電容式旋轉(zhuǎn)位置編碼器及電容式旋轉(zhuǎn)位置檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電容式旋轉(zhuǎn)位置編碼器及電容式旋轉(zhuǎn)位置檢測方法。編碼器包括收發(fā)器單元和配對物，收發(fā)器單元包括：N個導電的電容敏感區(qū)形成的第一布置，敏感區(qū)實施為均勻分布于外圍并具有預定角度范圍內(nèi)的角度節(jié)段；導電的參考區(qū)和評價電路，能通過評價電路確定參考區(qū)和其中一個敏感區(qū)之間的電容值。敏感區(qū)和參考區(qū)實施為第一電子印刷電路板上的導體跡線結(jié)構(gòu)。配對物與收發(fā)器單元對置并能繞著旋轉(zhuǎn)軸相對于收發(fā)器單元旋轉(zhuǎn)，并包括：參考耦合區(qū)，其與參考區(qū)對置地布置；X≥3個的導電的代碼區(qū)形成的布置，其電連接到參考耦合區(qū)。代碼區(qū)實施為具有與敏感區(qū)至少大致相同的預定角度范圍的角度節(jié)段，并關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸以非旋轉(zhuǎn)對稱角分布的方式布置。
【專利說明】電容式旋轉(zhuǎn)位置編碼器及電容式旋轉(zhuǎn)位置檢測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電容式旋轉(zhuǎn)位置編碼器以及電容式旋轉(zhuǎn)位置確定的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 本發(fā)明具體地涉及電容式旋轉(zhuǎn)位置編碼器的【技術(shù)領(lǐng)域】，在該編碼器中，在通過電 介質(zhì)相對于彼此隔離的導電區(qū)隨旋轉(zhuǎn)位置而變化的重疊和在這種情況下變化的所述導電 區(qū)之間的電容值的輔助下確定旋轉(zhuǎn)位置。根據(jù)簡化的理論模型，在這種情況下，所得的電容 值與面積重疊比率成正比。
[0003] 在這種情況下，在旋轉(zhuǎn)編碼器中，導電區(qū)可用氣隙作為電介質(zhì)無接觸地一個在另 一個上地進行旋轉(zhuǎn)，結(jié)果傳感器系統(tǒng)沒有出現(xiàn)機械磨損。除了諸如空氣的氣體之外，這種類 型的旋轉(zhuǎn)編碼器還可用液體作為電介質(zhì)（也就是說，例如，在水或油中）進行操作。然而， 另選地，還可以采用通過固體電介質(zhì)相對于彼此對應地絕緣并且（例如）還重疊地滑動的 區(qū)域。
[0004] 為了得到絕對的旋轉(zhuǎn)位置，必須提供能夠在所需的測量范圍（也就是說，例如，整 轉(zhuǎn)）內(nèi)進行明確的（也就是說，絕對的）旋轉(zhuǎn)位置確定的電容區(qū)布置。這可以（例如）通 過電容比的非旋轉(zhuǎn)對稱構(gòu)造來實現(xiàn)。例如，如（例如）在（例如）US 2005/110768中的便 攜式音樂播放器的操作單元的情況下已知的，采用布置成環(huán)形的多個電容敏感區(qū)并且手指 (人或被實施為導電電極）沿著環(huán)形掃過這多個電容敏感區(qū)。然而，與這種操作單元形成對 照，在這里討論的旋轉(zhuǎn)位置編碼器具有明顯更高的精度和低于1度的角度測量精度，優(yōu)選 地，甚至明顯更低，也就是說，例如，在1/10度、1/100度或更低的范圍內(nèi)。
[0005] 盡管假定可以實現(xiàn)電容區(qū)的對應幾何構(gòu)造、電容值與旋轉(zhuǎn)位置的線性或已知的相 關(guān)性，但這種類型的位置確定還受各種干擾影響（諸如，例如，變化的區(qū)域距離、電介質(zhì)的 改變（例如，取決于空氣濕度、溫度）、外部電場、軸向偏移、區(qū)域的不平行）的影響。
[0006] 具體地，然而，非旋轉(zhuǎn)對稱布置表明的缺點是（具體地，如果需要以高角度分辨率 進行準確的旋轉(zhuǎn)位置確定），它們也對各種干擾影響（諸如，離心率、傾斜、軸向距離變化、 晃動）和外部干擾場敏感。
[0007] 在這種情況下，由于造成測量誤差的誤差影響，導致為進行絕對旋轉(zhuǎn)位置編碼而 引入的"代碼"不對稱不能與可能其它的對稱移位區(qū)分開來。在如（例如）US5, 736, 865中 描述的現(xiàn)有技術(shù)中的旋轉(zhuǎn)對稱編碼的情況下，可以按通過幾何形狀進行控制的方式來減少 或避免這種問題，但由于對稱性，導致在這種情況下絕對位置信息不再是可用的。
[0008] 為了得到準確的絕對位置信息，可僅僅增加沿著外圍的敏感區(qū)的數(shù)量，以由于所 述敏感區(qū)的角距較小，導致得到更高的角度分辨率。然而，就制造位置編碼器而言和信號評 價而言，在實踐時都是復雜的。被大量制造并且可按相應簡單和低成本方式使用的用于確 定電容的標準電子組件（具體地，集成電路或用于這種電路的IP核）通常提供對有限數(shù)量 通道（例如，大致達10、12、14、16或20個通道）的評價。用于評價更大數(shù)量的通道（例如， 50或更多個通道）的組件沒有被用作標準，或者因多路復用器電路等而需要額外的硬件花 費。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的一個目的在于改進電容式旋轉(zhuǎn)位置編碼器，具體地，在一轉(zhuǎn)內(nèi)被絕對編 碼的旋轉(zhuǎn)位置編碼器，具體地，具有范圍小于1度（優(yōu)選地，〇. 1度或更低）的高角度精度的 旋轉(zhuǎn)位置編碼器。
[0010] 一個特定目的是提供一種電容式旋轉(zhuǎn)位置編碼器，該編碼器在一轉(zhuǎn)內(nèi)被絕對編碼 并且以范圍為小于1度（優(yōu)選地，大約0. 1度或更低的幅度范圍）的高角度精度來決定旋 轉(zhuǎn)位置。
[0011] 本發(fā)明的一個目的是提供一種電容式旋轉(zhuǎn)位置編碼器，該編碼器可以被實施為使 得，在評價期間，至少部分地補償頻繁的誤差源（諸如，離心率、晃動、傾斜、環(huán)境條件的改 變）。
[0012] 旋轉(zhuǎn)位置編碼器的大規(guī)模生產(chǎn)還有小型化和成本降低是目的的其它部分。
[0013] 在這種情況下，本發(fā)明的另一個目的還提供了 一種用于絕對位置確定的電容式編 碼器，可用大量的商購常規(guī)電子組件并且可用電子生產(chǎn)中常規(guī)的標準工序來制作所述電容 式編碼器。
