具有二进制和十进制输出的绝对位置磁编码器 相关申请
本申请要求对于 2007 年 10 月 22 日提交的美国临时专利申请 60/981600 的优先 权， 该申请的全部内容通过引用结合于本文中。
技术领域
本发明主要涉及用于确定具有磁极的靶 (target) 的绝对位置的磁传感器的使用。 背景技术 磁编码器一般用于确定机械系统中移动物体的位置， 以便物体的位置或移动能在 机械系统中得到控制。磁编码器一般包括靶， 靶包括安装在移动物体上的双多极磁道和放 置在相应磁道的极附近的磁传感器 ( 例如， 几串霍尔效应器件 )。 相应磁道的极间隔一般是 不同的， 以引起相应磁道上的磁传感器检测到的信号中的相差。 随后， 磁传感器的相应信号 之间的相差用于在任何给定时间确定靶的位置并因此确定可移动物体的位置。换而言之， 磁道之一 ( 即， “被测量磁道” ) 的位置能通过比较被测量磁道上的磁传感器输出的信号和
另一个磁道 ( 即， “参考磁道” ) 上的磁传感器输出的信号来确定。
根据通过其利用磁编码器的控制系统， 可能期望编码器的十进制输出或二进制输 出。在期望十进制输出的此类情况下， 能为磁编码器配置具有特定数量的北 / 南极对 ( 以 下称为 “极对” ) 的被测量磁道和具有特定分辨率 ( 即， 每极对的 “计数” 或 “边缘 (edge)” ) 的磁传感器， 以产生被测量磁道的每转的计数或边缘的某个总数量， 该总数量可由 10、 100 等除尽以产生每转整数的计数。 例如， 在磁编码器配置用于十进制输出时， 经常期望被测量 磁道的每转 1000 个计数的分辨率。此类分辨率能通过提供具有 25 个极对的被测量磁道、 24 个极对的参考磁道和具有每极对 160 个计数的分辨率的磁传感器的靶来实现 ( 即， 25 个 极对 x160 计数 / 极对＝被测量磁道的每转总共 4000 个计数 ； 然后除以 4 以实现被测量磁 道的每转 1000 个计数的期望分辨率 )。
在期望二进制输出的此类情况下， 能为磁编码器配置具有特定数量的极对的被测 量磁道和具有特定分辨率的磁传感器， 以产生被测量磁道的每转的计数或边缘的某个总数 量， 该总数量是 2 的倍数 (factor) 以产生每转二进制数的计数。例如， 在磁编码器配置用 于二进制输出时， 经常期望被测量磁道的每转 1024 个计数的分辨率。此类分辨率能通过提 供具有 32 个极对的被测量磁道、 31 个极对的参考磁道和具有每极对 128 个计数的分辨率的 磁传感器的靶来实现 ( 即， 32 个极对 x128 计数 / 极对＝被测量磁道的每转总共 4096 个计 数； 然后除以 4 以实现被测量磁道的每转 1024 个计数的期望分辨率 )。 发明内容
然而， 要将常规磁编码器从十进制输出重新配置成二进制输出， 必须更改靶， 以将 具有有助于十进制输出的特定数量的极对 ( 例如， 25 个极对 ) 的被测量磁道替代具有有助于二进制输出的特定数量的极对 (32 个极对 ) 的被测量磁道。磁传感器也必须重新配置或 替换以提供有助于十进制输出或二进制输出的分辨率。
在一方面中， 本发明提供一种能够十进制输出和二进制输出的绝对位置磁编码 器， 而不更改或替换靶或被测量磁道或参考磁道的任一个。所述绝对位置磁编码器包括配 置用于二进制输出的第一磁道、 配置用于十进制输出的第二磁道以及定位在第一和第二磁 道附近以检测第一和第二磁道的磁场的相应磁传感器。 该绝对位置磁编码器还包括由单个 北 / 南极对组成的第三磁道和定位在第三磁道附近以检测第三磁道的磁场的多个霍尔效 应器件。该编码器是选择性地可操作的， 以提供二进制输出和十进制输出之一。
在另一方面中， 本发明提供一种计算编码器的绝对位置的方法， 包括提供配置用 于二进制输出的第一磁道， 提供配置用于十进制输出的第二磁道， 从第一磁道检测第一计 数值， 大致与第一计数值同时地从第二磁道检测第二计数值， 以及使用第一和第二计数值 来计算指示编码器的绝对位置的第三计数值。 第三计数值有助于提供二进制输出和十进制 输出之一。
