BRPI0608121A2 - arranjo de detector de posição para detectar uma posição de um material de acondicionamento, e, método para detectar uma posição de um material de acondicionamento com marcações magnéticas - Google Patents
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Abstract
ARRANJO DE DETECTOR DE POSIçãO PARA DETECTAR UMA POSIçãO DE UM MATERIAL DE ACONDICIONAMENTO, E, METODO PARA DETECTAR UMA POSIçãO DE UM MATERIAL DE ACONDICIONAMENTO COM MARCAçõES MAGNETICAS é revelado um arranjo de detector de posição (100, 200, 900) para detectar uma posição de um material de acondicionamento (312, 512, 712) com marcação magnética (314, 514, 714), compreendendo um conjunto sensor que compreende uma pluralidade de unidades de sensores magnéticos (102, 204, 205, 206, 207, 304, 305, 306, 307, 504, 505, 506, 507, 704, 705, 706, 707, 804, 805, 807, 906, 907, 908, 1000, 1201, 1202), cada qual compreendendo uma saída que fornece um sinal de saída, em que as ditas unidades de sensores magnéticos são arranjadas em pelo menos dois pares de unidades de sensores (208, 209, 301, 302, 501, 502, 701, 702), as unidades de sensor de cada par são arranjadas com direções de sensibilidade opostas (308, 309, 310, 311, 508, 509, 510, 511, 708, 709, 710, 711, 808, 809, 811), e as ditas unidades de sensor são arranjadas para detectar marcações magnéticas do dito material de acondicionamento; um conjunto de processamento de sinal(104) conectado nas ditas saídas de sensores magnéticos compreendendo um combinador (210, 211, 212, 910, 912, 914, 1100, 1203, 1301, 1302, 1303) arranjado para agregar os ditos sinais de saída dos ditos sensores em um sinal agregado; e um detector (104, 214, 916) arranjado para determinar a dita posição do dito material de acondicionamento a partir do dito sinal agregado. Adicionalmente, é revelado um método para detectar uma posição de um material de acondicionamento com marcações magnéticas.
Description
"ARRANJO DE DETECTOR DE POSIÇÃO PARA DETECTAR UMAPOSIÇÃO DE UM MATERIAL DE ACONDICIONAMENTO, E,MÉTODO PARA DETECTAR UMA POSIÇÃO DE UM MATERIAL DEACONDICIONAMENTO COM MARCAÇÕES MAGNÉTICAS"
CAMPO TÉCNICO
A presente invenção diz respeito a um arranjo de detector deposição para determinar uma posição de um material de acondicionamentocom marcação magnética e a um método para determinar uma posição de ummaterial de acondicionamento com marcação magnética.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
Sabe-se que sensores magnéticos ou elementos detectorespodem ser usados para estabelecer e registrar a ocorrência de camposmagnéticos, e sabe-se também que marcações magnéticas podem serarranjadas em um suporte que são legíveis por sensores magnéticos. Se umsensor magnético do tipo conhecido for usado para a detecção de marcaçõesmagnéticas que foram aplicadas, por exemplo, a uma membrana de materialde acondicionamento a fim de controlar a alimentação direta da membrana oucontrolar alguma outra operação funcional, freqüentemente ocorremdificuldades por causa da presença de fortes campos de interferênciamagnética. Em uma máquina de acondicionamento, por exemplo, vedaçõessão realizadas freqüentemente com a ajuda de bobinas de indução que sãosupridas com fortes correntes e que induzem fortes campos magnéticos.Similarmente, em máquinas elétricas modernas, por exemplo, motores etransformadores, estão presentes máquinas elétricas que dão origem asubstanciais campos magnéticos. Na patente européia no. 317879, estádescrito um método e arranjo para suprimir o efeito de campos deinterferência magnética durante a detecção de marcas ou marcaçõesmagnéticas aplicadas em um suporte. Entretanto, existe uma necessidade deuma detecção de posição melhorada para determinar uma posição de ummaterial de acondicionamento.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
Em vista do exposto, um objetivo da invenção é solucionar oupelo menos reduzir os problemas supradiscutidos. Em particular, um objetivoé fornecer uma determinação de posição robusta de um material deacondicionamento.
A presente invenção é baseada no entendimento de que a somade sinais de saída de uma pluralidade de sensores magnéticos implica nasupressão de interferência magnética.
De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, éprovido um arranjo de detector de posição para detectar uma posição de ummaterial de acondicionamento com marcação magnética, compreendendo umconjunto sensor compreendendo uma pluralidade de unidades de sensoresmagnéticos, cada qual compreendendo uma saída que fornece um sinal desaída, em que as ditas unidades de sensores magnéticos são arranjadas empelo menos dois pares de unidades de sensores, as unidades de sensores decada para são arranjadas com direções de sensibilidade opostas e os ditossensores são arranjados para detectar marcações magnéticas do dito materialde acondicionamento; um conjunto de processamento de sinal conectado nasditas saídas dos ditos sensores magnéticos compreendendo um combinadorarranjado para agregar os ditos sinais de saída dos ditos sensores a um sinalagregado; e um detector arranjado para determinar a dita posição do ditomaterial de acondicionamento a partir do dito sinal agregado.
