MXPA03005755A - Aparato sensorial inductivo. - Google Patents

Aparato sensorial inductivo.

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Abstract

Un sistema sensorial inductivo generalmente comprende un inductor de deteccion, un inductor de deteccion de referencia, un oscilador, un bucle de control de retroalimentacion y un comparador. El oscilador es capaz de conectarse tanto al inductor de deteccion como al inductor de deteccion de referencia. En el oscilador que se conecta al inductor de deteccion de referencia, el bucle de control de retroalimentacion establece un nivel de referencia fijo. En el inductor de deteccion que se conecta al oscilador, el comparador compara el estado del inductor de deteccion contra el umbral que se deriva del nivel de referencia fijo para determinar el cambio en la inductancia del inductor de deteccion.

Description

APARATO SENSORIAL INDUCTIVO Campo de la Invención La presente invención se refiere a sensores selectivos y mas particularmente a un sensor inductivo que determine la identidad y posición de una trayectoria conductiva, un objeto, en la proximidad al sensor, y que sea adicionalmente independiente de la temperatura y con tolerancia de componente Antecedentes de la Invención Un sensor que determina la identidad y trayectoria conductiva se conoce generalmente como "sensor de presencia". La mayoría de los sensores de presencia usan inte ruptores de lengüeta e imanes de control tubular para trazar el movimiento de elementos magnéticos. Estos dispositivos usualmente tienen un interruptor de lengüeta colocado abajo de una pluralidad de posiciones discretas sobre el sensor. Cuando un objeto con un imán integrado en el mismo se coloca- en una posición particular, el interruptor de control se activa y permanece cerrado hasta que el objeto se retira. De esta manera la posición de los objetos colocados en el sensor pueden determinarse y trazarse . Sin embargo tales dispositivos no pueden determinar las identidades de los objetos colocados sobre la superficie del sensor., Unicamente cuando objetos específicos predeterminados se colocan en posiciones predefinidas sobre la superficie sensorial pueden tales dispositivos determinar las identidades de los objetos colocados sobre el sensor. Además tales dispositivos f ecuentemente son inexactos si los objetos se mueven rápidamente, y dos objetos ocupan la misma posición en la superficie sensorial Al alejarse de la presencia estándar del sensor de un elemento magnético / interruptor de lengüeta, se han desarrollados sensores de presencia que utilizan un cambio en la inductancia de las bobinas de sensar para indicar la localización y/o identidad de un objeto. Tal sensor de presencia puede encontrarse en la patente U.S 5, 791, 648 (de aquí en adelante citada como 648) que se titula "Aparato sensorial inductivo" y se incorpora aquí por referencia. El aparato sensorial inductivo de la patente 648 utiliza una matriz de bobinas embutidas en la superficie del aparato. Un multiplexor selecciona las bobinas individuales para conectarlas en secuencia a un oscilador LC en donde actúan como inductores en el circuito oscilatorio. Los cambios en la inductancia de cualquier bobina dan como resultado un cambio correspondiente en la amplitud y frecuencia de oscilación del circuito oscilatorio. La amplitud de la oscilación de cada bobina se compara contra cuando menos un umbral de voltaje por un comparador de amplitud. El comparador de amplitud es ejemplificado por un micro controlador para detectar la inductancia de cada bobina. El microcontrolador asigna entonces un valor a cada bobina individual que se determina por la inductancia de la bobina. Al asignar un valor a cada bobina individual, el microcontrolador determina el código que identifica de una manera única al objeto colocado siguiente o junto al aparato sensor inducti o . Aunque el aparato sensorial inductivo de la patente 648 es una mejora notable sobre el sensor de presencia de elemento de interruptor de lengüeta/magnético estándar, tiene sus propias limitaciones. Específicamente el oscilador LC del aparato sensorial inductivo, que se usa para detectar cambios en la autoinductancia de las bobinas sensoriales cerca de un patrón conductivo, queda sometido a variaciones de amplitud y frecuencia debido a cambios en la temperatura y a tolerancias de los componentes. Esto resulta en un desplazamiento en la amplitud operativa tranquila del oscilador, pues el desplazamiento en la amplitud operativa tranquila, limita la capacidad del aparato sensorial inductivo para detectar pequeñas variaciones en amplitud, ocasionadas por la proximidad de material conductivo con respecto al aparato sensorial inductivo. Otra limitación mas del aparato sensorial inductivo de la patente 648 es que únicamente detecta la presencia o ausencia de material conductivo en una proximidad muy cercana a cada una de las bobinas de sensor, lo que limita el numero de objetos que pueden detectarse con un numero dado de bobinas de sensor, debido al uso