CN114942037A - 转动件设备和用于检测转动件的角位置的设备 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种转动件设备和用于检测转动件的角位置的设备。所述转动件设备包括：转动件，可围绕旋转轴线旋转；角位置识别层，被设置为围绕所述旋转轴线并被构造为根据所述转动件的旋转而旋转，并且具有随着所述转动件的角位置变化的宽度；以及角范围识别层，被设置为围绕所述旋转轴线，被构造为根据所述转动件的旋转而旋转，具有与所述角位置识别层的形状不同的形状，并且被构造为使得：所述角范围识别层的一部分的总宽度不同于所述角范围识别层的其余部分的总宽度，所述角范围识别层的所述一部分与所述转动件的多个不同的角位置范围中的对应于所述角位置识别层的宽度变化最大的点的角位置所在的角位置范围对应。

Description

转动件设备和用于检测转动件的角位置的设备
本申请要求于2021年2月17日在韩国知识产权局提交的第10-2021-0020930号韩国专利申请的优先权的权益，该韩国专利申请的全部公开内容出于所有目的通过引用被包含于此。
技术领域
以下描述涉及一种转动件设备和用于检测转动件的角位置的设备。
背景技术
近来，电子装置的类型和设计已经多样化。使用者对电子装置的需求也已经多样化，并且已经对电子装置的功能和设计提出了各种要求。
因此，电子装置可包括被构造为通过转动件的有效运动和设计来执行使用者所需的各种功能的转动件。
发明内容
提供本发明内容以按照简化的形式对选择的构思进行介绍，下面在具体实施方式中进一步描述所述构思。本发明内容既不意在限定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在用作帮助确定所要求保护的主题的范围。
在一个总的方面，一种转动件设备包括：转动件，被构造为围绕旋转轴线旋转；角位置识别层，被设置为围绕所述旋转轴线并被构造为根据所述转动件的旋转而旋转，并且具有随着所述转动件的角位置变化的宽度；以及角范围识别层，被设置为围绕所述旋转轴线，被构造为根据所述转动件的旋转而旋转，具有与所述角位置识别层的形状不同的形状，并且被构造为使得：所述角范围识别层的一部分的总宽度不同于所述角范围识别层的其余部分的总宽度，所述角范围识别层的所述一部分与所述转动件的多个不同的角位置范围中的对应于所述角位置识别层的宽度变化最大的点的角位置所在的角位置范围对应。
所述角位置识别层和所述角范围识别层可均包括铜、银、金和铝中的任意一种或者任意两种或更多种的任意组合，并且所述角位置识别层的材料和所述角范围识别层的材料与所述转动件的材料不同。
所述角范围识别层可在与所述多个不同的角位置范围中的与所述点的所述角位置所属的角位置范围的两侧对应的部分中具有以最高比变化的宽度。
所述角范围识别层的最宽部分可在所述角范围识别层的宽度变化最大的点之间具有恒定宽度。
所述角位置识别层可在除了宽度变化最大的所述点之外的部分具有线性地变化的宽度。
所述角范围识别层中的宽度变化最大的多个点的宽度变化可大于所述角位置识别层的所述部分的宽度变化。
所述角位置识别层的宽度可与所述转动件的在一圈范围内的角位置一一对应。
所述角位置识别层中的宽度最大的点与宽度最小的点之间的顺时针长度和逆时针长度可彼此不同。
所述角范围识别层中的宽度变化最大的多个点中的一个点与另一点之间的顺时针长度和逆时针长度可彼此不同。
在另一总的方面，一种转动件设备，包括：转动件，被构造为围绕旋转轴线旋转；角位置识别层，被设置为围绕所述旋转轴线并被构造为根据所述转动件的旋转而旋转，并且具有随着所述转动件的角位置变化的宽度；以及角范围识别层，被设置为围绕所述旋转轴线，被构造为根据所述转动件的旋转而旋转，具有与所述角位置识别层的形状不同的形状，并且被构造为使得：所述角范围识别层的一部分的总宽度与所述角范围识别层的其余部分的总宽度不同，所述角范围识别层的所述一部分与所述转动件的多个不同的角位置范围中的对应于所述角位置识别层的宽度改变方向反向的点的角位置所在的角位置范围对应。
所述角位置识别层中的宽度最大的点与宽度最小的点之间的顺时针长度和逆时针长度可彼此不同。
所述角范围识别层中的宽度变化最大的多个点之间的顺时针长度和逆时针长度可彼此不同。
所述角范围识别层的最宽部分可在所述角范围识别层的具有宽度变化最大的点之间具有恒定宽度。
所述角位置识别层可具有线性地变化的宽度。
在另一总的方面，一种用于检测转动件的角位置的设备包括：角位置识别电感器；角范围识别电感器；转动件，被构造为围绕旋转轴线旋转；角位置识别层，被设置为围绕所述旋转轴线并被构造为根据所述转动件的旋转而旋转，并且被构造为根据所述转动件的角位置而改变所述角位置识别电感器的电感；以及角范围识别层，被设置为围绕所述旋转轴线并被构造为根据所述转动件的旋转而旋转，并且被构造为使得：在所述转动件的多个不同的角位置范围中，所述角范围识别电感器在与对应于所述角位置识别电感器的电感改变方向反向的点的角位置的所在的角位置范围中的总电感不同于所述角范围识别电感器在其余角位置范围中的总电感。
所述设备还可包括处理器，所述处理器被配置为基于多个操作逻辑中的基于所述角范围识别电感器的电感选择的一个操作逻辑并且基于所述角位置识别电感器的所述电感来生成角位置值。
所述处理器还可被配置为基于所述角范围识别电感器的电感来校正所述角位置值或所述角位置识别电感器的所述电感。
所述设备还可包括处理器，所述处理器被配置为基于查找表来生成角位置值，所述查找表为基于所述角范围识别电感器的电感来选择的或者根据所述角范围识别电感器的电感和所述角位置识别电感器的所述电感来确定是否要使用的查找表。
