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用于将传感器装置的模拟输出信号偏移的系统、传感器支承单元、偏移器模块以及偏移方法

阅读：419发布：2021-02-24

IPRDB可以提供用于将传感器装置的模拟输出信号偏移的系统、传感器支承单元、偏移器模块以及偏移方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种用于将传感器装置(2+3；2)的至少一个模拟输出信号偏移的系统(1)，所述系统包含传感器装置，所述传感器装置包含适于装备机械装置(10)的至少两个检测单元(21、22、23)，而且根据机械装置的行为来传送至少两个模拟输出信号(C31、S32；U21、U22、U23；U21、U22)。除了传感器装置，所述系统还包含：偏移器电路(4；3+4)，所述偏移器电路选择性地处理至少两个模拟输出信号，而且至少包含第一部分(41)和第二部分(42)，所述第一部分包含具有可变参数的至少一个无源模拟元件，所述第二部分包含具有可变参数的至少一个无源模拟元件；控制部件(5)，用于控制无源模拟元件的可变参数，这些可变参数的变化在偏移器电路中将传感器装置的模拟输出信号中的至少一个偏移。该偏移器电路传送传感器装置的至少两个模拟输出信号，其中的至少一个偏移输出信号包含传感器装置的第一偏移模拟输出信号(C41)和/或第二偏移正弦信号(S42)。本发明还涉及包含支承件及这种系统的传感器支承单元；偏移器模块；以及用于将传感器装置的至少一个模拟输出信号偏移的方法。，下面是用于将传感器装置的模拟输出信号偏移的系统、传感器支承单元、偏移器模块以及偏移方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于将传感器装置(2+3；2)的至少一个模拟输出信号(C31、S32；C31；S32；

U21、U22、U23；U21、U22；U21；U22；U23)偏移的系统(1)，所述系统(1)包含所述传感器装置(2+3；2)，所述传感器装置(2+3；2)包含被适配为装备机械装置(10)的至少两个检测单元(21、22、23)，而且所述传感器装置(2+3；2)根据所述机械装置(10)的行为来传送至少两个模拟输出信号(C31、S32；U21、U22、U23；U21、U22)；

其中，除了所述传感器装置(2+3；2)，所述系统(1)还包含：

-偏移器电路(4；3+4)，选择性地处理所述至少两个模拟输出信号(C31、S32；U21、U22、U23；U21、U22)，而且至少包含：-第一部分(41)，包含具有可变参数(P82；P81、P83；P81、P82、P83)的至少一个无源模拟元件(R82；R81、R83；R81、R82、R83)，所述第一部分(41)被配置为选择性地处理所述至少两个模拟输出信号(C31、S32；U21、U22、U23；U21、U22)以传送所述传感器装置(2+3；2)的第一偏移模拟输出信号(C41)，以及-第二部分(42)，包含具有可变参数(P91；P92；P91、P92)的至少一个无源模拟元件(R91；R92；R91、R92)，所述第二部分(42)被配置为选择性地处理所述至少两个模拟输出信号(C31、S32；U21、U22、U23；U21、U22)以传送所述传感器装置(2+3；2)的第二偏移正弦信号(S42)，所述第二偏移正弦信号(S42)不同于所述第一偏移模拟输出信号(C41)；以及-控制部件(5)，用于控制无源模拟元件(R82、R91；R81、R83、R92；R81、R82、R83、R91、R92)的可变参数(P82、P91；P81、P83、P92；P81、P82、P83、P91，P92)，这些可变参数(P82、P91；P81、P83、P92；P81、P82、P83、P91，P92)的变化在所述偏移器电路(4；3+4)中将所述传感器装置(2+3；3)的模拟输出信号(C31、S32；C31；S32；U21、U22、U23；U21；U22；U23)中的至少一个偏移；

而且其中，所述偏移器电路(4；3+4)传送所述传感器装置(2+3；3)的至少两个模拟输出信号，所述至少两个模拟输出信号中的至少一个偏移输出信号(C41、S42；C41；S42)包含所述传感器装置(2+3；3)的第一偏移模拟输出信号(C41)和/或第二偏移正弦信号(S42)。

2.如权利要求1所述的系统(1)，其中所述偏移器电路(4；3+4)传送两个偏移模拟输出信号(C41、S42)，它们是所述第一偏移模拟输出信号(C41)和所述第二偏移正弦信号(S42)。

3.如权利要求1或2所述的系统(1)，其中所述偏移器电路(4；3+4)的第一部分(41)和第二部分(42)各自包含具有可变初级参数(P82；P91)的初级无源模拟元件(R82；R91)，优选地，所述可变初级参数(P82；P91)具有相同值，其中通过所述控制部件(5)进行的所述可变初级参数(P82；P91)的同时变化在初级预定偏移区间(45°-90°)上将所述传感器装置(2+3；2)的至少两个模拟输出信号(C31、S32；U21、U22、U23；U21、U22)偏移，而且其中所述偏移器电路(4；3+4)传送两个偏移模拟输出信号(C41、S42)。

4.如权利要求3所述的系统(1)，其中所述第一部分(41)包含各自具有可变次级参数(P81、P83)的两个次级无源模拟元件(R81、R83)，而所述第二部分(42)包含具有可变次级参数(P92)的一个次级无源模拟元件(R92)，优选地，所述可变次级参数(P92)具有与所述第一部分(41)的两个次级参数(P81、P83)中的一个次级参数(P81)相同的值，其中通过所述控制部件(5)进行的可变次级参数(P81、P83、P92)的同时变化在与所述初级预定偏移区间(45°-90°)不同的次级预定偏移区间(0°-45°)上将所述传感器装置(2+3；2)的至少两个模拟输出信号(C31、S32；U21、U22、U23；U21、U22)偏移，而且其中所述偏移器电路(4；3+4)传送两个偏移模拟输出信号(C41、S42)。

