[发明专利]绝对高分辨率分段或转数计数器

说明书

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的绝对高分辨率分段(segment)或转数(revolution)计数器，其可以在两个方向计数并包括至少一个活动励磁磁体。 

背景技术

绝对线性分段或转数计数器在不需要外部电能的情况下获取其永久存储的计数信息。该计数器从处于任何条件(即，也是在接近零的速度)下的驱动器的动能中产生计数和存储所需的电能。这里，被检测并存储的转数在物理学上讲是无限制的。该计数器以绝对的方式执行其高分辨率功能，即其当前位置在中断电源并再次接通电源后可未延迟地为该计数器可用。 

一般来说，在一转(one revolution)内的高分辨率计数器称为单圈(singleturn)，一转的高分辨率与对几转的计数的组合称为多圈。因此，本发明涉及多圈(multi turn)。 

用于检测平移和/或旋转运动的磁性元件称为脉冲金属丝运动检测器(如US 4,364,013公开的)或韦根(Wiegand)传感器(如DE 4 107 847 C1或DE 2 817 169 C2公开的)，其中铁磁材料的预处理金属丝被传感器线圈所缠绕。起初在铁磁材料中方向随意的磁区(称为磁畴或Weiβ区)在外部机械力和/或磁力的影响下将其自身定向在一个单域。在施加了某个方向和大小的外磁场后，该域“突然翻转(flap over)”，其产生可以作为输出信号的电压脉冲。 

在铁磁材料中，具有不同磁化方向的相邻原子的磁矩的相互作用是非常强的，其导致磁矩在小的空间区域对准。上述磁域、Weiβ区或区域被称为布洛赫壁的过渡层彼此分开。由于外力的影响，如上所述，有可能实现上述单域、铁磁元件的自我形成。如果该域被引入了某大小和方向的外磁场，则起始位置的基础磁体(优选为金属丝端点)像多米诺骨牌一样翻到外磁场的方向，这会导致在铁磁元件中出现具有有限速度的翻转事件的波浪，而且该速度比励磁磁体的速度大，由此可以说是该域的“瞬时翻转”。

根据DE 102 59 223，在铁磁元件之间作用的上述布洛赫壁效应用于估计励磁磁体的极性和位置，其在于通过附加传感器元件，可以确定从两个前端开始的铁磁元件的反磁化部署方向，即铁磁元件的反磁化方向。 

在具有励磁磁体和半圈分辨率的特性的一般情况中，转数计数器系统完全由与最后存储的已知励磁磁体的位置相关的四个已知励磁磁体的状态来描述。 

但是，通过测量，可以实现具有可想到的简单机械结构的位置检测器，该位置检测器可在速度接近零时无故障工作，且一旦出现常规能量供应故障，仅一个铁磁元件位于励磁磁体的两个运动方向中，其中，应当注意的是，有关铁磁元件反磁化部署方向的信息可以从励磁磁体的励磁极及其在同一个时间点Ts处的极性中得到。该位置检测器的最优简化布置使得该位置检测器还可能从传感器线圈的输出信号同时获得用于包括计数器设备的估计电子设备的能量。 

不管基本可能且可想到的该检测器的简单机械结构，经验表明，未来的应用需要极其小型化的系统的结构元件，由此该系统大幅度降低成本，同时不能放弃寿命长以及独立于外部能量的布置的优点。 

发明内容

因此，本发明的目的是进一步将作为高分辨率线性分段或旋转计数器的多圈传感器发展成单芯片方案(one-chip-solution)。 

该目的通过权利要求1的特征来实现。 

从属权利要求体现本发明的进一步的特征。 

在这方面，考虑目前使用的技术是很重要的。 

在以下中存在多圈： 

1.具有光/机械传动装置的光学单圈， 

2.具有磁/机械传动装置的光学单圈， 

3.具有光/机械传动装置的磁单圈， 

4.具有磁/机械传动装置的磁单圈。 

此外，与相应传动装置方案相结合的电容性单圈是已知的。 

尽管传动装置不能保证绝对旋转速度的检测(这是因为只有严格限定的旋转圈数可以被检测，且由于可能的尺寸和可预计的成本，他们仅能够经受严格限定的速度和加速度)，但无论如何均以比较评价的方式提及该传动装置，以阐述本发明的概念。 

电动(battery-operated)的多圈不是绝对的多圈，因为它们具有外部电能源，而且从技术上讲，在许多方面都不安全。 

本发明专利申请公开的绝对多圈不受限于应用技术而受限于物理学。