エンコーダ及びこのエンコーダを操作する方法
【課題】停電時のエネルギー消費を低下させた絶対位置測定用エンコーダを提供する。
【解決手段】励磁電流Ｉが、スイッチ素子２．２５を切り替えることによってターンオン期間を有するターンオンパルスで生成されること、及び、前記ターンオンパルスの立ち下りエッジ後の領域内で位置情報を算出するため、第１検出巻線２．２２１および第２検出巻線２．２２２内で誘導した少なくとも１つの電圧（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）が測定される。
【解決手段】励磁電流Ｉが、スイッチ素子２．２５を切り替えることによってターンオン期間を有するターンオンパルスで生成されること、及び、前記ターンオンパルスの立ち下りエッジ後の領域内で位置情報を算出するため、第１検出巻線２．２２１および第２検出巻線２．２２２内で誘導した少なくとも１つの電圧（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）が測定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１に記載の電磁誘導式の測定原理にしたがって作動する、相対位置を測定するためのエンコーダ及び請求項１３に記載のこのようなエンコーダを操作するための対応する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁誘導式エンコーダが、例えば、相対して回転可能な２つの機械部品の角度位置を測定する電磁誘導式ロータリーエンコーダとして構成され得る。電磁誘導式ロータリーエンコーダの場合、例えばランドパターンの形態の励磁巻線及び受信コイルが、例えばロータリーエンコーダの固定子に固定接合されている１つの共通の回路基板上に形成される。コード板として形成されているもう１つの回路基板、この共通の回路基板に対向して存在する。目盛領域又は目盛構造体としての複数の導電性の表面及び複数の非導電性の表面が、このもう１つの回路基板上に周期的な間隔で交互に形成されている。そしてこのもう１つの回路基板は、ロータリーエンコーダの回転子に固定接合されている。交流磁界が、励磁電流を通電することによって励磁巻線で作られる時に、角度位置つまり目盛構造体と受信コイルとの間の相対位置に依存する信号が、相対回転の間に受信コイル中で生成される。これに対する原因は、目盛構造体が励磁電流によって作られた磁界に影響する、すなわちこの磁界を強く又は弱くするという理由にある。次いでこれらの信号が、評価電子機器内でさらに処理される。
【０００３】
多くの場合、このようなロータリーエンコーダは、電気駆動装置用の測定機器として、対応する駆動軸の絶対角度位置を測定するために使用される。この場合、システムの停止後又は停電時でも、最低限でも、この状態で起こった全ての回転が計数されることが、特に安全技術的な観点から重要である。
【０００４】
本出願人のドイツ連邦共和国特許出願公開第197 51 853号明細書では、電磁誘導式ロータリーエンコーダの構造が記されている。この構造の場合、励磁コイル及び受信コイルが、１つの多層回路基板構造体内に配置されている。
【０００５】
このようなロータリーエンコーダが、公共配電電圧の供給不足時でも、最低限でも、進行された全ての回転の回数及び回転方向を計数できるように、従来から、対応する磁石が、回転子に設けられ、計数信号を生成する２つ以上の磁石センサが、固定子の回路基板に設けられている。これらの磁石センサ及び計数に必要な評価電子機器が、この動作状態で緩衝蓄電池によって給電される。
【０００６】
本出願人のドイツ連邦共和国特許出願第10 2006 046 531.8号明細書では、公共配電電圧の供給不足時に省エネモードで動作され得る電磁誘導式ロータリーエンコーダが記されている。この省エネモードでは、当該ロータリーエンコーダが、緩衝蓄電池によって給電される。このモード中のエネルギー消費を低下させるため、励磁コイルをパルス化された励磁電流だけによって給電することが提唱される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ドイツ連邦共和国特許出願公開第197 51 853号明細書
【特許文献２】ドイツ連邦共和国特許出願第10 2006 046 531.8号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、従来の技術に比べてさらに改良されている電磁誘導式エンコーダを提供することにある。
【０００９】
さらに本発明の課題は、このような電磁誘導式エンコーダを操作する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題は、当該エンコーダに関しては請求項１に記載の特徴によって解決される。
【００１１】
少なくとも１つの目盛トラックが形成されている計測基準とキャリヤ本体とを有するエンコーダが提唱される。少なくとも１つの励磁巻線及び電磁界を走査する少なくとも１つの検出配置が、このキャリヤ本体に配置されている。電磁界を作るため、励磁電流が、この励磁巻線に通電可能である。さらに当該エンコーダは、励磁巻線と一緒にＬＣ共振回路を構成するコンデンサ，評価要素及びこの評価要素によって切替可能であるスイッチ素子を有する。当該計測基準及び当該キャリヤ本体は相対可動に配置されていて、このキャリヤ本体に対する計測基準の相対移動時に、電磁界が、少なくとも１つの目盛トラックによって影響される。当該ＬＣ共振回路は、スイッチ素子を切り替えることによって励磁電流で作動可能である。この励磁電流は、検出配置内で少なくとも１つの電圧を誘導する。この電圧は、位置情報を算出するために評価要素によって電子式に評価可能である。本発明は、励磁電流がスイッチ素子を切り替えることによってターンオン期間ＴＰを有するターンオンパルスで生成されること、及び、検出配置内で誘導した少なくとも１つの電圧が当該ターンオンパルスの立下がりエッジ後の範囲内で測定されて、位置情報を算出することを特徴とする。
【００１２】
このようなエンコーダを操作する方法は、請求項１３に記載されている。
【００１３】
本発明の好適な構成は、従属請求項に記載されている。
【００１４】
本発明の電磁誘導式エンコーダ及びこの電磁誘導式エンコーダを操作する方法のさらなる詳細及び利点は、添付図面に基づく以下の実施の形態に説明されている。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】コード板の正面図である。
【図２】走査回路基板の正面図である。
【図３】概略回路図である。
【図４】検出巻線中の誘導電圧の信号の経時変化を示す。
【図５】評価要素のブロック図である。
【図６】ロータリーエンコーダの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１，２及び６中には、本発明のエンコーダの基本構造が、ロータリーエンコーダの例に関して示されている。図６によれば、このロータリーエンコーダは、回転子１及び固定子２を有する。この示された実施の形態では、回転子１が、軸１．１を有する。この軸１．１は、例えば測定すべき電動機の軸に固定して取り付けられ得る。軸１．１の角度位置を検出するため、この場合では−図６中に図示しなかった−目盛トラック１．２１，１．２２を有するコード板１．２の形態の計測基準１．２が、この軸１．１の段差部分に回転しないように固定されている。
【００１７】
固定子２は、筐体２．１を有する。リング状の走査回路基板２．２が、キャリヤ本体としてこの筐体２．１に固定されている。特にプラグソケット接続器２．３が、走査回路基板２．２上に取り付けられている。信号及び電力が、このプラグソケット接続器２．３を通じて伝達され得る。回転子１と固定子２とが、つまり軸１．１と筐体２．１とが、軸線Ｒの周りで相対回転可能である。
【００１８】
図１中には、コード板１．２が、正面図で示されている。このコード板１．２は、基板から構成されている。この基板は、この図示された実施の形態ではエポキシ樹脂から作られていて且つ２つの目盛トラック１．２１，１．２２上に配置されている。これらの目盛トラック１．２１，１．２２は、リング状に構成されていて且つ回転軸線Ｒに対して同心円に異なる直径で基板上に配置されている。これらの両目盛トラック１．２１，１．２２はそれぞれ、交互に配置されて周期的に連続する導電性の目盛領域１．２１１，１．２２１及び非導電性の目盛領域１．２１２，１．２２２この示された例では、銅が導電性の目盛領域１．２１１，１．２２１として、基板上に形成されている。これに対してこの基板は、非導電性の目盛領域１．２１２，１．２２２内で被覆されていない。
【００１９】
内側の目盛トラック１．２１は、この図示された実施形では電導性の材料、ここでは銅を有する半リング形の第１目盛領域１．２１１及び電導性の材料が配置されていない半リング形の第２目盛領域１．２１２から構成される。
【００２０】
第２目盛トラック１．２２が、第１目盛トラック１．２１に放射状に隣接して基板上に配置される。この場合、目盛トラック１．２２も、多数の導電性の目盛領域１．２２１及びこれらの導電性の目盛領域１．２２１間に配置された非導電性の目盛領域１．２２２から構成される。この場合、これらの異なる目盛領域１．２２１，１．２２２は、目盛領域１．２１１，１．２１２と材料的に同様に構成されている。第２目盛トラック１．２２は、この図示されたこの実施の形態では全体で周期的に配置された電導性の16個の目盛領域１．２２１及びこれらの目盛領域１．２２１間に配置された対応する非導電性の16個の目盛領域１．２２２を有する。
【００２１】
図２中に示されたコード板１．２を走査するために設けられている走査回路基板２．２が、特に検出配置用のキャリヤ本体として使用される。この検出巻線は、ここでは異なる受信巻線２．２２から構成される。これらの受信コイル２．２２は、内側の受信トラック内の第１検出巻線として受信ランドパターン２．２２１及び外側の受信トラック内の第２検出巻線として別の受信ランドパターン２．２２２を有する。この場合、それぞれの受信コイルの対になっている受信ランドパターン２．２２１，２．２２２が互いにずらして配置されている。その結果、これらの対は、互いに異なる信号を出力できる。回転子１と固定子２との間の相対位置に関する情報及び回転子１及び固定子２の移動方向が、これらの互いに異なる信号から算出可能である。走査から生じる信号が、所定の位相角、特に90°を有するように、当該受信トラックのそれぞれの受信ランドパターン２．２２１，２．２２２が有利に互いにずれている。このことは、90°の位相角に関しては、１つの受信トラックの当該信号のうちの一方の信号が、正の最大値又は負の最大値に達した時に、当該信号のうちの他方の信号が、中間値に達する、つまりこの最大値及び最小値に対して零を通過する。
【００２２】
さらに励磁ランドパターン２．２１が、走査回路基板２．２の励磁巻線として設けられている。これらの励磁ランドパターン２．２１は、内側の励磁トラック、中間の励磁トラック及び外側の励磁トラック上に形成されている。走査回路基板２．２自体が、１つの孔を有し且つ多数の層を有する回路基板として構成されている。
【００２３】
組み立てられた状態では、コード板１．２及び走査回路基板２．２は向き合っている。その結果、軸線Ｒが、両要素の中心点を通過し、コード板１．２と走査回路基板２．２との間の相対回転時に、この走査回路基板２．２の受信ランドパターン２．２２１，２．２２２内で、その都度の角度位置に依存する信号が、電磁誘導効果によって生成可能です。したがって、位置情報が、これらの信号を評価することによって算出可能である。
