具有二进制和十进制输出的绝对位置磁编码器制造技术

一种绝对位置磁编码器包括配置用于二进制输出的第一磁道、配置用于十进制输出的第二磁道、定位在第一磁道附近以检测第一磁道的磁场的第一磁传感器以及定位在第二磁道附近以检测第二磁道的磁场的第二磁传感器。该编码器是选择性地可操作的，以提供二进制输出和十进制输出之一。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术主要涉及用于确定具有磁极的靶(target)的绝对位置的磁传感器的使用。
技术介绍
磁编码器一般用于确定机械系统中移动物体的位置，以便物体的位置或移动能在 机械系统中得到控制。磁编码器一般包括靶，靶包括安装在移动物体上的双多极 磁道和放 置在相应磁道的极附近的磁传感器(例如，几串霍尔效应器件)。相应磁道的极间隔一般是 不同的，以引起相应磁道上的磁传感器检测到的信号中的相差。随后，磁传感器的相应信号 之间的相差用于在任何给定时间确定靶的位置并因此确定可移动物体的位置。换而言之， 磁道之一(即，“被测量磁道”)的位置能通过比较被测量磁道上的磁传感器输出的信号和 另一个磁道(即，“参考磁道”)上的磁传感器输出的信号来确定。根据通过其利用磁编码器的控制系统，可能期望编码器的十进制输出或二进制输 出。在期望十进制输出的此类情况下，能为磁编码器配置具有特定数量的北/南极对(以 下称为“极对”)的被测量磁道和具有特定分辨率(即，每极对的“计数”或“边缘(edge)”) 的磁传感器，以产生被测量磁道的每转的计数或边缘的某个总数量，该总数量可由10、100 等除尽以产生每转整数的计数。例如，在磁编码器配置用于十进制输出时，经常期望被测量 磁道的每转1000个计数的分辨率。此类分辨率能通过提供具有25个极对的被测量磁道、 24个极对的参考磁道和具有每极对160个计数的分辨率的磁传感器的靶来实现(S卩，25个 极对xl60计数/极对=被测量磁道的每转总共4000个计数；然后除以4以实现被测量磁 道的每转1000个计数的期望分辨率)。在期望二进制输出的此类情况下，能为磁编码器配置具有特定数量的极对的被测 量磁道和具有特定分辨率的磁传感器，以产生被测量磁道的每转的计数或边缘的某个总数 量，该总数量是2的倍数(factor)以产生每转二进制数的计数。例如，在磁编码器配置用 于二进制输出时，经常期望被测量磁道的每转1024个计数的分辨率。此类分辨率能通过提 供具有32个极对的被测量磁道、31个极对的参考磁道和具有每极对128个计数的分辨率的 磁传感器的靶来实现(即，32个极对xl28计数/极对=被测量磁道的每转总共4096个计 数；然后除以4以实现被测量磁道的每转1024个计数的期望分辨率)。
技术实现思路
然而，要将常规磁编码器从十进制输出重新配置成二进制输出，必须更改靶，以将 具有有助于十进制输出的特定数量的极对(例如，25个极对)的被测量磁道替代具有有助于二进制输出的特定数量的极对(32个极对)的被测量磁道。磁传感器也必须重新配置或 替换以提供有助于十进制输出或二进制输出的分辨率。在一方面中，本专利技术提供一种能够十进制输出和二进制输出的绝对位置磁编码 器，而不更改或替换靶或被测量磁道或参考磁道的任一个。所述绝对位置磁编码器包括配 置用于二进制输出的第一磁道、配置用于十进制输出的第二磁道以及定位在第一和第二磁 道附近以检测第一和第二磁道的磁场的相应磁传感器。该绝对位置磁编码器还包括由单个 北/南极对组成的第三磁道和定位在第三磁道附近以检测第三磁道的磁场的多个霍尔效 应器件。该编码器是选择性地可操作的，以提供二进制输出和十进制输出之一。在另一方面中，本专利技术提供一种计算编码器的绝对位置的方法，包括提供配置用 于二进制输出的第一磁道，提供配置用于十进制输出的第二磁道，从第一磁道检测第一计 数值，大致与第一计数值同时地从第二磁道检测第二计数值，以及使用第一和第二计数值 来计算指示编码器的绝对位置的第三计数值。第三计数值有助于提供二进制输出和十进制 输出之一。通过考虑以下详细描述和附图，本专利技术的其它特征和方面将变得明显。 附图说明图1是本专利技术的绝对位置磁编码器的示意图，其示出第一磁道、第二磁道、在第一 和第二磁道附近的相应磁传感器、第三磁道以及在第三磁道附近的多个霍尔效应器件，其 中，示出第一与第二磁道之间的第一相间隔。