CN109983309B - 检测马达位置解码器系统中的缺陷 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于处理从马达的编码轮获得的传感器信息的系统和方法，所述系统和方法可检测由所述编码轮的轨道上的污染或角度步长标记、索引标记中的任一个的损坏，和/或空白空间导致的所述传感器信息中的缺陷。步长计数器朝表示所述编码轮上的角度步长标记的数量的溢出值计数。所述步长计数器和所述索引是相关的：当达到所述溢出值时，如果未检测到所述索引标记，则引发错误；同时，当检测到所述索引标记时，如果所述步长计数器尚未达到所述溢出值，则引发错误。所述系统和方法可通过以下方式适用于双向旋转的马达和其他设备：检测旋转方向的变化以及从递增所述角度步长计数器切换为递减所述角度步长计数器，反之亦然。

Description

检测马达位置解码器系统中的缺陷

背景技术

本公开涉及马达位置检测系统，并且具体地讲涉及用于检测和报告用于确定马达位置的编码轮中的潜在缺陷的系统。

编码轮用于马达调节以检测马达的速度以及旋转位置或角度位置。用于位置检测的编码轮包括一个或多个索引标记和/或一组或多组尺寸均匀且均匀间隔开的角度步长标记。在马达运行时，编码轮旋转。光检测器将光束投射到编码轮上，并且在标记穿过光束时检测标记。然后，解码计算机解释检测信息以确定马达位置；检测到索引标记可指示马达的整周旋转，而每个角度步长标记对应于角度位置的度增量。

所检测到的角度马达位置缺乏准确性可能导致马达性能损失，甚至可能对马达造成损坏。编码轮缺陷可例如来自编码轮上的粉尘或污垢，这些粉尘或污垢阻止光束反射回光检测器或产生由光检测器检测的寄生反射光束(即，来自光泽或反射性粉尘)；或者来自编码轮的损坏，该损坏影响光束反射回光检测器。这些缺陷诱导索引检测之间的步长计数的不准确变化，这继而导致解码计算机在旋转期间记录错误的马达位置和速度。能够检测编码轮的各种情况和/或其他检测缺陷并且生成针对检测系统的维护的警示(诸如，需要清洁或修复编码轮)是有用的。

发明内容

本公开提供了用于检测旋转设备的位置或速度感测系统中的缺陷的方法、装置和/或系统，诸如在编码轮上以避免马达性能损失以及由不准确的马达位置跟踪引起的损坏。在一些实施方案中，检测马达位置感测系统中的错误的方法可包括检测至少第一角度阶跃信号和索引信号的边缘，该第一角度阶跃信号指示马达轴的角度位置，该索引信号指示编码轮的索引围绕马达轴的整周旋转，并且如果检测到索引，则该索引信号具有第一值，如果未检测到索引，则该索引信号具有第二值，并且响应于检测到这些边缘中的一个边缘：接收表示至少该第一角度阶跃信号的检测边缘的初始值和溢出值之间的数值的步长计数；如果步长计数等于溢出值，则产生具有第一值的溢出信号，如果步长计数不等于溢出值，则产生具有第二值的溢出信号；确定溢出信号和索引信号是否匹配；以及响应于确定溢出信号和索引信号不匹配，生成指示检测到错误中的一个错误的错误信号。

该方法可还包括检测指示角度位置的第二角度阶跃信号的边缘，第一角度阶跃信号和第二角度阶跃信号被正交地对准并且进一步指示马达轴的旋转方向，该步长计数表示第一角度阶跃信号和第二角度阶跃信号两者的检测边缘的数量。当马达轴正在第一方向上旋转时，初始值可以是零，并且溢出值可以是与编码轮上的多个角度步长标记相关联的预设最大值，并且当马达轴正在与第一方向相反的第二方向上旋转时，初始值可以是预设最大值，并且溢出值可以是零。接收步长计数可包括以下步骤：如果先前检测边缘的前一步长计数等于溢出值，则设置步长计数等于初始值；并且，如果前一步长计数不等于溢出值，则在马达轴正在第一方向上旋转的情况下递增前一步长计数以产生步长计数，并且/或者在马达轴正在第二方向上旋转的情况下递减前一步长计数以产生步长计数。

生成错误信号可包括：如果溢出信号具有第一值，则将错误信号生成为指示对索引的预期检测缺失的第一错误信号，并且/或者如果索引信号具有第一值，则将错误信号生成为指示在检测到编码轮的所有角度步长标记之前检测到索引的第二错误信号；该方法可还包括：响应于确定溢出信号和索引信号中的一者或两者具有第一值，生成重置信号，在连续检测到第一角度阶跃信号的边缘中的一个边缘时，该重置信号将步长计数重置为初始值。可检测边缘长达马达的运行时间，该运行时间在马达启动时开始并且包括检测到边缘中的一个边缘，并且该方法可还包括：响应于将错误信号生成为第二错误信号：确定在运行时间期间是否先前生成了第二错误信号；响应于确定在运行时间期间未先前生成第二错误信号，忽略所生成的第二错误信号；以及响应于确定在运行时间期间先前生成了第二错误信号，将所生成的第二错误信号发送到被配置为控制马达的微处理器。

在另一个实施方案中，本公开提供一种用于检测从旋转设备记录的传感器信号中的错误的系统。该系统可包括：可操作用于检测至少第一角度阶跃信号和索引信号的边缘的边缘检测电路，该第一角度阶跃信号指示设备的角度位置，该索引信号指示索引围绕设备的整周旋转，并且如果检测到索引，则该索引信号具有第一值，如果未检测到索引，则该索引信号具有第二值；耦接到边缘检测电路的计数器电路，该计数器电路可操作用于维护表示对至少该第一角度阶跃信号的边缘中的一个边缘的检测次数的步长计数；以及耦接到边缘检测电路和计数器电路的错误检测电路，该错误检测电路可操作用于检测错误。响应于边缘中的一个边缘的检测次数中的任一个，该错误检测电路可通过以下方式来检测错误：接收步长计数；如果步长计数等于预设溢出值，则产生具有第一值的溢出信号，如果步长计数不等于溢出值，则产生具有第二值的溢出信号；确定溢出信号和索引信号是否匹配；以及响应于确定溢出信号和索引信号不匹配，生成指示检测到错误中的一个错误的第一错误信号。

