(57)【要約】  送信アンテナ、中間の結合要素、中間の結合要素を介して送信アンテナに電磁的に結合された受信アンテナ、第１の周波数において周期的な励起信号を生成するよう動作することができ、測定すべきパラメータの値を示す検知信号を受信アンテナ内に生成するために、生成された励起信号を送信アンテナに加えるように構成された信号発生器、及び受信アンテナ内に誘起される信号を処理して測定されるパラメータを表す値を決定するよう動作することができる信号プロセッサからなるパラメータ検知用のセンサを説明する。中間の結合要素は、周期的な励起信号が送信アンテナに加えられるのに応答して、第１の周波数とは異なる第２の周波数での信号成分を有する検知信号を受信アンテナ内に生成する周波数シフタを備え、信号プロセッサは、第２の周波数で信号を処理して、測定されるパラメータを表す値を決定するよう動作することができる。
2008509418.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パラメータを検知するセンサであって、該センサが、
送信アンテナ、
中間の結合要素、
前記中間の結合要素を介して前記送信アンテナに電磁的に結合された受信アンテナ、
第１の周波数において周期的な励起信号を生成するよう動作することができ、測定すべきパラメータの値を示す検知信号を前記受信アンテナ内に生成するために、該生成された励起信号を前記送信アンテナに加えるように構成された信号発生器、及び
前記受信アンテナ内に誘起される前記信号を処理して、測定される前記パラメータを表す値を決定するよう動作することができる信号プロセッサ
からなり、
前記中間の結合要素が、前記周期的な励起信号が前記送信アンテナに加えられるのに応答して、前記第１の周波数とは異なる第２の周波数での信号成分を有する検知信号を前記受信アンテナ内に生成するよう動作することができる周波数シフタからなり、
前記信号プロセッサが、前記第２の周波数での前記信号を処理して測定される前記パラメータを表す値を決定するよう動作することができるセンサ。
【請求項２】
請求項１記載のセンサにおいて、前記周波数シフタが、非線形な電圧対電流の関係を有する構成部品からなるセンサ。
【請求項３】
請求項２記載のセンサにおいて、前記周波数シフタが整流器からなるセンサ。
【請求項４】
請求項３記載のセンサにおいて、前記整流器が半波整流を実行するよう動作することができるセンサ。
【請求項５】
請求項４記載のセンサにおいて、前記整流器がダイオードであるセンサ。
【請求項６】
請求項３記載のセンサにおいて、前記整流器が全波整流を実行するよう動作することができるセンサ。
【請求項７】
請求項６記載のセンサにおいて、前記整流器がダイオードブリッジ構成からなるセンサ。
【請求項８】
請求項１記載のセンサにおいて、前記周波数シフタが前記第１の周波数とは異なる周波数で発振するよう動作することができる発振器からなるセンサ。
【請求項９】
請求項８記載のセンサにおいて、前記発振器の発振周波数が前記第１の周波数のいかなる高調波からも実質上離れているセンサ。
【請求項１０】
請求項１から９いずれか１項に記載のセンサにおいて、前記中間の結合要素が前記送信アンテナに結合された巻線からなるセンサ。
【請求項１１】
請求項１０記載のセンサにおいて、前記中間の結合要素が、さらに、前記第１の周波数でコンデンサのリアクタンスが前記巻線のリアクタンスを実質上相殺するように構成された前記コンデンサからなるセンサ。
【請求項１２】
請求項１０から１１いずれか１項に記載のセンサにおいて、前記巻線が前記受信アンテナに対して実質上平衡になるように該巻線が構成され、前記中間の結合要素が、さらに、該受信アンテナに結合された第２の巻線からなるセンサ。
【請求項１３】
請求項１２記載のセンサにおいて、該第２の巻線が前記送信アンテナに対して実質上平衡になるように前記第２の巻線が構成されたセンサ。
【請求項１４】
請求項１２又は１３記載のセンサにおいて、前記第２の巻線が、前記中間の結合要素の前記最初に述べた巻線に対して実質上平衡であるセンサ。
【請求項１５】
請求項１２から１４のいずれか１項に記載のセンサにおいて、前記中間の結合要素が、前記第２の周波数においてコンデンサのリアクタンスが前記第２の巻線の前記リアクタンスを実質上相殺するように構成された前記コンデンサからなるセンサ。
【請求項１６】
請求項１から１５いずれか１項に記載のセンサにおいて、前記送信アンテナ及び前記受信アンテナが第１の部材に対して固定され、前記中間の結合要素が第２の部材に対して固定され、
前記第１及び第２の部材のうちの少なくとも一方が、測定経路に沿って前記第１及び第２の部材のうちの他方に対して移動可能であり、
前記中間の結合要素を介する前記送信アンテナと前記受信アンテナの間の前記電磁結合が前記第１及び第２の部材の相対位置に基づいて変化し、
前記信号プロセッサが前記第１及び第２の部材の前記相対位置を表す値を決定するよう動作することができるセンサ。
【請求項１７】
請求項１６記載のセンサにおいて、前記送信アンテナが第１及び第２の励起巻線からなり、前記受信アンテナがセンサ巻線からなり、
前記第１及び第２の励起巻線が、前記第１及び第２の励起巻線と前記センサ巻線との間の電磁結合が、前記測定経路に沿ってそれぞれ互いに異なる関数に従って変化するように、前記中間の結合要素を介して前記センサ巻線に電磁的に結合されたセンサ。
【請求項１８】
請求項１７記載のセンサ装置において、前記第１及び第２の関数が同じ周期で位置によって正弦関数的に変化するが互いに位相がずれているように前記第１及び第２の励起巻線が構成されたセンサ装置。
【請求項１９】
請求項１８記載のセンサ装置において、前記第１及び第２の関数が、１周期の４分の１だけ互いに位相がずれているセンサ装置。
【請求項２０】
請求項１から１９いずれか１項に記載のセンサ装置において、前記信号発生器が、前記第１の周波数での前記周期的な信号に前記第１の周波数よりも低い変調周波数で周期的な変調を加えるよう動作することができ、
前記信号プロセッサが、前記受信アンテナ内に誘起される前記信号を前記第２の周波数において復調して、前記変調周波数での復調された信号を得るよう動作することができる復調器からなるセンサ装置。
【請求項２１】
請求項１乃至２０のいずれか１項に記載のセンサ装置において、前記送信アンテナが平面基板上の１以上の導電性トラックによって形成されたセンサ装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載のセンサ装置において、前記送信アンテナが形成された前記平面基板がプリント回路板であるセンサ装置。
【請求項２３】
