CN101545754A - 位置测量仪及其工作方法 - Google Patents

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CN101545754A CN200910127955A CN200910127955A CN101545754A CN 101545754 A CN101545754 A CN 101545754A CN 200910127955 A CN200910127955 A CN 200910127955A CN 200910127955 A CN200910127955 A CN 200910127955A CN 101545754 A CN101545754 A CN 101545754A
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Abstract

位置测量仪及其工作方法，包括：整体量具，其上设有至少一个分度区道；支撑体，其上设有至少一个激励线圈和至少一个扫描电磁场的探测装置，为了产生电磁场通过激励线圈引导激励电流；与激励线圈一起形成LC振荡回路的电容器；分析部件；被分析部件通断的开关部件。整体量具和支撑体可相对移动，在相对移动时电磁场受至少一个分度区道影响。LC振荡回路通过开关部件的通断利用激励电流工作，激励电流在探测装置中感应出至少一个电压，所述电压为了求得位置信息而被分析部件电处理，通过开关部件的通断利用具有接通时段TP的接通脉冲产生激励电流；为了求得位置信息，在接通脉冲的断开边沿之后的区域内测量在探测装置中感应出的至少一个电压。

Description

位置测量仪及其工作方法
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的按照感应式测量原理工作的用于确定相对位置的位置测量仪和一种根据权利要求13的用于使得这种位置测量仪的工作的相应的方法。
背景技术
感应式位置测量仪例如可以是用于确定两个可相对旋转的机器部件的角度位置的感应式旋转传感器。对于感应式旋转传感器而言，激励线圈和接收线圈例如以导线的形式被涂敷在共同的电路板上，该电路板例如与旋转传感器的定子牢固地连接。在该电路板的对面设有另一被设计成代码盘的电路板，在代码盘上以周期性的间隔交替地涂敷有导电的面和非导电的面作为分度区域或分度结构，且该代码盘与旋转传感器的转子防旋转地连接。如果在激励线圈上通过注入电流来施加在时间上交替的电激励场，则在接收线圈中在转子和定子相对旋转期间产生取决于角度位置或者取决于在分度结构和接收线圈之间的相对位置的信号。其原因在于，分度结构影响即增强或者削弱由激励电流产生的磁场。这些信号然后在电子分析机构中被继续处理。
通常，这种旋转传感器被用作电驱动机构的测量仪，用于确定相应驱动轴的绝对角度位置。特别是从安全技术的角度来考察在此重要的是，即使在***断开之后或者在断电时也至少计数在该状态下所进行的完整的旋转。
在申请人的DE 197 51 853 A1中记载了一种感应式旋转传感器的结构，其中激励线圈和接收线圈设置在多层的电路板结构中。
为了使得这种旋转传感器即使在电网供电电压发生故障的情况下也能至少计数反向的完整的旋转的圈数和旋转方向，目前还在转子上设有相应的磁体并在定子电路板上设有两个或多个产生计数信号的磁体传感器。这些磁体传感器和对于计数必需的电子分析机构在这种工作状态下由缓冲电池供电。
在申请人的尚未公开的申请号为10 2006 046 531.8的德国专利申请中记载了一种感应式旋转传感器，这种旋转传感器能够在电网供电电压发生故障的情况下在一种节能的模式下工作，在这种节能模式下，旋转传感器由缓冲电池供电。为了降低在该模式下的能耗，提出，激励线圈尚仅被供应以脉冲式的激励电流。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种感应式位置测量仪，其相比于现有技术得到进一步的改善。
本发明的目的还在于，提出一种用于使得这种感应式位置测量仪工作的方法。
就位置测量仪而言，所述目的通过权利要求1的特征得以实现。
现在提出一种位置测量仪，其包括整体量具和支撑体，在整体量具上涂敷有至少一个分度区道。在支撑体上设置有至少一个激励线圈以及至少一个用于扫描电磁场的探测装置，为了产生电磁场可通过所述激励线圈引导激励电流。该位置测量仪还包括电容器、分析部件和开关部件，电容器与激励线圈一起形成LC振荡回路，开关部件可被分析部件通断。整体量具和支撑体可相对移动地设置，且在整体量具相对于支撑体相对移动时电磁场可受至少一个分度区道影响。LC振荡回路可通过开关部件的通断利用激励电流来工作，所述激励电流在探测装置中感应出至少一个电压，所述电压可为了求得位置信息而被分析部件电处理。本发明的特征在于，激励电流的产生通过开关部件的通断利用具有接通时段TP的接通脉冲来实现；和为了求得位置信息，可在接通脉冲的断开边沿之后的区域内测量在探测装置中感应出的至少一个电压。
用于使得这种感应式位置测量仪工作的方法在权利要求13中说明。
本发明的有利的设计可由从属权利要求得到。
附图说明
本发明的感应式位置测量仪及其工作方法的其它细节和优点可由下面对照附图对实施例的说明得到。
图中示出：
图1为代码盘(Codescheibe)的俯视图；
图2为扫描电路板的俯视图；
图3为示意性的电路图；
图4示出探测线圈中的感应电压的信号曲线；
图5为分析部件的方框图；和
图6为旋转传感器的剖视图。
具体实施方式
在图1、2和6中借助旋转传感器的实例示出本发明的位置测量仪的原理结构。根据图6，旋转传感器具有转子1和定子2。根据所述实施例，转子1包括轴1.1，轴1.1例如可以抗旋转地安装在有待测量的电机轴上。为了检测轴1.1的角度位置，在轴1.1的一段上防旋转地固定有带有—在图6中未示出的—分度区道(Teilungsspuren)1.21的整体量具(
