專(zhuān)利名稱(chēng)：感應(yīng)式旋轉(zhuǎn)角傳感器以及用于感應(yīng)式旋轉(zhuǎn)角傳感器的運(yùn)行的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的用于確定相對(duì)角位置的感應(yīng)式旋 轉(zhuǎn)角傳感器，以及一種根據(jù)權(quán)利要求8的用于感應(yīng)式旋轉(zhuǎn)角傳感器的運(yùn)行的方法。
背景技術(shù)：
例如，感應(yīng)式旋轉(zhuǎn)角傳感器在旋轉(zhuǎn)編碼器(Drehgeber)中使用，用于確定兩個(gè)可 相對(duì)彼此旋轉(zhuǎn)的機(jī)械部件的角位置。在感應(yīng)式旋轉(zhuǎn)角傳感器中，激勵(lì)繞組(Erregerspule) 和接收繞組(Empfangerspule)例如以導(dǎo)體線(xiàn)路(Leiterbahn)的形式施加在共同的電路 板(Leiterplatte)上，該電路板例如與旋轉(zhuǎn)編碼器的定子固定地連接。相對(duì)該電路板存 在另一個(gè)印刷電路板(Platine)，該電路板常常構(gòu)造成分度盤(pán)(Teilscheibe)，在該分度盤(pán) 上以周期性(periodisch)的間距交替地施加導(dǎo)電的和不導(dǎo)電的面作為分度區(qū)域或分度結(jié) 構(gòu)，并且該分度盤(pán)與旋轉(zhuǎn)編碼器的轉(zhuǎn)子抗扭地相連接。當(dāng)在激勵(lì)繞組處施加在時(shí)間上變化 的電勵(lì)磁場(chǎng)時(shí)，在接收繞組中產(chǎn)生取決于定子和轉(zhuǎn)子之間的相對(duì)角位置的信號(hào)。帶有感應(yīng)式旋轉(zhuǎn)角傳感器的旋轉(zhuǎn)編碼器常常作為用于電驅(qū)動(dòng)器的測(cè)量?jī)x器，以用 于確定相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)軸的絕對(duì)角位置。在文件DE 197 51 853 Al中，申請(qǐng)人描述了一種用于感應(yīng)式旋轉(zhuǎn)角傳感器的結(jié) 構(gòu)，在其中，分度盤(pán)或分度元件的兩個(gè)分度道(Teilimgsspur)通過(guò)電路板上的接收繞組探 測(cè)(abrasten)。為了避免產(chǎn)生有缺陷的信號(hào)，必須為這種類(lèi)型的旋轉(zhuǎn)角傳感器提供相對(duì)很 小的制造公差-尤其當(dāng)接收繞組具有相對(duì)大的外直徑時(shí)。在下文中，制造公差也可尤其理解為在將旋轉(zhuǎn)角傳感器安裝到待測(cè)軸處時(shí)產(chǎn)生 的安裝公差(Anbautoleranz)。例如，這種安裝公差或安裝不精確性可引起轉(zhuǎn)子的擺動(dòng) (Taumelbewegung)或轉(zhuǎn)子和 / 或定子的斜置(Schiefstellung)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的為，給出一種成本適宜的感應(yīng)式旋轉(zhuǎn)角傳感器以及一種用于 這種類(lèi)型的旋轉(zhuǎn)角傳感器的運(yùn)行的方法，通過(guò)該傳感器/該方法可實(shí)現(xiàn)高的信號(hào)質(zhì)量或極 其精確的測(cè)量結(jié)果。根據(jù)本發(fā)明，該目的分別通過(guò)權(quán)利要求1和權(quán)利要求8的特征實(shí)現(xiàn)。相應(yīng)地，感應(yīng)式旋轉(zhuǎn)角傳感器包括電路板，在該電路板上施加有激勵(lì)導(dǎo)體線(xiàn)路 (Erreger 1 eiterbahn)和第一、第 二以及第三接收導(dǎo)體線(xiàn)路(Empfangerleiterbahn)。此 外，旋轉(zhuǎn)角傳感器包括分度元件，該分度元件可相對(duì)于電路板旋轉(zhuǎn)且包括第一以及第二分 度道，該第一以及第二分度道尤其地分別由交替布置的、導(dǎo)電的和不導(dǎo)電的分度區(qū)域組成。 第一和第二分度道以及第一和第二接收導(dǎo)體線(xiàn)路如此設(shè)計(jì)，即，在分度元件相對(duì)于電路板 的一轉(zhuǎn)內(nèi)，通過(guò)第一接收導(dǎo)體線(xiàn)路可產(chǎn)生帶有第一周期數(shù)(Periodenanzahl)的信號(hào)，并通 過(guò)第二接收導(dǎo)體線(xiàn)路可產(chǎn)生帶有第二周期數(shù)的信號(hào)。在此，分度元件具有第三分度道，該第三分度道也可由交替布置的、導(dǎo)電的和不導(dǎo)電的分度區(qū)域組成，其中，第三分度道以及第三 接收導(dǎo)體線(xiàn)路如此設(shè)計(jì)，即，在分度元件相對(duì)于電路板的一轉(zhuǎn)內(nèi)，通過(guò)第三接收導(dǎo)體線(xiàn)路可 產(chǎn)生帶有第一周期數(shù)的信號(hào)。