請求項１から２２いずれか１項に記載のセンサ装置おいて、前記中間の結合要素が、平面基板上に形成された１以上の導電性トラックからなるセンサ装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載のセンサ装置において、前記中間の結合要素の前記平面基板がプリント回路板であるセンサ装置。
【請求項２５】
近接指示装置であって、
送信アンテナからなる第１の部材、
該送信アンテナと電磁的に結合するよう動作することができる結合要素からなる第２の部材、及び
励起信号を生成するよう動作することができ、前記結合要素内で信号を生成するために前記生成された励起信号を前記送信アンテナに加えるように構成された信号発生器
からなり、
該結合要素が発光ダイオードからなり、該結合要素内に誘起される前記信号が該発光ダイオードを導電性にするのに十分である場合に、前記周期的な励起信号が前記送信アンテナに加えられるのに応答して、該発光ダイオードが光を放出するよう動作する近接指示装置。
【請求項２６】
請求項２５に記載の近接指示装置であって、さらに、前記発光ダイオードと並列に接続されたバイパス・ダイオードからなる近接指示装置。
【請求項２７】
パラメータを検知するセンサであって、
送信アンテナ、
中間の結合要素、
前記中間の結合要素を介して前記送信アンテナに電磁的に結合された受信アンテナ、
第１の周波数において周期的な励起信号を生成するよう動作することができ、測定すべきパラメータの値を示す検知信号を前記受信アンテナ内に生成するために、該生成された励起信号を前記送信アンテナに加えるように構成された信号発生器、及び
前記受信アンテナ内に誘起される前記信号を処理して、測定される前記パラメータを表す値を決定するよう動作することができる信号プロセッサ
からなり、
前記中間の結合要素が第１の巻線を備え、該第１の巻線が前記送信アンテナに結合されるとともに第１の巻線が前記受信アンテナに対して実質上平衡になるように構成され、前記中間の結合要素がさらに第２の巻線を備え、該第２の巻線が前記受信アンテナに結合されるとともに第２の巻線が前記送信アンテナに対して実質上平衡になるように構成されたセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００４年８月９日出願の英国特許出願第０４１７６８６．３号、及び２００５年７月４日出願の英国特許出願第０５１３７１０．４号に基づく優先権を主張し、これらを、本明細書において完全に説明されたものとして、ここに参照として、その全体を本明細書に取り込まれる。
【０００２】
本出願に記載される本発明は、検知装置及び検知方法に関し、具体的には、しかし排他的ではなく、２つの部材の相対位置を検知するための位置センサに関する。
【背景技術】
【０００３】
ＵＫ  ｐａｔｅｎｔ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ＧＢ  ２３７４４２４Ａには、送信アンテナ及び受信アンテナが第１の部材上に形成され、関連する共振周波数を有する共振回路が、第１の部材に対して移動可能な第２の部材上に形成される、誘導性位置センサが記載されている。共振回路の共振周波数又はその付近に周波数成分を有する励起信号は、送信アンテナに加えられ、その結果、共振回路の共振周波数又はその付近に磁界成分を有する磁界が生成される。生成された磁界は、共振回路内に共振信号を誘起し、次に、第１及び第２の部材の相対位置で変化する検知信号を受信アンテナ内に誘起する。検知信号は処理されて、第１及び第２の部材の相対位置を表す値を決定する。
【０００４】
ＧＢ  ２３７４４２４Ａに記載の位置センサでは、共振回路内に誘起される共振信号は、共振周波数又はその付近での磁界成分の変化率に比例する起電力の結果として生成される。共振回路のインピーダンスは、共振周波数において実質上完全に実数であるので、共振信号は、起電力とほぼ同相であり、したがって、共振周波数付近での励起信号の周波数成分とほぼ９０°位相がずれている。受信アンテナ内に誘起される検知信号は、全体的に共振信号と同相であり、したがって、検知信号も、共振回路の共振周波数付近での励起信号の成分とほぼ９０°位相がずれている。
【０００５】
検知信号は、共振回路の共振周波数付近での励起信号の周波数成分と周波数が同じであるが位相が直交している信号を使用して、同期的に検出される。こうした、位相に敏感な検出を使用することにより、共振回路の共振周波数付近での検知信号の周波数成分と周波数が同じであるが位相が直交している雑音は低減させられる。しかし、こうした誘導性センサにまつわる問題は、検知信号と周波数が同じで、かつ同相である雑音が発生する可能性があることである。この雑音成分は、位相に敏感な検出によっては除去されず、したがって、位置測定の精度に影響する。こうした雑音成分は、誘導性位置センサの各構成部品間の信号結合を介し、誘導性位置センサに近接した透磁性又は導電性の物体を直接的又は間接的に介して生成されることがある。共振回路を備えても備えなくてもよい、第２の部材上の受信アンテナに、第１の部材上の送信アンテナが直接結合される誘導性位置センサにおいても、この問題は生じる。
【０００６】
【特許文献１】英国特許出願第０４１７６８６．３号
【特許文献２】英国特許出願第０５１３７１０．４号
【特許文献３】ＵＫ  ｐａｔｅｎｔ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ＧＢ  ２３７４４２４Ａ
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、送信アンテナが、中間の結合要素を介して受信アンテナに電磁的に結合されるセンサが提供される。信号発生器は、第１の周波数で周期的な励起信号を生成し、測定されているパラメータを表す値を決定するために処理される検知信号を受信アンテナ内に生成するために、生成された励起信号を送信アンテナに加える。中間の結合要素は、周期的な励起信号が送信アンテナに加えられるのに応答して、第１の周波数とは異なる第２の周波数において信号成分が生成されるようにする周波数シフタを備え、信号プロセッサは、第２の周波数で信号を処理して、測定されているパラメータを表す値を決定する。このようにして、第１の周波数での雑音の影響が低減させられる。
【０００８】
本発明の第２の態様によれば、送信アンテナを含む第１の部材と、送信アンテナと電磁的に結合するよう動作することができる結合要素を含む第２の部材と、励起信号を生成するよう動作することができ、結合要素内に信号を生成するために、生成された励起信号を送信アンテナに加えるように構成された信号発生器とを備える、近接指示装置が提供される。結合要素は、結合要素内に誘起される信号が、発光ダイオードを導電性にするのに十分である場合に、周期的な励起信号が送信アンテナに加えられるのに応答して光を放出するよう動作することができる、発光ダイオードを備える。