Figure A200910127955D0008103331QIETU
)1.2，在这种情况下为代码盘1.2的形式。
定子2具有壳体2.1，在该壳体2.1上固定有作为支撑体的环形扫描电路板2.2。此外在扫描电路板2.2上安装有插塞连接器2.3，通过插塞连接器2.3可以传递信号和电功率。转子1和定子2，例如轴1.1和壳体2.1可围绕旋转轴线R彼此相对旋转。
图1为代码盘1.2的俯视图。代码盘1.2由基底构成，该基底在所示实施例中由环氧树脂制成，且在该基底上设置有两个分度区道1.21、1.22。分度区道1.21、1.22为环形，且关于旋转轴线R同心地以不同的直径设置在基底上。两个分度区道1.21、1.22分别由交替设置的导电的分度区域1.211、1.221和不导电的分度区域1.212、1.222周期性顺序地构成。作为导电的分度区域1.211、1.221的材料，在所示实例中将铜涂敷到基底上。相反，在不导电的分度区域1.212、1.222中，基底未被涂层。
根据所示实施方式，内部的分度区道1.21由具有导电材料、这里为铜的第一半圆形的分度区域1.211以及其中未设有导电材料的第二半圆形的分度区域1.212构成。
第二分度区道1.22在基底上径向相邻于第一分度区道1.21，其中分度区道1.22也由多个导电的分度区域1.221以及设置在这些分度区域1.221之间的不导电的分度区域1.222构成。不同的分度区域1.221、1.222的材料在此与第一分度区道1.21的分度区域1.211、1.212相同。根据所示实施例，第二分度区道1.22总共包括十六个周期性设置的导电的分度区域1.221以及相应的十六个设置在这些分度区域1.221之间的不导电的分度区域1.222。
图2中所示的被设置用于扫描代码盘1.2的扫描电路板2.2用作特别是探测装置的支撑体，该探测装置在此由不同的接收区道2.22构成。这些接收区道2.22在内部的接收区道中具有作为第一探测线圈的接收导线2.221且在外部的接收区道中具有作为第二探测线圈的另一接收导线2.222。每一个接收区道的接收导线2.221、2.222相关对在此彼此错开设置，从而它们能够提供彼此不同的信号，由这些信号可得到关于转子1和定子2之间相对位置以及它们的运动方向的信息。有利地，接收区道的相应的接收导线2.221、2.222彼此错开，从而由扫描产生的信号具有规定的相位角度，优选为90°。90°的相位角度意味着接收区道的信号之一恰好达到正的或负的最大值，而另一信号则具有中间值，或者关于最大值和最小值过零。
此外作为激励线圈，在扫描电路板2.2上设置有激励导线2.21，这些激励导线2.21涂敷在内部的、中间的和外部的激励区道上。扫描电路板2.2本身具有中央孔和被设计成具有多个层的电路板。
在组装状态下，代码盘1.2和扫描电路板2.2彼此相对，从而轴线R穿过两个部件的中点，且在代码盘1.2和扫描电路板2.2相对旋转的情况下在扫描电路板2.2中的接收导线2.221、2.222内可通过感应作用产生取决于相应的角度位置的信号。因此通过对这些信号的分析可得到位置信息。
生成相应信号的前提条件是，激励导线2.21在扫描区道的区域内或者在由此被扫描的分度区道1.21和1.22内产生时间交替的电磁激励场。根据所示实施例，激励导线2.21是多个平面平行的流有电流的单个导线。如果导线单元的激励导线2.21全部沿着相同的方向流有激励电流，则围绕相应的导线单元形成螺旋形或圆柱形朝向的电磁场。所产生的电磁场的场力线以同心圆的形式围绕导线单元伸展，其中场力线的方向以公知的方式取决于导线单元中的电流方向。直接邻接共同的扫描区道的导线单元的电流方向或者对这些导线单元的相应的布线在此相反地选择，从而场力线在扫描区道的区域中分别方向相同。
在图3中示意性地示出一种电路，将借助于该电路来阐述旋转传感器的工作方式。旋转传感器与外部的直流电压源3连接，旋转传感器在正常工作中通过该直流电压源3被供电。根据所示实施例，直流电压源3的电压UC为五伏特。在因任何原因直流电压源3无法使用的情况下，旋转传感器主要通过电池4被供应电能，其中由电池4所输出的电压例如可以为三伏特。电池4要么可以直接安装在旋转传感器中，例如安装在扫描电路板2.2上，要么也在外部设置在后续电子装置(Folgeelektronic)中，例如设置在工具机控制装置中。
在扫描电路板2.2上设置ASIC2.23，ASIC2.23作为分析部件2.23工作，在ASIC2.23的控制下产生激励电流I，且从由此产生的在接收导线2.221、2.222内感应的电压得到位置信息、特别是角度信息。根据本发明，激励电流I是脉冲电流。这在旋转传感器通过电池4被供电时特别有利，因为在这种情况下能量消耗大大降低，由此可以提高电池4的寿命。
除了脉冲工作外，旋转传感器还可以具有其它工作模式，例如利用连续输送的周期性的激励电流I工作。
电容器2.24和激励导线2.21并联，并形成具有谐振周期TR的电LC振荡回路。实际上，谐振周期TR的值通常在几百纳秒和几微妙之间，这相应于几百个千赫兹至几兆赫兹的谐振频率。针对损耗功率而言，在此高的频率是优选的，因为在此LC振荡回路具有高的品质因数。
并联电路的一个接头通过供电线路2.231与分析部件2.23连接，并通过该分析部件2.23被供应以电压，例如直流电压源3或电池4的电压。并联电路的第二接头通过开关部件2.25与电路的接地点连接。通过分析部件2.23的开关线路2.232来控制开关部件2.25接通或断开。开关部件2.25的开关状态由此确定是否流有激励电流I。开关部件2.25在图3中被示为双极的晶体管，但也可以使用其它合适的部件，例如MOSFET。也可以将开关部件2.25一起集成在分析部件2.23中。