5.如权利要求1或2所述的系统(1)，其中所述偏移器电路(4；3+4)的第一部分(41)仅包含具有可变参数(P81；P82)的一个无源模拟元件(R81；R82)，而所述偏移器电路(4；

3+4)的第二部分(34)仅包含具有可变参数(P92；P91)的一个无源模拟元件(R92；R91)，其中通过所述控制部件(5)进行的两个可变参数(P81、P92；P82、P91)的同时变化在预定偏移区间(45°-90°；0°-45°)上将传感器装置(2+3)的模拟输出信号(S3)偏移，而且其中所述偏移器电路(4；3+4)传送两个偏移模拟输出信号(C41、S42)。

6.如任一前述权利要求所述的系统(1)，其中所述第一部分(41)是余弦部分，而且所述第一偏移模拟输出信号(C41)是余弦信号，其中所述第二部分(42)是正弦部分，而且所述第二偏移模拟输出信号(S42)是正弦信号，而且其中向所述正弦信号(S42)除以所述余弦信号(C41)而应用的反正切函数与旋转部分(12)相对于所述机械装置(10)的固定部分(11)的旋转角对应。

7.如任一前述权利要求所述的系统(1)，其中所述控制部件(5)包含与所述无源模拟元件(R81；R82；R83；R91；R92)中的至少一个相关联的至少一个电位器(51)，所述至少一个电位器(51)被适配为选择性地修改该无源模拟元件(R81；R82；R83；R91；R92)的可变参数(P81；P82；P83；P91；P92)。

8.如任一前述权利要求所述的系统(1)，其中所述控制部件(5)包含发射器(51)，所述发射器(51)被适配为在所述无源模拟元件(R81；R82；R83；R91；R92)中的至少一个上选择性地动作，并修改该无源模拟元件(R81；R82；R83；R91；R92)的可变参数(P81；P82；P83；

P91；P92)。

9.如权利要求8所述的系统(1)，其中所述发射器(51)是激光发射器，所述激光发射器被适配为选择性地将激光光线发射到所述无源模拟元件(R81；R82；R83；R91；R92)中的至少一个上，并修改该无源模拟元件(R81；R82；R83；R91；R92)的可变参数(P81；P82；P83；

P91；P92)。

10.如任一前述权利要求所述的系统(1)，其中所述无源模拟元件(R81；R82；R83；

R91；R92)中的至少一个是电阻器元件，而且它的可变参数(P81；P82；P83；P91；P92)是电阻值。

11.如任一前述权利要求所述的系统(1)，其中所述无源模拟元件中的至少一个是电感器元件，而且它的可变参数是电感值。

12.如前述权利要求1至11的任一权利要求所述的系统(1)，其中至少所述传感器(2)的检测单元(21、22、23)以及所述偏移器电路(4；3+4)的第一部分(41)和第二部分(42)一起位于所述传感器装置(2+3；2)的壳体中。

13.如前述权利要求1至11的任一权利要求所述的系统(1)，其中所述偏移器电路(4；

3+4)的第一部分(41)和第二部分(42)一起位于偏移器壳体中，所述偏移器壳体可独立于所述传感器装置(2+3；2)的壳体而操作。

14.如权利要求13所述的系统(1)，其中所述控制部件(5)也位于所述偏移器壳体中。

15.一种包含支承件以及如任一前述权利要求所述的系统(1)的传感器支承单元，其中所述系统(1)的传感器(2)以及所述支承件装备所述机械装置(10)的固定部分(11)和旋转部分(12)。

16.一种偏移器模块，包含：

-偏移器电路(4；3+4)，其属于如权利要求13所述的系统(1)；以及

-偏移器壳体，所述偏移器电路(4；3+4)位于所述偏移器壳体中，而且所述偏移器壳体可独立于属于所述系统(1)的所述传感器装置(2+3；2)的壳体而操作。

17.如权利要求16所述的偏移器模块，其中属于所述系统(1)的所述控制部件(5)也位于所述偏移器壳体中。

18.一种用于将传感器装置(2+3；2)的至少一个模拟输出信号(C31、S32；C31；S32；

U21、U22、U23；U21、U22；U21；U22；U23)偏移的方法，所述传感器装置(2+3；2)包含被适配为装备机械装置(10)的至少两个检测单元(21、22、23)，其中所述方法至少包含以下步骤：-(A)所述传感器装置(2+3；2)根据所述机械装置(10)的行为来传送至少两个模拟输出信号(C31、S32；U21、U22、U23；U21、U22)；

-(B)偏移器电路(4；3+4)利用以下部件来选择性地处理模拟输出信号(C31、S32；

U21、U22、U23；U21、U22)：

-所述偏移器电路(4；3+4)的第一部分(41)，包含具有可变参数(P82；P81、P83；P81、P82、P83)的至少一个无源模拟元件(R82；R81、R83；R81、R82、R83)，所述第一部分(41)选择性地处理所述至少两个模拟输出信号(C31、S32；U21、U22、U23；U21、U22)以传送第一偏移模拟输出信号(C41)；和/或-所述偏移器电路(4；3+4)的第二部分(42)，包含具有可变参数(P91；P92；P91、P92)的至少一个无源模拟元件(R91；R92；R91、R92)，所述第二部分(42)选择性地处理所述至少两个模拟输出信号(C31、S32；U21、U22、U23；U21、U22)以传送不同于所述第一偏移模拟输出信号(C41)的第二偏移模拟输出信号(S42)；

