专利名称：电感式位置传感器、装备其的测量系统和驱动位置传感器的方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于确定相对位置的电感式 位置传感器和一种根据权利要求7的前序部分所述的用于驱动电感式位置传感器的方法。 此外，本发明还涉及一种根据权利要求13所述的装备有电感式位置传感器的测量系统。
背景技术：
电感式位置传感器例如被用作用于确定两个可相对彼此转动的机器部分的角的 位置的转动传感器(Drehgeber)。在电感式位置传感器中，励磁线圈和接收器线圈例如以印 制导线(Leiterbahn)的形式被施加在共同的电路板上，所述共同的电路板例如与转动传感 器的定子固定连接。并不少见地被构造为分度盘的另一板与该电路板相对，在该分度盘上 以周期性的间隔交替地施加有导电的面和不导电的面作为分度区域或分度结构，并且该分 度盘与转动传感器的转子抗扭地(drehfest)相连。如果在励磁线圈上施加在时间上交变 的励磁电流，则在转子与定子之间进行相对转动期间在接收器线圈中产生与角的位置有关 的信号。这些信号接着在分析电子装置中被进一步处理。此外，电感式位置传感器常常也被用于直接测量沿着轴线的纵向位移。在此，应用 与在上述转动传感器中相同的测量原理，然而接收器线圈和分度结构接着沿着直线的轴线 走向。常常，这样的电感式位置传感器作为用于电传动装置的测量设备而被采用，以确 定相对应的机器部分的相对运动或相对位置。在这种情况下，由位置传感器产生的位置值 通过相对应的接口装置被输送给后续电子装置(Folgeelektronik)，用于激励传动装置。这 样的包括位置传感器、接口装置和后续电子装置的配置被称作测量系统。在这样的位置传感器或测量系统的许多应用领域中，持久地存在满足安全技术要 求的希望。常常必须可能的是，允许人员在其传动装置与测量系统共同作用的机器部分的 回转区域(khwenlcbereich)之内停留。在所述前提条件下，必须排除人员由于测量系统中 的故障而陷于危险中。相对应地应自然同时避免在运动的机器部分附近的实物会受到损 坏。在本申请人的DE 197 51 853 Al中描述了一种电感式位置传感器，其中接收器线 圈以如下偏移被布置在槽(Spur)内该偏移引起接收到的信号的90°相移。通常不会发现 接收器线圈的运转失灵或者分析电子装置中的故障。在公开文献JP 2004 205456 Al中描述了一种增量式编码器，该增量式编码器产 生三个相移了 120°的信号。然而，相对应的编码器并不满足更高的安全技术要求。

发明内容
因而，本发明所基于的任务是提出一种电感式位置传感器或相对应的测量系统， 通过该电感式位置传感器或通过该测量系统可以满足高的安全技术要求。
同样，通过本发明提出了一种能够实现相对应的位置传感器的可靠工作的方法。根据本发明，该任务通过权利要求1或权利要求7或者13的特征来解决。根据本发明的电感式位置传感器包括扫描电路板，在该扫描电路板上布置有用于 产生电磁场的励磁印制导线和具有多个接收器印制导线的(第一)接收器槽。此外，位置 传感器包括分度元件，该分度元件相对于扫描电路板可移动或者是可转动的并且具有分度 槽，该分度槽包括交替布置的、导电的和不导电的分度区域。此外，位置传感器包括电子电 路。接收器槽在其方面具有至少三个接收器印制导线，所述至少三个接收器印制导线被布 置为使得在分度元件与扫描电路板之间进行相对运动(例如相对转动)时在接收器槽的接 收器印制导线中可检测到信号，其中至少在一对这样的信号之间的相移偏差η · 90°，其中 η为自然数，其中尤其是数0并不与自然数的量相关。电子电路被配置为使得根据由(第一) 接收器槽的接收器印制导线检测到的信号首先可以产生三个数字信号，并且通过组合这三 个数字信号可以确定至少两个位置值，作为在分度元件与扫描电路板之间的相对运动的度 量。位置值可以被输送给比较器，用于检验位置传感器的高效能。分度元件因此相对于扫描电路板可移动或者是可转动的，使得可以进行相对应的 相对运动。相对运动可以是转动运动或者是线性运动。相对应地，通过位置值可以表示角 位或者平移位置。相移在此被理解为有用信号的相移(或电相位偏移)，其中有用信号具有比励磁线 圈中的励磁电流显著更低的频率。适宜地给出在0°到360°的范围中的相移。在至少一 对这种信号之间的相移使得这些信号彼此间具有线性关系。