專利名稱：帶有故障指示器的位置編碼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及帶有故障指示器的位置編碼器。具體來說，本發(fā)明涉及用于磁阻并關(guān)驅(qū)動系統(tǒng)的帶有故障指示器的位置編碼器。
一般來說，磁阻設(shè)備可作為一個電動機來操作，其中通過它的可移動部件移入磁路磁阻最小的位置(即，激勵繞組的電感最大的位置)的趨勢來產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。
在一種類型的磁阻設(shè)備中，相繞組的激勵是以一個可控的頻率發(fā)生的。這些設(shè)備可作為電動機或發(fā)電動機操作。通常稱這些設(shè)備為同步磁阻電動機。在第二種類型的磁阻設(shè)備中，要提供檢測轉(zhuǎn)子的角位置的電路，并且按照轉(zhuǎn)子位置的變化來激勵相繞組。第二種類型的磁阻設(shè)備也可以是一個電動機或是一個發(fā)電動機，并且通常將這種設(shè)備稱之為磁阻開關(guān)設(shè)備。本發(fā)明一般來說可應(yīng)用于磁阻開關(guān)設(shè)備，本發(fā)明一般來說可應(yīng)用于磁阻開關(guān)設(shè)備，其中包括作為電動機或發(fā)電動機操作的磁阻開關(guān)設(shè)備。


圖1表示作為電動機操作的磁阻開關(guān)設(shè)備的磁阻開關(guān)驅(qū)動系統(tǒng)10的主要部件。輸入直流電源11可以是電池、也可以是經(jīng)整流、濾波的交流電源。電源11提供的直流電壓在電控單元14的控制下在電極12的相繞組上進行開/關(guān)變化。這種開/關(guān)操作必須和轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度同步才能準(zhǔn)確操作驅(qū)動系統(tǒng)10。一般還要使用一個轉(zhuǎn)子位置檢測器15來提供和轉(zhuǎn)子的角位置對應(yīng)的信號。還可以使用轉(zhuǎn)子位置檢測器15來產(chǎn)生速度反饋信號。
轉(zhuǎn)子位置檢測器15可以采用許多形式。在某些系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)子位置檢測器15可以包括一個轉(zhuǎn)子位置傳感器，一旦轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動到一個在電源變換器13中需要有不同的設(shè)備轉(zhuǎn)接安排的位置時，該傳感器即提供改變狀態(tài)的輸出信號。在另一些系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)子位置檢測器15可以包括一個相對位置編碼器，一旦轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個預(yù)先選定的角度，該編碼器即提供一個時鐘脈沖(或類似信號)。
在轉(zhuǎn)子位置檢測器15包括一個轉(zhuǎn)子位置傳感器的系統(tǒng)中，如果轉(zhuǎn)子位置傳感器電路出了故障，不能準(zhǔn)確地提供代表轉(zhuǎn)子的角度位置的輸出信號，那么就可能嚴(yán)重地降低系統(tǒng)的性能，或者在最壞的情況下會使電動機失效。在某些情況下，試圖根據(jù)轉(zhuǎn)子位置傳感器的錯誤輸出控制一個設(shè)備的控制器14有可能使設(shè)備和控制電路的其余部分全都損壞。
通過參照圖2和3，就可說明從轉(zhuǎn)子位置檢測器15輸出準(zhǔn)確的信號的重要性。圖2和3說明的是作為電動機操作的磁阻設(shè)備的開/關(guān)操作。
大體如圖2所示，轉(zhuǎn)子極20正在按箭頭20所示靠近定子極21。如圖2所示，一個完整的相繞組23的一部分繞在定子極21的周圍。如以上所述，當(dāng)定子極21周圍纏繞的部分相繞組23被激勵時，將在轉(zhuǎn)子上施加一個力，推動轉(zhuǎn)子極20與定子極21對齊。