所述设备还可包括处理器，所述处理器被配置为基于所述角位置识别电感器的所述电感来生成角位置值，并且基于所述角范围识别电感器的电感来校正所述角位置值。
所述设备还可包括处理器，所述处理器被配置为基于多个校正逻辑中的基于所述角范围识别电感器的电感选择的一个校正逻辑根据所述角位置识别电感器的所述电感来生成校正的角位置值。
通过以下具体实施方式和附图，其他特征和方面将是易于理解的。
附图说明
图1是示出根据实施例的转动件设备和用于检测转动件的角位置的设备的详细形式的分解图。
图2A和图2B是示出根据实施例的用于检测转动件的角位置的设备的立体图。
图3A至图3D是示出根据实施例的转动件设备和用于检测转动件的角位置的设备的侧视图。
图4是示出根据实施例的转动件设备和用于检测转动件的角位置的设备中的识别层与角位置之间的对应关系的示图。
图5是示出根据实施例的转动件设备和用于检测转动件的角位置的设备中的角范围识别结构的温度特性的示图。
图6是示出在根据实施例的转动件设备和用于检测转动件的角位置的设备中生成旋转信息的过程的示图。
图7A和图7B是示出根据实施例的包括转动件设备和用于检测转动件的角位置的设备的电子装置的示图。
在整个附图和具体实施方式中，相同的附图标记指示相同的元件。附图可不按照比例绘制，并且为了清楚、说明和方便起见，可夸大附图中的元件的相对尺寸、比例和描绘。
具体实施方式
提供下面的具体实施方式以帮助读者获得对在此描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本公开之后，在此描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改和等同方案将是易于理解的。例如，在此描述的操作的顺序仅仅是示例，并且不限于在此阐述的顺序，而是除了必须以特定顺序发生的操作之外，可做出在理解本公开之后将易于理解的改变。此外，为了更加清楚和简洁，可省略对本领域中已知的特征的描述。
在此描述的特征可以以不同的形式实施，并且将不被解释为限于在此描述的示例。更确切地说，已经提供在此描述的示例，仅是为了示出在理解本公开之后将是易于理解的实现在此描述的方法、设备和/或系统的很多可行方式中的一些可行方式。在下文中，虽然将参照附图详细描述本公开的实施例，但是注意，示例不限于此。
在整个说明书中，当诸如层、区域或基板等的要素被描述为“在”另一要素“上”、“连接到”另一要素或“结合到”另一要素时，该要素可直接“在”所述另一要素“上”、直接“连接到”所述另一要素或直接“结合到”所述另一要素，或者可存在介于它们之间的一个或更多个其他要素。相比之下，当要素被描述为“直接在”另一要素“上”、“直接连接到”另一要素或“直接结合到”另一要素时，不存在介于它们之间的其他要素。如在此使用的，要素的“部分”可包括整个要素或少于整个要素。
如在此使用的，术语“和/或”包括相关所列项中的任意一项或者任意两项或更多项的任意组合；同样地，“……中的至少一项”包括相关所列项中的任意一项或者任意两项或更多项的任意组合。
尽管在此可使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各种构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分不受这些术语的限制。更确切地说，这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离示例的教导的情况下，在此描述的示例中所称的第一构件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分也可被称为第二构件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。
为了便于描述，在此可使用诸如“上方”、“上部”、“下方”、“下部”等的空间相对术语来描述如附图中所示的一个要素与另一要素的关系。这样的空间相对术语意图除了包括附图中描绘的方位之外还包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为相对于另一要素在“上方”或“上部”的要素于是将相对于另一要素在“下方”或“下部”。因此，根据装置的空间方位，术语“上方”包括上方和下方两种方位。装置还可以以其他方式(例如，旋转90度或处于其他方位)定位，并且在此使用的空间相对术语将被相应地解释。
在此使用的术语仅用于描述各种示例，而不用于限制本公开。除非上下文另有明确说明，否则单数形式也意在包括复数形式。术语“包括”、“包含”和“具有”列举存在所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。
由于制造技术和/或公差，附图中示出的形状可能出现变化。因此，在此描述的示例不限于附图中示出的特定形状，而是包括在制造期间发生的形状变化。
在此描述的示例的特征可以以如在理解本公开之后将是易于理解的各种方式组合。此外，尽管在此描述的示例具有各种构造，但如在理解本公开之后将是易于理解的其他构造也是可行的。
在此，注意，关于示例的术语“可”的使用(例如，关于示例可包括或可实现什么)意味着存在包括或实现这样的特征的至少一个示例，并不限于所有示例包括或实现这样的特征。
图1是示出根据实施例的转动件设备和用于检测转动件的角位置的设备的详细形式的分解图。
参照图1，转动件设备和用于检测转动件的角位置的设备100a可包括例如转动件11、旋转连接件12a、旋转头13a、销14、识别电感器30a、基板35、处理器36和固定构件37。
