(57)【要約】      （修正有）【課題】対象エレメントに対し、後に適用するための最適なスイッチング閾値を予測できるセンサーシステムを提供する。【解決手段】複数の対象エレメントを備える対象ホイールと、センサー回路１３０に接続されたセンサーエレメントを備えるセンサーとを備えているセンサーシステムであって、センサーエレメントは、対象ホイールの回転を検出し、複数の対象エレメントのそれぞれについての極大値及び極小値を有する出力信号（センサー回路の入力信号１３２）を提供するよう構成されており、センサー回路は、複数の対象エレメントのうちの１つの対象エレメントに関する少なくとも１つの極大値及び少なくとも１つの極小値を用いて、当該１つの対象エレメントに対して後に適用するための最適なスイッチング閾値を予測するよう構成されていることを特徴とする。【選択図】図７
0003198076.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
複数の対象エレメントを備える対象ホイールと、
センサー回路に接続されたセンサーエレメントを備えるセンサーと
を備えているセンサーシステムであって、
上記センサーエレメントは、上記対象ホイールの回転を検出し、上記複数の対象エレメントのそれぞれについての極大値及び極小値を有する出力信号を提供するよう構成されており、
上記センサー回路は、上記複数の対象エレメントのうちの１つの対象エレメントに関する少なくとも１つの極大値及び少なくとも１つの極小値を用いて、当該１つの対象エレメントに対して後に適用するための最適なスイッチング閾値を予測するよう構成されている
ことを特徴とするセンサーシステム。
【請求項２】
上記対象ホイールは、磁極ホイールまたは歯車の何れかにより構成されており、上記対象エレメントは、それぞれ、上記磁極ホイールの磁極又は上記歯車の歯の何れかによって構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のセンサーシステム。
【請求項３】
上記センサーエレメントは、磁界センサーエレメントを備えている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサーシステム。
【請求項４】
上記磁界センサーエレメントは、ホール素子を備えている
ことを特徴とする請求項３に記載のセンサーシステム。
【請求項５】
バックバイアス磁石を更に備えている
ことを特徴とする請求項３又は４に記載のセンサーシステム。
【請求項６】
上記センサー回路は、上記複数の対象エレメントのうちの上記１つの対象エレメントに対して後に適用するための単一の最適な閾値を予測するよう構成されている
ことを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載のセンサーシステム。
【請求項７】
上記センサー回路は、上記複数の対象エレメントのうちの上記１つの対象エレメントに対して後に適用するための立ち上がりエッジ用の最適な閾値及び立下りエッジ用の最適な閾値を予測するよう構成されている
ことを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載のセンサーシステム。
【請求項８】
上記センサー回路は、
上記複数の対象エレメントのうちの上記１つの対象エレメントについての上記極大値と、
上記複数の対象エレメントについての一回転あたりの極小値の平均と
を用いて、上記１つの対象エレメントに対して少なくとも次回適用するための最適なスイッチング閾値を予測するよう構成されている
ことを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載のセンサーシステム。
【請求項９】
上記センサー回路は、
上記複数の対象エレメントのうちの上記１つの対象エレメントについての上記極大値と、
上記極大値の直前の極小値と、
上記極大値の直後の極小値と
を用いて、上記１つの対象エレメントに対して少なくとも次回適用するための最適なスイッチング閾値を予測するよう構成されている
ことを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載のセンサーシステム。
【請求項１０】
上記センサー回路は、
上記複数の対象エレメントのうちの上記１つの対象エレメントについての上記極小値と、
上記複数の対象エレメントについての一回転あたりの極大値の平均と
を用いて、上記１つの対象エレメントに対して少なくとも次回適用するための最適なスイッチング閾値を予測するよう構成されている
ことを特徴とする請求項１から９の何れか１項に記載のセンサーシステム。
【請求項１１】
上記センサー回路は、
上記複数の対象エレメントのうちの上記１つの対象エレメントについての上記極小値と、
上記極小値の直前の極大値と、
上記極小値の直後の極大値と
を用いて、上記１つの対象エレメントに対して少なくとも次回適用するための最適なスイッチング閾値を予測するよう構成されている
ことを特徴とする請求項１から１０の何れか１項に記載のセンサーシステム。
【請求項１２】
上記センサー回路は、最適な閾値のそれぞれについて、セーフティゾーンを決定するものであり、
当該セーフティゾーンは、上記センサー回路が、上記出力信号を現在の最適な閾値と比較する処理から、上記出力信号を次の最適な閾値と比較する処理へと移行可能な点を規定するものである
ことを特徴とする請求項１から１１の何れか１項に記載のセンサーシステム。
【請求項１３】
上記セーフティゾーンは、ヒステリシス補償コンポーネントを有している
ことを特徴とする請求項１から１２の何れか１項に記載のセンサーシステム。
【請求項１４】
上記ヒステリシス補償コンポーネントは、予めプログラムされている
