(57)【要約】  誘導性センサ装置は一般に、検知インダクタ、基準検知インダクタ、発振器、帰還制御ループおよびコンパレータを備える。発振器は検知シンダクタと基準検知インダクタの双方に接続できる。発振器が基準検知インダクタに接続されると、帰還制御ループは固定基準レベルを確立する。検知インダクタが発振器に接続されると、コンパレータは、検知インダクタのインダクタンス変化を決定するために、検知インダクタの状態を、固定基準レベルから生成したしきい値と比較する。
2005516199.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性対象物または導電性がコード化された対象物を識別または検出するための誘導性センサ装置であり、
検知インダクタと、
基準としての検知インダクタと、
前記検知インダクタおよび基準検知インダクタに接続される発振器と、
前記発振器が基準検知インダクタに接続されると、固定された基準レベルを確立する帰還制御ループと、
コンパレータとを備え、
前記発振器が前記検知インダクタに接続されると、前記検知インダクタのインダクタンスの変化を決定するために、前記検知インダクタの状態が、前記コンパレータにより、前記固定された基準レベルから得られたしきい値と比較される誘導性センサシステム。
【請求項２】
更にプロセッサを備え、前記プロセッサは、前記発振器への接続のために、前記検知インダクタと基準検知インダクタとの間で選択する請求項１記載の誘導性センサシステム。
【請求項３】
前記帰還制御ループは、外気温度変化、前記誘導性センサシステムへの供給電圧の変化および、前記誘導性センサシステムの部品の許容誤差のグループから選択された変化に実質的に依存しない前記固定された基準レベルを維持する請求項１記載の誘導性センサシステム。
【請求項４】
前記導電性がコード化された対象物が、複数のカード、絵、モールド化された図または形、ゲームの駒、車またはパズルの駒からなるグループから選択される請求項１記載の誘導性センサシステム。
【請求項５】
前記検知インダクタはフラットな検知コイルからなり、前記フラットな検知コイルは、対象物に埋め込まれ、前記対象物は、本および、本の下に位置するテンプレートからなるグループから選択され、前記導伝性対象は前記本のページを含む請求項１記載の誘導性センサシステム。
【請求項６】
前記導電性対象物は、前記本の中に多数のページを備え、前記多数のページの各々は、導電性材料を備え、前記導電性材料の各々は、前記ページ上で次ページ上の導電性スポットからオフセットして位置する請求項５記載の誘導性センサシステム。
【請求項７】
前記誘導性インダクタは、フラットなさン角形の検知コイルまたは長方形の検知コイルを含む請求項１記載の誘導性センサシステム。
【請求項８】
前記三角形または前記長方形の検知コイルは軸を持ち、前記誘導性センサシステムは、前記軸に沿って前記導伝製対象物の位置を検出する請求項７記載の誘導製センサシステム。
【請求項９】
前記誘導性センサシステムは、減衰器またはスライドコントローラ内に組み込まれ、前記導電性対象物は、制御信号を発生するために、前記三角形または長方形の検知コイルの上をスライドする調節可能なバーまたはノブを備える請求項８記載の誘導性センサシステム。
【請求項１０】
前記制御信号は音声ボリューム、モータ速度または温度を制御するのに適する請求項９記載の誘導性センサシステム。
【請求項１１】
導電性対象物または導電性がコード化された対象物を識別または検出するための誘導性センサ装置であり、
検知インダクタと、
基準としての検知インダクタと、
前記検知インダクタおよび基準検知インダクタに接続される発振器と、
前記発振器が基準検知インダクタに接続されると、固定された基準レベルを確立する帰還制御ループと、
コンパレータとを備え、
前記発振器が前記検知インダクタのそれぞれに接続されると、前記検知インダクタのインダクタンスの変化を決定するために、前記検知インダクタの状態が、前記コンパレータにより、前記固定された基準レベルから得られた複数のしきい値と比較される誘導性センサシステム。
【請求項１２】
前記検知インダクタの状態を、多数のしきい値と比較することにより、前記誘導性センサシステムが前記誘導性対象物の多数の導電状態を検知可能とする請求項１１記載のシステム。