通过激励电流I产生围绕激励导线2.21的电磁场。由电磁场产生穿过接收区道2.22的磁力线。另外优选激励电流I通过电容器2.24和激励导线2.21的并联产生激励电压UE。根据感应定律，当磁力线改变时在接收导线2.221、2.222内感应出电压U1、U2、U3、U4。因为所感应的电压U1、U2、U3、U4的曲线特别是还取决于代码盘1.2的角度位置，所以可以通过对这些电压曲线的分析来得到代码盘1.2的角度位置。因此接收导线2.221例如包括两个由导线构成的区道，这些区道根据相对位置或旋转角度、具有不同幅度的电压U1、U2来提供。在相对于支撑体旋转一圈时，即在旋转角度为2π(360°)时，接收导线2.221在第一分度区道1.21被扫描的情况下分别提供从最大值至最小值的电压U1、U2。从磁场导致感应出电压U1、U2，对该磁场的取决于位置的影响的原因在于，在代码盘1.2的导电的被涂层的区域1.211、1.221中感应出涡流，涡流的大小取决于在代码盘1.2和扫描电路板2.2之间的角度位置。
为了得到位置信息，在接收区道2.22中感应出的电压U1、U2、U3、U4被输送给分析部件2.23。
因为分度区道1.21只有一个唯一的被涂层的区域1.211和一个唯一的未被涂层的区域1.212，所以由对分度区道1.21的扫描在代码盘1.2围绕旋转轴线R旋转一圈时产生相对粗略的绝对的位置信息。另外通过对信号幅度曲线的分析，确保识别出旋转运动的方向。因此可以通过对分度区道1.21的扫描例如实现一种转数计数器。
在第二外部扫描区道上的其它接收导线2.222用于扫描第二分度区道1.22。两个接收导线2.222同样相对错开，从而在扫描第二分度区道1.22时在输出端产生两个信号，这些信号具有取决于位置的幅度曲线。
外部的接收导线2.222分别具有十六个、即24个线圈，从而通过外部的接收导线2.222在代码盘1.2相对于扫描电路板2.2相对移动时可以产生精度比较高的增量信号。在相对于支撑体旋转一圈时，即在旋转角度为2π(360°)时，在扫描第二分度区道1.22的情况下接收导线2.222分别提供十六个最大值或最小值。
结合通过分度区道1.21对绝对位置的粗略确定，通过这种装置可以确定绝对的旋转角度。
替代于所示实施例，所感应出的电压U1、U2、U3、U4也可以差分且不接地产生或者被处理。
图4借助电压U1的实例示出在接收导线2.221、2.222中的感应电压U1、U2、U3、U4的取决于在开关线路2.232上的接通脉冲5.1的时间曲线，接通脉冲5.1在接通时刻TE将开关部件2.25接通，并在断开时刻TA又将开关部件2.25断开。在此，下面的曲线示出接通脉冲5.1，其中开关部件2.25的接通时段为TP。上面的虚线示出由接通脉冲5.1的接通边沿所导致的感应出的接通振荡曲线5.2。这通过如下措施得以实现，即接通开关部件2.25会在激励导线2.21中产生激励电流I，该激励电流I引起变化的上升的磁力线。点划线示出由接通脉冲5.1的断开边沿所感应的断开振荡曲线5.3。该断开振荡曲线5.3通过开关部件2.25的断开或者通过激励电流I的切断和由此导致的下降的磁力线而产生。实线示出通过接通振荡曲线5.2和断开振荡曲线5.3的叠加而产生的电压U1。因为磁力线的变化在接通和断开时具有不同的符合，所以接通振荡曲线5.2和断开振荡曲线5.3具有相反的极性。直至接通脉冲5.1的断开边沿都不进行叠加，因此直至该时刻电压U1和断开振荡曲线5.3都相同。
激励导线2.21和接收导线2.221或2.222是一种传递部件。出于这个原因，所感应出的电压U1、U2、U3、U4的信号曲线在很大程度上与激励电压UE的信号曲线相同。但激励电压UE具有高的信号幅度，而且不取决于在代码盘1.2和扫描电路板2.2之间的相对位置。激励电压UE因此在图4中标示在感应电压U1附近的方括号内。
接通振荡曲线5.2和断开振荡曲线5.3的叠加现在导致，在由接通脉冲5.1的断开边沿所产生的断开振荡曲线5.3或电压U1(其特征在于第一测量触发信号TM1)的第一半波长的顶点区域中，测得明显高于无叠加时的电压。对位置信息的检测因此在这种情况下明显抗干扰。此外可以实线高的测量精度。
位置信息的求得还可以进一步得到改进，如果不仅测量在接通脉冲5.1的断开边沿之后在电压U1的第一半波长的顶点区域中的电压，而且测量在由接通脉冲5.1的接通边沿(其特征在于第二测量触发信号TM2)所产生的接通振荡曲线5.2的第一半波长的顶点区域中的电压。由此产生冗余，这种冗余用于通过对两个电压值的比较来检查它们的合理性。例如两个电压值的符号相反可以用作正确功能的标准。因此可以实现对测量装置功能的检查。
此外有利的是，在测量之前首先将在电压U1的两个第一顶点处的两个电压值的模拟量相加，以便得到高的可分析的信号幅度并进一步提高抗干扰性和测量精度。
所感应出的电压U1、U2、U3、U4被分析部件2.23进行电子处理，从而得到轴1.1的相应的角度位置信息。
接通脉冲5.1的断开边沿在感应电压U1第一次过零时被触发，这种情况导致接通振荡曲线5.2和断开振荡曲线5.3的最佳叠加，进而导致感应电压U1的最高可达到的信号幅度。因此实际上优选追求高的待分析的信号幅度。接通时段TP在这种情况下等于谐振周期TR的一半(TP＝TR/2)。但略微的偏差，特别是如果接通脉冲5.1的断开边沿在谐振周期的四分之一和四分之三之间的范围内被触发，也会导致可分析的信号。
相反，如果要实现特别节能的位置测量仪，则特别有利的是，将接通时段TP限制在谐振周期TR的四分之一(TP＝TR/4)，因为该时段已足以产生可分析的电压U1。由于必须给LC振荡回路供电的时间较短，例如对于电池驱动而言可以实现电池4的很长的寿命。
