第１の事象と第２の事象との間の時間差を求める方法
【課題】２つの事象間の時間差の測定を高い時間分解能で測定し、時間測定に起因する電磁障害を低減する。
【解決手段】位置測定装置の測定信号評価ユニット（３）を用いて第１の事象（Ａ）と第２の事象（Ｂ）との間の時間差（Ｔ）を求める方法であって、単一または複数の周期信号（ｘ1（ｔ），ｘ2（ｔ））から位置値が求められ、第１の事象（Ａ）の発生時に第１の位置値（φA）が測定信号評価ユニット（３）により求められ、第１の事象（Ｂ）の発生時に第２の位置値（φB）が測定信号評価ユニット（３）により求められ、第１および第２の位置値（φA，φB）により時間差（Ｔ）が求められる。
【解決手段】位置測定装置の測定信号評価ユニット（３）を用いて第１の事象（Ａ）と第２の事象（Ｂ）との間の時間差（Ｔ）を求める方法であって、単一または複数の周期信号（ｘ1（ｔ），ｘ2（ｔ））から位置値が求められ、第１の事象（Ａ）の発生時に第１の位置値（φA）が測定信号評価ユニット（３）により求められ、第１の事象（Ｂ）の発生時に第２の位置値（φB）が測定信号評価ユニット（３）により求められ、第１および第２の位置値（φA，φB）により時間差（Ｔ）が求められる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置測定装置の測定信号評価ユニットを用いて第１の事象と第２の事象との間の時間差を求める方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
技術的システム、特に自動化技術における技術的システムにおいて、しばしばさまざまの課題のために、２つの事象の発生時点間の時間差が非常に正確に検出されなければならない。このために一般にはクロックパルス発生器によって作成された周期的な矩形パルス信号が使用される。通常のシステムの場合に、両事象間の時間差は両事象間に存在する矩形パルスの個数から求められる。
【０００３】
したがって、２つの事象間の時間差の分解能は、クロックパルス発生器により作成される矩形パルスの周波数によって制限される。求められる時間差の時間分解能を高めようとするほど、矩形パルス信号の周波数は高く選定されなければならない。非常に高い分解能を得ようとするならば、矩形パルス信号の周波数を相応に高く選定しなければならない。すなわち、矩形パルスが非常に短い時間間隔で続かなければならない。しかし、高い周波数を有する矩形パルス信号は電磁障害を発生し、電磁障害は、特に近くに配置されている電気構成部分に誤動作を生じ得る。
【０００４】
例えば使用される通常のクロック周波数は１００ＭＨｚ以上の範囲にある。これに関係して、時間分解能の向上を達成するために、幾つもの論理ゲートを介して幾つもの相互に遅延されたクロック信号を評価することが考えられ得る。しかしながら、この場合には非常に多数の遅延要素が必要である。
【０００５】
更に、直線状に上昇する電圧の走査を介して、例えば電流源を介して充電されるコンデンサの電圧を走査することにより、２つの事象間の時間差を測定することができる。しかしながら、このような時間測定は比較的不正確である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、２つの事象間の時間差を高い時間分解能で測定し、時間測定に起因する電磁障害を低減することができる第１の事象と第２の事象との間の時間差を求める方法および位置測定システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の事象と第２の事象との間の時間差を求める方法に関する課題は、本発明によれば、位置測定装置の測定信号評価ユニットを用いて第１の事象と第２の事象との間の時間差を求める方法であって、単一または複数の周期信号から位置値が求められ、第１の事象の発生時に第１の位置値が測定信号評価ユニットにより求められ、第２の事象の発生時に第２の位置値が測定信号評価ユニットにより求められ、第１の位置値および第２の位置値により時間差が求められることによって解決される。
【０００８】
位置測定システムに関する課題は、本発明によれば、第１の事象と第２の事象との間の時間差を求めるために測定信号評価ユニットを備え、単一または複数の周期信号から位置値が求められ、第１の事象の発生時に第１の位置値が測定信号評価ユニットにより求められ、第２の事象の発生時に第２の位置値が測定信号評価ユニットにより求められ、第１および第２の位置値により時間差が求められることによって解決される。
【０００９】
本発明の有利な実施態様は従属請求項に記載されている。本発明による方法の有利な実施態様は位置測定システムの有利な実施態様に類似して得られ、またその逆も成り立つ。
【００１０】
第１の位置値と第２の位置値との間の位置差が求められかつ位置差が比例係数により重み付けされることによって時間差が求められると有利であることが分かった。これによって、時間差の簡単な検出が補償される。
【００１１】
更に、１つの周期信号が当該周期信号に割り当てられた１つの信号発生器により作成されるか、または複数の周期信号が当該周期信号に割り当てられた複数の信号発生器により作成されると有利であることが分かった。これによって、１つの周期信号または複数の周期信号が特別に簡単に作成される。
【００１２】
更に、１つの周期信号または複数の周期信号が、第１の事象および第２の事象の発生時にだけ、測定信号評価ユニットのための入力値を作成するために走査されると有利であることが分かった。これによって、測定信号評価ユニットの簡単な使用が可能にされる。
【００１３】
更に、そのようにして求められた時間差が磁歪式位置測定システムにおける移動可能な磁石の位置を決定するために用いられると有利であることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は本発明の実施例を示すブロック図である。
【図２】図２は２つの周期信号を示す波形図である。
【図３】図３は通常の磁歪式位置測定システムを示す概略図である。
【図４】図４は求められた時間差から位置を検出するためのブロック図である。
【図５】図５は本発明の他の実施例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施例を図面に示し、以下において更に詳細に説明する。
【００１６】
例えばモータ回転軸のような回転運動可能な機械要素の位置を測定するための通常の位置測定装置においては、一般に２つの信号発生器が回転運動可能な実量器を走査し、実量器に配置された目盛に応じて周期信号を作成し、これらの信号から測定信号評価ユニットにより機械要素の現在位置が決定される。
【００１７】
