センサ装置、洗濯機および位置検出方向
【課題】本発明の目的は、効率的なセンサを提供することにある。
【解決手段】3軸線形位置センサ装置は、磁界を発生させる素子として構成される基準素子と、前記基準素子によって発生される磁界を測定するように構成される受信パッドと、前記受信パッドで測定される前記磁界に基づいて前記基準素子の3軸線形位置を測定するように構成される信号調整および信号処理電子回路とを備える。
【解決手段】3軸線形位置センサ装置は、磁界を発生させる素子として構成される基準素子と、前記基準素子によって発生される磁界を測定するように構成される受信パッドと、前記受信パッドで測定される前記磁界に基づいて前記基準素子の3軸線形位置を測定するように構成される信号調整および信号処理電子回路とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、米国の出願日の利益を主張する。本願は、2005年7月27日に出願した米国仮特許出願60/702,870号を本願明細書に引用したものとする。
【0002】
本発明は、センサ装置、洗濯機および位置検出方法に関する。
【背景技術】
【0003】
磁気変換器技術は、応用対象をトルクおよび位置の測定値で捜し出す。それは、特にトルクまたは線形運動を受ける軸または他のいかなる部分において、上記トルクの非接触測定のために開発された。回転または往復動式要素は、磁化領域、すなわち磁気コード化された領域および上記軸が回転または往復運動する時に提供される可能性がある。
この種の磁気コード化された領域は、上記軸のトルクまたは位置を測定可能にしている磁界検出器(磁気コイルのに似ている)において特性周波数を発生させる。
この種のセンサは、例えば、特許文献1において開示されている。
【0004】
特許文献2では、磁気センサ原理に基づいて別のトルクセンサを開示しており、これは、軸に直接に電流パルス(急な立上りエッジおよび遅い立下りエッジによって規定されるパルスの存在)を印加すること基づいている。
【特許文献1】国際公開番号02/063262号
【特許文献2】国際公開番号05/064301号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明の目的は、効率的なセンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために、(容積測定例または3軸線形のために)位置センサ装置、洗濯機、上記独立クレームに従って(容積測定例または3軸線形のために)位置を検出する方法を提供する。
【0007】
本発明の更なる例示的実施形態によると、(たとえば3軸線形)位置センサ装置は、磁界を発生させる素子として構成される基準素子と、基準素子によって発生させられる磁界を測定するように構成される受信パッドと、受信パッドで測定される磁界に基づいて基準素子の(容積測定例または3軸線形)位置を測定するように構成される(混合)信号調整および信号処理電子回路と、を備えて提供する。
【0008】
本発明の更なる例示的実施形態によると、上述の機構を有する(容積測定例または3軸線形)位置センサ装置を備えて提供される洗濯機である。
【0009】
本発明の更なる例示的実施形態によると、基準素子の(容積測定例または3軸線形のために)位置を検出する方法は、基準素子によって磁界を発生させるステップと、基準素子によって発生させられる磁界を受信パッドによって測定するステップと、受信パッドで測定される前記磁界に基づく基準素子の前記(容積測定例または3軸線形のために)位置を信号調整および信号処理電子回路によって測定するステップと、を含む方法を提供する。
【0010】
換言すれば、例示的実施形態によるセンサが、一次元の位置測定(例えば、1軸センサ)、2次元の位置測定(例えば、2軸センサ)、または、3次元の位置測定(例えば、3軸または容積測定センサ)のために使用されてもよい。
【0011】
本発明の例示的実施形態によって、容積測定位置検出器が供給されてもよく、基準素子が目標とみなされてもよく、その位置が検出され、または、対象物に接続してもよく、その位置のように求められてもよい。
基準素子は、複数の磁気検知コイルが一体化した基板(PCB、プリント基板のように)を備える受信パッドによって検出可能な永久的または変動的な磁界を発生させてもよい。
受信パッドの複数の(例えば、対称的に配置された)コイルを提供することによって、多重センサ信号が検出され、一斉に数値を求められてもよく、個々の信号間の相関関係の詳細情報を提供してもよい。
【0012】
例えば、三角測量方法等は、受信パッドのコイルの中の基準素子および個々の基準素子との間に位置距離を測定するために適用してもよい。
処理回路は、(混合された)信号調整および信号処理電子回路を示し、受信パッドのコイルによって導入される検出信号の数値を求めてもよく、または分析してもよく、デカルト座標系の全3つの空間方向X、YおよびZに沿って基準素子の位置を演繹する。
【0013】
基準素子のn=3座標を測定するために、上記受信パッド(例えば、m=4)のm>n検知コイルを提供することで、より精度を改善することを可能にしてもよい。
【0014】
従って、油または水の存在下のような厳しい状況の下でも、急速、安全、かつ正確に、(移動可能な)基準素子の位置を測定して、三次元位置を演繹するための非常に的確な遠隔操作可能な位置センサ素子が提供される。
【0015】
次に、本発明の更なる例示的実施形態の上記センサ装置について説明する。これらの実施例も、洗濯機と洗濯方法に適用する。
【0016】
前記センサ装置は、前記センサ装置を作動するためにユーザに適応するように構成されるユーザ入力/出力インタフェースを備えてもよい。
この種のユーザ入力/出力インタフェースは、コンピュータ等の様に、様々な装置を接続するための複数のインタフェースを備えてもよい。
上記ユーザ入力/出力インタフェースは、出力装置(すなわち、LCD、TFTまたはプラズマディスプレイ装置、何らかのディスプレイ)を提供してもよい。
さらにまた、入力装置は、ジョイスティック、キーパッド、1つ以上のボタンのようなもの、または、音声認識システムのマイクロホンが提供されてもよい。
【0017】
センサ装置は、工業製品または自動車応用装置のために構成してもよい。
例えば、センサ装置は、洗濯機において回転可能に装備されるドラムの位置(例えば、置かれる衣服の重量負荷を表す)を測定するために、洗濯機において実施するように構成してもよい。
エンジン、往復動式ロッド等の中の軸の三次元位置を測定することも可能である。
【0018】
前記基準素子は、磁界発生コイルを備えてもよい。
特定の磁界を発生させるために、この種の磁界発生コイルは、励起する電気信号、同類の電流または電圧、ACまたはDCによって供給してもよい。
上記励起する信号の中の振幅および/または周波数を修正または調整することによって、より通常に発生した磁界についての時間挙動を調整して、特定のフレーム状況に対する励起磁界の適合が可能になる。
【0019】
例えば、上記磁界発生コイルは、球面に巻き付けられたコイル、すなわち、球形胴体の回りに主として平行巻きで巻き付けられる電気伝導線でできているコイルでもよい。
この種の球面に巻き付けられたコイルは、コイル軸とベクトルとの間に受信パッドの表面を示している平面に垂直に向きを定められており、望まれていないチルティングの場合には、発生してもよい失敗または誤りの傾向がなくてもよい。
従って、この種の球面に巻き付けられたコイルによって、上記センサ装置の上記演算を改善してもよい。
【0020】
例えば回転対称の形状(球面永久磁性素子のような)の中の、基準素子は、永続的な磁気領域からなってもよい。
「永続的な磁性物質」という用語は、外部に磁界がなくても、残留する磁化を有する磁化された材料をいう。
このように、「永続的な磁性体」は、強磁性体、フェリ磁性物質、等を含む。
この磁気領域の材料は、鉄、ニッケルまたはコバルトのような3d−強磁性体でもよいし、希土材料(4f−磁気)でもよい。
【0021】
基準素子は、磁化可能な目的の長手方向に磁化する領域からなってもよい。
したがって、磁気によってエンコードされた領域または磁場ソースの磁化方向は、可動物体の運動方向に沿って方向付けることができる。
記載された実施形態に従って可動物体が製造されるべき磁化可能な材料上において、長手方向に沿って磁化領域を製造する方法は、国際公開第2002/063262号パンフレットにおいて、異なる関連において開示されている。
【0022】
あるいは、基準素子は、磁化可能な目的の円周方向に磁化する領域からなってもよい。
そのような円周方向に磁化された領域が特に構成することができ、磁場ソース(それはまた、磁気によってエンコードされた領域として意味することもできる)は、第1方向に方向付けられた第1磁気流の領域、および第2方向に方向付けられた第2磁気流の領域によって形成され、第1方向は第2方向と正反対である。
【0023】
可動物体の断面において、第1方向および第1半径を有する第1円形磁気流、ならびに第2方向および第2半径を有する第2円形磁気流が存在し得、第1半径は第2半径よりも大きい。
特に、磁場ソースは、第1電流パルスを磁化可能な物体に印加する製造工程であって、磁化可能な素子の長手方向軸に沿った第1方向に第1電流の流れが存在するように、第1電流パルスが印加され、電流パルスの印加によって磁化可能な素子において磁場を発生するように、第1電流パルスが印加される、製造工程にしたがって製造され得る。
さらに、第2電流パルスは、磁化可能な素子に印加され、第2電流の流れが磁化可能な素子の縦軸に沿って第2方向にあるように、第2電流パルスが印加されてもよい。
前記第1方向は、上記第2方向に逆平行でもよい。
換言すれば、上記第1方向が、上記第2方向の反対側にあってもよい。
【0024】
さらにまた、上記第1および第2電流パルスは、立上りエッジおよび立下りエッジを有してもよく、立上りエッジは、立下りエッジ(特許文献2の例えば図28および30を参照)より急勾配でもよい。
【0025】
受信パッドは、複数の磁界検出ユニットを備えてもよい。
特に、少しのこれらの磁界の中の検出ユニットがコイル、ホール効果プローブ、巨大磁気抵抗効果磁界センサまたは磁気抵抗効果磁界センサでもよい。
しかしながら、いかなる磁場探知器も、送信基準素子までの距離を表す信号を検出するために用いることができる。
【0026】
前記受信パッドは、複数の傾斜可能なコイル(すなわち受信パッドの中の平坦面に関して傾斜可能なコイル)を備えてもよい。
受信パッドと基準素子との間に望まれていない傾きが発生する場合に、どのイベントが、著しく精度を悪化させてもよいか、受信パッドの1つ以上のコイルの中の傾きは、この種の効果を補償してもよい。
従って、傾斜可能なコイルを有する上記受信パッドを予知することによって、可撓性調整機構は、信号劣化メカニズムを抑制するために設けてもよい。
【0027】
受信パッドは、非同芯巻線(すなわち異なる中心に巻き付けられる異なる巻き方)を有する複数のコイルを備えてもよい。
例えば、コイルの中の異なる巻きは、(線形であるか曲がった)線に沿って位置決めされる中心を有してもよい。
他のいかなる非対称も、巻き付けている渦巻線のように、コイル巻線方式において選択的に導入することが可能でもあり、または各々同芯巻線を有している2つの偏心複合巻き付け部分において、異なる中心を有する以外、この種の部分の1つは、この種の部分の別の1つの中で位置決めされてもよい。
【0028】
受信パッドは、正方形の角に配置されるセンターを有する4つのコイルを備えてもよい。