图5为分析部件2.23的方框图，其中在此只示出对于分析两个U1、U2来说必需的细节，所述电压利用两个彼此错开设置的接收导线通过对分度区道的扫描而产生，例如利用接收导线2.221通过对第一分度区道1.21的扫描而产生。
分析部件2.23的输入端形成第一电压U1和第二电压U2以及激励电压UE，第一电压U1和第二电压U2利用两个彼此错开设置的接收导线2.221由对第一分度区道1.21的扫描而产生。如上所述，第一电压U1或第二电压U2的幅度取决于接收导线2.221相对于分度区道1.21的相对位置。第一电压U1被输送给第一测量单元2.233，第二电压U2被输送给第二测量单元2.234。测量单元2.233和2.234用于测量电压U1或U2，且测量结果被输送至处理单元2.236。
为了确定测量的时间过程，将激励电压UE输送给触发单元2.235。该触发单元求得触发信号并将这些触发信号传递至处理单元2.236或测量单元2.233、2.234，这些触发信号用于确定接通脉冲5.1的接通时段TP以及用于确定测量电压U1、U2的至少一个测量时刻。激励电压UE在下面被简化地视作接地的信号。如由图3可见，对于测量过程而言主要有两个时刻特别有利，其一为在接通脉冲5.1的断开边沿之后电压U1或U2的第一顶点，因为有待测量的电压U1、U2在此处具有最大的幅度，另一个为接通振荡曲线5.2的第一过零点，因为在此存在用于接通脉冲5.1的断开边沿的有利的时刻。有利地，触发单元2.235因此如下设计，即它在这些时刻将触发信号输出至测量单元2.233和2.234或处理单元2.236，从而它能够相应地控制测量过程。
在接通振荡曲线5.2过零时的断开时刻TA在很大程度上相应于激励电压UE的过零点，且例如可以在触发单元2.235中被简单地通过零点探测器、特别是比较器来确定，该比较器将激励电压UE的电压曲线与基准电压、在这种情况下与地电位比较。比较结果以断开触发信号TA的形式被输出至处理单元2.236。
电压U1、U2从接通脉冲TP的断开边沿起经过四分之一的谐振周期TR到达第一顶点。为了求得该时刻，例如可以利用正弦或余弦函数的相对部分。具体而言，可以将激励电压UE输送给模拟的差分器，在差分器中形成激励电压UE的部分。差分器的输出信号然后又可以被传输至零点探测器，零点探测器在经差分的激励电压UE的过零点时刻将第一测量触发信号TM1输出至测量单元2.233、2.234，所述过零点当然在很大程度上与电压U1、U2的顶点一致。代替差分器例如也可以使用积分器。
根据一种简化的实施方式，用于测量电压U1、U2的测量触发信号TM1在接通脉冲5.1的断开边沿之后在第一顶点的区域中还通过如下措施来产生，即它自动地例如使用限时元件，即在断开触发信号TA(或者接通脉冲5.1的断开边沿)之后LC谐振频率的四分之一时段被输出。
作为对激励电压UE的代替或附加，为了产生触发信号TA、TM1也可以使用电压U1、U2。但因为这些电压的幅度小于激励电压UE，这些电压还取决于位置，实际上优选使用激励电压UE。
如上所述，特别优选的是，为了检测电压U1、U2，不仅考虑在接通脉冲5.1的断开边沿之后电压U1、U2的第一顶点，而且考虑接通振荡曲线5.2的第一顶点。电压U1、U2从接通脉冲TP的接通边沿起同样经过谐振时段TR的四分之一到达该顶点。为了在该时刻测量电压U1、U2，可以在触发单元2.235中在接通振荡曲线5.2的第一顶点的时刻产生第二测量触发信号TM2，该第二测量触发信号TM2同样被输送给测量单元2.233、2.234。为此例如可采用已述做法(差分器或积分器结合零点探测器，或者在接通脉冲5.1的接通边沿之后LC谐振频率的四分之一时段输出第二测量触发信号TM2)。
在测量单元2.233、2.234中在测量触发信号TM1、TM2的时刻对电压U1、U2的测量例如可以通过如下措施来进行，即既在第一测量触发信号TM1的时刻，又在第二测量触发信号TM2的时刻，利用A/D变换器检测当前的电压值，并为了进一步处理而将结果传输至处理单元2.236。在这种情况下，在处理单元2.236中由两个测量值的关系推断出测量装置的正确功能。
特别有利的还有，在第二测量触发信号TM2的时刻且在第一测量触发信号TM1的时刻首先通过扫描和保持电路将电压值存储在测量单元2.233、2.234中，接下来(例如通过差分器)将这些电压值模拟相加，同时注意相反的极性，然后才利用A/D变换器检测所产生的信号，因为在这种情况下A/D变换器的输入电压范围得到更好的利用，因此可以进一步改善测量精度。
代替差分器，当然也可以使用其它合适的电路，例如最大值探测器或PLL部件。
根据另一实施方式，对电压U1、U2的分析还通过例如从接通脉冲5.1的接通边沿的时刻起对信号曲线的数字化和接下来的利用信号处理算法的分析来进行。在这种情况下特别有利的是，作为分析部件2.23使用微控制器或数字信号处理器(DSP)。该解决方案还具有如下优点，即微控制器或数字信号处理器通常已经具有电路输出端，从而不再需要用于产生接通脉冲5.1的其它费用。
这里还要指出，微控制器或数字信号处理器也可以作为所谓的IP核来提供，所述IP核可以集成到ASIC中。
前述实施例涉及用于测量例如电机轴的角度位置的旋转传感器。不言而喻，位置测量装置也可以是直线位置测量仪。在这种情况下，整体量具1.2是被扫描单元读取的测量尺，其中测量尺和扫描单元沿着测量方向X可相对移动地设置。在这种情况下，扫描单元包括激励导线和接收导线，这些导线纵向地朝向移动方向。

Claims (21)

1.一种位置测量仪，包括：
-整体量具(1.2)，在所述整体量具(1.2)上涂敷有至少一个分度区道(1.21、1.22)；
-支撑体(2.2)，在所述支撑体(2.2)上设置有至少一个激励线圈(2.21)以及至少一个用于扫描电磁场的探测装置(2.22)，为了产生所述电磁场可通过所述激励线圈(2.21)引导激励电流(I)；
-电容器(2.24)，所述电容器(2.24)与所述激励线圈(2.21)一起形成LC振荡回路；
-分析部件(2.23)；和
-开关部件(2.25)，所述开关部件(2.25)可被所述分析部件(2.23)通断，
其中所述整体量具(1.2)和所述支撑体(2.2)可相对移动地设置，且在所述整体量具(1.2)相对于所述支撑体(2.2)相对移动时所述电磁场可受所述至少一个分度区道(1.21、1.22)影响，
其中所述LC振荡回路可通过所述开关部件(2.25)的通断利用激励电流(I)来工作，所述激励电流(I)在所述探测装置(2.22)中感应出至少一个电压(U1、U2、U3、U4)，所述电压可为了求得位置信息而被所述分析部件(2.23)电处理，
其特征在于，
所述激励电流(I)的产生通过所述开关部件(2.25)的通断利用具有接通时段(TP)的接通脉冲(5.1)来实现；和
为了求得所述位置信息，可在所述接通脉冲(5.1)的断开边沿之后的区域内测量在所述探测装置(2.22)中感应出的所述至少一个电压(U1、U2、U3、U4)。
2.如权利要求1所述的位置测量仪，其特征在于，为了测量所述至少一个感应电压(U1、U2、U3、U4)，所述分析部件(2.23)包括至少一个测量单元(2.233、2.234)。
3.如权利要求2所述的位置测量仪，其特征在于，所述分析部件(2.23)还包括处理单元(2.236)，为了求得位置信息，在所述至少一个测量单元(2.233、2.234)中测得的测量值被输送给所述处理单元(2.236)。
4.如权利要求3所述的位置测量仪，其特征在于，所述开关部件(2.25)可被所述处理单元(2.236)通过开关线路(2.232)通断。
5.如前述权利要求中任一项所述的位置测量仪，其特征在于，所述分析部件(2.23)还包括触发单元(2.235)，所述触发单元(2.235)产生触发信号(TM1、TM2、TA)，所述触发信号(TM1、TM2、TA)用于确定所述接通脉冲(5.1)的接通时段(TP)以及用于确定至少一个测量所述至少一个感应电压(U1、U2、U3、U4)的测量时刻。
6.如权利要求5所述的位置测量仪，其特征在于，由所述激励电流(I)产生的激励电压(UE)或/和至少一个感应电压(U1、U2、U3、U4)被输送给用于产生所述触发信号(TM1、TM2、TA)的所述触发单元(2.235)。
7.如权利要求5或6所述的位置测量仪，其特征在于，所述触发信号(TM1、TM2、TA)包括断开触发信号(TA)，所述断开触发信号(TA)确定所述接通脉冲(5.1)的断开边沿，所述触发单元(2.235)在所述至少一个感应电压(U1、U2、U3、U4)的第一个过零点的时刻产生所述断开触发信号(TA)。
8.如权利要求5至7中任一项所述的位置测量仪，其特征在于，所述触发信号(TM1、TM2、TA)包括第一测量触发信号(TM1)，所述触发单元(2235)在所述接通脉冲(5.1)的断开边沿之后所述至少一个感应电压(U1、U2、U3、U4)的第一个顶点的时刻产生所述第一测量触发信号(TM1)。
9.如权利要求5至8中任一项所述的位置测量仪，其特征在于，所述触发信号(TM1、TM2、TA)包括第二测量触发信号(TM2)，所述触发单元(2.235)在所述至少一个感应电压(U1、U2、U3、U4)的第一个顶点的时刻产生所述第二测量触发信号(TM2)。
10.如权利要求8至9中任一项所述的位置测量仪，其特征在于，所述第一测量触发信号(TM1)和/或所述第二测量触发信号(TM2)控制在所述测量单元(2.233、2.234)中对所述至少一个感应电压(U1、U2、U3、U4)的测量。
11.如前述权利要求中任一项所述的位置测量仪，其特征在于，所述探测装置(2.22)包括第一探测线圈(2.221)和第二探测线圈(2.222)，在相对于所述支撑体(2.2)的旋转中所述第一探测线圈(2.221)提供数量不同于所述第二探测线圈(2.222)的最多信号。
12.如前述权利要求中任一项所述的位置测量仪，其特征在于，所述分析部件(2.23)集成在ASIC中。
13.一种用于使得位置测量仪工作的方法，所述位置测量仪包括：
-整体量具(1.2)，在所述整体量具(1.2)上涂敷有至少一个分度区道(1.21、1.22)；
-支撑体(2.2)，在所述支撑体(2.2)上设置有至少一个激励线圈(2.21)以及至少一个用于扫描电磁场的探测装置(2.22)，为了产生所述电磁场可通过所述激励线圈(2.21)引导激励电流(I)；
-电容器(2.24)，所述电容器(2.24)与所述激励线圈(2.21)一起形成LC振荡回路；
-分析部件(2.23)；和
-开关部件(2.25)，所述开关部件(2.25)可被所述分析部件(2.23)通断，
其中所述整体量具(1.2)和所述支撑体(2.2)可相对移动地设置，且在所述整体量具(1.2)相对于所述支撑体(2.2)相对移动时所述电磁场可受所述至少一个分度区道(1.21、1.22)影响，
其中所述LC振荡回路可通过所述开关部件(2.25)的通断利用激励电流(I)来工作，所述激励电流(I)在所述探测装置(2.22)中感应出至少一个电压(U1、U2、U3、U4)，所述电压可为了求得位置信息而被所述分析部件(2.23)电处理，
其特征在于，
在所述激励线圈(2.21)中通过所述开关部件(2.25)的通断利用具有接通时段(TP)的接通脉冲(5.1)产生所述激励电流(I)；和