【請求項１３】
前記検知インダクタは、与えられた検知距離にて、多数の導電性対象物を、それらの向きに関係なく、検出するために用いられる請求項１１記載のシステム。
【請求項１４】
前記多数の導電性対象物は、異なる導電率を示すためにエンコードされ、前記多数の導電性対象物は、エンコードする材料およびエンコードするプリントパターンからなるグループから選択したタイプに基づきエンコードされる請求項１３記載のシステム。
【請求項１５】
前記導電性対象物は３種のパターンでエンコードされ、前記誘導性センサ装置は、３つの異なる導電タイプを検出する請求項１２記載のシステム。
【請求項１６】
前記３つの異なる導電状態は、導電性材料で覆われた状態、導電性材料で覆われていない状態、および導電性材料で部分的に覆われた状態からなるグループから選択される請求項１５記載のシステム。
【請求項１７】
前記多数の導電性対象物は、多数のゲームの駒を有し、前記検知インダクタはゲームボードに組み込まれる請求項１３記載のシステム。
【請求項１８】
前記多数の導電性対象物は、多数のモールド化した対象物を備え、前記検知インダクタは、プレーセットまたはマット内に組み込まれ、その上にモールド化した対象物が位置する請求項１３記載のシステム。
【請求項１９】
前記検知インダクタは人形、軟質の玩具、パズル、車またはカードリーダーに組み込まれる請求項１３記載のシステム。
【請求項２０】
帰還制御ループを備え、前記発振器が前記基準検知インダクタに接続されると、前記帰還制御ループは固定された基準レベルを確立する請求項１１記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は誘導性センサに関し、より詳しくは、センサに接近した導電性パターンまたは対象物の同一性および位置を決定し、追加的に、温度および部品の許容誤差に依存しない誘導性センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
導電性パターンや対象物の同一性および位置を決定するセンサは、一般に“存在センサ”として公知である。たいていの存在センサは、リードスイッチおよび磁石を用い、磁石のエレメントの移動を追跡する。これらの装置は、通常、センサ上の個別の多数の位置の下に位置する１つのリードスイッチを有する。内部に磁石が組み込まれた対象物が特定の場所に位置した時、リードスイッチがアクティブにされ、対象物が除去されるまで、閉状態に留まる。このように、センサ上に位置した対象物の位置が決定され追跡される。
【０００３】
しかしながら、このような装置は、センサの表面上に置かれた対象物の同一性を決定することはできない。特定の予め定めた対象物が、センサ表面上の特定された個所に位置した時のみ、装置は、センサ上に位置する対象物の同一性を決定する。更には、そのような装置は、対象物が急速に移動したり、２つの対象物がセンサ上の同じ位置を占めたなら、しばしば不正確になる。
【０００４】
標準のリードスイッチ／磁石エレメントからの移動時、対象物の位置および同一性を示すために、検知コイルのインダクタンス変化を用いる存在センサが開発されてきた。そのような存在センサは、米国特許 5,791,648号(特許文献１)に見出され、これは、名称が“誘導性センサ装置”であり参考のために示した。この特許文献１の誘導性センサは、装置の表面にコイルをマトリックスに埋め込まれている。マルチプレクサは、個々のコイルを順にＬＣ発振器に接続することにより、個々のコイルを選択する。いずれかのコイルのインダクタンスの変化が、発振回路の発振の振幅および周波数に対応した変化をもたらす。各コイルの発振振幅が振幅コンパレータにより、少なくとも１つのしきい値電圧と比較される。振幅コンパレータは、各コイルのインダクタンスを検出するために、マイクロコントローラによりサンプリングされる。マイクロコントローラは、次に、コイルのインダクテタンスにより決定された値を各コイルに割り当てる。各個々のコイルに値を割り当てることにより、マイクロコントローラは、誘導性センサ装置に接近して置かれた対象物を識別する単一のコードを決定する。
【０００５】
