CN107076568B

CN107076568B - 用于传感器系统的可编程插值模块

Info

Publication number: CN107076568B
Application number: CN201480081201.7A
Authority: CN
Inventors: 王磊; A·J·桑托斯; M·E·拉克罗瓦
Original assignee: Timken Co
Current assignee: Timken Co
Priority date: 2014-08-13
Filing date: 2014-08-13
Publication date: 2019-08-09
Anticipated expiration: 2034-08-13
Also published as: WO2016024958A1; US20170211946A1; US10533875B2; KR20170027843A; CN107076568A; EP3180588B1; KR101952049B1; EP3180588A1

Abstract

传感器系统包括可移动构件、传感器和插值器。传感器被配置成生成第一输出信号和第二输出信号。第一输出信号具有第一相位角，第二输出信号具有第二相位角，并且第一相位角和第二相位角之间的第一差具有第一值。第一差的第一值包括与传感器和可移动构件之间的机械不协调相关的偏置。插值器被配置成接收第一输出信号和第二输出信号。插值器可操作用于应用补偿值以生成具有第三相位的第三信号。补偿值具有基于传感器和可移动构件之间的机械不协调的值。

Description

用于传感器系统的可编程插值模块

技术领域

本发明涉及用于传感器系统的插值模块或插值器。

背景技术

插值器被并入到例如用于位置或速度检测的编码器设备中。作为例证性示例，编码器可以包括移动构件以及可以用于检测移动构件的位置或速度的传感器阵列。基于来自传感器的输出信号，可以确定用于编码器的精确位置或速度信息。

然而，产生用于一个移动构件的准确位置或速度数据的传感器阵列可能不产生用于不同移动构件的准确位置或速度数据。存在传感器为什么可以产生用于一个移动构件的准确且可靠的数据以及用于另一个的不可靠且不准确的数据的各种原因。例如，具体参照旋转增量编码器（例如，包括用于速度和位置检测的旋转构件的旋转编码器），一个旋转构件可能比另一个旋转构件更大。每一个旋转构件被编码有周期性图案，并且在图案的长度之上使用传感器阵列中的多个霍尔效应感测元件来生成输出信号（例如，两个正弦波形）。

理想地，传感器元件阵列的长度基本上精确地匹配移动构件上的图案的长度，从而使得生成两个90°相移的正弦信号。例如，如果为磁性目标的极宽分配南极中心与北极中心之间180°的长度，则90°对应于北极与南极之间的汇合处。在这样的实例中，对于双传感器阵列，传感器阵列的长度（即，从第一传感器到第二传感器的距离）应当近似地等于从北极与南极之间的汇合处到南极中心和北极中心之一的长度。对于具有沿直线或曲线相等间隔的四个传感器元件的四传感器阵列，传感器阵列的长度（即，从第一传感器元件到第四传感器元件的距离）应当近似地等于极宽（即，从一个极的中心到相邻极的中心的距离）的3/2。例如，在一个位置中，第一传感器与南极中心对准，第二传感器与北极和南极之间的汇合处对准，第三传感器与北极中心对准，并且第四传感器与北极和随后的南极之间的汇合处对准。然而，机械或物理上的不协调或不一致可能存在于传感器系统或编码器内。对于旋转增量编码器，控制传感器以生成具有90°相差的一对输出信号（例如，正弦波形）（即，输出信号彼此正交）。然后使用称为插值器的电路对输出信号插值以生成高分辨率波形。在移动构件上，图案长度是周期性图案的长度并且图案间距是两个相邻图案之间的距离。图案长度和间距通常被选择成用于特定设计的具体值，并且传感器阵列长度和图案长度被设计成与彼此相配（例如，匹配）。

然而，如果传感器阵列长度和图案长度彼此不匹配，或者如果目标和传感器阵列在安装期间未对准，则所生成的输出信号对不具有精确的90°相差。如果信号不具有基本上90°的相差，则可能在来自插值器的高分辨率输出中引入误差。因此，在大多数编码器中，目标上的图案和传感器阵列被专门地设计成彼此匹配以避免引入这样的误差。针对不匹配的调节可以包括例如使用大尺寸、混合信号向量处理电路调节输入信号相位等来机械地调节目标和传感器阵列之间的扭转角。然而，难以准确地调节编码器的扭转角，并且实现向量处理电路可能由于插值器所需的计算资源而是昂贵的。

