(57)【要約】  本発明は、基準において対象物の回転をカウントする装置に関し、対象物に結合された磁気センサ２は、対象物の回転周波数で測定信号を生成するために、基準に関連する磁界を測定する。センサは、電磁波を受信するためにアンテナ２も形成する。本発明は、さらにカウント装置を制御する方法に関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準フレームにおいて対象物の回転をカウントする装置であって、対象物に接続される磁気センサ（２）が、対象物の回転周波数で測定信号を生成するために、基準フレームに関連する磁界を測定し、
磁気センサ（２）が、電磁波を受信するためのアンテナ（２）も形成することを特徴とする、装置。
【請求項２】
アンテナを形成するする磁気センサが、コイル（２）により作られることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
アンテナを形成する磁気センサ（２）が、無線周波数信号の受信機手段（１０）に結合されることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
第１のフィルタ手段（６）が、アンテナを形成する磁気センサ（２）と受信機手段（１０）との間に配置されることを特徴とする、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
第１のフィルタ手段（６）が、受信に対するインピーダンスに対して、磁気センサ（２）の測定周波数において高インピーダンスを有することを特徴とする、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
アンテナを形成する磁気センサ（２）が、測定信号のサイクルをカウントするカウント手段（８、１０）に結合されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
第２のフィルタ手段（４）が、アンテナを形成する磁気センサ（２）とカウント手段（８、１０）との間に配置されることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
第２のフィルタ手段（４）が、測定インピーダンスに対して、アンテナ（２）の受信周波数において高インピーダンスを有することを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
磁気センサ（２）により測定される信号から得られる数値情報を送信する送信機手段（１０、１２）を備えることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
送信機手段（１０、１２）が、受信アンテナ（２）により起動情報を受信すると、前記数値情報を送信するように構成されることを特徴とする、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
基準フレームにおいて対象物の回転をカウントする装置を制御する方法であって、
対象物に結合される磁気センサ（２）により、対象物の回転周波数で測定信号を受信するステップと、
前記測定信号のサイクル数を決定するステップと、
電磁アンテナ（２）として使用される磁気センサにより、無線周波数の起動信号を受信するステップと、
前記サイクル数を表す情報を送信するステップとを含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基準フレームにおいて対象物の回転をカウントする装置、およびこのような装置を制御する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、米国特許第３３５３４８７号から知られている原理では、地磁界内の対象物の回転は、対象物上に磁界センサ（例えば巻線）を置くことによりカウントされることができ、したがって、センサは、そのサイクル数が対象物の回転数を表す交流信号を生成する。
【０００３】
米国特許第３３５３４８７号では、この原理は、発射体の移動距離の測定に適用される。
【０００４】
その後、この原理は、例えばタイヤの磨耗状態を監視するためにタイヤの回転数をカウントすることを含む、他の分野に応用されてきた。
【０００５】
タイヤへのこのような応用は、例えば独国特許出願公開第１０１１７９２０号に開示されている。
【０００６】
この種の用途では、所与の時間において装置によりカウントされる回転数を知ることが要求される場合、遠隔から問合されることができる独立型装置内に磁気センサを配置することが望ましい。
【０００７】
