[发明专利]用于检测正交信号的装置

说明书

本发明涉及一种用于检测信号单元的正交信号的装置，其中该信号 单元具有共同的供电导线和共同的接地线，并且该信号单元在运行中输 出在相位上相互偏移的两个矩形信号，用于在分析单元中进行分析。

这种装置比如在汽车中被用于针对车窗玻璃升降器、天窗、以及滑 动门、后盖等诸如此类的驱动系统，以检测电机的、并从而检测被驱动 部件的位置、速度或移动方向。作为传感器、通常是正交编码器，比如 可以使用霍尔传感器、但也是光编码器、容性和感性传感器等诸如此类。 对于这些传感器、也即对于其供电，同样如同对于输出信号一样需要安 装导线，所述导线通过电缆束传输至控制设备。该传感器在此或者可以 集成在电机中，或者可以作为所谓的“独立”传感器来实施。所述导线 在这种系统中产生造价，其中造价随着导线的数量而上升。在汽车中所 铺设的电缆束增加了汽车的重量。此外用于敷设电缆束的最大可能直径 受限于比如从车门到汽车底盘。此外在电缆束中附加的导线增大了故障 概率，比如由于在汽车中所需的插头接触。在此还具有其他的缺点，由 于每个导线对于干扰是敏感的，所以每个导线连接都具有技术风险。

在过去，如同传感器信号的输出一样采用了不同的途径来给传感器 供电，如在图1至4中所示，其示出了按照当前技术的普遍解决方案。

比如在图1中示出了本身已知的双传感器单元1，其包含有两个传 感器A、B，其输出信号通过晶体管TA及TB和电阻RA及RB而施加 到输出1A和1B上。另外为了供电还需要两个导线，也即一个共同的供 电导线VBATT以及一个共同的接地线GND。在这种构造中，在输出1A 和1B上的数据信号包含有关于电机、也即准确地说是这种电机转子的 位置和速度的完整信息内容。一个通常的分析电子装置(未示出)与输 出1A和1B相连接，该电子装置从而比如可以总是正确地检测电机位置 和电机速度。

在图2中示出了一个速度/方向传感器单元2，其又具有两个独立的 传感器A、B，这些传感器在此通过逻辑模块2AB利用相似的输出晶体 管TS、TD以及电阻RS及RD而施加到输出2S及2D上。该逻辑模块 2AB直接把该传感器A和B的位置信号分析为一个速度信号S(“Speed (速度)”)以及一个方向信号D(“Direction(方向)”)，其中相 应的速度信号及方向信号被输出到该输出2S和2D上。另外这里再次为 了供电而具有一个供电线VBATT和一个接地线GND，也即同样共计四 根导线。在此，关于通常的分析电子装置，也可以实现所期望的参数的 检测。

在这两个已知构造中的缺点是，总共需要四根导线，这导致前述的 缺点。

在图1和2的实施中，电阻RA、RB及RS、RD保护传感器输出以 防止对VBATT短路，其中这些电阻与晶体管TA、TB及TS、TD的所 谓“开路集电极”输出相串联。

在图1的实施的变化中，参见图3，另外还推荐在一个相似的双传 感器单元1`中把两个传感器输出信号作为两个相位偏移矩形信号调制 到该传感器单元1`的传感器A、B的供电电流上。从而为两个传感器A、 B设置了独立的供电线VBATT_A和VBATT_B，并把相应的矩形信号、 也即高/低电平调制到通过这些导线所传输的供电电流上，这比如借助电 阻RA、RB来进行。在此这两个电阻RA和RB可以是相同的，也即 RA＝RB＝R。

除了通过电阻，电流调制也可以以本身通常的方式通过电流源来进 行。

虽然在此该数据信号也包含有关于电机位置和速度的完整信息内 容，使得分析电子装置总能够正确检测相应的参数，但是该传感器单元 1`总还需要三根导线。

在图4中示出了具有仅两根导线VBATT_A和GND的传感器单元3 的一种变型方案，但在这种情况下在该传感器单元3中仅包含有一个单 独的传感器A。该唯一的传感器输出信号比如可以又通过晶体管TA和 电阻RA而被调制到供电线VBATT_A的供电电流上，并作为第二导线 而具有接地线GND。