ことを特徴とする請求項１３に記載のセンサーシステム。
【請求項１５】
上記ヒステリシス補償コンポーネントは、上記センサー回路によって単一の振幅から決定される
ことを特徴とする請求項１３又は１４に記載のセンサーシステム。
【請求項１６】
上記センサー回路は、アナログ信号処理回路、コンパレータ、デジタルアナログコンバータ、及びアナログデジタルコンバータを備えている
ことを特徴とする請求項１から１５の何れか１項に記載のセンサーシステム。
【請求項１７】
上記コンパレータは、上記センサーエレメントからの上記出力信号と、最適なスイッチング閾値とを比較するよう構成されている
ことを特徴とする請求項１から１６の何れか１項に記載のセンサーシステム。
【請求項１８】
上記センサー回路は、複数のシフトレジスタを備えており、
上記複数のシフトレジスタの第１のサブセットは、それぞれ、上記複数の対象エレメントのうちの１つの対象エレメントについての１つの極大値を記憶するよう構成されており、
上記複数のシフトレジスタの第２のサブセットは、それぞれ、上記複数の対象エレメントのうちの１つの対象エレメントについての１つの極小値を記憶するよう構成されており、
上記複数のシフトレジスタは、１つの極大値及び１つの極小値の特定のセットに関連付けられた対象エレメントに対して次回適用するまで、複数の上記極大値及び複数の上記極小値を記憶するよう構成されている
ことを特徴とする請求項１から１７の何れか１項に記載のセンサーシステム。
【請求項１９】
上記センサー回路は、上記複数の対象エレメントの総数を検出するよう構成されていることを特徴とする請求項１から１８の何れか１項に記載のセンサーシステム。
【請求項２０】
上記センサー回路には、上記複数の対象エレメントの総数が予めプログラムされている
ことを特徴とする請求項１から１９の何れか１項に記載のセンサーシステム。
【請求項２１】
センサーエレメントによって、対象ホイールの第１回目の回転の間に、各対象エレメントについて極大値及び極小値を検出する第１の工程と、
特定の対象エレメントに関する少なくとも１つの極大値及び少なくとも１つの極小値を用いて、上記対象ホイールの少なくとも次の１回の回転における最適なスイッチング閾値を予測する第２の工程とを含んでいる
ことを特徴とする方法。
【請求項２２】
上記対象ホイールの各回転における上記第１の工程と上記第２の工程とを繰り返すことによって上記最適なスイッチング閾値をキャリブレートする工程を更に含んでいる
ことを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
上記第２の工程は、
上記特定の対象エレメントについての極大値と、
上記極大値の直前の極小値と、
上記極大値の直後の極小値と
を用いて、上記特定の対象エレメントに対して少なくとも次回適用するための最適なスイッチング閾値を予測する工程を更に含んでいる
ことを特徴とする請求項２１又は２２に記載の方法。
【請求項２４】
上記第２の工程は、
上記特定の対象エレメントについての極小値と、
上記極小値の直前の極大値と、
上記極小値の直後の極大値と、
を用いて、上記特定の対象エレメントに対して少なくとも次回適用するための最適なスイッチング閾値を予測する工程を更に含んでいる
ことを特徴とする請求項２１から２３の何れか１項に記載の方法。
【請求項２５】
上記第２の工程は、
上記特定の対象エレメントについての極大値と、
上記第１回目の回転、以前の回転または、現在の回転の少なくとも一つからの極小値の平均と
を用いて、上記特定の対象エレメントに対して少なくとも次回適用するための最適なスイッチング閾値を予測する工程を更に含んでいる
ことを特徴とする請求項２１から２４の何れか１項に記載の方法。
【請求項２６】
上記第２の工程は、
上記特定の対象エレメントについての極小値と、
上記第１回目の回転、以前の回転、または現在の回転の少なくとも１つからの極大値の平均と、
を用いて、上記特定の対象エレメントに対して少なくとも次回適用するための最適なスイッチング閾値を予測する工程を更に含んでいる
ことを特徴とする請求項２１から２５の何れか１項に記載の方法。
【請求項２７】
上記最適なスイッチング閾値について、セーフティゾーンを決定する工程をさらに含み、
当該セーフティゾーンは、第１の対象エレメントについての最適なスイッチング閾値から、次の対象エレメントについての最適なスイッチング閾値へとスイッチする点を規定するものである、
ことを特徴とする請求項２１から２６の何れか１項に記載の方法。
【請求項２８】
セーフティゾーンを決定する工程は、ヒステリシスファクターを含める工程を更に含んでいる、
ことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
ヒステリシスファクターを含める工程は、予めプログラムされたヒステリシスファクターを用いる工程を更に含んでいる、
ことを特徴とする請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
ヒステリシスファクターを含める工程は、対象エレメントについての極大値及び極小値から、ヒステリシスファクターを動的に決定する工程を更に含んでいる、
ことを特徴とする請求項２８または２９に記載の方法。
【請求項３１】
入力信号を提供するよう構成されたセンサーエレメントと、
上記入力信号を受信するために上記センサーエレメントに接続されたセンサー回路であって、当該センサー回路は、上記入力信号の一部を、上記入力信号の一部について予測された最適なスイッチング閾値と比較し、上記比較結果に応じて当該センサー回路の出力を切り替えるように構成されたコンパレータを備えている、
ことを特徴とするセンサー。