通过考虑以下详细描述和附图， 本发明的其它特征和方面将变得明显。 附图说明 图 1 是本发明的绝对位置磁编码器的示意图， 其示出第一磁道、 第二磁道、 在第一 和第二磁道附近的相应磁传感器、 第三磁道以及在第三磁道附近的多个霍尔效应器件， 其 中， 示出第一与第二磁道之间的第一相间隔。
图 2 是图 1 的绝对位置磁编码器的示意图， 其示出第一与第二磁道之间的第二相 移间隔。
图 3 是图 1 的绝对位置磁编码器的示意图， 其示出第一与第二磁道之间的第三相 移间隔。
图 4 是图 1 的绝对位置磁编码器的示意图， 其示出第一与第二磁道之间的第四相 移间隔。
图 5 是图 1 的绝对位置磁编码器的示意图， 其示出第一与第二磁道之间的第五相 移间隔。
图 6 是图 1 的绝对位置磁编码器的示意图， 其示出第一与第二磁道之间的第六相 移间隔。
图 7 是图 1 的绝对位置磁编码器的示意图， 其示出第一与第二磁道之间的第七相 移间隔。
图 8 是图 1 的绝对位置磁编码器的示意图， 其示出圆形布置中的第一、 第二和第三 磁道、 第一和第二磁道附近的相应磁传感器以及第三磁道附近的多个霍尔效应器件。
在详细解释本发明的任何实施例之前， 要理解本发明在其应用中并不限于下面描 述中陈述的或下面图形中示出的构造的细节和组件的布置。本发明能够有其它实施例， 并 且能够以各种方式来实践或执行。而且， 要理解本文中使用的用语和术语是用于描述的目 的， 并且不应认为是限制性的。本文中 “包含” 、 “包括” 或 “具有” 及其变型的使用表示涵盖 之后列出的项目及其等效物以及附加的项目。 除非另有指定或限制， 否则， 术语 “安装” “连 、 接” 、 “支持” 和 “耦合” 及其变型在广义上使用， 并且涵盖直接和间接安装、 连接、 支持和耦
合。此外， “连接” 和 “耦合” 不限于物理或机械连接或耦合。 具体实施方式
参照图 1， 示意示出绝对位置磁编码器 10。编码器 10 包括具有多个北 / 南极对 18 的第一磁道 14( 每个框表示单个北 / 南极对 18) 和具有多个北 / 南极对 26 的第二磁道 22( 每个框表示单个北 / 南极对 26)， 其定位在第一磁道 14 附近。虽然相应的磁道 14、 22 为清晰起见在线性配置中示意示出， 但编码器 10 配置为包括靶轮 30 的旋转编码器 10， 靶轮 30 上安装了磁道 14、 22， 使得相应磁道 14、 22 的末端连接以形成两个同心的圆形磁道， 磁道 22 定位在磁道 14 内部或内侧 ( 参见图 8)。结果， 由于靶轮 30 上磁道 14、 22 的不同径向位 置， 磁道 14、 22 的相应长度不同。然而， 本发明的编码器 10 也可配置为线性编码器， 结合与 本文相对旋转编码器 10 所述的大致类似的结构和操作的方法。
参照图 1， 磁道 14 在上述圆形布置中配置时， 包括有助于提供二进制或基数 2 输 出 ( 参见下面的表 1) 的多个极对 18， 而磁道 22 在与磁道 14 同心布置时， 包括有助于提供 十进制或基数 10 输出的多个极对 26。在编码器 10 的所示构造中， 磁道 14 包括 32 个极对 18， 并且磁道 22 包括 25 个极对 26。备选的是， 编码器 10 的其它构造可结合包括 64 个极对 的磁道 14 和包括 50 个极对的磁道 22。
十进制等效值 23 24 25 26 27 28 29 210
二进制等效值 1000 10000 100000 1000000 10000000 100000000 1000000000 100000000008 16 32 64 128 256 512 1024表1