圖3大體表示出控制繞在定子極21上的部分相繞組的激勵的電源變換器13中的開關(guān)電路。當(dāng)電源開關(guān)器件31和32接通時，相繞組23偶合到直流電源上，并且激勵相繞組。
一般來說，相繞組被激勵以實現(xiàn)轉(zhuǎn)子的下述轉(zhuǎn)動在轉(zhuǎn)子的第一角位置(稱之為導(dǎo)通角)，控制器14提供開關(guān)信號，使兩個開關(guān)器件31和32都導(dǎo)通。當(dāng)開關(guān)器件31和32都導(dǎo)通時，相繞組偶合到直流母線上，使電動機中建立的磁通增加。正是這種加在轉(zhuǎn)子極上的磁通，才產(chǎn)生了電動機轉(zhuǎn)矩。隨著設(shè)備中磁通的增加，電流就從直流總線提供的直流電源穿過開關(guān)31和32、并且穿過相繞組23流動。在某些控制器中，采用了電流反饋，并且通過通/斷電流來控制相位電流的幅度，而電流的通/斷是通過迅速接通和斷開一個或兩個開關(guān)器件31和/或32實現(xiàn)的。
在許多系統(tǒng)中，相繞組保持與直流母線的連接(如果采用了通/斷裝置，則保持與通/斷裝置的連接)，直到轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到被稱之為轉(zhuǎn)子的“自由轉(zhuǎn)角”時為止。當(dāng)轉(zhuǎn)子到達與自由轉(zhuǎn)角相對應(yīng)的一個角位置(在圖2中的位置24)時，其中的一個開關(guān)(如，開關(guān)31)斷開。因此，流過相繞組的電流繼續(xù)流動，但這種流動只通過一個開關(guān)(在該例中，為開關(guān)32)，并且只通過一個返回二極管(在該例中，為二極管34)。在自由轉(zhuǎn)動期間，在相繞組兩端幾乎沒有電位差、磁通基本上保持不變。電動機系統(tǒng)保持在該自由轉(zhuǎn)動狀態(tài)，直到轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到稱之為“斷開”角的一個角位置(在圖2中由位置25表示)時為止。當(dāng)轉(zhuǎn)子達到斷開角時，兩個開關(guān)31和32都截止，并且相繞組中的電流開始流過二極管33和34。然后，二極管33和34在相反的方向向繞組23施加來自直流母線的直流電壓，因而使設(shè)備中的磁通減小，因而使相位電流減小。
磁阻開關(guān)電動機中相繞組的激勵強烈地依賴于精確檢測轉(zhuǎn)子的角位置。如果轉(zhuǎn)子位置檢測器失效，并且控制器繼續(xù)不斷地激勵相繞阻，那么就要在電動機內(nèi)積累起危險的大電流，有可能損壞電動機和控制器。但當(dāng)驅(qū)動系統(tǒng)失效時，通常必須檢驗各個控制和電動機部件以便找到失效的部件。有益的作法是，設(shè)置一個專門用來指示驅(qū)動系統(tǒng)的故障是轉(zhuǎn)子位置檢測器的故障的結(jié)果的指示器，從而就不必試圖進行不必要的檢查和故障排除。雖然某些復(fù)雜的轉(zhuǎn)子位置檢測器具有某些故障指示電路，但這些編碼器相當(dāng)昂貴，并且需要附加的硬件才能正確操作?，F(xiàn)有的位置解碼器沒有提供可指示轉(zhuǎn)子位置檢測器失效時間的低成本的、小型的轉(zhuǎn)子位置檢測器。
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有的位置檢測器的上述缺點和其它的一些缺點，并且在不需要復(fù)雜的或昂貴的附加電路的條件下提供一種相當(dāng)廉價的轉(zhuǎn)子位置檢測器，該檢測器可指示故障發(fā)生的時間。
在獨立權(quán)利要求中限定了本發(fā)明。在各個依賴于獨立權(quán)利要求的從屬權(quán)利要求中列出了本發(fā)明的優(yōu)選特征。