【００２４】
励磁ランドパターン２．２１が、交流電磁界を走査トラックの領域内つまり同時に走査された目盛トラック１．２１及び１．２２の領域内で生成することが、対応する信号を生成するための前提条件である。図示された実施の形態では、これらの励磁ランドパターン２．２１は、平面平行で通電する多数の個別ランドパターンとして構成されている。励磁電流が、全て一緒にランドパターンユニットのこれらの励磁ランドパターン２．２１に通電する時に、管状又はシリンダ状に指向した電磁界が、それぞれのランドパターンユニットの周りに発生する。結果として生じる電磁界の磁力線が、同心円の形態でこれらのランドパターンユニットの周りに延在する。この場合、これらの磁力線の方法が、公知のようにこれらのランドパターンユニット内の電流方向に依存する。この場合、１つの共通の走査トラックに隣接するランドパターンユニットの電流方向つまりこれらのランドパターンユニットに対応する回路を逆に選択することができる。その結果、走査トラックの領域内の磁力線がそれぞれ同じに指向されている。
【００２５】
図３中には、回路が概略的に示されている。ロータリーエンコーダの機能をこの図に基づいて説明する。このロータリーエンコーダは、外部直流電源３に接続されている。このロータリーエンコーダは、通常運転中にこの直流電源３によって給電される。この図示された実施の形態では、この直流電源３の電圧ＵＣは５ボルトである。直流電源３が、任意の理由から使用できない場合、このロータリーエンコーダは、一時的にバッテリ４によって給電される。この場合、バッテリ４によって出力される電圧は、ここでは例えば３ボルトでもよい。バッテリ４は、直接ロータリーエンコーダ内に、例えば走査回路基板２．２上に搭載され得るか又は外部のシーケンス電子機器、例えば工作機械の制御部内に配置され得る。
【００２６】
評価要素２．２３として動作するＡＳＩＣ２．２３が、走査回路基板２．２上に配置されている。励磁電流Ｉが、この評価要素２．２３の管理下で生成され、位置情報、特に角度情報が、この励磁電流Ｉから生じ、受信ランドパターン２．２２１，２．２２２内で誘導した電圧から算出される。本発明によれば、この励磁電流Ｉは、パルス電流である。このとき、この状況ではエネルギー消費が著しく低下でき、これによってバッテリ４の寿命が延長できるので、ロータリーエンコーダが、バッテリ４によって給電されることが特に好ましい。
【００２７】
パルス動作に加えて、当該ロータリーエンコーダは、例えば連続供給される周期的な励磁電流Ｉによる別の動作モードをさらに有してもよい。
【００２８】
コンデンサ２．２４及び励磁ランドパターン２．２１が、並列接続されていて且つ共振周期ＴＲを有する電気的なＬＣ共振回路を構成する。この周期ＴＲに対する値は、実際には多くの場合に数百ナノ秒と数マイクロ秒との間にある。この値は、数百キロヘルツから数メガヘルツまでに対応する。この場合、このＬＣ共振回路は、ここではより高い品質を有するので、損失電力に関しては、より高い周波数にすることが好ましい。
【００２９】
当該並列回路の端子が、給電線２．２３１を介して評価要素２．２３に接続されていて且つこの評価要素２．２３を介して電圧、例えば直流電圧３又はバッテリ４の電圧で給電される。この並列回路の第２端子が、スイッチ素子２．２５を介してこの並列回路の接地点に接続されている。スイッチ素子２．２５がオンにされているか又はオフにされているかどうかの制御は、評価要素２．２３のスイッチ線２．２３２を通じて実施される。したがって、励磁電流Ｉが通電するか又は通電しないかどうかは、スイッチ素子２．２５の切替状態が決定する。このスイッチ素子２．２５は、図３中にバイポーラトランジスタとして示されていものの、例えばＭＯＳＦＥＴのようなその他の適切な構成部品でもよい。同様にスイッチ素子２．２５が、評価要素２．２３内に一緒に組み込まれていることも可能である。
【００３０】
電磁界が、励磁電流Ｉによって励磁ランドパターン２．２１の周りに作られる。受信コイル２．２２を透過する磁束が、この電磁界から生じる。さらに励磁電流Ｉは、コンデンサ２．２４及び励磁ランドパターン２．２１から構成される並列回路にわたって励磁電圧ＵＥを生成する。受信ランドパターン２．２２１，２．２２２内で変化する磁束の場合、電圧Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４が、電磁誘導の法則に基づいて誘導される。これらの電磁誘導した電圧Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４の経時変化が、特にコード板１．２の角度位置にも依存するので、コード板１．２の角度位置が、この角度位置を評価することによって算出され得る。すなわち受信ランドパターン２．２２１は、例えばランドパターンによって構成された２つのコイルを有する。これらのコイルは、相対位置つまり回転角度に依存して異なる振幅を有する電圧Ｕ１，Ｕ２を出力する。キャリヤ本体に対する１回転内で、すなわち２π（360°）の回転角度時に、受信ランドパターン２．２２１が、第１目盛トラック１．２１の走査時に最大から最小にかけたそれぞれの電圧Ｕ１，Ｕ２を出力する。電圧Ｕ１，Ｕ２の電磁誘導が生じる磁場の位置に依存する影響に対する原因は、渦電流がコード板１．２の導電性に被覆された領域１．２１１，１．２２１内で誘導される。これらの渦電流の高さは、コード板１．２と走査回路基板２．２との間の角度位置に依存する。
【００３１】
受信コイル２．２２中で誘導した電圧Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４が、位置情報を算出するために評価要素２．２３に入力されている。
【００３２】
目盛トラック１．２１が、被覆された唯一の領域１．２１１及び被覆されなかった唯一の領域１．２１２だけを有するので、回転軸線Ｒの周りのコード板１．２の１回転内の比較的粗い位置情報が、これらの領域の走査から生じる。さらに回転移動の方向の検出が、信号の振幅の経時変化を評価することによって保証される。したがって例えば回転計数器が、目盛トラック１．２１を走査することによって実現され得る。
【００３３】
外側の第２走査トラック上の別の受信ランドパターン２．２２２が、第２目盛トラック１．２２を走査するために使用される。同様に相対変位が、これらの両受信ランドパターン２．２２２間に施されている。その結果、位置に依存する振幅の経時変化を示す２つの信号が、第２目盛トラック１．２２の走査時に出力側で出力される。
【００３４】
当該外側の受信ランドパターン２．２２２はそれぞれ、16、すなわち２４本の巻線を有する。その結果、走査回路基板２．２に対するコード板１．２の相対移動時に、比較的高い分解能のインクリメンタル信号が、これらの外側の受信ランドパターン２．２２２によって生成され得る。キャリヤ本体に対する１回転内で、すなわち２π（360°）の１回転角度で、これらの受信ランドパターン２．２２２がそれぞれ、目盛トラック１．２２の走査時の16個の最大又は最小を出力する。
【００３５】
第１目盛トラック１．２１による粗い絶対位置測定と結合して、絶対回転角度位置の測定が、このような配置によって可能である。
【００３６】
この図示された例の代わりに、誘導した電圧Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４が、別々に且つ接地に関連しないで生成され又は処理されてもよい。
【００３７】
図４は、電圧Ｕ１の例に関してスイッチ線２．２３２上のターンオンパルス５．１に応じた受信ランドパターン２．２２１，２．２２２中に誘導された電圧Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４の経時変化を示す。このターンオンパルス５．１は、スイッチ素子２．２５をターンオン時点ＴＥに対してオンにし、ターンオフ時点ＴＡに対して再びオフにする。この場合、下図中の曲線は、スイッチ素子２．２５のターンオン期間ＴＰを有するターンオンパルス５．１を示す。上図中では、破線は、ターンオンパルス５．１の立ち上りエッジから生じる誘導したターンオン振動５．２を示す。スイッチ素子２．２５のオンが、励磁ランドパターン２．２１中で励磁電流Ｉを生成することによって、このターンオン振動５．２が発生する。この励磁電流Ｉは、変化して増大する磁束を作る。一点鎖線は、ターンオンパルス５．１の立ち下りエッジによって誘導したターンオフ振動５．３を示す。このターンオフ振動５．３は、スイッチ素子２．２５をオフにすることによって、つまり励磁電流Ｉを遮断することによって、この遮断から結果として生じる減少する磁束から生成される。実線は、電圧Ｕ１を示す。この電圧Ｕ１は、ターンオン振動５．２とターンオフ振動５．３とを重ねることによって発生する。オン及びオフ時の磁束の当該変化は、異なる符合を有するので、ターンオン振動５．２及びターンオフ振動５．３は、逆な極性を有する。ターンオンパルス５．１の立ち下りエッジまでは、重なりがない。それ故にこの時点までは、電圧Ｕ１とターンオン振動５．３とは同じである。
【００３８】
励磁ランドパターン２．２１及び受信ランドパターン２．２２１又は受信ランドパターン２．２２２は、変圧器を構成する。この理由から、誘導電圧Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４の信号の経時変化が、励磁電圧ＵＥの信号の経時変化にほぼ対応する。しかしながら励磁電圧ＵＥは、より高い信号振幅を有する。さらにこの信号振幅は、コード板１．２と走査板２．２との間の相対位置に依存しない。このため、励磁電圧ＵＥは、図４中では誘導電圧Ｕ１の隣でカギ括弧内に表示されている。
【００３９】
ターンオン振動５．２とターンオフ振動５．３とが重なると、重ならないより遥かに高い電圧が、ターンオンパルス５．１の立ち下りエッジによって生成されたターンオフ振動５．３つまり（第１測定トリガー信号ＴＭ１によって示された）電圧Ｕ１の第１半波の頂点の領域内で測定される。したがってこの場合、位置情報の検出は、ノイズに対して遥かにより強い。
【００４０】
電圧が、ターンオンパルス５．１の立ち下りエッジ後の電圧Ｕ１の第１半波の頂点の領域内だけではなくて、（第２測定トリガー信号ＴＭ２によって示された）ターンオンパルス５．１の立ち上りエッジによって生成されたターンオン振動５．２の第１半波の頂点の領域内でも測定される場合、位置情報の算出がさらにいっそう改善され得る。これによって、冗長性が追加される。この冗長性は、両電圧値の妥当性をこれらの両電圧値を比較することによってチェックするために利用され得る。例えば、これらの両電圧値が互いに符号反転されていることが、正しい機能に対する判断基準として使用され得る。
【００４１】
したがって、測定装置の機能の簡単な検査が可能である。
【００４２】
さらに、電圧Ｕ１の両第１頂点の両電圧値を測定前に最初にアナログ式に合算して、評価可能なより高い信号振幅を入手し、測定のノイズ信頼性及び精度を高めることが好ましい。
【００４３】
軸１．１に対する対応する角度位置情報が算出されるように、誘導電圧Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４が、評価要素２．２３によって電子式に処理される。
【００４４】