この種の構成は、角の中心に関して、完全に対称形でもよく、対称形状および4つの検出信号を有するこのことにより、共に、高精度の素子の三次元位置を測定するために得てもよい。
【0029】
信号調整および信号処理電子回路は、基準素子、無線または有線の方法で受信パッドに接続されてもよい。
配線接続(ケーブルを使用する)は、非常に安全な故障耐性の解決策である。
一方、無線解決策(電磁信号の伝達を使用すること、例えば上記赤外線放射またはRF領域において)は、柔軟性を増加させる可能性があり、技術分野に対するセンサ装置または異なる部品の間の配線接続が可能でない環境の中で応用装置を拡張可能にする。
【0030】
信号調整および信号処理電子回路は、感度定数の第1値を有する第1容積測定空間を感知できる第1操作モードで操作可能にしてもよく、感度定数の第2値を有する第2容積測定空間を感知できる第2操作モードで操作可能にしてもよく、第1容積測定空間は上記第2容積測定空間より広範であり、感度定数の第1値は感度定数の第2値より小さい。
第1操作モードは、広範な容積内の位置を検出できる効果があり、測定して数値を求める時間は非常に短く保たれる。
一方、非常に高い精度が求められる場合、対象中の上記容積測定空間は減らされ、上記処理は同時に不純物を取り除かれる。その結果、上記検出中の上記感度定数は増加する。
特定の応用装置内の上記要件に従って、この2つの操作モード構成は、拡張するか、3つ以上の操作モード構成に細分化する。
【0031】
上記受信パッド、信号調整および信号処理電子回路、ユーザ入力/出力インタフェースは、共通または共用ケース内において一体化される。
複数の部品が1つの部品に組み合わせられるという理由から、センサ装置内の処理を単純化してもよい。
【0032】
受信パッドおよび基準素子は、互いに平行して配置してもよい。
基準素子のコイル軸および受信パッドの中の表層平面に対して垂直な軸が互いに平行になることを保証することによって、確実に検出の精度が高くなるので、チルティングは望まれていない効果を有する可能性がある。
【0033】
基準素子が所定測定間隔外に置かれる場合に、センサ装置のオフ範囲インジケータは、演算状態を示すように構成してもよい。
従って、ユーザは、ある計算状態において、センサ装置は、基準素子が所定測定範囲外に入って以降は、正確に基準素子の三次元位置を測定できなくてもよい、ということを実際に知っていてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【0034】
上記の規定される態様および本発明の更なる態様は、以下の実施態様の実施例から明らかであり、実施態様の実施例によって説明される。
【0035】
以下の実施態様の実施例に関して更に詳細に記載されていが、本発明はこれに限定されない。
【0036】
図1乃至図16は、本発明の例示的実施形態に従って構成およびセンサ装置の機能を説明するセンサ装置、その部品および図を示す。
【0037】
図面の中の具体例は、概略的である。
異なる図面において、類似または同一の要素には、同じ参照符号を付与する。
【0038】
以下に、図1および図2を参照して、本発明の例示的実施形態による3軸線形位置センサ装置100について説明する。
【0039】
3軸線形位置センサ100は、消費者向け装置、工業用装置および自動車応用装置のため構成される。
完璧なセンサシステムを高いEMI(電磁干渉)を伴う環境内の3軸運動の非接触測定に提供する。
【0040】
図1および図2に示す装置は、3つのアナログ信号出力を供給する3軸位置センサである。
非接触動作が可能である。
測定範囲は、比較的広範であり、例えば、64mm×64mm×64mmである。
測定原理は、水および油環境において動作してもよい。
動作温度範囲は、広範囲に渡り、電力消費量は低い。
【0041】
表1は、図1および図2に示す3軸線形位置センサ100についての技術仕様に関する情報を提供する。
動作温度が特定されない場合、記載された明細書では、25℃が妥当である。
【0042】
【表1】
【0043】
以下に、センサ装置100について更に詳細に説明する。
【0044】
センサシステム100は、3つの測定軸X、YおよびZの物理距離の範囲内で基準素子110(小さい電気コイル)の位置を測定して、規定する。
3つの軸に対する出力信号は、アナログ電圧である。
基準素子110は、水または油の苛酷な環境に置かれる場合がある。
3D線形位置センサ100は、比較的高い磁気/電磁干渉を有する環境において使用される可能性がある。従って、例えば、敷設において、自動推進に応用する場合、洗濯機に応用する場合等に用いられるのが理想的である。
【0045】
センサ装置100は、特に4つの機能モジュール(すなわち、基準素子110(または送信器))、受信パッド120、混合信号調整および信号処理電子回路130およびユーザ入力/出力装置140を備えている。
基準素子110は、3D線形位置センサ100の検出範囲内で距離を移動する対象物(洗濯機の中の回転ドラムののような)に、永久に固定(装備)されてもよい。
【0046】
基準素子110が特定の測定距離の範囲内にある限り、付着された基準素子110を有する対象物は、3つの測定軸(X、YおよびZ)のいずれの中にも移動する可能性がある。
図1に低い信号誤差測定距離(LLSE)101、標準的な測定距離(LS)102、最小限の測定距離(RPmin)103、および最大限の測定距離(RPmax)104を示す。
【0047】
基準素子110および受信パッド120は、SCSP電子回路130(例えば、基準素子110に接続するための二線式、および受信パッド120に接続するための多くとも8つの導線を有する)に接続している。
しかしながら、無線解決策も同様に可能である。
この場合、個々の部品110、120、130の間の一方向通信または双方向通信は、例えば、無線送信器/受信機のようなRFIDタグおよび対応しているリーダライタ基地局を使用することで可能になる。
低い信号ノイズで用いるために、配線は、比較的短く保った方がよい。
【0048】
さらに、図2を参照して、信号供給電圧ユニット150は、SCSP電子回路130に電気エネルギーを供給する。
さらにまた、機能インジケータ160(例えばLED)は、ユーザ入出力装置140で予測され、3つのアナログ信号出力170は、図2において同様に示される。
【0049】
上記3つの機能モジュール120、130、140、すなわち受信パッド120、SCSP電子回路130およびユーザI/O 140は、1つユニットにおいて一体化される場合がある。
【0050】
以下に、物理的な寸法および測定範囲は、表2を参照して述べる。
特に特定されない場合、示されるすべての値は21℃の中の「典型的な」および室温にあてはまる。
【0051】
【表2】
【0052】
「3軸線形位置センサ」装置100の一実施例は、1秒につき300回(サンプリングレート 300/s)更新される3つのアナログ信号出力(BNCコネクタ)を供給する。
基準素子110が測定立方体の中央に置かれる場合に、出力信号は3つの軸の各々のために2.5Vである。
【0053】
上記出力信号は、「単調な」性能を発揮する場合があり、特定された測定範囲の中心の近くで、より高度な安全対策を有してもよい。
特定された測定距離(測定立方体)の中の「角」の近くの領域は、より高い測定誤差を有する場合がある。
【0054】
正しい測定結果を取得するために、図3に示す具体例300のように、基準素子110は、受信パッド120に平行した位置にあるべきである。
図3に示す具体例310のように、受信パッド120に関連して基準素子110を傾ける(チルティング)場合に、出力信号は誤った値を示す。
基準素子110がより傾けられるほど、測定誤差は、より広範である。
【0055】
しかしながら、図3を参照して説明する効果は、受信パッド120に関して基準素子110のチルティング(傾斜)角を測定するために使用する場合もある。
受信パッド120と関連する基準素子110の運動が、x方向およびy方向において止められる準備がされる場合に、受信パッド120に関連する基準素子110のチルティングに応答する信号修正が測定されてもよく、質的または量的にこの種のチルティングを検出するために使用しれてもよい。
【0056】
換言すれば、図3を参照して、チルティングは、一次元位置、二次元位置、三次元位置を測定するために抑制される。
位置運動は、チルティングを測定するために抑制される。
【0057】
装置100のパワーオンシーケンスにおいて、素子100に電源を投入する場合に、システムは校正モードになってもよい。
このシーケンスの間、電子回路130は、フィルタおよび信号利得段を最適化してもよい。
校正シーケンスの完了の後に、システム100は、X位置、Y位置およびZ位置の測定とともに始まる。
【0058】
以下に、インジケータの性能の範囲外について説明する。
基準素子110が特定された測定距離の外に置かれる場合に、「赤」色光源のインジケータ160は「オン/作動中」となる。
「赤」色光源のインジケータ160を消灯するためには、基準素子110は、特定の測定距離の内側から後方へ移動する必要がある。
【0059】
電源インジケータ機能によれば、装置100に電源が投入される場合に、「緑」色光源のインジケータ160が「オン/作動中」となる。
センサシステム100がスイッチを切られる(または単一の電源電圧150が切れる)場合に、上記「緑」色光は「オフ」モードである。
【0060】
以下に、本発明の例示的実施形態は、図4を参照して記載されている。
【0061】
受信パッド120(図4の具体例400を参照)を中心にしてまわりに基準素子110を囲む場合に、X軸およびY軸についてのアナログ出力信号は、正弦波同様の曲線を示し、XおよびYからの信号は、相互に90°の位相ずれがあってもよい。
これは、図4の具体例410において示される。
具体例410において、X、YおよびZ方向のアナログ出力信号を示す。
【0062】
図4の上記構成は、ほこりまたは油のように苛酷な状況の下で遠隔操作可能な測定のためにも適切である。
例えば、ボールベアリングの位置を測定することができる。
【0063】
基準素子110が一定の距離で受信パッド120のまわりを回っているので、Z方向の出力信号は定電圧でもよい。
【0064】
基準素子110が洗濯機ドラムケース(図に示されない)の外側の側面に取り付けられる(永久に、固定される)場合に、受信パッド120が基準素子110と平行して置かれる結果、基準素子110が現在特定された3Dセンサ測定範囲の中央になり、3D線形位置センサ100は、洗濯機ドラムケースの外側の現在のあらゆる変化を追跡する。
1秒につき300回測定するサンプルレートで、多くとも1800rpm(回転数/分)、ドラム運動を正確に追跡する。
【0065】
計測系100は、実験室(屋内)使用として使用してもよい。
上記システムは、大切な生活において使用するために構成され検証される、すなわち、生活を支援する応用例である。
【0066】
また、上記システム100は、特定の高解像度測定モードのために構成してもよい。
この種の実施態様は、3つのアナログ信号出力を有する場合がある。
また、シリアルデジタルI/Oインタフェース(たとえばRS232c)を有することが可能である。
この種の装置は、300サンプル/秒の待機モードと高解像度測定モードとを有し、2モード動作において作動される場合がある。
【0067】
この種の実施態様のための技術仕様を表3に示し、特に特定されない場合、表3の仕様は25℃の動作温度のために有効である。
【0068】
【表3】
【0069】