この目的のために、上述の独国特許出願公開第１０１１７９２０号は、センサに向かって磁石を動かすことにより、手動でデータ交換手順を起動できるようにすることを提案している。
【０００８】
この文献は、さらに、周波数コード化（２０Ｈｚまたは３０Ｈｚでのコード化の例が記載されている）または振幅コード化により、独立型装置に、低データ速度のデータ信号を送信することを想定している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、これらの解決方法の実現は、難しいと思われる。その理由は、上述のデータ信号は、地磁界内において対象物に取り付けられたセンサが回転すると、センサにより測定される磁界の変動と混同される危険性を不可避的に冒すためである。
【００１０】
これは、文献では、多くの場合無線周波数範囲内の（例えば米国特許第６５４３２７９号参照）、またはさらにマイクロ波領域内の（例えば米国特許第５５６２７８７号参照）電磁波によるデータ伝送が、より頻繁に使用されている理由によると思われる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
これに関連して、本発明は、基準フレームにおいて対象物の回転をカウントする装置を提案する。本発明では、対象物に接続される磁気センサは、対象物の回転周波数で測定信号を生成するために、基準フレームに関連する磁界を測定し、磁気センサは、電磁波を受信するためのアンテナも形成することを特徴とする。
【００１２】
このように、アンテナを形成する磁気センサは、磁界を測定し、同時に無線周波数信号、例えば、装置のコントローラを起動するための情報、および／またはカウントすることにより得られる情報の外部装置への送信を起動するための情報を受信する。
【００１３】
アンテナを形成する磁気センサは、コイル、例えば、すなわち、１回巻または複数巻を備える巻線により作られる。この解決方法は、特に実用的である。
【００１４】
アンテナを形成する磁気センサは、例えば、無線周波数信号の受信機手段に結合される。
【００１５】
このとき、第１のフィルタ手段が、アンテナを形成する磁気センサと受信機手段との間に配置されることができ、例えば、この目的に有効な信号に対して受信機手段への送信を制限する。
【００１６】
この目的のために、第１のフィルタ手段は、実際には、受信に対するインピーダンスと比較してセンサの測定周波数で高いインピーダンスを有する。
【００１７】
これは、受信機手段における測定信号の干渉を防止する。
【００１８】
アンテナを形成する磁気センサは、また測定信号のサイクルをカウントするカウント手段に結合されることができる。
【００１９】
次に、第２のフィルタ手段が、アンテナを形成する磁気センサとカウント手段との間に配置されることができ、特に測定信号だけに対するカウント手段への伝達を制限することができる。
【００２０】
この目的のために、第２のフィルタ手段は、実際に、これらの測定インピーダンスと比較して、アンテナの受信周波数において高インピーダンスを有することができる。
【００２１】
これは、カウント手段における無線周波数信号の干渉を防止する。
【００２２】
装置は、磁気センサにより測定される信号から得られる数値情報、例えば、測定される信号のサイクル数に直接または間接的に関連する情報を送信する手段を備えることができる。
【００２３】
外部装置は、このように、対象物により影響を受ける回転数に遠隔にアクセスできる。
【００２４】
送信手段は、例えば、受信アンテナによる起動情報を受信すると、前記数値情報を送信するように構成されることができ、これにより、カウント装置と外部装置との間に有利な対話解決方法を構成する。
【００２５】
本発明はまた、基準フレームにおいて対象物の回転をカウントする装置を制御する方法を提案し、本方法は、
対象物に結合される磁気センサにより、対象物の回転周波数で測定信号を受信するステップと、
前記測定信号のサイクル数を決定するステップと、
電磁アンテナとして使用される磁気センサにより、無線周波数の起動信号を受信するステップと、
前記サイクル数を表す情報を送信するステップとを含むことを特徴とする。
【００２６】
本発明の他の特徴は、添付図面に関連してなされる、以下の説明からより明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１は、基準フレームにおいて対象物の回転をカウントするための、本発明の教示による装置の本質的な要素を示している。
【００２８】
この装置は、例えば、タイヤの磨耗の状態に関する表示を得るために、タイヤにより引き起こされる車輪の回転数をカウントする目的で、タイヤに取り付けられる独立型装置である。
【００２９】
