CN102648388B - 多转动传感器 - Google Patents

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Abstract

一种多转动角位置传感器，包括：主齿轮，其被配置为耦合于旋转构件并且响应于所述旋转构件的旋转而旋转经过主齿轮旋转范围；第一传感器齿轮，其与所述主齿轮啮合并且被配置为响应于主齿轮的旋转而经历比主齿轮多的角旋转；以及第二传感器齿轮，其与主齿轮啮合并且被配置为响应于主齿轮的旋转而经历比主齿轮多的角旋转并且比第一传感器齿轮少的角旋转。角位置传感器还包括：第一角位置传感器，其被配置为传感第一传感器齿轮的旋转并且产生第一输出信号，该第一输出信号指示第一传感器齿轮的旋转；以及第二角位置传感器，其被配置为传感第二传感器齿轮的旋转并且产生第二输出信号，该第二输出信号指示第二传感器齿轮的旋转。主齿轮以及第一传感器齿轮和第二传感器齿轮被配置为使得第一传感器齿轮和第二传感器齿轮响应于主齿轮旋转经过大于360度的预期的全主齿轮旋转范围而经历的360度绕转的数量方面的差异将为一个360度绕转或不足一个360度绕转。角位置传感器还包括处理器，该处理器被配置为：接收第一输出信号和第二输出信号，基于第一输出和第二输出而确定第一传感器齿轮的旋转和第二传感器齿轮的旋转之间的差异，基于该差异以及第一传感器齿轮或第二传感器齿轮的当前角位置而分别地确定第一传感器齿轮或第二传感器齿轮从第一传感器齿轮或第二传感器齿轮的初始角位置起的总的角旋转，以及基于第一传感器齿轮或第二传感器齿轮的总的角旋转而确定主齿轮的角位置。

Description

多转动传感器
本申请要求于2009年10月19日提交的名称为“用于多转动传感器的方法和设备(Method and Apparatus for a Multi-Turn Sensor)”的美国临时申请第61/252,912号的权益，为了所有目的而通过引用将该临时申请并入本文。
背景
提供了用于测量可旋转主体的旋转角以及特别地用于测量可以旋转大于360度的旋转构件的旋转角的技术。
在汽车工业中，某些应用使用方向盘的角度测量。例如，动力转向单元、电子稳定性控制、后轮转向系统、前灯转向以及滚动防止系统都可以利用方向盘的角位置的测量。因为方向盘的角位置可以变化至大于360度，所以使用可以对大于360度的旋转进行传感的角旋转传感器。在大多数汽车应用中，能够测量方向盘的六个完整旋转的多转动(multi-turn)传感器足以覆盖方向盘的整个运动范围。
已经被用于测量可旋转主体的在大于360度的范围内的旋转的系统的某些实例包括光学传感器，光学传感器使用多转动计数器和专用的算法将转动计数代码和来自一个或多个单一转动光学传感器的测量进行组合。另一种已经被使用的技术是例如使用游尺概念(Vernier concept)的齿轮减速比。然而，当使用齿轮减速比时，传感器的分辨率和精确度被不利地影响。例如，如果主齿轮与小的齿轮的齿数比是六比一，那么角度传感器的精确度将也被减小至六分之一。在许多情况下，这对于使用旋转角测量的系统可能不能提供足够的精确度。
因此，期望的是，具有改进的多转动传感器，该多转动传感器向可旋转主体例如方向盘柱的多圈转动提供高度的精确度，同时仍然是简单的并且容易被编程，使得其可以以低成本并且以小包装的形式被构建。
概述
多转动角位置传感器(multi-turn angular position sensor)的一个实施例包括：主齿轮，其被配置为耦合于旋转构件并且响应于旋转构件的旋转而旋转经过主齿轮旋转范围；第一传感器齿轮，其与主齿轮啮合并且被配置为响应于主齿轮的旋转而经历比主齿轮多的角旋转；以及第二传感器齿轮，其与主齿轮啮合并且被配置为响应于主齿轮的旋转而经历比主齿轮多的角旋转并且经历比第一传感器齿轮少的角旋转。多转动角位置传感器还包括：第一角位置传感器，其被配置和布置为传感第一传感器齿轮的旋转并且产生第一输出信号，该第一输出信号指示第一传感器齿轮的旋转；以及第二角位置传感器，其被配置和布置为传感第二传感器齿轮的旋转并且产生第二输出信号，该第二输出信号指示第二传感器齿轮的旋转；其中主齿轮以及第一传感器齿轮和第二传感器齿轮被配置为使得第一传感器齿轮和第二传感器齿轮响应于主齿轮旋转经过大于360度的预期的全主齿轮旋转范围而经历的360度绕转的数量上的差异将为一个360度绕转或不足一个360度绕转。多转动角位置传感器还包括：处理器，其被通信地耦合于第一角位置传感器和第二角位置传感器并且被配置为：接收第一输出信号和第二输出信号，基于第一输出和第二输出而确定第一传感器齿轮的旋转和第二传感器齿轮的旋转之间的差异，基于该差异以及第一传感器齿轮或第二传感器齿轮的当前角位置而分别地确定第一传感器齿轮或第二传感器齿轮分别从第一传感器齿轮或第二传感器齿轮的初始角位置起的总的角旋转，以及基于第一传感器齿轮或第二传感器齿轮的总的角旋转而确定主齿轮的角位置。
示例性多转动角位置传感器的实施可以包括以下特征中的一个或多个。处理器还被配置为：基于所述差异确定第一传感器齿轮或第二传感器齿轮从第一传感器齿轮或第二传感器齿轮的初始角位置起已经历的360度绕转的数量；以及基于第一传感器齿轮或第二传感器齿轮的当前角位置以及第一传感器齿轮或第二传感器齿轮已经历的360度绕转的数量而分别地确定第一传感器齿轮或第二传感器齿轮的总的角旋转。对于当主齿轮在主齿轮旋转范围中处于初始角位置时第一传感器齿轮和第二传感器齿轮的初始角位置来说，第一角位置传感器和第二角位置传感器的第一输出和第二输出是已知的，第一旋转角相关于第一传感器齿轮的初始角位置，并且第二旋转角相关于第二传感器齿轮的初始角位置。主齿轮具有齿数量Nm，第一传感器齿轮具有齿数量Ns1并且第二传感器齿轮具有齿数量Ns2，并且预期的全主齿轮旋转范围是Tm数量或更少数量的360度绕转，其中Nm、Ns1、Ns2和Tm是整数，并且乘积(Tm*Nm)能被Ns1和Ns2整除。齿数量Ns2比齿数量Ns1大一。Ns2是十八，Ns1是十七，Tm是六并且Nm是五十一。处理器基于包括以下的算法确定第一传感器齿轮和第二传感器齿轮的旋转之间的差异DIFF：
DIFF＝sen1-sen2
IF(DIFF＞180°)THEN DIFF＝DIFF-360°
