專利名稱：增加分辨率及確定位移方向的電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種增加電信號、尤其是由速度及位移傳感器發(fā)出的電信號的分辨率的電路。
速度或位移傳感器通路是通過一個(gè)移動(dòng)式多極磁編碼器及霍爾效應(yīng)或磁阻型常數(shù)字輸出的傳感器來實(shí)現(xiàn)的，它們具有的分辨率低。
目前，公知的增加速度或位移傳感器分辨率的第一種方法在于，減小編碼器極的周期寬度。但是，這樣得到的周期數(shù)目的增加受到被傳感器自由檢測的磁場削弱的限制，這種削弱應(yīng)該用減小傳感器及編碼器之間的間隙來補(bǔ)償。由于可供自由支配的空間受限制，這種補(bǔ)償不總是可能的；或迫使增加與傳感器及編碼器有關(guān)的零件的組裝精度，這就引起了實(shí)施成本的增加。
第二種公知方法在于，在編碼器一個(gè)磁周期間隔中增加附加的數(shù)字傳感器，它能提供增大數(shù)目的數(shù)字輸出刻度。該方法受到了可供自由支配的空間的限制，并引起實(shí)施成本的增加。此外，當(dāng)溫度增高時(shí)，數(shù)字傳感器轉(zhuǎn)換點(diǎn)的分散偏移引起輸出信號精度下降，甚至出現(xiàn)異常，這就引起了可靠性的下降。
在以S.N.R.ROULEMENTS名義申請的歐洲專利申請EP 0684 455 A1中描述了一種使用兩個(gè)以90度電角度定位的模擬量傳感器的分辨率倍增器，它裝有一個(gè)最大及最小值保持裝置及根據(jù)最大和最小值發(fā)生閾值的裝置。該方法僅能在被傳感器檢測的信號至少達(dá)到這些極限值時(shí)才能工作，以致當(dāng)倍增裝置起動(dòng)時(shí)，任何輸出信號均無效。該方法的另一缺點(diǎn)是，當(dāng)以很慢速度位移時(shí)，在該過程中構(gòu)成時(shí)間常數(shù)裝置的最大值及最小值保持裝置不再能以滿意的方式保證其功能。
本發(fā)明的目的是為了克服這些缺點(diǎn)，提出一種增加分辨率及確定速度和位移傳感器位移方向的裝置，傳感器由一個(gè)面向至少兩個(gè)固定模擬量傳感器的可移動(dòng)多極磁編碼器組成，兩傳感器輸出最大幅值相等的正弦信號，這兩個(gè)正弦信號以同一參考軸值為中心并相差π/2電角度，其特征在于，它包括-2n個(gè)相同幅值的正弦信號si的發(fā)生裝置，這些正弦信號與模擬量傳感器輸出的信號具有相同的中心值，并彼此相位移動(dòng)π/n；
-2n個(gè)信號si的模擬量多路復(fù)用裝置，它輸出由2n個(gè)相位差為π/n的信號部分s’的序列組成的信號S，該信號的幅度包括在兩個(gè)值之間的范圍A*Sin(-π/2n)及A*Sin(π/2n)；-2n個(gè)信號si的最大包絡(luò)線(E)的采集裝置；-第一及第二閾值產(chǎn)生裝置，分別產(chǎn)生正比于包絡(luò)線(E)值的(2m-1)個(gè)轉(zhuǎn)換閾值(Li)及(-Li)和2m個(gè)轉(zhuǎn)換閾值(Lj)及(-Lj)；-第一及第二比較裝置，用于將信號S分別與來自第一和第二產(chǎn)生裝置的每個(gè)閾值(Li),(-Li)及(Lj),(Lj)相比較，并輸出二進(jìn)制信號Ai及Bj；-第一及第二個(gè)二進(jìn)制信號Ai及Bj的組合裝置，分別輸出信號V1及V2，其中每個(gè)信號由2m*n個(gè)角度相位差為π/4m*n的角度周期值為π/m*n的信號組成。
