專利名稱：電容型編碼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于檢測諸如轉(zhuǎn)子等可移動(dòng)部件相對于被固定設(shè)置的定子的相
對位置的編碼器，尤其涉及一種利用電容耦合獲取位置信息的、低能耗的電容型編碼器。
背景技術(shù)：
公知有被用作傳感器的電容型編碼器，其用于獲取關(guān)于旋轉(zhuǎn)主體的旋轉(zhuǎn)信息。這 種電容型編碼器能夠利用高頻信號高靈敏地獲取旋轉(zhuǎn)主體的旋轉(zhuǎn)信息，并且還具有利用電 容耦合的原理的薄型結(jié)構(gòu)以使得編碼器實(shí)現(xiàn)微型化。 在JP61-105421A中公開的電容型編碼器包括旋轉(zhuǎn)板10，其被安裝在可相對于主 體旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸上；以及固定板12，其被安裝在主體上以面對旋轉(zhuǎn)板IO，從而可以檢測旋 轉(zhuǎn)板相對于固定板的旋轉(zhuǎn)位移(displacement)。 在固定板的表面上沿著圓周方向按照固定間隔來設(shè)置多個(gè)發(fā)射電極。電壓施加電 路對發(fā)射電極施加相位被連續(xù)偏置預(yù)定程度的正弦波或方波，從而八個(gè)相位電極可形成作 為單元多套電極。對于所施加的正弦波，需要提供能夠生成中間電壓的、復(fù)雜的模擬放大 器，這會加大能耗。 在旋轉(zhuǎn)板的表面上設(shè)置與電極的套數(shù)相同數(shù)目的接收電極，從而各個(gè)接收電極面 對固定板上的各套電極中的連續(xù)的發(fā)射電極。 如上所述，在電容型編碼器中，已經(jīng)采用了如上配置，即以固定間隔設(shè)置多個(gè)發(fā)射 電極并且對各激勵(lì)電極施加具有預(yù)定偏置相位的交流電壓，并且將接收電極設(shè)置成面對激 勵(lì)電極以便通過分析由接收電極檢測到的電容信號的相位差和所施加的交流電壓來獲取 發(fā)射電極和接收電極之間的相對移動(dòng)量。鑒于當(dāng)供電中斷時(shí)通過電池實(shí)現(xiàn)對電容型編碼器 的電源備份以維持編碼器的功能，需要利用尺寸小、重量輕、低能耗的電容型編碼器高準(zhǔn)確 度地執(zhí)行諸如旋轉(zhuǎn)主體等可移動(dòng)部件的位置檢測。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種電容型編碼器，其能夠基于來自可移動(dòng)部件的信號低能耗地獲 取位置數(shù)據(jù)。 —種電容型編碼器，包括定子，具有彼此之間電獨(dú)立并且被布置成被移位以彼此 之間具有相位差的多個(gè)激勵(lì)電極組，每組都由被環(huán)狀地并且彼此電連接地布置的激勵(lì)電極 構(gòu)成，從而形成了預(yù)定套數(shù)的激勵(lì)電極，并且每組都具有與激勵(lì)電極電獨(dú)立的接收電極；可 移動(dòng)部件，設(shè)置成相對于所述定子可移動(dòng)并且具有連接電極和發(fā)射電極，所述連接電極被 環(huán)狀地布置成面對所述定子的激勵(lì)電極并具有與激勵(lì)電極的套數(shù)相同的數(shù)目，所述發(fā)射電 極與所述連接電極電連接并且被布置成面對所述定子的接收電極；激勵(lì)裝置，用于激勵(lì)所 述定子的激勵(lì)電極；信號處理裝置，用于處理所述可移動(dòng)部件的連接電極中生成的并且由 接收電極通過發(fā)射電極接收到的檢測信號。 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，在將激勵(lì)電極的電壓設(shè)定為各自的參考電壓的情形下，所述激勵(lì)裝置對一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極組施加第一脈沖電壓，并且同時(shí)對與施加了第一脈沖 電壓的一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極組具有180度相位差的一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極組施加第二脈沖 電壓，第一脈沖電壓和第二脈沖電壓的變化方向彼此相反，并且在完成了施加第一和第二 脈沖電壓之后，所述激勵(lì)裝置對與施加了第一和第二脈沖電壓的激勵(lì)電極組不同的一個(gè)或 多個(gè)激勵(lì)電極組施加第三脈沖電壓，并且同時(shí)對與施加了第三脈沖電壓的一個(gè)或多個(gè)激勵(lì) 電極組具有180度相位差的一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極組施加第四脈沖電壓，第三脈沖電壓和第 四脈沖電壓的變化方向彼此相反，并且當(dāng)施加第一和第二脈沖電壓時(shí)，所述信號處理裝置 保存由接收電極接收到的第一檢測信號，并且當(dāng)施加第三和第四脈沖電壓時(shí)，所述信號處 理裝置保存由接收電極接收到的第二檢測信號，以便基于第一和第二檢測信號的組合來確 定所述連接電極的參考線位于哪一個(gè)劃分區(qū)域中，所述劃分區(qū)域是通過將各套激勵(lì)電極中 的激勵(lì)電極的一個(gè)布置周期劃分為四個(gè)而預(yù)先確定的。 激勵(lì)裝置可對與施加了第一或第二脈沖電壓的一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極組具有90度 相位差的一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極組施加第三脈沖電壓，并且同時(shí)對與施加了第三脈沖電壓的 一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極組具有180度相位差的一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極組施加第四脈沖電壓。
激勵(lì)裝置可對激勵(lì)電極組中的一個(gè)施加第一脈沖電壓，同時(shí)對激勵(lì)電極組中的與 施加了第一脈沖電壓的激勵(lì)電極組具有180度相位差的一個(gè)激勵(lì)電極組施加第二脈沖電 壓，并且所述激勵(lì)裝置對激勵(lì)電極組中的與施加了第一或第二脈沖電壓的激勵(lì)電極組具有 90度相位差的一個(gè)激勵(lì)電極組施加第三脈沖電壓，同時(shí)對與施加了第三脈沖電壓的激勵(lì)電 極組具有180度相位差的激勵(lì)電極組施加第四脈沖電壓。 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在將激勵(lì)電極的電壓設(shè)定為各自的參考電壓的情形下，
所述激勵(lì)裝置對一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極組施加第一脈沖電壓，并且同時(shí)對被布置成與施加了
第一脈沖電壓的一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極組具有180度相位差的一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極組施加
第二脈沖電壓，第一脈沖電壓和第二脈沖電壓的變化方向彼此相反，并且在完成了施加第
一和第二脈沖電壓之后，所述激勵(lì)裝置對與施加了第一和第二脈沖電壓的激勵(lì)電極組不同