ELSE IF(DIFF＜-180°)THEN DIFF＝DIFF+360°
ENDIF；以及
基于包括以下的关系式确定第一传感器齿轮或第二传感器齿轮已经历的360度绕转的数量TURN：
TURN = TRUNC [ DIFF + 180 - sen N 360 N ]
其中：sen1是第一传感器齿轮的被传感到的旋转，sen2是第二传感器齿轮的被传感到的旋转并且sen是第一传感器齿轮或第二传感器齿轮的被传感到的旋转，并且
N是第一传感器齿轮或第二传感器齿轮响应于主齿轮旋转经过期望的全主齿轮旋转范围而经历的360度绕转的数量。
示例性多转动角位置传感器的实施可以另外地或可选择地包括以下特征中的一个或多个。处理器基于包括以下的方程确定主齿轮的角位置MAIN_GEAR_POSITION：
OVERALL_SEN_POSITION＝TURN*360+sen
MAIN_GEAR_POSITION＝OVERALL_SEN_POSITION/GR
其中：GR是主齿轮和第一传感器齿轮之间的齿数比。第一角位置传感器或第二角位置传感器中的至少一个是霍尔效应传感器。
确定物体的角位置的方法的一个实施例包括：接收来自第一角位置传感器的第一输出，该第一输出指示与主齿轮啮合的第一传感器齿轮的旋转，主齿轮被配置为耦合于旋转构件并且响应于旋转构件的旋转而旋转经过主齿轮旋转范围，第一传感器齿轮被配置为响应于主齿轮的旋转而经历比主齿轮多的角旋转；接收来自第二角位置传感器的第二输出，该第二输出指示与主齿轮啮合的第二传感器齿轮的旋转，第二传感器齿轮被配置为响应于主齿轮的旋转而经历比主齿轮多的角旋转并且经历比第一传感器齿轮少的角旋转；基于第一输出和第二输出而确定第一传感器齿轮的旋转和第二传感器齿轮的旋转之间的差异；基于该差异以及第一传感器齿轮或第二传感器齿轮的当前角位置而分别地确定第一传感器齿轮或第二传感器齿轮从第一传感器齿轮或第二传感器齿轮的初始角位置起的总的角旋转；以及基于第一传感器齿轮或第二传感器齿轮的总的角旋转而确定主齿轮的角位置，其中主齿轮以及第一传感器齿轮和第二传感器齿轮被配置为使得第一传感器齿轮和第二传感器齿轮响应于主齿轮旋转经过大于360度的预期的全主齿轮旋转范围而经历的360度绕转的数量上的差异将为一个360度绕转或不足一个360度绕转。
示例性方法的实施还可以包括以下特征中的一个或多个。该方法还包括：基于所述差异确定第一传感器齿轮或第二传感器齿轮从第一传感器齿轮或第二传感器齿轮的初始角位置起已经历的360度绕转的数量；以及基于第一传感器齿轮或第二传感器齿轮的当前角位置以及第一传感器齿轮或第二传感器齿轮已经历的360度绕转的数量而确定第一传感器齿轮或第二传感器齿轮的总的角旋转。对于当主齿轮在主齿轮旋转范围中处于初始角位置时第一传感器齿轮和第二传感器齿轮的初始角位置来说，第一角位置传感器和第二角位置传感器的第一输出和第二输出是已知的，第一旋转角相关于第一传感器齿轮的初始角位置，并且第二旋转角相关于第二传感器齿轮的初始角位置。主齿轮具有齿数量Nm，第一传感器齿轮具有齿数量Ns1并且第二传感器齿轮具有齿数量Ns2，并且预期的全主齿轮旋转范围是Tm数量或更少数量的360度绕转，其中Nm、Ns1、Ns2和Tm是整数，并且乘积(Tm*Nm)能被Ns1和Ns2整除。齿数量Ns2比齿数量Ns1大一。Ns2是十八，Ns1是十七，Tm是六并且Nm是五十一。所述方法还包括：基于包括以下的算法确定第一传感器齿轮和第二传感器齿轮的旋转之间的差异DIFF：
DIFF＝sen1-sen2
IF(DIFF＞180°)THEN DIFF＝DIFF-360°
ELSE IF(DIFF＜-180°)THEN DIFF＝DIFF+360°
ENDIF；以及
基于包括以下的关系式确定第一传感器齿轮或第二传感器齿轮已经历的360度绕转的数量TURN：
TURN = TRUNC [ DIFF + 180 - sen N 360 N ]
其中：sen1是第一传感器齿轮的被传感到的旋转，sen2是第二传感器齿轮的被传感到的旋转并且sen是第一传感器齿轮或第二传感器齿轮的被传感到的旋转，并且N是第一传感器齿轮或第二传感器齿轮响应于主齿轮旋转经过期望的全主齿轮旋转范围而经历的360度绕转的数量。
示例性方法的实施可以另外地或可选择地包括以下特征中的一个或多个。所述方法还包括：基于包括以下的方程确定主齿轮的角位置MAIN_GEAR_OSITION：
OVERALL_SEN_POSITION＝TURN*360+sen；以及
MAIN_GEAR_POSITION＝OVERALL_SEN_POSTTION/GR
其中：GR是主齿轮和第一传感器齿轮之间的齿数比。第一角位置传感器或第二角位置传感器中的至少一个是霍尔效应传感器。
多转动角位置传感器的另一个实施例包括：第一传感器装置，其用于传感与主齿轮啮合的第一传感器齿轮的旋转并且用于输出第一输出，该第一输出指示第一传感器齿轮的旋转，主齿轮被配置为耦合于旋转构件并且响应于旋转构件的旋转而旋转经过主齿轮旋转范围，第一传感器齿轮被配置为响应于主齿轮的旋转而经历比主齿轮多的角旋转；第二传感器装置，其用于传感与主齿轮啮合的第二传感器齿轮的旋转并且用于输出第二输出，该第二输出指示第二传感器齿轮的旋转，第二传感器齿轮被配置为响应于主齿轮的旋转而经历比主齿轮多的角旋转并且经历比第一传感器齿轮少的角旋转；以及处理器装置，其用于：接收第一输出，接收第二输出，基于第一输出和第二输出而确定第一传感器齿轮的旋转和第二传感器齿轮的旋转之间的差异，基于该差异以及第一传感器齿轮或第二传感器齿轮的当前角位置而分别地确定第一传感器齿轮或第二传感器齿轮从第一传感器齿轮或第二传感器齿轮的初始角位置起的总的角旋转，以及基于第一传感器齿轮或第二传感器齿轮的总的角旋转而确定主齿轮的角位置。主齿轮以及第一传感器齿轮和第二传感器齿轮被配置为使得第一传感器齿轮和第二传感器齿轮响应于主齿轮旋转经过大于360度的预期的全主齿轮旋转范围而经历的360度绕转的数量上的差异将为一个360度绕转或不足一个360度绕转。
附图简述
图1是包括多转动传感器的交通工具的示意性的图示。
图2是多转动传感器的透视图。
图3是在图2的多转动传感器中使用的处理器系统的功能框图。
图4是示出了图2的多转动传感器的两个传感器齿轮的旋转角与主齿轮的旋转角之间的关系比对的图。