ターンオンパルス５．１の立ち下りエッジが、誘導電圧Ｕ１の最初の零通過時に解除されるここで示された状況は、ターンオン振動５．２とターンオフ振動５．３とを最適に重ね合わせ、これによってこの誘導電圧Ｕ１の信号振幅を最大に実現可能にする。このため、評価すべき高い信号振幅を達成しようとすることが実際に非常に好ましい。ターンオン期間ＴＰは、この場合は共振周期の半分ＴＲ（ＴＰ＝ＴＲ／２）に一致する。しかしながら、特にターンオンパルス５．１の立下がりエッジが、共振周期の１／４と３／４との間の範囲内で解除される時の僅かな差異でも、評価可能な信号が提供される。
【００４５】
特にエネルギー効率の良いエンコーダが実現されなければならない状況に対しては、ので、反対にターンオン時間ＴＰを共振期間ＴＲの１／４に制限することが特に好ましい（ＴＰ＝ＴＲ／４）。何故なら、この期間は、評価可能な電圧Ｕ１を形成するのに既に十分であるからである。例えばバッテリ動作の場合、バッテリ４の非常に長い寿命が、当該短い期間によって達成され得る。ＬＣ共振回路が、この短い期間中に給電される必要がある。
【００４６】
図５は、評価要素２．２３のブロック図である。この場合、ここでは２つの電圧Ｕ１，Ｕ２を評価するために必要になるユニットだけが示されている。これらの電圧Ｕ１，Ｕ２は、互いにずらして配置された２つの受信ランドパターンを用いて目盛トラックを走査することによって、例えば受信ランドパターン２．２２１を用いて第１目盛トラック１．２１を走査することによって検出される。
【００４７】
第１電圧Ｕ１及び第２電圧Ｕ２並びに励磁電圧ＵＥが、評価要素２．２３の入力部に入力される。第１電圧Ｕ１及び第２電圧Ｕ２は、互いにずらして配置された２つの受信ランドパターン２．２２１を用いた第１目盛トラック１．２１の走査から検出される。第１電圧Ｕ１又は第２電圧Ｕ２の振幅は、上述したように目盛トラック１．２１に対する受信ランドパターン２．２２１の相対位置に依存する。第１電圧Ｕ１は、第１測定ユニット２．２３３に入力され、第２電圧Ｕ２は、第２測定ユニット２．２３４に入力される。この測定ユニット２．２３３及びこの測定ユニット２．２３４は、第１電圧Ｕ１又は第２電圧Ｕ２を測定し、測定の結果を処理ユニット２．２３６に転送するために使用される。
【００４８】
当該測定の経時変化を確定するため、励磁電圧ＵＥが、トリガーユニット２．２３５に入力される。このトリガーユニット２．２３５は、ターンオンパルス５．１のターンオン期間ＴＰを確定し、電圧Ｕ１，Ｕ２を測定するための少なくとも１つの測定時点を決定するトリガー信号を算出し、これらの電圧Ｕ１，Ｕ２を処理ユニット２．２３６又は測定ユニット２．２３３，２．２３４に伝達する。励磁信号ＵＥは、以下では簡略化して接地信号と記す。図３から分かるように、主に２つの時点が、測定期間にとって特に好ましい。一方では、測定すべき電圧Ｕ１，Ｕ２が、ターンオンパルス５．１の立下がりエッジ後の電圧Ｕ１又はＵ２の第１頂点で最大の振幅を有するので、ターンオンパルス５．１の立下がりエッジ後の電圧Ｕ１又はＵ２のこの地点が特に好ましく、他方では、ターンオン振動５．２の最初の零通過地点では、望ましい時点が、ターンオンパルス５．１の立ち下りエッジに対して存在するので、この零通過地点が特に好ましい。それ故に、トリガーユニット２．２３５が、この時点にトリガー信号を測定ユニット２．２３３及び２．２３４又は処理ユニット２．２３６に対して出力するように、このトリガーユニット２．２３５が構成されていることが有益である。その結果、このトリガーユニット２．２３５は、当該測定期間を適切に制御できる。
【００４９】
ターンオン振動５．２の零通過時のターンオフ時点ＴＡは、励磁電圧ＵＥの零通過時点にほぼ一致し、例えばトリガーユニット２．２３５内で零点検出器、特に比較器を用いて簡単に決定され得る。この比較器は、励磁電圧ＵＥの電圧の経時変化を基準電圧、この場合では回路の設置電位と比較する。この比較の結果が、ターンオフトリガー信号ＴＡの形態で処理ユニット２．２３６に出力される。
【００５０】
電圧Ｕ１，Ｕ２が、ターンオンパルスＴＰの立ち下りエッジから出発して共振周期ＴＲの１／４後に第１頂点で達成される。この時点を算出するため、例えば正弦関数又は余弦関数の逆導関数の特性が利用され得る。実際には、励磁電圧ＵＥが、アナログ微分器に入力され得る。励磁電圧ＵＥの導関数が、このアナログ微分器内で作られる。次いでこのアナログ微分器の出力信号が、零点検出器に再び転送され得る。この零点検出器は、微分した励磁電圧ＵＥの零通過の時点に第１測定信号ＴＭ１を測定ユニット２．２３３，２．２３４に対して出力する。当該時点は、電圧Ｕ１，Ｕ２の頂点にほぼ一致する。例えば積分器が、微分器の代わりに使用されてもよい。
【００５１】
簡略化した実施の形態では、ターンオフトリガー信号ＴＡ（つまりターンオンパルス５．１の立ち下りエッジ）後のＬＣ共振周波数の周期の１／４が、例えば時間計測器を使用して自動的に出力されることによっても、電圧Ｕ１，Ｕ２を測定するための第１測定トリガー信号ＴＭ１が、ターンオンパルス５．１の立ち下りエッジ後の第１頂点の領域内で生成される。
【００５２】
励磁電圧ＵＥの代わりに又はこの励磁電圧ＵＥに加えて、トリガー信号ＴＡ，ＴＭ１を作るため、電圧Ｕ１，Ｕ２も使用され得る。しかしながらこれらの電圧Ｕ１，Ｕ２は、励磁電圧ＵＥより小さい振幅を有し、しかも依然として位置に依存するので、実際は励磁電圧ＵＥを使用することが好ましい。
【００５３】
既に上述したように、電圧Ｕ１，Ｕ２を検出するためには、ターンオンパルス５．１の立ち下りエッジ後の電圧Ｕ１，Ｕ２の第１頂点だけが利用されるのではなくて、ターンオン振動５．２の第１頂点も利用されることが特に好ましい。これらの電圧Ｕ１，Ｕ２は、ターンオンパルスＴＰの立ち上りエッジから出発して同様に共振周期ＴＲの１／４後にこれらの電圧Ｕ１，Ｕ２の頂点に達する。これらの電圧Ｕ１，Ｕ２をこの時点に対して測定するため、第２測定トリガー信号ＴＭ２が、トリガーユニット２．２３５内でターンオン振動５．２の第１頂点の時点に生成される。この第２測定トリガー信号ＴＭ２は、同様に測定ユニット２．２３３，２．２３４に入力される。これに対しては、例えば既に説明した手段（零点検出器に接続している微分器又は積分器、つまり第２測定トリガー信号ＴＭ２であるターンオンパルス５．１の立ち上がりエッジ後のＬＣ共振周波数の周期の１／４ の出力）が使用可能である。
【００５４】
例えば、実際の電圧値が、第１測定信号ＴＭ１の時点と第２測定トリガー信号ＴＭ２の時点との双方に対してＡ／Ｄ変換器によって検出され、その結果が、さらなる処理のために処理ユニット２．２３６に転送されることによって、電圧Ｕ１，Ｕ２が、測定ユニット２．２３３，２．２３４内で測定トリガー信号ＴＭ１，ＴＭ２の時点に測定される。この場合、当該測定装置の正しい機能が、処理ユニット２．２３６内で当該両測定値の比から逆推論され得る。
【００５５】
当該電圧値が、第２測定トリガー信号ＴＭ２の時点と第１測定トリガー信号ＴＭ１の時点とに対して測定ユニット２．２３３，２２３４内で最初に走査回路及び保持回路を用いて記憶され、引き続き逆にセットされた極性を考慮して（例えば差動増幅器を用いて）アナログ式に加算され、その結果生じた信号が、Ａ／Ｄ変換器を用いて初めて測定される ことも特に好ましい。何故なら、この場合、このＡ／Ｄ変換器の入力電圧範囲がより良好に利用でき、したがって測定精度がさらに向上され得るからである。
【００５６】
当該微分器の代わりに、例えば最大値検出器又はＰＬＬユニットのようなその他の適切な回路も当然に使用できる。
【００５７】
別の実施の形態では、電圧Ｕ１，Ｕ２は、例えばターンオンパルス５．１の立ち上がりエッジの時点以降の信号の経時変化をデジタル化し、引き続き信号処理アルゴリズムを用いて評価することによっても評価できる。この場合、マイクロコントローラ又はデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を評価要素２．２３として使用することが特に好ましい。この解決手段には、マイクロコントローラ又はデジタル信号プロセッサが多くの場合に切替出力部を既に有するという利点がある。その結果、ターンオンパルス５．１を生成するためのさらなる経費がもはや不要である。
【００５８】
これに関連して、マイクロコントローラ又は信号プロセッサは、ＡＳＩＣ内に組み込みされ得るいわゆるＩＰコアとして使用可能である。
【００５９】
上述した構成は、例えばモーター軸の角度位置を測定するためのロータリーエンコーダに関する。当然にエンコーダは、リニアエンコーダでもよい。この場合、計測基準１．２は、走査ユニットによって読み取られるスケールとして構成されている。この場合、スケールと走査ユニットとが、測定方向Ｘに沿って互いに相対可動に配置されている。この場合、この走査ユニットは、移動方向に沿って整合されている励磁ランドパターン及び受信ランドパターンを有する。
【符号の説明】
【００６０】
１ 回転子
１．１ 軸
１．２ 計測基準，コード板
１．２１ 目盛トラック
１．２２ 目盛トラック
１．２１１ 導電性の目盛領域
１．２１２ 非導電性の目盛領域
１．２２１ 導電性の目盛領域
１．２２２ 非導電性の目盛領域
２ 固定子
２．１ 筐体
２．２ キャリヤ本体，走査回路基板
２．２１ 励磁巻線，励磁ランドパターン
２．２２ 検出配置
２．２２１ 第１検出巻線，受信ランドパターン
２．２２２ 第２検出巻線，受信ランドパターン
２．２３ 評価要素，ＡＳＩＣ
２．２４ コンデンサ
２．２５ スイッチ素子
２．２３１ 給電線
２．２３２ スイッチ線
２．２３３ 第１測定ユニット
２．２３４ 第２測定ユニット
２．２３５ トリガーユニット
２．２３６ 処理ユニット
２．３ プラグソケット接続器
３ 外部直流電源
４ バッテリ
５．１ ターンオンパルス
５．２ ターンオン振動
５．３ ターンオフ振動
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１に記載の電磁誘導式の測定原理にしたがって作動する、相対位置を測定するためのエンコーダ及び請求項１３に記載のこのようなエンコーダを操作するための対応する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁誘導式エンコーダが、例えば、相対して回転可能な２つの機械部品の角度位置を測定する電磁誘導式ロータリーエンコーダとして構成され得る。電磁誘導式ロータリーエンコーダの場合、例えばランドパターンの形態の励磁巻線及び受信コイルが、例えばロータリーエンコーダの固定子に固定接合されている１つの共通の回路基板上に形成される。コード板として形成されているもう１つの回路基板、この共通の回路基板に対向して存在する。目盛領域又は目盛構造体としての複数の導電性の表面及び複数の非導電性の表面が、このもう１つの回路基板上に周期的な間隔で交互に形成されている。そしてこのもう１つの回路基板は、ロータリーエンコーダの回転子に固定接合されている。交流磁界が、励磁電流を通電することによって励磁巻線で作られる時に、角度位置つまり目盛構造体と受信コイルとの間の相対位置に依存する信号が、相対回転の間に受信コイル中で生成される。これに対する原因は、目盛構造体が励磁電流によって作られた磁界に影響する、すなわちこの磁界を強く又は弱くするという理由にある。次いでこれらの信号が、評価電子機器内でさらに処理される。
【０００３】
多くの場合、このようなロータリーエンコーダは、電気駆動装置用の測定機器として、対応する駆動軸の絶対角度位置を測定するために使用される。この場合、システムの停止後又は停電時でも、最低限でも、この状態で起こった全ての回転が計数されることが、特に安全技術的な観点から重要である。
【０００４】