de patrones conductivos binarios codificados. Otra limitación del aparato sensorial inductivo de la patente 648, es que aunque detecta la presencia o la localización discreta de un objeto conductivo, no puede detectar la posición exacta del desplazamiento de tal objeto. En vista de lo anterior, hay una necesidad de un aparato sensorial electrónico inductivo que incorpore una sensibilidad mejorada para detectar objetos codificados en un patrón conductivo, o para detectar la presencia o la localización de un objeto conductivo a distancias sensoras mayores para un tamaño dado de bobina. Además, existe la necesidad de un aparato electrónico sensorial inductivo que tenga una tolerancia y estabilidad mejoradas para compensar automáticamente las variaciones de temperatura y tolerancias de los componentes. Además, hay una necesidad de un aparato sensorial inductivo que pueda detectar un numero aumentado de objetos con un numero dado de bobinas de sensor, por medio - de la detección de múltiples estados conductivos. También hay necesidad de un aparato electrónico sensorial inductivo que pueda detectar la posición o el desplazamiento de un objeto. Sumario de la Invención Las necesidades descritas anteriormente son cumplidas en gran medida por el sistema sensorial inductivo de la presente invención. El sistema sensorial inductivo comprende, en lo general, un inductor sensor, un inductor sensor de referencia, un lazo de control de retroalimentacion, y un comparador. El oscilador es conectable tanto al inductor sensor como al inductor sensor de referencia. Al estar conectado el oscilador al inductor sensor de referencia, el comparador compara el estado del inductor sensor con respecto a un umbral que se deriva del nivel de referencia fijado para determinar el cambio en inductancia del inductor sensor. El sistema sensorial inductivo incluye además un procesador que selecciona entre el inductor sensor y el inductor sensor de referencia. El lazo de control de retroaliemntación mantiene el nivel de referencia fijado substancialmente e independiente de las variaciones de temperatura en el ambiente, de las variaciones del voltaje de alimentación y de las variaciones en las tolerancias de los componentes. El inductor sensor puede ser de varias configuraciones, una bobina plana, redonda o cuadrada, y una bobina sensora de forma triangular o rectangular. Los inductores sensores pueden incorporarse en una mesa de juego, muñeca o libro, o un templete colocado detrás de un libro para detectar lugares inductivos dentro de las páginas del libro. El sistema sensorial inductivo puede estar configurado para la detección de múltiples estados conductivos, Al hacerlo, el nivel de referencia establecido por el lazo de control de retroalimentación se usa para derivar cuando menos dos umbrales para comparación. Los diferentes umbrales permiten la detección de diferentes niveles conductivos en un objeto. Estos diferentes niveles conductivos pueden detectarse por el sistema sin tomar en consideración la orientación del objeto a una distancia sensora dada. Los objetos están preferentemente codificados con un patrón impreso o materiales diferentes que tengan condutividades diferentes. Especxfreamente el sistema sensorial inductivo puede usarse para detectar patrones trinarios de objetos codificados con tres estados conductivos diferentes, por ejemplo,' cubiertos, sin cubrir, cubiertos parcialmente con material conductivo . El sistema sensorial inductivo puede emplear bobina de forma triangular o rectangular para crear un sensor de posición que pueda incorporarse en un atenuador o controlador - de deslizamiento. A medida que el material conductivo se mueve a lo largo del eje de la bobina, se genera un voltaje que es linealmente proporcional al desplazamiento del objeto conductivo. Este voltaje o su representación digital puede usarse para controlar una variedad de dispositivos mecánicos, volumen audio, temperatura, etc. Descripción de los Dibujos La Figura 1 es un diagrama de bloque del aparato sensorial inductivo de la presente invención; La Figura 2 es un diagrama electrónico detallado que implementa el aparato sensorial inductivo según la Figura 1; La Figura 3 representa un diagrama de un libro con un templete de bobina, mostrando lugares conductivos desplazados usados para la detección de páginas . La Figura 4 presenta la construcción de una bobina sensora de forma triangular que puede utilizarse con el aparato sensorial inductivo de la presente invención para detectar el desplazamiento de un objeto conductivo; La Figura 5 muestra la construcción de un atenuador conductivo' sellado; Descripción Detallada de las Modalidades Preferidas El aparato sensorial inductivo de la presente invención provee la sensibilidad mejorada que permite detectar objetos codificados dentro de un patrón conductivo a distancias sensores mayores, provee una tolerancia mejorada y estabilidad mejorada para compensar automáticamente las variaciones en temperatura y las tolerancias de los componentes, y