旋轉(zhuǎn)角傳感器的這種類(lèi)型的布置尤其適于減小測(cè)量誤差(該 測(cè)量誤差由于分度元件相對(duì)于電路板的擺動(dòng)或斜置而引起)。同樣，可減小定子的斜置所產(chǎn) 生的影響。第一分度道相距旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的間距與第三分度道相距旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的間距不同。尤其 地，第一分度道具有與第三分度道的曲率半徑不同的曲率半徑。最內(nèi)部的分度道施加在朝向旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)由較小半徑r限制的區(qū)域中。相反地，最外 部的分度道位于較大半徑R以?xún)?nèi)，其中兩個(gè)半徑r，R均具有在旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)上的起始點(diǎn)。尤為 有利的是，本發(fā)明結(jié)合了環(huán)形的分度盤(pán)，該分度盤(pán)具有相對(duì)大的內(nèi)孔。在這一規(guī)定下，較小 半徑r常常相對(duì)較大。因此，當(dāng)較大半徑R與較小半徑r的比例小于3/2時(shí)(R/r < 3/2)， 可尤為有利地應(yīng)用本發(fā)明。有利地，R/r < 4/3，尤其R/r < 5/4。也就是說(shuō)，在這種帶有相 對(duì)大的較小半徑r的布置中，通過(guò)制造或安裝公差而不可避免的分度盤(pán)和電路板之間的擺 動(dòng)或斜置在測(cè)量結(jié)果的質(zhì)量方面尤為不利地作用。通過(guò)本發(fā)明，可明顯的減小對(duì)測(cè)量結(jié)果 質(zhì)量的損害。有利地，旋轉(zhuǎn)角傳感器、尤其電路板包括一種器件(Mittel)，通過(guò)該器件可將第三 接收導(dǎo)體線(xiàn)路的信號(hào)與第一接收導(dǎo)體線(xiàn)路的信號(hào)組合成總信號(hào)，其中，從該總信號(hào)中可在 制造和安裝公差方面以誤差減小的方式確定電路板和分度元件之間的相對(duì)角位置。例如， 該器件可設(shè)計(jì)為電子線(xiàn)路，尤其可實(shí)施為模擬電子線(xiàn)路。以有利的方式，該器件可為加法或 減法器件，即加法或減法電路。在最簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)方案中，電路可僅僅表示第一與第三接收導(dǎo) 體線(xiàn)路的串聯(lián)或并聯(lián)連結(jié)。在下文中，周期數(shù)可理解為這樣的信號(hào)周期的數(shù)量，即在分度元件或分度盤(pán)相對(duì) 于電路板的一轉(zhuǎn)內(nèi)由接收導(dǎo)體線(xiàn)路產(chǎn)生的信號(hào)周期。在本發(fā)明的一種優(yōu)選設(shè)計(jì)方案中，第一周期數(shù)小于第二周期數(shù)，尤其第一周期數(shù) 可假定為值一。在本發(fā)明的另一種設(shè)計(jì)方案中，有利地，第一周期數(shù)為奇數(shù)(imgeradzahlig)，而 第二周期數(shù)為偶數(shù)(geradzahlig)?？捎傻谝唤邮諏?dǎo)體線(xiàn)路產(chǎn)生的信號(hào)與可由第三接收導(dǎo)體線(xiàn)路產(chǎn)生的信號(hào)相比可 具有360° /(2 · nl)的相位差，其中，nl為第一和第三接收導(dǎo)體線(xiàn)路的信號(hào)的第一周期數(shù) 的值。有利地，電路板具有第一接收道(Empfangerspur)和第三接收道，其中，第一接收 道包括兩個(gè)第一接收導(dǎo)體線(xiàn)路，并且第三接收道包括兩個(gè)第三接收導(dǎo)體線(xiàn)路。此外，本發(fā)明包括一種用于旋轉(zhuǎn)角傳感器的運(yùn)行的方法，其中，該旋轉(zhuǎn)角傳感器具 有電路板，在該電路板上施加有第一激勵(lì)導(dǎo)體線(xiàn)路和第一、第二以及第三接收導(dǎo)體線(xiàn)路。此 外，該旋轉(zhuǎn)角傳感器具有分度元件，該分度元件在運(yùn)行時(shí)相對(duì)于電路板旋轉(zhuǎn)且包括第一、第 二以及第三分度道，其中，分度道尤其分別由交替布置的、導(dǎo)電的和不導(dǎo)電的分度區(qū)域組 成。第一、第二以及第三分度道和第一、第二以及第三接收導(dǎo)體線(xiàn)路如此設(shè)計(jì)，即在分度元 件相對(duì)于電路板的一轉(zhuǎn)內(nèi)，通過(guò)第一和第三接收導(dǎo)體線(xiàn)路產(chǎn)生帶有第一周期數(shù)的信號(hào)，并 通過(guò)第二接收導(dǎo)體線(xiàn)路產(chǎn)生帶有第二周期數(shù)的信號(hào)。帶有第一周期數(shù)的信號(hào)組合成總信號(hào)，并且從該總信號(hào)中確定電路板和分度元件之間的相對(duì)角位置和/或產(chǎn)生關(guān)于相對(duì)角位
