CN105452815A - 用于确定移动装置的位置的位置传感器装置 - Google Patents

Abstract

一种用于确定移动装置(20，21，22)的位置的位置传感器装置(10)包括：检测单元(100)，用于检测移动装置(20，21，22)生成的信号；以及评估单元(110)，用于确定第一位置(α0_(t1))，该第一位置(α0_(t1))指定移动装置(20，21，22)在第一时间(t1)的位置的。误差距离确定单元(120)确定移动装置(20，21，22)的移动速度，并且根据该速度和传播延迟时间(T_pd)而确定至少一个误差距离(α_err1，α_err2，α_err3)，至少一个误差距离(α_err1，α_err2，α_err3)指定移动装置(20，21，22)在第一时间(t1)与第二时间(t2)之间移动的距离。位置校正单元(130)被配置成根据至少一个误差距离(α_err1，α_err2，α_err3)和第一位置(α0_(t1))而确定校正后位置(αcorr)。

Description

用于确定移动装置的位置的位置传感器装置

技术领域

本发明涉及一种用于确定移动装置(movingdevice)的位置的位置传感器装置。本发明还涉及一种用于确定移动装置的位置的方法。

背景技术

在对于移动装置(例如，旋转装置)的应用中，通常期望获得关于移动装置的位置的信息。移动装置可被配置为旋转装置，并且位置可以是旋转装置的旋转角度。旋转装置可包括磁体，以使得在旋转装置的旋转期间由磁体产生旋转磁场。为了在旋转移动期间确定旋转装置的当前位置，可使用可被配置为磁位置传感器装置的位置传感器装置。磁位置传感器装置可检测评估旋转磁体产生的旋转磁场，以便提供关于旋转装置的位置的信息。

磁位置传感器装置可布置在旋转磁体附近，以在旋转装置的轴的旋转移动期间检测旋转磁场。磁体可例如安装到旋转装置的轴。旋转装置的位置可通过指定旋转装置的旋转角度来指示。旋转装置的预定位置可被定义为具有旋转角度0°。0°与360°之间的范围中的旋转角度指示旋转装置相对于0°位置的位置。

位置传感器装置可包括用于检测移动装置生成的信号的检测单元以及用于确定移动装置的位置的评估单元。被配置为磁位置传感器装置的位置传感器装置可包括用于检测磁体的磁场的检测单元以及用于通过评估所检测的旋转磁场而确定旋转装置的位置的评估单元。位置传感器装置的检测单元可包括光学传感器或诸如霍尔传感器的磁传感器以及包括前端放大器、滤波器部件等的模拟前端。评估单元可包括模数转换器和数字后端，该数字后端执行例如抽选滤波和CORDIC算法。评估单元的数字后端和模拟检测单元均在移动装置的位置的计算期间引入延迟。该延迟时间被称为系统传播延迟。

由于在移动装置产生的信号(例如，磁场矢量)的测量和评估与(例如通过SPI接口)可获得移动装置的位置(例如，旋转装置的旋转角度)的时刻之间的该等待时间，位置传感器装置可能引入位置误差，例如，角度误差。位置误差与移动装置的速度成比例。在磁位置传感器装置的示例中，角度误差与旋转装置的旋转移动的速度成比例。在高速应用中，动态位置误差的影响可以显著较大。由于减小位置传感器的等待将增大输出噪声，因此一般无法减小系统传播延迟。

在具有例如10比特的分辨率的中等分辨率磁位置传感器装置中，在旋转角度的计算期间发生的误差表示高速旋转时的已有一些LSB。另外，存在最大速度也显著较高的一些应用。该误差影响一般不允许采用这样的传感器。此外，具有高分辨率慢核(例如，基于∑-Δ)的磁位置传感器需要引入了另外的延迟源的嵌入式内插器。

期望提供一种用于确定移动装置的位置的位置传感器装置，其实现了对由于位置传感器装置的传播延迟时间而导致的在位置确定期间所获得的位置误差的补偿。此外，期望指定用于确定移动装置的位置的方法，其实现了对由于位置传感器装置的传播延迟时间而导致的在位置确定期间所获得的位置误差的补偿。

发明内容

在权利要求1中指定了一种用于确定移动装置的位置的位置传感器装置。根据位置传感器装置的实施例，该传感器装置包括用于检测移动装置生成的信号的检测单元。检测单元被配置成在第一时间检测信号。位置传感器装置还包括用于通过评估所检测的信号而确定移动装置的位置的评估单元。评估单元被配置成检测第一位置，该第一位置指定移动装置在第一时间的位置。位置传感器装置还包括用于确定至少一个误差距离的误差距离确定单元，其中，所述至少一个误差距离指定移动装置在第一时间与第二时间之间所移动的距离，其中，所述第二时间在第一时间之后。位置传感器装置可包括用于输出校正后位置的位置校正单元，其中，所述校正后位置指定移动装置在第二时间的位置。误差距离确定单元被配置成确定移动装置的移动速度以及根据移动装置的移动速度和根据延迟时间而确定至少一个误差距离，该延迟时间指定第一时间与第二时间之间的持续时间。位置校正单元被配置成根据所述至少一个误差距离和第一位置而确定校正后位置。

