(57)【要約】      （修正有）【課題】キャリブレーション回路および使用方法を提供する。【解決手段】キャリブレーション回路１００は、単一ワイヤメモリ１１０および伝送線路１２０を含む。単一ワイヤメモリ１１０は、電源／質問端子およびグランド端子を含む。単一ワイヤメモリ１１０は、センサ１３０のためのキャリブレーションデータを格納するように構成される。伝送線路１２０は、センサ１３０とセンサリーダ１４０との間に接続されるように構成される。伝送線路１２０は、第１および第２の導体を含む。第１の導体は、電源／質問端子に接続され、キャリブレーションデータおよびセンサ出力信号をセンサリーダ１４０に提供するように構成される。第２の導体は、グランド端子に結合され、第１の導体、単一ワイヤメモリ１１０、およびセンサ１３０のためのグランド基準を提供するように構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリブレーション回路（１００；３００）であって、
電源／質問端子（３２０）およびグランド端子（３３０）を含む単一ワイヤメモリ（１１０；２１４；Ｕ１；４０２）であって、センサ（１３０；２０２）のためのキャリブレーションデータを格納するように構成された単一ワイヤメモリと、
前記センサとセンサリーダ（１４０；２１０）との間に接続されるように構成された伝送線路（１２０；３１０）と、を含み、前記伝送線路は、
前記電源／質問端子に接続され、前記キャリブレーションデータおよびセンサ出力信号を前記センサリーダに提供するように構成された第１の導体（４１２）と、
前記グランド端子に接続され、前記第１の導体、前記単一ワイヤメモリ、および前記センサのためのグランド基準を提供するように構成された第２の導体（４１４）と、を含む、キャリブレーション回路。
【請求項２】
請求項１に記載のキャリブレーション回路（１００；３００）であって、前記伝送線路（１２０；３１０）は、インピーダンス整合された無線周波数（ＲＦ）伝送線路（２１６，２２２）を含む、キャリブレーション回路。
【請求項３】
請求項２に記載のキャリブレーション回路（１００；３００）であって、前記インピーダンス整合されたＲＦ伝送線路（２１６，２２２）は、少なくとも１メガヘルツの伝送を行うように構成される、キャリブレーション回路。
【請求項４】
請求項３に記載のキャリブレーション回路（１００；３００）であって、前記単一ワイヤメモリ（１１０；２１４；Ｕ１；４０２）は、１メガヘルツ未満の周波数で動作するように構成された不揮発性の電気的に消去可能なプログラム可能な読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）を含む、キャリブレーション回路。
【請求項５】
請求項１に記載のキャリブレーション回路（１００；３００）であって、前記第１の導体（４１２）と前記電源／質問端子（３２０）との間に直列に接続されたインダクタ（１６０、Ｌ１）をさらに含み、前記インダクタは、前記センサ出力信号のための前記センサ（１３０；２０２）から前記単一ワイヤメモリ（１１０；２１４；Ｕ１；４０２）への高インピーダンス経路を提供するように構成される、キャリブレーション回路。
【請求項６】
請求項１に記載のキャリブレーション回路（１００；３００）であって、前記電源／質問端子（３２０）と前記グランド端子（３３０）との間に並列に接続されたキャパシタ（１７０、Ｃ２）をさらに含み、前記キャパシタは、前記センサ出力信号が印加された場合に、前記電源／質問端子と前記グランド端子との間の電圧バイアスを防止するように構成される、キャリブレーション回路。
【請求項７】
請求項１に記載のキャリブレーション回路（１００；３００）であって、前記第１の導体（４１２）に接続され、かつ、直列に前記電源／質問端子（３２０）と前記センサ（１３０；２０２）との間に接続されたキャパシタ（１５０、Ｃ１）をさらに含み、前記キャパシタは、前記第１の導体が０〜１００オーム（両端の数値を含む）の範囲内の直流（ＤＣ）インピーダンスとして動作することを防止するように構成される、キャリブレーション回路。
【請求項８】
無線周波数（ＲＦ）センサシステム（２００）であって、
環境パラメータおよび物理的パラメータの少なくとも一方を検出し、それを示すセンサ出力信号を生成するように構成されたＲＦセンサ（１３０；２０２）と、
前記センサ出力信号および前記ＲＦセンサのためのキャリブレーションデータを受信するように構成されたセンサリーダ（１４０；２１０）と、
