JPH11506836A - スマート線形角度位置センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 スマート角度位置センサは、センサの出力信号の誤差を自動補償する電子回路（３００）を含む。電子回路（３００）はセンサの出力信号を補償するために使用する所定の補償値を記憶する電子メモリ（３０６）を含む。所定の補償値はセンサの出力信号と所定の角度位置における理論値とを比較することによって決定する。理論値に対する実際の値の偏差を補償値として決定し使用する。補償値は電子メモリ（３０６）に記憶されセンサの出力信号を自動補償するために使用される。

Description

【発明の詳細な説明】 スマート線形角度位置センサ 発明の背景 １．発明の分野 本発明はスマート角度位置センサに関し、さらに詳しくは、ホール効果集積回 路（ＩＣ）などの磁気検出素子と当該磁気検出素子の出力信号の誤差を自動補償 する電子回路とを含み、スロットルバルブなどの旋回自在に装着したデバイスの 角度位置を検出するためのリニア非接触角度位置センサに関する。 ２．従来技術の説明 角度位置センサは周知のようにスロットル本体のバタフライ弁の角度位置を決 定するためのスロットル位置センサを含め各種適用で使用されている。このよう なセンサの例は米国特許第４，８９３，５０２号や第５，３３２，９６５号に開 示されている。このようなセンサは通例、内燃機関の燃焼室へ供給する燃料の量 を制御するためにスロットル本体内のバタフライ弁の角度位置を検出するのに使 用される。このようなスロットル位置センサ、例えば米国特許第４，８９３，５ ０２号や第５，３３２，９６５号に開示されたセンサなどは、部品間の変動があ るのが典型的であり、米国特許第４，８９３，５０２号の場合などにはスロット ル本体メーカ、また第５，３３２，９６５号の場合ではセンサ・メーカのいずれ かによって、各々のまた全てのセンサを較正する必要がある。’５０２号特許に 開示された実施例では、円形マグネットをバタフライ弁の軸へ動かないように直 接固定している。磁性抵抗素子（ＭＲＥ）を円形磁石に対して一定のエアギャッ プ（空隙）をもって改良スロットル本体内部に装着する。可変利得の増幅回路を 使用してポテンショメータまたは可変抵抗によりセンサを較正する。従来技術で 知られているように、そのポテンショメータの出力は温度または時間で変動する ことがある。内燃機関環境で使用されるこのようなセンサ の動作温度範囲が比較的広いことから、そのポテンショメータはドリフトを発生 し装置の較正全体に影響を及ぼす。’９６５号特許で開示されたセンサは機械調 整式で、’５０２号特許の場合と同様に、較正がドリフトの影響を受けない。し かし、このような機械式調整法は時間がかかり面倒で、製品を製造するまでの全 作業コストを増加させてしまう。 発明の開示 本発明の目的は角度位置センサに関連した既知の各種問題を解決することであ る。 本発明の別の目的は出力信号の誤差を自動補償する角度位置センサを提供する ことである。 本発明のさらに別の目的は非接触型角度位置センサを提供することである。 本発明のさらに別の目的は比較的広い温度範囲にわたって通例リニアな出力を 提供する角度位置センサを提供することである。 簡潔に言えば、本発明はセンサの出力信号の誤差を自動補償する電子回路を含 むスマート角度位置センサに関する。電子回路はセンサの出力信号を補償するた めに使用する所定の補償値を記憶するための電子メモリを含む。所定の補償値は センサの出力信号と所定の角度位置における理論値の比較によって決定する。理 論値に対する実際の値の偏差を補償値の決定に使用する。補償値は電子メモリに 記憶され、センサの出力信号を自動補償するために使用される。 図面の簡単な説明 本発明の上記のおよびその他の目的は明細書および以下の図面を参照して容易 に理解されるであろう。図面において、 図１は本発明による角度位置センサを装着したスロットル本体の部分切欠断面 図である。 図２は本発明による角度位置センサの略斜視図である。 図３は図２に図示した角度位置センサの平面図である。 図４は本発明による角度位置センサの略平面図で角度位置センサと静止位置で の磁束との関連性を示す。 図５と図６は図４と同様の図面で角度位置センサと各種動作位置での磁束との 間の関連性を示す。 図７は角度位置センサの出力電圧に対する破線で示した回転角度の関連を示す 典型的なグラフで、本発明による磁束コンセントレータの効果を示す曲線を重ね 合せてある。 図８は本発明の一部を構成する磁束コンセントレータの対の斜視図である。 図９は図８に図示した磁束コンセントレータの別の実施例の立面図である。 図１０は本発明の一部を構成する光輪形状の磁束コンセントレータの立面図で ある。 図１１は本発明によるキャリア・アセンブリの１つの実施例の斜視図で、磁束 コンセントレータを除去した状態を示す。 図１２は図１１に図示したアセンブリのさらに進んだ段階の斜視図である。 図１３は図１１および図１２に図示したキャリア・アセンブリを内蔵する角度 位置センサの断面図である。 図１４は本発明による角度位置センサの別の実施例の分解斜視図である。 図１５は本発明による磁束コンセントレータの斜視図である。 図１６は図１に図示した角度位置センサの別の実施例の斜視図である。 図１７は図１６に図示した角度位置センサの立面断面図である。 図１８は本発明による角度位置センサの出力信号を自動補償する電子回路のブ ロック図である。 図１９は角度位置の関数として角度位置センサの出力電圧を示すグラフであっ て、図１８に図示した電子回路に付属するセンナおよび付属しないセンサを示す 。 図２０は図１８に図示した電子回路の概略回路図である。 図２１は本発明による試験インタフェースの略図である。 図２２は本発明による補償値を決定するための検査装置のブロック図であ る。 図２３は図２２に図示した検査装置の一部を構成するパーソナル・コンピュー タ・インタフェースのブロック図である。 図２４は複数の所定の較正値にある測定値と理論値の典型的な値のテーブル図 である。 図２５は図２４に図示した理論値の関数としての測定値を示すグラフである。 図２６および図２７は本発明による検査装置のソフトウェアのフローチャート である。 図２８から図３０は本発明による電子回路のソフトウェアのフローチャートで ある。 好適実施例の詳細な説明 本発明による角度位置センサは総括参照番号２０で識別される。本発明の重要 な形態は較正方法に関連する。図１〜図１７に図示し以下で説明する実施例では 、本発明による角度位置センサは機械的に調節される。図１８〜図３０に図示し た別の実施例では、角度位置センサ２０は出力信号の誤差を自動補償する電子回 路を設けてある。 機械調節式角度位置センサ 図１〜図１７を最初に参照すると、角度位置センサ２０の第１実施例は、機械 調節するのに適し、例えば米国特許第４，８９３，５０２号に開示されている角 度位置センサなどの周知の角度位置センサを較正するのに用いるポテンショメー タなどの必要がない。前述のように、ポテンショメータなどは温度依存性がある 。つまり、比較的厳しい温度環境では、このようなセンサの較正に影響がでる。 当該技術の熟練者には理解されるように、角度位置センサ２０は各種適用で使 用するのに適し、ピボット装着した装置の角度位置を表わす信号を提供する。角 度位置センサ２０はスロットル位置センサとしての適用で図示し以下で説明する 。しかし、本発明による角度位置センサ２０の適用は他の各種適用でも有用なこ とは当該技術の熟練者には正しく理解されるはずである。 図１を参照すると、角度位置センサ２０は自身のハウジング２２内に配置され て、ハウジング２２に対して回転できるように取り付けてある駆動アーム２４を 含み、このアームによって角度位置センサ２０を旋回自在に装着された装置の出 力軸へ機械的に結合できるようになっている。例えばスロットル位置センサなど に適用した場合、駆動アーム２４はスロットル本体２７によって担持されるバタ フライ弁軸２６に機械的に接続される。さらに詳しくは、そのような適ようにお いて、バタフライ弁２８は旋回自在に取り付けられた軸２６に対して適当な締結 具３０またはスポット溶接によって動かないように固定される。軸２６は適当な ベアリング３４を用いてスロットル本体２７へ回転自在に取り付けてある。 バタフライ弁２８は内燃機関（図示していない）への気流を閉じるかまたは絞 るように形成してある。角度位置センサ２０をバタフライ弁軸２６に接続するこ とで、角度位置センサ２０は内燃機関の燃焼室へ供給される燃料の量を制御する 際に使用するバタフライ弁２８の角度位置を表わす信号を提供するのに適応され る。 軸２６と駆動アーム２４が相互に回転しないように図っている。このような回 転を防止するには様々な手段を使用できる。その全てが本発明の広い範囲内に含 まれることを意図している。図示してあるように、バタフライ弁軸２６はスロッ トル本体２７の一側から外向きに延出して駆動アーム２４と係合できるようにす るための断面積の小さくなっている部分または舌３６を備えて形成されている。 駆動アーム２４に対する舌３６の回転を防止するため、舌３６は駆動アーム２４ に設けてある協働する凹部３８と嵌合するのに適した非円形の断面に形成するこ とができる。 角度位置センサ２０の別の重要な形態は、例えば適当な締結具４０を用いてス ロットル本体２７とかなり迅速にかつ簡単に固定されるような独立ユニットとし て形成されることである。角度位置センサ２０を独立したユニットとして提供す ることにより、角度位置センサ２０の較正はセンサ・メーカーが工場で 行なえる。これと対照的に、幾つかの既知の角度位置センサは、例えば米国特許 第４，８９３，５０２号に開示されているように、スロットル本体内に直接組み 込まれる。このような実例では、センサの較正はスロットル本体メーカーによっ て行なわれるのが普通で、当該センサに関する経験はセンサ・メーカーより当然 少ない。 図２および図３は本発明による角度位置センサ２０の基本原理を示す。特に、 角度位置センサ２０は磁石４２望ましくは対向する北磁極と南磁極を有する標準 的な棒磁石と、磁気検出素子４３、通例Ｌ字状の磁束コンセントレータ４４と４ ６の対、および調節に使用する追加の（補助）磁束コンセントレータ４８を含む 。