多转动传感器制造技术

一种多转动角位置传感器，包括：主齿轮，其被配置为耦合于旋转构件并且响应于所述旋转构件的旋转而旋转经过主齿轮旋转范围；第一传感器齿轮，其与所述主齿轮啮合并且被配置为响应于主齿轮的旋转而经历比主齿轮多的角旋转；以及第二传感器齿轮，其与主齿轮啮合并且被配置为响应于主齿轮的旋转而经历比主齿轮多的角旋转并且比第一传感器齿轮少的角旋转。角位置传感器还包括：第一角位置传感器，其被配置为传感第一传感器齿轮的旋转并且产生第一输出信号，该第一输出信号指示第一传感器齿轮的旋转；以及第二角位置传感器，其被配置为传感第二传感器齿轮的旋转并且产生第二输出信号，该第二输出信号指示第二传感器齿轮的旋转。主齿轮以及第一传感器齿轮和第二传感器齿轮被配置为使得第一传感器齿轮和第二传感器齿轮响应于主齿轮旋转经过大于360度的预期的全主齿轮旋转范围而经历的360度绕转的数量方面的差异将为一个360度绕转或不足一个360度绕转。角位置传感器还包括处理器，该处理器被配置为：接收第一输出信号和第二输出信号，基于第一输出和第二输出而确定第一传感器齿轮的旋转和第二传感器齿轮的旋转之间的差异，基于该差异以及第一传感器齿轮或第二传感器齿轮的当前角位置而分别地确定第一传感器齿轮或第二传感器齿轮从第一传感器齿轮或第二传感器齿轮的初始角位置起的总的角旋转，以及基于第一传感器齿轮或第二传感器齿轮的总的角旋转而确定主齿轮的角位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多转动传 感器本申请要求于2009年10月19日提交的名称为“用于多转动传感器的方法和设备(Method and Apparatus for a Multi-Turn Sensor)，，的美国临时申请第61/252，912号的权益，为了所有目的而通过引用将该临时申请并入本文。背景提供了用于测量可旋转主体的旋转角以及特别地用于测量可以旋转大于360度的旋转构件的旋转角的技术。在汽车工业中，某些应用使用方向盘的角度测量。例如,动力转向单元、电子稳定性控制、后轮转向系统、前灯转向以及滚动防止系统都可以利用方向盘的角位置的测量。因为方向盘的角位置可以变化至大于360度，所以使用可以对大于360度的旋转进行传感的角旋转传感器。在大多数汽车应用中，能够测量方向盘的六个完整旋转的多转动(multi-turn)传感器足以覆盖方向盘的整个运动范围。已经被用于测量可旋转主体的在大于360度的范围内的旋转的系统的某些实例包括光学传感器，光学传感器使用多转动计数器和专用的算法将转动计数代码和来自一个或多个单一转动光学传感器的测量进行组合。另一种已经被使用的技术是例如使用游尺概念(Vernier concept)的齿轮减速比。然而，当使用齿轮减速比时，传感器的分辨率和精确度被不利地影响。例如，如果主齿轮与小的齿轮的齿数比是六比一，那么角度传感器的精确度将也被减小至六分之一。在许多情况下，这对于使用旋转角测量的系统可能不能提供足够的精确度。因此，期望的是，具有改进的多转动传感器，该多转动传感器向可旋转主体例如方向盘柱的多圈转动提供高度的精确度，同时仍然是简单的并且容易被编程，使得其可以以低成本并且以小包装的形式被构建。概述多转动角位置传感器(multi-turn angular position sensor)的一个实施例包括主齿轮，其被配置为耦合于旋转构件并且响应于旋转构件的旋转而旋转经过主齿轮旋转范围；第一传感器齿轮，其与主齿轮啮合并且被配置为响应于主齿轮的旋转而经历比主齿轮多的角旋转；以及第二传感器齿轮，其与主齿轮啮合并且被配置为响应于主齿轮的旋转而经历比主齿轮多的角旋转并且经历比第一传感器齿轮少的角旋转。多转动角位置传感器还包括第一角位置传感器，其被配置和布置为传感第一传感器齿轮的旋转并且产生第一输出信号，该第一输出信号指示第一传感器齿轮的旋转；以及第二角位置传感器，其被配置和布置为传感第二传感器齿轮的旋转并且产生第二输出信号，该第二输出信号指示第二传感器齿轮的旋转；其中主齿轮以及第一传感器齿轮和第二传感器齿轮被配置为使得第一传感器齿轮和第二传感器齿轮响应于主齿轮旋转经过大于360度的预期的全主齿轮旋转范围而经历的360度绕转的数量上的差异将为一个360度绕转或不足一个360度绕转。多转动角位置传感器还包括处理器，其被通信地耦合于第一角位置传感器和第二角位置传感器并且被配置为接收第一输出信号和第二输出信号，基于第一输出和第二输出而确定第一传感器齿轮的旋转和第二传感器齿轮的旋转之间的差异，基于该差异以及第一传感器齿轮或第二传感器齿轮的当前角位置而分别地确定第一传感器齿轮或第二传感器齿轮分别从第一传感器齿轮或第二传感器齿轮的初始角位置起的总的角旋转，以及基于第一传感器齿轮或第二传感器齿轮的总的角旋转而确定主齿轮的角位置。