独国特許第１０２００４０３８６２１号明細書にはこのような位置測定装置が記載されており、この位置測定装置においては２つの互いに位相のずれた正弦波状の信号から測定信号評価ユニットにより位置φCCが求められる。独国特許第１０２００４０３８６２１号明細書の図１およびその関連説明によれば、２つの信号発生器１，２が、独国特許第１０２００４０３８６２１号明細書の図１に示された実量器の目盛を走査し、２つの互いに位相のずれた正弦波状の測定信号ｘ，ｙを出力する。引続いて両測定信号ｘ，ｙは２つのアナログディジタル変換器により固定の時間基準にて走査される。そのようにしてディジタル化された両測定信号ｘ，ｙから、独国特許第１０２００４０３８６２１号明細書の図１に示されている後段に接続された測定信号評価ユニットによって位置信号φCCが求められる。この場合に、独国特許第１０２００４０３８６２１号明細書の図１による測定信号評価ユニットは、まず入力側において測定信号ｘ，ｙのアナログディジタル変換を実行し、出力側において測定信号評価ユニットによって求められた位置信号φCCを出力する。この場合に、独国特許第１０２００４０３８６２１号明細書の図１およびその関連説明において説明されている測定信号評価ユニットは、位置測定装置の考えられ得る１つの測定信号評価ユニットであるにすぎない。通常の位置測定装置は一般に全てが測定信号評価ユニットを有し、測定信号評価ユニットが２つ又はそれ以上の測定信号から位置信号すなわち位置を求める。
【００１８】
独国特許出願公開第２７２９６９７号明細書には、例えば、２つの測定信号から位置信号を決定する位置測定装置の他の測定信号評価ユニットが開示されている。この場合には、そのような通常の測定装置は、しばしばなおも精度を高めるために、例えば、測定信号のオフセット誤差、振幅誤差、位相誤差および高調波誤差を補償および／または補正して、求められた位置の精度を高める特別な方法を含んでいる。
【００１９】
更に、求められた位置の精度を高めるために、例えば実量器が２つのずらされた位置のみなならず、少なくとも３つのずらされた位置において走査される方法も知られている。刊行物「“Ｖｅｒｆａｈｒｅｎ ｕｎｄ Ｖｏｒｒｉｃｈｔｕｎｇ ｚｕｒ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｓｍｅｓｓｕｎｇ ｍｉｔ ｍｅｈｒ ａｌｓ ｚｗｅｉ Ｓｅｎｓｏｒｅｎ （２つよりも多いセンサによる位置測定方法および装置）”，Ｄｒ．Ｒｏｌａｎｄ Ｆｉｎｋｌｅｒ，Ｄｒ．Ｈａｎｓ−Ｇｅｏｒｇ Ｋｏｅｐｋｅｎ，ｗｗｗ．ｐｒｉｏｒａｒｔｄａｔａｂａｓｅ．ｃｏｍ／ＩＰＣＯＭ／００００３５５４１／」から、例えば２つよりも多い測定信号から位置信号を求める方法および装置が知られている。
【００２０】
位置測定装置において従来技術から公知のこのような測定信号評価は、これが比較的低い周波数の測定信号から非常に高い精度で相応の位置、すなわち位置信号を算出するという特性を有する。
【００２１】
本発明によれば、このような一般的に知られている測定信号評価ユニットが、第１の事象と第２の事象との間の時間差を求めるために使用される。
【００２２】
本発明の実施例が本出願の図１に概略図の形で示されている。第１の信号発生器１が第１の周期信号ｘ1（ｔ）を発生し、第２の信号発生器２が第２の周期信号ｘ2（ｔ）を発生する。実施例において両信号ｘ1（ｔ），ｘ2（ｔ）は正弦波状であり、相互に時間的にずれている。しかし、両信号は正弦波状でない他の信号波形を持っていてもよい。両信号が同じ信号波形を有することは必ずしも必要ではない。しかし、両信号は好ましくは矩形状でない信号波形を有する方がよい。
【００２３】
両信号ｘ1（ｔ），ｘ2（ｔ）は、それぞれアナログディジタル変換器１１，１２に入力量として供給される。第１の事象Ａの発生時および第２の事象Ｂの発生時に、論理ＯＲゲート１３の出力に、その都度１つのクロックパルスｉが発生する。クロックパルスｉは、両アナログディジタル変換器１１，１２に、それぞれアナログ信号ｘ1（ｔ），ｘ2（ｔ）の１回の走査（サンプリング）を実行させる。第１の事象Ａおよび第２の事象Ｂの発生は、ＯＲゲート１３に入力量としてそれぞれトリガーパルスの形で供給される。両アナログディジタル変換器１１，１２は、そのようにして、第１の事象Ａの発生時点ｔaで走査された信号値ｘ1（ｔa），ｘ2（ｔa）と、第２の事象Ｂの発生時点ｔbで走査された信号値ｘ1（ｔb），ｘ2（ｔb）とを発生する。次に、信号値ｘ1（ｔa），ｘ2（ｔa）ならびに信号値ｘ1（ｔb），ｘ2（ｔb）は、既に説明した測定信号評価を行なう従来技術から公知の測定信号評価ユニット３に入力値として供給される。
【００２４】
測定信号評価ユニット３は、出力側において両信号値ｘ1（ｔa），ｘ2（ｔa）から位置値φAを求め、そして両信号値ｘ1（ｔb），ｘ2（ｔb）から位置値φBを求める。この測定信号評価ユニット３において行なわれる測定信号評価は、例えば、独国特許第１０２００４０３８６２１号明細書の図１およびその関連説明において開示された測定信号評価と一致する。この場合に、本発明にしたがって、独国特許第１０２００４０３８６２１号明細書の図１に開示された両信号発生器１，２ならびに実量器が、本出願の図１に示されている第１および第２の信号発生器１，２によって置き換えられ、かつ両アナログディジタル変換器は、固定の周期基準（例えば全て０．１２５ｍｓ）で信号を走査するのではなく、第１の事象Ａの発生時にただ１度だけ、そして第２の事象Ｂの発生時にただ１度だけ信号を走査（サンプリング）するように制御される。両信号発生器は、常に一定の周期、したがって常に一定の周波数を有する周期信号を発生する。本出願の図１における位置値φA，φBは、独国特許第１０２００４０３８６２１号明細書の図１による位置信号φCCの個別の値に相当する。代替として、測定信号評価ユニット３は独国特許出願公開第２７２９６９７号明細書に記載されている測定信号評価ユニットの形でも実現可能である。この場合に、既に述べたように原理的には、位置測定装置における従来技術から公知のあらゆる測定信号評価ユニットが本発明の実現のために使用可能である。この場合に、信号発生器は、その都度使用される測定信号評価ユニットに適合しかつその都度使用される測定信号評価ユニットが処理できる信号を発生しなければならない。
【００２５】
そのようにして求められた位置値φA，φBは、図１に示されているように、次のステップにおいて入力量として位置差算出装置４に供給される。引続いて位置差算出装置４が、実施例において、
Δφ＝φB−φA
なる関係にしたがって、第２の位置値φBから第１の位置値φAを減算することによって、第１の位置値φAと第２の位置値φBとの間の位置差Δφを算出する。
【００２６】
位置差算出装置４は、出力側において、そのようにして求められた位置差Δφを実施例においては乗算器５に出力する。乗算器５は、この実施例においては位置差Δφに比例係数Ｃを乗算することによって、位置差Δφの重み付けを行なう。比例係数Ｃは、周期信号ｘ1（ｔ），ｘ2（ｔ）の周波数ｆに依存し、両信号ｘ1（ｔ），ｘ2（ｔ）が同じ周波数ｆを有しかつ正弦波状であって互いに時間的にずれているという前提のもとに得られ、例えば、
Ｃ＝１／ω
ω＝２πｆ
である。
【００２７】