根據(jù)本發(fā)明的另一特征，第一轉(zhuǎn)換閾值產(chǎn)生裝置產(chǎn)生(2m-1)個(gè)閾值Li，它由下式確定Li=±E*tg[π/2n*2a/2m]m為根據(jù)所需最終分辨率選取的一個(gè)正整數(shù)，及a為從0及(m-1)之間的所有值中所取的一個(gè)正整數(shù)，每個(gè)各代表2m-1個(gè)轉(zhuǎn)換閾值Li。
根據(jù)本發(fā)明的另一特征，第二轉(zhuǎn)換閾值產(chǎn)生裝置產(chǎn)生2m個(gè)閾值Lj，它由下式確定Lj=±E*tg[π/2n*(2a+1)/2m]m為根據(jù)所需最終分辨率選取的一個(gè)正整數(shù)，及a為從0及(m-1)之間的所有值中所取的一個(gè)正整數(shù)，每個(gè)各代表2m個(gè)轉(zhuǎn)換閾值Lj。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)在閱讀了以下附圖中所示的本裝置實(shí)施例的說明后將會顯露；

圖1根據(jù)本發(fā)明的裝置的電路功能圖；圖2至6，及8至12來自圖1中裝置各功能塊的信號波形圖；圖7及13根據(jù)本發(fā)明的裝置輸出的高分辨率信號的波形圖。
本發(fā)明提供了一種用于使多極磁編碼器、例如霍爾效應(yīng)型或磁阻型編碼器的分辨率增加的裝置的實(shí)施方式，這類編碼器使用了至少兩個(gè)固定的模擬量傳感器，它們相對于編碼器極性的相位移為π/2電角度，它們的相同幅值的正弦信號對中在取作為參考零的相同原始偏移值上。
圖1為根據(jù)本發(fā)明的裝置的電路功能圖；如該圖所示，模擬量傳感器1及2分別將具有相同幅值A(chǔ)、相同周期P及相位移為π/2電角度的正弦信號S1及S2發(fā)送一個(gè)在2π電角度時(shí)間間隔中產(chǎn)生其數(shù)目等于2n的正弦信號的發(fā)生裝置3,n為等于或大于2的正整數(shù)。圖2至7為圖1所示裝置各功能塊輸出信號的波形圖，這些波形作為編碼器相對傳感器的角度位置Q的函數(shù)，在該非限制性的具體實(shí)施例中n等于2。圖2表示2n個(gè)正弦信號，它們用Si標(biāo)記，其中i在1及4之間，它們與由兩個(gè)傳感器發(fā)出的信號S1及S2具有相同的幅值A(chǔ)及相同的周期P=2π，它們對中在作為零參考的相同值上，并兩個(gè)一組地依次相位移動(dòng)π/2電角度，即π/2。磁編碼器的相位移標(biāo)記通過識別在0至2π弧度相位移方向上出現(xiàn)的一系列正弦信號被最終確定，該方向通常相對兩個(gè)模擬量傳感器1及2的幾何位置來選擇。
發(fā)生裝置3發(fā)生的2n個(gè)正弦信號Si被發(fā)送到一個(gè)將每個(gè)信號的瞬時(shí)值與其它(2n-1)的這些信號的每個(gè)瞬時(shí)值相比較的比較裝置4，其中i包括在1至2n之間。該比較裝置連接在2n通路的模擬多路復(fù)用裝置5上，各通路分派到發(fā)生裝置3發(fā)出的2n個(gè)正弦信號的每一個(gè)。比較裝置4用作多路復(fù)用裝置5的轉(zhuǎn)換控制，每當(dāng)它們各自的絕對值相等便從一個(gè)鑒別信號依次地轉(zhuǎn)換到下一相位差π/2的鑒別信號。這樣，所生成的信號S由電角度間隔(0,2π)中的相位移為π/n的2n個(gè)信號部分的系列組成，它們的幅值包括在兩個(gè)值之間，這兩個(gè)值為A*Sin(-π/2n)及A*Sin(π/2n)圖3a至3d為4個(gè)信號S1至S4彼此依次相比較的具體例中比較裝置4發(fā)出的信號。