▶ ルネサス エレクトロニクス アメリカ インコーポレイテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022068860
(43)【公開日】2022-05-10
(54)【発明の名称】位置センサシステム
(51)【国際特許分類】
G01D 5/20 20060101AFI20220427BHJP
【ＦＩ】
G01D5/20 110F
G01D5/20 110Q
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021172119
(22)【出願日】2021-10-21
(31)【優先権主張番号】20203390
(32)【優先日】2020-10-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(31)【優先権主張番号】21190602
(32)【優先日】2021-08-10
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(71)【出願人】
【識別番号】518364964
【氏名又は名称】ルネサス エレクトロニクス アメリカ インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】ＲＥＮＥＳＡＳ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＡＭＥＲＩＣＡ ＩＮＣ．
【住所又は居所原語表記】１００１ Ｍｕｒｐｈｙ Ｒａｎｃｈ Ｒｏａｄ， Ｍｉｌｐｉｔａｓ， Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ ９５０３５， Ｕ．Ｓ．Ａ．
(74)【代理人】
【識別番号】110002066
【氏名又は名称】特許業務法人筒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ルドルフ ピヒラー
(72)【発明者】
【氏名】ジョセフ ジャニッシュ
(72)【発明者】
【氏名】トーマス オスヴァルト
【テーマコード（参考）】
2F077
【Ｆターム（参考）】
2F077AA23
2F077AA41
2F077CC02
2F077FF03
2F077FF11
2F077FF14
2F077FF31
2F077FF39
2F077TT33
2F077TT42
2F077TT49
2F077TT66
2F077TT81
2F077TT82
2F077VV10
2F077WW04
(57)【要約】 （修正有）
【課題】高い機能安全性と冗長性の要求を満たす実装のため、小さなチップサイズの誘導型位置センサシステムを提供する。
【解決手段】少なくとも２組の受信コイルセット＃１、＃２と、少なくとも１つの送信コイル４と、信号調整処理部５と、を備える。各受信コイルセット＃１、＃２は、少なくとも２つの別個の受信コイル、特に正弦（ｓｉｎ）受信コイル２および余弦（ｃｏｓ）受信コイル３を備える。システム１は、信号調整処理部５が単一の集積回路６に含まれ、少なくとも２組の受信コイルセット＃１、＃２、少なくとも１つの送信コイル４、および信号調整処理部５を含む集積回路６が単一のプリント回路基板上に位置する。
【選択図】図１２
【解決手段】少なくとも２組の受信コイルセット＃１、＃２と、少なくとも１つの送信コイル４と、信号調整処理部５と、を備える。各受信コイルセット＃１、＃２は、少なくとも２つの別個の受信コイル、特に正弦（ｓｉｎ）受信コイル２および余弦（ｃｏｓ）受信コイル３を備える。システム１は、信号調整処理部５が単一の集積回路６に含まれ、少なくとも２組の受信コイルセット＃１、＃２、少なくとも１つの送信コイル４、および信号調整処理部５を含む集積回路６が単一のプリント回路基板上に位置する。
【選択図】図１２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも２組の受信コイルセットと、少なくとも１つの送信コイルと、信号調整処理部と、を備え、
前記受信コイルセットの各々は、少なくとも２つの別個の受信コイル、特に正弦受信コイルおよび余弦受信コイルを備え、
前記信号調整処理部は、単一の集積回路に含まれ、前記少なくとも２組の受信コイルセット、前記少なくとも１つの送信コイル、および前記信号調整処理部を含む前記集積回路は、単一のプリント回路基板上に位置することを特徴とする、
位置センサシステム。
前記受信コイルセットの各々は、少なくとも２つの別個の受信コイル、特に正弦受信コイルおよび余弦受信コイルを備え、
前記信号調整処理部は、単一の集積回路に含まれ、前記少なくとも２組の受信コイルセット、前記少なくとも１つの送信コイル、および前記信号調整処理部を含む前記集積回路は、単一のプリント回路基板上に位置することを特徴とする、
位置センサシステム。
【請求項2】
前記信号調整処理部は、前記受信コイルセットごとに別個の受信チャネル、または共有受信チャネルと、前記少なくとも２組の受信コイルセットを前記共有受信チャネルに順次多重化するためのマルチプレクサと、を備える、
請求項１に記載の位置センサシステム。
請求項１に記載の位置センサシステム。
【請求項3】
前記受信チャネルの各々は、ＲＦ信号受信処理部と、Ａ／Ｄ変換器と、デジタル信号処理部と、を備える、
請求項２に記載の位置センサシステム。
請求項２に記載の位置センサシステム。
【請求項4】
前記信号調整処理部は、前記少なくとも１つの送信コイルのためのＲＦ信号を生成する発信器を備える、
請求項１～３のいずれか１項に記載の位置センサシステム。
請求項１～３のいずれか１項に記載の位置センサシステム。
【請求項5】
前記少なくとも２組の受信コイルセットのための共有送信コイルを備え、前記共有送信コイルは、前記信号調整処理部の前記発振器に接続される、
請求項４に記載の位置センサシステム。
請求項４に記載の位置センサシステム。
【請求項6】
前記少なくとも２組の受信コイルセットのための別個の送信コイルを備え、
前記別個の受信コイルセットは、前記信号調整処理部の前記発振器に直列または並列に接続される、
請求項４に記載の位置センサシステム。
前記別個の受信コイルセットは、前記信号調整処理部の前記発振器に直列または並列に接続される、
請求項４に記載の位置センサシステム。
【請求項7】
前記信号調整処理部は、特に前記信号調整処理部のすべての前記受信チャネルのすべての受信コイルセットのために結合された出力信号情報を提供するために、共通の出力を有する、
請求項１～６のいずれか１項に記載の位置センサシステム。
請求項１～６のいずれか１項に記載の位置センサシステム。
【請求項8】
少なくとも１つの移動ターゲット、特に少なくとも１つの金属移動ターゲット、または前記少なくとも１つの送信コイルの電磁場を変更する任意のターゲットをさらに備える、
請求項１～７のいずれか１項に記載の位置センサシステム。
請求項１～７のいずれか１項に記載の位置センサシステム。
【請求項9】
前記誘導型位置センサシステムは、直線運動、円弧運動または回転運動のセンサである、
請求項１～８のいずれか１項に記載の位置センサシステム。
請求項１～８のいずれか１項に記載の位置センサシステム。
【請求項10】
前記少なくとも１つの送信コイルは、前記少なくとも２組の受信コイルセットの外側、特に前記少なくとも２組の受信コイルセットの外周に配置されるか、または前記少なくとも２組の受信コイルセットによって形成された空隙内に配置される、
請求項１～９のいずれか１項に記載の位置センサシステム。
請求項１～９のいずれか１項に記載の位置センサシステム。
【請求項11】