发明内容

因此，本文描述的发明涉及用于传感器系统的可编程插值器，其可以用于补偿机械不协调，诸如传感器阵列的长度与目标图案的长度之间的不匹配或者安装期间的未对准。一种传感器系统包括例如诸如旋转构件之类的移动构件、传感器阵列（例如，包括两个或更多传感器）以及从传感器接收输出信号的电路。所述电路可以包括前端（例如，放大器、滤波器等，用于调整传感器的输出信号）以及用于生成与例如目标的位置或速度相关的高分辨率信号的插值器或插值模块。对于旋转编码器，所述传感器阵列中的每一个传感器生成对应于其相对于目标图案的相对位置和相位的输出信号。然后从传感器阵列输出信号生成正交正弦波形（例如，应当具有90°相差的波形）。如果存在旋转构件和传感器之间的机械不协调，则插值器内的模块可以补偿插值器内的信号以计及不匹配并确保信号得到校正或补偿（即，使得传入信号的相差匹配插值器内所生成的反馈信号的相差）。在一些实施例中，插值器的补偿模块被设计成与例如图案的极宽（例如，北极/南极之间的宽度）成线性比例并且可以以高的准确程度来调节。补偿模块允许用于移动构件的较大范围的设计尺寸，因为可以计及误差或物理不匹配，这允许图案长度、极宽、间距等方面的变化。在一些构造中，可以使用逻辑电路来实现可编程插值器以减少总体设计复杂性并减少电路大小。在其它构造中，可以使用微处理器、微控制器或另一控制设备来实现可编程插值器。

在一个实施例中，本发明提供了一种传感器系统，其包括可移动构件、传感器和插值器。所述传感器被配置成生成第一输出信号和第二输出信号。第一输出信号具有第一相位角，第二输出信号具有第二相位角，并且第一相位角与第二相位角之间的第一差具有第一值。所述第一差的第一值包括与传感器和可移动构件之间的机械不协调相关的偏置。所述插值器被配置成接收第一输出信号和第二输出信号。所述插值器可操作用于应用补偿值以生成具有第三相位角的第三信号以及具有第四相位角的第四信号。第三相位角和第四相位角之间的第二差具有第二值。所述第二差的第二值基本上等于所述第一差的第一值，并且所述补偿值具有基于所述传感器和所述可移动构件之间的机械不协调的值。

在另一实施例中，本发明提供了一种补偿编码器中的传感器和可移动构件之间的机械不协调的方法。所述方法包括生成第一输出信号和第二输出信号，在插值模块处接收第一输出信号和第二输出信号，确定补偿值，所述补偿值具有基于所述传感器和所述可移动构件之间的机械不协调的值，使用所述补偿值生成第三信号，所述第三信号具有第三相位角，以及生成具有第四相位角的第四信号。第一输出信号具有第一相位角，第二输出信号具有第二相位角，并且第一相位角和第二相位角之间的第一差具有第一值。所述第一差的第一值包括与传感器和可移动构件之间的机械不协调相关的偏置。第三相位角和第四相位角之间的第二差具有第二值，并且所述第二差的第二值基本上等于所述第一差的第一值。

在另一实施例中，本发明提供了一种传感器系统，其包括包含磁极的图案的旋转构件、霍尔效应传感器以及控制器。所述霍尔效应传感器被配置成基于磁极的图案而生成第一输出信号和第二输出信号。第一输出信号具有第一相位角，第二输出信号具有第二相位角，并且第一相位角和第二相位角之间的第一差具有第一值。所述第一差的第一值包括与霍尔效应传感器和旋转构件之间的机械不协调相关的偏置。所述控制器被配置成接收第一输出信号和第二输出信号。所述控制器可操作用于应用补偿值以生成具有第三相位角的第三信号以及具有第四相位角的第四信号。第三相位角和第四相位角之间的第二差具有第二值。所述第二差的第二值基本上等于所述第一差的第一值，并且所述补偿值具有基于所述霍尔效应传感器和所述旋转构件之间的机械不协调而设定的值。