比例係数Ｃとの乗算の形でそのようにして行なわれる重み付けにより、求められた位置差Δφはこの位置差Δφに相当する時間差Ｔに換算され、乗算器５の出力端に出力される。そのようにして求められた時間差Ｔは、その都度の技術的な必要性に応じて任意に後続処理をすることができる。
【００２８】
念のために図２においてもう一度、測定信号評価ユニット３の機能の簡単な一般的に知られた実現が模範的に示されている。両周期信号ｘ1（ｔ），ｘ2（ｔ）は、時間ｔに対してではなく、この実施例において、
φ＝ωｔ
なる角度によって与えられている位置に対して描かれている。両周期信号ｘ1（ｔ），ｘ2（ｔ）は、
ｘ1（ｔ）＝Ｄｓｉｎ（ω・ｔ）
ｘ2（ｔ）＝Ｄｃｏｓ（ω・ｔ）
Ｄ：振幅
によって与えられている。
【００２９】
時点ｔAで事象Ａが発生すると、２つの信号値ｘ1（ｔA），ｘ2（ｔA）、すなわち、
ｘ1（ｔA）＝Ｄｓｉｎ（ω・ｔA）
ｘ2（ｔA）＝Ｄｃｏｓ（ω・ｔA）
が検出される。
時点ｔBで事象Ｂが発生すると、２つの信号値ｘ1（ｔB），ｘ2（ｔB）、すなわち、
ｘ1（ｔB）＝Ｄｓｉｎ（ω・ｔB）
ｘ2（ｔB）＝Ｄｃｏｓ（ω・ｔB）
が検出される。
【００３０】
まず、事象Ａに基づいて検出された信号値ｘ1（ｔA），ｘ2（ｔA）から、
φ’A＝ａｔａｎ２（ｘ1（ｔA），ｘ2（ｔA））＝ａｒｇ（ｘ2（ｔA）＋ｊｘ1（ｔA））
が計算される。この場合に、ａｔａｎ２（ｂ，ａ）およびａｒｇ（ａ＋ｊｂ）は、−π≦ａｒｇ（ａ＋ｊｂ）≦πを有する複素数ａ＋ｊｂの偏角を意味する（すなわち、ａ＋ｊｂ＝｜ａ＋ｊｂ｜ｅjarg(a+jb)）。
【００３１】
そのあとでφA＝ｍｏｄ（φ’A，π／２）が計算される。ただし、ｍｏｄ（）はモジュロ関数（ｍｏｄｕｌｏ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）である。
【００３２】
同様に事象Ｂに基づいて検出された信号値ｘ1（ｔB），ｘ2（ｔB）から、
φ’B＝ａｔａｎ２（ｘ1（ｔB），ｘ2（ｔB））＝ａｒｇ（ｘ2（ｔB）＋ｊｘ1（ｔB））
が計算される。
【００３３】
更に、事象Ａと事象Ｂとの間において、信号ｘ1（ｔ），ｘ2（ｔ）の零通過の回数ｑが求められる。引続いて、最初の計数された零通過が、
−π≦φ'A＜−π／２の場合にｘ1（ｔ）の正の零通過であったならば、
−π／２≦φ'A＜０の場合にｘ2（ｔ）の負の零通過であったならば、
０≦φ'A＜π／２の場合にｘ1（ｔ）の負の零通過であったならば、もしくは
π／２≦φ'A＜πの場合にｘ2（ｔ）の正の零通過であったならば、
ｑが１だけ増加させられる。
これに対して、最初の計数された零通過が、
−π≦φ'A＜−π／２の場合にｘ1（ｔ）の負の零通過であったならば、
−π／２≦φ'A＜０の場合にｘ2（ｔ）の正の零通過であったならば、
０≦φ'A＜π／２の場合にｘ1（ｔ）の正の零通過であったならば、もしくは
π／２≦φ'A＜πの場合にｘ2（ｔ）の負の零通過であったならば、
ｑが１だけ減少させられる。
【００３４】
引続いてもう一度、最後の計数された零通過が、
−π≦φ'B＜−π／２の場合にｘ2（ｔ）の負の零通過であったならば、
−π／２≦φ'B＜０の場合にｘ1（ｔ）の負の零通過であったならば、
０≦φ'B＜π／２の場合にｘ2（ｔ）の正の零通過であったならば、または
π／２≦φ'B＜πの場合にｘ1（ｔ）の正の零通過であったならば、
ｑが１だけ増加させられる。
これに対して、最初の計数された零通過が、
−π≦φ'B＜−π／２の場合にｘ2（ｔ）の正の零通過であったならば、
−π／２≦φ'B＜０の場合にｘ1（ｔ）の正の零通過であったならば、
０≦φ'B＜π／２の場合にｘ2（ｔ）の負の零通過であったならば、または
π／２≦φ'B＜πの場合にｘ1（ｔ）の負の零通過であったならば、
ｑが１だけ減少させられる。
【００３５】
従って、ｑ−１は事象Ａ，Ｂ間を完全に通過する信号ｘ1（ｔ），ｘ2（ｔ）の象限の個数を示す。その際に、最初もしくは最後に計数された零通過に応じて＋１または−１の補正が必要となることがある。なぜならば、測定精度に基づいて、最初に計数された零通過とφAに関して求められた象限との間でも、最後に計数された零通過とφA’に関して求められた象限との間でも、不一致が起こり得るからである。
【００３６】
独国特許出願公開第２７２９６９７号明細書においては、上述のｑの検出の代わりに、方向弁別器およびアップダウンカウンタが使用される。なぜならば、そこでは一定の角速度で回転するｓｉｎ／ｃｏｓ発生器によってではなく、回転方向変化によっても算出されなければならないからである。
【００３７】
そのあとで、
φB＝ｑ・π／２＋ｍｏｄ（φ’B，π／２）
が計算される。その際に位置差Δφが、
Δφ＝φB−φA
で得られ、位置差算出ユニット４の出力端に出力される。
【００３８】
その後、時間差Ｔが、
Ｔ＝Ｃ・Δφ＝（φB−φA）／ω
で得られる。上記関係の変換は乗算器５において行なわれる。
【００３９】
本発明は、短時間に相前後して発生する２つの事象間の時間差の正確な検出が位置の検出のために必要である例えば磁歪式位置測定システムのような位置測定のための位置測定システムにおいて、特に有利に使用することができる。
【００４０】
図３には通常の磁歪式位置測定システムの原理が示されている。好ましくはリング状の永久磁石７として構成されている磁石が、永久磁石７に通されている測定棒８に沿って、移動方向Ｘに沿って移動させられる。センサ電子装置６が位置ｘ（ｔ）、すなわち永久磁石７の位置を決定する。このためにセンサ電子装置６は固定の周期基準（例えば、ミリ秒）にて開始パルス９を発生し、この開始パルス９は電流パルスとして測定棒８を通流する。永久磁石７の位置において電流パルスによって一緒に導かれる磁界が測定棒８内に機械的ねじれを生じさせ、この機械的ねじれが測定棒８内に固体伝送音波を生じ、この固体伝送音波がセンサ電子装置６に戻る。この固体伝送音波の到着がセンサ電子装置６内に記録され、停止パルス１０に変換される。この場合に、開始パルス９（事象Ａに相当）と付属の停止パルス１０（事象Ｂに相当）との間の時間差が永久磁石７の位置ｘ（ｔ）に比例する。
【００４１】
時点ｔvで永久磁石７の位置ｘを検出するために（事象Ａの発生）、時間差Ｔが乗算器６により定数Ｋと乗算される。定数Ｋは、電気的な開始パルス９の走行時間を無視して、測定棒８内における固体伝送音波の速度から生じる。
【００４２】
したがって、時点ｔvでの永久磁石７の位置ｘは、
ｘ＝Ｋ・Ｔ
によって得られる。
【００４３】
特に磁歪式位置測定システムにおいて、図１および付属の説明にしたがって第１の事象Ａである開始パルスと、図１にしたがって第２の事象Ｂである付属の停止パルス１０との間の求めるべき時間差Ｔは非常に小さい。したがって、磁歪式位置測定システムにおける本発明の使用は十分適している。なぜならば、既に述べたように、両事象間の測定すべき時間差が非常に小さく、それゆえ通常の磁歪式位置測定システムにおける時間差の測定のためには、時間測定の高い分解能を得ようとする場合に、時間測定に高い矩形パルス信号周波数（１００ＭＨｚ以上）が必要であるからである。しかし、通常の磁歪式位置測定システムにおいて必要なこの高周波のクロック信号は電磁障害源であり、これは特に、例えば磁歪式位置測定システムの図３による敏感なセンサ電子装置６を妨害する。本発明により、相応の同じ時間分解能において、相対的に低い周波数（例えば０．５ＭＨｚ以下）の周期信号ｘ1（ｔ），ｘ2（ｔ）が必要であり、両周期信号は、極めて低い周波数および矩形に代わる正弦波形によって、電磁障害の発生が著しく少ない。
