高精度纯数字位置传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种高精度纯数字位置传感器，其特征在于，包括：一移动端子，为与被检测物同时移动的物体，或者为被检测物；一固定端子矩阵，由多个固定端子按矩阵排布而成，所述移动端子使其位置所在的至少一个固定端子的输出电平与不在该位置的固定端子的输出电平相反；一超多输入编码器，用于对移动端子进行位置编码，为编码输入引脚至少为两个的二进制优先级编码器，每一个固定端子的输出分别连接该超多输入编码器的一个编码输入引脚。通过上述方案，本发明专利技术利用固定端子之间精确的间距将位置信息数字化，而现有的纳米技术可使固定端子的位置精度达到纳米级，且传感器内部没有任何模拟信号，因此极大地提升了传感精度，解决了现有模拟传感器存在的诸多问题，使传感器的性能得到了质的飞跃，是传感器设计领域的一大革新。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种高精度纯数字位置传感器，其特征在于，包括：一移动端子，为与被检测物同时移动的物体，或者为被检测物；一固定端子矩阵，由多个固定端子按矩阵排布而成，所述移动端子使其位置所在的至少一个固定端子的输出电平与不在该位置的固定端子的输出电平相反；一超多输入编码器，用于对移动端子进行位置编码，为编码输入引脚至少为两个的二进制优先级编码器，每一个固定端子的输出分别连接该超多输入编码器的一个编码输入引脚。通过上述方案，本专利技术利用固定端子之间精确的间距将位置信息数字化，而现有的纳米技术可使固定端子的位置精度达到纳米级，且传感器内部没有任何模拟信号，因此极大地提升了传感精度，解决了现有模拟传感器存在的诸多问题，使传感器的性能得到了质的飞跃，是传感器设计领域的一大革新。【专利说明】高精度纯数字位置传感器
本专利技术涉及一种传感器，具体地说，是涉及一种纯高精度纯数字位置传感器。
技术介绍
现有的传感器基本上都是模拟传感器，其工作原理在于将物理信号转换为模拟电信号，而要想得到具体的传感物理量，还需要加入模数转换电路。目前的位移传感器和位置传感器也都是基于各种物理机理的模拟传感器。它们都具有模拟传感器共有的缺点:(I)容易受温度的影响。温度的影响有很多，最基本的包括零点漂移和增益漂移，零点漂移就是暗电流不稳定，影响传感器的长期重复性；增益漂移就是同样的物理增量因不同的温度环境产生的电信号增量各不相同，增益漂移影响的将是测量精度、重复性和动态范围。当然，温度对模拟传感器的影响还有很多，在此不一一列举。(2)噪声。在模拟信号被数字量化之前，模拟传感器的输出信号都容易受噪声影响，而且噪声根本就无法完全清除，为了降低噪声，在传感器到模数转换器之间往往要加入滤波器或者调制解调器等信号调理电路，即便如此，模数转换器自身也有噪声。一个噪声再小的模数转换电路，如果AD转换芯片的位数为20，AD转换结果的后几位也是在波动，也就是说，每一次AD转换的20位数字，后面几位会经常不相同，从而导致实际有效的AD位数小于20位。(3)因加入了信号调理电路和模数转换器，电路成本增高，可靠性也随之下降。(4)测量范围与测量精度的矛盾。在传统模拟传感器技术中，如果测量范围为10米，则测量精度将很难达到微米等级，且测量范围越大，测量精度越小，想要二者兼顾，则要使用多个模拟传感器。(5)线性度很难提升。现有的模拟传感器在依据物理机理将物理信号转变为电信号时，线性度想要突破0.01 %非常困难。本专利技术通过制作固定间距的固定端子，使传感器在信号输出前就被数字量化，不需要模数转换器，且内部也没有模数转换器，为全数字的位置传感器。而随着纳米技术的发展，制作固定间距的固定端子非常精确，其最大的优势在于几乎没有温漂、噪声小可靠性闻。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高精度纯数字位置传感器，主要解决现有技术中因采用基于物理机理的模拟传感器而存在的精确度难以提升、温漂大、噪声大的问题。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下: 高精度纯数字位置传感器，其特征在于，包括一移动端子，为与被检测物同时移动的物体，或者为被检测物；一固定端子矩阵，由多个固定端子按矩阵排布而成，所述移动端子使其位置所在的至少一个固定端子的输出电平与不在该位置的固定端子的输出电平相反；一超多输入编码器，用于对移动端子进行位置编码，为编码输入引脚至少为两个的二进制优先级编码器，每一个固定端子的输出分别连接该超多输入编码器的一个编码输入引脚。进一步地，本专利技术提供了以下两种固定端子的结构，以及与移动端子的关系:(I)所述固定端子包括两个未导通的电极，其中一个电极与所述超多输入编码器的编码输入引脚连接，另一个电极接固定电平；当所述移动端子移动至一个固定端子时，该固定端子的两个电极导通。(2)所述固定端子只包括一个与所述超多输入编码器的编码输入引脚连通的电极；当所述移动端子移动至一个固定端子时，该固定端子输出与所述移动端子导通。实际生产使用时，可以任选上述一种方式，即所有固定端子均采用上述第一种结构，或者所有固定端子均采用上述第二种结构。一般情况下，不采用两种结构混合，因此这会大大增加技术的复杂度，而技术效果并不会有明显提升。再进一步地，所述超多输入编码器的编码输入引脚数量与固定端子的数量相等。当然，本专利技术中，超多输入编码器的编码输入引脚数量也可以超过固定端子的数量，这种情况下，多余的编码输入引脚可以用作其他用途。更进一步地，所述超多输入编码器为包含至少一级编码处理矩阵和通用编码电路的二进制优先级编码器。确切地说，所述固定端子矩阵中所有相邻固定端子之间的行间距相等，所有相邻固定端子之间的列间距相等。更确切地说，所述固定端子通过纳米技术进行等行距和等列距排布。优选地，所述固定端子矩阵为一维或二维矩阵。本专利技术利用移动端子和固定端子之间的关系，来使处于移动端子位置的固定端子输出与其他位置的固定端子相反的电平，从而通过超多输入编码器的编码来确定移动端子的位置，进而实现被测物位置的确定，达到位置检测的目的。通过固定端子排列的精确间距对被测位置物理量进行数字化，同时利用纳米技术的高精度特性，可以将固定端子的位置布置得非常精确，其位置精度可达到纳米级精度，且整个传感过程不存在模拟信号，因此也就不需要进行模数转换，使得整个位置传感器成为了一个纯粹的数字传感器，如此便解决了现有的模拟传感器存在的多种问题，相应地，本专利技术也就具有了以下有益效果:(I)精度高。通过固定端子排列的精确间距对被测位置物理量进行数字量化，利用现有的纳米技术，可以将固定端子的位置布置得非常精确，其位置精度可达到纳米级精度。(2)对噪声不敏感。由于传感器内部完全没有模拟信号，内部的电信号全部都是数字信号，所以本位置传感器对噪声不敏感。(3)温漂小。因传感器自身为纯数字传感器，所以受温度影响小。(4)可靠且成本低。由于不需要信号调理电路和模数转换电路，电路可靠性提升。(5)由于采用纯数字传感，测量精度不受测量范围的影响。(6)线性度好。采用纳米技术可轻易将固定端子的间距误差控制在Ium以内，而假设测量范围为10米，其线性度可达到0.00001%的数量级，较现有的模拟传感器，其精度有极大的提闻。(7)本专利技术通过巧妙的设计，将传统的模拟传感器彻底改变成了纯数字传感器，从根本上改变了传感器设计的创作思路与实现原理，使位置传感器的结构与性能都得到了质的飞跃，是传感器
中一次重大的革新，具有很高的创造性。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术的结构框图。图2为单个固定端子与移动端子的一种结构示意图。图3为单个固定端子与移动端子的另一种结构示意图。图4为本专利技术中固定端子和移动端子的整体示意图。图5为本专利技术-实施例中超多输入编码器的结构框图。图6为本专利技术中编码处理矩阵结构示意图。图7为本专利技术中编码输入电路的电路原理图。图8为本专利技术中通用编码电路原理图。上述附图中，附图标记对应的部件名称如下:1-移动端子，2-固定端子。【具体实施方式】下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明，本专利技术的实施方式包括但不限于下列实施例。实施例如图1?8所示，所述高精度纯数字位置传感器，主要由三部分组成:移动端子、固定端子和超多输入编码器。其中移动端本文档来自技高网...

【技术保护点】
高精度纯数字位置传感器，其特征在于，包括一移动端子，为与被检测物同时移动的物体，或者为被检测物；一固定端子矩阵，由多个固定端子按矩阵排布而成，所述移动端子使其位置所在的至少一个固定端子的输出电平与不在该位置的固定端子的输出电平相反；一超多输入编码器，用于对移动端子进行位置编码，为编码输入引脚至少为两个的二进制优先级编码器，每一个固定端子的输出分别连接该超多输入编码器的一个编码输入引脚。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：颜福才，朱代其，
申请(专利权)人：颜福才，朱代其，
类型：发明
国别省市：