本發(fā)明引伸到一種轉(zhuǎn)子位置檢測器，該檢測器提供可指示位置檢測器失效的信號。在本發(fā)明的一個實施例中，轉(zhuǎn)子位置檢測器包括多個位置傳感器和從多個位置傳感器接收位置信號的一個故障檢測器。位置信號代表磁阻開關(guān)電動機的轉(zhuǎn)子位置，該位置信號具有允許狀態(tài)，當(dāng)轉(zhuǎn)子位置檢測器正常操作時產(chǎn)生允許狀態(tài)。如果多個傳感器中的一個或幾個傳感器失效，則在來自位置傳感器的位置信號中出現(xiàn)一種非法狀態(tài)。如果位置檢測器的旋轉(zhuǎn)元件從它的位置發(fā)生了移動、損壞、或者，如果部分旋轉(zhuǎn)元件脫開，則會產(chǎn)生類似的非法狀態(tài)。故障檢測器檢測這些非法狀態(tài)，并且在發(fā)生一個非法狀態(tài)時產(chǎn)生一個故障信號。因此，電動機控制器能夠響應(yīng)故障信號停止電動機操作，或者觸發(fā)另一個定位方案。
在另一個實施例中，來自編碼器的輸出信號確定了輸出狀態(tài)，并且對于輸出狀態(tài)來說，存在當(dāng)位置編碼器正常操作時產(chǎn)生的輸出狀態(tài)的可允許序列。在該實施例中，對來自位置編碼器的輸出狀態(tài)序列進行監(jiān)測；并且一旦在輸出序列不是可允許序列時就馬上產(chǎn)生一個編碼器故障信號。
在閱讀了典型實施例的下列詳細描述并且參考下述附圖后，本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點將變得非常清楚，這些附圖是圖1表示磁阻開關(guān)驅(qū)動系統(tǒng)的主要部件；圖2表示靠近定子極的轉(zhuǎn)子極以及與該定子極相關(guān)聯(lián)的部分相繞組的換向點；圖3大體表示控制與圖2的定子極相關(guān)聯(lián)的部分相繞組的激勵的電源變換器中的開關(guān)電路；圖4表示本發(fā)明的一個實施例可利用的使用一個葉片和3個位置傳感器的位置編碼器；圖5表示按本發(fā)明的一個實施例的故障檢測器電路；圖6表示圖4的位置編碼器的定時關(guān)系圖，詳細地表示出本發(fā)明的一個實施例的操作；以及圖7大體表示出按本發(fā)明用于檢測非法輸出狀態(tài)序列的另一個故障檢測電路。
在幾個附圖中，類似的標(biāo)號表示類似的部件。
下面描述本發(fā)明的說明性的實施例，使用本發(fā)明的故障檢測電路可實施這些實施例，從而就能有效地檢測磁阻開關(guān)電路的位置檢測器或位置編碼器。為清楚起見，在本說明書中描述的不是實際實施方案的所有的特征。
本發(fā)明涉及位置編碼器的故障檢測器，該位置編碼器使用了多個位置傳感器。故障檢測器接收來自多個位置傳感器的位置信號。位置信號代表一個電設(shè)備(如，磁阻開關(guān)設(shè)備)的轉(zhuǎn)子位置，并且該位置信號具有位置傳感器操作正常的條件下產(chǎn)生的允許狀態(tài)。如果多個傳感器中的一個或幾個傳感器失效，則產(chǎn)生來自位置傳感器的位置信號的非法狀態(tài)。如果位置傳感器的旋轉(zhuǎn)部件損壞(例如，如果旋轉(zhuǎn)部件從它的位置發(fā)生了移動，或者失去了一塊)，也要產(chǎn)生非法狀態(tài)。在產(chǎn)生非法狀態(tài)時，故障檢測器產(chǎn)生一個故障信號。因此，該控制器可以響應(yīng)故障信號而停止電動機操作，或者觸發(fā)另一個定位方案。
圖4表示本發(fā)明的故障檢測器電路可以利用的一種類型的位置編碼器。該位置編碼器包括一個旋轉(zhuǎn)部件一葉片40，如圖4所示的葉片40帶有8個等距隔開的遮光部分42a-h和8個等距隔開的透光部分44a-h。在該實施例中，葉片40安裝在設(shè)備的轉(zhuǎn)子軸上。葉片40按此方式反映轉(zhuǎn)子的角位置。該位置編碼器進一步還包括3個開縫的光傳感器46a-c，它們的安裝位置偏離一個靜止部件15°。