计数器电路可进一步操作用于维护表示设备的旋转次数的旋转计数，并且系统可还包括电连接到计数器电路并且存储参考值的第一寄存器，其中：在设备启动时，当设备从停止位置开始旋转时，计数器电路将步长计数设置为第一初始值，将旋转计数设置为第二初始值，并且将第三初始值存储在第一寄存器中作为参考值；响应于边缘检测电路检测到在启动之后出现的索引信号的边缘中的第一边缘，计数器电路将初始化值存储在第一寄存器中作为参考值；并且，响应于边缘检测电路检测到第一角度阶跃信号的边缘中的每个边缘，计数器电路将步长计数更新为新的步长计数值，如果新的步长计数值等于溢出值，则将旋转计数更新为新的旋转计数值，如果第一寄存器中的参考值不等于第三初始值、初始化值或新的旋转计数值，则生成指示检测到错误中的一个错误的第二错误信号，并且如果第一寄存器中的参考值等于第三初始值，则将新的旋转计数值存储为参考值。错误检测电路可进一步操作以：当设备开始从停止位置旋转时，确定第一错误信号是否与继设备启动之后待检测的错误中的第一错误相关联；响应于确定第一错误信号与第一错误相关联，忽略第一错误信号；以及响应于确定第一错误信号不与第一错误相关联，向设备控制系统的部件发送警示。

设备可以是马达，并且马达可包括与马达的马达轴同轴设置的编码轮，该编码轮包括索引和多个均匀间隔开的角度步长标记；传感器信号通过监测编码轮生成，并且溢出值可基于所述多个角度步长标记。设备可另选地为旋转按钮。

边缘检测电路可进一步操作用于检测第二角度阶跃信号的边缘，该第二角度阶跃信号与第一角度阶跃信号一起指示设备的旋转方向；当设备正在第一方向上旋转时，溢出值可以是最大值，当设备正在与第一方向相反的第二方向上旋转时，溢出值可以是零。为了维护步长计数，计数器电路可操作以确定重置条件以及以：确定设备是正在第一方向还是正在第二方向上旋转；响应于确定设备正在第一方向上旋转，响应于检测到第一角度阶跃信号或第二角度阶跃信号的边缘中的一个边缘而递增步长计数，以及响应于重置条件而将步长计数设置为零；并且，响应于确定设备正在第二方向上旋转，响应于检测到第一角度阶跃信号或第二角度阶跃信号的边缘中的一个边缘而递减步长计数，以及响应于重置条件而将步长计数设置为最大值。当传感器信号被无误地记录时，最大值可等于在设备的一次整周旋转中可由边缘检测电路检测到的第一角度阶跃信号和第二角度阶跃信号的边缘数量。

在另一个实施方案中，本公开提供一种用于检测用于马达控制的传感器信号中的错误的系统。该系统可包括：边缘检测电路，其可操作用于检测第一正交信号、第二正交信号和索引信号的边缘，第一正交信号和第二正交信号指示马达轴的角度位置和旋转方向，并且索引信号指示正被检测的编码轮的索引；耦接到边缘检测电路的计数器电路，该计数器电路通过以下方式可操作用于生成步长计数：响应于检测到第一正交信号和第二正交信号的边缘中的一个边缘，如果步长计数不等于溢出值，则将步长计数朝溢出值移动一步，或者如果步长计数等于溢出值，则将步长计数重置为初始值，其中当马达轴正在第一方向上旋转时，初始值设置为零并且溢出值设置为预设最大值，并且当马达轴正在与第一方向相反的第二方向上旋转时，初始值设置为预设最大值并且溢出值设置为零；以及耦接到边缘检测电路和计数器电路的错误检测电路。错误检测电路通过以下方式可操作用于检测错误：当步长计数被更新以等于溢出值时，确定索引信号是否指示检测到索引；响应于确定未检测到索引，生成第一错误信号；以及，响应于检测到索引信号的前缘，如果步长计数不等于溢出值，则生成第二错误信号。

根据以下描述，本发明的这些以及其他方面将变得显而易见。在说明书中，参考了形成其一部分的附图，并且其中示出了本发明的实施方案。此类实施方案不一定表示本发明的全部范围，因此，参考本文的权利要求书来解释本发明的范围。

附图说明

在下文中将参考附图描述本公开，其中类似的附图标号代表类似的元件。

图1是根据本公开的具有被配置为检测编码轮中的缺陷的正交解码器(QDEC)的示例微控制器的框图。

图2A是具有索引轨道的示例性非正交编码轮的前视图。

图2B是具有索引轨道的示例性两轨道正交编码轮的前视图。

图3A至图3C是表现出不同类型缺陷的图2B的编码轮的前视图。

图4是根据本公开的用于检测从有缺陷的编码轮获得的马达操作信息中的缺陷的系统的逻辑图。

图5是根据本公开的被配置为检测编码轮中的缺陷的正交传感器和正交解码器(“QDEC”)的输入和内部波形的图。

图6是根据本公开的被配置为检测双向马达的编码轮中的缺陷的正交传感器和正交解码器(“QDEC”)的输出波形的图。

图7是根据本公开的被配置为在正交解码器(“QDEC”)的初始化过程期间检测编码轮中的缺陷的正交传感器和该QDEC的输出波形的图。

具体实施方式

在进一步详细描述本发明之前，应当理解，本发明不限于所描述的特定方面。还应当理解，本文所用术语仅仅出于描述特定方面的目的，并非旨在进行限制。本发明的范围仅受权利要求书的限制。如本文所用，单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数方面，除非上下文另有明确说明。

对于本领域的技术人员显而易见的是，在不脱离本发明构思的情况下，除了已经描述的那些之外的许多附加修改是可能的。在解释本公开时，所有术语应以与上下文一致的最广泛可能的方式来解释。术语“包含”、“包括”或“具有”的变型形式应被解释为以非排他的方式引用元件、部件或步骤，因此所引用的元件、部件或步骤可以与未明确引用的其他元件、部件或步骤组合。除非上下文另有明确说明，否则引用为“包含”、“包括”或“具有”某些元件的方面也被设想为“基本上由那些元件组成”和“由那些元件组成”。应当理解，除非上下文另外明确说明，否则相对于系统或装置描述的本公开的方面适用于方法，反之亦然。

本文所公开的数值范围包括其端点。例如，1到10之间的数值范围包括值1和10。当针对给定值公开一系列的数值范围时，本公开明确地设想了包括那些范围的上限和下限的所有组合的范围。例如，1到10之间或2到9之间的数值范围旨在包括1到9之间和2到10之间的数值范围。