以下でさらに詳細に説明するように、磁石４２は図１に図示してあるように対 向する南北磁極を相互連結する磁軸５２に対して通例直交する軸５０（図１）の 周りを回転できるように駆動アーム２４に取り付けるのに適応している。以下で さらに詳細に説明するように、磁石４２は磁石の回転軸５０がバタフライ弁軸２ ６と同軸となるように駆動アーム２４内部に装着され、バタフライ弁軸２６の回 転によってその回転に対応する量だけ磁石４２が回転軸５０の周りを回転するよ うに、磁軸５２に対し通例直角に取り付けられる。 磁気検出素子４３はオンチップ増幅回路を備えたホール効果ＩＣ例えばアレグ ロ型番３５０６番（Allegro Model No．3506）などが望ましい。角度位置センサ ２０は機械式に調節されるので、センサ２０を電気的に調節するための外部回路 は必要としない。このようにすることで、磁気検出素子４３の出力は内燃機関の 燃料制御回路（図示していない）へ直接接続するのに適することとなる。外部ポ テンショメータまたは可変抵抗の必要がなくなることで、プリント回路基板から 磁気検出素子４３をこのようなポテンショメータまたは可変抵抗へ接続するため のプリント回路基板上の導体線（conductive tracings）の必要が無くなる。前 述のように、このような適ようにおける導体線はアンテナとして機能することが あり、センサを各種の電磁干渉に曝すことになる。例えば米国特許第４，８９３ ，５０２号に開示されているような、調節ようにこのような外部ポテンショメー タまたは可変抵抗を内蔵しているセンサでは、回路を電磁干渉に対して遮蔽しな ければならず、センサにコストが増える。このような外部ポテン ショメータまたは可変抵抗は温度にも影響される。つまり、比較的厳しい環境、 例えば内燃機関のボンネット内環境（under-hood environment）などでは、温 度変化で較正がドリフトする。本発明による角度位置センサ２０は外部ポテンシ ョメータ等を必要としないセンサで機械的な調節を用いることにより、これらの 問題を解決する。 図１３に最も良く図示してあるように、磁気検出素子４３は磁軸５２に対して 通例平行な磁石４２の表面５８に対して一定のエアギャップ（空隙）５４をおい てハウジング２２に対して固定的に取り付けてある。通例Ｌ字状の磁束コンセン トレータ４４および４６は磁気検出素子４３に対して堅固に配置されてアセンブ リ６０を形成する。特に、磁気検出素子４３は通例Ｌ字状の磁束コンセントレー タ４４および４６の間にサンドイッチされてアセンブリ６０を形成する。このア センブリ６０は磁気検出素子４３によって画定される検出平面６２が磁石４２の 回転軸５０と通例平行になるように配置される。図示したように、磁気検出素子 ４３としてホール効果ＩＣを使用する。このような実施例では、検出平面６２は 図４に図示してある対向する表面６４および６６に対して通例平行な平面として 形成される。 図２に図示してあるように、アセンブリ６０は磁石４２の回転軸５０が磁気検 出素子４３の中点を通って検出平面６２と平行になるように配置してある。しか し、回転軸５０が検出平面６２に通例平行な軸にそって磁気検出素子４３の中点 からオフセットするようにアセンブリ６０を配置できることも意図されている。 図４の図示では、角度位置センサ２０は静止状態にある。この状態で参照番号 ６８で識別される矢印で表わしてある磁束密度Ｂは磁気検出素子４３の検出平面 ６２に対して通例平行である。この状態で磁気検出素子４３は静止電圧を出力す る。アレグロ型番３５０６のホール効果ＩＣでは、静止出力電圧がＤＣ約２．５ ボルトとなるのが典型的である。図５または図６に図示してあるように磁石４２ を反時計回りに回転させるか、時計回りに（図示していない）回転させると、磁 束密度６８のさらに増加する量が磁気検出素子４３の検出平面６２に加えられる ので、検出平面６２に平行な軸６３と軸６５の間で定まる角度θの関数として 磁気検出素子４３の出力電圧が変化する。アレグロ型番３５０６のホール効果Ｉ Ｃでは、出力電圧振幅は角度回転の方向に依存するＤＣ±約２．０ボルトである 。 本発明の重要な形態によれば、軸６３と軸６５の関係は角度位置センサ２０の オフセット電圧を調節するために変化できる。さらに詳しくは、アセンブリ６０ を静止状態で磁石４２に対して回転させてセンサ・オフセット電圧を調節する。 このような適用では、センサは静止状態において図４に図示してあるように軸６ ３と軸６５の間に小さい角度θを有するように作られる。 以下でさらに詳細に説明するように、本発明の重要な形態は、角度位置センサ ２０の出力電圧が磁石４２の角度回転の関数としてリニアに変化する事実に関係 する。つまり追加の高価な外部回路を必要とせずに内燃機関の燃料消費回路へ角 度位置センサ２０の出力電圧を直接印加されることができる。特に、出力電圧の リニア化のために既知の角度位置センサはマイクロプロセッサを含む各種回路を 使用しており、これがセンサを複雑にしコストを増加していた。本発明による角 度位置センサ２０は当該外部回路を必要としない。さらに詳しくは、磁束を配向 して磁束密度の密度と極性を調節するばかりでなく出力信号をほぼ直線状にリニ ア化する通例Ｌ字状またはブックエンド状の磁束コンセントレータ４４および４ ６を用いることで、出力信号がリニアになる。このようにすることで、本発明に よる角度位置センサ２０は、寿命が有限の接触型装置であるポテンショメータ式 スロットル位置センサと置き換えるのに適応する。さらに詳しくは、図７に回転 角度の関数として角度位置センサ２０の出力電圧のグラフを図示してある。実線 ７２はブックエンド状の磁束コンセントレータ４４および４６を持たない角度位 置センサ２０の出力を表わす。図示してあるように、この例の出力電圧は回転角 度に対して比較的非直線的に変化する。ブックエンド状の磁束コンセントレータ ４４および４６を組み込むと、角度位置センサ２０の出力電圧はほぼ直線的にな る。さらに詳しくは、実線７４が角度位置センサ２０の出力電圧と磁石４２の回 転角度の間の望ましい関係を表わしている。破線７６はブックエンド状の磁束コ ンセントレータ４４および４６を組み込んである角度位置センサ２０の出力電圧 を表わす。図示のように、破線７６は想定されるセンサ動作範囲、例えば １１０°回転にわたり相当にリニア（線形）になっている。 ブックエンド状の磁束コンセントレータ４４および４６は磁気的軟性材料から −−残留磁気を保持しないような透磁性材料から形成する。ブックエンド状の磁 束コンセントレータ４４および４６の、例えば図８および図９に図示してあるよ うな様々な形態が意図される。図８を参照すると、ブックエンド状の磁束コンセ ントレータ４４および４６は２つの付随する脚部分７８と８０を備えた通例Ｌ字 状に形成される。付属の脚７８と８０の外側の交点がヒール部分８２を構成する 。付属の脚７８と８０の内側の交点が通例円弧状の内側部分８４を構成する。内 側部分８４は付属の脚部分７８と８０が交点で実質的に直交するようにまたは図 ８に図示してあるように所定の曲率半径を有するように形成されることも意図し ている。図９に図示した好適実施例において、ブックエンド状の磁束コンセント レータ４４および４６は図８に図示した磁束コンセントレータと同様の方法で形 成されるが、ヒール部分８２が切除されており、内側部分８４に比較的大きな曲 率半径を有している。 本発明の別の重要な形態において、角度位置センサ２０ではセンサ２０の感度 （例えば電圧／回転角）を機械的に調節できる。前述のように、既知の各種々の センサはポテンショメータまたは可変抵抗などを使用してセンサ感度を変化させ ている。しかし、このようなセンサは比較的に温度依存性がある。つまり、温度 が比較的広い範囲にわたって変化すると予想される比較的厳しい環境では、この ようなセンサの較正ではドリフトを発生することが知られている。本発明による 角度位置センサ２０はポテンショメータその他を必要とすることなくセンサの感 度を機械的に調節する方法を提供することによりこの問題を解決する。詳しくは 、追加の磁束コンセントレータ４８を設けている。磁束コンセントレータ４８は 例えば図２に示してあるような光輪またはワッシャーの形状を有すると説明し図 示してあるが、磁束コンセントレータ４８の様々な形状が意図されることを理解 すべきである。例えば、図１５で参照番号４８’として図示してあり識別される ように磁束コンセントレータに長方形の形状を用いることができる。このような 実施例では、従来の通常の技術の各種手段が磁束コンセントレータ４８を磁石４ ２に対して支持するために想定される。 好適実施例において、磁束コンセントレータ４８は中央部に開口８６を設けた 通例円形または光輪状に形成する。磁束コンセントレータ４８は開口８６の中点 が磁石４２の回転軸５０と通例同軸となるように配置されるのに適応する。セン サ感度は、矢印８８（図２）で示してあるように、回転軸５０に対して軸方向に 磁束コンセントレータ４８と磁石４２の間の距離を変化させることで調節する。 磁束コンセントレータ４８の面が磁石４２の面と通例平行になることを意図して いる。光輪状の磁束コンセントレータ４８は、比較的廉価でこれまではしばしば 非実用的とされたリニアＩＣのクラスを用いたセンサ２０の感度を調節するため の機械的でかつ比較的安定した方法を提供する。この非実用的と言うのは、オフ セット電圧とガウス単位あたり感度の部品間電気出力値の範囲が比較的広いこと に由来する。 図１０に図示した本発明の別の実施例において、磁束コンセントレータ４８は 温度自己補償形となるように形成されることを意図している。この実施例におい て、磁束コンセントレータ４８は複数の層で形成できる。一例として３層が図示 してある。外層９０は第１の材料例えば約２９％〜３３％のニッケルを含む鉄ニ ッケル合金から形成する。内層９２は低炭素鋼、例えばＣ１００８低炭素鋼から 形成する。このような実施例では、外層９０に使用されるニッケル合金の特性が 温度上昇により外層９０の透磁性を減少させ、温度の関数として磁束コンセント レータ４８が磁束を集中させる能力を減少させる。つまり、温度が上昇すると、 磁束コンセントレータ４８は取り込める磁場が少なくなり、磁場の比較的大部分 がこのような条件の下で磁気検出素子４３に印加されるようになる。