并且，圖3a的信號相應(yīng)于信號S2信號的檢測值，它相對于一方面在角度間隔(0,2π)中的Q=0及Q1=π/4之間、另一方面在Q7=7π/4及Q8=2π之間信號S2的值大于信號S3的值并小于信號S1的值，由此僅使多路復(fù)用裝置用于信號S2的通路有效。圖3b相應(yīng)于Q1=π/4及Q2=3π/4之間的間隔電角度，在此期間S3大于S4而小于S2，以使得僅是用于信號S3的通路有效。圖3C相應(yīng)于Q3=3π/4及Q5=5π/4之間的間隔電角度，在此期間S4大于S1而小于S3，以使得僅用于信號S4的通路有效，及最后圖3d相應(yīng)于Q5=5π/4及Q7=7π/4之間的間隔電角度，在此期間S1大于S2而小于S4，以使得僅用于信號S1的通路啟動(dòng)。我們可以看出，該控制僅涉及一個(gè)時(shí)間間隔，它代表一周期(0,2π)中的電角度π/n，在該例中即為π/2。
多路復(fù)用裝置5的2n個(gè)輸出并聯(lián)地連接，這就是為什么輸出端的信號S由2n個(gè)信號Si′的序列組成，其中每個(gè)對應(yīng)于信號Si。在該n=2的特定例子中，信號S在角度間隔(0,2π)中由四個(gè)部分S1′至S4′組成，它們各歸屬四個(gè)信號S1至S4的一個(gè)，它們的幅值包括在A*Sin(-π/4)及A*Sin(π/4)之間，這些部分每個(gè)通過垂直線所示的轉(zhuǎn)換過渡連接到下一個(gè)，如圖4中所示。
同時(shí)，產(chǎn)生2n個(gè)相位移π/n信號的發(fā)生裝置3也連接到一個(gè)瞬時(shí)值采集裝置6，以便輸入由各信號最大瞬時(shí)值構(gòu)成的2n個(gè)信號的最大包絡(luò)線E的瞬時(shí)值。
一個(gè)閾值發(fā)生裝置7根據(jù)該包絡(luò)線E將產(chǎn)生出第一系列轉(zhuǎn)換閾值L1，它正比于包絡(luò)線E并由公式(1)確定(1)Li=E*tg[π/2n*2a/2m]其中m根據(jù)最終所需分辨率選擇的正整數(shù)，及a從0至(m-1)的所有數(shù)值中取的正整數(shù)。
同樣，產(chǎn)生出一個(gè)第二系列轉(zhuǎn)換閾值-Li，它們相對零參考與閾值Li對稱，該參考為正弦信號源的中心值。圖5表示根據(jù)一個(gè)非限制性實(shí)施例的多路復(fù)用裝置輸出的信號S的波形圖，其中n等于2及m等于3，以及2m-1=5，閾值Li和-Li等于Lia=2=E*tgπ/6Lia=1=E*tgπ/12Lia=0=0-Lia=1=-E*tgπ/12-Lia=2=-E*tgπ/6信號S包括在由轉(zhuǎn)換閾值限定的一系列域中[S＜-Lia=m-1]；[-Lia=m-1＜S＜-Lia=m-2]；…；[Lja=m-2＜S＜Lia=m-1]；[Lia=m-1＜S]并最終使其中每個(gè)轉(zhuǎn)換為與緊相鄰的各個(gè)不同的二進(jìn)制值，即當(dāng)信號S的瞬時(shí)值小于閾值之值時(shí)它等于0，而當(dāng)該值S小于閾值之值時(shí)它等于1。
為此，一個(gè)比較裝置8連接在閾值產(chǎn)生裝置7的輸出端，該裝置7將屬于電角度間隔(0,2π)中相位移的π/n的2n個(gè)相繼信號部分的信號S的瞬時(shí)值與包括在遞增序列中的轉(zhuǎn)換閾值-Li及Li相比較，并輸出2m-1個(gè)矩形波信號Ai,i為1至2m-1中的一個(gè)值，即為，由信號S與閾值-Lia=m+1比較產(chǎn)生A1，直到由信號S與閾值Lia=m+1比較產(chǎn)生出A2m-1，當(dāng)信號S的值小于所取閾值之值時(shí)，產(chǎn)生的值取0，而當(dāng)信號S的值大于該同一閾值的值時(shí)產(chǎn)生的值取1。