三个信号的组合由于存在相关的数字形式的三个信号而被理解为基于作为输入 数据的三个信号对这些信号进行结算或执行计算算法。可确定的位置值基于如下信号这些信号源自不同的接收器印制导线，其中相应 的接收器印制导线的信号可以在彼此独立的信号路径上通过电子电路传导。由于数字位置 值源自不同的接收器印制导线或接收器印制导线的不同组合并且在电路中彼此独立地被 处理或者被确定或是可确定的，因此这些数字位置值彼此独立。在本发明的有利的扩展方案中，电子电路存在于ASIC部件中。有利地，电感式位置传感器被构建来使得在扫描电路板上布置有具有多个接收器 印制导线的第一接收器槽和第二接收器槽。分度元件在此接着包括第一分度槽和第二分度 槽，其中位置传感器被配置为使得在扫描电路板与分度元件之间进行相同的相对运动时通 过第一接收器槽的接收器印制导线比通过第二接收器槽的接收器印制导线可产生更小数 目的信号周期。相同的相对运动被理解为相同大小的相对运动，例如相对转动一定的角度 量或者纵向位移一定的长度量。当然，电感式位置传感器也可以被构建来使得设置有多于 两个的接收器槽和多于两个的分度槽。在本发明的另外的扩展方案中，电感式位置传感器的电子电路被配置为使得位置 值可被输送给平均值分析器，其中该平均值分析器是电子电路的部分。此外，电子电路可以被配置为使得根据由第二接收器槽的接收器印制导线所检测 到的信号首先可产生三个数字信号，其中通过组合这三个数字信号可确定至少两个位置 值。位置值接着可被输送给平均值分析器。有利地，电子电路被配置为使得通过平均值分析器产生的平均值可被输送给比较元件。在本发明的有利的扩展方案中，电感式位置传感器可以被配置为使得在分度元 件与扫描电路板之间进行相对运动时在接收器槽的接收器印制导线中检测到相移分别为 60°或者120°的信号。在根据本发明的用于驱动电感式位置传感器的方法中，首先在分度元件与扫描电 路板之间进行相对运动时在接收器槽的接收器印制导线中检测到信号，其中至少在一对这 种信号之间的相移偏差η·90°，其中η为自然数。通过电子电路接着首先根据由接收器槽 的接收器印制导线检测到的信号产生三个数字信号。这三个数字信号然后被组合为使得确 定至少两个数字位置值。接着，这些位置值彼此进行比较，其中在所述位置值的偏差超过预 先给定的边界值时触发故障报告。位置值的偏差与预先给定的边界值的比较可以在位置传感器本身中进行和/或 在后续电子装置中进行，这些位置值由位置传感器事先传输给该后续电子装置。有利地，在扫描电路板上布置有带有多个接收器印制导线的第一接收器槽和第二 接收器槽，其中分度元件包括第一分度槽和第二分度槽。在该布局中，接着在扫描电路板 与分度元件之间进行相同的相对运动时，通过第一接收器槽的接收器印制导线比通过第二 接收器槽的接收器印制导线产生更少数目的信号周期。在所述的布局中，接着即使在扫描 电路板与分度元件之间进行相同的相对运动时，也通过第一接收器槽的接收器印制导线产 生奇数数目的信号周期，并且通过第二接收器槽的接收器印制导线产生偶数数目的信号周 期，或反之亦然。在本发明的其它扩展方案中，位置值被输送给平均值分析器。尤其是，在该方法 中，在该电子电路中根据由第二接收器槽的接收器印制导线检测到的信号首先产生三个数 字信号，其中通过组合这三个数字信号确定至少两个位置值。这些位置值接着被输送给平 均值分析器，用于确定相对应的平均值。通过平均值分析器产生的平均值可以被输送给比 较元件。根据另一方面，本发明涉及一种测量系统，该测量系统包括位置传感器并且此外 还包括数据接口以及后续电子装置。后续电子装置在其方面包括比较器，其中通过数据接 口可给该比较器输送至少两个位置值。数据接口有利地包括接口电路(例如在位置传感器 上的相对应的接口部件)、用于传输位置值的线缆以及接口电路或后续电子装置中的接口 部件。可替换地，位置值也可以无线缆地被传输，使得数据接口接着代替线缆而具有相对应 的发送和接收元件。在根据本发明的测量系统的其它的扩展方案中，如果位置值的偏差超过预先给定 的边界值，则通过后续电子装置可输出故障报告。故障报告可以有利地直接触发与测量系 统(或与后续电子装置)相连的机器的自动停机。补充地，出于诊断目的也可以将故障报告 例如在屏幕上输出。有利地，测量系统包括带有扫描电路板的电感式位置传感器以及包括分度元件， 在该扫描电路板上布置有带有多个接收器印制导线的第一接收器槽和第二接收器槽，该分 度元件具有第一分度槽和第二分度槽。在此，在扫描电路板与分度元件之间进行相同的相 对运动时，通过第一接收器槽的接收器印制导线比通过第二接收器槽的接收器印制导线可 产生更小数目的信号周期。此外，根据接收器印制导线的信号产生的数字位置值在后续电