図１に示されるカウント装置は、実際にはコイルにより作られる磁気センサ２、すなわち、１回巻または複数巻から形成される導電性巻線を備える。
【００３０】
センサ２により生成される信号は、一方では、低周波フィルタ４（以下ＬＦフィルタと称される）を介して、その後必要に応じて信号整形回路を介してカウンタ８に送信され、他方では、以下に詳細に述べられるとおり、高周波フィルタ６を介してマイクロコントローラ１０の受信機端末に送信される。
【００３１】
ＬＦフィルタ４は、測定されるべき運動を表す信号のみ（すなわち、ここでは、地磁界内で磁気センサ２の回転により対象物の回転周波数で生成される信号）を、磁気センサ２からカウンタ８に送信するように構成される。
【００３２】
この目的のために、ＬＦフィルタ４は、測定信号に対応する周波数範囲の外側で高インピーダンスを有する。
【００３３】
例えば、ここで引用されるタイヤの回転を測定する事例では、車輪の典型的な回転速度を仮定すると、地磁界内の回転により生成される信号は、１Ｈｚから数十Ｈｚの間で変化する周波数を有する。
【００３４】
この事例では、ＬＦフィルタ４は、１００Ｈｚを超える周波数、例えば１ｋＨｚを超える周波数から高インピーダンスを有する。
【００３５】
以下により詳細に説明されるカウンタ８は、地磁界内でのセンサの回転により磁気センサ２で生成される信号のサイクル数、すなわち、ＬＦフィルタ４により伝達される信号のサイクル数をカウントする機能を有する。
【００３６】
例えば、カウンタ８は、ＬＦフィルタ４から受け取る信号の所定のサイクル数（例えば４０９６サイクル）をカウントダウンし、次に、所定の数に達すると、マイクロコントローラ１０に超過表示を送信し、その後、所定のサイクル数をカウントすることを再開する。
【００３７】
マイクロコントローラ１０は、超過情報が受け取られるたびに内部レジスタを増分し、これにより、ＬＦフィルタ４から来る信号のサイクル数を表す（増倍率を無視して）、受け取られた超過表示の累積数を格納する。
【００３８】
したがって、地磁界内において（および磁気センサ２をカウント装置に取り付け同等の方法で）カウント装置の回転数に容易にアクセスできる。
【００３９】
この目的に関しては、本明細書で参照した特定の態様をまた記載している、国際公開第２００４／１１０７９３号パンフレットを参照されたい。
【００４０】
上述のとおり、コイル２は、また高周波フィルタ６（以下ＨＦフィルタと称される）に接続されている。このＨＦフィルタ６は、測定のために（ここでは回転をカウントするために）使用される信号の周波数領域、すなわち、ＬＦフィルタ４を介してカウンタ８にコイル２から送られる信号の周波数領域において、高インピーダンスを有するように構成され、これによりＨＦフィルタ６は、所与の周波数（例えば約１ｋＨｚ）を超える周波数を含む信号、または下限がこの所与の周波数に一致する周波数帯域における信号のみを、マイクロコントローラ１０の受信機端末にコイル２から送信する。
【００４１】
したがって、ＬＦフィルタ４およびＨＦフィルタ６は、異なる通過帯域（例えば１ｋＨｚの両側で）を有し、カウンタ８への第１の周波数帯域内の信号のみ、およびコイル２からマイクロコントローラ１０の受信機端末への第２の周波数帯域内の信号のみの伝達を可能にする。
【００４２】
第２の周波数帯域内では（ここでは１ｋＨｚを超える、例えば数ｋＨｚの通過帯域（例えば５ｋＨｚ）を有する約５０ｋＨｚに位置している（Ｑ＝１０））、コイル２は、電磁アンテナとして作用する。
【００４３】
これにより、コイル２およびＨＦフィルタ６を介して、受信機端末においてマイクロコントローラ１０により無線周波数信号の受信が可能になる。
【００４４】
したがって、情報は、電磁波による通信（例えば上述の例の５０ｋＨｚ搬送波で）によりカウント装置（すなわち実際にはそのマイクロコントローラ１０）に送信されることができる。
【００４５】
特に、外部装置（典型的には、車両の電子システムの装置、またはタイヤの磨耗状態を監視するための他の装置）により送信される起動情報が問題となる。この起動情報は、カウント装置（実際にはそのマイクロコントローラ１０）が、以下に説明される累積測定される運動（すなわち行われた回転数）を表す情報を送信しなければならないことを知らせる。
【００４６】
この目的のために、図１のカウント装置は、またマイクロコントローラ１０に電気的に接続される送信機１２、および例えば導電性巻線の形態で作製される、送信アンテナ１４も備える。
【００４７】
したがって、マイクロコントローラ１０が、受信電磁アンテナとしての機能を果たすコイル２により起動情報を受信するとき、しかし同様に恐らくこの動作の他の段階において、マイクロコントローラ１０は、（すでに示されたとおり、タイヤにより行われた回転数を表す受信された超過表示の累積数などの）送信されるべき情報を、送信機１２に送信する。