基準素子110が防水ハウジング内に配置される場合には、センサシステム100のこの種の実施態様は、水および油の中に置かれる場合がある。
【0070】
物理的寸法および測定範囲は、表4を利用できる。
また、特に指定されない場合、表に示す全ての値は21℃の室温における代表的な有効なものである。
【0071】
【表4】
【0072】
センサ装置100の上記説明された高解像度の実施態様は、1つシリアルI/Oデジタルインタフェースと同様に、1秒につき300回更新される(サンプリングレート300/s)アナログ信号出力(BNCコネクタ)を供給してもよい。
基準素子110が測定立方体の中央に置かれる場合に、出力信号は3つの軸の各々に対して2.5Vである。
上記実施態様100は、デジタルシリアルRS232cインタフェースを通って各軸(X、YおよびZ)に関する測定結果を送信する測定プロトコルを有する。
【0073】
全ての3つの測定軸の中の上記出力信号は、「単調」機能する場合があり、指定された測定範囲の中心近くで、高い保証を有してもよい。
特定の測定距離(測定立方体)のうち角の近くの上記軸は、より高い測定誤差を有する場合がある。
【0074】
図3を参照して上記の通りの問題のため、基準素子110が受信パッド120に関して傾けられる場合でも、測定信号は更に単調であり、デジタル的に制御された「減衰化」応用例(実施例:洗濯機)に役立つ。
【0075】
以下に、実施態様のパワーオンシーケンスの特徴を述べる。
【0076】
センサ装置100に電源を投入する場合に、システムは任意の校正モードになってもよい。
シーケンスの間、電子回路は、4つの独立機能している測定チャネルの中の各々のためのフィルタおよび信号利得段を最適化してもよい。
校正シーケンスが完了した後、システムは、X、YおよびZ位置の測定を開始してもよい。
従って、基準素子110および受信パッド120をスイッチオフに応じて新規な測定位置(新規な測定準備)に移動した後に、センサシステム100を再起動して、校正シーケンスを開始さることが望ましい。
【0077】
以下に、高解像度センサデバイス100の応用例について説明する。
【0078】
標準的な操作モードは、図4を参照して上記の通りの同様の方法で実行してもよい。
【0079】
しかしながら、高解像度測定モードで、3D線形計測系100がスタティック動作において使用されると仮定してもよい。
これは、洗濯機の実施例において、ドラムが作動していないことを意味する。
【0080】
1秒につき300回試料を測定して供給する代わりに、システムは、ずっと精密な信号計算を実行してもよくて、毎秒特定のチャネルに対して測定して供給してもよい。
このモードにおいて、mm範囲の極めて小さい運動さえも検出可能であり、アナログ信号出力、シリアルデジタル信号出力を引き渡す。
【0081】
この測定モードは、例えば、洗濯機ドラム内の重量(負荷)変化を計測して特定する。
【0082】
以下に、位置定義シーケンスについて説明する。
1.X位置(受信コイル120および基準コイル110間の距離)を同定する。
2.第1誤り修正(参照テーブルを使用する)。
3.推定されたX位置に基づいて、最も精密なZY位置演算式から選択する。
4.YZ位置(例えば、三角測量方式によって)を同定する。
5.基準コイル110がどの程度まで中心から配置されるかというX位置についての第2誤り訂正。
6.回転数rpm(時間当たりのドラム回転)を同定する。
7.rpmが低く、ZY位置(参照テーブルを使用する)に対して誤り訂正を続けた場合、すなわち閾値以下にある場合。
【0083】
次に、信号帯域幅および組合せ精度について説明する。
【0084】
高いrpm(回転数)において、すなわち閾値を上回って、洗濯機ドラムは、主として小さい運動だけ行う。
低いrpm(回転数)で、洗濯機ドラムは、より広範な運動を行ってもよい。
【0085】
この結果は、以下の通りである。
1.高いrpmにおいて、上記ソフトウェアは、3D計測空間の中央にのみ焦点を合わせる必要があり、ソフトウェア計算(他に転用可能ではない多くの演算時間)に単純化する。
2.低いrpm(ドラムがより広範な運動を行う場合)において、より多くの演算時間は、位置値の補正に利用してもよい。
【0086】
以下に、基準コイル110の設計について更に詳細に説明する。
【0087】
線形出力信号を達成するために、基準コイル110がもっと遠く不在の場合、コイル間の距離(全ての4つの受信コイルの値を合計する場合)はより広範にすべきである。
近距離(受信コイルと基準コイル110との間)において、受信コイル間の距離は、より小さくてもよい。
【0088】
図5は、測定値とZY異なる位置との間の相関作用を例示する図500を示す。
【0089】
これらの注意事項の一部の結果は、以下の通りである。
1.オプション1は、「外側」受信コイルを傾けること(受信コイルが受信パッド120の中心の方へより高いことを意味する)である。
2.これに対して、コイル設計は、同様の効果(オプション2)を達成するために変更してもよい。
【0090】
図6および図7は、2つのオプション1および2に対応する実施態様を示す。
【0091】
図6は、2つの受信コイル601、602が側面図に示され、平行に向きが定められる具体例600を示す。
矢603に沿って周辺でチルティングする(傾ける)ことによって、傾けられた構成610が取得される(オプション1)。
【0092】
具体例620と具体例630は別の実施態様である。
上記具体例620は、同芯巻線を有する通常のコイル601、602を示す。
しかしながら、具体例630に示すように、非対称受信コイル611、612は、X軸測定線形性を改善することを示す。
コイル611、612の巻線は、非同心であり、巻線の中心は、図6(オプション2)の中での水平方向の線形に沿って配置してもよい。
【0093】
図7は、基板700および4つの非対称的に巻き付けられたコイル701〜704を備えている受信パッド120を示し、それぞれの外部巻線の中心は、正方形の角に配置される。
それぞれの内側巻線の中心は、より小さい正方形の角に配置される。
このように、図7は、巻き巻線またはPCB平型コイル設計(また、オプション2のための実施態様)のための簡略設計である。
【0094】
更に図7(三次元位置測定構成の代わりに)を参照すると、コイル(例えばコイル702、703)のうちの2つだけで、二次元位置を測定するために十分であり、コイル(例えばコイル702)のうち1つは、一次元の位置を測定するために十分である。
【0095】
次に、センサアレイ100の絶対測定範囲を述べる。
【0096】
実用システムの設計において、全体で62mm×62mm×62mmの測定範囲を覆うことで問題点を有しても使用可能である。
更なる設計変更が、この容積測定距離範囲を達成するために必要である。
3D距離を増大するかまたは精度を改善する典型的な使用可能オプションは、以下の通りである。
1.受信コイル701〜704の物理寸法を調整する。
2.基準コイル110の物理寸法を調整する。
3.受信コイル701〜704との間に、物理距離を調整する。
4.受信コイル701〜704の誘導係数(導線の巻数)を調整する。
5.基準コイル110の誘導係数(導線の巻数)を調整する。
6.基準コイル110、701〜704の中のどの強磁性コアでも、使用するか、または除く。
7.基準コイル110の駆動信号振幅の適応性のある変更、または適合。
8.基準コイル110の信号周波数(ACモードで作動される場合)の適応性のある変更。
9.受信コイル701〜704(1つ、2、3、4またはより多く)の数と、相互に配置した形状とを増進または最適化する。
10.受信コイル701〜703のコイルレイアウト/設計を増進または最適化する。
【0097】
図8は、異なる測定領域の具体例800を示す。
【0098】
洗濯機ドラムの代表的な運動領域を参照番号801で示す。
参照番号802で示すように、ドラムが移動しない場合に、より高い精度測定領域を示す。
さらにまた、位置は、より高いrpmでドラムの中に示す。
【0099】
参照番号803で示すように、角領域に対する3D位置センサ計算を増進または最適化することは重要でなくてもよい。
【0100】
ソフトウェアツールの実施態様に対して図9の具体例900で採用される可能性がある、許容範囲内の精度を有する現実的な測定範囲を参照番号901に示す。
【0101】
基準コイル110(洗濯機ドラムに取り付けられる)が図8の角領域に着かないと仮定してもよい。
【0102】
ここで、図10を参照して、受信コイル701〜704を再び示す。
さらにまた、精度測定領域1000を示す。
この領域を越える領域1001は、十分に精密な測定が可能である。
しかしながら、領域1002は、低下した精度によって更に測定を許容する。
【0103】
図11は、参照テーブル設計を実行する誤り訂正を示す。
参照番号1100から逮捕される2つの2D参照テーブルは、十分なZY誤り訂正のための必要最小限を表してもよい。
【0104】
ここで、有利なセンサ設計に関しての結果を示す。
1.より小さい基準コイルは、「はねている曲線」(測定デッドゾーンでない)を縮小または除去してもよい。
2.4つの受信機コイル設計は、3つの受信機コイル設計より広範な、均一性計測空間を与えてもよい。
【0105】
図12および図13は、異なる平型コイル構成を示す。
【0106】
供給された平型コイルの数に関係があることで、同様に注意を要するには、すでに上記シミュレーションで示すように、3つのコイルで十分である。
例えば、Z軸に関する測定値だけが求められる場合であっても、1つ平型コイルで足りる場合がある。
Z軸および別の軸に関する測定値が求められる場合、2つの平型コイルで足りる場合がある。
三次元の測定値が求められる場合、ピラミッド(角錐)の隅に配置される3つの平型コイルで足りる場合がある。
3つの平型コイルの上記角錐のような配置は、完璧な三次元測定を許容すると考えられている。
測定の数理解析を容易にするために、4つの平型コイルを配置し、4つの平型コイルの各々が正方形の角に配置してもよい。
正方形の角に配置される4つの平型コイルを有するこの配置は、それぞれの平型コイルによってそれぞれの信号出力についての非常に単純な数理解析を可能にする。
【0107】
基準センサ配置と同様にコイルおよびセンサの全体設計および配置のために、センサおよび平型コイルの寸法の相関作用、平型コイルと同様にセンサの設計にも考慮すべきである。
【0108】
基準センサ110に関しては、基準センサ110コイルが一次元においてできるだけ遠くに配置されてもよい点に留意する必要がある。
この観点から、一次元のコイルが好ましい。
しかしながら、この種のコイルは、コイルの位置異常の影響を受け易い可能性がある。
例えば、この種の一次元コイルのチルティングは、不正確な測定結果になる場合がある。
しかしながら、一次元のコイルが非常に精密な基準センサを許容宇してもよいと考えられる。
【0109】
基準センサ110のチルティングに起因する誤りを回避または抑制するための適切な基準センサ110は、球体形状を有しているコイルでもよい。
この種のコイル110は、導体(例えば球体のまわりの導線)を巻き上げることによって形成してもよい。
基準センサのようなコイル配置が2、3度傾ける場合、コイルのより小さい部分は一方に傾けられ、コイルの他の相当部分が向こう側に傾けられるのに対して、この種の配置誤りについての自動補正のためにも、チルティングの補償を可能にしてもよい。
この基準コイルセンサのために、基準コイル110のチルティングに関して、基準コイル110の方向およびローカル配置に関して比較的鈍感にしてもよい。
【0110】
好都合にも、上記センサ配置は、3次元空間の多くとも5つの自由度の中の、測定を可能にしてもよい。
Z軸のまわりの回転が、故障(difficulties)またはわずかに低下した精度によって識別可能なだけのケースでもよい。
しかしながら、少しの回転またはピッチング運動が検知されてもよい。
上記Z軸は、通常の測定コイル(s)である。
【0111】
本発明の例示的実施形態によると、消費者向けの3軸線形位置センサは、工業用または自動車の応用例に供給されてもよい基準素子、受信パッド、混合信号調整および信号処理電子回路およびユーザ入力/出力インタフェースを備えてもよい。
【0112】
送信機または基準素子は、正弦パルスを発してもよく、従って、発振器に接続してもよい。
上記正弦パルスは、10kHzの周波数が他の通信システムによって占められないと考えてもよい。
より高い周波数も、無線周波数伝送品質の観点から求められてもよい。
【0113】
図14は、電気伝導導線の非対称の巻線として形成されるレシーバ・コイル1400のための更なる実施例を示す。
【0114】
上記検出器コイル1400は、受信パッド120の検知コイルとして使用してもよく、図14の左側から図14の右側まで巻き付けることまで(表面上指している方向において)移動される異なる巻き線の中心を有する歪められた螺旋のように形成される。
【0115】
図15は、略図で例示した検出コイル1501およびプリアンプ1502を有する受信パッド1500の更なる実施例を示す。
更に、コイル1501(例えば全体で4つ)は、受信パッド1500に供給されてもよい(図15に示されない)。
配線接続1503(これに代わって、無線でもよい)は、受信パッド1500を電子回路ブロック1504に接続する。
【0116】
従って、電子回路ブロック1504および受信パッド1500は、分離板(PCBのような)に供給してもよい。
【0117】
図16は、SCSP電子回路1600についての例示的実施形態を示す。
【0118】
参照コイルへの接続は、参照番号110によって示す。
受信パッドの受信コイルへの接続は、参照番号1601〜1603に示す。
マイクロプロセッサは参照番号1604によって示され、マルチプレクサ機能1605、ADC機能1606の存在は予測されてもよい。
【0119】
受信コイル1601〜1603の上記信号は、前置増幅器機能、フィルタ関数を含有してもよい前処理ブロック1606に送信される。
【0120】
発振器信号は、フィルタ1608に配線1607を介して送くられてもよく、受信コイル110に供給される前段の増幅器1609に送くらされてもよい。
【0121】
「備える(comprising)」という用語は、他の要素またはステップを除外しないし、そして「a」または「an」は複数を除外しない。
また、異なる実施形態に関連して記述された要素は結合されてもよい。
また、請求項の引用符号が請求項の範囲を制限するものとして解釈されないことは留意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【0122】
【図1】3つのアナログ信号出力を供給する3軸位置センサである。
【図2】3つのアナログ信号出力を供給する3軸位置センサである。
【図3】具体例300を示す図である。
【図4】具体例410を示す図である。
【図5】測定値とZY異なる位置との間の相関作用を例示する図500を示す図である。
【図6】2つの受信コイル601、602が側面図に示され、平行に向きが定められる具体例600を示す図である。
【図7】基板700および4つの非対称的に巻き付けられたコイル701〜704を備えている受信パッド120を示す図である。
【図8】異なる測定領域の具体例800を示す図である。
【図9】具体例900を示す図である。
【図10】受信コイル701〜704を示す図である。
【図11】参照テーブル設計を実行する誤り訂正を示す図である。
【図12】異なる平型コイル構成を示す図である。
【図13】異なる平型コイル構成を示す図である。
【図14】電気伝導導線の非対称の巻線として形成されるレシーバ・コイル1400のための更なる実施例を示す図である。
【図15】検出コイル1501およびプリアンプ1502を有する受信パッド1500の更なる実施例を示す図である。
【図16】SCSP電子回路1600についての例示的実施形態を示す図である。
【技術分野】
【0001】
本出願は、米国の出願日の利益を主張する。本願は、2005年7月27日に出願した米国仮特許出願60/702,870号を本願明細書に引用したものとする。
【0002】
本発明は、センサ装置、洗濯機および位置検出方法に関する。
【背景技術】
【0003】
磁気変換器技術は、応用対象をトルクおよび位置の測定値で捜し出す。それは、特にトルクまたは線形運動を受ける軸または他のいかなる部分において、上記トルクの非接触測定のために開発された。回転または往復動式要素は、磁化領域、すなわち磁気コード化された領域および上記軸が回転または往復運動する時に提供される可能性がある。
この種の磁気コード化された領域は、上記軸のトルクまたは位置を測定可能にしている磁界検出器(磁気コイルのに似ている)において特性周波数を発生させる。
この種のセンサは、例えば、特許文献1において開示されている。
【0004】
特許文献2では、磁気センサ原理に基づいて別のトルクセンサを開示しており、これは、軸に直接に電流パルス(急な立上りエッジおよび遅い立下りエッジによって規定されるパルスの存在)を印加すること基づいている。
【特許文献1】国際公開番号02/063262号
【特許文献2】国際公開番号05/064301号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明の目的は、効率的なセンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために、(容積測定例または3軸線形のために)位置センサ装置、洗濯機、上記独立クレームに従って(容積測定例または3軸線形のために)位置を検出する方法を提供する。
【0007】
本発明の更なる例示的実施形態によると、(たとえば3軸線形)位置センサ装置は、磁界を発生させる素子として構成される基準素子と、基準素子によって発生させられる磁界を測定するように構成される受信パッドと、受信パッドで測定される磁界に基づいて基準素子の(容積測定例または3軸線形)位置を測定するように構成される(混合)信号調整および信号処理電子回路と、を備えて提供する。
【0008】
本発明の更なる例示的実施形態によると、上述の機構を有する(容積測定例または3軸線形)位置センサ装置を備えて提供される洗濯機である。
【0009】
本発明の更なる例示的実施形態によると、基準素子の(容積測定例または3軸線形のために)位置を検出する方法は、基準素子によって磁界を発生させるステップと、基準素子によって発生させられる磁界を受信パッドによって測定するステップと、受信パッドで測定される前記磁界に基づく基準素子の前記(容積測定例または3軸線形のために)位置を信号調整および信号処理電子回路によって測定するステップと、を含む方法を提供する。
【0010】
換言すれば、例示的実施形態によるセンサが、一次元の位置測定(例えば、1軸センサ)、2次元の位置測定(例えば、2軸センサ)、または、3次元の位置測定(例えば、3軸または容積測定センサ)のために使用されてもよい。
【0011】
本発明の例示的実施形態によって、容積測定位置検出器が供給されてもよく、基準素子が目標とみなされてもよく、その位置が検出され、または、対象物に接続してもよく、その位置のように求められてもよい。
基準素子は、複数の磁気検知コイルが一体化した基板(PCB、プリント基板のように)を備える受信パッドによって検出可能な永久的または変動的な磁界を発生させてもよい。
受信パッドの複数の(例えば、対称的に配置された)コイルを提供することによって、多重センサ信号が検出され、一斉に数値を求められてもよく、個々の信号間の相関関係の詳細情報を提供してもよい。
【0012】
例えば、三角測量方法等は、受信パッドのコイルの中の基準素子および個々の基準素子との間に位置距離を測定するために適用してもよい。
処理回路は、(混合された)信号調整および信号処理電子回路を示し、受信パッドのコイルによって導入される検出信号の数値を求めてもよく、または分析してもよく、デカルト座標系の全3つの空間方向X、YおよびZに沿って基準素子の位置を演繹する。
【0013】
基準素子のn=3座標を測定するために、上記受信パッド(例えば、m=4)のm>n検知コイルを提供することで、より精度を改善することを可能にしてもよい。
【0014】
従って、油または水の存在下のような厳しい状況の下でも、急速、安全、かつ正確に、(移動可能な)基準素子の位置を測定して、三次元位置を演繹するための非常に的確な遠隔操作可能な位置センサ素子が提供される。
【0015】
次に、本発明の更なる例示的実施形態の上記センサ装置について説明する。これらの実施例も、洗濯機と洗濯方法に適用する。
【0016】
前記センサ装置は、前記センサ装置を作動するためにユーザに適応するように構成されるユーザ入力/出力インタフェースを備えてもよい。
この種のユーザ入力/出力インタフェースは、コンピュータ等の様に、様々な装置を接続するための複数のインタフェースを備えてもよい。
上記ユーザ入力/出力インタフェースは、出力装置(すなわち、LCD、TFTまたはプラズマディスプレイ装置、何らかのディスプレイ)を提供してもよい。
さらにまた、入力装置は、ジョイスティック、キーパッド、1つ以上のボタンのようなもの、または、音声認識システムのマイクロホンが提供されてもよい。
【0017】
センサ装置は、工業製品または自動車応用装置のために構成してもよい。
例えば、センサ装置は、洗濯機において回転可能に装備されるドラムの位置(例えば、置かれる衣服の重量負荷を表す)を測定するために、洗濯機において実施するように構成してもよい。
エンジン、往復動式ロッド等の中の軸の三次元位置を測定することも可能である。
【0018】
前記基準素子は、磁界発生コイルを備えてもよい。
特定の磁界を発生させるために、この種の磁界発生コイルは、励起する電気信号、同類の電流または電圧、ACまたはDCによって供給してもよい。
上記励起する信号の中の振幅および/または周波数を修正または調整することによって、より通常に発生した磁界についての時間挙動を調整して、特定のフレーム状況に対する励起磁界の適合が可能になる。
【0019】
例えば、上記磁界発生コイルは、球面に巻き付けられたコイル、すなわち、球形胴体の回りに主として平行巻きで巻き付けられる電気伝導線でできているコイルでもよい。
この種の球面に巻き付けられたコイルは、コイル軸とベクトルとの間に受信パッドの表面を示している平面に垂直に向きを定められており、望まれていないチルティングの場合には、発生してもよい失敗または誤りの傾向がなくてもよい。
従って、この種の球面に巻き付けられたコイルによって、上記センサ装置の上記演算を改善してもよい。
【0020】
例えば回転対称の形状(球面永久磁性素子のような)の中の、基準素子は、永続的な磁気領域からなってもよい。
「永続的な磁性物質」という用語は、外部に磁界がなくても、残留する磁化を有する磁化された材料をいう。
このように、「永続的な磁性体」は、強磁性体、フェリ磁性物質、等を含む。
この磁気領域の材料は、鉄、ニッケルまたはコバルトのような3d−強磁性体でもよいし、希土材料(4f−磁気)でもよい。
【0021】
基準素子は、磁化可能な目的の長手方向に磁化する領域からなってもよい。
したがって、磁気によってエンコードされた領域または磁場ソースの磁化方向は、可動物体の運動方向に沿って方向付けることができる。
記載された実施形態に従って可動物体が製造されるべき磁化可能な材料上において、長手方向に沿って磁化領域を製造する方法は、国際公開第2002/063262号パンフレットにおいて、異なる関連において開示されている。
【0022】
あるいは、基準素子は、磁化可能な目的の円周方向に磁化する領域からなってもよい。
そのような円周方向に磁化された領域が特に構成することができ、磁場ソース(それはまた、磁気によってエンコードされた領域として意味することもできる)は、第1方向に方向付けられた第1磁気流の領域、および第2方向に方向付けられた第2磁気流の領域によって形成され、第1方向は第2方向と正反対である。
【0023】
可動物体の断面において、第1方向および第1半径を有する第1円形磁気流、ならびに第2方向および第2半径を有する第2円形磁気流が存在し得、第1半径は第2半径よりも大きい。
特に、磁場ソースは、第1電流パルスを磁化可能な物体に印加する製造工程であって、磁化可能な素子の長手方向軸に沿った第1方向に第1電流の流れが存在するように、第1電流パルスが印加され、電流パルスの印加によって磁化可能な素子において磁場を発生するように、第1電流パルスが印加される、製造工程にしたがって製造され得る。
さらに、第2電流パルスは、磁化可能な素子に印加され、第2電流の流れが磁化可能な素子の縦軸に沿って第2方向にあるように、第2電流パルスが印加されてもよい。
前記第1方向は、上記第2方向に逆平行でもよい。
換言すれば、上記第1方向が、上記第2方向の反対側にあってもよい。
【0024】
さらにまた、上記第1および第2電流パルスは、立上りエッジおよび立下りエッジを有してもよく、立上りエッジは、立下りエッジ(特許文献2の例えば図28および30を参照)より急勾配でもよい。
【0025】
受信パッドは、複数の磁界検出ユニットを備えてもよい。
特に、少しのこれらの磁界の中の検出ユニットがコイル、ホール効果プローブ、巨大磁気抵抗効果磁界センサまたは磁気抵抗効果磁界センサでもよい。
しかしながら、いかなる磁場探知器も、送信基準素子までの距離を表す信号を検出するために用いることができる。
【0026】
前記受信パッドは、複数の傾斜可能なコイル(すなわち受信パッドの中の平坦面に関して傾斜可能なコイル)を備えてもよい。
受信パッドと基準素子との間に望まれていない傾きが発生する場合に、どのイベントが、著しく精度を悪化させてもよいか、受信パッドの1つ以上のコイルの中の傾きは、この種の効果を補償してもよい。
従って、傾斜可能なコイルを有する上記受信パッドを予知することによって、可撓性調整機構は、信号劣化メカニズムを抑制するために設けてもよい。
【0027】
受信パッドは、非同芯巻線(すなわち異なる中心に巻き付けられる異なる巻き方)を有する複数のコイルを備えてもよい。
例えば、コイルの中の異なる巻きは、(線形であるか曲がった)線に沿って位置決めされる中心を有してもよい。
他のいかなる非対称も、巻き付けている渦巻線のように、コイル巻線方式において選択的に導入することが可能でもあり、または各々同芯巻線を有している2つの偏心複合巻き付け部分において、異なる中心を有する以外、この種の部分の1つは、この種の部分の別の1つの中で位置決めされてもよい。
【0028】
受信パッドは、正方形の角に配置されるセンターを有する4つのコイルを備えてもよい。
この種の構成は、角の中心に関して、完全に対称形でもよく、対称形状および4つの検出信号を有するこのことにより、共に、高精度の素子の三次元位置を測定するために得てもよい。
【0029】
信号調整および信号処理電子回路は、基準素子、無線または有線の方法で受信パッドに接続されてもよい。
配線接続(ケーブルを使用する)は、非常に安全な故障耐性の解決策である。
一方、無線解決策(電磁信号の伝達を使用すること、例えば上記赤外線放射またはRF領域において)は、柔軟性を増加させる可能性があり、技術分野に対するセンサ装置または異なる部品の間の配線接続が可能でない環境の中で応用装置を拡張可能にする。
【0030】
信号調整および信号処理電子回路は、感度定数の第1値を有する第1容積測定空間を感知できる第1操作モードで操作可能にしてもよく、感度定数の第2値を有する第2容積測定空間を感知できる第2操作モードで操作可能にしてもよく、第1容積測定空間は上記第2容積測定空間より広範であり、感度定数の第1値は感度定数の第2値より小さい。
第1操作モードは、広範な容積内の位置を検出できる効果があり、測定して数値を求める時間は非常に短く保たれる。
一方、非常に高い精度が求められる場合、対象中の上記容積測定空間は減らされ、上記処理は同時に不純物を取り除かれる。その結果、上記検出中の上記感度定数は増加する。
特定の応用装置内の上記要件に従って、この2つの操作モード構成は、拡張するか、3つ以上の操作モード構成に細分化する。
【0031】
上記受信パッド、信号調整および信号処理電子回路、ユーザ入力/出力インタフェースは、共通または共用ケース内において一体化される。
複数の部品が1つの部品に組み合わせられるという理由から、センサ装置内の処理を単純化してもよい。
【0032】
受信パッドおよび基準素子は、互いに平行して配置してもよい。
基準素子のコイル軸および受信パッドの中の表層平面に対して垂直な軸が互いに平行になることを保証することによって、確実に検出の精度が高くなるので、チルティングは望まれていない効果を有する可能性がある。
【0033】
基準素子が所定測定間隔外に置かれる場合に、センサ装置のオフ範囲インジケータは、演算状態を示すように構成してもよい。
従って、ユーザは、ある計算状態において、センサ装置は、基準素子が所定測定範囲外に入って以降は、正確に基準素子の三次元位置を測定できなくてもよい、ということを実際に知っていてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【0034】
上記の規定される態様および本発明の更なる態様は、以下の実施態様の実施例から明らかであり、実施態様の実施例によって説明される。
【0035】
以下の実施態様の実施例に関して更に詳細に記載されていが、本発明はこれに限定されない。
【0036】
図1乃至図16は、本発明の例示的実施形態に従って構成およびセンサ装置の機能を説明するセンサ装置、その部品および図を示す。
【0037】
図面の中の具体例は、概略的である。
異なる図面において、類似または同一の要素には、同じ参照符号を付与する。
【0038】
以下に、図1および図2を参照して、本発明の例示的実施形態による3軸線形位置センサ装置100について説明する。
【0039】
3軸線形位置センサ100は、消費者向け装置、工業用装置および自動車応用装置のため構成される。
完璧なセンサシステムを高いEMI(電磁干渉)を伴う環境内の3軸運動の非接触測定に提供する。
【0040】
図1および図2に示す装置は、3つのアナログ信号出力を供給する3軸位置センサである。
非接触動作が可能である。
測定範囲は、比較的広範であり、例えば、64mm×64mm×64mmである。
測定原理は、水および油環境において動作してもよい。
動作温度範囲は、広範囲に渡り、電力消費量は低い。
【0041】
表1は、図1および図2に示す3軸線形位置センサ100についての技術仕様に関する情報を提供する。
動作温度が特定されない場合、記載された明細書では、25℃が妥当である。
【0042】
【表1】
【0043】
以下に、センサ装置100について更に詳細に説明する。
【0044】
センサシステム100は、3つの測定軸X、YおよびZの物理距離の範囲内で基準素子110(小さい電気コイル)の位置を測定して、規定する。
3つの軸に対する出力信号は、アナログ電圧である。
基準素子110は、水または油の苛酷な環境に置かれる場合がある。
3D線形位置センサ100は、比較的高い磁気/電磁干渉を有する環境において使用される可能性がある。従って、例えば、敷設において、自動推進に応用する場合、洗濯機に応用する場合等に用いられるのが理想的である。
【0045】
センサ装置100は、特に4つの機能モジュール(すなわち、基準素子110(または送信器))、受信パッド120、混合信号調整および信号処理電子回路130およびユーザ入力/出力装置140を備えている。
基準素子110は、3D線形位置センサ100の検出範囲内で距離を移動する対象物(洗濯機の中の回転ドラムののような)に、永久に固定(装備)されてもよい。
【0046】
基準素子110が特定の測定距離の範囲内にある限り、付着された基準素子110を有する対象物は、3つの測定軸(X、YおよびZ)のいずれの中にも移動する可能性がある。
図1に低い信号誤差測定距離(LLSE)101、標準的な測定距離(LS)102、最小限の測定距離(RPmin)103、および最大限の測定距離(RPmax)104を示す。
【0047】
基準素子110および受信パッド120は、SCSP電子回路130(例えば、基準素子110に接続するための二線式、および受信パッド120に接続するための多くとも8つの導線を有する)に接続している。
しかしながら、無線解決策も同様に可能である。
この場合、個々の部品110、120、130の間の一方向通信または双方向通信は、例えば、無線送信器/受信機のようなRFIDタグおよび対応しているリーダライタ基地局を使用することで可能になる。
低い信号ノイズで用いるために、配線は、比較的短く保った方がよい。
【0048】
さらに、図2を参照して、信号供給電圧ユニット150は、SCSP電子回路130に電気エネルギーを供給する。
さらにまた、機能インジケータ160(例えばLED)は、ユーザ入出力装置140で予測され、3つのアナログ信号出力170は、図2において同様に示される。
【0049】
上記3つの機能モジュール120、130、140、すなわち受信パッド120、SCSP電子回路130およびユーザI/O 140は、1つユニットにおいて一体化される場合がある。
【0050】
以下に、物理的な寸法および測定範囲は、表2を参照して述べる。
特に特定されない場合、示されるすべての値は21℃の中の「典型的な」および室温にあてはまる。
【0051】
【表2】
【0052】
「3軸線形位置センサ」装置100の一実施例は、1秒につき300回(サンプリングレート 300/s)更新される3つのアナログ信号出力(BNCコネクタ)を供給する。
基準素子110が測定立方体の中央に置かれる場合に、出力信号は3つの軸の各々のために2.5Vである。
【0053】
上記出力信号は、「単調な」性能を発揮する場合があり、特定された測定範囲の中心の近くで、より高度な安全対策を有してもよい。
特定された測定距離(測定立方体)の中の「角」の近くの領域は、より高い測定誤差を有する場合がある。
【0054】
正しい測定結果を取得するために、図3に示す具体例300のように、基準素子110は、受信パッド120に平行した位置にあるべきである。
図3に示す具体例310のように、受信パッド120に関連して基準素子110を傾ける(チルティング)場合に、出力信号は誤った値を示す。
基準素子110がより傾けられるほど、測定誤差は、より広範である。
【0055】
しかしながら、図3を参照して説明する効果は、受信パッド120に関して基準素子110のチルティング(傾斜)角を測定するために使用する場合もある。
受信パッド120と関連する基準素子110の運動が、x方向およびy方向において止められる準備がされる場合に、受信パッド120に関連する基準素子110のチルティングに応答する信号修正が測定されてもよく、質的または量的にこの種のチルティングを検出するために使用しれてもよい。
【0056】
換言すれば、図3を参照して、チルティングは、一次元位置、二次元位置、三次元位置を測定するために抑制される。
位置運動は、チルティングを測定するために抑制される。
【0057】
装置100のパワーオンシーケンスにおいて、素子100に電源を投入する場合に、システムは校正モードになってもよい。
このシーケンスの間、電子回路130は、フィルタおよび信号利得段を最適化してもよい。
校正シーケンスの完了の後に、システム100は、X位置、Y位置およびZ位置の測定とともに始まる。
【0058】
以下に、インジケータの性能の範囲外について説明する。
基準素子110が特定された測定距離の外に置かれる場合に、「赤」色光源のインジケータ160は「オン/作動中」となる。
「赤」色光源のインジケータ160を消灯するためには、基準素子110は、特定の測定距離の内側から後方へ移動する必要がある。
【0059】
電源インジケータ機能によれば、装置100に電源が投入される場合に、「緑」色光源のインジケータ160が「オン/作動中」となる。
センサシステム100がスイッチを切られる(または単一の電源電圧150が切れる)場合に、上記「緑」色光は「オフ」モードである。
【0060】
以下に、本発明の例示的実施形態は、図4を参照して記載されている。
【0061】
受信パッド120(図4の具体例400を参照)を中心にしてまわりに基準素子110を囲む場合に、X軸およびY軸についてのアナログ出力信号は、正弦波同様の曲線を示し、XおよびYからの信号は、相互に90°の位相ずれがあってもよい。
これは、図4の具体例410において示される。
具体例410において、X、YおよびZ方向のアナログ出力信号を示す。
【0062】
図4の上記構成は、ほこりまたは油のように苛酷な状況の下で遠隔操作可能な測定のためにも適切である。
例えば、ボールベアリングの位置を測定することができる。
【0063】
基準素子110が一定の距離で受信パッド120のまわりを回っているので、Z方向の出力信号は定電圧でもよい。
【0064】
基準素子110が洗濯機ドラムケース(図に示されない)の外側の側面に取り付けられる(永久に、固定される)場合に、受信パッド120が基準素子110と平行して置かれる結果、基準素子110が現在特定された3Dセンサ測定範囲の中央になり、3D線形位置センサ100は、洗濯機ドラムケースの外側の現在のあらゆる変化を追跡する。
1秒につき300回測定するサンプルレートで、多くとも1800rpm(回転数/分)、ドラム運動を正確に追跡する。
【0065】
計測系100は、実験室(屋内)使用として使用してもよい。
上記システムは、大切な生活において使用するために構成され検証される、すなわち、生活を支援する応用例である。
【0066】
また、上記システム100は、特定の高解像度測定モードのために構成してもよい。
この種の実施態様は、3つのアナログ信号出力を有する場合がある。
また、シリアルデジタルI/Oインタフェース(たとえばRS232c)を有することが可能である。
この種の装置は、300サンプル/秒の待機モードと高解像度測定モードとを有し、2モード動作において作動される場合がある。
【0067】
この種の実施態様のための技術仕様を表3に示し、特に特定されない場合、表3の仕様は25℃の動作温度のために有効である。
【0068】
【表3】
【0069】
基準素子110が防水ハウジング内に配置される場合には、センサシステム100のこの種の実施態様は、水および油の中に置かれる場合がある。
【0070】
物理的寸法および測定範囲は、表4を利用できる。
また、特に指定されない場合、表に示す全ての値は21℃の室温における代表的な有効なものである。
【0071】
【表4】
【0072】
センサ装置100の上記説明された高解像度の実施態様は、1つシリアルI/Oデジタルインタフェースと同様に、1秒につき300回更新される(サンプリングレート300/s)アナログ信号出力(BNCコネクタ)を供給してもよい。
基準素子110が測定立方体の中央に置かれる場合に、出力信号は3つの軸の各々に対して2.5Vである。
上記実施態様100は、デジタルシリアルRS232cインタフェースを通って各軸(X、YおよびZ)に関する測定結果を送信する測定プロトコルを有する。
【0073】
全ての3つの測定軸の中の上記出力信号は、「単調」機能する場合があり、指定された測定範囲の中心近くで、高い保証を有してもよい。
特定の測定距離(測定立方体)のうち角の近くの上記軸は、より高い測定誤差を有する場合がある。
【0074】
図3を参照して上記の通りの問題のため、基準素子110が受信パッド120に関して傾けられる場合でも、測定信号は更に単調であり、デジタル的に制御された「減衰化」応用例(実施例:洗濯機)に役立つ。
【0075】
以下に、実施態様のパワーオンシーケンスの特徴を述べる。
【0076】
センサ装置100に電源を投入する場合に、システムは任意の校正モードになってもよい。
シーケンスの間、電子回路は、4つの独立機能している測定チャネルの中の各々のためのフィルタおよび信号利得段を最適化してもよい。
校正シーケンスが完了した後、システムは、X、YおよびZ位置の測定を開始してもよい。
従って、基準素子110および受信パッド120をスイッチオフに応じて新規な測定位置(新規な測定準備)に移動した後に、センサシステム100を再起動して、校正シーケンスを開始さることが望ましい。
【0077】
以下に、高解像度センサデバイス100の応用例について説明する。
【0078】
標準的な操作モードは、図4を参照して上記の通りの同様の方法で実行してもよい。
【0079】
しかしながら、高解像度測定モードで、3D線形計測系100がスタティック動作において使用されると仮定してもよい。
これは、洗濯機の実施例において、ドラムが作動していないことを意味する。
【0080】
1秒につき300回試料を測定して供給する代わりに、システムは、ずっと精密な信号計算を実行してもよくて、毎秒特定のチャネルに対して測定して供給してもよい。
このモードにおいて、mm範囲の極めて小さい運動さえも検出可能であり、アナログ信号出力、シリアルデジタル信号出力を引き渡す。
【0081】
この測定モードは、例えば、洗濯機ドラム内の重量(負荷)変化を計測して特定する。
【0082】
以下に、位置定義シーケンスについて説明する。
1.X位置(受信コイル120および基準コイル110間の距離)を同定する。
2.第1誤り修正(参照テーブルを使用する)。
3.推定されたX位置に基づいて、最も精密なZY位置演算式から選択する。
4.YZ位置(例えば、三角測量方式によって)を同定する。
5.基準コイル110がどの程度まで中心から配置されるかというX位置についての第2誤り訂正。
6.回転数rpm(時間当たりのドラム回転)を同定する。
7.rpmが低く、ZY位置(参照テーブルを使用する)に対して誤り訂正を続けた場合、すなわち閾値以下にある場合。
【0083】
次に、信号帯域幅および組合せ精度について説明する。
【0084】
高いrpm(回転数)において、すなわち閾値を上回って、洗濯機ドラムは、主として小さい運動だけ行う。
低いrpm(回転数)で、洗濯機ドラムは、より広範な運動を行ってもよい。
【0085】
この結果は、以下の通りである。
1.高いrpmにおいて、上記ソフトウェアは、3D計測空間の中央にのみ焦点を合わせる必要があり、ソフトウェア計算(他に転用可能ではない多くの演算時間)に単純化する。
2.低いrpm(ドラムがより広範な運動を行う場合)において、より多くの演算時間は、位置値の補正に利用してもよい。
【0086】
以下に、基準コイル110の設計について更に詳細に説明する。
【0087】
線形出力信号を達成するために、基準コイル110がもっと遠く不在の場合、コイル間の距離(全ての4つの受信コイルの値を合計する場合)はより広範にすべきである。
近距離(受信コイルと基準コイル110との間)において、受信コイル間の距離は、より小さくてもよい。
【0088】
図5は、測定値とZY異なる位置との間の相関作用を例示する図500を示す。
【0089】
これらの注意事項の一部の結果は、以下の通りである。
1.オプション1は、「外側」受信コイルを傾けること(受信コイルが受信パッド120の中心の方へより高いことを意味する)である。
2.これに対して、コイル設計は、同様の効果(オプション2)を達成するために変更してもよい。
【0090】
図6および図7は、2つのオプション1および2に対応する実施態様を示す。
【0091】
図6は、2つの受信コイル601、602が側面図に示され、平行に向きが定められる具体例600を示す。
矢603に沿って周辺でチルティングする(傾ける)ことによって、傾けられた構成610が取得される(オプション1)。
【0092】
具体例620と具体例630は別の実施態様である。
上記具体例620は、同芯巻線を有する通常のコイル601、602を示す。
しかしながら、具体例630に示すように、非対称受信コイル611、612は、X軸測定線形性を改善することを示す。
コイル611、612の巻線は、非同心であり、巻線の中心は、図6(オプション2)の中での水平方向の線形に沿って配置してもよい。
【0093】
図7は、基板700および4つの非対称的に巻き付けられたコイル701〜704を備えている受信パッド120を示し、それぞれの外部巻線の中心は、正方形の角に配置される。
それぞれの内側巻線の中心は、より小さい正方形の角に配置される。
このように、図7は、巻き巻線またはPCB平型コイル設計(また、オプション2のための実施態様)のための簡略設計である。
【0094】
更に図7(三次元位置測定構成の代わりに)を参照すると、コイル(例えばコイル702、703)のうちの2つだけで、二次元位置を測定するために十分であり、コイル(例えばコイル702)のうち1つは、一次元の位置を測定するために十分である。
【0095】
次に、センサアレイ100の絶対測定範囲を述べる。
【0096】
実用システムの設計において、全体で62mm×62mm×62mmの測定範囲を覆うことで問題点を有しても使用可能である。
更なる設計変更が、この容積測定距離範囲を達成するために必要である。
3D距離を増大するかまたは精度を改善する典型的な使用可能オプションは、以下の通りである。
1.受信コイル701〜704の物理寸法を調整する。
2.基準コイル110の物理寸法を調整する。
3.受信コイル701〜704との間に、物理距離を調整する。
4.受信コイル701〜704の誘導係数(導線の巻数)を調整する。
5.基準コイル110の誘導係数(導線の巻数)を調整する。
6.基準コイル110、701〜704の中のどの強磁性コアでも、使用するか、または除く。
7.基準コイル110の駆動信号振幅の適応性のある変更、または適合。
8.基準コイル110の信号周波数(ACモードで作動される場合)の適応性のある変更。
9.受信コイル701〜704(1つ、2、3、4またはより多く)の数と、相互に配置した形状とを増進または最適化する。
10.受信コイル701〜703のコイルレイアウト/設計を増進または最適化する。
【0097】
図8は、異なる測定領域の具体例800を示す。
【0098】
洗濯機ドラムの代表的な運動領域を参照番号801で示す。
参照番号802で示すように、ドラムが移動しない場合に、より高い精度測定領域を示す。
さらにまた、位置は、より高いrpmでドラムの中に示す。
【0099】
参照番号803で示すように、角領域に対する3D位置センサ計算を増進または最適化することは重要でなくてもよい。
【0100】
ソフトウェアツールの実施態様に対して図9の具体例900で採用される可能性がある、許容範囲内の精度を有する現実的な測定範囲を参照番号901に示す。
【0101】
基準コイル110(洗濯機ドラムに取り付けられる)が図8の角領域に着かないと仮定してもよい。
【0102】
ここで、図10を参照して、受信コイル701〜704を再び示す。
さらにまた、精度測定領域1000を示す。
この領域を越える領域1001は、十分に精密な測定が可能である。
しかしながら、領域1002は、低下した精度によって更に測定を許容する。
【0103】
図11は、参照テーブル設計を実行する誤り訂正を示す。
参照番号1100から逮捕される2つの2D参照テーブルは、十分なZY誤り訂正のための必要最小限を表してもよい。
【0104】
ここで、有利なセンサ設計に関しての結果を示す。
1.より小さい基準コイルは、「はねている曲線」(測定デッドゾーンでない)を縮小または除去してもよい。
2.4つの受信機コイル設計は、3つの受信機コイル設計より広範な、均一性計測空間を与えてもよい。
【0105】
図12および図13は、異なる平型コイル構成を示す。
【0106】
供給された平型コイルの数に関係があることで、同様に注意を要するには、すでに上記シミュレーションで示すように、3つのコイルで十分である。
例えば、Z軸に関する測定値だけが求められる場合であっても、1つ平型コイルで足りる場合がある。
Z軸および別の軸に関する測定値が求められる場合、2つの平型コイルで足りる場合がある。
三次元の測定値が求められる場合、ピラミッド(角錐)の隅に配置される3つの平型コイルで足りる場合がある。
3つの平型コイルの上記角錐のような配置は、完璧な三次元測定を許容すると考えられている。
測定の数理解析を容易にするために、4つの平型コイルを配置し、4つの平型コイルの各々が正方形の角に配置してもよい。
正方形の角に配置される4つの平型コイルを有するこの配置は、それぞれの平型コイルによってそれぞれの信号出力についての非常に単純な数理解析を可能にする。
【0107】
基準センサ配置と同様にコイルおよびセンサの全体設計および配置のために、センサおよび平型コイルの寸法の相関作用、平型コイルと同様にセンサの設計にも考慮すべきである。
【0108】
基準センサ110に関しては、基準センサ110コイルが一次元においてできるだけ遠くに配置されてもよい点に留意する必要がある。
この観点から、一次元のコイルが好ましい。
しかしながら、この種のコイルは、コイルの位置異常の影響を受け易い可能性がある。
例えば、この種の一次元コイルのチルティングは、不正確な測定結果になる場合がある。
しかしながら、一次元のコイルが非常に精密な基準センサを許容宇してもよいと考えられる。
【0109】
基準センサ110のチルティングに起因する誤りを回避または抑制するための適切な基準センサ110は、球体形状を有しているコイルでもよい。
この種のコイル110は、導体(例えば球体のまわりの導線)を巻き上げることによって形成してもよい。
基準センサのようなコイル配置が2、3度傾ける場合、コイルのより小さい部分は一方に傾けられ、コイルの他の相当部分が向こう側に傾けられるのに対して、この種の配置誤りについての自動補正のためにも、チルティングの補償を可能にしてもよい。
この基準コイルセンサのために、基準コイル110のチルティングに関して、基準コイル110の方向およびローカル配置に関して比較的鈍感にしてもよい。
【0110】
好都合にも、上記センサ配置は、3次元空間の多くとも5つの自由度の中の、測定を可能にしてもよい。
Z軸のまわりの回転が、故障(difficulties)またはわずかに低下した精度によって識別可能なだけのケースでもよい。
しかしながら、少しの回転またはピッチング運動が検知されてもよい。
上記Z軸は、通常の測定コイル(s)である。
【0111】
本発明の例示的実施形態によると、消費者向けの3軸線形位置センサは、工業用または自動車の応用例に供給されてもよい基準素子、受信パッド、混合信号調整および信号処理電子回路およびユーザ入力/出力インタフェースを備えてもよい。
【0112】
送信機または基準素子は、正弦パルスを発してもよく、従って、発振器に接続してもよい。
上記正弦パルスは、10kHzの周波数が他の通信システムによって占められないと考えてもよい。
より高い周波数も、無線周波数伝送品質の観点から求められてもよい。
【0113】
図14は、電気伝導導線の非対称の巻線として形成されるレシーバ・コイル1400のための更なる実施例を示す。
【0114】
上記検出器コイル1400は、受信パッド120の検知コイルとして使用してもよく、図14の左側から図14の右側まで巻き付けることまで(表面上指している方向において)移動される異なる巻き線の中心を有する歪められた螺旋のように形成される。
【0115】
図15は、略図で例示した検出コイル1501およびプリアンプ1502を有する受信パッド1500の更なる実施例を示す。
更に、コイル1501(例えば全体で4つ)は、受信パッド1500に供給されてもよい(図15に示されない)。
配線接続1503(これに代わって、無線でもよい)は、受信パッド1500を電子回路ブロック1504に接続する。
【0116】
従って、電子回路ブロック1504および受信パッド1500は、分離板(PCBのような)に供給してもよい。
【0117】
図16は、SCSP電子回路1600についての例示的実施形態を示す。
【0118】
参照コイルへの接続は、参照番号110によって示す。
受信パッドの受信コイルへの接続は、参照番号1601〜1603に示す。
マイクロプロセッサは参照番号1604によって示され、マルチプレクサ機能1605、ADC機能1606の存在は予測されてもよい。
【0119】
受信コイル1601〜1603の上記信号は、前置増幅器機能、フィルタ関数を含有してもよい前処理ブロック1606に送信される。
【0120】
発振器信号は、フィルタ1608に配線1607を介して送くられてもよく、受信コイル110に供給される前段の増幅器1609に送くらされてもよい。
【0121】
「備える(comprising)」という用語は、他の要素またはステップを除外しないし、そして「a」または「an」は複数を除外しない。
また、異なる実施形態に関連して記述された要素は結合されてもよい。
また、請求項の引用符号が請求項の範囲を制限するものとして解釈されないことは留意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【0122】
【図1】3つのアナログ信号出力を供給する3軸位置センサである。
【図2】3つのアナログ信号出力を供給する3軸位置センサである。
【図3】具体例300を示す図である。
【図4】具体例410を示す図である。
【図5】測定値とZY異なる位置との間の相関作用を例示する図500を示す図である。
【図6】2つの受信コイル601、602が側面図に示され、平行に向きが定められる具体例600を示す図である。
【図7】基板700および4つの非対称的に巻き付けられたコイル701〜704を備えている受信パッド120を示す図である。
【図8】異なる測定領域の具体例800を示す図である。
【図9】具体例900を示す図である。
【図10】受信コイル701〜704を示す図である。
【図11】参照テーブル設計を実行する誤り訂正を示す図である。
【図12】異なる平型コイル構成を示す図である。
【図13】異なる平型コイル構成を示す図である。
【図14】電気伝導導線の非対称の巻線として形成されるレシーバ・コイル1400のための更なる実施例を示す図である。
【図15】検出コイル1501およびプリアンプ1502を有する受信パッド1500の更なる実施例を示す図である。
【図16】SCSP電子回路1600についての例示的実施形態を示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
磁界を発生させている素子として構成される基準素子と、
前記基準素子によって発生させられる磁界を測定するように構成される受信パッドと、
前記受信パッドで測定される前記磁界に基づいて前記基準素子の位置を測定するように構成される信号調整および信号処理電子回路とを備えた、ことを特徴とする位置センサ装置。
【請求項2】
ユーザがセンサ装置の作動が可能になるように構成されるユーザ入力/出力インタフェースを備える、ことを特徴とする請求項1に記載のセンサ装置。
【請求項3】
消費者製品または自動車の応用装置のために構成される、ことを特徴とする請求項1または2に記載のセンサ装置。
【請求項4】
前記基準素子は、磁界を発生するコイルからなる、ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1つに記載のセンサ装置。
【請求項5】
前記磁界を発生させるコイルは、球面に巻き付けられたコイルである、ことを特徴とする請求項4記載のセンサ装置。
【請求項6】
前記基準素子は、永久磁性素子からなる、ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1つに記載のセンサ装置。
【請求項7】
前記基準素子は、磁化可能な対象物の中で長手方向に磁化する領域からなる、ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1つに記載のセンサ装置。
【請求項8】
前記基準素子は、磁化可能な対象物の中で円周方向に磁化する領域からなる、ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1つに記載のセンサ装置。
【請求項9】
前記円周方向に磁化する領域は、第1方向に向きを定められ、第2電磁流量領域によって第2方向に向きを定められる第1電磁流量領域によって形成され、
前記第1方向は、前記第2方向と対向する、ことを特徴とする請求項8記載のセンサ装置。
【請求項10】
前記磁化可能な対象物の断面において、
前記第1方向および第1半径を有する第1円形の電磁流量と、
前記第2方向および第2半径を有する第2円形の電磁流量とが存在し、
前記第1半径は、前記第2半径より大きい、ことを特徴とする請求項9に記載のセンサ装置。
【請求項11】
円周方向に磁化する領域は、
第1電流パルスを磁化可能な対象物に印加するステップと、
前記第1電流パルスを印加して、
第1電流の流れが第1方向に磁化可能な対象物の中の縦軸に沿わせ、
第1電流パルスは、電流パルスの応用装置が磁化可能な対象物内の磁化する領域を発生させる、ことを特徴とする請求項8乃至10のいずれか1つに記載のセンサ装置。
【請求項12】
第2電流パルスは、磁化可能な対象物に印加され、
前記第2電流パルスは、第2電流の流れが磁化可能な対象物の中の縦軸に沿って第2方向にあるように印加される、ことを特徴とする請求項11記載のセンサ装置。
【請求項13】
前記第1電流パルスおよび第2電流パルスの各々は、立上りエッジおよび立下りエッジを有し、
前記立上りエッジは、前記立下りエッジより急勾配である、ことを特徴とする請求項11または12に記載のセンサ装置。
【請求項14】
前記第1方向は、第2方向に対して対向する、ことを特徴とする請求項12または13に記載のセンサ装置。
【請求項15】
前記受信パッドは、個々に対称的に配置され、複数の磁界検出ユニットからなる、ことを特徴とする請求項1乃至14のいずれか1つに記載のセンサ装置。
【請求項16】
前記受信パッドは、コイル、ホール効果プローブ、巨大磁気抵抗効果磁界センサ、磁気抵抗効果磁場センサ、からなる群のうちの少なくとも1つからなる、ことを特徴とする請求項1乃至15のいずれか1つに記載のセンサ装置。
【請求項17】