本发明的其它方面将通过考虑详细描述和附图而变得明显。

附图说明

图1图示了传感器系统的一部分。

图2图示了包括传感器阵列的传感器系统，所述传感器阵列位于邻近于包括交替磁极的可旋转构件。

图3A和3B图示了霍尔效应传感器。

图4是根据本发明的实施例的传感器系统的框图。

图5是根据本发明的另一实施例的传感器系统的框图。

图6图示了根据本发明的实施例的插值器。

图7图示了根据本发明的实施例的插值器的一部分。

图8图示了根据本发明的另一实施例的插值器的一部分。

图9图示了根据本发明的另一实施例的插值器的一部分。

具体实施方式

在详细解释本发明的任何实施例之前，要理解到，本发明在其应用中不限于在以下描述中阐述或者在以下各图中图示的组件的布置和构造的细节。本发明能够具有其它实施例并且能够以各种方式实践或实施。而且要理解到，在本文中使用的措辞和术语是用于描述目的并且不应当视为限制。“包括”、“包含”或“具有”及其变形在本文中的使用意为涵盖在此之后列出的项目及其等同物以及附加项目。术语“安装”、“连接”和“耦合”被宽泛地使用并且涵盖直接和间接安装、连接和耦合二者。另外，“连接”和“耦合”不限于物理或机械连接或耦合，并且可以包括电气连接或耦合，不论是直接的还是间接的。而且，可以使用任何已知的措施执行电子通信和通知，包括直接连接、无线连接等。

应当指出，可以利用多个基于硬件和软件的设备以及多个不同结构的组件来实现本发明。此外，并且如在随后段落中描述的那样，在图中图示的具体配置意图例示本发明的实施例并且其它替换配置是可能的。术语“处理器”、“中央处理单元”和“CPU”是可互换的，除非另外陈述。在术语“处理器”或“中央处理单元”或“CPU”被用作识别执行具体功能的单元的情况下，应当理解到，除非另外陈述，否则那些功能可以由单个处理器或者以任何形式布置的多个处理器来实施，包括并行处理器、串行处理器、串联处理器或云处理/云计算配置。

本文描述的发明涉及诸如线性或旋转编码器之类的编码器，其能够补偿源自于编码器的组件之间的物理或机械不匹配或未对准的偏置。例如，旋转增量编码器包括旋转构件以及用于确定位置和速度的传感器阵列（例如，包括两个或更多传感器）。旋转构件包括具有图案长度的图案，其包括例如交替的北和南磁极。磁极具有极宽，其对应于各个极的宽度或者具有相同极性的极之间的宽度。理想地，精确地设计图案长度、极宽和传感器阵列的长度使得图案长度和传感器阵列的长度匹配。然而，诸如图案长度中的变化（其可以是旋转构件的直径的函数）或者极宽中的变化之类的机械不协调可能使得不正确地处理来自传感器阵列的输出信号，这将误差引入到由该系统进行的速度和位置检测中。本发明包括编码器的插值器内的补偿模块，其可以补偿编码器内的这些物理或机械变化并且增加感测系统的准确性。例如，本发明可以包括旋转增量编码器中的旋转构件和霍尔效应传感器阵列。由于旋转构件和传感器阵列之间的不匹配或未对准，从霍尔效应传感器中的每一个生成的一对输出信号（例如，正交信号）在相差中包括误差。信号应当具有基本上90°的相差，但是不匹配或未对准使相差大于或小于90°。用于编码器的插值器然后被配置成使针对内部生成的高分辨率数据信号的相差匹配于针对来自霍尔效应传感器的传入信号的相差。当内部插值器信号具有与传入信号的相差匹配的相差时，来自编码器内的不匹配或未对准的偏置已经得到补偿或校正。补偿可以以离线方式（例如，补偿数据是预设定的编程数据）、以在线方式（例如，补偿功能在编码器被安装或部署有机器之后、在机器运行时执行等）或者以其组合来实行。

尽管主要以使用磁极和霍尔效应传感器的旋转增量编码器来描述本发明，但是本发明也可以应用于绝对编码器、线性编码器以及使用除霍尔效应传感器之外的传感器的编码器。出于例证性目的，在本文中关于使用霍尔效应传感器的旋转增量编码器来描述本发明。具体地，图1图示了包括高分辨率霍尔效应传感器阵列105和一个或多个独立霍尔效应传感器110的霍尔效应传感器系统或编码器100的一部分。在一些构造中，传感器系统100的传感器元件被包含在单个集成电路115上。在其它构造中，独立霍尔效应传感器110具有与到高分辨率霍尔效应传感器阵列105的连接分离的电力、输出和接地连接120（即，电力、输出和接地连接120均没有连接到高分辨率霍尔效应传感器电路）。在具有分离的电力、输出和接地连接120的优点之中是对高分辨率传感器阵列105和独立霍尔效应传感器110的静电放电（“ESD”）损坏的降低的风险。独立霍尔效应传感器110生成模拟或数字输出信号。在一些构造中，高分辨率霍尔效应传感器阵列105类似于Timken型号MPS32XF或MPS160传感器阵列。

