高速感测系统技术方案

一种传感器系统包括时钟生成模块、传感器、调节模块和输出模块。时钟生成模块被配置为生成调制信号和输出采样信号。调制信号具有调制频率，并且采样信号具有采样频率。传感器被配置为生成具有输出值的输出信号。输出信号通过调制信号调制，并且输出值包括传感器输出值和偏移值。调节模块被配置为接收输出信号，调节输出信号，并且生成包括传感器输出值和偏移值的调节后的输出信号。输出模块被配置为接收调节后的输出信号和输出采样信号。输出采样信号可操作成在与传感器输出值对应的值处对调节后的输出信号进行采样。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高速感测系统
本专利技术涉及包括霍尔效应传感器的高速感测系统。
技术实现思路
编码器设备或传感器系统例如被用于位置或速度检测。作为说明性示例，编码器可以包括移动构件和可以被用于检测移动构件的位置或速度的传感器阵列。基于来自传感器的输出信号，可以确定用于编码器的准确位置或速度信息。对于旋转增量式编码器，传感器被控制成使用“旋转电流”技术生成具有90°相位差（即，输出信号彼此相差四分之一周期）的一对输出信号（例如，正弦波形）。输出信号在使用已知为内插器的电路来内插以生成高分辨率波形之前被调节和采样。然而，在输出信号被提供给内插器之前，可以将各种偏移误差引入到输出信号中，这降低了输出信号的精度。存在于编码器或传感器系统内的电压偏移可以由各种因素引起，诸如机械应力、温度改变、传感器未对准、传感器自身的操作、放大器、调制信号等。传感器自身的偏移可以通过实现例如旋转电流技术来减少或减轻。然而，诸如当来自传感器的输出信号被调制时所引入的偏移之类的其他偏移在传感器的输出中创建必须由随后的低通滤波器（“LPF”）电路去除的高频波纹。波纹的幅度与偏移的大小成比例。为了适当地去除传感器的输出信号的这些高频分量，LPF必须具有足够低的截止频率（例如，调制频率的约十分之一，约25-50kHz等）以去除高频波纹并从传感器获得高质量输出信号。然而，使用LPF滤除高频波纹存在缺点。LPF降低了可以对传感器的输出进行采样所利用的速度（即，系统的响应速度）。虽然已经提出了诸如使用具有存储器的微调电路之类的其他技术以用于补偿这些偏移，但这样的技术不合期望地增加了感测电路的复杂性。本专利技术使用采样保持类型方法来补偿在感测系统中存在的偏移，该方法从传感器产生不包括高频纹波的输出信号，并且不需要使用低通滤波器来对这样的波纹进行滤波（或者使用具有高得多的截止频率（例如，接近调制频率的频率，约250-500kHz等）的滤波器，其不会降低电路响应速度）。具体地，本文描述的专利技术涉及一种传感器系统，其可以感测传感器的输出，并提供与传感器相关联的输出信号，其独立于来自例如传感器、调制信号、放大器、外部因素（例如温度变化）等的偏移误差。传感器系统包括例如诸如旋转构件的移动构件、传感器阵列和从传感器接收输出信号的电路。电路可以包括前端（例如，用于调节传感器的输出信号的放大器、滤波器等）、以及用于生成与例如目标的速度或位置、磁场强度、磁场强度的改变等相关的高分辨率信号的控制器、内插模块或比较器。前端电路控制被施加到传感器的信号的切换以调制输出信号，放大来自传感器的输出信号，解调输出信号，对解调后的输出信号进行滤波，并且对滤波后的信号进行采样以生成可以被提供给控制器或内插模块的输出。使用输出选通信号对滤波后的信号进行采样，使得采样后的信号的值基本上对应于传感器的输出，并且基本上独立于来自传感器、调制信号、放大器、外部因素（例如，温度变化）等的偏移误差。在一个实施例中，本专利技术提供了一种传感器系统，其包括时钟生成模块、传感器、调节模块和输出模块。时钟生成模块被配置为生成调制信号和输出采样信号。调制信号具有调制频率，并且采样信号具有采样频率。