專利名稱：適于通過多次轉(zhuǎn)動(dòng)提供輸入部件的角位置的指示的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明適于通過多次轉(zhuǎn)動(dòng)提供輸入部件的角位置的指示的設(shè)備。
背景技術(shù)：
位置指示裝置，如編碼器，用在多種應(yīng)用中，例如，包括檢測(cè)操作流體閥所需要的機(jī)械傳動(dòng)致動(dòng)器的位置。絕對(duì)編碼器為可以以絕對(duì)意義識(shí)別輸入部件的位置的編碼器，諸如作為具體角位置。這種編碼器可能掉電，并且在電力恢復(fù)時(shí)將通常仍然能夠以絕對(duì)項(xiàng)指示所述位置，即使編碼器在電力斷開的同時(shí)移動(dòng)。多匝絕對(duì)編碼器通常包括用于通過多次轉(zhuǎn)動(dòng)確定絕對(duì)位置的數(shù)個(gè)齒輪。然而，如果編碼器的檢測(cè)裝置碰巧落入中間位置，例如，在兩個(gè)變址位置之間，則測(cè)量值可能是模糊的。進(jìn)一步，如果一個(gè)檢測(cè)元件出現(xiàn)故障，則整個(gè)編碼器裝置通常將出現(xiàn)故障。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例的意圖是解決上述問題中的至少一些。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種適于通過多次轉(zhuǎn)動(dòng)提供輸入部件的角位置的指示的設(shè)備，該設(shè)備包括:至少兩個(gè)可旋轉(zhuǎn)部件，所述至少兩個(gè)可旋轉(zhuǎn)部件被配置為在使用中根據(jù)輸入部件旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)；至少一個(gè)檢測(cè)裝置，所述至少一個(gè)檢測(cè)裝置被配置為測(cè)量和輸出所述可旋轉(zhuǎn)部件中的至少一個(gè)的角位置，和被配置為使用來自所述至少一個(gè)檢測(cè)裝置的角位置測(cè)量值通過多次轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生所述輸入部件的角位置的指示的裝置，其中所述可旋轉(zhuǎn)部件被配置為同時(shí)但以不同的速率旋轉(zhuǎn)。每個(gè)可旋轉(zhuǎn)部件可以具有關(guān)于其它可旋轉(zhuǎn)部件的任何唯一的轉(zhuǎn)數(shù)比。每個(gè)可旋轉(zhuǎn)部件可以具有任何唯一(在所述可旋轉(zhuǎn)部件中)的轉(zhuǎn)數(shù)比，并且轉(zhuǎn)數(shù)比的選擇可以不存在任何限制，例如，轉(zhuǎn)數(shù)比不需要被選擇為滿足特定關(guān)系，例如與需要可旋轉(zhuǎn)部件具有整數(shù)基數(shù)的分度位置的解密算法一起工作。可替換地，可以根據(jù)一個(gè)或多個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)數(shù)比的選擇。例如，可旋轉(zhuǎn)部件可以被設(shè)置為使得在所述轉(zhuǎn)數(shù)比之中不存在公因數(shù)(除了 I)?？尚D(zhuǎn)部件可以包括具有不同齒數(shù)的齒輪。在使用中，所述可旋轉(zhuǎn)部件通常以連續(xù)的、非步進(jìn)方式沿著所述輸入部件移動(dòng)。檢測(cè)裝置可以提供所述可旋轉(zhuǎn)部件中的一個(gè)或多個(gè)的在360°的范圍內(nèi)絕對(duì)位置測(cè)量值，例如，采用光學(xué)、磁性或RF檢測(cè)技術(shù)。該設(shè)備可以包括A到N個(gè)所述可旋轉(zhuǎn)部件，每個(gè)可旋轉(zhuǎn)部件具有對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)數(shù)比Ra至Rn，并且其中所述檢測(cè)裝置具有被計(jì)算為下式的最大可允許峰值誤差:
權(quán)利要求
1.一種適于通過多次轉(zhuǎn)動(dòng)提供輸入部件(106)的角位置的指示的設(shè)備(100)，該設(shè)備包括: 至少兩個(gè)可旋轉(zhuǎn)部件(104A-104D)，所述至少兩個(gè)可旋轉(zhuǎn)部件被配置為在使用中根據(jù)輸入部件(106)旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)； 至少一個(gè)檢測(cè)裝置(114A)，所述至少一個(gè)檢測(cè)裝置被配置為測(cè)量和輸出所述可旋轉(zhuǎn)部件中的至少一個(gè)的角位置,和 裝置(114)，所述裝置(114)被配置為使用來自所述至少一個(gè)檢測(cè)裝置的角位置測(cè)量值通過多次轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生所述輸入部件的角位置的指示， 其中所述可旋轉(zhuǎn)部件被配置為同時(shí)但以不同的速率旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中每個(gè)可旋轉(zhuǎn)部件(104A-104D)具有關(guān)于其它可旋轉(zhuǎn)部件的任何唯一的轉(zhuǎn)數(shù)比。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中每個(gè)可旋轉(zhuǎn)部件(104A-104D)具有關(guān)于其它可旋轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)數(shù)比，所述可旋轉(zhuǎn)部件被設(shè)置為使得在轉(zhuǎn)數(shù)比之中不存在公因數(shù)(除了 I)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的設(shè)備，其中所述可旋轉(zhuǎn)部件(104A-104D)包括多個(gè)齒輪，每個(gè)齒輪具有不同的/唯一的齒數(shù)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，在使用中，所述可旋轉(zhuǎn)部件(104A-104D)以連續(xù)的、非步進(jìn)方式沿著所述輸入部件(106)移動(dòng)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述至少一個(gè)檢測(cè)裝置(114A)提供所述可旋轉(zhuǎn)部件(104 A-104D)中的一個(gè)的在360°的范圍內(nèi)絕對(duì)位置測(cè)量值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中所述至少一個(gè)檢測(cè)裝置(114A)采用光學(xué)、磁性或RF檢測(cè)技術(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中該設(shè)備包括A到N個(gè)所述可旋轉(zhuǎn)部件(104A-104D)，每個(gè)可旋轉(zhuǎn)部件具有對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)數(shù)比1^至&，并且其中所述檢測(cè)裝置(114A)具有一精度，使得所述檢測(cè)裝置的最大可允許峰值誤差滿足下式:
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述多個(gè)可旋轉(zhuǎn)部件(104A)中的一個(gè)直接地或間接地驅(qū)動(dòng)所有剩余的所述可旋轉(zhuǎn)部件(104B-104D)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述多個(gè)可旋轉(zhuǎn)部件(104A-104D)中的每一個(gè)具有名義上零位置，并且產(chǎn)生所述輸入部件的角位置的指示的裝置(114)被配置為通過計(jì)算所述可旋轉(zhuǎn)部件已經(jīng)從它們的零位置開始通過多遠(yuǎn)而產(chǎn)生位置指示。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中由產(chǎn)生所述輸入部件的角位置的指示的裝置(114)執(zhí)行的計(jì)算包括使所述可旋轉(zhuǎn)部件(104)虛擬地回繞至它們各自的零位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中產(chǎn)生所述輸入部件的角位置的指示的裝置(114)被配置為: 使一序列的可旋轉(zhuǎn)部件(104A)中第一可旋轉(zhuǎn)部件虛擬地回繞(402)至其零位置；隨后 針對(duì)除了該序列中的第一個(gè)可旋轉(zhuǎn)部件之外的每個(gè)所述可旋轉(zhuǎn)部件(104B-104D): 基于該序列中的先前的旋轉(zhuǎn)部件(104A)在虛擬地回繞時(shí)已經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度計(jì)算(406)所述可旋轉(zhuǎn)部件(104B-104D)的虛擬地位置，以及 虛擬地回繞(408)該序列中的所述可旋轉(zhuǎn)部件(104B-104D)和所有所述先前的旋轉(zhuǎn)部件(104A)，使得它們位于它們的零位置處。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述計(jì)算(406)采用在該序列中的所述先前的可旋轉(zhuǎn)部件(104A)位于它們的零位置處時(shí)表示所述可旋轉(zhuǎn)部件(104B-104D)的位置的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，如查找表，以及在所述可旋轉(zhuǎn)部件處于對(duì)應(yīng)的所述位置時(shí)表示該序列中的所有先前的可旋轉(zhuǎn)部件已經(jīng)總共多少次通過它們的零位置的數(shù)據(jù)。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述可旋轉(zhuǎn)部件(104A-104D)是以共面方式設(shè)置的。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述可旋轉(zhuǎn)部件(104A-104D)是以同軸方式設(shè)置的。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備未被提供恒定功率。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中所述至少一個(gè)檢測(cè)裝置(114A)測(cè)量所述可旋轉(zhuǎn)部件(104)的、由電力未被提供至該設(shè)備時(shí)發(fā)生的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的位置。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的設(shè)備，包括用于使得能夠在所述可旋轉(zhuǎn)部件(104)移動(dòng)時(shí)激活所述至少一個(gè)檢測(cè)裝置(114A)的開關(guān)結(jié)構(gòu)(113)。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中設(shè)置包括多于一個(gè)所述檢測(cè)裝置(114A)的組件，用于測(cè)量單個(gè)所 述可旋轉(zhuǎn)部件(104)的位置，使得在該組件中的一個(gè)檢測(cè)裝置出現(xiàn)故障時(shí)，則使用該組件中的另一個(gè)檢測(cè)裝置代替。
20.一種通過多次轉(zhuǎn)動(dòng)提供輸入部件(106)的角位置的指示的方法，該方法包括下述步驟: 測(cè)量至少兩個(gè)可旋轉(zhuǎn)部件(104A-104D)的角位置，所述至少兩個(gè)可旋轉(zhuǎn)部件被配置為在使用中根據(jù)輸入部件(106)旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，所述可旋轉(zhuǎn)部件被配置為同時(shí)但以不同的速率旋轉(zhuǎn)，以及 采用角位置測(cè)量值通過多次轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生所述輸入部件的角位置的指示。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，還包括下述步驟: 在一時(shí)間周期內(nèi)獲取多個(gè)可旋轉(zhuǎn)部件(104A)中的第一個(gè)可旋轉(zhuǎn)部件的位置測(cè)量值； 在該時(shí)間周期獲取多個(gè)可旋轉(zhuǎn)部件(104B)中的另一個(gè)可旋轉(zhuǎn)部件的位置測(cè)量值；給定第一個(gè)可旋轉(zhuǎn)部件的測(cè)量位置和所述多個(gè)可旋轉(zhuǎn)部件的旋轉(zhuǎn)之間的已知的關(guān)系，將所述另一個(gè)可旋轉(zhuǎn)部件的測(cè)量位置與所述另一個(gè)可旋轉(zhuǎn)部件的預(yù)期位置進(jìn)行比較，以及在所述另一個(gè)可旋轉(zhuǎn)部件的測(cè)量位置不與所述預(yù)期位置對(duì)應(yīng)時(shí)，標(biāo)記可能讀數(shù)誤差狀態(tài)。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的方法，還包括通過檢測(cè)所述可旋轉(zhuǎn)部件(104)中的至少一個(gè)的角旋轉(zhuǎn)的缺失檢查讀數(shù)誤差的步驟。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，還包括下述步驟: 提供與所述可旋轉(zhuǎn)部件(104)中的至少一個(gè)相關(guān)聯(lián)的至少一個(gè)遞增計(jì)數(shù)器(114C)，以及 采用來自所述至少一個(gè)遞增計(jì)數(shù)器的輸出，基于至少一個(gè)相關(guān)聯(lián)的可旋轉(zhuǎn)部件的多次轉(zhuǎn)動(dòng)的計(jì)數(shù)，計(jì)算所述輸入部件的位置。
24.根據(jù)權(quán)利要求20-23中任一項(xiàng)所述的方法，其中在檢測(cè)到所述可旋轉(zhuǎn)部件(104B)中的一個(gè)(或多個(gè))出現(xiàn)故障時(shí)，該方法包括: 測(cè)量無故障的所述可旋轉(zhuǎn)部件(104A，104C，104D)的角位置，以及采用無故障的可旋轉(zhuǎn)部件的角位置測(cè)量值通過減小的多次轉(zhuǎn)動(dòng)范圍產(chǎn)生所述輸入部件(106)的角位置的指 示。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種適于通過多次轉(zhuǎn)動(dòng)提供輸入部件(106)的角位置的指示的設(shè)備(100)，該設(shè)備包括被配置為在使用中根據(jù)輸入部件(106)旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的至少兩個(gè)可旋轉(zhuǎn)部件(104A-104D)，和被配置為測(cè)量和輸出所述可旋轉(zhuǎn)部件中的至少一個(gè)的角位置的至少一個(gè)檢測(cè)裝置(114A)。所述可旋轉(zhuǎn)部件被配置為同時(shí)但以不同的速率旋轉(zhuǎn)。該設(shè)備還包括被配置為使用來自所述至少一個(gè)檢測(cè)裝置的角位置測(cè)量值通過多次轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生所述輸入部件的角位置的指示的裝置(114)。
文檔編號(hào)G01D5/04GK103201596SQ201080068722
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2010年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月24日
發(fā)明者托馬斯·理查德·斯塔福德, 斯圖亞特·梅斯菲爾德·雷, 艾倫·斯蒂芬·巴登, 菲利普·斯蒂芬·欣奇克利夫 申請(qǐng)人:羅托克控制有限公司