具有減小的偏差電壓的位置檢測組件以及使用這樣的組件的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明有關(guān)于具有減小的偏差電壓的運(yùn)動(dòng)部件的位置檢測組件，該運(yùn)動(dòng)部件包括 感應(yīng)類型的位置傳感器以及該傳感器的信號處理設(shè)備。傳感器的電壓測量誤差一稱為偏差 電壓一對應(yīng)于運(yùn)動(dòng)部件的位置的測量值與該部件的實(shí)際位置之間的差異。
【背景技術(shù)】
[0002] 因此，在主要的應(yīng)用上(但并非是排它的)，本發(fā)明涉及由轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器給定的位置 測量的改進(jìn)。這些轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中具有大量應(yīng)用，特別是每當(dāng)需要以足夠 的精度監(jiān)測運(yùn)轉(zhuǎn)中的機(jī)械元件的位置時(shí)。例如，一貫的是監(jiān)測每分鐘旋轉(zhuǎn)直到15000轉(zhuǎn)的 馬達(dá)的角度位置。
[0003]感應(yīng)類型的位置傳感器借助于對根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)中的部件的元件的位移而變化的電流 或電壓的分析來給定機(jī)械部件的位置。這種運(yùn)動(dòng)元件可能或者是該部件自身，或者是被稱 為目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)元件一被固定所述部件上并且能夠得知其位置。要分析的電壓一在平坦的感 應(yīng)傳感器的情況下一被由通行于固定電路(被稱為初級電路，通常在平坦表面上以環(huán)路的 形式布置）的高頻交流電流感應(yīng)出。該高頻交流電流在至少一個(gè)次級電路中感應(yīng)出與通行 于該次級電路的強(qiáng)度相同的頻率的磁場。
[0004]次級電路同樣是固定的。每個(gè)次級電路被放置在接近初級電路的表面的平坦表面 上，形成至少兩個(gè)環(huán)路，對于這至少兩個(gè)環(huán)路而言，初級電路和次級電路的環(huán)路之間耦合在 每個(gè)次級電路的環(huán)路中創(chuàng)建磁通量。運(yùn)動(dòng)目標(biāo)切割磁通量的通路，并且結(jié)果由環(huán)路中的磁 場所感應(yīng)出的電壓按照在這些環(huán)路之前的目標(biāo)的位置而變化。
[0005]感應(yīng)傳感器可以具有平坦的構(gòu)造，但是也可以具有軸向的構(gòu)造，具有呈螺線管形 狀的初級電路和次級電路，以及在初級電路的螺線管和次級電路的螺線管之間前進(jìn)和后退 的圓柱形狀的目標(biāo)。就對次級電路的端部處的電壓進(jìn)行分析的方面來說，結(jié)果是一樣的。
[0006]電壓的測量是在次級繞組t的端部處作出的，并且所測量的電壓描述在負(fù)的最小 值和正的最大值之間的類似于正弦曲線的曲線。在其中安放了兩個(gè)次級電路的經(jīng)典情況 下，一個(gè)次級繞組的曲線是正弦曲線并且另一個(gè)次級繞組的曲線是余弦曲線。
[0007]在次級電路的端部處采集的電壓的結(jié)果首先被處理以被實(shí)現(xiàn)為如下形狀：首先， 由解調(diào)去除因初級電路的電流所致的高頻分量，然后進(jìn)行根據(jù)來自次級電路的被稱為正弦 信號和余弦信號的信號的計(jì)算，借助于反正切函數(shù)來提供目標(biāo)的角度位置。
[0008]這些信號的處理例如被描述于專利文獻(xiàn)FR 2542468、EP 0182085或EP 0468642 中。其主要使用在次級繞組的輸出端部與傳感器的輸出端部之間的以下的設(shè)備： 魯連結(jié)在每個(gè)次級電路的端部處的放大器，用于放大從一個(gè)或從另一個(gè)次級電路接收 到的信號；優(yōu)選地，每一次級電路一個(gè)放大器，同時(shí)地處理兩個(gè)電路，這允許不使信號的處 理延遲； 魯具有解調(diào)和低通濾波器的信號塑形電路；解調(diào)由被連接成開關(guān)(還被稱為"switch (開關(guān))")的復(fù)用器執(zhí)行。在塑形電路的輸出處，獲得對應(yīng)于次級電路的呈正弦形狀的信號， 并且對于另一個(gè)次級電路，獲得呈余弦形狀的信號。