转动件11的一端可通过旋转连接件12a结合到旋转头13a，并且转动件11的另一端可结合到销14。转动件11、旋转连接件12a、旋转头13a和销14彼此结合的结构可围绕旋转轴线(例如，X轴)旋转。例如，转动件11、旋转连接件12a、旋转头13a和销14可围绕旋转轴线(例如，X轴)一起旋转。例如，转动件11可具有圆柱形形状或多边形柱(例如，八边形柱)形状。
旋转头13a可被构造为使得可从外部实体有效地施加扭矩。例如，旋转头13a可具有被构造为使得人手在手与旋转头13a接触时不滑动的多个槽。例如，旋转头13a的直径L3可大于转动件11的直径L2，使得人手可对旋转头13a有效地施加力。例如，旋转头13a可以是手表的表冠，但不限于此。
例如，转动件11和旋转头13a中的任意一个或者两个可包括塑料材料。因此，转动件设备和用于检测转动件的角位置的设备100a可以是重量轻的，使得转动件11和旋转头13a可通过人手而旋转。
旋转连接件12a可被构造为根据施加到旋转头13a的扭矩而有效地旋转。例如，旋转连接件12a可具有主轴(spindle)结构，并且可通过螺纹连接结合到旋转头13a。例如，旋转连接件12a可具有旋转连接件12a的一端的直径L4与旋转连接件12a的另一端的直径L5不同的圆柱形形状。
转动件11、旋转连接件12a、旋转头13a和销14彼此结合的结构可设置在固定构件37上。固定构件37可被构造为固定到电子装置。
例如，固定构件37可具有第一部分37-1、第二部分37-2和第三部分37-3彼此结合的结构。第一部分37-1和第二部分37-2可分别具有第一通孔38-1和第二通孔38-2，并且第三部分37-3可连接在第一部分37-1与第二部分37-2之间，并且可被构造为垂直于第一部分37-1和第二部分37-2延伸。
转动件11可被设置为穿过第一通孔38-1和第二通孔38-2中的至少一个。因此，转动件11可在旋转期间与识别电感器30a保持间隔距离，并且可稳定地旋转。因此，转动件11可具有更长的寿命。
固定构件37可使识别电感器30a与转动件11之间的位置关系固定。例如，识别电感器30a可固定在基板35上，并且基板35可固定在固定构件37上。
基板35可具有至少一个布线层和至少一个绝缘层交替地堆叠的结构(诸如，印刷电路板(PCB))，并且识别电感器30a可电连接到基板35的布线层。
处理器36可设置在基板35上，并且可通过基板35的布线层电连接到识别电感器30a。例如，处理器36可实现为集成电路，并且可安装在基板35的上表面上。
处理器36可基于识别电感器30a的电感生成角位置值。例如，处理器36可将输出信号输出到识别电感器30a，并且可接收基于输出信号和识别电感器30a的电感的输入信号。由于输入信号的谐振频率可取决于识别电感器30a的电感，因此处理器36可通过检测输入信号的谐振频率来识别识别电感器30a的电感，并且可生成与识别电感器30a的电感对应的角位置值。
识别电感器30a可根据从处理器36接收的输出信号形成磁通量。识别电感器30a可被设置为向转动件11输出磁通量。例如，识别电感器30a可具有线圈形状，并且可具有至少一个绝缘层以及均包括缠绕线的至少一个线圈层交替地堆叠的结构。
图2A和图2B是示出根据实施例的用于检测转动件的角位置的设备的立体图。
参照图2A，根据实施例的转动件设备和用于检测转动件的角位置的设备100b可包括转动件11和角位置识别层20a。
转动件11可被构造为围绕旋转轴线(例如，X轴)沿顺时针方向或逆时针方向旋转RT。转动件11周围的磁力线可穿过转动件11的侧表面的磁通量区域MR。磁通量区域MR的角位置可根据转动件11的旋转度来确定。
角位置识别层20a可被设置为围绕转动件11的侧表面，并且可具有根据转动件11的角位置而变化的宽度(该宽度为角位置识别层20a在X方向上的长度)。例如，角位置识别层20a可镀覆在转动件11的侧表面上，并且可在被预先制造的状态下以环的形式插入到转动件11中。
转动件11的侧表面上的磁通量区域MR的磁通量可形成角位置识别层20a的涡流。由于涡流的方向类似于线圈的电流方向，因此涡流可用作寄生电感器并且可提供寄生电感。
线圈的直径越大则线圈的电感可越大，并且形成涡流的区域的直径越大则根据涡流的电感可越大。
角位置识别层20a中的与磁通量区域MR对应的部分的宽度越大，则形成涡流的区域的直径可越大。
由于角位置识别层20a的宽度可根据转动件11的角位置而变化，因此形成在角位置识别层20a上的形成涡流的区域的直径可根据转动件11的角位置而变化。例如，根据涡流(涡流取决于磁通量区域MR的磁通量)的电感可根据转动件11的角位置而变化。
因此，角位置识别层20a可提供取决于转动件11的旋转度的电感。
由于根据角位置识别层20a的宽度变化，根据涡流的电感的变化率增大，因此转动件11的角位置识别的精度和准确度可更高。
例如，角位置识别层20a可包括铜、银、金和铝中的任意一种或者任意两种或更多种的任意组合，角位置识别层20a的材料可不同于转动件11的材料。因此，角位置识别层20a可具有高导电性，使得角位置识别层20a可形成更大的涡流。
转动件11的一端可通过旋转连接件12b结合到旋转头13b。与角位置识别层20a相比，旋转头13b可包括重量更轻的塑料材料。
参照图2B，根据实施例的转动件设备和用于检测转动件的角位置的设备100c可具有不包括旋转连接件和旋转头的结构。
识别电感器30b可被设置为在转动件11的侧表面的法线方向上与角位置识别层20a重叠。L1表示转动件11在X方向上的尺寸。