provee un aumento en el numero de objetos que pueden detectarse al detectar- múltiples estados conductivos. I. Aparato Sensorial Inductivo Refiriéndonos a las Figuras 1 y 2, se presenta el aparato sensorial inductivo 10 de la presente invención. Como se muestra, el aparato sensorial inductivo 10, en lo general, incluye una pluralidad de bobinas 20, cada una de las cuales forma parte de un oscilador LC 22 y cada una de las cuales esta conectada a un multiplexor de bobina 24. La operación del multiplexor de bobina 24 esta bajo la dirección de un microcontrolador 21, que puede incluir un chip de voz. La salida del oscilador LC 22 esta dirigida a un detector de punta 28, cuya salida esta dirigida a un comparador de amplitud 30 y al lazo de control de retroalimentación 32. El lazo de control de retroalimentación comprende, en lo general, un comparador de voltaje 34 y un detector / amortiguador de punta 36, la salida del cual esta dirigida de regreso al oscilador LC 22. Una batería 38, preferentemente, da energía al aparato sensorial inductivo 10, Un micrófono puede conectarse al microcontrolador 26 para activación por el chip de o z . El aparato sensorial inductivo 10 ajusta automáticamente el voltaje que impulsa al oscilador LC 22, por medio de un lazo de control de retroalimentación, para mantener la amplitud de punta o máxima fijada del oscilador y compensar las variaciones en la amplitud de oscilación debido a cambios en el voltaje de alimentación o en la temperatura o tolerancias en los componentes. Esto elimina la necesidad de un regulador de voltaje en el circuito y aumenta la sensibilidad y el alcance dinámico del aparato sensorial inductivo 10 para una tamaño dado de bobina sensora 20, y asi mejora la capacidad del aparato sensorial inductivo 10 para detectar múltiples estados conductivos. El numero de bobinas sensoras depende del numero de bits usados en los patrones de código que han de detectarse (lo cual queda dictado por el numero total de patrones de código que han de detectarse y el tipo de codificación usada, eso es: binaria, trinaría, etc.) o por el número de localizaciones discretas en donde se ha de detectar la presencia de un objeto conductivo. El tamaño de las bobinas depende de la distancia sensora. Sin embargo, la distancia sensora o distancia a la que se sensa, también depende de la conductividad del patrón conductivo que se detecta. La plata, por ejemplo, puede detectarse a una distancia sensora mayor que el cobre o aluminio. Con el objeto de mantener los patrones de código multibits de un tamaño razonable, las bobinas de sensor plano son usualmente cuadradas o redondas, y típicamente en un tamaño que va de aproximadamente a 0.5" a aproximadamente =.88" (de 1.30 cm a 2.25 cm) Las bobinas pueden grabarse en una PC o imprimirse en un substrato no absorbente, usando una tinta conductiva. Una bobina cuadrada de 1.87cm consiste típicamente de 14 vueltas, las distancias sensoras varían aproximadamente en 0.06 usando bobinas pequeñas (=.5") hasta 0.25" con bobinas cuadradas de 0/88 ". Bobinas más grandes mayores que 1" (2.56 C ) se usan normalmente para la detección de mas de dos estados conductivos múltiples para proveer un margen dinámico de sensor que sea suficiente en una distancia sensora razonable . Las bobinas 20 pueden arreglarse sobre la superficie de un aparato 10 en cualquier patrón. Sin embargo, en la modalidad preferida, las bobinas 20 están arregladas linealmente en filas y columnas en un patrón de tablero de damas. En una modalidad alternativa, las bobinas 20 están arregladas en series de círculos concéntricos, lo que permite patrones que han de detectarse aun si rotan sobre las bobinas sensoras. El único requisito en lo que respecta al arreglo de las bobinas 20 sobre la superficie del aparato 10, es que el patrón de bobinas 20 debe acoplarse con el patrón de elementos conductivos sobre el objeto que ha de leerse por el aparato sensorial inductivo 10. Cada una de las bobinas 20, en cierto tiempo funcionando, actúa como el indicador para el oscilador LC 22. Como se muestra en el diagrama de circuito de la figura 2, el oscilador LC 22 tiene una configuración estándar incorporando un transistor bipolar 40, un resistor de polarización 42, un capacitor de paso 44, asi como los capacitores primero y segundo 46 y 48. La base del transistor 40 esta unida a tierra. El multiplexor 24 esta compuesto de una pluralidad de transistores bipolares 50, esto es uno por cada bobina sensora 20, cada uno de cuyos emisores esta unido a tierra, asi como el resistor 52 conectado entre el microcontrolador 26 y la base de cada transistor 50. alternativamente, el multiplexor de bobina 24 puede comprender un chip colector abierto por ejemplo un 74 LS156 (octal) o 74LS05 (hexagonal). Bajo la dirección del microcontrolador 26, el multiplexor de bobina 24 funciona para poner a tierra una de las bobinas sensoras 20 cada vez. La bobina sensora a tierra 20, efectivamente conecta la bobina sensora 20 al oscilador LC 22 al crear una trayectoria