傳感器46a-c包括一個光源，當(dāng)葉片的透光部分占據(jù)傳感器位置時(即，當(dāng)傳感器靠近葉片的空缺區(qū)域時)，該光源提供可射在光檢測器上的光束。當(dāng)光源的光射在檢測器上時，傳感器46產(chǎn)生第一邏輯電平(例如，邏輯0)的數(shù)字輸出信號。當(dāng)葉片40的遮光部分(即，部分42a-h之一)占據(jù)了傳感器46a-c之一的位置(即，當(dāng)傳感器靠近了葉片的標(biāo)記區(qū))，遮光部分擋住了光，沒有光射到該傳感器的檢測器上。當(dāng)光沒有射到傳感器上時，該傳感器將產(chǎn)生第二邏輯電平(如，邏輯1)的數(shù)字輸出信號。一般來說，可將使傳感器產(chǎn)生邏輯0信號的葉片透光部分稱為葉片的“空缺”區(qū)，并將遮光部分稱為葉片的“標(biāo)記”區(qū)。
按本發(fā)明的教導(dǎo)，要對傳感器46a-c的位置進行確定，以使傳感器的輸出能確定一個輸出狀態(tài)，并且存在當(dāng)傳感器正常操作、轉(zhuǎn)動葉沒受損傷、并且葉片準(zhǔn)確定位時決不會發(fā)生的傳感器46a-c的某種輸出狀態(tài)。例如，在圖4的實施例中，葉片的標(biāo)記區(qū)和空缺區(qū)的角跨度確定了一個22.5°的角距。如圖4所示，在每兩個傳感器之間的角距為15°(小于標(biāo)記區(qū)和空缺區(qū)的角跨度)，并且最靠外的兩個傳感器之間的角距為30°(大于標(biāo)記和空缺區(qū)的角跨度)。
因為在葉片的標(biāo)記區(qū)和空缺區(qū)的角跨度與傳感器的定位位置存在這種相互關(guān)系，所以當(dāng)轉(zhuǎn)子位置檢測器正常操作時存在某種不可能發(fā)生的輸出狀態(tài)。例如，在圖4的實施例中，傳感器46a-c在正常操作時的輸出狀態(tài)(或輸出模式)可以是101、001、011、010、110和100。但在正常操作時，傳感器的輸出決不可能是狀態(tài)(或模式)111，這是因為葉片的標(biāo)記區(qū)和空缺區(qū)的角跨度小于最外邊的兩個傳感器46a和46c之間的30°的角距所致。按相同的方式，當(dāng)轉(zhuǎn)子位置檢測器正常操作時，標(biāo)記區(qū)和空缺區(qū)的角跨度以及傳感器的定位位置排除了000的輸出狀態(tài)或模式。
按照本發(fā)明的一個實施例，通過監(jiān)測傳感器的輸出、并且一旦發(fā)生兩個非法狀態(tài)、111和000中的任何一個時產(chǎn)生一個故障信號，可對轉(zhuǎn)子位置編碼故障(其中包括傳感器46a-46c的故障)進行檢測和指示。
應(yīng)該注意的是，使用帶有透光的空缺區(qū)和遮光的標(biāo)記區(qū)的葉片40以及光檢測傳感器46a-c只是舉例說明。本發(fā)明一般來說可應(yīng)用于使用了具有正常操作時不會產(chǎn)生某些輸出狀態(tài)的多個傳感器的所有形式的位置檢測器。例如，本發(fā)明可應(yīng)用于使用包括磁標(biāo)記區(qū)和非磁空缺區(qū)的葉片的位置傳感器，其中檢測標(biāo)記區(qū)和空缺區(qū)的傳感器是霍爾效應(yīng)器件。類似地，葉片可包括鐵磁材料構(gòu)成的多個凸齒，并且每個傳感器都可以是磁阻傳感器形式。產(chǎn)生數(shù)字信號的其它的裝置包括有電容或電感變化的區(qū)域，和檢測這些變化的適當(dāng)?shù)膫鞲衅?。還有，可以使用光反射率的變化來替代光透射率變化的區(qū)域。本發(fā)明還可應(yīng)用到使用與結(jié)合圖4以上討論的傳感器不同的一系列傳感器的位置檢測器。
一般來說，本發(fā)明可應(yīng)用到可產(chǎn)生對于轉(zhuǎn)子狀態(tài)的每個變化只改變輸出中的一位的數(shù)字輸出位置信號的位置檢測器，這是有益的。換句話說，本發(fā)明的特別適合于按格雷碼(二進制循環(huán)碼)產(chǎn)生位置信號的位置傳感器。
此外，本發(fā)明可應(yīng)用于利用與圖4所示不同的標(biāo)記區(qū)和空缺區(qū)、不同的標(biāo)記與空缺比、以及不同的傳感器數(shù)目的位置傳感器。