图3A至图3D是示出根据实施例的转动件设备和用于检测转动件的角位置的设备的侧视图。
参照图3A和图3B，根据实施例的转动件设备和用于检测转动件的角位置的设备100d可包括转动件11、识别层20b和识别电感器30c。
转动件11可被构造为围绕旋转轴线(例如，X轴)旋转。图3A中示出的转动件11的方位可通过沿顺时针方向或逆时针方向旋转90度而改变为图3B中示出的方位。
识别层20b可包括角位置识别层21b和角范围识别层22b，并且可被设置为围绕转动件11的旋转轴线并根据转动件11的旋转而旋转。例如，识别层20b可通过物理地结合到转动件11的侧表面而根据转动件11的旋转而旋转。角范围识别层22b可包括铜、银、金和铝中的任意一种或者任意两种或更多种的任意组合，角范围识别层22b的材料可不同于转动件11的材料。
识别电感器30c可包括角位置识别电感器31c和角范围识别电感器32c，可被设置为与识别层20b相邻以具有取决于形成在识别层20b中的涡流的电感，并且可被设置为与识别层20b间隔开。
例如，角位置识别电感器31c可具有至少一个第一线圈图案31c-1和至少一个第一线圈绝缘层31c-2彼此交替地堆叠的堆叠结构，可包括垂直地连接到第一线圈图案31c-1的第一线圈过孔31c-3，并且可包括第一引出部31c-4，第一引出部31c-4电连接到至少一个第一线圈图案31c-1并且被引出到角位置识别电感器31c的表面。例如，角范围识别电感器32c可具有至少一个第二线圈图案32c-1和至少一个第二线圈绝缘层32c-2彼此交替地堆叠的堆叠结构，可包括垂直地连接到第二线圈图案32c-1的第二线圈过孔32c-3，并且可包括第二引出部32c-4，第二引出部32c-4电连接到至少一个第二线圈图案32c-1并且被引出到角范围识别电感器32c的表面。例如，角位置识别电感器31c和角范围识别电感器32c可被实现为单个电感器封装件33。
角位置识别层21b可具有随着转动件11的角位置而变化的宽度WA，并且可被构造为使得角位置识别电感器31c的电感随着转动件的角位置而变化。电感可与恒定电容一起形成谐振，并且谐振频率可取决于电感。电感越大则谐振频率可越低，并且电感越小则谐振频率可越高。谐振频率可用于检测转动件11的角位置。
角位置识别层21b可具有最小宽度Wmin和最大宽度Wmax。当角位置识别层21b中的与最小宽度Wmin对应的部分最接近角位置识别电感器31c时，角位置识别电感器31c的电感可具有最高电感，并且当角位置识别层21b中的与最大宽度Wmax对应的部分最接近角位置识别电感器31c时，角位置识别电感器31c的电感可具有最低电感。
角位置识别层21b的最小宽度Wmin与最大宽度Wmax之间的宽度WA可根据转动件11的旋转而线性地变化。因此，可提高检测转动件11的角位置的效率和精度。
随着角位置识别层21b的最小宽度Wmin与最大宽度Wmax之间的宽度WA增大，角位置识别层21b的宽度WA与转动件11的角位置之间的关系可更接近一一对应关系。因此，可进一步提高检测转动件11的角位置的效率和精度。
因此，角位置识别层21b的具有最大宽度Wmax的点与具有最小宽度Wmin的点之间的顺时针长度和逆时针长度可彼此不同。具有最大宽度Wmax的点与具有最小宽度Wmin的点之间的顺时针长度和逆时针长度中的一个可相对长，而它们中的另一个可相对短。例如，顺时针长度和逆时针长度中的一个可接近转动件11的周长，而它们中的另一个可接近零。如图3A至3D中所示，顺时针长度和逆时针长度可指转动件11在沿着X轴转动时在顺时针方向和逆时针方向上的长度，这里的顺时针方向和逆时针方向可以是当从图3A至图3D的右侧或左侧观察时相对于X轴旋转的顺时针方向和逆时针方向。
因此，与角位置识别层21b的最小宽度Wmin与最大宽度Wmax之间的顺时针长度和逆时针长度中的较长长度内的宽度WA相比，角位置识别层21b的最小宽度Wmin与最大宽度Wmax之间的顺时针长度和逆时针长度中的较短长度内的宽度WA可相对于转动件11的角位置具有较低的相关性。因此，使用顺时针长度和逆时针长度中的较短长度内的宽度WA来检测转动件11的角位置可能相对低效。角位置识别电感器31c的电感可以是不反映转动件11的角位置是设置在最小宽度Wmin与最大宽度Wmax之间的顺时针长度和逆时针长度中的最长长度中还是设置在最短长度中的参数。
角范围识别层22b可具有与角位置识别层21b的形状不同的形状，并且可在与转动件11的多个不同的角位置范围AR1和AR2中的角位置范围AR2的两侧对应的部分中具有最大变化宽度，与角位置识别层21b的宽度变化最大的点对应的角位置位于角位置范围AR2中(例如，在角位置识别层21b的最小宽度Wmin与最大宽度Wmax之间的顺时针长度和逆时针长度中的较短长度内)。例如，最大变化宽度可通过使角范围识别层22b的边界线具有角形状来实现，并且角形状的宽度变化率可以是无穷大的。在此，角位置识别层21b的宽度变化最大的点可表示角位置识别层21b的宽度在该点处变化最大。
可选地，角范围识别层22b可被构造为使得：与转动件11的多个不同的角位置范围AR1和AR2中的角位置范围AR2对应的部分的总宽度W2不同于转动件11的多个不同的角位置范围AR1和AR2中的其余部分(例如，在角位置识别层21b的最小宽度Wmin与最大宽度Wmax之间的顺时针长度和逆时针长度中的较长长度内的部分)的总宽度W1，其中，与角位置识别层21b的宽度变化方向反向的点对应的角位置位于角位置范围AR2中。在这种情况下，总宽度可以是对应的角位置范围的平均宽度，也可以是通过对宽度在对应的角位置范围的长度上积分得到的值。
