用于绝对角度位置的感测系统的制作方法
【专利说明】用于绝对角度位置的感测系统
[0001]相关申请
[0002]本申请是于2013年7月26日提交的美国专利申请号13/951,847和于2013年7月26日提交的美国专利申请号13/951,858的延续，且要求于2013年7月26日提交的美国专利申请号13/951,847和于2013年7月26日提交的美国专利申请号13/951,858的优先权。以上申请的全部教导通过引用并入本文。
[0003]背景
[0004]霍尔效应传感器是响应于磁场改变其输出的传感器。霍尔效应传感器可以用于检测旋转构件的角度位置。对于这样的用途，霍尔效应传感器通常输出旋转构件的角度位置。例如，霍尔效应传感器的输出可以是0-360度，或0-2JT弧度。
[0005]概述
[0006]在一个实施方案中，传感器可以确定待感测旋转构件的绝对角度位置。该传感器可以包括配置成根据该旋转构件的旋转而旋转的传感器转子。该传感器转子可以包括联接至该传感器转子的第一磁体，和具有在其上的螺纹的轴。该传感器还可以包括套筒，该套筒可以包括第二磁体以及与该轴的螺纹互补的螺纹。该套筒可以配置成根据传感器转子的旋转沿该轴轴向地行进。该传感器还可以包括配置成感测第一磁体的定向的第一感测器(transducer)，以及配置成感测该第二磁体的沿该轴的位置的至少一个第二感测器。
[0007]该传感器还可以包括互补的保持对(complimentary retaining pair)，该保持对配置成促使套筒根据传感器转子的旋转沿该轴轴向行进。
[0008]该第一感测器或该至少一个第二感测器可以是霍尔效应感测器、光学感测器、电阻感测器，或感应式感测器。
[0009]该传感器还可以包括定位在第一磁体与第二磁体之间的磁屏蔽件。
[0010]该至少一个第二感测器可以包括多个感测器。该多个感测器的第一数量可以是该传感器可以计数的传感器转子圈数的第二数量、该传感器的感测长度，或该第二数量与该传感器的感测长度的组合的函数。
[0011]该多个感测器的第一数量可以是六个感测器，且该传感器可以计数的圈数的第二数量可以是十。
[0012]该传感器还可以包括处理器，该处理器配置成将来自第一感测器与该至少一个第二感测器的输出转换成该旋转构件的绝对角度位置的表征。
[0013]套筒可以联接有止动轴承，该止动轴承配置成如果径向跳动发生，保持套筒与轴的螺纹相关联，以使套筒能够响应于传感器转子的反转而与轴重新相关联。弹簧承载球组件是止动轴承的示例。
[0014]该至少一个第二感测器可以安装在印刷电路板上。
[0015]该印刷电路板可以是子印刷电路板，该子印刷电路板可以直角或其它角度安装至主电路板。第一感测器可以联接至主电路板。
[0016]在另一个实施方案中，用于使用传感器确定旋转构件的绝对角度位置的方法包括根据旋转构件的旋转使传感器转子旋转。该传感器转子可以包括联接至该传感器转子的第一磁体，和具有在其上的螺纹的轴。该方法还可以包括使套筒根据传感器转子的旋转沿该轴轴向地行进。套筒可以包括第二磁体以及与轴的螺纹互补的螺纹。该方法可以另外地包括在第一感测器处感测第一磁体的定向。该方法还可以包括通过至少一个第二感测器感测第二磁体的沿该轴的位置。
[0017]该方法还可以包括通过互补的保持对促使套筒根据转子的旋转沿轴轴向地行进。
[0018]该方法还可以包括从组中选择第一感测器或第二感测器，该组包括:霍尔效应感测器、光学感测器、电阻感测器，以及感应式感测器。
[0019]该方法还可以包括在第一磁体与第二磁体之间定位磁屏蔽件。
[0020]该方法还可以包括根据传感器可以计数的转子圈数的第二数量、传感器的感测长度，或它们的组合确定多个感测器的第一数量，其中，该至少一个第二感测器包括多个感测器。
[0021]所确定的该多个感测器的第一数量可以是六个感测器，且该传感器可以计数的圈数的第二数量可以是十。
[0022]该方法还可以包括在处理器处将来自第一感测器和至少一个第二感测器的输出转换成旋转构件的绝对角度位置的表征。
[0023]该方法还可以包括使套筒与止动轴承联接，该止动轴承配置成如果径向跳动发生，保持套筒与轴的螺纹相关联，以使套筒能够响应于转子的反转而与轴重新相关联。
[0024]该方法还可以包括将该至少一个第二感测器安装在印刷电路板上。