de tierra o básica a través de la bobina sensora 20, habilitando asi al oscilador LC 22. El microcontrolador 26 es preferentemente una combinación de microcontrolador y chip de voz. Alternativamente, el chip de voz puede eliminarse del microcontrolador 26, o un controlador lógico discreto o un chip ASIC puede usarse en lugar del microcontrolador 26. El microcontrolador 26 se utiliza para la secuencia a través de varias bobinas sensoras 20 de modo que el estado de cada bobina sensora puede determinarse . El detector de punta 28 comprende generalmente un primer y un segundo diodo 51, 52 primero y segundo capacitores 54, 56 y un resistor 58. el detector de punta 28 funciona para sujetar la excursión negativa de la salida del oscilador LC 22 a tierra y convertir la amplitud positiva de punta del oscilador LC 22 a un nivel de corriente continua que pueda usarse para la comparación por el comparador de voltaj e 34. El comparador de amplitud 30 comprende preferentemente un amplificador operacional 60 y se usa para detectar cambios en la amplitud de oscilación del oscilador LC 22, el cambio en amplitud corresponde a un cambio en inductancia de la bobina sensora 20, indicando la conductividad del material cerca de la bobina sensora 20. El lazo de retroalimentación 32, como se ha indicado anteriormente, comprende en lo general, un comparador de voltaje 34 y un detector de punta / amortiguador 36. El comparador de voltaje comprende preferentemente un amplificador operacional 62, un diodo 64 cuya calda de voltaje delantera se usa para establecer un voltaje de referencia de 700 mV, y un resistor 66, controla al diodo de referencia 64. El comparador de voltaje 34 se usa para comparar el nivel de salida de corriente continua del oscilador LC 22 con el voltaje de referencia. La salida de Op-Amp (amplificador operacional) 62 se alimenta al detector de punta / amortiguador 36 que comprende generalmente el diodo 68, el capacitor 70, el resistor 72 y el transistor bipolar 74. La salida del detector de punta / amortiguador 36 se suministra como voltaje impulsor al oscilador LC 22. Al funcionar el microcontrolador 26 dinámicamente selecciona cualquier bobina sensora 20, que no este cubierta con material inductivo, para usarse como una bobina de referencia y la conecta al circuito oscilador, al ponerla a tierra por medio del multiplexor de bobina 24, por ejemplo transistor bipolar 50, para establecer el nivel de impulsión requerido para al oscilador LC 22. El nivel de impulsión nominal para el oscilador LC 22 se establece, por selección del resistor emisor, esto es el resistor 42, a medio camino a través del margen o alcance dinámico del lazo de control de retroalxmentación 32. La amplitud punta de la bobina sensora es dominada por el lazo de control de retroalimentación a un voltaje de referencia fijo, por ejemplo 700 mV de modo que las otras bobinas sensoras 20 puedan momentáneamente conectarse dentro del oscilador LC 22 por el microcontrolador 26 y comparar contra la bobina de referencia, la cual no queda afectada por la proximidad de material conductivo. Esto da como resultado una mayor sensibilidad de detección de sensor y alcance dinámico, sin ajustes de circuito, aumentando la distancia de sensor para un tamaño de bobina dado. Cuando el material conductivo esta en la inmediata cercanía de cualquier bobina sensora 20, la inductancia y la oscilación de la bobina sensora respectiva 20 disminuye. Este cambio en amplitud se detecta por el comparador de amplitud 30 cuando compara la amplitud de oscilación contra dos o más voltajes de referencia. Los dos o más voltajes de referencia se derivan de la referencia fija de 700mV que se provee por el diodo 64 y se seleccionan dinámicamente por el microcontrolador 26 cambiando el divisor de voltaje, establecido con un primer resistor 78 y un segundo resistor 76 (y así el umbral de conexión) en la entrada positiva del comparador de amplitud 30. Si el comparador de amplitud 30 indica que la amplitud de bobina de referencia esta abajo del primer umbral implicando asi que el material conductivo esta cubriendo o ha sido colocado cerca de la bobina sensora de referencia seleccionada 20, el microcontrolador 26 funciona por su software para seleccionar dinámicamente una nueva bobina sensora no cubierta 20 que se use como referencia. Con una bobina sensora de referencia 20 establecida y establecido el nivel de impulsión para el oscilador LC 22, el microcontrolador funciona para pasar a través de las bobinas sensoras restantes 20 comparando la amplitud de cada bobina sensora 20 con cuando menos el primer umbral, y si se desea, otros umbrales. En el caso de comparar la amplitud de cada bobina sensora 20 con únicamente un primer umbral, el aparato sensorial inductivo 10 puede usarse para producir un código binario que corresponda a un código de identificación impreso sobre un objeto o colocación de un objeto conductivo que este dentro de un área cubierta por las bobinas sensoras 20. Por ejemplo a cada bobina sensora 20 puede