【請求項３２】
上記センサーエレメントは、磁界センサーエレメントを備えている
ことを特徴とする請求項３１に記載のセンサー。
【請求項３３】
上記磁界センサーエレメントは、ホール効果素子を備えている
ことを特徴とする請求項３２に記載のセンサー。
【請求項３４】
上記センサー回路は、上記センサーエレメントと上記コンパレータとの間に接続されたアナログ信号処理回路を備えている、
ことを特徴とする請求項３１から３３の何れか１項に記載のセンサー。
【考案の詳細な説明】
【考案の詳細な説明】
【０００１】
〔関連出願〕
本願は、米国仮出願No. 61/643,677（2012年5月7日出願）に基づく優先権の利益を主張するものであり、当該米国仮出願は、参照することによってその全体が本願に取り込まれる。
【０００２】
〔技術分野〕
本考案は、一般にセンサーに関するものであり、より具体的には、出力スイッチングシステム、および磁気センサーのための方法に関する。
【０００３】
〔背景〕
磁界センサーは、様々に適用される。その一つは、自動車のエンジン管理への適用である。例えば、回転する歯や磁極ホイールに関連付けられた磁界センサー、及び、バックバイアス磁石は、カムシャフトの回転及び／又は位置を検出することに用いることができる。
【０００４】
エンジン排気を減少させるために、エンジンをより正確に制御することが望まれている。これは、少なくとも部分的には、より正確なセンサーをより上手に用いることにより提供され得る。ここで、センサー信号は、（１）磁界の強さ、及び（２）センサーと対象エレメントとの間の距離の双方に依存するので、上記「より正確なセンサー」とは、例えば、改善された出力スイッチングを提供し、センサー及び回転エレメントの相対的な位置への依存性がより少ないもののことを指す。
【０００５】
出力スイッチング閾値を決定するための従来の典型的な解決策は、現在の信号特性への反応としてのゆっくりとした調整（regulation）に基づく反応性を用いることである。一般的に、２つのアプローチ（第１のアプローチ、並びに第２のアプローチ）のうちの１つが採用される。第１のアプローチは、図１Ａに示すように、全体的なパターン変化に追随するゆっくりとした適合を伴う全体的なパターンに亘って、単一の閾値を設定することである（遅い反応性アルゴリズム）。第２のパターンは、図１Ｂに示すように、信号の極大値及び信号の極小値の最後の組に従って連続的に適合することである（速い反応性アルゴリズム）。これらのアプローチは、それぞれ、位相再現性及びぶれ（run-out）（例えば、軸上に中心がとれていない歯や磁極ホイールのふらつき（wobble））、並びに、頑健性（振幅変調（amplitude modulation））を改善する一方で、準最適な（sub-optimal）位相の正確性を提供する。さらに、図２では、上述したカムシャフトの例に用いることが可能な従来のセンサー信号処理システムの概念図が示されている。出力が状態を変化させる点（point）は、オフセット調整ループ（offset regulation loop）によって提供されるフィードバック信号の量によって規定される。前方への信号経路（アナログ信号処理ブロック）に存在するアンチエイリアスフィルタ（anti-aliasing filter）によって決定されるゆっくりとしたループ反応は、オフセット調整ループにおける更新のタイミングと量を、好ましくは、頻度の低い更新へと抑制する。このゆっくりとした反応は、寄生スイッチング（parasitic switching）の原因ともなり得るものであり、望ましいものではない。
【０００６】
それゆえ、より改善された出力スイッチングシステムおよび方法が必要とされている。
【０００７】
〔まとめ〕
実施形態は、例えば、センサーのような最適なスイッチング閾値を決定するシステムおよび方法に関する。
【０００８】
実施形態において、センサーシステムは、複数の対象エレメントを備える対象ホイールと、センサー回路に接続されたセンサーエレメントを備えるセンサーとを備えているセンサーシステムであって、上記センサーエレメントは、上記対象ホイールの回転を検出し、上記複数の対象エレメントのそれぞれについての極大値及び極小値を有する出力信号を提供するよう構成されており、上記センサー回路は、上記複数の対象エレメントのうちの１つの対象エレメントに関する少なくとも１つの極大値及び少なくとも１つの極小値を用いて、当該１つの対象エレメントに対して後に適用するための最適なスイッチング閾値を予測するよう構成されている。
【０００９】
実施形態において、方法は、センサーエレメントによって、対象ホイールの第１回目の回転の間に、各対象エレメントについて極大値及び極小値を検出する第１の工程と、特定の対象エレメントに関する少なくとも１つの極大値及び少なくとも１つの極小値を用いて、上記対象ホイールの少なくとも次の１回の回転における上記対象エレメントについての最適なスイッチング閾値を予測する第２の工程とを含んでいる。
【００１０】
実施形態において、センサーは、入力信号を提供するよう構成されたセンサーエレメントと、上記入力信号を受信するために上記センサーエレメントに接続されたセンサー回路とを備え、当該センサー回路は、上記入力信号の一部を、上記入力信号の一部について予測された最適なスイッチング閾値と比較し、上記比較結果に応じて当該センサー回路の出力を切り替えるように構成されたコンパレータを備えている。
【００１１】
〔図面の簡単な説明〕
本考案は、添付の図面に関連する本考案の様々な実施形態についての以下の詳細な説明を考慮して、より完全に理解されるであろう。
【００１２】
図１Ａは、従来の単一の閾値の実施形態に関する信号図である。
【００１３】
図１Ｂは、従来の反応性閾値の実施形態に関する信号図である。