特許文献１の誘導性センサ装置は、存在センサの標準リードスイッチ／磁石エレメントに大きな改善がなされたが、それは自身に制約を持つ。具体的に、導電性パターンに近い検知コイルの自己インダクタンスの変化を検出するために用いられる誘導性誘導性センサ装置のＬＣ発振器は、温度および部品の精度での変化に基づく振幅および周波数の変化に支配される。これは、発振器の静止した動作振幅にシフトを与える。静止動作振幅でのシフトは、導電性材料が誘導性センサ装置への接近により引き起こされた、振幅の小さい変化を検出する、誘導性センサ装置の能力を制限する。
【０００６】
特許文献１の誘導性センサ装置の更に別の制限は、各センサコイルに近接した導電性材料の存在または非存在のみを検出し、このことが、バイナリーにコード化された導電性パターンの使用に起因して、与えられた個数の検知コイルで検出できる対象物の個数を制限する。特許文献１の誘導性センサ装置の制約は、導電性対象物の存在、非存在を検出できるが、そのような対象物の正確な位置または変位を検出できない。
【特許文献１】米国特許 5,791,648号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の観察で、電気的誘導性センサ装置に対する要求は、導電性パターンでエンコードされた対象物を検出するために、または、与えられたコイルサイズで、検知できるより大きな距離でもって、導電性対象物の存在または非存在を検出するために、改善された感度を備えることである。更に、電気的導電性センサ装置に対しては、温度および部品の許容誤差の変化に対して自動的に補償することにより、改善された許容誤差および安定性を持つことが要求される。更には、電気的誘導性センサ装置に対しては、与えられた個数の検知コイルで、複数の導電性状態の検知を通じ、増した個数の対象物を検出できることが要求される。また、電気的導電性センサ装置に対しては、対象物の位置および変位を検出できることが要求される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した要求は、この発明の誘導性センサシステムにより、大きく対処できる。導電性センサ装置は通常、検知インダクタ、基準検知インダクタ、発振器、帰還制御ループおよびコンパレータからなる。発振器は、検知インダクタおよび基準検知インダクタの双方に接続可能である。発振器が基準検知インダクタに接続されることで、帰還制御ループは固定された基準レベルを確立する。検知インダクタが発振器に接続されることで、コンパレータは、検知インダクタの状態を固定基準レベルからのしきい値と比較して、検知インダクタのインダクタンス変化を決定する。
【０００９】
この誘導性センサシステムは、検知インダクタおよび基準検知インダクタの中から選択するプロセッサを更に備える。前記帰還制御ループは、周囲温度変化、供給電圧変化および部品の許容誤差変化に対し実質的に依存しない固定された基準レベルを維持する。前記検知インダクタは、フラット、円形、方形のコイルおよび三角形状または長方形のコイルを含む種々の形態であってもよい。その検知インダクタは、ゲームボード、人形、または本、または、本のページ内の導電性の個所を検出するために、本の下に位置するテンプレートに組み込まれてもよい。
【００１０】
その誘導性センサシステムは、複数の導電状態の検知のために形成されてもよい。そのようにする時は、比較のために、少なくとも２つのしきい値を駆動するために、帰還制御ループにより確立された基準レベルが用いられる。その異なるしきい値は、対象物の異なる導電レベルの検知を可能にする。これらの異なる導電レベルは、与えられた検知距離に対し、対象物の方位に関係なくシステムにより検出される。その対象物は好ましくは、プリントされたパターンで、または、異なる導電率を有する異なる材料でエンコードされてもよい。特に、誘導性センサシステムは、３つの明確な導伝状態、例えば導電性材料でカバー、未カバー、部分的にカバーの導電状態でエンコードされてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
この導電性センサシステムは、減衰器またはスライドコントローラ内に組み込まれた位置センサを形成するために、三角形または長方形形状のコイルが採用されてもよい。導電性材料がコイルの軸に沿って移動した時、導電性対象物の変位に直線的に比例する電圧が発生する。この電圧またはそのデジタル値は、機械的装置、オーディオのボリューム、温度などの種々の制御に用いられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
この発明の誘導性センサ装置は、導電性パターンでエンコードされた対象物を、より大きな検知距離で検知することを可能にする増した感度を提供し、温度および部品の許容誤差の変化を自動的に補償することより、高められた許容誤差および安定性を提供し、更に、複数の導電性状態の検知により、検出できる導電性対象物の増大された個数を提供する。
【００１３】
[１．導電性センサ装置]
図１および図２にこの発明の誘導性センサ装置１０を示している。図示されるように、誘導性センサ装置１０は、一般に、多数のコイル２０を備え、各コイルは、ＬＣ発振器２２の一部を構成し、そして、各コイルはコイルマルチプレクサ２４に接続される。コイルマルチプレクサ２４の動作は、ボイスチップを含むマイクロコントローラ２６の命令下にある。
【００１４】
ＬＣ発振器２２の出力は、ピーク検出器２８に供給され、それの出力は、振幅コンパレータ３０および帰還制御ループ３２に供給される。帰還制御ループは通常、電圧コンパレータ３４およびピーク検出器/バッファ３６からなり、それの出力はＬＣ発振器２２に供給される。好ましくはバッテリ３８が誘導性センサ装置１０に給電する。スピーカ３９は、ボイスチップにより動作させるためにマイクロコントローラ２６に接続されてもよい。
【００１５】
導電性センサ装置１０は、固定されたピーク発振器振幅を維持し、そして、供給電圧または温度の変化または部品の許容特性に基づく発振の変化を補償するために、帰還制御ループの手段により、ＬＣ発振器２２の駆動電圧を調節する。これは、回路の電圧レギュレータの必要を排除し、そして、与えられた検知コイル２０のサイズで誘導性センサ装置１０の感度およびダイナミックレンジを増し、これにより、複数の導電状態を検出できる誘導性センサ装置１０の能力を増す。
【００１６】
検知コイル２０の個数は、検出されるべきコードパターンで用いられるビット数に、または、導電性対象物の位置が検出される個別の位置の個数に依存する。コイルのサイズは、検知距離に依存する。しかしながら、検知距離は、検出される導電性パターンの導電率にも依存する。例えば銀は、銅やアルミに比べ、より大きな検知距離で検出できる。
【００１７】
複数ビットのコードパターンを共振可能なサイズに維持するために、フラットセンサコイルは、通常、正方形、または円形で、そして典型的に０．５”からおよそ０．８８”の範囲のサイズである。コイルは、ＰＣボード上にエッチングされるか、または導電性インクを用い非浸透性基板上にプリントされてもよい。Ａ０．７５”平方のコイルは典型的に１４ターンからなる。検知距離は、小コイル(０．５”)を用いた０．０６”四方から０．８８”の正方形コイルをを用いた０．２５”四方まで変化する。１”より大きなコイルは、共振可能な距離でセンサの十分なダイナミックレンジを得るために、２つ以上の導電性状態の検出のために通常、用いられる。
【００１８】
コイル２０は、装置１０の表面にいずれかのパターンで配置されてもよい。しかしながら、好ましい実施例では、コイル２０は、碁盤目に行と列に直線状に配置される。別の実施例では、コイル２０は、一連の同心円にして配置され、導電性パターンが検知コイル上で回転した場合でも検知できるようにしてもよい。導電性センサ装置１０により読み出されるために、装置１０の表面上のコイル２０の配置に要求される唯一のものは、コイル２０のパターンが対象物上の導電性素子のパターンに適合しなければならない。
【００１９】
各コイル２０は、動作時にある時刻にＬＣ発振器２２のインダクタとして機能する。図２の回路図に示されるように、ＬＣ発振器２２は、バイポーラトランジスタ４０、バイアス抵抗４２、第１および第２のコンデンサ４６、４８とバイパスコンデンサ４４を含む標準の構成である。トランジスタ４０のベースはグランドに接続される。
【００２０】
コイルマルチプレクサ２４は、複数のバイポーラトランジスタ５０、つまり、各検知コイル２０につき１つを備え、各トランジスタのエミッタはグランドに接続され、抵抗５２は、マイクロコントローラ２６と各トランジスタ５０のベースとの間に接続される。これとは別に、コイルマルチプレクサ２４は、オープンコレクタチップ、例えば７４ＬＳ１５６(octal)、７４ＬＳ０５(hex)を用いてもよい。マイクロコントローラ２６の命令下で、コイルマルタプレクサ２４は、ある時間に、検知コイル２０の１つをグランドに接続する。検知コイル２０を接地すると、検知コイル２０を通じて接地経路が形成されることにより、検知コイル２０をＬＣ発振器２２に効果的に接続し、その結果、ＬＣ発振器２２を動作させる。