[0014] 另一個目的提供了一種在電容式旋轉(zhuǎn)位置傳感器中高度準確地確定旋轉(zhuǎn)位置 (具體地，在子角度范圍內(nèi)）的對應評價方法，具體地，其中，意圖在評價期間對多樣性的誤 差和干擾影響進行補償或平均。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明，涉及一種用于絕對確定繞著旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)位置的電容式旋轉(zhuǎn)位置編 碼器。
[0016] 這個旋轉(zhuǎn)位置編碼器具有收發(fā)器單元，所述收發(fā)器單元包括：
[0017] 〇N個導電的電容敏感區(qū)形成的第一布置，所述敏感區(qū)被實施為均勻分布于外圍 并且具有預定角度范圍的角度節(jié)段，具體地，大致為360° /N的角度節(jié)段（大致由于從技術(shù) 上推斷角度節(jié)段之間所需的距離，所述距離與角度節(jié)段寬度略微相關(guān)，例如，小于角度節(jié)段 寬度的20%，和/或在可能的制作工程容差的含義內(nèi)），
[0018] 〇導電的參考區(qū)，以及
[0019] 〇評價電路，能借助于所述評價電路來確定所述參考區(qū)和其中一個所述敏感區(qū)之 間的電容值。
[0020] 在這種情況下，所述敏感區(qū)和所述參考區(qū)被實施為第一電子印刷電路板上的導體 跡線結(jié)構(gòu)。
[0021] 這個旋轉(zhuǎn)編碼器此外還具有配對物，所述配對物位于與所述收發(fā)器單元對置的位 置并且能繞著所述旋轉(zhuǎn)軸相對于所述收發(fā)器單元旋轉(zhuǎn)，并且該配對物包括：
[0022] 〇參考耦合區(qū)，所述參考耦合區(qū)以與所述參考區(qū)對置的方式布置，
[0023] 〇X彡3個導電的代碼區(qū)形成的布置，所述代碼區(qū)形成的布置電連接到所述參考 奉禹合區(qū)。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明，所述代碼區(qū)被實施為具有與所述敏感區(qū)至少大致相同的預定角度范 圍的角度節(jié)段并且被布置成關(guān)于所述旋轉(zhuǎn)軸成旋轉(zhuǎn)不對稱（或非旋轉(zhuǎn)對稱）角分布。
[0025] 換句話講，根據(jù)本發(fā)明，使用不對稱來替代對頻繁誤差源的誤差補償?shù)囊阎獙ΨQ， 這種不對稱被實施為使得，可同樣地執(zhí)行誤差補償?shù)Y(jié)果可以額外進行絕對位置的確定。
[0026] 這可以依據(jù)不對稱根據(jù)本發(fā)明來實現(xiàn)，所述不對稱被按以下這種方式實施：盡管 這個幾何不對稱，但實現(xiàn)了檢測到的測量值的對稱平衡，基于此，可以執(zhí)行對誤差的補償。 在這種情況下，不對稱使得可以確定位置的絕對值，平衡比使得能夠?qū)⒎恋K確定旋轉(zhuǎn)位 置的干擾影響進行數(shù)值補償。
[0027] 以下，說明根據(jù)本發(fā)明的電容式旋轉(zhuǎn)位置編碼器的一個示例性實施方式。
[0028] 在這種情況下，旋轉(zhuǎn)位置編碼器配備有數(shù)量為N的電容敏感區(qū)，可以用所述敏感 區(qū)在各情況下確定相對于參考區(qū)（或其它區(qū)中的一個）的電容值。
[0029] 對電容值的這種確定借助于電子電路來實現(xiàn)，所述電子電路也可以被完全或 部分實施為芯片中的集成電路。舉例來說，這種類型的電容測量的一個可行原理在W0 2011/025812或EP 2 470 919中有所描述或者可收集自制造商的數(shù)據(jù)表，諸如，例如，得自 制造商"Analog Devices (模擬裝置）"的組件"AD7142"或得自同一或某個其它制造商的 類似組件的數(shù)據(jù)表。這種類型的集成電路已經(jīng)可以在內(nèi)部具有各式各樣的用于電容確定的 補償和參考電路，例如，用于改變環(huán)境條件（諸如，溫度、空氣濕度等）的校準邏輯或用于改 進所確定的電容測量值的其它校準數(shù)據(jù)。
[0030] 在這個實施方式中，在敏感區(qū)和與RF信號發(fā)送器連接的參考區(qū)之間在各情況下 實現(xiàn)電容確定。
[0031] 在以環(huán)的節(jié)段形式示出的示例中，敏感區(qū)以圓形方式布置，在各情況下，所述環(huán)覆 蓋（在制造容差的范圍內(nèi)）相同大小的角度節(jié)段并且相互分隔開。在這種情況下，環(huán)節(jié)段 就它們的形狀而言也可以是近似的，例如，是梯形。
[0032] 參考區(qū)在這個敏感區(qū)環(huán)的中心設(shè)置成圓形或環(huán)。另選地或另外地，參考區(qū)也可以 包圍敏感區(qū)環(huán)。
[0033] 在這種情況下，敏感區(qū)和參考區(qū)可以被實施為印刷電路板的導體跡線或?qū)щ妳^(qū)， 優(yōu)選地，被實施為外層中的一層，而且以受保護方式實施為外層的方向上的至少一側(cè)的這 個區(qū)域中的內(nèi)層（假設(shè)外層沒有導體跡線）。出于屏蔽目的，屏蔽區(qū)可以設(shè)置在具有敏感區(qū) 和參考區(qū)的層的下方和/或在圍繞敏感區(qū)和參考區(qū)的平面中。評價電子器件可以按節(jié)省空 間的方式布置在敏感區(qū)的下方，而且它們以被應用控制的方式并排（如果這樣是有利的）。 [0034] 具有評價電路的上述布置可以被設(shè)計為旋轉(zhuǎn)位置編碼器的"定子"，由于旋轉(zhuǎn)位置 編碼器因帶有評價電路而必須被電接觸地連接。在許多應用中，所述定子優(yōu)選地被實施為 旋轉(zhuǎn)編碼器的固定部分。在這種情況下，術(shù)語"轉(zhuǎn)子"和"定子"取決于所考慮的參考系統(tǒng) 并且可以對應地在其它實施方式中以互換方式使用。
[0035] 在評價期間，由于代碼布置，可以補償根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)編碼器的傾斜、旋轉(zhuǎn)軸的 離心或安裝的傾斜、離心。除了這些效果的補償之外，根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)編碼器還可以用于 檢測并且量化這些效果，或者用于將它們作為額外測量值進行測量，以此方式，例如，這些 原理在W0 2008/083797中有所描述并且在PCT/EP2012/054095或W0 02/21081中的使用 示例中進行說明。
[0036] 被指定為配對物或"轉(zhuǎn)子"的相關(guān)聯(lián)的旋轉(zhuǎn)部分承擔以取決于旋轉(zhuǎn)位置的方式將 來自參考區(qū)的信號耦合到敏感區(qū)的任務，使得能確定轉(zhuǎn)子相對于定子的絕對旋轉(zhuǎn)位置。在 這種情況下，可以完全無接觸地（也就是說，利用定子和轉(zhuǎn)子之間的連續(xù)氣隙）實現(xiàn)電容耦 合。除了空氣之外，還可以在轉(zhuǎn)子和定子之間設(shè)置其它非導電材料。盡管參考區(qū)與轉(zhuǎn)子的 導電耦合將實現(xiàn)相同的功能，但移動部分和固定部分之間的電接觸經(jīng)常在其磨損和可靠性 方面是不利的，為此，它們通常被避免。
[0037] 在以下示出的實施方式中，轉(zhuǎn)子被實施為盤形方式。在這種情況下，旋轉(zhuǎn)位置傳感 器的旋轉(zhuǎn)軸至少大致居中地穿過耦合區(qū)或參考區(qū)形成的布置。示出的盤在中央具有參考耦 合區(qū)，參考耦合區(qū)變成設(shè)置在參考區(qū)上方并且優(yōu)選地具有大致相同的徑向尺寸。在設(shè)置在 定子外部的參考區(qū)的上述變形的情況下，這個相對的參考耦合區(qū)將對應地同樣布置在外部 (例如，布置為環(huán)）。
[0038] 這個參考耦合區(qū)徑向向外（或者，在其它變形形式中，對應地向內(nèi)）連接到代碼 區(qū)，代碼區(qū)將"接收到的"信號從參考耦合區(qū)電容耦合到敏感區(qū)，使得能確定參考區(qū)和敏感 區(qū)之間的電容值。換句話講，在各情況下，確定定子的參考區(qū)和轉(zhuǎn)子的參考耦合區(qū)之間的電 容以及代碼區(qū)和相應相鄰的敏感區(qū)之間的電容的串聯(lián)連接。
[0039] 在這種情況下，示出的代碼區(qū)同樣被實施為圓形節(jié)段，具體地，是由于圓形形狀本 身適用于旋轉(zhuǎn)式測量系統(tǒng)。然而，在這種情況下，根據(jù)本發(fā)明，像示出的相關(guān)聯(lián)敏感區(qū)的情 況一樣，沒有以均勻分布方式實現(xiàn)圍繞外圍劃分所述代碼區(qū)，而是進行非旋轉(zhuǎn)對稱幾何劃 分。
[0040] 由于這個不對稱，可在評價用敏感區(qū)確定的電容值的輔助下確定轉(zhuǎn)子相對于定子 的絕對旋轉(zhuǎn)位置。為此目的，代碼區(qū)的任意不對稱將是足夠的，也就是說，例如，包括單個代 碼區(qū)，諸如（例如）在US 5, 736, 865中。
[0041] 為了實現(xiàn)更高的角分辨率，現(xiàn)在可以采用電容值確定的電容分辨率的提高。然而， 測量電路的物理限制或僅僅因所使用的測量組件對測量分辨率的這種擴大施加限制，可以 僅僅用額外的高支出來克服施加的這些限制。具體地，能實現(xiàn)的SNR對于能實現(xiàn)的最大測 量精度是最終關(guān)鍵的，并且從某個閾值開始，不能再僅僅通過提高測量分辨率來進一步改 進所述SNR。另選地，例如，通過減小帶寬并隨之延長測量時間并且求平均（如果適宜的話） 來實現(xiàn)精度的進一步提1?。
[0042] 為了能夠在相同電容分辨率（例如，由所使用的測量組件或測量電路提供的）的 情況下用更高的分辨率確定旋轉(zhuǎn)位置，還可以增加敏感區(qū)的數(shù)量，以在電容測量的大小分 辨率相同的情況下執(zhí)行更準確的位置確定。
[0043] 根據(jù)本發(fā)明，依據(jù)以下事實實現(xiàn)提高的位置分辨率：借助于代碼區(qū)和敏感區(qū)形成 的幾何布置和構(gòu)造，對在電容值的所得測量信號之中誤差項求平均。然而，這個幾何布置和 構(gòu)造仍然以不對稱方式實現(xiàn)，使得還能確定絕對位置信息。在這個布置中能確定的所述誤 差項涵蓋不僅決定性誤差（諸如，離心、晃動等），而且涵蓋非決定性誤差（諸如，噪聲、外部 分布影響等）。由于盡管代碼區(qū)的幾何布置的旋轉(zhuǎn)不對稱也可以實現(xiàn)測量值的對稱，因此能 確定決定性誤差。由于沿著外圍確定多個測量值，導致可以實現(xiàn)（例如）關(guān)于噪聲項的統(tǒng) 計型改進。由于通過這兩個效果實現(xiàn)的旋轉(zhuǎn)位置確定中SNR的改進，因此可以實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)位 置確定的改進。
[0044] 本發(fā)明相應地還涉及一種電容式旋轉(zhuǎn)位置檢測的方法，所述方法包括通過將參考 區(qū)電容耦合到參考耦合區(qū)并且經(jīng)由與所述參考耦合區(qū)導電連接的X3 3個的代碼區(qū)耦合到 N個敏感區(qū)的子集來確定N個電容值。在這種情況下，借助于評價電路向參考區(qū)施加 RF信 號來確定參考區(qū)和敏感區(qū)之間的N個電容值。
[0045] 在這種情況下，所述參考區(qū)、所述敏感區(qū)和所述評價電路可以布置在被實施為電 子印刷電路板的收發(fā)器單元上。
[0046] 所述參考耦合區(qū)與所述代碼區(qū)可以布置在能繞著旋轉(zhuǎn)軸相對于所述收發(fā)器單元 旋轉(zhuǎn)的配對物上，可以以電無源方式并且不以與收發(fā)器單元導電連接的方式來實施所述配 對物。舉例來說，所述配對物可以被實施為空置的電子印刷電路板，參考耦合區(qū)和代碼區(qū)在 其上被實施為導體跡線結(jié)構(gòu)。另選地，所述配對物還可以被實施為帶有參考耦合區(qū)和代碼 區(qū)的輪廓的壓印的金屬板部分。
[0047] 在這種情況下，采用所述代碼區(qū)的非旋轉(zhuǎn)對稱角分布以絕對方式執(zhí)行所述旋轉(zhuǎn)位 置檢測。在這種情況下，基于電容比的對稱性質(zhì)，在如所述的旋轉(zhuǎn)位置檢測期間實現(xiàn)對所述 代碼區(qū)相對于所述敏感區(qū)的幾何不正確位置的確定和補償。
[0048] 通過由代碼區(qū)和敏感區(qū)形成的布置造成的電容分布的不同評價對所述代碼區(qū)相 對于所述敏感區(qū)的幾何不正確位置進行確定和補償來實現(xiàn)所述方法。在根據(jù)本發(fā)明的布置 中，當在任一旋轉(zhuǎn)位置中，最多其中一個代碼區(qū)與其中一個敏感區(qū)重疊時，可以不同地評價 敏感區(qū)的信號，并且在一個敏感區(qū)完全重疊時，與其對置的敏感區(qū)不存在重疊。