前記位置センサシステムは、前記少なくとも２組の受信コイルセットから高分解能位置信号を生成するか、または前記少なくとも２組の受信コイルセットから差動信号を生成する、
請求項１～９のいずれか１項に記載の位置センサシステム。
請求項１～９のいずれか１項に記載の位置センサシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、位置センサシステムに関し、より詳細には誘導型位置センサシステムに関する。
【背景技術】
【0002】
本願は、特に、２つ以上の独立した受信コイルと１つまたは複数の送信コイルとを含むコイルセットを使用して、同一のまたは異なるタイプの１つまたは複数の物理量の測定を可能にする誘導型位置センサシステムの特定のセットアップについて記載している。
【0003】
誘導型位置センサは、磁石を使わない技術を実装しており、過電流や誘導結合の物理的原理を利用して、例えば１つの送信コイルと、２つの受信コイル、特に正弦（以下、ｓｉｎ）受信コイルおよび余弦（以下、ｃｏｓ）受信コイルとからなるコイルセットの上方を移動するターゲットの位置を検出する。
【0004】
実際、１つの送信コイルと２つの受信コイルとを含む３つのコイルは、通常、プリント回路基板（ＰＣＢ）上の銅トレースとして設けられる。これらのコイルは、送信コイルが２つの受信コイルに二次電圧を誘導するように配置される。この二次電圧は、コイル上方にある金属ターゲットの位置に依存する。
【0005】
受信コイルからの二次電圧を復調および処理することで、コイル上方にあるターゲットの位置を示す信号が得られる。ターゲットには、アルミニウムや鋼などの任意の金属、または銅の層がプリントされたプリント回路基板（ＰＣＢ）を使用することができる。
【0006】
通常、誘導型センサシステムは、金属ターゲットを備える。しかしながら、誘導型センサシステムでは、ワイヤーループ、またはインダクタンスとコンデンサから構成されたパッシブ共振回路などの異なるタイプのターゲットを使用することができる。
【0007】
ほとんどの誘導型センサシステムは、センサごとに２つの受信コイル、特にｓｉｎ受信コイルおよびｃｏｓ受信コイルを備える。誘導型センサシステムの別の実施形態では、センサごとに２つではなく３つの受信コイルが使用される場合がある。
【0008】
これらのコイルは、要求に応じて直線運動、円弧運動または回転運動のために設計することができる。
【0009】
当該技術分野において既知の誘導型センサシステムは、１組の受信コイルセットと１つの送信コイルとを有する。発振器がＲＦ信号を生成し、その信号が送信コイルに加えられて高周波磁界が生成される。この高周波磁界は、受信コイル、特にｓｉｎ受信コイルおよびｃｏｓ受信コイルに拾われる。コイル上方にある金属ターゲットの位置に応じて、受信コイルが拾う二次電圧の振幅および位相が変化するので、これらの効果を分析することで、ターゲットの位置を決定することができる。
【0010】
フィルタリング後の受信信号は、復調および増幅され、次いでＡ／Ｄ変換器によってデジタル信号に変換され、デジタル信号処理部でさらに処理される。例えば、ＣＯＲＤＩＣアルゴリズムによってｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号から角度表現に変換され、直交座標が極座標に変換される。
【0011】
【数1】
【0012】
このデジタル信号処理を経て、コイル上方にあるターゲットの位置を示す信号がデジタル形式で出力インタフェースに供給される。
【0013】
一般的な出力インタフェースのタイプとして以下のものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
１．アナログランプ
２．ＰＷＭ（パルス幅変調）
３．ＳＥＮＴ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｅｄｇｅ Ｎｉｂｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）プロトコル
４．Ｉ２Ｃプロトコル
５．ＳＰＩ（Ｓｅｒｉａｌ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）
６．ＵＡＲＴ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）
７．供給電流変調
８．ＰＳＩ５（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｓｅｎｓｏｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ５）
９．ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）
１０．ＬＩＮ（Ｌｏｃａｌ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ）
１．アナログランプ
２．ＰＷＭ（パルス幅変調）
３．ＳＥＮＴ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｅｄｇｅ Ｎｉｂｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）プロトコル
４．Ｉ２Ｃプロトコル
５．ＳＰＩ（Ｓｅｒｉａｌ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）
６．ＵＡＲＴ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）
７．供給電流変調
８．ＰＳＩ５（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｓｅｎｓｏｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ５）
９．ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）
１０．ＬＩＮ（Ｌｏｃａｌ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ）
【0014】
上述した一般的な実装例に加えて、信号の処理を含む、冗長性や複数の位置センサの組み合わせを必要とするアプリケーションもある。
【0015】
これらのアプリケーションには以下のものが含まれる場合があるが、これらに限定されるものではない。
１．高い機能安全性が要求されるセンサ
（ａ）同一の物理的特性を測定する冗長センサ
（ｂ）２つ以上の受信コイルの入力信号を処理して診断範囲を広げるセンサ
２．２つ以上の入力信号を処理する高分解能アブソリュートセンサ
（ａ）周期の数が異なる２つのセンサの結果を１つの信号にまとめ、多回転やロングストロークの直線的測定を可能にするバーニアセンサ
（ｂ）高分解能インクリメンタル角度信号と低分解能アブソリュート信号との組み合わせ
３．トーションビームの両端における機械的位置を比較してトルクを決定するトルクセンサ
４．生の信号または処理された信号を提供する複数の出力を有するセンサ
（ａ）トルクおよび角度センサ
（ｂ）角度および速度センサ
（ｃ）直線位置およびトルクセンサ
（ｄ）角度および多回転センサ
（ｅ）その他
１．高い機能安全性が要求されるセンサ
（ａ）同一の物理的特性を測定する冗長センサ
（ｂ）２つ以上の受信コイルの入力信号を処理して診断範囲を広げるセンサ
２．２つ以上の入力信号を処理する高分解能アブソリュートセンサ
（ａ）周期の数が異なる２つのセンサの結果を１つの信号にまとめ、多回転やロングストロークの直線的測定を可能にするバーニアセンサ
（ｂ）高分解能インクリメンタル角度信号と低分解能アブソリュート信号との組み合わせ
