电容感测式旋转编码器制造技术

提供了一种装置，该装置包括旋转编码器，该旋转编码器包括定子(214)、转子(212)和控制器(218)。定子(214)具有适于围绕可旋转轴(210)的第一部分的开口、发射区域和接收区域。转子(212)具有适于围绕可旋转轴(210)的第二部分的开口、环形导电区域、以及与环形导电区域电耦合的至少一个导体。控制器(218)具有耦合到接收区域的输入，并且具有耦合到发射区域的输出。控制器(218)被配置成在控制器(218)的输出上并且向定子(214)的发射区域发射第一信号，在控制器(218)的输入上并且从定子(214)的接收区域接收第二信号，并基于第二信号确定至少一个导体与接收区域的接近度。少一个导体与接收区域的接近度。少一个导体与接收区域的接近度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电容感测式旋转编码器

技术介绍

[0001]比如燃气表、水表和电表等流量计跟踪已经流过流量计的流体或能量的量。流量计可以利用比如一个或多个数字轮等人工指示器来指示自起始值以来已使用的流体或能量的值。

技术实现思路

[0002]根据一个方面，一种装置包括旋转编码器，该旋转编码器包括定子、转子和控制器。定子具有：开口，该开口适于围绕可旋转轴的第一部分；发射区域，该发射区域位于定子的第一同心区域上；以及接收区域，该接收区域位于定子的第二同心区域上。定子的第二同心区域与定子的第一同心区域分离。转子具有：开口，该开口适于围绕可旋转轴的第二部分；环形导电区域，该环形导电区域位于转子的第一同心区域上；以及至少一个导体，该至少一个导体与环形导电区域电气耦合并位于转子的第二同心区域上。转子的第二同心区域与转子的第一同心区域分离。控制器具有耦合到接收区域的输入，并且具有耦合到发射区域的输出。控制器被配置成在控制器的输出上并且向定子的发射区域发射第一信号，在控制器的输入上并且从定子的接收区域接收第二信号，以及基于第二信号确定至少一个导体与接收区域的接近度。
[0003]根据另一方面，一种装置包括：可旋转轴；转子，该转子耦合到可旋转轴的第一部分；以及固定基板，该固定基板邻近转子定位。转子包括：中心区域，该中心区域位于转子的第一同心区域上；以及至少一个叶片，该至少一个叶片耦合到中心区域并从中心区域延伸，至少一个叶片位于转子的第二同心区域上。固定基板具有：开口，该开口围绕可旋转轴；发射区域，该发射区域被配置成与中心区域电容耦合；以及电容式传感器阵列，该电容式传感器阵列被配置成与至少一个叶片电容耦合。该装置还包括控制器，该控制器与发射区域和与电容式传感器阵列电气耦合，并被配置成基于发射到发射区域的信号接收来自电容式传感器阵列的输出，并基于该输出确定转子的角旋转。
[0004]根据另一方面，一种制造旋转编码器的方法包括：将转子耦合到可旋转轴；将转子定位成邻近具有适于围绕可旋转轴的第二部分的开口的定子；以及将控制器耦合到发射区域和耦合到接收区域。转子具有：开口，该开口适于围绕可旋转轴的第一部分；环形导电区域，该环形导电区域位于转子的第一同心区域上；以及至少一个导体，该至少一个导体与环形导电区域电气耦合并位于转子的第二同心区域上，第二同心区域与第一同心区域分离，定子包括：发射区域，该发射区域位于定子的第一同心区域上；以及接收区域，该接收区域位于定子的第二同心区域上，第二同心区域与第一同心区域分离。控制器被配置成向定子的发射区域发射第一信号，从定子的接收区域接收第二信号，并且基于第二信号确定至少一个导体与接收区域的接近度。
附图说明
[0005]在附图中：
[0006]图1是具有根据本披露的电容感测式旋转编码器组件的示例流量计组件的框图。
[0007]图2是根据本披露的示例流量计的一部分的等距视图。
[0008]图3是根据本披露的示例定子PCB的示意图。
[0009]图4是根据本披露的示例旋转PCB的示意图。
[0010]图5是根据本披露的图1的示例PCB组件的示例部分的侧视图。
[0011]图6是根据本披露的图1的示例PCB组件的示例部分的侧视图。
[0012]图7是根据本披露的示例流量计的一部分的示意图。
[0013]图8是根据本披露的可以用于实施图1的示例感测电路的示例电路的示意图。
[0014]图9是根据本披露的可以用于实施图1的另一示例感测电路的示例电路的示意图。
[0015]图10是根据本披露的可以用于实施图1的又一示例感测电路的示例电路的示意图。
[0016]图11是根据本披露的计数器解码方案的流程图。
具体实施方式
[0017]图1是具有输入102和输出104的示例流量计组件100的框图。在基于流体的流量计中，比如液体或气体等流体从输入102流到输出104，同时流量计组件100测量通过其中的流体的量。在输入102和输出104之间，计数器驱动器106被定位成与通过流量计组件100的流体处于流动连通。计数器驱动器106可以包括机械转换设备，以将流过其中或流过其的流体转换成旋转运动。例如，计数器驱动器106可以包括一个或多个齿轮，该一个或多个齿轮被配置成响应于流体流动而旋转。在基于电能的流量计中，在输入102和输出104之间流动的电流以引起电到机械计数器驱动器106将电力转换成机械运动，从而由此使一个或多个齿轮旋转。
[0018]计数器组件108耦合到计数器驱动器106，以可视地指示自初始值(例如，0)以来已经流过流量计组件100的流体或能量的累计总量。计数器组件108可以包括响应于计数器驱动器106而旋转的一个或多个数字轮。计数器组件108可以是例如十进制计数器，其具有单独的十进制数字轮，这些十进制数字轮具有沿着每个轮的圆周表面压印出的数字0到9。数字轮的旋转线彼此对齐，并且轮可以以一个轮旋旋一整圈引起相邻轮中的部分旋转的方式耦合。以这样的方式，在个位的数字轮旋旋一整圈引起在十位的数字轮旋转十分之一圈到它的下一数字。每个后继的轮以相同的方式耦合到前一轮。