次に、本発明の様々な実施形態を、添付図を参照しながら説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
第１の実施形態
図１には、測定方向（図１ではＸ方向）に沿って直線的な動きを可能にするために、支持具３にスライド可能なように取り付けられたセンサ要素１の位置を検出するための位置センサが概略的に示してある。プリント回路板（ＰＣＢ）５は、支持具３に隣接した測定方向に沿って延び、正弦巻線７、余弦巻線９及び検知巻線１１を形成する導電性トラックをその上に印刷し、それら巻線の各々は、制御ユニット１３に接続される。支持具３に沿ったセンサ要素１の位置を表す数を表示するために、表示装置１５も、制御ユニット１３に接続される。
【００１０】
正弦巻線７を介して流れる電流が、ＰＣＢ  ５に垂直で、距離Ｌにわたる正弦関数の１周期に従って測定方向に沿って変化する磁界成分Ｂ１を有する第１の磁界を生成するように、正弦巻線７がレイアウトされる。同様に、余弦巻線９を介して流れる電流が、ＰＣＢ  ５に垂直で、距離Ｌにわたる余弦関数の１周期に従って測定方向に沿って変化する磁界成分Ｂ２を有する第２の磁界を生成するように、余弦巻線９がレイアウトされる。この実施形態では、ＰＣＢ  ５上の正弦巻線７、余弦巻線９及びセンサ巻線１１のレイアウトは、ＧＢ  ２３７４４２４Ａに記載の位置センサの対応する巻線のレイアウトと同一であり、その内容を参考として本明細書に援用する。
【００１１】
制御ユニット１３は、正弦巻線７及び余弦巻線９、ならびに、検知巻線１１内の検知信号を処理するための検知信号処理回路（図１には図示せず）に励起信号を加えるための励起信号生成回路（図１には図示せず）を備える。このようにして、正弦巻線７及び余弦巻線９は送信アンテナを形成し、検知巻線１１は受信アンテナを形成する。この実施形態では、全体的に互いに平衡がとれている正弦巻線７及び／又は余弦巻線９を介して電流が流れることにより、正弦巻線７、余弦巻線９、及び検知巻線１１のレイアウトにより、検知巻線１１内に直接励起される起電力が生じる。すなわち、センサ要素１がない場合、正弦巻線７及び／又は余弦巻線９を介して電流が流れることにより検知巻線１１内に直接生成される検知信号は小さい。送信アンテナ用に正弦巻線７及び余弦巻線９を使用することには、正弦巻線７及び／又は余弦巻線９を介して電流が流れることに起因する電磁放射が、単一の導電性ループの場合よりも早い速度で距離とともに減少するという、さらなる利点がある。これにより、電磁放射に対する規制要求事項を依然として満たしながら、より大きい駆動信号を使用することができる。
【００１２】
次に、図２を参照しながら、励起信号生成回路及び検知信号処理回路を、より詳細に説明する。図に示すように、制御ユニット１３は、周波数ｆ０で方形波信号Ｉを生成する第１の方形波発振器２１を備える。周波数ｆ０は、これ以降は搬送周波数と呼ばれることになり、この実施形態では２ＭＨｚである。制御ユニット１３も、周波数ｆ１で方形波信号を出力する第２の方形波発振器２３を備える。周波数ｆ１は、これ以降は変調周波数と呼ばれ、この実施形態では３．９ｋＨｚである。
【００１３】
第２の方形波発振器２３による信号出力は、変調周波数ｆ１での正弦波信号を表すデジタル・データ・ストリームを生成する、パルス幅変調（ＰＷＭ）タイプのパターン発生器２５に入力される。具体的には、ＰＷＭタイプのパターン発生器２５は、位相が互いに直交している２つの変調信号、すなわち余弦信号ＣＯＳ、ならびに正の正弦信号又は負の正弦信号±ＳＩＮのいずれかを生成する。
【００１４】
余弦信号ＣＯＳは、ＰＷＭタイプのパターン発生器２５により、第１のデジタル・ミクサ２７ａ、この実施形態ではＮＯＲゲートに出力され、第１のデジタル・ミクサ２７ａは、搬送周波数ｆ０において余弦信号をデジタル信号Ｉと混合して、信号Ｑ（ｔ）を生成する。正弦信号±ＳＩＮは、ＰＷＭタイプのパターン発生器２５により、搬送周波数ｆ０においてデジタル信号Ｉとともに、第２のデジタル・ミクサ２７ｂ、この実施形態ではＮＯＲゲートに出力されて、同相信号Ｉ（ｔ）（＋ＳＩＮ信号が出力される場合）又は逆位相信号Ｉ（ｔ）（−ＳＩＮ信号が出力される場合）のいずれかのデジタル表現を生成する。この実施形態では、デジタル・ミクサにより変調周波数ｆ１での信号と混合されるとき、搬送周波数ｆ０においてデジタル信号Ｉに適用される変調度は、５０％である（すなわち、搬送周波数ｆ０での信号の振幅は、最大値と最大値の半分との間で変化する）。
【００１５】
第１及び第２のデジタル・ミクサ２７から出力されるデジタル信号は、それぞれ第１及び第２のコイル・ドライバ回路２９ａ、２９ｂに入力され、次いで、その結果得られるコイル・ドライバ２９ａ、２９ｂによって出力される増幅された信号は、それぞれ余弦巻線９及び正弦巻線７に加えられる。正弦巻線７及び余弦巻線９に加えられる駆動信号のデジタル生成は、高周波の高調波雑音をもたらす。しかし、コイル・ドライバ２９ａ、２９ｂは、この高周波の高調波雑音をいくらか除去し、余弦巻線９及び正弦巻線７の周波数応答特性も、この高周波の高調波雑音をいくらか除去する。図３には、余弦巻線９内の信号６１、及び正弦巻線７内の信号６３が概略的に示してある。余弦巻線９内の信号６１及び正弦巻線７内の信号６３の周波数スペクトルは、ｆ０±ｆ１での周波数成分、及び搬送周波数ｆ０においてデジタル信号Ｉに適用される変調度が１００％よりも小さいために、ｆ０での周波数成分も含む。
【００１６】
図２に示されるように、センサ要素１上に設けられる中間の結合要素は、ダイオード３３の端子の両端に接続される巻線３１によって形成される。具体的には、中間の結合要素は、巻線３１及びダイオード３３がその上に形成されるプリント回路板を有する。ＰＣＢ  ５に垂直で、正弦巻線７及び余弦巻線９によって生成される磁界成分は、中間の結合要素内に起電力を生成する。図４に示されるように、ダイオード３３の非線形な電圧対電流の関係のために、この起電力は、結果として巻線３１の両端に生成される電圧波形６５になり、この電圧波形は、形状としては励起波形の正の部分、マイナス１つ分のダイオード電圧降下に対応し、変調周波数ｆ１での信号成分の位相は、センサ要素１の位置に基づいて変化する。ダイオード３３によって波形の負の部分を阻止することにより、中間の結合要素内に誘起される電流信号に高調波成分をもたらす結果となる。
【００１７】
図５には、中間の結合要素内に誘起される信号の周波数スペクトルが示してある。図に示すように、搬送周波数ｆ０での信号成分７１及び周波数ｆ０±ｆ１での変調側波帯７３に加えて、周波数２ｆ０±ｆ１での変調側波帯７７を有する周波数２ｆ０での信号成分７５、及び周波数３ｆ０±ｆ１での変調側波帯８１を有する周波数３ｆ０での信号成分７９も存在する（図５には示されない、搬送周波数ｆ０のより高次の高調波、及び関連する変調側波帯での他の信号成分とともに）。さらに、図５で見て分かるように、第１次側波帯に加えて、搬送周波数ｆ０の高調波の各々のまわりに追加の側波帯が形成される（すなわち、２ｆ０±２ｆ１、３ｆ０±２ｆ１など）。