Uma vantagem disto é uma determinação de posição robustano sentido de interferências magnéticas, por exemplo, de máquinas elétricas eno sentido de sujeira, por exemplo, do material de acondicionamento.Adicionalmente, uma vantagem é que os sensores não precisam ficar emcontato direto com o material de acondicionamento. Adicionalmente, umavantagem é o processamento de sinal simples.Cada par de unidades de sensores pode compreender umaunidade de sensor magnético que fica arranjada mais próxima do material deacondicionamento em operação do que o outro sensor magnético do par.
As unidades de sensores podem ser pontes Wheatstonecompreendendo sensores magneto-resistentes.
O detector pode ficar arranjado para determinar a posição peladetecção de um cruzamento zero do sinal agregado.
O detector pode compreender dispositivos para detectar umnível predeterminado do sinal agregado antes de aparecer o cruzamento zero.
O detector pode compreender dispositivos para detectar uma mudançapredeterminada de nível do sinal agregado antes do cruzamento zero.
Esses recursos permitem encontrar com precisão cruzamentozero tanto pela observação do nível como pela inclinação do sinal, comoambos. Esses recursos também permite uma detecção rápida, isto é, nenhumaou pouca latência na provisão de um sinal de saída de detecção.
O arranjo pode compreender adicionalmente uma primeiraunidade de sensor de compensação magnética arranjada com sua direção desensibilidade perpendicular às direções de sensibilidade da pluralidade deunidades de sensores magnéticos, e uma segunda unidade de sensor decompensação magnética arranjada com sua direção de sensibilidadeperpendicular às direções de sensibilidade da pluralidade de unidades desensores magnéticos e a primeira unidade de sensor de compensaçãomagnética.
O conjunto de processamento de sinal pode ser conectado naprimeira e segunda unidades de sensores de compensação magnética earranjado para suprimir componentes de sinal provenientes da pluralidade deunidades de sensores magnéticos que é perpendicular à direção desensibilidade da pluralidade de unidades de sensores magnéticos.
O arranjo de detector de posição pode compreenderdispositivos de ajuste para os ditos sinais de saída das ditas unidades desensores magnéticos.
As direções de sensibilidade das unidades de sensoresmagnéticos podem ser paralelas e antiparalelas, respectivamente, à orientaçãomagnética da dita marcação magnética. Alternativamente, as direções desensibilidade podem ser perpendiculares à orientação magnética da ditamarcação magnética.
Um quociente entre um espaçamento entre duas unidades desensores voltadas para a marcação e um tamanho da marcação na direção dedetecção de posição é entre 0,6 e 3, preferivelmente entre 0,7 e 1,8,preferivelmente entre 0,85 e 1,4, e preferivelmente cerca de 1.
De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, éprovido um método para determinar uma posição de um material deacondicionamento com materiais magnéticos, compreendendo as etapas de:gerar uma pluralidade de sinais de sensores em resposta ao magnetismo dasditas marcações magnéticas por uma pluralidade de pares de sensoresmagnéticos, cada qual compreendendo unidades de sensores magnéticos quesão arranjadas antiparalelas; agregar os ditos sinais de sensores em um sinalagregado; e determinar uma posição a partir do dito sinal agregado.
A vantagem disto é essencialmente a mesma do primeiroaspecto da presente invenção.
A etapa de determinar a posição pode compreender as etapasde: detectar um cruzamento zero do dito sinal agregado; e determinar a ditaposição a partir do dito cruzamento zero.
O método pode compreender adicionalmente as etapas de:gerar um primeiro sinal de compensação dependente de um primeirocomponente de magnetismo em uma direção perpendicular às ditas direçõesde sensibilidade dos ditos parede de sensores magnéticos; gerar um segundosinal de compensação dependente de um segundo componente de magnetismoem uma direção perpendicular às ditas direções de sensibilidade dos ditospares de sensores magnéticos e ao dito primeiro componente de magnetismo;e compensar o dito campo dos sinais dos sensores dos ditos pares de sensoresmagnéticos para componentes de magnetismo perpendiculares às ditasdireções de sensibilidade dos ditos pares de sensores magnéticos pelos ditosprimeiro e segundo sinais de compensação.
O método pode compreender adicionalmente a etapa de ajustaras saídas dos ditos sensores magnéticos.
Em geral, todos os termos usados nas reivindicações devemser interpretados de acordo com seus significados ordinários no campotécnico, a menos que explicitamente definido de outra forma aqui. Todas asreferências a "um/uma/o/a (elemento, dispositivo, componente, dispositivo,etapa, etc.)" devem ser interpretadas abertamente referindo-se a pelo menosuma instância do dito elemento, dispositivo, componente, meio, etapa, etc., amenos que explicitamente declarado de outra forma. As etapas de qualquermétodo aqui revelado não têm que ser realizadas na ordem exata revelada, amenos que explicitamente declarado.