３．トーションビームの両端における機械的位置を比較してトルクを決定するトルクセンサ
４．生の信号または処理された信号を提供する複数の出力を有するセンサ
（ａ）トルクおよび角度センサ
（ｂ）角度および速度センサ
（ｃ）直線位置およびトルクセンサ
（ｄ）角度および多回転センサ
（ｅ）その他
【0016】
このような場合、従来技術では２つ以上の誘導型センサが使用される。特に、自動車のステアリングシステムやブレーキシステムなどの高い安全性を必要とするアプリケーションでは、フェイルセーフシステムやフェイルオペレーショナルシステムに冗長性が求められることが多い。
【0017】
従来技術の別の実施形態では、２つの別個のセンサ（位置センサ＃１および位置センサ＃２）を使用しているが、同一の送信コイル（Ｔｘ１）を共有している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0018】
本発明は、高い機能安全性が要求され且つ冗長性の必要性から実装に小さなチップサイズが要求される位置センサシステムに関し、特に誘導型位置センサシステムに関する。
【課題を解決するための手段】
【0019】
本発明による位置センサシステム、特に誘導型位置センサシステムは、少なくとも２組の受信コイルセットと、少なくとも１つの送信コイルと、信号調整処理部と、を備える。ここで、各受信コイルセットは、少なくとも２つの別個の受信コイル、特にｓｉｎ受信コイルおよびｃｏｓ受信コイルを備える。また、本発明は、信号調整処理部が単一の集積回路に含まれること、ならびに少なくとも２組の受信コイルセット、少なくとも１つの共有送信コイル、および信号調整処理部を含む集積回路が単一のプリント回路基板上に位置することを特徴とする。
【0020】
本発明による集積回路は、半導体材料から形成された１つの小さな平板上の電子回路のセットであり、シリコンチップとも呼ばれている。このような集積回路は、集積回路と他の電子回路とを接続するための接続ピンを有するパッケージに含まれることが多い。この接続ピンは、例えばプリント回路基板（ＰＣＢ）上に配置される。
【0021】
本発明によれば、少なくとも２組の受信コイルセットおよび少なくとも１つの送信コイルのための信号調整処理部は、単一の集積回路に含まれる。さらに、少なくとも２組の受信コイルセット、少なくとも１つの送信コイル、および信号調整処理部を含む集積回路は、単一のプリント回路基板上に位置する。これにより、高い機能安全性を有するシステムで必要な冗長受信コイルセットを提供しながら、必要とされるチップサイズを縮小することができる。
【0022】
本発明の変形例では、信号調整処理部は、受信コイルセットごとに別個の受信チャネル、または共有受信チャネルと、少なくとも２組の受信コイルセットを共有受信チャネルに順次多重化するためのマルチプレクサと、を備える。受信コイルセットごとの別個の受信チャネルでは、受信コイルセットからの信号を並列処理するためにより高速な信号処理が可能になり、少なくとも２組の受信コイルセットを共有受信チャネルに順次多重化するためのマルチプレクサを有する共有受信チャネルは、より小さいチップサイズで済む。
【0023】
本発明の変形例によれば、各受信チャネルは、ＲＦ信号受信処理部と、Ａ／Ｄ変換器と、デジタル信号処理部と、を備える。
【0024】
本発明の好ましい変形例によれば、信号調整処理部は、少なくとも１つの送信コイルのためのＲＦ信号を生成する発振器を備える。
【0025】
本発明の変形例による位置センサシステムは、少なくとも２組の受信コイルセットのための共有送信コイルを備えることができる。共有送信コイルは、信号調整処理部の発振器に接続される。代替的に、位置センサシステムは、少なくとも２組の受信コイルセットのための別個の送信コイルを備えることができる。ここで、各受信コイルセットは、信号調整処理部の発振器に直列または並列に接続される。
【0026】
本発明の変形例では、信号調整処理部は、特に信号調整処理部のすべての受信チャネルのすべての受信コイルセットのために結合された出力信号情報を提供するために、共通の出力を有する。
【0027】
本発明の好ましい変形例によれば、位置センサシステムは、少なくとも１つの移動ターゲット、特に少なくとも１つの金属移動ターゲット、または少なくとも送信コイルの電磁場を変更する任意のターゲット構造を備える。理論的には、位置センサシステムは、移動ターゲットなしで製造および販売され、意図された目的のために使用された後は、金属ターゲットとのみ協働する。しかしながら、金属ターゲットと位置センサシステムとが互いに適合しているため、位置センサシステムは、金属ターゲットの位置を確実に決定することができる。
【0028】
本発明による誘導型位置センサシステムは、例えば直線運動、円弧運動または回転運動のセンサである。
【0029】
本発明の変形例では、少なくとも１つの送信コイルは、少なくとも２組の受信コイルセットの外側、特に少なくとも２組の受信コイルセットの外周に配置されるか、または少なくとも２組の受信コイルセットによって形成された空隙内に配置される。
【0030】
本発明の好ましい変形例によれば、位置センサシステムは、少なくとも２組の受信コイルセットから高分解能位置信号を生成するか、または少なくとも２組の受信コイルセットから差動信号を生成する。
【0031】
位置センサシステムは、アナログ電圧、電流変調、ＰＳＩ５、ＰＷＭ（パルス幅変調）、ＳＥＮＴ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｅｄｇｅ Ｎｉｂｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）プロトコル、Ｉ２Ｃプロトコル、ＳＰＩ（Ｓｅｒｉａｌ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、ＵＡＲＴ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）、ＣＡＮまたはＬＩＮを含むがこれらに限定されない出力インタフェースを介して、すべての受信コイルセットの情報を提供する。
【0032】
本発明の変形例によれば、外乱量を決定し、これらを補正するために追加のコイル入力を使用することにより、位置出力精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0033】
以下、添付の図面に示す実施形態について、従来技術および本発明による位置センサシステムを説明する。
【図1】従来技術による位置センサシステムの第１の実施形態を示す図である。
【図3】従来技術による位置センサの第２の実施形態を示す図である。
【図4】従来技術による位置センサの第３の実施形態を示す図である。
【図5】従来技術による位置センサシステムの第４の実施形態を示す図である。
【図6】従来技術による位置センサシステムの第５の実施形態を示す図である。
【図7】従来技術による位置センサシステムの第６の実施形態を示す図である。
【図8】従来技術による位置センサシステムの第７の実施形態を示す図である。
【図9】従来技術による位置センサシステムの第８の実施形態を示す図である。
【図10】２つの位置センサを使用する従来技術によるシステムの第１の実施形態を示す図である。
【図11】２つの位置センサを使用する従来技術によるシステムの第２の実施形態を示す図である。
【図12】本発明による位置センサシステムの第１の実施形態を示す図である。
【図13】本発明による位置センサシステムの第２の実施形態を示す図である。
【図14】本発明による位置センサシステムの第３の実施形態を示す図である。
