一种消除温度对电容编码器影响的方法及电容编码器技术

本发明专利技术提供了一种消除温度影响的电容编码器，包含一个变化容值电容测量通道和一个固定容值电容测量通道，和一个对两者测量值进行运算的电路，此运算电路中包含减法器；变化容值电容测量通道包含正弦波载波产生电路，容值随编码器运动而变化的电容，和解调电路；固定容值电容测量通道包含正弦波载波产生电路，容值不随编码器运动而变化的电容，和解调电路；对两者测量值进行运算的电路，其输入为变化容值电容测量通道输出的和温度有关的可变位置信息，和固定容值电容测量通道输出的和温度有关的固定位置信息，输出为和温度无关的可变位置信息。

Method for eliminating influence of temperature on capacitor encoder and capacitor encoder

The invention provides a capacitance encoder to eliminate the influence of temperature, including a change in capacitance value of capacitance measurement channel and a fixed capacitance capacitance measurement channel, and one of two measurement circuit operation, this operation contains subtracter circuit; change of capacitance value of capacitance measuring channel includes sine wave generating circuit carrier the capacitance changes with the capacitor, the motion of the encoder, and a demodulation circuit; fixed capacitance capacitance measurement channel includes sine wave carrier generation circuit, capacitance with encoder movement and change, and the demodulation circuit; both measurement circuit operation, the input capacitance value of capacitance measurement channel and output variable position information the temperature changes, and the fixed capacitance capacitance measurement channel fixed position information output and temperature on the output variable position and temperature. Information.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电容编码器
，尤其是涉及一种消除温度对电容编码器影响的方法及电容编码器。
技术介绍
在运动检测领域，大众所熟知的传感器为编码器，分为线性编码器和旋转编码器，其中使用广泛的为旋转编码器，因为旋转运动通常可以通过电机旋转加传送带的方式转变为线性运动。旋转编码器包括3种类型：光电编码器，磁电编码器，电容编码器。相比光电式编码器，电容式编码器更耐用，且造价低，能够忍受恶劣的环境，比如冲击，振动，粉尘等；相比磁电式编码器，电容编码器可以提供更高的精度，更低的造价，且非常适合需要中空轴而不是实心轴的应用。线性编码器多为电容编码器，很少使用光电编码器和磁电编码器。电容式编码器是通过检测运动部分相对固定部分在运动过程中引发的电容的容值变化，从而得到两者的相对位置信息。应用时，将运动部分固定在待测物体的运动部件上，即可随时测量待测物体的运动参数。为了测量容值随运动变化的电容在各个时刻点的电容值，必须使用一个交流信号作为激励，这个交流信号就是载波，载波通过变化的电容后，会被电容所调制，从而得到调制波，调制波中同时含有载波信息和电容容值信息。为了得到电容容值信息，必须对调制波进行解调。所以，电容编码器至少需要包含3部分，载波发生电路，容值随运动变化的电容，解调电路。无论是载波发生电路，电容，还是解调电路，温度的变化都会导致电路的性能改变，从而导致测量的结果也发生改变，这样，当温度变化时，便会导致测量值不准，具体表现为任意两个时刻的位置差距信息，只有在这两个时刻的温度相等的情况下才是准确的，当两个时刻的温度不相等时，便不再准确。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种消除温度对电容编码器影响的方法，以使电容编码器不受温度变化的影响，测量值更加精确。本专利技术的核心思想是：使用一个固定电容的电容测量通道对可变电容的电容测量通道进行补偿，温度对这两个通道的影响是相同的，因此只需要将两个通道的测量结果相减，即可将温度的影响完全消除，得到的结果为补偿之后的位置信息，等于可变电容所代表的位置信息和固定电容所代表的位置信息的差值。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种消除温度对电容编码器影响的方法，包括如下内容：通过可变电容的电容测量通道，输出随温度变化和编码器运动而变化的可变位置信息；通过固定电容的电容测量通道，输出随温度变化而变化的固定位置信息；将可变位置信息和固定位置信息进行相减处理，得到与温度无关的随编码器运动而变化的输出位置信息。进一步的，所述可变电容的电容测量通道通过正弦波载波产生电路产生载波信号，容值随编码器运动而变的可变电容对载波信号进行调制，通过解调电路对调制信号进行解调后得到可变位置信息；所述固定电容的电容测量通道通过正弦波载波产生电路产生载波信号，容值不随编码器运动而变的固定电容对载波信号进行调制，通过解调电路对调制信号进行解调后得到固定位置信息。进一步的，所述相减处理步骤可以使用硬件逻辑实现，也可以使用软件实现。相对于现有技术，本专利技术所述的方法具有以下优势：(1)通过固定电容的电容测量通道的测量值的补偿作用，消除了温度对电容编码器影响，使测量值更加准确；(2)本专利技术方法设计简单，容易实现。本专利技术的另一目的在于提出一种消除温度影响的电容编码器，以使电容编码器不受温度变化的影响，测量值更加精确。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种消除温度影响的电容编码器，包括：一个可变电容的电容测量通道和一个固定电容的电容测量通道，还有一个对两个测量通道的测量值进行运算的运算电路，所述运算电路包含减法器；所述可变电容的电容测量通道包含信号依次连接的正弦波载波产生电路、可变电容和解调电路；所述固定电容的电容测量通道包含信号依次连接的正弦波载波产生电路、固定电容和解调电路。进一步的，所述可变容值的电容测量通道和固定电容的电容测量通道可以共享同一个正弦波载波产生电路，也可以各自使用独立的正弦波载波产生电路；进一步的，所述可变容值的电容测量通道和固定电容的电容测量通道可以共享同一个解调电路，也可以各自使用独立的解调电路；若共享同一个解调电路，则在解调电路前面增加一个多路选择器，通过改变多路选择器的控制信号，可以将解调电路配置成用于可变电容的电容测量通道或者是用于固定电容的电容测量通道。所述电容编码器与上述方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例中电容编码器的可变电容的结构的正面透视示意图。图2为本专利技术实施例中电容编码器的可变电容的结构的侧面示意图。图3为本专利技术实施例中发射极板的电学连接示意图。图4为本专利技术实施例中接收极板的电学连接示意图。图5为本专利技术实施例中转子的正面形状示意图。图6为本专利技术实施例中变化容值电容测量通道的电路示意图。图7为本专利技术实施例中加上了温度补偿电路后的电路示意图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。另外，在本专利技术中所提到的可变电容，是指电容的容值随运动而变化的电容，其容值随电容编码器的运动而改变。在本专利技术中所提到的固定电容，是指电容的容值不随运动而变化的电容，其容值不随电容编码器的运动而改变。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。本专利技术实施例一种消除温度对电容编码器影响的方法，包括如下内容：通过可变电容的电容测量通道，输出随温度变化和编码器运动而变化的可变位置信息；其中所述可变电容的电容测量通道通过正弦波载波产生电路产生载波信号，容值随编码器运动而变的可变电容对载波信号进行调制，通过解调电路对调制信号进行解调后得到可变位置信息；通过固定电容的电容测量通道，输出随温度变化而变化的固定位置信息；其中，所述固定电容的电容测量通道通过正弦波载波产生电路产生载波信号，容值不随编码器运动而变的固定电容对载波信号进行调制，通过解调电路对调制信号进行解调后得到固定位置信息；将可变位置信息和固定位置信息进行相减处理，得到与温度无关的随编码器运动而变化的输出位置信息。所述相减处理步骤可以使用硬件逻辑实现，如本实施例的减法器，也可以使用与电容编码器信号连接的控制器(比如MCU，DSP)内的软件程序实现。本专利技术实施例一种消除温度影响的电容编码器，包括一个可变电容的电容测量通道和一个固定电容的电容测量通道，和一个对两个测量通道的测量值进行运算的运算电路50，所述运算电路50包含减法器，所述减法器的输入包含：可变电容的电容测量通道得到的和温度有关的可变位置信息，和用固定容值的电容测量通道得到的和温度有关的固定位置信息，其输出为和温度无关的输出位置信息。所述可变电容的电容测量通道包含信号依次连接的正弦波载波产生电路、可变电容和解调电路；所述固定电容的电容测量通道包含信号依次连接的正弦波载波产生电路、固定电容和解调电路。本实施例所述可变容值的电容测量通道和固定电容的电容测量通道可以共享同一个正弦波载波产生电路20。所述正弦波载波产生电路为现有技术，其作用是产生载波信号，载波信号为至少单路或多路正弦周期信号，比如单路信号sinωt，多路信号sinωt和cosωt，可以使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种消除温度对电容编码器影响的方法，其特征在于包括如下内容：通过可变电容的电容测量通道，输出随温度变化和编码器运动而变化的可变位置信息；通过固定电容的电容测量通道，输出随温度变化而变化的固定位置信息；将可变位置信息和固定位置信息进行相减处理，得到与温度无关的随编码器运动而变化的位置信息。

【技术特征摘要】
1.一种消除温度对电容编码器影响的方法，其特征在于包括如下内容：通过可变电容的电容测量通道，输出随温度变化和编码器运动而变化的可变位置信息；通过固定电容的电容测量通道，输出随温度变化而变化的固定位置信息；将可变位置信息和固定位置信息进行相减处理，得到与温度无关的随编码器运动而变化的位置信息。2.根据权利要求1所述的消除温度对电容编码器影响的方法，其特征在于：所述可变电容的电容测量通道通过正弦波载波产生电路产生载波信号，容值随编码器运动而变的可变电容对载波信号进行调制，通过解调电路对调制信号进行解调后得到可变位置信息；所述固定电容的电容测量通道通过正弦波载波产生电路产生载波信号，容值不随编码器运动而变的固定电容对载波信号进行调制，通过解调电路对调制信号进行解调后得到固定位置信息。3.根据权利要求1所述的消除温度对电容编码器影响的方法，其特征在于：所述相减处理步骤可以使用硬件逻...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵克新，熊伟，
申请(专利权)人：天津易哲微电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12