O termo "magnetismo" deve ser interpretado como qualquerquantidade magnética. O temo "sensor magnético" deve ser interpretado comoqualquer dispositivo capaz de detectar ou medir magnetismo. O termo"direção de sensibilidade" significa a direção onde uma quantidade magnéticapositiva resulta em um sinal de saída elétrica positiva, e não como umaquestão do número de dispositivos físicos.
Outros objetivos, recursos e vantagens da presente invençãoficarão aparentes a partir da revelação detalhada seguinte, a partir dasreivindicações dependentes anexas, bem como dos desenhos.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS
Os objetivos, recursos e vantagens citados da presenteinvenção, bem como outros mais, ficarão mais bem entendidos por dispositivoda descrição detalhada ilustrativa e não limitante de modalidades preferidasda presente invenção, com referência aos desenhos anexos, onde os mesmosnúmeros de referência serão usados para elementos similares, em que:
A figura 1 é um diagrama de blocos que mostra esquematicamente um aparelho de determinação de posição de acordo comuma modalidade da presente invenção;
A figura 2 é um diagrama de blocos que mostraesquematicamente um aparelho de determinação de posição de acordo comuma modalidade da presente invenção;
A figura 3 é um diagrama esquemático que ilustra posições dedois pares de unidades de sensores de acordo com uma modalidade dapresente invenção;
As figuras 4a-4e são diagramas de sinais que ilustramesquematicamente o sincronismo de sinais quando um ímã ou partemagnetizada de um material de acondicionamento passa nas unidades desensores de acordo com o arranjo ilustrado na figura 3;
A figura 5 é um diagrama esquemático que ilustra posições dedois pares de unidades de sensores de acordo com uma modalidade dapresente invenção;
As figuras 6a-6e são diagramas de sinais que ilustramsincronismo de sinais quando um ímã ou parte magnetizada de um material deacondicionamento passa pelas unidades de sensores de acordo com o arranjoilustrado na figura 5;
A figura 7 é um diagrama esquemático que ilustra posições dedois pares de unidades de sensores e sensores de compensação de acordo comuma modalidade da presente invenção;
A figura 8 é um diagrama esquemático que ilustra posições dedois pares de unidades de sensores com um sensor comum de acordo comuma modalidade da presente invenção;A figura 9 é um diagrama de fiação esquemático de umaparelho de determinação de posição de acordo com a modalidade da presenteinvenção representada na figura 8;
A figura 10 é um diagrama de fiação elétrica de uma unidadede sensor magnético de acordo com uma modalidade da presente invenção;
A figura 11 é um diagrama de fiação elétrica de um circuitosomador de acordo com uma modalidade da presente invenção;
A figura 12 ilustra esquematicamente a fiação montada deduas unidades de sensores e um somador de acordo com uma modalidade dapresente invenção;
A figura 13 é um diagrama de fiação esquemático de umcircuito somador de acordo com uma modalidade da presente invenção;
A figura 14 é um fluxograma de um método para determinaruma posição de um material de acondicionamento com marcações magnéticasde acordo com uma modalidade da presente invenção; e
A figura 15 é um fluxograma de um método para determinaruma posição de um material de acondicionamento com marcações magnéticasde acordo com uma modalidade da presente invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES PREFERIDAS
A figura 1 é um diagrama de blocos que mostraesquematicamente um aparelho de determinação de posição 100 arranjadopara determinar posição de um material de acondicionamento (não mostrado)pela determinação do tempo quando uma marcação magnética é arranjada nomaterial, dentro dele, nele ou em torno dele. O aparelho 100 compreende umapluralidade de sensores 102, que fornece sinais de saída em resposta aomagnetismo do ímã ou material magnético. Os sinais de saída são agregadosem um dispositivo de processamento de sinal 104 para produzir um sinalagregado, que é provido a um detector 106. O detector 106 determina umaposição da marcação magnética a partir do sinal agregado.A figura 2 é um diagrama de blocos que mostraesquematicamente um aparelho de determinação de posição 200 arranjadopara determinar a posição de um material de acondicionamento (nãomostrado) pela determinação do tempo quando o ímã arranjado no material,dentro dele, nele ou em torno dele, ou uma parte magnetizada do material,passar pelo aparelho 200. O aparelho de determinação de posição 200compreende uma fonte de energia 202 para fornecer energia elétrica aoscomponentes eletrônicos do aparelho 200. O aparelho 200 compreende umapluralidade de unidades de sensores magnéticos 204, 205, 206, 207 arranjadaem pares 208, 209. Em cada par 208, 209, uma unidade de sensor magnético204, 206 fica arranjada com sua direção de sensibilidade em uma direção, e aoutra unidade de sensor magnético 205, 207 fica arranjada com sua direção desensibilidade na direção oposta, isto é, os sensores magnéticos 204, 205, 206,207 de um par é arranjado antiparalelamente. Entende-se por direção desensibilidade a relação entre a polaridade do sinal de saída e a direção domagnetismo, isto é, campo magnético ou fluxo magnético. As saídas dasunidades de sensores magnéticos 204, 205, 206, 207 são agregadas em um oumais circuitos somadores 210, 211, 212 para produzir um sinal agregado dossinais de saída dos sensores. O sinal agregado é analisado em um detector 214arranjado para determinar um certo ponto bem definido do sinal agregado. Oponto bem definido do sinal agregado pode ser um cruzamento zero central dosinal agregado.