【図15】本発明による位置センサシステムの第４の実施形態を示す図である。
【図16】本発明による位置センサシステムの第５の実施形態を示す図である。
【図17】本発明による位置センサシステムの第６の実施形態を示す図である。
【図18】本発明による位置センサシステムの第７の実施形態を示す図である。
【図20】本発明による位置センサシステムの第８の実施形態を示す図である。
【図21】本発明による位置センサシステムの第９の実施形態を示す図である。
【図22】本発明による位置センサシステムの第１０の実施形態を示す図である。
【図23】本発明による位置センサシステム１の第１１の実施形態を示す図である。
【図24】本発明による位置センサシステム１の第１２の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0034】
図１は、従来技術による位置センサシステム１の第１の実施形態を示す。図１に示す位置センサシステム１は、誘導型位置センサシステムである。当該位置センサシステムは、受信コイル（２，３）セットと、送信コイル４と、信号調整処理部５と、を備える。図１に示す誘導型位置センサ１の受信コイル（２，３）セットは、ｓｉｎ受信コイル２と、別個のｃｏｓ受信コイル３と、を備える。信号調整処理部５は、集積回路６に含まれる。位置センサシステム１は、磁石を使わない技術を実装しており、過電流や誘導結合の物理的原理を利用して、例えば図１に示すように１つの送信コイル４および２つの受信コイル２，３からなるコイル２，３，４のセットの上方を移動するターゲット８の位置を検出する。
【0035】
図１は、ｓｉｎ受信コイル２とｃｏｓ受信コイル３について、回転するターゲット８の３６０°の移動における位置センサシステム１の出力信号をさらに示している。
【0036】
図２は、図１に示す位置センサシステム１の、特に回転運動を検出するための実用的な実装例を示す。本実装例では、３つのコイル２，３，４、すなわち１つの送信コイル４および２つの受信コイル２，３が、一般的にはプリント回路基板７上の銅トレースとして設けられる。これらのコイルは、送信コイル４が２つの受信コイル２，３に二次電圧を誘導するように配置される。この二次電圧は、コイル２，３，４上方にあるターゲット８の位置に依存する。
【0037】
信号調整処理部５は、３つのコイル２，３，４と同一のプリント回路基板７上に位置する。ターゲット８は、シャフト９に取り付けられ、その回転運動が検出される。
【0038】
受信コイル２，３からの二次電圧を復調および処理することで、コイル２，３，４上方にあるターゲット８の位置を示す信号が得られる。ターゲット８には、アルミニウムや鋼などの任意の金属、または銅の層がプリントされたプリント基板（ＰＣＢ）を使用することができる。
【0039】
本発明は、ターゲット８を備える誘導型センサシステム１に関する。本発明を適用することができる誘導型センサシステム１の別の実施形態では、ワイヤーループ、またはインダクタンスとコンデンサから構成されたパッシブ共振回路などの異なるタイプのターゲット８を使用してもよい。
【0040】
図３は、従来技術による位置センサの第２の実施形態を示す。位置センサは、１つの正の周期と１つの負の周期をそれぞれ有するｓｉｎ受信コイル２およびｃｏｓ受信コイル３を備える。ｓｉｎ受信コイル２およびｃｏｓ受信コイル３は、送信コイル４に取り囲まれている。コイル２，３，４は、ターゲット８の直線運動を検出するために、直線的な経路に沿って配置される。
【0041】
図４は、従来技術による位置センサの第３の実施形態を示す。図４に示す第３の実施形態は、ターゲット８の回転運動を検出するためにコイル２，３，４が円形に配置されている点で、図３に示す第２の実施形態とは異なる。
【0042】
図５～図８は、従来技術による位置センサシステム１の第４～第７の実施形態を示す。第４～第７の実施形態の位置センサシステム１の各々は、ｓｉｎ受信コイルと、ｃｏｓ受信コイル３と、送信コイルと、を備える。受信コイル２，３の信号は、集積回路６に含まれる信号調整処理部５によって処理される。図５～図８に示す位置センサシステム１は、１つまたは複数のターゲット８の回転運動を検出するために設計されている。
【0043】
ｓｉｎ受信コイル２およびｃｏｓ受信コイル３は、１つまたは複数の正の周期と１つまたは複数の負の周期とをそれぞれ有する。第４～第７の実施形態は、周期の数とターゲットの数の点で、互いに異なる。第４の実施形態によれば、ｓｉｎ受信コイル２およびｃｏｓ受信コイル３は、１つの正の周期と１つの負の周期とをそれぞれ有し、単一のターゲット８の動きが検出される。第５の実施形態によれば、ｓｉｎ受信コイル２およびｃｏｓ受信コイル３は、２つの正の周期と２つの負の周期とをそれぞれ有し、２つのターゲット８の動きが検出される。第６の実施形態によれば、ｓｉｎ受信コイル２およびｃｏｓ受信コイル３は、４つの正の周期と４つの負の周期とをそれぞれ有し、４つのターゲット８の動きが検出される。第７の実施形態によれば、ｓｉｎ受信コイル２およびｃｏｓ受信コイル３は、３つの正の周期と３つの負の周期とをそれぞれ有し、３つのターゲット８の動きが検出される。
【0044】
コイル２，３，４は、要求に応じて直線運動、円弧運動または回転運動のために設計することができる。直線運動センサのためのコイル設計を図３に示す。また、１回転あたりの位相の数が異なる回転コイルの設計例を図４～図８に示す。
【0045】
図９は、従来技術による位置センサシステム１の第８の実施形態を示す。図９は、１組の受信コイル（２，３）セットと、１つの送信コイル４と、を有する位置センサシステム１のブロック図である。信号調整処理部５の発振器１０がＲＦ信号を生成し、その信号が送信コイル４に加えられて高周波磁界が生成される。この高周波磁界は、端子Ｒ１Ｎ／Ｒ１ＰおよびＲ２Ｎ／Ｒ２Ｐを有する受信コイル２，３に拾われる。コイル２，３，４上方にある金属ターゲット８の位置に応じて、受信コイル２，３が拾う二次電圧の振幅および位相が変化するので、これらの効果を分析することで、ターゲットの位置を決定することができる。
【0046】
フィルタリング後の受信信号は、復調および増幅され、次いでＡ／Ｄ変換器１１によってデジタル信号に変換され、デジタル信号処理部１２でさらに処理される。例えば、ＣＯＲＤＩＣアルゴリズムによってｓｉｎ信号およびｃｏｓ信号から角度表現に変換され、直交座標が極座標に変換される。
【0047】
【数2】
【0048】
このデジタル信号処理を経て、コイル２，３，４の上方にあるターゲットの位置を示す信号がデジタル形式で出力インタフェース１３に供給される。
【0049】
一般的な出力インタフェース１３のタイプとして以下のものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
１．アナログランプ
２．ＰＷＭ（パルス幅変調）
３．ＳＥＮＴ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｅｄｇｅ Ｎｉｂｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）プロトコル
４．Ｉ２Ｃプロトコル
５．ＳＰＩ（Ｓｅｒｉａｌ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）
６．ＵＡＲＴ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）
７．供給電流変調
８．ＰＳＩ５（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｓｅｎｓｏｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ５）
