适于通过多次转动提供输入部件的角位置的指示的设备制造技术

本发明专利技术提供了一种适于通过多次转动提供输入部件(106)的角位置的指示的设备(100)，该设备包括被配置为在使用中根据输入部件(106)旋转而旋转的至少两个可旋转部件(104A‑104D)，和被配置为测量和输出所述可旋转部件中的至少一个的角位置的至少一个检测装置(114A)。所述可旋转部件被配置为同时但以不同的速率旋转。该设备还包括被配置为使用来自所述至少一个检测装置的角位置测量值通过多次转动产生所述输入部件的角位置的指示的装置(114)。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请人罗托克控制有限公司的专利技术名称为“适于通过多次转动提供输入部件的角位置的指示的设备”的国际申请日为20100824、国际申请号为PCT/GB2010/051396的申请的分案申请，该申请的国家申请号为201080068722.0，进入中国国家阶段日期为2013年02月22日。
本专利技术适于通过多次转动提供输入部件的角位置的指示的设备。
技术介绍
位置指示装置，如编码器，用在多种应用中，例如，包括检测操作流体阀所需要的机械传动致动器的位置。绝对编码器为可以以绝对意义识别输入部件的位置的编码器，诸如作为具体角位置。这种编码器可能掉电，并且在电力恢复时将通常仍然能够以绝对项指示所述位置，即使编码器在电力断开的同时移动。多匝绝对编码器通常包括用于通过多次转动确定绝对位置的数个齿轮。然而，如果编码器的检测装置碰巧落入中间位置，例如，在两个变址位置之间，则测量值可能是模糊的。进一步，如果一个检测元件出现故障，则整个编码器装置通常将出现故障。
技术实现思路
本专利技术的实施例的意图是解决上述问题中的至少一些。根据本专利技术的第一方面，提供了一种适于通过多次转动提供输入部件的角位置的指示的设备，该设备包括：至少两个可旋转部件，所述至少两个可旋转部件被配置为在使用中根据输入部件旋转而旋转；至少一个检测装置，所述至少一个检测装置被配置为测量和输出所述可旋转部件中的至少一个的角位置，和被配置为使用来自所述至少一个检测装置的角位置测量值通过多次转动产生所述输入部件的角位置的指示的装置，其中所述可旋转部件被配置为同时但以不同的速率旋转。每个可旋转部件可以具有关于其它可旋转部件的任何唯一的转数比。每个可旋转部件可以具有任何唯一(在所述可旋转部件中)的转数比，并且转数比的选择可以不存在任何限制，例如，转数比不需要被选择为满足特定关系，例如与需要可旋转部件具有整数基数的分度位置的解密算法一起工作。可替换地，可以根据一个或多个设计参数进行转数比的选择。例如，可旋转部件可以被设置为使得在所述转数比之中不存在公因数(除了1)。可旋转部件可以包括具有不同齿数的齿轮。在使用中，所述可旋转部件通常以连续的、非步进方式沿着所述输入部件移动。检测装置可以提供所述可旋转部件中的一个或多个的在360°的范围内绝对位置测量值，例如，采用光学、磁性或RF检测技术。该设备可以包括A到N个所述可旋转部件，每个可旋转部件具有对应的转数比RA至RN，并且其中所述检测装置具有被计算为下式的最大可允许峰值误差：在一些实施例中，所述多个可旋转部件中的一个可以为驱动所有剩余的所述可旋转部件的初级可旋转部件(即，剩余的可旋转部件不去移动任何其它可旋转部件)。所述多个可旋转部件中的每一个可以具有名义上零/初始/起始(旋转)位置。产生所述输入部件的角位置的指示的装置可以被配置为通过计算所述可旋转部件已经从它们的零位置开始通过多远而产生位置指示。由产生所述输入部件的角位置的指示的装置进行的计算可以包括使所述可旋转部件中的至少一个，并且通常全部，虚拟地回绕至它们各自的零位置。产生所述输入部件的角位置的指示的装置可以被配置为：使一序列的可旋转部件(104A)中第一个可旋转部件虚拟地回绕(402)至其零位置；随后针对除了该序列中的第一个可旋转部件之外的每个所述可旋转部件：基于该序列中的先前的可旋转部件在虚拟地回绕时已经转动的角度计算所述可旋转部件的虚拟地位置，以及虚拟地回绕该序列中的所述可旋转部件和所有所述先前的查旋转部件，使得它们位于它们的零位置处。计算步骤可以采用在该序列中的所述先前的可旋转部件位于它们的零位置处时表示所述可旋转部件的位置的存储数据，如查找表，以及在所述可旋转部件处于对应的所述位置时表示该序列中的所有先前的可旋转部件已经总共多少次通过它们的零位置的数据。可旋转部件可以是以共面或同轴方式设置的。包括多于一个所述检测装置的组件被设置为用于测量单个所述可旋转部件的位置，使得在该组件中的一个检测装置出现故障时，则使用该组件中的另一个检测装置代替。