可选地，角范围识别层22b可被构造为使得：角范围识别电感器32c在转动件11的多个不同的角位置范围AR1和AR2中的角位置范围AR2中的总电感不同于角范围识别电感器32c在多个不同角位置范围AR1和AR2中的其余的角位置范围AR1中(例如，在角位置识别层21b的最小宽度Wmin与最大宽度Wmax之间的顺时针长度和逆时针长度中的较长长度内)的总电感，其中，与角位置识别电感器31c的电感变化方向反向的点对应的角位置位于角位置范围AR2中。
因此，角范围识别电感器32c的电感可以是反映转动件11的角位置是位于最小宽度Wmin与最大宽度Wmax之间的顺时针长度和逆时针长度中的最长长度中还是位于最短长度中的参数，并且可有助于改善基于角位置识别电感器31c的电感检测转动件11的角位置的精度。
例如，角范围识别层22b的最宽部分可在角范围识别层22b的宽度变化最大的点(例如，边界线中的成角度的点)之间具有恒定宽度W2。因此，角范围识别电感器32c的电感可用作角位置识别电感器31c的电感的参考值，并因此可在进一步改善角位置识别电感器31c的电感的精度的处理(例如，值校正处理、温度校正处理等)中精确地使用。在此，成角度的点可理解为边界线在该点处具有一定的角度(例如，90度)。
例如，在角范围识别层22b中，宽度变化最大的多个点(例如，边界线中的成角度的点)之间的顺时针长度和逆时针长度可彼此不同。因此，角范围识别电感器32c的电感可更有效地用作角位置识别电感器31c的电感的参考值。
例如，角范围识别层22b中的宽度变化最大的多个点(例如，边界线中的成角度的点)的宽度变化可比角位置识别层21b的除了宽度变化最大的点之外的宽度线性地变化的部分(例如，在角位置识别层21b的最小宽度Wmin与最大宽度Wmax之间的顺时针长度和逆时针长度中的较长长度内的部分)的宽度变化大。因此，基于角范围识别电感器32c的电感，可更稳定地获得关于多个角位置范围AR1和AR2中的哪个角位置范围与转动件11的角位置对应的信息。在此，角范围识别层22b中的宽度变化最大的多个点可表示角范围识别层22b的宽度在所述多个点处的变化最大。
参照图3C和图3D，根据实施例的转动件设备和用于检测转动件的角位置的设备100e可包括识别层20c。识别层20c可包括角位置识别层21c和角范围识别层22c。图3C中示出的转动件11的方位可通过沿顺时针方向或逆时针方向旋转180度而改变为图3D中示出的方位。
角位置识别层21c的宽度可与转动件11的在一圈(360度)范围内的角位置一一对应。因此，可进一步提高检测转动件11的角位置的效率和精度。
图4是示出根据实施例的转动件设备和用于检测转动件的角位置的设备中的识别层与角位置之间的对应关系的示图。
参照图4，当转动件11的角位置位于第二角位置范围AR2中时，取决于角位置识别电感器31c的电感的谐振频率(感测值1)可具有更陡的斜率，当转动件11的角位置位于第二角位置范围AR2中时，取决于角范围识别电感器32c的电感的谐振频率(感测值2)可具有更高的值。其中，MAX和MIN分别表示感测值的最大值和最小值。
图5是示出根据实施例的转动件设备和用于检测转动件的角位置的设备中的角范围识别结构的温度特性的示图。
参照图5，取决于角范围识别电感器32c的电感的谐振频率(感测值2)可在低于参考温度t0的温度tLOW时相对高，并且可在高于参考温度t0的温度tHIGH时相对低。
由于角位置识别电感器的电感也可根据温度而变化，因此可基于角范围识别电感器32c的电感来校正角位置识别电感器的电感。
例如，可在如下方向上校正角位置识别电感器的电感：取决于角范围识别电感器32c的电感的谐振频率(感测值2)在所述方向上更接近在参考温度t0下的谐振频率，并且可校正角位置识别电感器的电感，直到角位置识别电感器的电感变得等于在参考温度t0下的谐振频率。
由于角范围识别层22c，当转动件的角位置落在第一角位置范围AR1内时的谐振频率①、③和⑤可不同于当转动件的角位置落在第二角位置范围AR2内时的谐振频率②、④和⑥。
图6是示出在根据实施例的转动件设备和用于检测转动件的角位置的设备中生成旋转信息的过程的示图。
参照图6，根据实施例的转动件设备和用于检测转动件的角位置的设备100f还可包括处理器220a。处理器220a可包括第一LC谐振单元221、第二LC谐振单元222、周期收集器223、温度检测器224、角范围检测器225、角位置计算器226、线性补偿器227和输出单元(或输出器)228中的任意一个或者任意两个或更多个的任意组合。处理器220a可包括模拟电路(例如，模数转换器、缓冲器)和数字处理器(例如，CPU)中的至少一个。
第一LC谐振单元221可包括具有第一恒定电容的第一电容器，并因此可与角位置识别电感器31c一起产生谐振。
第二LC谐振单元222可包括具有第二恒定电容的第二电容器，并因此可与角范围识别电感器32c一起产生谐振。
周期收集器223可周期性地收集第一LC谐振单元221的第一谐振频率和第二LC谐振单元222的第二谐振频率。例如，周期收集器223可将电流或电压施加到第一LC谐振单元221和第二LC谐振单元222，可感测电压或电流，并且可通过采样保持方式周期性地控制第一谐振频率和第二谐振频率的收集。
温度检测器224可基于第二LC谐振单元222的第二谐振频率来检测温度，或者可基于处理器220a中的温度传感器的检测来检测温度。
角范围检测器225可基于第二LC谐振单元222的第二谐振频率来生成关于转动件11的角位置落在多个角位置范围中的哪个角位置范围内的信息。
角位置计算器226可基于第一LC谐振单元221的第一谐振频率来检测转动件11的角位置。
