[发明专利]电容型编码器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于检测诸如转子等可移动部件相对于被固定设置的定子的相对位置的编码器，尤其涉及一种利用电容耦合获取位置信息的、低能耗的电容型编码器。

背景技术

公知有被用作传感器的电容型编码器，其用于获取关于旋转主体的旋转信息。这种电容型编码器能够利用高频信号高灵敏地获取旋转主体的旋转信息，并且还具有利用电容耦合的原理的薄型结构以使得编码器实现微型化。

在JP61-105421A中公开的电容型编码器包括：旋转板10，其被安装在可相对于主体旋转的旋转轴上；以及固定板12，其被安装在主体上以面对旋转板10，从而可以检测旋转板相对于固定板的旋转位移(displacement)。

在固定板的表面上沿着圆周方向按照固定间隔来设置多个发射电极。电压施加电路对发射电极施加相位被连续偏置预定程度的正弦波或方波，从而八个相位电极可形成作为单元多套电极。对于所施加的正弦波，需要提供能够生成中间电压的、复杂的模拟放大器，这会加大能耗。

在旋转板的表面上设置与电极的套数相同数目的接收电极，从而各个接收电极面对固定板上的各套电极中的连续的发射电极。

如上所述，在电容型编码器中，已经采用了如上配置，即以固定间隔设置多个发射电极并且对各激励电极施加具有预定偏置相位的交流电压，并且将接收电极设置成面对激励电极以便通过分析由接收电极检测到的电容信号的相位差和所施加的交流电压来获取发射电极和接收电极之间的相对移动量。鉴于当供电中断时通过电池实现对电容型编码器的电源备份以维持编码器的功能，需要利用尺寸小、重量轻、低能耗的电容型编码器高准确度地执行诸如旋转主体等可移动部件的位置检测。

发明内容

本发明提供了一种电容型编码器，其能够基于来自可移动部件的信号低能耗地获取位置数据。

一种电容型编码器，包括：定子，具有彼此之间电独立并且被布置成被移位以彼此之间具有相位差的多个激励电极组，每组都由被环状地并且彼此电连接地布置的激励电极构成，从而形成了预定套数的激励电极，并且每组都具有与激励电极电独立的接收电极；可移动部件，设置成相对于所述定子可移动并且具有连接电极和发射电极，所述连接电极被环状地布置成面对所述定子的激励电极并具有与激励电极的套数相同的数目，所述发射电极与所述连接电极电连接并且被布置成面对所述定子的接收电极；激励装置，用于激励所述定子的激励电极；信号处理装置，用于处理所述可移动部件的连接电极中生成的并且由接收电极通过发射电极接收到的检测信号。

根据本发明的一个方面，在将激励电极的电压设定为各自的参考电压的情形下，所述激励装置对一个或多个激励电极组施加第一脉冲电压，并且同时对与施加了第一脉冲电压的一个或多个激励电极组具有180度相位差的一个或多个激励电极组施加第二脉冲电压，第一脉冲电压和第二脉冲电压的变化方向彼此相反，并且在完成了施加第一和第二脉冲电压之后，所述激励装置对与施加了第一和第二脉冲电压的激励电极组不同的一个或多个激励电极组施加第三脉冲电压，并且同时对与施加了第三脉冲电压的一个或多个激励电极组具有180度相位差的一个或多个激励电极组施加第四脉冲电压，第三脉冲电压和第四脉冲电压的变化方向彼此相反，并且当施加第一和第二脉冲电压时，所述信号处理装置保存由接收电极接收到的第一检测信号，并且当施加第三和第四脉冲电压时，所述信号处理装置保存由接收电极接收到的第二检测信号，以便基于第一和第二检测信号的组合来确定所述连接电极的参考线位于哪一个划分区域中，所述划分区域是通过将各套激励电极中的激励电极的一个布置周期划分为四个而预先确定的。

激励装置可对与施加了第一或第二脉冲电压的一个或多个激励电极组具有90度相位差的一个或多个激励电极组施加第三脉冲电压，并且同时对与施加了第三脉冲电压的一个或多个激励电极组具有180度相位差的一个或多个激励电极组施加第四脉冲电压。

激励装置可对激励电极组中的一个施加第一脉冲电压，同时对激励电极组中的与施加了第一脉冲电压的激励电极组具有180度相位差的一个激励电极组施加第二脉冲电压，并且所述激励装置对激励电极组中的与施加了第一或第二脉冲电压的激励电极组具有90度相位差的一个激励电极组施加第三脉冲电压，同时对与施加了第三脉冲电压的激励电极组具有180度相位差的激励电极组施加第四脉冲电压。