本公开呈现出与对马达位置检测系统中的编码轮缺陷进行检测有关的特定细节，但是这些细节可也适用于其他马达调节系统并且适用于监测马达的其他参数，诸如马达速度。具体地讲，下文描述的实施方案的细节可适于在对与设备旋转步长计数和/或角度旋转度数有关的传感器数据起作用的任何位置检测器中使用。因此，本文的描述不限于应用于检测与编码轮的缺陷或污染有关的位置感测错误以确定错误记录的马达位置。

图1是用于控制马达150的示例微控制器100的框图。微控制器100包括与位于微控制器100中的微处理器101进行信号通信的正交解码器(“QDEC”)模块106和脉宽调制器(PWM)模块105。在该示例配置中，QDEC 106被包括在微控制器中。然而，QDEC 106可用于任何类型的集成电路(IC)设备中，或者可封装为其自身的IC。

为了控制马达(例如，速度、位置)，控制应用程序生成信号以形成马达旋转并且接收和处理由安装在马达的轴上的旋转传感器模块生成的信号。该旋转传感器产生由控制应用程序处理以确定马达的旋转、速度和/或方向的电信号。微控制器100可以执行程序指令以实现控制应用程序，并且可以包括或连接到反馈电路以用于施加控制信号和接收传感器信号。该反馈电路允许马达在闭环系统中运行，以实现马达的准确速度和定位。微控制器100可以包括外围模块(例如，PWM模块105)以生成用于操作马达的旋转的信号。在驱动马达的线圈之前，可借助于功率晶体管(例如，MOSFET功率晶体管)或任何其他功率晶体管来放大来自微控制器100的信号(例如，电压、电流)。生成旋转的信号在本领域中是为人们所熟知的，并且在本文件中将不再进一步讨论。

来自旋转传感器的反馈信号通常不由微控制器100的主微处理器101直接处理，而是由外围模块(例如，QDEC模块106)处理，该外围模块执行过滤和分析。该方法通常是以实时方式处理这些信号而不需要微处理器101的太多CPU带宽或功率(例如，非常高的时钟频率)的唯一方式。对于批量生产来说，通过添加额外的电路来增加功率将使得控制应用程序的材料清单太过昂贵。

参考图1，微控制器100包括能够访问外围电路如PWM模块105和“计时器+QDEC”正交解码器106的微处理器101。借助系统总线120来执行数据交换，该系统总线包括将数据从外围设备携带至微处理器101的读取数据总线、将数据从微处理器101携带至外围设备的写入数据总线、地址总线和用于指示系统总线120上的传输方向的控制信号。由于系统总线120的地址总线由所有外围设备共享，因此需要解码该总线上携带的值以一次选择一个外围设备。电路通过接收地址总线(系统总线120的一部分)并且提供选择信号121、122、123、124而充当地址解码器102。外围电路103、104、105、106读取这些选择信号以考虑系统总线120上携带的值。

片上存储器103存储要由微处理器101处理的控制应用程序软件(即，程序指令)。微控制器100借助不同组的端子140供电。端子140包括一系列的物理接入终端(PAD)以为微控制器100供电，一些用于提供VDD，一些用于提供GND。用户应用程序运行软件，该软件可以在微控制器的启动期间(引导部分)加载到片上存储器103内。位于片上存储器103内的软件由微处理器101借助系统总线120获取。地址总线的地址值与分配给片上存储器103的地址范围一匹配，就选择该片上存储器(例如，信号123有效)。相应地设计地址解码器102，地址范围在地址解码器中硬连线。作为响应，存储器将对应数据提供给系统总线120，所述对应数据由微处理器101读取并且被相应地处理。

软件可还通过中断信号125知晓数据的可用性。当设置时，该信号触发中断控制器104。然后，中断控制器104将事件以信号方式直接发送到微处理器101的专用引脚。中央中断模块允许微处理器101上的单个输入引脚处理任何数量的中断。当微处理器101被中断信号触发时，其内部状态机中断当前任务的处理，并且借助系统总线120来对中断控制器104执行读取访问以获得中断的源(外围设备)。

微控制器100监管电动马达150的控制。为了获得反馈信息，旋转传感器160安装在马达的轴161上或安装在其附近。为了形成旋转，PWM模块105生成一组信号132。旋转由旋转传感器160检测，该旋转传感器根据马达的速度创建电信号133和134。放大信号132以便匹配马达的电压要求和放大信号133、134以适应微控制器100电压电平以及旋转传感器的电源电路是为人们所熟知的，因此在本文件中不进行描述。

存在若干类型的旋转传感器，但它们基本上提供相同类型的电信号。如果仅提供一个信号，则可能无法确定旋转方向。此类传感器提供被正交地对准的两个电信号。在处理(解码)之后，该正交对准提供旋转方向。与本文所述的示例性实施方案特别相关的是，旋转传感器160可以是与编码轮协同作用的光检测器。例如，编码轮可附接到轴161并且可与该轴同轴以便在轴161旋转时旋转，并且光检测器可定位成将光子束发射到编码轮的面上，从而照射面上的平版印刷或其他掩模结构(例如，呈图案的槽或孔)，其吸收/偏转光束或将光束反射回光检测器。光检测器产生指示其是否接收到反射光束的传感器信号。

图2A和图2B示出了在相应面上具有步长标记的两个示例编码轮。图中以黑色示出的标记吸收或偏转来自光检测器光束的入射光，并且面上在标记周围的部分将光反射回光检测器(反之亦然)。在图2A的编码轮200上，面202携带两个轨道：索引轨道204邻接编码轮200的内边缘，角度步长轨道206邻接编码轮200的外边缘。索引轨道204携带单个索引标记214；每当传感器信号包括检测到索引标记214时，其指示马达完成一次旋转。角度步长轨道206包括多个尺寸均匀且均匀间隔开的角度步长标记216。每个角度步长标记216表示马达位置变化达所选择的度增量。例如，如果如图所示地存在八个角度步长标记216，则光检测器对角度步长标记216中的一者的每次检测指示马达已经旋转了另外45度。

参考图2B，编码轮250具有面252，该面包括具有如上所述的索引标记264的索引轨道254，并且还包括两个角度步长轨道256、258，其中第一角度步长轨道256的角度步长标记266与第二角度步长轨道258的角度步长标记268正交地对准。当使用单独的传感器信号来监测角度步长轨道256、258时，正交对准允许使用角度步长标记266、268的前缘检测马达的旋转方向。例如，当检测到第一外角度步长轨道256的第一角度步长标记266的前缘时，如果未检测到第二内角度步长轨道258的对应对准的第二角度步长标记268，则马达正在顺时针旋转，并且如果检测到第二角度步长标记268，则马达正在逆时针旋转。