绝对位置磁编码器 10 还包括磁道 14 附近的磁传感器 34 和磁道 22 附近的另一 个磁传感器 38。在所示构造中， 传感器 34、 38 的每个配置为具有霍尔串乘法传感器 (Hall string multiplying sensor) 的微芯片。此类传感器 34、 38 可从俄亥俄州坎顿市的 The Timken Company 获得， 其零件号是 MPS160。正如本领域的技术人员所理解的， 传感器 34 能配置有特定分辨率 ( 即， 每极对 18 的 “计数” 或 “边缘” ) 以产生磁道 14 的每转计数或 边缘的某个总数量， 该总数量有助于提供二进制输出， 或者其适合于转换成简单的二进制数 ( 即， “2” 的整数次幂 )。在所示构造中， 通过为磁道 14 提供 32 个极对 18， 并将磁传感 器 34 配置成具有每极对 128 个计数的分辨率 ( 即， 32 个极对 x128 计数 / 极对＝磁道 14 的每转总共 4096 个计数 )， 能实现磁道 14 的每转 1024 个计数的分辨率 ( 相当于二进制数 “10000000000” 的十进制数 )。通过将磁道 14 的每转的总计数除以 4， 能实现磁道 14 的每 转 1024 个计数的期望分辨率。
同样地， 本领域的技术人员应理解， 传感器 38 能配置有特定的分辨率 ( 即， 每极对 26 的计数或边缘 ) 以产生磁道 22 的每转计数或边缘的某个总数量， 该总数量是 “10” 的整 数次幂。在所示构造中， 通过为磁道 22 提供 25 个极对 26， 并将磁传感器 38 配置成具有每 极对 160 个计数的分辨率 ( 即， 25 个极对 x160 计数 / 极对＝磁道 22 的每转总共 4000 个计 数 )， 能实现磁道 22 的每转 1000 个计数的分辨率 ( 即， 103)。通过将磁道 22 的每转的总计 数除以 4， 能实现磁道 22 的每转 1000 个计数的期望分辨率。虽然传感器 34、 38 可在结构上 类似， 但拨码开关 (dip switch) 可安装在传感器 34、 38 的每个上以允许传感器 38 切换到 有助于十进制输出的分辨率 ( 每转 1000 个计数 ) 和允许传感器 34 切换到有助于二进制输 出的分辨率 ( 每转 1024 个计数 )。备选的是， 可使用熔丝 (fuse) 或存储器元件形式的内部 开关， 将传感器 34、 38 的每个编程以用于十进制或二进制输出。 继续参照图 1， 绝对位置磁编码器 10 还包括在相应磁道 14、 22 如上所述圆形布置 时与磁道 14、 22 同心的并安置在磁道 22 内侧的第三磁道 42。磁道 42 包括单个极对 46， 使 得磁道 42 的大约 180 度由北极组成， 并且磁道 42 的大约 180 度由南极组成。 绝对位置磁编 码器 10 还包括在磁道 42 附近以检测磁道 42 发出的磁场的多个霍尔效应器件 HE1-HE5( 例 如， 霍尔效应传感器 )。在所示构造中， 利用了五个霍尔效应器件 HE1-HE5。备选的是， 根据 磁道 14、 22 的每个中极对 18、 26 的数量， 可采用不同数量的霍尔效应器件。此外， 旋转磁位 置传感器 ( 例如奥地利的 Unterpremstaetten 的 AustriamicrosystemsAG 制造的 AS5040 传感器 ) 可替代霍尔效应器件 HE1-HE5。备选的是， 可使用磁阻传感器 ( 即， MR 传感器 ) 或 任何其它磁场传感器来代替霍尔效应器件 HE1-HE5。如图 1 中所示， 霍尔效应器件 HE1-HE5 相互间隔， 使得器件 HE1-HE5 的所有可在磁道 42 的极之一的圆周长度内装配。
继续参照图 1， 绝对位置磁编码器 10 还包括与传感器 34、 38 和霍尔效应器件 HE1-HE5 通信的逻辑模块 50。虽然在图 1 中示意示出物理 ( 即， 有线 ) 连接， 但可采用无线 通信以允许传感器 34、 39 和霍尔器件 HE1-HE5 与逻辑模块 50 通信。
在编码器 10 的操作期间， 传感器 34 配置成检测磁道 14 发出的磁场， 并且传感器 38 配置成检测磁道 22 发出的磁场。由于磁道 22 包括比磁道 14 更少的极对 26， 因此， 传感 器 34 输出与传感器 38 输出的信号不同相的信号。具体而言， 在所示构造中， 磁道 14、 22 之 间七个极对的差产生了沿磁道 14、 22 的七个间隔， 在这些间隔期间， 传感器 34、 38 输出的相 应信号是不同相的 ( 参见示出七个相移间隔的图 1-7)。 虽然信号未显得向着每个相移间隔 的末端正好回复到同相 ( 是由于向着每个间隔的末端稍微偏移的极汇合处所导致的 )， 但 如上所述在圆形布置中卷起磁道 14、 22 将允许更清晰定义的相移间隔和向着每个间隔的 末端的极汇合处的对齐。另外， 传感器 34、 38 可包括信号调节电子器件以调节相应信号， 从 而提供比图 1-7 中示意示出的那些间隔更清晰定义的离散相移间隔。