【００４４】
したがって、必要な時間測定に起因する障害を本発明によって低減することができる。
【００４５】
しかしながら、もちろん本発明は、走行時間の測定に基づく位置測定システムのその他のタイプ、すなわち走行時間の測定に基づく位置測定装置のその他のタイプにおいても使用可能である。
【００４６】
磁歪式位置測定システムは、例えば米国特許第５３３４９３３号明細書、米国特許第３８９８５５５号明細書および欧州特許第０４４２９８５明細書から公知である。更に、磁歪式位置測定システムは、著書「“Ｌｉｎｅａｒｅ Ｗｅｇ− ｕｎｄ Ａｂｓｔａｎｄｓｓｅｎｓｏｒｅｎ”，２００４，ＩＳＢＮ ３−９３７８８９−０７−８，５３−６６頁」から公知である。更に、磁歪式位置測定システムは、例えばインターネットページ「ｗｗｗ．ｍｔｓｓｅｎｓｏｒ．ｄｅ／ｆｉｌｅｄｍｉｎ／ｍｅｄｉｅｎ／ｄｏｗｎｌｏａｄｓ／ｍｔs_ｍｅｓｓｐｒｉｎｚｉｐ．ｐｄｆ」において開示されているＭＴＳｓｅｎｓｏｒ社のリーフレットフォルダ「Ｍａｇｎｅｔｏｓｔｒｉｋｔｉｏｎ，Ｐｈｙｓｉｋａｌｉｓｃｈｅ Ｇｒｕｎｄｌａｇｅｎ」から知られている。
【００４７】
図５には本発明の他の実施例が示されている。図５に示されている実施形態は、基本構成および動作態様に関して、図１に示した前述の実施形態にほぼ一致する。したがって、図５において、同じ要素には、図１と同じ符号が付されている。主な相違は、図５による実施形態の場合には時間差Ｔを求めるために第１の周期信号ｘ1（ｔ）のみが、したがって第１の信号発生器１のみが必要とされる点にある。図１による実施形態に比べると、図１に示された回路は、図５においては入力信号の論理ＯＲ結合を行なう他の論理ＯＲゲート１４と、時間ＴVだけの入力信号の時間遅延を行なう時間遅延要素１５と、２つのスイッチ１６，１７とに関して拡張されている。
【００４８】
信号ｘ1（ｔ）はアナログディジタル変換器１１に入力量として供給される。第１の事象Ａの発生時および第２の事象Ｂの発生時に、論理ＯＲゲート１３の出力端に、その都度１つのクロックパルスｉが発生し、クロックパルスｉは、ＯＲゲート１４を介して転送され、アナログディジタル変換器１１にその都度アナログ信号ｘ1（ｔ）の１度だけの走査（サンプリング）を行わせる。その際に、第１の事象Ａおよび第２の事象Ｂの発生がＯＲゲート１３にそれぞれのトリガパルスの形で入力量として供給される。
【００４９】
アナログディジタル変換器１１は、そのようにして第１の事象Ａの発生時点ｔaで走査された信号値ｘ1（ｔa）および第２の事象Ｂの発生時点ｔbで走査された信号値ｘ1（ｔb）を発生する。しかし、時間遅延要素１５によって、アナログディジタル変換器１１は、事象の各発生時に時間ＴVだけ時間的にずらされた他の走査を行わされかつ信号値ｘ1（ｔa＋ＴV），ｘ1（ｔb＋ＴV）を出力側に発生させられる。スイッチ１６，１７により、信号値ｘ1（ｔa），ｘ1（ｔa＋ＴV），ｘ1（ｔb），ｘ1（ｔb＋ＴV）が測定信号評価ユニット３に入力値として出力される。スイッチ１６，１７は、制御入力端Ｓに論理「１」が現れたときに入力信号を出力端に与える。
【００５０】
信号値ｘ1（ｔa＋ＴV）は図１による信号値ｘ2（ｔa）に相当し、信号値ｘ1（ｔb＋ＴV）は図１による信号値ｘ2（ｔb）に相当する。そのほかに関しては、図５による実施形態の動作態様は図１による実施形態の動作態様に一致する。
【符号の説明】
【００５１】
１ 信号発生器
２ 信号発生器
３ 測定信号評価ユニット
４ 位置差算出ユニット
５ 乗算器
６ センサ電子装置
７ 永久磁石
８ 測定棒
９ 開始パルス
１０ 停止パルス
１１ アナログディジタル変換器
１２ アナログディジタル変換器
１３ 論理ＯＲゲート
１４ 論理ＯＲゲート
１５ 時間遅延要素
１６ スイッチ
１７ スイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置測定装置の測定信号評価ユニットを用いて第１の事象と第２の事象との間の時間差を求める方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
技術的システム、特に自動化技術における技術的システムにおいて、しばしばさまざまの課題のために、２つの事象の発生時点間の時間差が非常に正確に検出されなければならない。このために一般にはクロックパルス発生器によって作成された周期的な矩形パルス信号が使用される。通常のシステムの場合に、両事象間の時間差は両事象間に存在する矩形パルスの個数から求められる。
【０００３】
したがって、２つの事象間の時間差の分解能は、クロックパルス発生器により作成される矩形パルスの周波数によって制限される。求められる時間差の時間分解能を高めようとするほど、矩形パルス信号の周波数は高く選定されなければならない。非常に高い分解能を得ようとするならば、矩形パルス信号の周波数を相応に高く選定しなければならない。すなわち、矩形パルスが非常に短い時間間隔で続かなければならない。しかし、高い周波数を有する矩形パルス信号は電磁障害を発生し、電磁障害は、特に近くに配置されている電気構成部分に誤動作を生じ得る。
【０００４】
例えば使用される通常のクロック周波数は１００ＭＨｚ以上の範囲にある。これに関係して、時間分解能の向上を達成するために、幾つもの論理ゲートを介して幾つもの相互に遅延されたクロック信号を評価することが考えられ得る。しかしながら、この場合には非常に多数の遅延要素が必要である。
【０００５】
更に、直線状に上昇する電圧の走査を介して、例えば電流源を介して充電されるコンデンサの電圧を走査することにより、２つの事象間の時間差を測定することができる。しかしながら、このような時間測定は比較的不正確である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、２つの事象間の時間差を高い時間分解能で測定し、時間測定に起因する電磁障害を低減することができる第１の事象と第２の事象との間の時間差を求める方法および位置測定システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の事象と第２の事象との間の時間差を求める方法に関する課題は、本発明によれば、位置測定装置の測定信号評価ユニットを用いて第１の事象と第２の事象との間の時間差を求める方法であって、単一または複数の周期信号から位置値が求められ、第１の事象の発生時に第１の位置値が測定信号評価ユニットにより求められ、第２の事象の発生時に第２の位置値が測定信号評価ユニットにより求められ、第１の位置値および第２の位置値により時間差が求められることによって解決される。