[0049] 本發(fā)明還涵蓋一種計算機程序產(chǎn)品，所述計算機程序產(chǎn)品被存儲在數(shù)據(jù)載體上并 且被存儲為硬連線邏輯，用于在如這里描述的電容式旋轉(zhuǎn)編碼器的數(shù)量為N個的電容值的 輔助下執(zhí)行旋轉(zhuǎn)角度確定。這個計算機程序產(chǎn)品通過基于對稱性質(zhì)對所述旋轉(zhuǎn)編碼器中的 幾何不正確位置進行數(shù)值補償來執(zhí)行絕對旋轉(zhuǎn)角度確定。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0050] 以下，基于在附圖中示意性示出的特定示例性實施方式僅僅以舉例方式更詳細地 描述根據(jù)本發(fā)明的方法和根據(jù)本發(fā)明的裝置，還討論本發(fā)明的其它優(yōu)點。在這種情況下，示 出的附圖不應該被視為是成比例的。在附圖中，具體地：
[0051] 圖1示出根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置編碼器的本發(fā)明的一個實施方式的組件的第一示例性圖 示，其中，收發(fā)器和配對物相互并排地示出；
[0052] 圖2用組裝圖示出根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)位置編碼器的第二示例性實施方式；
[0053] 圖3示出具有參考耦合區(qū)和代碼區(qū)的配對物的根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的示 例；
[0054] 圖4示出具有參考區(qū)和敏感區(qū)的收發(fā)器的根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的示例；
[0055] 圖5示出不同旋轉(zhuǎn)位置下的根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)位置編碼器中的代碼區(qū)和敏感區(qū) 的重疊的示例性圖示；
[0056] 圖6示出在圖3和圖4中的示例性實施方式的輔助下在一轉(zhuǎn)內(nèi)由一個敏感區(qū)確定 的電容值的分布的圖示；
[0057] 圖7示出在圖3和圖4中的示例性實施方式的輔助下在一轉(zhuǎn)內(nèi)由所有N個敏感區(qū) 確定的電容值的分布的圖示；
[0058] 圖8用剖視圖示出根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)位置編碼器的一個示例性實施方式；
[0059] 圖9示出根據(jù)本發(fā)明的使用旋轉(zhuǎn)位置編碼器的使用示例；
[0060] 圖10示出根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)位置編碼器的敏感區(qū)和代碼區(qū)的布置的根據(jù)本發(fā)明 的變形形式的示例性圖示。

【具體實施方式】
[0061] 圖1示出用于絕對確定繞著旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)位置的根據(jù)本發(fā)明的電容式旋轉(zhuǎn)位置 編碼器的一個實施方式。這個旋轉(zhuǎn)位置編碼器具有收發(fā)器單元9,收發(fā)器單元9包括N個導 電的電容敏感區(qū)5形成的第一布置，這些敏感區(qū)5被實施為具有預定角度范圍并且被均勻 分布于外圍的角度節(jié)段。在這種情況下，預定角度范圍具體為大致360° /N，從而可以推斷 出敏感區(qū)5之間的間隔，所述間隔基本上小到可以忽略的程度，具體地，比所述角度范圍小 幾個數(shù)量級。
[0062] 此外，收發(fā)器單元9還具有導電參考區(qū)4和評價電路，能借助于該評價電路來確定 參考區(qū)4和其中一個敏感區(qū)5之間的電容值。
[0063] 在這種情況下，敏感區(qū)5和參考區(qū)4被實施為第一電子印刷電路板6上的導體跡 線結(jié)構(gòu)。評價電路可被實施為安裝在印刷電路板6上的一個或更多個電子組件的形式。
[0064] 配對物10被布置成與收發(fā)器單元9對置，并且配對物以能繞著旋轉(zhuǎn)軸相對于收發(fā) 器單元旋轉(zhuǎn)的方式布置。所述配對物具有被布置成與參考區(qū)4對置的參考耦合區(qū)1以及與 參考耦合區(qū)1電連接的X > 3的導電代碼區(qū)2形成的布置。在這種情況下，"對置"具體是 指參考區(qū)4的延伸平面和參考耦合區(qū)1的延伸平面至少大致平行。在這種情況下，參考區(qū) 4的延伸平面和參考耦合區(qū)1的延伸平面還至少大致與旋轉(zhuǎn)軸13正交。
[0065] 在這種情況下，代碼區(qū)被實施為具有與敏感區(qū)至少大致相同的預定角度范圍的角 度節(jié)段，并且這些代碼區(qū)繞著旋轉(zhuǎn)軸以非旋轉(zhuǎn)對稱角分布的方式進行布置。
[0066] 收發(fā)器單元9和配對物10在圖1中被相互并排地示出。在各情況下，用圖示的軸 線的交叉來表達旋轉(zhuǎn)軸13,在此輔助下，也容易清楚地明白代碼區(qū)2的非旋轉(zhuǎn)對稱角分布。 為了確定旋轉(zhuǎn)角度，收發(fā)器單元9和配對物10以堅向重疊的方式布置，并且收發(fā)器單元和 配對物之間存在非導電層（優(yōu)選地，氣隙），在各情況下，軸交叉被圖示為至少大致重疊。 [0067] 在上下文中使用的表述"至少大致"是指（具體地）制造容差、安裝容差或其它不 精度范圍內(nèi)的偏差，所述不精確通常沒有超過20 %的偏差，常常甚至明顯更低。還可以在本 發(fā)明的輔助下補償這些偏差中的許多偏差，導致它們只不明顯地影響測量結(jié)果，因此事實 上在本發(fā)明中是能容忍的。
[0068] 在這種情況下，參考耦合區(qū)1和代碼區(qū)2可以同樣地被實施為第二電子印刷電路 板6上的導體跡線結(jié)構(gòu)。
[0069] 從參考區(qū)4經(jīng)由電介質(zhì)（具體地，跨過氣隙）朝向參考耦合區(qū)1實現(xiàn)（用箭頭7 符號表現(xiàn)）出于確定位置的目的而被檢測的電容耦合。參考耦合區(qū)1連接到代碼區(qū)2,代碼 區(qū)2進而經(jīng)由電介質(zhì)電容耦合到敏感區(qū)5 (用箭頭8符號表現(xiàn)）。借助于所述敏感區(qū)5,評 價電路確定經(jīng)由所述路徑向著參考區(qū)4的電容值。在這種情況下，電容值取決于代碼區(qū)2 相對于敏感區(qū)5的旋轉(zhuǎn)位置，使其具有更精確的面積重疊比。沒有考慮（例如）直接在參 考區(qū)4和敏感區(qū)5之間有可能出現(xiàn)的寄生電容耦合，這是出于簡單起見，具體地，還因為根 據(jù)本發(fā)明可以很大程度上確定和/或補償偏移等形式的寄生電容耦合。
[0070] 圖2示出根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)位置編碼器14的組裝實施方式，其中，配對物10以能 繞著旋轉(zhuǎn)軸13旋轉(zhuǎn)的方式與收發(fā)器單元9對置地布置。在配對物和收發(fā)器單元之間存在 氣隙12。因此，配對物10和收發(fā)器單元9相互沒有導電接觸。因此，配對物被實施為電子 無源元件，具體地，其不主動生成信號并且沒有有源電子組件。在這種情況下，在印刷電路 板6的底面示出評價電路11，所述底面位于與敏感區(qū)5對置的位置，但在不同實施方式中， 評價電路11還可以被設(shè)置在收發(fā)器單元9的印刷電路板6的頂面。
[0071] 圖3示出配對物10的一個示例性實施方式。在這種情況下，繞著旋轉(zhuǎn)軸13,參考 耦合區(qū)被圖示為是同心的圓或環(huán)形區(qū)，角度節(jié)段與參考耦合區(qū)連接并且角度節(jié)段從參考耦 合區(qū)徑向延伸出來，所述角度節(jié)段形成代碼區(qū)2。這里，圍繞參考耦合區(qū)1的代碼區(qū)2的根 據(jù)本發(fā)明的非旋轉(zhuǎn)對稱布置是清楚明顯的。在圖示的示例中，形成用羅馬數(shù)字標記的五個 代碼區(qū)2,它們的寬度都覆蓋相同的角度范圍，但它們相對于彼此的距離有所不同，也就是 說，它們是非旋轉(zhuǎn)對稱地布置的。在此非旋轉(zhuǎn)對稱布置的輔助下，可基于由收發(fā)器單元9所 確定的電容值，借助于敏感區(qū)5來確定配對物10相對于收發(fā)器單元9的絕對旋轉(zhuǎn)位置。
[0072] 盡管是非旋轉(zhuǎn)對稱布置，但代碼區(qū)2因它們與相關(guān)聯(lián)的敏感區(qū)5的重疊而出現(xiàn)了 對稱。用箭頭16指示所述對稱。附圖還示出關(guān)于直徑軸15的鏡像對稱。在這些對稱的輔 助下，可以確定和/或補償在確定旋轉(zhuǎn)位置時產(chǎn)生的誤差。
[0073] 非旋轉(zhuǎn)對稱和所得電容比的對稱的根據(jù)本發(fā)明的組合使得能夠準確絕對且可靠 地確定位置。具體地，在相對于旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動的所述對稱中，只評價少量的敏感區(qū)5。
[0074] 在這種情況下，具體地，代碼區(qū)2被布置成使得，在任意旋轉(zhuǎn)位置處，代碼區(qū)2中的 單個代碼區(qū)與敏感區(qū)5中的一個敏感區(qū)最大程度地保持最大的重疊。
[0075] 具體地，在這種情況下，可以如此選擇代碼區(qū)2的布置以使得，在每個最大重疊 中，其中一個與最大重疊對角對置的敏感區(qū)5均不被代碼區(qū)2重疊，也就是說，檢測到最小 電容值。由此獲取的關(guān)于電容的最大值和最小值的信息可以被用于（例如）校正電容值的 定標。舉例來說，可實現(xiàn)對這兩個電容值的不同評價，和/或可以執(zhí)行相對于因此能確定的 電容的最小值、最大值或平均值的評價。此外，因此還可以應用（例如）對多個電容值求平 均、時間上求平均或統(tǒng)計方法。
[0076] 在這種情況下，配對物10可以被實施為第二電子印刷電路板3,在第二電子印刷 電路板3上，參考耦合區(qū)1和代碼區(qū)2被實施為導體跡線結(jié)構(gòu)。在這種情況下，導體跡線結(jié) 構(gòu)可以被具體實施為印刷電路板3外層上的一體的導體跡線區(qū)。這種類型的印刷電路板3 能在工業(yè)上大量生產(chǎn)并且具有成本效益并且使導體跡線結(jié)構(gòu)具有大尺寸穩(wěn)定性（例如，大 致在l/l〇mm或明顯更低的范圍內(nèi)）。此外，諸如FR4的印刷電路板材料（例如）是機械上 極其穩(wěn)定的并且具有有利的熱行為。
[0077] 配對物10還可以在面對收發(fā)器單元9的面上和背離收發(fā)器單元9的面上設(shè)置有 導體跡線結(jié)構(gòu)，具體地，在兩面上設(shè)置有至少大致相同的導體跡線結(jié)構(gòu)。這樣帶來了針對配 對物10的機械卷曲方面的優(yōu)點，尤其是在溫度和/或濕氣影響變化的情況下。制作具有兩 個外層的印刷電路板3在這里是標準工序，能夠進行具有成本效益的生產(chǎn)?？赡苓M行的鉆 孔形成用作旋轉(zhuǎn)軸容器的中央定心孔13同樣是印刷電路板生產(chǎn)中的標準工序。
[0078] 如果需要更高的精度，則電子印刷電路板還可以在上面涂覆有導體結(jié)構(gòu)的陶瓷或 玻璃中實施。舉例來說，諸如絲網(wǎng)印刷、濺射、蒸氣沉積、氣相沉積等以及可能后續(xù)的掩蓋和 蝕刻工序的常規(guī)方法適于這個目的，可同樣地以工業(yè)規(guī)模和在對應的成本效益下執(zhí)行。
[0079] 另選地，配對物10還可以按工業(yè)規(guī)模簡單地以高尺寸精度和高成本效益被制作 為被壓印的片金屬部件。在這種情況下，只壓印出帶有代碼區(qū)的參考耦合區(qū)的輪廓并且代 碼區(qū)之間的角度范圍可保持是空的。
[0080] 在如圖4中所示的收發(fā)器單元9的根據(jù)本發(fā)明的實施方式中，參考區(qū)4被實施為 單個、圓形的中央?yún)⒖紖^(qū)4。為了確定電容，評價單元11 (這里未示出）可向這個參考區(qū)4 施加 RF信號。所述RF信號接著被電容耦合到配對物10,具體地，經(jīng)由氣隙12電容耦合到 參考耦合區(qū)1，并且經(jīng)由與參考耦合區(qū)1導電連接的配對物10的代碼區(qū)2電容耦合回收發(fā) 器單元9,直至其敏感區(qū)5。利用這里用拉丁字母A至L連續(xù)標記的N個敏感區(qū)5,因而在各 情況下可以用N個敏感區(qū)5中的一個確定取決于N旋轉(zhuǎn)角度的電容值。
[0081] 所述電容值主要取決于代碼區(qū)2和敏感區(qū)5的重疊比，由此導致能確定旋轉(zhuǎn)位置。 根據(jù)本發(fā)明，在這種情況下，考慮到代碼區(qū)2的非旋轉(zhuǎn)對稱角分布，可以確定旋轉(zhuǎn)位置是絕 對值。通過在這種情況下造成的電容比，還可以將這里采用的代碼區(qū)2和敏感區(qū)5形成的 布置用于確定和補償對電容值的次影響，所述次影響不用于確定主旋轉(zhuǎn)角度，諸如（例如） 幾何不正確位置（諸如，軸向偏移，晃動等）以及環(huán)境影響（外部場、溫度變化和空氣濕度 變化）。
[0082] 參照圖5,現(xiàn)在將描述并且基于具有12個通道的示例性示例描述具有大量N個電 容測量通道的【具體實施方式】。