進一步還要注意，本發(fā)明只要求存在當(dāng)轉(zhuǎn)子位置檢測器正常操作時不會出現(xiàn)的一個或幾個非法狀態(tài)。例如，如果有N個傳感器，每個傳感器產(chǎn)生一個邏輯值為高、或為低的信號，則必然存在小于2N個允許輸出狀態(tài)，其中至少存在一個非法狀態(tài)。非法狀態(tài)的產(chǎn)生表示一個或幾個傳感器、或轉(zhuǎn)動的葉片出了故障。
圖5表示按本發(fā)明的故障檢測器電路50的一個實施例。故障檢測器電路50接收圖4的3個位置傳感器46a-46c的輸出，以此作為它的輸入。3個傳感器46a-46c的輸出作為輸入提供給三輸入端或非門52和三輸入端與門54。僅當(dāng)或非門52的所有3個輸入全為邏輯低時，三輸入端或非門52的輸出才為邏輯高。因此，當(dāng)產(chǎn)生非法輸出狀態(tài)000時或非門52的輸出才為高。按類似的方式，僅當(dāng)與門54的3個輸入都為邏輯高時，與門54的輸出才為邏輯高。因此，當(dāng)產(chǎn)生非法輸出狀態(tài)111時，與門54的輸出就為邏輯高。
或非門52和與門54的輸出作為輸入加到或門56，因此一旦出現(xiàn)非法狀態(tài)，或門56的輸出就變?yōu)檫壿嫺?。因此，或門56輸出的邏輯高就表示出傳感器46a-c之一出錯或轉(zhuǎn)動的葉片出了問題。在圖5的實施例中，將或門56的輸出的輸出邏輯高存貯在故障鎖存器58中，因此可以保持來自故障檢測器50的故障指示。控制器電路(未示出)可以監(jiān)測故障檢測器50的輸出或故障鎖存器58的輸出，以確定故障發(fā)生的時間。在發(fā)生故障時，控制器電路可停止驅(qū)動系統(tǒng)操作，轉(zhuǎn)接到一個附加的定位方案，或者實現(xiàn)某種類型的故障檢測。
圖6大體表示出傳感器46a-c和故障檢測器50的操作。一般來說，圖6的上邊的3個波形表示設(shè)備操作期間葉片轉(zhuǎn)過傳感器46a-c時傳感器46a-c的典型輸出。圖6的下邊的波形代表故障輸出，在圖5的實例中該輸出是故障鎖存器58的輸出。
參照圖6，對于正常的操作狀態(tài)，故障檢測器50產(chǎn)生一個表示正常操作的低邏輯傳感器輸出。如果一個位置傳感器46(如，傳感器46a)在點60處失效，并且產(chǎn)生一個非法狀態(tài)(如，000)，則要產(chǎn)生一個表示傳感器失效的邏輯高輸出。將這個邏輯高輸出鎖存到故障鎖存器58中，并且故障鎖存器58的輸出將要保持該邏輯高輸出，一直到故障鎖存器58復(fù)位時為止。
雖然圖5的實施例使用了分立的邏輯門來檢測代表故障的非法狀態(tài)，但可以推想出另外一些實施例，其中的故障檢測器50包括一個集成的數(shù)字電路芯片(例如，貼合特殊集成電路(ASIC))或一個微處理器，用于確定位置信號46a-c是代表位置傳感器的正常操作還是代表它的錯誤操作。
在本發(fā)明的另一個實施例中，對位置編碼器提供的輸出信號序列進行監(jiān)測，并且一旦出現(xiàn)輸出狀態(tài)的非法序列，則表示一個編碼器故障。例如，在圖4的實施例中，當(dāng)位置編碼器正常操作時，輸出狀態(tài)100決不會出現(xiàn)在輸出狀態(tài)011的后面。類似地，當(dāng)編碼器正常操作時，輸出狀態(tài)001決不會出現(xiàn)在輸出狀態(tài)011的后邊。于是，如果出現(xiàn)輸出序列011-100、或011-001，則表示編碼器出錯或發(fā)生故障。這種差錯檢測方法可以檢測出編碼器中的差錯，即使每個單個的輸出狀態(tài)都是合法狀態(tài)也能作到這一點。
通過使用一個查找表就可實施這另一個實施例，在該查找表中對每一個輸出狀態(tài)都存貯了一個或多個相鄰的(或下一個)允許狀態(tài)。當(dāng)編碼器的輸出從第一輸出狀態(tài)變到第二輸出狀態(tài)時，將該第二輸出狀態(tài)與第一輸出狀態(tài)的下一個允許狀態(tài)(一個或多個)進行比較。如果該第二輸出狀態(tài)與該下一個允許的輸出狀態(tài)(一個或多個)不一致，則產(chǎn)生一個表示位置編碼器差錯的編碼器故障信號。
圖7大體表示出按本發(fā)明的實施例用于檢測輸出狀態(tài)非法序列的另一個故障檢測電路的一個實例。在圖7中，編碼器的現(xiàn)行輸出狀態(tài)在數(shù)據(jù)母線70上出現(xiàn)。數(shù)據(jù)母線70偶合到延遲鎖存器71的輸入端。通過位置編碼器的輸出狀態(tài)每次變化時產(chǎn)生一個時鐘脈沖的一個電路(未示出)，對延遲鎖存器進行計時。輸出狀態(tài)每次變化時產(chǎn)生一個時鐘脈沖的電路的結(jié)構(gòu)在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的水平范圍內(nèi)，這里對此不予討論。延遲鎖存器71的輸出代表位置編碼器的延遲輸出狀態(tài)(即，現(xiàn)行輸出狀態(tài)的前一個輸出狀態(tài))。將前一個輸出狀態(tài)作為輸入經(jīng)母線72提供給查找表73。
查找表73中已經(jīng)存貯了前一個輸出狀態(tài)的允許的下一個(或多個)輸出狀態(tài)。查找表73響應(yīng)于在它的輸入端的一個合法的輸出狀態(tài)而在它的輸出端產(chǎn)生前一個輸出狀態(tài)的下一個允許輸出狀態(tài)(一個或多個)。在圖7的實施例中，對于每個合法的輸出狀態(tài)只存在一個允許的下一個輸出狀態(tài)，當(dāng)然還可以推想出另外一些實施例，其中的可允許的隨后的輸出狀態(tài)不止一個。
經(jīng)數(shù)據(jù)母線74將來自查找表73的允許的下一個輸出狀態(tài)信號提供給數(shù)字比較器75的一個輸入端。由數(shù)據(jù)母線70提供的現(xiàn)行輸出狀態(tài)是數(shù)字比較器75的另一個輸入。數(shù)字比較器75比較現(xiàn)行的輸出狀態(tài)與前一個輸出狀態(tài)的下一個可允許的輸出狀態(tài)，并且一旦現(xiàn)行輸出狀態(tài)與前一個輸出狀態(tài)的下一個可允許的輸出狀態(tài)不一致，則在其輸出端(母線76)產(chǎn)生一個故障信號?？梢园春鸵陨蠈碜詧D5的或門56的故障信號討論的相同的方式由電動機系統(tǒng)處理來自比較器75的故障信號。在某些應(yīng)用中，可能必須對比較器75計時，以便只在響應(yīng)于輸出狀態(tài)的前一個變化穩(wěn)定了查找表73的輸出后再進行比較。
如以上所述，在圖7中，對每個合法的輸出狀態(tài)只存在一個可允許的下一個狀態(tài)。在對每個合法的輸出狀態(tài)存在不止一個可允許的隨后輸出狀態(tài)的應(yīng)用中，可使用附加的比較器。可通過邏輯電路組合各個附加比較器的輸出，以便當(dāng)編碼器現(xiàn)行輸出狀態(tài)與前一個狀態(tài)的可允許的多個隨后輸出狀態(tài)中的任何一個狀態(tài)不一致時產(chǎn)生一個編碼器故障信號。
雖然在圖7中使用的是分立的電路，但通過使用正確編程的微處理器、微控制器、ASIC、或類似器件也能實現(xiàn)該另一個實施例。雖然在圖7中沒有表示出來，但可以將檢測輸出狀態(tài)非法序列的電路與檢測非法輸出狀態(tài)的電路組合在一起。
雖然借助于旋轉(zhuǎn)設(shè)備描述了本發(fā)明，但普通技術(shù)人員應(yīng)該認識到，可把相同的操作原理應(yīng)用到直線位置編碼器，效果是相同的。例如，普通技術(shù)人員應(yīng)該認識到，可將磁阻設(shè)備(正像其它類型的電設(shè)備一樣)作成一個直線電動機。直線電動機的移動部件在本領(lǐng)域內(nèi)也稱之為“轉(zhuǎn)子”。這里使用的術(shù)語“轉(zhuǎn)子”旨在還包括直線電動機的移動部件在內(nèi)。