7子装置中可被组合成一个位置值。本发明的有利的构型由从属权利要求得知。


根据本发明的电感式位置传感器、用于驱动电感式位置传感器的方法以及装备有 该位置传感器的测量系统的其它细节和优点从以下参照附图对实施例的描述中得到。其中
图1示出了分度盘的俯视图， 图2示出了扫描电路板的俯视图，
图3示出了带有位置传感器的测量系统的电子电路的功能的示意图， 图如-d示出了信号变化曲线，如在位置传感器中出现的那样， 图5示出了通过电感式位置传感器的横截面。
具体实施例方式在所介绍的实施例中，参照以下测量系统描述了本发明该测量系统包括旋转的 电感式位置传感器以及用于进行数据传输的接口 5和后续电子装置4。在图1、2和5中示出了位置传感器的原理结构。根据图5，位置传感器具有转子和 定子。在所介绍的实施例中，转子包括轴20，该轴20例如可以抗扭地被安装在要测量的马 达轴上。为了检测其角的位置，在轴20的凸缘上抗扭地安置有环状的分度盘2形式的分度 元件，该分度元件具有(在图5中并未示出的)分度槽2. 1、2.2。定子包括壳体10，在该壳体10上固定环状的扫描电路板1作为支承体。在扫描电 路板1上安装有ASIC部件3，在该ASIC部件3中有电子电路。ASIC部件3尤其是用作分 析元件。此外，在扫描电路板1上安装有接口部件5和插塞连接器5.1。转子和定子或轴 10和壳体20可以围绕转动轴线R相对彼此转动。在图1中示出了分度盘2。该分度盘2包括基板2. 3，该基板2. 3在所示的实施例 中由环氧树脂制造并且在该基板2. 3上布置有两个分度槽2. 1,2. 2。分度槽2. 1,2. 2圆形 地被构造并且关于转动轴线R同心地以不同的直径被布置在基板2. 3上。两个分度槽2. 1、 2. 2分别包括交替布置的导电分度区域2. 11,2. 21和不导电的分度区域2. 12,2. 22的周期 序列。在所示的例子中，作为用于导电的分度区域2. 11,2.21的材料，铜被施加到基板2. 3 上。而在不导电的分度区域2. 12,2.22中，基板2. 3未被涂层。内部的分度槽2. 1在所示的实施形式中包括具有导电材料(在此为铜)的半圆形的 第一分度区域2. 11以及布置有不导电的材料的半圆形的第二分度区域2. 12。在径向上与第一分度槽2. 1邻近地，在基板2. 3上有第二分度槽2. 2，其中第二分 度槽2. 2也包括多个导电的分度区域2. 21以及布置在其间的不导电的分度区域2. 22。各 种分度区域2. 21,2. 22在此按照材料与第一分度槽2. 1的分度区域2. 11,2. 12同样地被构 造。在所示的实施例中，第二分度槽2. 2总共包括十六个周期布置的、导电的分度区域2. 21 以及相对应地包括十六个布置在其间的不导电的分度区域2. 22。图2中示出的为了扫描分度盘2而设置的扫描电路板1作为接收器槽在内部接收 器槽1. 1中包括三个接收器印制导线1. 11、1. 12,1. 13，而在外部接收器槽1. 2中包括其它三个接收器印制导线1. 21,1. 22,1. 23。相应的接收器槽1. 1U. 2的接收器印制导线1. 11、 1. 12,1. 13 ；1. 21,1. 22,1. 23的相关的三元组在这种情况下相对于彼此偏移，在此尤其是 均勻地彼此偏移。此外，励磁印制导线1. 3作为励磁槽被设置在扫描电路板1上，所述励磁印制导线 1.3被施加在内部的、中部的和外部的励磁槽上。扫描电路板1本身具有居中的孔并且多层 地被实施。在位置传感器的装配好的状态下，分度盘2和扫描电路板1对置，使得转动轴线R 通过两个元件的中点并且在分度盘2与扫描电路板1之间进行相对转动时在扫描电路板1 中可通过电感效应产生与相应的角位有关的信号。对于形成相对应的信号的前提条件是励磁印制导线1. 3在接收器槽1. 1,1. 2的 区域中或在以此扫描的分度槽2. 1和2. 2的区域中产生在时间上交变的电磁励磁场。在所 示的实施例中，励磁印制导线1. 3被构造为多个平面平行的、电流流经的单个印制导线。如 果电流全都在相同的方向上流经印制导线单元的励磁印制导线1. 3，则围绕相应的印制导 线单元构造管道状或圆柱体形取向的电磁场。