專利名稱：電容傳感技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的來(lái)說(shuō)涉及位置傳感器領(lǐng)域，具體地但非排他地，涉及 用于在預(yù)定的旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)感測(cè)結(jié)構(gòu)的絕對(duì)位置的，無(wú)接觸式旋轉(zhuǎn)或線 性位置編碼器。
背景技術(shù)：
位置傳感器包括基于結(jié)構(gòu)(例如操作地耦合到傳感器的制動(dòng)軸) 的移動(dòng)，來(lái)改變電子詢問(wèn)的物理參數(shù)的裝置。對(duì)于無(wú)接觸式傳感器來(lái) 說(shuō)，這種改變是在沒(méi)有物理接觸的情況下實(shí)現(xiàn)的，因而對(duì)于某些應(yīng)用 來(lái)說(shuō)可以#4居需要減少由傳感阻力或噪聲而引起的疲勞失效或系統(tǒng)退 化。在編碼設(shè)備中，物理參數(shù)移動(dòng)導(dǎo)致代表位置或移動(dòng)的電子碼的生 成。在大多數(shù)無(wú)接觸式傳感器的應(yīng)用中，通常希望一通電就可以在預(yù) 先限定的測(cè)量范圍內(nèi)獲得被詢問(wèn)的結(jié)構(gòu)的絕對(duì)位置。還希望位置信息 是準(zhǔn)確的，并且希望增量是公知的線性形式。許多電子詢問(wèn)的無(wú)接觸 特性已經(jīng)被用來(lái)實(shí)現(xiàn)這種位置感測(cè)，其中包括例如光檢測(cè)、-茲力、電 容、感應(yīng)系數(shù)和RF傳輸。在旋轉(zhuǎn)位置感測(cè)區(qū)域中、特別是在360°的測(cè)量范圍內(nèi)，光學(xué)編 碼器是常見(jiàn)的?；诠鈱W(xué)的傳感器通常采用照明源、反射或透明的編 碼段的陣列、以及相應(yīng)的光敏探測(cè)器。光學(xué)傳感器通常會(huì)受到工作溫 度、對(duì)污染的敏感性和光源老化的限制。此外，為了可以訪問(wèn)與電功 率的施加相當(dāng)?shù)奈恢眯畔?，?fù)雜的編碼器結(jié)構(gòu)或多路傳感器導(dǎo)致成本和傳感器封裝的整體尺寸的增大。因此，光學(xué)方案通常被執(zhí)行為增量 編碼器， 一旦在編碼模式內(nèi)檢測(cè)到已知的位置，所述增量編碼器便以精確的單位計(jì)數(shù)。這一類傳感器通常不能提供希望的直觀的位置信息， 除非通過(guò)電子存儲(chǔ)器、輔助的絕對(duì)位置傳感器輸入或類似的裝置對(duì)其 進(jìn)行改進(jìn)。因此，仍然需要在該技術(shù)領(lǐng)域做出進(jìn)一步的貢獻(xiàn)。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式是一種獨(dú)特的傳感技術(shù)。其他的實(shí)施方式 包括獨(dú)特的、檢測(cè)位置的方法、設(shè)備、系統(tǒng)和裝置。在一種形式中， 非接觸的位置編碼器包括由電容耦合的電極裝置跨越的多軌道電極圖 案。在另一種形式中， 一個(gè)電極與傳感器軌道的至少兩個(gè)電極電容地 耦合，所述的至少兩個(gè)電極相隔有介入間隙。兩個(gè)電極接收相互反相 的電壓波形。在本發(fā)明的另一種形式中，提供了上述形式的混合組合。在本發(fā)明的另 一種形式中，通過(guò)靜態(tài)元件上的有源驅(qū)動(dòng)的空間編碼段到移動(dòng)部件上的窄拾取器的電容性耦合的AC特性來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字編碼器。在一個(gè)實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)傳感器的靜態(tài)元件包含導(dǎo)電編碼段，導(dǎo) 電編碼段具有交替的環(huán)形實(shí)和補(bǔ)部分，這些部分以不導(dǎo)電基底上的多位的格雷碼圖案的形式徑向地、或橫跨(transverse)傳感器的移動(dòng)方 向設(shè)置。所得到的同心環(huán)形的環(huán)段表示用于格雷碼的位序列，并具有 最內(nèi)的環(huán)^立置處的MSB或LSB,以及以向外的徑向順序方式處理的 適當(dāng)段配置結(jié)構(gòu)。各個(gè)位環(huán)的交替的環(huán)形實(shí)段和補(bǔ)段電連接到兩個(gè)公 共的輸入節(jié)點(diǎn)， 一個(gè)用于實(shí)，而另一個(gè)用于補(bǔ)。實(shí)段用正脈沖圖案來(lái)驅(qū)動(dòng)，而補(bǔ)段同時(shí)地用負(fù)脈沖圖案來(lái)驅(qū)動(dòng)。 這些脈沖圖案被連續(xù)地以橫跨傳感器的移動(dòng)方向的方向，從MSB朝向 LSB (反之亦然)施加到徑向隔開(kāi)的環(huán)形圖案。窄可移動(dòng)導(dǎo)電拾取器 (其寬度由傳感器系統(tǒng)所要具有的分辨率決定)被保持在靜態(tài)編碼圖 案和基底的上方的固定距離處，并徑向(橫向于傳感器的移動(dòng)方向) 地從內(nèi)位環(huán)向外位環(huán)延伸。靜態(tài)編碼,殳和重疊的拾取器表面的組合形 成了兩個(gè)電容板，并用作從靜態(tài)編碼段(拾取器位于其上)接收的電容性耦合脈沖的加法元件和位置纟企測(cè)元件。靜態(tài)編碼器基底和旋轉(zhuǎn)的 拾取器之間的空氣和其他一些材料起到了介電媒介的作用，通過(guò)這些 媒介電容地傳輸脈沖。拾取器的加法作用提供了 一種邊緣檢測(cè)的方式， 這在許多實(shí)現(xiàn)中是期望的。拾取信號(hào)被通過(guò)電容發(fā)射器和接收器板連 接到處理電^各。在這里描述的旋轉(zhuǎn)傳感器實(shí)施方式中，電容發(fā)射器能夠通過(guò)與旋 轉(zhuǎn)軸線同心的導(dǎo)電環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)，并附著到拾取器的一端。復(fù)制的環(huán)被直 接設(shè)置在靜態(tài)編碼器基底的旋轉(zhuǎn)環(huán)的對(duì)面，其中各個(gè)環(huán)形成了與編碼/ 拾取器電容器結(jié)構(gòu)電串聯(lián)的電容器板。電容地耦合的信號(hào)通過(guò)傳感器 的處理電路放大，主要的脈沖利用自參考比較器來(lái)檢測(cè)，以產(chǎn)生一系列的真(true)或假(false)數(shù)字信號(hào)，在與施加到靜態(tài)編碼器圖案上 的驅(qū)動(dòng)信號(hào)同步時(shí)，真或假數(shù)字信號(hào)能夠以同步的格雷-至-二進(jìn)制變 換電路來(lái)解碼，以準(zhǔn)確地表示相對(duì)于靜態(tài)編碼器結(jié)構(gòu)的移動(dòng)的拾取器 結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的另一種形式中，以;險(xiǎn)測(cè)的方向?qū)⒄?、?fù)向脈沖順序地 施加到大小相等的相鄰導(dǎo)電圖案上。以上述形式描述的拾取器結(jié)構(gòu)(其 被修改以使得寬度大約等于相鄰的一個(gè)圖案)被用來(lái)將脈沖耦合到采 樣和保持電^各，該采樣和保持電路測(cè)量所接收到的實(shí)和補(bǔ)脈沖的連續(xù) 振幅。所得到的振幅對(duì)應(yīng)于在實(shí)或補(bǔ)圖案段上方的拾取器的相對(duì)位置、 或得到的重疊區(qū)域。如果比例地(ratiometrically )比較實(shí)和補(bǔ)振幅， 則所得到的值將準(zhǔn)確地表示拾取器在相鄰圖案限定的距離內(nèi)的絕對(duì)位 置。另一實(shí)施方式包括限定有多個(gè)相互隔開(kāi)的軌道的第一傳感器部 件、包括電容電極區(qū)域的第二傳感器部件、以及包括電信號(hào)源、邏輯 和^r測(cè)電3各的電i 各。所述多個(gè)軌道中的每一個(gè)包括多個(gè)隔有相應(yīng)的不 導(dǎo)電間隙的電容電極段。第二傳感器部件的電極區(qū)域跨過(guò)所述軌道以 相應(yīng)地重疊各個(gè)所述軌道的一個(gè)或多個(gè)段。所述電信號(hào)源在一序列的 時(shí)間周期內(nèi)生成信號(hào)圖，以根據(jù)建立的各個(gè)時(shí)間周期的序列，向多個(gè) 段中的每一個(gè)提供變壓。第二傳感器部件的電極區(qū)域與所述多個(gè)軌道 中每一個(gè)軌道的 一個(gè)或多個(gè)電極l史電容耦合，以;險(xiǎn)測(cè)響應(yīng)所述信號(hào)圖發(fā)射的一序列信號(hào)。所述檢測(cè)電路與所述電極區(qū)域和邏輯電路電耦合。 所述邏輯響應(yīng)于所述信號(hào)源和所述4企測(cè)電3各，以確定所述電極區(qū)域相 對(duì)于所述多個(gè)軌道的位置的相應(yīng)信息。另一實(shí)施方式包括傳感裝置，包括限定有多個(gè)軌道的面，所述多 個(gè)軌道相互電絕緣。所述多個(gè)軌道中的一個(gè)包括第一組電極，所述第 一組電才及由一組相應(yīng)的不導(dǎo)電間隙相互隔開(kāi)。所述第一組電才及包括所 述電極與第一電節(jié)點(diǎn)耦合的第一子集，以及與第二電節(jié)點(diǎn)耦合的第二 子集。所述第一子集的電極和所述第二子集的電極沿著所述軌道相互交替。在一種形式中，該實(shí)施方式包括電信號(hào)電路，其具有耦合于 所述第一節(jié)點(diǎn)的非反相輸出，以及耦合于所述第二節(jié)點(diǎn)的反相輸出； 以及電極設(shè)備，其位置與傳感裝置的所述面相對(duì)，以電容地耦合到軌 道電極上。另一個(gè)實(shí)施方式包括生成信號(hào)圖以重復(fù)地向傳感器的兩個(gè)或多 個(gè)軌道中的每一個(gè)提供變壓；使所述傳感器的電極與所述軌道電容地 耦合，以通過(guò)檢測(cè)響應(yīng)于所述信號(hào)圖發(fā)射的第一組信號(hào)，來(lái)確定沿著 所述軌道的第一電極位置；相對(duì)于所述電才及和軌道中的一個(gè)，移動(dòng)所 述電極和軌道中的至少另 一 個(gè)，以使得沿著所述軌道的第二電極位置 不同于所述第一電極位置；以及通過(guò)電容性地耦合到所述多個(gè)軌道的 電極，檢測(cè)響應(yīng)于所述信號(hào)圖發(fā)射的第二組信號(hào)，以確定所述第二電 極的位置。在另一種實(shí)施方式中，提供傳感器軌道，所述傳感器軌道包括第 一電極和與所述第一電極由不導(dǎo)電的間隙分隔開(kāi)的第二電極。還提供 位置與所述軌道相對(duì)的第三電極。向所述第一電極施加第一電壓波形以及向所述第二電極施加第二電壓波形。電容性地將所述第三電極耦 合到軌道，以響應(yīng)所述第 一 電壓波形從所述第 一 電極檢測(cè)第 一信號(hào)， 以及響應(yīng)所述第二電壓波形從所述第二電極檢測(cè)第二信號(hào)。作為第一 信號(hào)和第二信號(hào)的函數(shù)，確定表示第三電極沿著傳感器軌道的位置的信息。另一個(gè)實(shí)施方式包括傳感器對(duì)多個(gè)第一位進(jìn)行編碼，所述傳感 器包括多個(gè)傳感器軌道和電極，所述第一位中的每一個(gè)對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)傳感器軌道中的不同的一個(gè)；向所述多個(gè)軌道中的 一個(gè)軌道的第一 電極段施加第 一 電壓波形，以及向該軌道的第二電極段施加第二電壓 波形，所述第一段和第二段由不導(dǎo)電的間隙分隔開(kāi)；使所述電極與所 述段電容性地耦合，以響應(yīng)所述波形提供一組信號(hào)；以及通過(guò)傳感器 將一組第二位確定為所述信號(hào)的函數(shù)，所述第一位和第二位表示被檢 測(cè)到的位置，并且與所述第二位相比，所述第一位是較高有效位。另一個(gè)實(shí)施方式包括提供傳感器，所述傳感器具有第一部件和 第二部件，所述第一部件包括第一電極和第二電極，所述第二電極與 所述第一電極由不導(dǎo)電的間隙分隔開(kāi)，所述第二部件包括第三電極， 并設(shè)置于與所述第一部件相對(duì)；順序地向所述第一電才及施加第一電壓 波形和向所述第二電極施加第二電壓波形；電容性地將所述第三電極 耦合到所述第一部件，以響應(yīng)所述第一電壓波形的應(yīng)用提供第一信號(hào)， 以及響應(yīng)所述第二電壓波形的應(yīng)用提供第二信號(hào)；將所述第一信號(hào)和 所述第二信號(hào)相對(duì)于彼此進(jìn)行評(píng)估，以判定所述第三電極的位置。另一個(gè)實(shí)施方式包括向傳感器軌道施加電壓波形序列，所述軌 道包括第一電極和第二電極，所述第二電極與所述第一電極由不導(dǎo)電 的間隙分隔開(kāi)，第三電極被設(shè)置為與所述軌道相對(duì)；使所述第三電極 與所述第一電極和第二電極電容性地耦合，以響應(yīng)所述波形序列提供 檢測(cè)信號(hào)序列；處理所述檢測(cè)信號(hào)序列以對(duì)信號(hào)和與信號(hào)差進(jìn)行比 較；以及相對(duì)于沿著所述第一電極、所述間隙和所述第二電極的范圍， 插入所述第三電極的位置。在另一個(gè)實(shí)施方式中， 一種裝置，包括包括軌道的傳感器面， 其具有第一電極和第二電極，所述第二電極與所述第一電極由不導(dǎo)電 的間隙分隔開(kāi)；檢測(cè)設(shè)備，與所述軌道隔開(kāi)，以通過(guò)電容性的耦合， 從所述第一電極和第二電極接收信號(hào)；以及傳感器電路，與所述軌道 和所述4企測(cè)設(shè)備電耦合。所述電路包括用于向所述第一電極和第二電 極提供電壓波形序列的裝置，以及響應(yīng)所述波形序列，處理來(lái)自所述 檢測(cè)設(shè)備的檢測(cè)信號(hào)序列的裝置。所述處理裝置包括用于比較信號(hào)和 與信號(hào)差的裝置，以相對(duì)于沿著所述第一電極和第二電極的位置范圍， 插入所述檢測(cè)設(shè)備的位置。另一個(gè)實(shí)施方式包括提供傳感器軌道，所述軌道包括第一電極、 第二電極和第三電4及，所述第二電極與所述第 一電極由不導(dǎo)電的間隙 分隔開(kāi)，所述第三電極定位于與所述第一部件相對(duì)的位置；向所述第 一電極施加第一電壓波形和向所述第二電極施加第二電壓波形，所述 第二波形與所述第 一波形不同；以及電容性地將所述第三電極耦合到 軌道，以確定表示第三電極相對(duì)于第一電極、第二電極和間隙的位置 的兩個(gè)二進(jìn)制狀態(tài)中的 一個(gè)狀態(tài)。本發(fā)明的一個(gè)目的在于4是供一種獨(dú)特的檢測(cè)技術(shù)?？蛇x地或附加 地，本發(fā)明的其他目的在于提供獨(dú)特的方法、裝置、系統(tǒng)或設(shè)備用于 ;險(xiǎn)測(cè)位置。在參照本文中的附圖和說(shuō)明書后，本發(fā)明的其他目的、形 式、實(shí)施方式、特征、有益效果以及方面將變得顯而易見(jiàn)。