前記ＲＦセンサと前記センサリーダとの間に接続された単一導体（４１２）を含む伝送線路（１２０；３１０）であって、前記センサ出力信号を伝導するように構成された伝送線路と、
前記単一導体に接続された単一ワイヤメモリ（１１０；２１４；Ｕ１；４０２）と、を含み、前記単一ワイヤメモリは、
前記キャリブレーションデータを格納し、
前記センサリーダによる質問を受けて前記単一導体上に前記キャリブレーションデータを送信するように構成される、ＲＦセンサシステム。
【請求項９】
請求項８に記載のＲＦセンサシステム（２００）であって、前記ＲＦセンサ（１３０；２０２）は、歪みを測定するための駆動軸（２０４）に結合されるように構成された表面弾性波（ＳＡＷ）トルクセンサを含む、ＲＦセンサシステム。
【請求項１０】
請求項９に記載のＲＦセンサシステム（２００）であって、前記ＲＦセンサ（１３０；２０２）からの前記センサ出力信号を前記伝送線路（１２０；３１０）上に結合するように構成されたＲＦ結合回路（２０８）をさらに含む、ＲＦセンサシステム。
【請求項１１】
請求項８に記載のＲＦセンサシステム（２００）であって、前記センサリーダ（１４０；２１０）は、
前記センサ出力信号を受信するためのセンサ読取モジュール（２２８）と、
前記キャリブレーションデータを受信するためのメモリ読取モジュール（２２６；４０４）と、
前記伝送線路（１２０；３１０）上に前記センサ出力信号および前記キャリブレーションデータを時間多重化するように構成された時間マルチプレクサ（２２４）と、を含む、ＲＦセンサシステム。
【請求項１２】
請求項８に記載のＲＦセンサシステム（２００）であって、前記伝送線路（１２０；３１０）上の前記ＲＦセンサ（１３０；２０２）と前記単一ワイヤメモリ（１１０；２１４；Ｕ１；４０２）との間に接続された第１のキャパシタ（１５０、Ｃ１）をさらに含み、前記第１のキャパシタは、前記伝送線路上にＲＦ短絡およびＤＣブロックを提供するように構成される、ＲＦセンサシステム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のＲＦセンサシステム（２００）であって、グランド基準（３３０）と前記単一ワイヤメモリ（１１０；２１４；Ｕ１；４０２）の電源／質問端子（３２０）との間に接続された第２のキャパシタ（１７０、Ｃ２）をさらに含み、前記電源／質問端子は、前記単一導体（４１２）に接続され、前記第２のキャパシタは、前記センサ出力信号による前記グランド基準と前記電源／質問端子との間の電圧バイアスを防止するためにＲＦ短絡を提供するように構成される、ＲＦセンサシステム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のＲＦセンサシステム（２００）であって、前記単一導体（４１２）と前記電源／質問端子（３２０）との間に接続されたインダクタ（１６０；Ｌ１）をさらに含み、前記インダクタは、前記伝送線路（１２０；３１０）上の負荷を低減するように構成される、ＲＦセンサシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の分野は、一般的にはキャリブレーション回路に関し、より具体的には、単一ワイヤメモリ装置を有するキャリブレーション回路およびその使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの公知の無線周波数（ＲＦ）センサシステムは、１キロヘルツ（ｋＨｚ）から３００ギガヘルツ（ＧＨｚ）の範囲の周波数でＲＦ近接場結合を使用して動作する。このようなセンサシステムは、通常、たとえば、限定はしないが、測定される環境と直接接触する第１の構成要素と、環境と直接接触しない第２の構成要素と、を含む。第１の構成要素は、通常、環境のいくつかの態様を検出するためのトランスデューサ構成要素と、第２の構成要素に接続するためのＲＦ構成要素と、を含む。第２の構成要素は、通常、インターフェースを含み、それを介して測定値が質問器に送信される。質問器は、センサからの出力信号を読み取るのに適した任意のシステムである。
【０００３】