可以不向所述设备提供恒定功率。在一些实施例中，检测装置测量所述可旋转部件的、由电力未被提供至该设备时发生的运动导致的位置。可以包括用于使得能够在所述可旋转部件移动时激活所述检测装置的开关结构。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种通过多次转动提供输入部件的角位置的指示的方法，该方法包括下述步骤：测量至少两个可旋转部件的角位置，所述至少两个可旋转部件被配置为在使用中根据输入部件旋转而旋转，所述可旋转部件被配置为同时但以不同的速率旋转，以及采用角位置测量值通过多次转动产生所述输入部件的角位置的指示。该方法还可以包括下述步骤：在一时间周期内获取多个可旋转部件中的第一个可旋转部件的位置测量值；在该时间周期获取多个可旋转部件中的另一个可旋转部件的位置测量值给定第一个可旋转部件的测量位置和所述多个可旋转部件的旋转之间的已知的关系，将所述另一个可旋转部件的测量位置与所述另一个可旋转部件的预期位置进行比较，以及在所述另一个可旋转部件的测量位置不与所述预期位置对应时，标记可能读数误差状态。该方法可以包括通过检测所述可旋转部件中的至少一个的角旋转的缺失检查读数误差的步骤。该方法可以包括通过采用与单个可旋转部件的角位置相关联的数据，或可旋转部件的子集的位置的组合，确定输入部件的绝对位置。该方法可以包括，在检测到所述可旋转部件中的一个(或多个)出现故障时：测量无故障的所述可旋转部件的角位置，以及采用无故障的可旋转部件的角位置测量值通过减小的多次转动范围产生所述输入部件(106)的角位置的指示。该方法还可以包括下述步骤：提供与所述可旋转部件中的至少一个相关联的至少一个递增计数器，以及采用来自所述至少一个递增计数器的输出，基于至少一个相关联的可旋转部件的多次转动的计数，计算所述输入部件的位置。根据本专利技术的可替换方面，提供了一种通过多次转动提供输入部件的角位置的指示的方法，该方法包括下述步骤：测量多个可旋转部件的位置，在使用中，所述多个可旋转部件根据输入部件的运动而移动，每个可旋转部件具有名义上零/初始/起始(旋转)位置，以及计算可旋转部件已经从它们的零位置通过多远以产生输入部件多转动角位置指示。还可以提供一种计算机程序产品，其被配置为大致如在本文中描述的方法的至少一部分。本专利技术扩展至本文中描述的任何特征，或特征的任何组合，无论在本文中是否明确描述该组合。附图说明可以以多种方式实现本专利技术，仅参照附图描述或图示了一个示例，在附图中：图1为部分组装的示例性实施例的平面图；图2为该示例性实施例的分解图；图3为示例性实施例中的检测元件示意图；图4为示出该实施例的操作的流程图，包括位置计算步骤和齿轮”虚拟地回绕”步骤；图5详述位置计算步骤；图6详述齿轮”虚拟地回绕”步骤；图7A-7D涉及该实施例的操作的处理过的示例；图8A和8B图示该装置的可旋转部件的角测量的示例，以及图9为示出包括递增计数器的设备的操作的流程图。具体实施方式参照图1和2，示出示例性位置指示装置100。该装置包括壳体基板102，可旋转部件104A-104D可以装配在该壳体基板102上。在该示例中，具有四个可旋转部件，其采取齿轮104A-104D的形式。然而，将会认识到，可以使用其它类型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适于通过多次转动提供输入部件(106)的角位置的指示的设备(100)，该设备包括：一组可旋转部件(104)，所述一组可旋转部件被配置为在使用中根据输入部件(106)旋转而旋转，所述一组可旋转部件包括至少两个可旋转部件；一组检测装置(114A)，所述一组检测装置被配置为测量和输出所述可旋转部件中的至少一个的角位置，和装置(114)，所述装置(114)被配置为使用来自所述一组检测装置的角位置测量值通过多次转动产生所述输入部件的角位置的指示，其中所述可旋转部件被配置为同时但以不同的速率旋转；和其中所述一组检测装置(114A)包括一个以上的所述检测装置，被设置用于测量单个所述可旋转部件(104)的位置，使得在所述一组检测装置中的一个检测装置出现故障时，则使用在所述一组检测装置中的另一个检测装置代替。

【技术特征摘要】