圖1是傳感器的示意圖；圖2是包括圖1中傳感器的電路的選定方面的示意圖； 圖3是進(jìn)一步顯示圖l和2所示的、基于時(shí)間的發(fā)生器的細(xì)節(jié)示 意圖；圖4是示出由圖1-3中的發(fā)生器生成的變壓脈沖的時(shí)序圖； 圖5是包括在圖1的傳感器中的處理電路的示意圖； 圖6是進(jìn)一步示出圖5中的電路的一個(gè)實(shí)現(xiàn)的示意圖； 圖7是顯示圖6的比較器的輸入的時(shí)序圖；圖8A-8C示出了圖6中的比較器在不同的輸入情況下的不同輸出；圖9是示出了在圖5和6中顯示的同步寄存器和解碼器的一個(gè)實(shí) 現(xiàn)的示意圖；圖IO是另一種類型的傳感器的示意圖；圖ll是示出了圖10的傳感器操作的比較時(shí)序圖；圖12是表示圖10的傳感器的另一方面的示意圖；圖13是另一種傳感器的局部示意圖；圖14是另一種傳感器的局部示意圖；圖15是另一種傳感器的局部示意圖； 圖16是另一種傳感器的平面圖；圖17是在圖16中顯示的傳感器(包括拾取電極的細(xì)節(jié))的局部圖；圖18是一種類型的單一軌道位置傳感器的局部示意圖；圖19是另一種類型的單一軌道位置傳感器的局部示意圖；圖20是扭矩傳感器的側(cè)視示意圖；圖21是用于圖20的扭矩傳感器的定子的局部示意圖；圖22是圖20的扭矩傳感器的編碼器轉(zhuǎn)子的局部示意圖；以及圖23是圖20的扭矩傳感器的拾取轉(zhuǎn)子的局部示意圖。
具體實(shí)施方式
為了促進(jìn)對(duì)本發(fā)明的原理的理解，將參照附圖中示出的實(shí)施方案， 并且將采用特定的語(yǔ)言來(lái)描述這些實(shí)施方案。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是， 不希望因此而限制本發(fā)明的范圍，對(duì)描述的實(shí)施方案的改變或進(jìn)一步 的修改和/或本文中示出的本發(fā)明的原理的進(jìn)一步應(yīng)用，是本發(fā)明所涉 及的技術(shù)領(lǐng)域的4支術(shù)人員通?？梢韵氲降?。在本發(fā)明的 一種形式中，提供了 一種電容性耦合的位置編碼器。編碼器元件之間的移動(dòng)可以是旋轉(zhuǎn)移動(dòng)和/或線性移動(dòng)。在一種實(shí)現(xiàn) 中，所述l史字編碼器包括絕對(duì)位置編碼器，而不包括增量編碼系統(tǒng)。 對(duì)于這種配置來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)響應(yīng)于功率的施加來(lái)報(bào)告正確的位置。在一種實(shí)施中，為了實(shí)現(xiàn)低成本生產(chǎn)，所述數(shù)字編碼器基于被蝕 刻的印刷電路板(PCB)技術(shù)。對(duì)于一種旋轉(zhuǎn)移動(dòng)形式來(lái)說(shuō)，在例如 定子的一個(gè)部分上，所述編碼設(shè)備包括一組編碼的角形扇區(qū)(sector)， 其中在該扇區(qū)上施加連續(xù)形式的變化的電壓脈沖。位于移動(dòng)部分(例 如轉(zhuǎn)子)上的窄電容耦合拾取器覆蓋所述編碼的扇區(qū)，拾取器與編碼 的扇區(qū)之間由較小的空氣隙或其他適當(dāng)?shù)碾娊橘|(zhì)隔開(kāi)。當(dāng)所述轉(zhuǎn)子移 動(dòng)時(shí)，拾取器根據(jù)編碼方法的分扇區(qū)幾何學(xué)來(lái)從所述定子接收不同形 式的脈沖，所述編碼方法對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的角度。采用格雷編碼方案設(shè)計(jì)所述定子上的編碼弧。才各雷碼在一個(gè)時(shí)間僅產(chǎn)生一位編碼 轉(zhuǎn)換，避免了可能由多位轉(zhuǎn)換而引起的二重性。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是， 如本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以想到的那樣，可以采用其他的編碼才各式。如上所述，所述轉(zhuǎn)子容納窄的放射狀的導(dǎo)電條或指示器，其中所 述導(dǎo)電條或指示器覆蓋定子上的編碼段，并且所述導(dǎo)電條與所述編碼 段被較小的空氣隙或其他類型的電介質(zhì)隔開(kāi)。該導(dǎo)電條的角形寬度與所述編碼器的分辨率有關(guān)。在該實(shí)施例中，9位編碼器(512個(gè)值)對(duì) 應(yīng)于360/512或者約0.703度寬的最低有效位(LSB )的角表示。在一 種格雷碼實(shí)現(xiàn)中，最小的段的寬度是LSB角形扇區(qū)寬度的兩倍，或者 約為1.406度。對(duì)于該編碼器的設(shè)置，編碼元件的邊沿轉(zhuǎn)換往往確定 傳感器的分辨率。拾取寬度可以為同樣大小，因?yàn)槲恢脺?zhǔn)確度不是由 拾取寬度決定的，而是由感測(cè)相鄰的實(shí)(T)碼段到補(bǔ)(C)碼段之間 的邊沿轉(zhuǎn)換的能力決定的。拾取器對(duì)兩種信號(hào)求和，并且在大致位于 轉(zhuǎn)換的中心點(diǎn)時(shí)，輸出便改變狀態(tài)。對(duì)于利用PCB蝕刻技術(shù)和/或光刻技術(shù)限定的圖案來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)的 準(zhǔn)確度取決于如何4交好地檢測(cè)邊沿/轉(zhuǎn)換，以及圖案的準(zhǔn)確度。在定子 的一個(gè)圓盤實(shí)施方案中，內(nèi)部的弧形段對(duì)應(yīng)于最高有效位(MSB)， 而外部的弧形段對(duì)應(yīng)于最低有效位(LSB)(或者反之亦然)，并且 所述內(nèi)部的弧形段和所述外部的弧形段被連續(xù)地施加窄的電壓脈沖。 對(duì)于該實(shí)施方案來(lái)說(shuō)，與定子之間被電絕緣的間隙隔開(kāi)的可移動(dòng)的拾 取轉(zhuǎn)子，通過(guò)電容性的耦合，在定子的編碼弧內(nèi)拾取對(duì)應(yīng)于拾取器位 置的脈沖。最終獲得的編碼脈沖序列通過(guò)位于轉(zhuǎn)子和定子上的相鄰的 "發(fā)射器"環(huán)和"接收器"環(huán)，耦合回定子板上的放大和處理電路。 由于耦合環(huán)圍繞軸線具有大致相同的半徑和高度，因此耦合電容不會(huì) 不希望地隨著旋轉(zhuǎn)角變化。對(duì)于該圓盤實(shí)施方案來(lái)說(shuō)，根據(jù)徑向位置的函數(shù)來(lái)確定定子上的 每個(gè)格雷編碼弧的尺寸，以便在編碼拾取的情況下，對(duì)于每個(gè)位產(chǎn)生 近似相等的表面積。利用對(duì)于每個(gè)位相等的面積，接收的信號(hào)的幅度 在名義上是相等的。除了由正向脈沖來(lái)驅(qū)動(dòng)的定子的主要(實(shí))編碼 段之外，利用負(fù)向(補(bǔ))脈沖來(lái)同時(shí)驅(qū)動(dòng)交替的等長(zhǎng)度的編碼段。所述負(fù)脈沖對(duì)應(yīng)于來(lái)自編碼陣列的二進(jìn)制"0"返回值，而所述正脈沖對(duì) 應(yīng)于編碼陣列的二進(jìn)制"1"。當(dāng)拾取器接近編碼轉(zhuǎn)換時(shí)，它會(huì)覆蓋實(shí) (實(shí))碼段和補(bǔ)(補(bǔ))碼段的一部分。在電容性耦合的拾取面上，信 號(hào)是加性的，因而在從"0"到"1"(或者反向)的編碼轉(zhuǎn)換的邊沿， 信號(hào)互相抵消。定子上的處理電路檢測(cè)所述轉(zhuǎn)換點(diǎn)，并相應(yīng)地改變輸 出。當(dāng)轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子移動(dòng)時(shí)，即使定子和轉(zhuǎn)子之間的間隙會(huì)發(fā)生變化，拾取器的窄的角形覆蓋區(qū)(angular footprint)仍使得信號(hào)的相對(duì) 幅度具有基本上均一的比例。編碼條(定子段)驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生一系列短的高頻邏輯電平脈沖， 以便提供穿過(guò)定子-至-轉(zhuǎn)子電路的較小的電容量的足夠耦合。用于回 波信號(hào)的圓形的耦合電容極板被設(shè)計(jì)成面積基本大于任何單獨(dú)的拾取 位信號(hào)的面積，以便降低返回到檢測(cè)電路的耦合損耗。傳感器的拾取 器在格雷編碼的實(shí)和補(bǔ)段生成的空間脈沖圖上的求和操作可以提高準(zhǔn) 確度。提供給定子段的每個(gè)脈沖都跟隨有足夠的停滯時(shí)間，以便允許 拾取放大器的輸入級(jí)下降到穩(wěn)定電平。在一個(gè)9位數(shù)字編碼器的實(shí)施方案中，實(shí)脈沖序列來(lái)源于產(chǎn)生0 -5伏窄脈沖的邏輯驅(qū)動(dòng)級(jí)，其中所述窄脈沖#1施加到格雷碼弧的實(shí) 碼段。補(bǔ)脈沖序列產(chǎn)生于具有5-0伏負(fù)向脈沖的反相邏輯驅(qū)動(dòng)級(jí)，其 中所述負(fù)向脈沖被施加到格雷碼弧的補(bǔ)碼段。由于信號(hào)是電容鏈路上 的交流耦合信號(hào)，因此在拾取放大器端接收的信號(hào)為以局部虛地為中 心的正負(fù)向脈沖。幾乎在任何角度，拾取信號(hào)都覆蓋實(shí)和補(bǔ)碼信號(hào)的 混合信號(hào)。所述脈沖序列的占空因數(shù)較低，因而可以配置簡(jiǎn)單的低通 濾波，以提供拾取信號(hào)的平均電平，其中所述拾取信號(hào)的平均電平被 施加到高速比較器的參考輸入端。放大的實(shí)與補(bǔ)混合脈沖序列被施加 到比較器的另一個(gè)輸入端。脈沖的寄存器級(jí)中，其中該同步脈沖與接收的編碼脈沖的中心重合。 采用同步檢測(cè)時(shí)，只選取有效的脈沖采樣，這樣可以減少噪聲或信號(hào) 不定性。例如，邏輯"0"月永沖回波為負(fù)，并且在同步脈沖的時(shí)間內(nèi)肯 定小于比較器參考閾值，而邏輯"1"脈沖回波為負(fù)，并且基本大于比較器參考闊值。在一個(gè)實(shí)施方案中，信號(hào)通過(guò)反相放大器之后再被施 加到比較器，因此信號(hào)被反相。在所有其他時(shí)間，比較器的輸出可能 是不確定的，因此可以將其忽略。在編碼邊沿轉(zhuǎn)換時(shí)，來(lái)自相同編碼扇區(qū)半徑的實(shí)脈沖和補(bǔ)脈沖， 通過(guò)拾取器耦合到接收器電路中。當(dāng)由于拾取元件的求和特性而通過(guò) 段邊沿時(shí)，拾取脈沖輸出的相對(duì)大小和極性發(fā)生會(huì)發(fā)生改變。當(dāng)拾取 器的中心大致位于邊沿時(shí)，信號(hào)會(huì)相互抵消。比較器電路包括較小的 滯后元件，而所述滯后元件在該點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生急劇的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。此外，定 時(shí)的采樣脈沖可以確保有效的比較器輸出被施加到傳感器的譯碼邏輯。通過(guò)構(gòu)造具有MSB前導(dǎo)位的格雷碼脈沖連續(xù)輸出，則可以串4亍才丸 行向二進(jìn)制位置字的譯碼。在該實(shí)施方案中，通過(guò)一對(duì)觸發(fā)器和異或 門，將同步脈沖用作時(shí)鐘和遞歸順序，便可以將格雷編碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成 二進(jìn)制數(shù)，并將其載入輸出寄存器中。定子上的具有正向?qū)嵜}沖的實(shí) 碼段與具有負(fù)向補(bǔ)脈沖的交替的補(bǔ)碼段的組合，往往可以抵消潛在不 利的寄生耦合。在一個(gè)實(shí)施方案中，定子上的拾取"接收器"環(huán)被圍繞內(nèi)外圓周 的窄的保護(hù)環(huán)屏蔽。該保護(hù)環(huán)連接到第一級(jí)拾取放大器的低阻抗輸出 端。該放大器具有幾乎統(tǒng)一的放大器增益，以便使高阻抗的電容性拾 取器與低阻抗的處理電路更好地匹配。通過(guò)將該低阻抗的輸出連接到 保護(hù)環(huán)，保護(hù)環(huán)便具有與輸入信號(hào)幾乎相同的信號(hào)幅度，從而潛在地 降低寄生電容和提供屏蔽。在本發(fā)明的另 一個(gè)實(shí)施方案中，模擬和數(shù)字接地電路的布圖和間 距被配置成提供較大的導(dǎo)電區(qū)域，以便使放大器和邏輯級(jí)去耦。在比 較器的接地端，優(yōu)選在處理電路的共同的直流返回端，提供單個(gè)點(diǎn)的 公共連接。在多層定子板中，接地屏蔽插入于定子表面上的外部編碼 段與驅(qū)動(dòng)器和接收器電路的內(nèi)層之間。連續(xù)的編碼脈沖的產(chǎn)生、信號(hào)較器優(yōu)選為由公共的+5.0伏電源供電的單個(gè)設(shè)備。電源還可以用來(lái)給 所述微處理器供電。在又一個(gè)實(shí)施方案中，數(shù)字編碼器包括具有單獨(dú)的耦合環(huán)的輔助拾取器。所述輔助拾取器被隔開(kāi)一定的偏移角，所述偏移角包括附加 的半個(gè)最低有效位的偏移。利用適當(dāng)?shù)淖g碼和處理，該實(shí)施方案可以 使傳感器的分辨率加倍。所述輔助拾取器可以起到針對(duì)可靠性和故障 檢查/探測(cè)的重復(fù)拾取器的作用。所述輔助拾取器可以被設(shè)置成相對(duì)于主拾取器翻轉(zhuǎn)180度(或者任何其他方便的相位角度)，并且可以減去固定的偏移量，以便得到與主拾取器基本匹配的輸出。如果主拾取 器和輔助拾取器的輸出不匹配，則會(huì)發(fā)出警告。在另一個(gè)實(shí)施方案中， 可以采用三個(gè)拾取器，并且可以采用三中取二輸出信號(hào)表決(two-out-of-three output signal vote )來(lái)保證有效的輸出。在再一個(gè)實(shí)施方案中，僅實(shí)現(xiàn)了定子上的主實(shí)格雷碼段，并且該主實(shí)才各雷碼段與接地極板交替。該:技術(shù)可以與雙重拾取設(shè)置一起使用。 主實(shí)拾取器可以包括直的徑向元件，而輔助補(bǔ)拾取器則采用較小面積 的段，其中所述較小面積的段被互連且被隔開(kāi)，以覆蓋每個(gè)位相對(duì)于 定子編碼段的相應(yīng)的補(bǔ)位置。在放大器中可以將兩個(gè)拾取通道的輸出 合并，以使得實(shí)和補(bǔ)信號(hào)在編碼段邊沿相互抵消，從而提供與上述系 統(tǒng)類似的感測(cè)結(jié)果。在描述了與落在本發(fā)明的范圍內(nèi)的數(shù)字編碼器的幾種實(shí)施方案有關(guān)的各種元件和特征之后，現(xiàn)在參照?qǐng)D1至9中示出的實(shí)施方案。結(jié) 合圖1的傳感器100來(lái)描述無(wú)接觸編碼器和編碼技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方案。 傳感器100包括電路110，而電^各110與傳感器面112和4企測(cè)裝置114 相連。所示出的技術(shù)是基于以下方面的將來(lái)自電路110的數(shù)字信號(hào) 發(fā)生器10的時(shí)基脈沖序列施加到一組導(dǎo)電極板1上，其中導(dǎo)電極板1 被設(shè)置為面112的固定表面上載有的軌道120的格雷碼二進(jìn)制圖116。 為了保持清晰，僅給幾個(gè)極板1指定了參考標(biāo)記。電路110還包括脈 沖編碼接收和處理電路150。適當(dāng)尺寸的較窄的拾取器2安裝在轉(zhuǎn)子 部件13上，轉(zhuǎn)子部件13相對(duì)于定子部件12載有的編碼圖案(code pattern) 116移動(dòng)。拾取器2與編碼圖案116被小的電絕緣的間隙122 隔開(kāi)。拾取器2限定出與面112相對(duì)的面224。面124限定出貫穿軌 道120的導(dǎo)電電4及226,其中軌道120大致對(duì)黃穿在面112與面124之 間相對(duì)移動(dòng)的方向。盡管在圖1中圖116被示意性地表示成直線形式，但是圖案116在物理上3皮設(shè)置成近似圓形的圖案，如下面更加詳細(xì)的 描述的圖13的實(shí)施方案所示。對(duì)于這種配置來(lái)說(shuō)，軌道120可以圍繞 樞軸點(diǎn)同心地定向，并且轉(zhuǎn)子部件13 (包括拾取器2)被配置成一邊 掃描軌道120, —邊圍繞所述樞軸點(diǎn)旋轉(zhuǎn)。然而，在其他的實(shí)施方案 中，可將例如圖案116、軌道120以及拾取器2等各種特征進(jìn)行不同 地設(shè)置。拾取器2接收與編碼段電容性耦合的脈沖，其中所述編碼段位于 拾取器2的下方。所述編碼條除了^皮分成例如位n (MSB)、位n-l 等二進(jìn)制加^5l的區(qū)域外，還^皮分成實(shí)(T)扇區(qū)3和補(bǔ)(C)扇區(qū)4。 實(shí)扇區(qū)3和補(bǔ)扇區(qū)4分別對(duì)應(yīng)于^t字編碼信號(hào)的1和0。在一個(gè)實(shí)施 方案中，實(shí)脈沖信號(hào)為正向信號(hào)，而補(bǔ)脈沖信號(hào)為負(fù)向信號(hào)。然而， 應(yīng)當(dāng)理解的是，也可以預(yù)期其他的配置。具體參照?qǐng)D2，軌道120被分割成弓形的電極段130，為了提高清 晰度，僅給其中的幾個(gè)電極段指定了參考標(biāo)記，并且在該實(shí)施方案中 軌道120與極板1是相同的。在圖2中，相同的特征由先前結(jié)合圖1 所描述的相同的附圖標(biāo)記表示。段130中的每一個(gè)均由導(dǎo)電材料組成， 并且沿著給定的軌道120，段130^皮電絕緣的間隙132中的相應(yīng)的間 隙彼此隔開(kāi)。在一種形式中，采用標(biāo)準(zhǔn)的光刻技術(shù)由金屬化層沿著面 112形成段130。電極段130包括分別與扇區(qū)3和扇區(qū)4相同的實(shí)(T)電極134 的子集和補(bǔ)(C)電極136的子集。當(dāng)檢測(cè)裝置114沿著軌道120移 動(dòng)時(shí)，電極134和136非常接近與拾取器2的電極226電容性耦合的 設(shè)備114。該電容性關(guān)系被示意性地表示為圖2中的平行的電容C1和 C2。拾取器2通過(guò)該電容性耦合的軌道120完成求和功能，從而有效 地將連續(xù)的位脈沖合并到對(duì)應(yīng)于格雷碼、并表示設(shè)備114沿著軌道120 的位置的雙極串行脈沖序列中。信號(hào)耦合極板環(huán)14將所述脈沖序列送 回到電路110的放大比較器電路15。當(dāng)拾取器2與一組特定的同時(shí)存 在的實(shí)脈沖扇區(qū)3和補(bǔ)脈沖扇區(qū)4 (或者與電才及134和136)重疊時(shí)， 較大的信號(hào)將占支配地位。當(dāng)拾取器2的中央大致位于間隙132之一上方、并且位于扇區(qū)3和4 (電極134和136 )之間時(shí)，所述脈沖將近 似地相等并且總和將近似為0。該求和運(yùn)算與交替的正負(fù)脈沖共同為 傳感器IOO提供相對(duì)較高準(zhǔn)確度和精度的數(shù)字編碼。在一種配置中， (圖案116的段130的)最小寬度近似為傳感器輸出的最低有效位的 大小的兩倍。這種設(shè)置是格雷碼的特征，格雷碼有時(shí)被稱作反射二進(jìn) 制碼。拾取器2還可以將寬度限定為最低有效位的大小的兩倍。參照?qǐng)D2的方框圖，其中以示意的形式圖解說(shuō)明了為傳感器100 提供脈沖生成和定時(shí)的數(shù)字時(shí)基發(fā)生器10、與定子12有關(guān)的格雷編 碼的實(shí)電極134和補(bǔ)電極136、與轉(zhuǎn)子13有關(guān)的窄的0.703度的拾取 器2、電容性反饋耦合環(huán)14、模擬脈沖放大和比較器15、同步數(shù)字采 樣寄存器16以及數(shù)字串行格雷碼-至-二進(jìn)制碼譯碼器17。參照?qǐng)D3，其中圖解說(shuō)明了時(shí)基發(fā)生器IO的一種形式?？梢圆捎?定制的邏輯、具有應(yīng)用程序?qū)Ｓ霉碳亩嘤猛疚⒖刂破骱?或采用本領(lǐng) 域的技術(shù)人員公知的不同技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)生器10。發(fā)生器10包括時(shí)鐘 振蕩器18,時(shí)鐘振蕩器18用于通過(guò)將其輸出分成具有用于脈沖序列 的占空因數(shù)定時(shí)的低頻來(lái)生成脈沖。第一計(jì)數(shù)器-除法器19確定脈沖 之間的定時(shí)間隔，并生成施加到隨后級(jí)的低占空因數(shù)的脈沖選通 (pulse strobe) PS。同步電路21生成延遲的選通脈沖SP。第二計(jì)翁: 器-除法器22具有9種狀態(tài)，其中4路輸出限定傳感器位置確定信號(hào) 的9個(gè)連續(xù)的位。4-到-9線譯碼器23由來(lái)自除法器19的信號(hào)PS選通， 以提供9個(gè)連續(xù)的脈沖信號(hào)，其中所述9個(gè)連續(xù)的脈沖信號(hào)的占空因 數(shù)由時(shí)鐘18的周期與第一除法器級(jí)19之比來(lái)確定。由于接收的脈沖 信號(hào)典型地具有下降沿過(guò)沖，并且需要時(shí)間來(lái)調(diào)整到參考電平，因此 通常要求有較低的占空因數(shù)。計(jì)數(shù)器23的9個(gè)平行輸出被提供到9 位平行線驅(qū)動(dòng)器級(jí)24,各個(gè)9位平行線驅(qū)動(dòng)器級(jí)24連接到不同軌道 120的實(shí)段130。脈沖序列還被施加到9位反相并行線路驅(qū)動(dòng)器級(jí)25， 其中反相并行線路驅(qū)動(dòng)器級(jí)25中的每一個(gè)都連接到不同的軌道120 的補(bǔ)段130。因此，對(duì)于給定的軌道120來(lái)說(shuō)，在驅(qū)動(dòng)器24的9個(gè)輸 出端中的相應(yīng)的一個(gè)輸出端的相同的同相電節(jié)點(diǎn)144處，所有的實(shí)電 極134都耦合在一起。對(duì)于各個(gè)不同的軌道120來(lái)說(shuō)，在驅(qū)動(dòng)器25的9個(gè)輸出端中的相應(yīng)的一個(gè)輸出端的相同的反相電節(jié)點(diǎn)146處，給 定軌道120的所有補(bǔ)電極136都耦合在一起。參照?qǐng)D4,其中示出了圖解說(shuō)明具有脈沖選通PS的代碼脈沖時(shí)序 和施加到脈沖驅(qū)動(dòng)器24和25的所選的連續(xù)輸出的圖。省略號(hào)用于表 示位1和位6之間的脈沖，并且位1和位6之間的脈沖從左到右遵循 相同的圖案。參照?qǐng)D5，其中示出了從定子12的拾取接收器耦合環(huán)14 到二進(jìn)制位置輸出寄存器34的處理電路150的方框圖。轉(zhuǎn)子13的電 容性耦合發(fā)射器環(huán)14和定子12的接收器環(huán)26提供大致相同的耦合電 容，而不依賴于轉(zhuǎn)子13和定子12之間的旋轉(zhuǎn)位置。在同相單一增益 的第一級(jí)放大器27中，來(lái)自環(huán)26的低電平高阻抗的信號(hào)被轉(zhuǎn)化成低 阻抗信號(hào)。該低阻抗輸出被施加到導(dǎo)電保護(hù)環(huán)28,而導(dǎo)電保護(hù)環(huán)28 圍繞接收器環(huán)26，以使得可能會(huì)使放大器的輸入降低的局部寄生電容 最小，進(jìn)而在某些情況下使放大器的輸出與不需要的寄生信號(hào)隔離。 所述輸出是耦合到第二級(jí)反相放大器29的AC信號(hào)，其中第二級(jí)反相 放大器29為電路150的比較器級(jí)31提供足以使信號(hào)幅度達(dá)到有用電 平的增益。交流耦合可以降低來(lái)自高阻抗的第一級(jí)放大器27的直流偏 移的影響。此外，放大器29的輸出被施加到低通濾波器30,而低通 濾波器3 0通常會(huì)削弱信號(hào)流中的脈沖，從而只留下平均的直流電平， 以用作比較器31的輸入?yún)⒖茧妷篤REF。從段130到拾取器2的電容性鏈路的交流耦合的本質(zhì)，使得所述 月永沖序列為雙級(jí)的。在電3各的這一點(diǎn)上，實(shí)"永沖回波為負(fù)，而補(bǔ)^K沖 回波為正。比較器31的數(shù)字電平輸出被施加到單個(gè)位同步寄存器32， 并且在來(lái)自時(shí)基發(fā)射器10的脈沖SP的上升沿被載入寄存器32中。 脈沖SP被及時(shí)定位，以便與接收的實(shí)脈沖或補(bǔ)脈沖信號(hào)的中心一致。 例如，當(dāng)拾取器2從實(shí)碼區(qū)到達(dá)補(bǔ)碼區(qū)時(shí)，拾取器2的求和操作生成 第二級(jí)放大器29的輸出信號(hào)，并且該信號(hào)在比較器31的輸入端相對(duì) 于所述參考電壓從負(fù)脈沖變?yōu)檎}沖。當(dāng)所述比較器的輸出被載入同 步寄存器32中時(shí)，其在所述脈沖信號(hào)時(shí)間(pulse signal time )內(nèi)發(fā)生 相應(yīng)的變化。來(lái)自同步寄存器31的、格雷碼格式的(MSB前導(dǎo)位) 串行數(shù)字信號(hào)，通過(guò)格雷碼-至-二進(jìn)制碼譯碼級(jí)33，并且在該轉(zhuǎn)換結(jié)束之后，在下一個(gè)MSB脈沖節(jié)拍移動(dòng)到9位的并行輸出級(jí)34中。所 述MSB時(shí)序脈沖由圖3的時(shí)基發(fā)生器10中的連續(xù)脈沖譯碼器23提供。 參照?qǐng)D6,其中示出了拾取放大器電路160的示意圖，其中相同 的參考標(biāo)記指代先前描述的相同特征。電路160包括同相高阻抗單一 增益的第一級(jí)27、增益為40的第二級(jí)反相放大器29以及為比較器31 提供參考電壓VREF的低通濾波器30，并且在圖6中更為詳細(xì)地示出 了比較器31的一種實(shí)現(xiàn)。圖6還示出了同步寄存器32、譯碼器33和 輸出寄存器34。在圖7中，采用典型的信號(hào)圖示出了第二級(jí)拾取放大器輸出的模 擬示波器表示。在由實(shí)線表示的主要軌道中，示出了正向的補(bǔ)脈沖和 負(fù)向的實(shí)脈沖。以虛線形式表示的輔助軌道代表濾波后的參考電平。 還示出了典型的脈沖過(guò)沖以及信號(hào)返回到正常平均電平時(shí)的穩(wěn)定時(shí) 間。所述脈沖序列的占空因數(shù)被選擇為使信號(hào)在每個(gè)脈沖之后穩(wěn)定下 來(lái)。圖7的說(shuō)明對(duì)應(yīng)于圖6中示出的實(shí)現(xiàn)。參照?qǐng)D8A、 8B和8C，其中示出了當(dāng)一個(gè)位經(jīng)歷從實(shí)狀態(tài)到補(bǔ)狀 態(tài)的轉(zhuǎn)換時(shí)，信號(hào)圖的模擬的示波器表示，并且還示出了最終獲得的 采樣輸出。在圖8A中，實(shí)信號(hào)大于補(bǔ)信號(hào)分量(實(shí)〉補(bǔ))。由于所述信號(hào)是加性的，因而此時(shí)仍然有足夠的實(shí)信號(hào)來(lái)生成數(shù)字"r輸出。在圖8B中，補(bǔ)信號(hào)大致等于實(shí)信號(hào)(實(shí)=補(bǔ))，比較器31被偏置 成在該電平下進(jìn)行切換，輸出切換為數(shù)字"0"。在圖8C中，補(bǔ)信號(hào) 基本上大于實(shí)信號(hào)(實(shí) < 補(bǔ))，輸出為數(shù)字"0"。參照?qǐng)D9，其中示出了實(shí)現(xiàn)格雷碼-至-二進(jìn)制碼譯碼器33的邏輯 示意圖。輸入是來(lái)自脈沖發(fā)生器23的MSB時(shí)序脈沖、拾取比較器31 的輸出信號(hào)以及位同步選通脈沖SP。輸出為串行的9位二進(jìn)制字形式， 其用于載入串行-至-并行寄存器級(jí)34中。該邏輯包括D觸發(fā)器Ul、 U2和U5;雙輸入端的與(AND)門U3以及雙l命入端的異或(XOR) 門U4。參照?qǐng)D10至12,其中示出了另一個(gè)實(shí)施方案的比率(ratiometric) 采樣脈沖電容性耦合位置傳感器200。用于有限范圍絕對(duì)位置傳感器 的模擬游標(biāo)編碼系統(tǒng)，采用了先前結(jié)合圖1至9描述的拾取器和實(shí)/補(bǔ)碼扇區(qū)技術(shù)的多個(gè)方面。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)拾取器2通過(guò)實(shí)和補(bǔ)扇區(qū)邊界 時(shí)，拾取放大器的脈沖幅度以相對(duì)線性的方式來(lái)作出響應(yīng)。傳感器200 包括實(shí)碼電才及扇區(qū)210和補(bǔ)電才及扇區(qū)220，其中實(shí)碼電才及扇區(qū)210和 補(bǔ)電極扇區(qū)220可以分別與實(shí)電極134和補(bǔ)電極136相同。傳感器200 還包括檢測(cè)裝置230,其中拾取電極232具有電極區(qū)234(參照?qǐng)D11 )。 傳感器200的范圍>^人實(shí)扇區(qū)210的中心附近延伸到補(bǔ)扇區(qū)220的中心 附近，并且拾取電極232小于或等于扇區(qū)的寬度。傳感器200進(jìn)一步包括時(shí)序邏輯240。時(shí)序邏輯240連續(xù)地產(chǎn)生 窄的正向?qū)嵜}沖和窄的負(fù)向補(bǔ)脈沖。這些脈沖被順次施加到指定的扇 區(qū)210和220。如圖ll所示，所述拾取器用作來(lái)自編碼扇區(qū)的回波脈 沖的求和元件。拾取脈沖信號(hào)放大器250與傳感器200的拾取器2所 采用的配置類似。在一個(gè)實(shí)施方案中，位置傳感器包括兩個(gè)快速的模 擬采樣-保持電路和乘法模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器270,其中所述采樣-保 持電路具有用于處理模擬信號(hào)的附加的和差放大器(采樣電路260)， 而模數(shù)轉(zhuǎn)換器270輸出與位置對(duì)應(yīng)的距離值。當(dāng)所述拾取器穿越被間 隙215電隔開(kāi)的實(shí)扇區(qū)210和補(bǔ)扇區(qū)220時(shí)，所述拾取器的求和操作 通過(guò)對(duì)所接收脈沖的振幅進(jìn)行采樣來(lái)提供"游標(biāo)"類型的內(nèi)插。在所 述拾取反相增益放大器的輸出端，當(dāng)所述拾取器完全位于補(bǔ)段上方時(shí)， 所述脈沖達(dá)到其最大的正向幅度，而當(dāng)所述拾取器完全位于實(shí)段上方 時(shí)，所述脈沖達(dá)到其最大的負(fù)向幅度。所述實(shí)脈沖回波被單獨(dú)采樣和 保持，直到所述補(bǔ)脈沖被采樣為止。然后，兩種信號(hào)被施加到電路200 的和差放大器，以便向乘法A/D轉(zhuǎn)換器270提供輸入。所述和(實(shí)+補(bǔ))信號(hào)被用作A/D轉(zhuǎn)換器的參考電壓，而所述差 (實(shí)-補(bǔ))信號(hào)為被轉(zhuǎn)換的變量。通過(guò)將所述和信號(hào)作為轉(zhuǎn)換的參考， 所述轉(zhuǎn)換的比例本質(zhì)保留了位移的絕對(duì)值，并且不會(huì)受到機(jī)械或環(huán)境 的影響。轉(zhuǎn)換器270的輸出被施加到處理器或控制器(未示出)，以 便進(jìn)一步處理和/或發(fā)送到應(yīng)用程序主機(jī)(未示出)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，同時(shí)的雙才及月永沖 一皮施加到實(shí)扇區(qū)和補(bǔ)扇區(qū)， 隨后同時(shí)的正月永沖^皮施加到上述兩個(gè)扇區(qū)。這種可選的內(nèi)插4支術(shù)將和 差函數(shù)并入所述拾取器固有的求和特性中。經(jīng)采樣的和信號(hào)與差信號(hào)然后可以直接施加到所述A/D轉(zhuǎn)換器。利用這些游標(biāo)內(nèi)插電壓波形序 列中的任意一個(gè)，可以將位置轉(zhuǎn)變成相對(duì)于范圍Rl的幾個(gè)可能的位 置之一，其中范圍Rl從實(shí)扇區(qū)210上的點(diǎn)Pl延伸到補(bǔ)扇區(qū)220上的 相應(yīng)的點(diǎn)P2,如圖12象征性地表示的。在一個(gè)優(yōu)選的形式中，位置 被轉(zhuǎn)變成沿著范圍Rl的至少4個(gè)位置之一。在較為優(yōu)選的實(shí)施方案 中，位置被轉(zhuǎn)變成沿著范圍Rl的至少8個(gè)位置(3位)之一。在更為 優(yōu)選的實(shí)施方案中，位置被轉(zhuǎn)變成沿著范圍Rl的64個(gè)位置(6位) 中的至少之一。