９．ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）
１０．ＬＩＮ（Ｌｏｃａｌ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ）
１．アナログランプ
２．ＰＷＭ（パルス幅変調）
３．ＳＥＮＴ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｅｄｇｅ Ｎｉｂｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）プロトコル
４．Ｉ２Ｃプロトコル
５．ＳＰＩ（Ｓｅｒｉａｌ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）
６．ＵＡＲＴ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）
７．供給電流変調
８．ＰＳＩ５（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｓｅｎｓｏｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ５）
９．ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）
１０．ＬＩＮ（Ｌｏｃａｌ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ）
【0050】
上述した一般的な実装例に加えて、信号の処理を含む、冗長性や複数の位置センサ１の組み合わせを必要とするアプリケーションもある。
【0051】
これらのアプリケーションには以下のものが含まれる場合があるが、これらに限定されるものではない。
１．高い機能安全性が要求されるセンサ１
（ａ）同一の物理的特性を測定する冗長センサ１
（ｂ）２つ以上の受信コイル２，３の入力信号を処理して診断範囲を広げるセンサ１
２．２つ以上の入力信号を処理する高分解能アブソリュートセンサ１
（ａ）周期の数が異なる２つのセンサ１の結果を１つの信号にまとめ、多回転やロングストロークの直線的測定を可能にするバーニアセンサ１
（ｂ）高分解能インクリメンタル角度信号と低分解能アブソリュート信号との組み合わせ
３．トーションビームの両端における機械的位置を比較してトルクを決定するトルクセンサ１
４．生の信号または処理された信号を提供する複数の出力を有するセンサ１
（ａ）トルクおよび角度センサ１
（ｂ）角度および速度センサ１
（ｃ）直線位置およびトルクセンサ１
（ｄ）角度および多回転センサ１
（ｅ）その他
１．高い機能安全性が要求されるセンサ１
（ａ）同一の物理的特性を測定する冗長センサ１
（ｂ）２つ以上の受信コイル２，３の入力信号を処理して診断範囲を広げるセンサ１
２．２つ以上の入力信号を処理する高分解能アブソリュートセンサ１
（ａ）周期の数が異なる２つのセンサ１の結果を１つの信号にまとめ、多回転やロングストロークの直線的測定を可能にするバーニアセンサ１
（ｂ）高分解能インクリメンタル角度信号と低分解能アブソリュート信号との組み合わせ
３．トーションビームの両端における機械的位置を比較してトルクを決定するトルクセンサ１
４．生の信号または処理された信号を提供する複数の出力を有するセンサ１
（ａ）トルクおよび角度センサ１
（ｂ）角度および速度センサ１
（ｃ）直線位置およびトルクセンサ１
（ｄ）角度および多回転センサ１
（ｅ）その他
【0052】
このような場合、図１０に示すように、従来技術では２つ以上の誘導型位置センサ１が使用される。特に、自動車のステアリングシステムやブレーキシステムなどの高い安全性を必要とするアプリケーションでは、フェイルセーフシステムやフェイルオペレーショナルシステムに冗長性が求められることが多い。図１０は、２つの位置センサ１を使用する従来技術によるシステム１の第１の実施形態を示す。
【0053】
従来技術の別の実施形態では、２つの別個のセンサ１（位置センサ＃１および位置センサ＃２）を使用しているが、同一の送信コイル４（Ｔｘ１）を共有している。図１１は、このようなセンサ１を示し、２つの位置センサ１を使用する従来技術によるシステム１の第２の実施形態を示す。
【0054】
図１２は、本発明による位置センサシステム１の第１の実施形態を示す。本発明は、受信コイル２，３の検知要素を完全に冗長化して物理的に分離した状態で、２組以上の受信コイル（２，３）セットと１つまたは複数の送信コイル４の信号処理とを同一のプリント回路基板７上に実装することで、高い機能安全性が要求され且つ冗長性を必要とするシステムを対象としている。２組の受信コイル（２，３）セットを有するこのような実装例の概要を図１２に示す。本構成の別の実施形態では、３組以上の受信コイル（２，３）セットを実装することができる。
【0055】
図１２に示す位置センサシステム１は、誘導型位置センサシステムである。当該システムは、２組の受信コイル（２，３）セットと、１つの送信コイル４と、信号調整処理部５と、を備える。各受信コイルセットは、ｓｉｎ受信コイル２と、ｃｏｓ受信コイル３と、を備える。本発明によれば、信号調整処理部５は、単一の集積回路６内に含まれ、少なくとも２組の受信コイル（２，３）セット、送信コイル４および信号調整処理部５を含む集積回路６は、単一のプリント回路基板７上に位置する。
【0056】
一般的に、各受信器（図１２に示す受信器＃１および受信器＃２）は、同一のまたは独立したターゲット８を検出するために使用することができ、同一のチップ上の１つまたは複数の送信コイル４を共有する。
【0057】
図１３は、本発明による位置センサシステム１の第２の実施形態を示す。特に、図１３は、少なくとも２組の受信コイル（２，３）セットに対する送信コイル４の位置を示す。送信コイル４は、少なくとも２組の受信コイル（２，３）セットの外側に配置することができ、特に、図１３に示すように受信コイル（２，３）セットの外周に配置することができる。本発明の別の実施形態では、送信コイル４は、図１３に示すように受信コイル（２，３）セットによって形成された空隙内に配置されてもよい。
【0058】
図１４は、本発明による位置センサシステム１の第３の実施形態を示し、図１５は、本発明による位置センサシステム１の第４の実施形態を示し、図１６は、本発明による位置センサシステム１の第５の実施形態を示す。図１４～図１６に示す位置センサシステム１の各々は、２組の受信コイル（２，３）セットを備え、各受信コイル（２，３）セットは、ｓｉｎ受信コイル２と、ｃｏｓ受信コイル３と、を備える。２組の受信コイルセットのｓｉｎ受信コイルのコネクタには、Ｒ１Ｎ／Ｒ１Ｐ、Ｒ３Ｎ／Ｒ３Ｐとそれぞれ示されており、２組の受信コイル（２，３）セットのｃｏｓ受信コイルのコネクタには、Ｒ２Ｎ／Ｒ２ＰおよびＲ４Ｎ／Ｒ４Ｐとそれぞれ示されている。各受信コイル（２，３）セットは、異なるターゲット８を検出する。さらに、図１４～図１６に示す位置センサシステム１の各々は、２つの送信コイル４と、単一の信号調整処理部５と、を備える。図１４に示す第３の実施形態によれば、２つの送信コイル４は、直列に接続されており、信号調整処理部５の同一の発振器１０による供給を受ける。図１５に示す第４の実施形態によれば、２つの送信コイル４は、並列に接続されており、信号調整処理部５の同一の発振器１０による供給を受ける。図１６に示す第５の実施形態によれば、２つの送信コイル４は、互いに分離されており、信号調整処理部５の各発振器１０による供給を受ける。
【0059】
