[发明专利]利用雷达技术检测转动位置的角度传感器

说明书

本发明涉及利用雷达技术检测转动位置的角度传感器，角度传感器具有基体，转动元件支承在基体中，使得转动元件能够围绕转动轴线旋转。在基体上布置有多个发送天线，发送天线发射相应的发送信号。切向于转动轴线地观察，在转动元件上在距转动轴线径向反射距离处布置有仅在部分圆周之上延伸的反射元件，反射元件反射由相应的发送天线发射的相应的发送信号。多个接收天线布置在基体处，接收天线接收由反射元件反射的信号作为相应的接收信号并且将其相应的接收信号输送给评估装置。评估装置通过仅评估输送给其的接收信号或通过评估输送给其的接收信号和根据发送信号测定的基础信号来测定转动元件的转动位置。

技术领域

本发明基于一种角度传感器，

-其中，角度传感器具有基体和转动元件，

-其中，转动元件支承在基体中，使得转动元件能够围绕转动轴线旋转，

-其中，在基体上布置有多个发送天线，发送天线出射相应的第一发送信号，

-其中，在基体上布置有多个接收天线，接收天线接收相应的第一接收信号并且将它们各自的第一接收信号输送给评估装置，并且

-其中，评估装置通过仅评估输送给其的第一接收信号、或通过评估输送给其的第一接收信号和根据第一发送信号测定的第一基础信号来测定转动元件的转动位置。

背景技术

这种角度传感器在US 2016/0 138 946 A1中披露。

角度传感器对于很多应用是必需的。例如，在电机中，为了定位任务必须测量机械的转动角度并将其作为用于电流调节的反馈。例如，对于伺服驱动器通常使用光学、磁、电感或电容角度传感器。在多种情况下，角度传感器是独立的构件，其中，角度传感器的基体与机器的基体连接并且角度传感器的转动元件与机器的、待检测其转动位置的旋转轴连接。在一些情况下，角度传感器是机器的集成构件。

与采用该方案还是其它方案无关，角度传感器总是由对实体量具进行扫描的检测单元构成。检测单元布置在角度传感器的基体上，实体量具布置在角度传感器的转动元件上。可行的是，角度传感器自身来测定转动位置并且将其传递给控制器。或者，角度传感器能够转发原始信号、例如正弦和余弦信号，然后，其它装置(例如所提及的控制器)从原始信号中测定转动位置。

已知的角度传感器具有不同的缺点。

因此，例如高精度的光学角度传感器是昂贵的，因为通常需要高精度地来相对于实体量具安装检测单元。在设计为集成的角度传感器的情况下，这种传感器易受污染并且必须由机器的制造商以复杂的方式封装。

实体量具必须为达到18位以及更大范围的高精度而以高成本制造，大多以微结构技术中制造，因为结构大小随精度等级的增加而变得越来越小。这尤其适用于在微米范围中待以透射或反射的方式扫描的光学结构。在实体量具被设计为编码的多极磁轮或多极齿轮、或被设计为以电感或电容的方式作用的电路板结构的情况下，需要以距实体量具非常小的距离来扫描。这种扫描通常不适合于工业。

此外，实体量具将越来越小，以便使被动的结构空间最小化，该结构空间不用于机器的真正目的(例如施加转矩)。

常规的实体量具是借助于一个扫描单元来扫描的，在一些情况下也借助于多个扫描单元来扫描。实体量具的编码轨迹通常以小空间平行地、串行地或作为所谓的游标线圈圆形地布置。

在线性距离测量的范畴内，还已知有在波导管中使用相位测量雷达技术的测量方法和测量装置，以便以数微米的定位分辨率在定位任务中检测数米的距离。能够仅示例性地参考DE 10 2013 209 364 A1和DE 10 2013 202 765 A1。这种测量装置包括用于接收电磁波的传感器和用于引导电磁波的引导部件。引导部件构成为细长的波导管。引导部件优选地由金属构成或被金属镀层。引导部件在纵向方向上具有用于引导电磁波的缝隙。例如能够借助所谓的六端口电路评估接收到的信号。

发明内容