在再一個(gè)實(shí)施方案中，傳感器100的配置被用來(lái)提供多位-故感測(cè) 的位置值，并且相對(duì)于被拾取器2疊蓋的最低有效位(LSB )軌道120 的段130,采用結(jié)合傳感器200來(lái)描述的游標(biāo)內(nèi)插技術(shù)。該LSB軌道 游標(biāo)內(nèi)插提供了一組第二位，在利用相同的傳感器面112和檢測(cè)裝置 114時(shí)，所述第二位提高了上述兩種4支術(shù)的分辨率。對(duì)于該配置來(lái)i兌， 信號(hào)處理包括用于實(shí)現(xiàn)傳感器100的傳感技術(shù)的運(yùn)算邏輯和/或電路 110,以及用于實(shí)現(xiàn)傳感器200的傳感技術(shù)的運(yùn)算邏輯和/或電路240。 例如，可以將采樣電5各260和轉(zhuǎn)換電^各270添加到傳感器100中，以 便在LSB軌道上^^行游標(biāo)內(nèi)插，并且采用適當(dāng)?shù)拿}沖序列調(diào)整和已由 傳感器100提供的多軌道位置感測(cè)。因此，對(duì)于綜合了傳感器100和 傳感器200的方法的傳感器配置來(lái)說(shuō)，可以采用兩組位來(lái)共同定義位 置第一組中的每一位都對(duì)應(yīng)于不同的軌道，而第二組中的每一位都 相對(duì)于LSB軌道上的特殊的實(shí)和補(bǔ)電極對(duì)而被確定。
參照?qǐng)D13至15，其中根據(jù)不同的物理配置描述了該方法的幾種 可選的實(shí)現(xiàn)。圖13圖解說(shuō)明了盤形傳感器300，其中盤形傳感器300 包括通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)連接器306軸接在一起的定子302和轉(zhuǎn)子304。轉(zhuǎn)子304 圍繞樞軸C1轉(zhuǎn)動(dòng)，并且由于樞軸Cl垂直于圖13的一見(jiàn)平面，因此由 十字線來(lái)表示。電3各310包4舌電^各110和240的多個(gè)方面，以扭^亍如 前所述的電路110和240的組合技術(shù)。具體地，粗略的位置測(cè)量由一 組第一位限定，其中所述一組第一位中的每一位都對(duì)應(yīng)于一個(gè)不同的 軌道；較為精確的、最低有效位的值由不如所述第一位重要的一組第 二位所代表的傳感器200的游標(biāo)內(nèi)插技術(shù)來(lái)確定。應(yīng)當(dāng)理解的是，利用傳感器200的處理方法，才艮據(jù)單個(gè)軌道LSB來(lái)確定所述第二位。傳感器300包括位于傳感器表面312上的圓形分段軌道311。軌 道311相對(duì)于彼此和軸Cl是同心的。軌道311限定出交替的實(shí)和補(bǔ) 弓形電極320的格雷碼電極圖案316。為了保持清晰，采用省略號(hào)來(lái) 表示在圖13中沒(méi)有具體示出的圖案元件的部分。圖案316與圖1中示 意性示出的圖基本相同，都具有圓形的形狀。傳感器300還包括檢測(cè) 裝置330，其中檢測(cè)裝置330具有跨越軌道311延伸的檢測(cè)電極332。 電極332按照先前結(jié)合傳感器100和200描述的方式，與電極320電 容性地耦合。具體地，檢測(cè)裝置330被附帶為轉(zhuǎn)子304的一部分，而 定子302則承載表面312。裝置330和軌道311在雙頭箭頭Tl所指示 的方向上相對(duì)于彼此移動(dòng)。檢測(cè)裝置330和電極圖案316電耦合到電 路310，以便利用如前所述的傳感器100和200的組合特征操作。圖14圖解說(shuō)明了圓柱形傳感器400，其中傳感器400包括通過(guò)轉(zhuǎn) 動(dòng)連接器(未示出)軸接在一起的定子402和轉(zhuǎn)子404。轉(zhuǎn)子404圍 繞旋轉(zhuǎn)軸R轉(zhuǎn)動(dòng)。電路410還結(jié)合了電路IIO和240的多個(gè)方面，以 便整體地執(zhí)行先前結(jié)合傳感器300描述的共同的技術(shù)。傳感器400包 括位于傳感器表面412上的圓形的分段軌道411。軌道411近似地具 有相對(duì)于軸R的相同的半徑，并且圍繞軸R具有相同的路徑長(zhǎng)度。軌 道411限定出交替的實(shí)和補(bǔ)弓形電極420的才各雷碼圖416。為了提高 清晰度，采用省略號(hào)來(lái)表示沒(méi)有具體示出的圖案元件的部分。傳感器 400還包括檢測(cè)裝置430,其中檢測(cè)裝置430具有跨越軌道411的檢測(cè) 電極432。定子402載有檢測(cè)裝置430,而轉(zhuǎn)子404載有表面412。裝 置430和軌道411在雙頭箭頭T2所指示的方向上相對(duì)于4皮此移動(dòng)。 沖企測(cè)裝置430和電極圖案416耦合到電路410，以便按照結(jié)合傳感器 300所描述的方式工作。圖15圖解說(shuō)明了線性傳感器500，其中傳感器500包括耦合到軌 道部件506的電^各510,以及4企測(cè)裝置530。部件506和纟企測(cè)裝置530 -陂配置成其中至少之一相對(duì)于另一個(gè)移動(dòng)，以便沿著部件506改變檢 測(cè)裝置530的位置。部件506包括位于傳感器表面512上的線性分段 軌道511。軌道511沿著如圖所示的縱向軸線L延伸。軌道511限定出交替的實(shí)和補(bǔ)電極520的格雷碼電極圖案516。為了提高清晰度， 采用省略號(hào)來(lái)表示沒(méi)有示出的圖案的部分。檢測(cè)裝置530和軌道511 在雙頭箭頭T3所指示的方向上相對(duì)于;f皮此移動(dòng)。；險(xiǎn)測(cè)裝置530包括 -險(xiǎn)測(cè)電極532，其中檢測(cè)電極532跨越軌道511延伸，以便與其所蓋 疊的電極320電容性耦合。檢測(cè)裝置530和電極圖案516耦合到電路 510，以侵j姿照與先前結(jié)合傳感器300和400所描述的方式相同的方式 工作。電路310、 410和510包括微處理器或微控制器，其中所述微處 理器或微控制器具有用于執(zhí)行希望的操作的、編程指令形式的運(yùn)算邏 輯。可選地或附加地，可以釆用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)和/或特定用 途集成電^各(ASIC),以及/或者可以采用對(duì)應(yīng)于結(jié)合傳感器100和 200示意性地表示的元件的、離散的、專用的邏輯元件。圖16和17示出了傳感器600。傳感器600包括檢測(cè)裝置630。裝 置630可以用作圖13中示出的傳感器300的^r測(cè)裝置330的替換物。 裝置630被設(shè)置為平面的盤形形狀，以便與例如傳感器300的表面312 的、承載同心軌道的編碼傳感器表面相對(duì)并隔開(kāi)。圖17示意性地描述 了編碼傳感器表面620的部分覆蓋，其中編碼傳感器表面620具有典 型的電極軌道622，并且電4及軌道622可以纟皮i殳置成與在前描述的傳 感器的外部LSB軌道和LSB-I軌道相同。應(yīng)當(dāng)理解的是，為了保持清 晰僅示出了兩種軌道。裝置630包括導(dǎo)電電極632，其中導(dǎo)電電極632 作為絕緣襯底636上攜帶的電導(dǎo)體圖案634的一部分。電極632被構(gòu) 造成與軌道622電容性耦合?？梢圆捎脴?biāo)準(zhǔn)光刻技術(shù)來(lái)形成圖案634。 圖案634包括電連接到電才及634的電容耦合環(huán)638。電容耦合環(huán)638 可以用來(lái)將裝置630檢測(cè)到的信號(hào)，發(fā)送到先前結(jié)合例如傳感器300 的、其他實(shí)施方案描述的類型的處理電路(未示出)。電極632包括多個(gè)不同的部分640。部分640包括中心電極部分 642，中心電極部分642被i殳置成/人環(huán)638開(kāi)始，貫穿編碼傳感器表面 620的所有同心軌道622 (參照?qǐng)D17)。部分640還包括多個(gè)單軌道 部分644和雙軌道部分646，其中單軌道部分644從環(huán)638開(kāi)始，僅 4義完全貫穿單個(gè)軌道622 ( LSB軌道)，而雙軌道部分646則4又僅完 全貫穿對(duì)應(yīng)于LSB軌道和LSB-I軌道的兩個(gè)軌道622。部分644的角間距被設(shè)置成部分644與同時(shí)以相同的方式施加有脈沖的LSB軌道 622的編碼電極電容性耦合。部分646的角間距被設(shè)置成部分646與 同時(shí)以相同的方式施加有脈沖的LSB和LSB-I軌道622的編碼電才及電 容性耦合。部分640像公共電節(jié)點(diǎn)648那樣操作，以使電脈動(dòng)為加性 的，從而有效地增加LSB和LSB-I軌道622的信號(hào)強(qiáng)度。圖18示出了傳感器700。 ^象傳感器600 —樣，傳感器700包括圓 形編碼的傳感器表面720。表面720包括軌道722,而軌道722包括交 替的實(shí)(T)和補(bǔ)(C)電極724，圖中示出了電極724的部分扇形區(qū) 域(為了保持清晰，僅給幾個(gè)扇區(qū)指定了參考標(biāo)記)。電極724彼此 之間被相應(yīng)的電絕緣的間隙726隔開(kāi)(為了保持清晰，僅給幾個(gè)間隙 指定了參考標(biāo)記)。實(shí)電極和補(bǔ)電極724，按照先前分別描述的與實(shí) 和補(bǔ)電極有關(guān)的方式凈皮施加有正負(fù)向脈沖。4全測(cè)裝置730 ;f隻蓋表面 720。裝置730設(shè)有作為導(dǎo)電圖案734的一部分的電極732。電才及732 凈皮設(shè)置成與軌道722相對(duì)，并且在徑向^爭(zhēng)越軌道722。圖案734進(jìn)一 步包括電容性耦合環(huán)738。電容性耦合環(huán)738可以用來(lái)將裝置730抬r 測(cè)到的信號(hào)發(fā)送到先前結(jié)合其他實(shí)施方案描述的類型的處理電路(未 示出)。在一種操作模式中，傳感器700檢測(cè)實(shí)電極和補(bǔ)電極724之 間的轉(zhuǎn)換，以便相應(yīng)地確定兩種二進(jìn)制狀態(tài)之一。通過(guò)計(jì)算狀態(tài)中變 化的數(shù)量，可以確定表面720與裝置730之間的角位移的相對(duì)變化。 相應(yīng)地，角速度、加速度的變化等可利用上述操作、通過(guò)與時(shí)基進(jìn)行 比4交來(lái)確定。可選地或附加地，可以采用先前描述的游標(biāo)內(nèi)插才支術(shù)， 對(duì)電極732相對(duì)于給定的實(shí)和補(bǔ)電極對(duì)724的位置進(jìn)行判斷。應(yīng)當(dāng)理 解的是，可以采用一個(gè)以上的電才及732。圖19示出了傳感器800。 1象傳感器700 —樣，傳感器800包括圓 形編碼的傳感器表面820。傳感器表面820包括兩個(gè)電極824，其中一 個(gè)電極^皮當(dāng)作實(shí)類型的電極來(lái)驅(qū)動(dòng)，而另 一個(gè)電極被當(dāng)作補(bǔ)類型的電 極來(lái)驅(qū)動(dòng)，并且圖中示意性地示出了電極824的部分扇形區(qū)域。電極 824彼此之間被電絕緣的間隙隔開(kāi)，其中所述間隙被圖19中的另一特 征(電極832之一 )遮住。檢測(cè)裝置830被設(shè)置成與表面820相對(duì)并 與其隔開(kāi)。裝置830設(shè)有多個(gè)有角度地隔開(kāi)的電極832，其中電極832作為導(dǎo)電圖案834的一部分。為了保持清晰，僅給電極832中的幾個(gè) 電極指定了參考標(biāo)記。電極832中的每一個(gè)都具有一定的尺寸，以便 在與電極824對(duì)準(zhǔn)時(shí)跨越電極824。圖案834進(jìn)一步包括電容性耦合 環(huán)838。電容性耦合環(huán)838可以用來(lái)將裝置830檢測(cè)到的信號(hào)發(fā)送到 處理電路(未示出)。在一種操作模式中，當(dāng)各個(gè)電極832排列為與 電極824電容性耦合時(shí)，傳感器800檢測(cè)實(shí)電極和補(bǔ)電極824之間的 轉(zhuǎn)換，以便可以相應(yīng)地確定兩種二進(jìn)制狀態(tài)之一。通過(guò)計(jì)算狀態(tài)中變 化的數(shù)量，可以確定表面820與裝置830之間的角位移的相對(duì)變化。 同樣地，角速度、加速度的變化等可利用上述操作、通過(guò)與時(shí)基進(jìn)行 比4交來(lái)確定。可選地或附加地，可以采用先前描述的游標(biāo)內(nèi)插^支術(shù)， 對(duì)電極832相對(duì)于電極824的位置進(jìn)行判斷。應(yīng)當(dāng)理解的是，可以采 用多個(gè)實(shí)和補(bǔ)電^f及對(duì)。圖20至23圖解說(shuō)明了扭距傳感器900。傳感器900包括軸902 和904，其中軸902和904通過(guò)校準(zhǔn)扭轉(zhuǎn)棒906連在一起。軸902和 904以及棒906具有共同的中心軸線卯8,因而在使用時(shí)軸902和904 以及才奉906中的一個(gè)或多個(gè)可以圍繞中心軸線908轉(zhuǎn)動(dòng)。