例如，角位置计算器226可将第一LC谐振单元221的第一谐振频率应用于多个操作逻辑中的基于由角范围检测器225生成的信息选择的一个操作逻辑，以生成角位置值。多个操作逻辑可存储在处理器220a中，或者可存储在电连接到处理器220a的存储器中。例如，第一操作逻辑可基于第一多项式方程和/或第一查找表，并且第二操作逻辑可基于第二多项式方程和/或第二查找表。
例如，角位置计算器226可基于由角范围检测器225生成的信息来校正第一LC谐振单元221的第一谐振频率，或者可基于第一谐振频率来校正角位置值。
例如，角位置计算器226可将第一LC谐振单元221的第一谐振频率应用于基于由角范围检测器225生成的信息选择的查找表中或者根据由角范围检测器225生成的信息确定是否要使用的查找表中，以生成角位置值。查找表和/或可选择的查找表可存储在处理器220a中，或者可存储在电连接到处理器220a的存储器中。
例如，角位置计算器226可基于第一LC谐振单元221的第一谐振频率来生成角位置值，并且可基于由角范围检测器225生成的信息和/或由温度检测器224生成的信息来校正角位置值。
因此，转动件设备和用于检测转动件的角位置的设备100f可更有效且更准确地检测转动件11的角位置值。
线性补偿器227可校正角位置计算器226的输出值，使得角位置计算器226的输出值根据转动件11的角位置变化更线性地变化。
例如，线性补偿器227可基于多个校正逻辑中基于角范围检测器225的电感选择的一个校正逻辑，根据第一LC谐振单元221的第一谐振频率生成校正的角位置值。例如，第一校正逻辑可基于查找表，并且第二校正逻辑可基于多项式方程。
输出单元228可基于线性补偿器227的输出值输出旋转信息(例如，转动件的角位置)。
图7A和图7B是示出根据实施例的包括转动件设备和用于检测转动件的角位置的设备的电子装置的示图。
参照图7A，电子装置200b可包括具有第一壁205、第二壁202、第三壁203和第四壁204中的至少两个的主体。
例如，电子装置200b可以是智能手表、智能电话、个人数字助理、数字摄像机、数码相机、网络系统、计算机、监视器、平板电脑、膝上型电脑、上网本、电视机、视频游戏机、汽车组件等，但不限于这些示例。
电子装置200b可包括处理器220，可包括用于存储信息的存储元件(诸如，存储器或存储装置)，并且可包括用于远程发送和接收信息的通信元件(诸如，通信调制解调器或天线)。
处理器220可设置在主体的内部空间206中。例如，处理器220可包括中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等，并且可具有多个核。例如，处理器220可输入/输出用于存储元件或通信元件的信息或数据。
处理器220可对包括与转动件设备和用于检测转动件的角位置的设备210a中的第一电感器和第二电感器中的一个电感器的电感对应的分母变量和与所述第一电感器和所述第二电感器中的另一电感器的电感对应的分子变量的值进行反正切处理，从而生成角位置值。因此，电子装置200b可有效地检测转动件设备和用于检测转动件的角位置的设备210a的角位置信息。
根据实施例的转动件设备和用于检测转动件的角位置的设备210a可包括转动件211和旋转头212，并且可设置在主体的第一壁205上。
壳体201可围绕转动件设备和用于检测转动件的角位置的设备210a的至少一部分。壳体201可结合到主体的第一壁205。例如，壳体201和主体可利用诸如塑料的绝缘材料形成。
生成的角位置值可被发送到处理器220。例如，处理器220可基于接收到的角位置值生成信息，可将生成的信息发送到存储元件或通信元件，并且可基于生成的信息控制显示构件230(图7B)在Z方向上输出显示信息。
参照图7A和图7B，电子装置200b还可包括比主体更柔韧的带250，带250可连接到主体的第一壁205、第二壁202、第三壁203和第四壁204中的任意一个或者任意两个或更多个的任意组合。
因此，由于带250可佩戴在电子装置200b的使用者(或者使用者的衣服)上，因此使用者可方便地使用电子装置200b。例如，带250的一端和另一端可通过结合部251彼此结合。
参照图7B，电子装置200b可包括显示构件230和电子装置基板240，并且还可包括处理器36。
显示构件230可在与主体的第一壁205、第二壁202、第三壁203和第四壁204的壁表面的法线方向(例如，X方向和/或Y方向)不同的显示构件230的法线方向(例如，Z方向)上输出显示信息。显示构件230的法线方向和电子装置200b的主体的显示表面的法线方向可相同。
由显示构件230输出的显示信息的至少一部分可基于由处理器220生成的信息。例如，处理器220可将基于生成的信息的显示信息发送到显示构件230。
例如，显示构件230可具有多个显示单元二维布置的结构，可从处理器220或单独的处理器接收基于电子装置的操作信息的多个控制信号。多个显示单元可被配置为使得可基于多个控制信号来确定是否显示显示信息和/或是否显示颜色信息。例如，显示构件230还可包括触摸屏面板，并且可利用相对柔韧的材料(诸如，OLED)来实现。
电子装置基板240可为处理器220提供设置空间，并且可在处理器220与显示构件230之间提供信息传输路径。例如，电子装置基板240可被实现为印刷电路板(PCB)。
处理器220可与图1和图6中示出的处理器类似地实现，并且可不同于图1中示出的处理器而与转动件设备和用于检测转动件的角位置的设备210a分离并设置在基板240上。
根据在此公开的实施例，可改善检测转动件的角位置的效率和/或准确度。
另外，根据在此公开的实施例，可有效地增大用于检测角位置的线性度并且可针对外部环境(例如，温度)生成更可靠的角位置值。