图5是突出显示出在420度旋转角下的图2的多转动传感器的两个传感器齿轮与主齿轮的旋转角之间的差异的具体实例的图。
图6是图示了图2的多转动传感器的主齿轮的旋转角与传感器齿轮的旋转角的差异(DIFF)比对的图。
图7是图示了图2的传感器齿轮中的一个传感器齿轮的转动计数数量与传感器齿轮的旋转角的差异(DIFF)比对的图。
图8是使用图2的多转动传感器来确定旋转构件的旋转角的过程的流程图。
详细描述
参照图1，交通工具100包括主体102以及被耦合于转向柱106的方向盘104。多转动传感器110被耦合于转向柱106。多转动传感器110能够测量方向盘柱的一系列多圈旋转的角位置，并且向中央处理器130提供指示角位置的数据。中央处理器130可以被耦合于交通工具100的其他系统，其中所述其他系统使用方向盘柱106的角度测量。例如，中央处理器130可以被用于处理角位置信号并且向其他系统提供这些角位置信号，所述其他系统包括电子稳定性控制、滚动控制、后轮转向、前灯转向、滚动防止和/或其他的使用方向盘的角位置的系统。交通工具100可以是轿车、卡车、公共汽车或其他的交通工具。
参照图2，多转动传感器110的实施例包括壳体112、主齿轮114、第一传感器齿轮116以及第二传感器齿轮118。主齿轮114的齿与第一传感器齿轮116的齿和第二传感器齿轮118的齿啮合和咬合。第一传感器齿轮116和第二传感器齿轮118每个包括磁体119，磁体119被插入第一传感器齿轮116和第二传感器齿轮118的各自的中心。在本实施例中，磁体119与霍尔效应传感器(图3)共同地使用，以测量第一传感器齿轮116和第二传感器齿轮118的从零至360度的角位置。代替使用霍尔效应传感器，可以使用其他类型的角位置传感器。例如，可以使用各向异性磁电阻传感器、光学传感器、电感传感器、电容传感器和/或电阻传感器。根据所采用的角位置传感器的类型，磁体119可以或可以不被使用或提供，并且其他的测量系统(例如光学测量系统)可以被附接于第一传感器齿轮116和/或第二传感器齿轮118。
主齿轮114比第一传感器齿轮116和第二传感器齿轮118二者都大。主齿轮114提供中心部分以接收转向柱106的一部分。对于主齿轮114的每次绕转，第一传感器齿轮116旋转一定的旋转量。在本实施例中，主齿轮114具有51个齿，并且第一传感器齿轮116具有17个齿。因此，对于主齿轮114的每次绕转，第一传感器齿轮116旋转三次。第二传感器齿轮118比第一传感器齿轮116略微地大。在本实施例中，第二传感器齿轮118具有18个齿。
第一传感器齿轮116、第二传感器齿轮118和主齿轮114的齿数量被选择成使得对于主齿轮的预期的全旋转范围(其在本实施例中是六个360°绕转)而言，第一传感器齿轮116和第二传感器齿轮118的绕转的总数量的差异是一个完整的绕转。直到主齿轮旋转经过预期的全主齿轮旋转范围为止，传感器齿轮116和118的绕转的数量上的差异小于一。在本实施例中，对于主齿轮114的六个绕转而言，第一传感器齿轮116将绕转18次，并且第二传感器齿轮118将绕转17次。因为在主齿轮114的六个绕转期间第一传感器齿轮116和第二传感器齿轮118之间的绕转的数量在经过预期的全主齿轮旋转范围时的差异是一个，并且在经过预期的全主齿轮旋转范围之前小于一个，所以第一传感器齿轮116和第二传感器齿轮118的角位置之间的差异在零至360度之间(或在-180°至+180°之间)变化。这是因为在主齿轮114的六个绕转期间，第一传感器齿轮116和第二传感器齿轮118的角位置的差异永远不多于一个完整的绕转。在主齿轮的六个完整的绕转之后，第一传感器齿轮116和第二传感器齿轮118二者都将同时地已返回至其最初的位置，因为其已经分别完成了全部的17次和18次旋转。多转动传感器110还包括覆盖物117和印刷电路板113。印刷电路板113含有用于处理角位置传感器测量的电子部件。在所示的实施例中，多转动传感器110耦合于转向柱106的端部，并且覆盖物117是实心的。可选择地，覆盖物117可以设置有切口部分，使得转向柱穿过覆盖物117。
参照图3，多转动传感器110的处理系统包括第一角位置传感器120、第二角位置传感器122、处理器124以及被耦合于处理器124的存储器126。第一角位置传感器120测量第一传感器齿轮116的角位置。第二角位置传感器122测量第二传感器齿轮118的角位置。在本实例中，角位置传感器120和122是霍尔效应传感器。霍尔效应传感器120、122测量由传感器齿轮116、118中的磁体119引起的磁场的改变。角位置传感器120和122产生表现出第一传感器齿轮116和第二传感器齿轮118的从0°至360°的角位置的信号。这些角位置信号被提供至处理器124以进行本文公开的功能。
处理器124是可编程设备，例如中央处理单元(CPU)诸如由Corporation或制造的那些CPU、微控制器、特殊应用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)和/或逻辑门等等。存储器126包括随机存取存储器(RAM)和/或只读存储器(ROM)。存储器126存储计算机程序产品，计算机程序产品包括计算机可读的计算机可执行的软件代码，该软件代码含有被配置为在被执行时引起处理器124进行本文描述的各种功能的指令。可选择地，软件可以不直接地由处理器124执行，而是被配置为引起处理器124例如在指令被编译和执行时进行所描述的功能。
处理器124、第一角位置传感器120和第二角位置传感器122全部被安装在印刷电路板113上，其中印刷电路板113被容纳在多转动传感器110的壳体112和覆盖物117内。第一角位置传感器120和第二角位置传感器122被布置在印刷电路板上并且被定位在位于传感器齿轮116、118中的磁体119的上方。
虽然多转动传感器110包括具有51个齿的主齿轮114、具有17个齿的第一传感器齿轮116以及具有18个齿的第二传感器齿轮118，但是可以使用齿轮尺寸和齿数量的其他组合。例如，对于六转动传感器而言，是主齿轮114、第一传感器齿轮116和第二传感器齿轮118的齿数量的下述其他组合：即其相应地引起第一传感器齿轮116和第二传感器齿轮118对于主齿轮114的预期的全旋转范围(在此是六个绕转)的差异是一个绕转。示例性的齿轮齿组合包括：(40、15和16)、(22、11和12)、(15、9和10)、(57、18和19)和(70、20和21)。还可以使用齿轮齿数量的其他组合。如果主齿轮114的预期的全旋转范围多于或少于六个旋转，仍可以使用齿轮齿数量的其他组合。