由于圖21 至23的視平面垂直于圖20的視平面，因此在這些圖中軸線908用十 字線表示。傳感器900包括定子910，定子910包括孔911,軸902 穿過(guò)孔911延伸。定子910被設(shè)置成相對(duì)于軸902的轉(zhuǎn)動(dòng)保持靜止。 定子910才喿作地耦合到處理電路990，處理電3各990可以是結(jié)合圖10 至12描述的類型的電路，以便執(zhí)行游標(biāo)內(nèi)插位移處理。定子910包括圖21中示出的電容性耦合表面912。表面912包括 電容性耦合圖案914,其中圖案914具有三個(gè)同心的導(dǎo)電環(huán)916。外部 的導(dǎo)電環(huán)916a被設(shè)置成接收器環(huán)，以便將檢測(cè)信號(hào)電容性地發(fā)送到電 路990,在下文中將對(duì)此進(jìn)行進(jìn)一步的描述。內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)器環(huán)916b和 916 c #1配置用來(lái)^是供對(duì)應(yīng)于實(shí)電極和補(bǔ)電極的正負(fù)向脈沖。傳感器900還包括編碼傳感器轉(zhuǎn)子920。轉(zhuǎn)子920固定于軸902 上并圍繞其轉(zhuǎn)動(dòng)，并且轉(zhuǎn)子920被設(shè)置成與定子910相對(duì)。轉(zhuǎn)子920 包括與電容性耦合面920b相對(duì)的電極面920a。電容性耦合面920b包 括三個(gè)同心的導(dǎo)電環(huán)，所述導(dǎo)電環(huán)與圖21中示出的導(dǎo)電環(huán)外觀相同，并且與其大小相同以便與其對(duì)準(zhǔn)。圖22圖解說(shuō)明了電極面920a。電 極面920a包括外部的耦合環(huán)922，其中耦合環(huán)922通過(guò)貫穿轉(zhuǎn)子920 的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電通孔與面920b上的相同的環(huán)相連。面920a還包括 多個(gè)交替的實(shí)電極和補(bǔ)電極924，其中實(shí)電極和補(bǔ)電極924被電絕緣 的間隙926彼此隔開(kāi)(為了保持清晰，僅給幾個(gè)間隙指定了參考標(biāo)記)。 電極924和間隙926^皮設(shè)置成近似圓形的圖案。實(shí)電極924通過(guò)貫穿 轉(zhuǎn)子920的導(dǎo)電通孔與面920b上的內(nèi)同心環(huán)之一電連接，以便通過(guò)與 環(huán)916b和916c之一電容性耦合來(lái)接收相應(yīng)的實(shí)脈沖。補(bǔ)電極924通 過(guò)貫穿轉(zhuǎn)子920的導(dǎo)電通孔與面920b上的內(nèi)同心環(huán)中的另一個(gè)電連 接，以便通過(guò)與環(huán)916b和916c中的另一個(gè)電容性耦合來(lái)接收相應(yīng)的 補(bǔ)脈沖。傳感器900還包括拾取傳感器轉(zhuǎn)子930。轉(zhuǎn)子930固定于軸904 上，以便與其一起轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖23所示，轉(zhuǎn)子930包括面930a，其中 面930a具有與電容性耦合環(huán)938電連接的拾取電4及934。環(huán)938被構(gòu) 造成電容性耦合到環(huán)922,而環(huán)922被構(gòu)造成電容性耦合到環(huán)916a。 環(huán)916a與電路990電接觸。參照?qǐng)D20至23,接下來(lái)描述各種操作特征。當(dāng)在軸902和/或904 上施加扭距時(shí)，扭轉(zhuǎn)棒906選擇性地允許軸902和904之間的相對(duì)轉(zhuǎn) 動(dòng)。作為響應(yīng)，轉(zhuǎn)子920和轉(zhuǎn)子930之間出現(xiàn)表示所述轉(zhuǎn)矩量的轉(zhuǎn)動(dòng) 位移。當(dāng)將實(shí)和補(bǔ)脈沖經(jīng)由電容性耦合環(huán)916施加到實(shí)和補(bǔ)電極924 上時(shí)，采用拾取電極934來(lái)檢測(cè)最終獲得的來(lái)自轉(zhuǎn)子920的電容性發(fā) 射信號(hào)。將這些檢測(cè)到的信號(hào)，通過(guò)環(huán)938到環(huán)922的電容性耦合以 及環(huán)922到環(huán)916a的電容性耦合提供給電路990。電路990處理從環(huán) 916a接收的信號(hào)，以執(zhí)行先前描述的游標(biāo)內(nèi)插技術(shù)中的 一 個(gè)或多個(gè)， 從而將位置確定為對(duì)應(yīng)于范圍R2的多個(gè)位置之一，其中范圍R2是從 沿著電極924之一 的 一 點(diǎn)穿過(guò)分離間隙926到相鄰的電極924的范圍。 在一個(gè)優(yōu)選的形式中，位置被確定為沿著范圍R2的至少4個(gè)位置之 一。在較為優(yōu)選的實(shí)施方案中，位置#1確定為沿著范圍R2的至少8 個(gè)位置之一。在更為優(yōu)選的實(shí)施方案中，位置被確定為沿著范圍R2 的64個(gè)位置中的至少之一?？梢韵胂笤S多其他的實(shí)施方案。例如，編碼傳感器裝置的另一個(gè)實(shí)施方案包括a. )在絕緣襯底上由導(dǎo)電圖案形成的靜止編碼器。所述導(dǎo)電圖案 由電隔離的扇區(qū)配置成多位編碼，從而產(chǎn)生位圖，其中所述位圖用于 唯 一 地識(shí)別沿著傳感器移動(dòng)方向的位置，而所述扇區(qū)被排列成橫穿傳 感器移動(dòng)方向的單一序列。相鄰的電隔離的導(dǎo)電圖案使所述橫向的位 編碼在傳感器移動(dòng)方向上擴(kuò)展(propagate )。在傳感器移動(dòng)方向上，交 替的相鄰的扇區(qū)電連接到公共節(jié)點(diǎn)，從而為每個(gè)橫向位創(chuàng)建兩個(gè)電連 接點(diǎn)。所得到的圖案中的每個(gè)導(dǎo)電扇區(qū)組成電容器結(jié)構(gòu)的 一個(gè)極板。b. )可移動(dòng)的拾取結(jié)構(gòu)，其由導(dǎo)電材料構(gòu)成并且在長(zhǎng)度方向上延 伸，從而在橫穿測(cè)量方向的方向上覆蓋編碼圖案，所述可移動(dòng)的拾取 結(jié)構(gòu)由編碼器的位編碼的長(zhǎng)度決定，并且其在測(cè)量裝置移動(dòng)方向上的 寬度由傳感器的分辨率決定。所述拾取結(jié)構(gòu)與編碼圖案表面之間保持 固定距離，以便在具有編碼圖案的重疊區(qū)域中創(chuàng)建電容器結(jié)構(gòu)的第二 極板。c. )電容性傳輸結(jié)構(gòu)，其由導(dǎo)電材料制成并且電連接到所述可移 動(dòng)的拾取結(jié)構(gòu)。所述電容性傳輸結(jié)構(gòu)包括電容性結(jié)構(gòu)的一個(gè)極板和位 于靜止的絕緣襯底上的第二匹配導(dǎo)電圖案，以便使所述拾取連接結(jié)構(gòu) 總是被嚴(yán)密地設(shè)置成與所述第二導(dǎo)電圖案平行，從而創(chuàng)建電容器結(jié)構(gòu) 的第二極板。d. )電子電路，其連接到所述編碼圖案并且能夠同時(shí)生成一系列 的正向脈沖和負(fù)向脈沖，而所述正向脈沖和所述負(fù)向脈沖被分別施加 到測(cè)量裝置移動(dòng)方向上的導(dǎo)電編碼圖案的相鄰的圖案。所述電路然后 按照順序連續(xù)地對(duì)位于橫穿傳感器測(cè)量方向的方向上的鄰近的編碼圖 案施加后續(xù)脈沖。e. )檢測(cè)電路，其連接到所述傳輸結(jié)構(gòu)的靜止極板，并且可以感 測(cè)被發(fā)送的正向脈沖或負(fù)向脈沖的存在，其中通過(guò)被施加的脈沖的電 容性耦合，將所述正向脈沖和所述負(fù)向脈沖從編碼圖案發(fā)送到拾取結(jié) 構(gòu)、然后再發(fā)送到可移動(dòng)的傳輸結(jié)構(gòu)。f.)譯碼電^各，其可以將一系列的正負(fù)脈沖事件翻譯成一系列的 二進(jìn)制狀態(tài)，其中所述二進(jìn)制狀態(tài)唯一地代表拾取器相對(duì)于編碼圖案 的位置。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，無(wú)接觸的位置傳感器包括兩個(gè)或 多個(gè)可移動(dòng)的拾取結(jié)構(gòu)，所述拾取結(jié)構(gòu)與相等數(shù)量的傳輸結(jié)構(gòu)和檢測(cè) 電路隔開(kāi)預(yù)定的距離。在另一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種傳感器，其包括以下元件和特征中的一個(gè)或多個(gè)(2)a. )在絕緣襯底上由導(dǎo)電圖案形成的靜止編碼器。所述導(dǎo)電圖案 由電隔離的扇區(qū)配置成多位編碼，^v而產(chǎn)生位圖，所述位圖用于。舉一 地識(shí)別沿著傳感器移動(dòng)方向的位置，而所述扇區(qū)被排列成橫穿傳感器 移動(dòng)方向的單一序列。相鄰的電隔離的導(dǎo)電圖案使所述橫向的位編碼 在傳感器移動(dòng)方向上擴(kuò)展。在傳感器移動(dòng)方向上，交替的相鄰的扇區(qū) 電連接到公共節(jié)點(diǎn)，從而為每個(gè)橫向位創(chuàng)建兩個(gè)電連接點(diǎn)。這些電連 接節(jié)點(diǎn)中的一個(gè)連接到電路的接地端。所得到的圖案中的每個(gè)導(dǎo)電扇 區(qū)組成電容器結(jié)構(gòu)的一個(gè)極板。b. )可移動(dòng)的拾取結(jié)構(gòu)，其由導(dǎo)電材料構(gòu)成并且在長(zhǎng)度方向上延 伸，從而在橫穿測(cè)量方向的方向上覆蓋編碼圖案，所述可移動(dòng)的才合取 結(jié)構(gòu)由編碼器的位編碼的長(zhǎng)度決定，并且其在測(cè)量裝置移動(dòng)方向上的 寬度由傳感器的分辨率決定。所述拾取結(jié)構(gòu)與編碼圖案表面之間保持 固定距離，以便在具有編碼圖案的重疊區(qū)域中創(chuàng)建電容器結(jié)構(gòu)的第二 極板。c. )電容性傳輸結(jié)構(gòu)，其由導(dǎo)電材料制成并且電連接到所述可移 動(dòng)的拾取結(jié)構(gòu)。所述電容性傳輸結(jié)構(gòu)包括電容性結(jié)構(gòu)的一個(gè)極板和位 于靜止的絕緣襯底上的第二匹配導(dǎo)電圖案，以便使所述拾取連接結(jié)構(gòu) 總是被嚴(yán)密地設(shè)置成與所述第二導(dǎo)電圖案平行，從而創(chuàng)建電容器結(jié)構(gòu) 的第二極板。d. )電子電^各，其連接到所述編碼圖案并且能夠生成一系列的正 向脈沖或負(fù)向脈沖，而所述正向&:K沖或所述負(fù)向脈沖一皮施加到測(cè)量裝 置移動(dòng)方向上的導(dǎo)電編碼圖案的非接地連接點(diǎn)。所述電路然后按照順序連續(xù)地對(duì)位于^黃穿傳感器測(cè)量方向的方向上的鄰近的編碼圖案施加 后續(xù)脈沖。e. )檢測(cè)電路，其連接到所述傳輸結(jié)構(gòu)的靜止極板，并且可以感 測(cè)被發(fā)送的正向脈沖或負(fù)向脈沖的存在，其中通過(guò)被施加的脈沖的電 容性耦合，將所述正向脈沖和所述負(fù)向脈沖從編碼圖案發(fā)送到拾取結(jié) 構(gòu)、然后再發(fā)送到可移動(dòng)的傳輸結(jié)構(gòu)。f. ) i奪碼電if各，其可以將一系列的正脈沖或負(fù)脈沖事件翻譯成一 系列的二進(jìn)制狀態(tài)，其中所述二進(jìn)制狀態(tài)唯一地代表拾取器相對(duì)于編 碼圖案的位置。(3)在又一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種傳感器，其包括以下元件和特征 中的一個(gè)或多個(gè)a. )在絕緣襯底上由導(dǎo)電圖案形成的靜止編碼器。所述導(dǎo)電圖案 由電隔離的扇區(qū)配置成多位編碼， >夂人而產(chǎn)生位圖，所述位圖用于唯一 地識(shí)別沿著傳感器移動(dòng)方向的位置，而所述扇區(qū)被排列成橫穿傳感器 移動(dòng)方向的單一序列。相鄰的電隔離的導(dǎo)電圖案使所述橫向的位編碼 在傳感器移動(dòng)方向上擴(kuò)展。在傳感器移動(dòng)方向上，交替的相鄰的扇區(qū) 電連接到公共節(jié)點(diǎn)，從而為每個(gè)橫向位創(chuàng)建兩個(gè)電連接點(diǎn)。這些電連 接節(jié)點(diǎn)中的一個(gè)連接到電路的接地端。所得到的圖案中的每個(gè)導(dǎo)電扇 區(qū)組成電容器結(jié)構(gòu)的一個(gè)極板。b. )主要的可移動(dòng)的拾取結(jié)構(gòu)，其由導(dǎo)電材料構(gòu)成并且在長(zhǎng)度方 向延伸，從而在橫穿測(cè)量方向的方向上覆蓋編碼圖案，所述可移動(dòng)的 拾取結(jié)構(gòu)由編碼器的位編碼的長(zhǎng)度決定，并且其在測(cè)量裝置移動(dòng)方向 上的寬度由傳感器的分辨率決定。所述拾取結(jié)構(gòu)與編碼圖案表面之間 保持固定距離，以便在具有編碼圖案的重疊區(qū)域中創(chuàng)建電容器結(jié)構(gòu)的 第二極板。c. )輔助的可移動(dòng)的拾取結(jié)構(gòu)，其由導(dǎo)電材料構(gòu)成并且在徑向長(zhǎng) 度方向延伸，從而在橫穿測(cè)量方向的方向上覆蓋編碼圖案，所述可移 動(dòng)的拾取結(jié)構(gòu)由編碼器的位編碼的長(zhǎng)度決定，并且其在測(cè)量裝置移動(dòng) 方向上的寬度由傳感器的分辨率決定。所述拾取結(jié)構(gòu)被分割成與位編碼長(zhǎng)度相等的多個(gè)段。對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)傳感來(lái)說(shuō)，每個(gè)段的角坐標(biāo)在空間上 被補(bǔ)償，或者對(duì)于線性傳感來(lái)說(shuō)，每個(gè)段的直線坐標(biāo)在空間上被補(bǔ)償， 從而使最終獲得的具有靜止的編碼圖案的重疊碼，與被主要的拾取結(jié) 構(gòu)覆蓋的圖案逐位地相對(duì)。所述拾取結(jié)構(gòu)與編碼圖案表面之間保持固 定距離，以便在具有編碼圖案的重疊區(qū)域中創(chuàng)建電容器結(jié)構(gòu)的第二極 板。d. )兩個(gè)電容性傳輸結(jié)構(gòu)，所述電容性傳輸結(jié)構(gòu)由導(dǎo)電材料形成 并且其中的每一個(gè)都電連接到所述兩個(gè)可移動(dòng)的拾取結(jié)構(gòu)之一。所述 電容性傳輸結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)都包括電容性結(jié)構(gòu)的一個(gè)極板和位于靜止 的絕緣襯底上的兩個(gè)匹配的導(dǎo)電圖案，以便使所述拾取連接結(jié)構(gòu)總是被嚴(yán)密地設(shè)置成與所述第二導(dǎo)電圖案平行，從而創(chuàng)建電容器結(jié)構(gòu)的第二極板。