然后，由比較裝置8輸出的2m-1個(gè)信號由一個(gè)邏輯運(yùn)算器9組合運(yùn)算，即它執(zhí)行以下的布爾代數(shù)運(yùn)算(A1與非A2)或(A3與非A4)…………或(A2m-3與非A2m-2)或A2m-1它在該分辨率倍增裝置的第一路輸出端產(chǎn)生出一個(gè)高分辨率輸出信號V1，其由等于模擬量傳感器1或2發(fā)送的信號周期P(0,2±π)的間隔中的2m*n個(gè)周期性方波信號組成，并包括交替的高態(tài)及低態(tài)，每方波的角度值為π/2m*n。
在n等于2及m等于3的特定例子中，比較裝置8輸出2m-1個(gè)方波信號Ai，如圖6中的波形圖所示，i為1及5之間的整數(shù)，當(dāng)S信號的瞬時(shí)值小于閾值-Lia=2,Lia=1,0,Lia=1,Lia=2的值時(shí)m-1個(gè)方波信號Ai的值為0，當(dāng)其瞬時(shí)值大于該相同閾值的值時(shí)方波信號的值為1。該閾值發(fā)生裝置可以用電壓分壓器來實(shí)現(xiàn)。并再執(zhí)行波爾代數(shù)操作(A1與非A2)或(A3與非A4)或A5則產(chǎn)生出如圖7所示的高分辨率的輸出信號V1。
與由裝置7產(chǎn)生第一轉(zhuǎn)換閾值Li及-Li的同時(shí)，閾值發(fā)生裝置10根據(jù)信號Si的最大包絡(luò)線E輸出另外兩個(gè)系列的閾值Lj及-Lj，它們各個(gè)角狀地位于兩個(gè)相繼的閾值Lj之間，以便在第二路輸出通道獲得一個(gè)高分辨率的、并與第一路輸出信號V1相位差90°的信號。這些閾值可用以下公式(2)來表示(2)Lj=E*tg[π/2n*(2a+1)/2m]a及m的定義與對于閾值Li的定義相同。參數(shù)a取0至(m-1)中的所有值；在n=2及m=3的該例中，總共有其數(shù)目等于2m的閾值；
Lja=2=E*tg5π/24Lja=1=E*tgπ/8Lja=0=E*tgπ/24-Lja=1=-E*tgπ/24-Lja=2=-E*tgπ/8-Lja=2=-E*tg5π/24信號S，及信號Si的最大包絡(luò)線E以及各個(gè)不同的閾值Lj均表示在圖8中。閾值-Lj相對于正弦信號源S1及S2的零參考與閾值Lj對稱。如前所述，轉(zhuǎn)換閾值Lj圍繞著S信號的連續(xù)域[S＜-Lja=m-1]；[-Lja=m-1＜S＜-Lja=m-2]；…；[Lja=m-2＜S＜Lja=m-1]；[Lja=m-1＜S]其中每個(gè)閾值被賦予一個(gè)二進(jìn)制值0或1，賦予位于任一邊的兩個(gè)域中的二進(jìn)制值彼此不同。
由多路復(fù)用裝置5輸出的信號S與遞增序列的2m個(gè)轉(zhuǎn)換閾值Lj及-Lj的每個(gè)值在比較裝置11中相比較，并輸出數(shù)目等于2m的信號Bj，即為，由信號S與閾值-Lja=m-1比較產(chǎn)生B1，直至由信號S與閾值Lja=m-1比較產(chǎn)生出B2m。當(dāng)信號S的瞬時(shí)值小于所取閾值之值時(shí)產(chǎn)生的值取0，而當(dāng)信號S的值大于該同一閾值之值時(shí)產(chǎn)生的值取1。
由比較裝置11輸出的2m個(gè)信號Bj被傳送到一個(gè)邏輯運(yùn)算器12，它執(zhí)行下列波爾代數(shù)運(yùn)算(非B1)或(B2與非B3)……或(B2m-2與非B2m-1)或B2m它產(chǎn)生出一個(gè)高分辨率信號V2，該信號的周期與信號V1的周期相同，對信號V1相位移的角度值為π/2m*2n。