[0025]该方法还可以包括将印刷电路板以直角安装至主电路板，第一感测器联接至主电路板，其中，印刷电路板是子印刷电路板。
[0026]在另一个实施方案中，确定旋转构件的绝对角度位置的方法可以包括选择多个传感器中的至少一个传感器以用作至少一个选定的传感器。该选择可以基于该多个传感器的输出。该方法还可以包括基于该至少一个选定的传感器的输出和旋转构件的角度位置计算旋转构件的绝对角度位置。
[0027]选择该至少一个传感器可以包括确定该多个传感器的提供最高输出的传感器，且基于该至少一个选定的传感器相对于确定为具有最高输出的传感器的位置选择该至少一个选定的传感器。
[0028]计算绝对角度位置可以包括计算该至少一个选定的传感器中的多个传感器中的第一传感器的第一输出与该至少一个选定的传感器中的多个传感器中的第二传感器的第二输出的第一差异，基于第一差异与旋转构件的角度位置比的第二差异计算截断值，基于该截断值、该至少一个选定的传感器的标识符，以及旋转构件的角度位置计算圈数，且返回输出值，该输出值基于圈数的倍数与旋转构件的角度位置的输出差值。
[0029]计算圈数值可以包括将截断值与至少一个量程截断比较，确定该截断值的对应的范围，且基于所确定的对应的范围计算圈数值。
[0030]计算圈数值可以基于指示产生最高输出的给定的传感器相对于该多个传感器中的其它传感器的位置的值。
[0031]圈数值的倍数可以是4096。
[0032]输出值可以表示旋转构件的绝对角度旋转和角度旋转。
[0033]该方法还可以包括将常数相加至第一差异。
[0034]该多个传感器可以包括六个传感器。
[0035]该方法可以在现场可编程门阵列(FPGA)、处理器，以及查阅表(LUT)中的至少一个上执行。
[0036]在另一个实施方案中，用于确定旋转构件的绝对角度位置的系统可以包括传感器选择模块，该传感器选择模块配置成选择多个传感器中的至少一个传感器以用作至少一个选定的传感器。该选择可以基于该多个传感器的输出。该系统还可以包括计算模块，该计算模块配置成基于该至少一个选定的传感器的输出和旋转构件的角度位置计算旋转构件的绝对角度位置。
[0037]该选择模块还可以配置成选择该多个传感器中的提供最高输出的传感器，且基于该至少一个选定的传感器相对于确定为具有最高输出的传感器的位置选择该至少一个传感器。
[0038]该计算模块还可以配置成计算在该至少一个选定的传感器中的该多个传感器中的第一传感器的第一输出与所确定的至少一个传感器中的该多个传感器中的第二传感器的第二输出的第一差异。该计算模块还可以配置成基于第一差异与旋转构件的角度位置的比的第二差异计算截断值。该计算模块还可以进一步配置成基于截断值、至少一个选定的传感器的标识符，以及旋转构件的角度位置计算圈数，且配置成返回输出值，该输出值基于圈数值的倍数与旋转构件的角度位置的输出差异。
[0039]计算模块还可以配置成将截断值与至少一个量程截断比较，确定该截断值的对应的范围，且基于所确定的对应的范围计算圈数值。
[0040]计算模块还可以配置成基于具有最高输出的给定的传感器相对于该多个传感器中的其它传感器的位置计算圈数值。
[0041 ]圈数值的倍数可以是4096。
[0042]该输出值可以表示旋转构件的绝对角度旋转和相对角度位置。
[0043]该计算模块还可以配置成将常数相加至第一差异。
[0044]该多个传感器可以包括六个传感器。
[0045]该系统可以是现场可编程门阵列(FPGA)、处理器，以及查阅表(LUT)中的至少一个。
[0046]在另一个实施方案中，确定旋转构件的绝对角度位置的方法可以包括基于多个传感器中的给定的传感器的给定输出选择该多个传感器中的至少一个传感器的至少一个输出。该方法还可以包括基于选定的至少一个输出和旋转构件的角度位置计算旋转构件的绝对角度位置。
[0047]该选择可以包括将该多个传感器中的给定的传感器确定为提供相对于该多个传感器的其它输出的最高输出，且进一步地，其中，每个选定的至少一个输出是由对应的连续的传感器提供的连续的输出，该对应的连续的传感器相对于在该多个传感器的有序列表中的给定的传感器是连续的。
[0048]计算绝对角度位置可以包括计算第一差异，其中，对于多个连续的输出，该第一差异可以基于在每个选定的至少一个