e. )電子電路，其連接到所述編碼圖案并且能夠生成一系列的正 向脈沖或負(fù)向脈沖，而所述正向脈沖或所述負(fù)向脈沖被施加到測(cè)量裝 置移動(dòng)方向上的導(dǎo)電編碼圖案的非接地連接點(diǎn)。所述電路然后按照順 序連續(xù)地對(duì)位于^t穿傳感器測(cè)量方向的方向上的鄰近的編碼圖案施加 后續(xù)脈沖。f. )兩個(gè)檢測(cè)電路，其連接到所述傳輸結(jié)構(gòu)的靜止極板，并且可 以感測(cè)^皮發(fā)送的正向脈沖或負(fù)向脈沖的存在，其中通過(guò)被施加的脈沖 的電容性耦合，將所述正向脈沖和所述負(fù)向脈沖從編碼圖案發(fā)送到拾 取結(jié)構(gòu)、然后再發(fā)送到可移動(dòng)的傳輸結(jié)構(gòu)。g. )譯碼電路，其可以將來(lái)自所述主要的拾取結(jié)構(gòu)和所述輔助的 拾取結(jié)構(gòu)的兩個(gè)脈沖序列合并，以便生成一 系列正脈沖或負(fù)脈沖事件， 以作為 一 系列的二進(jìn)制狀態(tài)，其中所述二進(jìn)制狀態(tài)唯一地代表拾取器 相對(duì)于編碼圖案的位置。(4)在又一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種傳感器，其包括以下元件和特征 中的一個(gè)或多個(gè)a.)在絕緣襯底上由兩個(gè)導(dǎo)電圖案形成的靜止編碼器。所述導(dǎo)電 圖案被配置成將待測(cè)量的距離二等分，其中各個(gè)圖案用于創(chuàng)建導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的一個(gè)核il。b. )可移動(dòng)的拾取結(jié)構(gòu)，其由導(dǎo)電材料構(gòu)成并且在長(zhǎng)度方向上延 伸，從而在橫穿測(cè)量方向的方向上覆蓋編碼圖案，所述拾取結(jié)構(gòu)在測(cè) 量裝置移動(dòng)方向上的寬度由傳感器的分辨率決定，并且所述寬度近似 等于測(cè)量距離的 一半。所述拾取結(jié)構(gòu)與編碼圖案表面之間保持固定距 離，以便在具有編碼圖案的重疊區(qū)域中形成電容器結(jié)構(gòu)的第二極板。c. )電容性傳輸結(jié)構(gòu)，其由導(dǎo)電材料形成并且電連接到所述可移動(dòng)的拾取結(jié)構(gòu)。所述電容性傳輸結(jié)構(gòu)包括電容性結(jié)構(gòu)的一個(gè)極板和位于靜止的絕緣襯底上的第二匹配導(dǎo)電圖案，以便使所述拾取連接結(jié)構(gòu)總是被嚴(yán)密地設(shè)置成與所述第二導(dǎo)電圖案平行，從而創(chuàng)建電容器結(jié)構(gòu) 的第二極板。d. )電子電路，其連接到所述編碼圖案并且能夠連續(xù)生成一系列 交替的正向脈沖和負(fù)向脈沖，而所述正向脈沖和所述負(fù)向脈沖一皮分別 且連續(xù)地施加到測(cè)量裝置移動(dòng)方向上的導(dǎo)電編碼圖案的相鄰的圖案。e. )檢測(cè)電路，其電連接到所述傳輸結(jié)構(gòu)的靜止極板，并且可以 捕獲和存儲(chǔ)被發(fā)送的正向脈沖和負(fù)向脈沖的幅度，其中通過(guò)被施加的 脈沖的電容性耦合，將所述正向脈沖和所述負(fù)向脈沖從編碼圖案發(fā)送 到拾取結(jié)構(gòu)、然后再發(fā)送到可移動(dòng)的傳輸結(jié)構(gòu)。f. )譯碼電路，其可以利用所述比率形式的幅度值，在感測(cè)范圍 內(nèi)確定所述拾取結(jié)構(gòu)的相對(duì)位置。(5)在再一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種傳感器，其包括以下元件和特征 中的一個(gè)或多個(gè)a. )在絕緣襯底上由導(dǎo)電圖案形成的靜止編碼器。所述導(dǎo)電圖案 被配置成將待測(cè)量的距離二等分，其中一個(gè)圖用于形成導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的一 個(gè)極板。b. )可移動(dòng)的拾取結(jié)構(gòu)，其由導(dǎo)電材料構(gòu)成并且在長(zhǎng)度方向上延 伸，從而在橫穿測(cè)量方向的方向上覆蓋編碼圖案，所述拾取結(jié)構(gòu)在測(cè) 量裝置移動(dòng)方向上的寬度由傳感器的分辨率決定，并且所述寬度近似 等于測(cè)量距離的 一半。所述拾取結(jié)構(gòu)與編碼圖案表面之間保持固定距離，以便在具有編碼圖案的重疊區(qū)域中創(chuàng)建電容器結(jié)構(gòu)的第二極板。C.)電容性傳輸結(jié)構(gòu)，其由導(dǎo)電材料形成并且電連接到所述可移 動(dòng)的拾取結(jié)構(gòu)。所述電容性傳輸結(jié)構(gòu)包括電容性結(jié)構(gòu)的 一個(gè)極板和位 于靜止的絕緣襯底上的第二匹配導(dǎo)電圖案，以便使所述拾取連接結(jié)構(gòu) 總是被嚴(yán)密地設(shè)置成與所述第二導(dǎo)電圖案平行，從而創(chuàng)建電容器結(jié)構(gòu) 的第二極板。d. )電子電路，其連接到所述編碼圖案并且能夠同時(shí)將正向脈沖施加到一個(gè)編碼圖案，而將負(fù)向脈沖施加到另一個(gè)編碼圖案，隨后將 單極脈沖(正脈沖或負(fù)脈沖)同時(shí)施加到兩個(gè)編碼圖案。該圖案是連續(xù)重復(fù)的。e. )^r測(cè)電^各，其電連接到所述傳輸結(jié)構(gòu)的靜止極板，并且可以 通過(guò)所施加脈沖從編碼圖案到拾取結(jié)構(gòu)、再到移動(dòng)傳輸結(jié)構(gòu)的電容性 耦合，捕獲并存儲(chǔ)同時(shí)的所接收的雙極脈沖和發(fā)送的單極脈沖。f. )譯碼電路，其可以利用所述比率形式的幅度值，在感測(cè)范圍 內(nèi)確定所述才合取結(jié)構(gòu)的相對(duì)位置。另一個(gè)實(shí)施例是一種裝置，所述裝置包括用于提供傳感器面的 裝置，其包括第一電極和第二電極，所述第一電極和第二電極被沿著 所述傳感器面的電絕緣的間隙隔開(kāi)；用于將第 一 電壓波形施加到所述 第一電極、以及將第二電壓波形施加到所述第二電極的裝置，其中所 述第二電壓波形近似地與所述第一電壓波形反相；用于響應(yīng)于所述施 加裝置，從所述第一電極發(fā)射第一信號(hào)和從所述第二電極發(fā)射第二信 號(hào)的裝置；用于利用與所述傳感器面相對(duì)并且電容性耦合到所述第一 電極和所述第二電極的第三電極，將所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)合 并的裝置；以及用于將與所述傳感部件相對(duì)于所述第一電極和所述第 二電極的位置對(duì)應(yīng)的信息，確定為所述組合信號(hào)的函數(shù)的裝置。另一個(gè)實(shí)施例包括用于生成信號(hào)圖以重復(fù)地向傳感器的兩個(gè)或 多個(gè)軌道中的每一個(gè)提供變壓的裝置；用于使所述傳感器的電極與所 述軌道電容地耦合，以確定第一電極位置的裝置；用于相對(duì)于所述電 極和軌道中的一個(gè)，移動(dòng)所述電極和軌道中的至少另一個(gè)，以使得第 二電極位置不同于所述第一電極位置的裝置；以及用于通過(guò)電容性地耦合到所述多個(gè)軌道的電極，檢測(cè)響應(yīng)于所述信號(hào)圖發(fā)射的第二組信 號(hào)，以確定所述第二電極的位置的裝置。在另一種實(shí)施方式中，提供了一種傳感器，其包括傳感器軌道， 所述傳感器軌道包括第 一 電極和與所述第 一 電極由不導(dǎo)電的間隙分隔 開(kāi)的第二電極，以及與所述軌道相對(duì)的第三電極。所述傳感器還包括 用于向所述第 一 電才及施加第 一 電壓波形以及向所述第二電極施加第二 電壓波形的裝置，所述波形彼此不同。所述傳感器還包括用于電容性 地將所述第三電極耦合到軌道，以響應(yīng)所述第一電壓波形從所述第一電極;險(xiǎn)測(cè)第一信號(hào)，以及響應(yīng)所述第二電壓波形從所述第二電極;險(xiǎn)測(cè) 第二信號(hào)的裝置，以及用于作為第一信號(hào)和第二信號(hào)的函數(shù)，確定表 示第三電極沿著傳感器軌道的位置的信息的裝置。此外，應(yīng)當(dāng)理解的是，在本發(fā)明的實(shí)施方式中采用的電^各可以具 有許多不同的形式。例如，可以采用具有以軟件編程指令、固件和/ 或?qū)Ｓ玫挠布壿嫷男问綄?shí)現(xiàn)的某些或全部運(yùn)算邏輯的、 一個(gè)或多個(gè) 微處理器、微控制器、數(shù)字信號(hào)處理器、應(yīng)用程序?qū)Ｓ玫募呻娐贰?專用的電^各等來(lái)實(shí)現(xiàn)這種電^各的一部分或全部?？蛇x地或附加地，才艮 據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的傳感器可以確定一個(gè)部件保持固定時(shí)另一個(gè)移 動(dòng)部件的相對(duì)位置，和/或通過(guò)使兩個(gè)或多個(gè)部件相對(duì)于彼此移動(dòng)來(lái)導(dǎo) 致位置改變。同樣，從傳感器500與傳感器300和400的比較中可以 看出，轉(zhuǎn)動(dòng)、平移或者轉(zhuǎn)動(dòng)和平移的組合可以導(dǎo)致位置改變。此外， 利用相應(yīng)的運(yùn)算邏輯也可以確定除位置之外的位移信息，例如速度、 速率、加速度等。雖然已經(jīng)在附圖和前面的說(shuō)明中詳細(xì)示出和描述了本發(fā)明，但是 附圖和前面的說(shuō)明應(yīng)當(dāng)#1認(rèn)為是對(duì)特征的說(shuō)明而不是限定。應(yīng)當(dāng)理解 的是，雖然僅示出和描述了所選的實(shí)施方案，但是希望保護(hù)落在本文換、等價(jià)物和修改。本文中提供的任何實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)性的實(shí)施例或?qū)嶒?yàn) 結(jié)果都旨在說(shuō)明本發(fā)明，因此不應(yīng)當(dāng)將其解釋為限制或約束本發(fā)明的 范圍。此外，本文中陳述的任何理論、操作機(jī)理、論據(jù)或結(jié)論都有意 要進(jìn)一步增強(qiáng)對(duì)本發(fā)明的理解，而不是打算以這種理論、操作機(jī)理、論據(jù)或結(jié)論的方式來(lái)限制本發(fā)明。在閱讀權(quán)利要求時(shí)，例如"一個(gè)"、 "至少一個(gè)"和"至少一部分"的措詞都不是旨在將權(quán)利要求僅限于 一件物品，除非進(jìn)行相反地明確聲明。另外，當(dāng)使用文字"至少一部 分，，和/或"一部分，，時(shí)，權(quán)利要求可以包括一部分和/或全部物品，除 非進(jìn)行相反地明確聲明。
權(quán)利要求
1. 一種方法，包括提供傳感器，所述傳感器具有第一部件和第二部件，所述第一部件包括第一電極和第二電極，所述第二電極與所述第一電極由不導(dǎo)電的間隙分隔開(kāi)，所述第二部件包括第三電極，所述第三電極被設(shè)置為與所述第一部件相對(duì)；順序地向所述第一電極施加第一電壓波形和向所述第二電極施加第二電壓波形；使所述第三電極與所述第一部件電容性地耦合，以響應(yīng)所述第一波形的施加提供第一信號(hào)，以及響應(yīng)所述第二波形的施加提供第二信號(hào)；以及將所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)相對(duì)于彼此進(jìn)行評(píng)估，以將所述第三電極的位置判定為，與從所述第一電極上的第一點(diǎn)開(kāi)始沿著所述間隙到達(dá)所述第二電極上的第二點(diǎn)的范圍相對(duì)應(yīng)的四個(gè)或多個(gè)不同位置中的一個(gè)位置。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述第二波形與所述第一波 形反相，所述評(píng)估包括從所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)確定出和； 從所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)確定出差； /人所述和與所述差確定出比率；以及作為所述比率的函數(shù)確定所述四個(gè)或多個(gè)不同位置中的一個(gè)位置。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，包括在向所述第 一 電才及施加所述第 一 電壓波形期間向所述第二電才及施 加第三電壓波形，所述第一信號(hào)對(duì)應(yīng)于所述第一電極對(duì)所述第一電壓 波形的響應(yīng)以及所述第二電才及對(duì)所述第三電壓波形的響應(yīng)；在向所述第二電極施加所述第二電壓波形期間向所述第 一電極施加第四電壓波形；所述第二信號(hào)對(duì)應(yīng)于所述第一電極對(duì)所述第四電壓 波形的響應(yīng)以及所述第二電極對(duì)所述第二電壓波形的響應(yīng)；從所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)確定出比率，所述第一信號(hào)和所 述第二信號(hào)中的一個(gè)對(duì)應(yīng)于和，而所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)中的另一個(gè)對(duì)應(yīng)于差；以及作為所述比率的函數(shù)確定所述四個(gè)或多個(gè)不同位置中的一個(gè)位置。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述第一波形和所述第三波 形基本相同，所述第四波形基本與所述第二波形反相。
5. 如權(quán)利要求3所述的方法，其中，述所述第一波形基本與所述 第三波形反相，所述第二波形與所述第四波形基本相同。
6. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述四個(gè)或多個(gè)位置的個(gè)數(shù) 至少為八個(gè)，所述評(píng)估包括作為所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)之間 關(guān)系的函數(shù)插入所述位置中的一個(gè)，所述第一部件包括多個(gè)分段軌道， 所述電極和所述第二電極被包括在從所述多個(gè)軌道中選擇出的一個(gè)軌 道中，所述第二部件跨過(guò)所述多個(gè)軌道延伸，所述方法進(jìn)一步包括確定一組第 一位，所述第 一位中的每一個(gè)對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)軌道中 的不同的一個(gè)；以及根據(jù)所述評(píng)估確定一組第二位，所述多個(gè)第二位對(duì)應(yīng)于所述位置 中沿所述范圍的、用于所述多個(gè)軌道的一個(gè)選定軌道的位置，與所述 第二位相比，所述第一位是較高有效位。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述第三部件包括具有第一 部分和第二部分的電極，所述第一部分的大小被設(shè)置為跨過(guò)所有的所 述軌道，所述第二部分的大小和形狀被設(shè)置為跨過(guò)所述多個(gè)軌道中的 所述選定軌道，并小于所有所述多個(gè)軌道。
