用于确定可移动物体的精细位置值z的位置传感器包括与所述传感器一起移动的激励单元和固定传感器单元(7)，该传感器单元(7)同时发出共同描述该精细位置值的多个输出信号aE(z(t))，bE(z(t))，...。在校准模式下，在激励单元和校准单元(3)之间存在限定关系，并且从所述输出信号捕获幅度值组ΔaE(z)，ΔbE(z)，...，并从所述幅度值组形成平均值组AE(z)，BE(z)，...，该平均值组被供给校准单元(31)，该校准单元(31)利用精细位置校准值μ(z)将所述平均值组转换成参考值AE(μ(z))，BE(μ(z))，...，并且将所述参考值与相关联的精细位置值μ(AE，BE，...)一起作为相关值多元组存储在比较值存储器(14)中。在测量模式下，从输出信号aM(z(t))，bM(z(t))，...捕获幅度值组ΔaM(z)，ΔbM(z)，...，以便确定精细位置值，通过形成平均值从所述幅度值组生成测量值组AM(z)，BM(z)，...，并将所测量值组供给算术单元(10)，该算术单元(10)从变化参值组的参考值和当前测量值组的参考值形成叉积差，并且令所述差趋近于零，以便确定当前精细位置值。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本 专利技术涉及一种通过根据权利要求I的分类部分阐述的位置传感器确定描述可移动物体的瞬时绝对位置的精细位置值Z的方法和适合于实施这种方法的设备。
技术介绍
在不是在前公告的德国专利申请DE 10 2009 010 242. 6中描述的绝对位置传感器包括所谓的分段计数器，该分段计数器具有作为激励单元的磁体载体，该磁体载体固定地连接到可移动物体，多个永磁体安装在该磁体载体上，所述多个永磁体在运动方向上彼此间隔开地布置，所述多个永磁体的交替连续的北极和南极形成所谓的测量区段，所述测量区段覆盖待监测的可移动物体的运动范围，并且通过所述测量区段的计数而确定所述可移动物体的粗略位置值。固定传感器单元用于该计数操作以及所述测量区段的精细分辨，所述传感器单元包括至少两个例如由霍尔元件形成的用于确定相应的瞬时精细位置值ζ的传感器。
技术实现思路
诚然，在本说明书中主要参考位置传感器，关于所述位置传感器，使用了配备有至少一个永磁体的激励单元和磁场传感器，但这仅仅表示一个优选的选择。如果所述激励单元和所述传感器之间的相互作用通过另一个物理参数产生，则也可以以相同的方式使用根据本专利技术的方法。通过如下事实将清楚的是，当前说明书使用了表述“测量区段”而不是术语“磁体区段”。在任何情况下，所述至少两个传感器中的每一个传感器都输送出电传感器信号。当位置传感器在主电源失效的情况下仍然能够通过备用电池正确地对测量区段进行计数时它们已经常常被称为“绝对的”，从而当电源恢复时，即使待监测物体在此期间已经继续移动，正确的区段计数值也立即可用。在上述德国专利申请DE 10 2009 010242. 6中描述的位置计数器在严格意义上讲是比较“绝对的”，也就是说，其不需要这种备用电池来对测量区段进行连续的正确计数，因为为此目的而需要的电能通过激励单元和维甘德线(Wiegand wire)装置从待监测物体的动能获得。对于所有这些类型的位置传感器来说，都可以以相同方式使用本专利技术。由电子处理单元根据通过所述测量区段的计数确定的粗略位置值和通过对所述测量区段的分辨获得的精细位置值ζ确定明确的总位置值，该总位置值的精度对应于精细位置值ζ的精度。根据所述激励单元中的永磁体的相应数量，使用根据本专利技术的方法的位置传感器可以具有单个测量区域或涉及精细分辨的多个测量区段。在前者的情况下，所述测量区段在整个测量距离上延伸，也就是说，在线性运动的情况下，所述测量区段例如在待监测物体的整个运动范围上延伸，或者在旋转运动的情况下，所述测量区段在小于180°的旋转角度范围上延伸，例如，如果将要检测机动车辆的加速器踏板或制动踏板的枢转运动范围，则就是这种情况。需要至少两个测量区段来覆盖更大的旋转角范围，特别是360°的整圆。作为其替换方案，所述测量距离被多个测量区段覆盖。由于所述测量区段在运动方向上的长度通常并不精确相等，因此所述传感器供给准周期传感器信号，其中半周期长度分别对应于测量区段长度。然而，即使当所述测量区段长度精确相等时，也不会包括在严格意义上周期性的传感器信号，因为其幅度值在一个测量区段到另一个测量区域通常具有不同的弯曲形状。 因为传感器信号的近似周期性，可以将精细位置值ζ像角度值一样来处理，而与待监测的运动是涉及线性位移还是旋转运动无关。在这方面应该注意的是，在旋转传感器的情况下，只有当360°的整圆角度仅被两个测量区段覆盖时，这些角度值才对应于待监测物体(例如轴)的整圈的角度值。在所有其他情况下，例如关于上述的根据德国专利申请DE 10 2009 010242. 6的位置传感器，轴旋转的全角度被细分为多个(例如λ个)测量区段。涵盖每个传感器信号的360°的周期对应于两个测量区段的角度范围，因而只有轴的整圈的λ/2个部分。由此发生的实际位置的不确定性通过测量区段的计数来弥补。由于区段计数装置能够计数多于λ个的测量区段，这种位置传感器形成了多圈装置，这种多圈装置能够以精确测量关系追踪大量整圈，并且对其进行分辨。如果待监测物体在运动，则粗略位置值和精细位置值都依赖于时间而变化，使得精细位置值的精确表示为Z (t)。如果所述物体静止，则ζ为固定值(忽略了由噪音引起的波动)，该固定值对应于瞬时位置，并且不改变，直到再次发生运动。当物体停止时ζ分别采取的值可以彼此完全不同，因为可以在最广泛的不同位置处发生停止，每个位置都由其相关的粗略位置值和精细位置值来唯一地表征。然而，为了确定精细位置值z (t)，通常并不使用所述传感器单元的至少两个输出信号a (z (t))和b (z (t))，而是使用至少两个导出信号，这两个导出信号中的每一个特别地通过放大和/或数字化和/或平均化从所述输出信号a (z(t))和b(z(t))中的相应一个获得，从而在时间t的每个时刻包含在输出信号a(z(t))和b(z(t))的瞬时幅度值中的信息得以保持，该信息允许明确识别在所讨论的测量区段中的相关联的精细位置值z(t)。为此，在现有技术的状态中，通过计算单元将至少两个导出信号与从理想的正弦或余弦曲线导出并存储在只读存储器中的参考值进行比较。然而，这只有在所述传感器信号或从该传感器信号导出的信号具有理想的正弦或余弦曲线形状时才能导致没有误差的结果。在实践上，这种条件实际上无法获得。诚然，对于每个单独的测量区段来说都可以重复产生特定信号，但是这些特定信号包含与精确正弦构形的偏差，而且这些偏差对于不同测量区段来说也不同。为了克服该问题，DE 10 2009 010 242. 6提出了在首次使用这种位置传感器之前执行校准操作，通过这种校准操作，检测出导出信号与理想构形的偏差，以便确定修正值，这些修正值随后用在实际测量程序或位置确定程序中。然而，没有关于该方面的更精确的信息。将修正值分开存储在分开的比较值存储区中费时费力，并且导致导出信号的数学评价复杂，因此使得用于确定相应的精细位置值z (t)的总体程序变慢。相比之下，本专利技术的基本目的是将该说明书开头部分阐述的方法简化，由此将设备复杂性和费用降至最低，以便允许特别是利用尽可能少且廉价的元件实现高精确的精细定位确定，该精细定位确定具有高分辨率并且具有高度动态性，在这方面，激励磁场的几何形状或传感器布置的几何形状或积性和/或加性扰动变量对测量结果都没有影响。为了实现该目的，本专利技术提供了在权利要求I中阐述的特征。下面将关于权利要求和如下描述中使用的术语进行阐述。已经提到，对于这里考虑的方法，为了能够识别瞬时精细位置值，必须使用至少两个不同曲线形状或构形的传感器输出信号。在其中不要求高精度的使用的情况下，这就足够了，但是如果要获得高度精确的测量结果，这就不够了。 因此，根据本专利技术的方法设置成，基本上在校准模式期间和测量模式期间，能够检测和评价多于两个的传感器信号，例如四个甚或12个或16个传感器信号，如下文中更详细地描述的那样。为了表示这一点，传感器单元的输出信号分别用aE(z(t))，bE(z(t))，...和aM(z(t)),bM(z(t)),...表示，其中下标E和M分别描述在校准模式(E)期间和测量模式(M)期间获得的信号(以及在进一步操作过程中由此获得幅度值或从幅度值形成的平均值)。当与操作模式无关地给出关于这些信号的信息时，分别省略下标E和M。所有本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：W·梅纳特，T·泰尔，
申请(专利权)人：W·梅纳特，T·泰尔，
类型：
国别省市：
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