前記受信パッドは、複数の傾斜可能なコイルからなる、ことを特徴とする請求項1乃至16のいずれか1つに記載のセンサ装置。
【請求項18】
前記受信パッドは、非同芯巻線を有する複数のコイルからなる、ことを特徴とする請求項1乃至17のいずれか1つに記載のセンサ装置。
【請求項19】
前記受信パッドは、主として円形の横断面を有し、かつ、正方形の角に配置した中心を有する4つのコイルからなる、ことを特徴とする請求項1乃至18のいずれか1つに記載のセンサ装置。
【請求項20】
前記信号調整および信号処理電子回路は、無線方法および有線方法からなる群の中の、前記基準素子からなる前記群の中の少なくとも1つ部品および少なくとも1つ方法の前記受信パッドに接続する、ことを特徴とする請求項1乃至19のいずれか1つに記載のセンサ装置。
【請求項21】
前記信号調整および信号処理電子回路は、第1操作モードで操作可能であり、第1感度を有する第1容積測定空間に影響され、第2操作モードで操作可能であり、
第2容積測定空間に対する感受性は、第2感度に関する間隔を開け、
前記第1容積測定空間は、前記第2容積測定空間より大きく、かつ、前記第1感度は、前記第2感度より小さい、ことを特徴とする請求項1乃至20のいずれか1つに記載のセンサ装置。
【請求項22】
前記受信パッド、前記信号調整および信号処理電子回路、前記ユーザ入力/出力インタフェースは、共通のケースに収容される、ことを特徴とする請求項2乃至21のいずれか1つに記載のセンサ装置。
【請求項23】
前記受信パッドと前記基準素子とは、互いと主に平行して配置される、ことを特徴とする請求項1乃至22のいずれか1つに記載のセンサ装置。
【請求項24】
演算状態を示すように構成される範囲外インジケータを備え、
前記基準素子が所定測定間隔の外に設置される、ことを特徴とする請求項1乃至23のいずれか1つに記載のセンサ装置。
【請求項25】
一次元位置、二次元位置、前記受信パッドで測定される磁界に基づく前記基準素子の三次元位置、からなる群の中の1つを測定するように構成される、ことを特徴とする請求項1乃至24のいずれか1つに記載のセンサ装置。
【請求項26】
センサ装置は、3軸線形位置センサ装置として構成され、
前記信号調整および信号処理電子回路は、前記受信パッドで測定される磁界に基づいて前記基準素子の3軸線形位置を測定するように構成される、ことを特徴とする請求項1乃至25のいずれか1つに記載のセンサ装置。
【請求項27】
請求項1乃至26のいずれか1つに記載のセンサ装置を含む、ことを特徴とする洗濯機。
【請求項28】
回転ドラムを備え、
前記基準素子は、前記回転ドラムに取り付けられる、ことを特徴とする請求項27に記載の洗濯機。
【請求項29】
センサ装置は、洗濯機の中の重量負荷を表す位置を測定するように構成される、ことを特徴とする請求項27または28に記載の洗濯機。
【請求項30】
基準素子の位置を検出する方法であって、
前記基準素子によって磁界を発生させるステップと、
前記基準素子によって発生させられる磁界を受信パッドによって測定するステップと、
前記受信パッドで測定される磁界に基づいて前記基準素子の前記位置を信号調整および信号処理電子回路によって測定するステップとを含む、ことを特徴とする方法。
【請求項1】
磁界を発生させている素子として構成される基準素子と、
前記基準素子によって発生させられる磁界を測定するように構成される受信パッドと、
前記受信パッドで測定される前記磁界に基づいて前記基準素子の位置を測定するように構成される信号調整および信号処理電子回路とを備えた、ことを特徴とする位置センサ装置。
【請求項2】
ユーザがセンサ装置の作動が可能になるように構成されるユーザ入力/出力インタフェースを備える、ことを特徴とする請求項1に記載のセンサ装置。
【請求項3】
消費者製品または自動車の応用装置のために構成される、ことを特徴とする請求項1または2に記載のセンサ装置。
【請求項4】
前記基準素子は、磁界を発生するコイルからなる、ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1つに記載のセンサ装置。
【請求項5】
前記磁界を発生させるコイルは、球面に巻き付けられたコイルである、ことを特徴とする請求項4記載のセンサ装置。
【請求項6】
前記基準素子は、永久磁性素子からなる、ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1つに記載のセンサ装置。
【請求項7】
前記基準素子は、磁化可能な対象物の中で長手方向に磁化する領域からなる、ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1つに記載のセンサ装置。
【請求項8】
前記基準素子は、磁化可能な対象物の中で円周方向に磁化する領域からなる、ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1つに記載のセンサ装置。
【請求項9】
前記円周方向に磁化する領域は、第1方向に向きを定められ、第2電磁流量領域によって第2方向に向きを定められる第1電磁流量領域によって形成され、
前記第1方向は、前記第2方向と対向する、ことを特徴とする請求項8記載のセンサ装置。
【請求項10】
前記磁化可能な対象物の断面において、
前記第1方向および第1半径を有する第1円形の電磁流量と、
前記第2方向および第2半径を有する第2円形の電磁流量とが存在し、
前記第1半径は、前記第2半径より大きい、ことを特徴とする請求項9に記載のセンサ装置。
【請求項11】
円周方向に磁化する領域は、
第1電流パルスを磁化可能な対象物に印加するステップと、
前記第1電流パルスを印加して、
第1電流の流れが第1方向に磁化可能な対象物の中の縦軸に沿わせ、
第1電流パルスは、電流パルスの応用装置が磁化可能な対象物内の磁化する領域を発生させる、ことを特徴とする請求項8乃至10のいずれか1つに記載のセンサ装置。
【請求項12】
第2電流パルスは、磁化可能な対象物に印加され、
前記第2電流パルスは、第2電流の流れが磁化可能な対象物の中の縦軸に沿って第2方向にあるように印加される、ことを特徴とする請求項11記載のセンサ装置。
【請求項13】
前記第1電流パルスおよび第2電流パルスの各々は、立上りエッジおよび立下りエッジを有し、
前記立上りエッジは、前記立下りエッジより急勾配である、ことを特徴とする請求項11または12に記載のセンサ装置。
【請求項14】
前記第1方向は、第2方向に対して対向する、ことを特徴とする請求項12または13に記載のセンサ装置。
【請求項15】
前記受信パッドは、個々に対称的に配置され、複数の磁界検出ユニットからなる、ことを特徴とする請求項1乃至14のいずれか1つに記載のセンサ装置。
【請求項16】
前記受信パッドは、コイル、ホール効果プローブ、巨大磁気抵抗効果磁界センサ、磁気抵抗効果磁場センサ、からなる群のうちの少なくとも1つからなる、ことを特徴とする請求項1乃至15のいずれか1つに記載のセンサ装置。
【請求項17】
前記受信パッドは、複数の傾斜可能なコイルからなる、ことを特徴とする請求項1乃至16のいずれか1つに記載のセンサ装置。
【請求項18】
前記受信パッドは、非同芯巻線を有する複数のコイルからなる、ことを特徴とする請求項1乃至17のいずれか1つに記載のセンサ装置。
【請求項19】
前記受信パッドは、主として円形の横断面を有し、かつ、正方形の角に配置した中心を有する4つのコイルからなる、ことを特徴とする請求項1乃至18のいずれか1つに記載のセンサ装置。
【請求項20】
前記信号調整および信号処理電子回路は、無線方法および有線方法からなる群の中の、前記基準素子からなる前記群の中の少なくとも1つ部品および少なくとも1つ方法の前記受信パッドに接続する、ことを特徴とする請求項1乃至19のいずれか1つに記載のセンサ装置。
【請求項21】
前記信号調整および信号処理電子回路は、第1操作モードで操作可能であり、第1感度を有する第1容積測定空間に影響され、第2操作モードで操作可能であり、
第2容積測定空間に対する感受性は、第2感度に関する間隔を開け、
前記第1容積測定空間は、前記第2容積測定空間より大きく、かつ、前記第1感度は、前記第2感度より小さい、ことを特徴とする請求項1乃至20のいずれか1つに記載のセンサ装置。
【請求項22】
前記受信パッド、前記信号調整および信号処理電子回路、前記ユーザ入力/出力インタフェースは、共通のケースに収容される、ことを特徴とする請求項2乃至21のいずれか1つに記載のセンサ装置。
【請求項23】
前記受信パッドと前記基準素子とは、互いと主に平行して配置される、ことを特徴とする請求項1乃至22のいずれか1つに記載のセンサ装置。
【請求項24】
演算状態を示すように構成される範囲外インジケータを備え、
前記基準素子が所定測定間隔の外に設置される、ことを特徴とする請求項1乃至23のいずれか1つに記載のセンサ装置。
【請求項25】
一次元位置、二次元位置、前記受信パッドで測定される磁界に基づく前記基準素子の三次元位置、からなる群の中の1つを測定するように構成される、ことを特徴とする請求項1乃至24のいずれか1つに記載のセンサ装置。
【請求項26】
センサ装置は、3軸線形位置センサ装置として構成され、
前記信号調整および信号処理電子回路は、前記受信パッドで測定される磁界に基づいて前記基準素子の3軸線形位置を測定するように構成される、ことを特徴とする請求項1乃至25のいずれか1つに記載のセンサ装置。
【請求項27】
請求項1乃至26のいずれか1つに記載のセンサ装置を含む、ことを特徴とする洗濯機。
【請求項28】
回転ドラムを備え、
前記基準素子は、前記回転ドラムに取り付けられる、ことを特徴とする請求項27に記載の洗濯機。
【請求項29】
センサ装置は、洗濯機の中の重量負荷を表す位置を測定するように構成される、ことを特徴とする請求項27または28に記載の洗濯機。
【請求項30】
基準素子の位置を検出する方法であって、
前記基準素子によって磁界を発生させるステップと、
前記基準素子によって発生させられる磁界を受信パッドによって測定するステップと、
前記受信パッドで測定される磁界に基づいて前記基準素子の前記位置を信号調整および信号処理電子回路によって測定するステップとを含む、ことを特徴とする方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【公表番号】特表2009−503465(P2009−503465A)
【公表日】平成21年1月29日(2009.1.29)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−523246(P2008−523246)
【出願日】平成18年7月27日(2006.7.27)
【国際出願番号】PCT/EP2006/007454
【国際公開番号】WO2007/017136
【国際公開日】平成19年2月15日(2007.2.15)
【出願人】(506225857)エヌシーティーエンジニアリング ゲーエムベーハー (10)
【Fターム(参考)】
【公表日】平成21年1月29日(2009.1.29)
【国際特許分類】
【出願日】平成18年7月27日(2006.7.27)
【国際出願番号】PCT/EP2006/007454
【国際公開番号】WO2007/017136
【国際公開日】平成19年2月15日(2007.2.15)
【出願人】(506225857)エヌシーティーエンジニアリング ゲーエムベーハー (10)
【Fターム(参考)】
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