【００４８】
次に、送信機１２は、この情報（例えばビットストリーム形式で受信する）を、送信アンテナ１４により電磁波の形態で送信される電気信号、例えば、送信周波数の搬送波（ここで説明される実施形態では、４３３．９２ＭＨｚの値を有する）に変換する。
【００４９】
要約すると、マイクロコントローラ１０は、コイルが、磁気センサとして作用する周波数において、コイル２により生成される測定情報（カウンタ８により処理される測定情報）を受け取り、かつ電磁アンテナとして作用する周波数において、コイル２を介して受信された受信情報を受け取る。
【００５０】
ＬＦフィルタ４およびＨＦフィルタ６を使用することにより、カウンタおよびマイクロコントローラ１０の受信機端末への信号の送信を、各事例において使用されるそれぞれの周波数範囲のみ、すなわち、測定信号または情報が発生するそれぞれの周波数（一般的に１００Ｈｚ未満で）、および無線周波数信号の受信周波数（すなわち通常１０ｋＨｚと１ＭＨｚの間）の範囲のみに制限する。
【００５１】
この構成によって、コイル２は、同時に磁気センサおよび電磁アンテナの役割を、回路の動作についての問題（例えば、これら２つの機能間の干渉の問題など）を含むことなく実行する。
【００５２】
本発明によるカウント装置の１つの可能な実施形態は、次に詳細に述べられており、カウント装置の主要な構成要素が、図１に関して説明された。
【００５３】
図２は、カウント装置の電気回路の第１の部分を示しており、詳細には、図１のコイル２、ＬＦフィルタ４、およびＨＦフィルタ６を備える。Ａは、以下に説明され、図２に示されている電気回路の第１の部分は、ここで述べた機能以外の機能、詳細には図１に示された測定信号の整形を実行する。
【００５４】
コイル２は、図２に、インダクタＬ１により電気回路図で表されている。
【００５５】
コイル２は、数千巻（例えば１０００巻から１００００巻の間、ここでは３０００巻）を巻かれることにより作られ、それぞれ、約１０ｍｍ２の面積を有し、数十ｍＨのインダクタンスを与える絶縁された銅線で作られる。このように、約数ｄｍ２または数十ｄｍ２の（例えば、１ｄｍ２と１ｍ２との間で）等価面積が得られる。
【００５６】
有利には、巻数は、１から１０の間の係数、例えばここでは６の係数での、等価面積の乗算に一致する、感度の改善を生じる高透磁率を備えるコアに巻かれる。
【００５７】
コイルのこれらの寸法により、コイルは、１Ｈｚで約１Ｖ／Ｔｅｓｌａの感度を備える磁気センサを低周波で構成でき、その結果（地磁気の特性値を５０μＴとみなして）地磁界内で回転するとき、１Ｈｚで約５０μＶの電圧をその端子に発生する。
【００５８】
またコイル２の寸法により、約４０ｐＦの値を有する漂遊容量Ｃｓｔｒａｙを仮定すると、コイルは、詳細にはその共鳴振動数
【数１】
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付近で、ここでは約１００ｋＨｚで感度の高い電磁アンテナを構成できる。
【００５９】
図２で明らかなとおり、コイル２（インダクタＬ１により表される）の端子は、一方では、９Ｈｚの遮断周波数を備える低域フィルタＦ１を形成する、抵抗器Ｒ１およびコンデンサＣ１の直列結合により接続される。この低域フィルタＦ１は、以下に説明されるとおり、他のフィルタがこの効果を強化する場合であっても、以下に説明される電気回路の後段に測定信号のみを伝達する。
【００６０】
実際には、ここでは重量運搬車の車輪の回転数を測定することを考える用途では（最高速度は約３０ｍ／ｓで、約３ｍのセンサにより移動される円周）、測定される信号は１０Ｈｚ未満である。
【００６１】
低域フィルタＦ１によるフィルタリングの後、信号（コンデンサＣ１の両端子）は、例えば増幅器Ａ、帯域フィルタＦ、および比較器Ｕ１を備える整形段に供給される。増幅器は、例えば１００の利得を有し得る。
【００６２】
図３で明からに示されているとおり、図３は、先に説明された構成要素のすべての周波数領域における作用を表している。インダクタＬ１、低域フィルタＦ１、および整形段の組み合わせの全体の周波数応答ＲＦＧは、主に０．９Ｈｚと９Ｈｚとの間に位置しており、測定される信号の特性周波数範囲を構成する（重量運搬車については、これらの周波数は、約１０ｋｍ／ｈと１００ｋｍ／ｈとの間の速度に対応する）。
【００６３】
さらに、この全体周波数応答ＲＦＧは、本質的に、この周波数範囲に対して平坦であり、生成される出力信号の後続の処理を非常に平易化することに留意されたい。
【００６４】
