[發(fā)明專利]用于探測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)和轉(zhuǎn)向的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201080062077.1
• 申請(qǐng)日: 2010-12-21
• 公開（公告）號(hào): CN102918400A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J·鮑曼恩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 傳感頻譜有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G01P3/48
• 分類號(hào): G01P3/48;G01P3/488;G01P13/00;G01P13/04;G01F1/075;G01D5/20
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李永波;楊國治

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的用于探測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)向的方法。

背景技術(shù)

用于計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)動(dòng)件例如用量計(jì)測(cè)量機(jī)構(gòu)中的指針或轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)的方法及適合于實(shí)施該方法的裝置已知有很多種樣式，且在市面上很常見。例如DE?33?40?508?C2就公開了一種用于水量計(jì)的脈沖產(chǎn)生機(jī)構(gòu)，其帶有標(biāo)準(zhǔn)的指針-滾輪式計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)。在承載轉(zhuǎn)盤上安裝有永磁體作為脈沖發(fā)送器。設(shè)置在計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)殼體外部的脈沖接收器在永磁體每次移動(dòng)經(jīng)過時(shí)都發(fā)出計(jì)數(shù)脈沖。DE?100?60?198?A1的主題為相仿的裝置。但這種脈沖產(chǎn)生機(jī)構(gòu)實(shí)際上并不實(shí)用，因?yàn)闊o法區(qū)分計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)是向前還是向后移動(dòng)。如果脈沖發(fā)送器在脈沖接收器的前面擺動(dòng)，就會(huì)持續(xù)不斷地產(chǎn)生計(jì)數(shù)脈沖，即使計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)既未向前也未向后整圈地轉(zhuǎn)動(dòng)，因此會(huì)產(chǎn)生很嚴(yán)重的錯(cuò)誤。

實(shí)踐中廣泛地采用感應(yīng)式接近傳感器，其使用可通過接近導(dǎo)電物體來阻尼的LC振蕩回路和用于獲知由阻尼件引起的阻尼的分析電路。在這里，LC振蕩回路按照采樣頻率的節(jié)奏被周期性地激起諧振。然后測(cè)量直到諧振幅度下降到事先確定好的閾值以下的時(shí)間。如果阻尼部件處于傳感器的檢測(cè)范圍之內(nèi)，振蕩衰減時(shí)間就短，如果阻尼部件處于檢測(cè)范圍之外，振蕩衰減時(shí)間就長(zhǎng)。如果阻尼部件部分地處于傳感器的檢測(cè)范圍之內(nèi)，振蕩衰減時(shí)間就位于這兩個(gè)極限之間；利用附加地插入的開關(guān)閾值來實(shí)現(xiàn)判定阻尼部件是處于檢測(cè)范圍之內(nèi)還是之外。

如下文獻(xiàn)公開了相關(guān)細(xì)節(jié)：DE?36?11?862?A1、DE?37?33?943?A1、DE?37?33?944?C2、EP?0?608?494?B1、EP?0?467?753?B1、DE?39?23?398?C1和DE?19?809?031?A1。

已知的方法和裝置的另一特點(diǎn)是所用傳感器的數(shù)量。例如DE?37?33?943?A1和DE?37?33?944?C2公開了僅使用一個(gè)傳感器的方法和裝置。DE?36?11?862?A1也僅公開一個(gè)傳感器，該傳感器被附加地構(gòu)造為變換器。

EP?0?608?494?B1公開了一種旋轉(zhuǎn)探測(cè)器，其利用具有三種不同阻尼特性的測(cè)量傳感器、基準(zhǔn)傳感器和轉(zhuǎn)動(dòng)件工作。

EP?0?467?753?B1公開了一種用于識(shí)別旋轉(zhuǎn)的裝置，其利用兩個(gè)甚至多個(gè)測(cè)量傳感器工作，其中這些傳感器相繼地連接。由此應(yīng)避免傳感器之間的感應(yīng)式串?dāng)_，這種串?dāng)_會(huì)引起干擾。