【０００８】
位置測定システムに関する課題は、本発明によれば、第１の事象と第２の事象との間の時間差を求めるために測定信号評価ユニットを備え、単一または複数の周期信号から位置値が求められ、第１の事象の発生時に第１の位置値が測定信号評価ユニットにより求められ、第２の事象の発生時に第２の位置値が測定信号評価ユニットにより求められ、第１および第２の位置値により時間差が求められることによって解決される。
【０００９】
本発明の有利な実施態様は従属請求項に記載されている。本発明による方法の有利な実施態様は位置測定システムの有利な実施態様に類似して得られ、またその逆も成り立つ。
【００１０】
第１の位置値と第２の位置値との間の位置差が求められかつ位置差が比例係数により重み付けされることによって時間差が求められると有利であることが分かった。これによって、時間差の簡単な検出が補償される。
【００１１】
更に、１つの周期信号が当該周期信号に割り当てられた１つの信号発生器により作成されるか、または複数の周期信号が当該周期信号に割り当てられた複数の信号発生器により作成されると有利であることが分かった。これによって、１つの周期信号または複数の周期信号が特別に簡単に作成される。
【００１２】
更に、１つの周期信号または複数の周期信号が、第１の事象および第２の事象の発生時にだけ、測定信号評価ユニットのための入力値を作成するために走査されると有利であることが分かった。これによって、測定信号評価ユニットの簡単な使用が可能にされる。
【００１３】
更に、そのようにして求められた時間差が磁歪式位置測定システムにおける移動可能な磁石の位置を決定するために用いられると有利であることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は本発明の実施例を示すブロック図である。
【図２】図２は２つの周期信号を示す波形図である。
【図３】図３は通常の磁歪式位置測定システムを示す概略図である。
【図４】図４は求められた時間差から位置を検出するためのブロック図である。
【図５】図５は本発明の他の実施例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施例を図面に示し、以下において更に詳細に説明する。
【００１６】
例えばモータ回転軸のような回転運動可能な機械要素の位置を測定するための通常の位置測定装置においては、一般に２つの信号発生器が回転運動可能な実量器を走査し、実量器に配置された目盛に応じて周期信号を作成し、これらの信号から測定信号評価ユニットにより機械要素の現在位置が決定される。
【００１７】
独国特許第１０２００４０３８６２１号明細書にはこのような位置測定装置が記載されており、この位置測定装置においては２つの互いに位相のずれた正弦波状の信号から測定信号評価ユニットにより位置φCCが求められる。独国特許第１０２００４０３８６２１号明細書の図１およびその関連説明によれば、２つの信号発生器１，２が、独国特許第１０２００４０３８６２１号明細書の図１に示された実量器の目盛を走査し、２つの互いに位相のずれた正弦波状の測定信号ｘ，ｙを出力する。引続いて両測定信号ｘ，ｙは２つのアナログディジタル変換器により固定の時間基準にて走査される。そのようにしてディジタル化された両測定信号ｘ，ｙから、独国特許第１０２００４０３８６２１号明細書の図１に示されている後段に接続された測定信号評価ユニットによって位置信号φCCが求められる。この場合に、独国特許第１０２００４０３８６２１号明細書の図１による測定信号評価ユニットは、まず入力側において測定信号ｘ，ｙのアナログディジタル変換を実行し、出力側において測定信号評価ユニットによって求められた位置信号φCCを出力する。この場合に、独国特許第１０２００４０３８６２１号明細書の図１およびその関連説明において説明されている測定信号評価ユニットは、位置測定装置の考えられ得る１つの測定信号評価ユニットであるにすぎない。通常の位置測定装置は一般に全てが測定信号評価ユニットを有し、測定信号評価ユニットが２つ又はそれ以上の測定信号から位置信号すなわち位置を求める。
【００１８】
独国特許出願公開第２７２９６９７号明細書には、例えば、２つの測定信号から位置信号を決定する位置測定装置の他の測定信号評価ユニットが開示されている。この場合には、そのような通常の測定装置は、しばしばなおも精度を高めるために、例えば、測定信号のオフセット誤差、振幅誤差、位相誤差および高調波誤差を補償および／または補正して、求められた位置の精度を高める特別な方法を含んでいる。
【００１９】
更に、求められた位置の精度を高めるために、例えば実量器が２つのずらされた位置のみなならず、少なくとも３つのずらされた位置において走査される方法も知られている。刊行物「“Ｖｅｒｆａｈｒｅｎ ｕｎｄ Ｖｏｒｒｉｃｈｔｕｎｇ ｚｕｒ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｓｍｅｓｓｕｎｇ ｍｉｔ ｍｅｈｒ ａｌｓ ｚｗｅｉ Ｓｅｎｓｏｒｅｎ （２つよりも多いセンサによる位置測定方法および装置）”，Ｄｒ．Ｒｏｌａｎｄ Ｆｉｎｋｌｅｒ，Ｄｒ．Ｈａｎｓ−Ｇｅｏｒｇ Ｋｏｅｐｋｅｎ，ｗｗｗ．ｐｒｉｏｒａｒｔｄａｔａｂａｓｅ．ｃｏｍ／ＩＰＣＯＭ／００００３５５４１／」から、例えば２つよりも多い測定信号から位置信号を求める方法および装置が知られている。
【００２０】
位置測定装置において従来技術から公知のこのような測定信号評価は、これが比較的低い周波数の測定信号から非常に高い精度で相応の位置、すなわち位置信号を算出するという特性を有する。
【００２１】
本発明によれば、このような一般的に知られている測定信号評価ユニットが、第１の事象と第２の事象との間の時間差を求めるために使用される。
【００２２】
本発明の実施例が本出願の図１に概略図の形で示されている。第１の信号発生器１が第１の周期信号ｘ1（ｔ）を発生し、第２の信号発生器２が第２の周期信号ｘ2（ｔ）を発生する。実施例において両信号ｘ1（ｔ），ｘ2（ｔ）は正弦波状であり、相互に時間的にずれている。しかし、両信号は正弦波状でない他の信号波形を持っていてもよい。両信号が同じ信号波形を有することは必ずしも必要ではない。しかし、両信号は好ましくは矩形状でない信号波形を有する方がよい。
【００２３】
両信号ｘ1（ｔ），ｘ2（ｔ）は、それぞれアナログディジタル変換器１１，１２に入力量として供給される。第１の事象Ａの発生時および第２の事象Ｂの発生時に、論理ＯＲゲート１３の出力に、その都度１つのクロックパルスｉが発生する。クロックパルスｉは、両アナログディジタル変換器１１，１２に、それぞれアナログ信号ｘ1（ｔ），ｘ2（ｔ）の１回の走査（サンプリング）を実行させる。第１の事象Ａおよび第２の事象Ｂの発生は、ＯＲゲート１３に入力量としてそれぞれトリガーパルスの形で供給される。両アナログディジタル変換器１１，１２は、そのようにして、第１の事象Ａの発生時点ｔaで走査された信号値ｘ1（ｔa），ｘ2（ｔa）と、第２の事象Ｂの発生時点ｔbで走査された信号値ｘ1（ｔb），ｘ2（ｔb）とを発生する。次に、信号値ｘ1（ｔa），ｘ2（ｔa）ならびに信号値ｘ1（ｔb），ｘ2（ｔb）は、既に説明した測定信号評価を行なう従来技術から公知の測定信号評価ユニット３に入力値として供給される。