置的信息。有利地，使用加法或減法運(yùn)算將帶有第一周期數(shù)的信號(hào)組合成總信號(hào)。有利地，電路板具有第一接收道和第三接收道，其中，第一接收道包括兩個(gè)第一接 收導(dǎo)體線(xiàn)路，且第三接收道包括兩個(gè)第三接收導(dǎo)體線(xiàn)路，以使得可產(chǎn)生兩個(gè)總信號(hào)。在本 發(fā)明的另一種設(shè)計(jì)方案中，兩個(gè)總信號(hào)具有90°的相位差。此外備選地，旋轉(zhuǎn)角傳感器也 可如此設(shè)計(jì)，即可產(chǎn)生多于兩個(gè)的總信號(hào)，例如三個(gè)，那么這些總信號(hào)相互之間相應(yīng)地具有 120°或60°的相位差?？蓮膹膶贆?quán)利要求中得到本發(fā)明的有利的設(shè)計(jì)方案。


可從以下根據(jù)附圖而對(duì)多個(gè)實(shí)施例進(jìn)行的描述中得到根據(jù)本發(fā)明的感應(yīng)式旋轉(zhuǎn) 角傳感器以及用于這種類(lèi)型的旋轉(zhuǎn)角傳感器的運(yùn)行的方法的其它細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)。其中圖1顯示了根據(jù)第一實(shí)施例的分度盤(pán)的俯視圖；圖2顯示了根據(jù)第一實(shí)施例的電路板的俯視圖；圖3顯示了根據(jù)第二實(shí)施例的分度盤(pán)的俯視圖；圖4顯示了根據(jù)第二實(shí)施例的電路板的俯視圖；圖5顯示了根據(jù)第三實(shí)施例的分度盤(pán)的俯視圖；圖6顯示了根據(jù)第四實(shí)施例的分度盤(pán)的俯視圖；圖7a顯示了如由第一接收道的接收導(dǎo)體線(xiàn)路產(chǎn)生的信號(hào)的曲線(xiàn)；圖7b顯示了如由第三接收道的接收導(dǎo)體線(xiàn)路產(chǎn)生的信號(hào)的曲線(xiàn)；圖7c顯示了總信號(hào)的曲線(xiàn)；圖8顯示了旋轉(zhuǎn)編碼器的截面圖。
具體實(shí)施例方式圖1-6共顯示了根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)角傳感器的四種實(shí)施例。在圖1中示出了根據(jù)第一實(shí)施例的以環(huán)形分度盤(pán)2的形式的分度元件。分度盤(pán)2 包括基層2. 4，在該實(shí)施例中，該基層2. 4由環(huán)氧樹(shù)脂制造，并且在該基層2. 4上布置有三個(gè) 分度道2. 1,2.2,2.3.分度道2. 1，2.2，2.3構(gòu)造成圓形，并且關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)A同心地以不同 的直徑、即以徑向上相互偏移的方式布置在基層2. 4上。分度道2. 1，2. 2,2. 3分別由周期 排序的交替布置的導(dǎo)電的分度區(qū)域2. 11，2. 21，2. 31和不導(dǎo)電的分度區(qū)域2. 12，2. 22，2. 32 組成。在所有顯示的實(shí)例中，銅作為用于導(dǎo)電的分度區(qū)域2. 11,2. 21,2. 31的材料施加在基 層2. 4上。相反地，在不導(dǎo)電的分度區(qū)域2. 12，2. 22，2. 32中不對(duì)基層2. 4進(jìn)行涂覆。根據(jù)第一實(shí)施例(圖1)，在所示出的實(shí)施形式中，兩個(gè)內(nèi)部的分度道2. 1和 2. 3 (即第一和第三分度道2. 1和2. 3)分別由第一半圓形分度區(qū)域2. 11，2. 31 (這兩個(gè)分度 區(qū)域2. 11，2. 31帶有導(dǎo)電的材料、在此為銅)以及第二半圓形分度區(qū)域2. 12，2. 32 (在這兩 個(gè)分度區(qū)域2. 12，2. 32中沒(méi)有布置導(dǎo)電的材料)組成。最內(nèi)部的分度道2.1施加在朝向旋 轉(zhuǎn)軸線(xiàn)A由半徑r限制的區(qū)域中。