A figura 3 é um diagrama esquemático que ilustra posiçõesdos dois pares de unidades de sensores 301, 302, cada qual compreendendoduas unidades de sensores 304, 305; 306, 307 com direções de sensibilidadeantiparalelas 308, 309; 310, 311, de acordo com uma modalidade da presenteinvenção, e uma parte de um material de acondicionamento 312, aquimovendo da direita para a esquerda, conforme representado pela seta 313,com um ímã 314 arranjado no material. Para se conseguir sinais de saída dossensores 304-307 que, mediante agregação, forneça um sinal agregado, doqual um cruzamento zero facilmente detectável e bem definido pode serdeterminado, a distância a, com a qual os sensores de um par de sensores écolocada no arranjo, é essencialmente igual ao tamanho b da marcaçãomagnética, considerada na direção da qual a marcação magnética é expostaaos sensores, isto é, a direção de determinação de posição. Aqui, a distância aé a distância entre o centro do arranjo de sensores e o centro da unidade desensor externa 304, uma vez que observou-se empiricamente que istorealmente será o espaçamento efetivo. Isto fornecerá saídas simultâneas dossensores quando a marcação magnética estiver próxima dos sensores. Oquociente a/b entre o espaçamento a dos sensores de um par e o tamanho b damarcação magnética é preferivelmente entre 0,6 e 3, mais preferivelmenteentre 0,7 e 1,8, ainda mais preferivelmente entre 0,85 e 1,4, e acima de tudopreferivelmente cerca de 1.
As figuras 4a-4e são diagramas de sinais que ilustram osincronismo de sinais quando um ímã ou parte magnetizada de um material deacondicionamento passa pelas unidades de sensores de acordo com o arranjoilustrado na figura 3. A figura 4a ilustra o sinal de saída de uma primeiraunidade de sensor de um primeiro par de unidades de sensores quando o ímãpassa. Como o campo magnético é na mesma direção da direção desensibilidade da unidade de sensor, o sinal de saída tem uma polaridadepositiva e aumenta à medida que o ímã aproxima-se. Durante a passagem doímã, o sinal de saída diminui à medida que o componente do campomagnético diminui, para mudar a polaridade quando o componente do campomagnético na direção da sensibilidade ficar negativa. Quando o ímã passa, osinal de saída aumenta gradualmente para zero. A figura 4b ilustra o sinal desaída de uma segunda unidade de sensor do primeiro par de unidades desensores quando o ímã passa. Comparado com o sinal de saída da primeiraunidade de sensor do par ilustrado na figura 4a, o sinal de saída tempolaridade oposta por causa do arranjo antiparalelo, e é deslocado no tempopor causa do arranjo da segunda unidade de sensor ao lado da primeiraunidade de sensor. As interferências das fontes magnéticas distantes,comparada com a distância da marcação, tais como máquinas elétricas, linhasde energia, etc., darão um resultado nulo quando os sinais de saída dasunidades de sensores do par forem agregados, uma vez que eles têm direçõesde sensibilidade opostas e são arranjados próximos um do outro, isto é,sofrem interferências iguais. Assim, interferências são suprimidas. Porquestão de clareza, nenhuma interferência está representada no diagrama desinais, uma vez elas poderiam ofuscar o princípio de agregação dos sinais desaída.
Similar às figuras 4a e 4b para o primeiro par de unidades desensores, as figuras 4c e 4b ilustram os sinais de saída do segundo par deunidades de sensores representado na figura 3. A figura 4c ilustra que o sinalde saída da primeira unidade de sensor do segundo par, que, por causa de suadireção de sensibilidade ter uma forma e polaridade similares à saída dosegundo sensor do primeiro par, e, por causa da posição próxima ao segundosensor do primeiro par, onde a unidade de sensor fica arranjada, é somenteligeiramente deslocado no tempo, que, na figura 4c, está representado comoum deslocamento de tempo zero. O sinal de saída da segunda unidade desensor do segundo par, representado na figura 4d, é similar em forma, masmuito deslocada no tempo e com uma polaridade similar à saída do primeirosensor do primeiro par, por causa de sua direção de sensibilidade paralela. Osinal agregado, compreendendo os sinais de saída agregados das unidades desensores, está representado na figura 4e. Uma posição é determinada a partirdo sinal agregado pela determinação de um cruzamento zero 400, conformeserá representado a seguir.