[0009] 表示目標(biāo)的位移的這些正弦信號由于寄生脈沖(請參照圖2的標(biāo)注10, 11和13) 而變形。這些變形在下文中如圖1和圖2所圖解那樣的正弦曲線中表現(xiàn)為寄生信號，寄生 信號在目標(biāo)的角度位置的計(jì)算中引起誤差。這些寄生信號10, 11和13對于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù) 的傳感器的構(gòu)造來說是固有的，并且主要因以下的兩個(gè)設(shè)備所致：放大所測量的值并且還 放大誤差的放大器，以及充當(dāng)解調(diào)器的切換器。實(shí)際上，這些切換器的輸出之一不連接到任 何元件，該輸出在復(fù)用器被連接在放大器的伺服環(huán)路中時(shí)將寄生脈沖注入到該環(huán)路中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明目標(biāo)在于通過優(yōu)化用于處理并且用于分析信號的元件的安裝架構(gòu)來去除 被稱作偏差電壓的這些測量誤差，以便最小化這些偏差電壓的影響。
[0011] 更準(zhǔn)確地，本發(fā)明的目的在于一種具有減小的偏差電壓的用于測量運(yùn)動(dòng)元件的位 置的檢測組件。該組件包括配備有固定的初級繞組、一個(gè)或多個(gè)固定的次級繞組的感應(yīng)類 型的傳感器；以及運(yùn)動(dòng)元件，適于修改在次級繞組中創(chuàng)建的磁場以感應(yīng)出指示該運(yùn)動(dòng)元件 的位置的信號。該組件還包括與傳感器的次級繞組的輸出相接的該傳感器的信號處理設(shè) 備，該信號處理設(shè)備尤其包括信號放大器；以及經(jīng)由低通濾波器接至輸出端部的復(fù)用器。在 該組件中，放大器被從一側(cè)連接到低通濾波器并且被從另一側(cè)連接到傳感器的輸出端部。
[0012] 在對信號進(jìn)行處理之后從傳感器的輸出端部的一側(cè)插入放大器，而不是把放大器 插入到次級繞組的輸出端部那一側(cè)提供如下優(yōu)點(diǎn)：對其寄生脈沖已經(jīng)被清除的信號進(jìn)行放 大。
[0013] 根據(jù)有利的特性，根據(jù)本發(fā)明的檢測組件包括： ?至少一個(gè)RC濾波器（即包括電阻R和電容C的濾波器)，來自每一次級繞組的電壓通 過所述至少一個(gè)RC濾波器，這除去在測量電路中的不想要的電荷注入； 魯并聯(lián)連接的兩個(gè)復(fù)用器，來自每個(gè)RC濾波器的電壓通過所述兩個(gè)復(fù)用器中的每個(gè)， 并且所述兩個(gè)復(fù)用器適于在低通濾波器和位于次級繞組之間的公共點(diǎn)之間進(jìn)行切換，以便 消除這些電壓高頻分量。
[0014] 有利地，利用被連接在固定的次級繞組之間的公共點(diǎn)處的復(fù)用器的輸出的布線， 減小歸因于復(fù)用器的切換的電脈沖對測量結(jié)果的影響。此外，在RC濾波器被插入在次級繞 組的輸出端部和復(fù)用器之間的情況下，由復(fù)用器的操作所創(chuàng)建的寄生脈沖具有顯著縮短的 持續(xù)時(shí)間。
[0015] 本發(fā)明還有關(guān)于一種減小來自其中使用了上述檢測組件的感應(yīng)類型的位置傳感 器的信號的偏差電壓的方法。該方法在于：相繼地并且以如下這種順序處理來自檢測組件 的次級繞組的信號： ?進(jìn)行RC濾波， 魯進(jìn)行用于對信號進(jìn)行解調(diào)的復(fù)用， 魯進(jìn)行低通濾波以去除該信號的高頻分量，以及 魯在通過所述傳感器的輸出端部之前進(jìn)行放大。
【附圖說明】
[0016] 從本領(lǐng)域技術(shù)人員看來，本發(fā)明的其它信息、特性和優(yōu)點(diǎn)在參照隨附各圖閱讀隨 后的非限制性的描述的情況下將變得明顯，隨附各圖分布表示： 一圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于處理所接收到的信號的傳感器的一部分的實(shí)施示意圖； 一圖2是在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的傳感器的放大器的輸出處的電壓曲線的表示示圖； 一圖3是根據(jù)本發(fā)明的檢測組件的信號處理設(shè)備的實(shí)施例的示意圖；以及 一圖4是在根據(jù)本發(fā)明的檢測組件的復(fù)用器的輸入處的電壓曲線的表示示圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 圖1圖解用于測量運(yùn)動(dòng)元件或目標(biāo)M的位置的現(xiàn)有技術(shù)的檢測組件D，檢測組件D 包括感應(yīng)類型的傳感器C和目標(biāo)M，感應(yīng)類型的傳感器C配備有初級繞組lb、兩個(gè)次級繞組 la和lc，