调制信号和输出采样信号相对于彼此相移，以在调制信号和输出采样信号之间产生相位差。传感器被配置为生成具有输出值的输出信号。输出信号通过调制信号调制，并且输出值包括传感器输出值和偏移值。调节模块被配置为接收输出信号，调节输出信号，并且生成包括传感器输出值和偏移值的调节后的输出信号。输出模块被配置为接收调节后的输出信号和输出采样信号。输出采样信号可操作成用于在基本上对应于传感器输出值的值处对调节后的输出信号进行采样。在另一实施例中，本专利技术提供了一种确定针对传感器的输出值的方法。该方法包括生成具有调制频率和第一相位角的调制信号，并生成具有采样频率和第二相位角的输出采样信号。调制信号和输出采样信号相对于彼此相移，以在调制信号的第一相位角和输出采样信号的第二相位角之间产生相位差。该方法还包括从传感器生成具有输出值的输出信号，调节输出信号以生成调节后的输出信号，在输出模块处接收调节后的输出信号和输出采样信号，并且使用输出采样信号对调节后的输出信号进行采样。输出信号通过调制信号调制并且包括传感器输出值和偏移值。调节后的输出信号包括传感器输出值和偏移值，并且调节后的输出信号在基本上对应于传感器输出的值处被采样。在另一实施例中，本专利技术提供了一种传感器系统，其包括旋转构件、霍尔效应传感器和控制器。旋转构件包括磁极的模式（pattern），并且霍尔效应传感器被配置为基于磁极的模式生成输出信号。控制器被配置为从传感器接收输出信号。控制器可操作成生成具有调制频率和第一相位角的调制信号，生成具有采样频率和第二相位角的输出采样信号，并使用调制信号调制来自传感器的输出信号。输出信号具有包括传感器输出值和偏移值的输出值。控制器还可操作成调节输出信号以生成包括传感器输出值和偏移值的调节后的输出信号，并且使用输出采样信号在基本上对应于传感器输出值的值处对调节后的输出信号进行采样。调制信号和输出采样信号相对于彼此相移，以在调制信号的第一相位角和输出采样信号的第二相位角之间产生相位差。通过考虑具体实施方式和附图，本专利技术的其他方面将变得显而易见。附图说明图1图示了传感器系统的一部分。图2图示了包括邻近于包括交替磁极的可旋转构件定位的传感器阵列的传感器系统。图3A和3B图示了霍尔效应传感器。图4是根据本专利技术的实施例的传感器系统的框图。图5是根据本专利技术的另一实施例的传感器系统的框图。图6A是根据本专利技术的实施例的传感器和前端电路的框图。图6B是根据本专利技术的实施例的调节模块的框图。图7图示了根据本专利技术的实施例的时钟调制信号。图8图示了根据本专利技术的实施例的解调后的输出信号。图9图示了根据本专利技术的实施例的滤波后的输出信号。图10图示了根据本专利技术的实施例的时钟输出选通信号。图11图示了图10的输出选通信号被用于对图9的滤波后信号进行采样。具体实施方式在详细解释本专利技术的任何实施例之前，要理解，本专利技术在其应用方面不限于在以下描述中阐述或在以下附图中图示的组件的构造和布置的细节。本专利技术能够实现其他实施例并且能够以各种方式实践或执行。此外，要理解，本文使用的措辞和术语是为了描述的目的，并且不应被认为是限制性的。本文中的“包括”、“包含”或“具有”及其变型的使用意在包括其后列出的项目及其等同物以及附加项目。术语“安装”、“连接”和“耦合”被广泛使用并且包括直接和间接二者的安装、连接和耦合。此外，“连接”和“耦合”不限于物理或机械连接或耦合，并且可以包括电气连接或耦合，不管是直接的还是间接的。此外，可以使用包括直接连接、无线连接等的任何已知方式来执行电子通信和通知。应注意，可以利用多个基于硬件和软件的设备以及多个不同结构组件来实现本专利技术。此外，并且如在随后的段落中所描述的，附图中所图示的具体配置旨在举例说明本专利技术的实施例，并且其他替代配置是可能的。