在控制器或其它器件 ( 未示出 ) 促使时， 传感器 34 检测对应于传感器 34 在其上 方的任何一个极对 18 的计数的值。同样地， 传感器 38 大致同时检测对应于传感器 38 在其
上方的任何一个极对 26 的计数的值。两个 “计数” 随后输入逻辑模块 50。下面呈现此过程 的更详细论述。
此外， 在绝对位置磁编码器 10 的操作期间， 磁道 42 对霍尔效应器件 HE1-HE5 的激 励生成离散窗口， 这些窗口能与传感器 34、 38 的计数检测相关， 由此允许输出到逻辑模块 50 的计数与发生传感器 34、 38 的检测的磁道 14、 22 上的大概位置相关联。参照图 8， 磁道 42 在其圆形布置中示出， 其中图 1 中所示的磁道 42 的远端相互连接。当磁道 42 随着靶轮 30 旋转时， 霍尔效应器件 HE1-HE5 是固定的， 并且在每次器件 HE1-HE5 之一检测到磁极性中 的更改 ( 即， 北 / 南极汇合处 ) 时连续地在 “开” 与 “关” 状态之间转变或切换。表 2 示出 器件 HE1-HE5 能具有的 “开” 和 “关” 状态的所有组合， 其中每个独特的组合指示靶轮 30 的 窗口或 “片段” ， 在该窗口或片段期间发生了传感器 34、 38 检测的计数。 “1” 的条目对应于 “开” 状态， 而 “0” 的条目对应于 “关” 状态。
位置 # 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
HE1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1HE2 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1HE3 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1HE4 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1HE5 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0表 2- 位置编号
在传感器 34、 38 检测其相应计数值的同时， 逻辑模块 50 记录在该时间与器件 HE1-HE5 的特定状态序列相关联的位置编号。 结果， 传感器 34、 38 检测到的计数值能与磁道 42 上的位置 1、 位置 2 等等相关联， 而这些位置又能与磁道 14 中极对 18 或磁道 22 中极对 26 的选择编号相关联。
在绝对位置编码器 10 的第一操作模式中， 磁道 22 作为 “被测量磁道” ， 并且磁道 14 作为 “参考磁道” 。在此模式中， 在磁道 22 上任何点的绝对位置能参照磁道 14 和磁道 22 的绝对位置的十进制输出来检测， 并且因此靶轮 30 和具有安装到其的靶轮 30 的移动物体 的绝对位置能由编码器 10 来提供。在此模式中， 逻辑模块 50 利用测量 160( 列 )x25( 行 )x2( 层 ) 的堆叠阵列 (stacked array) 来计算在任何特定时间磁道 22 的绝对位置。
使用从主源 ( 例如， 主编码器 10) 测量的模拟数据或计算数据， 或者使用从几个生 产编码器 10 的采样汇编的替代数据， 能在制造编码器 10 时将堆叠阵列预填写到逻辑模块 50 中。这允许编码器 10 用预填写的堆叠阵列来制造 ( 这些阵列将用于制造编码器 10 的过 程的容限考虑在内 )， 而不要求客户或最终用户单独校准每个编码器 10。