的一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極組施加第三脈沖電壓，并且同時(shí)對等同于與施加了第三脈沖電壓的
一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極組具有180度相位差的布置的一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極組施加第四脈沖
電壓，第三脈沖電壓和第四脈沖電壓的變化方向彼此相反，并且當(dāng)施加第一和第二脈沖電
壓時(shí)，所述信號處理裝置保存由接收電極接收到的第一檢測信號，并且當(dāng)施加第三和第四
脈沖電壓時(shí)，所述信號處理裝置保存由接收電極接收到的第二檢測信號，以便基于第一和
第二檢測信號的組合來確定所述連接電極的參考線位于哪一個(gè)劃分區(qū)域中，所述劃分區(qū)域
是通過將各套激勵(lì)電極中的激勵(lì)電極的一個(gè)布置周期劃分為四個(gè)而預(yù)先確定的。 根據(jù)本發(fā)明的再一方面，在將激勵(lì)電極組的電壓設(shè)定為各自的參考電壓的情形
下，所述激勵(lì)裝置對一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極組開始施加第一脈沖電壓，并且同時(shí)對與施加了
第一脈沖電壓的一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極組具有180度相位差的一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極組開始
施加第二脈沖電壓，從第一脈沖電壓的參考電壓到第一脈沖電壓的變化方向與從第二脈沖
電壓的參考電壓到第二脈沖電壓的變化方向彼此相反，并且在經(jīng)過了第一預(yù)定時(shí)間周期之
后停止施加第一和第二脈沖電壓，在開始施加第一和第二脈沖電壓之后，所述激勵(lì)裝置對
與施加了第一和第二脈沖電壓的激勵(lì)電極組不同的一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極組開始施加第三
脈沖電壓，并且同時(shí)對與施加了第三脈沖電壓的一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極組具有180度相位差
6的一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極組施加第四脈沖電壓，從第三脈沖電壓的參考電壓到第三脈沖電壓 的變化方向與從第四脈沖電壓的參考電壓到第四脈沖電壓的變化方向彼此相反，在經(jīng)過了 第二預(yù)定時(shí)間周期之后停止施加第三和第四脈沖電壓，并且當(dāng)開始施加第一和第二激勵(lì)信 號時(shí)，所述信號處理裝置保存由接收電極接收到的第一檢測信號，并且當(dāng)開始施加第三和 第四激勵(lì)信號時(shí)，所述信號處理裝置保存第二檢測信號，以便基于第一和第二檢測信號的 組合來確定所述可移動(dòng)部件位于哪一個(gè)劃分區(qū)域中，所述劃分區(qū)域是通過將各套激勵(lì)電極 中的激勵(lì)電極的一個(gè)布置周期劃分為四個(gè)而預(yù)先確定的，并且進(jìn)一步地當(dāng)停止施加第一和 第二激勵(lì)信號時(shí)，所述信號處理裝置保存第三檢測信號，并且當(dāng)停止施加第三和第四激勵(lì) 信號時(shí)，所述信號處理裝置保存第四檢測信號，以便基于第三和第四檢測信號的組合來確 定所述可移動(dòng)部件位于四個(gè)劃分區(qū)域中的哪一個(gè)。 激勵(lì)裝置可對與施加了第一或第二脈沖電壓的一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極組具有90度 相位差的一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極組開始施加第三脈沖電壓，并且同時(shí)對與施加了第三脈沖電 壓的一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極組具有180度相位差的一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極組開始施加第四脈 沖電壓。 激勵(lì)裝置可對激勵(lì)電極組中的一個(gè)開始施加第一脈沖電壓，同時(shí)對激勵(lì)電極組中 的與施加了第一脈沖電壓的激勵(lì)電極組具有180度相位差的一個(gè)激勵(lì)電極組開始施加第 二脈沖電壓，并且所述激勵(lì)裝置對激勵(lì)電極組中的與施加了第一脈沖電壓或第二脈沖電壓 的激勵(lì)電極組具有90度相位差的一個(gè)激勵(lì)電極組開始施加第三脈沖電壓，同時(shí)對與施加 了第三脈沖電壓的激勵(lì)電極組具有180度相位差的激勵(lì)電極組開始施加第四脈沖電壓。
可移動(dòng)部件可以是執(zhí)行旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的轉(zhuǎn)子或是執(zhí)行相對于定子的線性移動(dòng)的線性 移動(dòng)部件。 與對發(fā)射電極連續(xù)地施加高頻交流電流信號那樣的現(xiàn)有技術(shù)中的電容型編碼器 相比較，根據(jù)本發(fā)明的電容型編碼器，通過以適當(dāng)?shù)念l率對激勵(lì)電極施加單個(gè)電壓，基于來 自可移動(dòng)部件的信號來低能耗地獲取可移動(dòng)部件的位置數(shù)據(jù)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的電容型編碼器的定子的前視圖；
圖2是電容型編碼器的可移動(dòng)部件的前視圖；
圖3是電容型編碼器的示意圖； 圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，在相對于定子上的激勵(lì)電極的可移動(dòng)部 件上的連接電極的位置、以及對激勵(lì)電極所施加的激勵(lì)信號和檢測信號的波形的示意圖；
圖5a是示出了檢測信號的組合與定位了連接電極的劃分區(qū)域之間的關(guān)系的表 格，并且圖5b是示出了第一實(shí)施例中的激勵(lì)電極的一個(gè)周期內(nèi)的布置的劃分區(qū)域的示意 圖； 圖6是示出了提供三組激勵(lì)電極的本發(fā)明的第二實(shí)施例的示意圖；
圖7a是示出了檢測信號的組合與定位了連接電極的劃分區(qū)域之間的關(guān)系的表 格，圖7b是示出了第二實(shí)施例中的激勵(lì)電極的一個(gè)周期內(nèi)的布置的劃分區(qū)域的示意圖，圖 7c是激勵(lì)電極和連接電極的一個(gè)周期內(nèi)的布置的環(huán)狀表示，圖7d和圖7e分別是第一激勵(lì) 中和第二激勵(lì)中的激勵(lì)電極的一個(gè)周期內(nèi)的布置的環(huán)狀表示，圖7f和圖7g分別是第一激勵(lì)中和第二激勵(lì)中的激勵(lì)電極的一個(gè)周期內(nèi)的布置的劃分區(qū)域的環(huán)狀表示，并且圖7h至