第二分度道2. 2以與第三分度道2. 3相鄰處于徑向外側(cè)的方式位于基層2. 4上， 其中，第二分度道2. 2同樣由多個(gè)導(dǎo)電的分度區(qū)域2. 21以及布置在其之間的不導(dǎo)電的分度 區(qū)域2. 22組成。在此，不同的分度區(qū)域2. 21,2. 22在材料方面構(gòu)造成與第一和第三分度 道2. 1，2.3的分度區(qū)域2. 11,2. 12相同。在所示出的實(shí)施例中，第二分度道2. 2共包括32 個(gè)周期布置的、導(dǎo)電的分度區(qū)域2. 21以及相應(yīng)的32個(gè)在其之間布置的不導(dǎo)電的分度區(qū)域 2. 22。第二分度道2. 2幾何上位于半徑R以?xún)?nèi)，其中，半徑R具有其在旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)A上的起始 點(diǎn)ο環(huán)形的分度盤(pán)2或基層2. 4具有相對(duì)大的內(nèi)孔用于容納待測(cè)量的軸4(圖8)。相 應(yīng)地，比例R/r相對(duì)小，且在此約為1. 34。在圖2中顯示的、設(shè)置成用于探測(cè)根據(jù)圖1的分度盤(pán)2的電路板1在最內(nèi)部的接 收道1. 1中包括兩個(gè)接收導(dǎo)體線(xiàn)路1. 11，1. 12作為接收繞組、在中間的接收道1. 3中包括 另外兩個(gè)接收導(dǎo)體線(xiàn)路1. 31，1. 32作為接收繞組，以及在最外部的接收道1. 2中包括附加 的一對(duì)接收導(dǎo)體線(xiàn)路1. 21，1. 22作為接收繞組。相應(yīng)的接收道1. 1，1. 2，1. 3的合成整體 (zusammengehdrig)配對(duì)的接收導(dǎo)體線(xiàn)路 1.11，1.12 ;ι. 21，ι. 22 ；1. 31,1. 32 在此布置成 相對(duì)彼此錯(cuò)位。此外，在電路板1處設(shè)置有作為激勵(lì)繞組的激勵(lì)導(dǎo)體線(xiàn)路1. 4，該激勵(lì)導(dǎo)體線(xiàn)路 1.4施加在內(nèi)部、中部及外部的激勵(lì)道上。電路板1自身具有中心孔1.5，并實(shí)施成多層電 路板。在旋轉(zhuǎn)角傳感器裝配好的狀態(tài)下，分度盤(pán)2與電路板1相對(duì)，以使得旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)A通 過(guò)這兩個(gè)元件的中心點(diǎn)伸延，并且在分度盤(pán)2和電路板1之間相對(duì)旋轉(zhuǎn)的情況下，在電路板 1中可通過(guò)感應(yīng)效應(yīng)產(chǎn)生與相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)位置相關(guān)的角信息。在此不可避免的是，在轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng) 期間分度盤(pán)2相對(duì)于電路板1同樣實(shí)施了擺動(dòng)，擺動(dòng)由制造或安裝公差引起。用于形成相應(yīng)角信息的前提是，激勵(lì)導(dǎo)體線(xiàn)路1. 4在接收道1. 1，1. 2，1. 3的區(qū)域 中或在由此探測(cè)的分度道2. 1,2. 2,2. 3的區(qū)域中產(chǎn)生時(shí)間上變化的電磁勵(lì)磁場(chǎng)。在所示出 的實(shí)施例中，激勵(lì)導(dǎo)體線(xiàn)路1.4構(gòu)造成多個(gè)平面平行的(planar-parallel)電流流過(guò)的獨(dú) 立導(dǎo)體線(xiàn)路。如果電流全部以相同的方向流過(guò)導(dǎo)體線(xiàn)路單元的激勵(lì)導(dǎo)體線(xiàn)路1.4，則圍繞相 應(yīng)的導(dǎo)體線(xiàn)路單元構(gòu)造成以管狀或圓筒狀定向的電磁場(chǎng)。合成的電磁場(chǎng)的場(chǎng)線(xiàn)以繞導(dǎo)體線(xiàn) 路單元的同心圓的形式伸延，其中，磁場(chǎng)線(xiàn)的方向以已知的方法取決于導(dǎo)體線(xiàn)路單元中的 電流方向。在此，可相反地選擇與共同的接收道1. 1，1. 2，1. 3直接鄰接的導(dǎo)體線(xiàn)路單元的電 流方向或該導(dǎo)體線(xiàn)路單元的相應(yīng)的連接(verschaltimg)，以使得在接收道1. 1，1. 2，1. 3的 區(qū)域中的場(chǎng)線(xiàn)分別相同地定向。給激勵(lì)導(dǎo)體線(xiàn)路1. 4供給時(shí)間上變化的供電電壓通過(guò)供給 電壓分接(Versorgungsspannungsabgriff)實(shí)現(xiàn)。由于感應(yīng)效應(yīng)，在接收導(dǎo)體線(xiàn)路1. 11，1. 12 ；1.21，1.22 ；1.31，1.32中產(chǎn)生電壓。 在圖7a和7b中顯示了通過(guò)接收導(dǎo)體線(xiàn)路1. 11，1. 12，1. 31，1. 32產(chǎn)生的信號(hào)Si. 11, Si. 12 ； Si. 31，Si. 32的曲線(xiàn)，其中在此，由于可見(jiàn)性的原因，僅僅示出了接收(empfangen)電壓的 包絡(luò)線(xiàn)。在圖7a，7b和7c中在橫坐標(biāo)上分別繪出了在0°至360°的范圍中的角位置φ，而 在縱坐標(biāo)上繪出了信號(hào)電平(SignalpegeDU。