これらの公知のＲＦセンサシステムは、通常、キャリブレーションデータを使用する。いくつかの公知のＲＦセンサシステムは、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）システムを使用してキャリブレーションデータを提供し、ＲＦＩＤタグは特定の部品または機械に配置される。特定の他のＲＦセンサシステムは、ファームウェア更新を通してキャリブレーションデータを提供し、一般的に手動処理を伴う。これらの公知のＲＦセンサシステムは、高価でかつ複雑である。多くの場合では、たとえば、限定しないが、ＲＦトルクセンサなどの場合には、キャリブレーションデータが質問器あるいはセンサリーダシステムと呼ばれるものではなく、特定の現場での交換が可能な部品に付随することが望ましい。費用効果がありかつ複雑でない方法でＲＦセンサについてのキャリブレーションデータを提供するキャリブレーション回路が望ましく、特定の部品に付随し、センサリーダシステムから物理的に分離されるキャリブレーションデータを容易にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１５／００５９４６１号明細書
【発明の概要】
【０００５】
一態様では、キャリブレーション回路が提供される。キャリブレーション回路は、単一ワイヤメモリおよび伝送線路を含む。単一ワイヤメモリは、電源／質問端子およびグランド端子を含む。単一ワイヤメモリは、センサのためのキャリブレーションデータを格納するように構成される。伝送線路は、センサとセンサリーダとの間に接続されるように構成される。伝送線路は、第１および第２の導体を含む。第１の導体は、電源／質問端子に接続され、キャリブレーションデータおよびセンサ出力信号をセンサリーダに提供するように構成される。第２の導体は、グランド端子に結合され、第１の導体、単一ワイヤメモリ、およびセンサのためのグランド基準を提供するように構成される。
【０００６】
別の態様では、センサのためのキャリブレーション回路を使用する方法が提供される。本方法は、測定された環境パラメータを示すセンサ出力信号を生成するステップを含む。本方法は、センサからセンサリーダに向けて、単一導体伝送線路上にセンサ出力信号を送信するステップをさらに含む。本方法は、単一導体伝送線路を介して単一ワイヤメモリに電源を供給するステップをさらに含む。本方法は、単一導体伝送線路を介して単一ワイヤメモリに質問するステップをさらに含む。
【０００７】
さらに別の態様では、無線周波数（ＲＦ）センサシステムが提供される。ＲＦセンサシステムは、ＲＦセンサ、センサリーダ、伝送線路、および単一ワイヤメモリを含む。ＲＦセンサは、環境パラメータを検出し、環境パラメータを示すセンサ出力信号を生成するように構成される。センサリーダは、センサ出力信号およびＲＦセンサのためのキャリブレーションデータを受信するように構成される。伝送線路は、ＲＦセンサとセンサリーダとの間に接続された単一導体を含む。伝送線路は、センサ出力信号を伝導するよう構成される。単一ワイヤメモリは、単一導体に接続され、キャリブレーションデータを格納し、センサリーダによる質問を受けて単一導体上にキャリブレーションデータを送信するように構成される。
【０００８】
本開示のこれらの、ならびに他の特徴、態様および利点は、添付の図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読めば、よりよく理解されよう。添付の図面では、図面の全体にわたって、類似する符号は類似する部分を表す。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】例示的なキャリブレーション回路のブロック図である。
【図２】図１のキャリブレーション回路を実現することができる例示的なＲＦセンサシステムのブロック図である。
【図３】図１に示したキャリブレーション回路などの例示的なキャリブレーション回路の回路図である。
【図４】図１および図３に示したキャリブレーション回路、ならびに図２に示したＲＦセンサシステムで使用される、例示的な単一ワイヤメモリおよびリーダ回路の回路図である。
【図５】図１および図３に示したキャリブレーション回路などのキャリブレーション回路を使用する例示的な方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
特に明記しない限り、本明細書において提供される図面は、本開示の実施形態の特徴を例示するものである。これらの特徴は、本開示の１つまたは複数の実施形態を含む多種多様なシステムで適用できると考えられる。したがって、図面は、本明細書に開示される実施形態の実施のために必要とされる当業者に知られているすべての従来の特徴を含むわけではない。
【００１１】
以下の明細書および特許請求の範囲において、以下の意味を有するいくつかの用語を参照する。
【００１２】
単数形「１つの（ａ、ａｎ）」、および「この（ｔｈｅ）」は、文脈が特に明確に指示しない限り、複数の言及を含む。