-(C)与所述传感器装置(2+3；2)和所述偏移器电路(4；3+4)一起形成偏移系统(1)的控制部件(5)控制无源模拟元件(R82、R91；R81、R83、R92；R81、R82、R83、R91、R92)的可变参数(P82、P91；P81、P83、P92；P81、P82、P83、P91，P92)，这些可变参数(P82、P91；P81、P83、P92；P81、P82、P83、P91，P92)的变化在所述偏移器电路(4；3+4)中将所述传感器装置(2+3)的模拟输出信号(C31、S32；C31；S32；U21、U22、U23；U21；U22；U23)中的至少一个偏移；和-(D)所述偏移器电路(4；3+4)传送所述传感器装置(2+3；3)的至少两个模拟输出信号，所述至少两个模拟输出信号中的至少一个偏移输出信号(C41、S42；C41；S42)包含所述传感器装置(2+3；3)的第一偏移模拟输出信号(C41)和/或第二偏移正弦信号(S42)。

说明书全文

用于将传感器装置的模拟输出信号偏移的系统、传感器支

承单元、偏移器模块以及偏移方法

技术领域

[0001] 本发明涉及用于将传感器装置的至少一个模拟输出信号偏移的系统和方法。本发明也涉及包含支承件及这种系统的传感器支承单元。本发明还涉及偏移器模块。

背景技术

[0002] 用传感器支承单元来装备诸如包含转子和定子的电机之类的机械装置是已知的，所述传感器支承单元用于跟踪转子相对于定子的旋转。可以用这样的传感器装置来装备包含移动部分和固定部分的其它机械装置，诸如动力转向装置、交流发电机和齿轨装置。取决于机械装置，移动部分可能以旋转或平移而移动。因此，传感器装置可包含旋转角度传感器或线性传感器。

[0003] 换言之，每个机械装置装备有专用传感器装置，意味着具体索引化(indexation)以提供有效测量。

[0004] 使用传感器支承单元的某些客户不具有关于电机控制策略的大量经验和知识，因此他们使用现成的解决方案。这些解决方案通常只能接受传感器支承输出信号利用转子磁场的非常精确的索引化。通常，如果可以通过控制器调整输出信号的零索引与转子的零索引之间的误差，则可以接受仅±8度的该误差，而且在没有控制器调整的情况下，可以接受仅±0.5度的该误差。

[0005] 机械上，零索引可以采用两种方式来设定：利用轴对转子进行预先编索引(由电机制造商完成)和/或利用传感器对轴进行预先编索引(由电机制造商或传感器制造商完成)。由于这些方法涉及精确的机械索引化，因此它们实现起来困难而且昂贵。

[0006] 例如，已知在轴上安装具有自由度的传感器支承单元，这允许该传感器旋转以便将输出信号相对于转子机械地偏移。传感器围绕转子达到180度的旋转可以是提供正确偏移所必需的。这样的方法难以实现而且要求特定工具作业以用于机械角度偏置的精确索引化。

[0007] 与权利要求1的前序部分对应的WO-A-2007/077389描述了一种用于检测旋转元件相对于非旋转元件的角度位置的系统。将传感器固定到旋转元件或非旋转元件上，并且处理传感器的输出信号以生成差分信号。

[0008] WO-A-2010/082086描述了一种用于感测电能助力转向装置的绝对旋转角度的方法和装置，所述电能助力转向装置包含围绕旋转轴移动而且可移动若干圈的转子。将感测装置连接到具有信号处理器、转换器、计算处理器和积分单元的电子控制单元(ECU)。ECU调整该感测装置的输出信号的偏置和增益。

[0009] WO-A-2011/070391描述了一种用于估计旋转装置相对于固定装置的角度位置的方法和装置。测量装置包含被连接到电子控制单元(ECU)的若干角度传感器，用于生成和处置信号来估计旋转装置的角度位置。

发明内容

[0010] 本发明的目的是提供一种用于将传感器装置的模拟输出信号中的至少一个偏移的简单系统和方法。

[0011] 为此，本发明涉及一种用于将传感器装置的至少一个模拟输出信号偏移的系统，所述系统包含传感器装置，所述传感器装置包含适于装备机械装置的至少两个检测单元，而且所述传感器装置根据机械装置的行为来传送至少两个模拟输出信号。

[0012] 该系统特征在于，除了所述传感器装置，它还包含：

[0013] -偏移器电路，选择性地处理至少两个模拟输出信号，而且至少包含：

[0014] -第一部分，包含具有可变参数的至少一个无源模拟元件，所述第一部分被配置为选择性地处理至少两个模拟输出信号以传送传感器装置的第一偏移模拟输出信号，以及[0015] -第二部分，包含具有可变参数的至少一个无源模拟元件，所述第二部分被配置为选择性地处理至少两个模拟输出信号以传送传感器装置的第二偏移正弦信号，所述第二偏移正弦信号不同于所述第一偏移模拟输出信号；以及

[0016] -控制部件，用于控制无源模拟元件的可变参数，这些可变参数的变化在偏移器电路中将传感器装置的模拟输出信号中的至少一个偏移；

[0017] 而且特征在于，所述偏移器电路传送传感器装置的至少两个模拟输出信号，所述至少两个模拟输出信号中的至少一个偏移输出信号包含传感器装置的第一偏移模拟输出信号和/或第二偏移正弦信号。