圖7s示出了當(dāng)連接電極旋轉(zhuǎn)30度時(shí)激勵(lì)電極和連接電極的相對位置； 圖8是示出了信號處理部的布置的方框圖； 圖9是示出了由信號處理部執(zhí)行的處理的算法的流程圖； 圖10是示出了計(jì)數(shù)A數(shù)值的本發(fā)明的第三實(shí)施例的示意圖； 圖11是示出了第三實(shí)施例中的處理的算法的流程圖； 圖12是示出了第三實(shí)施例中的劃分區(qū)域的布置的示意圖； 圖13是示出了本發(fā)明的第四實(shí)施例的示意圖，其中對激勵(lì)電極組施加具有與圖4 中的波形不同的波形的激勵(lì)信號； 圖14a至圖14d是示出了檢測信號的獲取時(shí)間的示意圖；以及 圖15是示出了在圖13所示的第三實(shí)施例中執(zhí)行的處理的算法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖l示出了根據(jù)本發(fā)明的電容型編碼器中使用的定子。定子10是固定的、圓盤狀 的板，具有在板的中心的通孔15以及被布置為在定子10的一個(gè)表面上以恒定間隔在徑向 方向延伸的多個(gè)激勵(lì)電極11。將激勵(lì)電極11布置成彼此之間的電氣獨(dú)立的多個(gè)激勵(lì)電極 組，并且每個(gè)激勵(lì)電極組包括被布置成環(huán)狀地并且彼此電連接的激勵(lì)電極，如下面將會說 明的一樣。 定子10是由具有絕緣表面和適當(dāng)硬度的板材制成的，諸如玻璃纖維環(huán)氧樹脂材
料、紙基酚醛塑料(商標(biāo))層壓材料、通過對玻璃諸如礬土等陶瓷、諸如鐵和鋁等金屬、或是
諸如硅酮(silicone)等半導(dǎo)體施加熔化陶瓷獲得的材料、或是通過對上述材料涂覆絕緣
樹脂、或是通過由絕緣珠形成的空氣層對上述材料實(shí)現(xiàn)絕緣而獲得的材料。 通過光刻由巻銅箔制成的導(dǎo)電層、蒸發(fā)的鍍鉻層等，或是通過形成噴墨、網(wǎng)屏或橡
皮版印刷中的導(dǎo)電墨水的導(dǎo)電層，來形成定子10上的諸如激勵(lì)電極11等導(dǎo)電層。 四個(gè)連續(xù)的激勵(lì)電極11a、llb、llc和lld形成了激勵(lì)電極套16，從而在該示例中
形成了總共十套激勵(lì)電極。不同的套16中相同次序的激勵(lì)電極11a、llb、llc和lld通過圖
1中的實(shí)線或虛線表示的導(dǎo)線彼此之間電連接以形成四個(gè)激勵(lì)電極組11A、11B、11C和IID。
在提供激勵(lì)電極11的表面上布置了由實(shí)線表示的導(dǎo)線，并且在與提供了激勵(lì)電極11的表
面相對的表面上布置了由虛線表示的導(dǎo)線。 如圖1所示，每四個(gè)激勵(lì)電極11a、llb、llc和lld形成了四個(gè)相位上的四個(gè)激勵(lì) 電極組11A、11B、11C和IID。各組中的激勵(lì)電極經(jīng)由環(huán)形導(dǎo)體12a、12b、12c或12d和供應(yīng) 導(dǎo)體13彼此電連接。通過具有四個(gè)相位的激勵(lì)裝置對激勵(lì)電極的各個(gè)相位執(zhí)行電激勵(lì)。 為了電連接各個(gè)激勵(lì)電極套16中的每組四個(gè)激勵(lì)電極11a、llb、llc或lld以便各電極套 16中的四個(gè)激勵(lì)電極彼此電氣獨(dú)立，通過通孔技術(shù)電連接激勵(lì)電極、環(huán)形導(dǎo)體、以及供應(yīng)導(dǎo) 體。通孔技術(shù)是一種公知的關(guān)于印刷板的制造技術(shù)。 設(shè)置環(huán)形接收電極14以與在設(shè)置了激勵(lì)電極11的表面上的定子10的內(nèi)部分的 激勵(lì)電極ll電相關(guān)。接收電極14具有檢測信號輸出端17，用于輸出由接收電極14接收到 的檢測信號。 在圖1中，在形成有激勵(lì)電極11的表面和比激勵(lì)電極11更靠內(nèi)的部分處布置接收電極14。然而，只要接收電極14能夠通過和可移動(dòng)部件20上的發(fā)射電極22的靜電感應(yīng) 接收檢測信號，還可將接收電極14布置在與形成有激勵(lì)電極11的表面相對的表面上。在 圖1中，將接收電極14設(shè)置在定子10的內(nèi)部部分處，從而面對可移動(dòng)部件20的發(fā)射電極 22，然而，在將發(fā)射電極22布置在可移動(dòng)部件20的外部部分處的情形下，還可將接收電極 14設(shè)置在定子10的外部部分處。 在定子10的中心形成的通孔15不是電容型編碼器的必要部件，如果在無需使用 時(shí)還可將其省略。 圖2示出了在電容型編碼器中使用的可移動(dòng)部件20?？梢苿?dòng)部件20是具有通孔 23的盤狀定子。在可移動(dòng)部件20的表面上形成有多個(gè)連接電極21以在徑向方向上延伸。 在圖2示出的示例中，設(shè)置了十個(gè)連接電極21。這些連接電極21都與可移動(dòng)部件20的中 心處形成的發(fā)射電極22電連接，從而利用發(fā)射電極22可以構(gòu)成單個(gè)相位的檢測電極。
將定子10和可移動(dòng)部件20定位，以使形成有激勵(lì)電極11的定子表面面對形成有 連接電極21的可移動(dòng)部件20的表面，從而由多個(gè)連接電極21構(gòu)成的檢測電極可以根據(jù)靜 電感應(yīng)原理來檢測對定子10的激勵(lì)電極11所施加的激勵(lì)信號。 在檢測電極中生成的信號會隨著可移動(dòng)部件20相對于定子10的相對位置和對激 勵(lì)電極11所施加的激勵(lì)信號而變化。 憑借可移動(dòng)部件20上的發(fā)射電極22與定子10上的接收電極14之間的靜電感應(yīng)， 通過可移動(dòng)部件20的檢測電極檢測到的單個(gè)相位的交流電流信號被發(fā)送給定子10的接收 電極14。因此，發(fā)射電極22和接收電極14能夠以非接觸方式來傳送檢測信號。除了采用 靜電感應(yīng)的設(shè)備之外，還可使用集電環(huán)或轉(zhuǎn)速傳感器將檢測信號從可移動(dòng)部件20傳送到 定子10。 圖3示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的具有定子和可移動(dòng)部件的電容 型編碼器。將在其上提供有連接電極21的可移動(dòng)部件20的表面布置成面對之間具有預(yù)定 間隔的定子10的激勵(lì)電極11，并且可移動(dòng)部件20被可旋轉(zhuǎn)地支撐以與定子10同軸。例如 在激勵(lì)電極的布置節(jié)距(Pitch)為200 ii m的情形下，通常將定子10和可移動(dòng)部件20之間 的間隔布置為150 ii m至200 ii m。 激勵(lì)裝置30的輸出對于定子10的各相位分別連接至各自的供應(yīng)端18a、18b、18c 和18d。激勵(lì)裝置30包括用于生成具有預(yù)定波形的信號的序列發(fā)生器31和用于放大從序 列發(fā)生器31輸出的信號的驅(qū)動(dòng)器32。序列發(fā)生器31以預(yù)定間隔輸出單個(gè)脈沖電壓。不必 將脈沖電壓的參考電壓設(shè)定為相同的數(shù)值，而是可對各個(gè)激勵(lì)電極組設(shè)定不同的數(shù)值。例 如，將激勵(lì)電極組IIA和11B的參考電壓設(shè)定為OV并且將激勵(lì)電極組IIC和11D的參考電 壓設(shè)定為5V。在上述情形下，通過施加脈沖電壓產(chǎn)生的檢測信號可以完全區(qū)分于當(dāng)連接電 極21從面對一個(gè)激勵(lì)電極組的狀態(tài)移動(dòng)到面對另一激勵(lì)電極組的狀態(tài)時(shí)由信號處理部40 所引起的電壓的阻尼變化。定子10的檢測信號輸出端17和信號處理部40被電連接，并且 使由定子10的接收電極14接收到的檢測信號SG輸入到信號處理部40。