つまり、既 知の磁石の磁場強度が温度の関数として弱くなると認められるので、図１０に示 した磁束コンセントレータ４８は磁束密度６８の大きな割合を比較的高い温度条 件の間に磁気検出素子４３へ印加させることができ、これにより、温度自己補償 が行われる。 図１１および図１２は磁気検出素子４３並びに磁束コンセントレータ４４、４ ６と光輪状の磁束コンセントレータ４８を担持するためのキャリア・アセンブリ ９４を示す。さらに詳しくは、図１１では光輪状の磁束コンセントレータ４８を 除去してキャリア・アセンブリ９４を示してある。キャリア・アセンブリ９４ はディスク状基部９６と通例Ｔ字状のフレーム部分９８とを含む。通例Ｔ字状の フレーム部分９８は付属する一対の脚１００と１０１とが形成され、これら脚は 基部９６の面に対して通例直角に配置されて、接続部材１０２で相互に接続され る。スタッド部分１０４は接続部材１０２から外向きに延出するように形成され る。スタッド部分１０４は、さらに詳細に以下で説明するが、光輪状の磁束コン セントレータ４８と磁石４２の間の距離を調節するために使用する。光輪状の形 状以外の構成例えば図１５に図示してあるような長方形の形状を追加の磁束コン セントレータに使用するような本発明の別の実施例では、スタッド部分１０４は 不必要であるから除去、して磁石４２に対する磁束コンセントレータ４８’など を支持するための適当な構造に置き換える。 好適実施例をまた参照すると、光輪状の磁束コンセントレータ４８は通例星状 の開口８６を備えるように図示してある。このような適用では、スタッド１０４ の径部は不整形開口８６と一緒に摩擦嵌合を供するように形成されてセンサ２０ の感度を磁石４２に対する磁束コンセントレータ４８の軸方向の移動で調節でき るようにしている。本発明の別の実施例において、スタッド１０４と開口８６と をねじ切りして磁束コンセントレータ４８と磁石４２の間の距離が磁束コンセン トレータ４８の回転で変化できるようにすることを意図している。 ブックエンド形磁束コンセントレータ４４および４６はＴ字状フレーム９８の 付属脚の中間に配置して磁気検出素子４３をこれらの間にサンドイッチできるよ うにする。図１４に図示してあるように、磁気検出素子４３は３線式ホール効果 ＩＣである。この磁気検出素子４３はフレキシブル・プリント配線基板１０６（ 図１２）に接続するのに適し図１２に最も良く図示してあるように、まわりをフ レーム９８に包み込まれる。対向するフィンガ１０５も従属脚部分１００および １０１内に形成されて、図示してあるようにプリント回路基板１０６の一部を捕 獲することができる。端子構造体１０７をプリント回路基板に結合してセンサ２ ０が外部電気導線（図示していない）と接続できるようにする。端子構造体１０ ７はブリッジ部材１０９付きで図１２に図示してあるが、これらブリッジ部材を 除去することで３個の電気端子１１１、１１３、１１５を形成する。プリント回 路基板１０６を伴って完成するキャリア・アセンブリ９４を図１３に図示し てあるようにハウジング２２へ組み付ける。 センサの別の実施例が図１４に図示してあり、参照番号２０′で識別される。 本実施例において、類似の部材は同一の参照番号で表わされ、プライム符号付き で区別される。ハウジング２２′は駆動アーム２４を受け入れるための中心開口 １０８を設けた不整形のハウジングとして形成される。図１に最も良く図示して あるように、駆動アーム２４は、駆動アーム部分１２３（図１４）を形成するバ タフライ弁軸２６を回転させるように固定されるか、または適合された一方の端 部（図１）上の中央部に配置された開口１１０を伴って形成される。駆動アーム ２４の他端には通例長方形の開口１１２を設けて磁石４２を受け入れるための磁 石ホルダ部分１２１を構成する。駆動アーム２４はハウジング２２′に形成した 中心開口１０８内に収納されるようにしてある。駆動アーム２４は延出する舌１ １６と一体のワッシャ１１４と共に形成してもよい。舌１１６はハウジング２２ ′に対して駆動アーム２４の回転を制限するように半径方向に配置されて開口中 心開口１０８内部に形成された止め具１１８と協働する。当該技術の通常の熟練 者（当業者）には理解されるように、開口１０８内部の止め具１１８の位置は角 度位置を検出しようとする装置の予想される角度回転と一致するように設けてあ る。前述のように、本発明による角度位置センサ２０をスロットル位置センサと して使用する場合、止め具１１８は約１１０°の回転ができるように設けておく 。本発明の別の実施例においては、ハウジング２２は角度位置センサ２０に対し て全３６０°の分離（isolation）ができるように止め具１１８なしで形成して もよい。 駆動アーム２４は飛び出た端部１２２を有するねじりばね１２０で片寄らせる ことができる。ねじりばねの底端部（図示していない）は中心開口１０８に形成 したスロット（すり割り）１２４に収納するのに適応している。上端部１２２は 駆動アーム２４に形成したこれに対応するスロット１２６に収納される。ねじり ばね１２０の直径は磁石ホルダ部分１２１より僅かに大きくなるように寸法を合 わせて作る。センサが３６０°回転するのに適応した実施例では、ねじりばね１ ２０が排除されている。 開口１０８は同心の壁１２８、１３０、１３２により形成される。同心の壁 １２８だけが開口１０８の円周の一部にわたって前述したような止め具１１８を 形成する。駆動アーム部分１２３は開口１０８内部に収納されて部分的に同心の 内壁１２８内に形成された止め具１１８に対して舌１１６の回転移動ができるよ うにする。磁石ホルダ部分１２１はキャリア９４′の下側に形成されている一体 形成の円形ガイド（案内部）１３４に収納される。駆動アーム２４とねじりばね １２０が開口１０８の内部に配置されると、キャリア・アセンブリ９４はＯ−リ ング１５８により開口１０８を閉じ、本発明による角度位置センサを形成する。 図示してあるように、キャリア・アセンブリ９４′とプリント回路基板１０６′ は図１１〜図１３に図示した実施例とは異なるように設計されている。 図示したように、プリント回路基板１０６′は磁気検出素子４３からの電気導 線１４４に接続するための３本の導体線１３２を含むことができる。表面装着コ ンデンサが望ましい一対のコンデンサ１３８は導体線１３２に電気的に接続して 対接地雑音を抑圧する。３個のめっきスルーホール１４０を設けて磁気検出素子 ４３の導線１４４をプリント回路基板１０６′に接続する。プリント回路基板１ ０６′は角度位置センサ２０′を外部の電気導線（図示していない）と接続可能 にするハウジング２２′内にインサート成型した対応する端子１４８と接続する ためのさらに３個のめっきスルーホール１４２を有する。角度位置センサ２０′ の部品を組立てしまうと、角度位置センサ２０′の部品側１４６を適当な注封材 料例えばエポキシなどで注封して電気部品を封入する。これによりセンサの電気 部品を湿気、汚染物質などから封止でき前述したような動的または静的封止の必 要がない。このようにすることで、本発明による封止は実質的に損耗または振動 から影響されない。 前述のように、角度位置センサ２０、２０′は締結具（ファスナー）４０によ ってスロットル本体２７に接続してある。つまり、ハウジング２２、２２′には インサート成型した一対の取り付けスリーブ１５６を収納するための対向して配 置された一対の開口部１５４を設ける。締結具４０は取り付けスリーブ１５６内 に収納されてスロットル本体２７へ角度位置センサ２０、２０′を接続するため に使用される。 スロットル位置センサの別の実施例が図１６および図１７に図示してあり総 括参照番号２００で識別される。このスロットル位置センサ２００には、磁石２ ０２、磁気検出素子２０４、この磁気検出素子２０４へ強固に固定された１つま たは２つ以上の磁束コンセントレータ２０６、およびポテンショメータなどを必 要とせずに機械的にスロットル位置センサ２００を調節できるようにする移動自 在に取り付けられる磁束コンセントレータ２０８が含まれる。本実施例において 、磁石２０２は磁気検出素子２０４とに対して回転自在に取り付けられた駆動ア ーム・アセンブリ２１０および固定的に取り付けられた磁束コンセントレータ２ ０６、２０８によって担持される。矢印２１２の方向で示してあるように、磁石 ２０２は軸２１４の周りを回転するのに適応している。 磁石２０２は中心開口２１６のある通例円形の素子として形成される。磁石２ ０２は各々の半円形の部分が磁極を形成するように形成してある。詳しくは、半 円形の部分２１８がＳ極を形成し、半円形の部分２２０がＮ極を形成する。 磁気検出素子２０４および固定装着の磁束コンセントレータ２０６はハウジン グ２２１によって担持される。ハウジング２２１は非磁性導電性材料、例えばプ ラスチック、真鍮、またはアルミニウムから形成する。詳しくは、図１７に最も 良く図示してあるように、ハウジング２２１は一端２２４が閉じられている通例 円筒状の部分２２２と円環状のスカート部分２２６とで形成されている。磁気検 出素子２０４は一対の固定装着の磁束コンセントレータ２０６の間に狭持され屡 ことができ、ハウジング２２１の円筒状部分２２２の閉じられた端部２２４によ って担持される。ノッチ（くり抜き部）２２８は閉じた端部２２４に磁気検出素 子２０４を捕獲するために形成することができ、ハウジング２２１に対して磁気 検出素子２０４を正しい方向に向け易くする。 ハウジング２２１の円筒状部分２２２の外径はリング状磁石２０２の中心部に 配置された開口２１６の直径より相対的に小さくなるように形成してよい。この ような構成にすれば、スロットル位置センサ２００の軸方向全長を縮小するため にハウジング２２１の円筒状部分２２２が中心開口２１６内部に配置できるよう になる。 カバー２３０が設けられており、このカバーは上述したのと同様の方法でスロ ットル本体２７（図１）に堅固に固定されるのに適応している。カバー２３０ は少なくとも部分的に内面側の円環状の肩２３２と口部分２３４を有する通例円 筒状の部材として形成する。円環状の肩２３２は第１の内径と第２の内径を具え る。第１の内径はハウジング２２１のスカート部分２２６の外径よりも僅かに長 くなるように選択する。Ｏ−リング２２７を用いてカバー２３０に対しハウジン グ２２１を封止して駆動アーム２３５の領域へ注封材料が侵入するのを防止する ことができる。Ｏ−リング２２７はハウジング２２１に形成した円環状のノッチ （切り込み）２２９に配置できる。 カバー２３０の第２の内径は第１の内径より相対的に小さくする。カバー２３ ０の第２の内径の寸法は駆動アーム・アセンブリ２１０が自由に内部で回転でき るように選定する。 駆動アーム・アセンブリ２１０は円環状の壁部分２３６と駆動部分２３８とか らなる不整形の形状の円環状部材として形成された駆動アーム２３５を含む。円 環状のくぼみ（well）部分２３６はハウジング２２１の円筒状部分２２２を収容 して前述したような方法でスロットル位置センサ２００の軸方向の全長を減少で きるように形成してある。駆動部分２３８は前述のように駆動アーム・アセンブ リ２１０がスロットル軸２６といっしょに回転するようにスロットル軸２６に連 結されるのに適応されている。 コイルばね２４０を用いて所定位置、例えば図１７に図示した位置に駆動アー ム・アセンブリ２１０を片寄らせる。さらに詳しくは、コイルばね２４０は駆動 アーム２３５の外径の周囲に配置する。コイルばね２４０の一端（図示していな い）は駆動アーム２３５に確実に固定しておく。コイルばね２４０の他端２４２ はカバー２３０に確実に固定する。このようにすると、カバー２３０に対する駆 動アーム・アセンブリ２１０の回転によりばね２４０の圧縮または伸長が起り駆 動アーム・アセンブリ２１０を偏寄させることができる。 駆動アーム２３５のくぼみ部分２３６は内側の環状の肩２４３で形成される。 環状の肩２４３の寸法は円形の磁石２０２が駆動アーム２３５の内側の円環状の 壁２４４と同一面になるように選定される。 スロットル位置センサ２００はプリント回路基板（ＰＣＢ）２４５も含む。Ｐ ＣＢ（プリント回路基板）２４５はハウジング２２１の円筒状部分２２２で支 持されて、磁気検出素子２０４と一組の外部電気導線（リード）２４６間の電気 的パスを提供する。詳しくは、磁気検出素子２０４としてホール効果デバイスを 用いる場合、このようなデバイスは複数の電気導線を有しているものである。Ｐ ＣＢ２４５は電気導線２４６と２４８の間で上述のような方法で電気的パスを提 供するように形成してある。 本発明の重要な形態は、電子的感度調整によるセンサで見られる前述したよう な問題点を解消したスロットル位置センサ２００の感度を調節するための機械的 方法にある。スロットル位置センサ２００のオフセット電圧は前述したのと同様 の方法で調節される。即ち、円筒状の部分２２１と磁気検出素子２０４の検出面 を磁石２０２に対して回転させることにより調整される。 スロットル位置センサ２００の感度は磁束コンセントレータ２０８と磁気検出 素子２０４の間の軸方向距離を変化させることで調節する。図１７に最も良く図 示されているように、磁束コンセントレータ２０８はハウジング２２１の円筒状 部分２２２で担持され、僅かな摩擦または干渉で磁気検出素子２０４に対する軸 方向の距離を変化できるように嵌合している。さらに詳しくは、磁束コンセント レータ２０８は中心開口２５０をもつ通例円形に形成される。中心開口２５０の 直径はハウジング２２１の円筒状部分２２２の外径よりも僅かに小さくなるよう に選定して、磁束コンセントレータ２０８を担持できるようにし、これによって 磁束コンセントレータ２０８と磁気検出素子２０４の間の軸方向距離を変化でき るようにする。磁束コンセントレータ２０８の軸方向距離が設定されると、ハウ ジング２２１の一部を適当な注封材料２４９、例えばエポキシなどで注封して、 塵芥、湿気、およびその他の有害な汚染物からアセンブリ（組立体）を封止する 。ハウジング２２１の円環状のスカート部分２２６は駆動アーム・アセンブリ２ １０が自由回転できるように注封材料２４９から底部（図１７）を保護している 。 動作中において、スロットル軸２６の回転によって駆動アーム・アセンブリ２ １０の回転が起こる。磁石２０２は駆動アーム・アセンブリ２１０へ動かないよ うに固定してあるので、そのような回転によってＮ極とＳ極２０２の相対的角度 位置が磁気検出素子２０４の検出面に対して変化する。このような変化によっ て磁気検出素子２０４からの出力信号は磁石２０２の角度位置とスロットル軸２ ６の変化の関数として変化する。 角度位置自動調節式センサ 角度位置センサの較正方法の別の実施例が図１８〜図３０に図示してある。さ らに詳しくは、図１８〜図３０に図示した実施例には、磁石の電子的変動、磁石 個体間の変動、または温度による出力信号の何らかの誤差を自動補償する電子回 路が設けてある。電子回路はセンサの出力信号の補償に使用する所定の補償値を 記憶するための電気的に消去・書き込み可能なリード・オンリー・メモリ（ＥＥ ＰＲＯＭ）などの電子メモリを含む。補償値は所定の較正角度でのセンサの出力 信号と理論値の比較によって決定する。実際の値と理論値の間の偏差を用いてさ らに詳細に以下で説明するような補償値を決定する。補償値は電子メモリに記憶 されてセンサの出力信号を自動補償するために使用される。以下で詳細に説明す るように、出力信号の補償は図１〜図１７に図示した実施例との関連で説明した ようなセンサの機械的調節の必要がないソフトウェア制御下で行なわれ、これに より自動較正を提供する。 本発明の重要な形態は、補償値をセンサ・メーカで決定してＥＥＰＲＯＭに記 憶させることができる電子回路であることである。つまり、センサを最終使用者 （末端使用者）に出荷してしまえば、最終使用者は単にセンサを取付けるだけで 済む。 このようなセンサには幾つかの誤差発生源が関係している。さらに詳しくは、 このようなセンサは通例ホール効果デバイス４３を含み、これにオンチップ演算 増幅器を含むのが典型的である。このような演算増幅器は部品間で変化するであ ろうオフセット誤差をしばしば受けやすい。さらに、このようなセンサで使用さ れる磁石の磁束分布における部品間の変動もその磁石に対するホール効果デバイ スの感度調節を必要とする。さらに、このようなセンサは温度変化による誤差も 発生する。 図１８〜図３０に図示したように、本発明による電子回路はこのような誤差を 自動補償するので、機械的調節の必要がない。図１８〜図３０に図示し以下で説 明する電子回路は図１〜図１７に図示したセンサと同様に、角度位置センサに関 連して説明するが、本発明の原理は実際上どのような角度位置センサにも適用可 能であり、そのことから、角度または船型ずれを測定してアナログ出力信号を提 供するあらゆるずれ型センサにも適用可能である。 さらに、電子回路は後述するように各種のディスクリート電子部品に関して説 明するが、本発明の原理は同じ基本的機能を通例実行するような他の電子部品に も適用可能である。例えば、以下で説明し図示する電子回路の全部または一部を アプリケーション専用集積回路（ＡＳＩＣ）に発展させることもできる。このよ うな実施例の全部は本発明の広い範囲内に含まれるものと見なされる。 図１８を参照すると、総括参照番号３００で識別される電子回路は、アナログ −デジタル・コンバータ（ＡＤＣ）３０２、例えばリニア・テクノロジ社で製造 し、本明細書で参照文献に含めているリニア・テクノロジ社発行「ＬＴＣ１２８ ６／ＬＴＣ１２９８マイクロパワー・サンプリング１２ビットＡ／Ｄコンバータ ＳＯ−８パッケージ版」６−１４０ページ〜６−１６２ページ（LTC1286 / LTC1 298 MICROPOWER SAMPLING TWELVE BIT A/D CONVERTERS IN SO-8 PACKAGES ，by L inear Technology，Inc.，pages 6-140 to 6-162）に詳細に記載されている１２ ビットシリアルＡＤＣ型番ＬＴＣ１２９８を含む。ＡＤＣ３０２の一方の入力は ホール効果デバイスの出力で、例えばホール効果デバイス２０４（図１６）の出 力信号２４８である。ホール効果デバイスはリニアデバイス、例えばアレグロ社 型番３５０６のホール効果ＩＣで、図１９に図示しまた後述するようにホール効 果デバイスの有効出力範囲にわたって比較的リニア（線形）な出力信号を提供す るものである。サーミスタ３３０などの温度センサもＡＤＣ３０２に印加できる 。アナログ温度およびセンサ信号は、本明細書で参照文献に含めているモトロー ラ社発行「ＨＣ０５ ＭＣ６８ＨＣ７０５Ｊ２テクニカルデータ」（１９９１年 発行）（HC05 MC68HC705J2 TECHNICAL DATA，by Motorola，Inc.，copyright 19 91）に詳細に記載されているモトローラ社型番６８ＨＣ７０５Ｊ２型ＨＣＭＯＳ マイクロコントローラなどのマイクロコント ローラ３０４の制御下でＡＤＣ３０２によりデジタル化される。マイクロコント ローラ３０４はＡＤＣ３０２からのデジタル化したセンサ出力信号値と、例えば 本明細書で参照文献に含めているマイクロチップ・テクノロジ社発行「マイクロ チップ９３Ｃ０６／４６型２５６ビット／１Ｋ・５Ｂ・ＣＭＯＳシリアルＥＥＰ ＲＯＭ」（１９９４年発行）（MICROCHIP 93C06/46 256BIT/1K 5B CMOS SERIAL EEPROM ，BY MICROCHIP TECHNOLOGY，INC.，COPYRIGHT 1994 ）に詳細に記載され ているマイクロチップ・テクノロジ社型番９３Ｃ４６のＣＭＯＳ・ＥＥＰＲＯＭ などの電子メモリ３０６に記憶された補償値とを比較する。ＡＤＣ３０２からの 実際の値と電子メモリ３０４からの記憶してある補償値の間の偏差をマイクロコ ントローラ３０４で用いて補償出力値を生成し、この補償出力値をデジタル−ア ナログ・コンバータ（ＤＡＣ）３０８に印加する。ＤＡＣ３０８は、本明細書で 参照文献に含めているマキシム・インテグレーテッド・プロダクツ社発行「マキ シム５Ｖ低電力電圧出力シリアル１２ビットＤＡＣ・ＭＡＸ５３１／ＭＡＸ５３ ８／ＭＡＸ５３９」（MAXIM 5V ，LOW-POWER，VOLTAGE OUTPUT，SERIAL 12-BIT D AC'S MAX531/MAX538/MAX539 by Maxim Integrated Products，Copyright 1994） に詳細に記載されているマキシム社製型番ＭＡＸ５３９の１２ビットＤＡＣなど とすることができる。ＤＡＣ３０８はその後、補償アナログ出力電圧信号Ｖ_out を提供する。 電子回路３００は、例えばセンサ・メーカーで補償値を決定でき、また電子メ モリ３０６に組み入れることができるようにする試験インタフェース３１０を含 む。