执行在本申请中描述的操作的图1至图7B中的处理器36、220和220a、第一LC谐振单元221、第二LC谐振单元222、周期收集器223、温度检测器224、角范围检测器225、角位置计算器226、线性补偿器227和输出单元228通过硬件组件实现，所述硬件组件被配置为执行在本申请中描述的通过所述硬件组件执行的操作。可用于执行在本申请中描述的操作的硬件组件的示例在适当的情况下包括控制器、传感器、产生器、驱动器、存储器、比较器、算术逻辑单元、加法器、减法器、乘法器、除法器、积分器以及被配置为执行在本申请中描述的操作的任何其他电子组件。在其他示例中，执行在本申请中描述的操作的硬件组件中的一个或更多个通过计算硬件实现，例如通过一个或更多个处理器或计算机实现。处理器或计算机可通过一个或更多个处理元件(诸如，被配置为以限定的方式响应和执行指令以实现期望的结果的逻辑门阵列、控制器和算术逻辑单元、数字信号处理器、微计算机、可编程逻辑控制器、现场可编程门阵列、可编程逻辑阵列、微处理器或任何其他装置或装置的组合)实现。在一个示例中，处理器或计算机包括或者连接到存储通过处理器或计算机执行的指令或软件的一个或更多个存储器。由处理器或计算机实现的硬件组件可执行指令或软件(诸如，操作系统(OS)和在OS上运行的一个或更多个软件应用)，以执行在本申请中描述的操作。硬件组件也可响应于指令或软件的执行而访问、操纵、处理、创建和存储数据。为了简单起见，可在本申请中所描述的示例的描述中使用单数术语“处理器”或“计算机”，但是在其他示例中，可使用多个处理器或计算机，或者处理器或计算机可包括多个处理元件或多种类型的处理元件，或者可包括多个处理元件和多种类型的处理元件两者。例如，单个硬件组件或者两个或更多个硬件组件可由单个处理器、或者两个或更多个处理器、或者处理器和控制器实现。一个或更多个硬件组件可由一个或更多个处理器或者处理器和控制器实现，并且一个或更多个其他硬件组件可由一个或更多个其他处理器或者另一处理器和另一控制器实现。一个或更多个处理器或者处理器和控制器可实现单个硬件组件或者两个或更多个硬件组件。硬件组件可具有不同的处理构造中的任何一种或更多种，其示例包括单个处理器、独立处理器、并行处理器、单指令单数据(SISD)多处理器、单指令多数据(SIMD)多处理器、多指令单数据(MISD)多处理器以及多指令多数据(MIMD)多处理器。
执行在本申请中描述的操作的图1至图7B中所示的方法通过如上所述实现的计算硬件(例如，通过一个或更多个处理器或计算机)执行，所述计算硬件执行指令或软件以执行在本申请中描述的由该方法执行的操作。例如，单个操作或者两个或更多个操作可通过单个处理器或者两个或更多个处理器或者处理器和控制器执行。一个或更多个操作可通过一个或更多个处理器或者处理器和控制器执行，并且一个或更多个其他操作可通过一个或更多个其他处理器或者另一处理器和另一控制器执行。一个或更多个处理器或者处理器和控制器可执行单个操作或者两个或更多个操作。
用于控制计算硬件(例如，一个或更多个处理器或计算机)以实现硬件组件并执行如上所述的方法的指令或软件可被编写为计算机程序、代码段、指令或它们的任意组合，以用于单独地或共同地指示或配置一个或更多个处理器或计算机以操作为机器或专用计算机以执行由硬件组件和如上所述的方法执行的操作。在一个示例中，指令或软件包括由一个或更多个处理器或计算机直接执行的机器代码(诸如，由编译器产生的机器代码)。在另一示例中，指令或软件包括由一个或更多个处理器或计算机使用解释器执行的更高级代码。可基于附图中示出的框图和流程图以及说明书中的相应描述(其公开了用于执行由硬件组件和如上所述的方法执行的操作的算法)使用任何编程语言来编写指令或软件。
用于控制计算硬件(例如，一个或更多个处理器或计算机)以实现硬件组件并执行如上所述的方法的指令和/或软件以及任何相关联的数据、数据文件及数据结构可被记录、存储或固定在一个或更多个非暂时性计算机可读存储介质中或被记录、存储或固定在一个或更多个非暂时性计算机可读存储介质上。非暂时性计算机可读存储介质的示例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存、CD-ROM、CD-R、CD+R、CD-RW、CD+RW、DVD-ROM、DVD-R、DVD+R、DVD-RW、DVD+RW、DVD-RAM、BD-ROM、BD-R、BD-R LTH、BD-RE、磁带、软盘、磁光数据存储装置、光学数据存储装置、硬盘、固态盘以及任何其他装置(被配置为以非暂时性存储指令和/或软件以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构，并且向一个或更多个处理器或计算机提供指令和/或软件以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构，使得一个或更多个处理器或计算机可执行指令)。在一个示例中，指令和/或软件以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构分布在联网的计算机系统上，使得指令和/或软件以及任何相关联的数据、数据文件和数据结构由一个或更多个处理器或计算机以分布式方式存储、访问和执行。