本出願人のドイツ連邦共和国特許出願公開第197 51 853号明細書では、電磁誘導式ロータリーエンコーダの構造が記されている。この構造の場合、励磁コイル及び受信コイルが、１つの多層回路基板構造体内に配置されている。
【０００５】
このようなロータリーエンコーダが、公共配電電圧の供給不足時でも、最低限でも、進行された全ての回転の回数及び回転方向を計数できるように、従来から、対応する磁石が、回転子に設けられ、計数信号を生成する２つ以上の磁石センサが、固定子の回路基板に設けられている。これらの磁石センサ及び計数に必要な評価電子機器が、この動作状態で緩衝蓄電池によって給電される。
【０００６】
本出願人のドイツ連邦共和国特許出願第10 2006 046 531.8号明細書では、公共配電電圧の供給不足時に省エネモードで動作され得る電磁誘導式ロータリーエンコーダが記されている。この省エネモードでは、当該ロータリーエンコーダが、緩衝蓄電池によって給電される。このモード中のエネルギー消費を低下させるため、励磁コイルをパルス化された励磁電流だけによって給電することが提唱される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ドイツ連邦共和国特許出願公開第197 51 853号明細書
【特許文献２】ドイツ連邦共和国特許出願第10 2006 046 531.8号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、従来の技術に比べてさらに改良されている電磁誘導式エンコーダを提供することにある。
【０００９】
さらに本発明の課題は、このような電磁誘導式エンコーダを操作する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題は、当該エンコーダに関しては請求項１に記載の特徴によって解決される。
【００１１】
少なくとも１つの目盛トラックが形成されている計測基準とキャリヤ本体とを有するエンコーダが提唱される。少なくとも１つの励磁巻線及び電磁界を走査する少なくとも１つの検出配置が、このキャリヤ本体に配置されている。電磁界を作るため、励磁電流が、この励磁巻線に通電可能である。さらに当該エンコーダは、励磁巻線と一緒にＬＣ共振回路を構成するコンデンサ，評価要素及びこの評価要素によって切替可能であるスイッチ素子を有する。当該計測基準及び当該キャリヤ本体は相対可動に配置されていて、このキャリヤ本体に対する計測基準の相対移動時に、電磁界が、少なくとも１つの目盛トラックによって影響される。当該ＬＣ共振回路は、スイッチ素子を切り替えることによって励磁電流で作動可能である。この励磁電流は、検出配置内で少なくとも１つの電圧を誘導する。この電圧は、位置情報を算出するために評価要素によって電子式に評価可能である。本発明は、励磁電流がスイッチ素子を切り替えることによってターンオン期間ＴＰを有するターンオンパルスで生成されること、及び、検出配置内で誘導した少なくとも１つの電圧が当該ターンオンパルスの立下がりエッジ後の範囲内で測定されて、位置情報を算出することを特徴とする。
【００１２】
このようなエンコーダを操作する方法は、請求項１３に記載されている。
【００１３】
本発明の好適な構成は、従属請求項に記載されている。
【００１４】
本発明の電磁誘導式エンコーダ及びこの電磁誘導式エンコーダを操作する方法のさらなる詳細及び利点は、添付図面に基づく以下の実施の形態に説明されている。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】コード板の正面図である。
【図２】走査回路基板の正面図である。
【図３】概略回路図である。
【図４】検出巻線中の誘導電圧の信号の経時変化を示す。
【図５】評価要素のブロック図である。
【図６】ロータリーエンコーダの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１，２及び６中には、本発明のエンコーダの基本構造が、ロータリーエンコーダの例に関して示されている。図６によれば、このロータリーエンコーダは、回転子１及び固定子２を有する。この示された実施の形態では、回転子１が、軸１．１を有する。この軸１．１は、例えば測定すべき電動機の軸に固定して取り付けられ得る。軸１．１の角度位置を検出するため、この場合では−図６中に図示しなかった−目盛トラック１．２１，１．２２を有するコード板１．２の形態の計測基準１．２が、この軸１．１の段差部分に回転しないように固定されている。
【００１７】
固定子２は、筐体２．１を有する。リング状の走査回路基板２．２が、キャリヤ本体としてこの筐体２．１に固定されている。特にプラグソケット接続器２．３が、走査回路基板２．２上に取り付けられている。信号及び電力が、このプラグソケット接続器２．３を通じて伝達され得る。回転子１と固定子２とが、つまり軸１．１と筐体２．１とが、軸線Ｒの周りで相対回転可能である。
【００１８】
図１中には、コード板１．２が、正面図で示されている。このコード板１．２は、基板から構成されている。この基板は、この図示された実施の形態ではエポキシ樹脂から作られていて且つ２つの目盛トラック１．２１，１．２２上に配置されている。これらの目盛トラック１．２１，１．２２は、リング状に構成されていて且つ回転軸線Ｒに対して同心円に異なる直径で基板上に配置されている。これらの両目盛トラック１．２１，１．２２はそれぞれ、交互に配置されて周期的に連続する導電性の目盛領域１．２１１，１．２２１及び非導電性の目盛領域１．２１２，１．２２２この示された例では、銅が導電性の目盛領域１．２１１，１．２２１として、基板上に形成されている。これに対してこの基板は、非導電性の目盛領域１．２１２，１．２２２内で被覆されていない。
【００１９】
内側の目盛トラック１．２１は、この図示された実施形では電導性の材料、ここでは銅を有する半リング形の第１目盛領域１．２１１及び電導性の材料が配置されていない半リング形の第２目盛領域１．２１２から構成される。
【００２０】
第２目盛トラック１．２２が、第１目盛トラック１．２１に放射状に隣接して基板上に配置される。この場合、目盛トラック１．２２も、多数の導電性の目盛領域１．２２１及びこれらの導電性の目盛領域１．２２１間に配置された非導電性の目盛領域１．２２２から構成される。この場合、これらの異なる目盛領域１．２２１，１．２２２は、目盛領域１．２１１，１．２１２と材料的に同様に構成されている。第２目盛トラック１．２２は、この図示されたこの実施の形態では全体で周期的に配置された電導性の16個の目盛領域１．２２１及びこれらの目盛領域１．２２１間に配置された対応する非導電性の16個の目盛領域１．２２２を有する。
【００２１】
図２中に示されたコード板１．２を走査するために設けられている走査回路基板２．２が、特に検出配置用のキャリヤ本体として使用される。この検出巻線は、ここでは異なる受信巻線２．２２から構成される。これらの受信コイル２．２２は、内側の受信トラック内の第１検出巻線として受信ランドパターン２．２２１及び外側の受信トラック内の第２検出巻線として別の受信ランドパターン２．２２２を有する。この場合、それぞれの受信コイルの対になっている受信ランドパターン２．２２１，２．２２２が互いにずらして配置されている。その結果、これらの対は、互いに異なる信号を出力できる。回転子１と固定子２との間の相対位置に関する情報及び回転子１及び固定子２の移動方向が、これらの互いに異なる信号から算出可能である。走査から生じる信号が、所定の位相角、特に90°を有するように、当該受信トラックのそれぞれの受信ランドパターン２．２２１，２．２２２が有利に互いにずれている。このことは、90°の位相角に関しては、１つの受信トラックの当該信号のうちの一方の信号が、正の最大値又は負の最大値に達した時に、当該信号のうちの他方の信号が、中間値に達する、つまりこの最大値及び最小値に対して零を通過する。
【００２２】
さらに励磁ランドパターン２．２１が、走査回路基板２．２の励磁巻線として設けられている。これらの励磁ランドパターン２．２１は、内側の励磁トラック、中間の励磁トラック及び外側の励磁トラック上に形成されている。走査回路基板２．２自体が、１つの孔を有し且つ多数の層を有する回路基板として構成されている。
【００２３】
組み立てられた状態では、コード板１．２及び走査回路基板２．２は向き合っている。その結果、軸線Ｒが、両要素の中心点を通過し、コード板１．２と走査回路基板２．２との間の相対回転時に、この走査回路基板２．２の受信ランドパターン２．２２１，２．２２２内で、その都度の角度位置に依存する信号が、電磁誘導効果によって生成可能です。したがって、位置情報が、これらの信号を評価することによって算出可能である。
【００２４】
励磁ランドパターン２．２１が、交流電磁界を走査トラックの領域内つまり同時に走査された目盛トラック１．２１及び１．２２の領域内で生成することが、対応する信号を生成するための前提条件である。図示された実施の形態では、これらの励磁ランドパターン２．２１は、平面平行で通電する多数の個別ランドパターンとして構成されている。励磁電流が、全て一緒にランドパターンユニットのこれらの励磁ランドパターン２．２１に通電する時に、管状又はシリンダ状に指向した電磁界が、それぞれのランドパターンユニットの周りに発生する。結果として生じる電磁界の磁力線が、同心円の形態でこれらのランドパターンユニットの周りに延在する。この場合、これらの磁力線の方法が、公知のようにこれらのランドパターンユニット内の電流方向に依存する。この場合、１つの共通の走査トラックに隣接するランドパターンユニットの電流方向つまりこれらのランドパターンユニットに対応する回路を逆に選択することができる。その結果、走査トラックの領域内の磁力線がそれぞれ同じに指向されている。
【００２５】
図３中には、回路が概略的に示されている。ロータリーエンコーダの機能をこの図に基づいて説明する。このロータリーエンコーダは、外部直流電源３に接続されている。このロータリーエンコーダは、通常運転中にこの直流電源３によって給電される。この図示された実施の形態では、この直流電源３の電圧ＵＣは５ボルトである。直流電源３が、任意の理由から使用できない場合、このロータリーエンコーダは、一時的にバッテリ４によって給電される。この場合、バッテリ４によって出力される電圧は、ここでは例えば３ボルトでもよい。バッテリ４は、直接ロータリーエンコーダ内に、例えば走査回路基板２．２上に搭載され得るか又は外部のシーケンス電子機器、例えば工作機械の制御部内に配置され得る。
【００２６】
評価要素２．２３として動作するＡＳＩＣ２．２３が、走査回路基板２．２上に配置されている。励磁電流Ｉが、この評価要素２．２３の管理下で生成され、位置情報、特に角度情報が、この励磁電流Ｉから生じ、受信ランドパターン２．２２１，２．２２２内で誘導した電圧から算出される。本発明によれば、この励磁電流Ｉは、パルス電流である。このとき、この状況ではエネルギー消費が著しく低下でき、これによってバッテリ４の寿命が延長できるので、ロータリーエンコーダが、バッテリ４によって給電されることが特に好ましい。
【００２７】
パルス動作に加えて、当該ロータリーエンコーダは、例えば連続供給される周期的な励磁電流Ｉによる別の動作モードをさらに有してもよい。
【００２８】
コンデンサ２．２４及び励磁ランドパターン２．２１が、並列接続されていて且つ共振周期ＴＲを有する電気的なＬＣ共振回路を構成する。この周期ＴＲに対する値は、実際には多くの場合に数百ナノ秒と数マイクロ秒との間にある。この値は、数百キロヘルツから数メガヘルツまでに対応する。この場合、このＬＣ共振回路は、ここではより高い品質を有するので、損失電力に関しては、より高い周波数にすることが好ましい。