所得到的电磁场的场线以围绕印制导线单元 的同心圆的形式走向，其中场线的方向以公知的方式和方法与印制导线单元中的电流方向 有关。直接邻接共同的接收器槽1. 1,1. 2的印制导线单元的电流方向或这些印制导线 单元的相对应的布线在此相反地被选择，使得场线在接收器槽1. 1、1. 2的区域中分别相同 地取向。安装在扫描电路板1上的ASIC部件3不仅作为分析元件工作，而且也作为励磁 控制元件来工作，在该励磁控制元件的控制下产生了接着流经励磁印制导线1. 3的励磁电 流。通过励磁电流在接收器印制导线1. 11、1. 12、1. 13、1. 21、1. 22、1. 23中根据分度盘2的 角位感应出电压，其中这些电压以下被称作信号Si. 11、S1. 12,Si. 13,Si. 21、S1. 22,Si. 23。在图如至如中仅仅示出了内部接收器槽1. 1的所接收到的高频信号Si. 11、 Si. 12,Si. 13的变化曲线。根据内部接收器槽1. 1和内部分度槽2. 1的布局，此处针对每转 (即在为2 π (360° )的转动角或相对运动的情况下)，在接收器印制导线1. 11、1. 12、1. 13 中产生一个信号周期。三个外部接收器印制导线1. 21,1. 22,1. 23分别具有十六(即24)匝，使得利用外 部接收器印制导线1. 21,1. 22,1. 23可以在分度盘2相对于扫描电路板1进行相对运动时 产生比较高分辨率的增量信号。在相对于支承体相对运动一转(360°的转动角)之内，接 收器印制导线1. 21,1. 22,1. 23在扫描分度槽2. 2时分别提供了十六个信号周期。三个感 应出的并且幅度调制过的信号Si. 21、Si. 22、Si. 23原则上在变化曲线方面对应于图如至 4c的信号。根据图3，信号 Si. 11、Si. 12、Si. 13、Si. 21、Si. 22、Si. 23 首先分离地分别被输 送给ASIC部件3的放大器电路3. 11,3. 12,3. 13,3.21,3. 22,3. 23，在那里放大模拟信号 Si. 11、SL 12、SL 13、SL 21、SL 22、SL 23。然后，经放大的信号Si. 11、Si. 12、Si. 13、Si. 21、Si. 22、Si. 23分别被引导到解 调器 3. 31,3. 32,3. 32,3. 41,3. 42,3. 43，在那里形成如下信号 S3. 31、S3. 32, S3. 33, S3. 41、 S3. 42、S3. 43 这些信号 S3. 31、S3. 32、S3. 33、S3. 41、S3. 42、S3. 43 是经放大的信号 Si. 11、Si. 12、Si. 13、Si. 21、Si. 22、Si. 23 的相位对齐的(phasengerichtet)低频幅度。在图 4d 中以图示出了信号S3. 31、S3. 32、S3. 33。通过偏移地布置接收器印制导线1. 11、1. 12、 1. 13,1. 21,1. 22,1. 23，在位置传感器工作时，对于每个接收器槽1. 1,1. 2形成三个感应出 的电压变化曲线，所述感应出的电压变化曲线的相位对齐的幅度或有用信号分别具有彼此 间120°的相移。必要时，在信号S3. 11、S3. 12、S3. 13、S3. 21、S3. 22、S3. 23被输送给模拟-数字转 换器 3. 51,3. 52,3. 53,3. 61,3. 62,3. 63 之前，这些信号 S3. 11、S3. 12,S3. 13,S3. 21、S3. 22、 S3. 23可以再次被放大。在那里，产生数字信号S3. 51、S3. 52,S3. 53,S3. 61、S3. 62,S3. 63。 相对应地，因此对于每个接收器槽1. 1、1· 2形成三个数字信号S3. 51、S3. 52,S3. 53,S3. 61、 S3. 62、S3. 63。因此，ASIC部件3也即包括模拟部分(在图3中的点划线以上)和数字部分 (在图3中的点划线之下)。ASIC 部件 3 可以被构建为使得数字信号 S3. 51、S3. 52,S3. 53,S3. 61、S3. 62,S3. 63 经受检验例程。例如可以检验信号S3. 51、S3. 52、S3. 53之和或者信号S3. 61、S3. 62、S3. 63 之和是否显著偏离于零，或者是否信号S3. 11、S3. 12、S3. 13或S3. 61、S3. 62、S3. 63中有 多于一个的信号的值取零。