[0018] 由于本发明，可以在不需要机械角度偏置的精确索引化的情况下偏移电子角度偏置。此外，不需要复杂控制器的软件中的用户的干预。有利地，偏移器电路和控制部件可以被添加到现有传感器装置上，不需要修改该传感器装置以及它的内在组件。利用根据本发明的简单、廉价且有效的系统和方法，可以获得接近90度的最大可实现偏移，如后面详述的。

[0019] 根据有利的但非强制的本发明的其它方面，这样的系统可以并入以下特征的一个或多个：

[0020] -该偏移器电路传送两个偏移模拟输出信号，它们是第一偏移模拟输出信号和第二偏移正弦信号。

[0021] -该偏移器电路的第一部分和第二部分各自包含具有可变初级参数的初级无源模拟元件，优选地，所述可变初级参数具有相同值，其中通过控制部件进行的可变初级参数的同时变化在初级预定偏移区间上将传感器装置的至少两个模拟输出信号偏移，而且偏移器电路传送两个偏移模拟输出信号。

[0022] -第一部分包含各自具有可变次级参数的两个次级无源模拟元件，而第二部分包含具有可变次级参数的一个次级无源模拟元件，优选地该可变次级参数具有与第一部分的两个次级参数之一相同的值，通过控制部件进行的可变次级参数的同时变化在与初级预定偏移区间不同的次级预定偏移区间上将传感器装置的至少两个模拟输出信号偏移，而且偏移器电路传送两个偏移模拟输出信号。

[0023] -偏移器电路的第一部分仅包含具有可变参数的一个无源模拟元件，而偏移器电路的第二部分仅包含具有可变参数的一个无源模拟元件，其中通过控制部件进行的两个可变参数的同时变化在预定偏移区间上将传感器装置的模拟输出信号偏移，而且偏移器电路传送两个偏移模拟输出信号。

[0024] -第一部分是余弦部分，而且第一偏移模拟输出信号是余弦信号，第二部分是正弦部分，而且第二偏移模拟输出信号是正弦信号，而且向正弦信号除以余弦信号应用的反正切函数与旋转部分相对于机械装置的固定部分的旋转角对应。

[0025] -控制部件包含与无源模拟元件中的至少一个相关联的至少一个电位器，所述至少一个电位器适于选择性地修改该无源模拟元件的可变参数。

[0026] -控制部件包含发射器，所述发射器适于在无源模拟元件中的至少一个上选择性地动作，并修改该无源模拟元件的可变参数。

[0027] -发射器是激光发射器，所述激光发射器适于选择性地将激光光线发射到无源模拟元件中的至少一个上，并修改该无源模拟元件的可变参数。

[0028] -无源模拟元件中的至少一个是电阻器元件，而且它的可变参数是电阻值。

[0029] -无源模拟元件中的至少一个是电感器元件，而且它的可变参数是电感值。

[0030] -至少传感器的检测单元以及偏移器电路的第一部分和第二部分一起位于传感器装置的壳体中。

[0031] -偏移器电路的第一部分和第二部分一起位于偏移器壳体中，所述偏移器壳体可独立于传感器装置的壳体而操作。

[0032] -控制部件也位于偏移器壳体中。

[0033] 本发明还涉及一种包含支承件以及如上述系统的传感器支承单元，其中所述系统的传感器以及支承件装备机械装置的固定部分和旋转部分。优选地，支承件的外环和传感器的检测单元被安装在机械装置的外部固定部分上，而支承件的内环以及与检测单元相关联的编码器被安装在机械装置的内部旋转部分上。可替换地，支承件的内环和传感器的检测单元被安装在机械装置的内部固定部分上，而支承件的外环以及与检测单元相关联的编码器被安装在机械装置的外部旋转部分上。

[0034] 本发明还涉及一种偏移器模块，包含：

[0035] -偏移器电路，其属于其中偏移器电路的第一部分和第二部分一起位于偏移器壳体中的系统，所述偏移器壳体可独立于传感器装置的壳体而操作；以及

[0036] -偏移器壳体，其中偏移器电路位于所述偏移器壳体中，而且该偏移器壳体可独立于属于所述系统的传感器装置的壳体而操作。

[0037] 优选地，属于所述系统的控制部件也位于偏移器壳体中。

[0038] 本发明还涉及一种用于将传感器装置的至少一个模拟输出信号偏移的方法，所述传感器装置包含适于装备机械装置的至少两个检测单元，其中所述方法至少包含以下步骤：

[0039] -(A)传感器装置根据机械装置的行为来传送至少两个模拟输出信号；

[0040] -(B)偏移器电路利用以下部件来选择性地处理模拟输出信号：

[0041] -偏移器电路的第一部分，包含具有可变参数的至少一个无源模拟元件，所述第一部分选择性地处理至少两个模拟输出信号以传送第一偏移模拟输出信号；和/或

[0042] -偏移器电路的第二部分，包含具有可变参数的至少一个无源模拟元件，所述第二部分选择性地处理至少两个模拟输出信号以传送不同于所述第一偏移模拟输出信号的第二偏移模拟输出信号；

[0043] -(C)与传感器装置和偏移器电路一起形成偏移系统的控制部件控制无源模拟元件的可变参数，这些可变参数的变化在偏移器电路中将传感器装置的模拟输出信号中的至少一个偏移；和

[0044] -(D)偏移器电路传送传感器装置的至少两个模拟输出信号，所述至少两个模拟输出信号中的至少一个偏移输出信号包含传感器装置的第一偏移模拟输出信号和/或第二偏移正弦信号。