使用各種電路類型和布局都可實現(xiàn)借助于上述實例和討論公開的本發(fā)明的原理。根據(jù)位置編碼器實施方案和期望的性能特征可以使用各種各樣的邏輯部件、器件、和結(jié)構(gòu)形狀來實施故障探測器。然而，編碼器和位置傳感器檢測器可與具有定子極或轉(zhuǎn)子極的磁阻設(shè)備一道使用，但轉(zhuǎn)子極或定子極的數(shù)目可與這里所示的有所不同。此外，本發(fā)明還可應(yīng)用到倒置式設(shè)備(即，轉(zhuǎn)子在定子的外部旋轉(zhuǎn)的設(shè)備)以及任何一種位置編碼器，如用于無刷直流電動機或其它換向電動機的位置編碼器。在本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員應(yīng)該認識到，在不嚴(yán)格透照這里圖示和描述的典型應(yīng)用的條件下，并且在不偏離下述權(quán)利要求規(guī)定的本發(fā)明的真正構(gòu)思和范圍的條件下，對本發(fā)明還可以作出這些和各種其它的修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種位置編碼器，包括一個部件；多個傳感器，響應(yīng)于該部件的位置，當(dāng)編碼器正常操作時，用于提供一組合法的代表該部件相對于傳感器的位置的輸出；并且用于提供一組非法的代表編碼器故障的信號；以及一個傳感器輸出解碼器，用于接收傳感器的輸出，產(chǎn)生分別表示傳感器的輸出的合法狀態(tài)和非法狀態(tài)的信號。
2.如權(quán)利要求1的編碼器，其中的每個傳感器都是可操作的，以產(chǎn)生一個數(shù)字輸出信號，安排多個傳感器以確定數(shù)字組合形式的合法輸出和非法輸出。
3.如權(quán)利要求1或2的編碼器，其中的解碼器是可以操作的，以產(chǎn)生表示傳感器的同時輸出的合法狀態(tài)或非法狀態(tài)的信號。
4.如權(quán)利要求2或3的編碼器，其中的解碼器響應(yīng)于相同數(shù)字電平的傳感器輸出，產(chǎn)生表示非法狀態(tài)的信號。
5.如權(quán)利要求1或2的編碼器，其中的解碼器是可以操作的，從比較相繼組的傳感器輸出導(dǎo)出代表合法狀態(tài)或非法狀態(tài)的信號。
6.如權(quán)利要求1-5中任何一個所述的編碼器，其中對傳感器進行安排，以使它們可受到部件轉(zhuǎn)動的影響。
7.如權(quán)利要求6的編碼器，其中的部件包括用于影響傳感器輸出的標(biāo)記。
8.一種磁阻開關(guān)驅(qū)動系統(tǒng)，包括一個磁阻開關(guān)設(shè)備、一個如權(quán)利要求1-7中任何一個所述的編碼器、以及一個按照編碼器的合法輸出組控制磁阻開關(guān)設(shè)備的控制器。
9.一種確定位置編碼器是否正常操作的方法，該方法包括安排多個傳感器，使它們能受到一個編碼器部件的移動的影響，以產(chǎn)生一組輸出；確定一組表示編碼器正常操作的傳感器合法輸出；確定表示編碼器不正常操作的傳感器非法輸出；以及確定該組輸出是否合法。
10.如權(quán)利要求9的方法，其中的傳感器的輸出是數(shù)字信號，因此這種輸出是一個數(shù)字的組合。
11.如權(quán)利要求10的方法，其中的這組非法輸出包括相同數(shù)字電平的所有傳感器輸出。
12.如權(quán)利要求10或11的方法，其中的確定這組輸出是否合法包括分析同時產(chǎn)生的這組輸出。
13.如權(quán)利要求10的方法，其中的確定這組輸出是否合法包括分析相繼的輸出組。
全文摘要
一種使用多個位置傳感器的位置編碼器的故障檢測器。故障檢測器接收來自多個位置傳感器的位置信號。位置信號代表磁阻開關(guān)設(shè)備的轉(zhuǎn)子位置，并且位置信號具有在位置編碼器正常操作條件下產(chǎn)生的允許狀態(tài)和允許的輸出狀態(tài)序列。如果多個傳感器中的一個或幾個失效或者位置編碼器的旋轉(zhuǎn)部件損壞，則來自位置傳感器的位置信號中出現(xiàn)非法狀態(tài)。此時，故障檢測器產(chǎn)生故障信號。
文檔編號G01D5/12GK1156244SQ96102968
公開日1997年8月6日 申請日期1996年3月28日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月28日
發(fā)明者戴維德·馬克·蘇格登 申請人:開關(guān)磁阻驅(qū)動有限公司