误差距离确定单元可被配置成确定至少一个误差距离中的第一误差距离。误差距离确定单元可被配置成根据移动装置在第一时间与先前时间之间的移动速度而确定第一误差距离。

评估单元可被配置成评估第一时间和先前时间的检测信号。评估单元可被配置成确定移动装置的先前位置，该先前位置指定移动装置在先前时间的位置。误差距离确定单元可被配置成根据第一位置与先前位置之间的差以及第一时间与先前时间之间的差而确定移动装置的移动速度。位置校正单元可被配置成根据第一位置与第一误差距离之和而确定校正后位置。

误差距离确定单元可被配置成确定移动装置的移动加速度、以及根据移动装置的移动加速度和延迟时间而确定至少一个误差距离中的第二误差距离。位置校正单元被配置成根据第二误差距离而确定校正后位置。位置校正单元被配置成根据第一位置与第一误差距离及第二误差距离之和而确定校正后位置。

误差距离确定单元可被配置成确定移动装置的移动加速度的改变、以及根据移动装置的移动加速度的改变和延迟时间而确定至少一个误差距离中的第三误差距离。位置校正单元被配置成通过将第一位置与第一误差距离及第二误差距离之和与第三误差距离相加而确定校正后位置。

在权利要求12中限定了一种用于确定移动装置的位置的方法的实施例。该方法包括在第一时间检测移动装置生成的信号的步骤。可通过评估第一时间的检测信号来确定移动装置的第一位置，所述第一位置指定移动装置在第一时间的位置。确定移动装置的移动速度。根据移动装置的移动速度和延迟时间确定至少一个误差距离，其中，所述至少一个误差距离指定移动装置在第一时间与第二时间之间所移动的距离，所述第二时间在第一时间之后，其中，延迟时间指定第一时间与第二时间之间的持续时间。根据至少一个误差距离和第一位置而确定校正后位置，其中，所述校正后位置指定移动装置在第二时间的位置。

根据该方法，可确定至少一个误差距离中的第一误差距离。可根据移动装置在第一时间与先前时间之间的移动速度而确定第一误差距离。可根据第一位置和第一误差距离而确定校正后位置。

根据该方法的另一实施例，可确定移动装置的移动加速度。可根据移动装置的移动加速度和延迟时间而确定至少一个误差距离中的第二误差距离。可根据第二误差距离而确定校正后位置。可根据第一位置与第一误差距离及第二误差距离之和而确定校正后位置。

根据该方法的另一实施例，可确定移动装置的移动加速度的改变。可根据移动装置的移动加速度的改变和延迟时间而确定至少一个误差距离中的第三误差距离。可通过将第一位置与第一误差距离及第二误差距离之和与第三误差距离相加来确定校正后位置。

位置传感器装置可被配置为用于确定包括旋转磁体的旋转装置的位置的磁位置传感器装置。根据该实施例，检测单元被配置成在第一时间检测磁体产生的旋转磁场。评估单元被配置成通过评估所检测的旋转磁场而确定旋转磁体的旋转角度。评估单元被配置成检测第一旋转角度，该第一旋转角度指定旋转磁体在第一时间的位置。误差距离确定单元被配置成确定至少一个误差角度，其中，所述至少一个误差角度指定旋转磁体在第一时间与第二时间之间转动的角度，其中，所述第二时间在第一时间之后。位置校正单元被配置成输出校正后旋转角度，其中，所述校正后旋转角度指定旋转磁体在第二时间的位置。误差距离确定单元被配置成确定旋转磁体的旋转速度以及根据旋转磁体的旋转速度和延迟时间而确定至少一个误差角度，延迟时间指定第一时间与第二时间之间的持续时间。位置校正单元被配置成根据所述至少一个误差角度和第一旋转角度而确定校正后位置。

权利要求12中所限定的用于确定移动装置的位置的方法可用于确定包括旋转磁体的旋转装置的位置。在第一时间检测旋转磁体的旋转磁场。可通过评估第一时间的所检测的旋转磁场来确定旋转磁体的第一旋转角度，所述第一旋转角度指定旋转磁体在第一时间的位置。确定旋转磁体的旋转速度。根据旋转磁体的旋转速度和延迟时间而确定至少一个误差角度，其中，所述至少一个误差角度指定旋转磁体在第一时间与第二时间之间转动的角度。根据至少一个误差角度和第一旋转角度而确定校正后旋转角度，其中，所述校正后旋转角度指定旋转磁体在第二时间的位置。

可由误差距离确定单元基于借助于检测单元和评估单元进行的旋转角度测量来计算旋转装置的速度/速率并且因而计算旋转磁体的速度/速率。根据位置传感器装置的实施例，误差距离确定单元可被配置成确定至少一个误差角度中的第一误差角度。误差距离确定单元可被配置成根据旋转磁体的旋转速度和系统传播延迟时间而确定第一误差角度。

评估单元可被配置成评估第一时间和第一时间之前的先前时间的所检测的旋转磁场，以便确定旋转磁体的速度。评估单元被配置成确定旋转磁体在第一时间的旋转角度以及确定磁体的先前旋转角度，该先前旋转角度指定旋转磁体在先前时间的位置。误差距离确定单元可被配置成根据归于第一时间的旋转角度与归于先前时间的先前旋转角度之间的第一差以及第一时间与先前时间的第二差而确定旋转磁体的速度。可通过计算第一差和第二差的商来获得速度。

假设位置传感器的(传播)延迟时间已知，则误差距离确定单元可被配置成通过计算所确定的速度与传播延迟时间的积来确定第一误差角度。位置校正单元可被配置成通过计算归于第一时间的旋转角度与第一误差角度之和来确定校正后旋转角度。

如果移动装置以恒定速率移动，例如，如果旋转装置以恒定速率旋转，则根据如上所述的位置传感器装置的实施例的位置误差补偿正确地工作，这是因为其表示一种线性补偿方法。补偿方法可扩展到能够补偿由恒定加速度或恒定增加加速度而引起的位置误差的更高阶补偿。

根据实现了对由旋转装置的恒定加速度引起的误差的补偿的位置传感器装置的另一实施例，误差距离确定单元可被配置成确定旋转磁体的旋转加速度以及通过考虑所确定的加速度而确定第二误差角度。为了补偿由恒定加速度引起的角度误差，位置校正单元可被配置成通过将第二误差角度与归于第一时间的旋转角度及第一误差角度之和相加来确定校正后旋转角度。

根据实现了对由旋转装置的恒定增加加速度引起的误差的补偿的位置传感器装置的另一实施例，误差距离确定单元可被配置成确定旋转磁体的旋转加速度的改变以及通过考虑所确定的旋转磁体的加速度改变而确定第三误差角度。为了补偿由加速度的改变引起的角度误差，位置校正单元可被配置成通过将第三误差角度与归于第一时间的旋转角度与第一误差角度及第二误差角度之和相加来确定校正后旋转角度。

用于确定移动装置的位置的位置传感器装置和方法实现了显著减小动态位置误差，并且放宽了噪声与系统传播延迟之间的折中。通过使用该方法或者其中实现有方法的位置传感器装置，可以提高移动装置的速率而不增加动态位置误差。即使系统传播延迟漂移，补偿也可工作。内部补偿允许抵消振荡器电路生成的时钟信号引起的系统传播延迟的漂移，其中，评估单元和误差距离确定单元使用时钟信号用于速率计算。

由于在位置传感器装置的芯片中实现了用于确定校正后位置的所有部件，因此不需要进行补偿的外部单元。高分辨率编码器仍可以使用∑-ΔADC和抽选滤波来实现。根据位置传感器装置的实施例，不是位置传感器的所有部件都布置在同一电路板上。对于这样的实施例，可以包括通过例如SPI、UART等的接口引入的延迟，以补偿由于接口的延迟而另外引入的动态角度误差。

应理解，以上一般描述和以下详细描述呈现了实施例并且旨在提供用于理解本公开的性质和特性的概况或架构。附图被包括用于提供进一步理解，并且被并入在该说明书中且构成该说明书的一部分。附图示出了各个实施例，并且与描述一起用于说明这里公开的概念的原理和操作。

附图说明

图1示出了位置传感器装置和旋转装置的布置的实施例。

图2示出了位置传感器装置的第一实施例。

图3示出了位置传感器装置的误差距离确定单元、位置校正单元和内插器的实施例。

图4示出了位置传感器装置的第二实施例。

图5示出了位置传感器装置的第三实施例。

具体实施方式

图1示出了用于确定移动装置20的位置的位置传感器装置10的实施例。位置传感器可被配置为用于确定旋转装置的位置的磁位置传感器装置。旋转装置可被配置为电动机。旋转装置20可包括磁体21和安装磁体21的旋转轴22。磁体21产生随着旋转装置20的轴22的旋转移动而旋转的磁场。位置传感器装置10被配置成检测旋转磁场以及根据对旋转磁场的评估而确定旋转磁体的位置。

等同于旋转装置20的位置的旋转磁体21的位置可由位置传感器装置10输出作为旋转角度，其中，0°位置定义旋转磁体的预定基本位置，并且0°位置与360°位置之间的其它旋转角度指定磁体相对于基本位置的其它旋转位置。

图2、图3、图4和图5示出了位置传感器装置10的实施例。在参照各个图中的图示详细讨论实施例之前，首先描述位置传感器装置的所有实施例共同的特征和部件。

为了确定旋转磁体21的位置(例如，旋转角度)，位置传感器装置检测磁体21的磁场强度。为此目的，位置传感器装置10可包括：检测单元100，包括用于检测磁体21的磁场的传感器101，诸如霍尔传感器；以及模拟前端102，包括用于对传感器101输出的信号进行处理的部件。模拟前端102可包括前端放大器和滤波器。模拟前端102耦合到传感器101以接收和处理传感器101的信号。检测单元100可被配置成在第一时间t1检测旋转磁场。

检测单元100耦合到评估单元110，以通过评估在时间t检测的旋转磁场而确定时间t的旋转角度α0_(t)。检测单元110可包括模数转换器111和数字后端112。数字后端可包括抽选滤波器，并且可通过所实现的算法(诸如CORDIC算法)而确定旋转角度α0_(t)。评估单元110被配置成检测指定旋转磁体21在第一时间t1的位置的旋转角度α0_(t1)。

位置传感器装置10可包括图2、图4和图5所示的用于确定至少一个误差角度α_err1、α_err2、α_err3的误差距离确定单元120。至少一个误差角度α_err1、α_err2、α_err3指定旋转磁体21在第一时间t1与第二时间t2之间转动的角度，其中，第二时间t2在第一时间t1之后。位置传感器装置10还包括用于输出校正后旋转角度α_corr的位置校正单元130。校正后旋转角度α_corr指定旋转磁体21在第二时间t2的位置。误差距离确定单元120可被配置成确定旋转磁体21的旋转速度。误差距离确定单元还可被配置成根据旋转磁体21的旋转速度以及根据延迟时间T_pd而确定至少一个误差角度α_err1、α_err2、α_err3，延迟时间T_pd指定第一时间t1与第二时间t2之间的持续时间。位置校正单元130被配置成根据至少一个误差角度α_err1、α_err2、α_err3和旋转角度α0_(t1)而确定校正后旋转角度α_corr。

图2、图3、图4和图5所示的位置传感器装置的实施例被配置成提供用于确定可包括磁体21的移动装置的位置的方法。在该方法的第一步骤中，由检测单元100在第一时间t1检测旋转磁体21的旋转磁场。在随后的步骤中由评估单元110确定旋转磁体21的旋转角度α0_(t1)。为此目的，评估单元110评估检测单元100在第一时间t1检测的检测旋转磁场，其中，旋转角度α0_(t1)指定旋转磁体21在第一时间t1的位置。由误差距离确定单元确定旋转磁体21的旋转速度。在确定了旋转移动的速度之后，根据旋转磁体21的旋转速度和延迟时间T_pd而确定至少一个误差角度α_err1、α_err2、α_err3。至少一个误差角度α_err1、α_err2、α_err3指定旋转磁体21在第一时间t1与第二时间t2之间转动的角度，其中，所述第二时间t2在第一时间t1之后。角度校正单元130根据至少一个误差角度α_err1、α_err2、α_err3和旋转角度α0_(t0)而确定校正后旋转角度α_corr。校正后旋转角度α_corr指定旋转磁体21在第二时间t2的位置。

位置传感器装置可评估不同时间的所检测的旋转磁场的检测状态。评估单元可确定随后时间间隔的旋转角度。评估单元可例如确定第一时间t1的旋转角度α0_(t1)和时间t1之后的时间t3的第二旋转角度α0_(t3)。误差距离确定单元可确定归因于旋转角度α0_(t1)的误差角度和归于第二旋转角度α0_(t3)的随后误差角度。位置传感器装置可包括振荡器电路140，该振荡器电路140用于生成时钟信号clk，该时钟信号clk用于操作评估单元110和误差距离确定单元120，以使得评估单元110和误差距离确定单元以取决于时钟信号clk的采样率Ts或者时间间隔Ts而生成随后旋转角度和所关联的校正后旋转角度。

振荡器电路140可提供用于操作评估单元110和误差距离确定单元120的时钟信号clk。评估单元110被配置成以采样率Ts评估所检测的旋转磁场以确定随后旋转角度。时钟信号clk也被应用于误差距离确定单元120以确定归于旋转角度的各个误差角度。在每种情况下归于检测旋转角度α0的各个校正后旋转角度α_corr可在位置校正单元130的输出端子A130处输出。

延迟时间T_pd可以是下述传播延迟时间：该传播延迟时间指定检测磁场的时间t1与在角度校正单元的输出端子A130处输出校正后旋转角度α_corr的时间t2之间的持续时间。延迟时间T_pd主要包括评估单元110和误差距离确定单元120的传播延迟时间。

延迟时间T_pd还可包括模拟部件(即，用于检测旋转磁场的检测单元100)的延迟时间。这允许考虑仅是总传播延迟的一小部分的典型模拟延迟，并且仅由处理和温度变化引起的典型模拟延迟的漂移保持未补偿。模拟延迟的处理和温度变化的部分非常小并且仅在大约1μs的量级，并且可单独地测量并且可与典型模拟延迟相加。

校正后旋转角度α_corr可通过高有效位(HSB)和低有效位(LSB)的序列而在输出端子处输出。采样频率可能过慢而无法跟随旋转磁体的全旋转速率的每个LSB步长。根据也在图2、图3、图4和图5中示出的位置传感器的另一实施例，可通过使用内插器电路150而可选地执行动态角度误差的校正。

内插器电路可增加旋转角度的确定的分辨率。内插器电路150使得能够输出误差角度确定单元120以采样频率或采样率Ts预定义的随后时间间隔确定的随后校正后旋转角度之间的内插旋转角度α_int。以下参照图3描述内插器电路150的示例实施例。延迟时间T_pd可以可选地包括内插器电路的延迟时间。

图2示出了能够补偿在具有恒定旋转速度的旋转系统中由动态角度误差引起的误差的位置传感器装置的实施例。误差距离确定单元120包括被配置用于旋转磁体的速度计算的部件121。误差距离确定单元120还可包括部件122，部件122被设置用于计算由旋转磁体的旋转速率引起的误差角度α_err1。误差角度α_err1是旋转磁体的旋转速率ω与位置传感器装置的传播延迟时间T_pd的乘积，并且可由下述公式来表示：

α_err1＝ω·T_pd。

部件122被配置成通过计算旋转磁体的旋转速率与位置传感器的传播延迟的乘积来确定误差角度α_err1。为了确定校正后旋转角度α_corr，位置校正单元被配置为加法器131，加法器131用于将误差角度α_err1与评估单元110根据检测单元100在时间t1检测的旋转磁场而确定的旋转角度α0_(t1)相加。

图3示出了位置传感器装置10的误差距离确定单元120、位置校正单元130和内插器电路150的实施例。误差距离确定单元120被配置成根据旋转磁体21在第一时间t1与先前时间t0之间的旋转速度而确定误差角度α_err1。先前时间t0是在时间t1之前的时间。评估单元110被配置成评估第一时间t1和先前时间t0的所检测的旋转磁场。评估单元110被配置成使得第一时间t1与先前时间t0之间的持续时间是取决于时钟信号clk的时间间隔Ts的整数倍。

评估单元110被配置成确定用于指定旋转磁体在先前时间t0的位置的、旋转磁体的先前旋转角度α0_(t0)，以及确定用于指定旋转磁体在第一时间t1的位置的、旋转磁体的旋转角度α0_(t1)。旋转磁体的速度可通过以下公式来计算：

$\mathrm{\ω}=\frac{\mathrm{\α}{0}_{\left(t1\right)}-\mathrm{\α}{0}_{\left(t0\right)}}{t1-t0}$

或者利用以下一般公式，其中t＝t1并且Δt_speed＝t1-t0：

$\mathrm{\ω}=\frac{\mathrm{\α}{0}_{\left(t\right)}-\mathrm{\α}{0}_{(t-{\mathrm{\Δt}}_{speed})}}{{\mathrm{\Δt}}_{speed}}.$

假设评估单元110以采样率Ts生成随后误差角度，Δt_speed被选择为采样率Ts的倍数。为了获得对于旋转角度α0的每个新样本的新速率值ω，Δt_speed由数字延迟链1210来实现。数字延迟链包括延迟元件1211，该延迟元件1211对所检测的旋转角度进行延迟以获得先前旋转角度α0_(t-Δtspeed)或α0_(t0)，其中，t0＝t-Δt_speed。

误差距离确定单元120还包括减法器1220，减法器1220用于确定当前旋转角度α0_(t1)与先前旋转角度α0_(t0)之间的差。误差距离确定单元120被配置成根据旋转角度α0_(t1)与先前旋转角度α0_(t0)之间的差以及第一时间t1与先前时间t0之间的差而确定旋转磁体21的旋转速度。误差距离确定单元120包括计算单元1230，计算单元1230可被配置为乘法单元，该乘法单元用于通过计算旋转角度α0_(t1)与先前旋转角度α0_(t0)之间的差和第一时间t1与先前时间t0之间的差的商来确定旋转磁体的速度。计算单元1230还可被配置成通过将所计算的旋转磁体的速度ω与延迟时间T_pd相乘来确定误差角度α_err1。

位置校正单元130可被配置成根据旋转角度α0_(t1)与误差角度α_err1之和来确定校正后旋转角度α_corr。位置校正单元130可包括加法器131，加法器131用于将针对第一时间t1确定的当前旋转角度α0_(t1)与误差角度α_err1相加。位置校正单元130可包括用于输出校正后旋转角度α_corr的输出端子A130。延迟时间T_pd可以是在第一时间t1由检测单元100检测磁场与在第二时间t2在输出端子A130处输出所确定的校正后旋转角度α_corr之间的传播延迟时间。

位置传感器可以可选地包括具有输出端子A150的内插器电路150，该输出端子A150用于输出多个内插旋转角度α_int[k]和校正后旋转角度α_corr。内插后旋转角度指定位置校正单元130确定随后的校正后旋转角度α_corr的随后时间间隔Ts之间的旋转磁体21的位置。角度内插器单元151将角度输出增加/减小施加于其输入侧的α1[k]的值，k＝1、…、n。这将准确地取时间Ts＝1/Fs，其中，Fs为采样频率。α1[k]的值是α_int[k]的实际值与在时间t+Ts预期的新校正后旋转角度之差。

如果位置校正单元确定了例如第一时间t1的第一校正后旋转角度α0_(t1)以及第三时间t3＝t1+Ts的随后第二旋转角度α0_(t3)，其中，第三时间t3在第一时间t1之后，则内插器单元151确定旋转角度α0_(t1)与第二旋转角度α0_(t3)之间的多个内插后旋转角度α_int[k]，其中，k＝1、…、n。

如果位置传感器装置包括内插器电路150，则延迟时间T_pd还可包括下述传播延迟时间：该传播延迟时间指定旋转角度α0的计算与在第二时间t2在内插器电路150的输出端子A150处的内插后旋转角度α_int[k]的输出之间的持续时间。

延迟时间T_pd还可包括模拟部件(即，用于检测旋转磁场的检测单元100)的延迟时间。这允许考虑仅是总传播延迟的小部分的典型模拟延迟，并且仅由处理和温度变化引起的典型模拟延迟的漂移保持未补偿。模拟延迟的处理和温度变化的部分非常小并且仅在大约1μs的量级，并且可单独地测量并且与典型模拟延迟相加。

延迟时间T_pd可以是取决于时钟信号clk的采样率Ts的时段的倍数。延迟时间T_pd通常在产生中并且随着振荡器电路140的频率漂移而随温度改变。由于公式α_err1＝ω·T_pd中的项与振荡器频率无关，因此可对由振荡器电路140的漂移引起的延迟时间T_pd的任何变化进行补偿。所提出的嵌入式实现方式允许抵消系统传播延迟的漂移，如其将使用时钟信号clk给出的相同时基一样。

图4示出了实现了另外考虑旋转磁体21的恒定加速度的位置传感器装置10的实施例。根据图4的实施例，误差距离确定单元120被配置成确定旋转磁体21的旋转加速度以及根据旋转磁体21的旋转加速度和延迟时间T_pd而确定误差角度α_err2。误差距离确定单元120可包括用于基于对旋转磁体的速度的评估而确定旋转磁体的加速度a的部件123、以及用于确定误差角度α_err2的部件124。部件123可被配置成通过计算旋转磁体的速度ω的导数而确定旋转磁体的加速度a。部件123可被配置成基于下述计算而确定加速度：不同时间的速度ω的两个值之间的差除以这两个不同时间之间的差。

误差角度α_err2得自部件124可被配置成通过将所计算的旋转磁体的加速度a与延迟时间T_pd的平方以及恒定因数相乘来确定误差角度α_err2。

位置校正单元130被配置成根据第二误差角度α_err2而确定校正后旋转角度α_corr。位置校正单元130可被配置成根据旋转角度α0_(t1)与误差角度α_err1及第二误差角度α_err2之和而确定校正后旋转角度α_corr。为此目的，位置校正单元130可另外包括加法器132。如果旋转磁体21的旋转移动仅是恒定加速度，则误差角度α_err1是零，并且校正后旋转角度仅与旋转角度α0_(t1)与误差角度α_err2之和有关。

图5示出了实现了另外考虑旋转磁体21的加速度尤其是恒定增加加速度的改变的位置传感器装置10的实施例。根据图5的实施例，误差距离确定单元120被配置成确定旋转磁体21的旋转加速度的改变以及根据旋转磁体21的旋转加速度的改变和延迟时间T_pd而确定误差角度α_err3。误差距离确定单元120可包括部件125，部件125用于基于对旋转磁体的加速度的评估而确定旋转磁体的加速度的改变。误差距离确定单元120还可包括用于确定误差角度α_err3的部件126。角度校正单元130可包括加法器133。角度校正单元130被配置成通过借助于加法器133将误差角度α_err3与旋转角度α0_(t1)与误差角度α_err1及误差角度α_err2之和相加来确定校正后旋转角度α_corr。如部件125和126之间的虚线所示的箭头所示，误差距离确定单元120还可包括用于确定更高阶的误差角度的级。

借助于被配置为磁位置传感器装置的位置传感器装置说明了位置传感器的配置和功能。然而，用于确定移动装置的位置的位置传感器装置和方法不限于磁位置传感器的旋转测量，而是还可用于例如线性位置测量。检测单元可包括例如用于检测移动装置生成的光学信号的光学传感器、或者用于检测移动装置生成的电信号的电容式传感器。评估单元可取代检测旋转角度而检测位置。误差距离确定单元可确定至少一个误差距离α_err1、α_err2、α_err3，其中，所述至少一个误差距离α_err1、α_err2、α_err3指定移动装置在第一时间t1与第一时间之后的第二时间t2之间所移动的距离。位置校正单元130被配置成输出校正后位置α_corr，其中，所述校正后位置α_corr指定移动装置在第二时间t2的位置。误差距离确定单元120被配置成确定移动装置的移动速度以及根据移动装置的移动速度和指定第一时间t1与第二时间t2之间的持续时间的延迟时间T_pd而确定至少一个误差位置α_err1、α_err2、α_err3。位置校正单元130被配置成根据所述至少一个误差位置α_err1、α_err2、α_err3和第一位置α0_(t1)而确定校正后位置α_corr。

得益于以上描述和相关联附图中给出的教导的、实施例所属领域的技术人员将想到这里阐述的许多修改和其它实施例。因此，应理解，描述和权利要求不限于所公开的具体实施例，并且修改和其它实施例旨在包括在所附权利要求的范围内。旨在为实施例覆盖实施例的修改和变型，只要它们落入所附权利要求及其等同方案的范围内即可。尽管这里采用了特定术语，但是它们仅以一般性的和描述性的意义来使用而不用于限制目的。

附图标记

10位置传感器装置

20移动装置

21磁体

100检测单元

101传感器

102模拟前端

110评估单元

111模数转换器

120误差距离确定单元

130位置校正单元

140振荡器电路

150内插器电路

Claims (17)

1.一种用于确定移动装置的位置的位置传感器装置，包括：

-检测单元(100)，用于检测所述移动装置(20，21，22)生成的信号，所述检测单元(100)被配置成在第一时间(t1)检测所述信号，

-评估单元(110)，用于通过评估所检测的信号而确定所述移动装置(20，21，22)的位置(α0_(t))，所述位置(α0_(t))指定所述移动装置(20，21，22)在时间(t)的位置，其中，所述评估单元(110)被配置成确定第一位置(α0_(t1))，所述第一位置(α0_(t1))指定所述移动装置(20，21，22)在所述第一时间(t1)的位置，

-误差距离确定单元(120)，用于确定至少一个误差距离(α_err1，α_err2，α_err3)，所述至少一个误差距离(α_err1，α_err2，α_err3)指定所述移动装置(20，21，22)在所述第一时间(t1)与第二时间(t2)之间移动的距离，所述第二时间(t2)在所述第一时间(t1)之后，

-位置校正单元(130)，用于输出校正后位置(α_corr)，所述校正后位置(α_corr)指定所述移动装置(20，21，22)在所述第二时间(t2)的位置，

-其中，所述误差距离确定单元(120)被配置成确定所述移动装置(20，21，22)的移动速度以及根据所述移动装置(20，21，22)的移动速度并且根据延迟时间(T_pd)而确定所述至少一个误差距离(α_err1，α_err2，α_err3)，所述延迟时间(T_pd)指定所述第一时间(t1)与所述第二时间(t2)之间的持续时间，

-其中，所述位置校正单元(130)被配置成根据所述至少一个误差距离(α_err1，α_err2，α_err3)和所述第一位置(α0_(t1))而确定所述校正后位置(α_corr)。

2.根据权利要求1所述的位置传感器装置，

-其中，所述检测单元(100)被配置成检测旋转磁体(21)的旋转磁场，所述检测单元(100)被配置成在所述第一时间(t1)检测所述旋转磁场，

-其中，所述评估单元(110)被配置成通过评估所检测的旋转磁场而确定所述旋转磁体(21)的旋转角度(α0_(t))，所述旋转角度(α0_(t))指定所述旋转磁体(21)在所述时间(t)的位置，其中，所述评估单元(110)被配置成确定第一旋转角度(α0_(t1))，所述第一旋转角度(α0_(t1))指定所述旋转磁体(21)在所述第一时间(t1)的位置，

-其中，所述误差距离确定单元(120)被配置成确定至少一个误差角度(α_err1，α_err2，α_err3)，所述至少一个误差角度(α_err1，α_err2，α_err3)指定所述旋转磁体(21)在所述第一时间(t1)与所述第二时间(t2)之间转动的角度，

-其中，所述位置校正单元(130)被配置成输出校正后旋转角度(α_corr)，所述校正后旋转角度(α_corr)指定所述旋转磁体(21)在所述第二时间(t2)的位置，

-其中，所述误差距离确定单元(120)被配置成确定所述旋转磁体(21)的旋转速度以及根据所述旋转磁体(21)的旋转速度并且根据所述延迟时间(T_pd)而确定所述至少一个误差角度(α_err1，α_err2，α_err3)，

-其中，所述位置校正单元(130)被配置成根据所述至少一个误差角度(α_err1，α_err2，α_err3)和所述第一旋转角度(α0_(t1))而确定所述校正后旋转角度(α_corr)。

3.根据权利要求2所述的位置传感器装置，

-其中，所述误差距离确定单元(120)被配置成确定所述至少一个误差角度中的第一误差角度(α_err1)，

-其中，所述误差距离确定单元(120)被配置成根据所述旋转磁体(21)在所述第一时间(t1)与先前时间(t0)之间的旋转速度而确定所述第一误差角度(α_err1)。

4.根据权利要求3所述的位置传感器装置，

-其中，所述评估单元(110)被配置成评估在所述第一时间(t1)和所述先前时间(t0)处的所检测的旋转磁场，

-其中，所述评估单元被配置成确定所述旋转磁体的先前旋转角度(α0_(t0))，所述先前旋转角度(α0_(t0))指定所述旋转磁体在所述先前时间(t0)的位置，

-其中，所述误差距离确定单元(120)被配置成根据所述第一旋转角度(α0_(t1))与所述先前旋转角度(α0_(t0))之间的差以及所述第一时间(t1)与所述先前时间(t0)之间的差而确定所述旋转磁体(21)的旋转速度。

5.根据权利要求3或4所述的位置传感器装置，

其中，所述位置校正单元(130)被配置成根据所述第一旋转角度(α0_(t1))与所述第一误差角度(α_err1)之和而确定所述校正后旋转角度(α_corr)。

6.根据权利要求4或5所述的位置传感器装置，包括：

-振荡器电路(140)，提供用于操作所述评估单元(110)和所述误差距离确定单元(120)的时钟信号(clk)，

-其中，所述评估单元(110)被配置成以取决于所述时钟信号(clk)的时间间隔(Ts)评估所检测的旋转磁场，以确定所述第一旋转角度(α0_(t1))和所述先前旋转角度(α0_(t0))。

7.根据权利要求6所述的位置传感器装置，

其中，所述评估单元(110)被配置成使得所述第一时间(t1)与所述先前时间(t0)之间的持续时间是所述时间间隔(Ts)的整数值倍数。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的位置传感器装置，

-其中，所述误差距离确定单元(120)被配置成确定所述旋转磁体(21)的旋转加速度以及根据所述旋转磁体(21)的旋转加速度和所述延迟时间(T_pd)而确定所述至少一个误差角度中的第二误差角度(α_err2)，

-其中，所述位置校正单元(130)被配置成根据所述第二误差角度(α_err2)而确定所述校正后旋转角度(α_corr)。

9.根据权利要求8所述的位置传感器装置，

其中，所述位置校正单元(130)被配置成根据所述第一旋转角度(α0_(t1))与所述第一误差角度(α_err1)及所述第二误差角度(α_err2)之和而确定所述校正后旋转角度(α_corr)。

10.根据权利要求8或9所述的位置传感器装置，

-其中，所述误差距离确定单元(120)被配置成确定所述旋转磁体(21)的旋转加速度的改变以及根据所述旋转磁体(21)的旋转加速度的改变和所述延迟时间(T_pd)而确定所述至少一个误差角度中的第三误差角度(α_err3)，

-其中，所述位置校正单元(130)被配置成通过将所述第一旋转角度(α0_(t1))与所述第一误差角度(α_err1)及所述第二误差角度(α_err2)之和与所述第三误差角度(α_err3)相加来确定所述校正后旋转角度(α_corr)。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的位置传感器装置，包括：

-输出端子(A130，A150)，耦合到所述位置校正单元(130)以输出所述校正后旋转角度(α_corr)，

-其中，所述延迟时间(T_pd)是指定在所述第一时间(t1)对所述旋转磁场的检测与所述校正后旋转角度(α_corr)在所述输出端子(A130，A150)处的输出之间的持续时间的传播延迟时间。

12.一种用于确定移动装置的位置的方法，包括：

-在第一时间(t1)检测所述移动装置(20，21，22)生成的信号，

-通过评估在所述第一时间(t1)检测的检测位置而确定所述移动装置(20，21，22)的第一位置(α0_(t1))，所述第一位置(α0_(t1))指定所述移动装置(20，21，22)在所述第一时间(t1)的位置，

-确定所述移动装置(20，21，22)的移动速度，

-根据所述移动装置(20，21，22)的移动速度和延迟时间(T_pd)而确定至少一个误差距离(α_err1，α_err2，α_err3)，

其中，所述至少一个误差距离(α_err1，α_err2，α_err3)指定所述移动装置(20，21，22)在所述第一时间(t1)与第二时间(t2)之间移动的距离，其中，所述第二时间(t2)在所述第一时间(t1)之后，并且其中，所述延迟时间(T_pd)指定所述第一时间(t1)与所述第二时间(t2)之间的持续时间，

-根据所述至少一个误差距离(α_err1，α_err2，α_err3)和所述第一位置(α0_(t0))而确定校正后位置(α_corr)，所述校正后位置(α_corr)指定所述移动装置(20，21，22)在所述第二时间(t2)的位置。

13.根据权利要求12所述的方法，包括：

-在所述第一时间(t1)检测旋转磁体(21)的旋转磁场，

-通过评估在所述第一时间(t1)所检测的检测旋转磁场而确定所述旋转磁体(21)的第一旋转角度(α0_(t1))，所述第一旋转角度(α0_(t1))指定所述旋转磁体(21)在所述时间(t1)的位置，

-确定所述旋转磁体(21)的旋转速度，

-根据所述旋转磁体(21)的旋转速度和所述延迟时间(T_pd)而确定至少一个误差角度(α_err1，α_err2，α_err3)，其中，所述至少一个误差角度(α_err1，α_err2，α_err3)指定所述旋转磁体(21)在所述第一时间(t1)与所述第二时间(t2)之间转动的角度，

-根据所述至少一个误差角度(α_err1，α_err2，α_err3)和所述第一旋转角度(α0_(t0))而确定校正后旋转角度(α_corr)，所述校正后旋转角度(α_corr)指定所述旋转磁体(21)在所述第二时间(t2)的位置。

14.根据权利要求13所述的方法，包括：

-确定所述至少一个误差角度中的第一误差角度(α_err1)，

-根据所述旋转磁体(21)在所述第一时间(t1)与先前时间(t0)之间的旋转速度而确定所述第一误差角度(α_err1)，

-根据所述第一旋转角度(α0_(t1))和所述第一误差角度(α_err1)而确定所述校正后旋转角度(α_corr)。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，包括：

-确定所述旋转磁体(21)的旋转加速度，

-根据所述旋转磁体(21)的旋转加速度和所述延迟时间(T_pd)而确定所述至少一个误差角度中的第二误差角度(α_err2)，

-根据所述第二误差角度(α_err2)而确定所述校正后旋转角度(α_corr)。

16.根据权利要求15所述的方法，包括：

根据所述第一旋转角度(α0_(t1))与所述第一误差角度(α_err1)及所述第二误差角度(α_err2)之和而确定所述校正后旋转角度(α_corr)。

17.根据权利要求15或16所述的方法，包括：

-确定所述旋转磁体(21)的旋转加速度的改变，

-根据所述旋转磁体(21)的旋转加速度的改变和所述延迟时间(T_pd)而确定所述至少一个误差角度中的第三误差角度(α_err3)，

-通过将所述第一旋转角度(α0_(t1))与所述第一误差角度(α_err1)及所述第二误差角度(α_err2)之和与所述第三误差角度(α_err3)相加来确定所述校正后旋转角度(α_corr)。