【００２４】
測定信号評価ユニット３は、出力側において両信号値ｘ1（ｔa），ｘ2（ｔa）から位置値φAを求め、そして両信号値ｘ1（ｔb），ｘ2（ｔb）から位置値φBを求める。この測定信号評価ユニット３において行なわれる測定信号評価は、例えば、独国特許第１０２００４０３８６２１号明細書の図１およびその関連説明において開示された測定信号評価と一致する。この場合に、本発明にしたがって、独国特許第１０２００４０３８６２１号明細書の図１に開示された両信号発生器１，２ならびに実量器が、本出願の図１に示されている第１および第２の信号発生器１，２によって置き換えられ、かつ両アナログディジタル変換器は、固定の周期基準（例えば全て０．１２５ｍｓ）で信号を走査するのではなく、第１の事象Ａの発生時にただ１度だけ、そして第２の事象Ｂの発生時にただ１度だけ信号を走査（サンプリング）するように制御される。両信号発生器は、常に一定の周期、したがって常に一定の周波数を有する周期信号を発生する。本出願の図１における位置値φA，φBは、独国特許第１０２００４０３８６２１号明細書の図１による位置信号φCCの個別の値に相当する。代替として、測定信号評価ユニット３は独国特許出願公開第２７２９６９７号明細書に記載されている測定信号評価ユニットの形でも実現可能である。この場合に、既に述べたように原理的には、位置測定装置における従来技術から公知のあらゆる測定信号評価ユニットが本発明の実現のために使用可能である。この場合に、信号発生器は、その都度使用される測定信号評価ユニットに適合しかつその都度使用される測定信号評価ユニットが処理できる信号を発生しなければならない。
【００２５】
そのようにして求められた位置値φA，φBは、図１に示されているように、次のステップにおいて入力量として位置差算出装置４に供給される。引続いて位置差算出装置４が、実施例において、
Δφ＝φB−φA
なる関係にしたがって、第２の位置値φBから第１の位置値φAを減算することによって、第１の位置値φAと第２の位置値φBとの間の位置差Δφを算出する。
【００２６】
位置差算出装置４は、出力側において、そのようにして求められた位置差Δφを実施例においては乗算器５に出力する。乗算器５は、この実施例においては位置差Δφに比例係数Ｃを乗算することによって、位置差Δφの重み付けを行なう。比例係数Ｃは、周期信号ｘ1（ｔ），ｘ2（ｔ）の周波数ｆに依存し、両信号ｘ1（ｔ），ｘ2（ｔ）が同じ周波数ｆを有しかつ正弦波状であって互いに時間的にずれているという前提のもとに得られ、例えば、
Ｃ＝１／ω
ω＝２πｆ
である。
【００２７】
比例係数Ｃとの乗算の形でそのようにして行なわれる重み付けにより、求められた位置差Δφはこの位置差Δφに相当する時間差Ｔに換算され、乗算器５の出力端に出力される。そのようにして求められた時間差Ｔは、その都度の技術的な必要性に応じて任意に後続処理をすることができる。
【００２８】
念のために図２においてもう一度、測定信号評価ユニット３の機能の簡単な一般的に知られた実現が模範的に示されている。両周期信号ｘ1（ｔ），ｘ2（ｔ）は、時間ｔに対してではなく、この実施例において、
φ＝ωｔ
なる角度によって与えられている位置に対して描かれている。両周期信号ｘ1（ｔ），ｘ2（ｔ）は、
ｘ1（ｔ）＝Ｄｓｉｎ（ω・ｔ）
ｘ2（ｔ）＝Ｄｃｏｓ（ω・ｔ）
Ｄ：振幅
によって与えられている。
【００２９】
時点ｔAで事象Ａが発生すると、２つの信号値ｘ1（ｔA），ｘ2（ｔA）、すなわち、
ｘ1（ｔA）＝Ｄｓｉｎ（ω・ｔA）
ｘ2（ｔA）＝Ｄｃｏｓ（ω・ｔA）
が検出される。
時点ｔBで事象Ｂが発生すると、２つの信号値ｘ1（ｔB），ｘ2（ｔB）、すなわち、
ｘ1（ｔB）＝Ｄｓｉｎ（ω・ｔB）
ｘ2（ｔB）＝Ｄｃｏｓ（ω・ｔB）
が検出される。
【００３０】
まず、事象Ａに基づいて検出された信号値ｘ1（ｔA），ｘ2（ｔA）から、
φ’A＝ａｔａｎ２（ｘ1（ｔA），ｘ2（ｔA））＝ａｒｇ（ｘ2（ｔA）＋ｊｘ1（ｔA））
が計算される。この場合に、ａｔａｎ２（ｂ，ａ）およびａｒｇ（ａ＋ｊｂ）は、−π≦ａｒｇ（ａ＋ｊｂ）≦πを有する複素数ａ＋ｊｂの偏角を意味する（すなわち、ａ＋ｊｂ＝｜ａ＋ｊｂ｜ｅjarg(a+jb)）。
【００３１】
そのあとでφA＝ｍｏｄ（φ’A，π／２）が計算される。ただし、ｍｏｄ（）はモジュロ関数（ｍｏｄｕｌｏ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）である。
【００３２】
同様に事象Ｂに基づいて検出された信号値ｘ1（ｔB），ｘ2（ｔB）から、
φ’B＝ａｔａｎ２（ｘ1（ｔB），ｘ2（ｔB））＝ａｒｇ（ｘ2（ｔB）＋ｊｘ1（ｔB））
が計算される。
【００３３】
更に、事象Ａと事象Ｂとの間において、信号ｘ1（ｔ），ｘ2（ｔ）の零通過の回数ｑが求められる。引続いて、最初の計数された零通過が、
−π≦φ'A＜−π／２の場合にｘ1（ｔ）の正の零通過であったならば、
−π／２≦φ'A＜０の場合にｘ2（ｔ）の負の零通過であったならば、
０≦φ'A＜π／２の場合にｘ1（ｔ）の負の零通過であったならば、もしくは
π／２≦φ'A＜πの場合にｘ2（ｔ）の正の零通過であったならば、
ｑが１だけ増加させられる。
これに対して、最初の計数された零通過が、
−π≦φ'A＜−π／２の場合にｘ1（ｔ）の負の零通過であったならば、
−π／２≦φ'A＜０の場合にｘ2（ｔ）の正の零通過であったならば、
０≦φ'A＜π／２の場合にｘ1（ｔ）の正の零通過であったならば、もしくは
π／２≦φ'A＜πの場合にｘ2（ｔ）の負の零通過であったならば、
ｑが１だけ減少させられる。
【００３４】
引続いてもう一度、最後の計数された零通過が、
−π≦φ'B＜−π／２の場合にｘ2（ｔ）の負の零通過であったならば、
−π／２≦φ'B＜０の場合にｘ1（ｔ）の負の零通過であったならば、
０≦φ'B＜π／２の場合にｘ2（ｔ）の正の零通過であったならば、または
π／２≦φ'B＜πの場合にｘ1（ｔ）の正の零通過であったならば、
ｑが１だけ増加させられる。
これに対して、最初の計数された零通過が、
−π≦φ'B＜−π／２の場合にｘ2（ｔ）の正の零通過であったならば、
−π／２≦φ'B＜０の場合にｘ1（ｔ）の正の零通過であったならば、
０≦φ'B＜π／２の場合にｘ2（ｔ）の負の零通過であったならば、または
π／２≦φ'B＜πの場合にｘ1（ｔ）の負の零通過であったならば、
ｑが１だけ減少させられる。
【００３５】
従って、ｑ−１は事象Ａ，Ｂ間を完全に通過する信号ｘ1（ｔ），ｘ2（ｔ）の象限の個数を示す。その際に、最初もしくは最後に計数された零通過に応じて＋１または−１の補正が必要となることがある。なぜならば、測定精度に基づいて、最初に計数された零通過とφAに関して求められた象限との間でも、最後に計数された零通過とφA’に関して求められた象限との間でも、不一致が起こり得るからである。