【００１８】
本明細書では、搬送周波数ｆ０の２倍の信号成分は、第２高調波と呼ばれており、搬送周波数ｆ０の３倍の信号成分は、第３高調波などと呼ばれている。
【００１９】
図２に戻って、中間の結合要素内に誘起される電流信号は、検知巻線１１内に信号を誘起する磁界を生成する。検知巻線１１に誘起される信号の周波数スペクトルには、中間の結合要素内に誘起される周波数成分と同じ周波数での信号成分が含まれることになる。図６及び７には、検知巻線１１内に誘起される、搬送周波数ｆ０の第２高調波、及び搬送周波数ｆ０の第３高調波のまわりの信号成分がそれぞれ示してある。図に示すように、搬送周波数ｆ０のこれらの高調波の各々は、ＰＣＢ  ５に対するセンサ要素１の位置に依存する、実質上同じ位相で、変調周波数ｆ１において変調される。
【００２０】
この実施形態では、センサ巻線１１内に誘起される信号は、帯域通過フィルタ３５によってフィルタリングされ、この帯域通過フィルタは、搬送周波数ｆ０の第２高調波のまわりの信号成分（すなわち、この実施形態では４ＭＨｚのまわり）を通過させ、その結果、帯域通過フィルタ３５によって出力される信号は、図６に示される信号に対応する。
【００２１】
次いで、帯域通過フィルタ３７によって出力される信号は、この実施形態では単にダイオードである整流器３７に入力され、この整流器は、信号を整流し、結果として得られる、整流器３７によって出力される整流された信号は、変調周波数ｆ１又はそれに近接した周波数を通過させる第２の帯域通過フィルタ３９に入力される。したがって、第２の帯域通過フィルタ３９は、変調周波数ｆ１での信号を出力し、その位相は、ＰＣＢ  ５に対するセンサ要素１の位置に依存する。次いで、ＧＢ  ２３７４４２４Ａで論じられる位置センサと同様に、変調周波数ｆ１での信号は、比較器４１に入力されて方形波信号を形成し、この方形波信号は、デジタル・ゲート４３を制御するのに使用される。このデジタル・ゲートは、比較器４１の出力が高いときには、搬送周波数ｆ０での方形波信号を通過させるが、比較器４１の出力が低いときには、周波数ｆ０での方形波信号を阻止する
【００２２】
第２の方形波発振器２３によって出力される変調周波数ｆ１での方形波信号も、周波数逓倍器４５に入力され、この周波数逓倍器は、周波数を１６倍し、したがって、６２．４ｋＨｚの周波数で信号Ｍを出力する。デジタル・ゲート４３によって送られた方形波信号のパルスは、カウンタ４７に入力され、逓倍された信号Ｍも、カウンタ４５に入力されて基準タイミングを提供する。ＧＢ  ２３７４４２４Ａで論じたのと同様に、カウンタ４７は、逓倍された信号Ｍの１周期（すなわち、変調周波数の周期の１６分の１）にその持続時間が対応する時間フレーム内に受け取ったパルスの数をカウントし、結果として得られるカウント値を出力し、次いで、次の時間フレーム内のパルスの数をカウントする前にゼロにリセットする。その結果得られるカウント値は、カウント値を位置の値に変換するプロセッサ４９に入力される。次いで、この位置の値は、表示装置１５が位置の値を示すようにする制御信号を生成する表示制御装置５１に出力される。
【００２３】
前述の通り、ＰＷＭタイプのパターン発生器２５は、＋ＳＩＮ信号又は−ＳＩＮ信号のいずれかを出力する。ＧＢ  ２３７４４２４Ａで論じた通り、＋ＳＩＮ信号及び−ＳＩＮ信号を使用して得られる位置の読取り値を平均化することにより、中間の結合要素又は信号処理回路によってもたらされる、位置測定の精度へのいかなる固定した位相オフセットの影響も、著しく低減させられる。
【００２４】
この実施形態には、ＧＢ  ２３７４４２４Ａに記載の位置センサを上回るいくつかの利点がある。具体的には、
１．信号処理回路は、搬送周波数の第２高調波での信号成分を使用して位置の値を決定するので、励起信号生成回路から生じる雑音は著しく低減させられる。
２．同期検出を実行する必要がないので、ダイオード及びフィルタを使用して検知信号を復調してもよく、それにより信号処理回路の複雑さ及び費用を低減させる。
【００２５】
この実施形態では、変調周波数ｆ１における搬送周波数ｆ０の第２高調波（すなわち２ｆ０）の変調の位相が測定され、このことには、各位相の読取り値が位置読取り値に明白に対応する（この実施形態では、正弦巻線７及び余弦巻線９の１周期にわたって、位置の読取り値が変化することを念頭に置かれたい）という利点がある。搬送周波数ｆ０におけるデジタル信号Ｉの変調周波数ｆ１での完全変調よりも変調が小さいために、この信号成分だけが存在し、それにより、搬送周波数ｆ０における信号成分の、周波数ｆ０±ｆ１における変調側波帯との非線形混合が可能になることが理解されるであろう。
【００２６】
第２の実施形態
第１の実施形態では、中間の結合要素は、ダイオードと並列に接続される巻線によって形成される。次に、図８を参照しながら、第２の実施形態を説明する。図８では、第１の実施形態の中間の結合要素は、インピーダンス特性の低い中間の結合要素によって置き換えられる。第２の実施形態の残りの構成部品は、第１の実施形態の対応する構成部品と同一である。
【００２７】
図８に示されるように、この実施形態では、中間の結合要素は、すべてが並列に接続された巻線３１、ダイオード３３及びコンデンサ１０１によって形成される。結合インダクタンスを有する巻線３１とコンデンサ１０１との並列接続は、特定の周波数（これ以降、低インピーダンス周波数と呼ぶ）において、巻線３１のリアクタンスが、コンデンサ１０１のリアクタンスにより効果的に相殺される回路を形成する。この実施形態では、巻線３１のインダクタンス及びコンデンサ１０１のキャパシタンスは、この低インピーダンス周波数が、搬送周波数ｆ０、すなわち２ＭＨｚと実質上同じになるように設定される。具体的には、この実施形態では、コンデンサ１０１は、キャパシタンスが６．３ｎＦであり、巻線３１は、インダクタンスが１μＨである。
【００２８】
中間の結合要素の低インピーダンス周波数を、励起信号の搬送周波数に実質上一致させることにより、中間の結合要素内に誘起される電流信号成分の振幅は、第１の実施形態と比較して著しく増大させられ、したがって、検知巻線１１内に誘起される信号成分は、それに応じて増大させられる。
【００２９】
第３の実施形態
第１の実施形態では、中間の結合要素内の巻線３１は、送信アンテナ及び受信アンテナの両方と結合する。信号処理回路は、搬送周波数ｆ０の第２高調波の周りの信号を使用して、ＰＣＢ  ５に対するセンサ要素１の位置を示す値を決定するので、搬送周波数ｆ０での信号の検知巻線１１への結合を低減させることが望ましい。
【００３０】