为了求得所述位置信息，在所述接通脉冲(5.1)的断开边沿之后的区域内测量在所述探测装置(2.22)中感应出的所述至少一个电压(U1、U2、U3、U4)。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，由设置在所述分析部件(2.23)中的处理单元(2.236)通过开关线路(2.232)来通断所述开关部件(2.25)。
15.如权利要求13或14所述的方法，其特征在于，在设置于所述分析部件(2.23)中的至少一个测量单元(2.233、2.234)内测量所述至少一个感应电压(U1、U2、U3、U4)。
16.如权利要求13至15中任一项所述的方法，其特征在于，所述分析部件(2.23)还包括触发单元(2.235)，所述触发单元(2.235)产生触发信号(TM1、TM2、TA)，所述触发信号(TM1、TM2、TA)用于确定所述接通脉冲(5.1)的接通时段(TP)以及用于确定至少一个测量所述至少一个感应电压(U1、U2、U3、U4)的测量时刻。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，在所述触发单元(2.235)中借助于由所述激励电流(I)产生的激励电压(UE)或/和至少一个感应电压(U1、U2、U3、U4)来产生所述触发信号(TM1、TM2、TA)。
18.如权利要求16至17中任一项所述的方法，其特征在于，所述触发信号(TM1、TM2、TA)包括断开触发信号(TA)，所述断开触发信号(TA)确定所述接通脉冲(5.1)的断开边沿，所述触发单元(2.235)在所述至少一个感应电压(U1、U2、U3、U4)的第一个过零点的时刻产生所述断开触发信号(TA)。
19.如权利要求16至18中任一项所述的方法，其特征在于，所述触发信号(TM1、TM2、TA)包括第一测量触发信号(TM1)，所述第一测量触发信号(TM1)确定对所述至少一个感应电压(U1、U2、U3、U4)的第一次测量的时刻，所述触发单元(2.235)在所述接通脉冲(5.1)的断开边沿之后所述至少一个感应电压(U1、U2、U3、U4)的第一个顶点的区域内产生所述第一测量触发信号(TM1)。
20.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述触发信号(TM1、TM2、TA)包括第二测量触发信号(TM2)，所述第二测量触发信号(TM2)确定对所述至少一个感应电压(U1、U2、U3、U4)的第二次测量的时刻，所述触发单元(2.235)在所述至少一个感应电压(U1、U2、U3、U4)的第一个顶点的区域内产生所述第二测量触发信号(TM2)。
21.如权利要求19所述的方法，其特征在于，在所述处理单元(2.236)中利用在所述第一测量触发信号(TM1)的区域内测得的测量值和在所述第二测量触发信号(TM2)的区域内测得的测量值求得所述位置信息。
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102798339A (zh) * 2011-05-23 2012-11-28 Trw车辆电气与零件有限公司 用于位置的感应探测的位置传感器、致动器-传感器装置及方法
CN105258627A (zh) * 2011-02-17 2016-01-20 倍福自动化有限公司 检测驱动装置可移动组件位置的方法及位置检测装置
CN105308418A (zh) * 2013-06-13 2016-02-03 株式会社阿米泰克 感应型位置检测装置
CN107647797A (zh) * 2016-07-25 2018-02-02 漳州灿坤实业有限公司 厚度量测装置与能量测食物厚度的煎烤机
CN108027254A (zh) * 2015-08-11 2018-05-11 大陆-特韦斯股份有限公司 用于对测量变量进行测量的器件
CN108603770A (zh) * 2016-02-17 2018-09-28 大陆-特韦斯股份有限公司 传感器
TWI638978B (zh) 2013-07-03 2018-10-21 德商強那斯海登翰博士有限公司 用於掃描尺度之掃描單元以及位置測量裝置
CN108885121A (zh) * 2016-03-17 2018-11-23 大陆-特韦斯股份有限公司 用于对测量变量进行测量的装置
US10571307B2 (en) 2015-08-11 2020-02-25 Continental Teves Ag & Co. Ohg Electronic control device
CN111442787A (zh) * 2019-01-17 2020-07-24 约翰内斯.海德汉博士有限公司 用于角度测量装置的扫描单元
US10866120B2 (en) 2016-02-17 2020-12-15 Continental Teves Ag & Co. Ohg Sensor
CN112577414A (zh) * 2020-12-18 2021-03-30 上海奥蓝迪物联网科技有限公司 脉冲型lc振荡感应式角度传感器及角度位置测量方法

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5540308B2 (ja) * 2009-10-16 2014-07-02 株式会社ミツトヨ ロータリーエンコーダ
EP2363947B8 (de) * 2010-03-03 2012-10-24 SMA Solar Technology AG Wechselrichter mit mehrfach versorgtem Bordnetz
AT509627B1 (de) * 2010-03-29 2012-04-15 Ait Austrian Institute Of Technology Gmbh Vorrichtung zur erfassung der position einer stelleinheit