asignarse un valor de cero (0) por el microcontrolador 26, si no hay cambio en inductancia en la bobina sensora 20, y correspondientemente ningún cambio en amplitud detectado por el comparador de amplitud 30, y C3da bobina sensora 20 puede recibir un valor asignado de uno (1) por el microcontrolador 26 si hay un cambio importante en la inductancia de la bobina sensora 20, y correspondientemente un cambio en amplitud detectado por el comparador de amplitud 30. Asi, el microcontrolador 26 es capaz de producir un código binario por el muestreo de la matriz de las bobinas sensoras. En el caso de comparar la amplitud de cada bobina sensora 20 a mas de un umbral, el aparato sensorial inductivo 10 puede usarse para detectar múltiples estados conductivos. Específicamente, cada bobina sensora 20 puede detectar dos o más estados conductivos de un objeto mas bien que detectar simplemente sino material conductivo esta o no esta" presente. Los estados conductivos intermedios son codificados sobre un objeto para el -uso de patrones de tinta conductiva impresa en tiras, por ejemplo, en donde el di stanciamiento y el ancho de las tiras varía la conductividad variando el área de las bobinas sensoras correspondientes que esta cubierta con material conductivo, o al embutir materiales diferentes que exhiben diferentes conductividades, por ejemplo cobre y plata, en un objeto. La capacidad para detectar una pluralidad de estados conductivos con una sola bobina es deseable cuando los objetos son demasiado pequeños para acomodar detección con múltiples bobinas sensoras o cuando no se desea restringir la orientación de un objeto, como usualmente se requiere al detectar un patrón de código conductivo de múltiples celdas. Además, la capacidad para detectar una pluralidad de estados conductivos permite que el aparato sensorial inductivo 10 lea patrones conductivos trinarlos y produzca un código trinario correspondiente. Por ejemplo: (1) el microcontrolador 26 puede asignar a cada una de las bobinas sensoras un cero (0) si no hay cambio en la inductancia de las bobinas sensoras 20 (bobina sensora 20 esta descubierta) y correspondientemente, ningún cambio en la amplitud detectada por el comparador de amplitud 30; (2) el microcontrolador 26 puede asignar a cada una de las bobinas sensoras 20 un uno (1) se hay cambio en inductancia de la bobina sensora 20 (bobina sensora 20 paracialmente cubierta) y correspondientemente hay un cambio en la amplitud detectada por el comparador de amplitud 30, esto es, la amplitud ha caldo debajo de un primer umbral; y (3) el microcontrolador 26 puede asignar a cada una de las bobinas sensoras 20 un dos (2) si hay cambio en la inductancia de la bobina sensora 20 (bobina sensora 20 esta completamente cubierta) y correspondientemente hay cambio en la amplitud detectada por el comparador de amplitud 30, esto es la amplitud ha caido abajo de un segundo umbral. Al usar un código trinario, el numero de objetos que puede detectarse con un numero dado de bobinas sensoras 20, aumentara dramá icamente. Por ejemplo usando seis bobinas sensoras planas 20 cuadradas de 3/4 de pulgada en un área sensora de 2.25 pulgadas por 1.5 pulgadas, pueden representarse 63 códigos binarios. Sin embargo, al usar una codificación trinario con las mismas seis bobinas sensoras 20, pueden detectarse 728 códigos únicos debe notarse que sin embargo la codificación trinaría aumenta la exactitud de posición requerida en la colocación de los patrones de código impresos sobre el aparato sensorial inductivo 10. El aparato sensorial inductivo 10, como se ha descrito anteriormente, puede usarse en numerosas aplicaciones. Estas aplicaciones pero no quedan limitadas a la identificación de cartas, la detección de piezas de juego diferentes en diferentes localidades de una mesa de juego, la detección de un objeto al tocarlo por la mano de una muñeca, juguete especial, y la identificación de objetos moldeados al colocarlo en cualquier orientación en una superficie sensorial. Estas detecciones pueden usarse para disparar respuestas auditivas que son producidas por el chip de voz del microcontrolador 26 y el altavoz 39. La mano puede entonces ponerse sobre una palabra o una pintura de un libro colocado sobre un templete conteniendo al aparato sensorial inductivo 10, el cual incluye una pluralidad de bobinas sensoras planas 20 que están impresas sobre un circuito o grabadas en un tablero PC. Al detectar el aparato sensorial inductivo la mano, se produce una palabra o frase correspondiente a la palabra o pintura seleccionada en el libro. Alternativamente, el aparato sensorial inductivo 10 puede incorporarse en el mismo libro. Nótese que en tal situación, ciertas bobinas sensoras 20 del aparato sensorial inductivo 10 pueden usarse para detectar la localización de la mano de la muñeca, apuntada a una palabra dada sobre una página del libro, aunque todavía otras bobinas sensoras 20 se usen para detectar la identidad del libro, así como la página seleccionada (la mano, la página, el libro etc. están cada uno codificado diferentemente con material conductivo) . El software lee el estado de varias bobinas de libro para detectar un código ID de libro impreso en la ultima página o cubierta trasera del libro. Lee el estado de las bobinas fuera de página, en donde el numero de las bobinas de páginas esta cubierto con puntos conductivos en páginas sucesivas que indican la página seleccionada. Entonces el software indica una tabla almacenada de direcciones de memoria palabra/ voz de frase para cada libro y selecciona un subconjunto de esas direcciones correspondientes a la página seleccionada para el libro seleccionado. Entonces detecta la bobina de palabra individual cubierta por la mano de la muñeca, usando esa información como un índice para seleccionar una dirección de voz particular, dentro del conjunto de direcciones posibles de voz para la página seleccionada, que corresponda a la palabra o pintura individual que se apunta en la página seleccionada. Con respecto a la detección de la página de un libro, existe una técnica anterior relacionada a varias maneras de detección mecánicas y electromecánicas. Sin embargo esas maneras de detección generalmente requieren conexiones eléctricas a las páginas y/o área de corte en las páginas (por ejemplo: para detección óptica). El aparato sensorial inductivo 10 puede usarse sin los requisitos de la técnica anterior; como se muestra en la Figura 3, cada página 80 de un libro puede estar impresa con un solo punto conductivo 82, en cada página 80, de modo que los puntos 82 en las páginas solapantes 80 cubran cada una sus bobinas de página respectiva 84 en el patrón de bobina sensorial. En esencia el marcado de cada página 80 puede realizarse con un solo punto conductivo oculto, 82, y asi, la detección de las páginas 80 puede aparecer como mágica al usuario. Bobinas de palabras 86 pueden usarse para detectar varias palabras 88 sobre las páginas 80. Nótese que la electrónica del aparato sensorial inductivo 10 se mantiene cercana a las bobinas 84 y 86 en la cubierta trasera del libro o en un templete que se coloque al lado del libro. II Aparato Sensorial Inductivo - Sensado de posición. Refiriéndonos a la figura 4, se presenta una bobina sensora triangular plana 100 que puede ser utilizada con el aparato sensorial inductivo 10 en vez de la bobina sensora 20. La bobina triangular sensora 100 es preferentemente un triángulo isósceles o equilátero con un eje imaginario 102, en donde el eje imaginario 102 se define como el bisector de un ángulo del triángulo que es perpendicular al lado opuesto 104 y conecta el punto central del lado opuesto 104. Asi, el eje imaginario 102 divide a la bobina sensora triangular 100 en dos mitades simétricas 106. Si la bobina sensora triangular 100 se conecta al aparato sensorial inductivo 10 en lugar de la bobina sensora 20, y una pieza de material conductivo que sea mas ancha que el ancho máximo de la bobina sensora triangular 100 pero mas corta que su longitud, se mueve a lo largo del eje imaginario 102 de la bobina sensora triangular 100 y en proximidad cercana a la bobina sensora triangular 100, entonces el voltaje pico detectado desde el oscilador LC 22, producido por el aparato sensorial inductivo 10 será proporcional linealmente al desplazamiento del material conductivo a lo largo del eje imaginario 102 de la bobina sensora triangular 100. En otras palabras la bobina sensora triangular 100 puede usarse para producir un voltaje que es proporcional a la posición de un objeto conductivo a lo largo del eje imaginario 102 de la bobina sensora triangular y a una distancia fija del nivel plano de la bobina sensora triangular 100. Este voltaje puede entonces amplificarse y usarse directamente por el aparato sensorial inductivo 10 como un voltaje de control análogo o también puede hacerse digital y usarse con una tabla de vista de software dentro del micro controlador 26 para determinar la posición exacta del objeto conductivo. Cuando el material conductivo se coloca cerca del vértice 108 de la bobina sensora triangular 100, cubrirá un área de bobina muy pequeña en tanto que se mueve a lo largo del eje imaginario 102 de la bobina sensora triangular 100, y cubre un área que aumenta con mas vueltas de bobina. Esto ocasiona la autoinductancia de la bobina sensora triangular 100 para disminuir a medida que el material conductivo puentea el campo a través de las vueltas de bobina y el cambio de inductancia es lineal en tanto que la bobina sensora triangular 100 es simétrica alrededor del eje imaginario 102. Sin embargo, cuando el objeto conductivo alcanza el área de la bobina sensora triangular 100, cerca del lado opuesto 104, donde las vueltas de bobina son perpendiculares al eje imaginario 102, el efecto de puentear el campo disminuye y la inductancia de la bobina sensora triangular 100 puede en realidad empezar a crecer. Por lo tanto el área sensora para detectar el desplazamiento lineal se extiende desde el vértice 108 de la bobina sensora triangular 100, a lo