下面說明通過上述電容型編碼器檢測可移動(dòng)部件的旋轉(zhuǎn)位置(角度)的方法。
如上所述，定子10具有以順時(shí)針方向上移位布置的四個(gè)激勵(lì)電極組11A、11B、11C 和IID，從而以此順序環(huán)狀布置四個(gè)連續(xù)激勵(lì)電極以形成多套激勵(lì)電極。在激勵(lì)電極lla、 11b、llc和lld的一個(gè)周期布置中，在每套激勵(lì)電極中，激勵(lì)電極lla具有0度的布置相位，激勵(lì)電極lib具有90度的布置相位，激勵(lì)電極11c具有180度的布置相位，并且激勵(lì)電極 lld具有270度的布置相位。 如圖3所示，在可移動(dòng)部件20的旋轉(zhuǎn)位置的參考線21L上設(shè)置在可移動(dòng)部件20 的徑向上延伸的各連接電極21的兩側(cè)21L和21R中左側(cè)的一個(gè)，并且在定子10的參考線 IIL上設(shè)置在徑向上延伸的一個(gè)激勵(lì)電極11的兩側(cè)IIL和IIR中左側(cè)的一個(gè)。
各套激勵(lì)電極16中的激勵(lì)電極11a、llb、llc和lid的一個(gè)周期布置被分割為四 個(gè)，從而利用定子10的參考線IIL可以確定所劃分的四個(gè)區(qū)域，即用于檢測連接電極21的 位置的象限。本實(shí)施例的電容型編碼器確定連接電極21的參考線21L相對于定子10的參 考線IIL位于哪個(gè)劃分區(qū)域中，并且輸出該確定結(jié)果。 根據(jù)下述步驟，激勵(lì)裝置30的序列發(fā)生器31對激勵(lì)電極11施加激勵(lì)信號。在激 勵(lì)電極的電壓等于各自的參考電壓的情況下，序列發(fā)生器31開始施加激勵(lì)信號。
第一步驟，對四個(gè)激勵(lì)電極組(11A、11B、11C、11D)中相差180度相位的任意兩個(gè) 激勵(lì)電極組(在圖4的例子中是11A、11C)施加具有不同極性的激勵(lì)信號SA、 SC，以獲取 第一檢測信號SG。利用第一步驟，可確定連接電極21的參考線21L位于劃分區(qū)域中的哪 一個(gè)，其中通過將各套激勵(lì)電極中的激勵(lì)電極的一個(gè)周期的布置劃分為兩個(gè)(位置上相差 180度)來獲得劃分區(qū)域。 檢測信號SG包括響應(yīng)于激勵(lì)信號的脈沖電壓的上升沿和下降沿的正電壓和負(fù)電 壓。在上述示例中，可操作信號處理部40來將檢測信號SG的正電壓作為有效信號并且忽 略負(fù)電壓。 第二步驟，在完成了施加激勵(lì)信號SA、SC之后，對四個(gè)激勵(lì)電極組(11A、11B、11C、 11D)中的剩余激勵(lì)電極(11B、11D)施加具有不同極性的激勵(lì)信號SB、 SD以獲取第二檢測 信號SG。基于由第一次施加和第二次施加的激勵(lì)信號獲取的檢測信號的組合，確定連接電 極21的參考線21L位于四個(gè)劃分區(qū)域中的哪一個(gè)。 在完成了施加激勵(lì)信號SB、SD之后，在預(yù)定時(shí)間周期內(nèi)對四個(gè)激勵(lì)電極組輸出OV 的參考電壓。 根據(jù)上述實(shí)施例，利用激勵(lì)電極11的四組和十套的布置，可具有可移動(dòng)部件20的 每圈的四十分之一的精度來確定可移動(dòng)部件20的旋轉(zhuǎn)位置。 參考圖4，將會更加詳細(xì)地說明如何確定連接電極21的參考線21L位于劃分區(qū)域 中的哪一個(gè)。 圖4示出了可移動(dòng)部件20的連接電極21相對于定子10上的激勵(lì)電極11的各個(gè) 位置，并且還示出了對激勵(lì)電極11施加的激勵(lì)信號和在連接電極21的各個(gè)位置處生成的 檢測信號。 如上面所述的第一步驟，序列發(fā)生器31向激勵(lì)電極組11A輸出正的脈沖電壓的脈 沖信號SA，并且同時(shí)向與激勵(lì)電極組11A具有180度相位差的激勵(lì)電極組IIC輸出與激勵(lì) 信號SA具有相同幅值的負(fù)的脈沖電壓的激勵(lì)信號SC。因此，對于激勵(lì)電極組11A而言的第 一脈沖電壓的變化方向與對于激勵(lì)電極組11C而言的第二脈沖電壓的變化方向彼此相反。
之后，在上述第二步驟中，序列發(fā)生器31向激勵(lì)電極組11B輸出正的脈沖電壓的 脈沖信號SB，并且同時(shí)向與激勵(lì)電極組11B具有180度相位差的激勵(lì)電極組11D輸出與激 勵(lì)信號SB具有相同幅值的負(fù)的脈沖電壓的激勵(lì)信號SD。因此，對于激勵(lì)電極組11B而言的
10第三脈沖電壓的變化方向與對于激勵(lì)電極組11D而言的第四脈沖電壓的變化方向彼此相 反。 在圖4的下半部示出了激勵(lì)電極的布置的相位角。在圖4的示例中，激勵(lì)電極組 11A具有0，360...度的相位角，激勵(lì)電極組11B具有90,450...度的相位角，激勵(lì)電極組 IIC具有180,540...度的相位角，并且激勵(lì)電極組11D具有270，630...度的相位角。
在圖4中，激勵(lì)電極組11A中的一個(gè)激勵(lì)電極的左側(cè)11L被用作檢測連接電極21 的旋轉(zhuǎn)位置的參考線。在最上方的位置(nl)處示出的連接電極21指示參考線21L位于0 度的情形。在上述位置下，由于連接電極21面對激勵(lì)電極組IIA和激勵(lì)電極組IIB，因此在 第一步驟中出現(xiàn)了正的檢測信號SG(sgl中的第一信號)，并且隨后在第二步驟中出現(xiàn)了正 的檢測信號SG(sgl中的第二信號)。 隨后，當(dāng)連接電極21的參考線21L移位到22. 5度的位置(n2)處時(shí)，連接電極21 面對激勵(lì)電極組11A的一部分、具有和激勵(lì)電極組11A的部分面積相同的激勵(lì)電極組11C 的一部分、以及整個(gè)激勵(lì)電極組IIB。因此，在第一步驟中不出現(xiàn)作為抵消的結(jié)果的檢測信 號(0V)，并且隨后在第二步驟中出現(xiàn)正的檢測信號SG(sg2中的第二峰值)。
接下來，在連接電極21的參考線21L位于45度(n3)的位置處，連接電極21面對 激勵(lì)電極組11B和激勵(lì)電極組11C。因此，在第一步驟中出現(xiàn)負(fù)的檢測信號(sg3中的第一 信號)，并且隨后在第二步驟中出現(xiàn)了正的檢測信號SG(sg3中的第二信號)。在參考線21L 到達(dá)112. 5度的位置之前始終保持上述狀態(tài)。 隨后，當(dāng)連接電極21的參考線21L移位到112.5度的位置(n5)處時(shí)，連接電極21 面對激勵(lì)電極組11B、激勵(lì)電極組11C、以及激勵(lì)電極組IID。因此，在第一步驟中出現(xiàn)負(fù)的 檢測信號(sg5中的第一信號)，并且由于激勵(lì)電極組11B的激勵(lì)與激勵(lì)電極組11D的激勵(lì) 的抵消，隨后在第二步驟中不出現(xiàn)檢測信號。 隨后，以上述方式，在112. 5度至202. 5度的范圍內(nèi)，在第一和第二步驟中出現(xiàn)負(fù) 的檢測信號；在202. 5度至292. 5度的范圍內(nèi)，在第一步驟中出現(xiàn)正的檢測信號而在第二步 驟中出現(xiàn)負(fù)的檢測信號；以及在292.5度至360度的范圍內(nèi)，在第一和第二步驟中出現(xiàn)正的 檢測信號。 圖5a示出了存儲有檢測信號SG的組合與圖4所示的定位連接電極的參考線的劃 分區(qū)域之間關(guān)系的狀態(tài)數(shù)據(jù)表。參考狀態(tài)數(shù)據(jù)表，可基于在第一步驟和第二步驟中獲取的 檢測信號SG的組合來確定連接電極21的參考線21L位于哪個(gè)區(qū)域中。圖5b所示的線Zl 至Z4是劃分區(qū)域的邊界并且這些線分別包括在第一至第四區(qū)域內(nèi)。在圖5a中，利用正的 符號(+) 、0和負(fù)的符號(_) ，Xl和X2分別表示接收電極14處出現(xiàn)的第一和第二檢測信號。