DE102010056038A1 (de) * 2010-12-16 2012-03-08 Stöber Antriebstechnik GmbH & Co. KG Aufnahme für einen Langzeit-Energiespeicher eines Encoders
DE102013224375A1 (de) 2013-11-28 2015-05-28 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Multiturn-Drehgeber
DE102015211263A1 (de) * 2015-06-18 2016-12-22 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Plausibilisieren eines Erregersignals für einen Drehwinkelgeber
DE102015215352A1 (de) * 2015-08-12 2017-02-16 Continental Teves Ag & Co. Ohg Sensorsystem mit Mikrokontroller und minimierter Peripherie
DE102015215330A1 (de) * 2015-08-11 2017-02-16 Continental Teves Ag & Co. Ohg Induktive Sensoren mit Betriebsfrequenz nahe der Resonanz
DE102017103122A1 (de) 2017-02-16 2018-08-16 Abb Schweiz Ag Verfahren zum Überprüfen der Plausibilität eines Resolver-Ausgangssignals
DE102017218767A1 (de) 2017-10-20 2019-04-25 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Multiturn-Drehgeber und Verfahren zum Betreiben eines Multiturn-Drehgebers
DE102019103670B4 (de) * 2019-02-13 2024-07-25 Balluff Gmbh Induktiver Sensor und Verfahren zu seinem Betrieb
EP3988903A1 (en) * 2020-10-22 2022-04-27 Renesas Electronics America Inc. Position sensor system
US11598654B2 (en) * 2020-12-14 2023-03-07 Microchip Technology Inc. High resolution angular inductive sensor and associated method of use
DE112021007398T5 (de) 2021-03-25 2024-01-04 Microchip Technology Incorporated Erfassungsspule zur induktiven Drehpositionsmessung und zugehörige Vorrichtungen, Systeme und Verfahren
US12031817B2 (en) 2021-08-05 2024-07-09 Microchip Technology Incorporated Inductive angular-position sensors, and related devices, systems, and methods
CN113571907B (zh) * 2021-08-31 2022-10-04 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种精准定位的增量码盘天线及其标定方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4769597A (en) * 1985-06-28 1988-09-06 Kabushiki Kaisha Toshiba Apparatus for generating index signals, for use in magnetic recording/reproducing apparatuses
US6002250A (en) * 1996-05-13 1999-12-14 Mitutoyo Corporation Electronic linear scale using a self-contained, low-power inductive position transducer
US5973494A (en) * 1996-05-13 1999-10-26 Mitutoyo Corporation Electronic caliper using a self-contained, low power inductive position transducer
JP4001989B2 (ja) 1996-11-29 2007-10-31 ドクトル・ヨハネス・ハイデンハイン・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング 位置測定装置の走査部材