DE?39?23?398?C1公開了一種用于電池工作的旋轉(zhuǎn)探測(cè)器，其甚至用四個(gè)傳感器工作，其中的每?jī)蓚€(gè)傳感器互補(bǔ)地連接。由于激勵(lì)四個(gè)LC振蕩回路當(dāng)然要比激勵(lì)一個(gè)或兩個(gè)傳感器耗用更多的電池電流，所以這種電路只能用大電池工作或者只能工作短暫的時(shí)間。

DE?198?09?031?A1公開到，可以把三個(gè)線圈制造成印刷電路，應(yīng)給這些線圈各補(bǔ)充一個(gè)電容器，從而形成LC振蕩回路。

采樣頻率并非最終決定電池電流的耗用量。采樣頻率越高，即每單位時(shí)間激勵(lì)振蕩回路越頻繁，電池耗用量就越大。為了減小電池電流，采樣頻率應(yīng)盡可能低。但不得違背香農(nóng)定理。據(jù)香農(nóng)定理所述，為了可靠地識(shí)別轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)，必須針對(duì)每次旋轉(zhuǎn)都進(jìn)行兩次以上的采樣。因此，采樣頻率必須與所希望的最高轉(zhuǎn)速一致，盡管最大轉(zhuǎn)速很少達(dá)到或者從未達(dá)到。

為了在這些情況下減小電池耗用量，由EP?0?898?152?A1已知，適應(yīng)性地改變采樣頻率。在轉(zhuǎn)動(dòng)件的靜止?fàn)顟B(tài)下，采樣頻率逐級(jí)降低，一旦轉(zhuǎn)動(dòng)件又轉(zhuǎn)動(dòng)了，就又產(chǎn)生最大采樣頻率。但由于在轉(zhuǎn)動(dòng)件已旋轉(zhuǎn)完至少四分之一圈時(shí)電子機(jī)構(gòu)才識(shí)別到該轉(zhuǎn)動(dòng)件再次轉(zhuǎn)動(dòng)，所以會(huì)出現(xiàn)測(cè)量錯(cuò)誤，直到又達(dá)到全額采樣頻率。

如果使用兩個(gè)傳感器來檢測(cè)轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)情況，該轉(zhuǎn)盤的一半被阻尼部件占據(jù)，則兩個(gè)傳感器彼此錯(cuò)開π/2。借助上述開關(guān)閾值來探測(cè)阻尼部件是否位于傳感器之前。因而每個(gè)傳感器都發(fā)出兩種信號(hào)：已阻尼或未阻尼。由此可以得到與轉(zhuǎn)盤的四個(gè)象限相應(yīng)的四種狀態(tài)。比較相繼的信號(hào)狀態(tài)，就可以探測(cè)轉(zhuǎn)盤已向前還是向后分別轉(zhuǎn)動(dòng)了π/2。在計(jì)數(shù)完四次相繼的向前移動(dòng)之后，就探測(cè)到向前轉(zhuǎn)動(dòng)了一整圈，在計(jì)數(shù)完四次相繼的向后移動(dòng)之后，就探測(cè)到向后轉(zhuǎn)動(dòng)了一整圈。

這種電路布置的主要缺點(diǎn)是，在僅僅阻尼部件的邊緣位于傳感器檢測(cè)范圍內(nèi)時(shí)，不能可靠地判定“已阻尼”還是“未阻尼”。此外通常不能可靠地檢測(cè)即時(shí)的振蕩衰減時(shí)間，其原因是，對(duì)振蕩幅度的測(cè)量不精確，對(duì)當(dāng)前幅度處于幅度閾值以上還是以下的判定不準(zhǔn)確。其它的錯(cuò)誤根源是噪聲例如量子化噪聲和傳感器因老化而發(fā)生的變化。所有這些都導(dǎo)致采樣頻率實(shí)際上被設(shè)定得必須遠(yuǎn)高于香農(nóng)采樣定理所要求的采樣頻率。這牽涉到相應(yīng)高的電池耗用量。這是不利的。