【００１４】
図２は、従来の反応性閾値の実施形態に関する信号図である。
【００１５】
図３は、一実施形態に係る対象ホイール及びセンサーシステムのブロック図である。
【００１６】
図４は、一実施形態に係る予測的な最適スイッチング閾値決定システム及び方法の信号図である。
【００１７】
図５Ａは、一実施形態に係る予測的な最適スイッチング閾値決定システム及び方法の信号図である。
【００１８】
図５Ｂは、一実施形態に係る予測的な最適スイッチング閾値決定システム及び方法の信号図である。
【００１９】
図５Ｃは、一実施形態に係る予測的な最適スイッチング閾値決定システム及び方法の信号図である。
【００２０】
図６は、一実施形態に係る予測的な最適スイッチング閾値決定システム及び方法の信号図である。
【００２１】
図７は、一実施形態に係る回路ブロック図である。
【００２２】
図８Ａは、一実施形態に係る回路ブロック図である。
【００２３】
図８Ｂは、図８Ａの実施形態に係る予測的な最適スイッチング閾値決定システム及び方法の信号図である。
【００２４】
本考案は、様々な変形および選択方式に従い、その仕様は、図面の例によって示され、詳細に記述されるであろう。しかしながら、その意図は、本考案を、後述の特定の実施形態に限定するものではないことを理解されるべきである。むしろ、本考案は、添付の請求項によって規定されるような本考案の精神及び目的の範囲に含まれる、全ての変形、均等物、及び代替案をカバーするものである。
【００２５】
〔詳細な説明〕
実施形態は、例えば磁界センサーのようなセンサーについての予測的な出力スイッチング閾値決定システム及び方法に関する。実施形態において、少なくとも１つの個別のスイッチング閾値は、各々の歯、または強磁性の歯の磁極、または磁極ホイールのそれぞれについて、反応的というよりはむしろ、予測的に決定される。例えば、一実施形態において、歯または磁極の数はプログラムされており、各々の歯または磁極についての最適な閾値は、ホイールの回転の間に決定される。各々の歯について決定された最適な閾値は、その後、次の回転において随意的に行われるキャリブレーションを伴って、ホイールの少なくとも次の１回の回転における当該歯のために用いられる。したがって、実施形態において、閾値は、隣接した歯または磁極に対して反応的というよりもむしろ、個別の歯または磁極について予測的である。
【００２６】
実施形態は、その結果、より良いキャリブレーション、及び／又はぶれ（run-out）についての補償、センサーと対象ホイールとの間の製造及び位置決めの許容範囲を提供する共に、改善された位相の正確性を提供する。これらの実施形態および他の実施形態は、ここに議論されるような利益および利点をも提供する。
【００２７】
図３を参照すると、対象ホイール１０４から間隔を空けて配置されたセンサー１０２を備えたセンサーシステム１００が示されている。実施形態において、センサー１０２は、ホール効果（Hall effect）センサーのような磁界センサーを備えている。実施形態において、センサー１０２は、他のタイプのセンサーを備えることもできる。センサー１０２は、以下に説明する信号処理回路も備えている。
【００２８】
センサー１０２が磁界センサーを備えている実施形態において、対象ホイール１０４は、強磁性体であり、図３に示すような歯車（tooth wheel）、磁極ホイール、または、いくつかの他の適した対象デバイスを備えている。センサーシステム１００は、バックバイアス磁石（不図示）を備えていてもよい。いくつかの他のタイプのセンサー１０２が用いられる実施形態において、対象ホイールは、いくつかの他の適した対象であって、センサー１０２によって回転または移動が検出可能な対象を備えている。図３に示す実施形態において、対象ホイール１０４は、４つの歯１０６を備えているが、この数は、他の実施形態においては、多くする、または少なくすることができる。説明の利便性のために、明細書の全体に亘って、対象ホイール１０４の例として、図３に示すような４つの歯のホイールを用いることとするが、決して他の実施形態について限定するものではない。実施形態において、歯または磁極の数は、ＥＥＰＲＯＭのようなセンサーシステム１００のメモリにプログラムされることができる、または、歯の数は、センサーシステム１００により検出されることができる。
【００２９】
対象ホイール１０４の歯１０６の各々は、図３において、説明の利便性のために、サイズがほぼ等しくなるよう、すなわち、歯１０６の各々が、対象ホイール１０４の谷１０８または対象ホイール１０４の残りの部分に対して同じ幅及び同じ高さを有しているように示されている。実際には、歯１０６は、意図的にまたは意図せずに、互いに異なり得る。例えば、センサーシステム１００が、回転中の対象ホイール１０４の正確な位置を、より容易に決定することができるように、歯１０６は、意図的に互いに異なり得る。例えば、製作公差または欠陥の理由から、歯１０６は、意図せずに互いに異なり得る。
【００３０】
作動中において、対象ホイール１０４は回転し、変化する磁界を発生させる。発生した磁界は、センサー１０２により検出される。図４を参照すると、センサー１０２により検出された信号は、信号１１０に類似する。歯１〜４に関連する信号１１０の一部は、上記の信号１１０に同定される。図示の信号１１０は、回転の間、相対的な極大強度、及び磁界の位相が変化する、４つの歯の間の差を示している。極小強度は、他の実施形態においては変化し得るが、比較的一定である。センサーシステム１００は、したがって、対象ホイール１０４が回転し、センサー１０２によって検出される磁界が高位（high）から低位（low）へ変化するにつれて、高位から低位へ切り替える、またはオンからオフへ切り替える。