除非另有说明，否则术语“处理器”、“中央处理单元”和“CPU”是可互换的。在术语“处理器”或“中央处理单元”或“CPU”被用作标识执行特定功能的单元的情况下，应理解，除非另有说明，否则那些功能可以由单个处理器或以任何形式布置的多个处理器执行，包括并行处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传感器系统，包括：时钟生成模块，其被配置为生成调制信号和输出采样信号，所述调制信号具有调制频率，所述采样信号具有采样频率，所述调制信号和所述输出采样信号相对于彼此相移以在调制信号和输出采样信号之间产生相位差；传感器，其被配置为生成具有输出值的输出信号，所述输出信号通过所述调制信号调制，所述输出值包括传感器输出值和偏移值；调节模块，其被配置为接收所述输出信号，所述调节模块被配置为调节所述输出信号以生成包括所述传感器输出值和所述偏移值的调节后的输出信号；以及输出模块，其被配置为接收所述调节后的输出信号和所述输出采样信号，所述输出采样信号可操作成用于在基本上对应于所述传感器输出值的值处对所述调节后的输出信号进行采样。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种传感器系统，包括：时钟生成模块，其被配置为生成调制信号和输出采样信号，所述调制信号具有调制频率，所述采样信号具有采样频率，所述调制信号和所述输出采样信号相对于彼此相移以在调制信号和输出采样信号之间产生相位差；传感器，其被配置为生成具有输出值的输出信号，所述输出信号通过所述调制信号调制，所述输出值包括传感器输出值和偏移值；调节模块，其被配置为接收所述输出信号，所述调节模块被配置为调节所述输出信号以生成包括所述传感器输出值和所述偏移值的调节后的输出信号；以及输出模块，其被配置为接收所述调节后的输出信号和所述输出采样信号，所述输出采样信号可操作成用于在基本上对应于所述传感器输出值的值处对所述调节后的输出信号进行采样。2.根据权利要求1所述的传感器系统，其中所述传感器是霍尔效应传感器。3.根据权利要求1所述的传感器系统，其中所述相位差是90度相位差。4.根据权利要求1所述的传感器系统，其中所述调节模块包括放大器和滤波器。5.根据权利要求4所述的传感器系统，其中所述放大器是差分放大器。6.根据权利要求4所述的传感器系统，其中所述调节模块还包括解调模块。7.根据权利要求6所述的传感器系统，其中来自所述解调模块的解调输出信号是近似矩形状信号，并且所述解调输出信号被提供给所述滤波器。8.根据权利要求7所述的传感器系统，其中所述滤波器的输出是所述调节后的输出信号，所述调节后的输出信号是近似三角形状信号。9.根据权利要求8所述的传感器系统，其中使用所述输出采样信号在三角形状信号的峰值最大值和三角形状信号的峰值最小值之间的大约中点处对近似三角形状信号进行采样。10.一种确定针对传感器的输出值的方法，所述方法包括：生成调制信号，所述调制信号具有调制频率和第一相位角；生成输出采样信号，所述输出采样信号具有采样频率和第二相位角，所述调制信号和所述输出采样信号相对于彼此相移以在所述调制信号的第一相位角和所述输出采样信号的第二相位角之间产生相位差；从所述传感器生成具有输出值的输出信号，所述输出信号通过所述调制信号调制，所述输出值包括传感器输出值和偏移值；对所述输出信号进行调节以生成包括所述传感器输出值和所述偏移值的调节后的输出信号；在输出模块处接收所述调节后的输出信号和所述输出采样信号；以及使用所述输出采样信号在基本上对应于传感器输出的值处对所述调节后的输出信号进行采样。11.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：L王，AJ桑托斯，ME拉克洛瓦，
申请(专利权)人：铁姆肯公司，
类型：发明
国别省市：美国,US