図１４～図１６に示す構成の実用的な実装例としては、主輪と、主輪に対してわずかに異なる変速比をそれぞれもつ２つの補助輪とを有する多回転センサが考えられる。ターゲット８が各補助輪に取り付けられており、各ターゲットが受信コイルセット＃１および＃２によってそれぞれ検出される。図１４に示す位置センサ１に基づくこのような第６の実施形態を図１７に示す。
【0060】
なお、上述した多回転センサ１は従来技術であるが、本実施例の革新的な側面は、各補助輪に対して１つの位置センサ１を使用する代わりに、２組の受信コイル（２，３）セットを有する単一の集積回路を使用することである。
【0061】
図１８に示す２組の受信コイル（２，３）セットと１つの送信コイル４を利用する第７の実施形態は、コイルセット＃１（Ｒ１Ｎ，Ｒ１Ｐ，Ｒ２Ｎ，Ｒ２Ｐ）の３周期とコイルセット＃２（Ｒ３Ｎ，Ｒ３Ｐ，Ｒ４Ｎ，Ｒ４Ｐ）の４周期とを使用してロングストロークのバーニア設計を構成するためのデュアル受信コイルのセットアップ例である。受信コイルセット＃１および＃２は、（図１８に示すように）互いに隣接して配置されてもよく、互いに重ねて配置されてもよい。
【0062】
図１９は、図１８に示す回路のセンサ出力の概要を示す。ここでは、センサ１（受信コイルＲ１，Ｒ２）に３相使用しており、センサ２（受信コイルＲ３，Ｒ４）に４相使用している。本実施例では、各センサは、１２ビットの分解能（１相あたり４０９６ステップ）を有する。
【0063】
両方の信号の数学的な差（点線）を使用して負の結果を修正（「バーニア」線）するバーニアの原理を利用することで、図１９の「バーニア」に示すように、両方のセンサの信号を組み合わせてセンサのフルストロークにわたって単一の曖昧でない線形信号を提供することができる。
【0064】
図２０に示す第８の実施形態では、第１の受信コイル（２，３）セットは、１フルストロークあたり４周期を使用しており、第２の受信コイル（２，３）セットは、１フルストロークあたり１周期を使用している。この構成により、コイルセット＃１の位相数に応じてそれぞれ４倍の分解能を得ることができる。
【0065】
コイルセット＃１から得られる位置は曖昧であり、フルストローク中で４つの位置である可能性があるが、コイルセット＃２から得られる位置は曖昧ではなく、フルストローク中で１つの位置の可能性しかない。
【0066】
しかしながら、コイルセット＃２は長く伸びているため、分解能が低下し、例えばフルストロークにわたって４０９６ステップとなり、第１のコイルセット＃１ではフルストロークにわたって４×４０９６＝１６３８４の位置となる。コイルセット＃２の位置を分析することで、その上方をターゲット８が移動するコイルセット＃１の周期を決定することができ、その結果、曖昧ではない高分解能の位置検出が可能となり、フルストロークにわたって１６３８４の位置で絶対位置を提供することができる。
【0067】
同様の実装例における別の実施形態では、１周期あたり４０９６ステップとは異なる分解能を使用することができる。
【0068】
【0069】
本発明のすべての実施形態では、信号調整処理部５は、単一の集積回路６に含まれており、少なくとも２組の受信コイル（２，３）セット、少なくとも１つの送信コイル４、および信号調整処理部５を含む集積回路６は、単一のプリント回路基板７上に位置する。
【0070】
【0071】
図２１および図２２は、単一のチップ上のマルチ受信コイルセットの位置センサ１の２つの可能な実装例を示す。図２１では、ＲＦフロントエンドブロックにおけるマルチプレクサ１４によって選択された２組の受信コイル（２，３）セットが順次処理される。このセットアップでは、両方の受信コイルセットのマルチプレクサ（ＭＵＸ）に続いて同一の信号処理のチェーンを利用するため、必要なビルディングブロックの数が少なくなる。また、本実施形態は、共有受信チャネルを有するとも考えられる。マルチプレクサ（ＭＵＸ）１４は、少なくとも２組の受信コイル（２，３）セットを共有受信チャネルに順次多重化するためのものである。
【0072】
この原理は、２組以上の受信コイル（２，３）セットに適用することができる。
【0073】
図２２では、２組の受信コイル（２，３）セットが並列の受信チャネルで処理され、これにより、処理速度が実質的に２倍になる。このセットアップは、高速のデータレートと受信コイルセット間の信号遅延が少ないまたはまったくないことが要求されるアプリケーションに特に有用である。
【0074】
各受信チャネルは、ＲＦ信号受信処理部１５と、Ａ／Ｄ変換器１１と、デジタル信号処理部１２と、を備える。
【0075】
デジタル信号処理部１２は、入力された電圧をデジタル値に変換する。これにより、これらの信号のオフセットや振幅の不一致が補正される。補正された入力データに基づいて角度情報が算出され、２組のコイル（２，３）セット間の位相のずれがデジタル処理で取り除かれる。
【0076】
図２３は、本発明による位置センサシステム１の第１１の実施形態を示す。
【0077】
出力精度は、
・ 線形化の位置基準として、位相のずれが生じた両方のセンサの平均値を選択することで、外部の精密な位置基準を必要とすることなく、ｎ点の終端線形化を行うこと、および
・ ２つの角度出力の平均値をとること
によって向上させることができる。
・ 線形化の位置基準として、位相のずれが生じた両方のセンサの平均値を選択することで、外部の精密な位置基準を必要とすることなく、ｎ点の終端線形化を行うこと、および
・ ２つの角度出力の平均値をとること
によって向上させることができる。
【0078】
診断範囲は、
・ ２組のコイル（２，３）セット間の角度出力の差が制限値を超えているかどうかを確認すること、および
・ 振幅の不一致やオフセット、またはその程度や周期変動が制限値を超えているかどうかを確認すること
によって広がる。
・ ２組のコイル（２，３）セット間の角度出力の差が制限値を超えているかどうかを確認すること、および
・ 振幅の不一致やオフセット、またはその程度や周期変動が制限値を超えているかどうかを確認すること
によって広がる。
【0079】
システム稼働率は、
・ １組の受信コイル（２，３）セットのエラーが検出された場合、そのコイル（２，３）セットの残りのコイルからの情報を他の受信コイル（２，３）セットの他のコイルと組み合わせて使用して、妥当性を向上させること、および
・ ２組のセンサコイル（２，３）セットを、２つの別個の並列回路５の代わりに、１つの信号調整処理部５と使用して、故障確率を低減させること
によって向上させることができる。
・ １組の受信コイル（２，３）セットのエラーが検出された場合、そのコイル（２，３）セットの残りのコイルからの情報を他の受信コイル（２，３）セットの他のコイルと組み合わせて使用して、妥当性を向上させること、および
・ ２組のセンサコイル（２，３）セットを、２つの別個の並列回路５の代わりに、１つの信号調整処理部５と使用して、故障確率を低減させること
によって向上させることができる。
【0080】
このような実装例の別の例として、高分解能の角度出力が要求され、１回転内で絶対的であり、広い診断範囲を提供するステアリングセンサが挙げられる。
【0081】
これは、図２０に示す直線運動センサの回路と同じ原理に基づいている。
【0082】
以下に示す実施例では、第１の受信コイルセットは、機械的な回転ごとに１周期で設計されており、第２の受信コイルセットは、機械的な回転ごとに８周期で設計されている。
【0083】
本構成における別の実施形態では、３組以上の受信コイルセットを実装することができる。
【0084】
各受信器（図１２に示す受信器＃１および受信器＃２）は、同一のまたは独立した移動ターゲット要素を検出するために使用することができ、同一のチップ上の１つまたは複数の送信コイルを共有する。図１３に示すように、送信コイルは、受信コイルセットの外周に配置することができる。
【0085】
本発明の別の実施形態では、図１３に示すように、送信コイルは、受信コイルセットの内側に配置されてもよい。
【0086】
このような構成の実用的な実装例を図１４に示す。受信コイルセット＃１（Ｒ１Ｎ／Ｒ１ＰおよびＲ２Ｎ／Ｒ２Ｐ）および受信コイルセット＃２（Ｒ３Ｎ／Ｒ３ＰおよびＲ４Ｎ／Ｒ４Ｐ）は、異なるターゲットを検出するが、同一の送信コイルを共有する。２つの送信コイルのセクションは、並列に接続されており、同一の発振器による供給を受ける。
【0087】
同様の構成における別の実施形態では、図１５に示すように、２つの送信コイルのセクションが並列に接続されてもよく、同一の発振器による供給を受けてもよい。
【0088】
同様の構成における別の実施形態では、図１６に示すように、２つの独立した発振器による供給を受ける２つの別個の送信コイルが設けられてもよい。
【0089】
図１４～図１６に示す構成の実用的な実装例としては、主輪と、主輪に対してわずかに異なる変速比をそれぞれもつ２つの補助輪とを有する多回転センサが考えられる。金属ターゲットが各補助輪に取り付けられており、各ターゲットが受信コイルセット＃１および＃２によってそれぞれ検出される。このような実施形態を図１７に示す。
【0090】
なお、上述した多回転センサは従来技術であるが、本実施例の革新的な側面は、各補助輪に対して１つの位置センサを使用する代わりに、２組の受信コイルセットを有する単一の集積回路を使用することである。
【0091】
図１８に示す２組の受信コイルセットと１つの送信コイルを利用する別の実施形態は、コイルセット＃１（Ｒ１Ｎ，Ｒ１Ｐ，Ｒ２Ｎ，Ｒ２Ｐ）の３周期とコイルセット＃２（Ｒ３Ｎ，Ｒ３Ｐ，Ｒ４Ｎ，Ｒ４Ｐ）の４周期とを使用してロングストロークのバーニア設計を構成するためのデュアル受信コイルのセットアップ例である。受信コイルセット＃１および＃２は、（図１８に示すように）互いに隣接して配置されてもよく、互いに重ねて配置されてもよい。
【0092】
図１９は、図１８に示す回路のセンサ出力の概要を示す。ここでは、センサ１（受信コイルＲ１，Ｒ２）に３相使用しており、センサ２（受信コイルＲ３，Ｒ４）に４相使用している。本実施例では、各センサは、１２ビットの分解能（１相あたり４０９６ステップ）を有する。
【0093】
両方の信号の数学的な差（点線）を使用して負の結果を修正（「バーニア」線）するバーニアの原理を利用することで、図１９の「バーニア」に示すように、両方のセンサの信号を組み合わせてセンサのフルストロークにわたって単一の曖昧でない線形信号を提供することができる。
【0094】
別の実施形態では、図２０に示すように、第１の受信コイル（２，３）セットは、１フルストロークあたり４周期を使用しており、第２の受信コイル（２，３）セットは、１フルストロークあたり１周期を使用している。この構成により、コイルセット＃１の位相数に応じてそれぞれ４倍の分解能を得ることができる。
【0095】
コイルセット＃１から得られる位置は曖昧であり、フルストローク中で４つの位置である可能性があるが、コイルセット＃２から得られる位置は曖昧ではなく、フルストローク中で１つの位置の可能性しかない。
【0096】
しかしながら、コイルセット＃２は長く伸びているため、分解能が低下し、例えばフルストロークにわたって４０９６ステップとなり、第１のコイルセット＃１ではフルストロークにわたって４×４０９６＝１６３８４の位置となる。コイルセット＃２の位置を分析することで、その上方をターゲットが移動するコイルセット＃１の周期を決定することができ、その結果、曖昧ではない高分解能の位置検出が可能となり、フルストロークにわたって１６３８４の位置で絶対位置を提供することができる。
【0097】
同様の実装例における別の実施形態では、１周期あたり４０９６ステップとは異なる分解能を使用することができる。
【0098】
【0099】
図２１および図２２は、単一のチップ上のマルチ受信コイルセットの位置センサの２つの可能な実装例を示す。図２１では、ＲＦフロントエンドブロックにおけるマルチプレクサ（ＭＵＸ）によって選択された２組の受信コイルセットが順次処理される。このセットアップでは、両方の受信コイルセットのマルチプレクサ（ＭＵＸ）に続いて同一の信号処理のチェーンを利用するため、必要なビルディングブロックの数が少なくなる。
【0100】
別の実施形態では、この原理を２組以上の受信コイルセットに適用してもよい。
【0101】
図２２では、２組の受信コイルセットが並列のチャネルで処理され、これにより、処理速度が実質的に２倍になる。このセットアップは、高速のデータレートと受信コイルセット間の信号遅延が少ないまたはまったくないことが要求されるアプリケーションに特に有用である。
【0102】
図２３は、本発明による位置センサシステム１の第１１の実施形態を示す。この第１１の実施形態では、両方の受信コイル（２，３）セットは、機械的な回転ごとに５周期で設計されている。
【0103】
信号処理部は、入力された電圧をデジタル値に変換する。これにより、これらの信号のオフセットや振幅の不一致が補正される。補正された入力データに基づいて角度情報が算出され、２組のコイルセット間の位相のずれがデジタル処理で取り除かれる。
【0104】
出力精度は、
・ 線形化の位置基準として、位相のずれが生じた両方のセンサの平均値を選択することで、外部の精密な位置基準を必要とすることなく、ｎ点の終端線形化を行うこと、および
・ ２つの角度出力の平均値をとること
によって向上させることができる。
・ 線形化の位置基準として、位相のずれが生じた両方のセンサの平均値を選択することで、外部の精密な位置基準を必要とすることなく、ｎ点の終端線形化を行うこと、および
・ ２つの角度出力の平均値をとること
によって向上させることができる。
【0105】
診断範囲は、
・ ２組のコイルセット間の角度出力の差が制限値を超えているかどうかを確認すること、および
・ 振幅の不一致やオフセット、またはその程度や周期変動が制限値を超えているかどうかを確認すること
によって広がる。
・ ２組のコイルセット間の角度出力の差が制限値を超えているかどうかを確認すること、および
・ 振幅の不一致やオフセット、またはその程度や周期変動が制限値を超えているかどうかを確認すること
によって広がる。
【0106】
システム稼働率は、
・ １組の受信コイルセットのエラーが検出された場合、そのコイルセットの残りのコイルからの情報を他の受信コイルセットの他のコイルと組み合わせて使用して、妥当性を向上させること、および
・ ２組のセンサコイルセットを、２つの別個の並列回路の代わりに、１つの信号調整処理回路と使用して、故障確率を低減させること
によって向上させることができる。
・ １組の受信コイルセットのエラーが検出された場合、そのコイルセットの残りのコイルからの情報を他の受信コイルセットの他のコイルと組み合わせて使用して、妥当性を向上させること、および
・ ２組のセンサコイルセットを、２つの別個の並列回路の代わりに、１つの信号調整処理回路と使用して、故障確率を低減させること
によって向上させることができる。
【0107】
本発明による位置センサシステム１の第１２の実施形態は、高分解能の角度出力が要求され、１回転内で絶対的であり、広い診断範囲を提供するステアリングセンサに関する。
【0108】
これは、図２０に示す直線運動センサの回路と同じ原理に基づいている。
【0109】
この第１２の実施形態では、第１の受信コイル（２，３）セットは、機械的な回転ごとに１周期で設計されており、第２の受信コイル（２，３）セットは、機械的な回転ごとに８周期で設計されている。
【0110】
第１の受信コイル（２，３）セットを使用して、絶対角度が算出される。ターゲット要素８は、高分解能センサと同様に、絶対的な１周期のために十分な信号振幅を生成するように設計される必要がある。
【0111】
高分解能のインクリメンタル多極受信コイルを使用して、センサ１の分解能を向上させることができる。図２４は、１回転あたり８つの出力周期をもつ構成を示す。ここでは、１周期のアブソリュートセンサと比較して８倍の分解能が得られる。これにより、機械的なセットアップやターゲット８の構成に応じて精度を向上させることができる。
【0112】
２組の別個のコイル（２，３）セットの妥当性を算出することで、診断範囲を広げることができる。
【0113】
一部のコイルの構造は、上述した利点以外の利点を有する場合がある。例えば、シャフト９の側面に取り付けられた円弧状の設計では、３６０°の円形の設計に比べて比較的小さな面積で済む。このような利点にもかかわらず、半径方向に変位があった場合、角度精度の低下など、いくつかの欠点が見られる。半径方向の変位を測定するように設計された第２または第３の受信コイル（２，３）セットは、ターゲット８の偏心から生じる可能性のあるエラーを示して補正するために使用することができる。
【0114】
本発明は、特に以下の１２の態様に関する。
１．同一のチップ７上に２組以上の受信コイル（２，３）セットを有する位置センサであって、アナログ電圧、電流変調、ＰＳＩ５、ＰＷＭ（パルス幅変調）、ＳＥＮＴ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｅｄｇｅ Ｎｉｂｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）プロトコル、Ｉ２Ｃプロトコル、ＳＰＩ（Ｓｅｒｉａｌ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、ＵＡＲＴ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）、ＣＡＮまたはＬＩＮを含むがこれらに限定されない出力インタフェース１３を介して、両方のセンサの情報を提供する、位置センサ。
２．同一の集積回路６上に、２組以上の受信コイル（２，３）セット、共有送信コイル４、および共有信号調整処理部５を有する誘導型位置検知システム１。
３．同一の集積回路６上に、２組以上の受信コイル（２，３）セット、共有送信コイル４、および分離された信号調整処理部５を有する誘導型位置検知システム１。
４．同一の集積回路６上に、２組以上の受信コイル（２，３）セット、分離された送信コイル４、および共有信号調整処理部５を有する誘導型位置検知システム１。
５．同一の集積回路６上に、２組以上の受信コイル（２，３）セット、分離された送信コイル４、および信号調整処理部５を有する誘導型位置検知システム１。
６．各受信コイル（２，３）セットに対して分離された出力信号情報を提供する、第１～第５の態様のいずれかによる誘導型位置検知システム１。
７．すべての受信コイル（２，３）セットに対して結合された出力信号情報を提供する、第１～第６の態様のいずれかによる誘導型位置検知システム１。
８．２つ以上の受信信号から絶対的な高分解能位置を生成する、第１～第７の態様のいずれかによる誘導型位置検知システム１。
９．好ましくは同一の集積回路６上にある２つ以上のコイル２，３から差動信号を生成する、第１～第８の態様のいずれかによる誘導型位置検知システム１。
１０．外乱量を決定および補正するために追加のコイル入力を使用して、位置出力精度を向上させる、第１～第９の態様のいずれかによる誘導型位置検知システム１。
１１．第１～第１０の態様のいずれかによる誘導型位置検知システム１を同一の集積回路６上に実装すること。
１２．送信コイル４によって生成された電磁場を変更している金属導電性またはその他の構造のターゲット８を使用する、第１１の態様による実施例。
１．同一のチップ７上に２組以上の受信コイル（２，３）セットを有する位置センサであって、アナログ電圧、電流変調、ＰＳＩ５、ＰＷＭ（パルス幅変調）、ＳＥＮＴ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｅｄｇｅ Ｎｉｂｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）プロトコル、Ｉ２Ｃプロトコル、ＳＰＩ（Ｓｅｒｉａｌ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、ＵＡＲＴ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｒｅｃｅｉｖｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ）、ＣＡＮまたはＬＩＮを含むがこれらに限定されない出力インタフェース１３を介して、両方のセンサの情報を提供する、位置センサ。
２．同一の集積回路６上に、２組以上の受信コイル（２，３）セット、共有送信コイル４、および共有信号調整処理部５を有する誘導型位置検知システム１。
３．同一の集積回路６上に、２組以上の受信コイル（２，３）セット、共有送信コイル４、および分離された信号調整処理部５を有する誘導型位置検知システム１。
４．同一の集積回路６上に、２組以上の受信コイル（２，３）セット、分離された送信コイル４、および共有信号調整処理部５を有する誘導型位置検知システム１。
５．同一の集積回路６上に、２組以上の受信コイル（２，３）セット、分離された送信コイル４、および信号調整処理部５を有する誘導型位置検知システム１。
６．各受信コイル（２，３）セットに対して分離された出力信号情報を提供する、第１～第５の態様のいずれかによる誘導型位置検知システム１。
７．すべての受信コイル（２，３）セットに対して結合された出力信号情報を提供する、第１～第６の態様のいずれかによる誘導型位置検知システム１。
８．２つ以上の受信信号から絶対的な高分解能位置を生成する、第１～第７の態様のいずれかによる誘導型位置検知システム１。
９．好ましくは同一の集積回路６上にある２つ以上のコイル２，３から差動信号を生成する、第１～第８の態様のいずれかによる誘導型位置検知システム１。
１０．外乱量を決定および補正するために追加のコイル入力を使用して、位置出力精度を向上させる、第１～第９の態様のいずれかによる誘導型位置検知システム１。
１１．第１～第１０の態様のいずれかによる誘導型位置検知システム１を同一の集積回路６上に実装すること。
１２．送信コイル４によって生成された電磁場を変更している金属導電性またはその他の構造のターゲット８を使用する、第１１の態様による実施例。
【符号の説明】
【0115】
１ 位置センサシステム
２ 正弦（ｓｉｎ）受信コイル
３ 余弦（ｃｏｓ）受信コイル
４ 送信コイル
５ 信号調整処理部
６ 集積回路
７ プリント回路基板（ＰＣＢ）
８ ターゲット
９ シャフト
１０ 発振器
１１ Ａ／Ｄ変換器
１２ デジタル信号処理部
１３ 出力インタフェース
１４ マルチプレクサ
１５ ＲＦ信号受信処理部
２ 正弦（ｓｉｎ）受信コイル
３ 余弦（ｃｏｓ）受信コイル
４ 送信コイル
５ 信号調整処理部
６ 集積回路
７ プリント回路基板（ＰＣＢ）
８ ターゲット
９ シャフト
１０ 発振器
１１ Ａ／Ｄ変換器
１２ デジタル信号処理部
１３ 出力インタフェース
１４ マルチプレクサ
１５ ＲＦ信号受信処理部
【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17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】