[发明专利]具有二进制和十进制输出的绝对位置磁编码器

说明书

相关申请

本申请要求对于2007年10月22日提交的美国临时专利申请60/981600的优先权，该申请的全部内容通过引用结合于本文中。

技术领域

本发明主要涉及用于确定具有磁极的靶(target)的绝对位置的磁传感器的使用。

背景技术

磁编码器一般用于确定机械系统中移动物体的位置，以便物体的位置或移动能在机械系统中得到控制。磁编码器一般包括靶，靶包括安装在移动物体上的双多极磁道和放置在相应磁道的极附近的磁传感器(例如，几串霍尔效应器件)。相应磁道的极间隔一般是不同的，以引起相应磁道上的磁传感器检测到的信号中的相差。随后，磁传感器的相应信号之间的相差用于在任何给定时间确定靶的位置并因此确定可移动物体的位置。换而言之，磁道之一(即，“被测量磁道”)的位置能通过比较被测量磁道上的磁传感器输出的信号和另一个磁道(即，“参考磁道”)上的磁传感器输出的信号来确定。

根据通过其利用磁编码器的控制系统，可能期望编码器的十进制输出或二进制输出。在期望十进制输出的此类情况下，能为磁编码器配置具有特定数量的北/南极对(以下称为“极对”)的被测量磁道和具有特定分辨率(即，每极对的“计数”或“边缘(edge)”)的磁传感器，以产生被测量磁道的每转的计数或边缘的某个总数量，该总数量可由10、100等除尽以产生每转整数的计数。例如，在磁编码器配置用于十进制输出时，经常期望被测量磁道的每转1000个计数的分辨率。此类分辨率能通过提供具有25个极对的被测量磁道、24个极对的参考磁道和具有每极对160个计数的分辨率的磁传感器的靶来实现(即，25个极对x160计数/极对＝被测量磁道的每转总共4000个计数；然后除以4以实现被测量磁道的每转1000个计数的期望分辨率)。

在期望二进制输出的此类情况下，能为磁编码器配置具有特定数量的极对的被测量磁道和具有特定分辨率的磁传感器，以产生被测量磁道的每转的计数或边缘的某个总数量，该总数量是2的倍数(factor)以产生每转二进制数的计数。例如，在磁编码器配置用于二进制输出时，经常期望被测量磁道的每转1024个计数的分辨率。此类分辨率能通过提供具有32个极对的被测量磁道、31个极对的参考磁道和具有每极对128个计数的分辨率的磁传感器的靶来实现(即，32个极对x128计数/极对＝被测量磁道的每转总共4096个计数；然后除以4以实现被测量磁道的每转1024个计数的期望分辨率)。

发明内容

然而，要将常规磁编码器从十进制输出重新配置成二进制输出，必须更改靶，以将具有有助于十进制输出的特定数量的极对(例如，25个极对)的被测量磁道替代具有有助于二进制输出的特定数量的极对(32个极对)的被测量磁道。磁传感器也必须重新配置或替换以提供有助于十进制输出或二进制输出的分辨率。

在一方面中，本发明提供一种能够十进制输出和二进制输出的绝对位置磁编码器，而不更改或替换靶或被测量磁道或参考磁道的任一个。所述绝对位置磁编码器包括配置用于二进制输出的第一磁道、配置用于十进制输出的第二磁道以及定位在第一和第二磁道附近以检测第一和第二磁道的磁场的相应磁传感器。该绝对位置磁编码器还包括由单个北/南极对组成的第三磁道和定位在第三磁道附近以检测第三磁道的磁场的多个霍尔效应器件。该编码器是选择性地可操作的，以提供二进制输出和十进制输出之一。

在另一方面中，本发明提供一种计算编码器的绝对位置的方法，包括提供配置用于二进制输出的第一磁道，提供配置用于十进制输出的第二磁道，从第一磁道检测第一计数值，大致与第一计数值同时地从第二磁道检测第二计数值，以及使用第一和第二计数值来计算指示编码器的绝对位置的第三计数值。第三计数值有助于提供二进制输出和十进制输出之一。

通过考虑以下详细描述和附图，本发明的其它特征和方面将变得明显。

附图说明

图1是本发明的绝对位置磁编码器的示意图，其示出第一磁道、第二磁道、在第一和第二磁道附近的相应磁传感器、第三磁道以及在第三磁道附近的多个霍尔效应器件，其中，示出第一与第二磁道之间的第一相间隔。

图2是图1的绝对位置磁编码器的示意图，其示出第一与第二磁道之间的第二相移间隔。

图3是图1的绝对位置磁编码器的示意图，其示出第一与第二磁道之间的第三相移间隔。

图4是图1的绝对位置磁编码器的示意图，其示出第一与第二磁道之间的第四相移间隔。

图5是图1的绝对位置磁编码器的示意图，其示出第一与第二磁道之间的第五相移间隔。