8. —種方法，包括向傳感器軌道施加電壓波形序列，所述軌道包括第一電極和第二 電極，所述第二電極與所述第一電極由不導(dǎo)電的間隙分隔開(kāi)，第三電 極被設(shè)置為與所述軌道相對(duì)；使所述第三電才及與所述第一電極和第二電極電容性地耦合，以響 應(yīng)所述波形序列提供檢測(cè)信號(hào)序列；處理所述檢測(cè)信號(hào)序列以對(duì)信號(hào)和與信號(hào)差進(jìn)行比較；以及相對(duì)于沿著所述第一電^L、所述間隙和所述第二電極的范圍，插 入所述第三電才及的位置。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述施加電壓波形序列包括 在電壓波形序列期間的不同時(shí)刻，向所述第一電才及施加第一波形，以 及向所述第二電極施加第二波形，所述第二波形大致與所述第 一波形 反相。
10. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述檢測(cè)信號(hào)序列包括來(lái) 自所述第一電極的第一信號(hào)，以及來(lái)自所述第二電極的第二信號(hào)，所 述處理包括從所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)確定出所述信號(hào)和與信 號(hào)差。
11. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述施加電壓波形序列包 括在所述波形序列的第一周期，同時(shí)向所述第一電極和第二電極施 加第一對(duì)電壓波形，以及在所述波形序列的第二周期，同時(shí)向所述第 一電極和第二電極施加第二對(duì)電壓波形，并且還包括從所述第 一對(duì)電壓波形和所述第二對(duì)電壓波形的 一個(gè)中確定出所 述信號(hào)和；以及從所述第 一對(duì)電壓波和所述第二對(duì)電壓波形的另 一個(gè)中確定出所 述信號(hào)差。
12. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述插入將所述位置判定為沿著所述范圍的八個(gè)或多個(gè)位置中的 一 個(gè)，所述傳感器軌道為從多 個(gè)傳感器軌道中選擇出的 一個(gè)，并且所述第三電極延伸跨過(guò)所述多個(gè)軌道，所述方法進(jìn)一步包括確定一組第 一位，所述第 一位中的每一個(gè)對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)軌道中 的不同的一個(gè)；以及才艮據(jù)所述插入確定一組第二位，與所述第二位相比，所述第一位 是較高有效位。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述第三部件包括具有第 一部分、第二部分和第三部分的電極，所述第一部分的大小被設(shè)置為 跨過(guò)所有的所述軌道，所述第二部分的大小和形狀被設(shè)置為僅跨過(guò)所 述多個(gè)軌道中的兩個(gè)軌道，所述兩個(gè)軌道包括所述選定軌道，所述第 三部分的大小和形狀被設(shè)置為僅跨過(guò)所述選定軌道。
14. 一種裝置，包括包括軌道的傳感器面，其具有第一電極和第二電極，所述第二電 極與所述第 一 電極由不導(dǎo)電的間隙分隔開(kāi)；'4全測(cè)設(shè)備，與所述軌道隔開(kāi)，以通過(guò)電容性耦合從所述第一電招^ 和第二電極接收信號(hào)；以及傳感器電路，與所述軌道和所述檢測(cè)設(shè)備電耦合，所述電路被構(gòu) 建為向所述第一電極和第二電極提供電壓波形序列，并通過(guò)比較信號(hào) 和與信號(hào)差，處理來(lái)自所述;f企測(cè)設(shè)備的、響應(yīng)于所述波形序列的4全測(cè)信號(hào)序列，以相對(duì)于沿著所述第一電極和第二電極的位置范圍，插入 所述檢測(cè)設(shè)備的位置。
15. 如權(quán)利要求14所述的裝置，其中，所述傳感器面被安裝成隨 著第一軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述檢測(cè)設(shè)備被安裝成隨著第二軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并且所述裝 置被構(gòu)建為基于所述位置，提供對(duì)應(yīng)于扭矩的輸出。
16. 如權(quán)利要求15所述的裝置，其中，所述傳感器面和所述檢測(cè)設(shè)備通過(guò)電容耦合被操作地耦合到所述傳感器電路。
17. 如權(quán)利要求14所述的裝置，其中，所述傳感器面包括多個(gè)其他的軌道，所述4企測(cè)設(shè)備延伸5爭(zhēng)過(guò)所述其他的軌道。
18. 如權(quán)利要求14所述的裝置，其中，所述電^各包括用于確定比 率并基于所述比率插入所述位置的裝置，該裝置具有確定八個(gè)或更多 可能位置中的任意一個(gè)的分辨率。
19. 如權(quán)利要求14所述的裝置，其中，所述檢測(cè)設(shè)備包括這樣的 電才及，其第一部分延伸通過(guò)所述軌道和所述其他軌道，其第二部分延 伸通過(guò)所述軌道，并且未通過(guò)其他所有軌道。
20. 如權(quán)利要求18所述的裝置，其中，所述電極包括第三部分， 所述第三部分的大小和位置被設(shè)置為僅延伸通過(guò)所述軌道，并且所述 第二部分的大小和位置被設(shè)定為僅延伸通過(guò)所述軌道，以及延伸通過(guò)所述其他軌道之一。
21. —種方法，包括用傳感器對(duì)多個(gè)第 一位進(jìn)行編碼，所述傳感器包括多個(gè)傳感器軌 道和電才及，所述第 一位中的每一個(gè)對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)傳感器軌道中的不 同的一個(gè)；向所述多個(gè)軌道中指定的一個(gè)的第一電極段施加第一電壓波形， 以及向多個(gè)軌道中指定的一個(gè)的第二電極段施加第二電壓波形，所述 第 一 段和第二段由不導(dǎo)電的間隙分隔開(kāi)；使所述電極與所述第 一段電容性地耦合，以響應(yīng)所述第 一電壓波 形提供第一信號(hào)，以及使所述電極與所述第二段電容性地耦合，以響 應(yīng)所述第二電壓波形提供第二信號(hào)；以及通過(guò)傳感器將多個(gè)第二位確定為所述第一信號(hào)和第二信號(hào)的函 數(shù)，所述第一位和第二位表示被檢測(cè)到的位置，并且與所述第二位相比，所述第一位是較高有效位。
22. 如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述多個(gè)傳感器軌道中的 各個(gè)被分割以提供多個(gè)電極段，用于各個(gè)傳感器軌道中的每一個(gè)的電 極段數(shù)量彼此不同，所述傳感器軌道中被指定的一個(gè)具有比其他傳感 器軌道多的電極段，所述第 一 電極段和第二電極段都屬于所述傳感器 軌道中被指定的 一個(gè)軌道的電極段。
23. 如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述確定包括 生成所述第 一信號(hào)與第二信號(hào)之間的差，以及所述第 一信號(hào)與所述第二信號(hào)絕對(duì)值的和；以及作為所述差與所述和的函數(shù)，插入所述第二位。
24. 如權(quán)利要求21所述的方法，包括 在所述檢測(cè)設(shè)備上提供延伸跨過(guò)所述軌道的電極； 使所述檢測(cè)設(shè)備與一對(duì)電極軌道段相重疊，所述一對(duì)電極軌道段屬于除了所述傳感器軌道中指定的一個(gè)軌道之外的其他傳感器軌道中 的一個(gè)；同時(shí)使所述檢測(cè)設(shè)備與所述一對(duì)電極軌道^:電容地耦合； 提供在所述耦合期間從所述一對(duì)電極軌道段接收的 一對(duì)信號(hào)的總和。
25. 如權(quán)利要求21所述的方法，包括 在所述傳感器面上承載所述傳感器軌道；在延伸跨過(guò)所述傳感器軌道的檢測(cè)設(shè)備上承載所述電極；以及 相對(duì)于所述傳感器面和檢測(cè)設(shè)備中的一個(gè)，移動(dòng)所述傳感器面和 ^r測(cè)i殳備中的至少另 一個(gè)。
26. 如權(quán)利要求25所述的方法，其中，所述傳感器軌道中的每一 個(gè)都遵循大致為圓形的路徑，所述移動(dòng)包括旋轉(zhuǎn)所述傳感器面和檢測(cè)設(shè)備中的一個(gè)或多個(gè)。
27. 如權(quán)利要求25所述的方法，包括根據(jù)建立的序列施加多個(gè) 變壓信號(hào)，以執(zhí)行所述編碼。
28. —種裝置，包括包括多個(gè)軌道的傳感器面，所述軌道相互分隔開(kāi)，并且所述軌道 中指定的一個(gè)軌道包括第一電極和第二電極，所述第二電極與所述第 一電極由不導(dǎo)電的間隙分隔開(kāi)；檢測(cè)設(shè)備，與所述軌道分隔開(kāi)，并延伸3爭(zhēng)過(guò)所述軌道，以通過(guò)與 所述軌道中的一個(gè)或多個(gè)的電容性耦合來(lái)接收信號(hào)；以及傳感器電路，與所述軌道和所述檢測(cè)設(shè)備電耦合，所述電路被構(gòu) 建為，響應(yīng)根據(jù)建立的序列而施加到所述多個(gè)軌道的不同軌道上的變 壓，從所述檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)到的連續(xù)信號(hào)圖中生成多個(gè)第一位，所述電 路還被構(gòu)建為，作為第一信號(hào)和第二信號(hào)的函數(shù)生成多個(gè)第二位，所 述第 一信號(hào)由與所述第 一電極電容性耦合的所述檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)，并響 應(yīng)于第一電壓波形生成，所述第二信號(hào)由與所述第二電極電容性耦合 的所述^r測(cè)i殳備^r測(cè)，并響應(yīng)于第二電壓波形生成，所述第一位和第 二位表示所述4全測(cè)設(shè)備被檢測(cè)到的沿著所述軌道的位置，并且與所述 第二位相比，所述第一位是較高有效位。
29. 如權(quán)利要求28所述的裝置，其中，所述電路至少部分地被提 供為微處理器，并包括可由所述微處理器執(zhí)行的編程指令限定的操作 邏輯。
30. 如權(quán)利要求28所述的裝置，其中，所述電路包括操作邏輯， 所述邏輯中的至少 一部分是硬連線的形式。
31. 如權(quán)利要求28所述的裝置，其中，所述傳感器面和所述檢測(cè) 設(shè)備通過(guò)旋轉(zhuǎn)耦合^皮相互耦合在一起，所述耦合被構(gòu)建為用于相對(duì)于所述傳感器面和檢測(cè)設(shè)備中的 一個(gè)，移動(dòng)所述傳感器面和檢測(cè)設(shè)備中 的至少另 一 個(gè)，所述傳感器面包括承載有各個(gè)所述軌道的不導(dǎo)電基底, 各個(gè)所述軌道都遵循大致為圓形的路徑。
32. 如權(quán)利要求28所述的裝置，其中，所述電路包括信號(hào)源，所 述信號(hào)源具有反相輸出節(jié)點(diǎn)和非反相輸出節(jié)點(diǎn)，所述軌道中的第 一個(gè) 包括第一組導(dǎo)電電極，各個(gè)所述的第一組導(dǎo)電電極由第一組不導(dǎo)電間 隙中的相應(yīng)間隙相互隔開(kāi)，所述軌道中的第二個(gè)包括第二組導(dǎo)電電極， 各個(gè)所述的第二組導(dǎo)電電極由第二組不導(dǎo)電間隙中的相應(yīng)間隙相互隔 開(kāi)，所述第一組電極包括電耦合于所述非反相輸出節(jié)點(diǎn)的第一子集， 以及電耦合于所述反相輸出節(jié)點(diǎn)的第二子集，所述第一子集和第二子 集中的電極沿著所述第一軌道相互交替。
33. 如權(quán)利要求32所述的裝置，其中，所述軌道中的第三個(gè)包括 第三組導(dǎo)電電極，各個(gè)所述的第三組導(dǎo)電電極由第三組不導(dǎo)電間隙中 的相應(yīng)間隙相互隔開(kāi)，所述軌道中的第四個(gè)包4舌第四組導(dǎo)電電才及，各 個(gè)所述的第四組導(dǎo)電電才及由第四組不導(dǎo)電間隙中的相應(yīng)間隙相互隔 開(kāi)，所述第一組電極的個(gè)數(shù)多于所述第二組電極的個(gè)數(shù)，所述第二組 電極的個(gè)數(shù)多于所述第三組電極的個(gè)數(shù)，所述第三組電極的個(gè)數(shù)多于 所述第四組電才及的個(gè)H所述第四組電極中的每一個(gè)沿著第四個(gè)所述 軌道延伸的距離，大于所述第三組電極中的每一個(gè)沿著所述第三個(gè)軌 道延伸的距離；所述第三組電極中的每一個(gè)沿著所述第三個(gè)軌道延伸 的距離，大于所述第二組電極中的每一個(gè)沿著所述第二個(gè)軌道延伸的 距離；以及所述第二組電極中的每一個(gè)沿著所述第二個(gè)軌道延伸的距 離，大于所述第一組電極中的每一個(gè)沿著所述第一個(gè)軌道延伸的距離。
34. —種裝置，包括用于對(duì)多個(gè)第一位進(jìn)行編碼的裝置，所述多個(gè)第一位中的每一個(gè) 對(duì)應(yīng)于由傳感器面承載的多個(gè)傳感器軌道中不同的一個(gè)，所述編碼裝 置包括檢測(cè)設(shè)備，所述檢測(cè)設(shè)備被設(shè)置為與所述傳感器面相對(duì)以延伸跨過(guò)所述多個(gè)軌道，并與所述傳感器面隔開(kāi)，所述檢測(cè)設(shè)備包括電極； 用于向所述多個(gè)軌道中指定的一個(gè)的第一電極段施加第一電壓波形，以及向所述多個(gè)軌道中指定的一個(gè)的第二電極段施加第二電壓波形的裝置，所述第 一 段和第二段由不導(dǎo)電的間隙分隔開(kāi)；用于使所述電極與所述第 一段電容性地耦合以響應(yīng)所述第 一 電壓波形提供第 一信號(hào)、以及響應(yīng)所述第二電壓波形提供第二信號(hào)的裝置；以及用于通過(guò)傳感器將多個(gè)第二位確定為所述第一信號(hào)和第二信號(hào)的 函數(shù)的裝置，所述一組第二位和第二位表示被檢測(cè)到的位置，并且與 所述第二位相比，所述第一位是較高有效位。
35. —種裝置，包括 第一軸；第二軸；扭轉(zhuǎn)部件，將所述第一軸和第二軸耦合在一起；第一轉(zhuǎn)子，固定于所述第一軸以和其一起轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第一轉(zhuǎn)子包 括具有第一電極和第二電極的第一面，所述第一電極和第二電極由不 導(dǎo)電的間隙分隔開(kāi)；第二轉(zhuǎn)子，固定于所述第二軸以和其一起轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第二轉(zhuǎn)子包 括與所述第一面相對(duì)并隔開(kāi)的第二面，所述第二面包括第三電極；以 及傳感器電路，與所述第一電極、第二電極和第三電極耦合，所述 傳感器電路被構(gòu)建為向所述第一電極和第二電極提供電壓波形序列， 所述電壓波形序列包括與其他信號(hào)反相的至少一個(gè)信號(hào)；以及處理通 過(guò)所述第三電極與所述第一電極和第二電極的電容耦合檢測(cè)到的信號(hào) 序列，以確定所述第三電極相對(duì)于所述第一面的位置。
36. 如權(quán)利要求35所述的裝置，其中，所述第一面包括可操作地 耦合于所述傳感器電路的第一導(dǎo)電環(huán)，所述第二面包括與所述第三電 極電連接的第二導(dǎo)電環(huán)，所述第 一導(dǎo)電環(huán)和第二導(dǎo)電環(huán)彼此相對(duì)排列，以使得來(lái)自于所述第三電極的檢測(cè)信號(hào)電容耦合到所述傳感器電路。
37. 如權(quán)利要求36所述的裝置，還包括與所述傳感器電路的至少 一部分連接的定子，所述定子包括被構(gòu)建為與所述第一導(dǎo)電環(huán)電容耦 合的第三導(dǎo)電環(huán)。
38. 如權(quán)利要求35所述的裝置，其中，所述傳感器電路包括用于 將所述位置判定為至少八個(gè)可能的位置中的 一個(gè)的裝置。
39. 如權(quán)利要求35所述的裝置，其中，所述傳感器電路包括用于 將所述位置判定為至少六十四個(gè)可能的位置中的一個(gè)的裝置。
40. 如權(quán)利要求35所述的裝置，其中，所述第一電極和第二電極 屬于由所述第一面承載的電極軌道，所述第二面具有包含所述第三電 極在內(nèi)的多個(gè)拾取電才及。
41. 一種裝置，包括第一傳感器部件，限定有多個(gè)相互隔開(kāi)的軌道，所述多個(gè)軌道中 的每一個(gè)包括多個(gè)電容電極段，所述電極段由相應(yīng)的不導(dǎo)電間隙彼此隔開(kāi)；第二傳感器部件，包括電容電極，所述電極與所述多個(gè)軌道隔開(kāi) 并跨過(guò)所述軌道，以相應(yīng)地重疊所述各個(gè)軌道的一個(gè)或多個(gè)l爻；以及電路，包括電信號(hào)源、邏輯和檢測(cè)電路，所述電信號(hào)源在一系列 的時(shí)間周期生成信號(hào)圖，在各個(gè)所述的時(shí)間周期，所述信號(hào)圖分別向 所述多個(gè)軌道中每一個(gè)軌道的多個(gè)段中的每個(gè)段提供變壓，所述;f全測(cè) 電路與所述電極電耦合，所述電極與所述多個(gè)軌道中每一個(gè)軌道的一 個(gè)或多個(gè)電極段電容耦合，以檢測(cè) 一 系列與所述信號(hào)圖對(duì)應(yīng)的發(fā)射信 號(hào)，所述邏輯響應(yīng)于所述信號(hào)源和所述4企測(cè)電路，以確定所述電才及相 對(duì)于所述多個(gè)軌道的位置的相應(yīng)信息。
42. 如權(quán)利要求41所述的裝置，其中，所述電路至少部分被提供 為微處理器，所述邏輯至少部分地被提供為可由所述微處理器執(zhí)行的 編程指令。
43. 如權(quán)利要求41所述的裝置，其中，所述邏輯的至少一部分是 硬連線離散的形式，所述電路的至少 一部分由專用的電路組件來(lái)提供。
44. 如權(quán)利要求41所述的裝置，其中，所述第二部件和所述第一 部件通過(guò)旋轉(zhuǎn)耦合纟皮耦合在一起，并被構(gòu)建成其至少相對(duì)于所述第一 部件和第二部件的一個(gè)來(lái)移動(dòng)另一個(gè)，所述第一部件包括承載各個(gè)所 述軌道的不導(dǎo)電基底，各個(gè)所述軌道遵循大致為圓形的路徑。
45. 如權(quán)利要求44所述的裝置，其中，分別用于所述多個(gè)軌道中 的每一個(gè)的段由第一子集和第二子集構(gòu)成，所述第一子集的段耦合于 第一電節(jié)點(diǎn)，所述第二子集的段耦合于第二電節(jié)點(diǎn)，所述第一電節(jié)點(diǎn) 與所述信號(hào)源的反相輸出電連接，所述第二電節(jié)點(diǎn)與所述信號(hào)源的非 反相輸出電連接，所述第一子集的段與所述第二子集的段交替。
46. 如權(quán)利要求44所述的裝置，其中，所述軌道中的每一個(gè)具有 不同的長(zhǎng)度，并對(duì)應(yīng)于多個(gè)半徑中的不同一個(gè)，所述多個(gè)半徑中的每 一個(gè)從共同的基準(zhǔn)點(diǎn)延伸，并具有不同的長(zhǎng)度。
47. 如權(quán)利要求41所述的裝置，其中，所述段由在基底上形成的 金屬鍍層構(gòu)成，所述軌道中一個(gè)軌道的多個(gè)段中的每個(gè)段具有的長(zhǎng)度 是所述軌道中的另 一個(gè)軌道的多個(gè)段中的每個(gè)段的至少兩倍，用于所 述多個(gè)軌道的每一個(gè)的多個(gè)段數(shù)量是不同的。
48. 如權(quán)利要求47所述的裝置，其中，所述多個(gè)軌道中每個(gè)軌道 具有的長(zhǎng)度大約相等。
49. 如權(quán)利要求41所述的裝置，其中，所述第一部件和所述第二 部件中的至少一個(gè)被構(gòu)建成能夠移動(dòng)，以相對(duì)于所述軌道改變所述電 極的位置，所述電路包括這樣的裝置，其用于在第一時(shí)間順序地向所 述多個(gè)軌道中指定的一個(gè)軌道的多個(gè)段中的第一個(gè)段提供第一電壓波 形，以及在第二時(shí)間向所述多個(gè)軌道中指定的 一個(gè)軌道的多個(gè)段中的 第二個(gè)段提供第二電壓波形，并且所述電路包括這樣的裝置，其用于 響應(yīng)所述提供裝置，從所述發(fā)射的信號(hào)序列確定多個(gè)第一位，以及從 所檢測(cè)到的信號(hào)中確定多個(gè)第二位；與所述第二位相比，所述第一位 是較高有效位。
50. —種裝置，包括傳感設(shè)備，包括限定有多個(gè)軌道的面，所述多個(gè)軌道相互電絕緣， 所述多個(gè)軌道中的第 一個(gè)包括第 一組電極，所述第 一組電極由第 一組 不導(dǎo)電間隙中的各個(gè)相應(yīng)間隙相互隔開(kāi)；所述多個(gè)軌道中的第二個(gè)包 括第二組電極，所述第二組電極由第二組不導(dǎo)電間隙中的各個(gè)相應(yīng)間 隙相互隔開(kāi)；所述第一組電極包括所述電極與第一電節(jié)點(diǎn)耦合的第一 子集，以及與第二電節(jié)點(diǎn)耦合的第二子集，所述第一子集的電極和所 述第二子集的電極沿著所述多個(gè)軌道中的第一個(gè)軌道相互交替；電信號(hào)電路，包括耦合于所述第一節(jié)點(diǎn)的非反相輸出，以及耦合 于所述第二節(jié)點(diǎn)的反相輸出；以及電極設(shè)備，其被設(shè)置為與所述面相對(duì)，以與所述第一組電極和第 二組電極中的 一個(gè)或多個(gè)電極電容性耦合，所述電極設(shè)備可操作以提 供所述電極設(shè)備相對(duì)于所述多個(gè)軌道的位置的相應(yīng)信號(hào)。
51. 如權(quán)利要求50所述的裝置，其中，所述第一組電極中每一個(gè) 的長(zhǎng)度大于所述第二組電極中的每一個(gè)，所述第一組電極的個(gè)數(shù)小于 所述第二組電極的個(gè)數(shù)。
52. 如權(quán)利要求51所述的裝置，其中，所述第一組電極的每一個(gè) 與所述第二組電極中的至少兩個(gè)電極以及所述第二組間隙中的至少一個(gè)間隙重疊，所述第二組電極中的每一個(gè)與所述第一組電極中的兩個(gè) 電才及以及所述第一組間隙中的一個(gè)相應(yīng)間隙重疊。
53. 如權(quán)利要求50所述的裝置，其中，所述軌道中的第三個(gè)包括 第三組電才及，各個(gè)所述的第三組電極由第三組不導(dǎo)電間隙中的相應(yīng)間 隙相互隔開(kāi)，所述軌道中的第四個(gè)包括第四組電極，各個(gè)所述的第四 組電才及由第四組不導(dǎo)電間隙中的相應(yīng)間隙相互隔開(kāi)，所述第一組電極 的個(gè)數(shù)多于所述第二組電極的個(gè)數(shù)，所述第二組電極的個(gè)數(shù)多于所述 第三組電極的個(gè)數(shù)，所述第三組電極的個(gè)數(shù)多于所述第四組電極的個(gè) 數(shù)，所述第四組電極中的每一個(gè)沿著第四個(gè)所述軌道延伸的距離，大 于所述第三組電極中的每一個(gè)沿著所述第三個(gè)軌道延伸的距離；所述 第三組電極中的每一個(gè)沿著所述第三個(gè)軌道延伸的距離，大于所述第 二組電極中的每一個(gè)沿著所述第二個(gè)軌道延伸的距離；以及所述第二 組電極中的每一個(gè)沿著所述第二個(gè)軌道延伸的距離，大于所述第一組 電才及中的每一個(gè)沿著所述第一個(gè)軌道延伸的距離。
54. 如權(quán)利要求53所述的裝置，其中，所述軌道段對(duì)應(yīng)于格雷碼 圖案，以對(duì)所述^r測(cè)設(shè)備相對(duì)于所述多個(gè)軌道的位置進(jìn)^f編碼。
55. 如權(quán)利要求50所述的裝置，其中，所述多個(gè)軌道中的每一個(gè) 具有不同的長(zhǎng)度，并相互同心。
56. 如權(quán)利要求50所述的裝置，其中，所述電極設(shè)備包括大致連 續(xù)的電極，所述大致連續(xù)的電極跨過(guò)所述多個(gè)軌道，并被構(gòu)建為通過(guò) 電容耦合檢測(cè)發(fā)射信號(hào)圖，所述發(fā)射信號(hào)圖對(duì)應(yīng)于由所述電信號(hào)電路 向所述多個(gè)軌道提供的信號(hào)，并表示所述檢測(cè)設(shè)備相對(duì)于所述多個(gè)軌 道的位置。
57. 如權(quán)利要求50所述的裝置，其中，所述第二組電極包括第一 電極子集和第二電極子集，所述第一電極子集和第二電極子集具有相互交替的部件，所述第二組電極具有的電極數(shù)量大于所述第一組電極具有的電極數(shù)量；所述信號(hào)電路包括用于同時(shí)向所述第一電極子集中的各個(gè)電極施 加第一電壓波形、以及向所述第二電極子集中的各個(gè)電極施加第二電 壓波形的裝置，所述第二電壓波形大約與所述第一電壓波形反相；所述信號(hào)電路包括這樣 一 種裝置，其用于在第 一 時(shí)間向所述第一 組電極的部件提供第 一變壓，以及用于在第一時(shí)間之后的第二時(shí)間向 所述第二組電極的部件提供第二變壓；以及還包括響應(yīng)于所述同時(shí)施加裝置、基于電極設(shè)備提供的信號(hào)圖確 定粗略位置的裝置，以及響應(yīng)于所述順序提供裝置、基于電極設(shè)備提 供的另 一信號(hào)圖細(xì)化粗略位置的裝置。
58. —種方法，包括生成信號(hào)圖以重復(fù)地向傳感器的兩個(gè)或多個(gè)軌道中的每一 個(gè)提供 變壓；使所述傳感器的電極與所述軌道電容地耦合，以通過(guò)檢測(cè)響應(yīng)于 所述信號(hào)圖發(fā)射的第 一組信號(hào)，來(lái)確定沿著所述軌道的第 一 電極位置；相對(duì)于所述電極和軌道中的一個(gè)，移動(dòng)所述電極和軌道中的至少 另一個(gè)，以使得沿著所述軌道的第二電極位置不同于所述第一電;^及位 置；以及通過(guò)電容性地耦合到所述多個(gè)軌道的電極，4全測(cè)響應(yīng)于所述信號(hào) 圖發(fā)射的第二組信號(hào)，以確定所述第二電極的位置。
59. 如權(quán)利要求58所述的方法，其中所述移動(dòng)包括旋轉(zhuǎn)所述軌道 和所述電極至少其一 ，并且所述多個(gè)軌道都是封閉環(huán)路的形式。
60. 如權(quán)利要求58所述的方法，其中，所述多個(gè)軌道中的第一個(gè) 包括第 一組電極段，各個(gè)所述第 一組電極段由第 一組不導(dǎo)電間隙中的 相應(yīng)間隙相互隔開(kāi)；所述多個(gè)軌道中的第二個(gè)包括第二組電極段，各 個(gè)所述第二組電極段由第二組不導(dǎo)電間隙中的相應(yīng)間隙相互隔開(kāi)；所述第一組電極段包括第一電極子集和第二電極子集，所述第一電極子 集中的每個(gè)部件與所述第二電極子集中的每個(gè)部件沿著所述第一個(gè)軌道相互交^奪。
61. 如權(quán)利要求60所述的方法，其中，所述生成包括 向所述第一子集中的多個(gè)電極段中的一個(gè)提供第一電壓波形，以使得從屬于所述第 一 組電極段的電極發(fā)射第 一信號(hào)；向所述第二子集中的多個(gè)所述電極段中的 一個(gè)提供第二電壓波 形，以使得從屬于所述第 一組電極段的電極發(fā)射第二信號(hào)；當(dāng)處于所述第一電極位置時(shí)，所述電極重疊所述第一子集中的多 個(gè)電極段中的一個(gè)、所述第二子集中的多個(gè)電極段中的一個(gè)、以及位 于它們之間的不導(dǎo)電間隙；以及作為所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)的函數(shù)確定所述第一電極的位置。
62. 如權(quán)利要求61所述的方法，其中，所述第一電壓波形被提供 到所述第 一子集的電極段之一 ，而所述第二電壓波形被提供到所述第 二子集的電極段之一，所述第二信號(hào)大約與所述第一信號(hào)反相，所述 電極提供表示所述第 一 信號(hào)與第二信號(hào)的和的輸出信號(hào)。
63. 如^L利要求61所述的方法，包括根據(jù)建立的序列在不同的時(shí)間施加所述第 一電壓波形和所述第二 電壓波形；為所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)中的每一個(gè)從所述電極提供輸出 信號(hào)；以及作為所述第一信號(hào)和第二信號(hào)的函數(shù)插入所述第一電極的位置， 所述多個(gè)軌道中的所述第一個(gè)軌道具有比所述軌道中的所述第二個(gè)軌 道多的電極l殳。
64. 如權(quán)利要求60所述的方法，其中，所述第二組電極,爻的各個(gè)電極沿著所述多個(gè)軌道中第二個(gè)軌道的長(zhǎng)度大于所述第一組電極段的 各個(gè)電極沿著所述多個(gè)軌道中所述第 一個(gè)軌道的長(zhǎng)度。
全文摘要
傳感器(100)包括具有多個(gè)彼此分開(kāi)的軌道(120)的面(112)。這些軌道(120)中的一個(gè)軌道具有被電絕緣的間隙(132)隔開(kāi)的第一電極(134)和第二電極(136)。傳感器(100)還包括延伸跨過(guò)所述軌道的檢測(cè)裝置(114)，用于通過(guò)電容性耦合來(lái)接收信號(hào)。電耦合到軌道(120)和檢測(cè)裝置(114)的傳感電路(110)，被構(gòu)造成根據(jù)所建立的序列來(lái)生成施加到軌道(120)的連續(xù)信號(hào)圖的多個(gè)第一位。電路(110)還被構(gòu)造成響應(yīng)于來(lái)自檢測(cè)裝置(114)的信號(hào)圖而生成多個(gè)第二位。所述第一位和第二位表示檢測(cè)裝置(114)沿著軌道(120)的位置，與所述第二位相比，所述第一位是較高有效位。
文檔編號(hào)G01P3/48GK101218512SQ200580021154
公開(kāi)日2008年7月9日 申請(qǐng)日期2005年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月23日
發(fā)明者杰弗瑞·托拉, 肯尼斯·A·布朗 申請(qǐng)人:Fe技術(shù)服務(wù)公司