图1的传感器系统100的该部分可以与诸如可旋转构件130（例如，旋转编码器的轮或轴）之类的可移动构件一起使用，如图2中所示。图1的传感器系统100的该部分在图2中被图示为安装在电路板125上的集成电路115。高分辨率传感器阵列105被布置在邻近于具有在外边缘处的磁性区140的圆形板135，磁性区140具有嵌入其中的多个交替磁极145。圆形板135可以附连到可旋转构件130或者可以是可旋转构件130的一体部分。

图3A和3B图示了包括四个电极205、210、215和220的单个霍尔效应传感器200。使用称为“自旋电流”的技术而正交地生成用于霍尔效应传感器200的输出信号。在自旋电流技术中，切换电路周期性地切断或者从第一对电极205和215断开电流源以防止通过霍尔效应传感器200的偏流在第一方向225上的流动，并且然后将偏流应用于第二对电极210和220以允许偏流在第二方向230上流动通过霍尔效应传感器。切换电路类似地例如从第二对电极210和220断开前端电路（例如，包括输出放大器），并且将前端电路连接到第一对电极205和215（参见图4）。因此，在图3A中，最初将偏流应用于第一对电极205和215并且第二对电极210和220用于感测。在图3B中，将偏流应用于第二对电极210和220并且第一对电极205和215用于感测。因而，在图3B中，偏流在横向于图3A中示出的偏流的方向225的方向230上流动通过霍尔效应传感器200。电极205、210、215和220的切换可以使用例如控制器、微控制器、微处理器、ASIC、FPGA等达成。与自旋电流技术相关联的切换在本领域中已知。

图4图示了图1和2的传感器系统100的系统框图300。系统100包括（多个）传感器305（例如，与图3A和3B中示出的类似的一个或多个霍尔效应传感器305）、前端电路310、插值器315和输出设备320。前端电路310例如是调整（多个）传感器305的输出信号的有源和无源电路组件的组合。前端电路310可以包括放大器、滤波器、增益控制电路、模数转换器（“ADC”）等，以用于在将经调整的输出信号提供给插值器315之前调整来自（多个）传感器305的输出信号。

插值器315生成用于传感器系统100的高分辨率输出信号，其可以被提供给输出设备320。在各种构造中，使用硬件、软件或者硬件和软件的组合来实现插值器315。插值器315可以例如被实现为控制器、微控制器、微处理器、专用集成电路（“ASIC”）、现场可编程门阵列（“FPGA”）、逻辑电路等。在下文更详细地描述插值器315的操作。输出设备320是例如接收来自插值器的高分辨率信号并且基于检测到的位置和/或速度执行用于系统（例如，电机系统）的另外处理或控制的设备。在一些构造中，输出设备320是控制器、微控制器、微处理器、ASIC、FPGA等。

在一些构造中，用控制或处理设备实现插值器315和/或输出设备320。例如，使用基于微处理器的系统实现插值器315和输出设备320，所述基于微处理器的系统生成用于（多个）霍尔效应传感器305的高分辨率输出信号，能够确定用于编码器的位置、速度和加速度，并且能够生成用于对系统（例如，电机系统）进行控制的一个或多个输出控制信号。在图5中图示了这样的构造。

具体地，图5图示了包括控制器405的传感器系统400。控制器405被电气和/或通信连接到系统400的各种模块或组件。例如，所图示的控制器405被连接到一个或多个致动设备（即，电机）和驱动410、电力供应模块415、输出设备420和多个传感器425A-425N（通过对应前端电路430A-430N），其中N指示包括在系统400中的传感器的某有限数目。控制器405包括硬件和软件的组合，其除其它之外可操作用于监控和/或控制系统400的操作，控制致动设备410的移动，监控霍尔效应传感器425的输出等。

