[发明专利]用于确定可移动物体的精细位置值的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过根据权利要求1的分类部分阐述的位置传感器确定描述可移动物体的瞬时绝对位置的精细位置值z的方法和适合于实施这种方法的设备。

背景技术

在不是在前公告的德国专利申请DE 10 2009 010 242.6中描述的绝对位置传感器包括所谓的分段计数器，该分段计数器具有作为激励单元的磁体载体，该磁体载体固定地连接到可移动物体，多个永磁体安装在该磁体载体上，所述多个永磁体在运动方向上彼此间隔开地布置，所述多个永磁体的交替连续的北极和南极形成所谓的测量区段，所述测量区段覆盖待监测的可移动物体的运动范围，并且通过所述测量区段的计数而确定所述可移动物体的粗略位置值。

固定传感器单元用于该计数操作以及所述测量区段的精细分辨，所述传感器单元包括至少两个例如由霍尔元件形成的用于确定相应的瞬时精细位置值z的传感器。

发明内容

诚然，在本说明书中主要参考位置传感器，关于所述位置传感器，使用了配备有至少一个永磁体的激励单元和磁场传感器，但这仅仅表示一个优选的选择。如果所述激励单元和所述传感器之间的相互作用通过另一个物理参数产生，则也可以以相同的方式使用根据本发明的方法。通过如下事实将清楚的是，当前说明书使用了表述“测量区段”而不是术语“磁体区段”。在任何情况下，所述至少两个传感器中的每一个传感器都输送出电传感器信号。

当位置传感器在主电源失效的情况下仍然能够通过备用电池正确地对测量区段进行计数时它们已经常常被称为“绝对的”，从而当电源恢复时，即使待监测物体在此期间已经继续移动，正确的区段计数值也立即可用。在上述德国专利申请DE 10 2009 010 242.6中描述的位置计数器在严格意义上讲是比较“绝对的”，也就是说，其不需要这种备用电池来对测量区段进行连续的正确计数，因为为此目的而需要的电能通过激励单元和维甘德线(Wiegand wire)装置从待监测物体的动能获得。对于所有这些类型的位置传感器来说，都可以以相同方式使用本发明。

由电子处理单元根据通过所述测量区段的计数确定的粗略位置值和通过对所述测量区段的分辨获得的精细位置值z确定明确的总位置值，该总位置值的精度对应于精细位置值z的精度。

根据所述激励单元中的永磁体的相应数量，使用根据本发明的方法的位置传感器可以具有单个测量区域或涉及精细分辨的多个测量区段。在前者的情况下，所述测量区段在整个测量距离上延伸，也就是说，在线性运动的情况下，所述测量区段例如在待监测物体的整个运动范围上延伸，或者在旋转运动的情况下，所述测量区段在小于180°的旋转角度范围上延伸，例如，如果将要检测机动车辆的加速器踏板或制动踏板的枢转运动范围，则就是这种情况。需要至少两个测量区段来覆盖更大的旋转角范围，特别是360°的整圆。

作为其替换方案，所述测量距离被多个测量区段覆盖。由于所述测量区段在运动方向上的长度通常并不精确相等，因此所述传感器供给准周期传感器信号，其中半周期长度分别对应于测量区段长度。然而，即使当所述测量区段长度精确相等时，也不会包括在严格意义上周期性的传感器信号，因为其幅度值在一个测量区段到另一个测量区域通常具有不同的弯曲形状。

因为传感器信号的近似周期性，可以将精细位置值z像角度值一样来处理，而与待监测的运动是涉及线性位移还是旋转运动无关。在这方面应该注意的是，在旋转传感器的情况下，只有当360°的整圆角度仅被两个测量区段覆盖时，这些角度值才对应于待监测物体(例如轴)的整圈的角度值。

在所有其他情况下，例如关于上述的根据德国专利申请DE 10 2009 010242.6的位置传感器，轴旋转的全角度被细分为多个(例如λ个)测量区段。涵盖每个传感器信号的360°的周期对应于两个测量区段的角度范围，因而只有轴的整圈的λ/2个部分。由此发生的实际位置的不确定性通过测量区段的计数来弥补。由于区段计数装置能够计数多于λ个的测量区段，这种位置传感器形成了多圈装置，这种多圈装置能够以精确测量关系追踪大量整圈，并且对其进行分辨。

如果待监测物体在运动，则粗略位置值和精细位置值都依赖于时间而变化，使得精细位置值的精确表示为z(t)。如果所述物体静止，则z为固定值(忽略了由噪音引起的波动)，该固定值对应于瞬时位置，并且不改变，直到再次发生运动。当物体停止时z分别采取的值可以彼此完全不同，因为可以在最广泛的不同位置处发生停止，每个位置都由其相关的粗略位置值和精细位置值来唯一地表征。