一种用于减小磁性旋转编码器的积分非线性误差的控制器制造技术

一种用于减小磁性旋转编码器(2)的积分非线性误差的控制器(1)包括：位置误差确定单元(20)，其用于确定指定移动设备(3)到达预定义位置(α0,…,αk)中的各自的预定义位置的各自的时间的多个时间标记(P0,…,Pk)。位置误差确定单元(20)根据时间标记(P0,…,Pk)来计算多个误差校正参数(B[0],…,B[k])。控制器的误差补偿单元(10)根据各自的位置参数

A controller for reducing the integral nonlinear error of magnetic rotary encoder

A controller (1) for reducing integral nonlinear error of magnetic rotary encoder (2) includes: position error determining unit (20), which is used to determine the designated mobile device (3) to arrive at the predefined location (alpha 0,...). A number of time marks for each of their respective predefined positions in alpha K (P0,...) Pk). The position error determination unit (20) is based on the time mark (P0,... Pk) to calculate a number of error correction parameters (B[0],...) B[k]). The error compensation unit (10) of the controller is based on the respective position parameters

【技术实现步骤摘要】
一种用于减小磁性旋转编码器的积分非线性误差的控制器
本专利技术涉及一种用于减小被配置为确定移动设备的当前位置的旋转编码器(尤其是被配置为确定旋转磁体的当前位置的磁性旋转编码器)的积分非线性误差的控制器。
技术介绍
旋转编码器允许确定移动设备的位置。旋转编码器的示例性实施例是允许感测旋转磁体的当前旋转位置(例如旋转角度)的磁性旋转编码器。磁体通常被布置在磁性旋转编码器的芯片之上或之下。为了测量磁体的旋转角度，需要在磁性旋转编码器的芯片的中心上旋转的双极性磁体。旋转磁体生成由磁性旋转编码器(例如由编码器的霍尔传感器)感测到的旋转磁场。编码器被配置为通过对磁体的感测到的旋转磁场的合适的信号处理来确定旋转磁体的当前位置。磁性旋转编码器的准确度主要取决于噪声和积分非线性(INL)。噪声能够通过(低通)滤波器来减少。然而，INL的减小非常难以实现。在滤波之后的噪声处于大约0.1°的范围内，但是由INL引起的误差在高达3°的范围内并且主要取决于磁体位置和磁体。INL误差能够通过使用烧写的INL校正电路来减小。然而，对烧写的INL校正电路的使用需要针对每个芯片的校准并且还不能够对温度漂移和寿命漂移做出反应。期望提供一种用于减小旋转编码器的积分非线性误差(INL误差)的控制器，其允许通过减小INL诱发的误差来以高准确度确定旋转磁体的位置。
技术实现思路
在权利要求1中说明了一种用于减小旋转编码器的积分非线性误差使得移动设备(例如旋转磁体)的位置可以以高准确度来确定的控制器。控制器包括输入端子，其用于接收指定由旋转编码器确定的移动设备的位置的多个位置参数。控制器还包括误差补偿单元，其用于确定分别被分配给位置参数中的一个位置参数的多个误差补偿位置参数，其中，误差补偿位置参数中的各自的误差补偿位置参数指定由积分非线性位置误差中的各自的积分非线性位置误差校正的位置参数中的各自的位置参数。控制器包括位置误差确定单元，其具有用于随后从误差补偿单元接收多个误差补偿位置参数的输入端。位置误差确定单元包括用于确定多个第一时间标记和多个第二时间标记的时间标记确定单元。多个第一时间标记中的每个指定由移动设备用于从第一旋转的开始位置旋转到第一旋转的多个预定义位置中的各自的位置所需要的各自的时间。多个第二时间标记中的每个指定由移动设备用于从第二旋转的开始位置旋转到第二旋转的多个预定义位置中的各自的位置所需要的各自的时间。多个第一时间标记的结束时间标记指定由移动设备用于移动设备从移动设备的第一旋转的开始位置到移动设备的第二旋转的开始位置的完整第一旋转所需要的时间。位置误差确定单元包括用于计算多个误差校正参数的位置误差计算部件。