根據(jù)圖7a，在旋轉(zhuǎn)角傳感器運(yùn)行時(shí)，第一接 收道1. 1的接收導(dǎo)體線(xiàn)路1. 11，1. 12在一轉(zhuǎn)內(nèi)探測(cè)第一分度道2. 1時(shí)相應(yīng)地產(chǎn)生周期數(shù)nl=1。通過(guò)接收導(dǎo)體線(xiàn)路1. 11，1. 12的錯(cuò)位布置，在旋轉(zhuǎn)角傳感器運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)感應(yīng)輸 出信號(hào)，這兩個(gè)輸出信號(hào)相互之間理想地具有90°的相位差。由于與公差相關(guān)的擺動(dòng)和斜 置，信號(hào)Si. 11,Si. 12的相應(yīng)的曲線(xiàn)實(shí)際上與理想相位差和理想正弦形狀有偏差。此外，信 號(hào)Si. 11，Si. 12相互之間具有偏移量。與此相似地，第三接收道1. 3產(chǎn)生信號(hào)Si. 31，Si. 32，其中在此，在旋轉(zhuǎn)角傳感器 運(yùn)行時(shí)在一轉(zhuǎn)內(nèi)探測(cè)第三分度道2. 3時(shí)相應(yīng)地存在周期數(shù)nl = 1。同樣，根據(jù)圖7b在信號(hào) Si. 31，Si. 32中可看出與理想正弦形狀的偏差、以及不理想的相位差和偏移-誤差。合成整體的接收導(dǎo)體線(xiàn)路1. 11，1. 31 ；1. 12，1. 32之間的相位差滿(mǎn)足公式360° / (2 ·η1)，以使得因此接收導(dǎo)體線(xiàn)路1. 11布置成相對(duì)于接收導(dǎo)體線(xiàn)路1. 31相位偏差180°， 接收導(dǎo)體線(xiàn)路1. 12相對(duì)于接收導(dǎo)體線(xiàn)路1. 32也如此布置。同樣的考慮當(dāng)然也可同樣地適 用于分度道2. 1，2.3。此后，信號(hào)SL 11，Si. 12，Si. 31，Si. 32相互之間如此組合或連接，即，得到根據(jù)圖 7c的總信號(hào)S1，S2。在當(dāng)前情況中，信號(hào)Si. 11, Si. 12，Si. 31，Si. 32經(jīng)受模擬減法。因此， 可在安置在電路板1上的模擬電路中形成總信號(hào)Sl = Si. 11-S1. 31和S2 = Si. 12-S1. 32。 由此，產(chǎn)生對(duì)于相位差為90°的總信號(hào)Sl和S2的接近理想正弦形狀。之后，借助于評(píng)估電子裝置(Auswerteelektronik)在后續(xù)步驟中對(duì)總信號(hào)S1，S2 進(jìn)行調(diào)制。因此，從分度道2. 1，2. 3的探測(cè)中，得到在分度盤(pán)2繞旋轉(zhuǎn)軸A的一轉(zhuǎn)內(nèi)的相對(duì) 粗略的絕對(duì)位置信息。與分度盤(pán)2或電路板1的擺動(dòng)和/或斜置無(wú)關(guān)，總信號(hào)Si，S2提供 在軸4(見(jiàn)圖5)的一轉(zhuǎn)內(nèi)的明確的絕對(duì)位置信號(hào)。此外，通過(guò)已知的對(duì)相位差為90°的總 信號(hào)Si，S2的評(píng)估，保證在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中的方向識(shí)別。第二接收道1. 2的接收導(dǎo)體線(xiàn)路1. 21，1. 22分別具有32、即25個(gè)圈(Windung)，以 使得通過(guò)接收導(dǎo)體線(xiàn)路1. 21，1. 22產(chǎn)生這樣的信號(hào)Si. 21，Si. 22，即，該信號(hào)Si. 21，Si. 22 具有偶數(shù)的周期數(shù)n2 = 32，從而在分度盤(pán)2相對(duì)于電路板1相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)可產(chǎn)生相對(duì)高分辨 率的遞增信號(hào)(Inkrementalsignal)。為了使得高分辨率的絕對(duì)旋轉(zhuǎn)角確定成為可能，通過(guò) 合適的算法形成帶有第二接收道1. 2的精度的絕對(duì)角位置。這以與通過(guò)第一和第三分度道 2. 1,2. 3的粗略的絕對(duì)角位置確定相結(jié)合的方式而實(shí)現(xiàn)。由于第二接收道1. 2的接收導(dǎo)體線(xiàn)路1. 21，1. 22的對(duì)稱(chēng)布置，在產(chǎn)生接收導(dǎo)體 線(xiàn)路1. 21，1. 22的信號(hào)Si. 21，Si. 22時(shí)擺動(dòng)或斜置幾乎不起作用，從而鑒于第二接收道 1. 2的接收導(dǎo)體線(xiàn)路1. 21，1. 22的信號(hào)Si. 21，Si. 22的補(bǔ)償不設(shè)置任何措施。