【００１３】
「任意の」または「任意に」は、続いて記載された事象または状況が生じてもよいし、また生じなくてもよいことを意味し、かつ、その説明が、事象が起こる場合と、それが起こらない場合と、を含むことを意味する。
【００１４】
近似する文言は、本明細書および特許請求の範囲の全体にわたってここで用いられるように、それが関連する基本的機能の変更をもたらすことなく許容範囲で変化することができる定量的表現を修飾するために適用することができる。したがって、「およそ」、「約」、および「実質的に」等の用語で修飾された値は、明記された厳密な値に限定されるものではない。少なくともいくつかの例では、近似する文言は、値を測定するための機器の精度に対応することができる。ここで、ならびに明細書および特許請求の範囲の全体を通じて、範囲の限定は組み合わせおよび／または置き換えが可能であり、文脈および文言が特に指示しない限り、このような範囲は識別され、それに包含されるすべての部分範囲を含む。
【００１５】
本開示の実施形態は、無線周波数（ＲＦ）キャリブレーション回路に関する。本明細書で説明するＲＦキャリブレーション回路は、たとえば、限定されないが、石油およびガス、水、電力、ならびに航空を含む様々な産業において頻繁に経験される過酷な環境に耐えることができる低複雑度の市販されている部品を用いて、センサリーダシステムにキャリブレーションデータを提供する。本明細書で説明するＲＦキャリブレーション回路は、インピーダンス整合された伝送線路またはコネクタ上に一体化された単一ワイヤの不揮発性メモリを利用する。本明細書で説明するＲＦキャリブレーション回路は、キャリブレーションデータが現場での交換が可能な部品に付随し、センサリーダシステムから物理的に分離することを容易にする。
【００１６】
不揮発性メモリとしては、たとえば、これらに限らないが、電気的消去可能なプログラム可能な読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、プログラム可能な読み取り専用メモリ（ＰＲＯＭ）、消去可能なプログラム可能な読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、強誘電体ランダムアクセスメモリ（ＦＲＡＭ（登録商標））などが挙げられる。不揮発性メモリは、少量のデータを記憶するための回路で頻繁に用いられる非一時的なメモリ装置である。不揮発性メモリは、電源が供給されない間でも記憶したデータを保持する。たとえば、限定しないが、特定のＥＥＰＲＯＭデバイスは、たとえば、ＲＦセンサのための係数などのキャリブレーションデータを格納する。多くの不揮発性メモリデバイスは、電源導体を介して電源が供給され、データは質問線を介して読み出される。このようなデバイスは、一般にグランド導体も含む。単一ワイヤメモリデバイスは、電源および質問の両方のために単一導体を利用する。ＲＦセンサでは、キャリブレーション回路は、一般に、電源投入時またはメンテナンス時にセンサリーダシステムにキャリブレーションデータを提供する。これは、たとえば、限定しないが、毎日の電源サイクル、または現場で交換可能な部品を交換する場合を含む。
【００１７】
図１は、例示的なキャリブレーション回路１００のブロック図である。キャリブレーション回路１００は、伝送線路１２０に接続された単一ワイヤメモリ１１０を含む。伝送線路１２０は、センサ１３０とセンサリーダ１４０との間に接続される。センサ１３０としては、機械の環境パラメータまたは物理的パラメータを測定するのに適した任意のセンサ、たとえば、限定しないが、駆動軸の歪みを測定するためのトルクセンサなどが挙げられる。特定の実施形態では、センサ１３０としては、たとえば、限定しないが、測定されたパラメータを表すセンサ出力信号を１メガヘルツ以上の周波数で送信するＲＦセンサなどが挙げられる。
【００１８】
伝送線路１２０は、センサ１３０からセンサリーダ１４０にセンサ出力信号を導くための単一導体伝送線路である。センサ１３０がＲＦセンサである特定の実施形態では、たとえば、伝送線路１２０はインピーダンス整合された伝送線路である。インピーダンス整合された伝送線路としては、たとえば、限定しないが、ＲＦ信号を伝送する同軸ケーブルなどが挙げられる。たとえば、特定の伝送線路は、少なくとも１メガヘルツの周波数のＲＦ信号に適している。伝送線路１２０は、たとえばセンサ出力信号などのペイロード信号を伝送するための第１の導体、およびペイロード信号のグランド基準を提供する第２の導体を含む。同軸ケーブルでは、中心導体が第１の導体であり、シールドが第２の導体であってグランド基準を提供する。