【００３１】
位相の正確性を改善するために、より小さい歯であっても、より大きい歯であっても、幾何学的に同じ点（point）において、高位から低位へ切り替えること、またはその逆に切り替えることが望ましい。例えば、一実施形態において、磁界が特定の歯の極大値の約７０％に達したとき、すなわち、Ｋが振幅の０．７倍（K = 0.7 of the amplitude）となったときに、低位から高位へ切り替えることが最適である。同様に、磁界が上記の特定の歯に関連づけられた磁界の極大値の７０％を下回ったときに、高位から低位へ戻すように切り替えることが最適である。歯のサイズが変化する場合、図４に示す最適な閾値の例によって図解されているように、Ｋは、歯ごとに異なり得る。
【００３２】
Ｋについての値は、センサーシステム１００のためにプログラムされ得るが、センサーシステム１００の各装置の各対象ホイール１０４の個別の歯の各々について、Ｋに関連づけられた、対応する最適な閾値をプログラムすることは不可能ではないにしても、実際的でない。さらに、最適な閾値は、ぶれ、温度変化、配置、及びその他の多くの理由から、変化し得る。
【００３３】
したがって、実施形態において、センサーシステム１００は、対象ホイール１０４の少なくとも１回転の間に、歯の各々についての最適な閾値を決定する。実施形態において、少なくとも１回転は、対象ホイール１０４の第１回目の回転、対象ホイール１０４の以前の回転、または、対象ホイール１０４の現在の回転、または、それらのいくつかの組み合わせであり得る。さらに、センサーシステム１００の実施形態は、決定された最適な閾値を予測的に用いて、次の回転における同じ歯に対して適用するための閾値を適用する。温度変化、または、センサー１０２及び対象ホイール１０４の何れか若しくは両方の位置が変化するような他の事象のような、最適な閾値が初期的に決定された後の作動中に起こり得る事象に対応するために、最適な閾値は、キャリブレーションを提供するため、後の回転において、予測的に決定され続け得る。実施形態において、最適な閾値は、回転毎に、またはいくつかの他の間隔において、再決定またはキャリブレーションされ得る。一方で、他の実施形態においては、最適な閾値は、一度決定されると、継続的に（ongoing basis）用いられる。キャリブレーションが実施されるか否かに関わらず、決定された最適な閾値は、予測的に用いられる。すなわち、これらの閾値は、対象ホイール１０４の第1回目の回転の間に歯の各々について決定され、同じ歯に対して後に適用されるよう、少なくとも次の１回の回転において適用される。
【００３４】
図５Ａを参照すると、最適なスイッチング閾値を決定する１つの方法が示されている。図５Ａの実施形態において、センサーシステム１００は、プログラムされた又は動的に決定されたＫ値に従って、歯１の第１回目の回転の間の極大値、及び当該第１回目の回転の間の歯１〜４の各々の極小値の平均を用いて、引き続く歯１の次の回転についての最適な閾値を予測的に決定する。同様に、センサーシステム１００は、歯２の第１回目の回転における極大値、及び歯１〜４の当該第１回目の回転の極小値の平均を用いて、歯２の第２回目の回転についての最適な閾値を予測的に決定する。同様の方法は、歯３及び４の第２回目の回転の最適なスイッチング閾値の決定にも適用される。
【００３５】
図５Ｂを参照すると、他の方法が示されている。当該他の方法は、歯の極大値と、当該極大値に隣り合う２つの極小値とを用いて、当該歯の次の回転についての最適なスイッチング閾値を予測する方法である。例えば、プログラムされたＫ値に従って、歯１の第１回目の回転の極大値だけでなく、当該極大値の直前の極小値、及び当該極大値の直後の極小値を用いて、歯１の第２回目の回転の最適なスイッチング閾値を予測する。この同じアプローチは、他の歯にも適用される。
【００３６】
図５Ａ及び５Ｂの実施形態の各々は、一適用例または他の適用例により適した実施形態をそれぞれ提供し得る。例えば、図５Ｂは、実施形態において、平均を決定するために、４つの極小値の全てが記憶されるという必要はないので、より低いメモリ要求で足りる。このことは、いくつかの適用例において利点になり得るが、他の適用例においては、決定的要因にならないかもしれない。基本的に、様々な実施形態は、特定の適用例の何れかについて考えられ得る選択肢の範囲を提供する。
【００３７】
実施形態において、図５Ａ及び５Ｂの各々について、極小値／極大値を反対にしたものを用いてもよい。例えば、図５Ａを参照すると、個別の極小値、及び極大値の平均が用いられ、または、図５Ｂを参照すると、個別の極小値、及び隣り合う２つの極大値が用いられる。さらに、特定の方法は、１つだけである必要はなく、例えば、実施形態において、センサーシステム１００は、図５Ａのアプローチと図５Ｂのアプローチとの間、または、上述の他の方法間で代替可能である。実施形態において、センサーシステム１００は、上記２つの方法（アプローチ）を実行できるようプログラムされるのみならず、与えられた適用例及び／又は条件において、何れのアプローチが最適であるのかを動的に決定する能力をプログラムされ得る。
【００３８】
図５Ｃを参照すると、他の実施形態において、歯又は磁極の各々についてだけでなく、エッジの各々についても、異なる最適なスイッチング閾値、例えば、同じ歯または磁極の立ち上がりエッジ及び立下りエッジについての異なる最適なスイッチング閾値が決定され得る。したがって、対象ホイール１０４が４つの歯１０６を備えているような図３の実施形態において、センサーシステム１００は、歯１０６の各々について２つずつ、８つの最適なスイッチング閾値を算出する。
【００３９】