在該n等于2及m等于3的特定例中，該比較裝置輸出6個(gè)信號B1,B2,B3,B4,B5及B6，它們表示在圖9上，并當(dāng)信號S的瞬時(shí)值小于閾值-Lja=2,-Lja=1,-Lja=0,Lja=0,Lja=1,Lja=2的值時(shí)取0值，及當(dāng)其瞬時(shí)值大于各同一閾值的值時(shí)取1值。然后由比較裝置11輸出的2m個(gè)信號Bj在邏輯運(yùn)算器12中被組合，它執(zhí)行以下波爾代數(shù)運(yùn)算(非B1)或(B2與非B3)或(B4與非B5)或B6，以便輸出如圖10所示的信號V2，它相對信號V1相位移動(dòng)π/2m*2n的角度值、即π/24。
應(yīng)該指出，在某些情況下，由于多路復(fù)用裝置的觸發(fā)電路的轉(zhuǎn)換速率，對于與在其中連接來自2n個(gè)正弦信號Si的2n個(gè)信號S段的轉(zhuǎn)換過渡所對應(yīng)的信號S部分通過比較裝置11及邏輯運(yùn)算器12將會使過渡狀態(tài)在相應(yīng)的角度上改變，并在信號V2的各脈沖之間產(chǎn)生出假信號。在該n=2的具體例子中，如圖10所示，假信號出現(xiàn)在角度Q1=π/4,Q3=3π/4,Q5=5π/4及Q7=7π/4上。
為了抑制信號V2中的假信號，在比較裝置13中將來自發(fā)生裝置3的相移π/n的2n個(gè)正弦信號Si的每個(gè)與閾值Lja=m-1相比較，以便輸出2n個(gè)矩形波信號Ci，其中i為1及2n之間的整數(shù)，這些矩形波信號分別對應(yīng)于2n個(gè)信號S1、S2、……S2n與閾值Lja=m-1的比較，并當(dāng)相應(yīng)信號Si的值大于閾值Lja=m-1的值時(shí)其值取1，而當(dāng)相應(yīng)信號Si的值小于同一閾值的值時(shí)其值取0。
圖11是在n=2的情況下由四個(gè)信號C1至C4組成的2n個(gè)信號的波形圖。
然后，一個(gè)邏輯運(yùn)算器14對來自比較裝置13的這些信號進(jìn)行運(yùn)算，即根據(jù)下式的波爾代數(shù)運(yùn)算(C1與C2)或…(Ci與Ci+1)或(Ci+1與Ci+2)……或(C2n-1與C2n)或(C2n與C1)以便輸出一個(gè)信號V3，它由2n個(gè)脈沖的系列組成，它們與信號V2的脈沖具有相同的二進(jìn)制狀態(tài)及相同的角度值，以及在角度Q1、Q3、Q5及Q7上受假信號干擾的信號V2的脈沖準(zhǔn)確對齊。圖12表示在波爾運(yùn)算器14輸出端獲得的信號V3，在該n等于2的具體例子中邏輯運(yùn)算為(C1與C2)或(C2與C3)或(C3與C4)或(C4與C1)。
這兩個(gè)邏輯信號V2及V3在第三邏輯(或)運(yùn)算器15中相組合，以便在該分辨率增加裝置的第二路輸出上輸出信號V4。這些高分辨率輸出信號V4象信號V1那樣，它由模擬量傳感器1或2發(fā)送的信號周期(0,2π)的間隔中的2m*n個(gè)周期性方波信號組成，并相對信號V1相位移動(dòng)π/(2m*2n)。
圖13表示在n等于2及m等于3的具體例子中信號V4的波形，它相對于圖7中所示信號V1的相位移值為π/24。信號V1及V4通過一邏輯(異或邏輯操作)運(yùn)算器的組合未在圖1上表示出來，這可根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，輸出一個(gè)具有其分辨率為信號V1或V4的二倍的單一輸出信號。