【００１９】
センサリーダ１４０は、伝送線路１２０を介してセンサ１３０からセンサ出力信号を受信するように構成される。センサリーダ１４０は、受信したセンサ出力信号を解釈するためにキャリブレーションデータを用いる。キャリブレーションデータは、一般に、たとえば、限定しないが、係数値を含む。キャリブレーションデータは、単一ワイヤメモリ１１０に格納され、質問と呼ばれる処理を通して伝送線路１２０を用いて読み出される。単一ワイヤメモリ１１０の質問中に、データが読み出されて、伝送線路１２０上に送信される。データは、リフレッシュと呼ばれる処理を通して単一ワイヤメモリ１１０に書き込まれる。データは、一般に、製造業者または相手先商標製品製造業者によって単一ワイヤメモリ１１０に書き込まれる。特定の実施形態では、単一ワイヤメモリ１１０は、伝送線路１２０およびセンサリーダ１４０を用いて現場でリフレッシュすることができる。
【００２０】
キャリブレーション回路１００はまた、センサ１３０と単一ワイヤメモリ１１０との間の伝送線路１２０に直列に接続されたキャパシタ１５０を含む。伝送線路１２０は、一般に低インピーダンスの伝送線路である。キャパシタ１５０は、伝送線路１２０上に高い直流（ＤＣ）インピーダンスを提供し、さらにＲＦ信号に対するＲＦ短絡、すなわち短絡回路を提供する。高いＤＣインピーダンスは、伝送線路１２０上のＤＣ信号をブロックするように動作するが、このＤＣ信号は、たとえば、センサリーダ１４０および単一ワイヤメモリ１１０で生じるものを含む。キャパシタ１５０によって提供される高いＤＣインピーダンスは、このようなＤＣ信号からのセンサ１３０の絶縁をさらに提供するが、センサ１３０からのセンサ出力信号などのより高い周波数の信号を妨げることはない。
【００２１】
キャリブレーション回路１００は、伝送線路１２０と単一ワイヤメモリ１１０との間に接続されたインダクタ１６０をさらに含む。インダクタ１６０は、伝送線路１２０と単一ワイヤメモリ１１０との間に高インピーダンス経路を提供し、一般に単一ワイヤメモリ１１０による伝送線路１２０上の負荷を低減する。
【００２２】
キャリブレーション回路１００はまた、単一ワイヤメモリ１１０に並列に接続されたキャパシタ１７０を含む。キャパシタ１７０は、単一ワイヤメモリ１１０の端子間にＲＦ短絡回路を提供して、たとえば、センサ出力信号を含む、伝送線路１２０上を伝送するＲＦ信号によって、電圧バイアスが単一ワイヤメモリ１１０に印加することを防止する。キャリブレーション回路１００は、一般に、単一ワイヤメモリ１１０からキャリブレーションデータを僅かな時間で読み出して、センサ１３０からのセンサ出力信号を伝送線路１２０を介してセンサリーダ１４０に伝送するように動作する。このように、キャパシタ１７０は、高周波電圧が長い時間にわたって単一ワイヤメモリ１１０に印加することを防止する。
【００２３】
図２は、キャリブレーション回路１００（図１に示す）を実現することができる例示的なＲＦセンサシステム２００のブロック図である。ＲＦセンサシステム２００は、駆動軸２０４のトルクを測定するための、駆動軸２０４に接続されたＲＦセンサ２０２を含む。駆動軸２０４上のＲＦセンサ２０２は、ＲＦカプラ２０８を介してステータ２０６に接続される。ＲＦセンサシステム２００はまた、ＲＦセンサ２０２によって駆動軸２０４上で測定されたトルクを表すＲＦセンサ出力信号を受信するセンサリーダ２１０を含む。
【００２４】
ＲＦセンサシステム２００は、駆動軸２０４、ＲＦカプラ２０８、単一ワイヤメモリ２１４、および同軸配線２１６と同軸コネクタ２１８とによって構成される伝送線路を含む駆動軸ハウジング２１２を含む。駆動軸２０４上のＲＦセンサ２０２は、電気的過大ストレス（ＥＯＳ）およびインピーダンス整合回路２２０を介してＲＦカプラ２０８に接続される。ＲＦセンサ２０２からのＲＦセンサ出力信号は、ＲＦカプラ２０８を介して同軸配線２１６の中心導体（図示せず）に接続される。次に、ＲＦセンサ出力信号は、駆動軸ハウジング２１２から同軸コネクタ２１８を介してセンサリーダ２１０に向かって送信される。
【００２５】
単一ワイヤメモリ２１４は、ＲＦセンサ２０２のためのキャリブレーションデータを格納するように構成される。質問中に、キャリブレーションデータは、単一ワイヤメモリ２１４から読み出されて、同軸コネクタ２１８を通って同軸配線２２２上にセンサリーダ２１０に向かって送信される。駆動軸ハウジング２１２は、ＲＦセンサ２０２およびＲＦセンサ２０２のためのキャリブレーションデータを格納する単一ワイヤメモリ２１４を含み、これらのすべてはステータ２０６から分割可能である。