次に、図９及び１０を参照しながら、第３の実施形態を説明する。図９及び１０では、第１の実施形態での正弦巻線７、余弦巻線９及び検知巻線１１のレイアウトが変更され、第１の実施形態の中間の結合要素は、代替の中間の結合要素によって置き換えられる。
【００３１】
図９に示されるように、この実施形態では、中間の結合要素は、入力巻線１１１及び出力巻線１１３を有する。ダイオード１１５は、入力巻線１１１の一端と出力巻線１１３の一端との間に接続され、入力巻線１１１の他端は、出力巻線１１３の他端に直接接続される。コンデンサ１１７は、出力巻線１１３と並列に設けられる。この実施形態では、出力巻線１１３は、インダクタンスが１μＨであり、コンデンサ１１７は、キャパシタンスが１．６ｎＦであり、その結果、搬送周波数ｆ０の第２高調波（すなわち４ＭＨｚ）において、コンデンサ１１７のリアクタンスは、効果的に出力巻線１１３のリアクタンスを相殺し、その結果低いインピーダンスが発生する。
【００３２】
図１０には、この実施形態での正弦巻線（破線１２１で示してある）、余弦巻線（点線１２３で示してある）、検知巻線（実線１２５で示してある）及び中間の結合要素のレイアウトを、より詳細に示してある。図に示すように、正弦巻線１２１及び余弦巻線１２３のレイアウトは、互いに位相が９０°ずれている方形波関数ではなく、互いに位相が９０°ずれている正弦状関数に従って、導電性トラックが中心軸に対して変位されることを除けば、第１の実施形態の正弦巻線７及び余弦巻線９のレイアウトと同じである。このことは、位置センサの動作には実質的な影響を及ぼさない。
【００３３】
検知巻線１２５は、８の字型巻線（交差する点において直接の電気接続は生じない）の形状での直接の導電性トラックによって形成され、その結果、２つの電流ループが効果的に形成され、電流は、その電流が一方の電流ループのまわりを流れる方向とは反対方向に、もう一方の電流ループのまわりを流れる。
【００３４】
中間の結合要素の入力巻線１１１は、入力巻線１１１のまわりを流れるどんな電流も、検知巻線１２５の２つの電流ループ内にそれぞれ等しく反対向きの起電力を誘起するように構成される、単一の電流ループによって形成される。すなわち、入力巻線１１１を介して電流が流れる結果として検知巻線１２５内に誘起される信号が無視できるように、検知巻線１２５に対して入力巻線１１１は平衡である。
【００３５】
中間の結合要素の出力巻線１１３は、検知巻線の８の字型パターンの形状と同じ方向に位置合わせされた、８の字型パターン（交差する点において直接の電気接続は生じない）の形状での導電性トラックによって形成され、その結果、出力巻線は、効果的に２つの電流ループを形成し、電流は、一方の電流ループのまわりを一方向に流れ、もう一方の電流ループのまわりを反対方向に流れる。こうした構成を使用する場合、出力巻線１１３の電流ループ内を流れる電流は、検知巻線１２５の相補的な電流ループ内にそれぞれ信号を誘起する。さらに、出力巻線１１３は、正弦巻線１２１及び余弦巻線１２３に対して平衡である。やはり、出力巻線１１３は、入力巻線１１１に対して平衡である。
【００３６】
したがって、使用に際しては、正弦巻線１２１及び余弦巻線１２３内を流れる交流電流は、入力巻線１１１内に信号を誘起するが、出力巻線１１３内に誘起する信号は無視でき、入力巻線１１１内を流れる電流が検知巻線１２５内に誘起する信号は無視できる。さらに、出力巻線１１３内を流れる電流は、検知巻線１２５内に信号を誘起するが、正弦巻線１２１及び余弦巻線１２３内に誘起する信号は無視できる。このようにして、検知巻線１２５内の信号雑音は低減させられる。
【００３７】
第４の実施形態
第３の実施形態では、出力巻線１１３は、並列に接続されたコンデンサ１１７を有し、その結果、搬送周波数ｆ０の約２倍において、出力巻線１１３のリアクタンスは、コンデンサ１１７のリアクタンスにより実質上相殺され、それにより、搬送周波数ｆ０の２倍での信号成分の強さを増大させる。次に、図１１を参照しながら、第４の実施形態を説明する。図１１では、第３の実施形態の中間の結合要素にコンデンサ１２７が追加されており、コンデンサ１２７は、入力巻線１１１と並列に接続される。第４の実施形態の位置センサの残りの構成部品は、第３の実施形態の位置センサの対応する構成部品と同一である。
【００３８】
コンデンサ１２７は、搬送周波数ｆ０付近において、コンデンサ１２７のリアクタンスが入力巻線１１１のリアクタンスを実質上相殺するように選択される、キャパシタンスを有する。このようにして、中間の結合要素内に誘起される電流信号は増大させられ、搬送周波数ｆ０の２倍における出力巻線１１３を介して流れる信号成分が増大する。
【００３９】
第５の実施形態
前述の各実施形態では、中間の結合要素は、半波整流を実行するダイオードの形での非線形構成部品を備える。次に、図１２を参照しながら、第５の実施形態を説明する。図１２では、第３の実施形態の中間の結合要素は、ダイオード１１５をダイオードブリッジ構成１３１で置き換えることによって修正される。第５の実施形態の位置センサの残りの構成部品は、中間の結合要素の入力巻線１１１及び出力巻線１１３のレイアウトを備え、第３の実施形態の位置センサに対するものと同じである。
【００４０】
ダイオードブリッジ構成１３１は、全波整流器の役割を果たすことが理解されるであろう。ダイオードブリッジ構成１３１は、２つ分のダイオード電圧降下をもたらすが、送信アンテナの励起によって中間の結合要素内に誘起される起電力が十分に高い場合、全波整流は、搬送周波数ｆ０の２倍付近において出力巻線１１３を介して流れる信号レベルを増大させることになり、したがって、搬送周波数ｆ０の２倍付近において検知巻線１２５内に誘起される信号成分の強さを増大させることになる。すなわち、入力巻線内に誘起される起電力が十分に大きい場合は、中間の結合要素内に全波整流器を備えることが有利であり、そうでない場合には、半波整流器を使用することが好ましい。
【００４１】
第６の実施形態
第６の実施形態では、第５の実施形態の中間の結合要素は、入力巻線１１１と並列にコンデンサ１２７を追加することにより修正され、コンデンサ１２７のキャパシタンスは、搬送周波数ｆ０において、入力巻線１１１のリアクタンスが、コンデンサ１２７のリアクタンスにより実質上相殺されるように選択される。第５の実施形態の位置センサの残りの構成部品は、変更されない。
【００４２】
第４の実施形態で論じた通り、コンデンサ１２７を導入することにより、入力巻線１１１に誘起される電流信号レベルは増大させられ、それに対応して、検知巻線内に誘起される信号が増大する。
【００４３】
第７の実施形態
前述の各実施形態では、励起周波数ｆ０の高調波は、非線形要素を中間の結合要素に組み込むことによって生成される。したがって、検知巻線１１に誘起される信号は、搬送周波数ｆ０の高調波での信号成分を有し、これらの信号成分を処理して、ＰＣＢ  ５に対するセンサ要素１の位置を決定してもよい。