在一些实施例中，控制器405包括向系统400提供电力、监控和控制的多个电气和电子组件。例如，除其它之外，控制器405包括处理单元435（例如，微处理器、微控制器或者另一适合的可编程设备）、存储器440、输入单元445和输出单元450。除其它之外，处理单元435包括控制单元455、算术逻辑单元（“ALU”）460和多个寄存器465（在图5中示出为寄存器群组），并且使用已知计算机架构实现处理单元435，诸如经修改的Harvard架构、vonNeumann架构等。处理单元435、存储器440、输入单元445和输出单元450以及连接到控制器405的各种模块通过一个或多个控制和/或数据总线（例如，公共总线470）被连接。在图5中出于例证性目的一般性地示出了控制和/或数据总线。鉴于本文描述的发明，用于各种模块和组件之间的互连以及各种模块和组件之中的通信的一个或多个控制和/或数据总线的使用将是本领域技术人员所已知的。在一些实施例中，控制器405部分地或者完全地被实现在半导体（例如，专用集成电路[“ASIC”]、现场可编程门阵列[“FPGA”]半导体）芯片等上。

存储器440包括例如程序存储区域和数据存储区域。程序存储区域和数据存储区域可以包括不同类型存储器的组合，诸如只读存储器（“ROM”）、随机存取存储器（“RAM”）（例如，动态RAM[“DRAM”]、同步DRAM[“SDRAM”]等）、电可擦可编程只读存储器（“EEPROM”）、闪速存储器、硬盘、SD卡、或其它适合的磁性、光学、物理或电子存储器设备。处理单元435被连接到存储器440并且执行软件指令，所述软件指令能够被存储在存储器440的RAM（例如，在执行期间）、存储器440的ROM（例如，在一般地永久性基础上）或者另一非暂时性计算机可读介质（诸如另一存储器或盘）中。包括在系统400的实现中的软件可以被存储在控制器405的存储器440中。软件包括例如固件、一个或多个应用、程序数据、滤波器、规则、一个或多个程序模块以及其它可执行指令。控制器405被配置成从存储器检索与本文描述的控制过程和方法相关的指令并且除其它之外执行所述指令。在其它构造中，控制器405包括附加的、更少的或者不同的组件。

电力供应模块415向控制器405或者系统400的其它组件或模块供应标称AC或DC电压。通过例如具有100V和240V AC之间的标称线路电压以及近似地50-60Hz的频率的电源对电力供应模块415供电。电力供应模块415还被配置成供应较低的电压以操作控制器405内的电路和组件。在其它构造中，通过一个或多个电池或电池组、或者另一电网无关的电源（例如，发电机、太阳能面板等）对控制器405或者系统400内的其它组件和模块供电。

图6图示了插值器500（例如，实现正交相位锁定回路），其包括相位检测器（“PD”）或相位比较器505、滤波器510和电压控制的振荡器515。插值器500可以被实现为独立式电路、被实现为与编码器一体的电路、使用处理设备来实现（参见图5）等。编码器，诸如图2中的旋转增量编码器，生成一对正交正弦（即，应当相移90°的两个正弦波形），其是到插值器500的输入。理想地，到插值器500的输入正交正弦具有等式1和2中的以下值：

等式1

等式2。

这些信号被提供给相位检测器505。在插值器500内例如是提供具有90°相差的正弦数据（例如，正弦和余弦信号）的高分辨率数字查找表（“LUT”）。从LUT输出的内部插值器信号具有对应于等式3和4的值：

等式3

等式4。

然后正弦和余弦数据被提供回到相位检测器505。相位检测器计算等式1和2的正交正弦信号与等式3和4的正交正弦信号之间的相差并且可以包括例如一对乘法类型的数模转换器（“DAC”），其如下面在等式5和6中示出的那样混合传入信号与内部插值器信号：

等式5

等式6

其中x_o和y_o是数字正弦和余弦数据，并且A和B是用于传入信号和内部插值器信号的相应信号幅度。

相位检测器505的输出PE具有对应于等式7的值，其对等式5和6的结果加和：

等式7

相位检测器505的输出PE由滤波器510（例如，低通滤波器）进行滤波。经滤波的信号被提供给电压控制的振荡器515，其在一些实施例中包括数字正弦和余弦LUT。

图6的插值器500包括附加模块，其被配置成修改插值器的两个内部信号之间的相差。因此，如果两个输入信号之间的相差（假设为90°）替代地大于或小于90°，则插值器可以补偿内部插值器信号，使得所接收的信号和内部插值器信号之间的相差彼此匹配。新的模块是补偿模块或者逻辑加法器模块，其修改插值器内的内部正弦和余弦信号之间的相差。当反馈回路将相差控制成合期望的值或范围时，插值器500被视为锁定，插值器500输出查找表的索引值，并且插值器500基于来自LUT的输出而生成高分辨率数字输出信号。

