으로 감소된 거리로 확장하는 제3턴을 포함하는 직렬로 연결되는 다수의 턴을 가지는 것을 포함하는 변환기.
  13. 제12항에 있어서, 다수의 각 제2 및 제3턴을 포함하며, y방향 및 x방향으로 감소된 거리는 각각 1턴의 대응하는 거리의 여러가지 부분인 것을 특징으로 하는 변환기.
  14. 제11항 또는 12항에 있어서, 회로수단을 보조신호에 동기화 시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 변환기.
  15. 제11항 또는 14항에 있어서, 발진기 수단은 변환기 몸체내에 배치되는 것을 특징으로 하는 변환기.
  16. 제11항 내지 15항 중 어느 한 항에 있어서, 변환기는 (a) 파워 주파수에서 보조코일을 주기적으로 구동시키기 위한 수단과, (b) 보조코일로부터의 자기결합에 의하여 발진기 수단에 파워를 공급하기 위한 변환기 몸체의 파워수신기 수단과, (c) 보조신호의 수신을 위하여 파워수신기 수단을 주기적으로 차단하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 변환기.
  17. 제16항에 있어서, 파워수신기 수단은 : (a) 파워코일과, (b) 정류기 수단과, (c) 정류기 수단과 발진기 수단사이에 연결된 필터기 수단과, (d) 파워코일과 정류기 수단 사이에 결합되며, 파워주파수에서 파워코일의 리액턴스를 제거하기 위하여 파워주파수에서 파워코일과 공진되는 결합수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 변환기.
  18. 제16항 또는 17항에 있어서, 파워구동기는 : (a) 파워주파수에서 파워버스전압 및 그라운드사이에서 파워노드를 순차적으로 스위칭하기 위한 구동기 트랜지스터의 상보쌍과, (b) 구동기 트랜지스터를 별도로 제어하며, 다른 구동기 트랜지스터의 비활성화후에 예비설정된 지연주기동안 각 구동기 트랜지스터의 활성화를 지연시키기 위한 수단을 포함하는 게이트된 클록 제너레이터와, (c) 결합노드 및 보조코일 사이에 연결되며, 파워주파수에서 보조코일의 리액턴스를 제거하기 위하여 보조코일과 공진되는 결합 캐패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 변환기.
  19. 제16항 내지 18항 중 어느 한 항에 있어서, 파워주파수는 약 10KHz와 10KHz사이에 있는 것을 특징으로 하는 변환기.
  20. 제16항 내지 18항에 있어서, 파워주파수는 약 20KHz 와 100KHz 사이에 있는 것을 특징으로 하는 변환기.
  21. 제16항 내지 18항에 있어서, 파워주파수는 약 25KHz 와 50KHz 사이에 있는 것을 특징으로 하는 변환기.
  22. 제6항 및 21항 중 어느 한 항에 있어서, 예비설정된 수신기 신호의 크기를 검출하고, 변환기 몸체가 판코일로부터 예비설정된 간격내에 정렬될때 유효신호를 제공하는 임계감 검출수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 변환기.
  23. 제22항에 있어서, 발진기 회로는 버스트 의무주기를 가진 버스트모드에서 동작할 수 있으며, 버스트 의무주기는 전기적 파워를 보존하기 위하여 약 20%보다 작은 것을 특징으로 하는 변환기.
  24. 제23항에 있어서, 버스트 모드는 유효신호가 발생할때 적어도 예비 설정된 시간주기동안 종료되는 것을 특징으로 하는 변환기.
  25. 제6항 내지 24항 중 어느 한 항에 있어서, 발진기 수단은 변환기 몸체위의 조작자 활성스위치 수단에 주기적으로 응답하며, 변환기는 또한 예비설정 구간동안 조작자 활성스위치 수단이 인액티브 상태를 유지할때 발진기 수단의 파워를 절체하기 위한 수단을 포함하며, 파워는 스위치 수단이 활성화 될때 재저장되는 것을 특징으로 하는 변환기.
  26. 제6항 내지 24항 중 어느 한 항에 있어서, 회로수단은 : (a) 제1순환구간동안 수신기 신호중 제1극 요소를 가산하고, 또한 제2순환구간동안 수신기 신호중 반대극을 가산하기 위한 적분기 수단과, (b) 판코일을 따라 수차적으로 연결된 코일탭노드의 위치를 표시하는 가변 위치신호를 래치하기 위한 래치수단과, (c) 적분기 수단에 응답하여 래치수단을 활성화 시키기 위한 피드벡 수단을 포함하며, 제1순환구간이 종료하고 래치수단이 활성화될때 제2순환구간이 시작 하는 것을 특징으로 하는 변환기.
  27. 제26항에 있어서, 가변위치신호는 N-상태카운터에 의하여 생성되며, 여기서 N은 판코일의 코일탭노드수의 배수(M)이며, 선택기 수단은 카운터 상태의 구간그룹수동안 발진기 수단에 각각의 코일탭노드를 연결하기 위하여 N-상태카운터를 디코딩하며, 구간그룹수는 배수(M)과 일치하는 것을 특징으로 하는 변환기.
  28. 제26항 또는 27항에 있어서, 적분기 수단은 양방향 카운터 및 가변주파수 발진기를 포함하고, 가변주파수 발진기의 주파수는 수신기 신호의 크기에 반응하는 것을 특징으로 하는 변환기.
  29. 제1항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서, 발진기 수단은 판코일과 연결되며, 코일 구동전류는 각각의 선택된 탭노드의 마주보는 측에 반대방향으로 흐르는 것을 특징으로 하는 변환기.
  30. 전술한 한 중 어느 한 항에 있어서, 선택기 수단은 판코일과 철필코일 사이에 이동주변필드를 생성하고, 회로수단은 수신기 노드를 포함하며, 수신기 노드에서 수신기 신호는 수신기 코일에서의 주변필드의 크기에 응답하는 것을 특징으로 하는 변환기.
  31. 제30항에 있어서, 수신기 노드는 철필코일과 전기적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 변환기.
  32. 제31항에 있어서, 철필코일은 한쌍의 이중 실모양으로 감김 철필코일 구성요소를 포함하며, 회로수단은 또한 수신기 노드를 구동시키기 위한 평형차동증폭기를 포함하며, 증폭기는 우발적인 전기잡음을 제거하는 것을 특징으로 하는 변환기.
  33. 제30항에 있어서, 수신기 노드는 판코일과 전기적으로 연결되며, 수신기 신호는 수신기 코일에 의한 발신기 코일의 전류로딩에 응답하는 것을 특징으로 하는 변환기.
  34. 제1항에 있어서, 판코일은 코일축에 대하여 실린더형의 나선형이고 코일축의 마주보는 쪽에 앞부분과 뒷부분을 가지며, 변환기는 또한 판코일의 앞부분에서부터 고정된 프로브 간격(t)에서 몸체를 유도하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 변환기.
  35. 제34항에 있어서, 판코일의 앞 및 뒷부분은 권선간격(d) 만큼 떨어져 배치되며, 간격(d)는 적어도 약 0.03친치인 것을 특징으로 하는 변환기.
  36. 제34 또는 35항에 있어서, 판코일의 턴은 거의 균일하게 배치되는 것을 특징으로 하는 변환기.
  37. 제34항 내지 36항 중 한 항에 있어서, 철필코일은 철필축에 대하여 실린더형의 대칭형이며, 변환기 몸체는 철필축상에서 철필점을 한정하며, 철필점은 판코일의 앞부분으로부터 프로브간격(t)에서 이동하는 것을 특징으로 하는 변환기.