示例性多转动角位置传感器的实施可以包括以下特征中的一个或多个。处理器还被配置为基于所述差异确定第一传感器齿轮或第二传感器齿轮从第一传感器齿轮或第二传感器齿轮的初始角位置起已经历的360度绕转的数量；以及基于第一传感器齿轮或第二传感器齿轮的当前角位置以及第一传感器齿轮或第二传感器齿轮已经历的360度绕转的数量而分别地确定第一传感器齿轮或第二传感器 齿轮的总的角旋转。对于当主齿轮在主齿轮旋转范围中处于初始角位置时第一传感器齿轮和第二传感器齿轮的初始角位置来说，第一角位置传感器和第二角位置传感器的第一输出和第二输出是已知的，第一旋转角相关于第一传感器齿轮的初始角位置，并且第二旋转角相关于第二传感器齿轮的初始角位置。主齿轮具有齿数量Nm，第一传感器齿轮具有齿数量Nsl并且第二传感器齿轮具有齿数量Ns2，并且预期的全主齿轮旋转范围是Tm数量或更少数量的360度绕转，其中Nm、Nsl、Ns2和Tm是整数，并且乘积(Tm*Nm)能被Nsl和Ns2整除。齿数量Ns2比齿数量Nsl大一。Ns2是十八，Nsl是十七，Tm是六并且Nm是五十一。处理器基于包括以下的算法确定第一传感器齿轮和第二传感器齿轮的旋转之间的差异DIFF DIFF = senl_sen2IF(DIFF > 180。)THEN DIFF = DIFF-360°ELSE IF(DIFF < -180° )THEN DIFF = DIFF+360。ENDIF ;以及基于包括以下的关系式确定第一传感器齿轮或第二传感器齿轮已经历的360度绕转的数量TURN 180-Jen DIFF +-TURN = TRUNC -—^ 360 If 其中senl是第一传感器齿轮的被传感到的旋转，sen2是第二传感器齿轮的被传感到的旋转并且sen是第一传感器齿轮或第二传感器齿轮的被传感到的旋转，并且N是第一传感器齿轮或第二传感器齿轮响应于主齿轮旋转经过期望的全主齿轮旋转范围而经历的360度绕转的数量。示例性多转动角位置传感器的实施可以另外地或可选择地包括以下特征中的一个或多个。处理器基于包括以下的方程确定主齿轮的角位置MAIN_GEAR_P0SITI0N 0VERALL_SEN_P0SITION = TURN*360+senMAIN_GEAR_P0SITI0N = 0VERALL_SEN_P0SITION/GR其中GR是主齿轮和第一传感器齿轮之间的齿数比。第一角位置传感器或第二角位置传感器中的至少一个是霍尔效应传感器。确定物体的角位置的方法的一个实施例包括接收来自第一角位置传感器的第一输出，该第一输出指示与主齿轮啮合的第一传感器齿轮的旋转，主齿轮被配置为耦合于旋转构件并且响应于旋转构件的旋转而旋转经过主齿轮旋转范围，第一传感器齿轮被配置为响应于主齿轮的旋转而经历比主齿轮多的角旋转；接收来自第二角位置传感器的第二输出，该第二输出指示与主齿轮啮合的第二传感器齿轮的旋转，第二传感器齿轮被配置为响应于主齿轮的旋转而经历比主齿轮多的角旋转并且经历比第一传感器齿轮少的角旋转；基于第一输出和第二输出而确定第一传感器齿轮的旋转和第二传感器齿轮的旋转之间的差异；基于该差异以及第一传感器齿轮或第二传感器齿轮的当前角位置而分别地确定第一传感器齿轮或第二传感器齿轮从第一传感器齿轮或第二传感器齿轮的初始角位置起的总的角旋转；以及基于第一传感器齿轮或第二传感器齿轮的总的角旋转而确定主齿轮的角位置，其中主齿轮以及第一传感器齿轮和第二传感器齿轮被配置为使得第一传感器齿轮和第二传感器齿轮响应于主齿轮旋转经过大于360度的预期的全主齿轮旋转范围而经历的360度绕转的数量上的差异将为一个360度绕转或不足一个360度绕转。示例性方法的实施还可以包括以下特征中的一个或多个。该方法还包括基于所述差异确定第一传感器齿轮或第二传感器齿轮从第一传感器齿轮或第二传感器齿轮的初始角位置起已经历的360度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.10.19 US 61/252,9121.