【００２６】
センサリーダ２１０は、時間マルチプレクサ２２４を介して同軸配線２２２に接続される。時間マルチプレクサ２２４は、キャリブレーションデータ信号およびＲＦセンサ出力信号を、ＲＦセンサ２０２とセンサリーダ２１０との間に形成された伝送線路上に時間多重化することを容易にする。単一ワイヤメモリ２１４の質問中に、時間マルチプレクサ２２４は、単一ワイヤメモリ２１４からのキャリブレーションデータ信号をメモリ読取モジュール２２６に到達するように導く。キャリブレーションデータ信号は、通常、１メガヘルツ未満で送信される。センサ読み取り中に、時間マルチプレクサ２２４は、ＲＦセンサ２０２からのＲＦセンサ出力信号をセンサ読取モジュール２２８に導く。
【００２７】
図３は、キャリブレーション回路１００（図１に示す）と同様な例示的なキャリブレーション回路３００の回路図である。キャリブレーション回路３００は、コネクタＪ１とコネクタＪ２との間の伝送線路を含む。コネクタＪ１およびＪ２は、特定の実施形態では、中心導体とグランド基準導体とを有する同軸コネクタである。キャリブレーション回路３００は、コネクタＪ２を伝送線路３１０上のＤＣ信号から分離するための高いＤＣインピーダンスを提供するキャパシタＣ１を含む。この機能のために、キャパシタＣ１は、時にはＤＣ阻止回路と呼ばれることがある。キャパシタＣ１はまた、ＲＦ短絡を提供し、コネクタＪ１とコネクタＪ２との間のＲＦ信号の伝送を容易にする。
【００２８】
キャリブレーション回路３００は、電源／質問端子３２０およびグランド端子３３０を含む単一ワイヤメモリＵ１を含む。グランド端子３３０は、グランドに接続される。電源／質問端子３２０は、インダクタＬ１を介して伝送線路３１０に接続される。インダクタＬ１は、伝送線路３１０に及ぼす単一ワイヤメモリＵ１の負荷の影響を低減するための高インピーダンスを提供する。キャリブレーション回路３００は、単一ワイヤメモリＵ１と並列に、電源／質問端子３２０とグランド端子３３０との間に接続されたキャパシタＣ２を含む。キャパシタＣ２は、伝送線路３１０上を伝送するＲＦ信号によって電圧バイアスが単一ワイヤメモリＵ１に印加することを防止するＲＦ短絡回路を提供する。
【００２９】
単一ワイヤメモリＵ１は、コネクタＪ２を介して伝送線路３１０に接続可能である、センサ１３０（図１に示す）またはＲＦセンサ２０２（図２に示す）などのセンサのためのキャリブレーションデータを格納するように構成される。質問中に、キャリブレーションデータは、単一ワイヤメモリＵ１から読み出されて、伝送線路３１０上に送信される。コネクタＪ１は、センサリーダ１４０（図１に示す）またはセンサリーダ２１０（図２に示す）などのセンサリーダに接続されるように構成される。センサリーダは、単一ワイヤメモリＵ１からキャリブレーションデータを受信し、さらにコネクタＪ２を介して伝送線路３１０上に送信されたセンサ出力信号を受信するように構成される。
【００３０】
一実施形態では、コネクタＪ２に接続されたセンサ（図示せず）は、４００メガヘルツの周波数のセンサ出力信号を送信するように構成される。センサリーダ（図示せず）は、コネクタＪ１を介してセンサ出力信号を受信する。この実施形態では、単一ワイヤメモリＵ１は、１メガヘルツ未満の周波数で動作するように構成される。キャパシタＣ１およびＣ２は、センサによって生成された少なくとも４００メガヘルツの信号に対してＲＦ短絡を提供するように構成され、それぞれ３３０ピコファラドの値を有する。インダクタＬ１は、高インピーダンスを提供するように構成され、３９０ナノヘンリーの値を有する。
【００３１】
図４は、キャリブレーション回路１００および３００（図１および３にそれぞれ示す）などのキャリブレーション回路、ならびにＲＦセンサシステム２００（図２に示す）などのＲＦセンサシステムで用いられる、例示的な単一ワイヤメモリ４０２およびメモリリーダ４０４の回路図である。
【００３２】
メモリリーダ４０４は、電圧ＶCCおよびグランドに接続されたマイクロコントローラ４０６を含む。マイクロコントローラ４０６はまた、オープンコレクタとして動作可能な入力／出力（Ｉ／Ｏ）端子４０８を含む。Ｉ／Ｏ端子４０８は、プルアップ抵抗ＲPUPを介して電圧ＶCCにプルアップされる。マイクロコントローラ４０６は、Ｉ／Ｏ端子４０８を介して単一ワイヤメモリ４０２からキャリブレーションデータを受信するように構成される。特定の実施形態では、マイクロコントローラ４０６は、リフレッシュ処理を用いて、Ｉ／Ｏ端子４０８を介して単一ワイヤメモリ４０２に書き込むようにさらに構成される。