虽然本公开包括具体的示例，但是在理解本申请的公开内容之后将易于理解的是，在不脱离权利要求及其等同方案的精神和范围的情况下，可在这些示例中进行形式和细节上的各种改变。在此描述的示例将仅被认为是描述性的含义，而不是出于限制的目的。每个示例中的特征或方面的描述将被认为可适用于其他示例中的类似的特征或方面。如果以不同的顺序执行所描述的技术，和/或以不同的方式组合所描述的系统、架构、装置或电路中的组件，和/或由其他组件或它们的等同方案替换或补充所描述的系统、架构、装置或电路中的组件，则可实现合适的结果。因此，本公开的范围不是由具体实施方式限定，而是由权利要求及其等同方案限定，并且在权利要求及其等同方案的范围内的所有变型将被解释为包括在本公开中。

Claims (20)

1.一种转动件设备，包括：
转动件，被构造为围绕旋转轴线旋转；
角位置识别层，被设置为围绕所述旋转轴线并被构造为根据所述转动件的旋转而旋转，并且具有随着所述转动件的角位置变化的宽度；以及
角范围识别层，被设置为围绕所述旋转轴线，被构造为根据所述转动件的旋转而旋转，具有与所述角位置识别层的形状不同的形状，并且被构造为使得：所述角范围识别层的一部分的总宽度不同于所述角范围识别层的其余部分的总宽度，所述角范围识别层的所述一部分与所述转动件的多个不同的角位置范围中的对应于所述角位置识别层的宽度变化最大的点的角位置所在的角位置范围对应。
2.根据权利要求1所述的转动件设备，其中，所述角位置识别层和所述角范围识别层均包括铜、银、金和铝中的任意一种或者任意两种或更多种的任意组合，并且所述角位置识别层的材料和所述角范围识别层的材料与所述转动件的材料不同。
3.根据权利要求1所述的转动件设备，其中，所述角范围识别层在与所述多个不同的角位置范围中的与所述点的所述角位置所属的角位置范围的两侧对应的部分中具有以最高比变化的宽度。
4.根据权利要求1所述的转动件设备，其中，所述角范围识别层的最宽部分在所述角范围识别层的宽度变化最大的点之间具有恒定宽度。
5.根据权利要求1所述的转动件设备，其中，所述角位置识别层在除了宽度变化最大的所述点之外的部分具有线性地变化的宽度。
6.根据权利要求5所述的转动件设备，其中，所述角范围识别层中的宽度变化最大的多个点的宽度变化大于所述角位置识别层的所述部分的宽度变化。
7.根据权利要求1所述的转动件设备，其中，所述角位置识别层的宽度与所述转动件的在一圈范围内的角位置一一对应。
8.根据权利要求1所述的转动件设备，其中，所述角位置识别层中的宽度最大的点与宽度最小的点之间的顺时针长度和逆时针长度彼此不同。
9.根据权利要求8所述的转动件设备，其中，所述角范围识别层中的宽度变化最大的多个点中的一个点与另一点之间的顺时针长度和逆时针长度彼此不同。
10.一种转动件设备，包括：
转动件，被构造为围绕旋转轴线旋转；
角位置识别层，被设置为围绕所述旋转轴线并被构造为根据所述转动件的旋转而旋转，并且具有随着所述转动件的角位置变化的宽度；以及
角范围识别层，被设置为围绕所述旋转轴线，被构造为根据所述转动件的旋转而旋转，具有与所述角位置识别层的形状不同的形状，并且被构造为使得：所述角范围识别层的一部分的总宽度与所述角范围识别层的其余部分的总宽度不同，所述角范围识别层的所述一部分与所述转动件的多个不同的角位置范围中的对应于所述角位置识别层的宽度改变方向反向的点的角位置所在的角位置范围对应。
11.根据权利要求10所述的转动件设备，其中，所述角位置识别层中的宽度最大的点与宽度最小的点之间的顺时针长度和逆时针长度彼此不同。
12.根据权利要求11所述的转动件设备，其中，所述角范围识别层中的宽度变化最大的多个点之间的顺时针长度和逆时针长度彼此不同。
13.根据权利要求12所述的转动件设备，其中，所述角范围识别层的最宽部分在所述角范围识别层的具有宽度变化最大的点之间具有恒定宽度。
14.根据权利要求11所述的转动件设备，其中，所述角位置识别层具有线性地变化的宽度。
15.一种用于检测转动件的角位置的设备，所述设备包括：
角位置识别电感器；
角范围识别电感器；
转动件，被构造为围绕旋转轴线旋转；
角位置识别层，被设置为围绕所述旋转轴线并被构造为根据所述转动件的旋转而旋转，并且被构造为根据所述转动件的角位置而改变所述角位置识别电感器的电感；以及
角范围识别层，被设置为围绕所述旋转轴线并被构造为根据所述转动件的旋转而旋转，并且所述角范围识别层被构造为使得：在所述转动件的多个不同的角位置范围中，所述角范围识别电感器在与对应于所述角位置识别电感器的电感改变方向反向的点的角位置所在的角位置范围中的总电感不同于所述角范围识别电感器在其余角位置范围中的总电感。
16.根据权利要求15所述的设备，所述设备还包括处理器，所述处理器被配置为基于多个操作逻辑中的基于所述角范围识别电感器的电感选择的一个操作逻辑并且基于所述角位置识别电感器的所述电感来生成角位置值。
17.根据权利要求16所述的设备，其中，所述处理器还被配置为基于所述角范围识别电感器的电感来校正所述角位置值或所述角位置识别电感器的所述电感。
18.根据权利要求15所述的设备，所述设备还包括处理器，所述处理器被配置为基于查找表来生成角位置值，所述查找表为基于所述角范围识别电感器的电感来选择或者根据所述角范围识别电感器的电感和所述角位置识别电感器的所述电感来确定是否要使用的查找表。
19.根据权利要求15所述的设备，所述设备还包括处理器，所述处理器被配置为基于所述角位置识别电感器的所述电感来生成角位置值，并且基于所述角范围识别电感器的电感来校正所述角位置值。
20.根据权利要求15所述的设备，所述设备还包括处理器，所述处理器被配置为基于多个校正逻辑中的基于所述角范围识别电感器的电感选择的一个校正逻辑根据所述角位置识别电感器的所述电感来生成校正的角位置值。
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