A figura 5 é um diagrama esquemático que ilustra posições dedois pares de unidades de sensores 501, 502, cada qual compreendendo duasunidades de sensores 504, 505; 506, 507 com direções de sensibilidadeantiparalelas 508, 509; 510, 511, de acordo com uma modalidade da presenteinvenção, e uma parte de um material de acondicionamento 512, aquimovendo-se da direita para a esquerda, representado pela seta 513, com umímã 514 arranjado no material. Para se obterem sinais de saída dos sensores504-507 que, mediante agregação, forneça um sinal agregado, do qual umcruzamento zero facilmente detectável e bem definido pode ser determinado,a distância a, com a qual os sensores de um par de sensores é espaçada noarranjo, é essencialmente igual ao tamanho b da marcação magnética,considerada na direção da qual a marcação magnética fica exposta aossensores. Isto fornecerá saídas simultâneas dos sensores quando a marcaçãomagnética estiver próxima dos sensores. O quociente a/b entre o espaçamentoa dos sensores de um par e o tamanho b da marcação magnética épreferivelmente entre 0,6 e 3, mais preferivelmente entre 0,7 e 1,8, ainda maispreferivelmente entre 0,85 e 1,4, e acima de tudo preferivelmente cerca de 1.As figuras 6a-6e são diagramas de sinais que ilustram o sincronismo de sinaisquando um ímã ou parte magnetizada de um material de acondicionamentopassa pelas unidades de sensores de acordo com o arranjo ilustrado na figura5. A figura 6a ilustra o sinal de saída de uma primeira unidade de sensor deum primeiro par de unidades de sensores quando o ímã passa. Como o campomagnético está na direção oposta à direção de sensibilidade da unidade desensor, o sinal de saída é negativo e diminui à medida que o ímã aproxima-se.
Quando o ímã está em linha com a unidade de sensor, o sinal de saídaaumenta à medida que o componente do campo magnético na direção desensibilidade está aproximadamente seguindo as linhas do campo magnéticodo ímã. Quando o ímã passa, o sinal de saída diminui gradualmente para zero,em seguida fica negativo, quando o ímã tiver passado pela unidade de sensor,e finalmente cai para zero, quando o ímã se afasta. A figura 6b ilustra o sinalde saída de uma segunda unidade de sensor do par de unidades de sensoresilustrado na figura 6a, o sinal de saída tem polaridade oposta por causa doarranjo antiparalelo, e tem um menor valor absoluto por causa do arranjo dasegunda unidade de sensor mais afastada da marcação do que a primeiraunidade de sensor. Interferências de fontes magnéticas afastadas, comparadascom a distância da marcação, tais como máquinas elétricas, linhas de energia,etc., darão um resultado nulo quando os sinais de saída das unidades desensores do par forem agregados, uma vez que eles têm direções desensibilidade opostas, e são arranjados próximos uns dos outros, isto é, sofreminterferências iguais. Assim, interferências são suprimidas. Por questão declareza, nenhuma interferência está representada no diagrama de sinais, umavez que elas podem ofuscar o princípio de agregação dos sinais de saída.
Similar às figuras 6a e 6b para o primeiro par de unidades desensores, as figuras 6c e 6d ilustram os sinais de saída do segundo par deunidades de sensores representado na figura 5. A figura 6c ilustra o sinal desaída da primeira unidade de sensor do segundo par, que tem uma formasimilar, mas, por causa da sua direção de sensibilidade, tem polaridade opostaà saída do primeiro sensor do primeiro par, e, por causa da posição onde aunidade de sensor está arranjada, é deslocada no tempo. O sinal de saída dasegunda unidade de sensor do segundo par, representada na figura 6d, ésimilar em forma, mas ainda oposta em polaridade e com um menor valorabsoluto, similar à saída do segundo sensor do primeiro par, por causa da suadistância da marcação. O sinal agregado, compreendendo os sinais de saídaagregados das unidades de sensores, está representado na figura 6e. Umaposição é determinada em relação ao sinal agregado pela determinação de umcruzamento zero central 600.
A figura 7 é um diagrama esquemático que ilustra posições dedois pares de unidades de sensores 701, 702, cada qual compreendendo duasunidades de sensores 704, 705; 706, 707 com direções de sensibilidadeantiparalelas 708, 709; 710, 711, de acordo com uma modalidade da presenteinvenção, e uma parte de um material de acondicionamento 712, aquimovendo-se da direita para a esquerda, representado pela seta 713, com umímã 714 arranjado no material. Na figura 7, uma das unidades de sensores 705está representada ligeiramente angulada, a, isto é, não exatamente paralela aooutro sensor 704 do par de unidades de sensores 702. Isto tem o efeito de quea unidade de sensor 705 fornece um sinal com menos supressão deinterferência de acordo com o princípio do par de sensores. Para compensaristo, uma primeira unidade de sensor de compensação magnética 716 éarranjada com sua direção de sensibilidade 717 perpendicular à direçãoprincipal das unidades de sensores 704, 705, 706, 707 dos pares de unidadesde sensores 701, 702, e uma segunda unidade de compensação magnética 718é arranjada com sua direção de sensibilidade 719 perpendicular à direçãoprincipal das unidades de sensores 704, 705, 706, 707 dos pares de unidadesde sensores 701, 702, e uma segunda unidade de sensor de compensaçãomagnética 716. Pela adição ou subtração dos valores recebidos pelos sensoresde compensação 716, 718, qualquer desvio angular das unidades de sensores704, 705, 706, 707 dos pares de unidades de sensores 701, 702 pode sercompensado.
A figura 8 é um diagrama esquemático que ilustra posiçõesdos dois pares de unidades de sensores 801, 802 com uma unidade de sensor805 em comum, e assim cada qual compreendendo "duas" unidades desensores 804, 805; 805, 807 com direções de sensibilidade antiparalelas 808,809; 809, 811, de acordo com uma modalidade da presente invenção, e umaparte de um material de acondicionamento 812, aqui movendo-se da direitapara a esquerda, representado pela seta 813, com uma marcação magnética814 arranjada no material. Para se obterem sinais de saída dos sensores 804-807, que, mediante agregação, fornecem um sinal agregado, do qual umcruzamento zero facilmente detectável e bem definido pode ser determinado,a distância a, com a qual os sensores de um par de sensores é espaçada noarranjo, é essencialmente igual ao tamanho b da marcação magnética,considerada na direção da qual a marcação magnética é exposta aos sensores.Isto fornecerá saídas simultâneas dos sensores quando a marcação magnéticaestiver próxima dos sensores. O quociente a/b entre o espaçamento a dossensores de um par e o tamanho b da marcação magnética é preferivelmenteentre 0,6 e 3, mais preferivelmente entre 0,7 e 1,8, ainda mais preferivelmenteentre 0,85 e 1,4, e acima de tudo preferivelmente cerca de 1.
A figura 9 ilustra esquematicamente a fiação de um conjunto900 de acordo com a modalidade mostrada na figura 8. O conjuntocompreende um primeiro par de sensores 902 e um segundo par de sensores904, onde o primeiro par de sensores compreende os sensores 906, 908, e osegundo par de sensores 904 compreende sensores 907, 908, isto é, os paresde sensores 902, 904 têm o sensor 907 em comum. Os sinais do primeiro parde sensores 902, isto é, os sinais dos sensores 906, 907 são agregados em umprimeiro dispositivo de agregação 910. Os sinais do segundo par de sensores904, isto é, os sinais dos sensores 907, 908, são agregados em um segundodispositivo de agregação 912. Os sinais agregados do primeiro e segundodispositivo de agregação 910, 912 são agregados em um terceiro dispositivode agregação 914 para fornecer um sinal agregado do qual um detector 916pode determinar uma posição de uma marcação magnética.
A figura 10 é um diagrama de fiação elétrica de uma unidadede sensor magnético 1000 de acordo com uma modalidade da presenteinvenção. A unidade de sensor 1000 compreende quatro sensores magnéticos1002, 1003, 1004, 1005 conectados para formar uma ponte de Wheatstone1006. A ponte 1006 é alimentada nos terminais de entrada 1008, 1009 poruma tensão de excitação ou corrente de excitação, dependendo dos tipos desensores magnéticos 1002, 1003, 1004, 1005. Os sensores magnéticos 1002,1003, 1004, 1005 podem ser magneto-resistores, sensores Hall, ou sensoresindutivos. Uma saída da unidade de sensor 1000 é provida nos terminais desaída 1010, 1011.
De acordo com uma modalidade da presente invenção, umaunidade de sensor pode compreender um único sensor magnético. O sensormagnético pode ser um magneto-resistor, sensor Hall ou sensor indutivo.
A figura 11 é um diagrama de fiação elétrica de um circuitosomador 1100 de acordo com uma modalidade da presente invenção,arranjado para agregar sinais de saída de duas unidades de sensores. Os sinaisde saída de uma primeira unidade de sensor é provida nos terminais deentrada 1102, 1104 do circuito somador 1100, e os sinais de saída de umasegunda unidade de sensor são providos nos terminais de entrada 1106, 1108do circuito somador 1100. Um potenciômetro 1110 pode ser usado como umdivisor de tensão variável, conectado entre os terminais de entrada 1102,1106, cada qual conectado em uma unidade de sensor. O potenciômetro 1110é usado para equilibrar os sinais de entrada dos dois sensores. O terminalcorrediço do potenciômetro 1110 é conectado a uma entrada de umamplificador 1112, por exemplo, um amplificador operacional. A outraentrada do amplificador 1112 é conectada nos terminais de entrada 1104,1108, cada qual conectado a uma unidade de sensor. Preferivelmente, oestágio do amplificador tem um resistor de realimentação 1114 para controlaro ganho. Em um terminal de saída 1116, um sinal agregado dos sinais desaída das unidades de sensor é provido.
A figura 12 ilustra esquematicamente a fiação montada deduas unidades de sensores 1201, 1202, e um somador 1203.
A figura 13 é um diagrama de fiação esquemático de umcircuito somador 1300, compreendendo um primeiro somador 1301 e umsegundo somador 1302, cada qual conectado a duas unidades de sensores (nãomostradas), e um terceiro somador 1303 conectado nos ditos primeiro esegundo somadores 1301, 1302. Um potenciômetro 1304 pode ser usadocomo um divisor de tensão variável, conectado entre saídas do primeiro esegundo somador 1301, 1302. O potenciômetro 1304 é usado para equilibraros sinais do primeiro e segundo somadores 1301, 1302. O terminal corrediço1306 do potenciômetro 1304 é conectado a uma entrada do terceiro somador1303. A outra entrada 1308 do somador é conectada a um gerador zero ativo(não mostrado), ou no terra. Em um terminal de saída 1301, um sinalagregado dos sinais de saída das unidades de sensores é provido.
A figura 14 é um fluxograma de um método para determinaruma posição de um material de acondicionamento com marcações magnéticasde acordo com uma modalidade da presente invenção. Em uma etapa degeração de sinal do sensor 1420, uma pluralidade de sinais de sensoresresponde ao magnetismo, por exemplo, campo magnético ou fluxo magnético,das ditas marcações magnéticas do dito material de acondicionamento. Ossinais de sensores são gerados por uma pluralidade de unidades de sensoresmagnéticos, cada qual compreendendo um par de sensores magnéticos quesão arranjados antiparalelamente próximos um do outro. Em uma etapa desupressão de interferência magnética 1422, interferências magnéticas defontes magnéticas afastadas, comparadas com a distância da marcação, sãosuprimidas agregando-se os sinais de sensores de cada um dos sensores dospares de sensores. Assim, pelo arranjo antiparalelo, interferências de fontesafastadas são suprimidas. Em uma etapa de agregação de sinal de sensor1424, todos os sinais de sensores dos pares de sensores são agregados paraformar um sinal agregado. Em uma etapa de determinação de posição 1428, aposição é determinada a partir do sinal agregado.
A figura 15 é um fluxograma de um método para determinaruma posição de um material de acondicionamento com marcações magnéticasde acordo com uma modalidade da presente invenção. Em uma etapa degeração de sinal de sensor 1500, é gerada uma pluralidade de sinais desensores responsiva a magnetismo, por exemplo, campo magnético ou fluxomagnético, das ditas marcações magnéticas do dito material deacondicionamento. Os sinais de sensores são gerados por uma pluralidade deunidades de sensores magnéticos, cada qual compreendendo um par desensores magnéticos que são arranjados antiparalelamente próximos um dooutro. Em uma etapa de ajuste de sinal de sensor 1501, os sinais das unidadesde sensores são ajustados para ser equilibrados, isto é, os níveis dos sinais sãoiguais para um certo nível de exposição de magnetismo. Em uma etapa desupressão de interferência magnética 1502, interferências magnéticas defontes magnéticas afastadas, comparadas com a distância da marcação, sãosuprimidas pela agregação dos sinais de sensores de cada um dos sensores dospares de sensores. Assim, pelo arranjo antiparalelo, interferências das fontesafastadas são suprimidas. Em uma etapa de compensação 1503, os sinais desensores são ajustados para o caso em que as direções de sensibilidade dequalquer das unidades de sensores não são alinhadas. Isto pode ser o casoquando qualquer sensor não é exatamente arranjado em linha com outrossensores. A etapa de compensação 1503 é realizada pela determinação domagnetismo em uma primeira direção perpendicular, isto é, perpendicular àdireção de sensibilidade visada dos sensores dos pares de sensores, e em umasegunda direção perpendicular, isto é, perpendicular à direção desensibilidade visada dos sensores dos pares de sensores e à primeira direçãoperpendicular. Os sinais de sensores podem então ser compensados pelomagnetismo na primeira e segunda direções perpendiculares. Em uma etapade agregação de sinais de sensores 1504, todos os sinais de sensores dos paresde sensores são agregados para formar um sinal agregado. Em uma etapa dedeterminação do cruzamento zero 1506, um cruzamento zero dos sinaisagregados é determinado. Entende-se por "zero" um certo nívelpredeterminado, que pode ser polido, ou um nível zero ativo gerado por umgerador de nível zero. Em uma etapa de determinação de posição 1508, aposição é determinada a partir do sincronismo determinado do cruzamentozero.Assim, a detecção de posição do material de acondicionamentopode ser provida na produção do material de acondicionamento, por exemplo,para impressão, na produção de embalagens do material deacondicionamento, por exemplo, para obter texto e imagens impressas,aberturas, etc., corretas em uma máquina de acondicionamento, e nomanuseio das embalagens feitas, por exemplo, para aplicar dispositivos deabertura e fechamento, adesivos, etc. A invenção permite sincronização comboa precisão para esses tipos de operações. Adicionalmente, qualquer dosrecursos das modalidades supradescritas pode ser usado em combinação.
A invenção foi basicamente descrita com referência a algumasmodalidades. Entretanto, conforme fica facilmente aparente aos versados natécnica, outras modalidades além das reveladas anteriormente são igualmentepossíveis de acordo com o escopo da invenção, definido pelas reivindicaçõesde patente anexas.
Claims (16)
1. Arranjo de detector de posição (100, 200, 900) para detectaruma posição de um material de acondicionamento (312, 512, 812) commarcação magnética (314, 514, 714, 814), caracterizado pelo fato de quecompreende:um conjunto sensor que compreende uma pluralidade deunidades de sensores magnéticos (102, 204, 205, 206, 207, 304, 305, 306,-307, 504, 505, 506, 507, 704, 705, 706, 707, 804, 805, 807, 906, 907, 908,-1000, 1201, 1202), cada qual compreendendo uma saída que fornece um sinalde saída, em que as ditas unidades de sensores magnéticos são arranjadas empelo menos dois pares de unidades de sensores (208, 209, 401, 302, 501, 502,-701, 702), as unidades de sensor de cada par são arranjadas com direções desensibilidade opostas (308, 309, 310, 311, 508, 509, 510, 511, 708, 709, 710,-711, 808, 809, 811), e as ditas unidades de sensor são arranjadas para detectarmarcações magnéticas do dito material de acondicionamento;um conjunto de processamento de sinal (104) conectado nasditas saídas dos ditos sensores magnéticos compreendendo um combinador(210, 211, 212, 910, 912, 914, 1100, 1203, 1301, 1302, 1303) arranjado paraagregar os ditos sinais de saída dos ditos sensores em um sinal agregado; eum detector (106, 214, 916) arranjado para determinar a ditaposição do dito material de acondicionamento a partir do dito sinal agregado.
2. Arranjo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que cada par de unidades de sensores compreende uma unidadede sensor magnético que é arranjado mais próximo do material deacondicionamento do que o outro sensor magnético do par.
3. Arranjo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2,caracterizado pelo fato de que as ditas unidades de sensores são pontes deWheatstone (1006) compreendendo sensores magneto-resistentes (1002,-1003, 1004, 1005).
4. Arranjo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o dito detector é arranjado para determinar adita posição pela detecção de um cruzamento zero do dito sinal agregado.
5. Arranjo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizadopelo fato de que o dito detector compreende dispositivos para detectar umnível predeterminado do dito sinal agregado antes de o dito cruzamento zeroaparecer.
6. Arranjo, de acordo com a reivindicação 4 ou 5,caracterizado pelo fato de que o dito detector compreende dispositivos paradetectar uma mudança predeterminada de nível antes de o dito cruzamentozero aparecer.
7. Arranjo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma primeiraunidade de sensor de compensação magnética (716) arranjada com suadireção de sensibilidade (717) perpendicular às ditas direções de sensibilidadeda dita pluralidade de unidades de sensores magnéticos, e uma segundaunidade de sensor de compensação magnética (718) arranjada com suadireção de sensibilidade (719) perpendicular às ditas direções de sensibilidadeda dita pluralidade de unidades de sensores magnéticos e a dita primeiraunidade de sensor de compensação magnética.
8. Arranjo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizadopelo fato de que o dito conjunto de processamento de sinal é conectado nasditas primeira e segunda unidades de sensores de compensação magnética earranjado para suprimir componentes de sinal da dita pluralidade de unidadesde sensores magnéticos que é perpendicular à dita direção de sensibilidade dadita pluralidade de unidades de sensores magnéticos.
9. Arranjo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que compreende dispositivos de ajuste (1110)para os ditos sinais de saída das ditas unidades de sensores magnéticos.
10. Arranjo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 9, caracterizado pelo fato de que as direções de sensibilidade das unidadesde sensores magnéticos são paralelas e antiparalelas, respectivamente, àorientação magnética da dita marcação magnética.
11. Arranjo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 9, caracterizado pelo fato de que as direções de sensibilidade das unidadesde sensores magnéticos são perpendiculares à orientação magnética da ditamarcação magnética.
12. Arranjo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1ali, caracterizado pelo fato de que o quociente entre um espaçamento entreduas unidades de sensores voltadas para a dita marcação e a dimensão da ditamarcação magnética em uma direção de detecção de posição é entre 0,6 e 3,preferivelmente entre 0,7 e 1,8, preferivelmente entre 0,85 e 1,4, epreferivelmente cerca de 1.
13. Método para detectar uma posição de um material deacondicionamento com marcações magnéticas, caracterizado pelo fato de quecompreende as etapas de:gerar uma pluralidade de sinais de sensores em resposta aomagnetismo das ditas marcações magnéticas por uma pluralidade de pares desensores magnéticos, cada qual compreendendo unidades de sensoresmagnéticos que são arranjados antiparalelos;agregar os ditos sinais de sensores em um sinal agregado; edeterminar uma posição a partir do dito sinal agregado.
14. Método, de acordo com a reivindicação, 11, caracterizadopelo fato de que a dita etapa de determinar uma posição compreende as etapas de:detectar um cruzamento zero do dito sinal agregado; edeterminar a dita posição a partir do dito cruzamento zero.
15. Método, de acordo com a reivindicação 13 ou 14,caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente as etapas de:gerar um primeiro sinal de compensação dependente de umprimeiro componente de magnetismo em uma direção perpendicular às ditasdireções de sensibilidade dos ditos pares de sensores magnéticos;gerar um segundo sinal de compensação dependente de umsegundo componente de magnetismo em uma direção perpendicular às ditasdireções de sensibilidade dos ditos pares de sensores magnéticos e ao ditoprimeiro componente de magnetismo; ecompensar o dito campo dos sinais dos sensores dos ditospares de sensores magnéticos para componentes de magnetismoperpendiculares às ditas direções de sensibilidade dos ditos pares de sensoresmagnéticos pelos ditos primeiro e segundo sinais de compensação.
16. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações-13 a 15, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa deajustar as saídas dos ditos sensores magnéticos.
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