[0045] 优选地，所述方法的步骤(A)、(B)、(C)和(D)同时或基本同时发生。

附图说明

[0046] 现在将与附图对应地解释本发明，并且作为说明性例子，不限制本发明的目的。附图中：

[0047] －图1是根据本发明的系统的示意表示，所述系统包含与机械装置相关联的传感器、转换器电路、偏移器电路和控制部件；

[0048] －图2是图1的机械装置的示意表示，所述机械装置为电机类型，包含转子和定子，并装备有属于该传感器的检测单元；

[0049] －图3和图4各自是电子图，分别是属于图1的偏移器电路的第一电子部分和第二电子部分；以及

[0050] －图5是与在图3和图4的电子部分上执行的仿真对应的曲线图，所述图3和图4的电子部分具有与无源模拟元件相关联的参数的变化。

具体实施方式

[0051] 图1上示出的系统1可以被实现以用于将传感器装置2+3的至少一个模拟输出信号C31和/或S32偏移。

[0052] 系统1包含传感器2、转换器电子电路3、偏移电子电路4和控制部件5。传感器2和电路3一起构成传送两个模拟输出信号C31和S32的传感器装置2+3。传感器2与机械装置10协作，而转换器电子电路3与偏移器电子电路4和控制部件5协作，如后面详述的。

[0053] 优选地，传感器2和机械装置10可以被配置为WO-A-2007/077389中描述(图1和相关联的描述)的检测系统，而电路3可以被配置为WO-A-2007/077389中描述(图3和相关联的描述)的电子处理电路，通过引用将所述WO-A-2007/077389并入本文。

[0054] 如图1和图2的例子所示，传感器2包含三个检测单元21、22和23，它们适于装备机械装置10并根据机械装置10的行为来传送各自的电压信号U21、U22和U23。传感器2是测量连续信息的模拟传感器，单元21-23是传送模拟电压信号U21-U23的模拟检测单元。转换器电路3根据机械装置10的行为来处理电压信号U21-U23以传送传感器装置2+3的模拟输出信号C31和S32。偏移器电路4处理模拟输出信号C31和S32，并传送传感器装置
2+3的至少一个偏移模拟输出信号C41和/或S42。为了调整传感器装置2+3相对于机械装置10的零索引，控制部件5适于在偏移器电路4上选择性地动作以将模拟输出信号C31和/或S32中的至少一个偏移，并且传送传感器装置2+3的至少一个偏移模拟输出信号C41和/或S42。

[0055] 根据本发明，传感器2必须包含至少两个检测单元。在最简单的配置中，传感器2仅包含以不同角度放置的、并且传送两个电压信号U21和U22的两个检测单元。在这种情况下，转换器电路3是不必要的，而且传感器装置仅包含传感器2。另外，偏移器电路4适于直接处理电压信号U21和U22作为传感器装置2的模拟输出信号。因此，系统1包含传感器装置2、偏移器电路4和控制部件5。

[0056] 可替换地，根据传感器装置2+3所要求的准确度，传感器2可以包含三个或更多个检测单元。

[0057] 根据本发明的另一实施例，传感器装置可以仅包含传感器2，而转换器电路3被集成到偏移器电路4。因此，系统1包含传感器装置2、偏移器电路3+4以及控制部件5。

[0058] 如图 2 所示，根据文件 WO-2007-A-077389、WO-A-2010/082086 或WO-A-2011/070391中描述的配置，机械装置10可以是旋转类型的、并且装备有绝对旋转角度传感器2，通过引用将上述三个文件并入本文。

[0059] 机械装置10包含以中心轴X10为中心的固定部分11和旋转部分12。固定部分11可包含壳体和定子，而且为了简化的目的，所述固定部分11在图2上用一个圆表示。旋转部分12可包含属于电能助力转向单元(EPAS)的转子。旋转部分12被定形为具有绕轴X10旋转的对称性的环形。

[0060] 传感器2可以被集成到电机中，或者位于靠近EPAS的电机的位置。传感器2包含诸如霍尔效应单元之类的检测单元21-23、以及诸如磁铁之类的编码器13。可替换地，任何合适的检测技术，诸如光学或感应技术，都可用于单元21-23和编码器13。

[0061] 在距编码器13的检测距离处将单元21-23放置在固定部件11上，所述编码器13与旋转部分12一起绕轴10快速旋转。编码器13形成绕轴X10的环孔，并且包含一对磁极14和15，更确切地说是北(N)极14和南(S)极15。编码器13沿轴X10的整个圆周延伸，N极14和S极15围绕轴X10相对地布置。优选地，编码器13包含更多对的极，例如64对的极14和15。单元21-23适于在旋转部分12旋转时感测(多个)N极14和(多个)S极
15。因此，每个单元21-23取决于旋转部件12相对于固定部分11绕轴X10的旋转，来传送电压信号U21-U23。

[0062] 单元21、22和23被规则地分布在绕轴X10的0度、120度和240度处。单元21、22和23适于输出分别为U21、U22或U23的电压信号，所述电压信号代表旋转部分绕轴X10的当前绝对角度位置，诸如在通过引用而并入本文的WO-A-2007/077389中所公开的。每个单元21、22和23被提供了恒定电压，而且生成根据磁场而变化的输出电压，所述磁场由编码器13生成并由该单元感测。

[0063] 如图1所示，电子电路3包含均接收来自单元21-23的电压信号U21-U23的第一部分31和第二部分32，而偏移器电路4包含均接收来自电路3的信号C31和S42的第一部分41和第二部分42。取决于传感器装置的配置，电路3可能是不必要的或者被直接集成到电路4中。电路3和4还可以包含为了简化的目的而未示出的若干电子器件和元件，诸如电源部件、信号过滤器、计数器、存储器、线和连接器。每个器件或元件可以是模拟和/或数字的。优选地，电路3和4包含发送模拟信号的模拟器件和元件。

[0064] 参考图2上包含传感器2和机械装置10的机械组件，可以采用与文件WO-A-2007/077389接近或类似的方式来配置电子电路3，除了后面详述的差异。

[0065] 优选地，传感器2的检测单元21-23和电子电路3一起位于传感器装置2+3的壳体中。因此，传感器装置2+3是紧凑且易于在机械装置10上安装的。

[0066] 有利地，偏移器电路4的第一部分41和第二部分42位于偏移器壳体中，所述偏移器壳体可独立于传感器装置2+3的壳体而操作。还优选地，在同一偏移器壳体中还可以包含偏移器电路4和控制部件5。偏移器电路4和偏移器壳体形成偏移器模块，这对于系统1的操作者而言是易于操作和访问的。优选地，控制部件5被集成在偏移器模块中。为了实现系统1，传感器装置2+3可以保持不修改，而偏移器模块4+5被添加到传感器装置2+3上。

[0067] 可替换地，至少传感器2和偏移器电路4可以一起位于传感器装置的壳体中。

[0068] 在转换器电路3内，第一部分31传送余弦信号C31，而第二部分32传送正弦信号S32。换言之，第一部分和第二部分可以被指定为余弦部分31和正弦部分32，或者由于它们适于整合来自检测单元21-23的电压信号U21-U23而被指定为插值部分31和32。以对应于90度的预定偏置将信号C31和S32相对彼此地进行偏移。优选地，为了清洗电压信号U21-U23，在单元21-23与插值部分31和32之间插入过滤器。因此，电子电路3适于整合来自检测单元21-23的电压信号U21-U23。取决于传感器装置的配置，例如如果这样的整合是不必要的，则电路3可以是不必要的。

[0069] 在偏移器电路4内，第一部分41处理信号C31和S32以传送余弦信号C41，而第二部分42处理信号C31和S32以传送正弦信号S42。换言之，第一部分和第二部分可以被指定为余弦部分41和正弦部分42。

[0070] 如图3所示，余弦部分41包含运算放大器A80和四个电阻器R81、R82、R83和R86。电阻器R81接收来自正弦部分32的信号S32，而电阻器R82接收来自余弦部分31的信号C31。电阻器R83被连接到电接地，换言之，电阻器R83接收其值等于零伏特的电压U0。与放大器A80并联地布置电阻器R86。电阻器R81-R86是无源模拟元件。电阻器R81、R82和R83各自具有可变的电阻参数P81、P82或P83，而电阻器R86具有固定的电阻参数P86。参数P81、P82和/或P83的变化修改模拟余弦信号C41。

[0071] 如图4所示，余弦部分42包含运算放大器A90和三个电阻器R91、R92和R96。电阻器R91接收来自余弦部分31的信号C31，而电阻器R92接收来自正弦部分32的信号S32。与放大器A90并联地布置电阻器R96。电阻器R91-R96是无源模拟元件。电阻器R91和R92各自具有可变的电阻参数P91或P92，而电阻器R96具有固定的电阻参数P96。参数P91和/或P92的变化修改模拟正弦信号S32。

[0072] 在实践中，偏移器电路4适于将传感器装置2+3的模拟输出信号传送到位于传感器装置2+3之外的另一电子装置，所述传感器装置2+3的模拟输出信号中的至少一个偏移输出信号C41和/或S42包含传感器装置2+3的余弦信号C41和/或正弦信号S42。在其中电路4仅传送一个偏移信号C41和/或S42的特定实施例中，电路4可以被配置为传送未偏移信号C31和/或S31中的至少一个。优选地，电路4传送偏移信号C41和S42两者。

[0073] 有利地，向正弦信号S42除以余弦信号C41所应用的反正切函数与旋转部分12相对于机械装置10的固定部分11的旋转角θ对应。

[0074] 根据本发明的该优选实施例，偏移器电路4的操作与以下三角公式对应：·C41＝cos(θ+θs)＝cos(θ).cos(θs)-sin(θ).sin(θs)＝C31.cos(θs)-S32.sin(θs)(1)·S42＝sin(θ+θs)＝sin(θ).cos(θs)+cos(θ).sin(θs)＝S32.cos(θs)+C31.sin(θs)(2)

[0075] 由于必须可变地选择偏移角θs、但是随后通过在机械装置10上实现系统1而固定了偏移角θs，因此等式(1)和(2)的两个系数cos(θs)和sin(θs)变成常量，分别为a1和b1。

[0076] ·C41＝C31.a1-S32.b1

[0077] ＝C31×((P81+P86)/(P82+P83))×P83/P86-S32×P86/P81 (3)

[0078] ·S42＝S32.a1+C31.b1＝-S32×P96/P91-C31×P96/P92 (4)

[0079] 如等式(3)和(4)所示，系数a1和b1与参数P81、P82、P83、P86、P91、P92和P96相关。参数P86和P96是固定电阻值，可以如后面所述地计算参数P86和P96，而参数P81、P82、P83、P91和P92是可变电阻值。

[0080] 根据本发明，控制部件5适于以简单的方式选择性地偏移模拟输出信号C31和S32中的至少一个，而不需要具体且复杂的电子控制器单元。优选地，控制部件5适于如后面所述地在偏移器电路4中同时偏移模拟输出信号C31和S32两者，使得偏移器电路4传送两个偏移信号C41和S32。换言之，系统1，更精确地说，偏移器电路4和控制部件5适于选择性地将传感器装置2+3的至少一个模拟输出信号偏移，并传送该传感器装置的至少两个模拟输出信号，所述至少两个模拟输出信号中包含至少一个偏移输出信号C41和/或S42。在某些情况下，系统1可以仅传送一个偏移信号C41和S42。优选地，将输出信号C31和S32两者偏移，并且传送偏移信号C41和S42两者。

[0081] 如图1所示，控制部件5包含至少一个器件51，诸如电位器、发射器或致动器，所述器件51适于在可变电阻器R81、R82、R83、R91和/或R92上动作以选择性地修改电阻参数P81、P82、P83、P91和/或P92。器件51可以是与电阻器R81、R82、R83、R91和/或R92中的至少一个相关联的电位器，而且适于选择性地修改(多个)所述电阻器的(多个)可变参数P81、P82、P83、P91和/或P92。器件51可以是发射器，优选地是热能发射器，诸如激光发射器，该激光发射器适于选择性地将激光光线发射到电阻器R81、R82、R83、R91和/或R92中的至少一个上，并修改(多个)所述电阻器的(多个)可变参数P81、P82、P83、P91和/或P92。

[0082] 优选地，控制部件5适于一方面同时修改电阻器R82和R91的可变电阻参数P82和P91，另一方面同时修改电阻器R81、R83和R92的可变电阻参数P81、P83和P92。还优选地，参数P82和P91具有相同值，而参数P81和P92具有相同值。

[0083] 图5的曲线图绘出了本发明的工作原理。在横轴上以度为单位表示与信号C41和C42对应的偏移角θs，而在纵轴上以千欧姆(kΩ)为单位表示电阻值。更精确地说，电阻值P81、P82、P83、P86、P91、P92和P96是余弦部分41和正弦部分42的电阻器R81、R82、R83、R86、R91、R92和R96的电阻值。

[0084] 通过在偏移器电路4内修改余弦部分41和正弦部分42来仿真偏移。更精确地说，对于从0度延伸到90度的偏移区间上的偏移角θs的各个值，确定电阻器R81、R82、R83、R86、R91、R92和R96的对应电阻值P81、P82、P83、P86、P91、P92和P96。在标准设计中，使用的偏移角θs是45度，因为45度为余弦部分41和正弦部分42提供相同系数，从而提供相同电阻值。

[0085] 根据仿真，偏移角θs从0度延伸到90度，覆盖了完整的偏移区间而且没有峰值。在从90度延伸到180度、从180度延伸到270度、以及从270度延伸到360度的其它偏移区间上，仿真提供类似的结果。每个90度时，在一方面对应的电阻器R81、R83和R92的值变成无限、或者另一方面对应的电阻器R82和R91的值变成无限的位置，峰值出现。实践中，对于余弦部分41和正弦部分42两者，必须选择偏移区间以使得在改变电阻值中不存在峰值。事实上，峰值是高度非线性的，而且具有这种分布图的可变电阻器是难以或不可能找到的。换言之，最大可能的角度偏移区间几乎是90度，例如几乎82-88度的偏移范围。对于
0度和90度的边界值呈现峰值。

[0086] 在此阶段，将参数P86和P96固定为与偏移区间上的平均值对应的恒定电阻值。例如，参数P86和P96等于2.05kΩ。在从0度到45度的区间中，可以将参数P82和P91固定为与该区间上它们的平均值对应的恒定电阻值，而参数P81、P83和P92的变化旨在获得所期望的偏移θs。在从45度到90度的区间中，可以将参数P81、P83和P92固定为与该区间上它们各自的平均值对应的恒定电阻值，而参数P82和P91的变化旨在获得所期望的偏移θs。如图5所示，参数P82和P91具有相同值，而参数P81和P92具有相同值。此外，为了简化的目的而作为近似，参数P83被认为等于P81减去一预定值，该预定值例如0.9kΩ。

[0087] 实践中，在电路4内处理信号C31和S32，并且通过使用由仿真确定的最接近于理想解决方案的电阻值，来传送偏移信号C41和S42。换言之，将余弦部分41和正弦部分42的上述参数P81、P82、P83、P86、P91、P92和P96确定为尽可能接近它们理想的电阻值。误差增加是相对于非偏移输出的最大0.23度，而且误差甚至能够减少到比原始误差更小0.4度。

[0088] 因此，由于系统1，从而能够以简单的方式来获得接近于90度的最大可实现偏移。不强制将系统1连接到电子控制单元(ECU)。即使将系统1连接到这样的ECU，也可以通过系统1的偏移器电路4和控制部件5来实现传感器装置的模拟输出信号中的至少一个的偏移，而不需要ECU的复杂操作。

[0089] 可以在不离开本发明的范围的情况下实现系统1的其它未示出实施例。具体地，系统1可包含传感器装置2+3或2、偏移器电路4或3+4和/或控制部件5的不同配置。此外，系统1可以适于不同的机械装置10。传感器2可以装备其中如旋转或平移运动之类的具体行为被测量的任何机械装置。例如，传感器2可以装备电动车、起动发电机或叉车的轮毂电机。

[0090] 根据本发明的另一可能实施例，系统1可以包含适于传送传感器装置2+3的两个以上模拟输出信号的偏移器电路4。在这种情况下，控制部件5也适于将传感器装置2+3的至少一个偏移模拟输出信号偏移。

[0091] 无论任何实施例，偏移系统1包含传感器装置、偏移器电路和控制部件。除了传感器装置，偏移器电路被集成在系统1中，换言之，系统1的这些元素是分离的，但是为了信号的传输而进行通信。系统1适于将传感器装置的至少一个模拟输出信号(C31、S32；C31；S32；U21、U22、U23；U21、U22；U21；U22；U23)偏移，所述传感器装置包含适于装备机械装置
10的至少两个检测单元21-23，而且取决于机械装置10的行为来传送至少两个模拟输出信号(C31、S32；U21、U22、U23；U21、U22)。偏移器电路选择性地处理至少两个模拟输出信号(C31、S32；U21、U22、U23；U21、U22)。偏移器电路一方面至少包括第一部分41，该第一部分41包含具有可变参数(P82；P81、P83；P81、P82、P83)的至少一个无源模拟元件(R82；
R81、R83；R81、R82、R83)，另一方面至少包括第二部分42，该第二部分42包含具有可变参数(P91；P92；P91、P92)的至少一个无源模拟元件(R91；R92；R91、R92)。将第一部分41配置为选择性地处理至少两个模拟输出信号(C31、S32；U21、U22、U23；U21、U22)，以传送传感器装置的第一偏移模拟输出信号C41。将第二部分42配置为选择性地处理至少两个模拟输出信号(C31、S32；U21、U22、U23；U21、U22)，以传送传感器装置的第二偏移正弦信号S42，所述第二偏移正弦信号S42不同于第一偏移模拟输出信号C41。控制部件5控制无源模拟元件(R82、R91；R81、R83、R92；R81、R82、R83、R91、R92)的可变参数(P82、P91；P81、P83、P92；P81、P82、P83、P91、P92)。这些可变参数(P82、P91；P81、P83、P92；P81、P82、P83、P91、P92)的变化在偏移器电路中将传感器装置的模拟输出信号(C31、S32；C31；S32；U21、U22、U23；U21；U22；U23)中的至少一个偏移。偏移器电路传送传感器装置的至少两个模拟输出信号，所述传感器装置的至少两个模拟输出信号中的至少一个偏移输出信号(C41、S42；
C41；S42)包含传感器装置的第一偏移模拟输出信号C41和/或第二偏移正弦信号S42。

[0092] 根据图1至图5所示的主要实施例，偏移器电路4的第一部分41和第二部分42各自包含分别为R82和R91的初级无源模拟元件，所述初级无源模拟元件具有分别为P82和P91的可变初级参数。优选地，这些初级参数具有相同值。通过控制部件5进行的初级参数P82和P91的同时变化适于在初级预定偏移区间45°-90°上将传感器装置2+3的模拟输出信号C31和S32偏移，以使得偏移器电路4传送偏移的模拟输出信号C41和S42。另外，第一部分41包含各自具有可变次级参数P81和P83的两个次级无源模拟元件R81和R83，而第二部分42包含具有可变次级参数P92的一个次级无源模拟元件R92。优选地，次级参数P81具有与次级参数P92相同的值。通过控制部件5进行的可变次级参数P81、P83和P92的同时变化适于在与初级预定偏移区间45°-90°不同的次级预定偏移区间0°-45°上将传感器装置2+3的模拟输出信号C31和S32偏移，以使得偏移器电路4传送偏移的模拟输出信号C41和S42。

[0093] 根据另一实施例，第一部分41可以仅包含一个无源模拟元件，选择性地为具有可变参数P81或P82的R81或R82，而第二部分42可以仅包含具有可变参数P92或P91的一个无源模拟元件(如果元件R81具有可变参数P81，则包含R92；或者如果元件R82具有可变参数，则包含R91)。其它元件可具有固定参数。通过控制部件5进行的两个可变参数的同时变化适于在预定偏移区间45°-90°或0°-45°上将传感器装置2+3的模拟输出信号C31和S32偏移，以使得偏移器电路4传送偏移的模拟输出信号C41和S42。

[0094] 根据未示出的实施例，机械装置10包含相对于固定部分11作平移运动的移动部分12，诸如在导轨装置中。在这种情况下，系统1包含线性传感器装置2+3。系统1的偏移器电路4和控制部件5适于将传感器装置2+3的模拟输出信号偏移，以便调整传感器装置2+3相对于机械装置10的零索引。

[0095] 根据另一未示出的实施例，偏移器电路4可以包含代替电阻器的其它无源模拟元件。例如，无源模拟元件之一是电感器元件，而且它的可变参数是电感值。

[0096] 此外，不同实施例的技术特征可以全部或部分地彼此结合。因此，可以按照成本、功能性或应用的任何具体要求来调适系统1。

标题	发布/更新时间	阅读量
用于输出信号的内窥镜-专利编号CN103892788B	2020-05-11	1014
输出信号生成装置-专利编号CN101346875B	2020-05-11	882
输出信号驱动电路及驱动输出信号的方法-专利编号CN101211654A	2020-05-13	803
TDI CCD输出信号处理器-专利编号CN102740010A	2020-05-12	1000
输出信号调节系统-专利编号CN101964649B	2020-05-13	471
编码器的输出信号监视系统和编码器的输出信号监视方法-专利编号CN103364022B	2020-05-13	265
用于输出信号的内窥镜-专利编号CN103892788A	2020-05-12	991
输出信号调节系统-专利编号CN101964649A	2020-05-11	542
输出信号生成装置-专利编号CN101346875A	2020-05-11	874
输出信号生成电路-专利编号CN107765759A	2020-05-12	332

用于将传感器装置的模拟输出信号偏移的系统、传感器支承单元、偏移器模块以及偏移方法

用于将传感器装置的模拟输出信号偏移的系统、传感器支

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