在一定情況下，希望將產(chǎn)生的信號數(shù)目n的值選擇得足夠大，以便使最大包絡(luò)線E的值被視為恒定，并等于來自兩個(gè)模擬量傳感器的兩個(gè)正弦信號的幅值A(chǔ)，對于包絡(luò)線E與確定恒定值A(chǔ)之間的最大發(fā)散相對A的百分比用∈表示，它為∈=[1-cosπ/2n]*100。
例如，對于n=8,∈％=1.9％。
如果發(fā)散∈足夠地小并與輸出信號所需精度相關(guān)，則轉(zhuǎn)換閾值Li及Lj的值可表達(dá)為Li=+_2a/2m*E*sin(π/2n)Lj=+_(2a+1)/2m*E*sin(π/2n)其中a和m的定義與上述相同。
為了工作在高電壓電平上，可以將模擬量傳感器的輸出信號及轉(zhuǎn)換閾值的電平以相同的放大系數(shù)進(jìn)行放大。也可有利地，產(chǎn)生出數(shù)目大于2n的正弦信號以建立高精度的最大包絡(luò)線E，而相對地，僅使用2n個(gè)正弦信號來建立多路復(fù)用裝置輸出端的信號S。
權(quán)利要求
1．增加分辨率及確定速度和位移傳感器位移方向的裝置，傳感器由一個(gè)面向至少兩個(gè)固定模擬量傳感器的可移動(dòng)多極磁編碼器組成，兩傳感器輸出最大幅值相等的正弦信號，這兩個(gè)正弦信號以同一參考值為中心并相差π/2電角度，其特征在于，它包括-產(chǎn)生2n個(gè)相同幅值(A)的正弦信號(Si)的發(fā)生裝置(3)，這些正弦信號與模擬量傳感器(1及2)輸出的信號具有相同的中心值，并彼此相位移動(dòng)π/n,n為大于或等于2的正整數(shù)；-2n個(gè)信號(Si)的模擬量多路復(fù)用裝置(5)，輸出由2n個(gè)相位差為π/n的信號部分(S1′)的序列組成的信號(S)，該信號的幅度包括在兩個(gè)值之間A*Sin(-π/2n)及A*Sin(π/2n)；-2n個(gè)信號(Si)的最大包絡(luò)線(E)的采集裝置(6)；-第一裝置(7)及第二裝置(10)，分別產(chǎn)生正比于包絡(luò)線(E)值的(2m-1)的轉(zhuǎn)換閾值(Li)及(-Li)和2m個(gè)轉(zhuǎn)換閾值(Lj)及(-Lj),m是根據(jù)所需最終分辨率選取的正整數(shù)；-第一裝置(8)及第二裝置(11)，用于將信號(S)分別與來自第一(7)及第二(10)產(chǎn)生裝置的每個(gè)閾值(Li),(-Li)及(Lj),(-Lj)相比較，并輸出二進(jìn)制信號(Aj)及(Bj)；-第一裝置(9)及第二裝置(12)，用于組合二進(jìn)制信號(Aj)及(Bj)，分別輸出信號角度相位差為π/4m*n的信號(V1)及(V2)，其中每個(gè)信號由來自模擬量傳感器的任一信號的周期間隔(0,2π)中的2m*n個(gè)角度周期為π/m*n的信號組成。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，用于產(chǎn)生轉(zhuǎn)換閾值的第一裝置(7)，產(chǎn)生(2m-1)個(gè)第一轉(zhuǎn)換閾值的系列，它由以下公式Li=E*tg(π/2n*2a/2m)確定的閾值(Li)及相對參考值與閾值(Li)對稱的閾值(-Li)組成，m是根據(jù)所需最終分辨率選擇的正整數(shù)，及a是從包括在值0及(m-1)內(nèi)的所有值中所取的一個(gè)正整數(shù)。
3．根據(jù)權(quán)利要求1及2中一項(xiàng)的裝置，其特征在于第一裝置(8)將信號(S)與來自第一產(chǎn)生裝置(7)的(2m-1)個(gè)閾值(-Li)及(Li)中的每個(gè)相比較，輸出(2m-1)個(gè)二進(jìn)制信號(Ai)，即(A1)至(A2m-1)，分別對應(yīng)于信號(S)與從最低電平閾值(-Li)到最高電平閾值(Li)的遞增序列閾值(-Li)及(Li)中的每個(gè)閾值的比較，并當(dāng)信號(S)的瞬時(shí)值小于所取比較閾值時(shí)產(chǎn)生的值取0，而當(dāng)該瞬時(shí)值大于該同一閾值之值時(shí)產(chǎn)生的值取1。
4．根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)的裝置，其特征在于第一裝置(9)用于組合由第一比較裝置(8)輸出的二進(jìn)制信號(Ai)，并由一個(gè)執(zhí)行以下波爾代數(shù)運(yùn)算的邏輯運(yùn)算器構(gòu)成(A與非A2)或……或(A2m-3與非A2m-2)或A2m-1，它在該分辨率倍增裝置第一路輸出上輸出高分辨率輸出信號(V1)，該輸出信號由2m*n個(gè)周期長度為π/(m*n)的周期性方波信號系列組成。
5．根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于第二裝置(10)產(chǎn)生2m個(gè)第二轉(zhuǎn)換閾值的系列，它由以公式Li=E*tg(π/2n*(2a+1)/2m)確定的閾值(Lj)及相對參考值與閾值(Lj)對稱的閾值(-Lj)組成，m是根據(jù)所需最終分辨率選擇的正整數(shù)，及a是從包括在0及(m-1)內(nèi)的所有值中所取的一個(gè)正整數(shù)。
6．根據(jù)權(quán)利要求1及5中一項(xiàng)的裝置，其特征在于第二裝置(11)將信號(S)與來自第二產(chǎn)生裝置(10)的2m個(gè)閾值(-Lj)及(Lj)中的每個(gè)相比較，輸出2m個(gè)二進(jìn)制信號(Bj)，即(B1)至(B2m)，分別對應(yīng)于信號(S)與從最低電平閾值(-Lj)到最高電平閾值(Lj)的遞增序列閾值(-Lj)及(Lj)中的每個(gè)閾值的比較，并當(dāng)信號(S)的瞬時(shí)值小于所取比較閾值時(shí)產(chǎn)生的值取0，而當(dāng)該瞬時(shí)值大于該同一閾值之值時(shí)產(chǎn)生的值取1。
7．根據(jù)權(quán)利要求1,5或6的裝置，其特征在于第二裝置(12)用于組合第二比較裝置(11)的輸出的二進(jìn)制信號(Bj)，并由一個(gè)執(zhí)行以下波爾代數(shù)運(yùn)算的邏輯運(yùn)算器構(gòu)成(非B1)或(B2與非B3)或……或(B2m-2與B2m-1)或B2m。它在該分辨率倍增裝置第二路輸出上輸出高分辨率輸出信號(V2)，該輸出信號由2m*n個(gè)周期長度為π/m*n的周期性方波信號系列組成。
8．根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其特征在于當(dāng)信號(S)在兩個(gè)相鄰信號(Si)部分傳播，通過比較裝置(11)及組合裝置(12)的中間級，在相應(yīng)于過渡的角度上，在輸出信號(V2)相距π/n的脈沖信號中間產(chǎn)生出假信號時(shí)-將來自發(fā)生裝置(3)的各正弦信號(Si)在第三比較裝置(13)中與最高電平閾值、即a等于(m-1)的閾值相比較，以便輸出2n個(gè)矩形波信號(C1)至(C2n)，它們分別對應(yīng)于(S1)至(S2n)的信號(Si)與所述閾值的比較，且當(dāng)信號(Si)的瞬時(shí)值小于比較閾值時(shí)其值取0，而當(dāng)該瞬時(shí)值大于該閾值時(shí)其值取1；-由一個(gè)邏輯運(yùn)算器(14)對來自比較裝置(13)執(zhí)行波爾代數(shù)運(yùn)算；(C1與C2)…或(Ci與Ci+1)或(Ci+1與Ci+2)…或(C2n與C1)它輸出一個(gè)由相隔π/n的2n個(gè)脈沖系列構(gòu)成的并精確地與具有假信號的信號(V2)的脈沖對齊的信號(V3)；-第三或邏輯運(yùn)算器(15)根據(jù)邏輯或運(yùn)算(V2)(V3)來組合這兩個(gè)邏輯信號(V2)及(V3)，以便在該裝置的第二路上輸出一個(gè)輸出信號(V4)，它為2m*n個(gè)周期長度為π/m*n的周期性方波信號。