【００３３】
マイクロコントローラ４０６は、伝送線路４１０によって単一ワイヤメモリ４０２に接続される。伝送線路４１０は、たとえば、限定しないが、センサ出力信号およびキャリブレーションデータ信号を含む信号を伝送するための第１の導体４１２を含む。伝送線路４１０は、第１の導体４１２に基準グランドを提供する第２の導体４１４をさらに含む。第２の導体４１４は、メモリリーダ４０４および単一ワイヤメモリ４０２においてグランドに接続される。特定の実施形態では、伝送線路４１０は、同軸配線であって、第１の導体４１２は中心導体であり、第２の導体４１４はシールド導体である。
【００３４】
単一ワイヤメモリ４０２は、インターフェースコントローラ４１８を介してアクセス可能なデータ記憶装置４１６を含む。伝送線路４１０の第１の導体４１２は、バッファアンプ４２０および電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）４２２を介してインターフェースコントローラ４１８に接続する。バッファアンプ４２０を通過した書き込みデータ４２４は、リフレッシュ処理中にデータ記憶装置４１６に格納される。読み出しデータ４２６は、質問中にＦＥＴ４２２を介してデータ記憶装置４１６から読み出される。
【００３５】
特定のメモリデバイスは、グランド導体に加えて、質問導体とは別個の電源導体を利用する。単一ワイヤメモリと呼ばれる他のメモリデバイスでは、単一導体が電源およびデータ読み出しを提供する。このようなデバイスは、グランド導体をさらに含む。単一ワイヤメモリ４０２は、伝送線路４１０の第１の導体４１２に接続され、内部電圧ＶDDを提供する寄生的な電源４２８をさらに含む。
【００３６】
図５は、キャリブレーション回路１００および３００（図１および図３に示す）などのキャリブレーション回路を用いる例示的な方法５００のフローチャートである。方法５００は、開始ステップ５１０で開始する。図１、図２および図５を参照すると、電源ステップ５２０で、伝送線路１２０を介して単一ワイヤメモリ１１０に電源が供給される。単一ワイヤメモリ１１０はまた、質問ステップ５３０で、伝送線路１２０を介して質問を受ける。質問ステップ５３０中に、センサリーダ１４０が単一ワイヤメモリ１１０からキャリブレーションデータを読み出す。
【００３７】
単一ワイヤメモリ１１０からのキャリブレーションデータは、センサリーダ１４０にロードされる。図２を参照すると、キャリブレーションデータはセンサ読取モジュール２２８にロードされ、メモリ読取モジュール２２６は時間マルチプレクサ２２４によって伝送線路１２０から切り離され、あるいは電源がオフされる。
【００３８】
生成ステップ５４０で、センサ１３０がセンサ出力信号を生成する。センサ出力信号は、たとえば、限定しないが、機械の環境パラメータまたは物理的パラメータなどの測定されたパラメータを示す。センサ１３０は、送信ステップ５５０で、伝送線路１２０上にセンサ出力信号を送信する。センサ出力信号は、伝送線路１２０を介してセンサリーダ１４０およびセンサ読取モジュール２２８に向けて送信される。センサリーダ１４０は、センサ出力信号を受信し、センサ１３０のためのキャリブレーションデータに基づいてセンサ出力信号を使用して、たとえば、限定しないが、トルクおよび温度などの較正された出力パラメータを生成するように構成される。本方法は、次に終了ステップ５６０で終了する。
【００３９】
上述したＲＦキャリブレーション回路は、たとえば、限定されないが、石油およびガス、水、電力、ならびに航空を含む様々な産業において頻繁に経験される過酷な環境に耐えることができる低複雑度の市販されている部品を用いて、センサリーダシステムにキャリブレーションデータを提供する。本明細書で説明するＲＦキャリブレーション回路は、インピーダンス整合された伝送線路またはコネクタ上に一体化された単一ワイヤメモリを利用する。本明細書で説明するＲＦキャリブレーション回路は、キャリブレーションデータが現場での交換が可能な部品に付随し、センサリーダシステムから物理的に分離することを容易にする。
【００４０】