【００４４】
次に、図１４を参照しながら、第７の実施形態を説明する。図１４では、検知巻線１１内に誘起される信号の周波数は任意に設定され、したがって、搬送周波数ｆ０の高調波である必要はない。搬送周波数ｆ０の高調波から離れることにより、励起信号生成回路からの直接又は間接のクロストークに起因する雑音が、さらに低減させられる。前述の各実施形態と同様に、励起信号生成回路においてデジタル信号生成が使用されるとき、これは特に適切である。というのも、こうしたデジタル生成は、搬送周波数ｆ０の高調波において信号成分をもたらすからである。
【００４５】
第７の実施形態では、第４の実施形態の中間の結合要素は、図１４に回路設計が示される中間の結合要素によって置き換えられ、検知巻線１１内に誘起される信号をフィルタリングする第１の帯域通過フィルタ３５の通過周波数は、図１４に示される回路の一部分を形成する発振器の発振周波数に一致するように変更される。第４の実施形態の位置センサの残りの構成部品は、変更されない。
【００４６】
図１４に示されるように、第３の実施形態の中間の結合要素と同じように、第７の実施形態の中間の結合要素は、入力巻線１１１を備え、この入力巻線は、この実施形態ではインダクタンスが１μＨであり、キャパシタンスが６．３ｎＦのコンデンサ１２７と並列に接続され、その結果、搬送周波数ｆ０において、入力巻線１１１のリアクタンスは、コンデンサ１２７のリアクタンスによって実質上相殺される。この実施形態では、入力巻線１１１のレイアウトは、第３から第６までの実施形態の入力巻線のレイアウトと同じである。
【００４７】
ダイオード１１５の一方の端子は、入力巻線１１１の一端に接続されるとともに、平滑コンデンサ１４１は、ダイオード１１５のもう一方の端子と入力巻線１１１の他端との間に接続される。このようにして、ダイオード１１５は、半波整流器の役割を果たすとともに、平滑コンデンサ１４１は、低域通過フィルタの役割を果たす。この実施形態では、平滑コンデンサ１４１はキャパシタンスが１００ｎＦであり、その結果、搬送周波数ｆ０での信号は、実質上阻止されるが、変調周波数ｆ１での信号は、実質上通過する。
【００４８】
平滑コンデンサ１４１によって送られる信号は、発振器回路１４３に対してパワー信号の役割を果たす。この実施形態では、発振器回路１４３は、ＣＭＯＳインバータ１４５によって形成され、出力巻線１１３は、ＣＭＯＳインバータ１４５の入力端子と出力端子をまたいで接続される。この実施形態では、出力巻線１１３はインダクタンスが１μＨであり、第３から第６までの実施形態の出力巻線のレイアウトと同じレイアウトを有する。キャパシタンスが１．８ｎＦであるコンデンサ１４７は、ＣＭＯＳインバータ１４５の入力端子を電源母線のうちの１つに接続し、キャパシタンスが１．８ｎＦのコンデンサは、ＣＭＯＳインバータ１４５の出力端子を同じ電源母線に接続する。
【００４９】
発振器回路１４３の発振周波数は、出力巻線１１３のインダクタンス、ならびにＣＭＯＳインバータの入力端子及び出力端子と、電源母線のうちの１つとの間に接続されるコンデンサ１４７、１４９のキャパシタンスによって決定される。この実施形態では、発振周波数は約５ＭＨｚに設定され、したがって２ＭＨｚの搬送周波数ｆ０の高調波にはならない。したがって、起電力が入力巻線１１１内に誘起されるのに応答して発振器回路１４３内に誘起される信号は、実質上、変調周波数ｆ１（すなわち３．９ｋＨｚ）での信号によって変調された発振周波数（すなわち５ＭＨｚ）での正弦波信号であり、変調の位相は、変調周波数において入力巻線１１１内に誘起される信号の成分の位相と一致する。
【００５０】
したがって、検知巻線内に誘起される信号は、３．９ｋＨｚの変調周波数ｆ１で変調された５ＭＨｚの発振周波数での信号成分を有することになる。上記の通り、この実施形態では、帯域通過フィルタ３５の通過帯域は、発振周波数（すなわち５ＭＨｚ）に設定され、したがって、約５ＭＨｚの信号成分が整流器３７に入力される。次いで、検知信号の処理が、第１の実施形態で論じたのと同様に進む。
【００５１】
第８の実施形態
第７の実施形態では、出力巻線１１３は、発振周波数が搬送周波数ｆ０の高調波ではない発振器の一部分を形成する。このようにして、検知巻線１１内に誘起される信号から、搬送周波数ｆ０の高調波に起因する雑音を除去することができる。
【００５２】
第８の実施形態では、第７の実施形態の発振器回路４１は、代替の発振器回路１６１によって置き換えられ、発振器回路１６１では、平滑コンデンサ１４１の両端の信号が、ＭＯＳＦＥＴ  １６３のゲート及びソース端子をまたいで加えられる。さらに、ＭＯＳＦＥＴ  １６３のゲート端子は、コンデンサ１６５と並列に接続される出力巻線１１３（この実施形態では、第３から第７までの実施形態での出力巻線のレイアウトと同じレイアウトを有する）を介して、ＭＯＳＦＥＴ  １６３のドレイン端子に接続される。このようにして、出力巻線１１３のインダクタンス及びコンデンサ１６５のキャパシタンスによって発振周波数が決定される発振器が形成される。この実施形態では、発振回路１６１の発振周波数は４ＭＨｚに設定され、したがって搬送周波数ｆ０の第２高調波である。
【００５３】
第７の実施形態で論じたのと同じように、発振器回路１６１に入力される信号は、発振周波数において変調される。信号が、ＭＯＳＦＥＴを導電性にするほど十分に高くないとき、発振器回路１６１は発振してもよい。しかし、信号が、ＭＯＳＦＥＴを導電性にするほど十分に高いとき、発振器回路１６１は短絡され、終了する。このようにして、変調周波数ｆ１での変調は、発振周波数に移されるが、反転される（すなわち、１８０°位相をシフトされる）。
【００５４】
中間の結合要素にもたらされる１８０°位相シフトも考慮に入れることを除けば、検知巻線１１１内に誘起される信号の処理は、第７の実施形態での位置センサについて説明したのと同じように進む。
【００５５】
修正形態及びさらなる実施形態
第１の実施形態で説明したように、搬送周波数ｆ０での変調周波数ｆ１によるデジタル信号Ｉの、完全変調よりも変調度が小さい変調を利用し、その結果、２ｆ０±ｆ１での信号成分は、中間の結合要素内の非線形要素によって生成されることが好ましい。あるいは、たとえば２ｆ０±２ｆ１での信号成分を処理することができる場合には、完全変調を使用することもできる。しかし、変調周波数を２倍にすると、起こり得る様々な位置読取り値に対応する各位相読取り値になる位相が２倍になる。センサ要素１の可動範囲を正弦巻線７及び余弦巻線９の半周期に制限すること、又は追加の粗い位置測定を行うことにより、位置読取り値におけるこの曖昧性を説明することができる。
【００５６】
第７及び第８の実施形態では、発振器回路用の電力は、送信アンテナから中間の結合要素に結合される信号によって供給される。あるいは、中間の結合要素は、発振器回路に電力を供給するための電源を備えることもできる。
【００５７】
第１から第６、及び第８の実施形態では、処理回路は、検知巻線に誘起される信号を、搬送周波数ｆ０の２倍の周波数（すなわち第２高調波）で処理する。デジタル励起信号生成回路は、一般的に搬送周波数ｆ０の奇数高調波（すなわち３ｆ０、５ｆ０など）において雑音を生成し、したがって、搬送周波数ｆ０の偶数高調波で処理することにより、雑音が低減させられるので、搬送周波数ｆ０の偶数高調波（すなわち２ｆ０、４ｆ０、６ｆ０など）を処理することが好ましい。
【００５８】
第８の実施形態では、発振周波数は、搬送周波数ｆ０の第２高調波、すなわち４ＭＨｚに設定される。原則として、発振周波数は搬送周波数ｆ０の高調波から離れた周波数に設定することもできるが、結果として信号強度がより高くなるので、発振周波数は、搬送周波数の高調波のうちの１つと同じに設定されることが好ましい。
【００５９】
第３から第６までの実施形態において、コンデンサ１１７は出力巻線１１３と平行に接続され、信号処理回路の検出周波数（それらの実施形態では４ＭＨｚである）において、コンデンサ１１７のリアクタンスが出力巻線１１３のリアクタンスを効果的に相殺して信号レベルを増大させるように、キャパシタンスが設定されることが好ましいが、コンデンサ１１７は不可欠ではない。
【００６０】
第１の実施形態に記述されているように、正弦コイル７に加えられる信号の位相を各測定間で反転させて、位置の測定を２回効果的に行うことにより、固定した位相シフトが除去される。代替実施形態において、測定を更新する速度を増大させるという利点を有する反転測定を、断続的に実行しさえすればよいことが理解されるであろう。あるいは、工場での較正によって決定される位相シフトに対する所定値を、単一の位相測定値から差し引くこともできる。しかし、これは、固定した位相シフトを変化させる環境要因を考慮に入れることができないので、好ましくはない。
【００６１】
−ＳＩＮ信号を使用して測定される位相角度が、＋ＳＩＮ信号を使用して測定される位相角度に加えられるのではなく、それから差し引かれる場合、位置に依存する位相シフトがとりのぞかれて、固定した位相シフトの２倍に等しい値を残すことになることが理解されるであろう。一実施形態では、中間の結合要素は、環境要因に対して感度の高い１以上の構成部品を使用して製造され、したがって、固定した位相シフトの変化は、主に環境要因に基づく。このようにして、固定した位相シフトの測定値は、環境要因、たとえば一定の湿度環境内での温度、又は一定の温度環境内での湿度を示すことができる。通常、これには、測定される固定した位相シフトと環境要因の対応する値との間の工場での較正値を、誘導性センサの制御回路内に記憶することが必要となるはずである。位置以外のパラメータの検出を可能にする他の修正形態は、本願とともに同日付に出願され、英国特許出願第０４１７６８６．３号から優先権主張をする、「Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｓｅｎｓｏｒ」と題するＰＣＴ出願番号＿＿＿＿＿に記載される。
【００６２】
前述の各実施形態では、正弦コイル７及び余弦コイル９は、ＰＣＢ  ５に対して垂直な合計の磁界成分に対する、それらの相対的な寄与が測定方向に沿った位置により変化するように構成される。具体的には、正弦コイル及び余弦コイルは、交互に撚られたループ構造を有する。しかし、膨大な種類の様々な励起巻線の幾可学的形状を利用して、最終的に検出される組み合わされた信号内に現れる第１及び第２の送出信号の相対的比率が、測定方向でのセンサ要素の位置に依存するようにするという目的を達成する送信アンテナを形成できることが、当業者には明白になるはずである。
【００６３】
第１の実施形態で説明された位置センサは、当業者であれば明白である方法で、曲線、たとえば円（すなわち回転位置センサ）に沿って、正弦コイル及び余弦コイルのレイアウトを変化させることにより線形位置を測定するように適合することもできる。センサ要素が測定経路に沿って移動するときに、センサ要素の位置を周期的に検出し、次いで位置の変化率を計算することにより、位置センサを使用して速度を検出することもできる。
【００６４】
前述の各実施形態において、励起巻線は、プリント回路板上の導電性トラックによって形成されるが、これらは別の平面基板上に設けることもでき、又は十分に強固である場合には、自立することさえできる。さらに、たとえば、円筒巻線の円柱軸に沿って移動するセンサ要素で、円筒巻線を使用することもできるので、励起巻線が平面であることは不可欠ではない。
【００６５】
誘導性センサを使用して、温度又は湿度などの環境要因だけを測定する場合、磁界の位相が位置で変化することを要求されないので、送信アンテナは、１つだけの励起巻線を有することもある。
【００６６】
前述の各実施形態では、変調信号は、正弦波信号のデジタル表現として記述される。これは厳密に必要となるのではなく、簡略な電子装置を使用して、より容易に生成することができる変調信号を使用することが、しばしば好都合である。たとえば、変調信号は、三角波形のデジタル表現とすることもできる。
【００６７】
前述の各実施形態では、直交している１対の変調信号が搬送波信号に加えられて、それぞれ正弦コイル７及び余弦コイル９に加えられる第１及び第２の励起信号を生成する。しかし、組み合わされた信号を処理することにより、第１及び第２の励起信号からの相対的な寄与を取り出すことができるように、励起信号の成分を運ぶ情報が何らかの方法で互いに異なることが、単に求められているので、直交している１対の変調信号を使用することは不可欠ではない。たとえば、変調信号は、周波数が同じで、位相が９０°以外の角度だけ異なることもある。あるいは、変調信号は、わずかに周波数が異なり、したがって２つの信号間で絶えず変化する位相差を生じることもある。
【００６８】
前述の各実施形態では、励起信号生成回路及び検知信号処理回路は、ＧＢ  ２３７４４２４Ａに記載の位置センサで使用される回路に基づいており、励起信号が、低周波によって変調された高周波搬送波信号を含み、検知信号プロセッサが、検知信号を復調して、センサ要素の位置で変化する位相を有する変調周波数での信号を残す、ＬＶＰＴセンサの一変形形態を使用する。あるいは、より従来型のＬＶＰＴ構成を使用することもできる。一実施形態では、単一の励起周波数で直交している１対の信号は、第１の実施形態に記述されている送信アンテナの、正弦巻線及び余弦巻線にそれぞれ加えられる。第１の実施形態に記述されているように、中間の結合要素は、励起周波数の２倍での信号成分を生成し、信号処理回路は、検知巻線内に誘起される信号を、励起周波数の２倍での信号成分を通過させる帯域通過フィルタを介して渡す。次いで、帯域通過フィルタから渡される励起周波数の２倍での信号成分の位相は、位置測定値を得るために測定される。前述の通り、位相を２倍にすることに起因する位置測定での曖昧性を避けるために、センサ要素の可動範囲を低減させることか、又はあらゆる追加の粗い位置測定を行うことができる。
【００６９】
前述の各実施形態では、送信アンテナは、２つの励起巻線によって形成され、受信アンテナは、単一のセンサ巻線によって形成される。中間の結合要素を介する送信アンテナと受信アンテナの間の電磁結合が測定経路に沿って変化する、送信アンテナ及び受信アンテナの他の多くの構成を使用することもできることが理解されるであろう。たとえば、送信アンテナは、実質上位置では変化しない中間の結合要素に電磁結合する単一の励起巻線によって形成することもでき、受信アンテナは、それぞれ異なる関数（たとえば、それぞれ正弦関数及び余弦関数）に従って、位置で変化する中間の結合要素に電磁結合する１対のセンサ巻線によって形成することもできる。中間の結合要素は、何らかの形態の周波数シフタを備え、したがって、励起周波数での信号が励起巻線に加えられるとき、励起周波数とは離れた測定周波数において、中間の結合要素内に信号が生成される。測定周波数における２本のセンサ巻線内に誘起される信号成分のそれぞれの強度は、センサ要素の位置を決定するために測定される。
【００７０】
第３から第８までの実施形態では、ＰＣＢ  ５上の正弦巻線、余弦巻線及び検知巻線、ならびにセンサ要素上の入力巻線及び出力巻線のレイアウトは、以下の通りである。
１．正弦巻線及び余弦巻線は、出力巻線に対して平衡であり、したがって、送信アンテナを介して流れる電流が、出力巻線に直接誘起する電流信号は無視できる。
２．検知巻線は、入力巻線に対して平衡であり、したがって、入力巻線を介して流れる電流が、検知巻線に直接誘起する電流信号は無視できる。
１つの具体的な巻線のレイアウトが説明されているが、同じ効果を達成する多くの様々な巻線レイアウトが可能であることが理解されるであろう。こうした構成は、中間の結合要素が周波数偏移特性をもたないセンサ、たとえばＧＢ  ２３７４４２４Ａに記載のセンサで使用できることも理解されるであろう。
例示された各実施形態では、ダイオードが中間の結合要素に組み込まれてきた。
【００７１】
図１６に示されるように、一代替実施形態では、中間の結合要素は、巻線１７３と直列に接続される発光ダイオード１７１を備える。この代替実施形態では、発光ダイオード１７１の過大な逆バイアスを防止するために、バイパス・ダイオード１７５が、発光ダイオード１７１と並列に接続される。このようにして、中間の結合要素が送信アンテナに近接している場合、発光ダイオードは光を生成し、したがって近接指示器を形成する。こうした近接指示器は、たとえば、例示された各実施形態の位置検出器と一緒に組み込むことができることが理解されるであろう。
【００７２】
中間の結合要素を介して流れる電流信号に高調波成分をもたらすために、ダイオードが使用されてきたが、他の形態の高調波発生器も使用できることが理解されるであろう。ダイオードが使用される場合、電圧降下の小さいダイオード、たとえばショットキー・ダイオードを使用して信号レベルを増大させることが好ましい。
【００７３】
第１から第８までの実施形態では、デジタル処理技法にとって適切であるので、３．９ｋＨｚの変調周波数が使用される。このことは、一般的に、１００Ｈｚから１００ｋＨｚまでの範囲の周波数に当てはまる。１〜１０ｋＨｚの範囲の周波数、たとえば２．５ｋＨｚ又は５ｋＨｚが使用されることが好ましい。
【００７４】
第１から第８までの実施形態では、２ＭＨｚの搬送周波数が使用される。他の搬送波周波数を使用することができるが、センサ要素を小さくすることが容易になるので、１ＭＨｚを超える搬送周波数を使用することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の第１の実施形態による位置センサの概略的な透視図である。
【図２】図１に示される位置センサの主要な信号生成回路及び信号処理回路の概略図である。
【図３】図２に示される正弦巻線及び余弦巻線に加えられる各信号を示すタイミング図である。
【図４】図２に示される中間の結合要素内に生成される信号を示すタイミング図である。
【図５】図４に示される信号の周波数成分を示すグラフである。
【図６】図２に示される検知巻線内に誘起される、第１の周波数での信号成分を示すタイミング図である。
【図７】図２に示される検知巻線内に誘起される、第２の周波数での信号成分を示すタイミング図である。
【図８】図２に示される中間の結合要素に対する、第１の代替の中間の結合要素についての回路図である。
【図９】図２に示される中間の結合要素に対する、第２の代替の中間の結合要素についての回路図である。
【図１０】第２の代替の中間の結合要素と一緒に使用すべき、正弦巻線、余弦巻線及び検知巻線の構成のレイアウトとともに図９に示される、第２の代替の中間の結合要素のレイアウトの平面図である。
【図１１】図２に示される中間の結合要素に対する、第３の代替の中間の結合要素についての回路図である。
【図１２】図２に示される中間の結合要素に対する、第４の代替の中間の結合要素についての回路図である。
【図１３】図２に示される中間の結合要素に対する、第５の代替の中間の結合要素についての回路図である。
【図１４】図２に示される中間の結合要素に対する、第６の代替の中間の結合要素についての回路図である。
【図１５】図２に示される中間の結合要素に対する、第７の代替の中間の結合要素についての回路図である。
【図１６】発光ダイオードを備える代替の中間の結合要素についての回路図である。
【図１】
2008509418.tif 000003
【図２】
2008509418.tif 000004
【図３】
2008509418.tif 000005
【図４】
2008509418.tif 000006
【図５】
2008509418.tif 000007
【図６】
2008509418.tif 000008
【図７】
2008509418.tif 000009
【図８】
2008509418.tif 000010
【図９】
2008509418.tif 000011
【図１０】
2008509418.tif 000012
【図１１】
2008509418.tif 000013
【図１２】
2008509418.tif 000014
【図１３】
2008509418.tif 000015
【図１４】
2008509418.tif 000016
【図１５】
2008509418.tif 000017
【図１６】
2008509418.tif 000018
【国際調査報告】
2008509418.tif 000019
2008509418.tif 000020
2008509418.tif 000021
2008509418.tif 000022