如果情况如此，则可以产生故障报告。用于执行所述可选的检 验例程的设备此外在图3中未示出。通常，为了进行故障监控而对S3. 11、S3. 12、S3. 13或 S3. 61、S3. 62、S3. 63的相位关系进行检验。在ASIC部件3的数字部分上的逻辑电路3. 71,3. 72中，通过组合三个数字信号 S3. 51、S3. 52、S3. 53来确定或计算两个彼此独立的位置值P3. 71、P3. 72，所述三个数字信 号S3. 51、S3. 52,S3. 53基于信号S3. 11、S3. 12,S3. 13并且由对相对粗的分度槽2. 1的扫描 而得到。计算例如基于坐标变换，通过该坐标变换首先将数字信号S3. 51、S3. 52、S3. 53转 化到笛卡尔坐标系中，并且随后根据传统的方法进行分析。尤其是，根据信号S3. 51 (0° ) 和S3. 52 (120° )形成位置值P3. 71，根据信号S3. 52 (120° )和S3. 53 (240° )形成位置 值P3. 72。每个位置值P3.71、3. 72因此是分度盘2围绕转动轴线R—转内的位置信息。在 理想情况下，位置值P3. 71、P3. 72因此分别会取相同的值。由于必然出现的制造容差和安 装容差以及由于变化的环境影响，位置值P3. 71、P3. 72即使仅仅微小偏差也彼此偏差。这 样的偏差在比较器3. 20中被确定并且与预先给定的边界值相比较，该预先给定的边界值 被存放在存储器3. 21中。对于偏差大于边界值的情况，输出故障报告E3. 20。类似于形成比较粗的位置值P3. 71、P3. 72，也以电子方式处理由三个数字信号 S3. 61、S3. 62、S3. 63构成的明显更精细的位置信息，其中在逻辑电路3. 81、3. 82、3. 83中同 样计算三个彼此独立地被确定的位置值P3. 81、P3. 82、P3. 82，这三个位置值P3. 81、P3. 82、 P3. 82接着在平均值分析器3. 102中被处理成平均值P3. 102。通过求平均值P3. 102，达到 极其精确的测量结果，该测量结果此外在很大程度上没有三阶谐波。因此实现的是使在扫 描电路板1和分度盘2之间的距离波动对测量结果的影响最小化。平均值P3. 102和三个位 置值Ρ3.81、Ρ3. 82、Ρ3· 82被转发给比较元件3. 122，该比较元件3. 122具有存储器3. 1221， 在该存储器3. 1221中寄存有针对平均值Ρ3. 102和位置值Ρ3.81、Ρ3. 82、Ρ3. 82中的每个单 个位置值之间的可靠偏差的值。一旦在比较元件3. 122中确定了不可靠地高的偏差，就输 出故障报告Ε3. 122。在连接电路3. 90中，将精细的平均值Ρ3. 102与比较粗的位置值Ρ3. 72连接，使得
10结果产生关于连接电路3. 90的角位的高分辨率的绝对位置值P。为了满足提高的安全技术要求，此外还在连接监控单元3. 91中对精细的平均值 P3. 102与位置值P3. 72的连接就似然性进行检验。为此目的，在平均值P3. 102和位置值 P3. 72之间的差被确定。同样，从存储器3. 911读出边界值，该边界值与所确定的差相比较。 一旦在连接监控单元3. 91中确定不可靠地大的差，就输出故障报告E3. 91。比较器3. 20、连接监控单元3. 91和比较元件3. 122的可能出现的故障报告被转发 给接口部件5。在那里根据所希望的传输协议进一步处理这些值并且通过插塞连接器5. 1 和线缆将这些值传输给后续电子装置4。后续电子装置4例如可以是机器的数字控制装置，其中后续电子装置4包括另一 接口部件4. 20和比较器4. 1。所传输的位置值P3. 71和所传输的绝对位置值P3. 102被后 续电子装置4的接口部件4. 20转换并且被输送给比较器4. 1。为了保证在数据传输期间 不出现故障，在比较器4. 1中再次进行检验。现在，所传输的位置值P3. 71与所传输的绝对 位置值P3. 102进行比较，其中此处也将位置值P3. 71、P3. 102的偏差与寄存在存储器4. 11 中的预先给定的边界值进行比较。一旦在比较器4. 1中确定了不可靠地大的偏差，就输出 故障报告E4. 1。因此，如果位置传感器的ASIC部件3已获得故障报告E3. 20、E3. 91或者 E3. 1221中的至少一个或者如果比较器4. 1在后续电路装置4中已产生了故障报告E4. 1， 则后续电子装置4输出故障报告E。所介绍的测量系统尤其是具有如下优点该测量系统满足最高的安全要求。因为 数字信号S3. 51、S3. 52、S3. 53、S3. 61、S3. 62、S3. 63基于在彼此独立的信号路径上被传导 的模拟信号Si. 11、Si. 12、Si. 13 ；Si. 21、Si. 22、Si. 23。由于接收器槽1. 1、1. 2分别包括 三个接收器印制导线1. 11、1. 12,1. 13 ；1. 21,1. 22,1. 23，通过这些接收器印制导线1. 11、 1. 12、1. 13 ；1.21、1.22、1.23可检测到为120°的相对相移分别偏差η · 90° (其中η为自 然数)的信号Si. 11、S1. 12,Si. 13 ；Si. 21、S1. 22,Si. 23，所以进一步提高了安全性。这样， 在该布局中例如立即识别出，接收器印制导线1. 11、1. 12,1. 13 ；1. 21,1. 22,1. 23是否由于 缺陷而运转失灵。关于测量系统的高安全性的另一方面在于位置值P3.71的比较P在实现数据传 输之后才在后续电子装置4中进行。以这种方式也还可以识别出通过数据传输才产生的故 障并且通过发出相对应的故障报告E来处理。
权利要求
1.一种电感式位置传感器，其包括 扫描电路板(1)，在该扫描电路板(1)上设置有 -励磁印制导线(1.3)，以及-具有多个接收器印制导线(1. 11,1. 12,1. 13 ；1.21,1.22,1.23)的接收器槽(1. 1 ； 1.2)，以及 该电感式位置传感器包括分度元件(2)，所述分度元件(2)能够相对于扫描电路板 (1)移动或者转动并且包括分度槽(2. 1，2.2)，所述分度槽(2. 1，2. 2)包括交替布置的、导 电的和不导电的分度区域(2. 11,2. 12 ；2. 12,2. 22)， 该电感式位置传感器包括电子电路(3)， 其特征在于，接收器槽(1. 1 ；1.2)包括三个接收器印制导线(1. 11，1. 12，1. 13 ；1. 21，1. 22，1. 23)， 所述接收器印制导线(1. 11，1. 12，1. 13 ；1.21，1.22，1.23)被布置为使得在分度元件(2) 与扫描电路板(1)之间进行相对运动时在接收器槽(1. 1 ；1.2)的接收器印制导线(1. 11， 1. 12，1. 13 ；1. 21，1. 22，1. 23)中能够检测到信号(Si. 11，Si. 12，Si. 13 ；Si. 21，Si. 22， Si. 23)，其中至少在一对所述信号(Si. 11，Si. 12，Si. 13 ；Si. 21，Si. 22，Si. 23)之间的相移 偏差η · 90°，其中η为自然数，以及电子电路(3)被配置为使得根据由接收器槽(1. 1 ；1. 2)的接收器印制导线(1. 11， 1. 12,1. 13 ；1. 21,1. 22,1. 23)检测到的信号(Si. 11, Si. 12, Si. 13 ；Si. 21, Si. 22, Si. 23)首 先能够产生三个数字信号(S3. 51，S3. 52，S3. 53 ；S3. 61，S3. 62，S3. 63)，其中通过组合所述三个数字信号(S3. 51，S3. 52，S3. 53 ；S3. 61, S3. 62，S3. 63)能确定至少 两个位置值(P，Ρ3. 71，Ρ3. 72 ；Ρ3. 81，Ρ3. 82，Ρ3. 83)，以及位置值(P，Ρ3. 71，Ρ3. 72 ；Ρ3. 81，Ρ3. 82，Ρ3. 83)能被输送给比较器(3. 20,4. 1)。
2.根据权利要求1所述的电感式位置传感器，其特征在于，一在扫描电路板(1)上布置有具有多个接收器印制导线(1. 11，1. 12，1. 13 ；1. 21， 1. 22，1. 23)的第一接收器槽(1. 1)和第二接收器槽(1. 2)，以及一分度元件(2)包括第一分度槽(2. 1)和第二分度槽(2. 2)，其中 在扫描电路板(1)与分度元件(2)之间进行相同的相对运动时，通过第一接收器槽 (1. 1)的接收器印制导线(1. 11，1. 12，1. 13)比通过第二接收器槽(1.2)的接收器印制导线 (1. 21，1. 22，1. 23)能产生更小数目的信号周期。
3.根据权利要求1或2所述的电感式位置传感器，其特征在于，电子电路(3)被配置 为使得位置值(Ρ3. 81，Ρ3. 82，Ρ3. 83)能够被输送给平均值分析器(3. 102)。
4.根据权利要求3所述的电感式位置传感器，其特征在于，电子电路(3)被配置为使得根据由第二接收器槽(1.2)的接收器印制导线(1.21， 1.22，1.23)检测到的信号(Si. 21，SL 22，Si. 23)首先能够产生三个数字信号(S3. 61， S3. 62，S3. 63)，其中通过组合所述三个数字信号(S3. 61，S3. 62，S3. 63)能够确定至少两个位置值(Ρ3. 81， Ρ3. 82，Ρ3. 83)，以及位置值(Ρ3. 81，Ρ3. 82，Ρ3. 83)能被输送给平均值分析器(3. 102)。
5.根据权利要求3或4所述的电感式位置传感器，其特征在于，电子电路(3)被配置为使得能够将通过平均值分析器(3. 102)产生的平均值输送给比较元件(3. 122)。
6.根据上述权利要求之一所述的电感式位置传感器，其特征在于，在分度元件(2)与 扫描电路板(1)之间进行相对运动时，在接收器槽(1. 1 ；1.2)的接收器印制导线(1. 11， 1. 12,1. 13 ；1.21,1.22,1.23)中能检测到相移分别为60 °或者120°的信号(Si. 11， Si. 12，Si. 13 ；Si. 21，Si. 22，Si. 23)。
7.一种用于驱动电感式位置传感器的方法，所述电感式位置传感器包括 扫描电路板(1)，在该扫描电路板(1)上布置有-励磁印制导线(1.3)，以及-具有多个接收器印制导线(1. 11,1. 12,1. 13 ；1.21,1.22,1.23)的接收器槽(1. 1 ； 1.2)，以及 所述电感式位置传感器包括分度元件(2)，所述分度元件(2)能够相对于扫描电路 板(1)移动或者转动并且包括分度槽(2. 1，2.2)，所述分度槽(2. 1，2. 2)包括交替布置的、 导电的和不导电的分度区域(2. 11,2. 12 ；2. 21,2. 22)， 其特征在于， 在分度元件(2)与扫描电路板(1)之间进行相对运动时，在接收器槽(1. 1 ；1. 2)的 接收器印制导线(1. 11,1. 12,1. 13 ；1. 21,1. 22，1. 23)中检测到信号(Si. 11, Si. 12, Si. 13 ； Si. 21，Si. 22，Si. 23)，其中至少在一对所述信号(Si. 11，Si. 12，Si. 13 ；Si. 21，Si. 22， Si. 23)之间的相移偏差η · 90°，其中η为自然数，以及 通过电子电路(3)根据由接收器槽(1. 1 ；1. 2)的接收器印制导线(1. 11，1. 12，1. 13 ； 1. 21，1. 22，1. 23)检测到的信号(Si. 11, Si. 12, Si. 13 ；Si. 21, Si. 22, Si. 23)首先产生三个 数字信号(S3. 51，S3. 52，S3. 53 ；S3. 61，S3. 62，S3. 63)，以及 组合所述三个数字信号(S3. 51，S3. 52，S3. 53 ；S3. 61，S3. 62，S3. 63)来使得确定至少 两个位置值(P，Ρ3. 71，Ρ3. 72 ；Ρ3. 81，Ρ3. 82，Ρ3. 83)，以及接着 将位置值(P，Ρ3. 71，Ρ3. 72 ；Ρ3.81, Ρ3. 82，Ρ3. 83)彼此相比较，其中在位置值(P， Ρ3. 71，Ρ3. 72 ；Ρ3. 81，Ρ3. 82，Ρ3. 83)的偏差超过预先给定的值时，输出故障报告(Ε3. 20， Ε3. 91，Ε3. 1221，Ε4. 1，Ε)。
8.根据权利要求7所述的用于驱动电感式位置传感器的方法，其特征在于，-在扫描电路板(1)上布置有具有多个接收器印制导线(1. 11,1. 12,1. 13 ；1.21， 1. 22，1. 23)的第一接收器槽(1. 1)和第二接收器槽(1. 2)，以及-分度元件(2)包括第一分度槽(2. 1)和第二分度槽(2. 2)，其中 在扫描电路板(1)与分度元件(2)之间进行相同的相对运动时，通过第一接收器槽 (1. 1)的接收器印制导线(1. 11，1. 12，1. 13)比通过第二接收器槽(1.2)的接收器印制导线 (1.21，1. 22，1. 23)产生更小数目的信号周期。
9.根据权利要求7或8所述的用于驱动电感式位置传感器的方法，其特征在于，位置 值(Ρ3. 81，Ρ3. 82，Ρ3. 83)被输送给平均值分析器(3. 102)。