确定使用齿轮齿数量和齿轮直径的哪个组合取决于转向柱106的尺寸以及齿轮正在被安装在其中的壳体112的尺寸。另一个影响待被选择的齿数量的因素是由转向柱106的旋转引起的主齿轮可以看到的绕转的数量。例如，如果五个主齿轮绕转将是预期的全旋转范围，那么将使用与对于预期的六个主齿轮绕转的全旋转范围所使用的齿轮齿组合不同的齿轮齿组合。用于选择齿轮的齿数量使得对于主齿轮114的预期的全运动范围的而言第一传感器齿轮116经历比第二传感器齿轮118少一个绕转的实施例方法包括以下的操作：
1.对于包括“Nm”齿数量的主齿轮114的预期的最大转动(360°绕转)数量“Tm”而言，主齿轮114旋转经过(Tm*Nm)齿数量。
2.对于第一传感器齿轮116和第二传感器齿轮118分别选择齿数量Ns1和Ns2，其中数量Ns1和Ns2的差异是1个齿并且量“Tm*Nm”能被Ns1和Ns2二者整除。
作为实施例，上文讨论的多转动传感器110包括具有51个齿的主齿轮114以及分别具有17个齿和18个齿的第一传感器齿轮116和第二传感器齿轮118。主齿轮114在六个全绕转期间旋转经过306(即51*6)个齿。数量306能分别地被17和18二者即被第一传感器齿轮116和第二传感器齿轮118的齿数量二者整除。可以使用其他的方法，例如使用相差两个齿、三个齿或其他齿数量的传感器齿轮。
在某些配置中，齿轮的齿数量可以被选择成使得对于主齿轮114的预期的全运动范围而言，传感器齿轮116、118的绕转的数量的差异不是(例如少于)一个全绕转。然而，通过使对于主齿轮114的预期的全运动范围而言的差异是一个完整的绕转，第一传感器齿轮116和第二传感器齿轮118在主齿轮114旋转超出预期的全运动范围之后将返回至其初始的相对位置。因此，多转动传感器110将继续给出合适的读数，即使主齿轮114的实际运动范围大于预期的全运动范围。在这些情况下，可以合适地确定比预期的全主齿轮旋转范围(在此是六个绕转)大的主齿轮旋转。
参照图4，图400示出了第一传感器齿轮116(被标记为17齿齿轮)和第二传感器齿轮118(被标记为18齿齿轮)在主齿轮114的六个完整的绕转期间所经历的旋转角。在本实例中，当主齿轮114在零度时，第一传感器齿轮116和第二传感器齿轮118初始地在零度。这些初始的位置是方便于图示，但是不是必需的。如通过图400可以看到的，第一传感器齿轮116和第二传感器齿轮118在主齿轮114旋转时随时间推移而改变其角位置。在本实例中，当主齿轮114处在零度时，第一传感器齿轮116和第二传感器齿轮118的差异是零度；当主齿轮114相对于0°在正方向上已旋转三个完整的绕转(即在+1080°)时，差异是+180°；并且当主齿轮114相对于0°在反方向上已旋转三个旋转(即在-1080°)时，差异是-180°。
参照图5，第一传感器齿轮116和第二传感器齿轮118的角位置的差异的一个具体的实例在图500中被突出显示。在所突出显示的实例中，第一传感器齿轮116在180度的角位置处并且第二传感器齿轮118在110°的角位置处。因此，在第一传感器齿轮116和第二传感器齿轮118的角位置之间的差异(DIFF)是+70°。以伪码表示的以下算法(1)被用于对经过主齿轮114的预期的全旋转范围(六个转动)时的DIFF进行计算：
DIFF＝sen1-sen2
IF(DIFF＞180°)THEN DIFF＝DIFF-360°
ELSE IF(DIFF＜-180°)THEN DIFF＝DIFF+360°(1)
ENDIF
其中：
sen1是第一传感器齿轮116的被传感到的角位置(从0°至+360°)，并且
sen2是第二传感器齿轮118的被传感到的角位置(从0°至+360°)。
算法(1)得到对于传感器齿轮116和118的在0°至+360°之间的被传感到的角位置sen1和sen2而言的在-180°至+180°之间的DIFF值。如果角位置传感器120和122输出不同于0°至+360°的范围内的角位置，那么将使用不同的算法计算DIFF。因为根据DIFF算法(1)的DIFF在经过主齿轮114的预期的全运动范围(从-1080°至+1080°)时线性地从-180°变化至+180°，所以70°的DIFF对于主齿轮114的具体位置是唯一的。在本实例中，主齿轮114的相应于+70°的DIFF的角位置是+420°。
参照图6，图600示出了DIFF(即第一传感器齿轮116和第二传感器齿轮118的角位置的差异)和主齿轮114的角位置之间的关系。如可以看到的，在主齿轮114在-1080度至+1080度之间旋转的同时，DIFF以线性的方式在-180度至+180度之间变化。这种线性关系图示了一种简单性，利用这种简单性通过知道第一传感器齿轮116和第二传感器齿轮118的角位置的差异而可以实现计算主齿轮114的唯一的角位置。
在确定主齿轮114的角位置时进行进一步的处理，以帮助改进由角位置传感器120和122提供的角分辨率。根据算法(1)的DIFF值是基于由角位置传感器120、122提供的两个角位置之间的差异。两个角位置例如由固定位数例如提供4096个值的12位来表示。如果DIFF值被直接地用于计算经过预期的主齿轮旋转范围(例如6个绕转)的主齿轮114的角位置，那么DIFF的4096个值被分布在主齿轮114的2,160°的旋转上。这计算出每个值略微地大于半度的分辨率。这种精确度对于某些应用例如在交通工具中使用的转向应用来说可能不是足够的。
为了增加多转动传感器110的精确度，第一传感器齿轮116或第二传感器齿轮118的转动数量针于指定的DIFF值来被识别。参照图7，图示了传感器齿轮中的具有17个齿的一个传感器齿轮(在该实例中是第一传感器齿轮116)的转动计数和相应的DIFF值之间的关系。图700示出了下述的阶梯函数：转动计数针对主齿轮在-1,080°时的-180°DIFF值而在-9处开始，转动计数针对第一传感器齿轮116的每次转动而向上递增，第一传感器齿轮116的转动计数针对主齿轮114处在+1,080°位置中时的+180°DIFF值而达到+9。
通过识别传感器齿轮116、118中的一个传感器齿轮的针对具体DIFF值的当前转动计数，由角位置传感器120、122中的一个角位置传感器提供的4096个值被分布在主齿轮114的120°旋转上(例如传感器齿轮116的2,160°/18转动)。转动计数可以被确定，因为如图6中所示的，DIFF算法是简单的线性关系，该线性关系对于主齿轮114在本实例中的六个旋转的预期的主齿轮旋转范围内的任何角位置而言是不重复的。通过识别第一传感器齿轮116相对于主齿轮在0°时的基准零转动计数位置而言的当前转动计数，主齿轮114的角位置的精确度可以被极大地增加。在本实例中，可以使用以下的方程计算第一传感器齿轮116被定位位置处的转动计数。
TURN = TRUNC [ DIFF + 180 - sen 1 N 1 360 N 1 ] - - - ( 2 )
其中：
DIFF使用上文的算法(1)确定，
N1是当主齿轮114旋转经过其全旋转范围时第一传感器齿轮116经历的绕转的数量(在本实例中N1＝18)(可选择地，sen2可以代替sen1使用并且N2＝17将然后代替N1＝18使用，在这种情况下TURN将是第二传感器齿轮118的转动计数)，并且
TURN是整数，该整数唯一地识别第一传感器齿轮116所在位置处的转动计数。当计算TURN时，在本实例中，值被舍去小数点后数位，而不被四舍五入，以达到整数值。
在使用方程(2)计算第一传感器齿轮116的TURN值之后，使用以下的方程计算第一传感器齿轮116的总位置：
OVERALL_SEN1_POSITION＝TURN*360+sen1  (3)
在方程3中，因为TURN值乘以360度再加上第一传感器齿轮116的测量值(sen1)给出第一传感器齿轮116的总位置，所以该总位置的精确度将与由角位置传感器120提供的精确度是相同的精确度，其中角位置传感器120用于测量第一传感器齿轮116的角位置。在使用方程(3)计算第一传感器齿轮的总位置之后，使用以下的方程计算主齿轮114的角位置。
MAIN_GEAR_POSITION＝OVERALL_SEN1_POSITION/GR  (4)
其中：
GR是主齿轮114中的齿数量与第一传感器齿轮116中的齿数量的比率。
因为由方程(4)给出的主齿轮114的角位置是第一齿轮位置除以GR，所以所计算的主齿轮位置的精确度通过使用相对于主齿轮114具有GR齿数比的齿轮而增加到GR倍。因为主齿轮114的齿数量和第一传感器齿轮116的齿数量之间的比率是三比一，所以在多转动传感器110的情况下精确度上的这种增加量是三倍。
以下的表格1列出了对于用于图2的多转动传感器110而言的针对第一传感器齿轮116和第二传感器齿轮118的各种角位置而得到的DIFF值、主齿轮114的角位置、第一传感器齿轮116的转动计数和总的角位置。表格1列出了对于第一传感器齿轮116的每旋转15度的角位置sen1和sen2。
表格1
主齿轮114的角位置可以被确定时的精确度取决于角位置传感器120和122的精确度，其中角位置传感器120和122被用于进行传感器齿轮116、118的角位置测量。例如，如果霍尔效应传感器输出代表第一传感器齿轮116和第二传感器齿轮118的角位置的12位字符，那么这对于第一传感器齿轮116和第二传感器齿轮118每旋转360度将产生4,096个值(212)。第一传感器齿轮116的总位置可以被指定在约0.0879°(即360°/4096)内。因为主齿轮114的齿数量与第一传感器齿轮116的齿数量的比率是三比一，所以齿轮116的旋转360°的值映射至主齿轮114的旋转120°。因此，主齿轮114的角位置可以被确定时的精确度是约0.029°(即0.0879/3或120°/4096)。因此，使用上文讨论的算法，从角位置传感器120和122可导出的角位置信息的精确度通过使用由方程(2)给出的转动数量(TURN)以及位置传感器测量值sen1(或可选择地sen2)而被改进。
参照图8，进一步参照图2和图3，使用图2的多转动传感器110测量可旋转主体的角位置的过程800包括所示的阶段。然而，过程800仅是示例并且不作为限制。过程800可以例如通过使阶段被增加、除去或重排列而被改变。
过程800在阶段804处开始，其中处理器124接收来自第一角位置传感器120和第二角位置传感器122的输出。从角位置传感器120和122接收的输出分别指示第一传感器齿轮116和第二传感器齿轮118的角位置。输出中的角位置指示传感器齿轮116和118的从初始的位置(在图5和图6中示出的实例中的零度)起的位移。例如，如上文讨论的，当主齿轮114在零度时，第一传感器齿轮116和第二传感器齿轮118也在零度的初始的位置。然而，这仅是示例并且齿轮的初始位置可以是与零不同的。
在接收传感器齿轮116和118的第一角位置指示和第二角位置指示后，过程800在阶段808处继续，在阶段808处，处理器124确定第一传感器齿轮116和第二传感器齿轮118的角位置之间的差异(DIFF)。DIFF的值指示第一传感器齿轮116和第二传感器齿轮118从其分别的初始的位置起的位移之间的相对差异。
在例如使用算法(1)确定第一传感器齿轮116和第二传感器齿轮118的角位置之间的差异(DIFF)后，处理器124在阶段812处确定第一传感器齿轮116和第二传感器齿轮118中的一个传感器齿轮从其初始的角位置起所经历的完整的转动或绕转的数量。在本实施例中，第一传感器齿轮116的转动数量使用方程(2)而确定为在-9至+9之间，处理器124基于第一传感器齿轮116和第二传感器齿轮118的角位置之间的差异DIFF而确定第一传感器齿轮116的完整的绕转的整数数量(TURN)。
在确定第一传感器齿轮116的变量TURN的值后，过程800在阶段816处继续，在阶段816处，处理器124基于变量TURN的值和第一传感器齿轮116的被接收的旋转角而确定第一传感器齿轮116的总的角位置。这可以使用方程(3)实现。知道第一传感器齿轮116的总的角位置并且知道第一传感器齿轮116和主齿轮114之间的齿数比，处理器124在阶段820处使用方程(4)来确定主齿轮114的角位置。在这种情况下，这可以通过以下来实现：将针对第一传感器齿轮116所确定的总的角位置除以三，得出主齿轮114的在主齿轮114被预期行进的+3或-3个完整的绕转内的角位置。
其他的实施方案在所附的权利要求的范围和精神内。例如，由于软件的性质，上文描述的功能可以使用软件、硬件、固件、固定线路(hardwiring)或这些中的任何的组合来实施。实施功能的特征还可以被物理地定位在各种位置处，包括被分布为使得功能的各部分被在不同的物理位置实施。根据本公开内容的多转动传感器可以被用于确定与转向柱不同的旋转构件的角旋转。
此外，多于一个发明可以被公开。

Claims (17)

1.一种多转动角位置传感器，包括：
主齿轮，其被配置为耦合于旋转构件并且响应于所述旋转构件的旋转而旋转经过主齿轮旋转范围；
第一传感器齿轮，其与所述主齿轮啮合并且被配置为响应于所述主齿轮的旋转而经历比所述主齿轮多的角旋转；
第二传感器齿轮，其与所述主齿轮啮合并且被配置为响应于所述主齿轮的旋转而经历比所述主齿轮多的角旋转并且经历比所述第一传感器齿轮少的角旋转；
第一角位置传感器，其被配置和布置为传感所述第一传感器齿轮的旋转并且产生第一输出信号，所述第一输出信号指示所述第一传感器齿轮的旋转角；
第二角位置传感器，其被配置和布置为传感所述第二传感器齿轮的旋转并且产生第二输出信号，所述第二输出信号指示所述第二传感器齿轮的旋转角；
其中所述主齿轮以及所述第一传感器齿轮和所述第二传感器齿轮被配置为使得所述第一传感器齿轮和所述第二传感器齿轮响应于所述主齿轮旋转经过大于360度的预期的全主齿轮旋转范围而经历的360度绕转的数量上的差异将为一个360度绕转或不足一个360度绕转，并且，其中所述主齿轮具有齿数量Nm，所述第一传感器齿轮具有齿数量Ns1并且所述第二传感器齿轮具有齿数量Ns2，并且预期的最大全主齿轮旋转范围等于Tm数量的360度绕转，其中Nm、Ns1、Ns2和Tm是整数，并且另外地其中乘积(Tm*Nm)能被Ns1和Ns2整除；以及
处理器，其被通信地耦合于所述第一角位置传感器和所述第二角位置传感器并且被配置为：
接收所述第一输出信号和所述第二输出信号，
基于所述第一输出信号和所述第二输出信号而确定所述第一传感器齿轮的旋转和所述第二传感器齿轮的旋转之间的差异DIFF，
基于所述差异DIFF以及所述第一传感器齿轮或所述第二传感器齿轮的当前角位置而分别地确定所述第一传感器齿轮或所述第二传感器齿轮从所述第一传感器齿轮或所述第二传感器齿轮的初始角位置起的总的角旋转，
基于所述第一传感器齿轮或所述第二传感器齿轮的所述总的角旋转而确定所述主齿轮的角位置，
基于包括以下的关系式确定所述第一传感器齿轮或所述第二传感器齿轮已经历的从所述第一传感器齿轮或所述第二传感器齿轮的所述初始角位置起的所述360度绕转的数量TURN：
TURN = TRUNC [ DIFF + 180 - sen N 360 N ]
其中sen是所述第一传感器齿轮或所述第二传感器齿轮的被传感到的旋转，并且N是所述第一传感器齿轮或所述第二传感器齿轮响应于所述主齿轮旋转经过所述预期的全主齿轮旋转范围而经历的所述360度绕转的数量。
2.根据权利要求1所述的多转动角位置传感器，其中所述处理器还被配置为：
基于所述第一传感器齿轮或所述第二传感器齿轮的所述当前角位置以及所述第一传感器齿轮或所述第二传感器齿轮已经历的所述360度绕转的数量而分别地确定所述第一传感器齿轮或所述第二传感器齿轮的所述总的角旋转。
3.根据权利要求1所述的多转动角位置传感器，其中对于当所述主齿轮在所述主齿轮旋转范围中处于初始角位置时所述第一传感器齿轮和所述第二传感器齿轮的所述初始角位置来说，所述第一角位置传感器和所述第二角位置传感器的所述第一输出信号和所述第二输出信号是已知的，所述第一传感器齿轮的旋转角相关于所述第一传感器齿轮的所述初始角位置，并且所述第二传感器齿轮的旋转角相关于所述第二传感器齿轮的所述初始角位置。
4.根据权利要求1所述的多转动角位置传感器，其中所述齿数量Ns2比所述齿数量Ns1大一。
5.根据权利要求4所述的多转动角位置传感器，其中Ns2是十八，Ns1是十七，Tm是六并且Nm是五十一。
6.根据权利要求2所述的多转动角位置传感器，其中所述处理器基于包括以下的算法确定所述第一传感器齿轮和所述第二传感器齿轮的旋转之间的差异DIFF：
DIFF＝sen1-sen2
IF(DIFF>180°)THEN DIFF＝DIFF-360°
ELSE IF(DIFF<-180°)THEN DIFF＝DIFF+360°
ENDIF，其中：
sen1是所述第一传感器齿轮的被传感到的旋转且sen2是所述第二传感器齿轮的被传感到的旋转
。
7.根据权利要求6所述的多转动角位置传感器，其中所述处理器基于包括以下的方程确定所述主齿轮的所述角位置MAIN_GEAR_POSITION：
OVERALL_SEN_POSITION＝TURN*360+sen；以及
MAIN_GEAR_POSITION＝OVERALL_SEN_POSITION/GR；
其中GR是所述主齿轮和所述第一传感器齿轮之间的齿数比。
8.根据权利要求1所述的多转动角位置传感器，其中所述第一角位置传感器或所述第二角位置传感器中的至少一个是霍尔效应传感器。
9.一种确定物体的角位置的方法，所述方法包括：
接收来自第一角位置传感器的第一输出，所述第一输出指示与主齿轮啮合的第一传感器齿轮的旋转角，所述主齿轮被配置为耦合于旋转构件并且响应于所述旋转构件的旋转而旋转经过主齿轮旋转范围，所述第一传感器齿轮被配置为响应于所述主齿轮的旋转而经历比所述主齿轮多的角旋转；
接收来自第二角位置传感器的第二输出，所述第二输出指示与所述主齿轮啮合的第二传感器齿轮的旋转角，所述第二传感器齿轮被配置为响应于所述主齿轮的旋转而经历比所述主齿轮多的角旋转并且经历比所述第一传感器齿轮少的角旋转；
基于所述第一输出和所述第二输出而确定所述第一传感器齿轮的旋转和所述第二传感器齿轮的旋转之间的差异DIFF；
基于所述差异DIFF以及所述第一传感器齿轮或所述第二传感器齿轮的当前角位置而分别地确定所述第一传感器齿轮或所述第二传感器齿轮从所述第一传感器齿轮或所述第二传感器齿轮的初始角位置起的总的角旋转；
基于所述第一传感器齿轮或所述第二传感器齿轮的所述总的角旋转而确定所述主齿轮的角位置，
其中所述主齿轮以及所述第一传感器齿轮和所述第二传感器齿轮被配置为使得所述第一传感器齿轮和所述第二传感器齿轮响应于所述主齿轮旋转经过大于360度的预期的全主齿轮旋转范围而经历的360度绕转的数量上的差异将为一个360度绕转或不足一个360度绕转，并且，其中所述主齿轮具有齿数量Nm，所述第一传感器齿轮具有齿数量Ns1并且所述第二传感器齿轮具有齿数量Ns2，并且预期的最大全主齿轮旋转范围等于Tm数量的360度绕转，其中Nm、Ns1、Ns2和Tm是整数，并且另外地其中乘积(Tm*Nm)能被Ns1和Ns2整除；以及
基于包括以下的关系式确定所述第一传感器齿轮或所述第二传感器齿轮已经历的从所述第一传感器齿轮或所述第二传感器齿轮的所述初始角位置起的所述360度绕转的数量TURN：
TURN = TRUNC [ DIFF + 180 - sen N 360 N ]
其中sen是所述第一传感器齿轮或所述第二传感器齿轮的被传感到的旋转，并且N是所述第一传感器齿轮或所述第二传感器齿轮响应于所述主齿轮旋转经过所述预期的全主齿轮旋转范围而经历的所述360度绕转的数量。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括：
基于所述第一传感器齿轮或所述第二传感器齿轮的所述当前角位置以及所述第一传感器齿轮或所述第二传感器齿轮已经历的所述360度绕转的数量而分别地确定所述第一传感器齿轮或所述第二传感器齿轮的所述总的角旋转。
11.根据权利要求9所述的方法，其中对于当所述主齿轮在所述主齿轮旋转范围中处于初始角位置时所述第一传感器齿轮和所述第二传感器齿轮的所述初始角位置来说，所述第一角位置传感器和所述第二角位置传感器的所述第一输出和所述第二输出是已知的，所述第一传感器齿轮的旋转角相关于所述第一传感器齿轮的所述初始角位置，并且所述第二传感器齿轮的旋转角相关于所述第二传感器齿轮的所述初始角位置。
12.根据权利要求9所述的方法，其中所述齿数量Ns2比所述齿数量Ns1大一。
13.根据权利要求12所述的方法，其中Ns2是十八，Ns1是十七，Tm是六并且Nm是五十一。
14.根据权利要求10所述的方法，还包括：
基于包括以下的算法确定所述第一传感器齿轮和所述第二传感器齿轮的旋转之间的差异DIFF：
DIFF＝sen1-sen2
IF(DIFF>180°)THEN DIFF＝DIFF-360°
ELSE IF(DIFF<-180°)THEN DIFF＝DIFF+360°
ENDIF，
其中：
sen1是所述第一传感器齿轮的被传感到的旋转且sen2是所述第二传感器齿轮的被传感到的旋转
。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括：
基于包括以下的方程确定所述主齿轮的所述角位置MAIN_GEAR_POSITION：
OVERALL_SEN_POSITION＝TURN*360+sen；以及
MAIN_GEAR_POSITION＝OVERALL_SEN_POSITION/GR；
其中GR是所述主齿轮和所述第一传感器齿轮之间的齿数比。
16.根据权利要求9所述的方法，其中所述第一角位置传感器或所述第二角位置传感器中的至少一个是霍尔效应传感器。
17.一种多转动角位置传感器，包括：
第一传感器装置，其用于传感与主齿轮啮合的第一传感器齿轮的旋转并且用于输出第一输出，所述第一输出指示所述第一传感器齿轮的旋转角，所述主齿轮被配置为耦合于旋转构件并且响应于所述旋转构件的旋转而旋转经过主齿轮旋转范围，所述第一传感器齿轮被配置为响应于所述主齿轮的旋转而经历比所述主齿轮多的角旋转；
第二传感器装置，其用于传感与所述主齿轮啮合的第二传感器齿轮的旋转并且用于输出第二输出，所述第二输出指示所述第二传感器齿轮的旋转角，所述第二传感器齿轮被配置为响应于所述主齿轮的旋转而经历比所述主齿轮多的角旋转并且经历比所述第一传感器齿轮少的角旋转；以及
处理器装置，其用于：
接收所述第一输出，
接收所述第二输出，
基于所述第一输出和所述第二输出而确定所述第一传感器齿轮的旋转和所述第二传感器齿轮的旋转之间的差异DIFF，
基于所述差异DIFF以及所述第一传感器齿轮或所述第二传感器齿轮的当前角位置而分别地确定所述第一传感器齿轮或所述第二传感器齿轮从所述第一传感器齿轮或所述第二传感器齿轮的初始角位置起的总的角旋转，
基于所述第一传感器齿轮或所述第二传感器齿轮的所述总的角旋转而确定所述主齿轮的角位置；
其中所述主齿轮以及所述第一传感器齿轮和所述第二传感器齿轮被配置为使得所述第一传感器齿轮和所述第二传感器齿轮响应于所述主齿轮旋转经过大于360度的预期的全主齿轮旋转范围而经历的360度绕转的数量上的差异将为一个360度绕转或不足一个360度绕转，并且，其中所述主齿轮具有齿数量Nm，所述第一传感器齿轮具有齿数量Ns1并且所述第二传感器齿轮具有齿数量Ns2，并且预期的最大全主齿轮旋转范围等于Tm数量的360度绕转，其中Nm、Ns1、Ns2和Tm是整数，并且另外地其中乘积(Tm*Nm)能被Ns1和Ns2整除，以及
基于包括以下的关系式确定所述第一传感器齿轮或所述第二传感器齿轮已经历的从所述第一传感器齿轮或所述第二传感器齿轮的所述初始角位置起的所述360度绕转的数量TURN：
TURN = TRUNC [ DIFF + 180 - sen N 360 N ]
其中sen是所述第一传感器齿轮或所述第二传感器齿轮的被传感到的旋转，并且N是所述第一传感器齿轮或所述第二传感器齿轮响应于所述主齿轮旋转经过所述预期的全主齿轮旋转范围而经历的所述360度绕转的数量。
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2953181B1 (fr) * 2009-11-30 2011-12-09 Jtekt Europe Sas Dispositif de determination de la position angulaire absolue du volant de conduite d'une direction assistee electrique de vehicule automobile a l'aide de parametres dynamiques ponderes du vehicule.
FR2963918A1 (fr) * 2010-08-20 2012-02-24 Jtekt Europe Sas Securisation du couple d'assistance par un estimateur d'effort sur la cremaillere
TWI500907B (zh) * 2011-01-07 2015-09-21 Oriental Motor Co Ltd 多圈旋轉絕對旋轉角之檢測裝置及該旋轉角之檢測方法
JP5545769B2 (ja) 2011-07-12 2014-07-09 オリエンタルモーター株式会社 アブソリュート変位量を算出する装置及びその方法
JP5420624B2 (ja) 2011-11-14 2014-02-19 オリエンタルモーター株式会社 多回転アブソリュート回転角検出装置及びアブソリュート回転角を検出する方法
US9389283B2 (en) 2013-07-26 2016-07-12 Sensata Technologies, Inc. System and method for converting output of sensors to absolute angular position of a rotating member
US9803997B2 (en) 2013-07-26 2017-10-31 Bei Sensors & Systems Company, Inc. System and method for determining absolute angular position of a rotating member
US9680348B2 (en) 2013-10-22 2017-06-13 Ultra Motion LLC Actuator position sensing
CN103983183B (zh) * 2014-05-09 2017-06-16 华东师范大学 一种方向盘转角传感器
US10436056B2 (en) 2015-06-23 2019-10-08 General Electric Company Relative position measurement
DE102016119881A1 (de) * 2016-10-19 2018-04-19 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Sensoreinrichtung zur Messung einer Linear- oder Rotationsbewegung eines Messobjekts
US10670386B2 (en) * 2018-04-19 2020-06-02 Infineon Technologies Ag Multi-turn counter sensor failure detection
DE102020001833A1 (de) * 2019-03-29 2020-10-01 Novoferm Tormatic Gmbh Getriebliche Anordnung mit einer Messeinrichtung
DE102020108676A1 (de) 2020-03-30 2021-09-30 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Steer-by-Wire-Lenksystem
DE102020115162A1 (de) 2020-06-08 2021-12-09 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Steer-by-Wire-Lenksystem
DE102020115163A1 (de) 2020-06-08 2021-12-09 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Steer-by-Wire-Lenksystem und Lenkungsaktuator
DE102022108293A1 (de) 2022-04-06 2023-10-12 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren zur Optimierung der Erfassungsgenauigkeit eines Lenkwinkels

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100464157C (zh) * 2005-11-07 2009-02-25 株式会社东海理化电机制作所 旋转角度检测装置
CN101458063A (zh) * 2009-01-06 2009-06-17 武汉理工大学 能同时测量转向角与转矩的转向传感器

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2938464A1 (de) * 1979-09-22 1981-04-09 Bayer Ag, 5090 Leverkusen Thermoplastische polycarbonate, ihre herstellung und ihre verwendung als formkoerper und folien
DE19506938A1 (de) * 1995-02-28 1996-08-29 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Winkelmessung bei einem drehbaren Körper
US6486294B1 (en) * 2002-02-19 2002-11-26 General Electric Company Production of poly(carbonate-co-ester) copolymers
GB0207345D0 (en) * 2002-03-28 2002-05-08 Unichema Chemie Bv Polyurethane
US6600004B1 (en) * 2002-04-10 2003-07-29 General Electric Company Method of preparing polyestercarbonates
DE10238640B4 (de) * 2002-08-19 2005-11-17 Sick Stegmann Gmbh Multiturn-Winkelmessgerät
ES2336110T3 (es) * 2003-06-16 2010-04-08 Teijin Limited Policarbonato y proceso para producirlo.
US7138479B2 (en) * 2003-12-31 2006-11-21 General Electric Company Aliphatic diol polycarbonates and their preparation
US7041775B2 (en) * 2004-04-20 2006-05-09 General Electric Company Method for preparing a polycarbonate oligomer mixture at low temperature for manufacturing polycarbonate
CN1989173B (zh) * 2004-05-31 2010-09-08 三井化学株式会社 脂肪族聚酯共聚物
US7638091B2 (en) * 2004-07-02 2009-12-29 Sabic Innovative Plastics Ip B. V. Methods of sterilizing polycarbonate articles and methods of manufacture
JP4415859B2 (ja) * 2005-01-12 2010-02-17 パナソニック株式会社 回転角度検出装置
JP2006234573A (ja) * 2005-02-24 2006-09-07 Tokai Rika Co Ltd 回転角度検出装置
US20070132449A1 (en) * 2005-12-08 2007-06-14 Madni Asad M Multi-turn non-contact angular position sensor
EP2006648A4 (en) * 2006-04-10 2012-04-04 Panasonic Corp ROTATION ANGLE DETECTOR
JP2007322358A (ja) * 2006-06-05 2007-12-13 Nsk Ltd 舵角センサ
EP1879087A3 (de) * 2006-07-10 2010-08-18 Brose Schliesssysteme GmbH & Co. KG Positionserfassungsanordnung für ein motorisch verstellbares Funktionselement in einem Kraftfahrzeug
US7928168B2 (en) * 2007-03-23 2011-04-19 Sabic Innovative Plastics Ip B.V. White light-shielding compositions and articles comprising same
US8000860B2 (en) * 2007-04-04 2011-08-16 Chung Shan Institute Of Science And Technology, Armaments Bureau, M.N.D. Steering angle sensor
US7691950B2 (en) * 2007-04-30 2010-04-06 Sabic Innovative Plastics Ip B.V. Polyester polycarbonate compositions, methods of making, and articles formed therefrom
FR2919385B1 (fr) * 2007-07-24 2009-10-09 Moving Magnet Tech Mmt Capteur magnetique sans contact de position absolue multitour a arbre traversant
KR100888242B1 (ko) * 2007-09-17 2009-03-10 엘지이노텍 주식회사 조향각 센싱장치 및 센싱방법
US7666972B2 (en) * 2007-10-18 2010-02-23 SABIC Innovative Plastics IP B., V. Isosorbide-based polycarbonates, method of making, and articles formed therefrom
US7671164B2 (en) * 2007-10-18 2010-03-02 Sabic Innovative Plastics Ip B.V. Aliphatic polycarbonates, methods of making, and articles formed therefrom
KR100911060B1 (ko) * 2008-04-17 2009-08-06 주식회사 에스티에프 절대회전각도를 검출하는 방법 및 그 방법을 포함하고 있는장치 및 기록매체
US7674872B2 (en) * 2008-06-17 2010-03-09 Sabic Innovative Plastics Ip B.V. Method of producing high molecular weight polymer
US8962770B2 (en) * 2009-12-30 2015-02-24 Sabic Global Technologies B.V. Blends of isosorbide-based copolycarbonate, method of making, and articles formed therefrom

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100464157C (zh) * 2005-11-07 2009-02-25 株式会社东海理化电机制作所 旋转角度检测装置
CN101458063A (zh) * 2009-01-06 2009-06-17 武汉理工大学 能同时测量转向角与转矩的转向传感器

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