參考圖6和圖7a至圖7s，說明提供了三個(gè)激勵(lì)電極組的第二實(shí)施例。該實(shí)施例與 圖4、圖5a和圖5b所示的第一實(shí)施例的不同之處在于將要被激勵(lì)的激勵(lì)電極組的組合以及 在第一步驟和第二步驟中的激勵(lì)信號的信號電平。 在這個(gè)實(shí)施例中，定子包括以順時(shí)針方向按照11A、11B和IIC次序布置的三個(gè)激 勵(lì)電極組。由于激勵(lì)電極組11A、11B和IIC相差120度間隔布置，因此將要被激勵(lì)的激勵(lì) 電極組的組合不同于第一實(shí)施例中的組合。 在這個(gè)實(shí)施例中，激勵(lì)裝置30的序列發(fā)生器31根據(jù)下列步驟對激勵(lì)電極11施加 激勵(lì)信號。
在第一步驟中，激勵(lì)所有的三個(gè)激勵(lì)電極組。序列發(fā)生器31對激勵(lì)電極組11A施 加正的脈沖電壓的激勵(lì)信號SA，同時(shí)對處于短路的激勵(lì)電極組11B和激勵(lì)電極組11C施加 負(fù)電壓的激勵(lì)信號SE和SF。對激勵(lì)電極組11B和11C施加的負(fù)電壓的幅值被設(shè)定為對激 勵(lì)電極組IIA施加的正電壓的幅值的一半。響應(yīng)于激勵(lì)信號SA的第一脈沖電壓和激勵(lì)信 號SE和SF的第二脈沖電壓的同時(shí)施加而獲得第一檢測信號。 隨后，在第二步驟中，不對激勵(lì)電極組IIA施加脈沖電壓(即，維持參考電壓)，對 激勵(lì)電極組IIB施加正的脈沖電壓并且同時(shí)對激勵(lì)電極組IIC施加與正電壓具有相同幅值 的負(fù)的脈沖電壓。響應(yīng)于激勵(lì)信號SE的第三脈沖電壓和激勵(lì)信號SF的第四脈沖電壓的同 時(shí)施加而獲得第二檢測信號。利用上述兩個(gè)步驟，可與第一實(shí)施例相同的方式確定連接電 極21的參考線21L位于四個(gè)劃分區(qū)域中的哪一個(gè)。 假設(shè)在X-Y坐標(biāo)系統(tǒng)下利用矢量表示各個(gè)激勵(lì)電極組的電壓。在圖7b和圖7d至 圖7g中，邊界Zl和Z3定義的線被視為X軸，其正方向被定義為從邊界Z3到邊界Zl的方 向，并且邊界Z2和Z4定義的線被視為Y軸，其正方向被定義為從邊界Z4到邊界Z2的方 向。當(dāng)連接電極21的參考線21L定位為對齊X軸時(shí)，響應(yīng)于第一和第二脈沖電壓的同時(shí)施 加沒有出現(xiàn)檢測信號。當(dāng)連接電極21的參考線21L定位為對齊Y軸時(shí)，響應(yīng)于第三和第四 脈沖電壓的同時(shí)施加沒有出現(xiàn)檢測信號。因此，由邊界Zl和Z3定義的X軸和由邊界Z2和 Z4定義的Y軸構(gòu)成了出現(xiàn)正的檢測信號的區(qū)域和出現(xiàn)負(fù)的檢測信號的區(qū)域的界限。假設(shè) 連接電極21沿著圖7d中箭頭所示的一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，當(dāng)連接電極21的參考線21L分別經(jīng)過 (transit)邊界Zl和邊界Z3時(shí)，則第一檢測信號的符號分別從正的變?yōu)樨?fù)的并且從負(fù)的 變?yōu)檎?。同樣，?dāng)連接電極21的參考線21L經(jīng)過邊界Z2和邊界Z4時(shí)，第二檢測信號的 符號從正的變?yōu)樨?fù)的。因此，通過第一檢測信號來區(qū)分參考線21L經(jīng)過邊界Z1和經(jīng)過邊界 Z3，并且通過第二檢測信號來區(qū)分參考線21L經(jīng)過邊界Z2和經(jīng)過邊界Z4，從而基于第一和 第二檢測信號的組合來確定連接電極21的參考線21L位于第一至第四劃分區(qū)域中的哪一 個(gè)。進(jìn)而，當(dāng)?shù)谝粰z測信號是零時(shí)，可基于第二檢測信號來區(qū)分連接電極位于一個(gè)周期的哪 一半，并且當(dāng)?shù)诙z測信號是零時(shí)，可基于第一檢測信號來區(qū)分連接電極位于一個(gè)周期的 哪一半。在第一步驟中，由于對于激勵(lì)電極組IIA而言的激勵(lì)信號SA的脈沖電壓的變化方 向與分別對于激勵(lì)電極組11B和11C而言的激勵(lì)信號SE和SF的脈沖電壓的變化方向相反， 并且通過電容耦合將各激勵(lì)電極組的電壓變化傳送到連接電極21，激勵(lì)信號SA、 SE、 SF的 同時(shí)施加等同于X軸上的正電壓和具有與該正電壓相同幅值的負(fù)電壓的同時(shí)施加。因此， 同時(shí)施加激勵(lì)電極組11A的第一脈沖電壓和激勵(lì)電極組11B和11C的第二脈沖電壓，其中 激勵(lì)電極組11B和11C被布置成相對于激勵(lì)電極組11A具有180度相位差。相似地，在第 二步驟中，激勵(lì)信號SE、 SF的同時(shí)施加等同于Y軸上的正電壓和具有與該正電壓相同幅值 的負(fù)電壓的同時(shí)施加。因此，同時(shí)施加激勵(lì)電極組11B的第三脈沖電壓和激勵(lì)電極組11C 的第四脈沖電壓，其中激勵(lì)電極組11C被布置成相對于激勵(lì)電極組11B具有180度相位差。
在第一步驟中，激勵(lì)信號SA、 SE、 SF的同時(shí)施加等同于高于參考電壓的激勵(lì)信號 和低于參考電壓的激勵(lì)信號向和激勵(lì)電極的一個(gè)周期布置(360度的電角度)的兩個(gè)半部 相對應(yīng)的兩個(gè)區(qū)域(Y軸劃分的)的同時(shí)施加，如圖7f所示。由于連接電極21具有如圖7c 所示覆蓋了激勵(lì)電極的半個(gè)周期布置的形狀，第一檢測信號的符號基于連接電極21的旋 轉(zhuǎn)位置而變?yōu)檎?、?fù)的或零。特別地，如圖7h至圖7s所示，第一檢測信號的符號隨著連接電極21在一個(gè)方向上的旋轉(zhuǎn)周期性地變?yōu)檎?、零、?fù)的、零、正的...。因此，激勵(lì)電極 的一個(gè)周期的布置被劃分為兩個(gè)區(qū)域，在該兩個(gè)區(qū)域中第一檢測信號具有正值和負(fù)值并且 該兩個(gè)區(qū)域具有第一檢測信號為零的邊界Zl和Z3。 在第二步驟中，激勵(lì)信號SE、 SF的同時(shí)施加等同于高于參考電壓的激勵(lì)信號和低 于參考電壓的激勵(lì)信號向和激勵(lì)電極的一個(gè)周期布置(360度的電角度)的兩個(gè)半部相對 應(yīng)的兩個(gè)區(qū)域(X軸劃分的)的同時(shí)施加，如圖7g所示。第二檢測信號的符號基于連接電 極21的旋轉(zhuǎn)位置而變?yōu)檎摹⒇?fù)的或零。特別地，如圖7h至圖7s所示，第二檢測信號的符 號隨著連接電極21在一個(gè)方向上的旋轉(zhuǎn)周期性地變?yōu)檎摹⒘?、?fù)的、零、正的...。因此， 激勵(lì)電極的一個(gè)周期的布置被劃分為兩個(gè)區(qū)域，在該兩個(gè)區(qū)域中第二檢測信號具有正值和 負(fù)值并且該兩個(gè)區(qū)域具有第二檢測信號為零的邊界Z2和Z4。 以上述方式，基于第一檢測信號和第二檢測信號的組合，確定連接電極21的參考 線21L位于四個(gè)劃分區(qū)域中的哪一個(gè)當(dāng)中。 在上面的第二實(shí)施例中，激勵(lì)電極組11A、11B、11C的參考電壓被設(shè)定為相同值 OV，然而，對于各個(gè)激勵(lì)電極組不必將參考電壓設(shè)定為相同值，還可將其設(shè)定為不同值。