【００３６】
独国特許出願公開第２７２９６９７号明細書においては、上述のｑの検出の代わりに、方向弁別器およびアップダウンカウンタが使用される。なぜならば、そこでは一定の角速度で回転するｓｉｎ／ｃｏｓ発生器によってではなく、回転方向変化によっても算出されなければならないからである。
【００３７】
そのあとで、
φB＝ｑ・π／２＋ｍｏｄ（φ’B，π／２）
が計算される。その際に位置差Δφが、
Δφ＝φB−φA
で得られ、位置差算出ユニット４の出力端に出力される。
【００３８】
その後、時間差Ｔが、
Ｔ＝Ｃ・Δφ＝（φB−φA）／ω
で得られる。上記関係の変換は乗算器５において行なわれる。
【００３９】
本発明は、短時間に相前後して発生する２つの事象間の時間差の正確な検出が位置の検出のために必要である例えば磁歪式位置測定システムのような位置測定のための位置測定システムにおいて、特に有利に使用することができる。
【００４０】
図３には通常の磁歪式位置測定システムの原理が示されている。好ましくはリング状の永久磁石７として構成されている磁石が、永久磁石７に通されている測定棒８に沿って、移動方向Ｘに沿って移動させられる。センサ電子装置６が位置ｘ（ｔ）、すなわち永久磁石７の位置を決定する。このためにセンサ電子装置６は固定の周期基準（例えば、ミリ秒）にて開始パルス９を発生し、この開始パルス９は電流パルスとして測定棒８を通流する。永久磁石７の位置において電流パルスによって一緒に導かれる磁界が測定棒８内に機械的ねじれを生じさせ、この機械的ねじれが測定棒８内に固体伝送音波を生じ、この固体伝送音波がセンサ電子装置６に戻る。この固体伝送音波の到着がセンサ電子装置６内に記録され、停止パルス１０に変換される。この場合に、開始パルス９（事象Ａに相当）と付属の停止パルス１０（事象Ｂに相当）との間の時間差が永久磁石７の位置ｘ（ｔ）に比例する。
【００４１】
時点ｔvで永久磁石７の位置ｘを検出するために（事象Ａの発生）、時間差Ｔが乗算器６により定数Ｋと乗算される。定数Ｋは、電気的な開始パルス９の走行時間を無視して、測定棒８内における固体伝送音波の速度から生じる。
【００４２】
したがって、時点ｔvでの永久磁石７の位置ｘは、
ｘ＝Ｋ・Ｔ
によって得られる。
【００４３】
特に磁歪式位置測定システムにおいて、図１および付属の説明にしたがって第１の事象Ａである開始パルスと、図１にしたがって第２の事象Ｂである付属の停止パルス１０との間の求めるべき時間差Ｔは非常に小さい。したがって、磁歪式位置測定システムにおける本発明の使用は十分適している。なぜならば、既に述べたように、両事象間の測定すべき時間差が非常に小さく、それゆえ通常の磁歪式位置測定システムにおける時間差の測定のためには、時間測定の高い分解能を得ようとする場合に、時間測定に高い矩形パルス信号周波数（１００ＭＨｚ以上）が必要であるからである。しかし、通常の磁歪式位置測定システムにおいて必要なこの高周波のクロック信号は電磁障害源であり、これは特に、例えば磁歪式位置測定システムの図３による敏感なセンサ電子装置６を妨害する。本発明により、相応の同じ時間分解能において、相対的に低い周波数（例えば０．５ＭＨｚ以下）の周期信号ｘ1（ｔ），ｘ2（ｔ）が必要であり、両周期信号は、極めて低い周波数および矩形に代わる正弦波形によって、電磁障害の発生が著しく少ない。
【００４４】
したがって、必要な時間測定に起因する障害を本発明によって低減することができる。
【００４５】
しかしながら、もちろん本発明は、走行時間の測定に基づく位置測定システムのその他のタイプ、すなわち走行時間の測定に基づく位置測定装置のその他のタイプにおいても使用可能である。
【００４６】
磁歪式位置測定システムは、例えば米国特許第５３３４９３３号明細書、米国特許第３８９８５５５号明細書および欧州特許第０４４２９８５明細書から公知である。更に、磁歪式位置測定システムは、著書「“Ｌｉｎｅａｒｅ Ｗｅｇ− ｕｎｄ Ａｂｓｔａｎｄｓｓｅｎｓｏｒｅｎ”，２００４，ＩＳＢＮ ３−９３７８８９−０７−８，５３−６６頁」から公知である。更に、磁歪式位置測定システムは、例えばインターネットページ「ｗｗｗ．ｍｔｓｓｅｎｓｏｒ．ｄｅ／ｆｉｌｅｄｍｉｎ／ｍｅｄｉｅｎ／ｄｏｗｎｌｏａｄｓ／ｍｔs_ｍｅｓｓｐｒｉｎｚｉｐ．ｐｄｆ」において開示されているＭＴＳｓｅｎｓｏｒ社のリーフレットフォルダ「Ｍａｇｎｅｔｏｓｔｒｉｋｔｉｏｎ，Ｐｈｙｓｉｋａｌｉｓｃｈｅ Ｇｒｕｎｄｌａｇｅｎ」から知られている。
【００４７】
図５には本発明の他の実施例が示されている。図５に示されている実施形態は、基本構成および動作態様に関して、図１に示した前述の実施形態にほぼ一致する。したがって、図５において、同じ要素には、図１と同じ符号が付されている。主な相違は、図５による実施形態の場合には時間差Ｔを求めるために第１の周期信号ｘ1（ｔ）のみが、したがって第１の信号発生器１のみが必要とされる点にある。図１による実施形態に比べると、図１に示された回路は、図５においては入力信号の論理ＯＲ結合を行なう他の論理ＯＲゲート１４と、時間ＴVだけの入力信号の時間遅延を行なう時間遅延要素１５と、２つのスイッチ１６，１７とに関して拡張されている。
【００４８】
信号ｘ1（ｔ）はアナログディジタル変換器１１に入力量として供給される。第１の事象Ａの発生時および第２の事象Ｂの発生時に、論理ＯＲゲート１３の出力端に、その都度１つのクロックパルスｉが発生し、クロックパルスｉは、ＯＲゲート１４を介して転送され、アナログディジタル変換器１１にその都度アナログ信号ｘ1（ｔ）の１度だけの走査（サンプリング）を行わせる。その際に、第１の事象Ａおよび第２の事象Ｂの発生がＯＲゲート１３にそれぞれのトリガパルスの形で入力量として供給される。
【００４９】
アナログディジタル変換器１１は、そのようにして第１の事象Ａの発生時点ｔaで走査された信号値ｘ1（ｔa）および第２の事象Ｂの発生時点ｔbで走査された信号値ｘ1（ｔb）を発生する。しかし、時間遅延要素１５によって、アナログディジタル変換器１１は、事象の各発生時に時間ＴVだけ時間的にずらされた他の走査を行わされかつ信号値ｘ1（ｔa＋ＴV），ｘ1（ｔb＋ＴV）を出力側に発生させられる。スイッチ１６，１７により、信号値ｘ1（ｔa），ｘ1（ｔa＋ＴV），ｘ1（ｔb），ｘ1（ｔb＋ＴV）が測定信号評価ユニット３に入力値として出力される。スイッチ１６，１７は、制御入力端Ｓに論理「１」が現れたときに入力信号を出力端に与える。
【００５０】
信号値ｘ1（ｔa＋ＴV）は図１による信号値ｘ2（ｔa）に相当し、信号値ｘ1（ｔb＋ＴV）は図１による信号値ｘ2（ｔb）に相当する。そのほかに関しては、図５による実施形態の動作態様は図１による実施形態の動作態様に一致する。
【符号の説明】
【００５１】
１ 信号発生器
２ 信号発生器
３ 測定信号評価ユニット
４ 位置差算出ユニット
５ 乗算器
６ センサ電子装置
７ 永久磁石
８ 測定棒
９ 開始パルス
１０ 停止パルス
１１ アナログディジタル変換器
１２ アナログディジタル変換器