通过将靶轮 30 和磁道 22 旋转通过一个整转， 以便为阵列中的单元填充来自磁道 14 上的传感器 34 的数据， 也可阵列自行填写或自行校准编码器 10。具体而言， 在磁道 14、 22 的旋转开始时， 传感器 34 检测的第一计数 ( 即， 磁道 14 的第一极对 18 的第一计数 ) 输 入与磁道 22 的第一极对 26 的第一计数相对应的单元中。随后， 传感器 34 检测的第二计数 输入与磁道 22 的第一极对 26 的第二计数相对应的单元中。在向与磁道 22 的第一极对 26 的第 160 个计数相对应的单元填入来自磁道 14 的对应计数后， 为磁道 22 的第二、 第三、 第 四等等极对 26 重复该过程， 直到填入与磁道 22 的第 25 个极对 26 的第 160 个计数相对应 的单元。
由传感器 34 输入阵列的所有数据输入阵列的第一层中 ( 参见表 3)。 在第一层中的 各个单元正在以来自磁道 14 的计数值填写的同时， 逻辑模块 50 记录的对应位置编号 ( 上 面已描述 ) 记录在阵列的第二层中对应的单元中 ( 参见表 4)。
在靶轮 30 的一次完整旋转后， 阵列在第一层中填写有来自磁道 14 的计数值并在 第二层中填写有与来自磁道 14 的那些计数值相关联的位置编号。因此， 使用以下过程， 能 随后在任何时候确定磁道 22 的绝对位置。首先， 传感器 34、 38 同时从相应磁道 14、 22 捕获 计数值， 并且这些计数值输出到逻辑模块 50。同时， 逻辑模块 50 从磁道 42 捕获与来自相 应磁道 14、 22 的捕获的计数值相关联的位置编号。逻辑模块 50 随后查看阵列中具有传感 器 38 检测的相同计数值的特定列， 并在阵列中该列的第一层中搜索某些单元， 这些单元在 阵列的第二层中具有的位置编号与逻辑模块 50 捕获的位置编号相同。从该组单元， 逻辑模 块 50 比较来自磁道 14 的捕获的计数值和该组单元中包含的值， 并且从这个组选择包含与 来自磁道 14 的捕获的计数值相同或大致相似的计数值的单元。
包含由逻辑模块 50 选择的单元 ( 其包含与来自磁道 14 的捕获的计数值相同或大 致相似的计数值 ) 的特定行 ( 即， “第 N” 行 )， 将磁道 22 的瞬间位置指示为磁道 22 的第 N 个极对 26 内的某处。随后， 通过将 160 计数 / 极对乘以 (N-1) 个极对， 并且加上来自磁道 22 的捕获的计数值， 能计算磁道 22 的绝对或瞬间位置。结果的计数值指示磁道 22 上的绝 对位置， 并因此指示靶轮 30 和移动物体的绝对位置， 在该位置传感器 34、 38 从磁道 14、 22 捕获计数值。例如， 参照下面的表 3 和 4， 在传感器 38 捕获的计数是 20、 传感器 34 捕获的 计数是 99、 并且逻辑模块 50 检测的位置编号是 5 时的实例中， 磁道 22 的绝对位置计算为 ： (N-1) 个极对 x160 计数 / 极对 +20 个计数。结果值 ( 即， “十进制输出” ) 与传感器 38 在磁 道 22 上能检测的总共 4000 个计数之一相关。
9101855522 A CN 101855524说1 2 2 34 67 3 3 35 68 ... ... ... ... 20 20 52 5明书7/9 页... 128 129 ... 160 磁道 22 计数 ... 128 1 ... 32 ... 32 33 ... 65 ... 65 66 ... 971 2 3 ... N-1 N ... 25 极对
1 1 2 3... N-1 N 25 极对 1 1 1 2 1 1 11 33 66... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 99 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...表 3- 阵列的第一层 - 磁道 22 被测量3 1 1 1 ... 20 ... 128 129 1 1 2 ... ... 10 ... 160 磁道 22 计数... 1 ... 1 ... 1... 1 ... 1 ... 2 ... ... 10... 1 ... 1 ... 2... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 10 ... ... 10... ... ... ... ... ... ... ... 10 10 10 10... ... 5 ... 10 10表 4- 阵列的第二层 - 磁道 22 被测量