1.一种适于通过多次转动提供输入部件(106)的角位置的指示的设备(100)，该设备包括：一组可旋转部件(104)，所述一组可旋转部件被配置为在使用中根据输入部件(106)旋转而旋转，所述一组可旋转部件包括至少两个可旋转部件；一组检测装置(114A)，所述一组检测装置被配置为测量和输出所述可旋转部件中的至少一个的角位置，和装置(114)，所述装置(114)被配置为使用来自所述一组检测装置的角位置测量值通过多次转动产生所述输入部件的角位置的指示，其中所述可旋转部件被配置为同时但以不同的速率旋转；和其中所述一组检测装置(114A)包括一个以上的所述检测装置，被设置用于测量单个所述可旋转部件(104)的位置，使得在所述一组检测装置中的一个检测装置出现故障时，则使用在所述一组检测装置中的另一个检测装置代替。2.根据权利要求1所述的设备，其中每个可旋转部件(104A-104D)具有关于其它可旋转部件的任何唯一的转数比。3.根据权利要求1所述的设备，其中每个可旋转部件(104A-104D)具有关于其它可旋转部件的转数比，所述可旋转部件被设置为使得在转数比之中不存在公因数(除了1)。4.根据权利要求2或3所述的设备，其中所述可旋转部件(104)包括多个齿轮，每个齿轮具有不同的/唯一的齿数。5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，在使用中，所述可旋转部件(104)以连续的、非步进方式沿着所述输入部件(106)移动。6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，在所述一组检测装置中至少一个检测装置(114A)提供所述可旋转部件(104A-104D)中的一个的在360°的范围内绝对位置测量值。7.根据权利要求6所述的设备，其中所述至少一个检测装置(114A)采用光学、磁性或RF检测技术。8.根据权利要求6所述的设备，其中该设备包括A到N个所述可旋转部件(104A-104D)，每个可旋转部件具有对应的转数比RA至RN，并且其中所述检测装置(114A)具有一精度，使得所述检测装置的最大可允许峰值误差满足下式：9.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述一组可旋转部件(104A)中的一个可旋转部件直接地或间接地驱动所有剩余的所述可旋转部件(104B-104D)。10.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述可旋转部件(104)中的每一个具有名义上零位置，并且产生所述输入部件的角位置的指示的装置(114)被配置为通过计算所述可旋转部件已经从它们的零位置开始通过多远而产生位置指示。11.根据权利要求10所述的设备，其中由产生所述输入部件的角位置的指示的装置(114)执行的计算包括使所述可旋转部件(104)虚拟地回绕至它们各自的零位置。12.根据权利要求11所述的设备，其中产生所述输入部件的角位置的指示的装置(114)被配置为：使一序列的可旋转部件(104A)中第一可旋转部件虚拟地回绕(402)至其零位置；随后针对除了该序列中的第一个可旋转部件之外的每个所述可旋转部件(104B-104D)：基于该序列中的先前的旋转部件(104A)在虚拟地回绕时已经转动的角度计算(406)所述可旋转部件(104B-104D)的虚拟地位置，以及虚拟地回绕(408)该序列中的所述可旋转部件(104B-104D)和所有所述先前的旋转部件(104A)，使得它们位于它们的零位置处。13.根据权利要求12所述的设备，其中所述计算(406)采用在该序列中的所述先前的可旋转部件(104A)位于它们的零位置处时表示所述可旋转部件(104B-104D)的位置的存储数据，如查找表，以及在所述可旋转部件处于对应的所述位置时表示该序列中的所有先前的可旋转部件已经总共多少次通过它们的零位置的数据。14.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述可旋转部件(104A-104D)是以共面方式设置的。15.根据权利要求1-13中任一项所述的设备，其中，所述可旋转部件(104A-104D)是以同轴方式设置的。16.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中所述设备未被提供恒定功率。17.根据权利要求16所述的设备，其中在所述一组检测装置中...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·理查德·斯塔福德，斯图亚特·梅斯菲尔德·雷，艾伦·斯蒂芬·巴登，菲利普·斯蒂芬·欣奇克利夫，
申请(专利权)人：罗托克控制有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB