包括用于检测轮副的角位置的电容性设备的机电装置以及用于检测轮副的角位置的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种机电装置，包括一体旋转的轮副和模拟指示器构件(14)、步进电机、以及用于检测轮副的角位置的电容性设备，电容性设备包括转子(4；10)、定子(18a，18b，20a，20b，22，24，26a，26b，26c)和电子测量电路(28)，定子包括具有第一电容(C1)的第一对电极(18a，18b)和具有第二电容(C2)的第二对电极(20a，20b)，转子调适成使得，第一电容和第二电容的值由所述转子的角位置决定，并且电子测量电路(28)设置成产生代表所述第一电容(C1)和所述第二电容(C2)的相应值之间的差值的输出信号。本发明专利技术还涉及一种用于确定轮副的角位置的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术首先涉及一种机电装置，其包括旋转轮副、步进电机、设置成控制步进电机的电子控制电路、将步进电机连接到轮副的传动系、以及电容性检测设备，传动系具有一传动比，该传动比设计成使步进电机以确定的整数数量的电机步进引起轮副正好完成一整转/完整旋转，从而使得电机步进将轮副的一个整转划分成整数数量的彼此等距的角位置，并且电容性检测设备包括与轮副一体旋转的转子、定子和电子测量电路，定子包括具有一电容的一对电极，转子调适成使得所述电容值由转子的角位置决定，并且电子测量电路设置成产生由所述电容值决定的信号并且将其提供给电子控制电路.本专利技术其次涉及一种用于确定形成包括电容性检测设备并且其遵循上述定义的机电装置的一部分的轮副的角位置的方法。
技术介绍
满足上述定义的机电装置是已知的。在具有模拟显示的电子钟表中发现了该机电装置的示例。除了在表盘上方旋转的指针外，这些钟表的一些还包括数字的内部计时器.该内部计时器由控制指针前进的相同电脉冲记时.在这些情况下，原则上，指针和计时器以同步方式前进.在多功能手表中使用该内部计时器尤其是已知的，在多功能手表中相同指针设置成用来指示时间或替代地第二条信息，例如闹铃时间.事实上，如果在指针被占据用来显示第二条信息的同时人们希望能够继续计算消逝的时间，则内部计时器是必需的。当指针随后返回到它们的时间显示功能时，包含在内部计时器中的信息允许指针回到校正时间.然而，为了针对例如刚才描述的应用提供满意度，必须防止由手表指针显示的时间与由内部计时器给出的时间之间的任何差异的出现.已知这种差异会发生，例如，在手表经受振动的情况下或者由于电磁或甚至机械干扰(例如在齿轮传动系中的灰尘).由于该干扰，一些钟表的电机会失步.任意石英模拟钟表因此可能表现出在控制脉冲的计数与指针的角位置之间的差异.如果该差异不及时校正，该差异会增加到导致完全错误的指示的程度.此外，在多功能钟表中，指针必须能够根据要指示的量的变化不仅向前而且能够向后运动.而且，针对功能的改变，多功能钟表的指针必须能够快速向前或向后改变位置.为了满足这些限制，多功能钟表的指针通常各自由它们自己的电机驱动。因此，取代上面描述的单个内部计时器，多功能钟表通常包括针对每个指针的电机的控制脉冲的上下计数器电路.还应理解的是，多功能钟表的电机必须承受明显较大的应力。在这种情况下，差异或者换句话说指针的失调的风险对于多功能钟表而言也要相对于另一种钟表较高。为了克服刚才已经描述的问题，使电机控制脉冲的简单计数/倒计时附带有指针的实际位置的检测是已知的.欧洲专利No.0952426特别地描述了一种钟表，其包括设置有模拟显示器并且包括与其中一个指针一体旋转的轮的钟表机芯。该轮由具有设置在旋转轴线与周界之间的中间区域中的至少一个开口的板形成。该钟表还包括用于检测该轮的角位置的设备.该设备包括电感式或电容式传感器，其设置成使得当该轮占据参考角位置时它直接设置在该板中的开口的下方.该传感器对紧邻(直接相邻，immediateproximity)的金属的量的变化敏感。由传感器检测的信号的频率或幅值取决于该传感器是电感式传感器还是电容式传感器因而根据它是与实心部段相对还是相反地与在轮板中的开口相对而变化，使得当板开口与传感器直接相对地经过时所检测的信号的频率或幅值达到一极值(其可以是最大值或最小值).该设备还包括用于在每个步骤之后存储信号频率或幅值的存储器.附到本文中的标记有“现有技术”的图8对应于欧洲专利No.0952426的图6.它是在轮的步进式前进期间由电感式传感器检测的信号的频率图表.前述的现有技术文献教导了：为了从在该图表上反映的信息确定轮的角位置，必须设定参考角位置.该参考位置可以是该板开口与传感器直接相对所处的位置，使得参考位置对应于图表中的波峰。钟表包括电子部件，其设置成用以例如通过计算在图8的半波峰高度处的中点来识别图表上的对应于参考角位置的点。在两个确定的半高度点之间的特定角度差值δα必须使得能够区分特定的角扇区以及能够由其推导参考角位置。一旦在图表上标示出了该参考角位置，通过简单地计算将图表上所涉及的点与该参考角位置分开的恒定的角向步长的数量，便可容易地知道对应于图表上的每个其他点的角度。刚才已经描述的现有方案具有一些缺点。具体地，电感式传感器的使用可能被证实其在能量方面是较昂贵的.此外，电容式传感器具有如下缺点：对环境并且对由制造和装配公差引起的干扰特别敏感。此外，如上所见，在前述专利文献中公开的角位置检测方法是基于与检测信号极值相关的参考角位置的识别；然而，电容式传感器的一个缺点在于，角位置需要检测的轮的震动有时候会相对于开口在传感器上方经过时所引起的变化而言具有对信号更大的影响.在这种情况下，在欧洲专利No.0952426中公开的检测方法可能是不可靠的。因此，为了将真实信号与干扰(信号)区分，前述现有文献也提出选择在不存在干扰的情况下在其任何一侧上信号形状遵从某种对称假设的位置作为参考角位置.然而，应理解的是，关于信号形状的该假设涉及关于轮板开口的形状和/或传感器电极的几何形状的严格限制/约束.
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服刚才已经描述的现有技术的问题.本专利技术通过一方面提供一种与附到本文的权利要求1一致的机电装置并且另一方面提供一种与附到本文的权利要求12一致的用于检测所述机电装置的轮副的角位置的方法来实现该目的。应理解的是，术语“转子”在此用于表示机电设备(在这种情况下为电容性检测设备)的旋转部件，其与设备的称为“定子”的固定部件电气地或磁性地相互作用.根据本专利技术，定子包括具有随着转子的角位置变化的第一电容的第一对电极和具有随着转子的角位置变化的第二电容的第二对电极.此外，由电子测量电路提供的信号表示第一电容与第二电容的相应值之间的差值.因此应理解的是，由于使用差分测量，特别是针对第一和第二等同电容，即对于相同转子影响具有相等的标准值，电容性检测设备能够补偿与环境以及与制造和装配公差相关的绝大多数干扰影响.具体地，差分测量可以补偿与转子的震动相关的几乎所有干扰.根据本专利技术，步进电机的步进序列确定了可由其位置需要被知晓的轮副占据的整数数量的不同角位置。轮副的角位置因此可以被视为离散变量.此外，由电子测量电路在输出端提供的所产生的信号幅值可以被视作该离散变量的函数.此外，由于前述干扰影响的存在，在轮副两次连续经过相同角位置期间由电子测量电路提供的信号幅值会改变。因此应理解的是，虽然在每次旋转由轮副所占据的角位置总是相同，但是由本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机电装置，包括一体旋转的轮副和模拟指示器构件(14)、步进电机、设置成控制所述步进电机的电子控制电路、将所述步进电机连接到所述轮副且连接到所述模拟指示器构件(14)的传动系、以及电容性检测设备(2)，所述传动系具有一传动比，该传动比设计成使得步进电机以确定的整数数量的电机步进引起轮副正好完成一个整转，从而使所述电机步进将所述轮副的一个整转划分成所述整数数量的彼此等距的角位置，并且所述电容性检测设备(2)包括与所述轮副一体旋转的转子(4；10)、定子(18a，18b，20a，20b，22，24，26a，26b，26c)和电子测量电路(28)，所述定子包括具有第一电容(C1)的第一对电极(18a，18b)，所述转子(4；10)调适成使得，所述第一电容(C1)的值由所述转子(4；10)的角位置决定，并且所述电子测量电路(28)设置成产生由所述第一电容(C1)的值决定的信号并且将该信号提供给所述电子控制电路，其特征在于，所述定子(18a，18b，20a，20b，22，24，26a，26b，26c)包括具有第二电容(C2)的第二对电极(20a，20b)，所述第二电容(C2)的值由所述转子(4；10)的角位置决定，并且所述第一对电极(18a，18b)和第二对电极(20a，20b)以及所述电子测量电路(28)配置成使得，所述信号代表所述第一电容(C1)和所述第二电容(C2)的相应值之间的差值，并且电子控制部件包含已存储的对应表，该对应表包含针对所述轮副的所述彼此等距的角位置的、作为所述转子(4；10)的角位置的函数的所述信号的参考值....

【技术特征摘要】
2014.12.23 EP 14200171.81.一种机电装置，包括一体旋转的轮副和模拟指示器构件(14)、步进电机、设置成控制
所述步进电机的电子控制电路、将所述步进电机连接到所述轮副且连接到所述模拟指示器
构件(14)的传动系、以及电容性检测设备(2)，所述传动系具有一传动比，该传动比设计成
使得步进电机以确定的整数数量的电机步进引起轮副正好完成一个整转，从而使所述电机
步进将所述轮副的一个整转划分成所述整数数量的彼此等距的角位置，并且所述电容性检
测设备(2)包括与所述轮副一体旋转的转子(4；10)、定子(18a，18b，20a，20b，22，24，26a，
26b，26c)和电子测量电路(28)，所述定子包括具有第一电容(C1)的第一对电极(18a，18b)，
所述转子(4；10)调适成使得，所述第一电容(C1)的值由所述转子(4；10)的角位置决定，并
且所述电子测量电路(28)设置成产生由所述第一电容(C1)的值决定的信号并且将该信号
提供给所述电子控制电路，
其特征在于，所述定子(18a，18b，20a，20b，22，24，26a，26b，26c)包括具有第二电容
(C2)的第二对电极(20a，20b)，所述第二电容(C2)的值由所述转子(4；10)的角位置决定，并
且所述第一对电极(18a，18b)和第二对电极(20a，20b)以及所述电子测量电路(28)配置成
使得，所述信号代表所述第一电容(C1)和所述第二电容(C2)的相应值之间的差值，并且电
子控制部件包含已存储的对应表，该对应表包含针对所述轮副的所述彼此等距的角位置
的、作为所述转子(4；10)的角位置的函数的所述信号的参考值.
2.根据权利要求1所述的机电装置，其特征在于，所述电子控制电路包括用于对所述步
进电机的控制脉冲进行计数的电路，以便计数由所述步进电机进行的步进。
3.根据权利要求2所述的机电装置，其特征在于，所述步进电机是设置成由电流脉冲供
电的双极电机，该电流脉冲的流动方向必须在每次步进时反向以便沿着预定的方向操作所
述电机，并且存储在所述电子控制电路中的所述对应表除了包含作为所述转子(4；10)的角
位置的函数的所述信号的参考值外，还包含针对所述转子(4；10)的每个角位置的奇偶性
(偶数或奇数)的指示，所述奇偶性的指示取决于是需要偶数电机步进或是需要奇数电机步
进到达所述角位置.
4.根据权利要求1所述的机电装置，其特征在于，所述电容性检测设备(2)的所述转子
(4；10)包括由导电材料制成的轮(4)，并且该轮(4)的板(8)上穿设有具有确定形状和尺寸
的开口(16)，所述电容性检测设备设置成使得，所述第一对电极(18a，18b)中的一个电极和
所述第二对电极(20a，20b)中的一个电极分别地在所述转子(4；10)的第一和第二角位置处
与所述开口(16)至少部分地相对.
5.根据权利要求1所述的机电装置，其特征在于，所述第一对电极(18a，18b)和所述第
二对电极(20a，20b)在垂直于所述转子(4；10)的轴线(12)的相同平面中延伸.
6.根据权利要求5所述的机电装置，其特征在于，所述第一对电极(18a，18b)和所述第
二对电极(20a，20b)是彼此等同的并且能通过使其中一对电极绕着所述轴线(12)旋转而重
叠.
7.根据权利要求1所述的机电装置，其特征在于，所述电容性检测设备(2)的定子(18a，
18b，20a，20b，22，24，26a，26b，26c)包括将所述第一对电极中的一个电极(18b)连接到所述
第二对电极中的一个电极(20b)的导体(24)。
8.根据权利要求1所述的机电装置，其特征在于，所述模拟指示器构件(14)是指针。

【专利技术属性】
技术研发人员：F·克洛普芬斯滕，P·拉戈热特，D·施穆茨，R·汉尼，M·塔尔迪翁，
申请(专利权)人：ETA瑞士钟表制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH