[发明专利]用于传感器系统的可编程插值模块

说明书

传感器系统包括可移动构件、传感器和插值器。传感器被配置成生成第一输出信号和第二输出信号。第一输出信号具有第一相位角，第二输出信号具有第二相位角，并且第一相位角和第二相位角之间的第一差具有第一值。第一差的第一值包括与传感器和可移动构件之间的机械不协调相关的偏置。插值器被配置成接收第一输出信号和第二输出信号。插值器可操作用于应用补偿值以生成具有第三相位的第三信号。补偿值具有基于传感器和可移动构件之间的机械不协调的值。

技术领域

本发明涉及用于传感器系统的插值模块或插值器。

背景技术

插值器被并入到例如用于位置或速度检测的编码器设备中。作为例证性示例，编码器可以包括移动构件以及可以用于检测移动构件的位置或速度的传感器阵列。基于来自传感器的输出信号，可以确定用于编码器的精确位置或速度信息。

然而，产生用于一个移动构件的准确位置或速度数据的传感器阵列可能不产生用于不同移动构件的准确位置或速度数据。存在传感器为什么可以产生用于一个移动构件的准确且可靠的数据以及用于另一个的不可靠且不准确的数据的各种原因。例如，具体参照旋转增量编码器（例如，包括用于速度和位置检测的旋转构件的旋转编码器），一个旋转构件可能比另一个旋转构件更大。每一个旋转构件被编码有周期性图案，并且在图案的长度之上使用传感器阵列中的多个霍尔效应感测元件来生成输出信号（例如，两个正弦波形）。

理想地，传感器元件阵列的长度基本上精确地匹配移动构件上的图案的长度，从而使得生成两个90°相移的正弦信号。例如，如果为磁性目标的极宽分配南极中心与北极中心之间180°的长度，则90°对应于北极与南极之间的汇合处。在这样的实例中，对于双传感器阵列，传感器阵列的长度（即，从第一传感器到第二传感器的距离）应当近似地等于从北极与南极之间的汇合处到南极中心和北极中心之一的长度。对于具有沿直线或曲线相等间隔的四个传感器元件的四传感器阵列，传感器阵列的长度（即，从第一传感器元件到第四传感器元件的距离）应当近似地等于极宽（即，从一个极的中心到相邻极的中心的距离）的3/2。例如，在一个位置中，第一传感器与南极中心对准，第二传感器与北极和南极之间的汇合处对准，第三传感器与北极中心对准，并且第四传感器与北极和随后的南极之间的汇合处对准。然而，机械或物理上的不协调或不一致可能存在于传感器系统或编码器内。对于旋转增量编码器，控制传感器以生成具有90°相差的一对输出信号（例如，正弦波形）（即，输出信号彼此正交）。然后使用称为插值器的电路对输出信号插值以生成高分辨率波形。在移动构件上，图案长度是周期性图案的长度并且图案间距是两个相邻图案之间的距离。图案长度和间距通常被选择成用于特定设计的具体值，并且传感器阵列长度和图案长度被设计成与彼此相配（例如，匹配）。

然而，如果传感器阵列长度和图案长度彼此不匹配，或者如果目标和传感器阵列在安装期间未对准，则所生成的输出信号对不具有精确的90°相差。如果信号不具有基本上90°的相差，则可能在来自插值器的高分辨率输出中引入误差。因此，在大多数编码器中，目标上的图案和传感器阵列被专门地设计成彼此匹配以避免引入这样的误差。针对不匹配的调节可以包括例如使用大尺寸、混合信号向量处理电路调节输入信号相位等来机械地调节目标和传感器阵列之间的扭转角。然而，难以准确地调节编码器的扭转角，并且实现向量处理电路可能由于插值器所需的计算资源而是昂贵的。

发明内容