試験インタフェース３１０は一対のケーブル３１０および３１４に電子回路 ３００のバランス（平衡）に接続してある。ケーブル３１２は試験インタフェー ス３１０とマイクロコントローラ３０４の間に接続され、一方ケーブル３１４は 試験インタフェース３１０と電子メモリ３０６の間に接続される。これらのケー ブル３１０および３１４により電子回路３００と試験インタフェース３１０の間 のシリアル通信で補償値を決定できるようにする。さらに詳しくは、さらに詳細 に後述するように、較正モードにおいて、角度位置センサを所定数の較正ポイン ト（即ち角度位置）で試験する。所定の較正ポイントでのセンサからの出力信号 を各々の点での理論値と比較して補償値からの実際の値の偏差を決定する。これ らの偏差はセンサの各角度位置での補償値を決定するために使用される。この後 補償値を電子メモリ３０６に組み込む。補償値を電子メモリ３０６に組み込んで しまえば、試験インタフェース３１０を電子回路３００から切断してかまわない 。 図１９は電子回路３００の自動補償を示すグラフである。さらに詳しくは、縦 軸にそった電源電圧ＶＳに対する分数としてのセンサの出力信号（ＶＯ／ＶＳ） が典型的な角度動作範囲、例えば９０°の角度動作範囲の関数としてプロットし てある。曲線３１６はセンサの典型的動作範囲にわたり補償なしの場合のセンサ 出力を表し、また曲線３１８は本発明による電子回路３００（図１８）を組み込 んだセンサの出力を表わす。曲線３１８は理論値に対応する。 典型的なセンサでの出力曲線は図１９に図示してあるように完全にリニアでは ないが、その曲線は断片的にリニアな部分に近似させることにより曲線３１６に そったセンサ値に応じて理論値３１８を生成できる。このようにすると、電子回 路３００はセンサ出力信号の自動補償を提供するのに適するようになる。補償値 の決定については詳細に後述する。 図１８に示す電子回路３００の概略回路図が図２０に図示してあり、試験イン タフェース３１０の概略回路図が図２１に図示してある。最初に図２０を参照す ると、マイクロコントローラ３０４へのオシレータ信号は、本明細書で参照文献 に含めているＡＶＸ・ＫＹＯＣＥＲＡ社発行「ＫＢＲ−ＭＫＳシリーズ・セラミ ック共振器」Ｐ１４（KBR-MKS SERIES CERAMIC RESONATORS ，P14 BY AVX KYOCER A ）と題するデータシートに記載されているＡＶＸ・ＫＹＯＳＥＲＡ社製ＫＢＲ −４．００ＭＫＳ ＴＲセラミック共振器（AVX KYOCERA，KBR-4.00-MKSTR Cera mic Resonator）などのオシレータ回路（発振回路）３２０から供給される。オ シレータ回路３２０は並列接続した抵抗３２２と一緒にマイクロコントローラ３ ０４のオシレータ・ピンＯＳＣＩおよびＯＳＣ２に接続され、例えば４メガヘル ツ（ｍＨｚ）オシレータ信号をマイクロコントローラ３０４へ提供するための並 列共振回路を形成する。 マイクロコントローラ３０４は８ビット・ポートＰＡ［７：０］と６ビット・ ポートＰＢ［５：０］を含み、全てのビットがマイクロコントローラ３０４に搭 載しているデータ方向レジスタ（data direction registers）を用いて入力また は出力ポートのどちらかとしてプログラム可能である。較正（CALIBRATE）モー ド信号は入力ポート・ビットとしてプログラムしたポート・ビットＰＢ［３］に 印加する。較正モード信号は検査インタフェース３１０（図２１）を経由して検 査装置４０２（図２２）で利用できる。さらに詳細には以下で説明するように、 較正モード信号は検査装置４０２を用いてＥＥＰＲＯＭ３０６へ書き込むべき補 償値を決定す場合にイネーブルになる。さらに詳しくは、ポート・ビットＰＢ［ ３］はポート・ビットＰＢ［３］とセンサ５ボルト電源Ｖｃｃの間に接続してあ るプルアップ抵抗３２４によって通常は高電位に引き上げられている。通常は、 ポート・ビットＰＢ［３］が高電位になる。較正モードの間、較正信号がポート ・ビットＰＢ［３］を低電位に引き下げてマイクロコントローラ３０４に対しシ ステムが較正モードに入っていることを知らせる。 アナログ・ホール効果デバイスからなどのセンサ入力信号はＡＤＣ３０４の１ つのチャンネルＣＨ０に印加される。このＡＤＣはピンＣＨ０とＣＨ１に２チャ ンネル多重化入力を具える。サーミスタ３３０は演算増幅器３２６と直列接続抵 抗３２８を経由して他方のチャンネルＣＨ１へ印加される。演算増幅器の出力は ＡＤＣ３０４の第２の入力ＣＨ１へ印加される。 ＡＤＣ３０２は２チャンネル・デバイスであって同期半二重４線式シリアル・ インタフェースを通じてマイクロコントローラ３０４と通信する。さらに詳しく 説明すると、シリアル・インタフェースは、ポート・ビットＰＡ［３］、ＰＡ［ １］、ＰＡ［２］、ＰＡ［０］に各々印加されるクロック信号ＣＬＫ、チップ選 択信号ＣＳ、デジタルデータ入力信号ＤＩＮ、デジタルデータ出力信号ＤＯＵＴ を含む。ポート・ビットＰＡ［３］、ＰＡ［２］、ＰＡ［１］は出力として設定 され、一方でポート・ビットＰＡ［０］は入力として設定されている。 マイクロコントローラ３０４とＡＤＣ３０２の間のデータ転送はチップ選択信 号ＣＳの立下りエッジで開始される。クロック信号ＣＬＫが双方向でのデータ転 送を同期する。チップ選択信号ＣＳが低値（ロー、ｌｏｗ）になった後、ＡＤＣ ３０２はデジタルデータ入力信号ＤＩＮ上のスタートビットを待つ。チップ選択 信号ＣＳが低値になった後でデータ入力ＤＩＮピンへシフトされる最初の論理値 １がスタートビットを表わす。スタートビットの後でシフトインする後続の３ビ ットを用いてＡＤＣを設定し、ＣＨ０とＣＨ１入力の入力信号の一方を変換よう に選択して最上位ビット（ＭＳＢ）または最下位ビット（ＬＳＢ）のどちらかを データ出力ＤＯＵＴピンへまず最初にシフトアウトするかを指定する。スタート ビットと設定３ビット（three configuration bits）がデータ入力ピンＤＩＮに シフトインされた後、変換処理を開始する。データ入力ピンＤＩＮへシフトイン される何らかの追加ビットは次のチップ選択信号ＣＳサイクルまで無視される。 マイクロコントローラ３０４と試験インタフェース３１０の間でのデータ転送 は同様の方法で扱われる。さらに詳しく説明すると、４つの信号、即ちデータ出 力信号ＣＯＭＰＯＵＴ、データ入力信号ＣＯＭＰＩＮ、クロック信号ＥＸＣＬＫ 、チップ選択信号ＥＰＣＳを用いて試験インタフェース３１０とマイクロコント ローラ３０４の間のシリアル通信を制御する。信号ＣＯＭＰＯＵＴ、ＥＸＣＬＫ 、ＥＰＣＳ、ＣＯＭＰＩＮの各々は各々プルアップ抵抗３２８，３３０，３３２ ，３３４を用いて高電位に拘束される。 ＣＯＭＰＯＵＴおよびＣＯＭＰＩＮ信号はマイクロコントローラ３０４と試験 インタフェース３１０の間のハンドシェークおよびデータ通信に使用される。Ｃ ＯＭＰＩＮ信号は出力として設定したマイクロコントローラ３０４のポート・ビ ットＰＢ［５］で利用できる。ＣＯＭＰＩＮ信号は、システムが較正モードにな っていない場合に、データ出力ピンＤＯからシリアルデータを読み出すためにも 使用される。試験インタフェース３１０からのＣＯＭＰＯＵＴ信号はマイクロコ ントローラ３０４のポート・ビットＰＢ［４］へ、またＥＥＰＲＯＭ３０６のク ロック入力へ印加される。ＣＯＭＰＯＵＴ信号はＥＥＰＲＯＭ３０６への書き込 みのためとマイクロコントローラ３０４とのハンドシェークのためとに使用され る。試験インタフェース３１０からのチップ選択信号ＥＰＣＳはチップ選択信号 ＥＰＣＳが選択解除された時の補償値の決定のために、ＡＤＣ３０２からの変換 値を検査装置４０２へ転送できるようにするためと、チップ選択信号ＥＰＣＳが 選択された時にＥＥＰＲＯＭ３０６へ補償値を書き込みできるようにするため に使用される。クロック信号ＥＸＣＬＫはＥＥＰＲＯＭ３０６のデータ入力ピン ＤＩへと、マイクロコントローラ３０４のポート・ビットＰＡ［７］へ印加され て、検査装置４０２がデジタル化センサ値およびサーミスタ値をマイクロコント ローラ３０４から読み取る際に、ＡＤＣ３０２の１２ビット出力の１ビット単位 の転送を制御し、またＥＥＰＲＯＭ３０６への１ビット単位の書き込みを制御す る。スタートビットはＥＥＰＲＯＭ３０６上のデータ入力ピンＤＩとチップ選択 ピンＣＳがクロック入力ＣＬＫに対して最初に高値（ハイ、high）になった後で 決定される。 前述したように、ホール効果でバイスからの値はＥＥＰＲＯＭ３０６に記憶さ れた補償値により補正される。補償値はマイクロコントローラ３０４の制御下で ＤＡＣ３０８によりアナログ形式に変換される。さらに詳しくは、ＤＡＣ３０８ はチップ選択ピンＣＳ、データ入力ピンＤＩ、データ出力ピンＤＯＵＴ、クロッ クピンＣＬＫを含み、マイクロコントローラ３０４によって制御される。これら のピンはマイクロコントローラ３０４のポートピンＰＡ［４］、ＰＡ［６］、Ｐ Ａ［５］、ＰＡ［０］に各々接続してあり、全て出力に設定される。ＤＡＣ３０ ８のデジタルデータ出力ピンＤＯＵＴはＤＡＣ３０８からのデジタルデータをマ イクロコントローラ３０４によって読み戻せるようにする。ＤＡＣ３０８のアナ ログ出力は出力ピンＶ_outで利用でき、抵抗３３６を経由して外部回路（図示し ていない）に接続される。 例えば演算増幅器３３８と分圧回路として構成された一対の直列接続抵抗３４ ０および３４２とにより発生する基準電圧は、ＤＡＣ３０８の基準入力ＲＥＦＩ Ｎに印加される。基準電圧はＤＡＣ３０８のフルスケール出力をセットするため に使用される。 マイクロコントローラ３０４の正しい動作を保証するために、割り込み要求ピ ンＩＲＱを高電位に保持し、特に、システムが何らかの割り込みをモニタ（監視 ）する必要がないので、５ボルト電源Ｖｃｃへ直接接続する。マイクロコントロ ーラ３０４は自身のリセットピンＲＥＳＥＴによってリセットされる。ＲＥＳＥ Ｔピンは電源電圧ＶｃｃとＲＥＳＥＴピンの間に接続してあるプルアップ抵抗３ ４４で通常は高電位に引き上げられている。ＲＥＳＥＴピンに 印加される信号のスプリアス動作（疑似動作）を防止するため、コンデンサ３４ ６をＲＥＳＥＴピンと接地の間に接続する。マイクロコントローラ３０４はＲＥ ＳＥＴピンと接地の間に接続された押しボタン３４８によりリセットされる。通 常は、ＲＥＳＥＴピンは高電位である。ＲＥＳＥＴ押しボタン３４８を押すと、 ＲＥＳＥＴピンが低電位になり、これがマイクロコントローラ３０４に強制ＲＥ ＳＥＴを示す。マイクロコントローラ３０４への電源電圧を安定させるために、 ５ボルト・センサ電源Ｖｃｃとセンサ接地の間に複数のコンデンサ３５０，３５ ２，３５４，３５６，３５８，３６０を接続する。 試験インタフェース３１０の概略回路図が図２１に図示してある。試験インタ フェース３１０と電子回路３００の間に電気的分離（isolation）を提供するた め、複数の光アイソレータ３６２，３６４，３６６，３６８，３７０，３７２を 用いて試験インタフェース３１０と電子回路３００の間の接続を分離する。接尾 語＿．ＴＳＥＴ付きの信号は検査装置４０２（図２２）への接続を示し、接尾語 ＿．ＰＣＢ付きの信号は電子回路３００（図２０）への接続を示す。 光アイソレータ３６２，３６４，３６６，３６８，３７０，３７２の各々は発 光ダイオード（ＬＥＤ）とフォトトランジスタを含む。ＬＥＤの各々のアノード は限流抵抗３７４，３７６，３７８，３８０，３８２，３８４を通じて電源電圧 Ｖｃｃへ接続してある。ＬＥＤの各々のカソード（陰極）は後述するように適当 な信号に接続する。動作中において、ＬＥＤのカソードに接続された信号が低値 になると、ＬＥＤは光を放射し、これをフォトトランジスタが検出する。フォト トランジスタはエミッタ接地で接続してある。そのコレクタは前述の各種信号に 接続してある。さらに詳細には以下で説明するように、コレクタは通常高値に引 き上げられておりＬＥＤからの光を検出した時点で低値になる。さらに詳しくは 、試験インタフェース３１０からのＣＡＬＩＢＲＡＴＥ＿ＴＳＥＴ信号が光アイ ソレータ３６２を形成するＬＥＤの光アイソレータのアノードへ印加される。フ ォトトランジスタのコレクタの信号は前述したようにマイクロコントローラ３０ ４のポート・ビットＰＢ［３］へ印加される較正信号である。 前述のように、ＣＯＭＰＩＮ、ＣＯＭＰＯＵＴ、ＥＸＣＬＫ、ＥＰＣＳ信号は マイクロコントローラ３０４と図２２および図２３に図示した検査装置 ４０２の間のシリアル通信インタフェースを形成するために使用する。検査装置 ４０２（図２２）から利用できる信号ＣＯＭＰＯＵＴ＿ＴＳＥＴ、ＥＸＣＬＫ＿ ＴＳＥＴ、ＥＰＣＳ＿ＴＳＥＴはそれぞれ光アイソレータ３６４，３６６，３６ ８を形成するＬＥＤのカソードに印加される。光アイソレータ３６４，３６６， ３６８のコレクタ出力は各々プルアップ抵抗３８２，３８４，３８６によって高 電位に保持される。前述したように、光アイソレータ３６４，３６６，３６８の 各々に付属するフォトトランジスタの各々のエミッタ端子は接地してある。つま り、通常動作中、光アイソレータ３６４，３６６，３６８に付属するフォトトラ ンジスタのコレクタは高電位となっている。信号ＣＯＭＰＯＵＴ＿ＴＳＥＴ、Ｅ ＸＣＬＫ＿ＴＳＥＴ、ＥＰＣＳ＿ＴＳＥＴが低値になると、光アイソレータ３６ ４，３６６，３６８に付属するフォトトランジスタのコレクタ出力が低値になる 。光アイソレータ３６４，３６６，３６８に付属するフォトトランジスタのコレ クタは、光アイソレータ３６４，３６６，３６８に付属するフォトトランジスタ の出力をバッファするためのバッファとして作用する例えば７４ＨＣ１４型など のそれぞれ一対の直列接続ＮＯＴ（論理和）ゲート３８８，３９０，３９２，３ ９４，３９６，３９８へ印加される。 システムが較正モードに入っていない時に電子回路３００のバランス（平衡） から試験インタフェース３１０の分離を提供するためには、信号ＣＯＭＰＯＵＴ ＿ＴＳＥＴ、ＥＸＣＬＫ＿ＴＳＥＴ、ＥＰＣＳ＿ＴＳＥＴ、ＣＯＭＰＩＮ＿ＰＣ Ｂを４連３状態デバイス（quad-tristate device）例えば７４Ｃ２４４型に印加 する。さらに詳しくは、ＮＯＴゲート３９０の出力に現われるＣＯＭＰＯＵＴ信 号を４連３状態デバイス４００の入力１Ａ２に印加し、一方マイクロコントロー ラ３０４（図２０）のポート・ビットＰＢ［５］に現われるＣＯＭＰＩＮ信号を ３状態デバイス４００の１Ａ４入力に印加する。同様に、各々ＮＯＴゲート３９ ４と３９８の出力に現われるＥＸＣＬＫとＥＰＣＳ信号を３状態デバイス４００ の１Ａ３入力と２Ａ１入力に印加する。 ３状態デバイス４００は試験インタフェース３１０と電子回路３００の間にさ らに別の分離インタフェースを提供する。さらに詳しくは、３状態デバイスの１ Ｙ２，１Ｙ３，２Ｙ１出力に現われるＣＯＭＰＯＵＴ＿ＰＣＢ、 ＥＸＣＬＫ＿ＰＣＢ、ＥＰＣＳ＿ＰＣＢ信号を前述のようにマイクロコントロー ラ３０４（図２０）に接続する。３状態デバイス４００の２Ｙ１および１Ｙ４出 力に現われるＥＰＣＳ＿ＴＳＥＴ信号とＣＯＭＰＩＮ＿ＴＳＥＴ信号は前述した のと同様の方法で光アイソレータ３７０および３７２により分離されて検査装置 へ印加される。 ３状態デバイス４００は検査装置４０２に現れるバッファ・イネーブル信号Ｂ ＵＦＥＮＩ＿ＴＳＥＴとＢＵＦＥＮ２＿ＴＳＥＴの制御下にある。詳細について は以下で説明するように、較正モードの間、３状態デバイス４００はイネーブル になり、検査装置と電子回路３００の間のシリアル通信制御信号を前述の光分離 回路で接続する。較正モード以外の条件下では３状態デバイス４００は試験イン タフェース３１０からの電子回路３００の電気的分離を提供する。 検査装置は図２２に図示してあり、総括参照番号４０２で識別される。検査装 置４０２はセンサように５ボルトＤＣ電圧電源を提供する電源４０４を含む。電 源４０４はヒューレットパッカード社製型番Ｅ３６２０Ａでよい。電源電圧は連 続適合性テスター４０６（continuing conformance tester）例えばアルテック ・コントロールシステムズ社（Altech Control System）製Ｓ／Ｎ９５０１５な どでモニタする。連続適合性テスター４０６は電源４０４からの電圧をモニタし て適切な限界内にあることを保証する。後述するように、連続適合性テスター４ ０６は図２３に図示したようにパーソナル・コンピュータと各種周辺機器を含む 。較正モードでは、連続適合性テスター４０６は例えばＢＥＩモーション・シス テムズ・カンパニー、位置制御部門（BEI Motion Systems Company，Positions Controls Division）製の型番Ｍ２５Ｇ−Ｆ１−Ｌ８１９２−Ｇ−ＸＤ２−ＣＲ −Ｅ−Ｃ２５−Ｘ−５などの絶対位置エンコーダ４０８によってモニタすること で所定の較正角度にセンサを配置する。絶対位置エンコーダ４０８をモニタする ことにより、連続適合性テスター４０６は要求された角度からはなれた距離に比 例して、モータ・コントローラ４１０、例えばパシフィック・サイエンティフィ ック・モータ＆コントロール・ディヴィジョン（Pacific Scientific Motor & C ontrol Dvision）製の型番ＳＣ４０２−０１−Ｔ１などへ誤差電圧を生成できる 。モータ・コントローラ４１０は例えばパシフィッ ク・サイエンティフィック・モータ＆コントロール・ディヴィジョン製の型番Ｒ ２１ＫＥＮＴ−ＴＳ−ＮＳ−ＮＶ−００などのサーボモータ４１２を駆動する。 サーボモータ４１２は続いて、例えばハーモニック・ドライブ・システムズ社（ Harmonic Drive Systems）製型番ＲＨ−１００−ＣＣ−ＳＰなどのサーボ・アク チュエータ４１４を駆動する。サーボ・アクチュエータ４１４は続いてセンサを 所定の較正ポイントに配置する。センサは全ての較正ポイントで温度が所定の値 にセットされているチャンバ内に置かれる。チャンバ４１６はテニー・エンジニ アリング社（Tenney Engineering Inc．）製のベルサ１０型オーブン（Versa 10 type oven）でよい。 前述のように、モータ・コントローラ（モータ制御回路）４１０はサーボモー タ４１２の動作を制御し、さらにサーボ・アクチュエータ４１４の動作を制御し て所定の較正角にセンサを駆動する。連続適合性テスター４０６からの正電圧で サーボモータ４１２を時計回りに移動させ、サーボモータ４１２からの負電圧で 反時計回りにサーボモータ４１２を移動させる。センサ電圧は各々の較正ポイン トで読み取られる。全ての較正読み値を取取った後で較正ポイントで測定した値 （即ち実際の値）と理論値の間の偏差をセンサの各位置で決定する。補償値がそ の後にＥＥＰＲＯＭ３０６に書き込まれる。 前述のように、連続適合性テスター４０６にはパーソナル・コンピュータ４１ ８（図２３）が備えられ、このパーソナルコンピュータは少なくとも８０４８６ ＤＸまたは同等のマイクロプロセッサを含むものとする。連続適合性テスターは パーソナル・コンピュータ４１８に加えてセンサ電圧や電源４０４の電圧を測定 するためのデジタル電圧計４２０、並びにキーボード４２２とモニタ４２４を含 むユーザ・インタフェースを含む。連続適合性テスター４０６にはまたテープ・ バックアップ・システム４２６とプリンタ４２８ならびにシステムの状態表示を 提供する状態表示盤（status boad）４３０も含ませることができる。 前述のように、図２２に図示した検査装置４０２は試験インタフェース３１０ を通じてセンサ電子回路３００とインタフェース（接続）する。詳細に以下で説 明するように、連続適合性テスター４０６の一部を構成するパーソナル・コン ピュータ４１８を含む検査装置４０２は、所定の動作範囲にわたってセンサの補 償値を決定するためにマイクロコントローラ３０４と通信するために使用される 。パーソナル・コンピュータ４１８用のこのソフトウェア制御が図２６と図２７ に図示してある。 本発明のかぎとなる重要な形態は、較正値を決定する方法である。前述のよう に、検査装置４０２は様々な所定の較正ポイントにセンサ４３を配置して各々の ポイントでのセンサ出力値を測定する。所定の温度例えば２５℃で取得したこれ らの較正ポイントでの値は次に理論値と比較される。実際の値と偏差値間の偏差 を用いてＥＥＰＲＯＭ３０に書き込む補償値を生成する。補償値を決定するため の方法は図２４および図２５を参照すると最も良く理解できる。さらに詳しく説 明すると、センサ４３の出力電圧は所定数の較正角度で測定される。図２４およ び図２５に図示してある較正角度ならびにその他の値は例示である。実際に何個 の較正角度であってもどのような較正角度値であっても本発明の範囲内にあるこ とは理解されるべきである。図２４を参照すると、センサ出力電圧は８個の較正 角度θ₀〜θ₇で測定されているが、これは説明の目的のため、例えば１４．４° と９２．４°の間で選択してある。特定の較正角度はセンサの用途の違いを関数 として変化するものである。次に、較正角度θ₀〜θ₇の各々でのセンサ出力電圧 を測定し図２５に図示したようにＸ軸にそってプロットする。実際の、または測 定した値を較正角度θ₀〜θ₇の各々で理論値と比較して、これを図２５に図示し たようにＹ軸にそってプロットする。 前述のように、センサの有効範囲全体で、センサ出力電圧は図１９に図示した ようにリニアであると仮定している。つまり、較正角度θ₀〜θ₇の各々の間で応 答がリニアであると仮定している。このような補償値は線分４３２（図２５）の 傾きｍとｙ切片ｂを各々の較正角度θ₀〜θ₇について求めることで決定される。 較正角度θ₀〜θ₇の各々の間の傾きｍとｙ切片ｂを求め、これをアナログ入力に よる測定値の自動保証を提供するためＥＥＰＲＯＭ３０６に書き込む。さらに詳 しくは、本システムはセンサ出力の実際の値Ｘを測定する。理論値は実際の値と リニアに相関するものと想定しているので、実際の値を傾きｍに乗算しｙ切片ｂ を加算して理論値を発生する。傾きｍとｙ切片ｂの補償値は各々の較正角 度の間で変化するので、マイクロコントローラ３０４は使用すべき特定の補正傾 きｍとｙ切片ｂを最初に決定する。これは測定した出力電圧を理論電圧と比較し て使用すべき特定の補正傾きｍとｙ切片ｂを決定することによって行なう。例え ば、図２４を参照すると、１．４０の値をセンサで測定したと仮定する。システ ムはこの測定値１．４と理論値とを比較して、較正角度が２０．４と３４．８の 間であると確かめる。このような状況で、補償値が連続した所定の較正角度の間 でリニアであると仮定しているので、角度２０．４に関連する傾き補償値とｙ切 片補償値を使用することとする。つまり、この例では、電圧１．４ボルトを（図 ２４に図示した典型的なデータを用いると）値１．４４８で乗算する。ｙ切片ｂ の−０．８６２をその演算結果の値から減算してその範囲での理論電圧を与える こととなる。 検査装置４０２、特に補償値を決定するためのパーソナル・コンピュータ４１ ８のフローチャートを図２６と図２７に図示してある。マイクロコントローラ３ ４によりホール効果デバイスの補償出力値を提供するためのフローチャートを図 ２８〜図３０に図示してある。最初に図２６と図２７を参照すると、ステップ４ ４０において、システムは較正モードを設定し、特に試験インタフェース３１０ の特に光アイソレータ３６２へ印加されるアクティブ・ロー較正信号を生成する ことから開始する。較正モードがイネーブルになると、検査装置４０２はマイク ロコントローラ３０４とのハンドシェークを開始する。さらに詳しくは、ステッ プ４４２で、ＣＯＭＰＯＵＴ信号が低値にセットされ、ステップ４４２でＢＵＦ ＥＮ１＿ＴＳＥＴおよびＢＵＦＥＮ２＿ＴＳＥＴ信号をセットすることにより３ 状態装置４００がイネーブルになる。ＣＯＭＰＯＵＴ信号が光アイソレータ３６ ４に印加され、検査装置４０２が前述したような補償値の決定を開始できる状態 になったことをマイクロコントローラ３０４に対して示す。３状態デバイス４０ ０に対するイネーブル信号ＢＵＦＥＮ１＿ＴＳＥＴおよびＢＵＦＥＮ２＿ＴＳＥ Ｔは３状態デバイス４００の各々１Ｇと２Ｇピンに印加される。これらの信号は ３状態デバイス４００をイネーブルにするためにアクティブ・ローとなっている 。ＣＯＭＰＯＵＴ信号が低値にセットされて３状態デバイス４００がイネーブル になった後で、システムは所定の時間間隔、例えば１０ミ リ秒だけ、ステップ４４４で待機してマイクロコントローラ３０４が準備できた （レディ）か否かを判定する。１０ミリ秒の時間間隔の後で、システムはマイク ロコントローラ３０４とパーソナル・コンピュータ４１８の間のハンドシェーク の一部として光アイソレータ３７２の出力に現れるＣＯＭＰＩＮ＿ＴＳＥＴ信号 を読み取る。ＣＯＭＰＩＮ＿ＴＳＥＴ信号が低値にセットされていない場合、シ ステムはステップ４４６に戻りマイクロコントローラ３０４からのハンドシェー クを待つ。ＣＯＭＰＩＮ＿ＰＣＢ信号がマイクロコントローラ３０４によって低 値に引き下げられると、ＣＯＭＰＩＮ＿ＴＳＥＴ信号がパーソナル・コンピュー タ４１８により光アイソレータ３７２の出力で読み取られる。ＣＯＭＰＩＮ＿Ｔ ＳＥＴ信号が低値の場合、パーソナル・コンピュータ４１８はＣＯＭＰＯＵＴ＿ ＴＳＥＴ信号をステップ４４８で高値にセットして所定の時間間隔だけ、例えば １ミリ秒だけ待つ。この後、パーソナル・コンピュータ４１８はＣＯＭＰＯＵＴ 信号をステップ４５０で低値に引き下げて１ミリ秒待つ。その後、パーソナル・ コンピュータ４１８はマイクロコントローラ３０４からのＣＯＭＰＩＮ信号の状 態をチェックする。ＣＯＭＰＩＮ信号が低値の場合、システムはステップ４５０ に戻る。ＣＯＭＰＩＮ信号がステップ４５２での確認によりマイクロコントロー ラ３０４により高値にセットされると、パーソナル・コンピュータ４１８はステ ップ４５４でＣＯＭＰＯＵＴ信号を高値にセットすることでマイクロコントロー ラ３０４にハンドシェークが完了したことを知らせる。ハンドシェークが完了し た後、システムはステップ４５６に進み、マイクロコントローラ３０４のポート ・ビットＰＢ［５］におけるデジタル化センサ出力電圧をＣＯＭＰＩＮ線上で読 み取る。さらに詳しくは、センサ出力電圧はマイクロコントローラ３０４の制御 下でＡＤＣ３０２によりデジタル化される。デジタル化した１２ビット値は一度 に１ビットづつポート・ビットＰＢ［５］で利用できるようになりクロック信号 ＥＸＣＬＫの制御下でＰＣ４１８へシリアル通信される。ステップ４５６ではセ ンサ電圧の測定に加えて、システムはサーミスタ電圧も測定する。さらに詳しく は、デジタル化したセンサ電圧を読み取っている間に、マイクロコントローラ３ ０４がＡＤＣ３０２を設定（コンフィギュレーション）してチャンネル０（ＣＨ ０）のアナログ信号をデジタル化する。サーミスタ電圧を 読み取っている時に、マイクロコントローラ３０４はＡＤＣ３０２を設定してチ ャンネル１（ＣＨ１）のサーミスタ電圧を読み取る。デジタル化したセンサ電圧 とサーミスタ電圧をステップ４５６で読み取った後、システムは例えばθ₀〜θ₇ （図２４）の所定の較正角度にわたってセンサ４１３を循環させはじめる。さら に詳しくは、ステップ４５８とそれ以降で、システムは検査装置４０２に対して 較正角度θ₀〜θ₇の各１つづつにおいてセンサを位置決めするように指令する。 最初に第１の較正角度θ₀についての検査装置４０２はステップ４６０で角度θ₀ にセンサを配置するように設定し、ＣＯＭＰＯＵＴ信号を低値にセットする。続 けてステップ４６２で、マイクロコントローラ３０４がＣＯＭＰＩＮ信号を高値 に引き上げたかどうかを判定することによって、初期較正角度θ₀でホール効果 デバイスが較正されているかどうかをマイクロコントローラ３０４が認識したか 否かをシステムが確認する。否定判定の場合は、システムはステップ４６２にル ープバックしてマイクロコントローラ３０４によってＣＯＭＰＩＮ信号が高値に 引き上げられるまで待機する。ＣＯＭＰＩＮ信号が高値になると、パーソナル・ コンピュータ４１８はステップ４６４でＣＯＭＰＯＵＴ信号を高値にセットする 。ステップ４６４でＣＯＭＰＯＵＴ信号をセットした後、システムはステップ４ ６６でＣＯＭＰＩＮ信号が低値にセットされたかどうかを判定することによりマ イクロコントローラ３０４による肯定応答を待つ。否定判定の場合は、システム はステップ４６６にループバックしてマイクロコントローラ３０４による肯定応 答を待つ。ＣＯＭＰＩＮ信号が低値にセットされると、パーソナル・コンピュー タ４１８はステップ４６８でＣＯＭＰＯＵＴ信号を低値にセットする。ＣＯＭＰ ＯＵＴ信号を低値にセットした後、システムはＣＯＭＰＩＮ線が高値にセットさ れたか否かをステップ４７０で判定することによりマイクロコントローラ３０４ による肯定応答を待つ。否定判定の場合は、システムはマイクロコントローラ３ ０４による肯定応答の待機に戻り、即ちステップ４６８に戻る。マイクロコント ローラ３０４がＣＯＭＰＩＮ信号を高値にセットすることでパーソナル・コンピ ュータ４１８に肯定応答を返すと、パーソナル・コンピュータ４１８はＣＯＭＰ ＯＵＴ信号をステップ４７２で高値にセットする。続くステップ４７４で、実際 のセンサ値がステップ４７４と４７６で読み取られる。最初の 時だけループＩをゼロにセットしてから、この後ステップ４７８でインクリメン トされる。ステップ４８０では、Ｉが必要な読み値の総数よりも少ないか否をシ ステムが判定する。前述のように、８個の例示の読み値を較正角度θ₀〜θ₇でと ることができる。読み値の全部の数がI 以下を取った場合、システムは図２７に 進み、すでに説明したように実際の測定値に対する理論値の傾きと切片をステッ プ４８２，４８４，４８６，４８８で計算する。ステップ４６０から４８８は較 正角度θ₀〜θ₇の全部についての傾きｍとｙ切片ｂが決まるまで繰り返される。 特定のセンサに関する全ての計算値が決まると、システムはステップ４９０に進 み、ＥＥＰＲＯＭ３０６への補償値の書き込みを開始する（図２０）。さらに詳 しく説明すると、ステップ４９０でＣＯＭＰＯＵＴ信号を高値にセットする。こ の信号はＥＥＰＲＯＭ３０６のデータ入力ＤＩＮに接続されており、前述したよ うな方法でＥＥＰＲＯＭ３０６への書き込みを開始するために使用する。次いで 、システムはＥＥＰＲＯＭ３０６のチップ選択ピンＣＳに接続したＥＰＣＳ信号 を高値に設定することでＥＥＰＲＯＭ３０６を選択する。さらに、較正信号を高 値に引き上げることによって較正モードをディスエィブル（機能抑止、実行不能 ）にする。続くステップ４９２では、システムは、ＥＥＰＲＯＭ３０６のチップ 選択ピンＣＳがセットされたか否かを判定するチェックをするが、これは、この ピンもマイクロコントローラ３０４の、特にポート・ビットＰＢ［０］の制御下 にあるためである。ＥＥＰＲＯＭのチップ選択信号が高値になっていない場合は 、ＥＥＰＲＯＭ３０６のチップ選択信号が高値になるまでステップ４９０でシス テムは待機する。ＥＥＰＲＯＭ３０６に対するチップ選択信号ＥＰＣＳが高値に 移行すると、ステップ４９４で較正信号を低値に引き下げることによって較正モ ードをイネーブル（有効化、使用可能）にする。これに加えて、前述したように 、ＥＥＰＲＯＭ３０６に書き込みの準備をする。ステップ４９６，４９８，５０ ０，５０２で、システムは全ての較正ポイントを書き込み、さらに詳しくは、Ｅ ＥＰＲＯＭ３０６へ較正ポイントθ₀〜θ₇の各々についての傾きｍとｙ切片ｂを 書き込む。すでに説明したように、ＥＥＰＲＯＭ３０６への通信はシリアルで、 クロック信号ＥＸＣＬＫの制御下で一度に１ビットづつでビットがクロックされ る。全ての補償値をＥＥＰＲＯＭ ３０６に書き込んだ後、システムはステップ５０４でＥＥＰＲＯＭ３０６の書き 込みモードをディスエィブルにする。ＥＥＰＲＯＭ３０６への書き込みモードが ディスエィブルになってから、ＥＥＰＲＯＭ３０６の内容をステップ５０６と５ ０８でエラーについて検証する。ＥＥＰＲＯＭ３０６の内容にエラーが見付から ない場合、システムはステップ５１０に進み、較正モードをディスエィブルにし 、またバッファ・イネーブル信号ＢＵＦＥＮＩ＿ＴＳＥＴおよびＢＵＦＥＮ２＿ ＴＳＥＴで３状態デバイス４００をディスエィブルにして、これにより本質的に 試験インタフェース３１０から検査装置４０２を切り離す。ステップ５０８でエ ラーが検出されると、ステップ５１２でモニタ（図２３）を用いてユーザにエラ ーを通知しシステムは続けてステップ５１０に進む。較正モードとバッファ・イ ネーブル信号がディスエィブルになった後、３状態デバイス４００がディスエィ ブルになる。システムはステップ５１４に進みＥＥＰＲＯＭ３０６のプログラミ ングが完了し成功したことをモニタ４２４上にメッセージで表示する。 マイクロコントローラ３０４のフローチャートを図２８〜図３０に図示してあ る。最初に、システムはステップ５１６で、較正モード動作が選択されたかどう か判定する。選択されていない場合、システムはステップ５１８に進み、通常モ ードが選択されていると想定して通常モードについての図３０に図示したコード を実行する。マイクロコントローラ３０４のポート・ビットＰＢ［３］に印加さ れた較正信号を読み取ることでシステムが較正モードに入っていると判定した場 合には、システムはステップ５２０に進み、補償値をＥＥＰＲＯＭ３０６にプロ グラムする必要があるかどうかを判定する。もし必要がなければ、システムは較 正モードと想定してステップ５２２と図２９に図示してあるソフトウェアに進む 。必要がある場合は、ステップ５２４で補正係数がＥＥＰＲＯＭ３０６に書き込 まれ検証される。 較正モードはステップ５２６で開始する。最初に、ステップ５２８で、シリア ル・インタフェースが初期化される。シリアル・インタフェースを初期化した後 、読み取りが要求されているか否かをステップ５３０でマイクロコントローラ３ ０４が判定する。要求されていない場合、システムは当該要求をステップ ５３０で待機する。較正読みが要求されると、ステップ５３２でセンサ電圧また はサーミスタ電圧を読み取り、読み取り値をシリアル・インタフェースを通じて 検査装置４０２へ送信する。次にシステムはステップ５３４で全ての読み値を受 け取ったか否かを判定する。もし受け取っていない場合は、システムはステップ ５３０に戻る。全て読み取った場合、システムはステップ５３６に進みＥＥＰＲ ＯＭ３０６へプログラム（組み込み）すべき補正値を決定する。 通常モードは図３０に図示してあり、これはステップ５３８で開始される。ま ず最初に、ステップ５４０で、較正信号の論理レベルをモニタすることによりシ ステムが通常モードにあるかどうかをシステムが確かめる。較正信号が高値の場 合、通常モードが指示されセンサ電圧が測定される。センサ電圧を読み取った後 、ＥＥＰＲＯＭ３０６からの適正な補正係数をステップ５４２で決定する。続く ステップ５４４では、測定値をステップ５４４の傾きｍ補正係数で乗算する。次 に、ステップ５４６で、ｙ切片ｂをステップ５４４で得られた乗算結果に加算す る。最後にステップ５４８で、調節した出力電圧をＤＡＣ３０８に印加し、これ により補正済みのセンサ出力電圧Ｖ_outを提供する。 本システムは熱補償も提供する。前述のように、補償値は特定の温度、例えば ２５℃で決定される。その読み値は、例えばヤゲオ（yageo）１％金属膜固定抵 抗などのサーミスタ３３０により提供される。温度補償は、例えばセンサが熱い 時に温度による出力信号の１５０℃での−３％偏差と、センサが冷たい時に出力 信号の−４０℃での＋１％偏差とを想定することで成し遂げられる。センサが熱 いか冷たいかは、サーミスタ電圧Ｖ_THMと、補償値を取った温度でのサーミスタ 電圧Ｖ_AMBとを比較することで決定する。補償値が２５℃環境で決定された場合 、Ｖ_AMBは２５℃でのサーミスタ電圧である。つまり、サーミスタ電圧Ｖ_THM＞Ｖ_AMB なら、システムは熱いと想定して３％の許容範囲を想定する。サーミスタ電 圧Ｖ_THM＜Ｖ_AMBなら、システムは冷たいと仮定して１％の許容範囲を仮定する。 ５ボルトのシステムでは、センサのヌル点電圧Ｖ_CROSSOVER（即ち出力信号が０ ガウスを示す出力電圧）において、温度偏差による出力電圧のシフトはないと想 定する。偏差は次の式で決定する： システムが熱い場合、偏差は測定電圧に加算される。システムが冷たい場合、 偏差は測定電圧から減算される。 温度許容差（tolerance ；許容範囲）ならびにサーミスタ電圧読み値を線形化 してさらに正確な出力を提供する。またサーミスタと同じ値の抵抗（図示してい ない）をサーミスタと並列に接続しても良い。３％の総合許容差では、許容差が 合計３％の許容差と温度範囲にわたって直線的に変化すると仮定することで許容 差（許容値）を直線化することができる。許容差が通例ｙ＝ｍｘ＋ｂの形になっ ていると仮定すると、１２５℃以上の温度範囲（即ち１５０℃−２５℃）にわた る３％の許容差では、傾きｍが０．０００２４、またｙ切片ｂは−０．００６で ある。 サーミスタ電圧Ｖ_THM値を線形化するためには、電圧を温度範囲両端、２５℃ と１５０℃で読み取る。Ｖ_THMが一般的なｙ＝ｍｘ＋ｂの形になっている と仮定すると、傾きｍとｙ切片ｂを決定できる。例えば２５℃でＶ_THMは２．３ ８３２２１２ボルトであり、１５０℃でＶ_THM＝０．１５９１４３３ボルトであ るので、その傾きｍは−５６．２０３１またｙ切片ｂは１５８．９４４４となる 。つまり温度は−５６．２０３１Ｖ_THM＋１５８．９４４４に等しい。３％許容 差では、許容差は０．０００２４＊ＴＥＭＰ（温度）−０．００６に等しい。温 度の値を代入すると−０．０３４８８７４４Ｖ_THM＋０．０３２１４６５６の許 容差が得られる。許容差を偏差ＤＥＶについて上記の式に代入すると温度補償の 量が決定される。 同様の方法で、許容差サーミスタ電圧Ｖ_THMを１％許容範囲について線形化す る。これらの値は前述したように偏差を求めるために使用する。 本発明は図面に図示した実施例の詳細を参照して説明したが、これらの詳細は 添付の請求項に記載されている本発明の範囲を制限することを意図したものでは ない。 請求され米国特許法による保護を請求しようとする請求の範囲は以下の通りで ある：

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年７月１６日 【補正内容】 請求の範囲 １．所定の出力範囲を有する出力信号によるセンサの部品間誤差を自動補償する 電子回路であって、 前記センサの前記出力信号を検出する手段と、 前記出力信号における温度に関係しない部品間誤差を自動補償する補償手段と を具備し、 前記補償手段は所定の較正ポイントでの前記センサについての理論出力値を記 憶する手段と、前記センサの出力範囲全体についての前記理論値の所定の関数と して補償値を生成する手段と、温度に関係する誤差を補償する手段とを有するこ とを特徴とする電子回路。 ２．前記補償手段は所定の較正ポイントで前記センサについての理論値を記憶す る手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の電子回路。 ３．前記補償手段はさらに前記センサの全体の角度範囲についての前記理論値の 所定の関数として補償値を生成する手段を含むことを特徴とする請求項２に記載 の電子回路。 ４．前記補償手段は前記理論値からの前記出力信号の偏差の関数として前記出力 信号に属する出力信号を調整する手段を含むことを特徴とする請求項３に記載の 電子回路。 ５．前記補償手段は温度偏差に起因する前記出力信号の誤差を自動補償する手段 を含むことを特徴とする請求項１に記載の電子回路。 ６．前記補償手段は前記センサの部品間偏差による誤差を自動補償する手段を含 むことを特徴とする請求項５に記載の電子回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｌ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ナス，ジョン，リチャード アメリカ合衆国 46526 インディアナ州 ゴーシェン ブランディーワイン ドラ イブ 408

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．アナログ出力信号によるセンサの所定の誤差を自動補償するための電子回路 であって、 前記センサの前記アナログ出力信号を検出する手段と、 前記出力信号の誤差を自動補償する補償手段と、 を具備することを特徴とする電子回路。 ２．前記補償手段は所定の較正ポイントでの前記センサについての理論値を記憶 する手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の電子回路。 ３．前記補償手段はさらに前記センサの全体の角度範囲全体についての前記理論 値の所定の関数として補償値を生成する手段を含むことを特徴とする請求項２に 記載の電子回路。 ４．前記補償手段は前記理論値からの前記出力信号の偏差の関数として前記出力 信号に属する出力信号を調整する手段を含むことを特徴とする請求項３に記載の 電子回路。 ５．前記補償手段は温度偏差に起因する前記出力信号の誤差を自動補償する手段 を含むことを特徴とする請求項１に記載の電子回路。 ６．前記補償手段は前記センサの部品間偏差による誤差を自動補償する手段を含 むことを特徴とする請求項５に記載の電子回路。