【００２１】
マイクロコントローラ２６は好ましくはマイクロコントローラとボイスチップの結合である。これとは別にボイスチップがマイクロコントローラ２６から削除されてもよく、または、マイクロコントローラ２６の替わりに、個別のロジックコントローラまたはＡＳＩＣチップが用いられてもよい。マイクロコントローラ２６は、種々の検知コイル２０を通じて順に起こるために用いられ、これにより、各検知コイル２０の状態が決定される。
【００２２】
ピーク検出器２８は、通常、第１および第２のダイオード５１、５２、第１および第２のコンデンサ５４、５６および抵抗５８からなる。ピーク検出器２８は、ＬＣ発振器２２の出力の負の振幅をグランドにクランプし、そして、ＬＣ発振器２２の正のピークの振幅を、電圧コンパレータ３４により比較のために使用できるようＤＣレベルに変換する。
【００２３】
振幅コンパレータ３０は、好ましくは、演算増幅器６０からなり、ＬＣ発振器２２の振幅変化を検出するために用いられる。その振幅変化は、導電性材料が検知コイル２０に近接したことを示す、検知コイル２０のインダクタンス変化に対応する。
【００２４】
帰還ループ３２は上記に示したように、一般に電圧コンパレータ３４およびピーク検出器/バッファ３６からなる。電圧コンパレータ３４は、好ましくは演算増幅器６２、７００ｍＶの基準電圧を確立するために順方向の電圧降下が用いられるダイオード６４および基準ダイオード６４をバイアスする抵抗６６を備える。電圧コンパレータ３４は、ＬＣ発振器２２のＤＣレベル出力を基準電圧と比較するために用いられる。演算増幅器６２の出力は、通常、ダイオード６８、コンデンサ７０、抵抗７２およびバイポーラトランジスタ７４からなるピーク検出器/バッファ３６に供給される。ピーク検出器/バッファ３６の出力は駆動電圧としてＬＣ発振器２２に供給される。
【００２５】
動作時、マイクロコントローラ２６は、コイルマルチプレクサ２４、つまりバイポーラトランジスタ５０を通じて検知コイル２０を接地して、ＬＣ発振器２２に対する要求される駆動レベルを確立することにより、すべての検知コイル２０を流動的に選択して、基準コイルとして使用するてために、導電性材料で覆われていない検知コイルを選択して、発振回路に接続する。ＬＣ発振器２２に対する公称の駆動レベルは、エミッタ抵抗、つまり抵抗４２の選択により、帰還制御ループ３２のダイナミックレンジを通じて中途に設定される。検知コイルのピーク振幅は、帰還制御ループにより、固定された基準電圧、例えば７００ｍＶに固定される。従って、他の検知コイル２０は、マイクロコントローラ２６により、ＬＣ発振器２２に対して一時的にスイッチされ、近接した導電性材料による影響を受けていない基準コイルと比較される。この結果、回路の調節なしに、より大きいセンサの検出感度およびダイナミックレンジが得られ、また、与えられたコイルサイズで検知距離を大きくする。
【００２６】
いずれかの検知コイル２０に導電性材料が近接した時、個々の検知コイル２０のインダクタンスおよび発振が低下する。この振幅変化は、２つ以上の基準電圧と比較する振幅コンパレータ３０により検出される。２つ以上の基準電圧は、ダイオード６４により与えられた固定された７００ｍＶの基準電圧から引き出される。その基準電圧は、ダイオード６４により与えられ、そして、マイクロコントローラ２６により、電圧分割器を変えることにより流動的に選択され、第１および第２の抵抗７８、７６により確立され、(そして、この結果、スイッチングしきい値が)振幅コンパレータ３０の正入力部に確立される。もし、振幅コントローラ３０は、導電性材料が選択された基準検知コイル２０を覆うか近接して設けられることにより、準コイルの振幅が第１のしきい値を下回ることを示した時、マイクロコントローラ２６は、基準として用いるために、そのソフトウエアにより、覆われていない新しい検知コイル２０を流動的に選択するよう動作する。
【００２７】