参考图3A至图3C，污染物和损坏可影响编码轮300的面302上的平版印刷(即，标记)是否被正确地检测到。存在污染物和损坏可产生的三种类型的错误。图3A示出了第一错误类型，其中索引标记304被缺陷310模糊并且未在传感器信号中检测到。QDEC模块可能丢失对旋转次数的计数并且误报马达的位置和/或旋转次数。图3B示出了第二错误类型，其中索引轨道306上的缺陷312模仿索引标记304，使得QDEC模块检测到错误索引并且在马达实际已完成旋转之前对马达的旋转进行计数。图3C示出了第三错误类型，其中一个或多个缺陷314使相位对准的角度步长标记308、309中的一个或两个模糊，使得QDEC模块不记录它们，从而导致误报马达的位置和/或速度。虽然先前的解决方案可以检测一种错误类型(具体地讲，错误类型一：“索引缺失”)并且可能可以检测又一种错误类型的某些子集(具体地讲，错误类型三：“一相缺失”)，但是本系统正确地检测单向和双向马达中的所有三种类型的错误。

图4示出了QDEC模块402的示例性逻辑实施方式400，其通过以下方式来识别如上所述的传感器信号中的三种类型中的任一种类型的错误(即，由编码轮缺陷引起的错误)：维护索引检测之间的角度步长检测的计数，将该计数与一个或多个所存储的参考值和索引信号的值进行比较，以及在某些预期值与比较结果不匹配的情况下生成错误信号。QDEC模块402可以在下游连接到接收原始或经调节的旋转传感器信号450、452、454的任何合适的QDEC滤波电路458和/或信号同步电路456，或者QDEC模块402可以直接耦接到旋转传感器输出。QDEC模块402可接收对应于索引轨道、第一角度步长轨道和第二角度步长轨道中的每一个的不同传感器信号。在各种实施方案中，产生针对与感测编码轮的外轨道上的角度步长标记相关联的第一相(A相)的信号数据的(图1的)传感器输出133可由产生针对第一传感器信号450的期望数据格式的具有组合逻辑的信号调节电路(未示出)调节；以相同的方式，针对第二相(B相，与感测编码轮的内轨道上的角度步长标记相关联)和针对索引信号(与感测编码轮的索引轨道上的索引标记相关联)的(图1的)传感器输出134、135可被调节以分别生成具有期望格式的第二传感器信号452和第三传感器信号454。在一些实施方案中，每个传感器信号可被解释为具有高值或低值；当编码轮的面是反射性的并且标记是非反射性的时，当旋转传感器的光束没有入射到对应的标记上时，每个轨道的传感器信号高，并且当对应轨道上的标记旋转到光束路径中时，每个轨道的传感器信号切换至低。

QDEC模块402可包括或访问能够存储参考值的一个或多个寄存器以进行如下所述的比较。寄存器可以根据相关比较需要来存储预先确定位数的数据，诸如16位或32位。在一些实施方案中，第一寄存器404和第二寄存器406可配合以存储至少角度计数参考值，并且还任选地存储旋转计数参考值。可以划分寄存器404、406的位，使得寄存器404、406中的每一个的第一部分440、460具有与角度步长计数相同的长度(即，位数)，并且寄存器404、406中的每一个的第二部分442、462具有与旋转计数相同的长度。第一部分440、460可包含对应寄存器404、406的最高有效位，并且第二部分442、462可包含对应寄存器的最低有效位。因此，角度步长计数和旋转计数中的每一个的第一参考值可被编程到第一寄存器404中，并且角度步长计数和旋转计数中的每一个的第二参考值可被编程到第二寄存器406中，该第二参考值可以与对应的第一参考值相同或不同。在示例性实施方案中，所存储的参考值可以是角度步长计数和旋转计数的最大值或溢出值。

QDEC模块402还包括角度计数器408以及旋转计数器410，该角度计数器具有维护角度步长计数(例如，作为存储在寄存器中的值)的组合逻辑，该旋转计数器具有维护旋转计数(例如，作为存储在寄存器中的值)的组合逻辑。QDEC模块402根据至少A相信号450以及可选的B相信号452和/或系统时钟信号(未示出)产生计数更新信号412。QDEC模块402还产生表示马达的旋转方向的方向信号414，以及指示角度步长计数的值应被重置为起始值的重置信号416(例如，当第三传感器信号454指示检测到索引标记时)。信号412至416被递送至角度计数器408。计数更新信号412和重置信号416每个都使角度计数器408修改角度步长计数的值。修改可取决于方向信号414的值：如果马达正在第一方向上旋转，则角度计数器408可响应于计数更新信号412而递增角度步长计数，并且可响应于重置信号416而将角度步长计数设置为零；如果马达正在第二方向上旋转，则角度计数器408可响应于计数更新信号412而递减角度步长计数，并且可响应于重置信号416而将角度步长计数设置为存储在寄存器404中的参考值(例如，最大值)。

角度计数器408可还包括用于将角度步长计数值与存储在寄存器404、406中的对应参考值中的一个或两个进行比较和响应于比较结果而执行动作的组合逻辑。比较和动作可以与QDEC模块402的其他操作同步，诸如通过使用不断上升的时钟信号来协调操作。在一个实施方案中，寄存器404、406的第一部分440、460可各自存储预设最大值，该预设最大值为在马达的一次整周旋转时角度步长计数应具有的预期值(从零向上计数)；因此，角度步长计数的参考值与在编码轮的一次旋转中穿过感测系统的角度步长标记的数量相关联。角度计数器408可根据方向信号414确定马达正在第一方向上旋转，将角度步长计数值与第一寄存器404的第一部分440中的参考值进行比较，并且在这些值匹配的情况下生成溢出信号420。例如，编码角度步长计数值和参考值的信号可以是到一个或多个XNOR门的输入，所述一个或多个XNOR门逐位比较对应寄存器中的值以确定等效性，并且XNOR门输出可被馈送到生成溢出信号420的全局与门；溢出信号420通常为低的并且当角度步长计数等于预设最大值时切换至高。以相同的方式，角度计数器408可根据方向信号414确定马达正在第二方向上旋转，确定角度步长计数值是否为零，如果是，则生成溢出信号420。上述示例的XNOR门可以连接到确定是将所存储的参考值还是零值输入到XNOR门中以与角度步长计数值进行比较的其他组合逻辑。如图所示，溢出信号420可以被发送到QDEC模块402和旋转计数器410。

如上所述地存储预设溢出值允许系统与角度步长标记的数量不是二的幂的编码轮一起使用。在其中编码轮确实具有2^x个角度步长标记的实施方案中，角度步长值可以x位的长度存储，使得可存储的角度步长计数器的最大值等于角度步长标记的数量(或者更具体地讲，等于(2^x)-1，其中存储该值的寄存器从零向上计数)。这产生了自然溢出状况，其中当寄存器达到其最大可存储值(即，所有位都是1')时，角度计数器408可生成溢出信号。

如上所述，响应于确定角度步长计数处于溢出(即，当递增时角度步长计数值等于最大值或者当递减时角度步长计数值等于零)，角度计数器408可还重置角度步长计数。在一个实施方案中，角度计数器408可包括用于响应于溢出状况而重置角度步长计数的组合逻辑。在另一个实施方案中，QDEC模块402可通过向角度计数器408发送重置信号416来响应于接收溢出信号420。以类似的方式，确定角度步长计数值等于存储在第一寄存器404或第二寄存器406中的参考值可以使得生成对应的中断信号444、464。中断信号444、464可以被发送到马达控制系统的另一个部件，以使马达控制系统基于由匹配值指示的马达状况而采取动作。

旋转计数器410可以包括用于响应于接收溢出信号420而更新旋转计数的组合逻辑；因此，每当系统跟踪编码轮的整周旋转时，可更新旋转计数。当马达正在第一方向上旋转时，旋转计数可递增，当马达正在第二方向上旋转时，旋转计数可递减。在一个实施方案中，旋转计数器410接收方向信号414，而在另一个实施方案中，旋转计数器410使用溢出信号中的编码值来确定旋转方向。在一些实施方案中，旋转计数器410可还接收指示检测到索引标记的索引检测信号(未示出)，并且可响应于索引检测信号来更新旋转计数。

旋转计数器410可还包括用于将旋转计数值与存储在寄存器404、406中的对应参考值中的一个或两个进行比较和响应于比较结果而执行动作的组合逻辑。比较和动作可以与QDEC模块402的其他操作同步，诸如通过使用不断上升的时钟信号或溢出信号420来协调操作。在一个实施方案中，寄存器404、406的第二部分442、462可各自存储旋转计数的预设最大值；因此，与角度步长计数一样，可监测旋转计数的溢出状况。旋转计数器410可以通过(当马达正在第一方向上旋转时)将值设置为零或者(当马达正在第二方向上旋转时)将值设置为存储在寄存器404、406中的一个中的预设最大值来重置旋转计数值。在一些实施方案中，马达控制系统的另一个部件可跟踪马达的旋转次数，或者基于QDEC模块402检测到整周旋转的次数来执行一些其他动作；因此，每当旋转计数达到其存储的溢出值时，旋转计数器410可生成中断信号430，该中断信号被递送到适当部件。

在一些实施方案中，存储在寄存器404、406中的一个中的旋转计数器参考值可用于在马达启动时协调错误检测。例如，在马达启动时，如果马达正在第一方向上旋转，则旋转计数可被设置为零，如果马达正在第二方向上旋转，则旋转计数可被设置为(存储在第一寄存器404的第二部分442中的)最大值。旋转计数值可也被存储在旋转计数器410的参考寄存器(未示出)中。当旋转计数器410从角度计数器408接收到溢出信号420时，旋转计数器410可以更新旋转计数值，然后检查参考寄存器中的值。如果该值仍然是初始存储的值，意味着当前溢出状况是在马达启动之后检测到的第一溢出，则旋转计数器410可以将更新的旋转计数值作为新值存储在参考寄存器中。如果参考值不是初始存储的值，则意味着角度步长计数已溢出至少一次并且尚未检测到索引标记；旋转计数器410可经由中断信号464向QDEC模块402或马达控制系统的另一个部件指示存在类型3的错误—索引标记缺失。在一些实施方案中，如果参考值既不为零也非最大值，则旋转计数器410可将更新的旋转计数值与参考值进行比较，如果这些值不相同，则指示错误(即，马达已完成另一次旋转而未检测到索引标记)。

QDEC模块402可还包括用于检测上述类型中的任一种类型的错误的其他组合逻辑。在一些实施方案中，可比较溢出信号420和索引信号454(诸如在异或门中)以产生错误信号432。当溢出信号420和索引信号454具有相同值时，错误信号432为低的—这在以下情况中发生：当角度步长计数低于预设值并且未检测到索引标记时，以及当角度步长计数等于预设值并且检测到索引标记(即，马达完成了一次正确检测到的旋转)时。当溢出信号420和索引信号454具有不同值时，错误信号432切换至高—这在以下情况中发生：当角度步长计数达到最大值(或最小值)并且未检测到索引标记时(指示错误类型1)，以及当检测到索引标记并且角度步长计数不具有预期值时(指示错误类型2或类型3)。QDEC模块402可发送错误信号432，并且可还将方向信号434和其他信号发送到马达控制系统的其他部件。

在一些实施方案中，QDEC模块(诸如图1的QDEC模块106和图4的QDEC模块402)可包括电互连的边缘检测电路、计数器电路和错误检测电路，它们配合以如上所述地处理传感器信号，从而产生图5的示例性时序图。在该示例中，第一传感器波形500对应于图1的信号133的波形并且表示图4的A相信号450，第二传感器波形502对应于图1的信号134的波形并且表示图4的B相信号452，第三传感器波形504对应于图1的信号135的波形并且表示图4的索引信号454。每当相波形500、502中的一个的值改变时，表示角度计数器的值的波形506递增。需注意，在图5和随后附图中，简化了波形500、502、504、506以更好地示出变化值；在实施过程中，每旋转一圈，相波形500、502的值中的一个值以及因此角度计数器的值改变很多次，可能是数百次。还可以预期原始传感器信号(例如，图1的信号133至135)可以(诸如通过边缘减少电路)被处理以产生相信号和对应的波形500、502，它们表示使用较少数量的值变化来对编码轮上的标记进行检测。当角度计数器的值达到预设最大值507时(例如，在时间T2处)，由波形510表示的溢出信号从低切换至高。每当检测到索引标记(即，波形504在索引标记的后缘上从低切换至高)时，可以递增表示旋转计数器的值的波形508。

波形512可表示上述错误信号。由于它是由波形504(索引信号)(或其反转，如图所示)和波形510(溢出信号)的异或产生的，因此波形512在反转波形504和波形510中的一个而非两个处于高时从低切换至高。产生这三种错误类型中的任一种的缺陷的存在可以反映在波形512切换至高。检测不同错误类型的若干非限制性示例在图5的时序图中示出。在时间T1处，当在角度计数器达到最大值之前检测到索引标记时，生成下文进一步讨论的错误520。在时间T3和T4处，两个角度步长轨道中的模糊的角度步长标记引起类型3的错误530，其中没有检测到角度步长；因此，角度步长计数不递增，并且在下一个索引标记检测(时间T5)处，波形512切换至高，因为波形510保持为低。在时间T6处，检测到错误的索引标记，从而产生类型2的错误540，其中波形512被比预期早的索引检测拉高，因为角度步长计数未满。错误540还在时间T7处引起错误，因为角度步长计数由假的索引标记检测重置，所以下一个准确的索引标记检测在角度步长计数值达到最大值之前到达。最后，在时间T8处，未检测到模糊的索引标记，从而产生类型1的错误550，其中角度计数器达到最大值，从而将波形510拉高，这继而将波形512拉高；在一些实施方案中，可以允许角度步长计数继续增加，因为没有检测到索引标记来将其重置。

时间T1处的错误520可以是在马达启动之后的第一检测到的错误。然而，QDEC模块可能无法知道马达在启动时的位置，并且马达可能已部分旋转。该初始位置将导致旋转传感器在角度步长计数满之前首先检测索引标记，从而产生类型3错误。在一些实施方案中，如果错误520是类型3错误，则错误520可被忽略；此外，对索引标记的第一检测(即，在时间T1处)可以用于通过在对索引标记的第一检测时(即，在时间T1处)重置角度步长计数器来使角度步长计数器与索引标记位置同步。可以正常处理所有随后检测到的错误。

当波形512为高时，QDEC模块可以向微处理器和/或用户设备发送警示；接收警示的微处理器可以采取校正动作，诸如生成和递送用户警示和/或在性能日志中创建指示检测到错误并且可能需要对编码轮进行维护的条目。

本发明的检测方法可用于双向马达，其中这些方法必须考虑马达旋转方向的变化，以及导致多于一个传感器信号似乎在同一时钟周期内转换的错误，诸如编码轮上的平版印刷不精确和电传输延迟。使用如上所述生成的信号，系统可以实现双状态机，其包括当马达正在第一方向上旋转时对传感器信号作出反应的“预期索引”状态，以及当马达正在第二相反方向上旋转时对传感器信号作出反应的“未决索引”状态。图6示出了演示当马达随时间运行时的该错误检测方案的一系列波形。波形600表示A相信号，波形602表示B相信号，该A相信号和B相信号通过如上所述地检测角度步长标记生成。类似地，波形604表示索引信号，波形606表示角度步长计数，波形608表示旋转计数器。如图所示，当马达正在第一方向上旋转时，角度步长计数可递增多至最大值，当马达正在第二方向上旋转时，角度步长计数可递减少至最小值(例如，零)。重置角度步长计数意味着当马达正在第一方向上旋转时将计数设置为零，并且当马达正在第二方向上旋转时将计数设置为最大值。

在“预期索引”状态下，角度步长计数器朝最大值向上计数。如果当角度步长计数达到最大值时没有检测到索引标记，则“预期索引”波形612切换至(或保持)高。角度步长计数被重置，并且在相信号中的一个的下一次变化时，如果检测到索引标记并且“预期索引”为高，则系统正常工作并且“预期索引”被重置；否则，生成类型1“索引缺失”错误信号。“预期索引”可保持为高，直到检测到索引标记。同时，每当角度步长计数达到最大值或最小值并且被重置时，生成另一个类型1错误。

在“未决索引”状态下，角度步长计数器朝最小值(通常为零)向下计数。当检测到索引标记时，“未决索引”波形614切换至高；当检测到波形600、602中的一个的下一边缘时，波形614切换回低。如果当“未决索引”为高时重置角度步长计数，则检测系统正常工作。如果角度步长计数达到其最小值并且在“未决状态”为低时重置，则存在类型2或类型3错误并且生成错误信号。

旋转方向可以由方向标志跟踪，由波形610表示，并且当马达正在第一方向上旋转时具有低值，当马达正在第二方向上旋转时具有高值。可以在马达启动时假定旋转方向，或者可以通过识别首先检测到哪个相信号的前缘/后缘来确定旋转方向—例如，如果A相信号在B相信号之前改变至高(或者在信号中的一个起始为高时改变至低)，则马达正在第一方向上旋转。当QDEC模块检测到相信号中的一个的值的两次连续变化而未检测到另一个的值的变化时，可以识别方向的变化。例如，在时间T7处，QDEC模块检测到A相信号(波形600)在切换至高之后切换至低，而B相信号(波形602)保持为低。方向标志可以切换至高以指示改变至第二方向。当方向标志为高时，角度步长计数递减直到其达到最小值，此时(例如，图6的时间T8至T12)预期索引标记。如果接收到索引标记(例如，在时间T8和T9处)，则检测系统正常工作，但如果未接收到索引标记(例如，在时间T10至T12处)，则QDEC模块生成错误。然后将角度步长计数重置为最大值。

当马达正在第一方向上旋转(即，波形610为低)时，波形612跟踪系统何时进入“预期索引”状态，此时所跟踪信号切换至高。当检测到索引标记并且系统退出“预期索引”状态时(例如，在时间T6处)，由波形612跟踪的信号切换至低。每当角度步长计数在系统处于“预期索引”状态时(例如，在时间T3、T4和T5处)离开其重置值时，QDEC模块可生成错误616。当马达正在第二方向上旋转(即，波形610为高)时，波形614跟踪系统何时进入和退出“未决索引”状态。每当检测到索引标记时(例如，时间T8、T9和T13)，所跟踪的信号切换至高，并且当角度步长计数重置时，所跟踪的信号切换回低。如果当“未决索引”为低时角度步长计数被重置，则索引标记和角度步长计数不对准，并且QDEC模块在角度步长计数重置为低时(例如，在时间T13处)生成错误616。

在马达启动时，QDEC模块可能不知晓马达的起始位置和旋转方向，并且可能以“初始化模式”开始，在该“初始化模式”中，角度步长计数不可与索引标记的位置相关联(即，同步)，直到首先检测到索引标记。参考图7，初始化过程可用于检查类型3的错误—索引标记缺失—直到QDEC模块能够将角度步长计数与索引位置同步。由图7的时序图描述的系统以与图6的时序图描述的系统相同的方式操作。因此，波形700表示A相信号，波形702表示B相信号，波形704表示索引信号，波形706表示角度步长计数(具有溢出值OVF)，波形708表示旋转计数器(具有最大值MAX)，波形710表示方向信号，波形712表示“预期”索引信号，波形714表示“未决”索引信号，并且标记716指示生成的错误。当马达正在第一方向上旋转时，角度步长计数和旋转计数可递增多至各自的最大值，当马达正在第二方向上旋转时，角度步长计数和旋转计数可递减少至最小值(例如，零)。重置角度步长计数和旋转计数意味着当马达正在第一方向上旋转时将计数设置为零，并且当马达正在第二方向上旋转时将计数设置为各自的最大值。

在该示例中，马达在时间T1处启动并且初始正在第二方向上旋转；因此，角度步长计数和旋转计数以它们各自的最大值初始化，并且在相关信号改变时递减，并且不使用“预期”索引状态(尽管索引标记位置在其在T10处的第一检测之前未知)。在时间T2处，尽管尚未检测到索引标记，但发生第一角度步长溢出状况。从错误检测的角度来看，忽略该第一溢出：重置角度步长计数，递减旋转计数，并且将新的旋转计数值“MAX-1”存储为如上所述的参考值，但不生成错误。然后，在时间T3处发生第二溢出而仍然没有索引标记检测，并且当在递减旋转计数之后系统确定新的旋转计数不等于先前存储的参考值时，系统生成错误716，指示编码轮进行了一次整周旋转而不呈现任何索引。

在时间T4、T5和T6处的信号变化示出甚至马达方向快速改变也能维护计数器。从时间T6开始，马达正在第一方向上旋转，所以相应计数将递增并且系统处于“未决”索引状态。在时间T7处，达到另一溢出并且仍未检测到索引标记。然而，现在马达在启动时正在相反方向上旋转，并且在旋转计数递增之后，其新值等于先前存储的参考值(即，第一整周旋转之后的值)，所以不生成错误716。在时间T8和T9达到的溢出处生成错误716，其中旋转计数器在时间T8处达到其最大值MAX，然后在时间T9处重置为零。最后在时间T10在波形702的边缘处检测到索引标记，并且在下一检测边缘处(在时间T11在波形700的检测边缘处)，角度步长计数被重置并且最终与索引标记位置同步。然后，错误检测可以如常进行。

本公开的系统、设备和方法基于来自旋转传感器的一个或多个输入来改进对旋转设备的速度和位置测量的安全性和可靠性。具体地讲，本公开提供在操作期间检测与设备的角度步长和旋转有关的传感器信息中的错误的控制过程，如所描述的。示例性方法提供对针对马达并且特别是针对配备有具有至少一个索引轨道和至少一个角度步长轨道(并且在一些实施方案中，具有正交地对准的两个角度步长轨道)的编码轮的马达的错误检测的详细描述。然而，这些方法和设备可也用于针对旋转旋钮或按钮(例如，用于收音机的音量控制的电位差计)和针对由生成角度和/或旋转信息的传感器监测的任何其他旋转设备的对传感器信息的错误检测。

Claims (15)

1.一种检测马达位置感测系统中的错误的方法，所述方法包括：

检测至少第一角度阶跃信号和索引信号的边缘，其中：

所述第一角度阶跃信号指示马达轴的角度位置；

所述索引信号指示编码轮的索引围绕所述马达轴的整周旋转；并且

如果检测到所述索引，则所述索引信号具有第一值，如果未检测到所述索引，则所述索引信号具有第二值；以及

响应于检测到所述边缘中的一个边缘：

接收表示至少所述第一角度阶跃信号的检测边缘的初始值和溢出值之间的数值的步长计数；

如果所述步长计数等于所述溢出值，则产生具有所述第一值的溢出信号，如果所述步长计数不等于所述溢出值，则产生具有所述第二值的溢出信号；

确定所述溢出信号和所述索引信号是否匹配；以及

响应于确定所述溢出信号和所述索引信号不匹配，生成指示检测到所述错误中的一个错误的错误信号。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括检测指示所述角度位置的第二角度阶跃信号的边缘；其中

所述第一角度阶跃信号和所述第二角度阶跃信号被正交地对准并且进一步指示所述马达轴的旋转方向；并且

所述步长计数表示所述第一角度阶跃信号和所述第二角度阶跃信号两者的检测边缘的数量。

3.根据权利要求2所述的方法，其中：

当所述马达轴正在第一方向上旋转时，所述初始值是零，并且所述溢出值是与所述编码轮上的多个角度步长标记相关联的预设最大值；

当所述马达轴正在与所述第一方向相反的第二方向上旋转时，所述初始值是所述预设最大值，并且所述溢出值是零；并且

接收所述步长计数包括：

如果先前检测边缘的前一步长计数等于所述溢出值，则设置所述步长计数等于所述初始值；以及

如果所述前一步长计数不等于所述溢出值：

在所述马达轴正在所述第一方向上旋转的情况下递增所述前一步长计数以产生所述步长计数；以及

在所述马达轴正在所述第二方向上旋转的情况下递减所述前一步长计数以产生所述步长计数。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中生成所述错误信号包括：

如果所述溢出信号具有所述第一值，则将所述错误信号生成为指示对所述索引的预期检测缺失的第一错误信号；以及

如果所述索引信号具有所述第一值，则将所述错误信号生成为指示在检测到所述编码轮的所有角度步长标记之前检测到所述索引的第二错误信号；并且

所述方法还包括：响应于确定所述溢出信号和所述索引信号中的一者或两者具有所述第一值，生成重置信号，在连续检测到所述第一角度阶跃信号的所述边缘中的一个边缘时，所述重置信号将所述步长计数重置为所述初始值。