図６を参照すると、１つの最適な閾値から、次の歯についての次の最適な閾値へ切り替えるタイミングもまた考慮されなければならない。最適な閾値と、オフセット調整ループに提供されるフィードバックの量との差は、デルタ閾値として示されている。実施形態において、現在の最適な閾値から次の最適な閾値に切り替えるタイミングを含む処理は、寄生スイッチングまたは誤った閾値への切り替えを避けるよう、最適にトリガーされる。この最適なトリガーは、センサーシステム１００内のヒステリシス効果を考慮してもよい。したがって、実施形態において、図６に示すように、セーフティゾーンが、早すぎる切り替えを防ぐために実施されてもよい。一実施形態において、次の閾値が、ヒステリシスファクターが加えられた立下りエッジを通り過ぎる点は、各セーフティゾーンを規定する。各セーフティゾーンは、立ち上がりエッジ及び立下りエッジの両方に及ぶ。
【００４０】
ヒステリシスは、いくつかの方法で対応され得る。実施形態において、ヒステリシスファクターは、固定され得る。例えば、ヒステリシスファクターは、システム１００において実施される既知の応用例または状態に基づいてセンサーシステム１００にプログラムされ得る。一実施形態におけるヒステリシス値の例は、３ｍＴであるが、これは、他の実施形態において変化し得る。他の実施形態において、ヒステリシスファクターは、信号振幅に適合してもよい。これらの実施形態において、センサーシステム１００は、ヒステリシスが信号振幅に比例するならば、最適な閾値の算出についての同じ情報を用いてヒステリシスファクターを内部的に算出するようにプログラムされていてもよい。例えば、最適な閾値が決定されている第１回目の回転において、センサーシステム１００は、極大値及び極小値を用いて、振幅を決定し、また、結果として最適なヒステリシスファクターを決定してもよい。図６に示すように、その後、切り替え点（switching points）１２０が識別され、センサーシステム１００は、最適な閾値を用いるように切り替える。
【００４１】
歯又は磁極の各々が、一方が立ち上がりエッジについての閾値であり、他方が立下りエッジについての閾値である、２つの最適な閾値を有しているような図５Ｃの実施形態について、センサーシステム１００は、特定の立ち上がりエッジまたは立下りエッジに対応する、記憶された極大値及び極小値に基づいて、セーフティゾーンを継続的に算出してもよい。２つの連続した閾値の間に変化が生じるために、閾値上に設定された等価なセーフティゾーンであって、ヒステリシスも考慮した等価なセーフティゾーンが実施されてもよい。
【００４２】
図７を参照すると、センサーシステム１００の回路１３０の実施形態が示されている。回路１３０は、上述したホール素子のようなセンサーエレメントからアナログ入力信号１３２を受信する。当該信号は、アナログ信号処理ブロック１３４を通過し、アナログループにおいて、オフセット調整及び最適な閾値の決定のために、アナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）及びデジタルアナログコンバータ（ＤＣＡ）１３６に至る。アナログ信号処理１３４の後に、当該信号は、コンバータ１３８に移動する。コンバータ１３８において、当該信号は、出力スイッチング１４０を行うか否かを決定するために考慮される特定の入力信号１３２に関連する歯又は磁極の直前の回転から決定された予測的な最適閾値と比較される。
【００４３】
図８を参照すると、回路１５０の他の実施形態、及び本考案の実施形態を実施するための関連する信号図が示されている。図８Ａを参照すると、回路１５０は、一方が極大値についてのシフトレジスタであり、他方が極小値についてのシフトレジスタである、２組のシフトレジスタ１５２および１５４を備えている。回路１５０は、それぞれの組１５２および１５４において、歯の各々についてのシフトレジスタを備えている。したがって、図８Ａの実施形態は、図３の実施形態に対応し、それぞれ４つのシフトレジスタを備えている。
【００４４】
シフトレジスタ１５２および１５４は、各極大値、及び各極小値を一時的に格納し、これらの値を、対象ホイールの１回転によって遅延されたＤＡＣ１５６および１５８に渡す。したがって、図８Ｂを参照すると、Ｂｏｐ１は、Ｐｋ２及びＰｋ３から決定され、Ｂｒｐ１は、Ｐｋ３及びＰｋ４から決定される。ここで、Ｐｋ２、Ｐｋ３、及びＰｋ４は、１回転期間に先立って決定され、記憶されている。
【００４５】
実施形態は、したがって、出力信号スイッチングの動作を向上するために、予測的な最適閾値決定を利用する。様々な実施形態は、各極大値、各極小値、及び／又は一方または両方の平均を利用して、対象ホイールの少なくとも次の１回転について実施されたこれらの最適な閾値とともに、対象ホイールの特定の一部（例えば、歯または磁極）に関連付けられた最適な閾値を予測的に決定する。従来の単一の閾値及び／又は反応性システムと比較して、ここに説明されたような多くの利点が提供され得る。
【００４６】
システム、デバイス、及び方法の様々な実施形態がここに記載されている。これらの実施形態は、例の方法によってのみ与えられ、本考案の目的を限定することを意図していない。さらに、上述の実施形態の様々な特徴は、多くの付加的な実施形態を形成するために、様々な方法によって組み合わせてもよい。さらに、様々な材料、寸法、形状、構成、及び配置等が、開示された実施形態に用いるために上述されているが、本考案の目的を超えない範囲で、これらの開示されたものに加えた他のものを用いてもよい。
【００４７】