相應(yīng)地，可 實(shí)現(xiàn)調(diào)制的總信號(hào)Si，S2與調(diào)制的第二接收道1. 2的信號(hào)Si. 21，Si. 22的無(wú)缺陷的連接 (Anschlussbildung)。然而，本發(fā)明并不限于這種旋轉(zhuǎn)角傳感器，即在其中在一轉(zhuǎn)內(nèi)接收導(dǎo)體線(xiàn)路1. 11， 1.12;1.31，1.32僅提供周期數(shù)111 = 1。相反地，根據(jù)本發(fā)明接收導(dǎo)體線(xiàn)路也可如此設(shè)計(jì)， 即，在一轉(zhuǎn)內(nèi)信號(hào)Si. 11，Si. 12，Si. 31，Si. 32產(chǎn)生更大的、尤其奇數(shù)的周期數(shù)，如nl = 3或 nl = 5或nl = 7。此外備選地，可通過(guò)接收導(dǎo)體線(xiàn)路1. 21，1. 22產(chǎn)生這樣的信號(hào)Si. 21， Si. 22，即該信號(hào)Si. 21，Si. 22具有周期數(shù)n2 = 16或n2 = 64或n2 = 128。當(dāng)具有低周 期數(shù)nl的信號(hào)Si. 11，Si. 12，Si. 31，Si. 32與具有高周期數(shù)n2的信號(hào)Si. 21，Si. 22進(jìn)行 組合時(shí)，本發(fā)明尤其具有大的優(yōu)勢(shì)。以下將描述其它實(shí)施例，其中，這些其它實(shí)施例基本上僅通過(guò)分度盤(pán)2和電路板1的設(shè)計(jì)與第一實(shí)施例不同。根據(jù)按照?qǐng)D3的第二實(shí)施例，第一分度道2. 1也可布置在第二分度道2. 2徑向之 外。相應(yīng)地，根據(jù)圖4，第一接收道1. 1也位于第二接收道1. 2徑向之外，而第三分度道2. 3 和第三接收道1. 3完全位于徑向之內(nèi)。在第三和第四實(shí)施例中，根據(jù)圖5和圖6，分度道2.1' ,2.2,2.3'的徑向布置 與第一和第二實(shí)施例中的布置相似。然而，現(xiàn)在如此設(shè)計(jì)分度道2.1'和2. 3'，即導(dǎo)電 的分度區(qū)域2. 11' ,2.31'不是整個(gè)面施加在基層2. 4上，而是僅僅以環(huán)繞的導(dǎo)電的條的 形式施加。這種設(shè)計(jì)尤其具有這樣的優(yōu)勢(shì)，即，在分度區(qū)域2. 11'，2.31'中產(chǎn)生的渦流 (Wirbelstrom)特別地以方向限定的方式流動(dòng)。該帶有徑向的方向分量的電流對(duì)相應(yīng)信號(hào) 的產(chǎn)生具有決定性影響。通過(guò)導(dǎo)電的分度區(qū)域2. 11'，2.31'的嚴(yán)格徑向取向的條區(qū)域， 電流強(qiáng)制地在該方向上流動(dòng)。圖中未示出用于第三和第四實(shí)施例的相關(guān)的電路板，因?yàn)?該電路板原理上與第一和第二實(shí)施例的電路板1沒(méi)有區(qū)別。第三和第四實(shí)施例由分度道 2.11'，2.31'即旋轉(zhuǎn)角傳感器的非常高效的設(shè)計(jì)而出眾。第二和第四實(shí)施例的幾何設(shè)計(jì)具有這樣的優(yōu)勢(shì)，即第一和第三接收道1. 1，1. 3具 有相對(duì)大的徑向間距。這具有這樣的效果，即可尤其有效地實(shí)現(xiàn)減少制造或安裝公差對(duì)測(cè) 量結(jié)果的負(fù)面影響。圖8顯示了一種配有根據(jù)本發(fā)明的感應(yīng)式旋轉(zhuǎn)角傳感器的旋轉(zhuǎn)編碼器。該旋轉(zhuǎn)編 碼器具有固定的殼體3和可相對(duì)于殼體旋轉(zhuǎn)的軸4。軸4用于容納應(yīng)確定其角位置φ的旋 轉(zhuǎn)的機(jī)械部件，例如馬達(dá)軸。分度盤(pán)2抗扭地固定在軸4處。相對(duì)地，電路板1固定在殼體 3處。通過(guò)環(huán)形的分度盤(pán)2可容納軸4，分度盤(pán)2具有用于容納待測(cè)軸4的相對(duì)大的內(nèi)孔。 相應(yīng)地，擺動(dòng)和/或斜置對(duì)局部的(涉及接收導(dǎo)體線(xiàn)路1. 11,1. 12 ； 1.21，1.22 ； 1.31，1.32) 探測(cè)間距即分度盤(pán)2和電路板1之間的空氣間隙有相對(duì)大的影響。利用本發(fā)明，可顯著地 減小由于制造和安裝公差帶來(lái)的對(duì)測(cè)量結(jié)果的不良影響。
權(quán)利要求