在绝对位置编码器 10 的第二操作模式中， 磁道 14 作为 “被测量磁道” ， 并且磁道 22 作为 “参考磁道” 。在此模式中， 在磁道 14 上任何点的绝对位置能参照磁道 22 和磁道 14 的绝对位置的二进制输出来检测， 并且因此靶轮 30 和具有安装到其的靶轮 30 的移动物体 的绝对位置能由编码器 10 来提供。在此模式中， 逻辑模块 50 利用测量 128( 列 )x32( 行 ) x2( 层 ) 的堆叠阵列来计算在任何特定时间磁道 14 的绝对位置。
如上所述， 使用计算的数据、 替代数据或通过将靶轮 30 和磁道 14 旋转通过一个整 转来为阵列中的单元填充来自磁道 22 上的传感器 38 的数据， 能填写阵列。具体而言， 在磁 道 14、 22 的旋转开始时， 传感器 38 检测的第一计数 ( 即， 磁道 22 的第一极对 26 的第一计 数 ) 输入与磁道 14 的第一极对 18 的第一计数相对应的单元中。随后， 传感器 38 检测的第 二计数输入与磁道 14 的第一极对 18 的第二计数相对应的单元中。在向与磁道 14 的第一 极对 18 的第 128 个计数相对应的单元填入来自磁道 22 的对应计数后， 为磁道 14 的第二、 第三、 第四等等极对 18 重复该过程， 直到填入与磁道 14 的第 32 个极对 18 的第 128 个计数 相对应的单元。
由传感器 38 输入阵列的所有数据输入阵列的第一层中 ( 参见表 5)。 在第一层中的 各个单元正在以来自磁道 22 的计数值填写的同时， 逻辑模块 50 记录的对应位置编号 ( 上 面已描述 ) 记录在阵列的第二层中的对应的单元中 ( 参见表 6)。
在靶轮 30 的一次完整旋转后， 阵列在第一层中填写有来自磁道 22 的计数值并且
在第二层中填写有与来自磁道 22 的那些计数值相关联的位置编号。因此， 使用以下过程， 能随后在任何时候确定磁道 14 的绝对位置。首先， 传感器 34、 38 同时从相应磁道 14、 22 捕 获计数值， 并且这些值输出到逻辑模块 50。同时， 逻辑模块 50 从磁道 42 捕获与来自相应 磁道 14、 22 的捕获的计数值相关联的位置编号。逻辑模块 50 随后查看阵列中具有传感器 34 检测的相同计数值的特定列， 并在阵列中该列的第一层中搜索某些单元， 这些单元在阵 列的第二层中具有的位置编号与逻辑模块 50 捕获的位置编号相同。从该组单元， 逻辑模块 50 比较来自磁道 22 的捕获的计数值和该组单元中包含的值， 并且从这个组选择包含与来 自磁道 22 的捕获的计数值相同或大致相似的计数值的单元。
包含由逻辑模块 50 选择的单元 ( 其包含与来自磁道 22 的捕获的计数值相同或大 致相似的计数值 ) 的特定行 ( 即， “第 N” 行 )， 将磁道 14 的瞬间位置指示为磁道 14 的第 N 个极对 18 内的某处。随后， 通过将 128 计数 / 极对乘以 (N-1) 个极对， 并且加上来自磁道 14 的捕获的计数值， 能计算磁道 14 的绝对或瞬间位置。结果的计数值指示磁道 14 上的绝 对位置， 并因此指示靶轮 30 和移动物体的绝对位置， 在该位置传感器 34、 38 从磁道 14、 22 捕获计数值。例如， 参照下面的表 5 和 6， 在传感器 34 捕获的计数是 31、 传感器 38 捕获的 计数是 77、 并且逻辑模块 50 检测的位置编号是 5 时的实例中， 磁道 14 的绝对位置计算为 ： (N-1) 个极对 x128 计数 / 极对 +31 个计数。结果值 ( 即， “二进制输出” ) 与传感器 34 在磁 道 14 上能检测到的总共 4096 个计数之一相关。