[0083] 假定有N個電容測量通道，存在N個敏感區(qū)15(在示出的情況下具有N個角度節(jié)段 的分段環(huán)），這些敏感區(qū)都具有相同的大小并且以在各情況下偏離360度/N(例如，360/12 度=30度）的方式來布置。這種情況下的角度節(jié)段（推斷敏感區(qū)5之間的距離?。┫鄳?地也是大致30度寬。參考區(qū)4被實施為敏感區(qū)5的中心的實心圓。
[0084] 以彼此疊置的方式示出配對物10與收發(fā)器單元9。在這種情況下，敏感區(qū)5的角 度節(jié)段以沒有被填充的方式示出，而代碼區(qū)2的角度節(jié)段以被半透明填充的方式示出。面 積與參考區(qū)4至少大致相同的中心的參考接收區(qū)1和下面的參考區(qū)4以被更暗填充的方式 示出。代碼區(qū)2與敏感區(qū)5的完全重疊也同樣被更暗填充。
[0085] 代碼區(qū)2被布置成圍繞參考接收區(qū)1。在這種情況下，存在X = N/2-1個代碼區(qū) 2,這些代碼區(qū)2都連接到參考接收區(qū)1并且其外徑大致對應于敏感區(qū)5的外徑。
[0086] 因此，在12個敏感區(qū)5的示例中，存在X = 12/2-1 = 5個代碼區(qū)2。
[0087] 然而，根據(jù)本發(fā)明，所述X個代碼區(qū)2并沒有像敏感區(qū)5 -樣均勻分布于外圍。代 碼區(qū)2的角分布被構(gòu)造為使得，代碼區(qū)2中的一個代碼區(qū)與敏感區(qū)5中的一個敏感區(qū)的最 大重疊出現(xiàn)在360° ΛΝ*Χ)的旋轉(zhuǎn)角間距處。
[0088] 在這個實施方式中，代碼區(qū)2的角分布還被構(gòu)造為使得，相鄰代碼區(qū)2之間的角間 距變化360° /Ν或0加上360° ΛΝ*Χ)的倍數(shù)。
[0089] 具體地，在這種情況下，在每一整轉(zhuǎn)中，代碼區(qū)2中的一個代碼區(qū)與敏感區(qū)5中的 一個敏感區(qū)的最大耦合出現(xiàn)最大耦合的次數(shù)是Ν乘以X，所述最大耦合是以均勻分布于外 圍的旋轉(zhuǎn)角實現(xiàn)的。
[0090] 在各情況下，這里可選擇兩個區(qū)域之間的旋轉(zhuǎn)角是乂父360度八0.5*心2-的，其 中，X介于（Ν-1)和（1. 5*Ν-4)之間。
[0091] 因此，在其中Ν = 12的示例中，代碼區(qū)2的角位置的結(jié)果是：
[0092] 區(qū)域： 角度： I 0度 II 78 度 III 144 度 IV 216 度 V 282 度
[0093] 由于代碼區(qū)2在外圍不均勻分布，導致可以明確地（也就是說，以絕對方式）確定 360度內(nèi)的旋轉(zhuǎn)位置。
[0094] 具體地，這里，代碼區(qū)2形成的布置（也就是說，代碼區(qū)2之間的空隙的劃分）具 體被實現(xiàn)為使得，配對物10在一個方向上旋轉(zhuǎn)時，代碼區(qū)2中的一個代碼區(qū)與敏感區(qū)5中 的一個敏感區(qū)完全重疊的次序沒有以相對于此旋轉(zhuǎn)方向周向地（或?qū)χ玫兀┻M行的方式發(fā) 生。在這種情況下，代碼區(qū)形成的布置和代碼區(qū)的間隔可以被實現(xiàn)為使得，在配對物10相 對于收發(fā)器單元9單向旋轉(zhuǎn)期間最大重疊的順序或次序在各情況下接連與前一個重疊大 致對置地形成。因此，在旋轉(zhuǎn)編碼器在一個方向上旋轉(zhuǎn)時，不會出現(xiàn)以圓形周向地行進的完 全重疊的敏感區(qū)的順序。在配對物10的代碼區(qū)2進行這種旋轉(zhuǎn)時，在各情況下，因此，其中 一個敏感區(qū)和其中一個代碼區(qū)的連續(xù)完全重疊大致以位置對置的方式出現(xiàn)。舉例來說，在 各情況下位于與前一個完全重疊對置的區(qū)域（也就是說，例如，在附圖中相對于0°標記的 區(qū)域50)盡可能遠的位置的敏感區(qū)完全重疊，所述區(qū)域大致涵蓋與重疊對置的敏感區(qū)的一 半，也就是說，是與前一重疊大致對角對置的區(qū)域。因此，換句話講，在這種情況下，代碼區(qū) 可以按在旋轉(zhuǎn)編碼器的旋轉(zhuǎn)位置單向改變時造成以下的最大重疊順序這樣的方式布置：相 對于相應前一個重疊在對角對置區(qū)域50中出現(xiàn)最大重疊，也就是說，具體地，以相對于彼 此超過45°或90°的角間距實現(xiàn)完全重疊。
[0095] 如基于旋轉(zhuǎn)0°至30°的一個示例性實施方式在圖5中示出的一樣，在各情況下， 這可以用配對物10的兩個代碼區(qū)2之間的根據(jù)本發(fā)明確定的旋轉(zhuǎn)角間距來實現(xiàn)。根據(jù)本 發(fā)明的這些間距的最佳布置還可以由本領(lǐng)域的技術(shù)人員通過實驗或在仿真的背景下進行 驗證和/或確定。在根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)編碼器中，代碼區(qū)2和敏感區(qū)5的這種布置有助于 以下事實，即，在為確定旋轉(zhuǎn)位置而進行的電容評價中，可補償多樣性的位置誤差和其它干 擾影響。
[0096] 相對于所有敏感區(qū)5,在各情況下，以360度ΛΝ* (N/2-1))的角間距重復敏感區(qū)5 中的一個敏感區(qū)和代碼區(qū)2中的一個代瑪區(qū)的完全重疊。
[0097] 換句話講，在示出的布置中，如附圖中示出的一樣，必須根據(jù)這個公式（也就是 說，假定N = 12,6度時）確定敏感區(qū)5中的一個敏感區(qū)處的電容的最大值之間的繞旋轉(zhuǎn)軸 的旋轉(zhuǎn)角間距。然而，如在示出的示例中清楚的，在轉(zhuǎn)動期間接連出現(xiàn)的最大重疊不一定按 周向順序進行。
[0098] 在相對于具有最大重疊的敏感區(qū)5的各情況下（所述敏感區(qū)被圖示為暗的），存 在不與代碼區(qū)2重疊并且進而具有最小電容值的敏感區(qū)5。僅作為示例，這樣能夠?qū)ψ钚?值和最大值進行不同評價，由此導致可以確定和/或補償其可能的公共偏差。在考慮附圖 時，根據(jù)本發(fā)明的代碼區(qū)和敏感區(qū)布置的這個實施方式的甚至進一步不同的或?qū)ΨQ的性質(zhì) 是明顯的，通過求平均、最大似然法或統(tǒng)計法，可以用于進一步提高位置測量值。然而，經(jīng)正 式的證實，對其的一般數(shù)學描述太復雜，以致不能夠在此詳細闡明。
[0099] 按照上述的電容比，可以提高電容測量的分辨率，并且在多個敏感區(qū)5進行評價 的輔助下，可以按絕對方式和高位置精度和可重復性確定旋轉(zhuǎn)位置。
[0100] 圖6示出在360°的整轉(zhuǎn)內(nèi)借助于敏感區(qū)5中的一個敏感區(qū)（或者敏感區(qū)與代碼 區(qū)中的一個代碼區(qū)的與之成比例的面積重疊）確定的電容值的示圖。圖示揭示了，基于其 值是〇的角度范圍和什么角的值是1，在整轉(zhuǎn)期間，在這個敏感區(qū)5上掃過的X(在示例中， X = 5)個代碼區(qū)2的不同間隔。所示出的信號峰的相同形狀是由全部X個代碼區(qū)5的相同 節(jié)段寬度造成的。
[0101] 圖7示出根據(jù)圖4中的方案指定的示例中的全部十二個敏感區(qū)5的信號的示圖。 圖示揭示了，在每個旋轉(zhuǎn)角度下根據(jù)本發(fā)明的對稱比，在此輔助下，可以根據(jù)本發(fā)明實現(xiàn)角 度測量值的改進。此外，從中顯而易見的是，可以在這些信號的輔助下明確地確定每個角位 置，這意味著，配對物10相對于收發(fā)器單元9的旋轉(zhuǎn)角度被絕對編碼。
[0102] 圖8示出其中配對物10被安裝在旋轉(zhuǎn)軸13上的根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的示 例。例如，借助于凸緣23將配對物10安到旋轉(zhuǎn)軸13上，適于通過配對物10中心中的孔來 定心。此外，旋轉(zhuǎn)軸13可以穿過中央孔插入配對物10中并且粘接在那里或焊接在那里。借 助于兩個軸承20以可旋轉(zhuǎn)方式安裝旋轉(zhuǎn)軸13,其中，此安裝在旋轉(zhuǎn)編碼器的前部21中實 施，還可以被實施為旋轉(zhuǎn)軸13的外部組件，用于確定旋轉(zhuǎn)位置的旋轉(zhuǎn)編碼器被安在旋轉(zhuǎn)軸 13上。收發(fā)器單元9以與配對物10相距一定距離的方式安裝在外殼22的后部中。由于根 據(jù)本發(fā)明可確定并且補償收發(fā)器單元9相對于配對物10的幾何不正確位置，因此可在比較 高的尺寸容差的情況下實現(xiàn)所述收發(fā)器單元和配對物的安裝，而同時不造成旋轉(zhuǎn)位置測量 精度的關(guān)鍵性損失。
[0103] 圖9示出為了執(zhí)行極坐標中的空間測量，根據(jù)本發(fā)明，借助于兩個旋轉(zhuǎn)編碼器14 擴大手持光電距離測量裝置25以形成3D坐標測量機的使用示例。在不同的使用示例中， 還可以僅針對一個方向只使用單個旋轉(zhuǎn)編碼器14。
[0104] 在如圖10中所示的根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)編碼器14的實施方式中，敏感區(qū)5的數(shù)量N 不是12,而是8和16,代碼區(qū)2的數(shù)量相應地不是5,而分別是3和7。其它方面根據(jù)如上 說明的本發(fā)明來實施。
[0105] 在其中N = 8的以上示出的示例性實施方式中，按照以上的說明：代碼區(qū)2的角位 置的結(jié)果是：
[0106] 區(qū)域： 角度： I 0° II 105。 III 255。
[0107] 在其中N = 16的以上示出的示例性實施方式中，按照以上的說明：代碼區(qū)2的角 位置的結(jié)果是：
[0108] 區(qū)域： 角度： I 0° II 51.40
[0109] III ]12 9。 IV 160.7° V 199.3° VI 257.1° VII 308.6°
[oho] 這里使用的根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)編碼器和方法還可以用于其它應用領(lǐng)域，具體地， 用于需要對應的高且準確的旋轉(zhuǎn)位置分辨率和高的單元數(shù)量低單元成本的應用領(lǐng)域，例 如，用作電動機的旋轉(zhuǎn)編碼器等。除了旋轉(zhuǎn)編碼器之外，具體地，在測量范圍受限制的情況 下或在絕對編碼周期性重復的情況下，還可以按照根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思類似地實施線性編碼 器。
[0111] 如這里闡述的旋轉(zhuǎn)位置編碼器（所述旋轉(zhuǎn)位置編碼器在這里被描述為是電容式 的）的對稱原理還可以應用于其它傳感器原理，例如，磁或光檢測原理。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于絕對確定繞著旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)位置的電容式旋轉(zhuǎn)位置編碼器，所述旋轉(zhuǎn)位置 編碼器包括： 收發(fā)器單元，該收發(fā)器單元包括： 〇N個導電的電容敏感區(qū)形成的第一布置，所述敏感區(qū)被實施為均勻分布于外圍并且 具有預定角度范圍的角度節(jié)段，具體地，具有大致360° /N的角度范圍的角度節(jié)段， 〇導電的參考區(qū)，以及 〇評價電路，能借助于所述評價電路來確定所述參考區(qū)和其中一個所述敏感區(qū)之間的 電容值， 其中，所述敏感區(qū)和所述參考區(qū)被實施為第一電子印刷電路板上的導體跡線結(jié)構(gòu)， 配對物，該配對物位于與所述收發(fā)器單元對置的位置并且能繞著所述旋轉(zhuǎn)軸相對于 所述收發(fā)器單元旋轉(zhuǎn)，所述配對物包括： 〇參考耦合區(qū)，該參考耦合區(qū)以與所述參考區(qū)對置的方式布置， 〇X > 3個的導電的代碼區(qū)形成的布置，所述代碼區(qū)形成的布置電連接到所述參考耦 合區(qū)， 其特征在于， 所述代碼區(qū)： ?被實施為具有與所述敏感區(qū)至少大致相同的預定角度范圍的角度節(jié)段，并且 ?關(guān)于所述旋轉(zhuǎn)軸以非旋轉(zhuǎn)對稱角分布的方式進行布置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)位置編碼器，其特征在于， 所述代碼區(qū)被布置成使得，在任一任意旋轉(zhuǎn)位置處，所述代碼區(qū)中最多只有一個代碼 區(qū)與所述敏感區(qū)中的一個敏感區(qū)實現(xiàn)它們的最大重疊。