一種感應(yīng)式旋轉(zhuǎn)角傳感器，包括 電路板(1)，在所述電路板(1)上施加有激勵(lì)導(dǎo)體線(xiàn)路(1.4)和第一接收導(dǎo)體線(xiàn)路(1.11，1.12)、第二接收導(dǎo)體線(xiàn)路(1.21，1.22)以及第三接收導(dǎo)體線(xiàn)路(1.31，1.32)， 分度元件(2)，所述分度元件(2)可相對(duì)于所述電路板(1)旋轉(zhuǎn)，并且包括第一分度道(2.1)以及第二分度道(2.2)，其中所述第一和第二分度道(2.1，2.2)以及所述第一和第二接收導(dǎo)體線(xiàn)路(1.11，1.12；1.21，1.22)如此設(shè)計(jì)，即，在所述分度元件(2)相對(duì)于所述電路板(1)的一轉(zhuǎn)內(nèi)，通過(guò)所述第一接收導(dǎo)體線(xiàn)路(1.11，1.12)可產(chǎn)生帶有第一周期數(shù)(n1)的信號(hào)(S1.11，S1.12)，并通過(guò)所述第二接收導(dǎo)體線(xiàn)路(1.21，1.22)可產(chǎn)生帶有第二周期數(shù)(n2)的信號(hào)(S1.21，S1.22)，其特征在于，所述分度元件(2)具有第三分度道(2.3)，并且所述第三分度道(2.3，2.3′)以及第三接收導(dǎo)體線(xiàn)路(1.31，1.32)如此設(shè)計(jì)，即，在所述分度元件(2)相對(duì)于所述電路板(1)的一轉(zhuǎn)內(nèi)，通過(guò)所述第三接收導(dǎo)體線(xiàn)路(1.31，1.32)可產(chǎn)生帶有所述第一周期數(shù)(n1)的信號(hào)(S1.31，S1.32)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)式旋轉(zhuǎn)角傳感器，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)角傳感器、尤其 所述電路板(1)包括器件，通過(guò)所述器件可將所述第三接收導(dǎo)體線(xiàn)路(1.31，1.32)的信號(hào) (Si. 31，Si. 32)與所述第一接收導(dǎo)體線(xiàn)路(1. 11，1. 12)的信號(hào)(Si. 11，Si. 12)組合成總信 號(hào)(Si，S2)，從所述總信號(hào)(Si，S2)中可確定所述電路板⑴和所述分度元件(2)之間的 相對(duì)角位置(φ)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的感應(yīng)式旋轉(zhuǎn)角傳感器，其特征在于，所述第一周期數(shù) (nl)小于所述第二周期數(shù)(n2)。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的感應(yīng)式旋轉(zhuǎn)角傳感器，其特征在于，所述第一周 期數(shù)(nl)為奇數(shù)，而所述第二周期數(shù)(n2)為偶數(shù)。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的感應(yīng)式旋轉(zhuǎn)角傳感器，其特征在于，所述第一周 期數(shù)(nl)假定為值一。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的感應(yīng)式旋轉(zhuǎn)角傳感器，其特征在于，可由所述第 一接收導(dǎo)體線(xiàn)路(1. 11，1. 12)產(chǎn)生的信號(hào)(Si. 11，Si. 12)與可由所述第三接收導(dǎo)體線(xiàn)路 (1. 31，1. 32)產(chǎn)生的信號(hào)(Si. 31，Si. 32)相比具有相位差360° /(2·n1)其中，nl為所述第一和第三接收導(dǎo)體線(xiàn)路(1. 11，1. 12，1. 31，1. 32)的信號(hào)(Si. 11， Si. 12，Si. 31，Si. 32)的第一周期數(shù)(nl)。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的感應(yīng)式旋轉(zhuǎn)角傳感器，其特征在于，所述電路板 (1)具有包括兩個(gè)第一接收導(dǎo)體線(xiàn)路(1. 11，1. 12)的第一接收道(1. 1)和包括兩個(gè)第三接 收導(dǎo)體線(xiàn)路(1. 31，1. 32)的第三接收道(1. 3)。
8.一種用于旋轉(zhuǎn)角傳感器的運(yùn)行的方法，其中，所述旋轉(zhuǎn)角傳感器包括-電路板(1)，在所述電路板(1)上施加有激勵(lì)導(dǎo)體線(xiàn)路(1.4)和第一接收導(dǎo)體線(xiàn)路 (1. 11，1. 12)、第二接收導(dǎo)體線(xiàn)路(1. 21，1. 22)以及第三接收導(dǎo)體線(xiàn)路(1. 31，1. 32)，以及 此外，-分度元件(2)，所述分度元件(2)相對(duì)于所述電路板(1)旋轉(zhuǎn)，并且包括第一分度道(2.1)、第二分度道(2.2)以及第三分度道(2. 3，2. 3')，其中所述第一、第二和第三分度道(2. 1，2.2，2.3，2.3')以及所述第一、第二和第三接收 導(dǎo)體線(xiàn)路(1. 11,1. 