9．根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于發(fā)生裝置(3)除了發(fā)生2n個(gè)信號(Si)外，還發(fā)生相同幅值A(chǔ)的附加正弦信號，它們與信號(Si)以相同的原點(diǎn)為中心，這些附加信號及2n個(gè)信號(Si)具有均勻的相位差；及包絡(luò)線采集裝置(6)采集附加信號及2n個(gè)信號(Si)整體的最大包絡(luò)線(E)作為包絡(luò)線(E)。
10．根據(jù)權(quán)利要求9的裝置，其特征在于第一閾值發(fā)生裝置(7)產(chǎn)生由下式確定的第一閾值(Li)及(-Li)的系列Li=2a/2m*ESinπ/2n，而采集大量正弦信號的采集裝置(6)所采集的包絡(luò)線(E)的值可根據(jù)所需輸出精度被視為等于A的常數(shù)，其中m為根據(jù)所需最終分辨率選取的一個(gè)正整數(shù)，及a為從0至(m-1)的所有值中取的一個(gè)正整數(shù)。
11．根據(jù)權(quán)利要求1或1和9中一項(xiàng)的裝置，其特征在于第一閾值發(fā)生裝置(7)產(chǎn)生由下式確定的第二閾值(Lj)及(-Lj)的系列Lj=(2a+1)/2m*ESinπ/2n而采集大量天弦信號的采集裝置(6)所采集的包絡(luò)線(E)的值可根據(jù)所需輸出精度被稱為等于A的常數(shù)，其中m為根據(jù)所需最終分辨率選取的一個(gè)正整數(shù)，及a為從0至(m-1)的所有值中取的一個(gè)正整數(shù)。
12．根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于根據(jù)對傳統(tǒng)地相對兩個(gè)模擬量傳感器(1及2)的幾何位置選擇的0至2π弧度位移方向上出現(xiàn)的一系列正弦信號(Si)的識別來最終確定磁編碼器位移的符號。
13．根據(jù)權(quán)利要求2或5的裝置，其特征在于閾值產(chǎn)生裝置可用電壓分壓器來實(shí)現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及速度及位移傳感器的分辨率倍增裝置，傳感器由一個(gè)面向至少兩個(gè)固定模擬量傳感器的可移動(dòng)多極磁編碼器組成，而傳感器輸出相位差為π/2的正弦信號(S1，S2)，該裝置包括2n個(gè)正弦信號(Si)的發(fā)生器(3)，這些信號與信號(S1，S2)具有相同幅值(A)且相位差為π/n；模擬量多路復(fù)用器(5)，輸出由2n個(gè)相繼信號(Si)部分組成的信號(S)；信號(Si)的最大包絡(luò)線(E)的采集裝置(6)；兩個(gè)轉(zhuǎn)換閾值(L
文檔編號G01P13/04GK1238834SQ9718013
公開日1999年12月15日 申請日期1997年9月19日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月30日
發(fā)明者F·佩盧德 申請人:Snr羅勒門茨公司