位置误差计算部件被配置为根据第一旋转的结束时间标记和第一时间标记中的各自的第一时间标记来确定被分配给时间标记中的各自的时间标记的误差校正参数中的各自的误差校正参数。误差补偿单元包括耦合到输入端子的第一输入连接和耦合到位置误差确定单元的第二输入连接。误差补偿单元被配置为当误差补偿单元在误差补偿单元的第二输入端子处接收到误差校正参数时将误差校正参数中的各自的误差校正参数分配给位置参数中的各自的位置参数。误差补偿单元被配置为当误差补偿单元在第二输入连接处接收到误差校正参数时，根据位置参数中的各自的位置参数和被分配给位置参数中的各自的位置参数的误差校正参数中的各自的误差校正参数来确定针对在第一输入连接处接收到的位置参数中的各自的位置参数的误差补偿位置参数中的各自的误差补偿位置参数。时间标记测量单元测量移动设备的特殊点之间的时间，例如时钟周期。在使用旋转磁体作为移动设备的情况下，磁性旋转编码器将包括INL误差的多个测得旋转角度提供到控制器。控制器的时间标记测量单元测量预定义角度点之间的时间。时间标记可以在等距角度点处(例如全部22.5°或更少)被确定。误差校正参数可以由位置误差确定单元根据测得时间来计算。误差校正参数/因子之后由误差补偿单元用于确定误差补偿位置参数。误差补偿单元可以被放置在滤波器之前。经滤波的误差补偿位置参数可以再次由位置误差确定单元分析并且误差校正参数可以在控制循环中被重新计算。根据可能的实施例，控制器包括用于监控磁体的旋转以确保磁体的旋转速度足够高使得旋转磁体的移动在完整旋转期间不会停止并且磁体以恒定速度旋转的分析单元。为了该目的，分析单元可以被配置为将两个完整后续旋转的时间标记进行比较。在找到误差校正参数之后，只要控制器不会被切断，由控制器提供的INL减小就起作用。根据改进的实施例，所计算的误差校正参数能够被存储在存储设备中以提供来自旋转编码器的第一次接通的改进的INL减小。额外的特征和优点在后面的详细描述中进行阐述，并且部分地将使本领域技术人员从说明书中显而易见或者通过实践如在其撰写的说明书及权利要求书以及附图中描述的实施例意识到。要理解，前述大体描述和下面的详细描述仅仅是示例性的，并且旨在提供概述或框架以理解权利要求的本质和特征。附图说明附图被包含以提供进一步理解，并且被并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图图示了一个或多个实施例，并且与详细的描述一起用于解释各种实施例的原理和操作。因此，本公开内容将从结合附图进行的以下详细描述得到更完整地理解，在附图中：图1示出了被安装在磁性旋转编码器的芯片之上的旋转磁体的布置。图2图示了对用于计算旋转磁体的当前位置的旋转磁体的磁场的检测。图3示出了具有经滤波的噪声的INL误差的过程的示例。图4示出了旋转磁体的实际位置与测得位置的比较。图5示出了用于减小磁性旋转编码器的积分非线性误差的控制器的实施例的原理体系结构。图6是用于减小磁性旋转编码器的积分非线性误差的控制器的实施例的详细图示。具体实施方式图1示出了移动设备3和旋转编码器2的布置。旋转编码器被配置为磁性旋转编码器。移动设备3被配置为在磁性旋转编码器2之上旋转的磁体。磁性旋转编码器被配置为检测由旋转磁体3生成的旋转磁场并且通过评估检测到的磁场来确定磁体的当前位置。图2图示了用于确定旋转磁体3的当前位置(例如旋转角度)的磁性旋转编码器2的合适的信号处理。磁性旋转编码器3可以包括用于检测旋转磁场的磁性敏感元件，例如霍尔传感器。后续信号处理单元评估由霍尔传感器检测到的旋转磁场并提供在磁体的旋转移动期间的磁体3的当前旋转角度。磁性旋转编码器的准确度主要取决于噪声和积分非线性(INL)。图3示出了在旋转磁体的实际位置与由磁性旋转编码器通过评估旋转磁场计算的位置之间的偏差。在旋转磁体的实际位置与由磁性旋转编码器计算的位置之间的差在图3中被示出为角度偏差偏差由积分非线性(INL)和噪声引起。由积分非线性引起的误差分量负责大约+/-2°的角度误差/偏差的大振荡。由噪声引起的误差分量负责在角度误差的过程上的小波纹。由噪声引起的误差分量可以很好地通过(低通)滤波器来减小，使得由噪声引起的误差分量通常在大约+/-0.1°的范围内，如图3中的波纹示出的。主要误差分量由可以在高达3°的范围内的积分非线性引起，并且主要取决于磁体位置和磁体。图3示出了在角度误差减小并且到达在大约180°的实际位置α处的角度误差之前，由积分非线性引起的误差分量从旋转磁体的大约α＝0°的实际位置增大到大约α＝30°的位置并且在与之间波动，直到大约140°的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于减小旋转编码器的积分非线性位置误差的控制器，包括：‑输入端子(I1)，其用于接收指定由所述旋转编码器(2)确定的移动设备(3)的位置(αstart,α0,…,αn)的多个位置参数

【技术特征摘要】
2016.06.09 EP 16173730.91.一种用于减小旋转编码器的积分非线性位置误差的控制器，包括：-输入端子(I1)，其用于接收指定由所述旋转编码器(2)确定的移动设备(3)的位置(αstart,α0,…,αn)的多个位置参数-误差补偿单元(10)，其用于确定分别被分配给所述位置参数中的一个位置参数的多个误差补偿位置参数其中，所述误差补偿位置参数中的各自的误差补偿位置参数指定由所述积分非线性位置误差中的各自的积分非线性位置误差校正的所述位置参数中的各自的位置参数，-位置误差确定单元(20)，其具有用于随后从所述误差补偿单元(10)接收所述多个误差补偿位置参数的输入端(E20)，-其中，所述位置误差确定单元(20)包括用于确定多个第一时间标记(P0,…,Pk)和多个第二时间标记(P0’,…,Pk’)的时间标记确定单元(100)，其中，所述多个第一时间标记(P0,…,Pk)中的每个指定由所述移动设备(3)用于从第一旋转的开始位置(αstart)旋转到所述第一旋转的多个预定义位置(α0,…,αk)中的各自的位置所需要的各自的时间，其中，所述多个第二时间标记(P0’,…,Pk’)中的每个指定由所述移动设备(3)用于从第二旋转的开始位置(αstart’)旋转到所述第二旋转的多个预定义位置(α0’,…,αk’)中的各自的位置所需要的各自的时间，其中，所述多个第一时间标记(P0,…,Pk)的结束时间标记(Pk)指定由所述移动设备(3)用于所述移动设备(3)从所述移动设备(3)的所述第一旋转的所述开始位置(αstart)到所述移动设备(3)的所述第二旋转的所述开始位置(αstart’)的完整第一旋转所需要的时间，-其中，所述位置误差确定单元(20)包括用于计算多个误差校正参数(B[0],…,B[k])的位置误差计算部件(200)，其中，所述位置误差计算部件(200)被配置为根据所述第一旋转的所述结束时间标记(Pk)和所述第一时间标记(P0,…,Pk)中的各自的第一时间标记来确定被分配给所述时间标记(P0,…,Pk)中的各自的时间标记的所述误差校正参数(B[0],…,B[k])中的各自的误差校正参数，-其中，所述误差补偿单元(10)包括耦合到所述输入端子(I1)的第一输入连接(E10a)和耦合到所述位置误差确定单元(20)的第二输入连接(E10b)，-其中，所述误差补偿单元(10)被配置为当所述误差补偿单元(10)在所述误差补偿单元(10)的第二输入端子(E10b)处接收到所述误差校正参数(B[0],…,B[k])时将所述误差校正参数(B[0],…,B[k])中的各自的误差校正参数分配给所述位置参数中的各自的位置参数，-其中，所述误差补偿单元(10)被配置为当所述误差补偿单元(10)在所述第二输入连接(E10b)处接收到所述误差校正参数(B[0],…,B[k])时，根据所述位置参数中的各自的位置参数和被分配给所述位置参数中的各自的位置参数的所述误差校正参数(B[0],…,B[k])中的各自的误差校正参数来确定针对在所述第一输入连接(E10a)处接收到的所述位置参数中的各自的位置参数的所述误差补偿位置参数中的各自的误差补偿位置参数。2.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述位置误差确定单元(20)包括用于分析由所述时间标记确定单元(100)确定的所述多个第一时间标记(P0,…,Pk)是否适合被用于所述位置误差计算部件(200)以计算所述误差校正参数(B[0],…,B[k])的分析单元(300)。3.根据权利要求1或2所述的控制器，其中，所述位置误差确定单元(20)包括评估部件(310)，所述评估部件被配置为评估针对所述移动设备(3)的所述第二旋转的持续时间是否与针对所述移动设备(3)的所述第一旋转的持续时间相差预定义阈值。4.根据权利要求3所述的控制器，其中，所述评估部件(310)被配置为将所述第一时间标记(P0,…,Pk)与所述第二时间标记(P0’,…,Pk’)进行比较。5.根据权利要求3或4所述的控制器，其中，所述评估部件(310)被配置为通过将信任级别(TL)分配给所述第一时间标记(P0,…,Pk)来评价用于确定所述误差校正参数(B[0],…,B[k])的所述第一时间标记(P0,…,Pk)的实用性。6.根据权利要求1至5所述的控制器，其中，所述位置误差确定单元(20)包括速度控制部件(320)，所述速度控制部件被配置为检查所述移动设备(3)的所述第一旋转的速度是否高于预定义速度阈值。7.根据权利要求1至6所述的控制器，其中，所述位置误差确定单元(20)包括加速度控制部件(330)，所述加速度控制部件用于检查所述移动设备(3)是否执行加速旋转并且在检测到加速旋转的情况下检查加速度是否低于预定义加速度阈值。8.根据权利要求3至7所述的控制器，-其中，所述评估部件(310)生成第一标志(F1)，所述第一标志指示在所述第一旋转期间的所述移动设备(3)的速度与在所述第二旋转期间的所述移动设备(3)的速度是否至多相差预定义量，-其中，所述速度控制部件(320)生成第二标志(F2)，所述第二标志指示在所述第一旋转期间的所述移动设备(3)的速度和在所述第二旋转期间的所述移动设备(3)的速度是否分别高于所述预定义速度阈值，-其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬·米凯利奇，
申请(专利权)人：AMS有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利,AT