largo del eje imaginario 102 al borde del área en donde las vueltas de la bobina corran perpendiculares al eje imaginario 102, el borde será designado por la linea 110. En una modalidad alternativa de un sensor de desplazamiento, una bobina rectangular, que es simétrica alrededor de un eje puede conectarse al aparato sensorial inductivo 10. En este caso una hoja plana de material conductivo al jalarse a través de la bobina rectangular en la dirección de su eje cubre un área cada vez mas grande de la bobina y también produce un voltaje de control sensor que es linealmente proporcional al desplazamiento de la hoja conductiva a lo largo del eje de bobina. La capacidad para detectar el desplazamiento de un objeto conductivo con el aparato sensorial inductivo 10, usando la bobina sensora triangular 100 o alternativamente, con una bobina sensora rectangular tiene aplicación en el sensado de posición particularmente para usarse en controles aplicados en ambientes tóxicos o contaminados. Debido a que el contacto físico entre el material conductivo y la bobina sensora no se requiere, un mecanismo de control utilizando el aparato sensorial inductivo 10 se diseña para funcionar en un encierro totalmente hermetizado adecuado para tal ambiente tóxico o contaminado y que puede ajustarse externamente, desde afuera del encierro sellado. Una aplicación especifica es aquella de un atenuador sellado, un controlador de deslizamiento que puede usarse para control de volumen, ajuste de velocidad etc. El atenuador sellado se construye como se muestra en las figuras 5A y 5B usando el aparato sensorial 10 con bobinas sensoras triangulares 100 con una barra conductiva deslizante 110 que se mueve sobre bobinas sensoras triangulares sensoras 100 pero esta separada de las bobinas 100 por una cubierta de caja sellada 113. El plano 115 de la bobina sensora triangular 100 en donde la bobina sensora 100 esta impresa sobre un material de substrato o gravada en un tablero de PC puede verse en la vista lateral del atenuador, figura 5B. Como puede verse en la vista lateral del atenuador, la barra conductiva deslizante 112 incluye preferentemente lengüetas 116 que hacen que la barra 112 pueda deslizarse abajo de una cubierta de panel de control 114 al mismo tiempo que se mantiene cautiva por la cubierta 114. Cuando la posición del control atenuador se mueve, se produce un voltaje proporcional a su posición por el aparato sensorial inductivo 10 y se usa para controlar un elemento resistivo controlado por voltaje, la velocidad de la maquinaria o en cualquier aplicación que pueda ser controlada por un voltaje variable de corriente directa o microcontrolador. Otra aplicación del aparato sensorial inductivo 10 con una bobina sensora triangular 100 incluye detectar la posición de un objeto conductivo con una resolución elevada, en donde se debe detectar un continuo de posiciones, mas bien que ajustar una serie de posiciones discretas. Por supuesto, numerosas otras aplicaciones del aparato sensorial inductivo 10 con la bobina sensora triangular 100 pueden alcanzarse sin salir del espíritu o alcance de esta invención. La presente invención puede materializarse en otras formas especificas sin partir del espíritu de los atributos esenciales de la misma; por lo tanto las modalidades ilustradas deben considerarse en todos los aspectos solo ilustrativas y no restrictivas, se hace referencia a las reivindicaciones anexas mas bien que a la descripción anterior para indicar el alcance de la invención.

Claims (20)

  1. REIVINDICACIONES 1. Un sistema sensorial inductivo para identificar o detectar un objeto conductivo o un objeto codificado conductivamente, el sistema sensorial inductivo comprende: un inductor sensor; un inductor sensor usado como referencia; un oscilador conectable al inductor sensor y al inductor sensor de referencia, y un lazo de control de etroalimentación , en donde al conectarse el oscilador al inductor sensor de referencia el lazo de control de retroaliment ación establece un nivel de referencia fijo; y un comparador, en donde estando el oscilador conectado al inductor sensor, se compara un estado del inductor sensor por el comparador con respecto al umbral derivado del nivel de referencia fijado para determinar el cambio en inductancia del inductor senso .
  2. 2. El sistema sensorial inductivo de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además un procesador, en donde el procesador selecciona entre el inductor sensor y el inductor sensor de referencia para la conexión al oscilador.
  3. 3. El sistema sensorial inductivo de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el lazo de control de retroalimentación mantiene el nivel de referencia básicamente independiente de una variación seleccionada del grupo consistente de las variaciones de la temperatura ambiente, variaciones de voltaje alimentado en un voltaje de suministro al sistema sensorial inductivo, y variaciones de tolerancia en los componentes en un componente del sistema sensorial inductivo .