然而，如果存在例如编码器图案长度和传感器阵列长度之间的机械不协调或不匹配，则传入信号对应于等式8和9：

等式8

等式9

其中Q_d对应于源自长度不匹配的误差或偏置，并且向插值器500的输出中引入误差。补偿模块可以用于匹配传入信号和内部插值器信号之间的相差。

例如，图7图示了根据本发明的实施例的插值器600的一部分。插值器600包括正弦LUT 605、余弦LUT 610、第一乘法DAC 615、第二乘法DAC 620和补偿模块625。在一些实施例中，补偿模块625可以与余弦LUT 610被包括在一起，并且余弦LUT 610可以包括经补偿的数据。如所图示，由补偿模块625修改用于检索插值器的内部正弦和余弦信号的LUT索引中的至少一个以计及输入信号的相差中的差（例如，与90°的差）。LUT索引指向LUT 605和610中的每一个中的高分辨率数据的具体集合。补偿模块625仅需要与LUT中的一个（例如，正弦或余弦）组合。在图7的组合中，补偿模块与余弦LUT相关联。向补偿模块625提供补偿所需的指示数量、水平、值等的编程输入以修改用于余弦LUT 610的LUT索引。

可以使用硬件和/或软件确定传入信号之间的相差。例如，插值器确定传入信号之间的相差基本上不为90°并且确定需要多少补偿。附加地或替换地，当以已知偏置制造编码器时，所述偏置可以被编程到插值器中使得提供正确补偿，或者插值器可以被重新编程或现场编程以补偿传入信号中的偏置（例如，如果偏置是在制造之后被引入的话）。

在每一个实现中，补偿模块625将值Q_d添加到LUT索引。因此，通过等式10和11表示来自LUT的输出信号：

等式10

等式11。

补偿值的引入使LUT 610返回高分辨率余弦数据，其具有除90°之外的相差并且对应于或者基本上等于传入信号之间的相差（例如，在用于传感器系统的可接受或已知容差内，诸如+/-1%、+/-5%、+/-10%、+/-20%等、或者其中的某值）。

然后通过等式12表示相位检测器505（参见图6）的输出：

等式12。

因而，插值器的输出没有误差或者具有最小误差。用于修改内部插值器信号的相差的值Qd仅引起反馈增益中的改变，其足够小以至于是可容忍的或者可以被补偿的（例如，使用放大器等）。

图8图示了根据本发明的另一实施例的插值器700的一部分。插值器700包括正弦LUT 705、余弦LUT 710、第一乘法DAC 715、第二乘法DAC 720和补偿模块725。在一些实施例中，补偿模块725可以与正弦LUT 705被包括在一起，并且正弦LUT 705可以包括经补偿的数据。在图8中，补偿模块725与正弦LUT 705相关联。图9图示了根据本发明的另一实施例的插值器800的一部分。插值器800包括正弦LUT 805、余弦LUT 810、第一乘法DAC 815、第二乘法DAC 820、第一补偿模块825和第二补偿模块830。在图9中，为正弦LUT 805和余弦LUT 810中的每一个提供补偿模块。图8和9中的插值器700和800的操作类似于上面描述的情况。然而，在图8中，将来自补偿模块725的补偿项Q_d添加到等式4而不是等式3。在图9中，两个补偿模块825和830各自分别引入用于余弦LUT 810和正弦LUT 805的补偿项。在一些实施例中，补偿模块825可以与余弦LUT 810被包括在一起，并且余弦LUT 810可以包括经补偿的数据。附加地或替换地，补偿模块830可以与正弦LUT 805被包括在一起，并且正弦LUT 805可以包括经补偿的数据。

因而，除其它之外，本发明提供了用于传感器系统的可编程插值器，其补偿编码器和传感器阵列之间的变化或不匹配。在以下权利要求中阐述本发明的各种特征和优点。

Claims

1.一种传感器系统，包括：

可移动构件；

传感器，被配置成生成第一输出信号和第二输出信号，第一输出信号具有第一相位角，第二输出信号具有第二相位角，第一相位角和第二相位角之间的第一差具有第一值，第一差的第一值包括与所述传感器和所述可移动构件之间的机械不协调相关的偏置；以及