当業者は、本考案が、上述の個別の実施形態の何れにおいても、説明されたものより少ない特徴を備えていることがわかるであろう。ここに記載された実施形態は、本考案の様々な特徴が組み合わされ得る方法の完全な提示を意味するものではない。したがって、実施形態は、各特徴の相互に排他的な組み合わせではなく、むしろ、本考案は、当業者によって理解されるように、異なる個別の実施形態から選択された異なる個別の特徴の組み合わせを含んでもよい。さらに、一実施形態について記載された要素（element）は、他の方法が言及されていない実施形態が記載されていない場合であっても、他の実施形態において実施されてもよい。従属請求項が、１以上の多の請求項の特定の組み合わせを引用していたとしても、他の実施形態は、従属請求項と他の従属請求項の各々の主題との組み合わせ、または、１以上の特徴と他の従属または独立請求項との組み合わせを含んでもよい。もし特定の組み合わせが意図されていないとしても、そのような組み合わせがここに提示されている。さらに、たとえその請求項が、直接的に従属請求項を独立請求項にするものではないとしても、他の独立請求項の何れかの請求項の特徴を含めることも意図されている。
【００４８】
上述の文献の参照による組み込みは何れも、ここに明白に開示されたものとは反対に、主題が組み込まれないように限定されている。さらに、上述の文献の参照による組み込みは何れも、文献に含まれる請求項が、参照によってここに組み込まれないことを限定している。さらに、上述の文献の参照による組み込みは何れも、明白にここに含まれていない場合には、文献において提供される何れの定義も参照によってここに組み込まれないことを限定している。
【００４９】
本考案の請求項を解釈する目的のために、特定の単語、「〜する手段（means for）」または「〜するステップ（step for）」が請求項に記載されていない場合には、Section 112, sixth paragraph of 35 U.S.Cの規定は、行使されない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１Ａ】従来の単一の閾値の実施形態に関する信号図である。
【図１Ｂ】従来の反応性閾値の実施形態に関する信号図である。
【図２】従来の反応性閾値の実施形態に関する信号図である。
【図３】一実施形態に係る対象ホイール及びセンサーシステムのブロック図である。
【図４】一実施形態に係る予測的な最適スイッチング閾値決定システム及び方法の信号図である。
【図５Ａ】一実施形態に係る予測的な最適スイッチング閾値決定システム及び方法の信号図である。
【図５Ｂ】一実施形態に係る予測的な最適スイッチング閾値決定システム及び方法の信号図である。
【図５Ｃ】一実施形態に係る予測的な最適スイッチング閾値決定システム及び方法の信号図である。
【図６】一実施形態に係る予測的な最適スイッチング閾値決定システム及び方法の信号図である。
【図７】一実施形態に係る回路ブロック図である。
【図８Ａ】一実施形態に係る回路ブロック図である。
【図８Ｂ】図８Ａの実施形態に係る予測的な最適スイッチング閾値決定システム及び方法の信号図である。
【図１Ａ】
0003198076.tif 000003
【図１Ｂ】
0003198076.tif 000004
【図２】
0003198076.tif 000005
【図３】
0003198076.tif 000006
【図４】
0003198076.tif 000007
【図５Ａ】
0003198076.tif 000008
【図５Ｂ】
0003198076.tif 000009
【図５Ｃ】
0003198076.tif 000010
【図６】
0003198076.tif 000011
【図７】
0003198076.tif 000012
【図８Ａ】
0003198076.tif 000013
【図８Ｂ】
0003198076.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成26年11月7日(2014.11.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
複数の対象エレメントを備える対象ホイールと、
センサー回路に接続されたセンサーエレメントを備えるセンサーと
を備えているセンサーシステムであって、
上記センサーエレメントは、上記対象ホイールの回転を検出し、上記複数の対象エレメントのそれぞれについての極大値及び極小値を有する出力信号を提供するよう構成されており、
上記センサー回路は、上記複数の対象エレメントのうちの１つの対象エレメントに関する少なくとも１つの極大値及び少なくとも１つの極小値を用いて、当該１つの対象エレメントに対して後に適用するための最適なスイッチング閾値を予測するよう構成されている
ことを特徴とするセンサーシステム。
【請求項２】
上記対象ホイールは、磁極ホイールまたは歯車の何れかにより構成されており、上記対象エレメントは、それぞれ、上記磁極ホイールの磁極又は上記歯車の歯の何れかによって構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のセンサーシステム。
【請求項３】
上記センサーエレメントは、磁界センサーエレメントを備えている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサーシステム。
【請求項４】
上記磁界センサーエレメントは、ホール素子を備えている
ことを特徴とする請求項３に記載のセンサーシステム。
【請求項５】
バックバイアス磁石を更に備えている
ことを特徴とする請求項３又は４に記載のセンサーシステム。
【請求項６】
上記センサー回路は、上記複数の対象エレメントのうちの上記１つの対象エレメントに対して後に適用するための単一の最適な閾値を予測するよう構成されている
ことを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載のセンサーシステム。