【００２９】
当該並列回路の端子が、給電線２．２３１を介して評価要素２．２３に接続されていて且つこの評価要素２．２３を介して電圧、例えば直流電圧３又はバッテリ４の電圧で給電される。この並列回路の第２端子が、スイッチ素子２．２５を介してこの並列回路の接地点に接続されている。スイッチ素子２．２５がオンにされているか又はオフにされているかどうかの制御は、評価要素２．２３のスイッチ線２．２３２を通じて実施される。したがって、励磁電流Ｉが通電するか又は通電しないかどうかは、スイッチ素子２．２５の切替状態が決定する。このスイッチ素子２．２５は、図３中にバイポーラトランジスタとして示されていものの、例えばＭＯＳＦＥＴのようなその他の適切な構成部品でもよい。同様にスイッチ素子２．２５が、評価要素２．２３内に一緒に組み込まれていることも可能である。
【００３０】
電磁界が、励磁電流Ｉによって励磁ランドパターン２．２１の周りに作られる。受信コイル２．２２を透過する磁束が、この電磁界から生じる。さらに励磁電流Ｉは、コンデンサ２．２４及び励磁ランドパターン２．２１から構成される並列回路にわたって励磁電圧ＵＥを生成する。受信ランドパターン２．２２１，２．２２２内で変化する磁束の場合、電圧Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４が、電磁誘導の法則に基づいて誘導される。これらの電磁誘導した電圧Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４の経時変化が、特にコード板１．２の角度位置にも依存するので、コード板１．２の角度位置が、この角度位置を評価することによって算出され得る。すなわち受信ランドパターン２．２２１は、例えばランドパターンによって構成された２つのコイルを有する。これらのコイルは、相対位置つまり回転角度に依存して異なる振幅を有する電圧Ｕ１，Ｕ２を出力する。キャリヤ本体に対する１回転内で、すなわち２π（360°）の回転角度時に、受信ランドパターン２．２２１が、第１目盛トラック１．２１の走査時に最大から最小にかけたそれぞれの電圧Ｕ１，Ｕ２を出力する。電圧Ｕ１，Ｕ２の電磁誘導が生じる磁場の位置に依存する影響に対する原因は、渦電流がコード板１．２の導電性に被覆された領域１．２１１，１．２２１内で誘導される。これらの渦電流の高さは、コード板１．２と走査回路基板２．２との間の角度位置に依存する。
【００３１】
受信コイル２．２２中で誘導した電圧Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４が、位置情報を算出するために評価要素２．２３に入力されている。
【００３２】
目盛トラック１．２１が、被覆された唯一の領域１．２１１及び被覆されなかった唯一の領域１．２１２だけを有するので、回転軸線Ｒの周りのコード板１．２の１回転内の比較的粗い位置情報が、これらの領域の走査から生じる。さらに回転移動の方向の検出が、信号の振幅の経時変化を評価することによって保証される。したがって例えば回転計数器が、目盛トラック１．２１を走査することによって実現され得る。
【００３３】
外側の第２走査トラック上の別の受信ランドパターン２．２２２が、第２目盛トラック１．２２を走査するために使用される。同様に相対変位が、これらの両受信ランドパターン２．２２２間に施されている。その結果、位置に依存する振幅の経時変化を示す２つの信号が、第２目盛トラック１．２２の走査時に出力側で出力される。
【００３４】
当該外側の受信ランドパターン２．２２２はそれぞれ、16、すなわち２４本の巻線を有する。その結果、走査回路基板２．２に対するコード板１．２の相対移動時に、比較的高い分解能のインクリメンタル信号が、これらの外側の受信ランドパターン２．２２２によって生成され得る。キャリヤ本体に対する１回転内で、すなわち２π（360°）の１回転角度で、これらの受信ランドパターン２．２２２がそれぞれ、目盛トラック１．２２の走査時の16個の最大又は最小を出力する。
【００３５】
第１目盛トラック１．２１による粗い絶対位置測定と結合して、絶対回転角度位置の測定が、このような配置によって可能である。
【００３６】
この図示された例の代わりに、誘導した電圧Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４が、別々に且つ接地に関連しないで生成され又は処理されてもよい。
【００３７】
図４は、電圧Ｕ１の例に関してスイッチ線２．２３２上のターンオンパルス５．１に応じた受信ランドパターン２．２２１，２．２２２中に誘導された電圧Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４の経時変化を示す。このターンオンパルス５．１は、スイッチ素子２．２５をターンオン時点ＴＥに対してオンにし、ターンオフ時点ＴＡに対して再びオフにする。この場合、下図中の曲線は、スイッチ素子２．２５のターンオン期間ＴＰを有するターンオンパルス５．１を示す。上図中では、破線は、ターンオンパルス５．１の立ち上りエッジから生じる誘導したターンオン振動５．２を示す。スイッチ素子２．２５のオンが、励磁ランドパターン２．２１中で励磁電流Ｉを生成することによって、このターンオン振動５．２が発生する。この励磁電流Ｉは、変化して増大する磁束を作る。一点鎖線は、ターンオンパルス５．１の立ち下りエッジによって誘導したターンオフ振動５．３を示す。このターンオフ振動５．３は、スイッチ素子２．２５をオフにすることによって、つまり励磁電流Ｉを遮断することによって、この遮断から結果として生じる減少する磁束から生成される。実線は、電圧Ｕ１を示す。この電圧Ｕ１は、ターンオン振動５．２とターンオフ振動５．３とを重ねることによって発生する。オン及びオフ時の磁束の当該変化は、異なる符合を有するので、ターンオン振動５．２及びターンオフ振動５．３は、逆な極性を有する。ターンオンパルス５．１の立ち下りエッジまでは、重なりがない。それ故にこの時点までは、電圧Ｕ１とターンオン振動５．３とは同じである。
【００３８】
励磁ランドパターン２．２１及び受信ランドパターン２．２２１又は受信ランドパターン２．２２２は、変圧器を構成する。この理由から、誘導電圧Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４の信号の経時変化が、励磁電圧ＵＥの信号の経時変化にほぼ対応する。しかしながら励磁電圧ＵＥは、より高い信号振幅を有する。さらにこの信号振幅は、コード板１．２と走査板２．２との間の相対位置に依存しない。このため、励磁電圧ＵＥは、図４中では誘導電圧Ｕ１の隣でカギ括弧内に表示されている。
【００３９】
ターンオン振動５．２とターンオフ振動５．３とが重なると、重ならないより遥かに高い電圧が、ターンオンパルス５．１の立ち下りエッジによって生成されたターンオフ振動５．３つまり（第１測定トリガー信号ＴＭ１によって示された）電圧Ｕ１の第１半波の頂点の領域内で測定される。したがってこの場合、位置情報の検出は、ノイズに対して遥かにより強い。
【００４０】
電圧が、ターンオンパルス５．１の立ち下りエッジ後の電圧Ｕ１の第１半波の頂点の領域内だけではなくて、（第２測定トリガー信号ＴＭ２によって示された）ターンオンパルス５．１の立ち上りエッジによって生成されたターンオン振動５．２の第１半波の頂点の領域内でも測定される場合、位置情報の算出がさらにいっそう改善され得る。これによって、冗長性が追加される。この冗長性は、両電圧値の妥当性をこれらの両電圧値を比較することによってチェックするために利用され得る。例えば、これらの両電圧値が互いに符号反転されていることが、正しい機能に対する判断基準として使用され得る。
【００４１】
したがって、測定装置の機能の簡単な検査が可能である。
【００４２】
さらに、電圧Ｕ１の両第１頂点の両電圧値を測定前に最初にアナログ式に合算して、評価可能なより高い信号振幅を入手し、測定のノイズ信頼性及び精度を高めることが好ましい。
【００４３】
軸１．１に対する対応する角度位置情報が算出されるように、誘導電圧Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４が、評価要素２．２３によって電子式に処理される。
【００４４】
ターンオンパルス５．１の立ち下りエッジが、誘導電圧Ｕ１の最初の零通過時に解除されるここで示された状況は、ターンオン振動５．２とターンオフ振動５．３とを最適に重ね合わせ、これによってこの誘導電圧Ｕ１の信号振幅を最大に実現可能にする。このため、評価すべき高い信号振幅を達成しようとすることが実際に非常に好ましい。ターンオン期間ＴＰは、この場合は共振周期の半分ＴＲ（ＴＰ＝ＴＲ／２）に一致する。しかしながら、特にターンオンパルス５．１の立下がりエッジが、共振周期の１／４と３／４との間の範囲内で解除される時の僅かな差異でも、評価可能な信号が提供される。
【００４５】
特にエネルギー効率の良いエンコーダが実現されなければならない状況に対しては、ので、反対にターンオン時間ＴＰを共振期間ＴＲの１／４に制限することが特に好ましい（ＴＰ＝ＴＲ／４）。何故なら、この期間は、評価可能な電圧Ｕ１を形成するのに既に十分であるからである。例えばバッテリ動作の場合、バッテリ４の非常に長い寿命が、当該短い期間によって達成され得る。ＬＣ共振回路が、この短い期間中に給電される必要がある。
【００４６】
図５は、評価要素２．２３のブロック図である。この場合、ここでは２つの電圧Ｕ１，Ｕ２を評価するために必要になるユニットだけが示されている。これらの電圧Ｕ１，Ｕ２は、互いにずらして配置された２つの受信ランドパターンを用いて目盛トラックを走査することによって、例えば受信ランドパターン２．２２１を用いて第１目盛トラック１．２１を走査することによって検出される。
【００４７】
第１電圧Ｕ１及び第２電圧Ｕ２並びに励磁電圧ＵＥが、評価要素２．２３の入力部に入力される。第１電圧Ｕ１及び第２電圧Ｕ２は、互いにずらして配置された２つの受信ランドパターン２．２２１を用いた第１目盛トラック１．２１の走査から検出される。第１電圧Ｕ１又は第２電圧Ｕ２の振幅は、上述したように目盛トラック１．２１に対する受信ランドパターン２．２２１の相対位置に依存する。第１電圧Ｕ１は、第１測定ユニット２．２３３に入力され、第２電圧Ｕ２は、第２測定ユニット２．２３４に入力される。この測定ユニット２．２３３及びこの測定ユニット２．２３４は、第１電圧Ｕ１又は第２電圧Ｕ２を測定し、測定の結果を処理ユニット２．２３６に転送するために使用される。
【００４８】
当該測定の経時変化を確定するため、励磁電圧ＵＥが、トリガーユニット２．２３５に入力される。このトリガーユニット２．２３５は、ターンオンパルス５．１のターンオン期間ＴＰを確定し、電圧Ｕ１，Ｕ２を測定するための少なくとも１つの測定時点を決定するトリガー信号を算出し、これらの電圧Ｕ１，Ｕ２を処理ユニット２．２３６又は測定ユニット２．２３３，２．２３４に伝達する。励磁信号ＵＥは、以下では簡略化して接地信号と記す。図３から分かるように、主に２つの時点が、測定期間にとって特に好ましい。一方では、測定すべき電圧Ｕ１，Ｕ２が、ターンオンパルス５．１の立下がりエッジ後の電圧Ｕ１又はＵ２の第１頂点で最大の振幅を有するので、ターンオンパルス５．１の立下がりエッジ後の電圧Ｕ１又はＵ２のこの地点が特に好ましく、他方では、ターンオン振動５．２の最初の零通過地点では、望ましい時点が、ターンオンパルス５．１の立ち下りエッジに対して存在するので、この零通過地点が特に好ましい。それ故に、トリガーユニット２．２３５が、この時点にトリガー信号を測定ユニット２．２３３及び２．２３４又は処理ユニット２．２３６に対して出力するように、このトリガーユニット２．２３５が構成されていることが有益である。その結果、このトリガーユニット２．２３５は、当該測定期間を適切に制御できる。
【００４９】
ターンオン振動５．２の零通過時のターンオフ時点ＴＡは、励磁電圧ＵＥの零通過時点にほぼ一致し、例えばトリガーユニット２．２３５内で零点検出器、特に比較器を用いて簡単に決定され得る。この比較器は、励磁電圧ＵＥの電圧の経時変化を基準電圧、この場合では回路の設置電位と比較する。この比較の結果が、ターンオフトリガー信号ＴＡの形態で処理ユニット２．２３６に出力される。
【００５０】
電圧Ｕ１，Ｕ２が、ターンオンパルスＴＰの立ち下りエッジから出発して共振周期ＴＲの１／４後に第１頂点で達成される。この時点を算出するため、例えば正弦関数又は余弦関数の逆導関数の特性が利用され得る。実際には、励磁電圧ＵＥが、アナログ微分器に入力され得る。励磁電圧ＵＥの導関数が、このアナログ微分器内で作られる。次いでこのアナログ微分器の出力信号が、零点検出器に再び転送され得る。この零点検出器は、微分した励磁電圧ＵＥの零通過の時点に第１測定信号ＴＭ１を測定ユニット２．２３３，２．２３４に対して出力する。当該時点は、電圧Ｕ１，Ｕ２の頂点にほぼ一致する。例えば積分器が、微分器の代わりに使用されてもよい。
【００５１】
簡略化した実施の形態では、ターンオフトリガー信号ＴＡ（つまりターンオンパルス５．１の立ち下りエッジ）後のＬＣ共振周波数の周期の１／４が、例えば時間計測器を使用して自動的に出力されることによっても、電圧Ｕ１，Ｕ２を測定するための第１測定トリガー信号ＴＭ１が、ターンオンパルス５．１の立ち下りエッジ後の第１頂点の領域内で生成される。
【００５２】
励磁電圧ＵＥの代わりに又はこの励磁電圧ＵＥに加えて、トリガー信号ＴＡ，ＴＭ１を作るため、電圧Ｕ１，Ｕ２も使用され得る。しかしながらこれらの電圧Ｕ１，Ｕ２は、励磁電圧ＵＥより小さい振幅を有し、しかも依然として位置に依存するので、実際は励磁電圧ＵＥを使用することが好ましい。
【００５３】
既に上述したように、電圧Ｕ１，Ｕ２を検出するためには、ターンオンパルス５．１の立ち下りエッジ後の電圧Ｕ１，Ｕ２の第１頂点だけが利用されるのではなくて、ターンオン振動５．２の第１頂点も利用されることが特に好ましい。これらの電圧Ｕ１，Ｕ２は、ターンオンパルスＴＰの立ち上りエッジから出発して同様に共振周期ＴＲの１／４後にこれらの電圧Ｕ１，Ｕ２の頂点に達する。これらの電圧Ｕ１，Ｕ２をこの時点に対して測定するため、第２測定トリガー信号ＴＭ２が、トリガーユニット２．２３５内でターンオン振動５．２の第１頂点の時点に生成される。この第２測定トリガー信号ＴＭ２は、同様に測定ユニット２．２３３，２．２３４に入力される。これに対しては、例えば既に説明した手段（零点検出器に接続している微分器又は積分器、つまり第２測定トリガー信号ＴＭ２であるターンオンパルス５．１の立ち上がりエッジ後のＬＣ共振周波数の周期の１／４ の出力）が使用可能である。
【００５４】
例えば、実際の電圧値が、第１測定信号ＴＭ１の時点と第２測定トリガー信号ＴＭ２の時点との双方に対してＡ／Ｄ変換器によって検出され、その結果が、さらなる処理のために処理ユニット２．２３６に転送されることによって、電圧Ｕ１，Ｕ２が、測定ユニット２．２３３，２．２３４内で測定トリガー信号ＴＭ１，ＴＭ２の時点に測定される。この場合、当該測定装置の正しい機能が、処理ユニット２．２３６内で当該両測定値の比から逆推論され得る。
【００５５】
当該電圧値が、第２測定トリガー信号ＴＭ２の時点と第１測定トリガー信号ＴＭ１の時点とに対して測定ユニット２．２３３，２２３４内で最初に走査回路及び保持回路を用いて記憶され、引き続き逆にセットされた極性を考慮して（例えば差動増幅器を用いて）アナログ式に加算され、その結果生じた信号が、Ａ／Ｄ変換器を用いて初めて測定される ことも特に好ましい。何故なら、この場合、このＡ／Ｄ変換器の入力電圧範囲がより良好に利用でき、したがって測定精度がさらに向上され得るからである。
【００５６】
当該微分器の代わりに、例えば最大値検出器又はＰＬＬユニットのようなその他の適切な回路も当然に使用できる。
【００５７】
別の実施の形態では、電圧Ｕ１，Ｕ２は、例えばターンオンパルス５．１の立ち上がりエッジの時点以降の信号の経時変化をデジタル化し、引き続き信号処理アルゴリズムを用いて評価することによっても評価できる。この場合、マイクロコントローラ又はデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を評価要素２．２３として使用することが特に好ましい。この解決手段には、マイクロコントローラ又はデジタル信号プロセッサが多くの場合に切替出力部を既に有するという利点がある。その結果、ターンオンパルス５．１を生成するためのさらなる経費がもはや不要である。
【００５８】
これに関連して、マイクロコントローラ又は信号プロセッサは、ＡＳＩＣ内に組み込みされ得るいわゆるＩＰコアとして使用可能である。
【００５９】
上述した構成は、例えばモーター軸の角度位置を測定するためのロータリーエンコーダに関する。当然にエンコーダは、リニアエンコーダでもよい。この場合、計測基準１．２は、走査ユニットによって読み取られるスケールとして構成されている。この場合、スケールと走査ユニットとが、測定方向Ｘに沿って互いに相対可動に配置されている。この場合、この走査ユニットは、移動方向に沿って整合されている励磁ランドパターン及び受信ランドパターンを有する。
【符号の説明】
【００６０】
１ 回転子
１．１ 軸
１．２ 計測基準，コード板
１．２１ 目盛トラック
１．２２ 目盛トラック
１．２１１ 導電性の目盛領域
１．２１２ 非導電性の目盛領域
１．２２１ 導電性の目盛領域
１．２２２ 非導電性の目盛領域
２ 固定子
２．１ 筐体
２．２ キャリヤ本体，走査回路基板
２．２１ 励磁巻線，励磁ランドパターン
２．２２ 検出配置
２．２２１ 第１検出巻線，受信ランドパターン
２．２２２ 第２検出巻線，受信ランドパターン
２．２３ 評価要素，ＡＳＩＣ
２．２４ コンデンサ
２．２５ スイッチ素子
２．２３１ 給電線
２．２３２ スイッチ線
２．２３３ 第１測定ユニット
２．２３４ 第２測定ユニット
２．２３５ トリガーユニット
２．２３６ 処理ユニット
２．３ プラグソケット接続器
３ 外部直流電源
４ バッテリ
５．１ ターンオンパルス
５．２ ターンオン振動
５．３ ターンオフ振動
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測基準（１．２），キャリヤ本体（２．２），コンデンサ（２．２４），評価要素（２．２３）及びスイッチ素子（２．２５）を有するエンコーダにあって、
少なくとも１つの目盛トラック（１．２１，１．２２）が、前記計測基準（１．２）上に形成されていて、
少なくとも１つの励磁巻線（２．２１）及び電磁界を走査する少なくとも１つの検出配置（２．２２）が、前記キャリヤ本体（２．２）に配置されていて、電磁界を生成するため、励磁電流（Ｉ）が、前記励磁巻線（２．２１）に通電可能であり、
前記コンデンサ（２．２４）は、前記励磁巻線（２．２１）と一緒にＬＣ共振回路を構成し、
前記スイッチ素子（２．２５）は、前記評価要素（２．２３）によって切替可能であり、この場合、
前記計測基準（１．２）と前記キャリヤ本体（２．２）とが、互いに相対可動に配置されていて、前記電磁界が、前記キャリヤ本体（２．２）に対する前記計測基準（１．２）の相対移動時に少なくとも１つの目盛トラック（１．２１，１．２２）によって影響され得、この場合、
前記ＬＣ共振回路は、前記スイッチ素子（２．２５）を切り替えることによって励磁電流（Ｉ）で動作可能であり、この励磁電流（Ｉ）は、前記検出配置（２．２２）内で少なくとも１つの電圧（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）を誘導し、この電圧（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）は、位置情報を算出するために前記評価要素（２．２３）によって電子式に処理可能であるエンコーダにおいて、
前記励磁電流（Ｉ）は、前記スイッチ素子（２．２５）を切り替えることによってターンオン期間（ＴＰ）を有するターンオンパルス（５．１）で生成され、
前記ターンオンパルス（５．１）の立ち下りエッジ後の領域内で位置情報を算出するため、前記検出配置（２．２２）内で誘導した少なくとも１つの前記電圧（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）が測定可能であることを特徴とするエンコーダ。
【請求項２】
誘導した少なくとも１つの前記電圧（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）を測定する前記評価要素（２．２３）は、少なくとも１つの測定ユニット（２．２３３，２．２３４）を有することを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項３】
前記評価要素（２．２３）は、処理ユニット（２．２３６）を有し、少なくとも１つの測定ユニット（２．２３３，２．２３４）内で測定される測定値が、位置情報を算出するために前記処理ユニット（２．２３６）に入力される請求項２に記載のエンコーダ。
【請求項４】
前記スイッチ素子（２．２５）は、スイッチ線（２．２３２）を通じて前記処理ユニット（２．２３６）によってスイッチング可能であることを特徴とする請求項３に記載のエンコーダ。
【請求項５】
前記評価要素（２．２３）は、トリガーユニット（２．２３５）をさらに有し、このトリガーユニット（２．２３５）は、前記ターンオンパルス（５．１）のターンオン期間（ＴＰ）を確定し、誘導した少なくとも１つの前記電圧（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）を測定するための少なくとも１つの測定点を決定するトリガー信号（ＴＭ１、ＴＭ２，ＴＡ）を生成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のエンコーダ。
【請求項６】
前記励磁電流（Ｉ）から生じる励磁電圧（ＵＥ）及び／又は誘導した前記電圧（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）のうちの少なくとも１つの電圧が、前記トリガー信号（ＴＭ１、ＴＭ２，ＴＡ）を生成する前記トリガーユニット（２．２３５）に入力されていることを特徴とする請求項５に記載のエンコーダ。
【請求項７】
前記トリガー信号（ＴＭ１、ＴＭ２，ＴＡ）は、ターンオフトリガー信号（ＴＡ）を含み、このターンオフトリガー信号（ＴＡ）は、前記ターンオンパルス（５．１）の立ち下りエッジを規定し、前記トリガーユニット（２．２３５）は、誘導した少なくとも１つの前記電圧（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）の最初の零通過の時点にこのターンオフトリガー信号（ＴＡ）を生成することを特徴とする請求項５又は６に記載のエンコーダ。
【請求項８】
前記トリガー信号（ＴＭ１、ＴＭ２，ＴＡ）は、第１測定トリガー信号（ＴＭ１）を含み、前記トリガーユニット（２．２３５）は、前記ターンオンパルス（５．１）の立ち下りエッジ後の誘導した少なくとも１つの前記電圧（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）の第１頂点の時点にこの第１測定トリガー信号（ＴＭ１）を生成することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載のエンコーダ。
【請求項９】
前記トリガー信号（ＴＭ１、ＴＭ２，ＴＡ）は、第２測定トリガー信号（ＴＭ２）を含み、誘導した少なくとも１つの前記電圧（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）の前記第１頂点の時点にこの第２測定トリガー信号（ＴＭ２）を生成することを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載のエンコーダ。
【請求項１０】
前記第１測定トリガー信号（ＴＭ１）及び／又は前記第２測定トリガー信号（ＴＭ２）は、前記測定ユニット（２．２３３，２．２３４）内の誘導した少なくとも１つの前記電圧（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）の測定を制御することを特徴とする請求項８又は９に記載のエンコーダ。
【請求項１１】
前記検出配置（２．２２）は、第１検出巻線（２．２２１）及び第２検出巻線（２．２２２）を有し、これらの第１検出巻線（２．２２１）は、前記キャリヤ本体（２．２）に対する１回転内にこれらの第２検出巻線（２．２２２）に比べて異なる数の信号最大を出力することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のエンコーダ。
【請求項１２】
前記評価要素（２．２３）は、ＡＳＩＣ内に組み込まれていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のエンコーダ。
【請求項１３】
計測基準（１．２），キャリヤ本体（２．２），コンデンサ（２．２４），評価要素（２．２３）及びスイッチ素子（２．２５）を有するエンコーダを操作する方法にあって、
少なくとも１つの目盛トラック（１．２１，１．２２）が、前記計測基準（１．２）上に形成されていて、
少なくとも１つの励磁巻線（２．２１）及び電磁界を走査する少なくとも１つの検出配置（２．２２）が、前記キャリヤ本体（２．２）に配置されていて、電磁界を生成するため、励磁電流（Ｉ）が、前記励磁巻線（２．２１）に通電可能であり、
前記コンデンサ（２．２４）は、前記励磁巻線（２．２１）と一緒にＬＣ共振回路を構成し、
前記スイッチ素子（２．２５）は、前記評価要素（２．２３）によって切替可能であり、この場合、
前記計測基準（１．２）と前記キャリヤ本体（２．２）とが、互いに相対可動に配置されていて、前記電磁界が、前記キャリヤ本体（２．２）に対する前記計測基準（１．２）の相対移動時に少なくとも１つの目盛トラック（１．２１，１．２２）によって影響され得、この場合、
前記ＬＣ共振回路は、前記スイッチ素子（２．２５）を切り替えることによって励磁電流（Ｉ）で動作可能であり、この励磁電流（Ｉ）は、前記検出配置（２．２２）内で少なくとも１つの電圧（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）を誘導し、この電圧（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）は、位置情報を算出するために前記評価要素（２．２３）によって電子式に処理可能であるエンコーダを操作する方法において、
１つのターンオン期間（ＴＰ）を有する１つのターンオンパルス（５．１）で前記スイッチ素子（２．２５）を切り替えることによって、前記励磁巻線（２．２１）中の前記励磁電流（Ｉ）を生成し、
前記検出配置（２．２２）内で誘導した少なくとも１つの前記電圧（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）を測定して、前記ターンオンパルス（５．１）の立ち下りエッジ後の領域内の位置情報を算出するステップを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記スイッチ素子（２．２５）は、スイッチ線（２．２３２）を通じて前記評価要素（２．２３）内の前記処理ユニット（２．２３６）によってスイッチングされることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
誘導した少なくとも１つの前記電圧（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）は、前記評価要素（２．２３）内の少なくとも１つの測定ユニット（２．２３３，２．２３４）内で測定されることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記評価要素（２．２３）は、トリガーユニット（２．２３５）をさらに有し、このトリガーユニット（２．２３５）は、前記ターンオンパルス（５．１）のターンオン期間（ＴＰ）を確定し、誘導した少なくとも１つの前記電圧（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）を測定するための少なくとも１つの測定点を決定するトリガー信号（ＴＭ１、ＴＭ２，ＴＡ）を生成することを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記トリガー信号（ＴＭ１、ＴＭ２，ＴＡ）は、前記トリガーユニット（２．２３５）内で前記励磁電流（Ｉ）から生じる励磁電圧（ＵＥ）及び／又は誘導した少なくとも１つの電圧（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）によって生成されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記トリガー信号（ＴＭ１、ＴＭ２，ＴＡ）は、ターンオフトリガー信号（ＴＡ）を含み、このターンオフトリガー信号（ＴＡ）は、前記ターンオンパルス（５．１）の立ち下りエッジを規定し、前記トリガーユニット（２．２３５）は、誘導した少なくとも１つの前記電圧（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）の最初の零通過の時点にこのターンオフトリガー信号（ＴＡ）を生成することを特徴とする請求項１６又は１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記トリガー信号（ＴＭ１、ＴＭ２，ＴＡ）は、第１測定トリガー信号（ＴＭ１）を含み、この第１測定トリガー信号（ＴＭ１）は、誘導した少なくとも１つの前記電圧（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）の最初の測定の時点を決定し、前記トリガーユニット（２．２３５）は、前記ターンオンパルス（５．１）の立ち下りエッジ後の誘導した少なくとも１つの前記電圧（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）の第１頂点の領域内でこの第１測定トリガー信号（ＴＭ１）を生成することを特徴とする請求項１６〜１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記トリガー信号（ＴＭ１、ＴＭ２，ＴＡ）は、第２測定トリガー信号（ＴＭ２）を含み、この第２測定トリガー信号（ＴＭ２）は、誘導した少なくとも１つの前記電圧（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）の最初の測定の時点を決定し、前記トリガーユニット（２．２３５）は、誘導した少なくとも１つの前記電圧（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）の第１頂点の領域内でこの第２測定トリガー信号（ＴＭ２）を生成することを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記位置情報は、前記処理ユニット（２．２３６）内で前記第１測定トリガー信号（ＴＭ１）の領域内で検出された測定値及び前記第２測定トリガー信号（ＴＭ２）の領域内で測定された測定値を使用して算出されることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項１】
計測基準（１．２），キャリヤ本体（２．２），コンデンサ（２．２４），評価要素（２．２３）及びスイッチ素子（２．２５）を有するエンコーダにあって、
少なくとも１つの目盛トラック（１．２１，１．２２）が、前記計測基準（１．２）上に形成されていて、
少なくとも１つの励磁巻線（２．２１）及び電磁界を走査する少なくとも１つの検出配置（２．２２）が、前記キャリヤ本体（２．２）に配置されていて、電磁界を生成するため、励磁電流（Ｉ）が、前記励磁巻線（２．２１）に通電可能であり、
前記コンデンサ（２．２４）は、前記励磁巻線（２．２１）と一緒にＬＣ共振回路を構成し、
前記スイッチ素子（２．２５）は、前記評価要素（２．２３）によって切替可能であり、この場合、
前記計測基準（１．２）と前記キャリヤ本体（２．２）とが、互いに相対可動に配置されていて、前記電磁界が、前記キャリヤ本体（２．２）に対する前記計測基準（１．２）の相対移動時に少なくとも１つの目盛トラック（１．２１，１．２２）によって影響され得、この場合、
前記ＬＣ共振回路は、前記スイッチ素子（２．２５）を切り替えることによって励磁電流（Ｉ）で動作可能であり、この励磁電流（Ｉ）は、前記検出配置（２．２２）内で少なくとも１つの電圧（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）を誘導し、この電圧（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）は、位置情報を算出するために前記評価要素（２．２３）によって電子式に処理可能であるエンコーダにおいて、
前記励磁電流（Ｉ）は、前記スイッチ素子（２．２５）を切り替えることによってターンオン期間（ＴＰ）を有するターンオンパルス（５．１）で生成され、
前記ターンオンパルス（５．１）の立ち下りエッジ後の領域内で位置情報を算出するため、前記検出配置（２．２２）内で誘導した少なくとも１つの前記電圧（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）が測定可能であることを特徴とするエンコーダ。
【請求項２】
誘導した少なくとも１つの前記電圧（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）を測定する前記評価要素（２．２３）は、少なくとも１つの測定ユニット（２．２３３，２．２３４）を有することを特徴とする請求項１に記載のエンコーダ。
【請求項３】
前記評価要素（２．２３）は、処理ユニット（２．２３６）を有し、少なくとも１つの測定ユニット（２．２３３，２．２３４）内で測定される測定値が、位置情報を算出するために前記処理ユニット（２．２３６）に入力される請求項２に記載のエンコーダ。
【請求項４】
前記スイッチ素子（２．２５）は、スイッチ線（２．２３２）を通じて前記処理ユニット（２．２３６）によってスイッチング可能であることを特徴とする請求項３に記載のエンコーダ。
【請求項５】
前記評価要素（２．２３）は、トリガーユニット（２．２３５）をさらに有し、このトリガーユニット（２．２３５）は、前記ターンオンパルス（５．１）のターンオン期間（ＴＰ）を確定し、誘導した少なくとも１つの前記電圧（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）を測定するための少なくとも１つの測定点を決定するトリガー信号（ＴＭ１、ＴＭ２，ＴＡ）を生成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のエンコーダ。
【請求項６】
前記励磁電流（Ｉ）から生じる励磁電圧（ＵＥ）及び／又は誘導した前記電圧（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）のうちの少なくとも１つの電圧が、前記トリガー信号（ＴＭ１、ＴＭ２，ＴＡ）を生成する前記トリガーユニット（２．２３５）に入力されていることを特徴とする請求項５に記載のエンコーダ。
【請求項７】
前記トリガー信号（ＴＭ１、ＴＭ２，ＴＡ）は、ターンオフトリガー信号（ＴＡ）を含み、このターンオフトリガー信号（ＴＡ）は、前記ターンオンパルス（５．１）の立ち下りエッジを規定し、前記トリガーユニット（２．２３５）は、誘導した少なくとも１つの前記電圧（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）の最初の零通過の時点にこのターンオフトリガー信号（ＴＡ）を生成することを特徴とする請求項５又は６に記載のエンコーダ。
【請求項８】
前記トリガー信号（ＴＭ１、ＴＭ２，ＴＡ）は、第１測定トリガー信号（ＴＭ１）を含み、前記トリガーユニット（２．２３５）は、前記ターンオンパルス（５．１）の立ち下りエッジ後の誘導した少なくとも１つの前記電圧（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）の第１頂点の時点にこの第１測定トリガー信号（ＴＭ１）を生成することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載のエンコーダ。
【請求項９】
前記トリガー信号（ＴＭ１、ＴＭ２，ＴＡ）は、第２測定トリガー信号（ＴＭ２）を含み、誘導した少なくとも１つの前記電圧（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）の前記第１頂点の時点にこの第２測定トリガー信号（ＴＭ２）を生成することを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載のエンコーダ。
【請求項１０】
前記第１測定トリガー信号（ＴＭ１）及び／又は前記第２測定トリガー信号（ＴＭ２）は、前記測定ユニット（２．２３３，２．２３４）内の誘導した少なくとも１つの前記電圧（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）の測定を制御することを特徴とする請求項８又は９に記載のエンコーダ。
【請求項１１】
前記検出配置（２．２２）は、第１検出巻線（２．２２１）及び第２検出巻線（２．２２２）を有し、これらの第１検出巻線（２．２２１）は、前記キャリヤ本体（２．２）に対する１回転内にこれらの第２検出巻線（２．２２２）に比べて異なる数の信号最大を出力することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のエンコーダ。
【請求項１２】
前記評価要素（２．２３）は、ＡＳＩＣ内に組み込まれていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のエンコーダ。
【請求項１３】
計測基準（１．２），キャリヤ本体（２．２），コンデンサ（２．２４），評価要素（２．２３）及びスイッチ素子（２．２５）を有するエンコーダを操作する方法にあって、
少なくとも１つの目盛トラック（１．２１，１．２２）が、前記計測基準（１．２）上に形成されていて、
少なくとも１つの励磁巻線（２．２１）及び電磁界を走査する少なくとも１つの検出配置（２．２２）が、前記キャリヤ本体（２．２）に配置されていて、電磁界を生成するため、励磁電流（Ｉ）が、前記励磁巻線（２．２１）に通電可能であり、
前記コンデンサ（２．２４）は、前記励磁巻線（２．２１）と一緒にＬＣ共振回路を構成し、
前記スイッチ素子（２．２５）は、前記評価要素（２．２３）によって切替可能であり、この場合、
前記計測基準（１．２）と前記キャリヤ本体（２．２）とが、互いに相対可動に配置されていて、前記電磁界が、前記キャリヤ本体（２．２）に対する前記計測基準（１．２）の相対移動時に少なくとも１つの目盛トラック（１．２１，１．２２）によって影響され得、この場合、
前記ＬＣ共振回路は、前記スイッチ素子（２．２５）を切り替えることによって励磁電流（Ｉ）で動作可能であり、この励磁電流（Ｉ）は、前記検出配置（２．２２）内で少なくとも１つの電圧（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）を誘導し、この電圧（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）は、位置情報を算出するために前記評価要素（２．２３）によって電子式に処理可能であるエンコーダを操作する方法において、
１つのターンオン期間（ＴＰ）を有する１つのターンオンパルス（５．１）で前記スイッチ素子（２．２５）を切り替えることによって、前記励磁巻線（２．２１）中の前記励磁電流（Ｉ）を生成し、
前記検出配置（２．２２）内で誘導した少なくとも１つの前記電圧（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）を測定して、前記ターンオンパルス（５．１）の立ち下りエッジ後の領域内の位置情報を算出するステップを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記スイッチ素子（２．２５）は、スイッチ線（２．２３２）を通じて前記評価要素（２．２３）内の前記処理ユニット（２．２３６）によってスイッチングされることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
誘導した少なくとも１つの前記電圧（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）は、前記評価要素（２．２３）内の少なくとも１つの測定ユニット（２．２３３，２．２３４）内で測定されることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記評価要素（２．２３）は、トリガーユニット（２．２３５）をさらに有し、このトリガーユニット（２．２３５）は、前記ターンオンパルス（５．１）のターンオン期間（ＴＰ）を確定し、誘導した少なくとも１つの前記電圧（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）を測定するための少なくとも１つの測定点を決定するトリガー信号（ＴＭ１、ＴＭ２，ＴＡ）を生成することを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記トリガー信号（ＴＭ１、ＴＭ２，ＴＡ）は、前記トリガーユニット（２．２３５）内で前記励磁電流（Ｉ）から生じる励磁電圧（ＵＥ）及び／又は誘導した少なくとも１つの電圧（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）によって生成されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記トリガー信号（ＴＭ１、ＴＭ２，ＴＡ）は、ターンオフトリガー信号（ＴＡ）を含み、このターンオフトリガー信号（ＴＡ）は、前記ターンオンパルス（５．１）の立ち下りエッジを規定し、前記トリガーユニット（２．２３５）は、誘導した少なくとも１つの前記電圧（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）の最初の零通過の時点にこのターンオフトリガー信号（ＴＡ）を生成することを特徴とする請求項１６又は１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記トリガー信号（ＴＭ１、ＴＭ２，ＴＡ）は、第１測定トリガー信号（ＴＭ１）を含み、この第１測定トリガー信号（ＴＭ１）は、誘導した少なくとも１つの前記電圧（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）の最初の測定の時点を決定し、前記トリガーユニット（２．２３５）は、前記ターンオンパルス（５．１）の立ち下りエッジ後の誘導した少なくとも１つの前記電圧（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）の第１頂点の領域内でこの第１測定トリガー信号（ＴＭ１）を生成することを特徴とする請求項１６〜１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記トリガー信号（ＴＭ１、ＴＭ２，ＴＡ）は、第２測定トリガー信号（ＴＭ２）を含み、この第２測定トリガー信号（ＴＭ２）は、誘導した少なくとも１つの前記電圧（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）の最初の測定の時点を決定し、前記トリガーユニット（２．２３５）は、誘導した少なくとも１つの前記電圧（Ｕ１，Ｕ２，Ｕ３，Ｕ４）の第１頂点の領域内でこの第２測定トリガー信号（ＴＭ２）を生成することを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記位置情報は、前記処理ユニット（２．２３６）内で前記第１測定トリガー信号（ＴＭ１）の領域内で検出された測定値及び前記第２測定トリガー信号（ＴＭ２）の領域内で測定された測定値を使用して算出されることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−２３６９１６（Ｐ２００９−２３６９１６Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７４２０９（Ｐ２００９−７４２０９）
【出願日】平成２１年３月２５日（２００９．３．２５）
【出願人】（３９００１４２８１）ドクトル・ヨハネス・ハイデンハイン・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング (115)
【氏名又は名称原語表記】ＤＲ． ＪＯＨＡＮＮＥＳ ＨＥＩＤＥＮＨＡＩＮ ＧＥＳＥＬＬＳＣＨＡＦＴ ＭＩＴ ＢＥＳＣＨＲＡＮＫＴＥＲ ＨＡＦＴＵＮＧ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２５日（２００９．３．２５）
【出願人】（３９００１４２８１）ドクトル・ヨハネス・ハイデンハイン・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング (115)
【氏名又は名称原語表記】ＤＲ． ＪＯＨＡＮＮＥＳ ＨＥＩＤＥＮＨＡＩＮ ＧＥＳＥＬＬＳＣＨＡＦＴ ＭＩＴ ＢＥＳＣＨＲＡＮＫＴＥＲ ＨＡＦＴＵＮＧ
【Ｆターム（参考）】
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