一种多转动角位置传感器，包括 主齿轮，其被配置为耦合于旋转构件并且响应于所述旋转构件的旋转而旋转经过主齿轮旋转范围； 第一传感器齿轮，其与所述主齿轮啮合并且被配置为响应于所述主齿轮的旋转而经历比所述主齿轮多的角旋转； 第二传感器齿轮，其与所述主齿轮啮合并且被配置为响应于所述主齿轮的旋转而经历比所述主齿轮多的角旋转并且经历比所述第一传感器齿轮少的角旋转； 第一角位置传感器，其被配置和布置为传感所述第一传感器齿轮的旋转并且产生第一输出信号，所述第一输出信号指示所述第一传感器齿轮的旋转； 第二角位置传感器，其被配置和布置为传感所述第二传感器齿轮的旋转并且产生第二输出信号，所述第二输出信号指示所述第二传感器齿轮的旋转； 其中所述主齿轮以及所述第一传感器齿轮和所述第二传感器齿轮被配置为使得所述第一传感器齿轮和所述第二传感器齿轮响应于所述主齿轮旋转经过大于360度的预期的全主齿轮旋转范围而经历的360度绕转的数量上的差异将为一个360度绕转或不足一个.360度绕转；以及 处理器，其被通信地耦合于所述第一角位置传感器和所述第二角位置传感器并且被配置为 接收所述第一输出信号和所述第二输出信号， 基于所述第一输出和所述第二输出而确定所述第一传感器齿轮的 旋转和所述第二传感器齿轮的旋转之间的差异， 基于所述差异以及所述第一传感器齿轮或所述第二传感器齿轮的当前角位置而分别地确定所述第一传感器齿轮或所述第二传感器齿轮从所述第一传感器齿轮或所述第二传感器齿轮的初始角位置起的总的角旋转，以及 基于所述第一传感器齿轮或所述第二传感器齿轮的所述总的角旋转而确定所述主齿轮的角位置。2.根据权利要求I所述的多转动角位置传感器，其中所述处理器还被配置为 基于所述差异确定所述第一传感器齿轮或所述第二传感器齿轮从所述第一传感器齿轮或所述第二传感器齿轮的所述初始角位置起已经历的360度绕转的数量；以及 基于所述第一传感器齿轮或所述第二传感器齿轮的所述当前角位置以及所述第一传感器齿轮或所述第二传感器齿轮已经历的所述360度绕转的数量而分别地确定所述第一传感器齿轮或所述第二传感器齿轮的所述总的角旋转。3.根据权利要求I所述的多转动角位置传感器，其中对于当所述主齿轮在所述主齿轮旋转范围中处于初始角位置时所述第一传感器齿轮和所述第二传感器齿轮的所述初始角位置来说，所述第一角位置传感器和所述第二角位置传感器的所述第一输出和所述第二输出是已知的，第一旋转角相关于所述第一传感器齿轮的所述初始角位置，并且第二旋转角相关于所述第二传感器齿轮的所述初始角位置。4.根据权利要求I所述的多转动角位置传感器，其中所述主齿轮具有齿数量Nm，所述第一传感器齿轮具有齿数量Nsl并且所述第二传感器齿轮具有齿数量Ns2，并且所述预期的全主齿轮旋转范围是Tm数量或更少数量的360度绕转，其中Nm、NsU Ns2和Tm是整数，并且另外地其中乘积(Tm*Nm)能被Nsl和Ns2整除。5.根据权利要求4所述的多转动角位置传感器，其中所述齿数量Ns2比所述齿数量Nsl 大一。6.根据权利要求5所述的多转动角位置传感器，其中Ns2是十八，Nsl是十七，Tm是六并且Nm是五^ 。7.根据权利要求2所述的多转动角位置传感器，其中所述处理器基于包括以下的算法确定所述第一传感器齿轮和所述第二传感器齿轮的旋转之间的差异DIFF DIFF = senl_sen2IF(DIFF > 180° )THEN DIFF = DIFF-360。 ELSE IF(DIFF < -180。)THEN DIFF = DIFF+360° ENDIF ;以及 基于包括以下的关系式确定所述第一传感器齿轮或所述第二传感器齿轮已经历的所述360度绕转的数量TURN 8.根据权利要求7所述的多转动角位置传感器，其中所述处理器基于包括以下的方程确定所述主齿轮的所述角位置MAIN_GEAR_P0SITI0N 0VERALL_SEN_P0S ITI ON = TURN*360+sen ；以及MAIN_GEAR_P0SITI0N = 0VERALL_SEN_P0SITION/GR ； 其中GR是所述主齿轮和所述第一传感器齿轮之间的齿数比。9.根据权利要求I所述的多转动角位置传感器，其中所述第一角位置传感器或所述第二角位置传感器中的至少一个是霍尔效应传感器。10.一种确定物体的角位置的方法，所述方法包括 接收来自第一角位置传感器的第一输出，所述第一输出指示与主齿轮啮合的第一传感器齿轮的旋转，所述主齿轮被配置为耦合于旋转构件并且响应于所述旋转构件的旋转而旋转经过主齿轮旋转范围，所述第一传感器齿轮被配置为响应于所述主齿轮的旋转而经历比所述主齿轮多的角旋转； 接收来自第二角位置传感器的第二输出，所述第二输出指示与所述主齿轮啮合的第二传感器齿轮的旋转，所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷内·皮蒂尼耶，
申请(专利权)人：贝邓肯电子公司，
类型：发明
国别省市：