本明細書に記載した方法、システム、および装置の例示的な技術的効果は、（ａ）単一ワイヤメモリを使用することにより、キャリブレーション回路を簡略化すること、（ｂ）簡略化したキャリブレーション回路の製造を簡略化すること、（ｃ）キャリブレーション回路の簡略化と市販されている部品を使用することにより、コストを低減すること、（ｄ）高温などの過酷な環境に耐えることができる市販されている部品を使用することにより、信頼性を向上させること、（ｅ）ＲＦＩＤの代替物を超えてメモリ容量を増加させること、（ｆ）制御された高出力インピーダンスを用いることにより、ＲＦセンサの信号対雑音比を向上させること、および、（ｇ）センサの高周波数のアナログＲＦ信号と単一ワイヤメモリのＤＣ低周波数デジタル信号との受動的な分離を向上させること、のうちの少なくとも１つを含む。
【００４１】
ＲＦキャリブレーション回路のための方法、システム、および装置の例示的な実施形態は、本明細書に記載した特定の実施形態に限定されるものではなく、むしろ、システムの構成要素および／または方法のステップは、本明細書に記載した他の構成要素および／またはステップから独立に、かつ別個に利用することができる。たとえば、本方法は、他の非従来型のＲＦキャリブレーション回路と組み合わせて使用することもでき、本明細書に記載したシステムおよび方法のみを用いて実施することに限定されない。そうではなく、例示的な実施形態は、低コスト、低い複雑さ、商業的入手性、高温での信頼性の向上、おおよびメモリ容量の増加から利益を得ることができる、多くの他の応用、機器、およびシステムに関連して実現および利用することができる。
【００４２】
本開示の様々な実施形態の具体的な特徴をいくつかの図面には示してあって、他の図面には示していないが、これは単に便宜上のためである。本開示の原理によれば、図面の任意の特徴は、他の任意の図面の任意の特徴と組み合わせて参照および／または請求することができる。
【００４３】
本明細書は、実施形態を開示するために実施例を用いており、最良の形態を含んでいる。また、いかなる当業者も実施形態を実施することができるように実施例を用いており、任意のデバイスまたはシステムを製作し使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含んでいる。本開示の特許され得る範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。このような他の実施例が特許請求の範囲の字義通りの文言と異ならない構造要素を有する場合、または、それらが請求項の字義通りの文言と実質的な差異がない等価な構造要素を含む場合には、このような他の実施例は特許請求の範囲内であることを意図している。
【符号の説明】
【００４４】
１００  キャリブレーション回路
１１０  単一ワイヤメモリ
１２０  伝送線路
１３０  センサ
１４０  センサリーダ
１５０  キャパシタ
１６０  インダクタ
１７０  キャパシタ
２００  ＲＦセンサシステム
２０２  ＲＦセンサ
２０４  駆動軸
２０６  ステータ
２０８  ＲＦカプラ
２１０  センサリーダ
２１２  駆動軸ハウジング
２１４  単一ワイヤメモリ
２１６  同軸配線
２１８  同軸コネクタ
２２０  ＥＯＳおよびインピーダンス整合回路
２２２  同軸配線
２２４  時間マルチプレクサ
２２６  メモリ読取モジュール
２２８  センサ読取モジュール
３００  キャリブレーション回路
３１０  伝送線路
３２０  電源／質問端子
３３０  グランド端子
４０２  単一ワイヤメモリ
４０４  メモリリーダ
４０６  マイクロコントローラ
４０８  Ｉ／Ｏ端子
４１０  伝送線路
４１２  第１の導体
４１４  第２の導体
４１６  データ記憶装置
４１８  インターフェースコントローラ
４２０  バッファアンプ
４２２  ＦＥＴ
４２４  書き込みデータ
４２６  読み出しデータ
４２８  寄生的な電源
５００  方法
５１０  開始ステップ
５２０  電源ステップ
５３０  質問ステップ
５４０  生成ステップ
５５０  送信ステップ
５６０  終了ステップ
Ｃ１  キャパシタ
Ｃ２  キャパシタ
Ｊ１  コネクタ
Ｊ２  コネクタ
Ｌ１  インダクタ
Ｕ１  単一ワイヤメモリ
ＲPUP  プルアップ抵抗
ＶCC  電圧
ＶDD  電圧
【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５】
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【外国語明細書】
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