１３ 論理ＯＲゲート
１４ 論理ＯＲゲート
１５ 時間遅延要素
１６ スイッチ
１７ スイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置測定装置の測定信号評価ユニット（３）を用いて第１の事象（Ａ）と第２の事象（Ｂ）との間の時間差（Ｔ）を求める方法であって、単一または複数の周期信号（ｘ1（ｔ），ｘ2（ｔ））から位置値が求められ、第１の事象（Ａ）の発生時に第１の位置値（φA）が測定信号評価ユニット（３）により求められ、第２の事象（Ｂ）の発生時に第２の位置値（φB）が測定信号評価ユニット（３）により求められ、第１および第２の位置値（φA，φB）により時間差（Ｔ）が求められることを特徴とする第１の事象と第２の事象との間の時間差を求める方法。
【請求項２】
第１の位置値（φA）と第２の位置値（φB）との間の位置差（Δφ）が求められかつ位置差（Δφ）が比例係数（Ｃ）により重み付けされることによって時間差（Ｔ）が求められることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
１つの周期信号が当該周期信号（ｘ1（ｔ））に割り当てられた１つの信号発生器（１）により作成されるか、または複数の周期信号（ｘ1（ｔ），ｘ2（ｔ））が当該周期信号（ｘ1（ｔ），ｘ2（ｔ））に割り当てられた複数の信号発生器（１，２）により作成されることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
１つの周期信号（ｘ1（ｔ））または複数の周期信号（ｘ1（ｔ），ｘ2（ｔ））が、第１の事象（Ａ）および第２の事象（Ｂ）の発生時にだけ、測定信号評価ユニット（３）のための入力値（ｘ1（ｔa），ｘ2（ｔa），ｘ1（ｔb），ｘ2（ｔb））を作成するために走査されることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の方法。
【請求項５】
求められた時間差（Ｔ）が磁歪式位置測定システムにおける可動磁石の位置（ｘ）を決定するために用いられることを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の方法。
【請求項６】
第１の事象（Ａ）と第２の事象（Ｂ）との間の時間差（Ｔ）を求めるために測定信号評価ユニット（３）を備え、単一または複数の周期信号（ｘ1（ｔ），ｘ2（ｔ））から位置値が求められ、第１の事象（Ａ）の発生時に第１の位置値（φA）が測定信号評価ユニット（３）により求められ、第２の事象（Ｂ）の発生時に第２の位置値（φB）が測定信号評価ユニット（３）により求められ、第１および第２の位置値（φA，φB）により時間差（Ｔ）が求められる位置測定システム。
【請求項１】
位置測定装置の測定信号評価ユニット（３）を用いて第１の事象（Ａ）と第２の事象（Ｂ）との間の時間差（Ｔ）を求める方法であって、単一または複数の周期信号（ｘ1（ｔ），ｘ2（ｔ））から位置値が求められ、第１の事象（Ａ）の発生時に第１の位置値（φA）が測定信号評価ユニット（３）により求められ、第２の事象（Ｂ）の発生時に第２の位置値（φB）が測定信号評価ユニット（３）により求められ、第１および第２の位置値（φA，φB）により時間差（Ｔ）が求められることを特徴とする第１の事象と第２の事象との間の時間差を求める方法。
【請求項２】
第１の位置値（φA）と第２の位置値（φB）との間の位置差（Δφ）が求められかつ位置差（Δφ）が比例係数（Ｃ）により重み付けされることによって時間差（Ｔ）が求められることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
１つの周期信号が当該周期信号（ｘ1（ｔ））に割り当てられた１つの信号発生器（１）により作成されるか、または複数の周期信号（ｘ1（ｔ），ｘ2（ｔ））が当該周期信号（ｘ1（ｔ），ｘ2（ｔ））に割り当てられた複数の信号発生器（１，２）により作成されることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
１つの周期信号（ｘ1（ｔ））または複数の周期信号（ｘ1（ｔ），ｘ2（ｔ））が、第１の事象（Ａ）および第２の事象（Ｂ）の発生時にだけ、測定信号評価ユニット（３）のための入力値（ｘ1（ｔa），ｘ2（ｔa），ｘ1（ｔb），ｘ2（ｔb））を作成するために走査されることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の方法。
【請求項５】
求められた時間差（Ｔ）が磁歪式位置測定システムにおける可動磁石の位置（ｘ）を決定するために用いられることを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の方法。
【請求項６】
第１の事象（Ａ）と第２の事象（Ｂ）との間の時間差（Ｔ）を求めるために測定信号評価ユニット（３）を備え、単一または複数の周期信号（ｘ1（ｔ），ｘ2（ｔ））から位置値が求められ、第１の事象（Ａ）の発生時に第１の位置値（φA）が測定信号評価ユニット（３）により求められ、第２の事象（Ｂ）の発生時に第２の位置値（φB）が測定信号評価ユニット（３）により求められ、第１および第２の位置値（φA，φB）により時間差（Ｔ）が求められる位置測定システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−２８８２４１（Ｐ２００９−２８８２４１Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２５６１０（Ｐ２００９−１２５６１０）
【出願日】平成２１年５月２５日（２００９．５．２５）
【出願人】（３９００３９４１３）シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト (2,104)
【氏名又は名称原語表記】Ｓｉｅｍｅｎｓ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ
【住所又は居所原語表記】Ｗｉｔｔｅｌｓｂａｃｈｅｒｐｌａｔｚ ２， Ｄ−８０３３３ Ｍｕｅｎｃｈｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２５日（２００９．５．２５）
【出願人】（３９００３９４１３）シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト (2,104)
【氏名又は名称原語表記】Ｓｉｅｍｅｎｓ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ
【住所又は居所原語表記】Ｗｉｔｔｅｌｓｂａｃｈｅｒｐｌａｔｚ ２， Ｄ−８０３３３ Ｍｕｅｎｃｈｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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