5.根据权利要求4所述的方法，其中：

检测所述边缘长达所述马达的运行时间，所述运行时间在所述马达启动时开始并且包括检测到所述边缘中的所述一个边缘；并且

所述方法还包括：响应于将所述错误信号生成为所述第二错误信号：

确定在所述运行时间期间是否先前生成了所述第二错误信号；

响应于确定在所述运行时间期间未先前生成所述第二错误信号，忽略所生成的第二错误信号；以及

响应于确定在所述运行时间期间先前生成了所述第二错误信号，将所生成的第二错误信号发送到被配置为控制所述马达的微处理器。

6.一种用于检测从旋转设备记录的传感器信号中的错误的系统，所述系统包括：

边缘检测电路，所述边缘检测电路能够操作用于检测至少第一角度阶跃信号和索引信号的边缘，其中：

所述第一角度阶跃信号指示所述设备的角度位置，所述索引信号指示索引围绕所述设备的整周旋转；

如果检测到所述索引，则所述索引信号具有第一值，如果未检测到所述索引，则所述索引信号具有第二值；

计数器电路，所述计数器电路耦接到所述边缘检测电路，所述计数器电路能够操作用于维护表示对至少所述第一角度阶跃信号的所述边缘中的一个边缘的检测次数的步长计数；和

错误检测电路，所述错误检测电路耦接到所述边缘检测电路和所述计数器电路，响应于所述边缘中的一个边缘的所述检测次数中的任一个，所述错误检测电路通过以下方式能够操作用于检测所述错误：

接收所述步长计数；

如果所述步长计数等于预设溢出值，则产生具有所述第一值的溢出信号，如果所述步长计数不等于所述溢出值，则产生具有所述第二值的溢出信号；

确定所述溢出信号和所述索引信号是否匹配；以及

响应于确定所述溢出信号和所述索引信号不匹配，生成指示检测到所述错误中的一个错误的第一错误信号。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述计数器电路能够进一步操作用于维护表示所述设备的旋转次数的旋转计数。

8.根据权利要求7所述的系统，还包括电连接到所述计数器电路并且存储参考值的第一寄存器，其中：

在所述设备启动时，当所述设备从停止位置开始旋转时，所述计数器电路能够操作以：

将所述步长计数设置为第一初始值；

将所述旋转计数设置为第二初始值；将第三初始值存储在所述第一寄存器中作为所述参考值；

响应于所述边缘检测电路检测到在所述启动之后出现的所述索引信号的所述边缘中的第一边缘，将初始化值存储在所述第一寄存器中作为所述参考值；

响应于所述边缘检测电路检测到所述第一角度阶跃信号的所述边缘中的每个边缘，所述计数器电路：

将所述步长计数更新为新的步长计数值；

如果所述新的步长计数值等于所述溢出值：

则将所述旋转计数更新为新的旋转计数值；

如果所述第一寄存器中的所述参考值不等于所述第三初始值、所述初始化值或所述新的旋转计数值，则生成指示检测到所述错误中的一个错误的第二错误信号；以及

如果所述第一寄存器中的所述参考值等于所述第三初始值，则将所述新的旋转计数值存储为所述参考值。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的系统，其中所述错误检测电路能够进一步操作以：

当所述设备开始从停止位置旋转时，确定所述第一错误信号是否与继所述设备启动之后待检测的所述错误中的第一错误相关联；

响应于确定所述第一错误信号与所述第一错误相关联，忽略所述第一错误信号；以及

响应于确定所述第一错误信号不与所述第一错误相关联，向设备控制系统的部件发送警示。

10.根据权利要求6至8中任一项所述的系统，其中所述设备是马达。

11.根据权利要求10所述的系统，其中：

包括所述索引的编码轮与所述马达的马达轴同轴设置；

所述编码轮还包括多个均匀间隔开的角度步长标记；并且

所述传感器信号通过监测所述编码轮生成，所述溢出值基于所述多个角度步长标记。

12.根据权利要求6至8中任一项所述的系统，其中所述设备是旋转按钮。

13.根据权利要求6至8中任一项所述的系统，其中：

所述边缘检测电路能够进一步操作用于检测第二角度阶跃信号的边缘，所述第二角度阶跃信号与所述第一角度阶跃信号一起指示所述设备的旋转方向；

当所述设备正在第一方向上旋转时，所述溢出值是最大值；

当所述设备正在与所述第一方向相反的第二方向上旋转时，所述溢出值是零；并且

为了维护所述步长计数，所述计数器电路能够操作以确定重置条件以及以：

确定所述设备是正在所述第一方向还是正在所述第二方向上旋转；

响应于确定所述设备正在所述第一方向上旋转，响应于检测到所述第一角度阶跃信号或所述第二角度阶跃信号的所述边缘中的一个边缘而递增所述步长计数，以及响应于所述重置条件而将所述步长计数设置为零；以及

响应于确定所述设备正在所述第二方向上旋转，响应于检测到所述第一角度阶跃信号或所述第二角度阶跃信号的所述边缘中的一个边缘而递减所述步长计数，以及响应于所述重置条件而将所述步长计数设置为所述最大值。

14.根据权利要求13所述的系统，其中当所述传感器信号被无误地记录时，所述最大值等于在所述设备的一次整周旋转中能够由所述边缘检测电路检测到的所述第一角度阶跃信号和所述第二角度阶跃信号的边缘数量。

15.一种用于检测用于马达控制的传感器信号中的错误的系统，所述系统包括：

边缘检测电路，所述边缘检测电路能够操作用于检测第一正交信号、第二正交信号和索引信号的边缘，其中：

所述第一正交信号和所述第二正交信号指示所述马达轴的角度位置和旋转方向；并且

所述索引信号指示正被检测的编码轮的索引；

计数器电路，所述计数器电路耦接到所述边缘检测电路，所述计数器电路能够操作用于：

通过以下方式生成步长计数，响应于检测到所述第一正交信号和所述第二正交信号的所述边缘中的一个边缘，如果所述步长计数不等于溢出值，则将所述步长计数朝溢出值移动一步；以及

如果所述步长计数等于所述溢出值，则将所述步长计数重置为初始值，其中：

当所述马达轴正在第一方向上旋转时，所述初始值设置为零并且所述溢出值设置为预设最大值；

当所述马达轴正在与所述第一方向相反的第二方向上旋转时，所述初始值设置为所述预设最大值并且所述溢出值设置为零；和

错误检测电路，所述错误检测电路耦接到所述边缘检测电路和所述计数器电路，所述错误检测电路通过以下方式能够操作用于检测所述错误：

当所述步长计数被更新以等于所述溢出值时，确定所述索引信号是否指示检测到索引；

响应于确定未检测到所述索引，生成第一错误信号；以及

响应于检测到所述索引信号的前缘，如果所述步长计数不等于所述溢出值，则生成第二错误信号。

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