10.根据权利要求9所述的用于驱动电感式位置传感器的方法，其特征在于，在电子 电路(3)中，根据由第二接收器槽(1. 2)的接收器印制导线(1. 21，1. 22，1. 23)检测到的信 号(Si. 21，Si. 22，Si. 23)首先产生三个数字信号(S3. 61，S3. 62，S3. 63)，其中通过组合所述三个数字信号(S3. 61，S3. 62，S3. 63)确定至少两个位置值(Ρ3. 81，P3. 82，P3. 83)，以及位置值(P3. 81，P3. 82，P3. 83)被输送给平均值分析器(3. 102)。
11.根据权利要求9或10所述的用于驱动电感式位置传感器的方法，其特征在于，通 过平均值分析器(3. 102)产生的平均值被输送给比较元件(3. 122)。
12.根据权利要求7至11之一所述的用于驱动电感式位置传感器的方法，其特征在 于，在分度元件(2)与扫描电路板(1)之间进行相对运动时，在接收器槽(1. 1 ；1.2)的接收 器印制导线(1. 11，1. 12，1. 13 ；1.21，1.22，1.23)中检测到相移分别为60°或者120°的信 号(Si. 11，Si. 12，Si. 13 ；Si. 21，Si. 22，Si. 23)。
13.测量系统，其具有根据权利要求1所述的位置传感器，该测量系统此外还具有数 据接口(5. 20,4. 20)和后续电子装置(4)，该后续电子装置(4)包括比较器(4. 1)，其中能够 通过数据接口(5. 20,4. 20)给比较器(4. 1)输送至少两个位置值(P，P3. 71，P3. 72 ；P3. 81， P3. 82，P3. 83)。
14.根据权利要求13所述的测量系统，其中，在两个位置值(P，P3.71，P3.72；P3.81, P3. 82，P3. 83)的偏差超过预先给定的边界值的情况下，通过后续电子装置(4)能够输出故 障报告(E)。
15.根据权利要求13或14所述的测量系统，其中， 电感式位置传感器包括-扫描电路板(1)，在所述扫描电路板(1)上布置有具有多个接收器印制导线(1.11， 1. 12，1. 13 ；1. 21，1. 22，1. 23)的第一接收器槽(1. 1)和第二接收器槽(1. 2)，以及-分度元件(2)，所述分度元件(2)具有第一分度槽(2. 1)和第二分度槽(2. 2)，以及 后续电子装置(4)具有连接电路(3. 90)，其中，在扫描电路板(1)与分度元件(2)之间进行相同的相对运动时，通过第一接收器 槽(1. 1)的接收器印制导线(1. 11,1. 12，1. 13)比通过第二接收器槽(1. 2)的接收器印制导 线(1. 21，1. 22，1. 23)能产生更小数目的信号周期，以及根据接收器印制导线(1. 11，1. 12，1. 13 ；1. 21，1. 22，1. 23)的信号(Si. 11，Si. 12， Si. 13 ；Si. 21, Si. 22, Si. 23)产生的数字位置值(P3. 71,P3. 72,P3. 102)在连接电路(3. 90) 中能被组合成一个位置值(P )。
全文摘要
本发明涉及一种电感式位置传感器，其具有电子电路(3)，所述电子电路(3)被配置来使得根据由三个接收器印制导线(1.11，1.12，1.13；1.21，1.22，1.23)检测到的信号(S1.11，S1.12，S1.13；S1.21，S1.22，S1.23)首先可产生三个数字信号(S3.51，S3.52，S3.53；S3.61，S3.62，S3.63)。在此，通过组合所述三个数字信号(S3.51，S3.52，S3.53；S3.61，S3.62，S3.63)可确定至少两个位置值(P，3.71，P3.72；P3.81，P3.82，P3.83)，并且所述位置值(P，P3.71，P3.72；P3.81，P3.82，P3.83)可被输送给比较器(3.20，4.1)。此外，本发明还包括一种用于驱动电感式位置传感器的方法以及一种测量系统，该测量系统除了位置传感器以外还具有数据接口(5.20，4.20)和包括比较器(4.1)的后续电子装置(4)。
文档编号G01D5/20GK102150016SQ200980135624
公开日2011年8月10日 申请日期2009年7月14日 优先权日2008年9月11日
发明者M·O·蒂曼 申请人:约翰尼斯海登海恩博士股份有限公司