12 ； 1.21，1.22，1.31，1.32)如此設(shè)計(jì)，即，在所述分度元件(2)相對(duì)于所 述電路板(1)的一轉(zhuǎn)內(nèi)，通過(guò)所述第一和第三接收導(dǎo)體線(xiàn)路(1.11，1.12，1.31，1.32)產(chǎn)生 帶有第一周期數(shù)(nl)的信號(hào)(31.11，31.12;31.31，31.32)，并通過(guò)所述第二接收導(dǎo)體線(xiàn)路 (1. 21，1. 22)產(chǎn)生帶有第二周期數(shù)(π2)的信號(hào)(Si. 21，Si. 22)，其中，所述帶有第一周期數(shù)(nl)的信號(hào)(Si. 11，Si. 12，Si. 31，Si. 32)組合成總信號(hào) (Si，S2)，并且從所述總信號(hào)(S1，S2)中確定所述電路板⑴和所述分度元件(2)之間的相 對(duì)角位置(φ)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述帶有第一周期數(shù)(nl)的信號(hào) (Si. 11，Si. 12 ；Si. 31，Si. 32)通過(guò)使用加法或減法運(yùn)算組合成總信號(hào)(Si，S2)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述第一周期數(shù)(nl)小于所述第二 周期數(shù)(n2)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8、9或10所述的方法，其特征在于，所述第一周期數(shù)(nl)為奇數(shù)，而 所述第二周期數(shù)(n2)為偶數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求8至11中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述第一周期數(shù)(nl)假定為值一。
13.根據(jù)權(quán)利要求8至12中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述組合的信號(hào)(Si.11， Si. 12，Si. 31，Si. 32)具有相位差360° /(2·η1)其中，nl為所述第一和第三接收導(dǎo)體線(xiàn)路(1. 11，1. 12，1. 31，1. 32)的信號(hào)(Si. 11， Si. 12，Si. 31，Si. 32)的第一周期數(shù)(nl)。
14.根據(jù)權(quán)利要求8至13中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述電路板(1)具有包 括兩個(gè)第一接收導(dǎo)體線(xiàn)路(1. 11，1. 12)的第一接收道(1. 1)和包括兩個(gè)第三接收導(dǎo)體線(xiàn)路 (1. 31，1. 32)的第三接收道(1. 3)，以使得可產(chǎn)生兩個(gè)總信號(hào)(Si，S2)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述兩個(gè)總信號(hào)(Si，S2)具有90°的相位差。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種感應(yīng)式旋轉(zhuǎn)角傳感器，該旋轉(zhuǎn)角傳感器包括電路板(1)，在該電路板(1)上施加有激勵(lì)導(dǎo)體線(xiàn)路(1.4)和第一、第二以及第三接收導(dǎo)體線(xiàn)路(1.11，1.12，1.21，1.22，1.31，1.32)。該旋轉(zhuǎn)角傳感器還包括帶有第一和第二分度道(2.2)的分度元件(2)。該第一和第二分度道(2.1，2.2)以及第一和第二接收導(dǎo)體線(xiàn)路(1.11，1.12；1.21，1.22)如此設(shè)計(jì)，即，通過(guò)第一接收導(dǎo)體線(xiàn)路(1.11，1.12)可產(chǎn)生帶有第一周期數(shù)(n1)的信號(hào)(S1.11，S1.12)，并通過(guò)第二接收導(dǎo)體線(xiàn)路(1.21，1.22)可產(chǎn)生帶有第二周期數(shù)(n2)的信號(hào)(S1.21，S1.22)。此外，分度元件(2)具有第三分度道(2.3)，以使得通過(guò)第三接收導(dǎo)體線(xiàn)路(1.31，1.32)可產(chǎn)生帶有第一周期數(shù)(n1)的信號(hào)(S1.31，S1.32)。此外，本發(fā)明還包括一種用于旋轉(zhuǎn)角傳感器的運(yùn)行的方法。
文檔編號(hào)G01D5/20GK101990628SQ200980113191
公開(kāi)日2011年3月23日 申請(qǐng)日期2009年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月9日
發(fā)明者E·西爾姆布羅思, M·O·蒂曼 申請(qǐng)人:約翰尼斯海登海恩博士股份有限公司