基準検知コイル２０が確立され、そしてＬＣ発振器２２に対する駆動レベルがセットされると、マイクロコントローラ２６は、残りの検知コイル２０に対し、各検知コイル２０の各振幅を順に少なくとも第１のしきい値と比較し、必要ならば別のしきい値と比較する。各検知コイル２０の振幅を第１のしきい値のみと比較する例では、誘導性センサ装置１０は、対象物にプリントされた識別コードに対応するバイナリーコードを生成するために、または、検知コイル２０により覆われた領域内にある導電性対象物の位置を得るために用いられてもよい。例えば、検知コイル２０のインダクタンスに大きな変化がなく、そして、従って、振幅コンパレータ３０により検出される振幅に変化がないなら、各検知コイル２０は、マイクロプロセッサ２６により０の値が割り当てられてもよい。これにより、マイクロプロセッサ２６は、マトリックスの検知コイル２０をサンプリングすることにより、バイナリコードを生成できる。
【００２８】
各検知コイル２０の振幅を２つ以上のいきい値と比較する例では、誘導性センサ装置１０は、複数の導電状態を検出するために用いられてもよい。特に、各検知コイル２０は、導電性材料が存在するか、しないかを単に検出するよりも、むしろ対象物の導電状態を２つ以上検出してもよい。導電性インクによるプリントされた帯状パターンの使用により、中間の導電状態が対象物に対してコード化される。例えば、導電性材料で覆われる、対応する検知コイルの面積を変えることにより、または、例えば銅および銀異なる導電率を示す異なる材料を対象物に埋め込むことにより、帯材の間隔および幅が導電率を変化させる。複数の検知コイルで検出するには対象物があまりにも小さいか、複数のセルの導電性コードパターンを検出する時に通常要求されるように、対象物の向きを限定したくない場合、単一のコイルで複数の導電状態を検出できる能力を持つことが望ましい。
【００２９】
多数の導電状態を検出する能力は、誘導性センサ装置１０に対して、３組の導電パターンの読み取り、対応する３組のコードを出力することを可能にする。例えば、(１)マイクロコントローラ２６は、検知コイル２０のインダクタンスに変化がなく(検知コイル２０が覆われていない)、従って、振幅コンパレータ３０により検出された振幅に変化がないなら、各検知コイルに０を割り当てもよい。(２)マイクロコントローラ２６は、検知コイル２０のインダクタンスに変化があり(検知コイル２０が部分的に覆われる)、従って、振幅コンパレータ３０により検出された振幅に変化があるなら(つまり、振幅が第１のしきい値を下回る)、各検知コイルに１を割り当てもよい。そして、(３)マイクロコントローラ２６は、検知コイル２０のインダクタンスに変化があり(検知コイル２０が完全に覆われる)、従って、振幅コンパレータ３０により検出された振幅に変化があるなら(つまり、振幅が第２のしきい値を下回る)、各検知コイルに２を割り当てもよい。
【００３０】
３種のコード化を採用した時、与えられた個数の検知コイル２０で検出できる対象物の個数が劇的に増大する。例えば、２．２５インチ×１．５インチの検知エリア内に６個の３/４インチ平方の平面検知コイル２０を用いると、６３個のバイナリコードを表示できる。しかしながら、同じ６個の検知コイル２０で３種のバイナリコードを用いた時、７２８個のコードが検出できる。しかしながら３種のコード化は、誘導性センサ装置１０上にプリントされたコードの配置に位置精度が要求されることに気付くべきである。
【００３１】
上述のような誘導性センサ装置は、多くのアプリケーションに用いられてもよい。これらのアプリケーションは、カードの認識に限定されないが、ゲームボード上の種々の位置で異なるゲームの検出、人形またはぬいぐるみの玩具の手でタッチすることによる対象物の検出、およびセンサ表面上のいずれかの方位に配置された時、モールド化された対象物の識別を含む。これらの検出は、マイクロコントローラ２６およびスピーカ３９により生成された音声応答をトリガーするために用いられてもよい。例えば、人形またはぬいぐるみの玩具の手が導電性材を含むように設計されてもよい。その手は、柔軟な回路にプリントされた、あるいはＰＣボード上にエッチングされたフラットなセンサコイルを多数含む誘導性センサ装置１０を含むテンプレート上に置かれた本のワードや絵の上に置かれる。誘導性センサ装置１０がその手を検出すると、本内の選択されたワードや絵に対応するワードやフレーズが生成される。これとは別に、誘導性センサ装置１０は、本自身に組み込まれてもよい。その場合には、誘導性センサ装置１０のある検知コイル２０が、本のページ上の与えられたワードを示している人形の手の位置を検出するために用いられてもよく、一方、他の検知コイル２０が、選択されたページだけでなく、本の同一性を検出するために用いられてもよい(手、ページ、本などは導電性材料により異なってコード化される)。