  38. 제37항에 있어서, 판코일턴은 턴간격(ℓ)만큼 코일축의 방향으로 배치되며, 철필코일은 지름(D)와 길이(H)를 가지며, 철필축상의 철필코일내의 중심점은 철필점으로부터 코일간격(C)에 위치하며, 코일간격(C)은 판코일의 앞부분과의 수직 정렬에 대한 철필축의 경사범위내에 변환기의 균일한 동작이 되도록 하기 위하여 약 C=(D,ℓ,H,d 및 t)의 복소함수인 것을 특징으로 하는 변환기.
  39. 제38항에 있어서, D〉S=C인 것을 특징으로 하는 변환기.
  40. 제38항 또는 39항에 있어서, 회로수단을 제어하기 위한 수단을 포함하며, 그것에 의하여 회로수단은 표본구간동안만 철필코일에 응답하며, 코일탭노드의 일부분은 철필축의 경사범위에 걸쳐 동작의 균일성을 향상시키기 위하여 표본구간동안 선택기 수단에 활성화되는 것을 특징으로 하는 변환기.
  41. 제40항에 있어서, 표본구간의 시간주기는 코일탭노드중 4개가 선택기 수단에 의하여 선택되는 동안의 시간과 거의 일치하는 것을 특징으로 하는 변환기.
  42. 제37항 내지 41항에 있어서, 철필코일은 한쌍의 철필코일 구성요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 변환기.
  43. 제34항 내지 42항 중 어느 한 항에 있어서, 앞코일 부분은 거의 평면이고 몸체를 유도하기 위한 수단은 몸체를 유동적으로 고정하기 위한 평면판 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는 변환기.
  44. 제43항에 있어서, 전자그래픽 디스플레이 유니트를 포함하며, 디스플레이 유니트는 판표면을 형성하는 것을 특징으로 하는 변환기.
  45. 제44항에 있어서, 디스플레이 유니트는 판표면에 대하여 변환기 몸체의 이동에 시각적으로 반응하는 것을 특징으로 하는 변환기.
  46. 제34항 내지 45항 중 한 항에 있어서, 판코일은 제1판코일이며, 변환기는 제2판코일을 포함하며, 제2판코일은 제1판코일에 대하여 수직으로 지지되며, 코일의 앞부분은 거의 공면인 것을 특징으로 하는 변환기.
  47. 제1항 내지 46항 중 한 항에 있어서, 판코일은 각각의 코일탭노드 사이에 다수의 턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 변환기.
  48. 위치변환기에 있어서, (a) 다수의 실제 균일하게 배치된 코일턴과 마주보는 끝단과, 끝단사이에 배치된 다수의 코일탭노드를 가지며, 각각의 제1 및 제2공면코일에 대하여 실린더형의 나선형이며, 코일축의 마주보는 양쪽에 앞 및 뒷부분을 가진 전기전도 제1 및 제2판코일과, (b) 철필필드를 변하기 쉽게 결합시키기 위하여 코일탭노드중 선택된 것을 순차적으로 어드레싱하기 위한 선택기 수단과, (c) 판코일에 대하여 이동가능하며, 수신기축에 대하여 실린더형의 대칭이고 변환기 몸체에 고정되어 장착된 철필코일을 가지며, 수신기축상에서 철필점을 한정하는 변환기 몸체와, (d) 변환기 코일의 앞부분으로부터의 예비설정된 프로브 간격에서 몸체를 유도하기 위한 수단과, (e) 자기 철필필드를 방사하기 위하여 철필코일로 코일 구동전류를 생성하기 위한 변환기 몸체내의 발진기 수단과, (f) 선택기 수단과 연결되고, 판코일에 대한 변환기 몸체의 위치좌표를 표시하는 제1 및 2 위치신호에 응답하고, 다음 : (i) 수신기 노드에서 수신기 회로는 판코일의 선택된 탭노드에서의 철필필드에 응답하도록, 판코일의 끝노드에 전기적으로 연결된 수신기 노드와, (ⅱ) 발진기 수단에 회로수단을 동기화 시키기 위한 무선수단을 포함하는 회로수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 변환기.