  4. 4. El sistema sensorial inductivo de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el objeto codificado inductivamente se selecciona de un grupo consistente de una pluralidad de tarjetas, imágenes, figuras moldeadas o formas, piezas de juego, vehículos o piezas de rompecabezas.
  5. 5. El sistema sensorial inductivo de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el inductor sensor comprende una bobina sensora plana en donde la bobina sensora plana esta embutida dentro de un objeto, el objeto seleccionado de un grupo que consiste de: un libro y un templete colocado directamente debajo de un libro, y en donde el objeto conductivo comprende una página dentro del libro.
  6. 6. El sistema sensorial inductivo de acuerdo con la reivindicación 5, en donde el objeto conductivo comprende una pluralidad de páginas dentro del libro y en donde cada una de la pluralidad de páginas incluye un material conductivo, y en donde cada parte de material conductivo esta desplazada en la página desde el punto conductivo en la siguiente página mas próxima .
  7. 7. El sistema sensorial inductivo de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el inductor sensor comprende una bobina sensora triangular plana o una bobina sensora rectangular plana.
  8. 8. El sistema sensorial inductivo de acuerdo con la reivindicación 7 , en donde la bobina sensora triangular o rectangular tiene un eje y en donde el sistema sensorial inductivo detecta la posición del objeto conductivo a lo largo del eje.
  9. 9. El sistema sensorial inductivo de acuerdo con la reivindicación 8, en donde el sistema sensorial inductivo esta implementado dentro de un atenuador o controlador de deslizamiento, en donde el objeto conductivo comprende una barra ajustable o un botón que se desliza sobre la bobina sensora triangular o rectangular para producir una señal de control.
  10. 10. El sistema sensorial inductivo de acuerdo con la reivindicación 9, en donde la señal de control es adecuada para controlar el audio volumen, la velocidad del motor o la temperatura.
  11. 11. ün sistema sensorial inductivo para identificar o detectar un objeto conductivo o un objeto codificado . conductivamente, el sistema sensorial inductivo comprende: un inductor sensor; un inductor sensor como referencia; un oscilador conectable al inductor sensor y al inductor sensor de referencia; y un comparador, en donde al estar conectado el oscilador a cada uno de los inductores sensores, un estado del inductor sensor se compara por el comparador con respecto a una pluralidad de umbrales derivados de un estado establecido por el inductor sensor de referencia para determinar el cambio en inductancia en el inductor sensor;
  12. 12. El sistema de acuerdo con la reivindicación 11, en donde la comparación del estado del inductor sensor con respecto a una pluralidad de umbrales permite que el sistema sensorial inductivo detecte múltiples estados conductivos en el objeto conductivo .
  13. 13. El sistema de acuerdo con la reivindicación 11, en donde el inductor sensor se usa para detectar una pluralidad de objetos conductivos a una distancia sensora dada independiente de la orientación de la pluralidad de objetos conductivos.
  14. 14. El sistema de acuerdo con la reivindicación 13, en donde cada uno de la pluralidad de objetos conductivos esta codificado para presentar una conducti idad diferente, la pluralidad de objetos conductivos se codifica de acuerdo a un tipo seleccionado de un grupo que consiste de: un material codificado y un patrón impreso codificado
  15. 15. El sistema de acuerdo con la reivindicación 12, en donde el objeto codificado se codifica con un patrón trinario y en donde el sistema sensorial inductivo detecta tres estados conductivos distintos .
  16. 16. El sistema de acuerdo con la reivindicación 15, en donde los tres estados conductivos distintos se seleccionan de un grupo consistente de: un estado en que esta cubierto con un material conductivo, un estado que esta sin cubrir por material conductivo y un estado en que esta parcialmente cubierto con un material conductivo.
  17. 17. El sistema de acuerdo con la reivindicación 13, en donde la pluralidad de objetos conductivos comprende una pluralidad de piezas de juego y en donde el inductor sensor se incorpora en un tablero de juego.
  18. 18. El sistema de acuerdo con la reivindicación 13, en donde la pluralidad de objetos conductivos comprende una pluralidad de objetos moldeados y en donde el inductor sensor esta incorporado en la base de un conjunto de juego o tablero donde se colocan los objetos moldeados, .
  19. 19. El sistema de acuerdo con la reivindicación 13, en donde el inductor sensor se incorpora en una muñeca, un juguete blando, una rompecabezas, un vehículo o un lector de tarjetas.
  20. 20. El sistema de acuerdo con la reivindicación 11, que comprende además un lazo de control de retroalimentación , en donde, con el oscilador conectado al inductor sensor de referencia, el lazo de control de retroalimentación establece un nivel de referencia fijo.
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