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)位置編碼器，其特征在于， 所述代碼區(qū)被布置成使得，在旋轉(zhuǎn)位置單向改變時產(chǎn)生最大重疊的序列，其中所述最 大重疊相對于相應的之前的最大重疊出現(xiàn)在斜對角對置的區(qū)域中，具體地，也就是說，在單 向旋轉(zhuǎn)時，最大重疊以彼此超過45°或90°的角間距來實現(xiàn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項所述的旋轉(zhuǎn)位置編碼器，其特征在于， 所述配對物被實施為第二電子印刷電路板，并且所述參考耦合區(qū)和所述代碼區(qū)具體地 被實施為所述第二電子印刷電路板上的一體的導體跡線結(jié)構(gòu)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的旋轉(zhuǎn)位置編碼器，其特征在于， 所述配對物的面對以及背離所述收發(fā)器單元的面上設(shè)置有至少大致相同的導體跡線 結(jié)構(gòu)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項所述的旋轉(zhuǎn)位置編碼器，其特征在于， 所述參考區(qū)被實施為單個參考區(qū)，所述評價電路向所述單個參考區(qū)施加 RF信號，該RF 信號被電容耦合到所述配對物并且從所述配對物經(jīng)由所述代碼區(qū)耦合到所述敏感區(qū)，使得 能確定所述參考區(qū)和其中一個所述敏感區(qū)之間的N個取決于旋轉(zhuǎn)角度的電容值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項所述的旋轉(zhuǎn)位置編碼器，其特征在于， 所述代碼區(qū)的數(shù)量是X = N/2-1。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任一項所述的旋轉(zhuǎn)位置編碼器，其特征在于， 所述代碼區(qū)和所述敏感區(qū)具有至少大致相同的幾何形狀。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2至8中的任一項所述的旋轉(zhuǎn)位置編碼器，其特征在于， 在每個所述最大重疊中，所述敏感區(qū)中的與所述最大重疊斜對角對置的那一個敏感區(qū) 不與代碼區(qū)重疊，和/或所述代碼區(qū)形成的布置關(guān)于至少一個直徑軸線鏡像對稱。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任一項所述的旋轉(zhuǎn)位置編碼器，其特征在于， 所述代碼區(qū)的角分布被設(shè)置成使得，其中一個所述代碼區(qū)與其中一個所述敏感區(qū)的最 大重疊出現(xiàn)在360° ΛΝ*Χ)的旋轉(zhuǎn)角間距處。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1至10中的任一項所述的旋轉(zhuǎn)位置編碼器，其特征在于， 所述代碼區(qū)的角分布被設(shè)置成使得，相鄰代碼區(qū)之間的角間距改變360° /Ν或0加上 360° ΛΝ*Χ)的倍數(shù)，具體地，其中，每次旋轉(zhuǎn)出現(xiàn)的其中一個所述代碼區(qū)與其中一個所述 敏感區(qū)的最大耦合的次數(shù)是（Ν*Χ)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1至11中的任一項所述的旋轉(zhuǎn)位置編碼器，其特征在于， 在所述收發(fā)器單元上，Ν= 12個敏感區(qū)被布置成圍繞以圓形方式實施的參考電極、角 范圍為360° /Ν的環(huán)節(jié)段，并且 在所述配對物上，布置角范圍為360° /Ν的X = 5個的代碼區(qū)，所述代碼區(qū)一體地連接 到以圓形方式實施的中央?yún)⒖捡詈蠀^(qū)， 具體地，其中，所述代碼區(qū)相對于彼此的角間距是360° /N+m*360° ΛΝ*Χ)，其中，m = 1、...、3。
13. -種電容式旋轉(zhuǎn)位置檢測方法，所述方法包括： 將參考區(qū)電容耦合到參考耦合區(qū)；以及 將參考耦合區(qū)經(jīng)由X33個與該參考耦合區(qū)導電連接的代碼區(qū)電容耦合到N個敏感 區(qū)的子集， 其中，評價電路通過向所述參考區(qū)施加 RF信號來確定所述參考區(qū)和所述敏感區(qū)之間 的N個電容值，其中， 所述參考區(qū)與所述敏感區(qū)和所述評價電路布置在被實施為電子印刷電路板的收發(fā) 器單元上， 所述參考耦合區(qū)與所述代碼區(qū)布置在能繞著旋轉(zhuǎn)軸相對于所述收發(fā)器單元旋轉(zhuǎn)的 配對物上， 其特征在于， 利用所述代碼區(qū)的非旋轉(zhuǎn)對稱角分布以絕對方式實現(xiàn)所述旋轉(zhuǎn)位置檢測，具體地，其 中，在旋轉(zhuǎn)位置檢測期間基于對稱性質(zhì)實現(xiàn)對所述代碼區(qū)相對于所述敏感區(qū)的幾何不正確 位置的確定和補償。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于， 對所述代碼區(qū)相對于所述敏感區(qū)的幾何不正確位置的確定和補償通過對由其布置造 成的電容分布的差異評價來實現(xiàn)，其中，在任一任意旋轉(zhuǎn)位置中，最多其中一個所述代碼區(qū) 最大程度地與其中一個所述敏感區(qū)重疊，具體地，其中，與完全重疊對置的那個敏感區(qū)不存 在重疊。
15. -種計算機程序產(chǎn)品，所述計算機程序產(chǎn)品被存儲在數(shù)據(jù)載體上或者被存儲為硬 連線邏輯，用于在根據(jù)權(quán)利要求1至12中的任一項所述的旋轉(zhuǎn)編碼器的N個電容值的輔助 下執(zhí)行旋轉(zhuǎn)角度確定，具體地，其中，所述旋轉(zhuǎn)角度確定基于對稱性質(zhì)電容式編碼通過對所 述旋轉(zhuǎn)編碼器中的幾何不正確位置進行數(shù)值補償來執(zhí)行絕對旋轉(zhuǎn)角度確定，具體地，其中， 在根據(jù)權(quán)利要求1至10中的任一項的旋轉(zhuǎn)位置編碼器中或者在與所述旋轉(zhuǎn)位置編碼器連 接的評價電路中執(zhí)行所述旋轉(zhuǎn)角度確定。
【文檔編號】G01D5/241GK104280053SQ201410323070
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年7月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月9日
【發(fā)明者】彼得·弗勒, S·維爾特切 申請人:萊卡地球系統(tǒng)公開股份有限公司