US6005387A (en) 1997-04-16 1999-12-21 Mitutoyo Corporation Reduced offset high accuracy induced current position transducer
GB9811151D0 (en) * 1998-05-22 1998-07-22 Scient Generics Ltd Rotary encoder
GB9823159D0 (en) * 1998-10-22 1998-12-16 Gill Michael J Control apparatus
DE10219678C1 (de) * 2002-05-02 2003-06-26 Balluff Gmbh Induktiver Wegmessaufnehmer mit einen passiven Resonanzkreis aufweisendem Messkopf
JP4296486B2 (ja) * 2003-08-18 2009-07-15 株式会社ジェイテクト 可変リラクタンス型レゾルバ
DE102006046531A1 (de) 2006-09-29 2008-04-03 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Drehgeber und Verfahren zu dessen Betrieb
DE102007007764A1 (de) * 2007-02-16 2008-08-21 Dr. Johannes Heidenhain Gmbh Drehgeber und Verfahren zu dessen Betrieb

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105258627A (zh) * 2011-02-17 2016-01-20 倍福自动化有限公司 检测驱动装置可移动组件位置的方法及位置检测装置
CN105258627B (zh) * 2011-02-17 2019-07-30 倍福自动化有限公司 检测驱动装置可移动组件位置的方法及位置检测装置
CN102798339A (zh) * 2011-05-23 2012-11-28 Trw车辆电气与零件有限公司 用于位置的感应探测的位置传感器、致动器-传感器装置及方法
US9194721B2 (en) 2011-05-23 2015-11-24 Trw Automotive Electronics & Components Gmbh Device and method for the inductive detection of a position
CN105308418B (zh) * 2013-06-13 2018-05-08 株式会社阿米泰克 感应型位置检测装置
CN105308418A (zh) * 2013-06-13 2016-02-03 株式会社阿米泰克 感应型位置检测装置
TWI638978B (zh) 2013-07-03 2018-10-21 德商強那斯海登翰博士有限公司 用於掃描尺度之掃描單元以及位置測量裝置
US10571307B2 (en) 2015-08-11 2020-02-25 Continental Teves Ag & Co. Ohg Electronic control device
CN108027254A (zh) * 2015-08-11 2018-05-11 大陆-特韦斯股份有限公司 用于对测量变量进行测量的器件
US10578462B2 (en) 2015-08-11 2020-03-03 Continental Teves Ag & Co. Ohg Device for measuring a measurement variable
CN108603770A (zh) * 2016-02-17 2018-09-28 大陆-特韦斯股份有限公司 传感器
US10866120B2 (en) 2016-02-17 2020-12-15 Continental Teves Ag & Co. Ohg Sensor
US11169006B2 (en) 2016-02-17 2021-11-09 Continental Teves Ag & Co. Ohg Sensor
CN108885121A (zh) * 2016-03-17 2018-11-23 大陆-特韦斯股份有限公司 用于对测量变量进行测量的装置
CN108885121B (zh) * 2016-03-17 2021-08-17 大陆-特韦斯股份有限公司 用于对测量变量进行测量的装置
CN107647797A (zh) * 2016-07-25 2018-02-02 漳州灿坤实业有限公司 厚度量测装置与能量测食物厚度的煎烤机
CN107647797B (zh) * 2016-07-25 2020-06-09 漳州灿坤实业有限公司 厚度量测装置与能量测食物厚度的煎烤机
CN111442787A (zh) * 2019-01-17 2020-07-24 约翰内斯.海德汉博士有限公司 用于角度测量装置的扫描单元
CN111442787B (zh) * 2019-01-17 2024-06-04 约翰内斯.海德汉博士有限公司 用于角度测量装置的扫描单元
CN112577414A (zh) * 2020-12-18 2021-03-30 上海奥蓝迪物联网科技有限公司 脉冲型lc振荡感应式角度传感器及角度位置测量方法

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