[发明专利]电容式位置检测器

权利要求书

1、一种电容式位置检测器包含：通过给定的距离(H)相互隔开和可沿至少一个测量路径(X)相对移动的滑块(20)和标尺(10)，所述滑块包含：至少两个发射电极(21a、21b)；至少一个接收电极(21c)；产生加给所述发射电极电信号的第一装置(629)；和对由所述接收电极所接收到的信号进行计测的第二装置；其特征在于，标尺(10)包含：至少一个凹或凸的外形特征区(11)，所述第二装置处理在所述滑块上从所述发射电极耦合到所述接收电极的信号，所述标尺外形特征区(11)的构成使得当所述滑块(20)和标尺(10)沿测量路径(X)有相对位移时会通过耦合电容(C_ac、C_bc)的变化而影响耦合到所述滑块的所述信号。

2、如权利要求1所述电容式位置检测器，其特征在于，所述标尺（10）包含若干个沿至少一个测量路径（X）排列的凹或凸的外形特征区（11）以形成周期性规则结构，所述滑块包含至少一个沿所述测量路径（X）延伸的电极阵列和在一个周期分布中将至少两个电信号（V_a、V_b）连接于所述各电极的开关装置。

3、如权利要求2所述的电容式位置检测器，其特征在于，加给至少两个发射电极（21a，21b）的电信号（V_a、V_b）是两个幅值和频率相同而极性相反的交流信号，所述发射电极大体上与接收电极（21c）共面。

4、如权利要求3所述电容式位置检测器，其特征在于，所述标尺（510）包含一个沿至少一个测量路径（X）形成具有周期（T_x）的周期结构的外形特征区阵列，所述滑块（520）包含：沿所述路径延伸的至少一行电极（521）;和按照其周期对应于所述周期结构的周期（T_x）或其倍数的给定信号分布把所述行电极的每一个电极连接到交流信号（V_a、V_b）之一、或连接到交流放大器（522）输入端之一、或连接到屏蔽电位的交换装置（525），所述交换装置（525）能使所述分布沿所述电极行（521）移位。

5、如权利要求4所述电容式位置检测器，其特征在于，所述交换装置（525）允许信号分布至少具有这样一个信号序列：至少一个电极（521a）连接于第一交流信号（V_a）;至少一个电极（521g）连接于屏蔽电位（V_g）;至少一个电极（521c）连接于差分放大器（522）的第一输入端（525c）;至少一个电极（521g）连接于屏蔽电位（V_g）;至少一个电极（521b）连接于第二交流信号;至少一个电极（521g）连接于屏蔽电位（V_g），至少一个电极（521d）连接于差分放大器（522）的第二输入端;和至少一个电极（521g）连接于屏蔽电位，所述信号序列的周期对应于两个标尺周期。

6、如权利要求1所述电容式位置检测器，其特征在于，所述滑块（420）包含：至少一对相同的、共面的、连接于差分放大器（422）的两输入端的接收电极（421c、421d）;和至少两个更靠近接收电极之一（421c）的发射电极（421a、421b）。

7、如权利要求6的电容式位置检测器，其特征在于，对应于所述更靠近接收电极之一（421c）的每组发射电极（421a、421b），所述滑块（420）包含另一组更靠近另一接收电极（421d）的相同的发射电极（421a′、421b′），在接收电极（421c、421d）两侧上对应的发射电极（421a、421b′;421b、421a′）连接于幅值、频率相同而极性相反的交流信号，所述标尺（410）的外形特征区（411）的形状使得能通过它的移位改变发射电极和接收电极之间的耦合电容并在差分放大器（422）的两输入端之间获得差分信号。

8、如权利要求3和7的电容式位置检测器，其特征在于，所述滑块（620）包含两行沿测量路径（X）排列的相同的发射电极（621）和沿每个所述行延伸的接收电极（621c、621d），向每行发射电极（621）提供相同但极性相反的交流信号分布的交换装置（629），所述开关装置（629）允许所述分布沿所述行移位，每个接收电极（621c、621d）连接于差分放大器（622）的输入端（622c、622d）。