【００３２】
ソフトウエアは、本の最後のページまたはバックカバーにプリントされた本のＩＤコードを検出するため、いくつかの本のコイルの状態を読み出す。それは、オフセットページのコイルの状態を読み出し、連続したページ上の導電性スポットで覆われたページコイルは、選択されたページを示す。そのソフトウエアは次に、各本に対するワード/フェイズのボイスメモリアドレスの格納されたテーブルにインデックスを設け、そして、選択された本に対する選択されたページに対応するこれらのアドレスの部分集合を選択する。それはその後、選択されたページ上で指示された個々のワードまたは絵に対応する選択されたページに対する可能な１組の音声アドレス内で、特定の音声アドレスを選択するためインデックスのような情報を用いて、人形の手で覆われた個々のワードコイルを検出する。
【００３３】
本のページ検出に関して、機械的および電気−機械的な種々の検出方法に関する従来技術がある。しかしながら、これらの検出方法は一般にページへの電気的制御および/または(例えば光学検出のために)ページ内で切り取りエリアが要求された。誘導性センサ装置１０は、従来の要求を必要とすることなく、図３に示したように用いられてもよく、本の各ページ８０に単一の導電性スポット８２が各ページ間でオフセットしてプリントされ、これにより、重なり合うページ８０上の各スポット８２は、センサコイルパターン内のぞれぞれのページコイル８４を覆う。本質的に各ページのタグ付けが単一の隠された導電性スポット８２で達成でき、そして、これにより、ページ８０の検出がユーザーに対しマジックのように出現する。ワードコイル８６は、ページ８０上の種々のワード８８を検出するために用いられる。誘導性センサ装置１０の電子回路は、本のバックカバー内または、本の下方に位置するテンプレート内にコイル８４および８６に近接して設けられる。
【００３４】
[２．導電性センサ装置：位置検知]
図４を参照すると、誘導性センサ装置１０の検知コイル２０の替わりに用いられてもよいフラットな三角形の検知コイル１００が示されている。三角形の検知コイル１００は、好ましくは、仮想軸１０２を有する二等辺三角形または正三角形である。この仮想軸１０２は、三角形の角度の２等分線として定義され、対向する側１０４と直交し、かつ、対向する側１０４の中点と接続する。
【００３５】
もし三角形の検知コイル１００が、検知コイル２０の替わりに誘導性センサ装置１０に接続され、そして、三角形の検知コイル１００の最大幅よりも広く、その長さよりも短い導電性材料片が、三角形の検知コイル１００の仮想軸１０２に沿って移動し、その三角形の検知コイル１００に近接したなら、誘導性センサ装置１０により生成された、ＬＣ発振器２２よりのピーク検出電圧は、三角形の検知コイル１００の仮想軸１０２に沿った導電性対象物の変位にリニアに比例する。言い換えれば、三角形の検知コイル１００は、三角形の検知コイル１００から固定された距離で、三角形の検知コイル１００の仮想軸１０２に沿った導電性対象物の位置に比例した電圧を発生させるために使用され得る。
【００３６】
この電圧は、この後、増幅され、そして、誘導性センサ装置１０により直接に、アナログ制御電圧として用いられるか、導電性対象物の正確な位置を決定するために、デジタル化され、そして、マイクロコントローラ２６内のソフトウエアによる参照テーブルで用いられても良い。導電性材料が三角形の検知コイル１００の頂点１０８の近傍に位置した時、その導電性材料は極めて小さいコイル領域を覆い、一方、三角形の検知コイル１００の仮想軸１０２に沿って移動する時、次第に、より多くのコイルターン数を有するより大きい領域を覆う。これにより、導電性材料がコイルターンを横切る電界をまたぐので、三角形の検知コイル１００の自己インダクタンスが減少する。三角形の検知コイル１００が仮想軸１０２に対して対称である限り、インダクタンスの変化はリニアである。導電性対象物が、対向側１０４に近い三角形の検知コイル１００のエリア(ここではコイルターンが仮想軸１０２に直交)に達すると、電界をまたぐ効果が減少し、三角形の検知コイル１００のインダクタンスは、実際に増大する。それゆえ、直線的な変位を検出する検知エリアは、三角形の検知コイル１００の頂点１０８から、仮想軸１０２に沿って、コイルターンが仮想軸１０２と直交するエリアの先端へ延在する(ライン１１０で示す)。