图2是图1的绝对位置磁编码器的示意图，其示出第一与第二磁道之间的第二相 移间隔。图3是图1的绝对位置磁编码器的示意图，其示出第一与第二磁道之间的第三相 移间隔。图4是图1的绝对位置磁编码器的示意图，其示出第一与第二磁道之间的第四相 移间隔。图5是图1的绝对位置磁编码器的示意图，其示出第一与第二磁道之间的第五相 移间隔。图6是图1的绝对位置磁编码器的示意图，其示出第一与第二磁道之间的第六相 移间隔。图7是图1的绝对位置磁编码器的示意图，其示出第一与第二磁道之间的第七相 移间隔。图8是图1的绝对位置磁编码器的示意图，其示出圆形布置中的第一、第二和第三 磁道、第一和第二磁道附近的相应磁传感器以及第三磁道附近的多个霍尔效应器件。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中并不限于下面描 述中陈述的或下面图形中示出的构造的细节和组件的布置。本专利技术能够有其它实施例，并 且能够以各种方式来实践或执行。而且，要理解本文中使用的用语和术语是用于描述的目 的，并且不应认为是限制性的。本文中“包含”、“包括”或“具有”及其变型的使用表示涵盖 之 列出的项目及其等效物以及附加的项目。除非另有指定或限制，否则，术语“安装”、“连 接”、“支持”和“耦合”及其变型在广义上使用，并且涵盖直接和间接安装、连接、支持和耦合。此外，“连接”和“耦合”不限于物理或机械连接或耦合。 具体实施例方式参照图1，示意示出绝对位置磁编码器10。编码器10包括具有多个北/南极对 18的第一磁道14 (每个框表示单个北/南极对18)和具有多个北/南极对26的第二磁道 22 (每个框表示单个北/南极对26)，其定位在第一磁道14附近。虽然相应的磁道14、22 为清晰起见在线性配置中示意示出，但编码器10配置为包括靶轮30的旋转编码器10，靶轮 30上安装了磁道14、22，使得相应磁道14、22的末端连接以形成两个同心的圆形磁道，磁道 22定位在磁道14内部或内侧(参见图8)。结果，由于靶轮30上磁道14、22的不同径向位 置，磁道14、22的相应长度不同。然而，本专利技术的编码器10也可配置为线性编码器，结合与 本文相对旋转编码器10所述的大致类似的结构和操作的方法。参照图1，磁道14在上述圆形布置中配置时，包括有助于提供二进制或基数2输 出(参见下面的表1)的多个极对18，而磁道22在与磁道14同心布置时，包括有助于提供 十进制或基数10输出的多个极对26。在编码器10的所示构造中，磁道14包括32个极对 18，并且磁道22包括25个极对26。备选的是，编码器10的其它构造可结合包括64个极对 的磁道14和包括50个极对的磁道22。 表1绝对位置磁编码器10还包括磁道14附近的磁传感器34和磁道22附近的另一 个磁传感器38。在所示构造中，传感器34、38的每个配置为具有霍尔串乘法传感器(Hall string multiplying sensor)的微芯片。此类传感器34、38可从俄亥俄州坎顿市的The Timken Company获得，其零件号是MPS160。正如本领域的技术人员所理解的，传感器34 能配置有特定分辨率(即，每极对18的“计数”或“边缘”)以产生磁道14的每转计数或 边缘的某个总数量，该总数量有助于提供二进制输出，或者其适合于转本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绝对位置磁编码器，包括：第一磁道，配置用于二进制输出；第二磁道，配置用于十进制输出；第一磁传感器，定位在所述第一磁道附近以检测所述第一磁道的磁场；以及第二磁传感器，定位在所述第二磁道附近以检测所述第二磁道的磁场；其中所述编码器是选择性地可操作的，以提供所述二进制输出和所述十进制输出之一。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：AJ桑托斯，BM普赖德，
申请(专利权)人：铁姆肯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]