上述の処理の後に、増幅器Ａにより増幅され、かつ帯域フィルタＦにより伝達される信号は、地磁界内のコイルの回転によりコイル２で生成された信号のサイクルを検出する機能を実行する比較器Ｕ１に供給される。これにより、この比較器Ｕ１は、コイル２により生成された信号の各サイクルに対応するカウントパルスを生成する。
【００６５】
上述の回路（および詳細には増幅器Ａ）は、帯域フィルタ１の出力に比較器を起動する信号を発生する。比較器は、次に、ディジタル回路と適合する例えば３Ｖ振幅の論理信号を出力する。
【００６６】
コイル２（インダクタＬ１により図２の回路に示されている）の両端子は、他方では、コイル２の共鳴周波数（上述のとおり約１００ｋＨｚの自然共鳴周波数を有する）を５０ｋＨｚ近辺に下げるコンデンサＣ２（例えば１００ｐＦ）に接続される。またコンデンサＣ２を使用することにより、５０ｋＨｚのこの値で全体の共鳴周波数を安定化し、コイル２の漂遊容量は（約４０ｐＦ、上記参照）、実際に、共鳴周波数の十分に安定した値を取得することを不可能にする。
【００６７】
インダクタＬ１とコンデンサＣ２の組み合わせの両端子の信号は、特定の値より高い周波数の信号のみを、トランジスタＴの方向に通過できるコンデンサＣ３を介して、トランジスタＴに伝達される。これによりコンデンサＣ３は、ここでは５０ｋＨｚの下側遮断周波数を備える高域フィルタを形成し、図１のＨＦフィルタを形成する。
【００６８】
したがって、コイルの両端子の高周波信号（ここでは５０ｋＨｚ）のピーク振幅が、０．６Ｖを超えると（この周波数において全体の共鳴により自然に生成される増幅のため）、トランジスタＴは導通し、このエミッタコレクタ電圧は、３Ｖから０Ｖに変化し、以下に説明されるとおり、マイクロコントローラ１０に送信される起動指示を構成する。
【００６９】
カウント装置は、３Ｖの電圧ＶＣＣを出力する電池、例えばＢＲ１６３２Ａ電池により電力を供給される。
【００７０】
カウント装置の電気回路の第２の部分は、図４に示されている。
【００７１】
論理信号の形態で比較器Ｕ１により送出されるカウント情報（低域フィルタリングおよびコイル２からの信号の処理の後に）は、例えば７４ＨＣ４０４０回路などのＨＣ．ＭＯＳ技術で作製される分周器回路Ｕ２のクロック入力端子（「Ｃｌｋ」）に供給される。
【００７２】
この分周器の出力Ｑ１２が使用され、例えば、クロック入力における２１２の立上り（または立下り）カウントエッジ、すなわち毎４０９６エッジ（車両の車輪の４０９６回転を表す）を受信後に、状態変化が生成される。
【００７３】
出力Ｑ１２により送出される信号（上では、超過表示と称された）は、マイクロコントローラ１０（図４でＭＣ１で示される）の端子ＧＰ０に供給され、すでに説明されたとおり、マイクロコントローラを起動し、受信された超過の累積数を格納する内部レジスタを増分する。
【００７４】
マイクロコントローラ１０（または図４のＭＣ１、例えばＭＩＣＲＯＣＨＩＰにより生産されるＰＩＣ１２Ｃ５０９）は、コイル２により形成されるアンテナが、５０ｋＨｚの信号を受信し、コンデンサＣ３からなる高域フィルタ（またはＨＦフィルタ）を介してトランジスタＴにその信号を送ると、トランジスタＴにより形成される起動指示を、第２の端子ＧＰ１で受信する。
【００７５】
上で一般な条件としてすでに説明したとおり、この起動パルスを受信すると、マイクロコントローラＭＣ１は、送信される情報を、例えば「マンチェスタ」コード化フレームの形式で第３の端子ＧＰ４から送信する。この送信情報は、上述のとおり、詳細には、マイクロコントローラ１０の内部レジスタに格納されるときに、受信された超過指示の累積数を含む。
【００７６】
上述のとおり、フレーム（または送信されるべき情報）は、例えば、在庫品で利用可能な送信機、ＡＵＲＥＬ、ＴＸ−ＳＡＷ  Ｉ．Ａ、ＲＦ  ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ、ＡＭ−ＴＸ１−４３３またはＱＵＡＳＡＲ、Ａ．Ｍ．−ＱＡＭＴ２などの送信機の入力に供給される。
【００７７】
説明された実施形態、および詳細には表示された数値は、本発明の具体化の単に１つの可能な例を構成するものである。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明によるカウント装置の全体概略図を示す。
【図２】本発明によるカウント装置の電気回路の詳細例の第１の部分を示す。
【図３】図２に示された回路部分の周波数領域における全体作用を示す。
【図４】図２からの詳細例の第２の部分を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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