【００３７】
変位センサの別の実施例では、軸に関して対象な長方形のコイルが誘導性センサ装置１０に接続されてもよい。この場合、フラットなシートの導電性材料は、長方形コイルの軸方向にその長方形コイルを横切った時、コイルの領域を増加的により大きく覆い、そして、コイル軸に沿った導電性シートの変位に直線的に比例するセンサ制御電圧を出力する。
【００３８】
三角形の検知コイル１００または長方形の検知コイルを採用した誘導性センサ装置１０での、導電性対象物の変位を検出するの能力は、位置検出、特に毒性または汚染環境内で用いられる制御に用いられるアプリケーションを持つ。導電性材料と検知コイル間に物理的な接触が要求されないので、誘導性センサ装置１０を利用する制御機構は、完全にシールされた環境で動作するように設計され、毒性または汚染環境のようなものに適し、シールされた容器の外側から調整できる。１つの特有的なアプリケーションは、シールされた減衰器、音量制御に用いられるスライドコントローラ、速度調節などである。
【００３９】
シールされた減衰器は、図５Ａおよび５Ｂのように、三角形の検知コイル１００と、その三角形の検知コイル１００上を移動するが、シールされたハウジングカバー１１３により離れた摺動導電性バー１１２を有する誘導性センサ装置１０を用いて構成される。基板材料にプリントされた、又はＰＣボード上にエッチングされた三角形の検知コイル１００の面１１５は、減衰器の側面図である図５Ｂに示されている。減衰器の側面図でわかるように、スライドする導電性のバー１１２は好ましくは両側にタブ１１６を含む。このタブ１１６は、制御パネルカバー１１４下でバー１１２のスライドを可能にし、一方、同時に、カバー１１４による容量を保つ。減衰器の制御位置が移動した時、その変位に比例する電圧が誘導性センサ装置１０により発生され、そして、抵抗性エレメントが制御された電圧、機械の速度、または可変のＤＣ電圧またはマイクロコントローラにより制御されるいずれかのアプリケーションを制御するために用いられる。三角形の検知コイル１００を有する誘導性センサ装置１０の別のアプリケーションは、誘導性対象物の位置を高解像度で検出することを含む。つまり、一連の個別の位置ではなく、連続的に位置が検出されなくてはならない。当然、三角形の検知コイル１００を有する誘導性センサ装置１０の多数の他のアプリケーションもこの発明の趣旨または本旨からそれることなく達成できる。
【００４０】
この発明は、それの本質的な特質の範囲からそれることなく、他の特定の形態で実施できる。それゆえ、図示した実施例は、例示的なものに関し、限定するものではない。この発明の範囲を示すために、記述は前述の記述よりも、添付したクレームに対してなされている。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】この発明の誘導性センサ装置のブロック図
【図２】図１の誘導性センサ装置を実施する詳細な電気回路図
【図３】ページ検出のために用いられるオフセットの導電性スポットを示す、コイルテンプレートを有する本の図
【図４】導電性対象物の変位を検出するために本発明の誘導性センサ装置に用いられる三角形状の検知コイル
【図５】シールされた導電性減衰器の構成図
【符号の説明】
【００４２】
１０  誘導性センサ装置
２０  検知コイル
２２  ＬＣ発振器
２４  コイルマネチプレクサ
２６  マイクロコントローラ
２８  ピーク検出器
３０  振幅コンパレータ
３４  電圧コンパレータ
３６  ピーク検出器及びバッファ
１００  三角形の検知コイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【国際調査報告】
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