  49. 제48항에 있어서, 회로수단으로부터 발진기 수단에 파워를 주기적으로 공급하기 위한 무선수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 변환기.
  50. 위치변환기에 있어서, (a) 판영역과 관련된 판회로와, (b) 판회로와 무선으로 연결된 철필과, (c) 타이머 신호를 생성하기 위한 철필내의 타이머 수단과, (d) 타이머 신호에 응답하여 판회로를 동기화 시키기 위한 수단을 포함하며, 그것에 의하여 판회로가 거기에 관련된 철필의 이동에 응답하는 것을 특징으로 하는 변환기.
  51. 제50항에 있어서, 철필을 보조제어회로수단을 포함하며, 타이머 수단은 보조제어회로수단에 응답하며, 판회로는 타이머 수단에 응답하여 적어도 하나의 보조 출력을 생성하기 위한 수단을 포함하며, 보조출력은 보조제어회로수단의 동작에 일치하는 것을 특징으로 하는 변환기.
  52. 제51항에 있어서, 보조제어회로수단은 철필위에 적어도 하나의 조작자 제어스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 변환기.
  53. 제52항에 있어서, 철필은 몸체, 철필점과 철필점에 대한 축압력에 반응하는 조작자 제어스위치를 가지는 것을 특징으로 하는 변환기.
  54. 제54항에 있어서, 타이머 신호는 스탠 구간동안 철필내의 발진기를 활성화 하기 위하여 동작하며, 발진기는 제1타이머 구간동안 인액티브이며, 제1타이머 구간은 보조제어회로에 응답하는 것을 특징으로 하는 변환기.
  55. 제50항 내지 54항 중 어느 한 항에 있어서, 판회로는 대응하는 스캔구간에 철필위치의 각 X 및 Y 좌표치수를 생성하기 위하여 동작하며, 스캔구간은 타이머신호에 반응하여 실제적으로 시작되는 것을 특징으로 하는 변환기.
  56. 좌표위치를 측정하기 위한 방법에 있어서, 다음의 : (a) 끝단사이에 배치된 다수의 코일탭노드와 끝단을 가진 나선형 판코일을 제공하고, (b) 이동변환기 몸체에 철필코일을 제공하고, (c) 자기결합에 응답하는 수신기 신호를 만들기 위하여 좌표위치에 철필 코일을 배치하고, (d) 판코일과 철필코일 사이에 자기장을 만들기 위하여 AC 발진기를 구도하고, (e) 판코일과 철필코일을 변하기 쉽게 자기적으로 결합하기 위하여 다수의 코일노드를 순차적으로 선택하고, (f) 좌표위치를 표시하는 수신기 신호의 중심위치를 검출하는 단계를 포함하는 방법.
  57. 제56항에 있어서, 또한 다음의 단계 : (a) AC 발진기를 주기적으로 차단하고, (b) 변환기 몸체의 이동 부재에 반응하여 발진기가 차단되는 동안 제1 타이머 구간을 조정하고, (c) 이동부재의 위치를 검출하기 위하여 제1 타이머 구간을 모니터링하는 단계를 포함하는 방법.
  58. 제57항에 있어서, 여기서 이동부재는 제1 이동부재이며, 다음의 : (a) 변환기 몸체의 제2이동부재의 응답하여 발진기가 동작하는 동안 제2타이머 구간을 조정하고, (b) 제2이동부재의 위치를 검출하기 위하여 제2타이머 구간을 모니터링 하는 단계를 포함하는 방법.
  59. 제57항 또는 58항에 있어서, 제1타이머 구간동안 변환기 몸체에 대한 자기결합에 의하여 AC 발진기에 파워를 공급하는 단계를 포함하는 방법.
  60. 제57항에 있어서, 발진기에 파워를 공급하는 단계를 포함하는 방법.
  61. ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
KR1019930701299A 1990-11-01 1991-09-16 활성송신철필을 가진 전자기 위치변환기 KR930702730A (ko)

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