插值器，被配置成接收第一输出信号和第二输出信号，所述插值器可操作用于应用补偿值以生成具有第三相位角的第三信号以及具有第四相位角的第四信号，第三相位角和第四相位角之间的第二差具有第二值，第二差的第二值基本上等于第一差的第一值，所述补偿值具有基于所述传感器和所述可移动构件之间的机械不协调的值。

2.根据权利要求1所述的传感器系统，其中，所述传感器是霍尔效应传感器。

3.根据权利要求1所述的传感器系统，其中，第一输出信号和第二输出信号是正弦信号。

4.根据权利要求1所述的传感器系统，其中，所述可移动构件是可旋转构件。

5.根据权利要求1所述的传感器系统，其中，第一差的第一值具有近似地90度加上所述偏置的值。

6.根据权利要求1所述的传感器系统，其中，所述插值器包括补偿模块，所述补偿模块通过所述补偿值修改用于查找表的查找表索引以用于生成第三信号，所述查找表包括用于生成第三信号的高分辨率正弦信号数据。

7.根据权利要求1所述的传感器系统，其中，所述插值器将第一信号乘以第四信号以生成第五信号，将第二信号乘以第三信号以生成第六信号，并且将第五信号和第六信号加和以生成第七信号。

8.根据权利要求7所述的传感器系统，其中，用于第七信号的值是第一差的第一值和第二差的第二值之间的差的函数。

9.一种补偿编码器中的传感器和可移动构件之间的机械不协调的方法，该方法包括：

生成第一输出信号和第二输出信号，第一输出信号具有第一相位角，第二输出信号具有第二相位角，第一相位角和第二相位角之间的第一差具有第一值，第一差的第一值包括与所述传感器和所述可移动构件之间的机械不协调相关的偏置；

在插值模块处接收第一输出信号和第二输出信号；

确定补偿值，所述补偿值具有基于所述传感器和所述可移动构件之间的机械不协调的值；

使用所述补偿值生成第三信号，所述第三信号具有第三相位角；以及

生成具有第四相位角的第四信号，

其中，第三相位角和第四相位角之间的第二差具有第二值，第二差的第二值基本上等于第一差的第一值。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述传感器是霍尔效应传感器。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，第一输出信号和第二输出信号是正弦信号。

12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述编码器是增量旋转编码器。

13.根据权利要求9所述的方法，其中，第一差的第一值具有近似地90度加上所述偏置的值。

14.根据权利要求9所述的方法，还包括通过所述补偿值修改用于查找表的查找表索引以用于生成第三信号，所述查找表包括用于生成第三信号的高分辨率正弦信号数据。

15.根据权利要求9所述的方法，还包括将第一信号乘以第四信号以生成第五信号，将第二信号乘以第三信号以生成第六信号，并且将第五信号和第六信号加和以生成第七信号。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，用于第七信号的值是第一差的第一值和第二差的第二值之间的差的函数。

17.一种传感器系统，包括：

旋转构件，其包括磁极的图案；

霍尔效应传感器阵列，被配置成基于磁极的图案生成第一输出信号和第二输出信号，第一输出信号具有第一相位角，第二输出信号具有第二相位角，第一相位角和第二相位角之间的第一差具有第一值，第一差的第一值包括与所述霍尔效应传感器和所述旋转构件之间的机械不协调相关的偏置；以及

控制器，被配置成接收第一输出信号和第二输出信号，所述控制器可操作用于应用补偿值以生成具有第三相位角的第三信号以及具有第四相位角的第四信号，第三相位角和第四相位角之间的第二差具有第二值，第二差的第二值基本上等于第一差的第一值，所述补偿值具有基于所述霍尔效应传感器阵列和所述旋转构件之间的机械不协调设定的值。

18.根据权利要求17所述的传感器系统，其中，第一差的第一值具有近似地90度加上所述偏置的值。

19.根据权利要求17所述的传感器系统，其中，所述控制器包括补偿模块，所述补偿模块通过所述补偿值修改用于查找表的查找表索引以用于生成第三信号，所述查找表包括用于生成第三信号的高分辨率正弦信号数据。

20.根据权利要求17所述的传感器系统，其中，插值器将第一信号乘以第四信号以生成第五信号，将第二信号乘以第三信号以生成第六信号，并且将第五信号和第六信号加和以生成第七信号。

21.根据权利要求20所述的传感器系统，其中，用于第七信号的值是第一差的第一值和第二差的第二值之间的差的函数。