【請求項７】
上記センサー回路は、上記複数の対象エレメントのうちの上記１つの対象エレメントに対して後に適用するための立ち上がりエッジ用の最適な閾値及び立下りエッジ用の最適な閾値を予測するよう構成されている
ことを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載のセンサーシステム。
【請求項８】
上記センサー回路は、
上記複数の対象エレメントのうちの上記１つの対象エレメントについての上記極大値と、
上記複数の対象エレメントについての一回転あたりの極小値の平均と
を用いて、上記１つの対象エレメントに対して少なくとも次回適用するための最適なスイッチング閾値を予測するよう構成されている
ことを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載のセンサーシステム。
【請求項９】
上記センサー回路は、
上記複数の対象エレメントのうちの上記１つの対象エレメントについての上記極大値と、
上記極大値の直前の極小値と、
上記極大値の直後の極小値と
を用いて、上記１つの対象エレメントに対して少なくとも次回適用するための最適なスイッチング閾値を予測するよう構成されている
ことを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載のセンサーシステム。
【請求項１０】
上記センサー回路は、
上記複数の対象エレメントのうちの上記１つの対象エレメントについての上記極小値と、
上記複数の対象エレメントについての一回転あたりの極大値の平均と
を用いて、上記１つの対象エレメントに対して少なくとも次回適用するための最適なスイッチング閾値を予測するよう構成されている
ことを特徴とする請求項１から９の何れか１項に記載のセンサーシステム。
【請求項１１】
上記センサー回路は、
上記複数の対象エレメントのうちの上記１つの対象エレメントについての上記極小値と、
上記極小値の直前の極大値と、
上記極小値の直後の極大値と
を用いて、上記１つの対象エレメントに対して少なくとも次回適用するための最適なスイッチング閾値を予測するよう構成されている
ことを特徴とする請求項１から１０の何れか１項に記載のセンサーシステム。
【請求項１２】
上記センサー回路は、最適な閾値のそれぞれについて、セーフティゾーンを決定するものであり、
当該セーフティゾーンは、上記センサー回路が、上記出力信号を現在の最適な閾値と比較する処理から、上記出力信号を次の最適な閾値と比較する処理へと移行可能な点を規定するものである
ことを特徴とする請求項１から１１の何れか１項に記載のセンサーシステム。
【請求項１３】
上記セーフティゾーンは、ヒステリシス補償コンポーネントを有している
ことを特徴とする請求項１から１２の何れか１項に記載のセンサーシステム。
【請求項１４】
上記ヒステリシス補償コンポーネントは、予めプログラムされている
ことを特徴とする請求項１３に記載のセンサーシステム。
【請求項１５】
上記ヒステリシス補償コンポーネントは、上記センサー回路によって単一の振幅から決定される
ことを特徴とする請求項１３又は１４に記載のセンサーシステム。
【請求項１６】
上記センサー回路は、アナログ信号処理回路、コンパレータ、デジタルアナログコンバータ、及びアナログデジタルコンバータを備えている
ことを特徴とする請求項１から１５の何れか１項に記載のセンサーシステム。
【請求項１７】
上記コンパレータは、上記センサーエレメントからの上記出力信号と、最適なスイッチング閾値とを比較するよう構成されている
ことを特徴とする請求項１から１６の何れか１項に記載のセンサーシステム。
【請求項１８】
上記センサー回路は、複数のシフトレジスタを備えており、
上記複数のシフトレジスタの第１のサブセットは、それぞれ、上記複数の対象エレメントのうちの１つの対象エレメントについての１つの極大値を記憶するよう構成されており、
上記複数のシフトレジスタの第２のサブセットは、それぞれ、上記複数の対象エレメントのうちの１つの対象エレメントについての１つの極小値を記憶するよう構成されており、
上記複数のシフトレジスタは、１つの極大値及び１つの極小値の特定のセットに関連付けられた対象エレメントに対して次回適用するまで、複数の上記極大値及び複数の上記極小値を記憶するよう構成されている
ことを特徴とする請求項１から１７の何れか１項に記載のセンサーシステム。
【請求項１９】
上記センサー回路は、上記複数の対象エレメントの総数を検出するよう構成されている
ことを特徴とする請求項１から１８の何れか１項に記載のセンサーシステム。
【請求項２０】
上記センサー回路には、上記複数の対象エレメントの総数が予めプログラムされている
ことを特徴とする請求項１から１９の何れか１項に記載のセンサーシステム。
【請求項２１】
入力信号を提供するよう構成されたセンサーエレメントと、
上記入力信号を受信するために上記センサーエレメントに接続されたセンサー回路であって、当該センサー回路は、上記入力信号の一部を、上記入力信号の一部について予測された最適なスイッチング閾値と比較し、上記比較結果に応じて当該センサー回路の出力を切り替えるように構成されたコンパレータを備えている、
ことを特徴とするセンサー。
【請求項２２】
上記センサーエレメントは、磁界センサーエレメントを備えている
ことを特徴とする請求項２１に記載のセンサー。
【請求項２３】
上記磁界センサーエレメントは、ホール効果素子を備えている
ことを特徴とする請求項２２に記載のセンサー。
【請求項２４】
上記センサー回路は、上記センサーエレメントと上記コンパレータとの間に接続されたアナログ信号処理回路を備えている、
ことを特徴とする請求項２１から２３の何れか１項に記載のセンサー。