1 2 3 ... 31 32 33 ... ... 128 磁道 14 计数1 2 3... N-1 N 32 极对1 2 3 ... 129 130 131 ...31 32 33 159 160 1 128 ... ... ... 129 ... ... ...... ...... ...128 96 ... ... ... ... ... ...97 98 99 ... 127 ... ... ... ... ... ... ... ... ... 77 ... ... ... ... ...... ... 64 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
表 5- 阵列的第一层 - 磁道 14 被测量11101855522 A CN 1018555241 1 2 3... N-1 N 1 1 1 2 1 1 1 3 1 1 1 ... 31 ... 1 ... 1 ... 1 32 ... ... ... 33 1 1 2说明书磁道 14 计数9/9 页... ... 128 1 1 2 ... 1... 1 ... 2... ... ... ... ... ... ...... ... ...... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 5... ... ... ... ... ... ... ...... 32 极对... ... ... ... ... ... 10 10 10 10 10 10... ... ... ... 10 10 10 10表 6- 阵列的第二层 - 磁道 14 被测量
在绝对位置编码器 10 的第三操作模式中， 磁道 14、 22 的每个同时充当 “被测量磁 道” 和 “参考磁道” 以允许传感器 34、 38 的每个同时提供编码器 10 的绝对位置的十进制输 出和二进制输出。换而言之， 编码器 10 的第三操作模式组合上述的第一和第二操作模式， 使得进行二倍数量的计算以使用二进制输出和十进制输出来描述编码器 10 的绝对位置。
本发明的附加特征包括 ： 基于来自传感器 34、 38 的数据率， 每 10us 对磁道位置 进行更新 ； 位置的 SSI 和 SPI 输出 ； 位置输出的脉冲宽度调制 ； 位置的用户可编程输出电 压、 位置的电流电平或位置的脉冲宽度调制 ； 对于 2 到 100 个极电机配置准确到优于 0.1 度的可编程换相信号 (commutation signal) ； 在任何二进制或十进制分辨率的正交输出 (quadrature output) ； 以及带有拨码开关或通过编程接口的现场可配置传感器 (field configurable sensor)34、 38。
位置输出的脉冲宽度调制可包括在脉冲宽度的范围 ( 例如， 在大约 10％占空比与 大约 90％占空比之间 ) 上位置信息的传输。诸如诊断信息、 警报信息和数字日期信息的附 加信息可通过产生在大约 10％占空比到大约 90％占空比的正常位置范围之外的脉冲宽度 来传输。此附加信息能够仅在特定条件发生时、 在规则基础上、 或依据外部要求而传输。
由于编码器 10 能够产生自然二进制输出、 十进制输出或两者， 因此， 编码器 10 能 产生基于二进制角度位置、 十进制角度位置或两者的一系列广泛的信号。此类信号可包括 传统的 U、 V、 W 换相信号、 参考脉冲或基于来自编码器 10 的二进制或十进制角度读数的数字 输出的任何期望组合。这些信号能够是从二进制或十进制读数推导的编码器 10 中计算的 结果， 或者这些信号能够来自查找表， 查找表包含基于编码器 10 的角度读数来开启或关闭
各个输出线路的逻辑。此技术能用于为从 2 极到 100+ 极电机的广范围电机产生换相信号， 以及产生具有基本上任何分辨率的配置的正交或二进制输出。此技术还允许编码器 10 的 磁道 14、 22 的转上脉冲宽度调制、 模拟电压或电流、 或二进制或十进制输出的完全用户可 配置的进度 (progression)。
本发明的各种特征在随附权利要求中陈述。