圖7a示出了存儲有檢測信號的組合與圖6所示的定位連接電極的劃分區(qū)域之間 關(guān)系的狀態(tài)數(shù)據(jù)表。參考狀態(tài)數(shù)據(jù)表，可基于在第一步驟和第二步驟中獲取的檢測信號SG 的組合來確定連接電極21的參考線21L位于圖7b所示的四個(gè)劃分區(qū)域中的哪一個(gè)。圖7b 所示的線Zl至Z4是劃分區(qū)域的邊界并且這些線分別包括在第一至第四區(qū)域內(nèi)。利用正的 符號(+) 、0和負(fù)的符號(_) ，Xl和X2分別表示接收電極14處出現(xiàn)的第一和第二檢測信號。
參考圖8說明信號處理部40的實(shí)施例，并且參考圖9說明信號處理部40所執(zhí)行 的處理。信號處理部40從電容型編碼器100接收第一檢測信號并且將接收到的信號保存 在RAM 42中。隨后，將所獲取的第二檢測信號和所保存的第一檢測信號組合并且基于所組 合的數(shù)據(jù)從ROM 43的狀態(tài)數(shù)據(jù)表中讀取狀態(tài)數(shù)據(jù)。上述這些算術(shù)操作都是通過CPU 41執(zhí) 行的。 下面將會說明圖9所示的處理的算法。
[步驟SA1]:命令序列生成器執(zhí)行第一步驟。[步驟SA2]:確定從序列生成器是否輸出了第一步驟完成信號。如果確定輸出了 完成信號，則獲取檢測信號；如果沒有，則繼續(xù)該確定。[步驟SA3]:編碼檢測信號。各檢測信號可具有三種狀態(tài)，即正值、零、負(fù)值中的一 種，由此可以通過兩位信息來表示。保存編碼后的信號。
[步驟SA4]:命令序列生成器執(zhí)行第二步驟。[步驟SA5]:確定從序列生成器是否輸出了第二步驟完成信號。如果確定輸出了 完成信號，則獲取來自接收電極的檢測信號；如果沒有，則重復(fù)該確定。[步驟SA6]:編碼檢測信號。各檢測信號可具有三種狀態(tài)，即正值、零、負(fù)值中的一 種，由此可以通過兩位信息來表示。[步驟SA7]:根據(jù)預(yù)定的規(guī)則組合在步驟SA3中獲取的檢測信號和在步驟SA6中 獲取的檢測信號以形成確定數(shù)據(jù)。[步驟SA8]:參考其中保存有檢測信號的組合和對應(yīng)的劃分區(qū)域之間的關(guān)系的狀 態(tài)數(shù)據(jù)表，基于確定數(shù)據(jù)確定連接電極的參考線位于哪個(gè)劃分區(qū)域中，并且輸出所確定的
13劃分區(qū)域數(shù)據(jù)。 參考圖10至圖12說明本發(fā)明的第三實(shí)施例。 圖lO示出了具有四個(gè)相位激勵(lì)電極ll的電容型編碼器，其中信號處理部40具有 用于保存先前的劃分區(qū)域數(shù)據(jù)的區(qū)域寄存器45和用于保存A數(shù)值的A數(shù)值計(jì)數(shù)器46，其 中每次當(dāng)可移動(dòng)部件20的移動(dòng)超出一個(gè)A (激勵(lì)電極一個(gè)布置周期)時(shí)都更新A數(shù)值。 下面參考圖ll來說明使用區(qū)域寄存器和A數(shù)值計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)A數(shù)值的方法。
如圖12所示，以逆時(shí)針方向預(yù)先確定好第一劃分區(qū)域到第四劃分區(qū)域。在這個(gè)示 例中，第一區(qū)域和第二區(qū)域之間的邊界被設(shè)定為A數(shù)值的轉(zhuǎn)變，由此當(dāng)連接電極21的參考 線21L從第一區(qū)域進(jìn)入第二區(qū)域時(shí)確定可移動(dòng)部件20已經(jīng)超過了 1 A 。從第一區(qū)域順時(shí)針 地進(jìn)入第二區(qū)域的移動(dòng)處在一個(gè)A內(nèi)，由此不更新A數(shù)值的計(jì)數(shù)值。確定過程的第一步 驟是要確定區(qū)域寄存器的數(shù)值是否表示第一區(qū)域或第二區(qū)域。作為第二步驟，確定在本次 處理周期內(nèi)獲取的區(qū)域數(shù)據(jù)是否表示第一區(qū)域或第二區(qū)域。
下面將會說明圖11所示的流程圖的各個(gè)步驟。
[步驟SC1]:讀取之前的區(qū)域數(shù)據(jù)。[步驟SC2]:確定之前的區(qū)域數(shù)據(jù)是否表示第一區(qū)域。如果之前的區(qū)域數(shù)據(jù)被確 定為表示第一區(qū)域，則流程前進(jìn)到步驟SC3 ;如果確定為不表示第一區(qū)域，則流程前進(jìn)到步 驟SC5。[步驟SC3]:確定當(dāng)前的區(qū)域數(shù)據(jù)是否表示第二區(qū)域。如果當(dāng)前的區(qū)域數(shù)據(jù)被確 定為表示第二區(qū)域，則流程前進(jìn)到步驟SC4 ;如果確定為不表示第二區(qū)域，則終止流程。
[步驟SC4]:使A數(shù)值增加"l"并且將其保存。[步驟SC5]:確定之前的區(qū)域數(shù)據(jù)是否表示第二區(qū)域。如果之前的區(qū)域數(shù)據(jù)被確 定為表示第二區(qū)域，則流程前進(jìn)到步驟SC6 ;如果確定為不表示第二區(qū)域，則終止流程。
[步驟SC6]:確定當(dāng)前的區(qū)域數(shù)據(jù)是否表示第一區(qū)域。如果當(dāng)前的區(qū)域數(shù)據(jù)被確 定為表示第一區(qū)域，則流程前進(jìn)到步驟SC7 ;如果確定為不表示第一區(qū)域，則終止流程。
[步驟SC7]:使A數(shù)值減小"1 "并且將其保存，終止流程。 通過上述實(shí)施例，可在激勵(lì)電極11的布置的多個(gè)周期布置上準(zhǔn)確地檢測可移動(dòng) 部件20的旋轉(zhuǎn)位置。 圖13示出了本發(fā)明的第四實(shí)施例，其中對具有如圖3所示的硬件配置的電容型編 碼器的激勵(lì)電極組施加了不同于圖4所示的激勵(lì)信號的激勵(lì)信號。 在圖4的示例中，在第一步驟施加的脈沖電壓返回到零之后，在第二步驟中施加 了脈沖電壓，然而，在圖13的示例中，各脈沖相互重疊。 在圖4的示例中，信號處理部40將檢測信號SG的正電壓作為有效，然而，在這個(gè)
示例中，信號處理部40還可將檢測信號SG的正電壓和負(fù)電壓都作為有效。 在圖4的示例中，通過激勵(lì)信號的一個(gè)輸出可獲得一個(gè)確定結(jié)果，然而，根據(jù)施加
如圖13所示的激勵(lì)信號的方式，還可獲得兩個(gè)確定結(jié)果，即基于響應(yīng)于激勵(lì)信號的脈沖的
上升沿的檢測信號的確定結(jié)果、和基于響應(yīng)于激勵(lì)信號的脈沖的下降沿的檢測信號的確定結(jié)果。 值得注意的是，由于響應(yīng)于激勵(lì)信號的上升沿的檢測信號和響應(yīng)于激勵(lì)信號的下 降沿的檢測信號相反(inverse)，必須執(zhí)行響應(yīng)于激勵(lì)信號的下降沿的檢測信號的反向符
14號的處理或是修改所保存的數(shù)據(jù)的內(nèi)容等。 圖14a至圖14c示出了 (1)第一檢測信號和(2)第二檢測信號的獲取的時(shí)間。圖 14d示出了 (1)第一檢測信號、(2)第二檢測信號、(3)第三檢測信號、以及(4)第四檢測信 號的獲取的時(shí)間。 下面將會說明圖15所示的流程圖的各步驟。該流程圖示出了圖13所示的第四實(shí) 施例的處理。[步驟SB1]至[步驟SB4]:命令序列生成器開始同時(shí)施加第一和第二電壓，第一 定時(shí)器開始測量從開始同時(shí)施加第一和第二電壓之后經(jīng)過的時(shí)間，獲取第一檢測信號，并 且編碼并且保存所獲取的第一檢測信號。[步驟SB5]至[步驟SB8]:命令序列生成器開始同時(shí)施加第三和第四電壓，第二 定時(shí)器開始測量從開始同時(shí)施加第三和第四電壓之后經(jīng)過的時(shí)間，獲取第二檢測信號，并 且編碼并且保存所獲取的第二檢測信號。[步驟SB9]、[步驟SB10]:組合第一檢測信號和第二檢測信號以產(chǎn)生第一確定數(shù) 據(jù)，并且參考數(shù)據(jù)表來確定連接電極的參考線位于哪個(gè)劃分區(qū)域中。[步驟SBll]至[步驟SB14]:確定第一定時(shí)器是否測量到第一預(yù)定時(shí)間周期，并 且如果確定已經(jīng)經(jīng)過第一預(yù)定時(shí)間周期則命令序列生成器停止施加第三和第四電壓，獲取 第三檢測信號，并且編碼所獲取的第三檢測信號并且將其保存。[步驟SB15]至[步驟SB18]:確定是否已經(jīng)經(jīng)過了第二時(shí)間周期，并且如果確定 已經(jīng)經(jīng)過了第二預(yù)定時(shí)間周期則命令序列生成器停止施加第三和第四電壓，獲取第四檢測 信號，并且編碼所獲取的第四檢測信號并且將其保存。[步驟SB19]、[步驟SB20]:組合第三檢測信號和第四檢測信號以產(chǎn)生第二確定數(shù) 據(jù)，并且參考數(shù)據(jù)表來確定連接電極的參考線位于哪個(gè)劃分區(qū)域中。
權(quán)利要求
一種電容型編碼器，包括定子，具有彼此之間電獨(dú)立并且被布置成被移位以彼此之間具有相位差的多個(gè)激勵(lì)電極組，每組都由被環(huán)狀地并且彼此電連接地布置的激勵(lì)電極構(gòu)成，從而形成了預(yù)定套數(shù)的激勵(lì)電極，并且每組都具有與激勵(lì)電極電獨(dú)立的接收電極；可移動(dòng)部件，設(shè)置成相對于所述定子可移動(dòng)并且具有連接電極和發(fā)射電極，所述連接電極被環(huán)狀地布置成面對所述定子的激勵(lì)電極并具有與激勵(lì)電極的套數(shù)相同的數(shù)目，所述發(fā)射電極與所述連接電極電連接并且被布置成面對所述定子的接收電極；激勵(lì)裝置，用于激勵(lì)所述定子的激勵(lì)電極；以及信號處理裝置，用于處理所述可移動(dòng)部件的連接電極中生成的并且由接收電極通過發(fā)射電極接收到的檢測信號，其中，在將激勵(lì)電極的電壓設(shè)定為各自的參考電壓的情形下，所述激勵(lì)裝置對一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極組施加第一脈沖電壓，并且同時(shí)對與施加了第一脈沖電壓的一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極組具有180度相位差的一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極組施加第二脈沖電壓，第一脈沖電壓和第二脈沖電壓的變化方向彼此相反，并且在完成了施加第一和第二脈沖電壓之后，所述激勵(lì)裝置對與施加了第一和第二脈沖電壓的激勵(lì)電極組不同的一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極組施加第三脈沖電壓，并且同時(shí)對與施加了第三脈沖電壓的一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極組具有180度相位差的一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極組施加第四脈沖電壓，第三脈沖電壓和第四脈沖電壓的變化方向彼此相反，并且當(dāng)施加第一和第二脈沖電壓時(shí)，所述信號處理裝置保存由接收電極接收到的第一檢測信號，并且當(dāng)施加第三和第四脈沖電壓時(shí)，所述信號處理裝置保存由接收電極接收到的第二檢測信號，以便基于第一和第二檢測信號的組合來確定所述連接電極的參考線位于哪一個(gè)劃分區(qū)域中，所述劃分區(qū)域是通過將各套激勵(lì)電極中的激勵(lì)電極的一個(gè)布置周期劃分為四個(gè)而預(yù)先確定的。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容型編碼器，其中，所述激勵(lì)裝置對與施加了第一或第二 脈沖電壓的一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極組具有90度相位差的一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極組施加第三脈 沖電壓，并且同時(shí)對與施加了第三脈沖電壓的一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極組具有180度相位差的 一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極組施加第四脈沖電壓。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容型編碼器，其中，所述激勵(lì)裝置對激勵(lì)電極組中的一個(gè) 施加第一脈沖電壓，同時(shí)對激勵(lì)電極組中的與施加了第一脈沖電壓的激勵(lì)電極組具有180 度相位差的一個(gè)激勵(lì)電極組施加第二脈沖電壓，并且所述激勵(lì)裝置對激勵(lì)電極組中的與施 加了第一或第二脈沖電壓的激勵(lì)電極組具有90度相位差的一個(gè)激勵(lì)電極組施加第三脈沖 電壓，同時(shí)對與施加了第三脈沖電壓的激勵(lì)電極組具有180度相位差的激勵(lì)電極組施加第 四脈沖電壓。
4. 一種電容型編碼器，包括定子，具有彼此之間電獨(dú)立并且被布置成被移位以彼此之間具有相位差的多個(gè)激勵(lì)電 極組，每組都由被環(huán)狀地并且彼此電連接地布置的激勵(lì)電極構(gòu)成，從而形成了預(yù)定套數(shù)的 激勵(lì)電極，并且每組都具有與激勵(lì)電極電獨(dú)立的接收電極；可移動(dòng)部件，設(shè)置成相對于所述定子可移動(dòng)并且具有連接電極和發(fā)射電極，所述連接 電極被環(huán)狀地布置成面對所述定子的激勵(lì)電極并具有與激勵(lì)電極的套數(shù)相同的數(shù)目，所述發(fā)射電極與所述連接電極電連接并且被布置成面對所述定子的接收電極； 激勵(lì)裝置，用于激勵(lì)所述定子的激勵(lì)電極；以及信號處理裝置，用于處理所述可移動(dòng)部件的連接電極中生成的并且由接收電極通過發(fā) 射電極接收到的檢測信號，其中，在將激勵(lì)電極的電壓設(shè)定為各自的參考電壓的情形下，所述激勵(lì)裝置對一個(gè)或 多個(gè)激勵(lì)電極組施加第一脈沖電壓，并且同時(shí)對被布置成與施加了第一脈沖電壓的一個(gè)或 多個(gè)激勵(lì)電極組具有180度相位差的一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極組施加第二脈沖電壓，第一脈沖 電壓和第二脈沖電壓的變化方向彼此相反，并且在完成了施加第一和第二脈沖電壓之后， 所述激勵(lì)裝置對與施加了第一和第二脈沖電壓的激勵(lì)電極組不同的一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極 組施加第三脈沖電壓，并且同時(shí)對等同于與施加了第三脈沖電壓的一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極組 具有180度相位差的布置的一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極組施加第四脈沖電壓，第三脈沖電壓和第 四脈沖電壓的變化方向彼此相反，并且當(dāng)施加第一和第二脈沖電壓時(shí)，所述信號處理裝置保存由接收電極接收到的第一檢測 信號，并且當(dāng)施加第三和第四脈沖電壓時(shí)，所述信號處理裝置保存由接收電極接收到的第 二檢測信號，以便基于第一和第二檢測信號的組合來確定所述連接電極的參考線位于哪一 個(gè)劃分區(qū)域中，所述劃分區(qū)域是通過將各套激勵(lì)電極中的激勵(lì)電極的一個(gè)布置周期劃分為 四個(gè)而預(yù)先確定的。
5. —種電容型編碼器，包括定子，具有彼此之間電獨(dú)立并且被布置成被移位以彼此之間具有相位差的多個(gè)激勵(lì)電 極組，每組都由被環(huán)狀地并且彼此電連接地布置的激勵(lì)電極構(gòu)成，從而形成了預(yù)定套數(shù)的 激勵(lì)電極，并且每組都具有與激勵(lì)電極電獨(dú)立的接收電極；可移動(dòng)部件，設(shè)置成相對于所述定子可移動(dòng)并且具有連接電極和發(fā)射電極，所述連接 電極被環(huán)狀地布置成面對所述定子的激勵(lì)電極并具有與激勵(lì)電極的套數(shù)相同的數(shù)目，所述 發(fā)射電極與所述連接電極電連接并且被布置成面對所述定子的接收電極；激勵(lì)裝置，用于激勵(lì)所述定子的激勵(lì)電極組；以及信號處理裝置，用于處理所述可移動(dòng)部件的連接電極中生成的并且由接收電極通過發(fā) 射電極接收到的檢測信號，其中，在將激勵(lì)電極組的電壓設(shè)定為各自的參考電壓的情形下，所述激勵(lì)裝置對一個(gè) 或多個(gè)激勵(lì)電極組開始施加第一脈沖電壓，并且同時(shí)對與施加了第一脈沖電壓的一個(gè)或多 個(gè)激勵(lì)電極組具有180度相位差的一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極組開始施加第二脈沖電壓，從第一 脈沖電壓的參考電壓到第一脈沖電壓的變化方向與從第二脈沖電壓的參考電壓到第二脈 沖電壓的變化方向彼此相反，并且在經(jīng)過了第一預(yù)定時(shí)間周期之后停止施加第一和第二脈 沖電壓，在開始施加第一和第二脈沖電壓之后，所述激勵(lì)裝置對與施加了第一和第二脈沖 電壓的激勵(lì)電極組不同的一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極組開始施加第三脈沖電壓，并且同時(shí)對與施 加了第三脈沖電壓的一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極組具有180度相位差的一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極組 施加第四脈沖電壓，從第三脈沖電壓的參考電壓到第三脈沖電壓的變化方向與從第四脈沖 電壓的參考電壓到第四脈沖電壓的變化方向彼此相反，在經(jīng)過了第二預(yù)定時(shí)間周期之后停 止施加第三和第四脈沖電壓，并且當(dāng)開始施加第一和第二激勵(lì)信號時(shí)，所述信號處理裝置保存由接收電極接收到的第一檢測信號，并且當(dāng)開始施加第三和第四激勵(lì)信號時(shí)，所述信號處理裝置保存第二檢測信號， 以便基于第一和第二檢測信號的組合來確定所述可移動(dòng)部件位于哪一個(gè)劃分區(qū)域中，所述 劃分區(qū)域是通過將各套激勵(lì)電極中的激勵(lì)電極的一個(gè)布置周期劃分為四個(gè)而預(yù)先確定的， 并且進(jìn)一步地當(dāng)停止施加第一和第二激勵(lì)信號時(shí)，所述信號處理裝置保存第三檢測信號，并且當(dāng)停 止施加第三和第四激勵(lì)信號時(shí)，所述信號處理裝置保存第四檢測信號，以便基于第三和第 四檢測信號的組合來確定所述可移動(dòng)部件位于四個(gè)劃分區(qū)域中的哪一個(gè)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電容型編碼器，其中，所述激勵(lì)裝置對與施加了第一或第二 脈沖電壓的一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極組具有90度相位差的一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極組開始施加第 三脈沖電壓，并且同時(shí)對與施加了第三脈沖電壓的一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極組具有180度相位 差的一個(gè)或多個(gè)激勵(lì)電極組開始施加第四脈沖電壓。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電容型編碼器，其中，所述激勵(lì)裝置對激勵(lì)電極組中的一個(gè) 開始施加第一脈沖電壓，同時(shí)對激勵(lì)電極組中的與施加了第一脈沖電壓的激勵(lì)電極組具有 180度相位差的一個(gè)激勵(lì)電極組開始施加第二脈沖電壓，并且所述激勵(lì)裝置對激勵(lì)電極組 中的與施加了第一脈沖電壓或第二脈沖電壓的激勵(lì)電極組具有90度相位差的一個(gè)激勵(lì)電 極組開始施加第三脈沖電壓，同時(shí)對與施加了第三脈沖電壓的激勵(lì)電極組具有180度相位 差的激勵(lì)電極組開始施加第四脈沖電壓。
全文摘要
一種電容型編碼器，包括定子、可移動(dòng)部件、激勵(lì)設(shè)備、以及信號處理設(shè)備，以便低能耗地獲取位置數(shù)據(jù)。定子具有電獨(dú)立并且被布置成彼此之間具有相位差的激勵(lì)電極組以形成預(yù)定套數(shù)的激勵(lì)電極。可移動(dòng)部件具有與激勵(lì)電極套數(shù)相同的數(shù)目的連接電極。激勵(lì)設(shè)備分別對具有180度相位差的兩組激勵(lì)電極同時(shí)施加第一對正的和負(fù)的脈沖電壓，并且隨后分別對剩余的電極組施加第二對正的和負(fù)的脈沖電壓。當(dāng)分別施加了第一和第二對脈沖電壓時(shí)，信號處理設(shè)備基于檢測信號的組合確定可移動(dòng)部件位于四個(gè)劃分區(qū)域中的哪一個(gè)。
文檔編號G01D5/243GK101750105SQ20091025398
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月15日
發(fā)明者三井秀年, 仮屋功, 內(nèi)田裕之, 尾高俊一, 谷口滿幸 申請人:發(fā)那科株式會社