[0019]根据本披露的电容感测式旋转编码器组件110耦合到计数器组件108。电容感测式旋转编码器组件110包括印刷电路板(PCB)组件112，该印刷电路板组件包括其上实施有导体116的转子PCB组件114和其上实施有旋转编码器120的定子PCB组件118。转子PCB组件114针对计数器组件108的每个数字轮包括一个转子PCB，并且每个转子PCB被配置成与其相邻的对应数字轮同时旋转。
[0020]定子PCB组件118针对转子PCB组件114的每个转子PCB包括一个定子PCB。如下文更详细披露的，随着每个转子PCB相对于其对应的定子PCB旋转，转子PCB改变定子PCB的感测电容器的电容。
[0021]图2是根据示例的示例流量计200的一部分的等距视图。示出了流量计200的计数器组件202和观察面板204。计数器组件202包括围绕轴210沿着公共旋转轴线208布置的多
个数字轮206。在图示的示例中，示出了六个数字轮206。然而，在本文中设想了多于或少于六个的数字轮206。六个数字轮206可以在其外圆柱表面上具有相同的标记，或者可以在轮206中的一个或多个上具有不同的标记。当标记有数字0到9时，计数器组件202可以作为十进制计数器操作，其中每个轮206的相邻的左邻轮每转一圈，其就转10圈。
[0022]多个转子212附接到多个数字轮206上，每个转子212被耦合成与相应的轮206一起旋转。设置了多个定子214，每个定子214被定位成邻近相应的转子212。基座或基板216为定子214提供支撑。根据本披露的示例，转子212、定子214和基座216由其上形成有电气迹线的一种或多种PCB材料构建。
[0023]图3是根据示例的示例定子PCB 300的示意图。定子PCB 300可以用于实施图1的示例旋转编码器120，并且包括由一种或多种PCB材料构建的基板3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种装置，包括：旋转编码器，所述旋转编码器包括：定子，所述定子具有适于围绕可旋转轴的第一部分的开口，所述定子进一步包括：发射区域，所述发射区域位于所述定子的第一同心区域上；以及接收区域，所述接收区域位于所述定子的第二同心区域上，所述第二同心区域与所述第一同心区域分离；转子，所述转子具有适于围绕所述可旋转轴的第二部分的开口，所述转子进一步包括：环形导电区域，所述环形导电区域位于所述转子的第一同心区域上；以及至少一个导体，所述至少一个导体与所述环形导电区域电耦合并位于所述转子的第二同心区域上，所述第二同心区域与所述第一同心区域分离；以及控制器，所述控制器具有耦合到所述接收区域的输入，并且具有耦合到所述发射区域的输出，其中所述控制器被配置成：在所述控制器的输出上并且向所述定子的发射区域发射第一信号；在所述控制器的输入上并且从所述定子的接收区域接收第二信号；以及基于所述第二信号，确定所述至少一个导体与所述接收区域的接近度。2.如权利要求1所述的装置，其中，所述控制器被配置成基于所述至少一个导体与所述接收区域的接近度来确定所述可旋转轴的旋转位置。3.如权利要求2所述的装置，其中，所述第二信号指示所述转子的至少一个导体与所述定子的接收区域之间的电容。4.如权利要求1所述的装置，其中，所述定子的接收区域包括电容式传感器阵列。5.如权利要求1所述的装置，其中，所述定子的第一同心区域比所述定子的第二同心区域更靠近所述定子的开口。6.如权利要求5所述的装置，其中，所述定子进一步括位于第三同心区域上的接地区域，所述第三同心区域被定位在所述定子的第一同心区域与所述定子的第二同心区域之间。7.如权利要求5所述的装置，其中，所述定子的第一同心区域被配置成与所述转子的第一同心区域重叠；并且其中，所述定子的第二同心区域被配置成与所述转子的第二同心区域重叠。8.如权利要求1所述的装置，其中，所述转子的至少一个导体包括：第一导体；以及第二导体，所述第二导体围绕所述转子的旋转轴线与所述第一导体在角度上偏移。9.如权利要求8所述的装置，其中，所述定子的接收区域进一步包括多个接收导体，所述多个接收导体中的每个接收导体独立地与所述控制器耦合，并且围绕所述定子的中心同心轴线彼此在角度上偏移；并且其中，当所述第一导体被定位成邻近所述多个接收导体中的第一接收导体并且所述第二导体被定位成邻近所述多个接收导体中的第二接收导体时，所述多个接收导体中的至少第三接收导体沿着所述第一接收导体和第二接收导体之间的最短角距离被定位在所述第一接收导体和第二接收导体之间。10.一种装置，包括：
可旋转轴；转子，所述转子耦合到所述可旋转轴的第一部分、并且包括：中心区域，所述中心区域位于所述转子的第一同心区域上；以及至少一个叶片，所述至少一个叶片耦合到所述中心区域并从所述中心区域延伸，所述至少一个叶片位于所述转子的第二同心区域上；固定基板，所述固定基板被定位成邻近所述转子并具有围绕所述可旋转轴的开口，所述固定基板包括：发射区域，所述发射区域被配置成与所述中心区域处于电容耦合；以及电容式传感器阵列，所述电容式传感器阵列被配置成与所述至少一个叶片处于电容耦合；以及控制器...

【专利技术属性】
技术研发人员：程丽昌，邱子晨，胡松华，李洋，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：发明
国别省市：